Báo cáo tóm tắt đề tài khoa học và công nghệ cấp Trường: Thiết kế chế tạo mô hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH XE GẮN MÁY SINH THÁI
CHẠY BẰNG ĐIỆN VÀ NHIÊN LIỆU KHÍ

Mã số: T2019-06-123

Chủ nhiệm đề tài: ThS. Bùi Văn Hùng

Đà Nẵng, 8/2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH XE GẮN MÁY SINH THÁI
CHẠY BẰNG ĐIỆN VÀ NHIÊN LIỆU KHÍ

Mã số: T2019-06-123

Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài

Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ tên, đóng dấu)

(ký, họ tên)


DANH SÁCH
NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

STT

Họ và tên

Đơn vị công tác và

Nội dung nghiên cứu

lĩnh vực chuyên môn

cụ thể được giao

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật,
1

Bùi Văn Hùng

Khoa Cơ khí, Bộ mơn Cơng nghệ
Cơ khí Ô tô

Chủ nhiệm đề tài


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ................................................... 4
1.1. Vấn đề về môi trường................................................................................................ 4
1.1.1. Vấn đề mơi trường tồn cầu.............................................................................. 4
1.1.2. Thách thức đối với ngành công nghiệp ô tô ..................................................... 6
1.2. Tác hại của khí xả động cơ ơ tơ, xe máy................................................................... 6
1.2.1. Khí thải ơ tơ ...................................................................................................... 6
1.2.2. Khí CO .............................................................................................................. 7
1.2.3. Khí HC .............................................................................................................. 7
1.2.4. Khí NOx ............................................................................................................ 7
1.3. Xu hướng phát triển của ô tô – xe máy hybrid trong tương lai................................. 8
1.3.1. Xe Hybrid tại Việt Nam .................................................................................... 9
1.3.2. Giới thiệu xe gắn máy hybrid LPG – Điện ..................................................... 10
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẢI TẠO XE GẮN MÁY HONDA CUB
THÀNH XE GẮN MÁY HYBRID .................................................................................. 12
2.1. Thiết kế cải tạo xe gắn máy có sẵn thành xe gắn máy hybrid ................................ 12
2.1.1. Phân tích lưa chọn xe gắn máy để cải tạo ....................................................... 12
2.1.2. Phân tích các phương án lắp đặt động cơ nhiệt và động cơ điện.................... 13
2.2. Thiết kế bố trí hệ thống truyền động điện cho xe gắn máy hybrid ......................... 16
2.2.1. Thời điểm phối hợp công suất ........................................................................ 16
2.2.2. Phân tích, lựa chọn phương án phối hợp cơng suất ........................................ 16
2.3. Tính tốn động học xe gắn máy hybrid................................................................... 21
2.3.1. Xác định động cơ điện .................................................................................... 21
2.3.2. Tính chọn ắc quy cho động cơ điện ................................................................ 24
2.4. Thiết kế hệ thống điều khiển cho xe gắn máy hybrid ............................................. 26
2.5. Nâng cao công suất và hiệu suất xe gắn máy hybrid .............................................. 28

2.5.1. Mục đích, yêu cầu ........................................................................................... 28
2.5.2. Các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trên xe gắn máy
hybrid ............................................................................................................. 29


THIẾT KẾ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CUNG CẤP LPG................................. 35
3.1. Giới thiệu nhiên liệu LPG ....................................................................................... 35
3.1.1. Nguồn gốc, phân loại LPG ............................................................................. 35
3.1.2. Một số đặc tính của LPG ................................................................................ 36
3.1.3. Tình hình sử dụng nhiên liệu LPG cho xe gắn máy ....................................... 37
3.1.4. Lưu trữ khí dầu mỏ hóa lỏng LPG ................................................................. 38
3.2. Lựa chọn phương án cấp LPG cho xe gắn máy ...................................................... 39
3.2.1. Tính tốn lượng nhiên liệu LPG cung cấp ...................................................... 39
3.2.2. Nguyên lý phun LPG cho xe gắn máy ............................................................ 40
3.2.3. Sơ đồ tổng quát bố trí hệ thống cung cấp LPG............................................... 41
3.3. Sử dụng bộ phụ kiện GATEC 27 trên xe Cub 50 ................................................... 42
3.3.1. Giới thiệu bộ phụ kiện GATEC 27 ................................................................. 42
3.3.2. Cấu tạo bộ phụ kiện GATEC 27 ..................................................................... 43
3.3.3. Bố trí bộ phụ kiện GATEC 27 ........................................................................ 44
THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ XE GẮN MÁY
HYBRID LPG-ĐIỆN ........................................................................................................ 46
4.1. Thiết kế bố trí các hệ thống bổ sung ....................................................................... 46
4.1.1. Cải tạo phuộc để lắp trục bánh xe điện ........................................................... 46
4.1.2. Bố trí lắp đặt ắc quy cho động cơ điện ........................................................... 47
4.1.3. Bố trí lắp đặt bình chứa LPG cho động cơ nhiệt ............................................ 48
4.2. Thử nghiệm trên đường thực .................................................................................. 50
4.3. Kiểm tra thực nghiệm các thơng số đã tính ban đầu .............................................. 50
4.4. Ưu nhược điểm của xe gắn máy hybrid sau quá trình cải tạo ................................. 51
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 54

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Ơ nhiễm mơi trường từ q trình cơng nghiệp hóa. ............................................ 5
Hình 1.2. Diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp. .................................................................. 6
Hình 1.3. Toyota Prius Plug-In Hybrid (Trái) và xe tay ga Honda PCX Hybrid (Phải). .... 9
Hình 2.1. Xe gắn máy Honda Cub 50 với động cơ có dung tích xilanh 50cc ................... 13
Hình 2.2. Động cơ nhiệt gắn trên xe.................................................................................. 13
Hình 2.3. Các phương án bố trí động cơ điện ................................................................... 14
Hình 2.4. Hệ thống hybrid nối tiếp .................................................................................... 17
Hình 2.5. Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp ...................................................... 17
Hình 2.6. Hệ thống hybrid song song ................................................................................ 18
Hình 2.7. Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song .................................................. 19
Hình 2.8. Hệ thống hybrid hỗn hợp ................................................................................... 19
Hình 2.9. Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp ..................................................... 20
Hình 2.10. Loại động cơ điện BLDC gắn trực tiếp trên vành bánh xe. ............................ 23
Hình 2.11. Bình ắc quy SKY – E Battery.......................................................................... 25
Hình 2.12. Sơ đồ điều khiển xe gắn máy hybrid ............................................................... 27
Hình 2.13. Sơ đồ khối động cơ điện BLDC ...................................................................... 29
Hình 2.14. Các dạng cấu tạo của rotor .............................................................................. 30
Hình 2.15. Động cơ BLDC cấu trúc nằm ngang ............................................................... 30
Hình 2.16. Sơ đồ cấp điện cho các cuộc dây stato ............................................................ 31
Hình 2.17. Cầu chỉnh lưu 3 pha, bộ tăng áp và ổn định điện áp DC-DC .......................... 33
Hình 2.18. Sơ đồ hệ thống tự nạp điện của xe gắn máy hybrid ........................................ 34
Hình 3.1. Bình chứa LPG được chế tạo............................................................................. 38
Hình 3.2. Nguyên lý phun LPG xe cho cho gắn máy ........................................................ 40
Hình 3.3. Sơ đồ cung cấp LPG .......................................................................................... 41
Hình 3.4. Kết cấu bộ phụ kiện GATEC 27 ....................................................................... 43
Hình 3.5. Bố trí bộ phụ kiện GATEC 27 ........................................................................... 44
Hình 4.1. Động cơ điện có trục được nối cứng ................................................................. 46

Hình 4.2. Phuộc và bánh xe thiết kế cho xe gắn máy hybrid LPG- điện .......................... 47
Hình 4.3. Vị trí lắp đặt Accu ............................................................................................. 48
Hình 4.4. Bình gas được đặt trong thùng sau xe ............................................................... 48
Hình 4.5. Bản vẽ xe gắn máy LPG-điện trước và sau khi cải tạo ..................................... 49
Hình 4.6. Mơ hình xe thực tế sau khi cải tạo ..................................................................... 49
Hình 4.7. Chạy thực nghiệm xe hybrid LPDG-điện trên đường phố ................................ 50


Mẫu 3. Thông tin kết quả nghiên cứu đề tài KH&CN cấp Trường
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên
liệu khí
- Mã số: T2019-06-123
- Chủ nhiệm: ThS. Bùi Văn Hùng
- Thành viên tham gia:
- Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật- Đại học Đà Nẵng
- Thời gian thực hiện: 9/2019 - 8/2020
2. Mục tiêu:
+ Chế tạo hồn chỉnh mơ hình xe gắn máy hybrid chạy bằng điện và nhiên liệu khí
LPG.

+ Chạy thử nghiệm và đánh giá kết quả của hệ thống.
3. Tính mới và sáng tạo:
Kết hợp hai nguồn động lực để thực hiện việc truyền chuyển đổng cho các bánh xe
chủ động tạo điều kiện phù hợp về tiết kiệm nhiên liệu và giảm ơ nhiễm mơi trường.
4. Tóm tắt kết quả nghiên cứu:
+

Có thể cải tạo xe gắn máy 50cc thành xe gắn máy hybrid điện-khí sử dụng các
cụm bộ phận của xe máy điện hiện có trên thị trường. Điều này cho phép đơn giản
hóa qui trình và giảm giá thành cải tạo xe.

+

Mơ hình xe vận hành phù hợp với điều kiện đường xá đô thị Việt Nam. Xe hybrid
LPG–Điện tối ưu hóa việc sử dụng cơng suất và giảm ô nhiễm môi trường.


5. Tên sản phẩm:
+ Bản vẽ thiết kế mơ hình xe gắn máy hybrid điện-khí
+ Mơ hình xe xe gắn máy hybrid phục vụ đào tạo
+ Bài báo đăng trên tạp chí khoa học và cơng nghệ đại học Đà Nẵng có chỉ số ISSN,
thuộc danh mục Hội đồng Chức danh Giáo sư Nhà nước.
6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:
+ Tài liệu và mơ hình phục vụ tốt cho giảng viên, sinh viên ngành Cơng nghệ ơ tơ
trong q trình đào tạo và nghiên cứu các nội dung liên quan đến đề tài.
+ Đề tài cung cấp mơ hình, cơng cụ cho quá trình giảng dạy thực hành đến sinh viên
theo học chun ngành cơ khí động lực.
7. Hình ảnh, sơ đồ minh họa chính

Phương án bố trí động cơ điện trên xe gắn máy

a. Động cơ điện đặt ở bánh xe trước; b. Động cơ điện đặt ở bánh xe sau;
c. Động cơ điện đặt ở cả 2 bánh


Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp

Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song

Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp
3
4
7

2

1

6

8
5
12

11
10
9

13

Sơ đồ cung cấp LPG

1- Bình chứa, 2- Khoá ga, 3- Van điều áp, 4- Van điện từ, 5- Van cấp LPG,
6- Đầu ra van cấp LPG, 7- Vít điều chỉnh cơng suất; 8- Vịi phun LPG, 9- Vịi phun
khơng tải, 10- lỗ hút chân khơng; 11- Van hút chân khơng, 12-Bộ phụ kiện GATEC 27,
13-Vít điểu chỉnh không tải


Cầu chỉnh lưu 3 pha, bộ tăng áp và ổn định điện áp DC-DC

Sơ đồ điều khiển xe gắn máy hybrid


Bộ phụ kiện GATEC 27

(a)

(b)
Bản vẽ xe gắn máy LPG-điện trước và sau khi cải tạo

a. Xe gắn máy Honda Cub trước khi cải tạo
b. Xe gắn máy Hybrid LPG-điện


Mơ hình xe thực tế sau khi cải tạo

Ngày

tháng

năm

Hội đồng KH&ĐT đơn vị

Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ và tên)

(ký, họ và tên)

XÁC NHẬN CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT


Mẫu 4. Thông tin kết quả nghiên cứu bằng tiếng Anh

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information:
Project title: Design and manufacture of the Electric-Gas Multi Fuel Motorcyle
models.
Code number: Bui Van Hung
Coordinator:
Implementing institution: University of Technology and Education, The University
of Danang
Duration: from 9/2019

to

8/2020

2. Objective(s):
+ Complete manufacturing of Multi Fuel Motorcycle models using Electric-Gas

energy
+ Run tests and evaluate the results of the system.
3. Creativeness and innovativeness:
Combining two power sources to deliver the transfer of wheels for active wheels
creates the right conditions for saving fuel and reducing environmental pollution.
4. Research results:
+ A 50cc motorcycle can be converted into an electric-gas hybrid motorcycle.
Using the components of electric scooters available on the market. This allows
for a simplified process and reduces the cost of vehicle modifications.
+ Vehicle operation model suitable for urban traffic conditions in Vietnam. The
LPG - Electric hybrid vehicle optimizes capacity utilization and reduces
environmental pollution.


5. Products:
+ Design drawing of electric-gas hybrid motorcycle model
+ Hybrid motorcycle model for training
+ Articles published in scientific journals: Journal of Science and Technology, The
University of Danang
6. Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:
+ Materials and models to well serve lecturers and students of Automotive
Technology in the training and researching contents related to the topic.

+ The topic provides models and tools for the practical teaching process to students
majoring in mechanics.


Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, cùng với sự phát triển của Khoa học – Kỹ thuật thì phương tiện giao
thông cũng ngày càng trở nên đa dạng. Tuy nhiên, chủ yếu vẫn là phương tiện tham gia
giao thông sử dụng động cơ đốt trong. Đây chính là những loại phương tiện phát ra một
lượng lớn khí thải độc hại ra mơi trường. 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 địi 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.
Phương tiện giao thông "sạch" chạy trong thành phố đã thực sự lôi cuốn sự quan tâm
của cả những nhà sản xuất ô tô lẫn các nhà quản lý mơi trường. Các kỹ thuật mới nhằm
hồn thiện động cơ truyền thống như phun nhiên liệu điều khiển điện tử, hồi lưu khí xả,
lọc bồ hóng và xử lý khí trên đường xả bằng bộ xúc tác ba chức năng... đã tạo ra những
bước tiến đáng kể trong ngành động cơ đốt trong. Tuy nhiên kết quả của sự hoàn thiện
đơn thuần động cơ cổ điển nhằm giảm ô nhiễm mơi trường cho tới nay vẫn cịn xa so với
sự mong đợi của các nhà bảo vệ môi trường. Phương tiện giao thông không phát sinh ô
nhiễm (zero emission vehicle) vẫn đang cịn là mục tiêu phía trước. Để đạt mục tiêu này
thì điện và pile nhiên liệu là giải pháp lý tưởng nhất.
Nắm bắt được điều này, chúng tôi đã cùng nhau thực hiện đề tài “Thiết kế chế tạo
mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí”. 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. Đề tài được thực hiện với các tiêu chí: Tiết kiệm năng lượng, thân thiện với
môi trường, gọn gàn và đẹp.
Xe gắn máy hybrid điện-khí kết hợp cơng suất động cơ điện và động cơ chạy bằng
khí sẽ là giải pháp hiệu quả để xử lý vấn đề năng lượng và phát thải ô nhiễm của phương
tiện giao thông cá nhân ở nước ta tương tự như việc sử dụng ô tô hybrid ở các nước phát
triển.

1

Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí
2. Mục đích, ý nghĩa của đề tài
Hiện nay lượng xe gắn máy ở nước ta chẳng những khơng có xu hướng giảm bớt mà
ngày càng gia tăng. Trong tương lai sắp tới, đây vẫn là phương tiện di chuyển chủ yếu của
người dân Việt Nam vì tính cơ động và thuận tiện, giá cả lại phù hợp với túi tiền của
người dân lao động. Bên cạnh đó, vấn đề ơ nhiễm mơi trường và cạn kiệt nguồn năng
lượng vẫn đang làm đau đầu đối với các cơ quan quản lý Nhà nước.
Đã có rất nhiều nghiên cứu và giải pháp được đưa ra nhằm hạn chế các vấn đề này
đó là sử dụng tiến bộ của công nghệ. Các giải pháp được đánh giá tốt nhất hiện nay là sử
dụng pin nhiên liệu (Fuel Cell Vehicle) và ô tô hybrid (lai) nhiệt – điện. Ơ tơ, xe máy sử
dụng pin nhiên liệu có ưu điểm lớn đó là hồn tồn khơng gây ô nhiễm môi trường nhưng
hiện nay vấn đề lưu trữ đang cịn là trở ngại. Ơ tơ, xe máy hybrid kết hợp được ưu điểm
của động cơ điện và động cơ nhiệt đồng thời hạn chế được những nhược điểm của chúng
nên tạo ra được hiệu suất cao và giảm phát thải ơ nhiễm. Do đó, cơng nghệ xe lai đang
được các nhà sản xuất ô tô, xe máy tập trung nghiên cứu và phát triển.
Hiểu được vấn đề này, tôi đã tập trung nghiên cứu và phát triển mô hình xe gắn máy
sử dụng động cơ hybrid LPG – Điện với mong muốn rằng sự kết hợp này sẽ tiết kiệm
nhiên liệu và giảm phát thải ô nhiễm môi trường bền vững, lâu dài.
3. Phạm vi giới hạn nghiên cứu
3.1. Quan điểm nghiên cứu
Quan điểm của nghiên cứu này là tạo ra sản phẩm mới than thiện với môi trường
trên cơ sỡ cải tạo, lắp ráp những sản phẩm, cụm chi tiết, các bộ phận có sẵn, trên thị
trường để giảm giá thành chế tạo. trên thực tế xe gắn máy xe máy điện, các cụm bộ phận,
chi tiết của chúng đã được sản xuất hang loạt và thương mại hóa rộng rãi trên thị trường
với giá thành ngày càng giảm. Vì thế trong nghiên cứu này chúng tơi hạn chế tối đa việc
chế tạo chi tiết mới, thay vào đó, thay vào đó là tận dụng những cụm chi tiết có sẵn, cải
tạo chũng để lắp ráp thành xe gắn máy hybrid đạt được những tính năng mong đợi.

2

Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí
3.2. Giới hạn nghiên cứu
a. Phạm vi nghiên cứu của đề tài này giới hạn các nghiệm vụ chính
+ Thiết kế lắp đặt bộ phụ kiện GATEC 27 sử dụng nhiên liệu Biogas để thay thế cho
nhiên liệu xăng truyền thống.
+ Lắp đặt động cơ điện lên xe gắn máy hybrid LPG – Điện
b. Nghiên cứu lý thuyết
+ Tìm các tài liệu trên internet, sách tham khảo về xe gắn máy hybrid LPG – Điện.
+ Làm đề cương, thuyết minh, bản vẽ.
c. Nghiên cứu thực nghiệm
+ Chế tạo mơ hình xe gắn máy hybrid LPG – Điện
+ Lắp đặt bộ phụ kiện GATEC 27, và hệ thống điện trên xe
+ Vận hành, chạy thử và thống kê các thông số

3


Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1. Vấn đề về môi trường
1.1.1. Vấn đề mơi trường tồn 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 mơi 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 cơng nghiệp hóa và thương mại toàn cầu ngày càng lớn (Jennifer,
2010).
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 vơ cùng nghiêm trọng có
ngun 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 tồn cầu. Sự
nóng lên tồn 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
4


Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí
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 tồn thế giới.

Hình 1.1. Ơ nhiễm mơi trường từ q trình cơng nghiệp hóa.

Một mặt khác, dân số thế giới cũng đang gia tăng một cách nhanh chóng và để ni
sống số dân tăng lên, cần thêm nhiều lương thực, vì thế mà phải có thêm đất để trồng trọt
và chăn ni. Nguồn nước cần thiết cho nông nghiệp cũng phải gia tăng, đang làm cho

sơng ngịi, hồ ao bị cạn kiệt và nguồn nước ngầm cũng giảm sút dần. Hơn thế nữa, để phát
triển nơng nghiệp, diện tích rừng nhiệt đới lại bị thu hẹp lại. Mất rừng nhiệt đới làm cho
“lá phổi” của Trái đất hay “cái nôi của sự sống” khơng những bị tàn phá tại nhiều vùng,
mà cịn làm ảnh hưởng đến chế độ khí hậu tồn cầu. Sự khủng hoảng về mơi trường tồn
cầu hiện nay có thể nói là đã bị che lấp hay bị ngụy trang bằng những phúc lợi trước mắt
có được từ sự phát triển kinh tế. Có lẽ đa số chúng ta quanh năm đang phải lo nghĩ đến
cuộc sống hàng ngày mà ít chú ý đến những gì đang xẩy ra về vấn đề môi trường. Thực
ra, chúng ta đang dồn Trái đất, ngôi nhà chung của chúng ta, đến những giới hạn chịu
đựng cuối cùng của nó, đồng thời, đang đưa chúng ta đến tương lai không sáng sủa. Để
cứu lấy Trái đất, cứu lấy bản thân chúng ta, chúng ta phải xem xét lại một cách nghiêm
túc cách thức mà chúng ta đã phát triển trong thời gian qua, rút những kinh nghiệm thất
bại và thành công để xây dựng một cuộc sống tốt đẹp hơn và bền vững cho bản thân
chúng ta và cho các thế hệ mai sau.
5


Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí

Hình 1.2. Diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp.

1.1.2. Thách thức đối với ngành cơng nghiệp ơ tơ
Chất lượng khơng 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 ơ nhiễm khơng
khí. Khơng khí gọi là ơ nhiễm khi thành phần của nó bị thay đổi hay khi có hiện diện của
những chất lạ gây ra những tác hại mà khoa học chứng minh được hay gây ra sự khó chịu
đối với con người.
1.2. Tác hại của khí xả động cơ ơ tơ, xe máy
1.2.1. Khí thải ơ tơ
Khí thải ơ tơ là khái niệm nói chung về các khí thốt ra từ chiếc xe ơ tơ như khí lọt,
khí nhiên liệu bay hơi và khí xả. Vậy chúng là những chất hóa học gì? Khí thải ơ tơ chứa

những chất độc như CO, NOx, HC,… khơng những có hại cho mơi trường mà cịn có hại
đến sức khỏe con người. Ngồi những chất khí độc này, thì đối với động cơ diesel cịn có
những hạt cacbon siêu mịn, có thể thẩm thấu sâu vào trong phổi nếu như chúng ta hít vào.
- Khí thải ơ tơ là khái niệm nói về các khí thốt ra từ ơ tơ như khí lọt, nhiên liệu bay hơi
và khí xả.

6


Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí
1.2.2. Khí CO
- Trong q trình đốt cháy do oxi khơng đủ sẽ tạo ra muội than-một dạng cacbon vơ định,
chính cacbon này tác dụng với O2 thiếu tạo ra CO:
2C + O2 → 2CO
- Khi một người hít phải khí CO vào phổi, khí CO sẽ vào máu kết hợp với sắc tố hồng
cầu (hemoglobin), tạo ra chất carboxyhemoglobin (HbCO), đẩy dưỡng khí là khí oxi ra
khỏi hồng cầu. Do khí CO có ái lực mạnh gấp 200 lần so với O2 trong sắc tố hồng cầu,
nên khí O2 bị loại hết ra ngoài, dẫn tới cơ thể bị thiếu O2 gây chết ngạt rất nhanh.
1.2.3. Khí HC
HC được sinh ra trong q trình đốt cháy khơng hồn tồn, cũng như CO. Ngồi ra
HC cịn sinh ra trong các trường hợp sau: Khi nhiệt độ ở khu vực dập lửa thấp, chưa đạt
tới nhiệt độ bốc cháy. Khí nạp thổi qua trong thời gian lặp của xupap. Hỗn hợp khơng
khí-nhiên liệu càng giàu, càng sinh ra nhiều HC. Hỗn hợp càng nghèo, càng ít sinh ra HC.
Lượng HC sinh ra càng trở nên lớn hơn khi hỗn hợp khơng khí-nhiên liệu q nghèo, vì
nó khơng cháy được. Các loại động cơ xăng dầu sẽ sản sinh ra lượng khí hydrocarbons
lớn hơn so với các loại động cơ diesel tương đương.
Theo các nghiên cứu y khoa, trong HC có chứa benzen, benzen được phát hiện gây
cản trở quá trình sản xuất máu và gây ra bệnh thiếu máu. Ngồi ra, benzen cịn được coi là
một trong những nguyên nhân gây ung thư và cịn có thể gây ra bệnh bạch cầu. Một số
loại khí trong hỗn hợp hydrocarbons cịn có thể kết hợp với khí NOx để tạo ra khí ozone,

gây ra các bệnh về đường hơ hấp, phổi…
1.2.4. Khí NOx
NOx được sinh ra do nitơ và oxi trong hỗn hợp khơng khí-nhiên liệu, khi nhiệt độ của
buồng đốt tăng cao trên 1800oC. Nhiệt độ của buồng đốt càng cao, lượng NOx sản ra
càng nhiều. Khi hỗn hợp khơng khí-nhiên liệu nghèo, NOx sinh ra nhiều hơn vì tỷ lệ oxi
trong hỗn hợp khơng khí-nhiên liệu cao hơn. Như vậy, lượng NOx được sinh ra tuỳ theo
hai yếu tố: Nhiệt độ cháy và hàm lượng O2.
N2 + O2 → Nox (NO2, N2, N2O,…)
7


Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí
Hỗn hợp khí NOx có tác hại xấu đến sức khỏe con người, đặc biệt là những người có
tiền sử về bệnh hơ hấp. Ngồi ra, hỗn hợp khí NOx cũng kết hợp với một số chất khác
trong khơng khí tạo ra khí ozone và các loại tạp chất dạng hạt. Khí NOx cũng được biết
đến với nguyên nhân gây ra mưa axit gây hại cho cây cối và đất đai.
1.3. Xu hướng phát triển của ô tô – xe máy hybrid trong tương lai
Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói chung khơng
giống nhau, mỗi nước có một quy định riêng về khí thải, nhưng đều có xu hướng là từng
bước cải tiến cũng như chế tạo ra loại ôtô mà mức ô nhiễm là thấp nhất và giảm tối thiểu
sự tiêu hao nhiên liệu. Điều đó càng cấp thiết khi mà nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày càng
cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập của người dân lại tăng không đáng
kể.
Các xe chạy bằng Diesel, xăng hoặc các nhiên liệu khác đều đang tràn ngập trên thị
trường gây ô nhiễm môi trường, làm cho bầu khí quyển ngày một xấu đi, hệ sinh thái thay
đổi. Vì thế việc tìm ra phương án để giảm tối thiểu lượng khí gây ô nhiễm môi trường là
một vấn đề cần được quan tâm nhất hiện nay của ngành ơ tơ nói riêng và mọi người nói
chung.
Ơ tơ sạch khơng gây ơ nhiễm (zero emission) là mục tiêu hướng tới của các nhà
nghiên cứu và chế tạo ơtơ ngày nay. Có nhiều giải pháp đã được công bố trong những

năm gần đây, như: hồn thiện q trình cháy của động cơ, sử dụng các loại nhiên liệu
không truyền thống cho ôtô như LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pile
nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ôtô lai (hybrid)... Phạm vi bài viết này chỉ bàn về ôtô
hybrid.
Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ôtô hybrid đã luôn được nghiên
cứu và phát triển như là một giải pháp hiệu quả về tính kinh tế và mơi trường. Có thể nói,
cơng nghệ hybrid là chìa khố mở cánh cửa tiến vào kỷ ngun mới của những chiếc ơ tơ,
đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là ô tô sinh thái.
Với các ưu điểm nổi bật như đã nêu, ôtô hybrid đang được sự quan tâm nghiên cứu và
chế tạo của rất nhiều nhà khoa học và hãng sản xuất ôtô trên thế giới. Ngày càng có nhiều
mẫu ơtơ hybrid xuất hiện trên thị trường và càng có nhiều người tiêu dùng sử dụng loại ô
tô này. Ôtô sử dụng Hydrogen, ôtô điện, ôtô pin mặt trời... cho đến nay đều tồn tại một số
nhược điểm nhất định, không dễ thực hiện với thực trạng như đất nước ta. Trong bối cảnh
đó thì ơtơ hybrid nhiệt điện (kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện) được coi là
8


Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí
phù hợp nhất trong giai đoạn đón đầu về xu thế phát triển ôtô sạch, nhằm đáp ứng tính
khắt khe môi trường đô thị, tính nguy cơ cạn kiệt nhiên liệu.

Hình 1.3. Toyota Prius Plug-In Hybrid (Trái) và xe tay ga Honda PCX Hybrid (Phải).

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

cơ đốt trong và động cơ điện) là loại ôtô hybrid thông dụng nhất hiện nay.
1.3.1. Xe Hybrid tại Việt Nam
Có thể nói, thị trường ô tô Việt Nam vẫn có sự tham gia của các dịng xe Hybrid, tuy
nhiên số lượng vơ cùng ít ỏi. Xe Hybrid tại Việt Nam cũng không nằm trong diện ưu đãi
để có thể thu hút được khách hàng. Một vài cái tên như Lexus RX 450h, Lexus LS600h,
Mercedes-Benz S400 Hybrid, Toyota Prius hay Toyota Camry phiên bản Hybrid nhập
Mỹ... đã tham gia thị trường ô tô Việt từ nhiều năm trước nhưng đến giờ gần như đã lu
mờ.
Tại Việt Nam, với mơ hình giao thơng hỗn hợp, các mẫu xe Hybrid đều có thể đảm
đương được nhiệm vụ và giúp chủ nhân tiết kiệm một khoản tiền không nhỏ về nhiên liệu.
Khi chạy tốc độ thấp, động cơ điện với cơng suất khơng cao, nhưng vẫn có thể thoải mái

9


Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí
di chuyển, giảm tiêu hao nhiên liệu và khí thải. Tuy nhiên, chi phí bảo dưỡng động cơ
điện và pin lại là điều khiến khách hàng Việt còn e ngại.
1.3.2. Giới thiệu xe gắn máy hybrid LPG – Điện
Xe gắn máy hybrid 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.
Khi hoạt động ở chế độ động cơ điện, xe vừa có khả năng vận hành êm ái khơng 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 giúp giảm thiểu lượng khí thải độc hại ra mơi trường. Ngồi
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. Ưu, nhược điểm của xe hybrid LPG – Điện so với xe sử dụng nhiên
liệu xăng ban đầu.

a. Ưu điểm
-

Ưu điểm đầu tiên của xe hybrid không thể không nhắc đến là thân thiện với môi
trường. Xe hybrid LPG – Điện không phát thải ô nhiễm khi chạy bằng điện, khi
chạy bằng LPG thì mức độ phát thải ơ nhiễm của nó tối đa bằng 20% mức độ phát
thải của xe chạy bằng xăng cùng cỡ.

-

Ưu điểm thứ hai của xe hybrid LPG – Điện là tiết kiệm nhiên liệu. 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.

-

Xe gắn máy hybrid LPG – Điện là giải pháp phù hợp với nước ta về phương diện
bảo vệ môi trường và an ninh năng lượng. Việc đầu tư sản xuất loại xe này sẽ tạo ra
sản phẩm công nghiệp đặc thù của Việt Nam và hứa hẹn một thị trường tiêu thụ rộng
lớn trên thế giới.

10


Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí
b. 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 cơng 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 LPG – Điện là chi phí bảo dưỡng cao, phứt tạp và
cần phải mang chiếc xe hybrid của mình vào hãng để bảo dưỡng.

-

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

c. Kết luận
Xe hybrid nói chung và xe gắn máy hybrid nói riêng là phương tiện khơng cịn xa lạ
gì đối với các nước phát triển, tuy nhiên đối với đa phần người tiêu dùng phổ thơng Việt
Nam thì đây vẫn cịn 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.

11