Thiết kế chế tạo xe hybrid phun lpg điện trên cơ sở xe honda lead

Thiết kế chế tạo xe hybrid phun lpg điện trên cơ sở xe honda lead Thiết kế chế tạo xe hybrid phun lpg điện trên cơ sở xe honda lead Thiết kế chế tạo xe hybrid phun lpg điện trên cơ sở xe honda lead luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

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

THIẾT KẾ CHẾ TẠO XE HYBRID PHUN LPG – ĐIỆN TRÊN

CƠ SỞ XE HONDA LEAD

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐÌNH HỮU

Đà Nẵng – Năm 2019

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế chế tạo xe hybrid phun LPG - Điện trên cơ sở xe Honda Lead

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đình Hữu Số thẻ sinh viên: 103150123

Đề tài trình bày tổng quan vấn đề nghiên cứu và giới thiệu về xe gắn máy hybrid Khảo sát tổng quát hệ thống truyền động sử dụng trên xe được chọn để thiết kế, chế tạo cụ thể là xe Honda LEAD 110 Fi đời 2009 Từ việc lựa chọn phương án bố trí các

bộ phận thiết kế mới tối ưu, đi đến tính chọn động cơ điện, lượng nhiên liệu LPG điều khiển phun điện tử và lực kéo khi sử dụng động cơ điện, động cơ nhiệt và kết hợp cả hai cùng làm việc Tiếp theo là tiến hành lắp đặt các chi tiết và bộ phận lên xe sau khi

đã chọn phương án bố trí khoa học, để đảm bảo tận dụng được không gian của xe cũng như tăng được tính thẩm mỹ cho xe sau cải tạo Vận hành chạy thử để có những so sánh, đánh giá giữa việc sử dụng phương án phun LPG điều khiển điện tử và dùng họng hút thông thường So sánh, đánh giá phát thải ô nhiễm giữa động cơ sử dụng nhiên liệu LPG và xăng cùng điều khiển phun điện tử Đánh giá về khả năng vận hành bằng điện, bằng nhiên liệu LPG và khi kết hợp cả hai Và cuối cùng là đánh giá, kết luận về tổng thể xe sau khi thiết kế, chế tạo hoàn thiện

Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm các phần sau

• Tổng quan về đề tài nghiên cứu

• Lựa chọn và khảo sát loại xe cải tạo

• Thiết kế hệ thống phun LPG

• Lắp đặt các chi tiết và bộ phận lên xe sau khi cải tạo

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển của Khoa học – Kỹ thuật thì phương tiện giao thông cũng ngày càng trở nên đa dạng Trong đó, số lượng phương tiện sử dung động

cơ đốt trong chiếm đa số Và đây chính là một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm không khí đang ở mức báo động như hiện nay

Bên cạnh đó, nhiên liệu hóa thạch ngày càng trở nên cạn kiệt bởi sự khai thác bừa bãi của con người Để có biện pháp khắc phục những vấn đề trên đòi hỏi phải có một loại phương tiện tham gia giao thông vừa giảm phát thải ô nhiễm môi trường, vừa tiết kiệm năng lượng bền vững và lâu dài

Nắm bắt được điều này, nhóm chúng em đã cùng nhau thực hiện đề tài “Thiết kế

chế tạo xe hybrid phun LPG – Điện trên cơ sở xe Honda Lead” Với đề tài này, chúng

ta vừa tiết kiệm được năng lượng nhờ vận hành bằng điện, vừa giảm được lượng phát thải ra môi trường nhờ sử dụng nhiên liệu LPG và ứng dụng hệ thống phun điều khiển điện tử Đề tài được thực hiện với các tiêu chí: tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường, gọn gàng và có tính thẩm mỹ cao Đề tài được tài trợ bởi Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Đại học Đà Nẵng trong khuôn khổ đề tài KHCN mã số: B2018-ĐN01-16

Nhóm em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý tận tình của thầy

PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng và thầy TS Phạm Quốc Thái trong khoảng thời gian nhóm thực hiện đồ án Trong suốt quá trình làm đồ án sẽ không tránh khỏi sai sót

do kiến thức còn hạn chế, chúng em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để chúng em có thể hoàn thành sản phẩm của mình tốt hơn

Nhóm em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đình Hữu

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả thực hiện nghiên cứu, cải tạo trong đồ án này

là trung thực Những phần sử dụng tài liệu tham khảo trong đồ án đã được nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm

ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố Nếu có sai sót gì xảy ra tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi

kỷ luật của bộ môn và nhà trường đề ra

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đình Hữu

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ v

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 2

1.1 Mục đích, ý nghĩa khoa học của đề tài 2

1.2 Vấn đề năng lượng và môi trường hiện nay 2

1.2.1 Vấn đề về năng lượng 2

1.2.2 Vấn đề về môi trường 9

1.3 Giới thiệu về xe hybrid và xu hướng phát triển của xe hybrid trong tương lai 12

1.3.1 Giới thiệu về xe hybrid 12

1.3.2 Xu hướng phát triển của ô tô – xe máy hybrid trong tương lai 14

1.4 Tổng quan về xe gắn máy hybrid phun LPG – Điện 14

1.5 Ưu, nhược điểm của xe hybrid phun LPG – Điện so với xe chạy xăng ban đầu 15

1.5.1 Ưu điểm 15

1.5.2 Nhược điểm 15

1.6 Kết luận 15

Chương 2: LỰA CHỌN VÀ KHẢO SÁT LOẠI XE CẢI TẠO 17

2.1 Phân tích, lựa chọn loại xe cải tạo 17

2.2 Khảo sát tổng quát xe Honda LEAD 110 Fi 17

2.2.1 Giới thiệu chung về Honda LEAD 110 Fi 19

2.2.2 Các thông số kỹ thuật của xe 20

2.2.3 Sơ đồ bố trí tổng thể ban đầu 21

2.2.4 Hộp số vô cấp sử dụng trên xe 21

2.2.5 Khảo sát đặc điểm ly hợp xe Honda LEAD 110 Fi 24

2.2.6 Giới thiệu hệ thống phun xăng điện tử PGM Fi trên xe Honda Lead 26

2.3 Kết luận 30

Chương 5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHUN LPG 32

5.1 Phương án cấp LPG cho xe gắn máy Honda Lead 32

5.1.1 Giới thiệu về nhiên liệu LPG 32

5.1.2 Phân tích các phương án cấp LPG cho xe gắn máy Honda Lead 33

5.1.3 Lựa chọn phương án cấp LPG cho xe gắn máy 36

5.2 Tính toán thiết kế hệ thống cung cấp LPG cho động cơ 36

5.2.1 Tỷ số nhiệt trị giữa LPG và xăng 36

5.2.2 Tính toán lượng nhiên liệu LPG cung cấp 38

5.2.3 Xác định vị trí và phương án đặt vòi phun 39

5.3 Thiết kế bố trí hệ thống cung cấp LPG 47

5.3.1 Sơ đồ hệ thống 47

5.3.2 Nguyên lý hoạt động 52

5.4 Thiết kế mạch điều khiển phun 52

5.4.1 Cơ sở thiết kế mạch điều khiển 52

5.4.2 Lưu đồ và thuật toán chương trình 60

5.5 Kết luận 62

Chương 7: LẮP ĐẶT CÁC CHI TIẾT VÀ BỘ PHẬN LÊN XE SAU KHI CẢI TẠO 63

7.1 Lắp đặt hệ thống động cơ điện 63

7.2 Lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG 66

7.3 Lắp đặt điện điều khiển 67

7.4 Kiểm tra, lắp lại vỏ xe, thử xe và đánh giá 68

7.4.1 Kiểm tra, lắp đặt lại vỏ xe 68

7.4.2 Thử xe và đánh giá 69

7.5 Kết luận 72

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của xe Honda LEAD 110 Fi 2009 20

Bảng 5.1 Lưu lượng không khí nạp vào xi lanh theo số vòng quay của động cơ 39

Bảng 5.2 Thời gian của một chu trình công tác theo số vòng quay của động cơ 41

Bảng 5.3 Thời gian kỳ nạp theo từng số vòng quay động cơ 42

Bảng 5.4 Khối lượng không khí nạp vào xi lanh theo số vòng quay động cơ 43

Bảng 5.5 Khối lượng LPG cấp vào xi lanh 43

Bảng 5.6 Suất tiêu hao nhiên liệu ge theo số vòng quay của động cơ 45

Bảng 5.7 Thông số kỹ thuật của arduino uno r3 57

Bảng 7.1 Kết quả đánh giá thực nghiệm 69

Bảng 7.2 Bảng so sánh khí thải CO 70

Bảng 7.3 Bảng so sánh khí thải CO2 71

Bảng 7.4 Bảng so sánh khí thải HC 71

Hình 1.1 Mức tiêu thụ các nguồn năng lượng của thế giới 1970 – 2025 (Đơn vị nghìn triệu triệu BTU) 3

Hình 1.2 Nhà máy điện hạt nhân 3

Hình 1.3 Ô tô Aspire của Ford sử dụng khí nén tự nhiên (CNG) 4

Hình 1.4 Sản xuất và ứng dụng của năng lượng sinh khối 5

Hình 1.5 Quy trình khai thác điện địa nhiệt 5

Hình 1.6 Nhà máy thủy điện 6

Hình 1.7 Tuabin gió 7

Hình 1.8 Mô hình ô tô sử dụng năng lượng mặt trời 7

Hình 1.9 Mô hình khai thác điện từ năng lượng thủy triều 8

Hình 1.10 Khai thác điện từ sóng biển 8

Hình 1.11 Ô nhiễm môi trường từ quá trình công nghiệp hóa 9

Hình 1.12 Diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp 10

Hình 1.13 Rừng Amazon bị tàn phá nghiêm trọng 10

Hình 1.14 Ảnh vệ tinh rừng Amazon bi cháy 11

Hình 1.15 Lượng khí thải CO2 sinh ra do sử dụng năng lượng hóa thạch (Đơn vị tỷ tấn) 12

Hình 1.16 Cấu tạo xe hybrid nối tiếp (trái) và song song (phải) 13

Hình 1.17 Toyota Prius Hybrid 1997 14

Hình 1.18 Ô tô Toyota Prius Hybrid (Trái) và xe tay ga Honda PCX Hybrid (Phải) 14

Hình 2.1 Honda LEAD 110 Fi đời 2009 18

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí tổng thể ban đầu trên xe Honda LEAD 21

Hình 2.3 Sơ đồ hộp số vô cấp khảo sát trên xe Honda LEAD 22

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hộp số vô cấp 23

Hình 2.5 Ly hợp ly tâm trên xe Honda LEAD 110 Fi 24

Hình 2.6 Vỏ nồi ly hợp 24

Hình 2.7 Bộ guốc ma sát (a) và đĩa guốc văng (b) 25

Hình 2.8 Trục trung tâm 25

Hình 2.9 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ly hợp ly tâm 26

Hình 2.10 Sơ đồ khối của hệ thống PGM-Fi 27

Hình 2.11 Nguyên lý điều khiển chung 27

Hình 2.12 Sơ đồ sự vận hành hệ thống PGM – Fi 28

Hình 2.13 Sơ đồ sự vận hành hệ thống PGM – Fi làm giàu xăng khi máy nguội 28

Hình 2.14 Sơ đồ sự vận hành hệ thống PGM – Fi làm giàu xăng khi tăng tốc nhanh 29

Hình 2.15 Sơ đồ sự vận hành hệ thống PGM – Fi cắt cung cấp nhiên liệu khi phanh 29

Hình 2.16 Hệ thống cảm biến điều khiển của hệ thống PGM-Fi trên xe LEAD 110 30

Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lý và bố trí các bộ phận trên xe 34

Hình 5.2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình 35

Hình 5.3 Bộ phụ kiện gatec 36

Hình 5.4 Lưu lượng không khí nạp vào xi lanh 40

Hình 5.5 Đường đặc tính ge 46

Hình 5.6 Vị trí đặt kim phun xăng 46

Hình 5.7 Sơ đồ hệ thống phun LPG 47

Hình 5.8 Bố trí lắp đặt bình chứa LPG vào cốp xe 48

Hình 5.9 Đồng hồ đo áp suất 49

Hình 5.10 Đồng hồ đo áp suất 49

Hình 5.11 Van khóa 49

Hình 5.12 Van điều chỉnh áp suất khí LPG 50

Hình 5.13 Bình ổn áp 50

Hình 5.14 Van điện từ 51

Hình 5.15 Vòi phun LPG 51

Hình 5.16 Đặc tính vòi phun LPG 52

Hình 5.17 Nguyên lý hoạt động của hệ thống PGM-FI 53

Hình 5.18 Tín hiệu xung truyền đến vòi phun 53

Hình 5.19 Sơ đồ chung quá trình điều khiển phun LPG 54

Hình 5.20 Sơ đồ hệ thống điều khiển phun LPG 55

Hình 5.21 Opto 55

Hình 5.22 Cấu tạo của opto 56

Hình 5.23 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của opto 56

Hình 5.24 Arduino uno R3 56

Hình 5.25 Tụ điện 57

Hình 5.26 Đi-ốt zener 58

Hình 5.27 Bộ chuyển nguồn 59

Hình 5.28 Mạch điều khiển phun LPG 59

Hình 5.29 Sơ đồ bố trí mạch điều khiển phun LPG 60

Hình 5.30 Lưu đồ chương trình điều khiển phun LPG 61

Hình 5.31 Giao diện phần mềm 62

Hình 7.1 Ống lót trục lắp trên chảng ba 63

Hình 7.2 Phuộc được lắp đặt vào chảng ba 63

Hình 7.3 Mặt bích được gắn trên bánh xe điện để lắp đặt đĩa phanh 64

Hình 7.4 Đĩa phanh sau khi lắp lên phần may ơ của mặt bích 64

Hình 7.5 Động cơ điện sau khi lắp đặt 65

Hình 7.6 Lắp đặt hệ thống phanh 65

Hình 7.7 Lắp đặt ắc-quy 66

Hình 7.8 Lắp đặt cụm vòi phun 66

Hình 7.9 Các bộ phận được lắp đặt thêm vào bình chứa LPG 67

Hình 7.10 Lắp đặt vỏ nhựa bảo vệ bình chứa và các bộ phận 67

Hình 7.11 Bố trí mạch điều khiển phun LPG 67

Hình 7.12 Bố trí mạch điều khiển cung cấp điện 68

Hình 7.13 Lắp đặt lại vỏ xe sau khi đã cải tạo 68

Hình 7.14 Chạy thực nghiệm trên đường phố 69

Hình 7.15 So sánh khí thải CO 70

Hình 7.16 So sánh khí thải HC 71

Hình 7.17 So sánh khí thải CO2 72

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Kí hiệu Thứ nguyên Diễn giải

LPG (Liquefied Petroleum Gas) Khí dầu mỏ hoá lỏng

MỞ ĐẦU

Đề tài này sẽ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo xe máy hybrid phun LPG – Điện trên cơ

sở xe Honda Lead 110 Fi Mục tiêu của đề tài là giải quyết các vấn đề như tối ưu được việc sử dụng công suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải ô nhiễm môi trường.Từ việc lựa chọn phương án bố trí xe hybrid, phương án cung cấp nhiên liệu cho động cơ nhiệt đi đến tính toán cung cấp nhiên liệu cho động cơ nhiệt Tiếp đến là thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí và điện điều khiển nhằm bố trí động cơ điện, thay đổi hệ thống cung cấp nhiên liệu từ phun xăng điều khiển điện tử thành phun LPG điều khiển điện

tử Sau đó là trình bày lý thuyết về nguyên lý điều khiển đồng tốc khi sử dụng hai động cơ chạy song hành Cuối cùng là so sánh kết quả quả đạt được với các dòng xe tương ứng Trong bản thuyết minh này sẽ trình bày về tổng quan đề tài nghiên cứu, lựa chọn và khảo sát loại xe cải tạo, tính toán lực kéo động cơ của xe Hybrid LPG-điện, thiết kế bố trí chung của xe, thiết kế hệ thống phun LPG, thiết kế mạch điều khiển song hành hai động cơ và cuối cùng là lắp đặt các chi tiết và bộ phận của xe sau khi cải tạo

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Mục đích, ý nghĩa khoa học của đề tài

Hiện nay ở nước ta, xe máy đang là phương tiện lưu thông chính của người dân

Số lượng xe máy trong cả nước vẫn tiếp tục tăng lên theo thời gian do tính cơ động và giá cả phù hợp với thu nhập người lao động trong nước Có thể nói, xe máy đã và đang vận hành nền kinh tế Bên cạnh những lợi ích mang lại, xe máy cũng gây ra nhiều tác động bất lợi, một trong số đó là việc cạn kiệt nguồn năng lượng và ô nhiễm môi trường

Các nghiên cứu và giải pháp trên thế giới cũng như ở Việt Nam nhằm hạn chế vấn

đề trên là ứng dụng sự phát triển của công nghệ, sử dụng các nhiên liệu sạch thay thế các nhiên liệu truyền thống Xe sử dụng pin nhiên liệu ( Fuel Cell Vehicle) và xe hybrid (lai) nhiệt – điện là những giải pháp được đánh giá tốt nhất hiện nay Bên cạnh

đó, việc nghiên cứu sử dụng nhiên liệu LPG cùng hệ thống phun LPG điện tử cho động cơ đốt trong đang có những kết quả rất khả quan Ô tô, xe máy sử dụng pin nhiên liệu 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 Ô tô, xe máy hybrid kết hợp có nhiều ưu điểm đồng thời hạn chế được những nhược điểm của chúng nên tạo ra được hiệu suất cao và giảm phát thải ô nhiễm Do đó, việc nghiên cứu, phát triển xe hybrid sử dụng nhiên liệu LPG cho động cơ nhiệt đang được nhiều nhà sản xuất tập trung thực hiện

Hiểu được vấn đề này, dựa trên cơ sở đề tài “ mô hình xe gắn máy sử dụng động

cơ hybrid LPG – Điện”, nhóm em đã tập trung nghiên cứu và phát triển mô hình xe gắn máy sử dụng động cơ hybrid phun LPG – Điện Chúng em mong muốn rằng, sự kết hợp hai động cơ và việc ứng dụng công nghệ phun LPG điện tử ở đề tài này sẽ giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải ô nhiễm môi trường bền vững, lâu dài

1.2 Vấn đề năng lượng và môi trường hiện nay

1.2.1 Vấn đề về năng lượng

1.2.1.1 Năng lượng truyền thống

Hiện nay, tất cả các nước trên thế giới từ các nước tiên tiến đến các nước đang phát triển và chậm phát triển rất đau đầu về vấn đề cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống Tình hình nguồn nhiên liệu dầu mỏ hiện nay không ổn định, giá dầu thường thay đổi lớn theo những biến động chính trị, khó dự báo Tính từ năm 1973 đến nay thế giới đã trải qua 5 lần khủng hoảng giá dầu:

- Lệnh cấm vận dầu Ả Rập năm 1974

- Lệnh cấm vận dầu Iran năm 1979

- Chiến tranh Vùng Vịnh 1990

- Năm 1999 giá dầu từ 8 – 10 USA/thùng tăng vọt lên trên 30 USD/thùng

- Đặc biệt năm 2004 một sự khủng hoảng dầu mỏ lớn nhất từ trước đến nay, giá dầu tăng đến mức kỷ lục 60 USD/thùng, đến năm 2005 giá dầu lên đến hơn 70 USD/thùng Khi mà nguồn nhiên liệu truyền thống ngày càng dần cạn kiệt thì việc đòi hỏi sử dụng một nguồn năng lượng thay thế lâu dài là vấn đề cần sớm được giải quyết

Hình 1.1 Mức tiêu thụ các nguồn năng lượng của thế giới 1970 – 2025 (Đơn vị nghìn

triệu triệu BTU)

1.2.1.2 Năng lượng thay thế

a Năng lượng hạt nhân

Hình 1.2 Nhà máy điện hạt nhân Năng lượng hạt nhân là một loại công nghệ hạt nhân được thiết kế để tách năng lượng có ích từ hạt nhân nguyên tử thông qua các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát

Phương pháp duy nhất được sử dụng hiện nay là phân hạch hạt nhân, mặc dù các phương pháp khác có thể bao gồm tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ Trong năm

2007, có tới 14% sản lượng điện trên thế giới đến từ năng lượng hạt nhân, trong số đó đối với Hoa Kì, Pháp và Nhật Bản là 56,5% sản lượng điện Trên thế giới hiện nay có khoảng gần 450 lò phản ứng điện hạt nhân hoạt động rải rác trên 31 quốc gia Trong toàn Liên minh châu Âu, năng lượng hạt nhân cung cấp 30% nhu cầu điện

và nitơ (N2) Do các tạp chất này có thể làm giảm nhiệt trị và đặc tính của khí thiên nhiên, chúng thường được tách ra khỏi khí thiên nhiên trong quá trình tinh lọc khí và được sử dụng làm sản phẩm phụ

Hình 1.3 Ô tô Aspire của Ford sử dụng khí nén tự nhiên (CNG)

c Năng lượng sinh khối

Sinh khối là dạng nhiên liệu sinh học từ sinh vật sống, đa số là các cây trồng hay nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật Được xem là nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng sinh khối có thể dùng trực tiếp, gián tiếp một lần hay chuyển thành dạng năng

lượng khác như năng lượng sinh học

Hình 1.4 Sản xuất và ứng dụng của năng lượng sinh khối

d Năng lượng địa nhiệt

Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng Trái Đất Nó

có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ các hoạt động phân hủy phóng xạ, năng lượng mặt trời được bề mặt trái đất hấp thụ Để trích xuất nguồn năng lượng này là một điều không khó, từ thời La Mã cổ đại người ta đã tận dụng nó để nung đồ, tắm … Ở thời nay, nó chủ yếu để tạo ra điện Đây được coi là nguồn năng lượng hiệu quả, đáng tin cậy và thân thiện với môi trường

Hình 1.5 Quy trình khai thác điện địa nhiệt

e Năng lượng bức xạ

Nguồn năng lượng từ bức xạ tự nhiên có thể cung cấp năng lượng tương đương điện năng với chỉ 1% chi phí bình thường Nhà khoa học Nikola Tesla đã luôn tin

tưởng rằng năng lượng tồn tại xung quanh chúng ta và có thể được khai thác Loại năng lượng này có thể khai thác từ môi trường hoặc chiết xuất từ điện bình thường bằng phương pháp phân đoạn

f Thủy điện

Thủy điện là nguồn năng lượng có từ nước Chúng có được phần lớn nhờ thế năng của nước được tích tại các đập làm quay một số tuabin nước và máy phát điện Hệ thống thủy điện quy mô nhỏ có thể được đặt ở các sông nhỏ, suối và các nhà máy lớn thường ở vùng có các dòng nước lớn, sông chảy xiết Các nhà máy thuỷ điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện và một số nhà máy thuỷ điện đang hoạt động hiện nay đã được xây dựng từ 50 đến 100 năm trước Chi phí nhân công cũng thấp bởi

vì các nhà máy này được tự động hoá cao và có ít người làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường

Hiện nay thủy điện sản xuất ra khoảng 19% sản lượng điện trên thế giới và là một trong những nguồn nhiên liệu mang tính chủ chốt Đa số các dự án thủy điện cung cấp điện cho mạng lưới điện công cộng nhưng cũng có một số ít được tạo ra nhằm phục vụ các doanh nghiệp công nghiệp cụ thể

Hình 1.6 Nhà máy thủy điện

g Năng lượng gió

Năng lượng gió là sự chuyển hóa năng lượng gió qua các tuabin gió thành các nguồn năng lượng hữu ích cho con người Các trang trại gió với quy mô lớn hiện nay thường được kết nối với các hệ thống truyền tải lưới điện địa phương Ở một số khu vực bị cô lập, đây cũng là hình thức được đưa vào sử dụng để cung cấp nguồn điện năng chủ yếu Các trang trại gió thường được xây dựng trên một diện tích rộng lớn kết hợp nông nghiệp hoặc chăn thả gia súc Đây được coi là nguồn năng lượng thay thế có tác động ít nhất đối với môi trường Dù cho tới bây giờ thì gió mới sản xuất khoảng

1,5% năng lượng điện trên toàn thế giới nhưng nó vẫn đang phát triển nhanh chóng đặc biệt trong khoảng thời gian gần đây Tại Đan Mạch, điện từ năng lượng gió chiếm tới khoảng 19% sản lượng, ở Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha là 11% và ở Đức khoảng 7%

Hình 1.7 Tuabin gió

h Năng lượng mặt trời

Đây chính là là một trong những nguồn năng lượng được biết tới, sử dụng và tuyên truyền nhiều nhất trên thế giới Nó đã được con người khai thác từ thời cổ đại cho tới bây giờ Nguồn năng lượng này có thể tái tạo được và cho tới bây giờ chúng ta mới chỉ sử dụng một phần rất nhỏ của năng lượng mặt trời có sẵn Hiện tại công nghệ khai thác năng lượng mặt trời đang phát triển nhanh chóng Người ta cũng có thể thu được điện từ mặt trời qua cách trực tiếp sử dụng tấm quang điện (PV), hoặc gián tiếp bằng cách sử dụng điện mặt trời tập trung (CSP) Hệ thống CSP sử dụng ống kính, gương và các hệ thống theo dõi để tập trung một khu vực rộng lớn của ánh sáng mặt trời vào một chùm nhỏ PV chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện

Hình 1.8 Mô hình ô tô sử dụng năng lượng mặt trời

i Năng lượng thủy triều

Nguồn năng lượng thủy triều chủ yếu được chuyển hóa thành nguồn điện năng Sức mạnh được tạo ra bởi các máy phát điện thủy triều rất thân thiện với môi trường

và ít gây ảnh hưởng tới hệ sinh thái môi trường Chúng hoạt động tương tự như những tuabin gió, nhiều tuabin được xây dưới nước và sức mạnh của dòng nước sẽ giúp chúng tạo ra năng lượng Mặc dù hiện tại chưa được biết tới rộng rãi nhưng đây là một nguồn năng lượng có tiềm năng để tạo ra điện năng trong tương lai Và so với năng lượng gió hay mặt trời thì nguồn năng lượng này dễ dự đoán hơn

Hình 1.9 Mô hình khai thác điện từ năng lượng thủy triều

j Năng lượng sóng biển

Tuy cùng có xuất xứ từ đại dương nhưng năng lượng sóng không được khai thác ngầm dưới lòng biển như năng lượng thủy triều mà ở bề mặt biển – nơi có những ngọn sóng mạng mẽ nhất Nguồn năng lượng này rất hữu ích, nó có thể được sử dụng để biến thành điện năng, khử muối nước, bơm nước vào các hồ chứa,…

Hình 1.10 Khai thác điện từ sóng biển

1.2.2 Vấn đề về môi trường

1.2.2.1 Vấn đề môi trường toàn cầu

Trong những năm gần đây, chúng ta thường nghe những tin tức mới như băng hà đang lùi dần, băng vĩnh cửu đang tan, hay diện tích băng ở Bắc Băng Dương đang thu hẹp lại, mức nước biển đang dâng cao, triều cường ở Thành phố Hồ Chí Minh ngày càng nhiều và ngập sâu hơn, giữa tháng 3 năm nay (2011), ở Sa Pa tuyết rơi và Hà Nội lạnh dưới 10oC Tất cả những tin tức đó nói lên Trái đất của chúng ta đang có những thay đổi bất thường, mà từ trước đến nay chưa từng thấy Hơn nữa, trong khoảng chục năm gần đây, nhiều thiên tai xảy ra một cách bất thường, như hạn hán, lũ lụt, bão tố, thời tiết nóng hay lạnh bất thường tại nhiều vùng trên thế giới, gây thiệt hại rất nặng

nề, nhất là những nước nghèo thuộc vùng nhiết đới Chúng ta cũng tự hỏi có điều gì đó bất trắc đã xảy ra trên Trái đất, ngôi nhà chung của chúng ta Hiện nay, chúng ta đang sống trong một thế giới có nhiều biến đổi lớn về môi trường: khí hậu biến đổi, nhiệt độ quả đất đang nóng lên, mực nước biển đang dâng lên, sự xâm nhập của các loài ngoại lai ngày càng nhiều, các hệ sinh thái như rừng, đất ngập nước đang bị co hẹp lại và phân cách nhau, tốc độ mất mát các loài ngày càng gia tăng, ô nhiễm môi trường ngày càng nặng nề, dân số tăng nhanh, sức ép của công nghiệp hóa và thương mại toàn cầu ngày càng lớn (Jennifer, 2010)

Hình 1.11 Ô nhiễm môi trường từ quá trình công nghiệp hóa Loài người đang phải đối mặt với thảm họa cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, môi trường sống bị ô nhiễm, nhiều bệnh tật mới xuất hiện và phát triển, thiên tai ngày càng nặng nề Tất cả những thảm họa đó và cả những hiện tượng bất thường về thời tiết trong những năm qua tại nhiều vùng trên thế giới đã gây tác hại vô cùng nghiêm trọng

có nguyên nhân chính là do các hoạt động của con người Có thể nói là sự phát triển kinh tế với sự tiêu thụ nhiều nhiên liệu hóa thạch đã làm tăng lượng khí nhà kính trong

khí quyển, do đó làm nhiệt độ mặt đất đã và đang tăng lên, gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu Sự nóng lên toàn cầu này có thể nói là đã gây ra những thay đổi bất thường

về khí hậu và cũng là nguyên nhân của các thiên tai bất 4 thường trên thế giới, đồng thời cũng vì thế mà nguồn lương thực và nguồn nước đang bị giảm sút và hậu quả là

sự gia tăng số người phải từ bỏ quê hương tìm nơi khác để kiếm sống trên toàn thế giới

Một mặt khác, dân số thế giới cũng đang gia tăng một cách nhanh chóng gây ảnh hưởng nặng nề đến môi trường nhất là môi trường nước, môi trường không khí và rừng

Hình 1.12 Diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp

Hình 1.13 Rừng Amazon bị tàn phá nghiêm trọng

Đáng báo động hơn là trong 8 tháng đầu năm tại Brazil có ít nhất 75000 vụ cháy rừng lớn nhỏ Cho đến ngày 11 tháng 8 năm 2019, chính phủ Brazil đã tuyên bố tình trạng cháy rừng khẩn cấp đang diễn ra Rừng Amazon hay lá phổi của thế giới đang bị tàn phá một cách nặng nề từ chính con người chúng ta Chính vì vậy vấn đề ô nhiễm môi trường càng ngày càng ở mức độ nghiêm trọng hơn

Hình 1.14 Ảnh vệ tinh rừng Amazon bi cháy

1.2.2.2 Thách thức đối với ngành công nghiệp ô tô

Chất lượng không khí hiện nay trên thế giới bị ô nhiễm đến mức báo động, mà trong đó khí thải của động cơ đốt trong chính là các tác nhân chủ yếu gây nên ô nhiễm không khí Các tác hại của các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong có thể làm cho cơ thể bị thiếu Oxy, nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn, gây viêm, ho, khó thở và làm hủy hoại các tế bào cơ quan hô hấp, mất ngủ, gây ra căn bệnh ung thư máu, gây rối loạn hệ thần kinh, gây ra các bệnh về gan và làm trẻ em chậm phát triển trí tuệ Ngoài

ra khí thải động cơ còn làm thay đổi nhiệt độ khí quyển và ảnh hưởng đến môi trường sinh thái

Để giải quyết hai vấn đề trên thì đã có không ít nghiên cứu từ các hãng ô tô lớn như Toyota, Honda, Một trong những nghiên cứu được xem là hiệu quả nhất là sử dụng pin nhiên liệu (Fuel Cell) và ô tô lai điện – nhiệt (hybrid) Tuy nhiên do vấn đề

về lưu trữ khí hydrogen (H2) nên hiện nay công nghệ pin nhiên liệu vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi Vì vậy việc sử dụng ô tô, xe gắn máy hybrid (lai) nhiệt – điện vừa giúp giảm thiểu lượng khí thải độc hại ra môi trường vừa tiết kiệm nhiêu liệu một cách bền vững

Hình 1.15 Lượng khí thải CO2 sinh ra do sử dụng năng lượng hóa thạch (Đơn vị tỷ

tấn)

1.3 Giới thiệu về xe hybrid và xu hướng phát triển của xe hybrid trong tương lai

1.3.1 Giới thiệu về xe hybrid

Hybrid là dòng xe sử dụng hệ động cơ tổ hợp có sự kết hợp từ hai nguồn năng lượng trở lên mà thường thấy nhất là động cơ đốt trong kết hợp động cơ điện Hai động cơ này phối hợp với nhau giúp xe vận hành tốt ở các điều kiện đường xá và giảm mức tiêu hao nhiên liệu cũng như khí thải Sự kết hợp hoạt động giữa động cơ đốt trong và động cơ điện phải được tính toán và sắp xếp sao cho tối ưu Một bộ điều khiển sẽ quyết định khi nào động cơ đốt trong hoạt động, khi nào động cơ điện hoạt động và khi nào cả hai cùng hoạt động

Công nghệ hybrid là một giải pháp rất hữu hiệu trong việc giải quyết các vấn đề về nhiên liệu và môi trường Việc ứng dụng công nghệ hybrid trên ô tô, xe máy trong tương lai giúp giải thiểu lượng phát thải các chất gây ô nhiễm môi trường đồng thời giúp tiết kiệm nhiên liệu đáng kể

1.3.1.1 Hybrid nối tiếp

Hybrid nối tiếp (series hybrid) là loại sử dụng mô tơ điện dẫn động trực tiếp tới bánh xe Động cơ đốt trong chỉ có nhiệm vụ chạy máy phát điện Đây là dạng nguyên

sơ của động cơ hybrid

* 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 ắc-quy Sơ đồ này có thể không cần hộp số

* 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

Do khả năng vận hành không tốt, cũng như hiệu quả năng lượng ở mức vừa phải, nên dạng hybrid này hiện nay không còn sử dụng phổ biến [8]

Hình 1.16 Cấu tạo xe hybrid nối tiếp (trái) và song song (phải)

1.3.1.2 Hybrid song song

Hybrid song song (Parallel Hybrid) là động cơ đốt trong cung cấp lực kéo cho các bánh xe Động cơ điện chỉ đóng vai trò hỗ trợ cho động cơ xăng, khi chiếc xe cần gia tốc nhanh Ngoài ra, nếu lượng pin còn lại đủ lớn, động cơ điện sẽ thay thế động cơ xăng để hoạt động trong điều kiện xe di chuyển chậm, không cần nhiều sức mạnh Trong điều kiện này, việc sạc lại pin đến từ hệ thống tái tạo năng lượng từ lực phanh (Regenerative Braking) chứ không đến từ mô tơ điện

* 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

* 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 [8]

1.3.1.3 Hybrid nối tiếp - song song

Hybrid nối tiếp - song song (series-parallel hybrid) là loại kết hợp cả hai loại trên, đây cũng là cơ cấu hybrid phức tạp và có chi phí sản xuất cao nhất Nhờ bộ chia công suất, năng lượng từ động cơ đốt trong và động cơ điện được biến thiên liên tục và bổ trợ cho nhau giúp chiếc xe có hiệu quả hoạt động tốt nhất Cơ cấu hoạt động luân phiên giúp cụm pin trên xe hầu như lúc nào cũng được sạc đầy Xe có thể vận hành bởi

chế độ lái thuần động cơ điện (EV-mode), rất hữu ích khi di chuyển trong điều kiện giao thông đông đúc Đây là dạng xe lai hybrid tiên tiến và sử dụng nhiều trên các mẫu

xe hybrid hiện nay

Hình 1.17 Toyota Prius Hybrid 1997

1.3.2 Xu hướng phát triển của ô tô – xe máy hybrid trong tương lai

Ngày nay, việc tiết kiệm nhiên liệu và năng lượng luôn là yếu tố hàng đầu được đặt ra cho mỗi quốc gia trên thế giới, đặc biệt là ngành công nghiệp ô tô, xe máy Giải pháp được các nhà sản xuất ô tô, xe máy lớn trên thế giới đưa ra là chế tạo những mẫu

xe tiết kiệm tối ưu nhiên liệu

Hiện nay, việc sử dụng pin nhiên liệu là tối ưu nhất vì hoàn toàn không có khí thải độc hại ra môi trường, tuy nhiên do vấn đề lưu trữ nên công nghệ này vẫn chưa thể ứng dụng rộng rãi Và sự lựa chọn được xem là tối ưu nhất đến thời điểm hiện tại là sử dụng động cơ hybrid (lai) nhiệt – điện vừa giảm thiểu được lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường vừa tiết kiệm nhiên liệu Chính vì vậy, xe hybrid được xem là xu hướng phát triển của ô tô và xe máy trong tương lai

Hình 1.18 Ô tô Toyota Prius Hybrid (Trái) và xe tay ga Honda PCX Hybrid (Phải)

1.4 Tổng quan về xe gắn máy hybrid phun LPG – Điện

Xe gắn máy hybrid phun LPG – Điện là sự kết hợp lắp đặt một động cơ điện lên một chiếc xe gắn máy sử dụng động cơ nhiệt truyền thống Đồng thời thay đổi từ sử

dụng nhiên liệu xăng sang sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng LPG và ứng dụng công nghệ phun LPG điện tử

Khi hoạt động ở chế độ động cơ điện, xe vừa có khả năng vận hành êm ái không gây ra tiếng ồn lại giúp tiết kiệm nhiên liệu Khi sử dụng ở chế độ động cơ nhiệt, việc

sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng LPG và ứng dụng công nghệ phun LPG điện tử giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu lượng khí thải độc hại ra môi trường Ngoài ra, việc kết hợp hoạt động cùng lúc động cơ điện và động cơ nhiệt giúp cho việc tăng tốc, vượt dốc và kéo tải dễ dàng hơn

Có thể nói rằng xe gắn máy hybrid sẽ là xu hướng phát triển mạnh của xe máy trong tương lai không xa

1.5 Ưu, nhược điểm của xe hybrid phun LPG – Điện so với xe chạy xăng ban đầu

1.5.1 Ưu điểm

Ưu điểm đầu tiên của xe hybrid không thể không nhắc đến là thân thiện với môi trường Xe hybrid phun LPG – Điện không phát thải ô nhiễm khi chạy bằng điện Khi chạy bằng LPG, vì có ứng dụng hệ thống phun LPG điện tử nên mức độ phát thải ô nhiễm của nó tối đa nhỏ hơn 20% mức độ phát thải của xe chạy bằng xăng cùng cỡ

Ưu điểm thứ hai của xe hybrid phun LPG – Điện là tiết kiệm nhiên liệu Việc cung cấp LPG cho động cơ được ECU tính toán dựa trên các tín hiệu từ cảm biến nên sẽ tiết kiệm nhiên liệu rõ rệt so với sử dụng bộ GATEC 27 Tiết kiệm nhiên liệu cũng đồng nghĩa với việc tiết kiệm khoản chi phí cho xăng dầu, đặc biệt đối với người thường xuyên sử dụng xe để đi làm hàng ngày

1.5.2 Nhược điểm

Nhược điểm thứ nhất của những chiếc xe hybrid là giá ban đầu thường cao Mặc

dù người lái có thể tiết kiệm nhiên liệu nhưng giá mua của một chiếc hybrid thường cao hơn một chiếc xe truyền thống, một phần do công nghệ của nó, những lợi ích về tiết kiệm nhiên liệu và được bán ra như một chiếc xe thân thiện với môi trường

Nhược điểm thứ hai của xe hybrid phun LPG – Điện là chi phí bảo dưỡng cao, phức tạp và cần phải mang chiếc xe hybrid của mình vào hãng để bảo dưỡng

Lượng dự trữ nguồn điện còn nhiều hạn chế

Lượng lưu trữ nhiên liệu LPG không nhiều như việc lưu trữ xăng, dầu

1.6 Kết luận

LPG là nhiên liệu có lượng carbon thấp, được coi là một nguồn năng lượng đặc biệt, nó sạch hơn bất kỳ nhiên liệu nào khác… Với những lợi ích to lớn và phạm vi ứng dụng rộng rãi trong vô số ngành công nghiệp, vì thế không thể phủ nhận được LPG là một trong những nguồn năng lượng được ưa thích nhất hiện nay

Từ những lợi ích mà LPG mang lại cũng như phạm vi ứng dụng rộng rãi của nó

Ta thấy việc nghiên cứu, ứng dụng và phát triển nhiên liệu LPG trong công nghiệp ô tô

và xe gắn máy là rất cần thiết Công nghệ phun LPG điện tử có rất nhiều ưu điểm như: Tiết kiệm nhiên liệu, giảm phát thải môi trường,… Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ này trên các dòng xe hybrid sẽ góp phần bảo vệ môi trường không nhỏ

Xe hybrid nói chung và xe gắn máy hybrid nói riêng là phương tiện không còn xa

lạ gì đối với các nước phát triển, tuy nhiên đối với đa phần người tiêu dùng phổ thông Việt Nam thì đây vẫn còn là một điều khá mới Chính vì vậy, việc đẩy mạnh các hoạt động nghiên cứu phát triển ô tô, xe gắn máy hybrid là thực sự cần thiết để phục vụ cho nhu cầu đi lại trong tương lai Bên cạnh đó nên có các chính sách hỗ trợ nhằm khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư trong lĩnh vực này Xe hybrid thực sự mang lại những lợi ích to lớn, vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường, vừa tiết kiệm nhiên liệu Đó là tất

cả những gì mà các nhà sản xuất xe ô tô, xe máy cũng như các nước thế giới đang hướng đến

Chương 2: LỰA CHỌN VÀ KHẢO SÁT LOẠI XE CẢI TẠO

2.1 Phân tích, lựa chọn loại xe cải tạo

Phương trình cân bằng lực kéo được thể hiện như sau:

Lực cản lên dốc được tính: FD = G.sinα với sinα là độ dốc của mặt đường, giả sử

nữ, nó có thể đặt mũ bảo hiểm, tư trang và hàng hóa một cách thoải mái Ngoài ra, việc

bố trí bình xăng thấp phía dưới sàn để chân cũng giúp cho việc tháo lắp, cải tạo dễ dàng hơn

Hình 2.1 Honda LEAD 110 Fi đời 2009

FK = FL + FD + FG + FQ (2-3)

Lực cản lăn được tính: FL = f.G với f là hệ số cản lăn, f= 0,02 là hệ số cản lăn trên đường nhựa không; G = m.g = 2400(N) là tổng trọng tải của xe Do đó, lực cản lăn

Lực quán tính được tính: Q= m.a với m là khối lượng toàn bộ và a là gia tốc của

xe Chọn gia tốc a = 1(m/s2) ta có FQ= 240.1 = 240(N)

Từ những tính toán trên, thay các giá trị tính được vào biểu thức (2-3) ta được:

FK = 48 + 240 + 30,86 + 240 = 558,86(N)

Tuy nhiên, để hạn chế công suất cho động cơ điện ta không cho phép xe hoạt động

ở chế độ có cả 4 lực cản xảy ra cùng lúc Chẳng hạn, khi xe lên dốc ta chỉ cho phép xe chạy đều và vận tốc nhỏ nên bỏ qua lực quán tính và lực cản gió, hoặc khi xe đang chạy ở vận tốc tối đa thì xem như không tồn tại lực cản lên dốc và lực quán tính Như vậy, lực cần thiết của động cơ điện ở hai trường hợp này được tính lại là:

PKG = FKG.v = 78,86.13,89 = 1095,36(W) (2-4) Đây là công cản của xe, công suất cần thiết của động cơ để cân bằng với công cản của xe trong trường hợp này là: PK = PKG/ɳ với ɳ là hiệu suất của hệ thống truyền lực, chọn sơ bộ ɳ = 0,95, ta được:

Số vòng quay ứng với công suất cực đại 800vòng/phút

2.2 Khảo sát tổng quát xe Honda LEAD 110 Fi

2.2.1 Giới thiệu chung về Honda LEAD 110 Fi

Xe Lead đầu tiên ra mắt vào năm 1982 tại Nhật Bản với 2 phiên bản động cơ 50c

và 80cc, tuy nhiên tại thị trường Việt Nam, xe tay ga Honda Lead chính thức ra mắt

vào tháng 12/2008 với định vị nhắm vào phân khúc xe tay ga hạng sang, được bán ra chính thức thị trường Việt Nam ngày 02/01/2009

Điểm mạnh của dòng xe này chính là cốp xe 37 lít siêu rộng ngay từ đầu đã tạo ra

sự cạnh tranh rất lớn đối với các đối thủ trên thị trường, và đến nay xe Lead vẫn giữ vững vị trí số 1 trong số các dòng xe tay ga cốp rộng nhất trên thị trường

Dòng tay ga Lead đời đầu được trang bị động cơ 108cc, làm mát bằng dung dịch với bộ tản nhiệt tích hợp cùng công nghệ 4 thì truyền động tự động gọn, nhẹ, danh tiếng của Honda luôn đảm bảo sự cân bằng hoàn hảo giữa khả năng vận hành êm ái và hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu

Honda Lead 2009 cũng được trang bị hệ thống phun xăng điện tử PGM-Fi Bộ điều khiển trung tâm ECU, hệ thống phanh kết hợp và lốp không săm an toàn

2.2.2 Các thông số kỹ thuật của xe

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của xe Honda LEAD 110 Fi 2009

Thông tin chung

Động cơ và hộp số

Công suất cực đại 8,85 HP (6,5kW) ở 7500 vòng/phút

Khung xe, hệ thống treo, phanh và bánh xe

Hệ thống treo trước Phuộc ống lồng 33mm, hành trình trục

80mm

Hệ thống treo sau Bộ giảm xóc đơn, hành trình trục

70mm

Các thông số kích thước và trọng lượng

2.2.3 Sơ đồ bố trí tổng thể ban đầu

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí tổng thể ban đầu trên xe Honda LEAD 1: Bình xăng; 2: Động cơ nhiệt; 3: Hộp số vô cấp; 4: Hộp giảm tốc;

- Dễ vận hành

- Tăng tốc mượt mà, êm ái và không có hiện tượng giật khi chuyển số như ở hộp

số truyền thống

- Trọng lượng nhẹ vì có cấu tạo đơn giản

2.2.4.1 Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.3 Sơ đồ hộp số vô cấp khảo sát trên xe Honda LEAD

1- Trục bánh xe phía sau; 2- Hộp giảm tốc; 3- Ổ lăn; 4- Vỏ hộp số; 5- Cụm puly thứ cấp; 6- Ly hợp ly tâm; 7- Trục thứ cấp hộp số; 8- Dây đai; 9- Cụm puly sơ cấp; 10-

Trục sơ cấp hộp số; 11- Lỗ thông gió

2.2.4.2 Nguyên lý hoạt động

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hộp số vô cấp 1- Trục sơ cấp; 2- Má puly sơ cấp di động; 3- Con lăn ly tâm; 4- Má puly sơ cấp cố định; 5- Má puly thứ cấp di động; 6- Trục thứ cấp; 7- Nồi ly hợp; 8- Má ly hợp; 9- Dây đai; 10- Má puly thứ cấp cố định

Khi động cơ quay ở chế độ không tải, vì tốc độ thấp nên lực ly tâm của má ly hợp (8) nhỏ, chưa thắng được lực của lò xo nên các má ly hợp không tiếp xúc được với vỏ nồi ly hợp (7) và như vậy lực chưa truyền tới bánh sau nên xe sẽ không chuyển động trong lúc này

Khi tốc độ động cơ tăng lên thì lúc này lực ly tâm của các má ly hợp (8) đủ lớn nên thắng lực lò xo, các má ly hợp văng ra tiếp xúc vào vỏ nồi ly hợp (7) tạo ra độ bám giữa các má ly hợp với vỏ nồi và lúc này bánh sau sẽ được kéo quay

Bây giờ dây đai (9) đang nằm trong cùng ở puly sơ cấp và vị trí ngoài cùng của puly thứ cấp Tỷ số truyền của bộ truyền lúc này là lớn nhất, tương tự như số 1 ở xe số, nên

mô men truyền đến bánh sau lớn nhất với vận tốc thấp

Tiếp tục tăng tốc độ động cơ, lực ly tâm lớn làm các con lăn (3) trên puly sơ cấp di động (2) văng ra xa hơn, ép má puly sơ cấp di động (2) hẹp lại, dây đai (9) bị đẩy ra xa tâm hơn, vì vậy bán kính puly sơ cấp tăng lên Vì độ dài dây đai không đổi nên má di động của puly thứ cấp (5) văng ra, bán kính vòng dây đai qua puly thứ cấp nhỏ dần làm giảm tỷ số truyền và làm tăng tốc độ xe

Loại truyền động với hộp số có tỷ số truyền biến thiên vô cấp này rất đơn giản và đang ngày càng thông dụng khi nó được áp dụng lên cả ô tô với cấu tạo đơn giản, giá thành không cao và hoạt động rất hiệu quả

2.2.5 Khảo sát đặc điểm ly hợp xe Honda LEAD 110 Fi

2.2.5.1 Kết cấu ly hợp

Hình 2.5 Ly hợp ly tâm trên xe Honda LEAD 110 Fi

Ly hợp sử dụng trên xe Honda LEAD 110 Fi là loại ly hợp ly tâm, cấu tạo của ly hợp này gồm 3 phần chính là: Vỏ nồi ly hợp, bộ guốc ma sát và trục trung tâm

a Vỏ nồi ly hợp

Hình 2.6 Vỏ nồi ly hợp

Vỏ nồi ly hợp (có 6 lỗ trên đó) có chức năng như trống phanh, được gắn với trục thứ cấp của hộp số vô cấp bằng mối ghép then hoa Khi vỏ nồi quay sẽ kéo trục thứ cấp quay theo, và qua đó sẽ làm quay bánh xe phía sau Bề mặt ma sát phía trong của

vỏ nồi được làm từ vật liệu ma sát cao

b Bộ guốc ma sát

Hình 2.7 Bộ guốc ma sát (a) và đĩa guốc văng (b)

Bộ guốc ma sát gồm 3 guốc ma sát có bề mặt ma sát được làm từ vật liệu ma sát cao Bộ guốc ma sát được đặt trên đĩa guốc văng ly hợp, các guốc được giữ bởi lò xo

và hoạt động theo cơ chế lực ly tâm Khi quay ở tốc độ thấp, lực ly tâm chưa đủ để thắng lực lò xo thì các guốc ly hợp sẽ bị lực kéo của lò xo giữ lại Khi quay ở tốc độ cao, lực ly tâm thắng lực lò xo thì các guốc ma sát sẽ bị văng ra

c Trục trung tâm

Hình 2.8 Trục trung tâm

Là trục thứ cấp của hộp số vô cấp trên xe, trục được nối với vỏ nồi ly hợp bằng mối ghép then hoa Khi vỏ nổi ly hợp quay sẽ kéo trục quay theo và thông qua bộ bánh răng giảm tốc sẽ truyền chuyển động quay đến bánh xe phía sau

Hình 2.9 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ly hợp ly tâm

1: Guốc ma sát; 2: Vật liệu ma sát; 3: Vỏ nồi ly hợp (trống); 4: Trục trung tâm;

5: Vật liệu ma sát cao Hoạt động của ly hợp ly tâm dựa trên nguyên lý lực ly tâm Cụ thể là bộ guốc ma sát được gắn trên đĩa guốc văng ly hợp đặt bên ngoài và đồng trục với trục truyền động, nó được gắn với trục truyền động bằng các ổ lăn và quay trơn bên ngoài trục truyền động Bộ guốc ma sát được dẫn động quay từ trục khuỷu động cơ thông qua bộ truyền đai Vỏ nồi ly hợp (trống) được đặt đồng tâm và được ghép với trục truyền động bằng mối ghép then hoa Khi động cơ hoạt động ở chế độ không tải, lúc này số vòng quay của động cơ còn thấp nên lực ly tâm của các guốc ma sát chưa đủ để thắng lực lò xo nên chưa có sự truyền chuyển động quay từ động cơ đến trục truyền động Khi tốc độ quay của động cơ tăng lên, khi đó lực ly tâm cũng tăng làm thắng lực lò xo giữ các guốc ma sát, các guốc ma sát văng ra áp vào thành trong của vỏ nồi ly hợp (trống) Cả mặt trong của trống và mặt ngoài của guốc ma sát đều được làm bằng vật liệu ma sát cao để có thể có sự ma sát lớn và tin cậy (tương tự như phanh trống guốc)

Do đó, lực ma sát giữ cho vỏ nồi ly hợp quay cùng với bộ guốc phanh, tức là có sự truyền chuyển động quay từ động cơ đến trục truyền động

Khi số vòng quay của động cơ giảm xuống và hoạt động ở chế độ không tải, lúc này lực lò xo lớn hơn lực ly tâm nên kéo các guốc ma sát vào và tách guốc ma sát và

vỏ nồi ly hợp Khi đó, sự truyền chuyển động quay từ động cơ đến trục truyền động sẽ ngắt

2.2.6 Giới thiệu hệ thống phun xăng điện tử PGM Fi trên xe Honda Lead

2.2.6.1 Sơ đồ khối

Hình 2.10 Sơ đồ khối của hệ thống PGM-Fi

2.2.6.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử PGM Fi

Hệ thống phun xăng điện tử (PGM-FI – Programmed Fuel Injection) chia làm 3 nhóm chính: Các cảm biến (Đưa tín hiệu vào), ECM động cơ (Bộ xử lý trung tâm) và các cơ cấu chấp hành (Tín hiệu ra)

Các cảm biến và cơ cấu chấp hành tạo nền tảng cho hệ thống phun xăng điện tử,

sự điều khiển đó được mô tả như sau: ECM nhận tín hiệu từ các cảm biến đặt trên động cơ để biết chế độ hoạt động của động cơ Sau đó đưa tín hiệu điện áp đến điều khiển các cơ cấu chấp hành và nhận tín hiệu phản hồi từ các cơ cấu chấp hành

Nguyên lý điều khiển chung của hệ thống :

Hình 2.11 Nguyên lý điều khiển chung

2.2.6.3 Sự vận hành hệ thống PGM – Fi

Từ tốc độ cầm chừng tới tốc độ cao, một lượng nhiên liệu được cài đặt trước phun

ra từ kim phun tương ứng với lượng không khí nạp, kim phun được điều khiển bởi ECM và ECM nhận tín hiệu điện áp từ các cảm biến Kim phun phun một lượng

nhiên liệu chính xác vào trong ống nạp, phụ thuộc vào thể tích không khí nạp bằng cách thêm vào khoảng thời gian phun xính xác tới cơ bản:

Hình 2.12 Sơ đồ sự vận hành hệ thống PGM – Fi

1: Kim phun ; 2: Bướm ga

- Khoảng thời gian phun nhiên liệu cơ bản được tính bởi 2 loại bản đồ được lưu trong bộ nhớ ECM mà được tìm bởi số vòng quay động cơ và lượng khí nạp (được tính theo công thức cài đặt trước và do MAP, IAT và TP để tính)

- Khoảng thời gian phun nhiên liệu chính xác được tính toán bởi ECM theo hiệu điện thế ngõ ra của mỗi cảm biến và điều kiện vận hành của động cơ

* Làm giàu xăng khi máy nguội:

Tình trạng hoạt động của động cơ khi nguội: Xăng không bốc hơi tốt khi máy

nguội và tỷ lệ khí xăng trở nên rất nghèo, dẫn đến tốc độ cầm chừng không ổn định

Khi động cơ nguội, ECM sẽ điều chỉnh lượng xăng bằng cách tăng thời gian mở của kim phun, phù hợp với điện phát ra từ cảm biến ECT, phụ thuộc vô tình trạng động cơ khi điều khiển IACV, nó sẽ đưa khí thêm vô để duy trì tốc độ cầm chừng nhanh

Hình 2.13 Sơ đồ sự vận hành hệ thống PGM – Fi làm giàu xăng khi máy nguội

1: Kim phun; 2: IACV

* Làm giàu xăng khi tăng tốc nhanh

Tình trạng động cơ khi tăng tốc nhanh: Khi bướm ga mở đột ngột, thì lượng khí

nạp vào động cơ sẽ nhiều quá mức Áp suất chân không tại cổ hút sẽ nhỏ hơn làm

thiếu xăng và hỗn hợp xăng – khí trở nên nghèo đi, dẫn đến động cơ trở nên yếu tạm thời

Khi bướm ga mở đột ngột, ECM sẽ điều chỉnh lượng xăng theo điện áp ra từ cảm biến

TP phụ thuộc vào tình trạng động cơ Kim phun được giữ mở thời gian dài hơn để cung cấp nhiều xăng hơn tới xy lanh, tạo ra tỉ lệ hỗn hợp lý tưởng

Tình trạng động cơ khi phanh: khi bướm ga đóng và phanh thì động cơ sẽ thiếu khí nạp Vì thế dẫn đến không cháy và khí ga chưa cháy hết sẽ ra ngoài khí quyển

Hình 2.14 Sơ đồ sự vận hành hệ thống PGM – Fi làm giàu xăng khi tăng tốc nhanh

1: Kim phun; 2: Bướm ga

* Cắt cung cấp nhiên liệu khi phanh

Khi bướm ga đóng và phanh, ECM phát hiện ga đóng hoàn toàn, theo điện áp ra từ cảm biến TP và CKP ECM ngừng cung cấp xăng vào trong xy lanh bằng cách đặt thời gian phun bằng 0 để tránh hỗn hợp khí cháy chưa hết lọt ra ngoài đồng thời tiết kiệm xăng

Hình 2.15 Sơ đồ sự vận hành hệ thống PGM – Fi cắt cung cấp nhiên liệu khi phanh

1: Kim phun; 2: Bướm ga

2.2.6.4 Hệ thống cảm biến điều khiển

Vai trò của cảm biến: Mỗi cảm biến cung cấp thông tin cho ECM bởi những thông tin như nhiệt độ, áp suất được chuyển thành tín hiệu điện (điện áp V)

Hình 2.16 Hệ thống cảm biến điều khiển của hệ thống PGM-Fi trên xe LEAD 110

2.2.6.5 Ưu, nhược điểm của hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử

Ưu điểm: Sử dụng hệ thống phun xăng điện tử trên xe máy là một tiến bộ kỹ thuật

có ưu điểm vượt trội so với các loại xe máy dùng chế hòa khí thông thường Có thể kể vài ưu điểm chính sau đây:

- Tiết kiệm nhiên liệu hơn xe dùng chế hòa khí từ 15-20%

- Động cơ làm việc tối ưu hơn ở các chế độ

- Khí thải ít độc hại hơn

Nhược điểm :

- Giá cao: Do cấu tạo phức tạp hơn nên chi phí của hệ thống phun xăng điện tử cao hơn bộ chế hòa khí, từ đó đẩy giá thành xe cao hơn

- Yêu cầu khắt khe về nhiên liệu: Do hệ thống nhiên liệu có cấu tạo phức tạp, có

độ nhảy cảm cao nên yêu cấu rất khắt khe về chất lượng nhiên liệu và không khí Trong quá trình phun xăng, nếu chất lượng nhiên liệu không tốt, bộ lọc làm việc không hiệu quả sẽ rất dễ dẫn tới việc kim phun bị tắc, đóng cặn

- Chi phí sửa chữa, thay thế cao: Cũng do cấu tạo phức tạp nên việc sửa chữa và bảo dưỡng khó khăn đòi hỏi trình độ chuyên môn cao và phải có thiết bị chuyên dùng

để kiểm tra Ngoài ra, việc thay thế phụ tùng linh kiện của hệ thống này cũng cao hơn bình thường, thậm chí phải thay cả cụm

- Dễ bị hỏng hệ thống bơm nhiên liệu: Trong quá trình sử dụng, nhiều người có

thói quen nhấn nút khởi động ngay sau khi bật khóa điện, hoặc nhấn nút khởi động liên tục, điều này khiến hệ thống bơm nhiên liệu sẽ không có thời gian nạp đủ nhiên liệu vào vòi bơm, làm giảm tuổi thọ của hệ thống bơm nhiên liệu

2.3 Kết luận