MỞ ĐẦU Hiện nay,vấn đề khan hiếm dần nguồn nhiên liệu truyền thống và ô nhiễm môi trường do khí thải và tiếng ồn đang là vấn đề quan tâm của toàn thế giới. Theo ước tính của cơ quan năng lượng quốc tế, tốc độ khai thác và tiêu thụ năng lượng tăng nhanh như hiện nay thì các sản phẩm của dầu mỏ sẽ bị cạn kiệt chỉ trong vòng 30 năm nữa. Trong thời gian sắp tới, dầu thô sẽ khan hiếm và giá không ngừng tăng cao, các động cơ sử dụng nguồn nhiên liệu truyền thống này sẽ dần bị loại bỏ. Đây sẽ là một thách thức rất lớn cho ngành công nghiệp ôtô – xe máy.
Như vậy tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường là vấn đề cấp thiết hiện nay trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Để thực hiện được vấn đề cấp thiết này các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã tập trung nghiên cứu và đưa ra các giải pháp cụ thể như: phun xăng điện tử FI,phun LPG, hydro nén, kết hợp hai hay nhiều loại năng lượng trên một sản phẩm như xe lai Hybrid…. Người nghiên cứu chọn đề tài “Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy” với một số giải pháp như: sử dụng bộ trộn nhiên liệu bên ngoài trước khi đưa vào buồng đốt, kết hợp hai loại năng lượng điện – nhiệt. Tuy nhiên giải pháp dùng bộ trộn nhiên liệu trước khi đưa vào buồng đốt mặc dù người nghiên cứu đã có thực hiện nhưng kết quả thử nghiệm không đạt yêu cầu, không tiết kiệm nhiên liệu so với xe trước khi cải tiến.
Còn giải pháp kết hợp hai loại năng lượng điện – nhiệt (xe lai điện - nhiệt) đã đáp ứng được gần như hầu hết các tiêu chuẩn về ô nhiễm do khí thải, tiết kiệm nhiên liệu và ô nhiễm do tiếng ồn. Khi giải pháp này được thực hiện sẽ khắc phục được tồn tại cố hữu của xe điện đó là bị khống chế quãng đường đi được do hết bình. Để thực hiện vấn đề này cần trang bị thêm cho xe máy điện một động cơ và một máy phát điện có công suất nhỏ đủ để phát điện và nạp cho accu. Mục đích là để nạp điện kịp thời cho accu khi cần di chuyển với quãng đường dài hơn mức khống chế của xe điện nhằm làm cho xe điện ngày một thỏa mãn hơn nhu cầu của người tiêu dùng.
Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh 4 Luan van Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Mục đích của đề tài: xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn tác động vào hệ thống điều khiển sạc accu trên xe gắn máy điện cho phép giảm chi phí nhiên liệu và ô nhiễm môi trường. Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu khả năng lắp thêm động cơ và máy phát điện trên xe máy điện nguyên thủy để nạp điện bổ sung cho accu nhằm kéo dài quãng đường xe chạy. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài tác giả sẽ tiến hành các nhiệm vụ cụ thể sau: - Chọn xe máy điện nguyên thủy phục vụ cho việc nghiên cứu đảm bảo các yêu cầu về giá cả, kiểu dáng và đặc biệt là có đủ không gian để bố trí các thiết bị bổ sung phục vụ cho việc nghiên cứu. - Chọn động cơ kéo và máy phát điện phù hợp dùng để phát điện nạp bổ sung cho xemáy điện trong quá trình hoạt động.
- Nghiên cứu tổng thành hệ thống điện trên xe gắn máy điện. - Chọn lựa giải pháp, thiết kế, chế tạo bộ nâng điện áp nguồn ba pha xoay chiều dạng xung 12v lên 48v (DC), nạp cho accu xe điện. - Thiết kế, chế tạo bộ dò dung lượng còn lại trên accu xe điện từ đó tự động điều khiển khởi động động cơ nhiệt kéo máy phát phát điện nạp bù cho accu và cấp năng lượng cho xe hoạt động, đồng thời nhận dạng và điều khiển tắt máy khi accu đã được nạp tương đối đầy điện. - Nghiên cứu vị trí lắp đặt động cơ, bộ phận phát điện, bộ nạp, bộ dò điện áp và đấu dây hệ thống.
- Thực hiện lắp đặt tổng thành bộ nạp bổ sung và vận hành thử hệ thống. - Thực nghiệm đo quãng đường đi được từ lúc accu đầy điện đến khi accu hết điện hoàn toàn. - Thực nghiệm đo quãng đường đi được khi xe vận hành bằng động cơ nạp bổ sung / lượng nhiên liệu cố định. - Thực nghiệm đo kiểm mức độ phát thải ô nhiễm ra môi trường trên động cơ nhiệt.
Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh 5 Luan van Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy - Thực nghiệm so sánh tổng quãng đường đi được giữa động cơ nhiệt thuần túy và động cơ điện – nhiệt / cùng một lương nhiên liệu. - So sánh chi phí / km đối với từng loại hệ thống. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Theo Quyết định số 49/2011/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ ban hành về việc quy định lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải đối với ôtô, môtô 2 bánh sản xuất, lắp ráp trong nước và nhập khẩu mới.2017, các loại xe ô tô, sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu mới phải áp dụng tiểu chuẩn khí thải mức 4 (tương ứng với mức tiêu chuẩn khí thải Euro 4 được quy định kỹ thuật về khí thải xe cơ giới của Ủy ban Kinh tế châu Âu hoặc trong chỉ thị của Liên minh châu Âu); mô tô hai bánh sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu mới phải áp dụng tiêu chuẩn khí thải mức 3 (tương ứng với mức tiêu chuẩn khí thải Euro 3). Đặc biệt, giai đoạn 2011 - 2012, Thủ tướng Chính phủ cũng đã phê duyệt cho ngành giao thông vận tải Đề án về Kiểm soát khí thải mô tô, xe gắn máy tham gia giao thông tại các tỉnh, thành phố lớn.
Đề án đã góp phần không nhỏ vào việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ các hoạt động giao thông vận tải. Theo đó, Đề án đã đặt ra mục tiêu cho giai đoạn 2013 - 2015: thực hiện kiểm định đạt tiêu chuẩn khí thải từ (80 – 90)% số lượng xe mô tô, xe gắn máy tham gia giao thông tại thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh; mở rộng mạng lưới cơ sở kiểm định để thực hiện việc kiểm định đạt tiêu chuẩn khí thải đối với 60% số lượng xe mô tô, xe gắn máy tham gia giao thông tại các thành phố loại 1 và loại 2. Khuyến khích sự phát triển của các phương tiện giao thông sử dụng năng lượng sạch như: khí thiên nhiên, khí hóa lỏng, cồn nhiên liệu, biodiesel và điện. Ngoài ra, việc tiến hành thu phí môi trường đối với các phương tiện tham gia giao thông cũng cần được xem xét như một giải pháp nâng cao ý thức, trách nhiệm người dân với môi trường.
[6] Như vậy theo lộ trình này thì xe sử dụng nhiên liệu sạch và xe điện sẽ là hướng phát triển tích cực trong tương lai gần. Do đó việc nghiên cứu tính toán CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh 6 Luan van Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy chuyển đổi động cơ xe gắn máy điện vốn tồn tại nhiều hạn chế sang động cơ điện – nhiệt vốn tiêu tốn ít nhiên liệu nhằm giảm ô nhiễm môi trường là nhu cầu cấp thiết mang tính thời sự. Thành công của đề tài sẽ đem lại lợi ích thiết thực cho người sử dụng, đồng thời góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường.
Thuyết minh của đề tài sẽ được mô tả rõ ràng về cấu tạo, nguyên lý. Sản phẩm của đề tài góp phần đa dạng hóa nguồn tư liệu trong chuyên môn; là tư liệu quan trọng để phục vụ cho việc giảng dạy, nghiên cứu khoa học và triển khai ứng dụng vào sản xuất. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh 7 Luan van Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu Theo dự báo của các chuyên gia nước ngoài thì lượng dầu thô trên thế giới ngày càng cạn kiệt. Đối với Việt Nam cũng không ngoại lệ.
Theo báo cáo của Viện Chiến lược Bộ Kế hoạch & Đầu tư, Viện Năng lượng Việt Nam, Tổng công ty Than Việt Nam, Petro Việt Nam, hơn 10 năm qua ở nước ta, việc khai thác năng lượng sơ cấp (than, dầu khí, thuỷ năng) tăng trung bình 16,4%/năm. Sử dụng năng lượng sơ cấp tăng bình quân trên10%/năm nguồn năng lượng từ bên ngoài. Như vậy, nếu có khai thác một cách kinh tế, thì dầu khí cũng chỉ đủ dùng trong vòng 30 - 40 năm sẽ cạn dần. Với việc sử dụng năng lượng như trên hàng năm thải ra môi trường rất nhiều khói, bụi và các chất gây ô nhiễm môi trường khác.
[1] Theo thống kê của Tổ chức Y tế thế giới, hiện khu vực Đông Nam Á và Thái Bình Dương mỗi năm có 530.000 người chết vì các bệnh đường hô hấp liên quan đến ô nhiễm không khí. Nguyên nhân hàng đầu gây ô nhiễm là sử dụng quá nhiều ô tô và xe gắn máy. Lượng phát thải gây ô nhiễm của xe gắn máy và ô tô chiếm khoảng (30 – 70) % tình trạng ô nhiễm không khí ở các thành phố Châu Á và hậu quả do ô nhiễm không khí gây thiệt hại (2 – 4) % GDP. Các quốc gia bắt đầu áp dụng những biện pháp chế tài đối với các phương tiện thải ra các khí thải độc hại.
Trong tương lai, xe gắn máy hay thậm chí là xe ôtô sử dụng nhiên liệu xăng sẽ bị cấm lưu hành trong một số vùng nội thành là một điều không tránh khỏi. Theo số liệu thống kê của Bộ Giao thông vận tải, trong quí 1/2013 có 28.535 ôtô đăng ký mới, nâng tổng số ôtô trên cả nước lên 2.599 xe máy đăng ký, nâng tổng số xe máy của cả nước lên 37. Trong đó có trên ¾ lượng xe máy vẫn đang sử dụng bộ chế hòa khí (BCHK). [2] Thấy được thực trạng trên đó, các nhà khoa học trong và ngoài nước đã tìm ra các giải pháp xúc tiến nghiên cứu và ứng dụng những công nghệ mới với mục đích giảm thiểu các chất độc hại trong khí thải, tiết kiệm nhiên liệu và khai thác có hiệu quả các nguồn nhiên liệu sạch như: Sử dụng LPG, Biogas, cồn, dầu thực vật, sử CBHD: TS.