TIỂU LUẬN TRANG TRÍ ĐỘNG lực TRÊN ĐỘNG cơ đốt TRONG f2 tìm HIỂU về XE ô tô HYBRID

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN MÁY ĐỘNG LỰC  TIỂU LUẬN TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG F2 TÌM HIỂU VỀ XE Ơ TƠ HYBRID Thành viên nhóm : Cao Đình Đức ( MSV : 181323952 ) Trần Quốc Dũng ( MSV : 181322012 ) Dương Tuấn Thành ( MSV : 181311690 ) Nguyễn Mạnh Thắng ( MSV : 181313201 ) Lớp : Kỹ thuật Máy Động Lực Khóa : 59 HÀ NỘI 2022 Lời nói đầu Sự phát triển phương tiện giao thông khu vực giới nói chung khơng giống nhau, nước có quy định riêng khí thải xe, có xu hướng bước cải tiến chế tạo loại ôtô mà mức ô nhiễm thấp giảm tối thiểu tiêu hao nhiên liệu Điều cấp thiết mà nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập người dân lại tăng không đáng kể Các xe chạy Diesel, xăng nhiên liệu khác tràn ngập thị trường gây ô nhiễm môi trường, làm cho bầu khí ngày xấu đi, hệ sinh thái thay đổi Vì việc tìm phương án để giảm tối thiểu lượng khí gây nhiễm mơi trường vấn đề cần quan tâm ngành tơ nói riêng người nói chung Ơtơ khơng gây nhiễm (zero emission) mục tiêu hướng tới nhà nghiên cứu chế tạo ơtơ ngày Có nhiều giải pháp cơng bố năm gần đây, như: hồn thiện trình cháy động cơ, sử dụng loại nhiên liệu không truyền thống cho ôtô LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pile nhiên liệu, lượng mặt trời, ôtô lai (hybrid) Phạm vi viết bàn ơtơ hybrid Ơtơ hybrid Xuất từ đầu năm 1990 nay, ôtô hybrid nghiên cứu phát triển giải pháp hiệu tính kinh tế mơi trường Có thể nói, cơng nghệ hybrid chìa khố mở cánh cửa tiến vào kỷ ngun tơ, tơ khơng gây nhiễm mơi trường hay cịn gọi ô tô sinh thái Với ưu điểm bật nêu, ôtô hybrid quan tâm nghiên cứu chế tạo nhiều nhà khoa học hãng sản xuất ôtô giới Ngày có nhiều mẫu ơtơ hybrid xuất thị trường có nhiều người tiêu dùng sử dụng loại tơ Ơtơ sử dụng Hydrogen, ơtơ điện, ôtô pin mặt trời tồn số nhược điểm định, không dễ thực với thực trạng đất nước ta Trong bối cảnh ơtơ hybrid nhiệt điện (kết hợp động đốt động điện) coi phù hợp giai đoạn đón đầu xu phát triển ôtô sạch, nhằm đáp ứng tính khắt khe mơi trường thị, tính nguy cạn kiệt nhiên liệu Tuy nhiên sử dụng loại xe hybrid nhiệt điện hoạt động phạm vi thành phố, khu du lịch vận hành loại đường dài hàng trăm kilômet tương đối phẳng Chứ sử dụng ô tô hybrid nhiệt điện thay hẳn loại ơtơ khác tính cơng nghệ lai cịn nhiều hạn chế, mà khó vấn đề nguồn dự trữ lượng điện để cấp cho động điện, dùng bình ăcquy thơng thường số lượng bình nhiều Trong phạm vi tiểu luận bàn dịng ơtơ hybrid nhiệt điện (kết hợp động đốt động điện) loại ôtô hybrid thông dụng MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN ÔTÔ HYBRID 1.1 Khái niệm chung 1.2 Phân loại ôtô hybrid .5 1.2.1 Theo thời điểm phối hợp công suất CHƯƠNG II CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA ÔTÔ HYBRID 2.1 Mơ hình tổng qt ơtơ hybrid 2.2 Động đốt .10 2.3 Hộp số phân phối công suất (Hybrid Transaxle) 11 2.4 Motor điện máy phát điện 12 2.5 Bộ phận chuyển đổi điện (Inverter with Converter) .13 2.6 Ắc-quy điện áp cao (HV Battery - High Volt Battery) 13 2.7 Cáp nguồn 14 2.8 Ắc quy phụ 14 2.9 Các phận khác có cơng dụng hỗ trợ ơtơ hybrid 15 2.9.1 Khí động lực học/ hệ số kéo thấp 15 2.9.2 Ngắt tự động động xăng 15 2.9.3 Hộp số biến thiên vô cấp (CVT- Continuously Variable Transmission): .15 2.9.4 Hê êthống kiểm soát cầm chừng xylanh (Cylinder Idling System) 16 2.9.5 Tối ưu hóa đường khí thải .16 2.9.6 Pít tơng ma sát nhỏ .16 2.9.7 Cơng nghệ biến thiên lưu lượng khí nạp .16 2.9.8 Sử dụng vật liệu tiên tiến 17 2.10 Khởi động động xe chạy 17 2.11 Tăng tốc nhẹ với động 17 2.12 Tốc độ thấp ổ định 18 2.13 Tăng tốc tối đa 18 2.14 Tốc độ cao ổn định 18 2.15 Tốc độ tối đa .19 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG , ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP CỦA XE HYBRID 19 3.1 Phân biệt xe hybrid với xe điện 19 3.2 Ứng dụng hệ thống hybrid hang xe ô tô đại 23 3.3 Ưu điểm nhược điểm xe Hybrid 26 3.3.1 Ưu điểm 26 3.3.2 Nhược điểm xe Hybrid 27 3.3.3 Những lưu ý sử dụng ô tô Hybrid 28 3.4 Những hư hỏng thường gặp xe Hybrid .28 KẾT LUẬN 29 CHƯƠNG I TỔNG QUAN ÔTÔ HYBRID 1.1 Khái niệm chung Ơ tơ hybrid dịng xe sử dụng động tổ hợp, kết hợp động chạy lượng thông thường (xăng, Diesel…) với động điện lấy lượng điện từ ắc-quy cao áp Điểm đặc biệt ắc-quy nạp điện với chế nạp “thông minh” xe phanh, xuống dốc…, gọi trình phanh tái tạo lượng Nhờ mà ơtơ tiết kiệm nhiên liệu vận hành động điện đồng thời tái sinh lượng điện để dùng cần thiết 1.2 Phân loại ôtô hybrid 1.2.1 Theo thời điểm phối hợp công suất 1.2.1.1 Chỉ sử dụng motor điện tốc độ chậm Khi ôtô bắt đầu khởi hành, motor điện hoạt đô ngô cung cấp công suất giúp xe chuyển đô ngô tiếp tục tăng dần lên với tốc độ khoảng 25 mph (1,5 km/h) trước động xăng tự khởi động Để tăng tốc nhanh từ điểm dừng, động xăng phải khởi động cung cấp cơng suất tối đa Ngoài ra, motor điện động xăng hỗ trợ cho điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, leo dốc, leo núi vượt qua xe khác Do motor điện sử dụng nhiều tốc độ thấp, nên loại có khả tiết kiệm nhiên liệu lái đường phố đường cao tốc Toyota Prius Ford Escape Hybrid hai dịng điển hình thuộc loại 1.2.1.2 Phối hợp cần công suất cao Motor điện hỗ trợ động xăng điều kiện lái u cầu nhiều cơng suất, q trình tăng tốc nhanh từ điểm dừng, leo dốc vượt qua xe khác, cịn điều kiện bình thường xe chạy động xăng Do đó, hybrid loại tiết kiệm nhiên liệu đường cao tốc động xăng bị gánh nặng Điển hình Honda Civic Hybrid Honda Insight thuộc loại thứ hai Cả hai loại lấy công suất từ ắc-quy motor điện sử dụng đương nhiên làm yếu cơng suất ắc-quy Tuy nhiên, xe hybrid không cần phải cắm vào nguồn điện để sạc có khả tự sạc 1.2.2 Theo cách phối hợp công suất động nhiệt động điện 1.2.2.1 Kiểu nối tiếp Động điện truyền lực đến bánh xe chủ động, công việc động nhiệt kéo máy phát điện để phát sinh điện nạp cho ắc-quy cung cấp cho động điện Hình 1a Hệ thống hybrid nối tiếp Dịng điện sinh chia làm hai phần, để nạp ắc-quy dùng chạy động điện Động điện cịn có vai trị máy phát điện (tái sinh lượng) xe xuống dốc thực trình phanh Hình 1b Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp Ưu điểm: Động đốt không hoạt động chế độ không tải nên giảm ô nhiễm mơi trường, Động đốt chọn chế độ hoạt động tối ưu, phù hợp với loại ôtô Mặt khác động nhiệt hoạt động xe chạy đường dài quãng đường quy định dùng cho ăcquy Sơ đồ khơng cần hộp số Nhược điểm: Tuy nhiên, tổ hợp ghép nối tiếp tồn nhược điểm như: Kích thước dung tích ắc-quy lớn so với tổ hợp ghép song song, động đốt làm việc chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn điện cho ắc-quy nên dễ bị tải 1.2.2.2 Kiểu song song Dòng lượng truyền tới bánh xe chủ động song song Cả động nhiệt motor điện truyền lực tới trục bánh xe chủ động với mức độ tùy theo điều kiện hoạt động khác Ở hệ thống động nhiệt đóng vai trị nguồn lượng truyền moment cịn motor điện đóng vai trị trợ giúp tăng tốc vượt dốc Kiểu không cần dùng máy phát điện 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, khởi động động đốt dùng máy phát điện để nạp điện cho ắc-quy Ưu điểm: Công suất ôtô mạnh sử dụng hai nguồn lượng, mức độ hoạt động động điện động nhiệt nên dung lượng bình ắc-quy nhỏ gọn nhẹ, trọng lượng thân xe nhẹ so với kiểu ghép nối tiếp hỗn hợp Nhược điểm: Động điện phận điều khiển motor điện có kết cấu phức tạp, giá thành đắt động nhiệt phải thiết kế công suất lớn kiểu lai nối tiếp Tính nhiễm mơi trường tính kinh tế nhiên liệu khơng cao Hình 2a Hệ thống hybrid song song Hình 2b Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song 1.3.2.3 Kiểu hỗn hợp Hệ thống kết hợp hai hệ thống nối tiếp song song nhằm tận dụng tối đa lợi ích sinh Hệ thống lai nối tiếp có phận gọi "thiết bị phân chia công suất" chuyển giao tỷ lệ biến đổi liên tục công suất động nhiệt động điện đến bánh xe chủ động Tuy nhiên xe chạy theo "kiểu êm dịu" với động điện Hệ thống chiếm ưu việc chế tạo xe hybrid Hình 3a Hệ thống hybrid hỗn hợp Hình 3b Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp 1.3.2.4 So sánh ba kiểu phối hợp công suất CHƯƠNG II CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA ƠTƠ HYBRID 2.1 Mơ hình tổng qt ơtơ hybrid Hình Một dạng ơtơ Hybrid kiểu phối hợp cơng suất song song Hình Sơ đồ ôtô hybrid kiểu hỗn hợp Hình Một dạng ôtô hybrid kiểu hỗn hợp Ghi chú: Engine: Động đốt ECM: Electric Control Module - Bộ phận điều khiển điện tử cho động HV ECU: Hybrid Vehicle ECU- ECU điều khiển kết hợp ôtô hybrid Shift Postion Sensor: Cảm biến vị trí tay số Brake ECU: ECU điều khiển phanh HV Battery: High Volt Battery- Ắc-quy điện áp cao Inverter with Converter: Bộ chuyển đổi điện 2.2 Động đốt Hybrid Transaxle: Hộp số kết hợp với phân phối công suất Việc sử dụng vật liệu tiên tiến - magie, hợp kim nhôm nhựa dẻo – làm giảm khối lượng xe Việc giảm khối lượng làm tăng khả tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải giúp vận hành hiệu Với tất công nghệ tiên tiến, khả tiết kiệm nhiên liệu giảm khí thải mình, ơtơ hybrid xem xe tương lai Chắn chắn, với model hybrid xuất model phát triển, công nghệ đóng vai trị tranh ngành ô tô năm tới 2.10 Khởi động động xe chạy Nếu mômen dẫn động yêu cầu tăng lên xe chạy với MG2, MG1 kích hoạt để khởi động động Tương tự, có hạng mục ECU kiểm sốt tình trạng SOC, nhiệt độ ắc quy, nhiệt độ nước điều kiện tải điện lệch so với mức tiêu chuẩn, MG1 kích hoạt để khởi động động (MG1 hoạt động chế độ động cơ) 2.11 Tăng tốc nhẹ với động Tốc độ trung bình (15-40 mph), động đốt hoạt động cung cấp lượng, MG2 hoạt động đồng thời động điện sử dụng lượng điện hổ trợ MG1 quay đồng thời với động (được kéo động cơ) đóng vai trị máy phát điện, cung cấp lượng cho MG2 2.12 Tốc độ thấp ổ định Khi xe chạy chế độ tải thấp, truyền hành tinh chia công suất động hai phần Một phần truyền đến bánh xe chủ động, phần lại kéo MG1 để phát điện đến biến đổi cấp cho MG2 hoạt động bổ sung công suất đến bánh xe chủ động 2.13 Tăng tốc tối đa Khi xe chuyển từ chế độ tải thấp sang chế độ tăng tốc mạnh, hệ thống bổ sung điện ắc quy HV vào lực truyền động MG2 2.14 Tốc độ cao ổn định Khi xe chạy tốc độ cao ổn định động MG2 hoạt động, MG1 hoạt động chế độ phanh (MG1 không quay 2.15 Tốc độ tối đa Khi tốc độ ôtô cao (>100mph) MG2 hoạt động để bổ sung cơng suất cho động đốt trong, lúc HV Battery cung cấp điện cho hoạt động MG2, MG1 nhận phần lượng điện từ HV Battery quay ngược chiều với MG2 tạo tỷ số truyền tăng cho phép ôtô chạy với tốc độ cao Nhận xét: Phạm vi tiểu luận nghiên cứu trạng thái làm việc ơtơ phối hợp hai dịng công suất (công suất sinh từ động đốt động điện MG2) CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG , ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP CỦA XE HYBRID 3.1 Phân biệt xe hybrid với xe điện Xe hybrid điện coi thân thiện với môi trường thiết kế theo cách giảm mức sử dụng xăng Xe điện hoàn toàn phụ thuộc vào điện, có nghĩa chúng phần trăm điện Họ phải sạc xe di chuyển phí kéo dài Mặt khác, xe hybrid gọi điện phần Họ sử dụng hỗn hợp khí lượng điện Nguồn lượng xe tơ hybrid động đốt trong, với pin động DC gắn trục, cung cấp lực đẩy bổ sung Các động Hybrid không hoạt động tốc độ thấp khả tăng tốc vừa phải Nó hoạt động số khoản phí cung cấp Khi có nhu cầu thêm lượng, động thông thường cung cấp cho Vì pin khơng thể cung cấp điện tích vơ hạn, động đốt gas cung cấp xe hybrid Trong xe điện đơn giản, pin sạc sử dụng để cung cấp lượng Xe điện chạy miễn pin cung cấp sạc Điều có nghĩa tơ điện phụ thuộc hồn tồn vào điện tích cục Một khác biệt xe hybrid xe điện liên quan đến pin Trong xe hybrid, pin khơng cung cấp lượng mà cịn sạc lại lái xe Mặt khác, pin xe điện không sạc lại trừ cắm vào số nguồn lượng Một điểm khác biệt xe hybrid xe điện loại trước gọi Xe phát thải thấp (LEV) loại sau phân loại Xe không phát thải (ZEV) Mặc dù xe Hybrid thân thiện với môi trường xe thông thường, xe điện coi hoàn hảo mặt sinh thái Khi xe hybrid gây nhiễm động xăng, xe điện khơng gây nhiễm chúng hồn tồn dựa vào lượng điện Vấn đề liên quan đến xe điện so sánh với xe hybrid xe cũ chạy ngắn sau Về bản, xe hybrid sử dụng hệ truyền động lai động xăng điện Đây kết hợp động điện (motor) với động đốt hệ thống cho phép thu hồi lượng thông qua phanh tái tạo Xe hybrid di chuyển nhờ vào động điện, động xăng hai động điện xăng hoạt động cách êm dịu để đảm bảo khả tăng tốc Nhờ sử dụng động điện bổ trợ, động đốt hao tốn nhiên liệu giúp xe tiết kiệm nhiên liệu hơn, giảm lượng khí thải phát sinh mơi trường Cung cấp điện cho xe hybrid pin điện áp cao (tách biệt với pin 12 volt thông thường ô tô) pin “sạc” bổ sung điện hệ thống phanh táo tạo lượng (Phanh tái sinh) Nhờ đó, pin xe hybrid ln trì cách ổn định để cấp điện dẫn động xe, song song pin có nhiệm vụ sạc lại cho bình ắc-quy 12V xe Pin hybrid thường nhà sản xuất thiết kế để hoạt động vòng đời xe Do đó, vịng đời xe cịn phụ thuộc vào yếu tố sử dụng, tần suất sử dụng điều kiện sử dụng xe Theo tham khảo nhiều thị trường khác, pin hybrid có tỷ lệ thay năm đầu sử dụng vô thấp Ơ tơ chạy điện khơng sử dụng kết hợp với loại động đốt Ô tô điện sử dụng hai phận mơ tơ điện pin Theo đó, xe điện trang bị tối thiểu động điện với nhiều kiểu thiết lập khác nhau, tùy thuộc vào hệ dẫn động mà động điện bố trí trục trước, trục sau hai trục Ví dụ, xe điện sử dụng động điện, mẫu xe Tesla Model tiêu chuẩn bố trí động điện phía sau – dẫn động cầu sau (RWD), VinFast e34-mẫu ô tô điện Việt Nam bố trí động điện phía trước – dẫn động cầu trước (FWD) Ở phiên cao cấp dòng Tesla Model hay dòng xe điện tới VinFast, xe sử dụng hệ dẫn động bốn bánh tồn thời gian (AWD) nhờ bố trí mơ tơ điện hai trục Một khác biệt xe hybrid xe điện loại nhiên liệu Cả hai loại xe có pin sạc điện theo cách khác Trong đó, xe hybrid có tính linh hoạt nhiên liệu, chúng chạy xăng/dầu Xe hybrid tự động chuyển đổi linh hoạt chạy điện chạy xăng Chính thế, xe hybrid khơng bị “bó hẹp” phạm vi di chuyển hạn chế xe điện, xăng phổ biến nhiều so với trạm sạc điện Trong đó, xe điện có lợi chi phí nhiên liệu, chi phí vận hành thân thiện với mơi trườngt, hay trả tiền cho bình xăng đầy giá điện thấp hơn, chưa kể khoản giảm giá ưu đãi khác dành cho xe điện Nhìn chung, xe điện, xe hybrid có mạnh riêng biệt, phù hợp với nhu cầu sử dụng khác Tóm lược 1.Xe điện hồn tồn phụ thuộc vào điện Ơ tơ hybrid sử dụng hỗn hợp khí lượng điện Nguồn xe hybrid động đốt trong, với pin pin động DC gắn trục, cung cấp lực đẩy bổ sung Một xe điện có pin sạc cung cấp lượng Trong xe hybrid, pin không cung cấp lượng mà cịn lưu trữ Mặt khác, pin xe điện không sạc lại trừ cắm vào số nguồn lượng 3.2 Ứng dụng hệ thống hybrid hang xe ô tô đại Khi mà q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa tồn cầu việc di chuyển, vận tải hàng hóa phát triển chóng mặt Do nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu xăng, dầu tăng cao Một vấn đề mà cần đối mặt nhiên liệu cạn kiệt tương lai Do tiết kiệm nhiên liệu lượng yêu cầu hàng đầu quốc gia giới Ngành công nghiệp ô tô không nằm vấn đề cấp thiết Nhiều hãng sản xuất ô tô lớn giới không ngừng tạo mẫu xe tiết kiệm nhiên liệu Ví dụ Toyota từ cuối 1997 mắt mẫu xe Hybrid giới Toyota Prius Sau Honda vào sản xuất Civic sử dụng động Hybrid Vài năm trước, thị trường Việt Nam đón nhận số mẫu xe Hybrid tiếng  Toyota Prius, Lexus RX 450h, Toyota Camry Hybrid, Mercedes-Benz S400 Hybrid… Nhưng tất nhập tư nhân không phân phối hãng Đặc biệt có Toyota Prius Hybrid phân phối hãng Việt Nam Sau loại xe Hybrid có mặt thị trường Series Hybrid dòng xe chạy điện Động đốt dùng với mục đích: nạp điện cho pin, cung cấp điện cho động xe chạy Hiện mẫu BMW i3 dịng Series Hybrid có thị trường Parallel Hybrid hoạt động phần lớn nhờ vào công suất động đốt Trường hợp xe cần tăng tốc hay hoạt động với dải vịng tua máy thấp cần đến động điện Ví dụ dịng Parallel Hybrid mẫu xe Honda Insight Xe MID-Hybrid tương tự Parallel Hybrid, nghĩa dùng động điện trường hợp xe cần gia tốc muốn khí thải mơi trường mức thấp Bên cạnh xe MID-Hybrid tận dụng lượng lúc phanh để sinh điện lưu pin Từ hiệu suất nhiên liệu tăng lên đáng kể Ferrari LaFerrari đại diện tiêu biểu MID-Hybrid.  Plug-in hybrid dịng xe lai sạc điện có pin lớn sạc từ nguồn điện bên ngồi Do phạm vi hoạt động xe lớn dòng Hybrid khác chế độ điện Ngày dòng xe PHEV hoàn thiện nhiều hãng sản xuất tơ áp dụng cho mẫu xe họ Tiêu biểu Toyota Prius có tùy chọn PHEV 48km thường 17km (chế độ điện) ... thải mình, ? ?tô hybrid xem xe tương lai Chắn chắn, với model hybrid xuất model phát triển, công nghệ đóng vai trị tranh ngành ô tô năm tới 2.10 Khởi động động xe chạy Nếu mômen dẫn động yêu cầu... điện để cấp cho động điện, dùng bình ăcquy thơng thường số lượng bình nhiều Trong phạm vi tiểu luận bàn dịng ơtơ hybrid nhiệt điện (kết hợp động đốt động điện) loại ? ?tô hybrid thông dụng MỤC LỤC... tơ khơng gây ô nhiễm môi trường hay gọi ô tô sinh thái Với ưu điểm bật nêu, ? ?tô hybrid quan tâm nghiên cứu chế tạo nhiều nhà khoa học hãng sản xuất ơtơ giới Ngày có nhiều mẫu ? ?tô hybrid xuất