ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ XE Ô TÔ HYBRID 2 CHỖ NGỒI SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI – ĐỘNG CƠ NHIỆT Nhóm sinh viên thực hiện: TẠ NGỌC THIÊN BÌNH HUỲNH KIM TRẠNG PHẠM NGUYÊN SƠN Lớp: 05C4A,B Giáo viên hướng dẫn: TS. DƯƠNG VIỆT DŨNG Giáo viên duyệt: PGS. TS. TRẦN VĂN NAM MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TÌNH HÌNH GIAO THÔNG HIỆN NAY TẠI VIỆT NAM 1 1.1. Tổng quan về ô nhiễm không khí 1 1.1.1. Ô nhiễm không khí 1 1.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm không khí 2 1.1.3.Thành phần khí thải động cơ và tác hại do ô nhiễm khí thải gây ra 3 1.1.4. Thành phần và những tác hại của khí thải động cơ. 7 1.2. Cơ sở hạ tầng và tình hình giao thông đường bộ hiện nay tại Đà Nẵng 10 1.2.1. Cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ tại Đà Nẵng 10 1.2.2. Tình hình giao thông đường bộ hiện nay tại Đà Nẵng 11 CHƯƠNG 2: CÁC NGUỒN NHIÊN LIỆU, NĂNG LƯỢNG THAY THẾ SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ HIỆN NAY TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 13 2.1. Nhiên liệu lỏng 13 2.1.1. Dầu thực vật (Biodiesel) 13 2.1.2. Methanol. 14 2.1.3. Ethanol. 14 2.2. Nhiên liệu khí. 15 2.2.1. Khí hóa lỏng LPG (Liquefied Petroleum Gas) 15 2.2.2. Khí thiên nhiên nén CNG (Compressed Natural Gas) 16 2.3. Các loại nhiên liệu khác 16 2.3.1. Ôtô điện 16 2.3.2. Fuel – cell. 17 2.3.4. Hybrid. 18 2.4. Tiềm năng năng lượng mặt trời và xu hướng khai thác sử dụng nhiên liệu LPG dùng cho động cơ hiện nay và trong tương lai 19 2.4.1. Tiềm năng năng lượng mặt trời 19 2.4.2.Cơ sở và xu hướng khai thác sử dụng nhiên liệu khí LPG Việt Nam 24 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ VÀ TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG XE NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ NHIÊN LIỆU LPG 26 3.1. Công nghệ và ứng dụng xe năng lượng mặt trời 26 3.1.1. Công nghệ chế tạo tế bào năng lượng mặt trời 26 3.1.2. Các ứng dụng năng lượng mặt trời trong công nghiệp và đời sống 27 3.1.3. Ứng dụng năng lượng mặt trời trên các phương tiện giao thông 30 3.1.4. Giải pháp nạp điện cho các phương tiện giao thông chạy bằng điện 35 3.2. Công nghệ và ứng dụng nhiên liệu LPG 39 3.2.1. Các công nghệ LPG được sử dụng hiện nay 39 3.2.2. Giới thiệu kỹ thuật phun sử dụng kỹ thuật ống Venturi 40 3.2.3. So sánh các hệ thống khác nhau 41 3.2.4. Ứng dụng nhiên liệu LPG trên các phương tiện giao thông 42 CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 45 4.1. Phương án thiết kế chế tạo mới toàn bộ 45 4.2. Phương án sử dụng các linh kiện tương đương có sẵn 46 4.3. Phương án thiết kế mới một số hệ thống và chọn các linh phụ kiện có sẵn46 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ TỔNG THỂ VÀ TÍNH TOÁN XE NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI – ĐỘNG CƠ NHIỆT 50 5.1. Thiết kế bố trí chung 50 5.1.1. Các điều kiện kỹ thuật 50 5.1.2. Các thông số ban đầu 50 5.1.3. Thiết kế bố trí tiện nghi trên xe 51 5.2. Tính toán công suất động cơ 55 5.3. Tính toán ổn định 56 5.4. Xác định vận tốc lớn nhất của xe SC4 60 5.5. Khả năng leo dốc của ôtô 61 CHƯƠNG 6: TÍNH CHỌN HỆ THỐNG TREO, HỆ THỐNG PHANH, HỆ THỐNG LÁI 62 6.1. Hệ thống treo 62 6.1.1. Chọn loại hệ thống treo 62 6.2.2. Độ biến dạng và tải trọng tác dụng lên hệ thống treo trước và sau 62 6.2. Hệ thống phanh 64 6.2.1. Xác định mômen phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh 64 6.2.2. Hệ số phân bố lực phanh lên các trục bánh xe 66 6.2.3. Tính toán kiểu cơ cấu phanh đĩa 67 6.3. Hệ thống lái 71 6.3.1. Xác định các thông số cơ bản 71 6.3.2. Xác định mômen cản quay vòng Mcq 72 6.3.3. Xác định lực cần tác dụng lên vô lăng 74 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM BỀN KHUNG GẦM (CHASSIS) 77 7.1. Giới thiệu các loại khung gầm (Chassis) 77 7.2. Nghiên cứu về khí động học của ô tô 80 7.3. Xác định loại khung, vỏ thiết kế xe SC4 84 7.4. Đặc điểm, yêu cầu và vật liệu chế tạo khung xe SC4 85 7.4.1. Đặc điểm, yêu cầu của khung xe 85 7.4.2. Chọn vật liệu chế tạo các thanh dầm 87 7.5. Tính toán khối lượng khung 87 7.5.1. Giả thiết về tải trọng và chế độ tĩnh 87 7.5.2. Tính toán khối lượng khung xe SC4 88 7.6. Ứng dụng phần mềm RDM tính toán kiểm nghiệm bền khung xe 89 7.6.1. Giới thiệu phần mềm RDM 89 7.6.2. Kiểm tra bền khung xe 95 CHƯƠNG 8: ĐỘNG CƠ NHIỆT VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 111 8.1. Động cơ nhiệt 111 8.1.1. Tính chọn loại động cơ nhiệt sử dụng trên xe 111 8.1.2. Xây dựng các đường đặc tính động cơ 112 8.1.3. Lý thuyết bộ chuyển đổi LPG xăng 117 8.2. Tính toán thiết kế hệ thống truyền lực 125 8.2.1. Phương án bố trí 125 8.2.2. Chọn loại truyền lực chính 126 8.2.3.Tính toán truyền lực chính 129 8.2.4. Bán trục 131 8.2.5. Hộp số lùi 139 CHƯƠNG 9: HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN XE Ô TÔ HYBRID HAI CHỖ NGỒI SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐỘNG CƠ NHIỆT 146 9.1. Giới thiệu về các bộ phận chính về hệ thống điện trên xe 146 9.1.1. Pin năng lượng mặt trời 147 9.1.2. Bộ điều kế (Charge Controlier) 150 9.1.3. Ắcquy 150 9.1.4. Động cơ 155 9.1.5. Thiết kế bàn đạp ga 159 9.1.6. Bộ đổi điện 163 9.1.7. Bộ điều khiển động cơ 163 9.1.8. Bộ nạp điện 166 9.2. Sơ đồ đấu nối và nguyên lý hoạt động 167 9.3. Đặc tính tốc độ của hai động cơ điện 168 9.3.1. Cơ sở để xây dựng đặc tính tốc độ của hai động cơ 168 9.3.2. Phương pháp xây dựng 168 CHƯƠNG 10: HIỆU QUẢ KINH TẾ XÃ HỘI CỦA XE Ô TÔ HYBRID NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI – ĐỘNG CƠ NHIỆT 171 10.1. Tính hiệu quả kinh tế và ô nhiễm môi trường 171 10.2 Hiệu quả xã hội và khả năng thu hồi vốn dự án 173 KẾT LUẬN 175 TÀI LIỆU THAM KHẢO 176
Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ XE Ô TÔ HYBRID 2 CHỖ NGỒI SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI – ĐỘNG CƠ NHIỆT Nhóm sinh viên thực hiện: TẠ NGỌC THIÊN BÌNH HUỲNH KIM TRẠNG PHẠM NGUYÊN SƠN Lớp: 05C4A,B Giáo viên hướng dẫn: TS. DƯƠNG VIỆT DŨNG Giáo viên duyệt: PGS. TS. TRẦN VĂN NAM MỤC LỤC 1 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TÌNH HÌNH GIAO THÔNG HIỆN NAY TẠI VIỆT NAM 1 1.1. Tổng quan về ô nhiễm không khí 1 1.1.1. Ô nhiễm không khí 1 1.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm không khí 2 1.1.3.Thành phần khí thải động cơ và tác hại do ô nhiễm khí thải gây ra 3 1.1.4. Thành phần và những tác hại của khí thải động cơ. 7 1.2. Cơ sở hạ tầng và tình hình giao thông đường bộ hiện nay tại Đà Nẵng 10 1.2.1. Cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ tại Đà Nẵng 10 1.2.2. Tình hình giao thông đường bộ hiện nay tại Đà Nẵng 11 CHƯƠNG 2: CÁC NGUỒN NHIÊN LIỆU, NĂNG LƯỢNG THAY THẾ SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ HIỆN NAY TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 13 2.1. Nhiên liệu lỏng 13 2.1.1. Dầu thực vật (Biodiesel) 13 2.1.2. Methanol. 14 2.1.3. Ethanol. 14 2.2. Nhiên liệu khí. 15 2.2.1. Khí hóa lỏng LPG (Liquefied Petroleum Gas) 15 2.2.2. Khí thiên nhiên nén CNG (Compressed Natural Gas) 16 2.3. Các loại nhiên liệu khác 16 2.3.1. Ôtô điện 16 2.3.2. Fuel – cell. 17 2.3.4. Hybrid. 18 2.4. Tiềm năng năng lượng mặt trời và xu hướng khai thác sử dụng nhiên liệu LPG dùng cho động cơ hiện nay và trong tương lai 19 2.4.1. Tiềm năng năng lượng mặt trời 19 2.4.2.Cơ sở và xu hướng khai thác sử dụng nhiên liệu khí LPG Việt Nam 24 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ VÀ TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG XE NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ NHIÊN LIỆU LPG 26 3.1. Công nghệ và ứng dụng xe năng lượng mặt trời 26 3.1.1. Công nghệ chế tạo tế bào năng lượng mặt trời 26 3.1.2. Các ứng dụng năng lượng mặt trời trong công nghiệp và đời sống 27 3.1.3. Ứng dụng năng lượng mặt trời trên các phương tiện giao thông 30 3.1.4. Giải pháp nạp điện cho các phương tiện giao thông chạy bằng điện 35 3.2. Công nghệ và ứng dụng nhiên liệu LPG 39 3.2.1. Các công nghệ LPG được sử dụng hiện nay 39 3.2.2. Giới thiệu kỹ thuật phun sử dụng kỹ thuật ống Venturi 40 2 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt 3.2.3. So sánh các hệ thống khác nhau 41 3.2.4. Ứng dụng nhiên liệu LPG trên các phương tiện giao thông 42 CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 45 4.1. Phương án thiết kế chế tạo mới toàn bộ 45 4.2. Phương án sử dụng các linh kiện tương đương có sẵn 46 4.3. Phương án thiết kế mới một số hệ thống và chọn các linh phụ kiện có sẵn46 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ TỔNG THỂ VÀ TÍNH TOÁN XE NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI – ĐỘNG CƠ NHIỆT 50 5.1. Thiết kế bố trí chung 50 5.1.1. Các điều kiện kỹ thuật 50 5.1.2. Các thông số ban đầu 50 5.1.3. Thiết kế bố trí tiện nghi trên xe 51 5.2. Tính toán công suất động cơ 55 5.3. Tính toán ổn định 56 5.4. Xác định vận tốc lớn nhất của xe SC4 60 5.5. Khả năng leo dốc của ôtô 61 CHƯƠNG 6: TÍNH CHỌN HỆ THỐNG TREO, HỆ THỐNG PHANH, HỆ THỐNG LÁI 62 6.1. Hệ thống treo 62 6.1.1. Chọn loại hệ thống treo 62 6.2.2. Độ biến dạng và tải trọng tác dụng lên hệ thống treo trước và sau 62 6.2. Hệ thống phanh 64 6.2.1. Xác định mômen phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh 64 6.2.2. Hệ số phân bố lực phanh lên các trục bánh xe 66 6.2.3. Tính toán kiểu cơ cấu phanh đĩa 67 6.3. Hệ thống lái 71 6.3.1. Xác định các thông số cơ bản 71 6.3.2. Xác định mômen cản quay vòng M cq 72 6.3.3. Xác định lực cần tác dụng lên vô lăng 74 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM BỀN KHUNG GẦM (CHASSIS) 77 7.1. Giới thiệu các loại khung gầm (Chassis) 77 7.2. Nghiên cứu về khí động học của ô tô 80 7.3. Xác định loại khung, vỏ thiết kế xe SC4 84 7.4. Đặc điểm, yêu cầu và vật liệu chế tạo khung xe SC4 85 3 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt 7.4.1. Đặc điểm, yêu cầu của khung xe 85 7.4.2. Chọn vật liệu chế tạo các thanh dầm 87 7.5. Tính toán khối lượng khung 87 7.5.1. Giả thiết về tải trọng và chế độ tĩnh 87 7.5.2. Tính toán khối lượng khung xe SC4 88 7.6. Ứng dụng phần mềm RDM tính toán kiểm nghiệm bền khung xe 89 7.6.1. Giới thiệu phần mềm RDM 89 7.6.2. Kiểm tra bền khung xe 95 CHƯƠNG 8: ĐỘNG CƠ NHIỆT VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 111 8.1. Động cơ nhiệt 111 8.1.1. Tính chọn loại động cơ nhiệt sử dụng trên xe 111 8.1.2. Xây dựng các đường đặc tính động cơ 112 8.1.3. Lý thuyết bộ chuyển đổi LPG/ xăng 117 8.2. Tính toán thiết kế hệ thống truyền lực 125 8.2.1. Phương án bố trí 125 8.2.2. Chọn loại truyền lực chính 126 8.2.3.Tính toán truyền lực chính 129 8.2.4. Bán trục 131 8.2.5. Hộp số lùi 139 CHƯƠNG 9: HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN XE Ô TÔ HYBRID HAI CHỖ NGỒI SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI- ĐỘNG CƠ NHIỆT 146 9.1. Giới thiệu về các bộ phận chính về hệ thống điện trên xe 146 9.1.1. Pin năng lượng mặt trời 147 9.1.2. Bộ điều kế (Charge Controlier) 150 9.1.3. Ắcquy 150 9.1.4. Động cơ 155 9.1.5. Thiết kế bàn đạp ga 159 4 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt 9.1.6. Bộ đổi điện 163 9.1.7. Bộ điều khiển động cơ 163 9.1.8. Bộ nạp điện 166 9.2. Sơ đồ đấu nối và nguyên lý hoạt động 167 9.3. Đặc tính tốc độ của hai động cơ điện 168 9.3.1. Cơ sở để xây dựng đặc tính tốc độ của hai động cơ 168 9.3.2. Phương pháp xây dựng 168 CHƯƠNG 10: HIỆU QUẢ KINH TẾ XÃ HỘI CỦA XE Ô TÔ HYBRID NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI – ĐỘNG CƠ NHIỆT 171 10.1. Tính hiệu quả kinh tế và ô nhiễm môi trường 171 10.2 Hiệu quả xã hội và khả năng thu hồi vốn dự án 173 KẾT LUẬN 175 TÀI LIỆU THAM KHẢO 176 5 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TÌNH HÌNH GIAO THÔNG HIỆN NAY TẠI VIỆT NAM 1.1. Tổng quan về ô nhiễm không khí 1.1.1. Ô nhiễm không khí Ô nhiễm khí quyển là vấn đề thời sự nóng bỏng của cả thế giới chứ không phải riêng của một quốc gia nào. Môi trường khí quyển đang có nhiều biến đổi rõ rệt và có ảnh hưởng xấu đến con người và các sinh vật. Hàng năm con người khai thác và sử dụng hàng tỉ tấn than đá, dầu mỏ, khí đốt. Đồng thời cũng thải vào môi trường một khối lượng lớn các chất thải khác nhau như: chất thải sinh hoạt, chất thải từ các nhà máy và xí nghiệp làm cho hàm lượng các loại khí độc hại tăng lên nhanh chóng. Theo định nghĩa của các nhà khoa học “ Ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây sự toả mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi)”. Duới đây là số liệu thống kê hàng năm khối lượng các chất thải có: • 20 tỉ tấn cacbon điôxít • 1,53 triệu tấn SiO 2 • Hơn 1 triệu tấn niken • 700 triệu tấn bụi • 1,5 triệu tấn asen • 900 tấn coban • 600.000 tấn kẽm (Zn), thuỷ ngân(Hg), hơi chì (Pb) và các chất độc hại khác. Ô nhiễm môi trường khí quyển tạo nên sự ngột ngạt và "sương mù", gây nhiều bệnh tật ở người. Nó còn tạo ra mưa axít làm huỷ diệt rừng và các cánh đồng. Điều đáng lo ngại nhất là con người thải vào không khí các loại khí độc như: CO 2 , NO X , CH 4 , CFC gây hiệu ứng nhà kính. Theo nghiên cứu, chất khí quan trọng gây hiệu ứng nhà kính là CO 2 , nó đóng góp 50% vào việc gây hiệu ứng nhà kính, CH 4 là 13%, ozon tầng đối lưu là 7%, nitơ 5%, CFC là 22%, hơi nước ở tầng bình lưu là 3% Nếu như chúng ta không ngăn chặn được hiện tượng hiệu ứng nhà kính thì trong vòng 30 năm tới mặt nước biển sẽ dâng lên từ 1,5 – 3,5 m (Stepplan Keckes). Nhiệt độ trung bình của Trái Đất sẽ tăng khoảng 3,60°C (G.I.Plass), và mỗi thập kỷ sẽ tăng 0,30°C. 6 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt Theo các tài liệu khí hậu quốc tế, trong vòng hơn 130 năm qua nhiệt độ Trái Đất tăng 0,40°C. Tại hội nghị khí hậu tại Châu Âu được tổ chức gần đây, các nhà khí hậu học trên thế giới đã đưa ra dự báo rằng đến năm 2050 nhiệt độ của Trái Đất sẽ tăng thêm 1,5 – 4,50°C nếu con người không có biện pháp hữu hiệu để khắc phục hiện tượng hiệu ứng nhà kính. Một hậu quả nữa của ô nhiễm khí quyển là hiện tượng lỗ thủng tầng ôzôn gây hậu quả xấu cho sức khoẻ của con người và các sinh vật sống trên mặt đất. 1.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm không khí a. Nguồn tự nhiên Hình 1.1 - Nguồn khí thải do cháy rừng • Núi lửa: Núi lửa phun ra những nham thạch nóng và nhiều khói bụi giàu sunfua, mêtan và những loại khí khác. • Cháy rừng: Các đám cháy rừng và đồng cỏ thường lan truyền rộng, phát thải nhiều bụi và khí. • Bão bụi: gây nên do gió mạnh và bão, mưa bào mòn đất sa mạc, đất trồng và gió thổi tung lên thành bụi. Nước biển bốc hơi và cùng với sóng biển tung bọt mang theo bụi muối lan truyền vào không khí. • Các quá trình phân huỷ, thối rữa xác động, thực vật tự nhiên: phát thải nhiều chất khí, các phản ứng hoá học giữa những khí tự nhiên hình thành các khí sunfua, nitrit, các loại muối v.v Các loại bụi, khí này đều gây ô nhiễm không khí. b. Nguồn nhân tạo Nguồn gây ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng, nhưng chủ yếu là do hoạt động công 7 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt Hình 1.2 - Nguồn khí thải từ ô tô nghiệp, đốt cháy nhiên liệu hoá thạch và hoạt động của các phương tiện giao thông. Nguồn ô nhiễm công nghiệp do hai quá trình sản xuất gây ra: • Quá trình đốt nhiên liệu: thải ra rất nhiều khí độc đi qua các ống khói của các nhà máy vào không khí. • Do bốc hơi, rò rỉ, thất thoát: trên dây chuyền sản xuất sản phẩm và trên các đường ống dẫn tải. Nguồn thải của quá trình sản xuất này cũng có thể được hút và thổi ra ngoài bằng hệ thống thông gió. Các ngành công nghiệp chủ yếu gây ô nhiễm không khí bao gồm: nhiệt điện; vật liệu xây dựng; hoá chất và phân bón; dệt và giấy; luyện kim; thực phẩm…. 1.1.3. Thành phần khí thải động cơ và tác hại do ô nhiễm khí thải gây ra 1.1.3.1. Thành phần khí thải động cơ Các hợp chất ô nhiễm chính trong khí thải có thể chia làm hai nhóm : khí và hạt rắn. Người ta phân biệt các chất ô nhiễm sơ cấp được thải ra từ các nguồn xác định (CO, HC,…) với các chất ô nhiễm thứ cấp (O 3 , …) được sản sinh ra từ các phản ứng giữa các chất ô nhiễm sơ cấp với nhau dưới tác động của điều kiện môi trường như bức xạ mặt trời. Nhìn chung chất gây ô nhiễm môi trường thải ra từ động cơ gồm các chất sau : • Dioxyde de carbone (CO 2 ), sản phẩm của quá trình oxi hóa hoàn toàn nhiên liệu • Monoxyde de carbone (CO), đến từ quá trình oxi hóa không hoàn toàn nhiên liệu • Oxyde d’azote (NO x ), gồm : monoxyde d’azote (NO) và dioxyde d'azote (NO 2 ). • Các hạt rắn, sản phẩm của các quá trình hình thành phức tạp. • Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (COV-composés organiques volatils), là các hợp chất hóa học hữu cơ có áp suất hơi đủ cao để dưới các điều kiện bình thường có thể bay hơi một lượng đáng kể vào không khí. Về thành phần COV là sự kết hợp giữa các hydrocarbure (như alcane, alcène, aromatique, ) • Các hợp chất hữu cơ đa vòng (hydrocarbures aromatiques polycycliques – HAP), như benzoapyrene 8 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt • Dioxyde de sulfure (SO 2 ), hình thành từ lưu huỳnh có sẵn trong nhiên liệu. • Các kim loại, có trong dầu và nhiên liệu. a. Thành phần khí thải của động cơ Diesel Động cơ Diesel chuyển đổi năng lượng hóa học (carburant, gazole) thành năng lượng cơ học. Gazole là hỗn hợp của các hydrocarbure mà trong quá trình cháy lý tưởng, nó chỉ sinh ra CO 2 và H 2 O. Trong thực tế người ta quan sát thấy một vài sản phẩm khí và rắn khác. Điều này liên quan một phần đến sự có mặt của các tạp chất chứa trong các HC (như các hợp chất chứa lưu huỳnh), và mặt khác liên quan đến sự phức tạp của các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình cháy. Bảng 1 sau giới thiệu thành phần điển hình của khí thải động cơ Diesel: Bảng 1.1 - Thành phần cơ bản của khí thải động cơ Diesel CO 2 2÷12% H 2 O 2÷12% O 2 3÷17% NO X 50÷1000ppm HC 20÷300 ppm CO 10÷500 ppm SO 2 10÷30 ppm N 2 O ≈3 ppm b. Các thành phần khí thải từ động cơ xăng • HC (unburned hydro cacbon) • CO (carbon monoxide) • NO x (nitơ oxit) • SO x (oxit lưu huỳnh) sẽ được tạo ra khi lưu huỳnh (S) trong nhiên liệu được ràng buộc với oxy (O) trong không khí do cháy, nếu nhiên liệu có chứa lưu huỳnh. Tuy nhiên, kể từ khi xăng hiện nay là desulfurized gần như hoàn toàn, Sox không được đánh giá là thành phần của lượng phát thải tự động ngay bây giờ. • Đối với bồ hóng, bồ hóng chỉ không mà còn vi hạt (PM), mà thậm chí còn nhỏ hơn bồ hóng, được quy định cho động cơ diesel, tuy nhiên, chúng không quy định cho động cơ xăng. Bồ hóng có thể là những thải từ động cơ xăng là tốt, nó là một trong những thành phần mà không được kiểm soát. Ngoài ra, còn có các thành phần thải từ động cơ xăng. • CO 2 (carbon dioxide) và H 2 O Ngoài các thành phần quy định trong phát thải tự động như HC, CO, NOx và PM (cho động cơ diesel), các thành phần nhỏ, mà không được quy định nhưng có thể có hại cho cơ thể con người. Ví dụ, toluen, benzen, formaldehyde, acetaldehyde, 1,3-butadien, SO 2, formic acid, N 2 O, vv. Đây sẽ là một tiêu chuẩn 9 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt tương ứng với PRTR (Nhật Bản), trong đó có thể điều chỉnh các thành phần phụ trong phát thải tự động trong tương lai. 1.1.3.2. Những tác hại do ô nhiễm khí thải gây ra a. Đối với sức khỏe con người Không khí ô nhiễm có thể giết chết nhiều cơ thể sống trong đó có con người. Ô nhiễm không khí trong nhà và ngoài môi trường tại Việt Nam là rất cao, điều này được lý giải bằng việc bệnh lý có liên quan đến ô nhiễm không khí ngày càng gia tăng. Ô nhiễm không khí gây bệnh đường hô hấp, bệnh tim mạch, viêm vùng họng, đau ngực, tức thở. Ô nhiễm không khí không những gây nên các bệnh lý ở đường hô hấp, mà còn ảnh hưởng lên sự phát triển của thai nhi, là nguyên nhân làm chậm phát triển hệ thần kinh, trí não và tâm thần vận động ở trẻ em. Đặc biệt, trẻ dưới 5 tuổi là đối tượng bị ảnh hưởng nặng nề nhất, bởi cơ thể trẻ đang trong giai đoạn tăng trưởng và phát triển, đồng thời ở lứa tuổi này trẻ hoàn toàn bị thụ động trước các ảnh hưởng có hại của môi trường do người lớn gây ra. - CO: Monoxyde carbon là sản phẩm khí không màu, không mùi, không vị, sinh ra do ô xy hoá không hoàn toàn carbon trong nhiên liệu trong điều kiện thiếu oxy. CO ngăn cản sự dịch chuyển của hồng cầu trong máu làm cho các bộ phận của cơ thể bị thiếu oxy. Nạn nhân bị tử vong khi 70% số hồng cầu bị khống chế (khi nồng độ CO trong không khí lớn hơn 1000ppm). Ở nồng độ thấp hơn, CO cũng có thể gây nguy hiểm lâu dài đối với con người: khi 20% hồng cầu bị khống chế, nạn nhân bị nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn và khi tỉ số này lên đến 50%, não bộ con người bắt đầu bị ảnh hưởng mạnh. - NO x : NO x là họ các oxyde nitơ, trong đó NO chiếm đại bộ phận. NO x được hình thành do N 2 tác dụng với O 2 ở điều kiện nhiệt độ cao (vượt quá 1100 0 C). Monoxyde nitơ (x=1) không nguy hiểm mấy, nhưng nó là cơ sở để tạo ra dioxyde nitơ (x=2). NO 2 là chất khí màu hơi hồng, có mùi, khứu giác có thể phát hiện khi nồng độ của nó trong không khí đạt khoảng 0,12ppm. NO 2 là chất khó hòa tan, do đó nó có thể theo đường hô hấp đi sâu vào phổi gây viêm và làm hủy hoại các tế bào của cơ quan hô hấp. Nạn nhân bị mất ngủ, ho, khó thở. Protoxyde nitơ N 2 O là chất cơ sở tạo ra ozone ở hạ tầng khí quyển. - Hydocarbure: Hydrocarbure (HC) có mặt trong khí thải do quá trình cháy không hoàn toàn khi hỗn hợp giàu, hoặc do hiện tượng cháy không bình thường. Chúng gây tác hại đến sức khỏe con người chủ yếu là do các hydrocarbure thơm. Từ lâu người ta đã xác định được vai trò của benzen trong căn bệnh ung thư máu (leucémie) khi nồng độ của nó lớn hơn 40ppm hoặc gây rối loạn hệ thần kinh khi nồng độ lớn hơn 1g/m 3 , đôi khi nó là nguyên nhân gây các bệnh về gan. 10 [...]... 10 ,22 9,01 12, 44 14,87 18, 02 20 ,28 22 ,17 21 ,04 22 ,84 20 ,78 17,93 14 ,29 10,43 8,47 17,51 20 ,07 20 ,95 20 ,88 16, 72 15,00 16,68 15 ,29 16,38 15,54 15 ,25 16,38 16,68 15 ,29 16,38 15,54 15 ,25 16,38 18,94 16,51 15,00 14,87 15,75 10,07 Hình 2. 4 - Lượng tổng bức xạ mặt Trời trung bình ngày 24 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt 2 của các tháng trong năm tại Đà Nẵng (đơn... học: NOx→ N2 + O2 13 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt O2 + CO→ CO2 O2 + HC → H2O + CO2 Đối với động cơ diesel, các thành phần độc hại nư NO x, CO, HC đều thấp hơn so với động cơ xăng nhưng vấn đề của động cơ diesel là các hạt bụi từ khí thải Vì vậy, cấu tạo bộ xúc tác về cơ bản là giống động cơ xăng Tuy nhiên, cần đặt trước bộ xúc tác trên động cơ diesel... kiện nhiệt độ và ánh sáng CdTe Photovoltaic khác nhau bao gồm cả những Cell lúc nhập nhoạng tối; Scalabitity: dễ dàng triển khai các tấm pin mặt trời qui mô lớn mà không ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả sản xuất 3.1 .2 Các ứng dụng năng lượng mặt trời trong công nghiệp và đời sống a Sử dụng năng lượng mặt trời trong công nghiệp 30 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt. .. vận tốc 20 km/h 35 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt Các tấm pin được thiết kế bố trí đóng mở theo vỏ xe với một thiết kế tối ưu, tận dụng mọi vị trí để đặt pin, do đó, chiếc xe này có khả năng thu năng lượng mặt trời cao hơn so với các loại xe khác và nhanh hơn - Mẫu xe đạp thiết kế bởi Electrobike Chiếc xe này kết hợp cả sức người & năng lượng mặt trời Bộ... chừng 2 triệu xe được sản suất hằng năm ở 3 khu vực trên Tuy thị trường tô có giá trị tuyệt đối đáng kể nhưng thị phần chỉ chiếm 1 tỷ lệ khá thấp ( khoảng 3% ) so với tô sử dụng nhiên liệu truyền thống 600 Mỹ 400 Nhật Châu Âu 20 0 1995 20 00 20 05 Hình 2. 1 - Sự phát triển của tô điện tại Mỹ, Châu Âu và Nhật 20 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt Về mặt kỹ... này - Xe đạp, xe ba bánh, scooter Hình 3.9 - ‘solarcab / rickshaw’ thiết kế bởi solarlab, 20 08 34 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt Thiết kế này giành cho xe taxi và hiện nay vẫn còn nhược điểm là ban đầu tài xế vẫn phải đạp xe để khởi động Bộ chuyển hóa năng lượng mặt trời đã có thể cung cấp 75% năng lượng cần thiết cho chiếc taxi này Vận tốc xe có thể đạt... nghiệp nhựa Hòa Đức, tỉnh Long An, là dự án phối hợp đầu tư giữa Trung tâm Tiết kiệm năng lượng TP HCM và Công ty cổ phần năng lượng Mặt Trời Đỏ 2. 4 .2 Cơ sở và xu hướng khai thác sử dụng nhiên liệu khí LPG Việt Nam Nguồn khí bao gồm khí đồng hành và khí thiên nhiên Khí đồng hành lấy 27 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt được từ các mỏ dầu, trung bình một... mặt trời vào một ống môi chất đặt dọc theo đường hội tụ của bộ thu, nhiệt độ có thể đạt tới 400oC • Hệ thống nhận nhiệt trung tâm bằng cách sử dụng các gương phản xạ có định vị theo phương mặt trời để tập trung NLMT đến bộ thu đặt trên đỉnh 31 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt tháp cao, nhiệt độ có thể đạt tới trên 1500oC Hình 3 .2 - Tháp năng lượng Mặt trời. .. tiện gây ô nhiêm môi trường nhiều nhất Do đó, cần có những phương tiện sử dụng các loại năng lượng sạch và gọn nhằm hạn chế 16 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt tình trạng ách tắc giao thông và ô nhiễm môi trường tại Đà Nẵng Ngoài ra, nó còn làm tăng thêm sự văn minh của thành phố Đà Nẵng trong con mắt bè bạn quốc tế CHƯƠNG 2 CÁC NGUỒN NHIÊN LIỆU, NĂNG LƯỢNG... ứng dụng rộng rãi Theo đánh giá của các chuyên gia thì hiệu quả nhất của năng lượng mặt trời là đun nước nóng 22 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt Bức xạ nắng mặt trời sau khi đi qua tấm kính có thể đun nóng nước tới 80 0C và nước được nối qua bình nóng lạnh để tắm rửa hoặc đun nấu Pin mặt trời hiện chỉ được dùng ở vùng sâu vùng xa, phục vụ sinh hoạt, thông . Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ XE Ô TÔ HYBRID. phản ứng hoá học: NO x → N 2 + O 2 13 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt O 2 + CO→ CO 2 O 2 + HC → H 2 O + CO 2 Đối với động cơ diesel, các thành phần. kỹ thuật phun sử dụng kỹ thuật ống Venturi 40 2 Thiết kế xe ô tô hybrid 2 chỗ ngồi sử dụng năng lượng mặt trời – Động cơ nhiệt 3 .2. 3. So sánh các hệ thống khác nhau 41 3 .2. 4. Ứng dụng nhiên liệu