Nghiên cứu sản xuất khí HHO trực tiếp bổ sung cho xe gắn máy

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT KHÍ HHO TRỰC TIẾP BỔ SUNG CHO XE GẮN MÁY Mã số: T2021-06-07 Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Lê Châu Thành Đà Nẵng, 11/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT KHÍ HHO TRỰC TIẾP BỔ SUNG CHO XE GẮN MÁY Mã số: T2021-06-07 Xác nhận quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên) DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI ST T Họ tên Vai trị Đơn vị cơng tác ThS Nguyễn Lê Châu Thành Chủ nhiệm Khoa Cơ khí, Trường ĐH Sư phạm Kỹ Thuật - Đại học Đà Nẵng TS Nguyễn Minh Tiến Thành viên Khoa Cơ khí, Trường ĐH Sư phạm Kỹ Thuật - Đại học Đà Nẵng TS Nguyễn Hữu Phước Trang Thành viên Khoa Công nghệ Hóa học, Trường ĐH Sư phạm Kỹ Thuật - Đại học Đà Nẵng SV Trần Mạnh Trúc Thành viên Khoa Cơ khí, Trường ĐH Sư phạm Kỹ Thuật - Đại học Đà Nẵng 1 MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN VỀ XE MÁY, NHIÊN LIỆU HYDROGEN VÀ KHÍ HHO 1.1 Tốc độ phát triển xe máy giải pháp hạn chế phát thải ô nhiễm xe gắn máy 1.2 Nhiên liệu hydrogen 11 1.3 Nhiên liệu HHO 16 1.4 Ứng dụng hydrogen 17 Chương 2: SẢN XUẤT HYDROGEN, KHÍ HHO VÀ PHƯƠNG PHÁP LƯU TRỮ19 2.1 Các phương pháp sản xuất khí hydrogen 19 2.2 Nguyên lý trình điện phân nước .22 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu sinh khí chất lượng HHO 27 2.4 Các phương pháp lưu chứa hydrogen 29 Chương 3: NĂNG LƯỢNG ĐIỆN PHÂN HHO 32 3.1 Năng lượng mặt trời 32 3.2 Nguồn điện xe gắn máy 36 3.3 Năng lượng từ phanh tái sinh 39 Chương 4: GIẢI PHÁP BỔ SUNG KHÍ HHO VÀO NHIÊN LIỆU XĂNG TRÊN XE HONDA LEAD 110CC 45 4.1 Hệ thống sinh khí HHO tích hợp xe 45 4.2 Hệ thống điều khiển hoạt động bình sinh HHO 47 4.3 Phương pháp bổ sung HHO xe máy 48 4.4 Nguồn điện cung cấp cho sinh khí HHO 49 Chương 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 54 5.1 Kết thu hồi lượng từ máy phát sẵn có xe 54 5.2 Kết thử nghiệm với phanh tái sinh 54 5.3 Kết thử nghiệm với sinh khí HHO .56 5.4 Kết thử nghiệm đường .56 5.5 Thử nghiệm băng thử công suất xe máy 57 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Động BlueCore Yamaha eSP Honda 10 Hình 1.2 Giới hạn cháy hydrogen số loại nhiên liệu [35] 13 Hình 1.3 Tốc độ lửa số hỗn hợp khí 14 Hình 1.4 Cấu trúc phân tử nước 16 Hình 1.5 Cấu trúc phân tử HHO .16 Hình 2.1 Nguyên lý trình điện phân nước 22 Hình 2.2 Bình sinh khí kiểu ướt 25 Hình 2.3 Bình sinh khí kiểu khơ 26 Hình 2.4 Nguyên lý bình điện phân HHO (a) bình điện phân hydrogen (b) .27 Hình 2.5 Minh họa thành phần lượng sản xuất khí làm nóng chất điện phân29 Hình 3.1 Một cell pin mặt trời .32 Hình 3.2 Các loại cấu trúc tinh thể pin mặt trời 33 Hình 3.3.Các vùng lượng .35 Hình 3.4 Nguyên lý hoạt động pin lượng mặt trời 36 Hình 3.5 Cụm diode chỉnh lưu pha bán kỳ 37 Hình 3.6 Sơ đồ mạch điện kiểu sạc pha bán kỳ 37 Hình 3.7 Sơ đồ mạch điện kiểu sạc pha tồn kỳ .38 Hình 3.8 Cụm diode chỉnh lưu chỉnh lưu kiểu sạc ba pha .38 Hình 3.9 Sơ đồ mạch điện kiểu sạc ba pha 39 Hình 3.10 Sơ đồ hệ thống tích trữ lượng phanh tái sinh dạng điện [52].40 Hình 3.11.Sơ đồ hệ thống phanh tái sinh với siêu tụ 40 Hình 3.12 Hệ thống tích trữ lượng phanh thủy lực 41 Hình 3.13 Sơ đồ hệ thống tích trữ lượng phanh bánh đà [55] 42 Hình 3.14 Hệ thống tích trữ lượng phanh lị xo cuộn [55] .43 Hình 4.1 Cấu tạo sinh khí HHO .45 Hình 4.2 Sơ đồ hệ thống sinh khí HHO 46 Hình 4.3 Đồ thị dạng xung điều chế PWM 47 Hình 4.4 Sơ đồ đóng ngắt nguồn với tải 48 Hình 4.5 Đồ thị xung van điều khiển đầu .48 Hình 4.6 Bố trí hệ thống sinh khí HHO xe máy Lead 100cc 49 Hình 4.7 Sơ đồ sạc điện xe Honda Lead 110cc 50 Hình 4.8 Sơ đồ mạch điện thu hồi lượng phanh tái sinh 52 Hình 4.9 Các chi tiết phanh tái sinh 53 Hình 5.1 Sơ đồ thí nghiệm băng thử phanh tái sinh .54 Hình 5.2 Thử nghiệm phanh tái sinh với tải điện 140W 55 Hình 5.3 Thử nghiệm phanh tái sinh với tải điện 350W 55 Hình 5.4 Thử nghiệm phanh tái sinh với tải điện 600W 55 Hình 5.5 Kết thử nghiệm băng thử Super Dyno 50L .57 Hình 5.6 Hình ảnh thử nghiệm 58 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tiêu chuẩn khí thải Euro Euro xe máy Bảng 1.2 Một số tính chất hydrogen, metan, xăng [34, 35] 11 Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật hệ thống điện xe gắn máy Honda Lead 110cc 49 Bảng 4.2 Tiêu thụ điện tải liên tục 51 Bảng 4.3 Tiêu thụ điện tải hoạt động gián đoạn 51 Bảng 5.1 Thử nghiệm phanh tái sinh với tải điện 600W kết hợp đo lực phanh .55 Bảng 5.2 Bảng kết thử nghiệm với dung dịch điện phân KOH nồng độ 20g/l 56 Bảng 5.3 Kết thử nghiệm đường .57 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu mẫu tự La tinh Stt 10 11 12 13 14 15 16 17 Ký hiệu Diễn giải Đơn vị p Áp suất bar T Nhiệt độ K Me Mơ men có ích N.m Ne Cơng suất có ích kW Wi Cơng thị chu trình J/ct n Tốc độ động Vh Thể tích cơng tác TK Độ theo góc quay trục khuỷu O2 Oxygen % H2 Hydrogen % CO2 Carbon dioxide % CO Carbon monoxide % HC Hydrocacbon ppm NOx Nitrogen oxides ppm Uđm Điện áp định mức V Iđm Dòng điện định mức A Bmep Áp suất có ích bar vịng/phút cm3 o Các ký hiệu mẫu tự Hy Lạp Stt Ký hiệu Diễn giải  Góc quay trục khuỷu o s Góc đánh lửa sớm o  Tỉ số nén -  Các chữ viết tắt Hệ số tương đương - Stt Ký hiệu Diễn giải HHO Hỗn hợp khí oxygen hydrogen RBS Regenerative braking system (hệ thống phanh tái sinh) EV Electric Vehicle (Xe điện) FCV Fuel Cell Vehicle (Xe pin nhiên liệu) HEV Hybrid Electric Vehicle (Xe lai điện) 2W Two-wheeler (xe hai bánh) ASEAN Association of South East Asian Nations (Hiệp hội quốc gia Đông Nam Á) B2W Battery-powered two-wheeler (Xe hai bánh chạy pin) COP Conference of parties (United Nations Climate Change conference) Hội nghị bên (hội nghị Biến đổi khí hậu Liên hợp quốc) 10 COVID Coronavirus disease (Bệnh vi-rút corona gây ra) 11 FC Fuel cell (pin nhiên liệu) 12 FC2W Fuel cell-powered two-wheeler (Xe hai bánh chạy pin nhiên liệu) Đơn vị 13 CVT Continuously Variable Transmission (Hộp số vô cấp) 14 FCBH2W Fuel cell-battery hybrid two-wheeler (Xe hai bánh lai pin nhiên liệu) 15 GHG Green house gas (Khí gây hiệu ứng nhà kính) 16 GTW Grid-to-wheel 17 HT High temperature (Nhiệt độ cao) 18 ICE Internal combustion engine (Động đốt trong) 19 LPG Liquefied petroleum gas (Khí dầu mỏ hóa lỏng) 20 LT Low temperature (Nhiệt độ thấp) 21 MH Metal hydride (Hydrua kim loại) 22 PCM Phase change material (Vật liệu thay đổi pha) 23 PCT Pressure-composition-temperature isotherm curve (Đường đẳng nhiệt áp suất-thành phần-nhiệt độ) 24 ZE2W Zero-emission two-wheeler (Xe hai bánh không phát thải) 25 COP Hội nghị Liên hợp quốc biến đổi khí hậu 26 A/F Air/Fuel (Tỷ lệ khơng khí/ nhiên liệu theo khối lượng) 27 CNG Compressed Natural Gas (khí nén thiên nhiên) 28 CKP Crankshaft Position Sensor (Cảm biến vị trí trục khuỷu) 29 DI Direct Injection (động phun nhiên liệu trực tiếp) 30 ECU Electronic Control Unit (Bộ điều khiển điện tử) 31 ECT Engine Coolant Temperature (Cảm biến nhiệt độ nước làm mát) 32 FFV Flex Fuel Vehicle (Xe sử dụng nhiên liệu linh hoạt) 33 GATEC Nhóm nghiên cứu động sử dụng lượng tái tạo 34 IC Intelligent Controller (Bộ điều khiển thông minh) 35 ICU Injection Control Unit (Bộ điều khiển phun ethanol/LPG điện tử) 36 LPG Liquified Petroleum Gas (Khí dầu mỏ hóa lỏng) Cầu chì Bình điện Máy phát Đèn đồng hồ Đèn báo rẽ Đèn báo pha Đèn báo lỗi hệ thống phun xăng (MIL) Cầu chì Cầu chì phụ Dung lượng Dịng điện rị Sạc đầy Điện áp Cần sạc Bình thường Dịng điện sạc Nhanh Cơng suất máy phát Điện trở cuộn sạc (20oC/68oF) Cịi 12V - 1,7W x 12V - 3W x 12V - 1,7W LED (Diode phát quang) 20A 10A x 12V - 6Ah Lớn 0,1mA Trên 12,8V Dưới 12,3V 0,6 A/5 - 10h 3,0 A/1,0h 0,22 kW/5,000 vòng/phút 0,1 - 1,0 Ω 12V – 36W Hình 4.31 Sơ đồ sạc điện xe Honda Lead 110cc Trường hợp 1: Công tắc đèn mở, động hoạt động, máy phát làm việc dòng điện từ máy phát (dây vàng Y) đến chỉnh lưu, lúc điện chỉnh lưu thành dịng chiều nạp vào bình ắc quy cung cấp cho hệ thống đèn, còi xe (các tải khác) Khi điện đủ mạnh hay xe tốc độ cao hiệu điện tăng theo Khi hiệu điện vượt 14,5V diode Zener (diode ổn áp) mở cho dòng điện mass, bảo vệ tải tiêu thụ xe Trường hợp 2: Công tắc đèn tắt, động hoạt động, máy phát làm việc dòng điện từ máy phát đến chỉnh lưu, lúc điện chỉnh lưu thành dòng chiều nạp vào bình ắc quy Khi điện đủ mạnh hay xe tốc độ cao hiệu điện tăng 50 theo Khi hiệu điện vượt 14,5V diode Zener (diode ổn áp) mở cho dòng điện mass bảo vệ tải tiêu thụ xe Nguồn điện thừa từ máy phát: Trong trường hợp sạc ắc quy trên, điện đủ mạnh hay xe tốc độ cao hiệu điện tăng theo Khi hiệu điện vượt 14,5V diode Zener (diode ổn áp) mở cho dòng điện mass cách tản nhiệt ngồi thơng qua cánh tản nhiệt chỉnh lưu Khi điện đủ mạnh hay xe tốc độ cao điện mass nhiều, nhiệt độ cánh tản nhiệt tiết chế dần cao Từ Bảng 3và dựa sở thời gian sử dụng ta phân thành loại tải tiêu thụ: Tiêu thụ điện tải liên tục gián đoạn Bảng 4.4 Tiêu thụ điện tải liên tục Tải điện hoạt động liên tục Đèn đầu Pha Cốt Đèn đồng hồ Đèn biển số Công suất (W) 35 30 1,7 x Bảng 4.5 Tiêu thụ điện tải hoạt động gián đoạn Tải điện hoạt động gián đoạn Công suất (W) Đèn phanh sau 21 Đèn tín hiệu báo rẽ 21 x Đèn tín hiệu báo rẽ đồng hồ 3x2 Đèn báo pha 1,7 Còi 36 Các tải khác 10 Xác định hệ số sử dụng gián đoạn: Giả sử xe di chuyển khoảng thời gian 10 phút, ắc quy đầy, không cần sạc - Hệ số sử dụng đèn phanh sau Giả sử phanh 10 lần lần giây nên tổng thời gian phanh phút => Hệ số sử dụng đèn phanh sau: = 0,1 - Hệ số sử dụng đèn tín hiệu báo rẽ Giả sử ta rẽ trái (hoặc phải) lần lần 10 giây, nên tổng thời gian đèn tín hiệu báo rẽ làm việc phút => Hệ số sử dụng đèn tín hiệu báo rẽ: = 0,1 - Hệ số sử dụng đèn tín hiệu báo rẽ đồng hồ Giả sử ta rẽ trái (hoặc phải) lần lần 10 giây, nên tổng thời gian đèn tín hiệu báo rẽ làm việc phút => Hệ số sử dụng đèn tín hiệu báo rẽ đồng hồ: = 0,1 51 - Hệ số sử dụng đèn báo pha Giả sử xe bật đèn pha suốt trình di chuyển => Hệ số sử dụng đèn báo pha - Hệ số sử dụng còi Giả sử ta bật còi 10 lần, lần giây Nên thời gian còi làm việc phút => Hệ số sử dụng còi là: = 0,033 a Trường hợp ban ngày Gồm tải sau: Đèn đồng hồ + đèn phanh + đèn tín hiệu báo rẽ + đèn tín hiệu báo rẽ đồng hồ + cịi Ta có cơng suất tiêu thụ ban ngày: Pbn = 1,7.2 + 21.0,1 + 21.2.0,1 + 3.0,1 + 18.0,033 +10 = 20,6 (W) Công suất dư thừa ban ngày: Pdtbn = Pmp – Pbn = 220 – 24,7 = 199,4 (W) b Trường hợp ban đêm Gồm tải sau: Đèn đồng hồ + đèn phanh + đèn tín hiệu báo rẽ + đèn tín hiệu báo rẽ đồng hồ + còi + đèn đầu (pha) + đèn biển số + đèn báo pha Ta có cơng suất tiêu thụ ban đêm: Pbđ = 1,7.2 + 21.0,1 + 21.2.0,1 + 3.0,1 + 18.0,033 + 35 + + 1,7 +10 = 62,3 (W) Công suất dư thừa ban đêm: Pdtbđ = Pmp – Pbđ = 220 – 52,294 = 157,7 (W) 4.4.2 Năng lượng từ phanh tái sinh Hình 4.32 Sơ đồ mạch điện thu hồi lượng phanh tái sinh Hầu hết loại phanh sử dụng lực ma sát để chuyển động thành nhiệt để triệt tiêu động xe Lượng nhiệt làm nóng đĩa phanh trống phanh má phanh guốc phanh tỏa môi trường, điều không mong 52 muốn vừa gây giảm tuổi thọ hệ thống phanh, vừa gây tăng tiêu hao nhiên liệu [53, 57-62] Trong báo trình bày phương án lắp đặt hệ thống phanh tái sinh xe máy Honda Lead 110cc, phanh tái sinh máy phát điện xoay chiều cơng suất 800W đặt bánh trước xe có đường kính vành bánh xe cũ phù hợp với xe cải tạo Sơ đồ nguyên lý hoạt động Khi hoạt động bình thường máy phát xoay chiều quay trơn nên bánh xe quay nhẹ nhàng Khi phanh, máy phát điện xoay chiều tạo từ trường để hãm xe lại đồng thời sinh nguồn điện nguồn điện thu hồi nhờ siêu tụ sau siêu tụ nạp lại cho ắc quy Dòng điện phát dòng điện xoay chiều ba pha biến đổi theo tốc độ vòng quay Để nạp vào siêu tụ cần dòng điện chiều với điện áp ổn định 16,2V Vì thế, hệ thống phanh tái sinh lắp thêm cầu chỉnh lưu ba pha để biến đổi dòng xoay chiều thành dòng chiều ổn định điện áp đầu cho điện áp 16,2V a) b) d) Hình 4.33 Các chi tiết phanh tái sinh a) Phanh tái sinh; b) Siêu tụ điện; c) Cầu chỉnh lưu; d) Bộ điều chỉnh ổn định điện áp KẾT LUẬN CHƯƠNG c) - Nhóm nghiên cứu chế tạo hệ thống phanh tái sinh lắp đặt bánh xe trước xe Honda Lead 110cc với lượng máy phát sẵn có xe để cung cấp bổ sung lượng điện phân cho hệ thống sinh khí HHO Năng lượng phanh tái sinh nạp vào siêu tụ điện nhờ khả sạc nhanh cung cấp lại cho ắc quy; - Khí HHO sản xuất trực tiếp xe phương pháp điện phân nước với lượng điện phân thu hồi từ phanh tái sinh từ máy phát sẵn có xe; 53 Chương 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 5.1 Kết thu hồi lượng từ máy phát sẵn có xe Dựa vào thơng số kỹ thuật hệ thống điện xe gắn máy Honda Lead 110cc Bảng ta tính được: - Công suất tiêu thụ điện ban ngày gồm: đèn đồng hồ, đèn phanh, đèn tín hiệu báo rẽ, đèn tín hiệu báo rẽ đồng hồ, cịi có cơng suất Pbn = 24,7W Cơng suất cịn lại máy phát xe chạy ban ngày: Pclbn = Pmp – Pbn = 220 – 24,7 = 195,3 (W) - Công suất tiêu thụ điện ban đêm gồm: đèn đồng hồ, đèn phanh, đèn tín hiệu báo rẽ, đèn tín hiệu báo rẽ đồng hồ, còi, đèn đầu, đèn biển số, đèn báo pha có cơng suất Pbđ = 52,3 (W) Cơng suất cịn lại máy phát xe chạy ban đêm: Pclbđ = Pmp – Pbđ = 220 – 52,3 = 167,7 (W) 5.2 Kết thử nghiệm với phanh tái sinh Quá trình thử nghiệm băng thử phanh tái sinh, thử nghiệm với tải điện khác cho thấy tăng tải tốc độ phanh lớn cơng suất phanh lớn, Hình 35, Hình 36, Hình 37 Hình 5.34 Sơ đồ thí nghiệm băng thử phanh tái sinh Khung; Trục ma sát; Bánh ma sát; Bánh xe máy; Xe Honda Lead; Motor điện; Trục vít; Puly nhỏ; Dây đai; 10 Encuder; 11 Puly lớn; 12 Loadcell; 13 Màn hình LCD; 14 Arduino; 15 Động phanh tái sinh; 16 Màn hình đo U I 54 Hình 5.35 Thử nghiệm phanh tái sinh với tải điện 140W Hình 5.36 Thử nghiệm phanh tái sinh với tải điện 350W Hình 5.37 Thử nghiệm phanh tái sinh với tải điện 600W Lực phanh phanh tái sinh tạo không lớn, phanh vận tốc 50km/h phanh tái sinh sinh lực phanh 39,3N để đảm bảo an toàn hệ thống phanh nguyên thủy xe giữ cũ 55 Bảng 5.6 Thử nghiệm phanh tái sinh với tải điện 600W kết hợp đo lực phanh Vận tốc xe v (km/h) Công suất phanh tái sinh P(W) Lực phanh (N) 15 20 25 30 35 40 62,6 105,8 150,3 216,5 287,5 361 15,3 19,5 21,7 25,8 29,7 32,7 45 50 451,9 543,5 36,5 39,3 5.3 Kết thử nghiệm với sinh khí HHO Chuẩn bị hệ thống sinh khí HHO với đầy đủ đồng hồ đo điện áp, đo dòng điện Tiến hành thử nghiệm với dung dịch điện phân có nồng độ 20g/l chất xúc tác KOH Cấp điện từ bình điện 12V-7A (bình điện xe) siêu tụ cho hệ thống sinh khí HHO Điều chỉnh thang đo điều chỉnh điện áp PWM đến điện áp cần đo, hệ thống hoạt động ổn định ghi lại giá trị đồng hồ đo Kết thử nghiệm thể Bảng Bảng 5.7 Bảng kết thử nghiệm với dung dịch điện phân KOH nồng độ 20g/l Điện áp U(V) 7,5 8,5 9,5 10 10,5 11 11,5 Cường độ dòng điện I(A) 5,75 7,35 9,61 11,1 12,5 14,2 16,5 20,4 23,3 Công suất tiêu thụ P(W) 43,1 58,8 81,7 99,9 118,8 142 173,3 224,4 268 Lưu lượng khí HHO 0,08 0,12 0,15 0,18 0,25 0,33 0,42 0,51 0,6 Q(l/ph) Công suất tiêu thụ điện: (W), với: U điện áp (V), I: Cường độ dòng điện (A), dựa vào kết thử nghiệm Bảng xác định khả sinh khí theo điện tiêu thụ Công suất điện cung cấp máy phát sẵn có xe máy: 195,3W xe hoạt động ban ngày 167,7W xe hoạt động ban đêm công suất điện phanh tái sinh tạo Để tạo lưu lượng khí HHO 0,6l/ph cần công suất điện 268W lượng điện bổ sung từ hệ thống phanh tái sinh 268W-195,3W = 72,7W xe máy hoạt động ban ngày 268W-167,7W=100,3W xe máy hoạt động ban đêm 5.4 Kết thử nghiệm đường Xe sau lắp đặt hệ thống phanh tái sinh hệ thống sinh khí HHO khối lượng tăng từ 114kg lên 120kg Tải trọng trình thử nghiệm 120kg (hai người), với điều kiện thử nghiệm tương tự nhau, kết thử nghiệm thể Quá trình thử nghiệm sử dụng dung dịch điện phân KOH với nồng độ 20g/l 56 Bảng 5.8 Kết thử nghiệm đường Chỉ tiêu đánh giá Xe sử dụng xăng Xe sử dụng xăng có bổ sung HHO So sánh xe sử dụng xăng xăng bổ sung khí HHO Tăng 5% Khối lượng xe (kg) 114 120 Tải trọng tương đương 120 120 0% người (kg) Vận tốc vị trí tay ga 30% 52 60 Tăng 13,2% (km/h) Vận tốc vị trí tay ga 50% 73 77 Tăng 5,1% (km/h) Vận tốc vị trí tay ga 100% 84 86,5 Tăng 2,9% (km/h) Tiêu hao nhiên liệu với vận 46,6 53,7 Giảm 13,2% tốc trung bình 50km/h (km/lít) Thời gian tăng tốc từ 012,7 11,4 Giảm 11,4% 60km/h (s) Kết vận tốc xe vị trí tay ga khác bổ sung thêm khí HHO cải thiện, tăng lớn 13,3% vị trí tay ga 30%, tiêu hao nhiên liệu chuyển động đường tốt với tốc độ trung bình 50km/h giảm 13,2%, thời gian tăng tốc từ đến 60km/h giảm 11,4% 5.5 Thử nghiệm băng thử công suất xe máy Hình 5.38 Kết thử nghiệm băng thử Super Dyno 50L Kết thử nghiệm băng thử Super Dyno 50L cho thấy công suất xe dải tốc độ thấp từ 4500v/ph đến 5800v/ph tăng từ 5% đến 14% bổ sung khí HHO 57 với nồng độ dung dịch 20g/l KOH thể Hình 38, dải tốc độ cao công suất xe tăng Cơng suất cực đại tăng 1,2% từ 5,843hp lên 5,915hp Điều hoàn toàn phù hợp tốc độ thấp lượng khí HHO bổ sung cho động tương ứng chu kỳ nhiều, tốc độ động cao lượng khí HHO bổ sung cho động tương ứng chu kỳ thấp cơng suất xe lên tăng khơng đáng kể Hình 5.39 Hình ảnh thử nghiệm 58 KẾT LUẬN Kết nghiên cứu cho phép rút kết luận sau: - Các nghiên cứu nước cho thấy bổ sung khí HHO vào nhiên liệu truyền thống cải thiện q trình cháy từ cải thiện tính kinh tế kỹ thuật động đốt trong, giảm phát thải chất ô nhiễm môi trường; - Nhóm nghiên cứu chế tạo hệ thống phanh tái sinh lắp đặt bánh xe trước xe Honda Lead 110cc với lượng máy phát sẵn có xe để cung cấp bổ sung lượng điện phân cho hệ thống sinh khí HHO Năng lượng phanh tái sinh nạp vào siêu tụ điện nhờ khả sạc nhanh cung cấp lại cho ắc quy; - Khí HHO sản xuất trực tiếp xe phương pháp điện phân nước với lượng điện phân thu hồi từ phanh tái sinh từ máy phát sẵn có xe, chất xúc tác sử dụng KOH, khả sinh khí tối đa 0,6 lít/phút; - Thử nghiệm xe đường với tải trọng 120kg (hai người) chất xúc tác KOH với nồng độ 20g/l vận tốc xe vị trí tay ga 30% tăng 13,2% so với dùng xăng Tiêu hao nhiên liệu với vận tốc trung bình 50km/h giảm 13,2% Thời gian tăng tốc từ đến 60km/h giảm 11,4%; - Công suất xe thử nghiệm xe băng thử bổ sung khí HHO với chất xúc tác KOH nồng độ 20g/l, dải tốc độ thấp từ 4500 v/ph đến 4800 v/ph công suất tăng 5% đến 14% HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG TƯƠNG LAI - Nhóm chúng tơi tiếp tục nghiên cứu tăng nguồn điện để điện phân nhiều HHO - Tiếp tục đo đạc công suất băng thử chế độ ga nhỏ đo nhiễm khí xả 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] F Ma, M Wang, L Jiang, R Chen, J Deng, N Naeve, "Performance and emission characteristics of a turbocharged CNG engine fueled by hydrogenenriched compressed natural gas with high hydrogen ratio," International Journal of Hydrogen Energy, vol 35, no 12, pp 6438-6447, 2010 F Ma, "Effects of hydrogen addition on cycle-by-cycle variations in a lean burn natural gas spark-ignition engine," International Journal of Hydrogen Energy, vol 33, no 2, pp 823-831, 2008 Al-Rousan, Ammar A, "Reduction of fuel consumption in gasoline engines by introducing HHO gas into intake manifold," International Journal of Hydrogen Energy, vol 35, no 23, pp 12930-12935, 2010 A C Yilmaz, E Uludamar, K Aydin, "Effect of hydroxy (HHO) gas addition on performance and exhaust emissions in compression ignition engines," International Journal of Hydrogen Energy, vol 35, no 20, pp 11366-11372, 2010 C Ji, S Wang, "Effect of hydrogen addition on combustion and emissions performance of a spark ignition gasoline engine at lean conditions," International Journal of Hydrogen Energy, vol 34, no 18, pp 7823-7834, 2009 C Ji, S Wang, "Experimental study on combustion and emissions performance of a hybrid hydrogen–gasoline engine at lean burn limits," International Journal of Hydrogen Energy - INT J HYDROGEN ENERG, vol 35, pp 14531462, 02/01 2010 C Ji, S Wang, "Combustion and emissions performance of a hybrid hydrogen– gasoline engine at idle and lean conditions," International Journal of Hydrogen Energy, vol 35, no 1, pp 346-355, 2010 C Ji, B Zhang, S Wang, "Enhancing the performance of a spark-ignition methanol engine with hydrogen addition," International Journal of Hydrogen Energy, vol 38, no 18, pp 7490-7498, 2013 K V Shivaprasad, S Raviteja, P Chitragar, G N Kumar, "Experimental Investigation of the Effect of Hydrogen Addition on Combustion Performance and Emissions Characteristics of a Spark Ignition High Speed Gasoline Engine," Procedia Technology, vol 14, pp 141-148, 2014 S Wang, C Ji, B Zhang, X Liu, "Performance of a hydroxygen-blended gasoline engine at different hydrogen volume fractions in the hydroxygen," International Journal of Hydrogen Energy, vol 37, no 17, pp 13209-13218, 2012 S Wang, C Ji, B Zhang, X Liu, "Realizing the part load control of a hydrogen-blended gasoline engine at the wide open throttle condition," International Journal of Hydrogen Energy, vol 39, no 14, pp 7428-7436, 2014 S Wang, C Ji, J Zhang, B Zhang, "Comparison of the performance of a spark-ignited gasoline engine blended with hydrogen and hydrogen–oxygen mixtures," Energy, vol 36, no 10, pp 5832-5837, 2011 60 [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] S Wang, C Ji, J Zhang, B Zhang, "Improving the performance of a gasoline engine with the addition of hydrogen–oxygen mixtures," International Journal of Hydrogen Energy, vol 36, no 17, pp 11164-11173, 2011 G Li, X Yu, P Sun, D Li, "Study on the Effect of Second Injection Timing on the Engine Performances of a Gasoline/Hydrogen SI Engine with Split Hydrogen Direct Injecting," Energies, vol 13, no 19, 2020 S e A Musmar, A A Al-Rousan, "Effect of HHO gas on combustion emissions in gasoline engines," Fuel, vol 90, no 10, pp 3066-3070, 2011 A S Aminudin, "The performance improved of Sinjai engine bi-fuel system (gasolinecompressed natural gas) with adjusted of injection duration and air fuel ratio," Proceedings of the Graduate National CONFERENCE XIV - ITS, 2014 E Leelakrishnan, N Lokesh, H.Suriyan, "Performance and emission characteristics of Brown's gas enriched air in spark ignition engine," International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, vol 2, no 2, pp 393-404, 2013 Nofriyandi R, "Gas HHO application on a 150cc motorcycle, S2 Thesis," Department of Mechanical Engineering, 2014 Rajasekaran T., Duraiswamy K., Bharathiraja M.1 and Poovaragavan S., "Characteristics of engine at various speed conditions by mixing of HHO with gasoline and LPG," ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, vol 10, no 1, 2015 Shrikant Bhardwaj1, Ajay Singh Verma, Subodh Kumar Sharma, "Effect Of Brown Gas On The Performance Of A Four Stroke Gasoline Engine," International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, vol 4, no 2250-2459-1, 2014 Y A Ghiffari, D Sungkono, "Study of HHO gas generator characteristics wet dry cell and cell type with dimension of 80 x 80 mm with the addition of PWM E-3 FF (1 kHz)," Pomits Engineering Journal vol 1, no in Indonesia, 2013 Chaklader and Asok CD, "Hydro gen Generation from Water Split Reaction," Patent US 6440385 B1, vol 27, 2002 Emmanuel Zoulias, Elli Varkaraki, Nicolaos Lymberopoulo, Christodoulos N Christodoulou, G N Karagiorgis, "A review on water electrolysis," Centre for Renewable Energy Sources (CRES), Pikermi, Greece and Frederick Research Center (FRC), Nicosia, Cyprus 2013 Trần Văn Nam, Bùi Văn Ga, Phan Minh Đức, Bùi Thị Minh Tú, "Cung cấp nhiên liệu biogas-hydrogen cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện hệ thống lượng tái tạo hybrid," Tuyển tập Cơng trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí tồn quốc lần thứ 21, Quynhon 19-21/7/2018, pp 448-458, 2018 Van Ga Bui, Van Nam Tran, Anh Tuan Hoang, Thi Minh Tu Bui, Anh Vu Vo, "A simulation study on a port-injection SI engine fueled with hydroxy-enriched biogas," Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 2020 Bùi Văn Ga, Trần Thanh Hải Tùng, Lê Minh Tiến, Bùi Thị Minh Tú, Đặng Văn Nghĩa, Tôn Nguyễn Thành Sang, "Tính kỹ thuật phát thải nhiễm 61 [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] động phun biogas-HHO đường nạp," Tạp chí Khoa học Cơng nghệĐại học Đà Nẵng, vol 18, 2020 Nguyễn Hữu Đức, Takagi Michimasa, Bùi Huynh Long, Nguyễn Thị Lệ Hằng, Nguyễn Bích Ngọc, Lưu Thị Thủy, "Nghiên cứu trạng giao thông xe máy Việt Nam," JAPAN-ASEAN INTEGRATION FUND, 2019 Lê Anh Tuấn, Nguyễn Thị Yến Liên, Đỗ Đức Tuệ, "Nghiên cứu phát triển phương tiện giao thông điện Việt Nam " Tổ chức Hợp tác Phát triển Đức GIZ, 2021 (2011) Quyết định 49/2011/QĐ-TTg Về việc quy định lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải xe ô tô, xe mô tô hai bánh sản xuất, lắp ráp nhập B F Technology (2022) Hydrogen generators engine controllers Available: https://www.hho-1.com C White, R Steeper, A Lutz, "The hydrogen-fueled internal combustion engine: a technical review," International Journal of Hydrogen Energy, vol 31, no 10, pp 1292-1305, 2006 Sebastian Verhelsta, Thomas Wallnerb, "Hydrogen-Fueled Internal Combustion Engines," Progress in Energy and Combustion Science 35, no 490–527, 2009 H Systems (2022, 1) Hydrogen Fuel by the nature Available: https://www.hydroxsystems.com/ Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý động đốt Nhà Xuất Giáo dục, 2003 R D McCarty J, Hord H M Roder, Selected Properties of Hydrogen (Engineering Design Data) Department of commerce Washington, D.C.: National Bureau Of Standards, 1981 Fuel Cell & Hydrogen Energy Association (2020, 2) Hydrogen safety Available: https://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/pdfs/h2_safety_fsheet.pdf C Eckman, "Plasma Orbital Expansion of the Electrons in Water," Proceedings of NPA, vol 6, 01/01 2010 T B Arjun, K P Atul, A P Muraleedharan, P A Walton, P B Bijinraj, A A Raj, "A review on analysis of HHO gas in IC engines," Materials Today: Proceedings, vol 11, pp 1117-1129, 2019 "." A A Al-Rousan, "Reduction of fuel consumption in gasoline engines by introducing HHO gas into intake manifold," International Journal of Hydrogen Energy, vol 35, no 23, pp 12930-12935, 2010 Cao Văn Tài, Lê Anh Tuấn, Nguyễn Văn Nhận, "Nghiên cứu chế tạo thiết bị sản xuất khí HHO từ nước thực nghiệm cung cấp khí hho cho động cơ," Tạp chi Khoa học-Cơng nghệ Thủy sản, vol 3, 2012 TS De Silva, L Senevirathne and TD Warnasooriya, "HHO Generator – An Approach to Increase Fuel Efficiency in Spark Ignition Engines," European Journal of Advances in Engineering and Technology, no ISSN: 2394 - 658X, 2015 62 [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] Kevin Harrison, Johanna Ivy Levene, "Hydrogen generation by water splitting," in Electrolysis of Water, SpringerLink, Ed., 2008 A GÖLLEI, "Measuring and optimization of HHO dry cell for energy effciency," ACTA Tehnica Corviniensis – Bulletin of Engineering, 2014 Luqman Multani, Charmi Panchal, Tapan Patel, Akash Aavalia, Manojkumar, "HHO Dry cell generator," International Journal of Innovative Science and Research Technology, vol 2, no 2456 – 2165, 2017 U S P Smith, "HHO electrolysis cell for increased vehicle fuelmileage," no 168,047 B1, 2012 Rusdianasari, Y Bow, T Dewi, "HHO Gas Generation in Hydrogen Generator using Electrolysis," IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, vol 258, 2019 Honda, Honda service manual Lead 110 2009 B H Kim, O J Kwon, J S Song, S H Cheon, B S Oh, "The characteristics of regenerative energy for PEMFC hybrid system with additional generator," International Journal of Hydrogen Energy, vol 39, no 19, pp 10208-10215, 2014 b Xiaojun Lia, Alan Palazzoloa, "A review of flywheel energy storage systems: state of the art and opportunities," Dwight Look College of Engineering, Texas A&M University, College Station, Texas, 77840, USA, vol 4, no 2103.05224, 2021 F J M Thoolen, "Development of an advanced high speed flywheel energy storage system," Technische Universities Eindhoven, Eindhoven, The Netherlands, 1993 F Perktold, "Research on a regenerative braking system for a golf cart," University of Applied Sciences Upper Austria – Campus Wels Innovation- and Product Management, 2016 S J Clegg, "A Review of Regenerative Brake System," Institute of Transport Studies, University of Leeds, Working Paper 471, 1996 Radhika Kapoor, C Mallika Parveen, I Member, "Comparative Study on Various KERS," Proceedings of the World Congress on Engineering 2013, vol III, WCE 2013, July - 5, 2013, London, U.K., 2013 K Liu, T Yamamoto, T Morikawa, "Impact of road gradient on energy consumption of electric vehicles," Transportation Research Part D: Transport and Environment, vol 54, pp 74-81, 2017 C.-M Liu, Y.-W Wang, C.-K Sung, C.-Y Huang, "The Feasibility Study of Regenerative Braking Applications in Air Hybrid Engine," Energy Procedia, vol 105, pp 4242-4247, 05/01 2017 D T Tùng, "Nghiên cứu nâng cao hiệu thu hồi lượng hệ thống phanh tái sinh ô tô ", Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 2020 Deepak Vishwakarmma, Sayujya Chaurasia, "Regenerative Braking System," Imperial International Journal of Eco-friendly Technologies, vol 1, no pp.3033, 2016 Sneha S Bhurse, A.A Bhole, "A Review of Regenerative Braking in Electric Vehicles," International Conference on Computation of Power, Energy, 63 [60] [61] [62] Information and Communication (ICCPEIC), vol 8, no 978-1-5386-2447-0, 2018 F Wang, X Yin, H Luo, Y Huang, "A Series Regenerative Braking Control Strategy Based on Hybrid-Power," presented at the 2012 International Conference on Computer Distributed Control and Intelligent Environmental Monitoring, 2012 L Zheng, Z Shi, Y Luo, J Kang, A study of energy recovery system during braking for electric vehicle 2016 M H A Shukor, W Chueprasert, D Phaoharuhansa, "Study of Regenerative Braking System and Brake Force using Pulse Width Module," MATEC Web of Conferences, vol 306, 2020 64 ... liệu cho động cơ; - Phân tích chọn phương pháp sản xuất khí HHO, thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp bổ sung HHO tích hợp lên xe gắn máy, lắp đặt hệ thống nhiên liệu khí HHO bổ sung cho xe Honda... THUẬT Độc lập - Tự - Hạnh phúc THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu sản xuất khí HHO trực tiếp bổ sung cho xe gắn máy - Mã số: T2021-06-07 - Chủ nhiệm: ThS Nguyễn... CHƯƠNG - Có nhiều phương pháp để sản xuất hydrogen khí HHO, khí HHO dễ cháy nổ lưu trữ nên việc nghiên cứu sản xuất HHO trực tiếp xe theo phương pháp điện phân để bổ sung vào xăng nhằm nâng cao hiệu