Đang tải... (xem toàn văn)
Xe hybrid, thường được gọi là xe lai hay xe lai điện, là loại xe sử dụng hai nguồn động lực: Động cơ đốt trong và động cơ điện. Sự hoạt động của xe này là sự kết hợp hoạt động giữa động cơ đốt trong và động cơ điện sao cho tối ưu nhất. Một bộ điều khiển sẽ quyết định khi nào động cơ đốt trong hoạt động, khi nào động cơ điện hoạt động và khi nào cả hai cùng hoạt động.Ví dụ một lợi ích rõ ràng của xe lai ở điều kiện đường xá Việt Nam là: khi gặp đèn đỏ, hay khi kẹt xe, trên xe lai, không có động cơ nào hoạt động do đó không mất mát công suất vô ích.Thật bất ngờ rằng, khái niệm xe lai điện là rất cũ như xe hơi. Mục đích cơ bản của xe lai là mặc dù nó không tiết kiệm được nhiều nhiên liệu nhưng chủ yếu để hỗ trợ sự hoạt động của động cơ đốt trong ở mức hiệu quả hơn. Thật ra, trong thời gian gần đây kỹ thuật động cơ đốt trong phát triển ít hơn kỹ thuật động cơ điện.Xe Prius mang đặc trưng của công nghệ THS II có nghĩa là Động cơ Hybrid Toyota II, một công nghệ mới nhất cho các dòng xe của Toyota. Công nghệ này cho phép chiếc xe đạt được gia tốc bằng hoặc lớn hơn gia tốc của những mẫu xe thông thường có động cơ 2 lít nhờ có sự phối hợp của một môtơ tạo ra công suất gấp 1,5 lần và một động cơ chạy bằng dầu có dung tích 1,5 lít.
PHẦN I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Lịch sử xe Hybrid 1.1.1 Ô tô Hybrid gì? Hybrid nghĩa lai, ôtô hybrid (Hybrid Electric Vehicle-HEVs) dòng ôtô sử dụng động tổ hợp Theo Bách Khoa Toàn Thư mở Wikipedia Hybrid Vehicle, tạm dịch Phương Tiện Giao Thông Ghép, phương tiện giao thông mà động lực hai nguồn lượng trở lên Ví dụ kết hợp giữa: Hệ thống Chứa Năng Lượng Nạp Lại Được (Rechargeable Energy Storage System hay RESS, cụ thể Pin nạp lại được) Nguồn Năng Lượng Nhiên Liệu (xăng, dầu diesel v.v ) Động hybrid kết hợp động đốt thông thường với động điện dùng lượng ắc quy Bộ điều khiển điện tử định dùng động điện, dùng động đốt trong, dùng vận hành đồng nạp điện vào ắc quy để sử dụng sau Trong thực tế nay, thuật ngữ (Hybrid Vehicle) thường dùng để nói đến Phương Tiện Giao Thông Ghép kết hợp lượng từ điện xăng (Petroleum Electric Hybrid Vehicle) hay viết tắt tiếng anh PEHV, viết tắt HEV (Hybrid Electric Vehicle) Theo ngôn ngữ phổ thông tiếng Việt thường dùng ta gọi “Xe điện xăng”, hay tiếng Anh Hybrid Car 1.1.2 Lịch sử xe hybrid Hơn kỷ trước người tên Piper đề nghị cấp sáng chế dạng động kết hợp xăng điện hệ thống hybrid ngày Mục đích Piper lúc giúp xe tăng tốc lên 40 km/h khoảng chưa đến 10 giây, vào thời buổi mà tốc độ xe ôtô trung bình phải nửa phút để đạt tới số Ý tưởng độc đáo Piper không gặp thời Sự bùng nổ xe gắn máy hai bánh vào đầu kỷ trước khiến sáng chế Piper rơi vào quên lãng Giá nhiên liệu rẻ mạt, quy định khí thải khiến cho người sử dụng ôtô xe máy không quan tâm tới hệ thống động lạ lẫm Tại Pháp, công ty Ôtô điện Paris chế tạo loạt xe điện Hybrid năm cuối kỷ 19 đầu 20 Các nhà sản xuất xe Pháp thực người tiên phong ngành công nghiệp xe Đất nước hình lục lăng nơi chế tạo ôtô lớn giới bị nước Mỹ chiếm vị trí Tiếc lúc đó, hãng xe lớn nước Pháp lại hoàn toàn vắng bóng thị trường Bắc Mỹ Một số xe hybrid công ty Ôtô điện Paris, mang tên Kreiger, xe dẫn động bánh trước có tay lái trợ lực Khi năm 1903 Trong buổi bình minh ngành công nghiệp ôtô, công ty Áo mang tên Lohner chế tạo mẫu xe, động điện gắn gần bánh xe truyền lực thẳng tới bánh Một người tiếng sau ngành công nghiệp xe hơi, Ferdinand Porsche, lúc có mặt số công nhân tham gia hoàn thiện mẫu xe Chính ông người thực kỳ công với xe Volkswagen Beetle lập hiệu xe thể thao tiếng mang tên mình, Porsche Sự tham gia Porsche chắn đáng kể xe gọi Lohner-Porsche Mẫu xe gần với xe hybrid ngày động xăng sử dụng để cung cấp lượng cho động điện Vì thế, nhà nghiên cứu coi xe hybrid Hình 1.1.1: Một Lohner-Porsche bảo tàng Trong giai đoạn nửa đầu kỷ trước, có nhiều tên tuổi khác tham gia chế tạo xe hybrid General Electric Woods Motor Vehicle (đều Mỹ), Siemens-Schukert (Đức) Woods giới thiệu mẫu xe Dual Power vào năm 1917, kết hợp động điện xăng để đạt vận tốc 56 km/h Nếu sử dụng động điện xe có tốc độ chừng 32 km/h Thậm chí, công ty tên Walker Chicago cho lò xe tải hybrid vào đầu năm 1940 Galt Motor công ty Canada lĩnh vực Năm 1914, công ty xuất xưởng Galt sử dụng động xăng có xi-lanh, công suất 10 mã lực máy phát điện 40V, 90A Theo công ty, người lái chạy liên tục 112 km mà tiêu tốn 3,5 lít nhiên liệu thêm khoảng 30 km với bình điện Nhưng tốc độ tối đa 48 km/h xe không gây ấn tượng với khách hàng, người vào thời điểm chọn kiểu xe động thông thường để có hiệu cao Cần phải nói thêm hệ thống hybrid ứng dụng nhiều năm ngành xe lửa công trường xây dựng GM có máy xúc cỡ lớn với động diesel sản sinh lượng cho động điện bánh Mẫu xe Hatchback Toyota Prius đời 2005 có động xăng 78 mã lực động điện 67 mã lực Hai động kết hợp hệ thống mà Toyota gọi "Hybrid Synergy Drive" Hệ thống cho phép xe sử dụng động điện, động xăng hay hai tùy thời điểm, biến Prius thành hybrid thật Xe Hybrid có lịch sử lâu đời phần lớn biết người tiên phong ngạc nhiên họ biết đầu kỷ 21 công nghệ mà họ ứng dụng lại nhận chấp thuận rộng rãi 1.2 Tình hình nghiên cứu động Hybrid giới Trên giới việc nghiên cứu động Hybrid diễn từ lâu với xuất phát triển dòng xe Hybrid Việc nghiên cứu thực đạt nhiều thành với nghiên cứu nhà nghiên cứu khoa học giới Các công trình đưa kiến thức tổng quan chi tiết dòng xe Hybrid với tiện ích ưu việt chúng Các đề tài tiêu biểu như: *Đề tài: “TOYOTA Hybrid System” Tác giả: Toyota Motor, Phòng Công Vụ, 4-8 Koraku 1-chome, Bunkyo-ku, Tokyo, 112-8701 Nhật Bản Tháng 05 năm 2003 Thành tựu: Đề tài tài liệu cụ thể chi tiết hệ thống, phận xe Hybrid hãng Toyota Trong đề tài có đầy đủ hệ thống xe lai Hybrid Xăng- điện hãng Các tác giả đưa cấu tạo chi tiết, cách tháo lắp kiểm tra phận xe Hạn chế: Đề tài chưa đưa kiến thức tổng quát xe, ưu xe Hybrid mà chủ yếu vào nghiên cứu sâu đặc tính, thông số kỹ thuật phận xe *Đề tài: Xác nhận hiệu động lực hệ thống Hybrid điện khí nén “Validation of Dynamic Model of Hybrid Pneumatic Power System” Tác giả: K.David Huang, Hoai Nam- Nguyen National Taipei University of Technology; Khong Vu Quang -Da-Yeh University; Năm 2002 Thành tựu: Đề tài nghiên cứu ưu mà xe Hybrid mang lại là: Tiết kiệm lượng, giảm khí thải gây ô nhiễm môi trường Hạn chế đề tài chưa đưa kiến thức tổng quan động lai Hybrid, cấu tạo phân xe, ưu việt khác dòng động Hybrid *Đề tài Công nghệ Hybrid Các quyền lợi chuyển sang sử dụng xe Hybrid “Hybrid technology the benfits of switchinh to a Hybrid vehicle” Tác giả: Justin Dittmar, Jenna Santucci, Andy Dobrowski, Nazareth College of Rochester; November 19, 2004 Thành tựu: Đề tài nghiên cứu chủ yếu lịch sử xe, so sánh với số loại xe có sẵn, sửa chữa bảo dưỡng, nêu lên lợi ích sử dụng xe Hybrid Hạn chế đề tài không hệ thống hóa loại xe Hybrid, cấu tạo hoạt động chúng 1.3 Tình hình nghiên cứu động Hybrid Việt Nam Đối với nước ta xe Hybrid loại xe mới, chưa có nhiều người biết đến sử dụng Vì mà Việt Nam có đề tài nghiên cứu dòng xe đại Với đề tài em mong muốn đóng góp phần nhỏ bé vào việc tăng cường hiểu biết sinh viên nói riêng người dân Việt Nam nói chung công nghệ tiên tiến xe Hybrid Một số đề tài nghiên cứu Xe Hybrid Việt Nam: *Đề tài “Phân tích hệ thống truyền lực điều khiển xe Hybrid Prius Toyota ” Đồ án tốt nghiệp –Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh năm 2008 Thành tựu: Đề tài phân tích hệ thống truyền lực xe hộp số, giảm chấn, cụm chuyển đổi điện…Với hệ thống điều khiển, nhóm sinh viên thực hiên nêu cách bố chí phận hệ thống phanh, hệ thống lái, hệ thống treo, hệ thống tăng cường ổn định xe Hybrid Prius Toyota Hạn chế đề tài chưa nêu hết hệ thống xe Hybrid Prius Toyota, việc nghiên cứu dừng lại loại xe chưa mang tính tổng quát Nghiên cứu hệ thống động lai sở hệ thống thử nghiệm tương đương, thực năm 2006 Mô động Hybrid xe điện loại nhỏ, thực năm 2008… Nói chung đề tài xe có trang bị động lai Hybrid Việt Nam tồn nhiều hạn chế 1.4 Phương pháp, nội dung, tính cấp thiết đề tài 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu Vì điều kiện thời gian có hạn, sở vật chất thiếu thốn đề tài thực phương pháp khác Phương pháp nghiên cứu là: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 1.4.2 Nội dung đề tài Với mong muốn đưa tài liệu tham khảo mang tính tổng quan động Hybrid nội dung đề tài nghiên cứu phần sau: Phần I: Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Lịch sử xe Hybrid 1.2 Tình hình nghiên cứu xe Hybrid Việt Nam 1.3 Tình hình nghiên cứu xe Hybrid giới 1.4 Phương pháp, nội dung, tính cấp thiết đề tài Phần II: Cấu tạo chung xe Hybrid 2.1 Phân loại kiểu Hybrid hãng xe 2.2 Phân tích cấu tạo chung động Hybrid dạng sơ đồ khối 2.3 Các phận xe Hybrid Phần III: Phân tích, tìm hiểu loại xe Hybrid cụ thể (Toyota Prius) 3.1 Kích thước thông số kỹ thuật xe 3.2 Các phận xe Phần IV: Phân tích làm rõ tính ưu việt xe có trang bị động Hybrid 4.1 Ưu nhược điểm xe Hybrid 4.2 Lượng khí thải tiêu hao nhiên liệu xe Hybrid Phần IV: Đánh giá, kết luận kiến nghị 5.1 Đánh giá 5.2 Kết luận 5.3 Kiến nghị 1.4.3 Tính cấp thiết đề tài Trong vài năm gần với xuất không ngừng gia tăng dòng xe Hybrid thị trường giới Việt Nam, việc nghiên cứu, tìm hiểu, tăng cường hiểu biết dòng xe Hybrid đặt người dân Việt Nam đặc biệt người ngành ôtô Chính có số đề tài nghiên cứu, đồ án tốt nghiệp động Hybrid kỹ sư, giảng viên sinh viên Tuy nhiên số lượng chưa đáp ứng nhu cầu xã hội Để nâng cao hiểu biết người cộng nghệ sạch, tiên tiến mà giới diễn mạnh mẽ, lúc hết việc nghiên cứu, tìm hiểu công nghệ cần thiết Đối với trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP HCM việc nghiên cứu tìm hiểu công nghệ xanh- công nghệ ôtô Hybrid (mới có đề tài nghiên cứu khoa học), lại hầu hết giáo viên sinh viên trường chưa biết nhiều tới Dòng xe Hybrid phát triển mạnh mẽ có tới hàng triệu xe Hybrid đưa vào sử dụng khắp nơi giới Vì đề tài mang tính cấp thiết thực tiễn cao, hoàn thành đề tài cung cấp tài liệu tham khảo có tính tổng quan xe Hybrid giúp cho sinh viên tìm hiểu, nghiên cứu ưu việt mà đem lại cho sống người PHẦN II: CẤU TẠO CHUNG XE HYBRID 2.1 Phân loại kiểu Hybrid hãng xe 2.1.1 Hệ thống nối tiếp (series hybrid system) Khi động (engine) hoạt động, truyền lượng cho máy phát điện Dòng điện sinh chia làm hai phần, để sạc bình ắc-quy chạy môtơ điện (motor), phận truyền lượng tới trục xe Đó gọi hệ thống nối tiếp lượng truyền theo trình liên tục (hay nói cách khác, hoạt động động mô-tơ điện tiến hành lần lượt) Một hệ thống hybrid nối tiếp gồm có hai mô-tơ, mô-tơ điện máy phát điện có cấu trúc tương tự Trong sơ đồ nối tiếp, động đốt (động xăng, động diesel pin nhiên liệu) kéo máy phát cung cấp điện cho ắc quy động điện, liên hệ khí nguồn động lực bánh xe Năng lượng chuyển đổi từ hoá nhiên liệu thành làm quay rô-to máy phát tạo điện từ điện lại chuyển sang làm quay bánh xe Hình 2.1.1: Hệ thống Hybrid nối tiếp Lực dẫn động Năng lượng điện Ắc quy Máy phát Động Bộ chuyển đổi Động điện Bánh dẫn động Hộp giảm tốc Ưu điểm sơ đồ là: Động đốt không hoạt động chế độ không tải nên giảm ô nhiễm môi trường Động đốt chọn chế độ hoạt động tối ưu, phù hợp với loại ôtô Đối với loại không cần hộp số Tuy nhiên, hệ thống ghép nối tiếp tồn nhược điểm như: Kích thước dung tích ắc quy lớn so với hệ thống ghép song song; động đốt làm việc chế độ tải nặng để cung cấp nguồn điện cho ắc-quy nên dễ bị tải 2.1.2 Hệ thống song song (hybrid parallel system) Trong hệ thống song song, động mô-tơ điện truyền lực tới trục bánh xe, mức độ tùy theo điều kiện khác Đó gọi hệ thống song song dòng lượng tới bánh song song Hệ thống có mô-tơ điện, lúc vừa vận hành bánh xe, vừa nạp điện vào bình ắcquy Khi mô-tơ làm nhiệm vụ máy phát điện, dòng điện từ ắc-quy thay vai trò mô-tơ điện Đối với loại hệ thống này, hai nguồn động lực (điện xăng) kết nối trực tiếp vào bánh xe truyền động lực cách độc lập đồng thời Nói cách đơn giản bánh xe dẫn động cách riêng biệt động điện động xăng, hai Động điện có hai chức Chức thứ chuyển hóa điện cung cấp từ ắc quy thành Chức thứ hai chuyển hóa ngược lại từ thành điện để nạp lại cho ắc quy Hầu hết hãng sản xuất ôtô Hybrid thiết kế theo cách tận dụng hai nguồn lượng cách hiệu Trong sơ đồ này, liên hệ khí trực tiếp động đốt bánh xe ôtô thông thường có thêm động điện truyền động đến bánh xe Khi ôtô chạy xa lộ, nguồn dẫn động chủ yếu động đốt trong, động điện dùng gia tốc ôtô còn, chạy thành phố nguồn dẫn động chủ yếu động điện Sơ đồ có ưu điểm là: Công suất ôtô mạnh sử dụng hai nguồn lượng, không cần dùng máy phát riêng động điện có tính giao hoán, lưỡng dụng làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc quy chế độ hoạt động bình thường, tổn thất cho cấu truyền động trung gian Động điện sử dụng loại đặc biệt có tính lưỡng dụng, khởi động động đốt dùng máy phát điện để nạp điện cho ắc quy, cung cấp lượng trường hợp xe cần gia tốc lên dốc Hình 2.1.2: Hệ thống Hybrid song song Lực dẫn động Năng lượng điện Ắc quy Máy phát điện Bộ chia công suất Động Bộ chuyển đổi Động điện Bánh chủ động 10 Hộp giảm tốc 2.1.3 Hệ thống kết hợp (series/parallel hybrid system) Hệ thống kết hợp hai hệ thống nối tiếp song song nhằm tận dụng tối đa lượng có ích sinh Nó có hai mô-tơ, tùy điều kiện khác mà xe lắp hệ thống kết hợp sử dụng đồng thời mô-tơ điện động hay sử dụng lượng nguồn điện để thu hiệu cao Thậm chí, cần thiết, hệ thống vừa vận hành trục bánh xe nạp điện vào máy phát Hệ thống kết hợp chiếm ưu chế tạo xe hybrid Hệ thống tận dụng ưu điểm hệ thống kể trên, có nhiều phận chế tạo lắp đặt khó khăn Hình 2.1.3: Hệ thống Hybrid hỗn hợp Lực dẫn động Năng lượng điện Ắc quy Máy phát Bộ chia công suất Động Bộ chuyển đổi Động điện Bánh chủ động 10 Hộp giảm tốc * Tỷ lệ sử dụng động mô-tơ điện hệ thống: Vì hệ thống nối tiếp sử dụng động để sinh điện cung cấp cho mô-tơ vận hành bánh xe, chúng có lượng công việc Hệ thống song song dùng động nguồn lượng chính, mô-tơ điện để trợ giúp, nên động sử dụng nhiều Với hệ thống kết hợp, có phận liên tục thay đổi tỷ lệ công suất từ động tới trục lái Vì mô-tơ điện vừa vận hành xe, vừa làm nhiệm vụ tạo dòng điện nạp nên so với động cơ, sử dụng nhiều đôi chút 10 Hình 3.2.61: Sơ đồ trạng thái biểu diễn hoạt động ABS Khi đạp bàn đạp ga từ từ, gia tốc góc bánh xe thay đổi nhỏ hoạt động hệ thống phanh bình thường (Normal braking), ASR không làm việc Khi tăng tốc đột ngột tăng tốc đường trơn, gia tốc góc bánh xe tăng nhanh, có tượng bánh xe bị trượt quay, ECU đưa tín hiệu điều khiển van ASR chế độ trượt quay lúc áp suất dầu cao áp từ bình tích đưa tới van ABS, đồng thời van ba vị trí ABS chế độ tăng áp để chống lại trượt quay bánh xe Sau áp suất phanh điều khiển chế độ giữ áp tăng áp/ giảm áp (Hold or build/decay), thực chế độ tăng áp chậm hay tăng áp nhanh (Slow build or fast build) để trì độ trượt tối ưu Chu kỳ giảm áp – giữ áp – tăng áp điều khiển lặp lại phụ thuộc vào tình trạng trượt bánh xe với mặt đường sau kết thúc chế độ tăng tốc với ASR kích hoạt trở trạng thái bình thường Tuỳ thuộc vào điều kiện bề mặt đường kết cấu, khả đáp ứng, xử lý nhanh vi xử lý ECU ASR số chu kỳ điều khiển thường thay đổi khoảng – 10 lần /giây b Quá trình điều khiển ASR Một hệ thống ASR làm việc tối ưu, đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng tăng tốc ô tô phải thoả mãn đồng thời yêu cầu: - Đáp ứng yêu cầu an toàn liên quan đến động lực học phanh chuyển động ô tô Hệ thống phải làm việc ổn định có khả thích ứng cao, điều khiển tốt suốt dải tốc độ xe loại đường 69 - Hệ thống phải khai thác cách tối ưu khả chống trượt quay bánh xe chủ động đường, giữ tính ổn định hướng khả lái tăng tốc - Hệ thống phải có chế độ tự kiểm tra, chẩn đoán an toàn Nếu phát lỗi làm hư hỏng làm việc ASR hệ thống thông báo, hệ thống điều khiển lực kéo làm việc hệ thống ASR thông thường Như đề cập trên, mục tiêu hệ thống ASR giữ cho trình tăng tốc bánh xe chủ động không bị trượt quay có độ trượt thay đổi giới hạn hẹp quanh giá trị λ (λ = 10 ÷ 30%) Khi hiệu tăng tốc cao nhất, đồng thời tính ổn định xe tốt c Các phương án bố trí hệ thống điều khiển ASR Dựa phương pháp điều khiển: Theo ngưỡng trượt, độc lập hay phụ thuộc, theo kênh, để có phương án bố trí hệ thống điều khiển ASR, phương án phải thoả mãn: - Tận dụng khả bám cực đại bánh xe với mặt đường trình tăng tốc, làm hiệu tăng tốc xe tăng - Duy trì khả bám ngang vùng có giá trị đủ lớn, nhờ làm tăng tính ổn định chuyển động ổn định quay vòng xe tăng tốc + Phương án 1: ASR có kênh bố trí độc lập có cảm biến bố trí bánh xe, loại có trang bị bình tích có áp suất cao 70 Hình 3.2.62: Phương án + Phương án 2: ASR có kênh bố trí độc lập có cảm biến bố trí bánh xe, loại không trang bị bình tích 71 Hình 3.2.63: Phương án d Bộ chấp hành phanh ASR Bộ chấp hành phanh ASR bao gồm cụm bơm để tạo áp suất dầu đưa tới xi lanh bánh xe Cụm bơm: Cụm bơm bao gồm chi tiết: Bơm ASR hút dầu phanh từ bình dầu xilanh phanh chính, tăng áp suất đưa đến bình tích năng, dạng bơm kiểu piston dẫn động mô tơ.Bình tích có nhiệm vụ chứa dầu phanh có áp suất cao bơm ASR tạo cung cấp tới xi lanh bánh xe trình trình hệ thống ASR hoạt động - Bộ chấp hành phanh: - Van điện cắt bình tích năng: Truyền áp suất dầu từ bình tích đến xilanh phanh bánh xe - Van điện cắt xilanh phanh chính: Khi dầu phanh truyền từ bình tích đến xi lanh bánh xe, van điện có nhiệm vụ ngăn không cho dầu phanh hồi xilanh phanh - Công tắc áp suất: Theo dõi áp suất bình tích gửi tín hiệu đến ECU trung tâm, dựa tín hiệu mà ECU điều khiển bật hay tắt bơm ASR 72 Van điện từ, bơm, mô tơ bình chứa Khi chấp hành nhận tín hiệu từ ECU điều khiển van điện từ đóng ngắt áp suất cấu phanh bánh xe tăng lên, giảm xuống giữ nguyên để tối ưu hoá mức độ trượt bánh xe Bộ chấp hành phanh có nhiều loại, Sau trình bày hoạt động hệ thống bánh sau bên phải bánh sau bên trái + Khi phanh bình thường (hệ thống ASR không hoạt động) Khi đạp phanh chế độ phanh bình thường tất van điện trong chấp hành phanh ASR không hoạt động Khi đạp phanh, áp suất dầu xilanh tác dụng lên xilanh bánh xe qua van điện cắt xilanh phanh van điện vị trí chấp hành ABS ECU điều khiển cấu chấp hành ASR không làm việc, cửa A van điện từ giữ áp suất mở, cửa B van điện từ giảm áp suất đóng Dầu từ xi lanh qua cửa A van điện từ giữ đến xy lanh công tác bánh xe, dầu phanh hồi từ xilanh bánh xe xilanh phanh qua van điện cắt xilanh phanh lúc van chiều ngăn không cho dầu đến bơm Ở chế độ phanh thường: ECU cung cấp tín hiệu điện ampe, van điện mở cửa, đóng B Bơm điện không hoạt động + Trong trình tăng tốc (ASR hoạt động) - Chế độ giảm áp: ECU điều khiển cấu chấp hành hệ thống ASR chuyển van điện vị trí chấp hành ABS đóng mạch van điện từ giữ giảm áp suất, cửa A van điện từ giữ đóng mở cửa B van điện từ giảm, làm cho dầu phanh chảy qua cửa B đến bình dầu xilanh phanh để giảm áp suất thuỷ lực xi lanh công tác bánh xe Bơm ASR hoạt động, bơm ABS không hoạt động 73 Hình 3.2.64: Chế độ giảm áp suất Ở chế độ phanh khẩn cấp, pha giảm áp suất: ECU cung cấp tín hiệu điện ampe, van điện mở cửa B, đóng cửa A, bơm điện hoạt động, thuỷ lực giảm áp suất - Chế độ giữ áp: Khi áp suất dầu xi lanh phanh bánh sau tăng hay giảm đến giá trị yêu cầu Hệ thống ASR chuyển xang chế độ giữ ECU điều khiển cấu chấp hành hệ thống ASR điều khiển van ABS đóng mạch van điện từ giữ ngắt mạch van điện từ giảm áp suất, cách đóng kín cửa A cửa B Cả hai phía xy lanh bình chứa không thông với để giữ áp suất dầu xi lanh bánh xe không đổi Ở chế độ giữ áp suất: ECU cung cấp tín hiệu điện ampe, van điện đóng cửa A, cửa B, bơm điện hoạt động, thuỷ lực giữ áp suất 74 Hình 3.2.65: Chế độ giữ áp - Chế độ tăng áp: Khi đạp ga bánh xe chủ động có tượng trượt quay, lúc ECU điều khiển cấu chấp hành hệ thống ASR bật tất van điện chấp hành ASR lúc van điên vị trí chấp hành ABS chuyển sang chế độ tăng áp Van điện cắt xilanh phanh đóng, van điện cắt bình tích bật mở dầu áp suất cao bình tích qua van điện cắt bình tích qua cửa A van điện vị trí ABS đến xilanh bánh xe Khi phát có giảm áp suất bình tích ECU phát tín hiệu điều khiển để bơm ASR xe hoạt động tăng áp suất dầu đến mức yêu cầu Ở chế độ trượt quay, pha tăng áp suất: ECU cung cấp tín hiệu điện ampe, van điện mở cửa A, đóng cửa B, Bơm điện hoạt động; thuỷ lực tăng áp suất Cùng lúc ECU động phát tín hiệu điều khiển giảm mô men động việc dịch chuyển bơm cao áp tải động mômen truyền tới bánh xe chủ động giảm 75 Hình 3.2.66: Chế độ tăng áp 76 PHẦN IV: PHÂN TÍCH VÀ LÀM RÕ TÍNH ƯU VIỆT CỦA XE CÓ TRANG BỊ ĐỘNG CƠ HYBRID 4.1 Ưu nhược điểm ôtô Hybrid Qua thời gian nghiên cứu tìm hiểu, thấy xe có trang bị động Hybrid có ưu nhược điểm sau: *Ưu điểm ôtô Hybrid: • Tận dụng lượng phanh: Khi cần phanh xe giảm tốc độ, động điện có tác dụng máy phát điện, lượng phanh tận dụng để tạo dòng điện nạp cho ắc-quy • Giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu (động hybrid tiêu thụ lượng nhiên liệu nhiều so với động đốt thông thường, nửa) • Động điện dùng chế độ gia tốc tải lớn nên động đốt cần cung cấp công suất vừa đủ nên động đốt có kích thước nhỏ gọn • Có thể sử dụng vật liệu nhẹ để giảm khối lượng tổng thể ôtô làm cho xe Hybrid chạy xa mạnh mẽ giống ôtô chạy xăng bình thường • Ô tô Hybrid dùng xăng làm nhiên liệu nên người vận hành lo việc nạp điện, thông thường tốn nhiều thời gian • Tiết kiệm lượng đường trường: Khi vận hành ô tô Hybrid đường trường, nguồn động lực lại động đốt động đốt đạt hiệu xuất cao chạy đường dài công suất mạnh động điện Cách thiết kế giúp ôtô hybrid đạt gia tốc mạnh vận tốc cao tương tự loại ôtô truyền thống khác • Thu hồi lượng: Ngoài tiết kiệm lượng trình chuyển hóa lượng từ nhiên liệu sang cách hiệu hơn, ôtô hybrid thiết kế nhằm thu hồi lượng lượng bị hao phí qua trình vận hành Đối với ô tô thông thường hãm lại, lượng chuyển hóa từ sang nhiệt làm nóng đĩa thắng (rotor) Đối với ô tô Hybrid, chuyển hóa thành điện nạp lại vào pin điện, nhiều lượng hao phí trình vận hành xe thu hồi vào tái sử dụng Tuy nhiên ôtô hybrid trang bị thắng đĩa (break pad) ôtô thông thường trường hợp người lái cần hãm khẩn cấp 77 • Ôtô Hybrid gây ô nhiễm môi trường ôtô chạy xăng bình thường động điện có hiệu suất cao nhiều so với động xăng *Hạn chế xe Hybrid Khuyết điểm công nghệ hybrid hệ thống Pin Nạp Lại Được (Rechargable Battery) Giá thành pin đắt điều đáng ngại người dùng xe Hybrid Công nghệ Hybrid ngày phát triển trở thành công nghệ chủ đạo ngành sản xuất ôtô tương lai Các xe Hybrid có nhiều ưu điểm trội so với loại xe truyền thống dù chúng số nhược điểm Tuy nhiên, nhà sản xuất nghiên cứu phát triển nhiều giải pháp cho vấn đề như: tái chế pin cũ, phát triển kỹ thuật pin mới, nâng cao tuổi thọ pin v.v hứa hẹn mang lại nhiều cải tiến mới, giảm giá thành sản phẩm, đưa kỹ thuật hybrid đến với nhiều tầng lớp người dân có thu nhập thấp xã hội nhằm mục đích thay dần phương tiện giao thông cũ, giảm thiểu lượng khí thải gây ô nhiễm môi sinh 4.2 Lượng khí thải tiêu hao nhiên liệu xe Hybrid a) Tiêu chuẩn độ ô nhiễm khí xả Tiêu chuẩn khí thải có dòng tiêu chuẩn: Tiêu chuẩn Châu Âu, tiêu chuẩn Mỹ, tiêu chuẩn Nhật Bản Trừ Mỹ, Nhật Bản số nước áp dụng theo tiêu chuẩn nước xe sản xuất nhập Các nước lại chưa áp dụng theo tiêu chuẩn áp dụng theo tiêu chuẩn Châu Âu Tiêu chuẩn Châu Âu hệ thống tiêu chuẩn tiên tiến nhất, áp dụng rộng rãi giới, gồm Trung Quốc nước Đông Nam Á (trong có Việt Nam) * Tiêu chuẩn Châu Âu Châu Âu nôi ngành công nghiệp ôtô giới phát minh sáng chế động đốt đời từ lục địa Sự phát triển vượt bậc thị trường ôtô giai đoạn 1960-1970 học chết 80 người dân New York ngày thời tiết đảo lộn ô nhiễm không khí, buộc phủ nước châu Âu xây dựng chương trình cắt giảm khí thải xe vào năm 1970 Tuy nhiên, phải đến năm 1987, dự luật hoàn chỉnh quy định giá trị nồng độ giới hạn loại khí thải thông qua người ta thường gọi Euro Trải qua 18 năm, thêm tiêu chuẩn ban hành bao gồm: Euro I năm 1991, Euro II năm 1996, Euro III năm 2000 Euro IV năm 2005 Với tiêu chuẩn đời, nồng độ giới hạn khí thải lại thấp tiêu chuẩn trước 78 + Các tiêu chuẩn khí thải theo EURO Đơn vị g/kWh Khí thải EURO Năm 1987 đời CO 11,2 HC 2,4 NOx 14,4 + Lộ trình áp dụng EURO EURO EURO EURO EURO 1991 1996 2000 2005 2008 4,5 1,1 1,1 2,1 0,66 1,5 0,46 3,5 1,5 0,25 EURO 0: Áp dụng năm (1988-1992) EURO 1: Áp dụng năm (1993-1996) EURO 2: Áp dụng sau năm 1996 EURO 3: Áp dụng năm (2000-2001) EURO 4: Áp dụng năm (2005-2006) EURO 5: Áp dụng năm (2008-2009) * Tiêu chuẩn ô nhiễm môi trường Việt Nam (Tiêu chẩn Việt Nam 22 tcvn 307-06) TT Thành phần khí thải Mức Mức Mức CO(% thể tích) 4,5 3,5 3,0 HC (ppm thể tích) - Động kỳ 1200 800 600 - Động kỳ 7800 7800 7800 - Động đặc biệt 3300 3300 3300 Độ khói (% HSU) 72 60 50 Hệ số hấp thụ ánh sáng (m) 2,96 2,13 1,61 Lộ trình áp dụng 79 - Từ ngày 1/7/2006: Áp dụng mức cho phương tiện mang biển kiểm soát thuộc thành phố: Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng cần Thơ Áp dụng mức 2, mức cho đơn vị lắp ráp, xản xuất xe nước ôtô nhập - Từ ngày 1/7/2008: Áp dụng mức cho tất phương tiện vào kiểm định phạm vi toàn quốc b Lượng nhiên liệu tiêu thụ khí thải xe Hybrid Qua nghiên cứu hãng xe kết xe hybrid có tính ưu việt hẳn lĩnh vực tiết kiệm nhiên liệu đặc biệt vấn đề khí thải Tuy giá xe hybrid cao loại xe dùng xăng, lại lợi nhiều chi phí nhờ vào việc tiết kiệm lượng Xe hybrid tiết giảm lượng phát thải gây hiệu ứng nhà kính ô nhiễm môi trường Kết thể qua bảng thống kê cho hãng xe sau: Hãng Toyota: Đại diện tiêu biểu: Toyota Prius Động cơ: xi lanh Nhiên liệu: Xăng Tiêu thụ nhiên liệu: 5,1-5,8 lít/100km TT Tên xe Mức tiêu thụ nhiên liệu trung bình Nồng độ khí xả (100 km) Xe hybrid 5,1-5,8 lít 1,8 -2,2 Xe thường 10-12 lít -3,2 Hãng Ford Đại diện tiêu biểu: Ford Escape Hybrid Động cơ: xi-lanh, công suất 153 mã lực Nhiên liệu: xăng Tiêu thụ nhiên liệu: 6,5-7,6 lít/100km TT Tên xe Mức tiêu thụ nhiên liệu trung bình Nồng độ khí xả (100 km) 80 Xe hybrid 6,5-7,6 lít 2,1 -2,6 Xe thường 8,0 – 8,5 lít -3,2 Hãng Nissan Đại diện tiêu biểu: Nissan Altima Hybrid Động cơ: xi-lanh, công suất 198 mã lực Nhiên liệu: xăng Tiêu thụ nhiên liệu: 5,6-6,5 lít/100km TT Tên xe Mức tiêu thụ nhiên liệu trung bình Nồng độ Co (100 km) Xe hybrid 5,6-6,5 lít 1,5 -2 Xe thường 8,0 – 8,5 lít -3,2 81 PHẦN V: ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Đánh giá Qua nghiên cứu động Hybrid thấy xe trang bị động Hybrid thực có ý nghĩa sâu sắc bối cảnh giới tìm cách để giảm ô nhiễm môi trường tiết kiệm nhiên liệu hoá thạch phương tiện giao thông nguồn phát thải ô nhiễm không khí nhiều Phương tiện giao thông không gây ô nhiễm từ lâu mục tiêu nghiên cứu nhà khoa học Nhiều giải pháp đưa mặt hoàn thiện kết cấu động lẫn tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay xăng dầu truyền thống để giảm mức độ phát thải ô nhiễm Các nghiên cứu trở nên thiết nguồn dầu lửa ngày cạn kiệt, giá dầu thô thay đổi thất thường dường không kiểm soát giải pháp truyền thống mà giới dùng kỷ qua Các phương án nêu đạt hiệu chưa cao Trong tình hình ôtô trang bị động Hybrid phù hợp sử dụng hai nguồn lực kết hợp hỗ trợ bổ xung cho tiết kiệm nhiên liệu giảm tối đa lượng khí độc hại thải môi trường 5.2 Kết Luận Đề tài hoàn thành đạt kết là: + Cung cấp cho sinh viên kiến thức tổng quan công nghệ Hybrid ôtô Một công nghệ tiên tiến giới sử dụng rộng rãi + Đề tài đưa đầy đủ chế độ làm việc xe có trang bị động Hybrid, cấu tạo phận xe + Đặc biệt đề tài nghiên cứu loại xe cụ thể (Xe Toyota Prius) nhằm cụ thể hóa hệ thống xe Han chế: Công nghệ Hybrid Việt Nam việc nghiên cứu tìm hiểu gặp nhiều khó khăn tài liệu thiếu thốn, mô hình thật nên hạn chế đề tài chưa khảo sát nhiều loại xe để nội dung phong phú hơn, nhiều phận chưa tìm hiểu kỹ 82 5.3 Kiến nghị - Phát triển thêm đề tài thiết lập mô hình thực tế xe Hybrid để sinh viên quan sát trực quan - Nghiên cứu kỹ phận nhiều loại xe khác hãng để làm phong phú đề tài - Có thể ứng dụng phần mềm tiện ích mô trình hoạt động xe Hybrid - Phát triển, bổ xung hoàn thiện đề tài làm tài liệu giảng dạy cho giáo viên, sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Em xin chân thành cảm ơn! 83 [...]... 2.2 Phân tích cấu tạo chung của xe Hybrid dưới dạng sơ đồ khối 2.2.1 Nguyên lý hoạt động của ôtô hybrid Hình 2.2.1: Sơ đồ khối hệ thống Hybrid Ôtô hybrid hoạt động theo nguyên tắc: Động cơ điện được sử dụng để khởi động xe, trong đó trong quá trình chạy bình thường sẽ vận hành đồng bộ Động cơ điện còn có công dụng tăng cường cung cấp năng lượng để xe gia tốc hoặc leo dốc Khi phanh xe hoặc xuống dốc, động. .. động cơ điện được sử dụng như một máy phát để nạp điện cho ắc quy Không giống như các phương tiện sử dụng động cơ điện khác, động cơ Hybrid không cần nguồn điện bên ngoài, động cơ đốt trong sẽ cung cấp năng lượng cho ắc quy Với sự phối hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện, động cơ Hybrid được mở rộng giới hạn làm việc, 11 giảm tiêu thụ nhiên liệu cho động cơ đốt trong hiệu suất tổ hợp động cơ cao,... bình hết điện và động cơ khởi động hay di chuyển thậm chí là không làm việc Ắcquy sẽ không được nạp nếu tay số ở N và động cơ không hoạt động Hình 2.2.7: Quá trình nạp điện 14 2.3 Các bộ phận chính của xe hybrid: 2.3.1 Động cơ: Là loại động cơ có bộ thay đổi góc phân phối khí và bộ điều khiển bướm ga bằng điện tử Hình 2.3.1: Động cơ 2.3.2 Mô tơ 1 (MG1): Hoạt động như là một thiết bị điều khiển sự đóng... thiểu ô nhiễm môi trường Hình 2.2.2: Sơ đồ truyền động động cơ Hybrid 2.2.2 Các quá trình làm việc của xe Hybrid *Quá trình tăng tốc nhẹ: Xe sẽ di chuyển với tốc độ thấp MG2 cung cấp lực dẫn động chính Khi tốc độ lên tới 15 20 vòng/phút thì động cơ khởi động Động cơ có hiệu suất thấp khi hoạt động ở chế độ nhỏ Hình2.2.3: Quá trình tăng tốc nhẹ 12 *Quá trình chạy ổn định: Công suất đầu ra của động cơ. .. tự động Khoá cửa điện điều khiển từ xa Cảnh báo chống trộm 25 3.2 Các bộ phận chính của xe Hybrid Prius gồm: 3.2.1 Động cơ: Là loại động cơ 1.5 lít 1NZ-FXE có bộ thay đổi góc phân phối khí VVT-i Hình 3.2.1: Động cơ *Công nghệ VVT-i (Variable Valve Timing Intelligent) sử dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí Hình 3.2.2: Động cơ sử dụng hệ thống VVT-i Điều này có. .. của xe 3.1.1 Kích thước 22 Hình 3.1.4: Kích thước của xe Prius 3.1.2 Thông số kỹ thuật • Động cơ 23 Loại động cơ 1NZ-FXE Kiểu 16valve DOHC Dung tích xy lanh (cc) 1497 Tỷ số nén 13.0:1 Công suất cực đại 76HP/5000 vòng/ phút Mômen xoắn cực đại (Nm) 82(lb-ft)/4200 vòng/ phút • Hộp số truyền động Hộp số CVT Tỷ số truyền vô cấp • Kích thước - trọng lượng Dài x rộng x cao (mm) 4445x1725x1475 Chiều dài cơ sở. .. phần tử chủ động, bánh răng mặt trời là phần tử bị động làm tăng tốc độ xe và có chiều quay cùng chiều cùng chiều quay với bánh răng chủ động Hình b: Bánh răng mặt trời cố định, bánh răng bao chủ động, cần dẫn là phần tử bị động làm giảm tốc độ xe và có chiều quay cùng chiều với bánh răng chủ động Hình c: Cần dẫn cố định, bánh răng mặt trời là phần tử chủ động, bánh răng bao là phần tử bị động làm đảo... tích trữ năng lượng trong quá trình hãm điện động Nó cung cấp năng lượng cho mô tơ điện khi xe nổ máy hoặc khi cần thiết Hình 2.3.8: Ắc quy PHẦN III: PHÂN TÍCH, TÌM HIỂU MỘT LOẠI XE HYBRID CỤ THỂ (TOYOTA PRIUS) 20 Prius trong tiếng Latinh có nghĩa là “to go before“ Toyota chọn tên này bởi vì xe Prius là những chiếc xe tiên phong trong việc bảo vệ môi trường Sự gia tăng dân số cùng với sự phát triển kinh... thử thách này, Toyota đã tạo ra xe Hybrid tổ hợp thân thiện với môi trường Hệ thống Hybrid là sự phát triển trong tương lai và có nhiều lí do để sử dụng nó Những người sử dụng xe Prius hay là những xe chạy bằng xăng- điện có thể tiết kiệm được một khoản tiền lớn do xe hybrid tiết kiệm nhiên liệu hơn so với xe chạy bằng xăng thông thường, hơn nữa xe hybrid không gây ô nhiễm môi trường như xe sử dụng xăng... khi động cơ khởi động, chốt hãm sẽ hãm các cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển VVT-i để tránh tiếng gõ Van điều khiển dầu phối khí trục cam Hình 3.2.6: Van điều khiển Van điều khiển dầu phối khí trục cam hoạt động theo sự điều khiển (Tỷ lệ hiệu dụng) từ ECU động cơ để điều khiển vị trí của van ống và phân phối áp suất dầu cấp đến bộ điều khiển VVT-i đế phía làm sớm hay làm muộn Khi động cơ ngừng hoạt động,