nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
HUỲNH THANH BẢNH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU
VÀ GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRÊN XE GẮN MÁY

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246

S K C0 0 4 4 2 8

Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
HUỲNH THANH BẢNH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP
TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU VÀ GIẢM Ô NHIỄM
MÔI TRƯỜNG TRÊN XE GẮN MÁY

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246

Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
HUỲNH THANH BẢNH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP
TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU VÀ GIẢM Ô NHIỄM
MÔI TRƯỜNG TRÊN XE GẮN MÁY

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246
Hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN THANH THƯỞNG

Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC
Họ & tên: Huỳnh Thanh Bảnh

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 6/6/1976

Nơi sinh:Trà Vinh

Quê quán: Mỹ Chánh – Châu Thành – Trà Vinh

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc:Khoa Kỹ thuật & Công nghệ - Trường Đại
học Trà Vinh
Điện thoại cơ quan: 0743.855.246 (DĐ: 0944.311.311) Điện thoại nhà riêng:
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
1. Trung cấp
Hệ đào tạo:

Thời gian đào tạo từ …/… đến …/…

Nơi học (trường, thành phố):
Ngành học:
2. Đại học
Hệ đào tạo: Tại chức

Thời gian đào tạo từ 9/2005 đến 9/ 2007

Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học SPKT Tp. Hồ Chí Minh
Ngành học: Cơ khí động lực
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Chuyên đề Động cơ; Chuyên đề
điện-điện tử ô tô; Chuyên đề ô tô.
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp:
Người hướng dẫn:
3. Thạc sĩ

Hệ đào tạo: Chính qui

Thời gian đào tạo từ 10/2012 đến 10/ 2014

Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học SPKT Tp. Hồ Chí Minh
Ngành học: Kỹ thuật Cơ khí động lực

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh
i


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp:“Nghiên cứu một số giải pháp tiết
kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy”.
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp:
Người hướng dẫn: TS. Trần Thanh Thưởng
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
Thời gian
Từ 2004 - nay

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

Trường Đại học Trà Vinh

Giảng viên

IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………….
XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN

Trà Vinh, ngày

(Ký tên, đóng dấu)

tháng

năm 2014

Người khai

Huỳnh Thanh Bảnh

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh
ii


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2014
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Huỳnh Thanh Bảnh

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh
iii


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

LỜI CẢM ƠN
Đề tài “Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm
môi trường trên xe gắn máy" đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ quí thầy cô, các
anh chị và bạn bè.
Người thực hiện đề tài xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy TS. Trần
Thanh thưởng đã định hướng và giúp đỡ trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện
đề tài. Xin chân thành cảm ơn Quý thầy phản biện đề tài đã có thời gian đóng góp
các ý kiến giúp đề tài hoàn thiện. Người thực hiện đề tài cảm ơn Quý Thầy Cô trong
Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm
Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh; quý thầy cô tham gia hướng dẫn các môn học đã
giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành đề tài này.
Người thực hiện đề tài rất mong nhận được các ý kiến của quý Thầy, Cô và
các bạn đồng sự giúp cho đề tài được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn!
Học viên thực hiện

Huỳnh Thanh Bảnh

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh
iv


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

TÓM TẮT
Hiện nay vấn đề khan hiếm dần nguồn nhiên liệu truyền thống, giá nhiên liệu
ngày một gia tăng, môi trường ngày một ô nhiễm. Để giải quyết 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.
Đề tài được thực hiện trên xe máy điện nguyên thủy có trang bị thêm một
động cơ và một máy phát điện có công suất phù hợp để nạp cho accu nhằm tăng
quãng đường xe chạy.
Kết quả của đề tài: cải tạo thành công xe máy điện – nhiệt phù hợp nhu cầu
người sử dụng, với kết quả thử nghiệm sau:
- Thử nghiệm bằng năng lượng accu đạt được quãng đường 45.1 km/1 lần sạc đầy

(2,63 kW.h = 5.618 VNĐ ), sau đó tiếp tục hoạt động bằngnhiên liệu xăng đạt được
quãng đường 55.3 km/1 lít nhiên liệu (24.810 VNĐ). Trong khi đó nếu sử dụng
dòng xe gắn máy chạy xăng thuần túy kiểu xe số với 100 km chi phí là 2 lít (49.610
VNĐ).
- Kiểm tra mức độ phát thải khí xả ô nhiễm, hàm lượng khí xả (hàm lượng HC =
89,6 ppm)thấp hơnso với xe Future neo đối chứng (hàm lượng HC = 524.6 ppm).

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh
v


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

ABSTRACT
Currently gradually scarcity of traditional fuel sources, fuel prices
increasing, serious environmental pollution. To solve this problem urgent
researchers at home and abroad has focused research and provide specific solutions
such as FI electronic fuel injection, injection LPG, compressed hydrogen, which
combines two or more types of energy on a number of products such as hybrid cars
hybrid….The researchers chose the topic "a study of fuel-saving measures and
reduction of environmental pollution on the motorcycle" with a number of measures
such as the use of external fuel mixture before it enters the combustion chamber,
combine the two types of electric energy - heat. However, the mixed solution using
fuel before it enters the combustion chamber, although researchers have done but
the test results are unsatisfactory, not fuel efficient than cars before improvements.
There are two types of solutions combining electric energy - heat (electric hybrid
car - the heat)has met almost all of the criteria on pollution emissions, fuel
consumption and noise pollution. When this solution is implemented will overcome
the inherent existence of electric vehicles that dominated the distance traveled by all

mean.
Thread is performed on a primitive electric motor equipped with an engine
and a power generator to recharge the battery fit for increased driving distance.
The results of the project: the renovation of the electric motor - suitable
heating needs of users, with the following test results:
- Experiment with battery energy gain distance 45.1 km / 1 full charge (2.63
kW.h = 5,618 VNĐ), then continue to operate with gasoline gained distance 55.3
km / 1 liter of fuel data (24 810 VNĐ). In the meantime if the motorcycle line using
pure gasoline models with 100 km of the cost of 2 liters (49.610 VNĐ).
- Check the level of pollutant exhaust emissions, exhaust gas concentration
(HC = 89.6 ppm levels) lower than the anchor Future vehicle controls (HC = 524.6
ppm levels).

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh
vi


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AC (Alternating Current)
DC (Direct Current)
BCHK (Bộ chế hòa khí)
GDP (Gross Domestic Product)
LPG (Liquefied Petroleum Gas)
AFTA (ASEAN Free Trade Area)
WHO (World Health Organization)
SLA(SealedLead-Acidbattery)

VRLA(ValveRegulatedLeadAcidBattery)
Ni-Cd (Nikel Cadmium)
Ni-MH (Nikel Metal Hydride)
Li-Ion (Lithium Ion)
ABS (Acrylonitrin butadien styren)
BLDC (Brushles Dc motor)
PWM (Pulse-width modulation)
AH (ampere-hour)
ECM (Electronic control module)
PSoC (Programmable System on Chip)
EEROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)
RAM (Random Access Memory).

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh
vii


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng

Trang

Bảng 2.1 Điện thế và điện dung một số loại accu

23

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật xe điện Sh mi

46

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật động cơ GX100

47

Bảng 4.1 Đo công suất điện động cơ DC

60

Bảng 4.2 Đo công suất của máy phát

61

Bảng 4.3 Bảng số liệu thử nghiệm bộ dò điện áp

63

Bảng 4.4 Bảng số liệu thử nghiệm quãng đường đi được khi sử dụng
accu
Bảng 4.5 Bảng số liệu thử nghiệm quãng đường đi được khi sử dụng
động cơ nhiệt
Bảng 4.6 Bảng số liệu qui định mức khí thải đối với ô tô, xe máy

64

Bảng 4.7 Bảng số liệu đo khí xả xe Future neo

68

Bảng 4.8 Bảng số liệu đo khí xả xe điện – nhiệt

68

Bảng 4.9 Bảng số liệu so sánh kết quả đo đạt khí xả

70

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh
viii

65
66


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 1.1 Xe điện xưa và nay

8

Hình 1.2 Honda hybrid scooter

13

Hình 1.3 eCycle hybrid

13

Hình 1.4 Xe FA – 801; Mặt đồng hồ và công tắc chuyển đổi

14

Hình 2.1 Xe máy điện

19

Hình 2.2 Xe đạp điện

20

Hình 2.3 Các bộ phận của xe máy điện

20

Hình 2.4 Biểu đồ so sánh dung lượng một số loại Accu

23

Hình 2.5 Cấu tạo chung một loại Accu axit chì loại kín.

24

Hình 2.6 Cấu tạo Accu axit chì loại kín kiểu VRLA.

26

Hình 2.7 Quá trình điện hóa trong Accu axít - chì loại kín

26

Hình 2.8 Đặc tuyến dòng điện nạp Accu phương pháp truyền thống

27

Hình 2.9 Đặc tuyến dòng nạp theo phương pháp nạp 2 nấc

28

Hình 2.10 Động cơ điện có chổi than

29

Hình 2.11 Mặt cắt dọc và cắt ngang của một động cơ điện điển hình

29

Hình 2.12 Stator, chổi than và giá đỡ

30

Hình 2.13 Rotor

31

Hình 2.14 Sơ đồ đấu dây động cơ điện

32

Hình 2.15 Cấu tạo động cơ BLDC

33

Hình 2.16 Nam châm được đặt trên rotor BLDC

33

Hình 2.17 Kiểu rotor nam châm dán ngoài bề mặt

34

Hình 2.18 Kiểu rotor nam châm nằm bên trong

35

Hình 2.19 Giản đồ so sánh dạng sóng sin ba pha và DC ba pha

35

Hình 2.20 Giản đồ dòng điện tương ứng ba pha của dây quấn stator

36

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh
ix


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

Hình 2.21 Tích hợp cảm biến Hall vào một IC

37

Hình 2.22 Đặt cảm biến Hall bên trong động cơ

37

Hình 2.23 Tín hiệu cảm biến Hall và dòng điện tương ứng các pha

37

Hình 2.24 Giản đồ xung điều khiển PWM kênh trên

39

Hình 2.25 Mạch sạc nguồn xe điện

40

Hình 2.26 Hình chụp board mạch nạp điện accu

41

Hình 2.27 Sơ đồ khối xe điện

41

Hình 3.1 Tổng quan hệ thống xe điện - nhiệt

44

Hình 3.2 Xe máy điện Sh mi

45

Hình 3.3 Động cơ GX100

46

Hình 3.4 Vô lăng, mâm điện

48

Hình 3.5 Hệ thống khởi động

48

Hình 3.6 Mặt cắt ngang hệ thống khởi động ACG

49

Hình 3.7 Khi ACG đóng vai trò là máy phát

49

Hình 3.8 Sơ đồ kết cấu hệ thống ACG

50

Hình 3.9 Hình chụp truyền động dẫn động máy phát

51

Hình 3.10 Sơ đồ khối hệ thống sạc accu

52

Hình 3.11 Hình chụp mâm lửa nguyên thủy và mâm lửa đã quấn thêm

52

Hình 3.12 Lưu đồ điều khiển

53

Hình 3.13 Hình chụp board điều khiển

53

Hình 3.14 Sơ đồ đấu dây hệ thống khởi động kiểu xe PCX

54

Hình 3.15 Sơ đồ đấu dây hệ thống sạc kiểu xe PCX

55

Hình 3.16Hình chụp sơ đồ đấu dây hệ thống đề / sạc

56

Hình 3.17 Đấu dây toàn bộ hệ thống

56

Hình 4.1 Sơ đồ kết nối các đồng hồ đo kiểm

59

Hình 4.2 Hình chụp đo công suất động cơ điện DC

59

Hình 4.3 Sơ đồ kết nối các đồng hồ đo kiểm

61

Hình 4.4Hình chụp đo công suất máy phát

61

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh

x


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

Hình 4.5Hình chụp khoa cơ khí – công nghệ Trường ĐH Nông Lâm

66

Hình 4.6 Hình chụp màn hình hiện thị của máy đo KOEN KEG-500

67

Hình 4.7 Hình chụp đo khí xả xe Future neo

68

Hình 4.8Hình chụp đo khí xả xe điện – nhiệt

68

Hình 4.9Hình chụp đấu dây và bố trí các bộ phận trên xe điện – thiệt

70

Hình 4.10Hình chụp xe điện – nhiệt hoàn chỉnh

70

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh
xi


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 LỤC
Trang tựa

TRANG

Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân

i

Lời cam đoan

iii

Lời cảm ơn

iv

Tóm tắt

v

ABSTRACT

vi

Danh sách các chữ viết tắt

vii

Danh sách các bảng

viii

Danh sách các hình

ix

Chƣơng 1 TỔNG QUAN .............................................................................................. 8
1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu ........................................................................ 8
1.2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố .................................... 10
1.2.1 Trong nước ..................................................................................................................... ……..10
1.2.2 Ngoài nước ............................................................................................................................... 13
1.3 Mục tiêu của đề tài ................................................................................................. 15
1.4 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 16
1.5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu của đề tài .............................................................................. 17
1.6 Nội dung nghiên cứu................................................................................................................. 17
Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................... 19
2.1 Cách phân biệt xe đạp điện và xe máy điện ........................................................ 19
2.2 Các bộ phận chính của một xe máy điện ............................................................. 20
2.3 Nguồn accu .......................................................................................................... 21
2.3.1 Nhiệm vụ ....................................................................................................................................... 21

2.3.2 Phân loại Accu ........................................................................................................................ 22
2.3.3 Cấutạo của Accu axít - chì loại kín ....................................................................... 23
2.3.3.1 Cấu tạochung .......................................................................................... 23

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh

1


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

2.3.3.2 Sự khác biệt cơ bản trong cấu tạogiữa VRLA và Accu truyền thống .... 25
2.3.3.3 Quá trình điện hóa trongAccu axít - chì loạikín ..................................... 26
2.3.3.4 Chếđộnạpvàphóng củaAccu .................................................................... 27
2.4 Máy điện một chiều DC ...................................................................................... 28
2.4.1 Máy điện một chiều DC dùng chổi than .......................................................................... 28
2.4.2 Động cơ điện một chiều không chổi than BLDC (Brushles Dc motor) .................. 32
2.5 Hộp nạp điện cho accu ......................................................................................... 39
2.6 Hộp điều khiển ..................................................................................................... 41
Chƣơng 3: CÁC PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ......... 44
3.1 Chọn xe gắn máy điện nguyên thủy .................................................................... 44
3.2 Chọn động cơ làm nguồn lực dẫn động máy phát điện ....................................... 46
3.3 Chọn máy phát điện dùng làm nguồn sạc accu ................................................... 47
3.4 Thiết kế khớp nối dẫn động máy phát ................................................................. 50
3.5 Thiết kế chế tạo bộ sạc accu ................................................................................ 51
3.6 Thiết kế chế tạo bộ điều khiển dò điện áp accu ................................................... 52
3.7 Đấu dây hệ thống ................................................................................................. 54

3.7.1 Đấu dây hệ thống khởi động / sạc kiểu xe PCX và vận hành thử ............................ 54
3.7.2 Đấu dây toàn bộ hệ thống xe điện - nhiệt ........................................................................ 56
Chƣơng 4: THỬ NGHIỆM VÀ ĐO ĐẠT KẾT QUẢ ....................................................... 58
4.1 Mục đích, nội dung thực nghiệm ......................................................................... 58
4.2 Đo công suất động cơ điện DC và của máy phát ................................................. 58
4.3 Thử nghiệm kiểm tra hoạt động của bộ điều khiển dò điện áp accu ................... 62
4.4 Thử nghiệm quãng đường đi được khi sử dụng accu và nhiên liệu xăng ............ 63
4.5 Thử nghiệm đánh giá chỉ tiêu ô nhiễm môi trường ............................................. 65
4.6 Đánh giá sản phẩm và chi phí khai thác .............................................................. 69
Kết luận – kiến nghị .................................................................................................... 71
Kết luận ...................................................................................................................... 71
Hướng phát triển ........................................................................................................ 71
Kiến nghị.................................................................................................................... 72
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh

2


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 72
TRANG PHỤ LỤC………………………………………………………………..74

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh

3


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

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.

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh

4


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.
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh

5


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.
Từ ngày 1.1.2017, 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

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.

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh

7


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 2.033.265 xe và có 691.599 xe
máy đăng ký, nâng tổng số xe máy của cả nước lên 37.023.078 xe. 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. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh

8


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

dụng 2 nguồn nhiênliệucùnglúc,xechạyđiện, đặc biệt nhất trong việc nghiên cứu các
sản phẩm vừa tiết kiệm nhiên liệu vừa thân thiện với môi trường hiện nay phải kể
đến là dòng xe lai Hybrid. Đơn cử đại diện của dòng xe này là hãng Toyota kể từ
khi xuất hiện dòng xe Hybrid thương mại đầu tiên vào tháng 8/1997 đến 31/12/2013
tính chung cho cả nhãn xe Toyota và Lexus, nhà sản xuất xe Nhật đã bán được
6,072 triệu chiếc xe sử dụng động cơ hybrid (kết hợp động cơ xăng và động cơ
điện) trên phạm vi toàn cầu.
Đại diện Toyota cho biết, hơn 6 triệu xe hybrid đã bán ra thị trường từ năm
1997 đã giúp giảm khoảng 41 triệu tấn khí thải CO2 và tiết kiệm 15 triệu kilo lít
xăng (1 kilo lít = 1.000 lít) nếu so với cùng số lượng xe có cùng dung tích. [3]
Không chỉ có thay đổi ở nhận thức của người tiêu dùng, một số nước như
Mỹ, Nhật hay tại châu Âu chính quyền đã có những chính sách hỗ trợ sự phát triển
của các hybrid, xe điện như: tạo điều khiện cho nghiên cứu, hỗ trợ phát triển cơ sở
hạ tầng cần thiết, giảm thuế thậm chí là siết chặt mức khí thải đối với xe hơi mới.
Về phía nhà sản xuất, ngoài việc tung ra những mẫu xe hybrid tiết kiệm
nhiên liệu nhiều thương hiệu xe hơi đã có những đầu tư nghiêm túc trong việc phát
triển công nghệ liên quan đến dòng xe này.
Qua những vấn đề nêu trên ta thấy rằng sự phát triển của ô tô điện, xe lai
hybrid là nhu cầu tất yếu và sẽ vươn xa hơn trong tương lai. Bên cạnh sự phát triển
của ô tô thì xe máy điện cũng đã phát triển một bước dài. Xe máy điện xuất hiện lần
đầu tiên vào năm 1895, Ogden Bolton Jr đã được cấp bằng sáng chế tại Hoa Kỳ cho
một chiếc xe đạp chạy bằng pin với 6 cực và chuyển mạch trực tiếp (DC),động cơ
trung tâm gắn kết trong bánh xe phía sau.
Hai năm sau đó,vào năm 1897, Ô-sê W. Libbey phát minh ra một chiếc xe
điện (US Patent), nó được chạy bởi 1 động cơ điện công suất gấp đôi, động cơ này
được thiết kế bên trong trung tâm trục của bánh xe. Sau đó, vào những năm cuối

CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh

9


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

1990 Giant Lafree đã tái phát minh và cải tiến nó thành những chiếc xe đạp điện
Giant đẹp và thời trang như hiện nay.

Hình 1.1 Xe điện xưa và nay
Ước lượng từ năm 1993-2004, sản xuất xe đạp điện tăng trưởng khoảng
35%. Tuy nhiên, theo Gardner năm 1995 sản xuất xe đạp thường xuyên giảm so với
mức đỉnh 107 triệu đơn vị. Nhìn chung đã có sự gia tăng về phạm vi và tốc độ tăng
trưởng loại xe này.
Vào năm 2001, các thuật ngữ như xe đạp năng lượng, xe đạp chân hỗ trợ, và
xe đạp trợ lực đã được đề cập rất nhiều. Các loại xe điện này đã được nghiên cứu,
phát triển cho ra nhiều mô hình của xe đạp điện với kiểu dáng hiện đại, cải tiến về
tốc độ với vận tốc có thể đạt tới 80 km/h.
Trước đây, một số xe đạp điện sử dụng các loại pin axit chì cồng kềnh và đắt
tiền, Tuy nhiên sau đó người ta trang bị pin Li-ion nhẹ hơn.Nhờ ứng dụng công
nghệ tiên tiến giúp tăng dung lượng pin nên những chiếc xe điện đời mới có thể
vượt qua hành trình dài gần trăm cây số chỉ với một lần sạc.
Đến trước năm 2007, xe điện được cho là chiếm từ 10% đến 20% tất cả các
xe hai bánh trên các đường phố của nhiều thành phố lớn. Từ những phát minh và
sáng chế ban đầu, chiếc xe điện ngày nay đã được cải tiến rất nhiều về mẫu mã, tính
năng và công dụng của nó, đa dạng và phù hợp với mọi lứa tuổi.
1.2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã công bố
1.2.1 Trong nƣớc
Nhu cầu sử dụng nhiên liệu ngày càng gia tăng cộng với giá nhiên liệu liên

tục tăng cao nên nhu cầu sử dụng xe điện, ngày càng phổ biến do đáp ứng được
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh

10


Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường trên xe gắn máy

nhiều yêu cầu như đi học, đi làm, đi dạo của giới trẻ ở các thành phố lớn và đã trở
thành phương tiện giao thông khá quen thuộc trên đường phố...
Xe điện, xe lai được sử dụng ngày càng nhiều nhờ có mức giá hợp lý, ưu thế
về tiết kiệm chi phí khi hoạt động so với xe máy, đi lại thuận tiện, nên thời gian gần
đây, sức mua của loại phương tiện giao thông này ngày càng tăng do các yếu tố sau:
- Thứ nhất là các nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ) ngày càng cạn kiệt, giá cả ngày
càng cao. Do vậy để hạn chế sử dụng, các quốc gia trên thế giới đều áp dụng nhiều
loại thuế, phí...
- Thứ hai, nhiều thành phố lớn trên thế giới đã cấm lưu thông xe có động cơ sử
dụng xăng, dầu theo biển số chẵn lẻ, hoặc cấm vào các khu phố.
- Thứ ba, hầu hết các quốc gia trên thế giới đều dành ngân sách đáng kể cho nghiên
cứu phát triển pin, động cơ điện để sản xuất xe đạp điện, xe máy điện và ô tô điện;
đồng thời có nhiều chính sách hỗ trợ cho việc sử dụng, lưu hành các loại xe này: bỏ
hẳn các loại thuế, phí đánh vào dòng xe thân thiện môi trường này.
- Thứ tư, hiệu quả kinh tế về giá thành và tính tiện ích khi sử dụng đã là lựa chọn
của người tiêu dùng.
Hiện nay vấn đề khó khăn nhất cản trở sự phát triển của xe điện vẫn là vấn
đề về pin và hệ thống cơ sở hạ tầng sạc điện; thời gian nạp điện và tuổi thọ khai thác
của bộ accu. Đây là vấn đề lớn mà các hãng xe đều quan tâm và cũng từ đây những

phát minh về xe máy lai bắt đầu xuất hiện nhằm góp phần làm đường phố sẽ xanh
sạch hơn vì không còn ô nhiễm do khói bụi, khí thải và cả tiếng ồn.
- Tham gia vào chương trình tiết kiệm nhiên liệu và cải thiện và bảo vệ môi trường,
trong nước đã có một số công trình nghiên cứu được công bố và ứng dụng đó là: bộ
xử lý khí xả trên xe gắn máy của Viện Khoa học vật liệu, Sử dụng LPG trên xe gắn
máy và xe buýt nhỏ của GS-TSKH Bùi Văn Ga. [4]
- Hiện nay các học viên Cao học của Trường ĐHSP Kỹ thuật Tp HCM cũng đã
nghiên
CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng

HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh

11