Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Lý do thực hiện đề tài Những nguồn năng lượng truyền thống như dầu mỏ, than, khí,…đều đang đứng trước nguy cơ cạn kiệt trong tương lai gần. Do nhu cầu sử dụng của nhân loại càng lớn mà nguồn năng lượng này không được tái tạo. Vì vậy buộc nhân loại phải vào cuộc tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế. Cho đến hiện nay, đa số các ô tô trên thế giới đều sử dụng động cơ đốt trong và sử dụng nhiên liệu truyền thống là xăng và diesel.
Nguồn dầu mỏ trên thế giới được các nhà nghiên cứu dự báo sẽ cạn kiệt trong khoảng 40 – 50 năm nữa. Vì vậy, việc tìm ra giải pháp cho nguồn năng lượng cho ô tô là vấn đề cần thiết và quan trọng. Ngoài ra vấn đề khí thải do ô tô gây ra đã làm môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng, gây ra hiệu ứng nhà kính làm môi trường trái đất nóng lên, đặc biệt là tầng ozone đã và đang bị phá huỷ, nó là tấm khiên bảo vệ cho con người và các sinh vật khác trên trái đất. Như vậy, vấn đề ô nhiễm không khí và cạn kiệt nguồn nhiên liệu là vấn đề lớn cấp bách hiện nay mà cả thế giới đang rất quan tâm.
Vấn đề này đòi hỏi cả nhân loại phải nghiên cứu và đưa ra các giải pháp hợp lý để giải quyết. Ở luận văn này lựa chọn việc hạn chế sử dụng nguồn nhiên liệu truyền thống bằng cách sử dụng thêm nguồn năng lượng điện có trữ lượng lớn và ít gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, ô tô hybrid, một dòng xe lai giữa ô tô sử dụng động cơ đốt trong truyền thống và ô tô chạy bằng điện, là một trong những giải pháp giải quyết vấn đề này. Do vậy, tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế xe hybrid từ xe Toyota Innova” để phân tích tính năng động lực học của xe sau cải tạo.2 Mục đích và đối tượng nghiên cứu Mục đích của luận văn là đánh giá tính năng động lực học của xe hybrid sau cải tạo và giúp người đọc, người nghiên cứu hiểu rõ hơn về xe hybrid.
Ở luận văn này, đối tượng nghiên cứu chính là dòng xe Toyota Innova 8 chỗ ngồi cải tạo thành xe hybrid.3 Phạm vi và nội dung nghiên cứu 1.1 Phạm vi Phạm vi nghiên cứu của luận văn này chủ yếu nghiên cứu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động các đặc tính của xe hybrid. Đánh giá tính năng động lực học của xe hybrid sau cải tạo so với xe Toyota Innova 8 chỗ ngồi trước cải tạo.2 Nội dung nghiên cứu Trong luận văn này, giới thiệu sơ lược về ô nhiễm môi trường do khí xả động cơ, sơ lược về xe hybrid, thiết kế cải tạo ô tô Toyota Innova 8 chỗ ngồi thành xe hybrid, và đánh giá kết quả xe hybrid sau khi cải tạo. Nội dung cụ thể như sau: Giới thiệu về môi trường do khí xả động cơ đốt trong + Giới thiệu chung về ô nhiễm môi trường + Ô nhiễm không khí do khí xả động cơ đốt trong Giới thiệu tổng quan về xe hybrid và Toyota hybrid + Giới thiệu xe hybrid + Toyota hybrid + Tình hình sử dụng xe hybrid Thiết kế cải tạo xe Toyota Innova 8 chỗ ngồi thành xe hybrid + Yêu cầu và đặc điểm của xe hybrid sau cải tạo 3 + Phương pháp cải tạo + Sơ đồ bố trí và các phương án truyền động trên xe hybrid + Tính toán sơ bộ một số bộ phận trên xe hybrid Đánh giá xe hybrid sau cải tạo + Xây dựng đường đặc tính xe hybrid khi chỉ sử dụng động cơ đốt trong + Xây đựng đường đặc tính xe hybrid khi chỉ sử dụng động cơ điện + Xây dựng đường đặc tính xe khi kết hợp hai nguồn công suất + Đánh giá kết quả Kết luận và hướng phát triển đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu và ý nghĩa của đề tài 1.1 Phương pháp nghiên cứu Luận văn này được nghiên cứu theo phương pháp: Theo phương pháp tham khảo tài liệu về ô tô hybrid: sách, các bài báo khoa học, luận văn thạc sĩ,… Theo phương pháp chuyên gia: tham khảo ý kiến từ thầy cô, những người nghiên cứu về ô tô hybrid,… Phương pháp tổng hợp số liệu.2 Ý nghĩa của đề tài Xe hybrid giúp giảm được một phần đáng kể lượng khí thải của động cơ đốt trong thải ra bên ngoài môi trường. Xe Hybrid giải quyết bài toán năng lượng đang ngày càng cạn kiệt, tận dụng được nguồn năng lượng khi phanh và chuyển hóa thành điện năng để sạc điện lại cho ắc qui.
4 Xe hybrid không cần sạc từ nguồn điện bên ngoài, mà lấy nguồn năng lượng của động cơ động cơ đốt trong để sạc lại cho ắc qui. Xe hydid dùng động cơ đốt trong để cho xe hoạt động khi ắc qui hết năng lượng hay không tìm được trạm nạp, điều mà xe điện (electric car) không thể. Tận dụng được nguồn xe Toyota Innova rất lớn hiện nay ở Việt Nam, cải tạo thành xe Hybrid. 5 Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ 2.1 Giới thiệu chung về ô nhiễm môi trường Môi trường là các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo, lý học, hóa học, sinh học cùng tồn tại trong một không gian bao quanh con người.
Các yếu tố đó có quan hệ mật thiết, tương tác lẫn nhau và tác động lên cá thể sinh vật hay con người để cùng tồn tại và phát triển.1 Khái niệm ô nhiễm môi trường Ô nhiễm môi trường là sự thay đổi trực tiếp hoặc gián tiếp các thành phần và đặc tính vật lý, hóa học và sinh học của không khí, nước hoặc đất mà nó có thể ảnh hưởng đến sức khỏe, sự sống.2 Phân loại ô nhiễm môi trường Có nhiều cách phân loại ô nhiễm môi trường như: theo đối tượng chịu tác động của ô nhiễm, theo tính chất hoạt động, theo sự phân bố không gian, theo nguồn gây ô nhiễm. Vì ô tô thải khí xả ra ngoài làm ô nhiễm môi trường không khí nên phân loại ô nhiễm môi trường theo đối tượng chịu tác động của ô nhiễm như sau: 2.1 Ô nhiễm môi trường không khí Ô nhiễm không khí là sự có mặt của những chất lạ hoặc sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch, bụi, có mùi khó chịu, làm giảm tầm nhìn… 6 Hình 2. 1: Ô nhiễm môi trường không khí Một số nguyên nhân gây ra ô nhiễm không khí: Các phương tiện giao thông: quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch và thải ra các chất khí xả ô nhiễm ra bên ngoài môi trường. Nguồn ô nhiễm công nghiệp: do các nhà máy, các khu công nghiệp,… hoạt động sản xuất sản phẩm thải ra nhiều loại khí độc ra môi trường.
Nguồn sinh hoạt: hoạt động sinh hoạt ở gia đình, khu tập thể,… cũng gây ra ô nhiễm đáng kể đến môi trường. Núi lửa: núi lửa phun ra những nham thạch nóng và nhiều khói bụi giàu sunfua, metan và những loại khí khác. Không khí chứa bụi lan tỏa đi rất xa vì nó được phun lên rất cao. Cháy rừng: các đám cháy rừng và đồng thời cỏ bởi các quá trình tự nhiên xảy ra do sấm chớp, hay do tác động của con người.
Các đám cháy này thường lan truyền rộng và phát thải nhiều bụi và khí. 7 Bão bụi do gió mạnh và bão gây nên, mưa bào mòn đất đất sa mạc, đất trồng và gió thổi tung lên thành bụi. Các quá trình phân hủy, thối rữa xác động, thực vật cũng phát thải nhiều chất khí, các phản ứng hóa học giữa những khí tự nhiên hình thành các khí sunfua, nitric,…gây ô nhiễm không khí. Ô nhiễm không khí ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người, đặc biệt là đối với đường hô hấp.
1: Các bệnh có tỷ lệ người mắc cao nhất trong phạm vi toàn quốc Năm 2007 Năm 2008 Số người Tỷ lệ Số người mắc Tỷ lệ TT Bệnh mắc bệnh (%) bệnh (trên (%) (trên 100000 100000 dân) dân) 1 Các bệnh viêm phổi 412,24 4,12 409,12 4,1 2 Viêm họng và viêm amidan cấp 367,61 3,68 385,58 3,8 Viêm phế quản và viêm tiểu 3 267,92 2,68 306,21 3,1 phế quản Ô nhiễm môi trường không khí do khí thải động cơ gây ra làm cho số người nhiễm bệnh về đường hô hấp ngày càng tăng qua các năm.2 Ô nhiễm tiếng ồn Tiếng ồn là tập hợp những âm thanh có cường độ và tần số khác nhau, sắp xếp không có trật tự, gây cảm giác khó chịu cho người nghe, ảnh hưởng đến quá trình làm việc và nghỉ ngơi của con người. Hay là những âm thanh phát ra không đúng lúc, không đúng nơi, âm thanh phát ra với cường độ quá lớn, vượt qua mức chịu đựng của con người. Như vậy, tiếng ồn là một khái niệm tương đối, tùy thuộc từng người mà có cảm nhận tiếng ồn khác nhau, mức ảnh hưởng cũng sẽ khác nhau. 2: Hoạt động giao thông gây ô nhiễm tiếng ồn Có các nguồn tiếng ồn như sau: Tiếng ồn giao thông Tiếng ồn trong xây dựng.
Tiếng ồn công nghiệp và sản xuất. Tiếng ồn trong sinh hoạt. Tiếng ồn được đo chủ yếu tại các khu đô thị lớn, các khu công nghiệp, các trục giao thông,… Hình 2. 3: Biểu đồ diễn biến mức độ đồn gần đường giao thông và khu dân cư ở một số vùng phía Nam qua các năm 9 Tiếng ồn tại các đô thị lớn có cường độ tăng nhanh nhưng vẫn thấp hơn tiếng ồn tại các trục giao thông và tiếng ồn tại các trục giao thông đã vượt qua ngưỡng báo động.3 Ô nhiễm môi trường nước Ô nhiễm nước là sự có mặt của một số chất ngoại lai trong môi trường nước tự nhiên dù chất đó có hại hay không.
Khi vượt qua một ngưỡng cho phép thì chất đó sẽ trở nên độc hại gây nguy hiểm cho con người, sinh vật, nông nghiệp,… Một số nguồn gốc gây nên ô nhiễm môi trường nước như: Nguồn gốc tự nhiên: do mưa, tuyết tan, bão, lũ lụt đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, các sinh vật, xác chết các sinh vật,… Nguồn gốc nhân tạo: quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng chất lỏng vào môi trường nước như các chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, thuốc trừ sâu,… Ảnh hưởng của ô nhiễm nguồn nước đối với sức khỏe con người thông qua hai con đường qua: một là ăn uống phải nước bị ô nhiễm hay các loại rau quả và thủy hải sản được nuôi trồng trong nước bị ô nhiễm; hai là do tiếp xúc với môi trường nước bị ô nhiễm trong quá trình sinh hoạt và lao động.