Bài giảng Điện tử, cơ khí và xây dựng năng lượng mới trên ô tô - Chương 3: Năng lượng thay thế

Chƣơng 3: NĂNG LƢỢNG THAY THẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ, CƠ KHÍ VÀ XÂY DỰNG
NĂNG LƢỢNG MỚI TRÊN Ô TÔ
- Giúp sinh viên biết được các nhiên liệu mới đang đưa 
vào sử dụng để giảm thiểu về ô nhiễm môi trường.
MỤC TIÊU BÀI HỌC
- Biết được cấu tạo và nguyên lý các hệ thống sử dụng 
nhiên liệu mới so với nhiên liệu truyền thống. 
I. Ô tô HYBRID ( Ô tô lai)
- Giảm sự mất mát năng lượng
- Khôi phục và sử dụng lại năng lượng
- Động cơ điện hỗ trợ tăng tốc
- Điều khiển hoạt động hiệu suất cao 
I. Ô tô HYBRID ( Ô tô lai)
§éng c¬ x¨ng
B¸nh r¨ng 
gi¶m tèc
M¸y ph¸t ®iÖn
¾c quy
Bé chuyÓn 
®æi ®iÖn
§éng c¬ 
®iÖn
B¸nh xe 
chñ ®éng
Dßng c¬ n¨ng
Dßng ®iÖn n¨ng
§éng c¬ x¨ng
B¸nh r¨ng 
gi¶m tèc
C¬ cÊu 
truyÒn ®éng 
¾c quy
Bé chuyÓn 
®æi ®iÖn
§éng c¬ 
®iÖn
B¸nh xe 
chñ ®éng
Dßng c¬ n¨ng
Dßng ®iÖn n¨ng
Hệ thống lai nối tiếp Hệ thống lai song song
I. Ô tô HYBRID ( Ô tô lai)
Hệ thống lai hỗn hợp
§éng c¬ x¨ng
B¸nh r¨ng 
gi¶m tèc
Bé ph©n chia 
c«ng suÊt
¾c quy
Bé chuyÓn ®æi 
®iÖn
§éng c¬ ®iÖn
B¸nh xe chñ 
®éng
Dßng c¬ n¨ng
Dßng ®iÖn n¨ng
M¸y ph¸t ®iÖn
I. Ô tô HYBRID ( Ô tô lai)
Sơ đồ cấu tạo của hệ thống THS
Bé ®iÒu khiÓn c«ng 
suÊt
§éng c¬ ®iÖn
B¸nh r¨ng gi¶m tèc
Bé ph©n chia c«ng 
suÊt
M¸y ph¸t ®iÖn
§éng c¬ x¨ng
Nguån ¾c quy
I. Ô tô HYBRID ( Ô tô lai)
Bộ phân chia công suất
kiểu bánh răng hành
tinh
- Tận dụng hết công suất
của động cơ xăng ở tốc
độ cao và mô men xoắn
cực đại của động cơ điện
ở tốc độ thấp
I. Ô tô HYBRID ( Ô tô lai)
Bộ kết hợp công suất kiểu 
truyền động nối cứng tốc độ
1
Z2
L1
Z1L2
K
3
3
2
1
2
I. Ô tô HYBRID ( Ô tô lai)
Bộ kết hợp công suất kiểu biến đổi mô men
1
1
L1
3
Z2
3
56
4
Z1
2
L2
2
K
I. Ô tô HYBRID ( Ô tô lai)
Bộ kết hợp công suất kiểu vi sai tốc độ
Sử dụng 2 nguồn công suất 
Z1
2
R1
R3
R2
33
Z2
1
1
K1 K2
L1
L2
2
4
6 5
K
Kiểm tra
Z1
n2
R1
R3
R2
3n3
Z2
1
n1
K1 K2
L1
L2
2
4
6 5
K
R2
R3
I. Ô tô HYBRID ( Ô tô lai)
Bộ kết hợp công suất kiểu vi sai tốc độ
Sử dụng nguồn công suất 1
Z1
2
R1
R3
R2
33
Z2
1
1
K1 K2
L1
L2
2
4
6 5
K
I. Ô tô HYBRID ( Ô tô lai)
Bộ kết hợp công suất kiểu vi sai tốc độ
Sử dụng nguồn công suất 2
Z1
2
R1
R3
R2
33
Z2
1
1
K1 K2
L1
L2
2
4
6 5
K
II. Ô tô FUEL CELL Cấu tạo pin nhiên liệu đơn
 eHH 442 2
OHeHO 22 244 
Tổng quát
OHOH 222 22 + điện năng(0,3-0,9V) + nhiệt năng
Dßng ®iÖn
Cùc ©m Cùc d-¬ng
ChÊt ®iÖn 
ph©n 
p«lime
II. Ô tô FUEL CELL
Hệ thống pin nhiên liệu
II. Ô tô FUEL CELL Hệ thống pin nhiên liệu trên xe
II. Ô tô FUEL CELL
PEMFC AFC PAFC MCFC SOFC
Chất điện
phân
Màng
polymer trao
đổi proton
Dung dịch
kiềm (thường
là KOH)
Axit
phosphoric
Muối
carbonate
nóng chảy
Oxit kim loại
rắn
Vật liệu điện
cực
Carbon Carbon Carbon
Nickel và
Nickel Oxide
Nickel hoặc
Cobalt
Chất xúc tác Platin Platin Platin
Vật liệu điện
cực
Perovskites
Hạt mang
điện tích
Nhiệt độ hoạt
động
60 -800C 65-2200C 150-2050C 6500C 600-10000C
Hiệu suất 40-50% 70% 40-80% 60-80% 60%
 H
 OH 23CO
 2
Đặc điểm của các loại pin nhiên liệu 
II. Ô tô FUEL CELL
 H
 OH 23CO
 2
Đặc điểm pin nhiên liệu 
Thuận lợi:
- Hiệu suất cao, không có ô nhiễm môi trường
- Không có tiếng ồn, Hydro có thể được điều chế từ
nước.
- Ắcquy có khối lượng và thể tích nhỏ hơn.
Khó khăn:
- Sản xuất Hydro khó khăn và tốn kém.
- Cơ sở hạ tầng sản xuất Hydro cao, đầu tư ô tô FC cao.
II. Ô tô FUEL CELL
 H
 OH 23CO
 2
Các chế độ hoạt động
II. Ô tô FUEL CELL
 H
 OH 23CO
 2
Các chế độ hoạt động
II. Ô tô FUEL CELL
 H
 OH 23CO
 2
Các chế độ hoạt động
III. Ô tô sử dụng LPG
 H
 OH 23CO
 2
Đặc tính:
-Chủ yếu là propan và butan
- Có độ nhiệt trị lớn, tỉ trọng nhỏ hơn nước
- Không độc, không gây ô nhiễm môi trường
III. Ô tô sử dụng LPG
 H
 OH 23CO
 2
HT 2 nhiên liệu PLG và xăng
1. Cụm nạp xuất nhiên liệu, 2. Lỗ nạp ga, 3. Bình chứa LPG, 4.Đường nước ra khỏi bộ 
hóa hơi, 5. Đường nước vào bộ hóa hơi, 6. Bộ hóa hơi, 7.Van điện từ LPG, 8. Van tiết 
lưu, 9. Đầu nối ba ngã, 10. Đường ga tăng tốc, 11. Đường ga không tải, 12. Két làm 
mát, 13. Động cơ, 14. Đường ga chính, 15. Bầu lọc gió,
16. Bộ hòa trộn, 17. Bộ chế hòa khí, 18. Van điện từ xăng, 19.Bơm xăng,
20. Công tắc chuyển đổi, 21. Bầu lọc xăng, 22.Bình xăng, 23.Bộ ổn áp.
III. Ô tô sử dụng LPG
 H
 OH 23CO
 2
Cung cấp nhiên liệu kiểu họng Venturi trên động 
cơ phun xăng
Lọc khíBình chứa LPG
Ống xả xúc tác
Cảm biến oxy
Vòi phun xăng
Van chuyển LPG/xăng
ECU LPG
Họng venturi
Bộ giãn nở
III. Ô tô sử dụng LPG
 H
 OH 23CO
 2
Phun nhiên liệu LPG lỏng trên dường ống nạp
III. Ô tô sử dụng LPG
 H
 OH 23CO
 2
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
a. Bộ chế hòa khí : dạng van mođun hóa
1. Bướm ga, 2.Đường ống phun LPG, 3.Cơ cấu điều khiển,
4. Đường vào ga, 5. Bộ định lượng.
III. Ô tô sử dụng LPG
 H
 OH 23CO
 2
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
a. Bộ chế hòa khí: dạng nguyên thủy cải tạo
1. Bầu lọc gió, 2. Đường ống dẫn khí LPG, 3.Bướm ga,
4. Cơ cấu dẫn động bướm ga, 5.Họng phun LPG
III. Ô tô sử dụng LPG
 H
 OH 23CO
 2
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
b. Cụm van chân không:
Gồm có 2 van chân không làm việc độc lập, điều chỉnh
lưu thông của khí gas qua van đi vào động cơ
III. Ô tô sử dụng LPG
 H
 OH 23CO
 2
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
c. Van nạp và van an toàn: P ≤ 26 kg/cm2
1. Đường ga vào bình chứa,
2. Đế van nạp, 3. Thân van
nạp, 4. Lò xo van nạp, 5. Chốt
van nạp, 6. Đường ga vào van
nạp, 7. Đĩa chặn lò xo van an
toàn,
8. Nắp van an toàn, 9. Đệm
làm kín, 10. Đế van an toàn,
11. Van an toàn,
12. Chốt van an toàn, 13. Lò
xo van an toàn.
III. Ô tô sử dụng LPG
 H
 OH 23CO
 2
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
d. Van xuất và van quá dòng:
1. Đường ga ra từ bình
chứa, 2. Van xuất, 3. Thân
van xuất, 4. Tay vặt điều
khiển van xuất, 5. Nắp van
xuất, 6. Pittông van xuất, 7.
Đệm làm kín, 8. Lò xo van
quá dòng, 9. Đường ga ra
nối với van điện từ, 10. Đế
van quá dòng, 11. Van quá
dòng, 12. Ống chặn van
quá dòng, 13. Vòng chặn
van quá dòng.
III. Ô tô sử dụng LPG
 H
 OH 23CO
 2
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
e. Van điện từ:
1.Đường LPG vào, 2. Đế van, 3. Lò xo hồi vị, 4.Cuộn dây van, 
5. Chốt dẫn hướng, 6. Đường LPG ra.
III. Ô tô sử dụng LPG
 H
 OH 23CO
 2
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
f. Van tiết lưu
567
11
13
1
2 3
4
10
12
8
9
1.Vít điều chỉnh không tải, 2. Đường LPG vào, 3. Con trượt, 4.Đệm làm kín,
5.Vít điều chỉnh mạch tăng tốc, 6.Lò xo hồi vị con trượt,
7.Đường LPG ra cấp cho
mạch tăng tốc, 8.Lỗ tiết lưu,
9.Đường LPG vào cung cấp cho mạch làm đậm và tăng tốc,
10. Mạch làm đậm, 11. Đường LPG ra, 12. Lỗ không tải, 13. Vít điều chỉnh
con trượt
Các chế độ:
- Không tải
- Bình thường
- Làm đậm 
- Tăng tốc
III. Ô tô sử dụng LPG
 H
 OH 23CO
 2
Đặc tính tạo hỗn hợp
Công nghệ/
Thông số chức năng
Hoà khí
Phun hơi LPG kiểu
cơ khí
Phun hơi LPG kiểu
điện tử
Phun LPG lỏng
Chất lượng hỗn hợp +++ ++++ ++++ ++++
Mức độ nạp đầy ++ +++ +++ ++++
Thích ứng tăng áp + +++ +++ ++++
Chất lượng hoà trộn +++ +++ ++++ +++
Giảm kích nổ + -_ _ ++++
Ghi chú: (++++): rất tốt, (+++): tốt, (++): khá, (+): trung bình , (-): xấu.
IV. Ô tô sử dụng BIOGAS
 H
 OH 23CO
 2
1. Sản xuất Biogas
PHÁN TÆÅI
BÃØ PHÁN HUYÍ
BÃØ AÏP SUÁÚT
GAS TÄÚI ÆU
1
2
3
4
5 6
1- Bể lắng cát. 4- Bể đựng chất thải.
2-Ống dẫn phân. 5- Hệ thống lọc H2S và CO2.
3-Ống dẫn bã thải. 6- Bình chứa khí Biogas sạch.
IV. Ô tô sử dụng BIOGAS
 H
 OH 23CO
 2
1. Sản xuất Biogas: CH4 chiếm 80 %
Chất béo
Các chất tan
huỷ chất béo.
Vi khuẩn phân 
Hydrat cacbon
Vi khuẩn phân
huỷ Cenluloza
huỷ prôtêin
Prôtêin
Vi khuẩn phân
Vi khuẩn
+ Axít hữu cơ có 
KLPT nhỏ
+ CO2, H2
+ Ancol ...
sinh axít
Giai đoạn III.Vi khuẩn 
sinh CH4
+ CH4
+ H2S,CO2
Giai đoạn II.
(C6 H10 O5)n
RCOOR
IV. Ô tô sử dụng BIOGAS
 H
 OH 23CO
 2
2. Hệ thống nhiên liệu Biogas
3
8
5
7
6
4
21
1.Bình chứa Biogas nén, 2.Van giảm áp, 3.Van chân không,
4.Họng venturi, 5. Đường ống nạp, 6.Van tiết liêu, 7.Cần điều tốc, 8.Bugi
IV. Ô tô sử dụng BIOGAS
 H
 OH 23CO
 2
a. HTNL lưỡng Biogas – Diesel
15
8
4
12
13
14
11
9
7
6
5
3
2
1
10
1.Bình chứa Biogas nén, 2.Thùng nhiên liệu, 3.Bầu lọc tinh, 4.Đường dầu 
hồi, 5.Bầu lọc thô, 6.Bộ điều tốc, 7.Bơm chuyển nhiên liệu, 
8. Đường dầu đi,
9.Van giảm áp, 10.Van chân không, 11.Họng khuyếch tán,
12. Đường ống nạp, 13.Cần điều khiển, 14.Van tiết lưu, 15.Vòi phun
IV. Ô tô sử dụng BIOGAS
 H
 OH 23CO
 2
b. HTNL lưỡng Biogas – Xăng
1 2
3
4 5
67
8
1- Bình chứa Biogas nén, 2- Van giảm áp, 3- Khóa Biogas, 4- Van chân không,
5- Bộ Chế hòa khí, 6- Khóa Xăng, 7- Lọc Xăng, 8- Bình Xăng
IV. Ô tô sử dụng BIOGAS
 H
 OH 23CO
 2
a. Van tiết lưu
3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
 1
2
34
5
1. Đường Biogas đến, 2. Nối với cần điều khiển
3. Lò xo hồi vị chốt trượt , 4. Chốt trượt, 5. Đường Biogas ra
IV. Ô tô sử dụng BIOGAS
 H
 OH 23CO
 2
b. Bộ điều tốc bơm Diesel
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
23756 14
8
1-Bánh răng trục khuỷu, 2-Quả văng, 3-Cần điều tốc, 4-Trục cam, 
5-Thân máy, 6-Thanh răng, 8-Bơm cao áp, 7-Bulông khống chế 
lượng Diesel tối thiểu.
IV. Ô tô sử dụng BIOGAS
 H
 OH 23CO
 2
c. Van chân không
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
1 2
3 4
5
6
7
8
9
1. Đường Biogas vào, 2. Trục đòn mở, 3. Màng cao su, 4. Thân van,
5. Đường Biogas ra, 6. Nắp van, 7. Lò xo hồi vị trục bơm,
8. Lò xo điều chỉnh không tải, 9. Đòn mở
IV. Ô tô sử dụng nguồn năng lƣợng khác
 H
 OH 23CO
 2
1. Năng lượng mặt trời
Tế bào quang điện là phần tử bán dẫn quang có chứa 
trên bề mặt một số lượng lớn các linh kiện cảm biến ánh 
sáng là các dạng diot P-N, dùng biến đổi năng lượng 
ánh sáng thành năng lượng điện
Pin mặt trời silicon
IV. Ô tô sử dụng nguồn năng lƣợng khác
 H
 OH 23CO
 2
1. Năng lượng mặt trời
IV. Ô tô sử dụng nguồn năng lƣợng khác
 H
 OH 23CO
 2
1. Năng lượng mặt trời
IV. Ô tô sử dụng nguồn năng lƣợng khác
 H
 OH 23CO
 2
1. Năng lượng mặt trời
Mạch điều khiển động cơ điện
IV. Ô tô sử dụng nguồn năng lƣợng khác
 H
 OH 23CO
 2
2. Nhiên liệu Hydro HTNL lưỡng xăng và hydro–ĐC tĩnh
1
2
3
4
5 6
716
14 13
15
12
11
9
10
8
1- Bình chứa hydro, 2- Van một chiều, 3- Máy nén, 4- Khóa ,
5- Thiết bị sản xuất hydro, 6- Van điều áp, 7- Van ba ngả, 8- Bình xăng,
9- Lọc xăng, 10- Van cấp không tải, 11- Van cấp chính, 12- Đường không tải,
13- Lỗ phun chính, 14- Lỗ phun không tải, 15- Động cơ, 16- Đồng hồ đo áp suất.
IV. Ô tô sử dụng nguồn năng lƣợng khác
 H
 OH 23CO
 2
2. Nhiên liệu Hydro HTNL xăng và hydro– GTVT
1- Bình chứa hydro, 2- Van điều áp, 3- Đồng hồ đo áp suất, 4- Đường ống dẫn khí
5- Bình xăng, 6- Lọc xăng, 7- Van ba ngả, 8- Van không tải, 9- Đường không tải,
10- Lỗ phun không tải, 11- Lỗ phun chính, 12- Van cấp chính, 13- Động cơ.
1 2 3 4
8
5
6
7
12
9
1110
13
IV. Ô tô sử dụng nguồn năng lƣợng khác
 H
 OH 23CO
 2
2. Nhiên liệu Hydro HTNL xăng và hydro– GTVT
1- Động cơ, 2- Van cấp có tải, 3- Van cấp không tải, 4- Van ba ngả,
5- Bình chứa khí hydro, 6- Van điều áp, 7- Khung xe, 8- Đường ống dẫn khí.
1 2 3 4
5
7
6
8
IV. Ô tô sử dụng nguồn năng lƣợng khác
 H
 OH 23CO
 2
3. Nhiên liệu cồn
-Chỉ sử dụng nhiên liệu cồn khó thực hiện được vì nó có 
tính ăn mòn kim loại và nhiệt trị thấp.
- Có thể sử dụng Etanol + Diesel hay Metanol + Xăng 
hay phun cồn hòa trộn với không khí ở đường ống nạp.
IV. Ô tô sử dụng nguồn năng lƣợng khác
 H
 OH 23CO
 2
4. Nhiên liệu Biodiesel: Quá trình este hóa các axit hữu 
cơ trong dầu thực vật.
- Nguồn nhiên liệu không phụ thuộc vào dầu mỏ, không 
chứa S, an toàn.
- Giá thành cao, độ nhớt cao nên khó phun sương tốt, 
phải sử dụng buồng cháy phụ hay làm nóng nhiên liệu.