BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHÚ XUÂN
TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ LAI (HYBRID)
TRÊN Ô TÔ VÀ XE MÁY
(Tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành CNKT Ô tô)
Biên soạn: ThS. Nguyễn Quân.
Có thể bạn quan tâm!
-
Tìm hiểu về công nghệ lai Hybrid trên ô tô và xe máy - 2 -
9: Đường Truyền Công Suất Ở Tốc Độ Thấp Và Chạy Bình Thường -
Xe Gắn Máy Lai (Hybrid) Điện Nhiệt Sử Dụng Nhiên Liệu Lpg Một Giải Pháp Tối Ưu Cho Phương Tiện Giao Thông Cá Nhân Ở Việt Nam:
Xem toàn bộ 118 trang tài liệu này.
Khoa: Công Nghệ Kỹ thuât. Trường ĐH Phú Xuân Huế
Huế, tháng 06 năm 2021
MỤC LỤC:
MỞ ĐẦU
Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói chung không giống nhau nhưng đều có xu thế chung là cơ giới hoá quãng
đường dịch chuyển. Sự gia tăng mật độ phương tiện giao thông dẫn đến
hai vấn đề
lớn cần giải quyết đó là sự
quá tải của cơ sở
hạ tầng và ô
nhiễm môi trường. Sự phát triển ngành giao thông vận tải của hầu hết các nước đều được thực hiện theo định hướng làm giảm nhẹ sự tác động của hai vấn đề này đến kinh tế xã hội.
Giảm tải cho cơ sở hạ tầng:
Giải quyết vấn đề này một mặt liên quan đến công tác qui hoạch đô thị,
nâng cấp hệ
thống giao thông, mở
rộng đường, thiết kế
tốt các nút giao
thông, xây dựng các bãi đậu xe... và mặt khác, cần phải lựa chọn loại phương tiện giao thông phù hợp. Mặt thứ nhất của vấn đề là trách nhiệm của các cấp chính quyền quốc gia. Còn đối với trách nhiệm của một người nghiên cứu khoa học thì nhiệm vụ cần quan tâm là phải xem xét đến mặt thứ hai của vấn đề, nghiên cứu đề xuất loại phương tiên giao thông hợp lý với cơ sở hạ tầng đô thị.
Trong điều kiện cơ sở hạ tầng phục vụ cho giao thông ở nước ta chưa
được phát triển, nhà ở
thành phố
chật hẹp, chỗ
đậu xe chưa được xây
dựng, việc sử dụng các loại phương tiện giao thông cá nhân cỡ lớn như ô tô du lịch từ 4 đến 12 chỗ sẽ gây nhiều phiền hà cho công tác tổ chức giao
thông cũng như
cho người sử
dụng. Vì vậy nhiệm vụ
đặt ra cho các cơ
quan quản lý giao thông là khuyến khích người dân sử dụng những loại
phương tiện vận chuyển cá nhân thích hợp như ô tô kích cỡ nhỏ 2 chỗ ngồi hoặc xe gắn máy, trong đó xe gắn máy là phương tiện giao thông được
người dân
ưa chuộn nhất hiện nay
ở nước ta. Mặt dù đây chưa phải là
phương tiện chiếm mật độ giao thông bé nhất (sau xe buýt) nhưng rất phù hợp với điều kiện sử dụng ở Việt Nam do tính cơ động cao, dễ cất giữ, tiêu thụ nhiên liệu ít và giá cả phù hợp với túi tiền của đại đa số người dân lao động.
Phát triển nguồn động lực sạch:
Hiện nay, phương tiện giao thông là một trong những tác nhân lớn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Do đó, yêu cầu cấp bách đặt ra cho các nhà nghiên cứu là phải tìm ra nguồn động lực sạch không gây ô nhiễm (zero emission) để trang bị cho phương tiện giao thông. Ngoài ra, do nguy cơ nguồn dầu mỏ sẽ bị cạn kiệt trong một tương lai gần nên cũng đòi hỏi con người cần phải tìm ra những nguồn năng lượng mới thay thế cho dầu mỏ hoặc ít ra cũng cần phải cải tiến động cơ nâng cao hiệu suất để tiết
kiệm năng lượng. Có nhiều giải pháp đã được công bố gần đây như:
Tập trung hoàn thiện quá trình cháy động cơ Diesel.
trong những năm
Cải tiến quá trình cung cấp nhiên liệu và đánh lửa trên động cơ xăng.
Sử dụng các loại nhiên liệu thay thế như: LPG (Liquid Petroleum Gas), khí thiên nhiên, methanol, ethanol, biodiesel, điện, pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời.
Nguồn động lực lai (hybrid) điện nhiệt.
Tất cả các giải pháp trên đều có những ưu và nhược điểm riêng. Trong đó, hai giải pháp được đánh giá tốt nhất hiện nay là loại động cơ sử dụng pin nhiên liệu FCHV (Fuel Cell Hybrid Vehicle) và động cơ lai điện nhiệt HSD (Hybrid Synergy Drive) do hãng TOYOTA đề xuất. Đối với động cơ FCHV, nó có ưu điểm là hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường nhưng
nhiên liệu cung cấp cho nó là khí hydrogen có giá thành rất cao, còn động cơ HSD thì tuy đã giảm đáng kể khả năng gây ô nhiễm môi trường, hiệu suất cao nhưng do sử dụng xăng nên nó còn phụ thuộc rất nhiều vào nguồn cung cấp dầu mỏ. Động cơ Diesel cải tiến tuy hạn chế tối đa phát thải khí gây ô nhiễm môi trường và hiệu suất cao nhưng nó cũng không phải là động cơ đầy hứa hẹn trong tương lai vì loại động cơ này vẫn phải sử dụng nhiên liệu từ nguồn dầu mỏ. Động cơ sử dụng nhiên liệu khí hoá lỏng LPG
đang phát huy nhiều
ưu điểm như
trữ lượng LPG trên trái đất là còn dồi
dào, hiệu suất tương đối cao và ít gây ô nhiễm môi trường nhưng nó vẫn còn có nhược điểm là vấn đề nạp lại nhiên liệu gặp nhiều khó khăn.
Một xu hướng rất nổi bậc hiện nay là sử dụng nguyên lý lai (hybrid)
cho nguồn động lực sử dụng trên phương tiện giao thông vận tải. Động cơ
lai sẽ
kết hợp được
ưu điểm của hai động cơ
thành phần và hạn chế
những nhược điểm của chúng nên tạo ra được hiệu suất tổng hợp rất cao và đồng thời giảm thiểu phát thải khí gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy mà công nghệ lai đã được các nhà sản xuất ô tô trên thế giới tập trung nghiên rất nhiều trong những năm gần đây.
Chương 1:
TỔNG QUAN
1.1. Xu hướng phát triển xe gắn máy lai (hybrid) trên thế giới:
1.1.1. Piaggio hybrid scooter:
Đối với các hãng sản xuất xe máy, công nghệ lai (Hybrid) quả thực là một vấn đề khó khi áp dụng trên những mẫu xe máy thương mại mang tính chất phổ thông. Ngoài việc có chi phí sản xuất cao, việc đưa ra giải pháp sử dụng động cơ điện và động cơ đốt trong có thể phối hợp nhịp nhàng và mang lại hiệu quả cao khi vận hành luôn là một bài toán khó, đòi hỏi tư duy
sáng tạo và công nghệ vượt thời gian của những nhà sản xuất. Chính vì
vậy trong thời điểm hiện tại, những mẫu xe máy Hybrid mỗi khi xuất hiện chưa thể là một giải pháp hoàn hảo cho các phương tiện di chuyển cá nhân, thế nhưng nó lại mang ý nghĩa lớn về trình độ và đẳng cấp của từng hãng xe.
Nhà sản xuất xe máy Italia Piaggio sẽ trở thành công ty đầu tiên trang bị hệ truyền động hybrid cho xe scooter (xe hai bánh thiết kế dành cho quý bà). Mới đây, hãng thông báo kế hoạch phát triển những phiên bản hybrid dành cho Vespa LX, Piaggio X8 và chiếc scooter 3 bánh Vespa MP3.
Hình 11: Động cơ lai HyS Vespa LX.
Hệ truyền động lai mang tên HyS (Hybrid Scooter) có thể vận hành ở
chế độ
chỉ
động cơ
điện hoặc ở
chế độ
kết hợp (hybrid) giữa động cơ
xăng với động cơ điện. Piaggio HyS là hệ thống lai song song trong đó một động cơ đốt trong và một động cơ điện tích hợp vào vỏ động cơ chung và đồng thời cũng được điều khiển chung bằng một hệ thống điện tử. Cả hai động cơ này đồng thời cung cấp năng lượng cho bánh sau bằng bộ truyền động đai vô cấp. Hệ thống điều khiển điện tử kết hợp hai động cơ nhằm đem lại khả năng tăng tốc nhanh hơn và giúp giảm đáng kể việc tiêu thụ
nhiên liệu (1,67 lít / 100km), ngoài ra khí thải C02 chỉ còn 40g/km khi sử
dụng 65% chế độ hybrid và 35% chế độ điện. HyS cũng sử dụng hệ thống
phanh tái sinh giúp thu hồi năng lượng thường xuyên bị mất đi trong quá
trình phanh. Ngoài ra, dòng scooter này còn có thể nạp lại ắc quy từ nguồn điện sinh hoạt 220V. Hộp số tự động, hệ thống đánh lửa điện tử và khởi động tự động giúp người sử dụng dễ dàng vận hành xe trong đô thị cũng như ở vùng ngoại thành.
Hình 12: Động cơ lai HyS Vespa MP3.
Piaggio HyS sử dụng giải pháp công nghệ vô cùng tân tiến và phức tạp nhưng vẫn dễ sử dụng. Một công tắc dùng để chọn một trong các chế độ vận hành: hybrid hoặc điện. Trong chế độ kết hợp, HyS điều khiển công
suất đầu ra từ hai động cơ
xăng và điện, thông qua hệ
thống điều khiển
điện tử (SGE) nhằm tăng công suất và chọn tỷ số truyền phù hợp với trạng thái vận hành của xe. Suốt quá trình giảm tốc độ và phanh, hệ thống điều khiển thu hồi công suất bị mất và nạp vào ắc quy. Công nghệ truyền động điện tử không chỉ cho phép hệ thống điều khiển kiểm soát năng lượng đầu
ra được kết hợp của hai động cơ
mà còn điều khiển động cơ
nhiệt vận
hành ở chế độ có hiệu suất cao nhất, vì vậy giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải gây ô nhiễm môi trường. Tất cả những thông tin về công nghệ này vẫn còn nằm trong vòng bí mật. Dự kiến, ba phiên bản đầu tiên của Piaggio HyS sẽ là Vespa LX, Piaggio X8 và MP3 ba bánh. Theo thông tin ban đầu, HyS sử dụng một động cơ xăng xy lanh đơn, 4 kỳ làm mát bằng
chất lỏng, có dung tích 125cm3, công suất cực đại 11kW ở số vòng quay
8.500 vòng/phút, kết hợp với một động cơ điện có công suất cực đại
2,6kW, sử dụng bộ nguồn ắc quy Lithiumion gồm 3 bình 12V26AH. Trên phiên bản X8 và MP3, ắc quy được dấu vào ngăn đựng hành lý dưới yên
xe, tuy nhiên, khoảng không này vẫn đủ
lớn để
đặt mũ bảo hiểm. Mẫu
Vespa LX hybrid, khoảng không gian phía dưới yên xe chỉ dùng để chứa ắc quy, cốp đựng hành lý và mũ bảo hiểm sẽ được bố trí ở phía trên sau đuôi xe. Trên bản điều khiển ở tay lái xe có lắp đặt một đồng hồ báo tình trạng