Thiết kế cải tạo xe mô tô ba bánh chạy xăng thành xe mô tô hybrid lpg điện để vận chuyển rác trong thành phố

Thiết kế cải tạo xe mô tô ba bánh chạy xăng thành xe mô tô hybrid lpg điện để vận chuyển rác trong thành phố Thiết kế cải tạo xe mô tô ba bánh chạy xăng thành xe mô tô hybrid lpg điện để vận chuyển rác trong thành phố luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

THIẾT KẾ CẢI TẠO XE MÔ TÔ BA BÁNH CHẠY XĂNG THÀNH XE MÔ TÔ BA BÁNH HYBRID LPG – ĐIỆN ĐỂ

VẬN CHUYỂN RÁC TRONG THÀNH PHỐ

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỮU BẢO

CAO VĂN TRUNG PHẠM THẾ DUY

Đà Nẵng – Năm 2019

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế cải tạo xe mô tô ba bánh chạy xăng thành xe mô tô Hybrid LPG-Điện Sinh viên thực hiện: Cao Văn Trung

Phạm Thế Duy Nguyễn Hữu Bão

103140082

103140068 Nội dung chính của đồ án có 3 phần chính, bao gồm:

Phần 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu:

+ Mục đích nghĩa của đề tài nghiên cứu;

+ Tổng quan về nguồn năng lượng hiện nay,vấn đề ô nhiễm môi trường và những tác động mà nó gây ra trong khi nguồn nguyên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt;

+ Tình hình ứng dụng mô tô ba bánh chở rác ở Việt Nam: mô tô ba bánh chạy xăng và

mô tô ba bánh chạy điện;

+ Tình hình nghiên cứu xe mô tô ba bánh chạy xăng thành xe mô tô ba bánh hybrid LPG-Điện ở Việt Nam: xe mô tô ba bánh chạy Xăng- LPG, xe mô tô ba bánh chạy LPG-Điện;

+ Ô tô hybrid: xu hướng và phân loại ô tô hybrid hiện nay;

Phần 2: Thiết kế lắp đặt hệ thống điện động lực cho xe mô tô ba bánh chạy xăng thành xe mô

tô ba bánh hybrid LPG-Điện:

+ Thiết kế cải tạo xe mô tô ba bánh có sẵn thành xe mô tô ba bánh hybrid: lắp đặt động

cơ điện và động cơ nhiệt.;

+ Cải tạo chắn ba, gá đặt ắc quy cho động cơ điện, thiết kế bố trí hệ thống truyền động, tính toán động học và tính năng của xe;

+ Phối hợp sử dụng hai nguồn động lực, phân tích đặc tính làm việc của xe hybrid ; + Thiết kế hệ thống điều khiển cho xe và lắp đặt ly hợp điện từ;

Phần 3: Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp LPG cho xe mô tô ba bánh hybrid

+ Nguồn gốc sản xuất và thành phần của LPG;

+ Tính toán cấp nhiên liệu cho xe mô tô ba bánh ;

+ Thiết kế gá lắp bộ phụ kiện cung cấp LPG cho động cơ xe mô tô ba bánh

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện, nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Em kính mong có được sự góp ý của các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Cao Văn Trung Số thẻ sinh viên: 103140125

Phạm Thế Duy Số thẻ sinh viên: 103140082 Nguyễn Hữu Bão Số thẻ sinh viên: 103140068 Lớp: 14C4B Khoa: Cơ Khí Giao Thông Ngành: Kỹ thuật cơ khí

1 Tên đề tài đồ án: Thiết kế cải tạo xe mô tô ba bánh chyạ xăng thành xe mô tô ba bánh hybrid LPG-Điện

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Dựa trên xe mô tô ba bánh hybrid chạy Xăng – LPG đã được chế tạo của các thầy trong khoa cơ khí giao thông Nhóm đã có được những số liệu ban đầu của xe tổng thể và các thông

số động học của xe

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Phần 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu

Phần 2: Thiết kế lắp đặt hệ thống điện động lực cho xe mô tô ba bánh chạy xăng thành xe

mô tô ba bánh hybrid LPG-Điện

Phần 3: Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp LPG cho xe mô tô ba bánh hybrid

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

Các bản vẽ:

+ Bản vẽ sơ đồ hệ thống cung cấp LPG – A3

+ Bản vẽ bộ hòa trộn cung cấp LPG – A3

+ Bản vẽ bộ phụ kiện GATEC 27 – A3

+ Bản vẽ xe trước và sau khi cải tạo – A3

+ Bản vẽ cải tạo chắn ba và lắp động cơ điện – A3

+ Bản vẽ đồ gá bình điện – A3

+ Bản vẽ sơ đồ hệ thống điện – A3

+ Bản vẽ ly hợp – A3

+ Bản vẽ họng Venturi-A3

+ Bản vẽ taplo trước và sau cải tạo-A3

+ Bản vẽ đầu nối phun LPG-A3

+ Bản vẽ lắp tay ga trước và khi cải tạo-A3

6 Họ tên người hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga, Ths Võ Anh Vũ

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25 /02 /2019

i

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, của công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa thì đời sống người dân thế giới nói chung và nước ta nói riêng cũng được cải thiện

rõ rệt Cùng với đó là việc rác thải ngày càng tăng, vấn đề thu gom nó cũng gặp rất nhiều vấn đề Đặc biệt trong những năm gần đây tốc độ tăng trưởng nhanh của kinh tế

và dân số đã khiến cho tình trạng ô nhiễm môi trường càng trở nên trầm trọng, sức ép đối với nguồn nguyên-nhiên liệu ngày càng tăng

Trong bối cảnh đó, hạn chế ô nhiễm môi trường và sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên là mục tiêu quan trọng và có ý nghĩa sống còn đối với nhân loại, đã

và đang được thực hiện trong tất cả các lĩnh vực trong đó có giao thông vận tải và môi trường

Song song với việc sử dụng các nguồn nhiên liệu mới ít hoặc không gây ô nhiễm, cải tiến động cơ đốt trong nhằm nâng cao hiệu suất và giảm ô nhiễm thì sử dụng công nghệ Hybrid cũng là một biện pháp rất khả thi đã được nhiều hãng xe lớn nghiên cứu

và áp dụng

Đề tài của nhóm chúng em là Thiết kế cải tạo xe mô tô ba bánh chạy xăng thành

xe mô tô ba bánh Hybrid LPG-Điện Đây là một đề tài còn khá mới mẻ ở Việt Nam

Trong thời gian thực hiện đồ án, nhóm chúng em đã cố gắng vận dụng kiến thức về công nghệ Hybrid để áp dụng vào thiết kế xe, tuy nhiên do còn nhiều hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm cũng như sự chỉ bảo, góp ý từ các thầy cô và bạn bè đề tài

này hoàn thiện hơn

Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Bùi Văn Ga cũng như các thầy

cô trong khoa Cơ khí giao thông đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ để chúng

em có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này

Đà Nẵng, ngày 03 tháng 6 năm 2019

ii

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đồ án tốt nghiệp do tôi tự thực hiện và được sự hướng dẫn của GS.TSKH Bùi Văn Ga Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu, thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ

án của mình

Đà Nẵng, ngày 03 tháng 6 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Cao Văn Trung Phạm Thế Duy Nguyễn Hữu Bão

MỤC LỤC

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

Lời nói đầu và cảm ơn i

Lời cam đoan liêm chính học thuật ii

Mục lục iii

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ vi

Danh sách các cụm từ viết tắt x

Trang MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3

1.1 Mục đích, ý nghĩa của đề tài 3

1.2 Tổng quan về năng lượng 3

1.2.1 Ô nhiễm môi trường, gia tăng nhiệt độ khí quyển, biến đổi khí hậu 3

1.2.2 Hậu quả của sự gia tăng nhiệt độ khí quyển 7

1.2.3 Viễn cảnh nhiên liệu hóa thạch 7

1.3 Tình hình ứng dụng mô tô ba bánh chở rác ở Việt Nam 9

1.3.1 Mô tô ba bánh chạy xăng 10

1.3.2 Mô tô ba bánh chạy bằng điện chở rác 11

1.4 Tình hình nghiên cứu xe mô tô ba bánh chạy xăng thành xe mô tô ba bánh hybrid LPG-Điện ở Việt Nam 14

1.4.1 Xe mô tô ba bánh hybrid chạy Xăng - LPG 14

1.4.2 Xe mô tô ba bánh hybrid chạy Xăng – Điện 15

1.5 Ô tô hybrid 15

1.5.1 Khái niệm chung 15

1.5.2 Xu hướng phát triển của ôtô hybrid 15

1.5.3 Phân loại ôtô hybrid 17

1.6 Kết luận 21

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG LỰC CHO XE MÔ TÔ BA BÁNH CHẠY XĂNG THÀNH XE MÔ TÔ BA BÁNH HYBRID LPG-ĐIỆN 22

2.1 Thiết kế cải tạo xe mô tô ba bánh có sẵn thành xe mô tô ba bánh hybrid 22

2.1.1 Phân tích chọn loại xe gắn máy để cải tạo 22

2.1.2 Phân tích phương án lắp đặt động cơ điện và động cơ nhiệt 23

2.1.3 Thiết kế lắp đặt động cơ điện phía trước 25

2.1.4 Thiết kế các hệ thống bổ sung 27

2.2 Thiết kế bố trí hệ thống truyền động cho xe gắn máy hybrid 30

2.2.1 Phân tích phương án phối hợp công suất 30

2.2.2 Thiết kế bố trí động cơ điện 32

2.2.3 Tính toán động học xe gắn máy khi chạy bằng điện 33

2.2.4 Tính toán tính năng xe gắn máy chạy bằng điện 36

2.3 Phối hợp sử dụng nguồn động lực xăng-điện trên xe gắn máy hybrid 41

2.3.1 Phân tích đặc tính làm việc của động cơ xe gắn máy 41

2.3.2 Phân tích đặc tính làm việc của động cơ điện BLDC 50

2.3.3 Thiết kế hệ thống điều khiển xe gắn máy hybrid 52

2.4 Nâng cao công suất và hiệu suất xe gắn máy hybrid 53

2.4.1 Mục đích, yêu cầu 53

2.4.2 Các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trên xe gắn máy hybrid 54 2.4.3 Nghiên cứu thiết kế bộ ly hợp cắt bộ truyền động từ bánh xe đến động cơ nhiệt khi chạy bằng điện 57

2.5 Kết luận 60

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CUNG CẤP LPG CHO XE MÔ TÔ BA BÁNH 61

3.1 Giới thiệu về nhiên liêụ LPG 61

3.1.1 Nguồn gốc và thành phần 61

3.1.2 Một số đặc tính LPG 65

3.1.3 Tình hình sử dụng LPG cho xe gắn máy 67

3.2 Lưu trữ khí dầu mỏ hóa lỏng LPG 68

3.2.1 Phân tích phương án chứa LPG trên ô tô và xe gắn máy 68

3.2.2 Thiết kế bình chứa LPG cho xe mô tô ba bánh 69

3.3 Tính toán cấp nhiên liệu LPG cho động cơ xe mô tô ba bánh 70

3.3.1 Tính toán nhiệt động cơ xăng 70

3.3.2 Tính toán nhiệt động cơ sử dụng LPG 80

3.3.3 Tính toán thiết kế hệ thống cung cấp LPG cho động cơ 89

3.4 Chế tạo lắp đặt hệ thống cung cấp LPG cho động cơ xe mô tô ba bánh 91

3.4.1 Sử dụng phụ kiện GATEC 27 để cấp LPG cho động cơ 91

3.4.2 Chế tạo họng khuếch tán và lắp đặt hệ thống cung cấp LPG 92

3.5 Mô phỏng quá trình cấp nhiên liệu LPG 93

3.5.1 Giới thiệu phần mềm mô phỏng 93

3.5.2 Mô phỏng quá trình cấp nhiên liệu LPG 94

CHƯƠNG 4 : QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM CẢI TẠO XE MÔ TÔ CHẠY XĂNG THÀNH XE MÔ TÔ HYBRID LPG-ĐIỆN 105

4.1 Quy trình thực nghiệm 105

4.1.1 Cải tạo chắn ba để lắp động cơ điện vào bánh trước 105

4.1.2 Gia công cải tạo ly hợp điện từ 105

4.1.3 Thiết kế đồ gá bình điện 106

4.1.4 Cải tạo bảng Taplo 107

4.1.5 Cải tạo kết hợp tay ga điện và tay ga động cơ nhiệt 108

4.1.6 Bố trí bộ GATEC 27 109

4.2 Thực nghiệm xe hybrid 109

KẾT LUẬN 111

TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Danh sách các bảng:

BẢNG 1.1 Mười năm gần đây có chênh lệch nhiệt độ cao nhất so với nhiệt độ trung bình giai đoạn 1961-1990 (oC)

BẢNG 2.1 Các thông số của động cơ điện

BẢNG 2.2 Thông số kỹ thuật xe SAVANT

BẢNG 2.3 Thông số kỹ thuật ắc quy

BẢNG 2.4 Kết quả tính toán mô men điện từ động cơ

BẢNG 2.5 Kết quả tính toán nhân tố động lực và gia tốc xe máy điện

BẢNG 3.1 Chỉ số OCTAN của một số chất

BẢNG 3.2 So sánh LPG và các loại nhiên liệu cổ điển

BẢNG 3.3 Các thông số ban đầu của động cơ SAVANT

BẢNG 3.4 Các thông số chọn để tính toán nhiệt xăng

BẢNG 3.5 Thành phần các nguyên tố trong nhiên liệu xăng

BẢNG 3.6 Bảng xác định đường nén và đường giãn nở

BẢNG 3.7 Bảng thông số chọn tính nhiệt LPG

BẢNG 3.8 Thành phần của sản vật cháy

BẢNG 3.9 Bảng xác định đường nén đường giãn nở

BẢNG 3.10 Hệ số an phụ thuộc số xilanh dùng chung

BẢNG 4.1 Bình điện dùng cho động cơ điện có thông số kích thước như sau:

Danh sách các hình vẽ:

HÌNH 1.1 Biến thiên nhiệt độ khí quyển gần mặt đất qua các thời kì băng hà

HÌNH 1.2 Biến thiên nhiệt độ của khí quyển so với nhiệt độ trung bình 1961-1990

HÌNH 1.3 Biến thiên nhiệt độ trung bình của khí quyển gần mặt đất và nồng độ CO2tương ứng

HÌNH 1.4 Trữ lượng dầu mỏ còn lại trên thế giới (Gigaton)

HÌNH 1.5 Sự phân bố trữ lượng ga theo khu vực trên thế giới (Nguồn: BP statistical review, 2007)

HÌNH 1.6 Xe ba bánh với thùng xe bố trí phía trước

HÌNH 1.7 Xe ba bánh với thùng xe bố trí phía sau

HÌNH 1.8 Xe mô tô ba bánh bằng điện được trưng bày tại triển lãm môi trường

HÌNH 1.9 Mẫu xe điện được bố trí hai thùng rác nhỏ, đáp ứng nhu cầu phân loại rác của người dân

HÌNH 1.10 Thiết kế đa dạng, với nhiều mẫu mã cùng màu sắc bắt mắt

HÌNH 1.11 Quá trình thử mẫu xe điện banh bánh chở rác

HÌNH 1.12 Bộ phụ kiện chuyển đổi nhiên liệu LPG/Xăng DATECHCO – GAS

HÌNH 1.13 Xe mô tô ba bánh chạy bằng khí LPG kết hợp Xăng

HÌNH 1.14 Hệ thống hybrid nối tiếp

HÌNH 1.15 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp

HÌNH 1.16 Hệ thống hybrid song song

HÌNH 1.17 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song

HÌNH 1.18 Hệ thống hybrid hỗn hợp

HÌNH 1.19 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp

HÌNH 2.1 Xe mô tô ba bánh trước khi cải tạo

HÌNH 2.2 Động cơ nhiệt gắn trên xe

HÌNH 2.3 Phương án lắp động cơ điện phía trước

HÌNH 2.4 Chắn ba cũ trên xe mô tô ba bánh

HÌNH 2.5 Chắn ba mới để lắp động cơ điện

HÌNH 2.6 Cải tạo lại chắn ba để lắp động cơ điện

HÌNH 2.7 Lắp chắn bùn vào chắn ba cải tạo

HÌNH 2.8 Động cơ điện có trục được nối cứng

HÌNH 2.9 Phụt xe sau khi cải tạo

HÌNH 2.10 Bố trí bốn Ắcquy ở cùng một phía

HÌNH 2.11 Bố trí bốn Ắc quy ở hai phía

HÌNH 2.12 Kiểu nối tiếp

HÌNH 2.13 Kiểu song song

HÌNH 2.14 Kiểu hỗn hợp

HÌNH 2.15 Đặc tính tốc độ của động cơ điện

HÌNH 2.16 Đặc tính nhân tố động lực của xe máy điện

HÌNH 2.17 Đặc tính tăng tốc của xe điện

HÌNH 2.18 Đặc tính của động cơ

HÌNH 2.19 Chế độ làm việc của động cơ xe gắn máy

HÌNH 2.20 Đường đặc tính ngoài của động cơ

HÌNH 2.21 Đường đặc tính cục bộ

HÌNH 2.22 Đặc tính phụ tải của động cơ Cácburatơ

HÌNH 2.23 Đặc tính điều chỉnh theo thành phần hỗn hợp

HÌNH 2.24 Đường đặc tính điều chỉnh theo góc đánh lửa sớm φs

HÌNH 2.25 Đường đặc tính cơ và đặc tính làm việc của động cơ BLDC

HÌNH 2.26 Sơ đồ điều khiển xe mô tô hybrid LPG-điện

HÌNH 2.27 Sơ đồ khối động cơ điện BLDC

HÌNH 2.28 Sơ đồ cấp điện cho các cuộc dây stato

HÌNH 2.29 Sơ đồ hệ thống tự nạp điện của xe mô tô hybrid

HÌNH 2.30 Kết cấu đĩa xích và ly hợp 1 chiều

HÌNH 2.31 Kết cấu của ly hợp siêu việt

HÌNH 3.1 Sơ đồ sản xuất LPG theo phương pháp nén

HÌNH 3.2 Sơ đồ sản xuất LPG theo phương pháp làm lạnh theo bậc

HÌNH 3.3 Sơ đồ sản xuất LPG theo phương pháp làm lạnh bằng giãn nở

HÌNH 3.4 Sơ đồ sản xuất LPG theo phương pháp hấp thụ

HÌNH 3.5 Sơ đồ sản xuất LPG theo phương pháp thu hồi từ nhà máy LNG

HÌNH 3.6 Cấu tạo phân tử các thành phần trong LPG

HÌNH 3.7 Sự phụ thuộc của áp suất vào nhiệt độ của khí LPG

HÌNH 3.8 Bình ga mini cỡ nhỏ

HÌNH 3.9 Bình chứa LPG tự chế tạo

HÌNH 3.10 Chế tạo bình chứa LPG cho xe mô tô

HÌNH 3.11 Đồ thị công động cơ xăng

HÌNH 3.12 Đồ thị công động cơ sử dụng LPG

HÌNH 3.13 Bộ phụ kiện GATEC-27

HÌNH 3.14 Bản vẽ gia công họng khuếch tán

HÌNH 3.15 Sơ đồ hệ thống cung cấp LPG

HÌNH 3.16 Lựa chọn phương trình giải

HÌNH 3.17 Lựa chọn mô hình chảy rối

HÌNH 3.18 Khai báo điều kiện biên trên

HÌNH 3.19 Khai báo điều kiện biên

HÌNH 3.20 Cài đặt điều kiện ban đầu

HÌNH 3.21 Giải hệ phương trình

HÌNH 3.22 Sơ đồ đường nạp động cơ 110cc sau khi cải tạo

HÌNH 3.23 Biến thiên áp suất tĩnh trên đường nạp tại các điểm 1 (a) và 2 (b) theo góc quay trục khuỷu khi động cơ chạy với các tốc độ khác nhau (bướm ga đóng 30 độ, không phun nhiên liệu)

HÌNH 3.24 Biến thiên áp suất tĩnh trên đường nạp tại các điểm 1 (a) và 2 (b) theo góc quay trục khuỷu khi động cơ chạy với các tốc độ khác nhau (bướm ga đóng 55 độ, không phun nhiên liệu)

HÌNH 3.25 Sơ đồ hệ thống phun LPG

HÌNH 3.26 Góc mở vòi phun LPG theo tốc độ động cơ

HÌNH 3.27 Biến thiên hệ số tương đương theo góc quay trục khuỷu trong trường hợp bướm ga đóng 30 độ khi góc mở vòi phun cố định (a) và khi góc mở vòi phun thay đổi (b) theo tốc độ

HÌNH 3.28 Biến thiên đường đồng mức hệ số tương đương trong kỳ nạp và nén

HÌNH 3.29 Áp suất trước bướm ga (a) và sau bướm ga (b) khi bướm ga đóng 55 độ

HÌNH 3.30 Sơ đồ (a) và kết cấu (b) van không tải kiểu hút chân không

HÌNH 3.31 Sơ đồ hệ thống không tải cấp ga liên tục

HÌNH 3.32 Biến thiên đường đồng mức hệ số tương đương theo góc quay trục khuỷu khi phun liên tục LPG qua hệ thống không tải

HÌNH 4.1 Động cơ điện lắp ở bánh trước

HÌNH 4.2 Ly hợp sau khi cải tạo

HÌNH 4.3 Thiết kế đồ gá ắc quy

HÌNH 4.4 Bảng taplo và điều khiển

HÌNH 4.5 Tay ga xe máy điện và tay ga xe máy trước cải tạo

HÌNH 4.6 Bảng taplo sau khi cải tạo

HÌNH 4.7 Tay ga sau khi cải tạo

HÌNH 4.8 Bố trí bộ GATEC 27 lên xe hybrid

HINH 4.9 Hình ảnh của xe sau khi đã cải tạo

HÌNH 4.10 Hình ảnh của xe trong quá trình thực nghiệm

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

FMD [N] : Lực cản cần thiết của động cơ

PMD [N] : Công suất của của xe

V [m/s] : Vận tốc của xe

PM [kW] : Công suất cần thiết của động cơ

D [mm] : Đường kính xilanh

S [mm] : Hành trình piston

Q [A.h] : Dung lượng ắc quy

PKđ [kW] : Công suất máy khởi động

U [V] : Hiệu điện thế ắc quy

FK [N] : Lực kéo của động cơ điện

Tr [ᵒK] : Nhiệt độ khí sót

ΔT [ᵒK] : Độ sấy nóng khí nạp

pr [MN/m2] : Áp suất khí sót

z : Hệ số lợi dụng nhiệt tại

b : Hệ số lợi dụng nhiệt tại b

Ta [ᵒK] : Nhiệt độ cuối quá trình nạp

M0 [kmolkk/kgnl] : Số mol không khí để đốt cháy 1 kg nhiên liệu

mCvk [kJ/Kmol.K] : Tỷ nhiệt của không khí

mC’v [Kj/Kmol.K] : Tỷ nhiệt mol hỗn hợp cháy

n1 : Chỉ số nén đa biến

Tc [ᵒK] : Nhiệt độ cuối kỳ nén

Pc [MN/m2] : Áp suất cuối kỳ nén

β 0 : Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết

β : Hệ số biến đổi phân tử thực tế

βz : Hệ số biến đổi phân tử tại z

xz : Hệ số tỏa nhiệt tại z

mC’’vz [kJ/Kmol.K] : Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất tại z

Tz [ᵒK] : Nhiệt độ cực đại cảu chu trình

Pz [MN/m2] : Áp suất cực đại của chu trình

δ : Tỷ số giãn nở sau

n2 : Tỷ số giãn nở đoạn nhiệt

Tb [ᵒK] : Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở

p’i [MN/m2] : Áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết

pi [MN/m2] : Áp suất chỉ thị trung bình

gi [g/kW.h] : Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị

LPG (Liquefied Petroleum Gas) : Khí dầu mỏ hóa lỏng

CNG (Compressed Natural Gas) : Khí thiên nhiên nén

BLDC (Brushless Direct Current) : Động cơ điện một chiều không chổi than

MỞ ĐẦU

I/ Mục đích đề tài

Nguồn tài nguyên trên thế giới ngày càng cạn kiệt do quá trình công nghiệp hóa đang diễn ra trên toàn cầu Nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần bị khai thác cạn kiệt đồng thời cũng gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Việc khai thác tài nguyên và bảo vệ môi trường là vấn đề cấp thiết đối với chúng ta Để giảm bớt sức lao động của công nhân trong quá trình vận chuyển rác trong các đường hẻm Vì vậy chúng ta cần thiết kế cải tiến xe

mô tô ba bánh chạy xăng thành xe mô tô hybrid LPG-Điện nhằm đáp ứng yêu cầu trên

II/ Mục tiêu đề tài

Cải tạo xe mô tô ba bánh chạy xăng thành xe mô tô ba bánh hybrid LPG-Điện nhằm giúp tiết kiệm nhiên liệu, bảo vệ môi trường và giảm sức lao động của công nhân vận chuyển rác

III/ Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

Các giải pháp được đánh giá tốt nhất hiện nay là:

Xe hybrid là dòng xe sử dụng động cơ tổ hợp, được kết hợp giữa động cơ chạy bằng năng lượng truyền thống (xăng, Diesel…) với động cơ điện lấy năng lượng điện từ một ắc-quy cao áp Điểm đặc biệt là ắc-quy được nạp điện với cơ chế nạp “thông minh” như khi xe phanh, xuống dốc…, gọi là quá trình phanh tái tạo năng lượng

Xe sử dụng pin nhiên liệu (Fuel Cell Vehicle) có ưu điểm lớn đó là hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường nhưng hiện nay vấn đề lưu trữ đang còn là trở ngại

Đối tượng nghiên cứu là cải tiến xe mô tô ba bánh chạy xăng có sẵn thành xe mô tô ba bánh hybrid LPG-Điện

IV/ Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp lý thuyết với thực nghiệm

Phân tích so sánh kết quả thực nghiệm với lý thuyết để so sánh và chọn phương pháp tối ưu nhất

V/ Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp

Đề tài “ Thiết kế cải tạo xe mô tô ba bánh chạy xăng thành xe mô tô ba bánh hybrid LPG-Điện để vận chuyển rác trong thành phố ” gồm phần mở đầu, kết luận và kiến nghị

và 4 chương cụ thể như sau:

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Mục đích, ý nghĩa của đề tài

1.2 Tổng quan về năng lượng

1.3 Tình hình ứng dụng mô tô ba bánh chở rác ở Việt Nam

1.4 Tình hình nghiên cứu xe mô tô ba bánh chạy xăng thành xe mô tô ba bánh hybrid LPG-Điện ở Việt Nam

1.5 Ô tô hybrid

1.6 Kết luận

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG LỰC CHO XE MÔ TÔ

BA BÁNH CHẠY XĂNG THÀNH XE MÔ TÔ BA BÁNH HYBRID LPG-ĐIỆN 2.1 Thiết kế cải tạo xe mô tô ba bánh có sẵn thành xe mô tô ba bánh hybrid

2.2 Thiết kế bố trí hệ thống truyền động cho xe gắn máy hybrid

2.3 Phối hợp sử dụng nguồn động lực xăng-điện trên xe gắn máy hybrid

2.4 Nâng cao công suất và hiệu suất xe gắn máy hybrid

2.5 Kết luận

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CUNG CẤP LPG CHO XE MÔ TÔ

BA BÁNH

3.1 Giới thiệu về nhiên liêụ LPG

3.2 Lưu trữ khí dầu mỏ hóa lỏng LPG

3.3 Tính toán cấp nhiên liệu LPG cho động cơ xe mô tô ba bánh

3.4 Chế tạo lắp đặt hệ thống cung cấp LPG cho động cơ xe mô tô ba bánh

3.5 Mô phỏng quá trình cấp nhiên liệu LPG

Chương 4: QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM CẢI TẠO XE MÔ TÔ CHẠY XĂNG THÀNH XE MÔ TÔ HYBRID LPG ĐIỆN

4.1 Quy trình thực nghiệm

4.2 Kết quả chạy thực nghiệm

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Mục đích, ý nghĩa của đề tài

Trong thời đại mà quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đang diễn ra ở mọi nơi trên toàn cầu như ngày nay, nhu cầu về năng lượng là vô cùng to lớn Trong một tương lai không xa các nguồn nhiên liệu hóa thạch sẽ bị con người khai thác cạn kiệt, bên cạnh đó việc khai thác và sử dụng năng lượng hóa thạch gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sinh thái, ô nhiễm không khí, làm thay đổi khí hậu trái đất, ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người Chính vì thế, việc tiết kiệm nhiên liệu và năng lượng đồng thời giảm ô nhiễm môi trường luôn là yêu cầu hàng đầu đặt ra cho mỗi quốc gia và mỗi ngành công nghiệp, đặc biêt là ngành công nghiệp ôtô vốn luôn yêu cầu phải thay đổi từng ngày Giải pháp được đưa ra là kết hợp một cách linh hoạt giữa động cơ xăng, động cơ điện và các

cơ cấu giúp bảo tồn và chuyển đổi năng lượng một cách hiệu quả

Để giảm bớt sức lao động của công nhân cần phải cơ giới hóa việc vận chuyển các thùng rác đến các trạm trung chuyển thay các loại xe ba gác thủ công hiện nay vừa chậm, vừa mất sức công nhân nên cần thiết kế một loại xe có kết cấu đơn giản dễ sử dụng và vận chuyển được thùng rác nhanh hơn

Chính vì các căn cứ trên, đề tài tập trung nghiên cứu cải tiến xe mô tô chạy bằng động

cơ xăng đơn thuần sang sử dụng kết hợp hai nguồn năng lượng là động cơ đốt trong và động cơ điện Mục đích chính là giảm thiểu thời gian hoạt động cho động cơ đốt trong nhằm góp phần tiết kiệm nhiên liệu Bên cạnh đó việc sử dụng đồng thời động cơ đốt trong và động cơ điện cũng sẽ giúp giảm lượng phát thải các chất ô nhiễm ra môi trường, nâng cao tính kinh tế cho phương tiện

1.2 Tổng quan về năng lượng

1.2.1 Ô nhiễm môi trường, gia tăng nhiệt độ khí quyển, biến đổi khí hậu

Trong vòng 400000 năm trở lại đây, nhiệt độ khí quyển gần mặt đất đã trải qua 4 chu

kỳ băng hà Trước đây sự thay đổi nhiệt độ bầu khí quyển trong quá khứ hầu như phụ thuộc vào các hiện tượng tự nhiên Tuy nhiên, từ khi bắt đầu thời kì công nghiệp, hoạt động của con người là nguyên nhân chính gây ra sự gia tăng nhiệt độ bầu khí quyển Điều này được khẳng định bởi mô hình tính toán sự tăng nhiệt độ khi xem xét cái yếu tố ảnh hưởng khác nhau

Trên cơ sở phân tích cân bằng nồng độ cacbon trong khí quyển, chúng ta có thể dự báo được sự gia tăng nhiệt độ cực đại của khí quyển gần mặt đất trong tương lai từ 4o đến

8o Nếu không có những giải pháp rút giảm nồng độ CO2 trong khí quyển thì thời kì nóng

lên này của trái đất sẽ kéo dài hơn rất nhiều so với các giai đoạn quả đất nóng lên trong quá khứ Sự bùng nổ khí hậu khiến nhiệt độ trái đất gia tăng nhanh chóng trước khi đạt giá trị cực đại diễn ra (nồng độ C02 trong khí quyển đạt giá trị cao nhất), tức là thời điểm khi nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt

Cân bằng cacbon trong khí quyển có ý nghĩa quyết định đến mọi giá trị cực đoan của

hệ thống khí hậu Hạn chế sự gia tăng C02 sẽ làm giảm tốc độ gia tăng nhiệt độ khí quyển

để thiên nhiên và con người có thời gian thích nghi Các giải pháp thu hồi và lưu giữ C02khả thi trong tương lai sẽ cho phép rút ngắn thời kì nóng lên của Trái Đất và giúp con người có thể khống chế được nhiệt độ tối ưu của hành tinh xanh

Nhiệt độ trên mặt đất đã diễn ra theo chu kì, có sự khác biệt ít nhiều về thời gian và biên độ Mỗi chu kì bắt đầu bởi thời kì tăng đột ngột nhiệt độ làm quả đất nóng lên kéo dài khoản 10000 đến 20000 năm (gọi là thời kì băng hà), sau đó quả đất lạnh dần tạo thành thời kì băng hà Cuối mỗi thời kì băng hà, quả đất lại nóng lên và chu kì mới lại bắt đầu

Nhiệt độ khí quyển trong quá khứ được tái hiện nhờ phân tích đồng vị oxygen còn lưu giữ trong băng hà Các mẫu khoan trong băng hà tại bắc cực ở độ sau 3500m cho phép tái hiện lại nhiệt độ của khí quyển 800000 năm về trước Mặt khác, phân tích các bọt khí lưu lại trong những mẫu băng hà này cho phép ta tìm ra được thành phần các chất trong không khí, từ đó xây dựng được mối quan hệ giữa nhiệt độ khí quyển và nồng độ các chất gây hiệu ứng nhà kính trong quá khứ.Trong chu kì băng hà thứ tư, nhiệt độ không khí gần mặt đất đã thay đổi với biên độ lên đến 10o Tuy nhiên, nhiệt độ cực đại của thời kì này không quá 4o so với nhiệt độ trung bình của mặt đất hiện nay Những nghiên cứu nhiệt độ

mặt đất ở những chu kì xa hơn trước đó đã cho thấy, có giai đoạn nhiệt độ trung bình mặt đất lên đến 22o, nghĩa là cao hơn nhiệt độ trung bình hiện nay 8o Trong giai đoạn nóng kéo dài đến hàng chục triệu năm đó, băng ở các cực tan hoàn toàn

Theo kết quả tái hiện diễn biến nhiệt độ khí quyển thì chúng ta đang sống trong thời kì

có nhiệt độ cao nhất trong 2 thiên niên kỉ qua Sự ấm lên của khí quyển diễn ra ở hai giai đoạn, giai đoạn đầu từ năm 1910 đến năm 1945 và giai đoạn sau từ năm 1976 đến nay Sự gia tăng nhiệt độ khí quyển trong khoảng 1906 đến 2005 ước chừng 0,74o ± 0,18o Trong khoảng từ năm 1956 đến năm 2006, nhiệt độ tăng 0,65o Nhiệt độ trung bình của mặt đất trong giai đoạn 2001 - 2007 là 14,44o, nghĩa là tăng thêm 0,21o so với giai đoạn 1991 -

2000 Tốc độ gia tăng nhiệt độ trung bình hiện nay khoảng 2,5o trong 100 năm

Hình 1.2 Biến thiên nhiệt độ của khí quyển so với nhiệt độ trung bình 1961-1990 Nhiệt độ trung bình của mặt đất từ năm 1856 đến 2005 được biểu diễn trên hình 1.2 Ngoài ra, ta cũng có thể theo dõi mười năm có nhiệt độ chênh lệch cao nhất là từ năm

1998 đến 2008 trong bảng thống kê bên dưới

Bảng 1.1 Mười năm gần đây có chênh lệch nhiệt độ cao nhất so với nhiệt độ trung bình

được hấp thụ bởi khí quyển, đại dương và đại lục, ban đêm các thành phần này truyền ngược bức xạ ra không gian trong vùng hồng ngoại Các tia bức xạ hồng ngoại này đến lượt nó bị hấp thụ bởi mây và một số chất khí có mặt trong khí quyển Các chất khí gây hiệu ứng nhà kính phản xạ lại một phần bức xạ này về mặt đất và làm nóng lớp khí quyển dưới cùng Đó là hiệu ứng nhà kính Không có hiệu ứng này, nhiệt độ trung bình của mặt đất là -18o thay vì +15o như hiện nay Hiệu ứng nhà kính là một hiện tượng không thể thiếu trên hành tinh xanh của chúng ta Tuy nhiên, khi tác động của nó vượt quá mức cho phép thì nó gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với môi trường.

Hình 1.3 Biến thiên nhiệt độ trung bình của khí quyển gần mặt đất và nồng độ CO2 tương

ứng Trong số những chất khí gây nên hiệu ứng nhà kính thì C𝑂2chiếm tỷ trọng cao nhất

Từ khi bắt đầu thời kỳ công nghiệp đến nay (khoảng 200 năm), sự phát thải C𝑂2 vào bầu khí quyển đã không ngừng gia tăng Nồng độ C𝑂2 hiện nay đã tăng 35% so vời thời kỳ tiền công nghiệp, vượt xa nồng độ của chúng 600000 năm trước (hình 1.3)

Nồng độ C𝑂2 đã tăng từ 280 ppm ở thời kỳ tiền công nghiệp đến 379 ppm vào năm

2005 Mức tăng trung bình của C𝑂2 là +1,5 ppm/năm trong khoảng 1970 đến 2000 và +2,1 ppm/năm trong khoảng 2000 đến 2007 Các hoạt động của con người như sử dụng nhiên liệu hóa thạch, phá rừng… sản sinh ra mỗi năm 6 tỉ tấn cacbon Tính toán diễn biến nồng độ C𝑂2 trong khí quyển theo các kịch bản khác nhau cho thấy, nồng độ này đạt cân bằng ổn định khoảng 500ppm trong trường hợp ngay từ bây giờ chúng ta không làm gia tăng thêm C𝑂2 và đạt giá trị cân bằng cực đoan khoảng 1100 ppm nếu tiếp tục phát thải như hiện nay Các nhiên cứu về diễn biến khí hậu cho thấy mối quan hệ trực tiếp giữa nồng độ C𝑂2 trong khí quyển và sự dao động chu kì của nhiệt độ trong vòng 150000 gần

đây Nếu nồng độ C𝑂2 tăng lên gấp đôi sẽ làm tăng nhiệt độ trung bình của mặt đất lên 2,8℃

1.2.2 Hậu quả của sự gia tăng nhiệt độ khí quyển

Sự gia tăng nhiệt độ khí quyển gần mặt đất gây ra hậu quả nặng nề đối với môi trường

Ở các vùng châu Phi nhiệt đới, Trung Mỹ, Nam Mỹ, Đông Nam Á và Úc, cây cối lớn nhanh hơn và chết sớm hơn Có chừng 20 giống động, thực vật đã biến mất mỗi ngày do biến đổi khí hậu Nếu môi trường tiếp tục bị tác động bởi khô hạn, bão lụt thì sự cân bằng

hệ thống sinh thái của hành tinh sẽ bị ảnh hưởng nặng nề

Khi nhiệt độ hành tinh tăng lên, các vi khuẩn, vi trùng và yếu tố truyền bệnh sẽ phát triển nhanh chóng Trên thực tế, nguy cơ bệnh tật do biến đổi khí hậu đã tăng lên vào những năm 1993-1995 ở Trung Mỹ khi có một giai đoạn nóng bất thường và độ ẩm tăng Năm 1993, bệnh dịch tả phát triển mạnh ở Ấn Độ sau giai đoạn mưa kéo dài Năm 1996, bệnh viện màng não đã giết chết hàng nghìn người ở Đông Phi trong thời kì khô hạn khủng khiếp

Hậu quả của hiện tượng quả đất ấm dần lên ảnh hưởng đến loài người trong thế kỉ 21 được tóm tắt như sau:

- Giảm sút năng suất sản xuất nông nghiệp ở vùng nhiệt đới và gần nhiệt đới;

- Giảm nguồn nước trong hầu hết các vùng nhiệt đới và gần nhiệt đới;

- Gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan như mưa lớn, bão, khô hạn, ảnh hưởng đến canh tác nông nghiệp;

- Gia tăng khả năng cháy rừng mùa khô;

- Mở rộng các vùng bị nhiễm bệnh tả, bệnh sốt rét;

- Lũ lụt lớn gia tăng do mực nước biển dâng cao và do biến đổi khí hậu;

- Gia tăng tiêu thụ năng lượng cho điều hòa không khí;

1.2.3 Viễn cảnh nhiên liệu hóa thạch

Mặc dù kỹ thuật thăm dò, khai thác dầu mỏ đã được nâng lên mức cao nhất nhưng lượng dầu khám phá vẫn sụt giảm nhanh chóng trong những năm gần đây Lượng dầu khí khám phá thêm đã không đủ bù đắp cho sự gia tăng nhu cầu về năng lượng Trên thực tế, phần lớn những giếng dầu khai thác hiện nay đã được phát hiện từ rất lâu Ví như Trung Đông là nơi sản xuất dầu mỏ chính của thế giới, 1/3 sản lượng dầu của khu vực này đã được khai thác từ các mỏ dầu lớn (như Ghawar, Kirkuk, Burgan…) cách đây hơn nữa thế

kỉ

Hình 1.4 Trữ lượng dầu mỏ còn lại trên thế giới (Gigaton)

Trung Đông chỉ tiêu thụ 6% sản lượng dầu mỏ của thế giới nhưng chiếm tới 2/3 trữ lượng dầu còn có thể khai thác được Việc tận thu các mỏ dầu đã khai thác bằng cách ứng dụng công nghệ khai thác mới có thể làm tăng chút ít trữ lượng dầu

Đối với khí thiên nhiên, Trung Đông và Nga chiếm gần 3/4 trữ lương của thế giới (hình 1.5) Ở khu vực châu Á - Thái Bình Dương, những nước có trữ lượng khí thiên nhiên lớn là Úc, Trung Quốc, Indonesia và Malaysia Việt Nam có trữ lượng khí thiên nhiên tương đương với Thái Lan, Myanma, Brunei, Bangladesh

Nếu tốc độ tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch như năm 2006 thì trữ lượng dầu mỏ, khí thiên nhiên và than đá còn có thể khai thác trong 40 năm, 70 năm và 200 năm Công ty dầu lửa Anh Quốc BP cũng đưa ra dự báo tương tự năm 2005 Theo đó, khu vực châu Á - Thái Bình Dương, dầu mỏ chỉ còn khai thác được trong khoản đến năm 2020 Đến năm 2050, nguồn dự trữ dầu mỏ trong lòng đất hầu như cạn kiệt Khi đó, khí thiên nhiên thay thế dầu

mỏ để duy trì nền văn minh “dầu mỏ” khoảng 1/4 thế kỉ nữa Than đá là nguồn nhiên liệu hóa thạch cuối cùng mà loài người còn khai thác được, kéo dài đến hết thế kỉ 23

Ở nước ta, trữ lượng dầu mỏ ước chừng khoảng 600 triệu thùng và khí thiên nhiên ước chừng 6.8 trillion cubic feet (Tcf) Như vậy, trữ lượng khí thiên nhiên của nước ta tương đương với 1 tỉ thùng dầu, lớn hơn trữ lượng dầu mỏ Phần lớn lượng khí thiên nhiên sản

xuất ở Việt Nam được chuyển trực tiếp đến công nghiệp sản xuất điện hay các đầu mối tiêu thụ như tổ hợp Điện - Đạm Phú Mỹ Hiện khí thiên nhiên chưa được sử dụng cho các lĩnh vực khác Tình hình này sẽ thay đổi khi lượng khí thiên nhiên khai thác được nhiều trong tương lai

Hình 1.5 Sự phân bố trữ lượng ga theo khu vực trên thế giới (Nguồn: BP statistical

review, 2007)

Việt Nam khai thác trung bình 350700 thùng dầu/ngày (2007) và 141 (Bcf) khí thiên nhiên/năm (2005) Như vậy với trữ lượng dầu khí đã xác định và mức độ khai thác như hiện nay thì thời gian còn có thể khai thác thương mại đối với dầu ở nước ta là 45 năm và đối với khí thiên nhiên là 48 năm

Từ phân tích trên đây chúng ta có thể nhận thấy, để chủ động về nguồn năng lượng trong tương lai, góp phần bảo vệ môi trường và đảm bảo sự phát triển bền vững, sự thay thế dần dầu mỏ, năng lượng hóa thạch bằng các nguồn năng lượng khác là việc vô cùng cần thiết

1.3 Tình hình ứng dụng mô tô ba bánh chở rác ở Việt Nam

Trước đây loại xe chở rác là xe đạp rác ba bánh, và xe máy kéo theo thùng xe hai bánh Các loại xe này thường xuyên xảy ra các hư hỏng do điều kiện làm việc rất nặng Đặc biệt các loại xe này không an toàn Ngoài ra loại xe này thường xuyên xảy ra các hư

hỏng lặt vặt mà các hư hỏng này thường gặp trên đường vận chuyển gây khó khăn cho công nhân.Vì vậy loại xe này ngày càng ít phổ biến

Hiện nay, Xe mô tô ba bánh chở rác, một trong những sản phẩm được các công nhân

vệ sinh môi trường đánh giá hiệu quả, năng suất làm việc tăng cao trong khi đó sức lực được giảm đi một nửa Trái ngược với cảnh công nhân môi trường tiếp nối hàng dài dùng hết sức đẩy những chiếc xe ba bánh thô sơ, nặng nề thì giờ đây với cách cải tiến mới, rác

đã được vi vu trên xe ba bánh lắp đặt động cơ mà con người cũng vui vẻ hơn với công việc nặng nhọc này

1.3.1 Mô tô ba bánh chạy xăng

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều xe ba bánh chạy xăng đang lưu thông trên các con đường, con hẻm ở khắp nơi trên cả nước với đủ các loại kích cỡ và cải tiến khác nhau

Hình 1.6 Xe ba bánh với thùng xe bố trí phía trước

Hình 1.7 Xe ba bánh với thùng xe bố trí phía sau

Tuy nhiên những chiếc xe mô tô ba bánh chạy xăng này lại gây ra những vấn đề môi trường nghiêm trọng, phát thải gây ô nhiễm, cũng như tiêu hao nhiên liệu

1.3.2 Mô tô ba bánh chạy bằng điện chở rác

Suốt 6 năm liền trăn trở về cách thu gom rác làm sao cho sạch sẽ, công nhân bớt oằn mình trên những chiếc xe ba bánh Để cho ra sản phẩm này, đó là sự nỗ lực, kiên trì của

Công ty CP Phát triển Công nghiệp và Đô thị Việt Nam (ICD)

Hình 1.8 Xe mô tô ba bánh bằng điện được trưng bày tại triển lãm môi trường

Hình 1.9 Mẫu xe điện được bố trí hai thùng rác nhỏ, đáp ứng nhu cầu phân loại rác của

người dân

Xe mô tô ba bánh bằng điện chở rác, một trong những sản phẩm được các công nhân

vệ sinh môi trường đánh giá hiệu quả, năng suất làm việc tăng cao trong khi đó sức lực được giảm đi một nửa Trái ngược với cảnh công nhân môi trường tiếp nối hàng dài dùng hết sức đẩy những chiếc xe ba bánh thô sơ, nặng nề thì giờ đây với cách cải tiến mới, rác

đã được vi vu trên xe điện mà con người cũng vui vẻ hơn với công việc nặng nhọc này Ứng dụng được khoa học kĩ thuật, công nghệ vào quá trình thu gom rác Công ty CP Phát triển công nghiệp và đô thị Việt Nam ICD đã mạnh dạn cho ra sản phẩm xe điện thu gom rác thiết thực Xe được thiết kế tinh tế, với 1 động cơ chạy, tải trọng của 1 xe nhỏ thể tích khoảng 400 - 500 lít, dung chứa từ 0.4 m3 - 0.5 m3 rác Đặc biệt với công suất trên

20 giờ/ngày, hiệu quả sử dụng ít điện năng hai ngày sạc một lần trong khoảng từ 6 – 8h Ngoài ra còn có những chiếc xe có tải trọng và dung tích lớn hơn như: 600L, 800L, 1000

Khác với những chiếc xe ba bánh cồng kềnh thì xe điện đem lại sự tiện lợi, nhỏ gọn đi được vào mọi ngóc ngách của đô thị, nhanh chóng vận chuyển rác đến nơi tập kết để xử

lý

Được đánh giá là đem lại hiệu quả cao nên nhiều công ty môi trường đã ứng dụng xe điện vào thu gom rác: Công ty môi trường đô thị Long Biên (Hà Nội): 50 xe, Hợp tác xã Thành Công (Hà Nội): 100 xe, Công ty môi trường Tâm Đức (Lạng Sơn): 70 xe

Hình 1.10 Thiết kế đa dạng, với nhiều mẫu mã cùng màu sắc bắt mắt

Ngoài ra, Công ty CP Phát triển công nghiệp và đô thị Việt Nam ICD đang có những

dự án dài hơi nhằm quảng bá đến nhiều tỉnh thành trong cả nước biết đến sản phẩm này

và sử dụng nó như một công cụ hữu hiệu giúp ích cho việc thu gom, tạo môi trường sạch đẹp – thoáng đãng

So với những chiếc xe chở rác thô sơ ba bánh thì xe điện tạo ra năng suất thu gom gấp

3 lần, giảm đi 60% nhân công làm việc Cùng một tuyến phố nếu như phải mất 12 chuyến đẩy xe thì bây giờ chỉ mất 3 chuyến vi vu trên xe điện Từ đó, nhân viên môi trường đô thị

có thời gian chăm sóc cảnh quan môi trường hơn, người dân cũng vui mừng vì rác không còn ứ đọng nơi lề đường, góc phố, không còn những mùi hôi thối khó chịu nữa

Câu hỏi này được phóng viên đặt ra khi những chiếc xe điện chở rác vô cùng hiệu quả như vậy mà vẫn chưa phổ biến tại thủ đô Hà Nội Chia sẻ nỗi niềm trên ông Lê Văn

Doanh - GĐ công ty CP Phát triển công nghiệp và đô thị Việt Nam ICD cho biết: “Đây là

chiếc xe điện 3 bánh nên việc lưu thông tại đường phố Hà Nội vẫn bị vướng mắc bởi Luật pháp, vì việc cấp biển số lưu thông đến việc đóng các loại thuế, bảo hiểm… khiến cho các

công ty môi trường lo ngại khi đưa vào sử dụng sản phẩm của chúng tôi”

Tại các nước phát triển thì như Singapore, Hàn Quốc, Trung Quốc… thì việc những chiếc xe điện chở rác vô cùng phổ biến, Chính phủ quy định những chiếc xe này sẽ được đánh số thứ tự, được cấp phép lưu thông trên những tuyến phố đã đăng kí, thêm nữa người lái xe rác được tập huấn tham gia giao thông an toàn đi đúng làn đường và áp dụng đúng luật giao thông

Hình 1.11 Quá trình thử mẫu xe điện banh bánh chở rác

Hàng ngày chúng ta vẫn sống và vẫn thải ra môi trường một lượng rác thải khổng lồ, nếu không nhận thức được việc quy hoạch, xử lý, thu gom rác thông minh thì cảnh quan thiên nhiên ban tặng sẽ bị phá hủy bởi chính bàn tay và sự vô thức của con người

1.4 Tình hình nghiên cứu xe mô tô ba bánh chạy xăng thành xe mô tô ba bánh hybrid LPG-Điện ở Việt Nam

1.4.1 Xe mô tô ba bánh hybrid chạy Xăng - LPG

s Hình 1.12 Bộ phụ kiện chuyển đổi nhiên liệu LPG/Xăng DATECHCO – GAS Năm 2006 nhóm nghiên cứu do GS.TSKH Bùi Văn Ga chủ nhiệm đã nghiên cứu chế tạo xe mô tô ba bánh chở rác cỡ nhỏ bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG trên cơ sở xe gắn máy hai bánh của Honda Wave Bộ phụ kiện sử dụng để chuyển đổi nhiên liệu LPG/Xăng

là DETECHCO-GA5

Hình 1.13 Xe mô tô ba bánh chạy bằng khí LPG kết hợp Xăng

Ưu điểm của xe là gọn nhẹ, bán kính quay vòng thấp, hoạt động ổn định trên các điều kiện khác nhau về đường xá ở Việt Nam và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Với việc hạ thấp sàn xe xuống tạo điều kiện thuận lợi cho việc đưa thùng rác lên xuống xe Mặt khác

xe thiết kế làm việc trong thành phố nên nó cũng phải đảm bảo yêu cầu chạy êm, ít gây ồn

và ô nhiễm môi trường Với các yêu cầu đó, đề tài đi vào thiết kế kiểu xe kéo rác chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG, loại động cơ sử dụng trên xe là động cơ xe gắn máy đã thiết kế, cải tạo hệ thống nhiên liệu cho phù hợp với việc sử dụng một trong hai loại nhiên liệu LPG và xăng Theo các công trình nghiên cứu của GS.TSKH Bùi Văn Ga khi sử dụng LPG trên động cơ xe gắn máy thì với đặc điểm động cơ thường xuyên sử dụng ở tải lớn nhưng tốc độ thấp như động cơ gắn trên xe thiết kế thì sử dụng LPG rất có lợi về mặt

ô nhiễm môi trường Kết quả đo ô nhiễm của xe khi chạy bằng xăng nguyên thuỷ và khi chạy bằng ga LPG cho thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đạt giá trị cực thấp khoảng 0,5% đối với CO và 20ppm đối với HC ở chế độ tốc độ giới hạn Ở Việt Nam thời gian qua cùng với quá trình đô thị hoá, vấn đề ứng dụng và LPG trong giao thông vận tải cũng đã được các nhà quản lý quan tâm Một số đề án thí điểm sử dụng CNG

và LPG đã được nghiên cứu triển khai

Ngoài ra, việc xe chạy được bằng nhiên liệu hóa lỏng LPG sẽ làm giảm đáng kể vấn

đề tiêu hao nhiên liệu đang rất được quan tâm hiện nay khi mà trữ lượng nhiên liệu hóa thạch ngày càng ít đi

1.4.2 Xe mô tô ba bánh hybrid chạy Xăng – Điện

Trên thế giới hiện có khá nhiều nước sử dụng xe hybrid xăng – điện, nhưng ở Việt Nam chỉ nhập khẩu các dòng xe ô tô và xe hai bánh Còn xe ba bánh thì vẫn còn chưa hiện hành

1.5 Ô tô hybrid

1.5.1 Khái niệm chung

Ô tô hybrid là dòng xe sử dụng động cơ tổ hợp, được kết hợp giữa động cơ chạy bằng năng lượng truyền thống (xăng, Diesel…) với động cơ điện lấy năng lượng điện từ một ắc-quy cao áp Điểm đặc biệt là ắc-quy được nạp điện với cơ chế nạp “thông minh” như khi xe phanh, xuống dốc…, gọi là quá trình phanh tái tạo năng lượng Nhờ vậy mà ôtô có thể tiết kiệm được nhiên liệu khi vận hành bằng động cơ điện đồng thời tái sinh được năng lượng điện để dùng khi cần thiết

1.5.2 Xu hướng phát triển của ôtô hybrid

Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói chung không giống nhau, mỗi nước có một quy định riêng về khí thải, nhưng đều có xu hướng là từng bước cải tiến cũng như chế tạo ra loại ôtô mà mức ô nhiễm là thấp nhất và giảm tối thiểu

sự tiêu hao nhiên liệu Điều đó càng cấp thiết khi mà nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày càng cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập của người dân lại tăng không đáng

kể

Các xe chạy bằng Diesel, xăng hoặc các nhiên liệu khác đều đang tràn ngập trên thị trường gây ô nhiễm môi trường, làm cho bầu khí quyển ngày một xấu đi, hệ sinh thái thay đổi Vì thế việc tìm ra phương án để giảm tối thiểu lượng khí gây ô nhiễm môi trường là một vấn đề cần được quan tâm nhất hiện nay của ngành ô tô nói riêng và mọi người nói chung

Ô tô sạch không gây ô nhiễm (zero emission) là mục tiêu hướng tới của các nhà nghiên cứu và chế tạo ôtô ngày nay Có nhiều giải pháp đã được công bố trong những năm gần đây, như: hoàn thiện quá trình cháy của động cơ, sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống cho ôtô như LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pile nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ôtô lai (hybrid) Phạm vi bài viết này chỉ bàn về ôtô hybrid

Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ôtô hybrid đã luôn được nghiên cứu và phát triển như là một giải pháp hiệu quả về tính kinh tế và môi trường Có thể nói, công nghệ hybrid là chìa khoá mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên mới của những chiếc ô tô,

đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là ô tô sinh thái

Với các ưu điểm nổi bật như đã nêu, ôtô hybrid đang được sự quan tâm nghiên cứu và chế tạo của rất nhiều nhà khoa học và hãng sản xuất ôtô trên thế giới Ngày càng có nhiều mẫu ôtô hybrid xuất hiện trên thị trường và càng có nhiều người tiêu dùng sử dụng loại ô

tô này Ôtô sử dụng Hydrogen, ôtô điện, ôtô pin mặt trời cho đến nay đều tồn tại một số nhược điểm nhất định, không dễ thực hiện với thực trạng như đất nước ta Trong bối cảnh

đó thì ôtô hybrid nhiệt điện (kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện) được coi là phù hợp nhất trong giai đoạn đón đầu về xu thế phát triển ôtô sạch, nhằm đáp ứng tính khắt khe môi trường đô thị, tính nguy cơ cạn kiệt nhiên liệu

Tuy nhiên chúng ta chỉ có thể sử dụng những loại xe hybrid nhiệt điện hoạt động trong phạm vi các thành phố, các khu du lịch và có thể vận hành trên các loại đường dài hàng trăm kilômet tương đối bằng phẳng Chứ không thể sử dụng ô tô hybrid nhiệt điện thay hẳn các loại ôtô khác vì tính công nghệ lai còn nhiều hạn chế, mà cái khó nhất của vấn đề này là nguồn dự trữ năng lượng điện để cấp cho động cơ điện, vì nếu dùng bình ăcquy thông thường thì số lượng bình rất nhiều

Trong phạm vi bài viết này chỉ bàn về dòng ôtô hybrid nhiệt điện (kết hợp giữa động

cơ đốt trong và động cơ điện) là loại ôtô hybrid thông dụng nhất hiện nay

1.5.3 Phân loại ôtô hybrid

1.5.3.1 Theo thời điểm phối hợp công suất

b Phối hợp khi cần công suất cao

Motor điện hỗ trợ động cơ xăng chỉ khi điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, như trong quá trình tăng tốc nhanh từ điểm dừng, khi leo dốc hoặc vượt qua xe khác, còn trong điều kiện bình thường xe vẫn chạy bằng động cơ xăng Do đó, những chiếc hybrid loại này tiết kiệm nhiên liệu hơn khi đi trên đường cao tốc vì đó là khi động cơ xăng ít bị gánh nặng nhất Điển hình là Honda Civic Hybrid và Honda Insight thuộc loại thứ hai

Cả hai loại này đều lấy công suất từ ắc-quy khi motor điện được sử dụng và đương nhiên nó sẽ làm yếu công suất của ắc-quy Tuy nhiên, một chiếc xe hybrid không cần phải cắm vào một nguồn điện để sạc bởi vì nó có khả năng tự sạc

1.5.3.2 Theo cách phối hợp công suất giữa động cơ nhiệt và động cơ điện

a Kiểu nối tiếp

Động cơ điện truyền lực đến các bánh xe chủ động, công việc duy nhất của động cơ nhiệt là sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho ắc-quy hoặc cung cấp cho động cơ điện

Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để nạp ắc-quy và một sẽ dùng chạy động cơ điện Động cơ điện ở đây còn có vai trò như một máy phát điện (tái sinh năng lượng) khi

xe xuống dốc và thực hiện quá trình phanh

Ưu điểm: Động cơ đốt trong sẽ không khi nào hoạt động ở chế độ không tải nên giảm được ô nhiễm môi trường, động cơ đốt trong có thể chọn ở chế độ hoạt động tối ưu, phù hợp với các loại ôtô Mặt khác động cơ nhiệt chỉ hoạt động nếu xe chạy đường dài quá quãng đường đã quy định dùng cho ăcquy Sơ đồ này có thể không cần hộp số

Hình 1.14 Hệ thống hybrid nối tiếp

Nhược điểm: Tuy nhiên, tổ hợp ghép nối tiếp còn tồn tại những nhược điểm như:

Kích thước và dung tích ắc-quy lớn hơn so với tổ hợp ghép song song, động cơ đốt trong luôn làm việc ở chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn điện cho ắc-quy nên dễ bị quá tải

Hình 1.15 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp

b Kiểu song song

Dòng năng lượng truyền tới bánh xe chủ động đi song song Cả động cơ nhiệt và motor điện cùng truyền lực tới trục bánh xe chủ động với mức độ tùy theo các điều kiện hoạt động khác nhau Ở hệ thống này động cơ nhiệt đóng vai trò là nguồn năng lượng truyền moment chính còn motor điện chỉ đóng vai trò trợ giúp khi tăng tốc hoặc vượt dốc

Hình 1.16 Hệ thống hybrid song song Kiểu này không cần dùng máy phát điện riêng do động cơ điện có tính năng giao hoán lưỡng dụng sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc-quy trong các chế độ hoạt động bình thường, ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian, nó có thể khởi động động cơ đốt trong và dùng như một máy phát điện để nạp điện cho ắc-quy

Ưu điểm: Công suất của ôtô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn năng lượng, mức

độ hoạt động của động cơ điện ít hơn động cơ nhiệt nên dung lượng bình ắc-quy nhỏ và gọn nhẹ, trọng lượng bản thân của xe nhẹ hơn so với kiểu ghép nối tiếp và hỗn hợp

Hình 1.17 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song Nhược điểm: Động cơ điện cũng như bộ phận điều khiển motor điện có kết cấu phức tạp, giá thành đắt và động cơ nhiệt phải thiết kế công suất lớn hơn kiểu lai nối tiếp Tính ô nhiễm môi trường cũng như tính kinh tế nhiên liệu không cao

c Kiểu hỗn hợp

Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song nhằm tận dụng tối đa các lợi ích được sinh ra Hệ thống lai nối tiếp này có một bộ phận gọi là "thiết bị phân chia công suất" chuyển giao một tỷ lệ biến đổi liên tục công suất của động cơ nhiệt và động cơ điện đến các bánh xe chủ động

Tuy nhiên xe có thể chạy theo "kiểu êm dịu" chỉ với một mình động cơ điện Hệ thống này chiếm ưu thế trong việc chế tạo xe hybrid

Hình 1.18 Hệ thống hybrid hỗn hợp

Hình 1.19 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp

1.6 Kết luận

Với sự cạn kiệt dần của nguồn nhiên liệu hóa thạch thì việc phát triển các nguồn năng lượng trong tương lai là vô cùng cần thiết trong đó việc sử dụng các nguồn năng lượng sạch đóng vai trò vô cùng quan trọng

Dựa trên những vấn đề đó việc phát triển các phương tiện hybrid đóng vai trò vô cùng lớn Nó giúp giẩm bớt vấn đề về nhiên liệu đang dần cạn kiệt, đồng thời cũng giúp giảm bớt ô nhiễm môi trường

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG LỰC CHO

XE MÔ TÔ BA BÁNH CHẠY XĂNG THÀNH XE MÔ TÔ BA BÁNH

HYBRID LPG-ĐIỆN

2.1 Thiết kế cải tạo xe mô tô ba bánh có sẵn thành xe mô tô ba bánh hybrid

2.1.1 Phân tích chọn loại xe gắn máy để cải tạo

Trong thiết kế này ta chọn phương án đơn giản đó là cắt đuôi xe gắn máy hai bánh sau

đó ghép phần còn lại của xe với thùng phía sau Như vậy hầu như phần hệ thống chính của xe máy sẽ giữ nguyên chỉ thay đổi hệ thống truyền lực từ động cơ ra phía sau Với phương án là phối hợp công suất động cơ điện và động cơ nhiệt nên không cần động cơ

có công suất cao Để chế tạo xe chở rác chúng tôi chọn xe gắn máy hiệu SAVANT do Trung Quốc chế tạo Đây là loại xe gắn máy 100cc, có kiểu dáng tương tự như xe wave Nhật Bản Các thông số kỹ thuật của xe: dung tích 100cc, công suất 4.7 Kw ở tốc độ 8000

v/ph Động cơ sử dụng bộ chế hòa khí để hòa trộn, hộp số 4 cấp, khởi động bằng điện

Hình 2.1 Xe mô tô ba bánh trước khi cải tạo

2.1.2 Phân tích phương án lắp đặt động cơ điện và động cơ nhiệt

Cải tạo xe và lắp đặt các động cơ được thực hiện theo nguyên tắc giảm tối đa sự thay đổi kết cấu, tránh làm giảm độ cứng vững ban đầu của khung xe, và giảm được giá thành cải tạo xe môtô hybrid

A Lắp đặt động cơ nhiệt : Động cơ nhiệt và hệ thống điều khiển động cơ nhiệt được giữ nguyên như xe gắn máy trước khi cải tạo Hệ thống truyền động được cải tạo để đảm bảo kết hợp được công suất của động cơ nhiệt và động cơ điện

Hình 2.2 Động cơ nhiệt gắn trên xe

B Lắp đặt động cơ điện

a Một động cơ điện phía trước, hai động cơ điện phía sau

Ưu điểm : Tăng khả năng cơ động của xe khi xe chạy ở chế độ động cơ điện Đảm bảo độ cân bằng cho xe

Nhược điểm : Phải cải tạo lại cả phần càng trước và phần bánh sau của xe để lắp đặt bánh xe điện Cần ba bộ điều khiển động cơ điện dẫn đến khó khăn khi chia tín hiệu điều khiển từ tay ga Động cơ điện lắp đặt bánh sau gây khó khăn cho việc lắp đặt cơ cấu truyền động xích của động cơ nhiệt

b Hai động cơ điện phía trước

Ưu điểm: Đảm bảo an toàn cho người lái và phù hợp hơn với đối tượng người lái

là người khuyết tật Phần sau được giữ nguyên nên không phải cải tạo lại nên không gây khó khăn cho việc bố trí cơ cấu truyền động xích

Nhược điểm: Vì cũng là hai động cơ điện nên cần đến hai bộ điều khiển gây khó khăn cho việc chia tín hiệu điều khiển từ tay ga Chi phí cao để cải tạo lại càng trước để lắp đặt được hai bánh xe điện Tổn hao công suất lớn khi chạy chế độ động cơ nhiệt do

ma sát của hai bánh xe điện khi ở chế độ sạc

c Hai động cơ điện phía sau

Ưu điểm: Giữ được cảm giác lái và tính ổn định ban đầu của xe

Nhược điểm: Động cơ điện đặt phía sau nên gây khó khăn cho việc bố trí và lắp đặt cơ cấu truyền động xích Dẫn đến khó có thể kết hợp được công suất của động cơ điện

và động cơ nhiệt

d Một động cơ điện đặt phía trước

Ưu điểm: Tránh được các nhược điểm của phương án đặt một động cơ điện phía sau Dễ dàng kết hợp thực hiện cải tạo lại truyền động xích để kết hợp công suất hai động

cơ (sẽ được trình bày ở phần sau) cũng như tách riêng từng chế độ làm việc của mỗi động

cơ và nạp điện lại cho ắc quy Tăng tính cơ động của xe Tối thiểu được sự thay đổi kết cấu khung xe gây mất tính bền ban đầu

Nhược điểm: Có thể gây mất tính ổn định lái Do là bánh xe điện nên kích thước của bánh xe trước và bánh xe sau không giống nhau làm mất sự cân đối ban đầu của xe

Hình 2.3 Phương án lắp động cơ điện phía trước Qua việc phân tích trên, chúng tôi nhận thấy phương án đặt một động cơ điện phía trước là đáp ứng được hầu hết các yêu cầu đưa ra là kết hợp được công suất hai động cơ