Xe Gắn Máy Lai (Hybrid) Điện Nhiệt Sử Dụng Nhiên Liệu Lpg Một Giải Pháp

Động cơ xăng và động cơ điện phối hợp công suất thông qua cơ cấu

bánh răng hành tinh có 3 cấp tỷ số truyền và được điều khiển thông qua 4 bộ ly hợp điện từ.

1.3. Kết luận:

Hệ thống truyền động lai (hybrid) phối hợp công suất giữa một động cơ xăng và một động cơ điện đã đem lại hiệu suất cao và hạn chế khí thải gây ô nhiễm môi trường cho ô tô và xe gắn máy. Việc kết hợp hoạt động của hai loại động cơ nói trên nhằm phát huy ưu điểm và khắc phục nhược điểm của mỗi loại động cơ thành phần. Động cơ điện có ưu điểm là hiệu suất cao, vận hành êm dịu, kích thước nhỏ gọn, thu hồi được năng lượng hao phí trong quá trình giảm tốc, . . . , nhưng có nhược điểm là năng lượng lưu trữ bằng ắc quy không đủ lớn để xe chạy được lâu dài và đồng thời việc nạp lại ắc quy thường kéo dài từ 3 đến 6 giờ là vượt quá khả năng chờ đợi của một chiếc xe đang vận hành. Động cơ xăng có ưu điểm là có thể chạy lâu dài với lượng xăng lưu trữ trên xe và việc nạp lại nhiên liệu cũng rất đơn giản, nhưng động cơ xăng có hiệu suất thấp và thải khí cháy

gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt tốc độ vận hành càng thấp thì nhược

điểm càng tăng. Hiện nay, động cơ lai (hybrid) đang ngày càng được đầu tư nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới để sử dụng làm nguồn động lực cho ô tô và xe gắn máy.

Hệ thống truyền động lai được nghiên cứu và sử dụng tiên phong trên ô tô. Đối với xe gắn máy, truyền động lai quả thực là một bài toán khó bởi kích thước yêu cầu nhỏ gọn và giá thành chế tạo không được quá cao. Hiện

tại, nhiều hãng sản xuất xe gắn máy cũng đã thiết kế

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 118 trang tài liệu này.

và chế

tạo thành

công xe gắn máy lai nhưng vẫn đang trong giai đoạn chạy thử nghiệm. Để

trở thành sản phẩm thương mại, xe gắn máy lai chắc chắn cũng cần phải chờ đợi thêm một vài năm nữa.

Hiện nay, hệ thống lai trên ô tô được thiết kế theo kiểu kết hợp song song hoặc theo kiểu kết hợp hỗn hợp (vừa nối tiếp và vừa song song) nhưng trên xe gắn máy chỉ được thiết kế theo kiểu kết hợp song song (đơn giản hơn kiểu hỗn hợp).

Nhìn chung, các hệ thống lai đều sử

dụng động cơ

xăng làm nguồn

cung cấp năng lượng chính, các đời xe từ năm 2010 trở đi bắt đầu xuất hiện

thêm những hệ thống lai kiểu "Plug in hybrid", nạp lại lưới dân dụng 220V.

ắc quy bằng điện

Phần lớn các loại xe gắn máy lai hay nói đúng hơn là xe mô tô lai đã được các hãng nghiên cứu chế tạo đều có công suất lớn và giá thành rất cao. Như vậy, khách hàng mà các mẫu xe này nhắm đến không phải là tầng

lớp bình dân của xã hội, đặc biệt là những người lao động nghèo ở Việt

Nam thì càng không thể có khả năng mua những chiếc xe như vậy để sử dụng.

Chương 2:

PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG CÁ NHÂN PHÙ HỢP VỚI VIỆT NAM

2.1. 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:

Nhìn chung, đường sá giao thông đô thị ở các thành phố lớn nước ta

rất hẹp so tiêu chuẩn đường đô thị hiện đại. Rất nhiều con đường với bề rộng nhỏ hơn 4 mét. Kiến trúc thành phố mang dáng dấp của những đô thị cổ xưa chật hẹp nhưng lại rất khó quy hoạch mới. Tỷ lệ diện tích đường

giao thông so với tổng diện tích đất đô thị

bình quân chung cả

nước vào

khoảng 20% (tiêu chuẩn lý tưởng là 35%), đối với các thành phố lớn như

Hà Nội, thành phố

Hồ Chí Minh, Hải Phòng hoặc các thành phố

cổ như

Huế và Hội An thì tỷ lệ này còn thấp hơn nhiều. Đặc biệt, ở các thành phố lớn thường tập trung dân cư đông đúc đã làm cho mật độ giao thông trên đường phố là rất lớn và thường gây ra tắt ngẽn giao thông vào các giờ cao điểm. Ngoài ra, diện tích đất dành cho các bãi đỗ xe công cộng là rất nhỏ

và không được chú trọng đầu tư mở rộng nên việc lấn chiếm lòng lề

đường của các phương tiên giao thông là phổ biến. Theo thống kê chỉ tiêu sử dụng đất đô thị ở các thành phố lớn hiên nay bình quân là 100(m2/người), trong đó chỉ tiêu đất giao thông là 25(m2/người), chỉ tiêu đất cây xanh, công viên, thể dục thể thao là 18(m2/người) và chỉ tiêu đất xây dựng công trình phục vụ lợi ích công cộng là 5(m2/người). Rõ ràng những con số này đang còn rất khiêm tốn. Cho nên, giải quyết vấn đề ùn tắt giao thông đô thị hiện nay đang là bài toán nan giải của chính quyền các thành phố lớn.

Bên cạnh của vấn đề

khó mở

rộng diện tích mặt đường trong các

thành phố, hiện nay với sự tăng đột biến của loại xe mô tô mà người dân

thành phố đang sử dụng đã làm tăng thêm gánh nặng giao thông và gây ô

nhiễm môi trường nghiêm trọng. Với chủng loại xe mô tô rẻ tiền được sản xuất từ Trung Quốc, rất hợp thị hiếu và nhu cầu của người lao động bình dân Việt Nam, đã được phần đông người tiêu dùng mua sắm làm phương tiện giao thông cá nhân. Tuy nhiên, do được thiết kế để hạ giá thành nên

những chiếc xe loại này thường không đảm bảo kỹ

thuật về

giảm chất

thải gây ô nhiễm môi trường và dễ gây ra tai nạn giao thông. Để góp phần giảm mật độ giao thông, ngoài mở rộng diện tích đường sá, một phương pháp khác cũng khá hiệu quả đó là quy hoạch lại phương tiện giao thông trong thành phố như phân luồng, phân tuyến, khuyến khích người dân lựa chọn loại xe làm phương tiện giao thông cá nhân phù hợp để sử dụng.

Tại Việt Nam, theo số liệu thống kê về cơ sở hạ tầng đã nêu trên, các thành phố lớn tại Việt Nam có đường phố phần lớn rất hẹp và mật độ giao thông lại khá cao. Các khu vực dành để đổ xe ô tô cá nhân và diện tích nhà ở của dân thành thị cũng rất hẹp. Để thuận tiện lưu thông và cất giữ xe, chiếc xe mà thị trường tiêu thụ dễ chấp nhận nhất phải có kích thước nhỏ gọn. Vì vậy, xe hai bánh (còn được gọi là xe gắn máy và xe mô tô) đã và

đang được người dân lựa chọn làm phương tiện đi lại chiếm tỷ nhất.

lệ cao

Hiện nay, trong khi giá xăng dầu ngày càng tăng, để đem lại hiệu quả kinh tế và hạn chế ô nhiễm môi trường, ta cần chọn nguồn động lực tối ưu cho xe hai bánh. Như chúng ta đã biết, động cơ đốt trong là nguồn động lực

phổ biến của phương tiện vận tải nhưng nó cũng có nhiều nhược điểm

như gây ô nhiểm môi trường, hiệu suất thấp và nhiên liệu mà nó sử dụng ngày càng khan hiếm. Chính vì vậy mà ngày nay, các nhà sản xuất ô tô và

mô tô trên thế

giới đã chuyển sang nghiên cứu động cơ sử

dụng nguồn

nhiên liệu mới hoặc động cơ

lai để

thay thế dần cho động cơ

đốt trong.

Trong đó, nguồn năng lượng điện đặc biệt được sử dụng nhiều nhất và

cho nhiều triển vọng. Xe điện là loại phương tiện không phát thải khí gây ô nhiễm môi trường và tiếng ồn cũng rất nhỏ. Nếu nguồn cung cấp điện

cho xe điện là thuỷ điện, phong điện, địa nhiệt điện hoặc pin nhiên liêu

(fuel cell), . . . thì việc thay động cơ

đốt trong bằng động cơ

điện trên

phương tiện giao thông cơ giới sẽ giảm đáng kể nguồn gây ô nhiễm môi trường trên trái đất. Nhược điểm lớn nhất hiện nay của xe điện là vấn đề lưu trữ và nạp lại năng lượng khi xe chạy. Chính vì vậy mà nó chưa được thay thế hoàn toàn động cơ đốt trong mà được sử dụng kết hợp gọi là động cơ lai. Động cơ lai kết hợp được ưu điểm của hai loại nguồn động lực nêu trên và hạn chế những nhược điểm của nhau, tạo nên nguồn động lực mới có hiệu suất cao và ít gây ô nhiễm môi trường hơn. Đối với pin nhiên liệu, đây cũng là nguồn động lực đầy hứa hẹn trong tương lai, tuy nhiên hiện tại giá thành chế tạo và sử dụng của pin nhiên liệu còn quá đắc nên rất khó

được thị

trường đón nhận. Như

vậy, giải pháp tối

ưu nhất cho việc lựa

chọn nguồn động lực lắp đặt trên xe gắn máy sử dụng tại Việt Nam chính là động cơ lai điện nhiệt. Ngoài ra, để giảm bớt sự phụ thuộc vào nguồn cung cấp xăng dầu, giảm chi phí sử dụng và hạn chế sự phát thải khí gây ô nhiễm môi trường, động cơ nhiệt nên sử dụng loại nhiên liệu là khí dầu mỏ hóa lỏng LPG (Liquid Petroleum Gas).

2.2. Nghiên cứu chọn kiểu truyền động lai phù hợp cho xe gắn máy:

Nhìn chung, hệ thống truyền động lai điện nhiệt được phân chia thành ba nhóm chính, đó là: lai nối tiếp, lai song song và lai hỗn hợp (vừa nối tiếp và vừa song song). Trong hệ thống lai nối tiếp, động cơ nhiệt kéo máy phát

cung cấp điện cho động cơ điện và động cơ điện dẫn động trực tiếp các bánh xe chủ động. Đối với hệ thống lai song song, động cơ điện cung cấp sức kéo khi xe chạy ở tốc độ thấp; ở tốc độ cao, động cơ nhiệt cung cấp sức kéo cho các bánh xe và trích một phần công suất biến thành điện năng nạp lại cho ắc quy (động cơ điện có thể làm việc ở chế độ máy phát) và khi cần tăng tốc đột ngột, cả động cơ điện và động cơ nhiệt cùng kết hợp

cung cấp sức kéo cho các bánh xe. Trường hợp đặc biệt, nếu hệ thống

được thiết kế thêm một bộ

phân phối công suất (bộ

vi sai) để

chia công

suất từ động cơ nhiệt thành hai phần, một phần dùng để kéo máy phát điện và một phần kết hợp với động cơ điện để dẫn động bánh xe chủ động thì hệ thống này làm việc theo nguyên tắc lai hỗn hợp, tức là có thể làm việc theo kiểu lai nối tiếp và cũng có thể làm việc theo kiểu lai song song.

Hình 21: Ba kiểu truyền động lai cơ bản: nối tiếp, song song và hỗn hợp.

Trong ba kiểu lai nói trên, hệ thống lai hỗn hợp cho phép xe vận hành tốt nhất và có hiệu suất cao nhất nhưng lại có kết cấu phức tạp nhất.

Thông thường, ô tô được thiết kế theo nguyên tắc lai hỗn hợp hoặc đơn

giản hơn là lai song song. Đối với xe gắn máy, việc

ứng dụng hệ

thống

truyền động lai quả thực là một bài toán khó do khoảng không gian trên xe hai bánh là rất chật hẹp. Hiện tại, đa số các hãng sản xuất xe hai bánh như Honda, Yamaha, Piaggio, . . . đều thiết kế hệ thống lai theo kiểu song song với động cơ điện có khả năng làm việc ở chế độ máy phát. Hệ thống lai kiểu nối tiếp là đơn giản nhất nhưng ít được áp dụng do không có khả năng kết hợp cộng công suất của động cơ nhiệt và động cơ điện cùng lúc khi xe cần tăng sức kéo để tăng tốc đột ngột hoặc vượt dốc cao. Do đó, tùy

theo điều kiện vận hành, điều kiện sản xuất, thực trạng về nguồn năng

lượng, giá thành chế tạo và tiêu chuẩn bảo vệ môi trường mà cần phải lựa chọn một kiểu truyền động lai thật phù hợp cho xe cần thiết kế.

Thông thường để có được một hệ thống truyền động lai có thể thực hiện theo một trong hai phương án sau:

Thứ nhất: Cải tiến xe bình thường thành xe truyền động lai bằng

cách lắp thêm một nguồn động lực bổ sung.

Thứ hai: Thiết kế mới hệ thống truyền động lai theo các yêu cầu kỹ thuật phù hợp với điều kiện sử dụng.

Xét trong điều kiện Việt Nam, do công nghệ chế tạo phụ tùng còn non trẻ nên phương án thứ nhất là phù hợp hơn. Với cách làm này, để có được một chiếc xe gắn máy lai điện nhiệt có thể tiến hành theo các cách sau đây:

Cải tiến từ

xe tay ga bằng cách lắp thêm động cơ

điện vào bánh

trước và lắp đặt bộ nguồn ắc quy vào khoang để chân của người lái.

Cải tiến từ xe mô tô bình thường (xe số) bằng cách lắp thêm động cơ điện vào vị trí phía dưới động cơ và nằm cạnh trục ra của hộp số, bộ nguồn ắc quy được lắp đặt trong ngăn chứa hành lý (cất mũ bảo hiểm).

Cải tiến từ xe hai bánh chạy điện bằng cách lắp thêm động cơ nhiệt

vào ngăn chứa hành lý và lắp đặt bộ chân của người lái.

nguồn ắc quy vào khoang để

Tiếp theo, chúng ta cần phân tích ưu nhược điểm của mỗi mẫu xe nếu

được cải tiến để so sánh và lựa chọn được mô hình truyền động lai

(hybrid) phù hợp nhất.

2.2.1. Cải tiến xe tay ga thành xe gắn máy lai:

Tại thị trường Việt Nam hiện nay, xe tay ga là mẫu xe được giới trẻ ưa chuộng nhất nhờ mẫu mã đẹp và tiện lợi trong sử dụng. Tuy nhiên, xe tay ga có nhược điểm là giá thành cao và tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn so

với các mẫu xe số

tương đương về

công suất. Do đó, chính xe tay ga là

mẫu xe có yêu cầu cấp thiết phải cải tiến thành xe lai điện nhiệt để giảm bớt suất tiêu hao nhiên liệu. Ngoài ra, nhờ kích thước lớn, xe tay ga cũng rất dễ bố trí thêm hệ thống truyền động điện.

Để chuyển đổi xe tay ga thành xe lai điện nhiệt, phương án tối ưu

nhất ít làm

ảnh hưởng đến kết cấu của xe là lắp đặt một động cơ

điện

dẫn động trực tiếp vào bánh trước của xe, bộ nguồn ắc quy được lắp đặt khoang để chân của người lái. Hình 22 mô tả vị trí lắp đặt thêm hệ thống truyền động điện và hình 23 mô tả sơ đồ cấu tạo chung hệ thống lai được cải tiến từ xe tay ga.