Đồ án tốt nghiệp: Diesel hybrid

1.4 Nội dung nghiên cứu Chương 1: Tổng quan: Lý do chọn đề tài – Mục đích nghiên cứu đề tài – Phương pháp nghiên cứu – Nội dung nghiên cứu Chương 2: Tổng quan về xe Hybrid: Khái quát cô

TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID

Khái quát công nghệ Hybrid trên xe ô tô

Chiếc ô tô chạy hoàn toàn bằng điện đầu tiên được tạo ra bởi kỹ sư Ferdinand Porsche vào năm 1899 Nhiều tài liệu có tên gọi khác nhau trong khoảng thời gian này, nhưng các sản phẩm của Ferdinand Porsche được công nhận nhiều nhất và cũng là sản phẩm đầu tiên được bán dưới dạng thương mại Chiếc xe này được gọi là System Lohner- Porsche Mixte, nó sử dụng động cơ xăng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện dẫn động bánh trước của xe

Có thể Mixte là những chiếc Hybrid thuộc loại Range Extender Hybrid Mixte đã được đón nhận nồng nhiệt và hơn 300 chiếc đã được sản xuất Tuy nhiên, nhu cầu về xe hybrid bắt đầu suy yếu khi Henry Ford bắt đầu xây dựng dây chuyền lắp ráp ô tô đầu tiên vào năm 1904 Vào thời này, những quy định thiếu chặt chẽ về khí thải cùng với giá xăng rẻ mạt đã khiến xe xăng phổ biến trên đường phố, điều này đã thu hẹp đáng kể thị trường xe Hybrid

Khi những chiếc hybrid được sản xuất với sản lượng, chất lượng tốt nhất thời đó vào những năm 1910 bằng công nghệ của Mixte, hầu hết đều bán rất chậm vì chúng có giá cao hơn so với những chiếc chạy bằng xăng Xe lai sớm trở thành dĩ vãng trong suốt khoảng thời gian gần 50 năm, chúng đơn giản chỉ là sự lựa chọn đứng sau xe chạy bằng xăng

Hình 2.1: Xe hybrid thời kì đầu

Những dấu hiệu khởi sắc của dòng xe Hybrid:

Trong những năm 1960, Quốc hội Hoa Kỳ thông qua các luật nhằm khuyến khích sử dụng phương tiện điện hơn nhằm giảm ô nhiễm không khí Chính phủ Hoa Kỳ đầu tư mạnh mẽ vào phát triển xe Hybrid với hy vọng chúng sẽ trở nên phổ biến hơn Tuy nhiên, những nỗ lực này không đạt được nhiều thành công cho đến khi có sự kiện lệnh cấm vận dầu mỏ từ Ả Rập vào năm 1973

Cuộc khủng hoảng dầu mỏ này gây ra sự tăng giá mạnh mẽ của xăng và giảm nguồn cung Khi đó, gần 85% lao động Mỹ sử dụng ô tô để đi lại, làm cho tăng giá xăng và giảm nguồn cung trở thành một vấn đề nghiêm trọng, đẩy nhu cầu sử dụng xe Hybrid trở nên cấp bách hơn

Trong 25 năm tiếp theo, các hãng sản xuất ô tô đã đầu tư hàng tỷ đô la vào nghiên cứu và phát triển công nghệ Hybrid Tuy nhiên, chỉ một số ít mẫu xe được sản xuất có thể giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ, đồng thời cạnh tranh về giá cả và hiệu suất với các xe sử dụng xăng

2.1.2 Phạm vi ứng dụng Ứng dụng động cơ Diesel Hybrid trên xe tải

Tiết kiệm nhiên liệu: Hệ thống hybrid giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu trong quá trình vận chuyển hàng hóa, làm giảm chi phí vận hành

Quản lý tải trọng: Cải thiện khả năng quản lý tải trọng và hiệu suất khi di chuyển trên đường

Dịch vụ giao hàng: Giảm Tiếng Ồn và Khí Thải: Hệ thống hybrid giúp giảm khí thải và tiếng ồn trong các dịch vụ giao hàng đô thị, làm cho quá trình giao hàng trở nên bền vững hơn Ứng dụng động cơ Diesel Hybrid trên xe du lịch và vận tải hành khách

Bảo vệ môi trường: Xe du lịch diesel hybrid giúp giảm tác động đến môi trường trong các khu vực du lịch và điều dưỡng

Tăng tiết kiệm nhiên liệu: Cải thiện hiệu suất năng lượng trên các tuyến đường dài Dịch vụ xe buýt và vận tải hành khách: Giảm tác động đến môi trường đô thị: Xe buýt diesel hybrid giảm tiếng ồn và khí thải trong các khu vực đô thị, cung cấp dịch vụ giao thông công cộng sạch sẽ hơn

Tích hợp hệ thống năng lượng tái tạo: Sử dụng hệ thống regenerative braking để tái tạo năng lượng từ quá trình phanh Ứng dụng động cơ Diesel Hybrid trên xe cứu thương và phục vụ y tế:

Dịch vụ cứu thương: Nguồn điện liên tục: Xe cứu thương diesel hybrid cung cấp nguồn điện liên tục cho các thiết bị y tế trong quá trình chuyển bệnh nhân

Giảm tiếng ồn: Giảm tiếng ồn trong quá trình ứng cứu khẩn cấp để duy trì sự yên tĩnh và thoải mái cho bệnh nhân.

Phân loại các kiểu xe hybrid

Xe Mild Hybrid (hay còn gọi là MHEV - xe lai nhẹ) là loại xe sử dụng kết hợp hai loại động cơ: động cơ điện và động cơ đốt trong Động cơ điện trong hệ thống này có kích thước nhỏ và sử dụng pin điện áp thấp (48V), do đó không thể hoạt động độc lập mà phải phối hợp với động cơ đốt trong Sự hỗ trợ của động cơ điện thường chỉ diễn ra trong giai đoạn khởi động, giúp xe có thêm mô-men xoắn sớm và lớn hơn

Khi xe đang xuống dốc, phanh gấp hoặc tạm dừng, động cơ điện cho phép động cơ đốt trong tắt tạm thời và sau đó khởi động lại nhanh chóng Đồng thời, động cơ điện cũng hỗ trợ tăng lực kéo cho động cơ đốt trong bằng cách cung cấp thêm công suất Pin của động cơ điện được sạc lại nhanh chóng thông qua quá trình phanh xe Ưu điểm

Nhờ có hệ thống phanh tái sinh, giúp thu hồi năng lượng, tiết kết khoảng 10-15% nhiên liệu so với động cơ đốt trong

Pin và động cơ điện nhỏ hơn so với các dòng xe hybrid khác nên giá thành, chi phí bảo dưỡng, sửa chữa rẻ hơn

Giá thành cao hơn xe truyền thống

Khả năng cơ động kém ở những dải vòng tua thấp

Một số dòng xe tiêu biểu

Hình 2.2 Volvo XC60 B6 2022 Bảng 2.1: Thông số kĩ thuật xe Volvo XC606 2022

Số xi lanh 4 xi lanh

Dung tích xi lanh 1969 cm 3

Mô-men xoắn /vòng tua 400/(2.200-5.400)

Công suất (mã lực)/vòng tua (vòng/phút) 320/5700

Dung tích bình nhiên liệu (lít) 71

Mức tiêu thụ nhiên liệu đường hỗn hợp

Hình 2.3 Suzuki Ertiga Hybrid 2022 Bảng 2.2: Thông số kĩ thuật xe Suzuki Ertiga Hybrid 2022

Mẫu xe Suzuki Ertiga Hybrid 2022

Mô-men xoắn (Nm)/vòng tua (vòng/phút) 138/4.000

Công suất (mã lực)/vòng tua (vòng/phút) 104,7/6.000

Hình 2.4 Volkswagen Golf Bảng 2.3: Thông số kĩ thuật xe Volkswagen Golf

Kiểu động cơ GTE 1.4 TSI

Mô-men xoắn (Nm)/vòng tua

Công suất (mã lực)/vòng tua (vòng/phút) 150/5000-6000

Tổng dung lượng pin 13 kWh

Dung tích bình nhiên liệu (lít) 39,5

Xe Full Hybrid, hay còn gọi là xe lai toàn phần, là loại xe hybrid có thể sử dụng động cơ điện và động cơ đốt trong một cách riêng biệt hoặc kết hợp Khi chỉ sử dụng động cơ điện, xe chỉ di chuyển được quãng đường ngắn với tốc độ từ thấp đến trung bình do hạn chế dung lượng pin Tuy nhiên, pin có thể được sạc nhanh chóng bằng năng lượng từ động cơ đốt trong, vốn không chỉ truyền lực cho xe mà còn cung cấp năng lượng để sạc pin

Trong xe Full Hybrid, động cơ điện sẽ hoạt động khi xe mới khởi động và đang ở chế độ không tải Khi xe bắt đầu di chuyển, bộ điều khiển sẽ quyết định sử dụng hoàn toàn động cơ điện, động cơ đốt trong hoặc kết hợp cả hai

- Ở vận tốc thấp và khi đạp ga nhẹ nhàng, xe thường sử dụng động cơ điện

- Khi đạp ga mạnh ở vận tốc thấp, động cơ đốt trong sẽ được kích hoạt để tăng tốc nhanh

- Khi vận tốc ổn định từ 50 - 60 km/h, động cơ đốt trong sẽ tự động ngắt và động cơ điện sẽ tiếp tục hoạt động

Như vậy, trong xe Full Hybrid, động cơ điện hoạt động liên tục từ khi xe khởi hành, trong khi động cơ đốt trong chỉ hỗ trợ khi xe cần lực kéo lớn như tăng tốc hoặc khi di chuyển ở tốc độ cao

Một số dòng xe tiêu biểu:

Peugeot 3008 Hybrid4 2015, Citroởn DS5 (2012-2015), Honda CR-V e: HEV RS,…

Hình 2.5 Peugeot 3008 Hybrid4 2015 Bảng 2.4: Thông số kĩ thuật xe Peugeot 3008 Hybrid4 2015

Dung tích xi lanh 1997 cm3

Công suất (kW)/vòng tua (vòng/phút) 147/3750

Công suất động cơ pin (kW) 27

Hỡnh 2.6 Citroởn DS5 (2012-2015) Bảng 2.5: Thơng số kĩ thuật xe Citroởn DS5 (2012-2015)

Momen xoắn động cơ pin (Nm) 200

- Tiết kiệm năng lượng, giảm khoảng 40% mức tiêu hao nhiên liệu trên đường hỗn hợp, ít gây ô nhiễm môi trường trong quá trình sử dụng

- Khởi hành êm ái, không rung giật, bắt tốc nhanh so với động cơ đốt trong

- Giá thành cao hơn so với xe truyền thống

- Chi phí sửa chữa, bảo dưỡng, thay thế pin ( có tuổi thọ từ 8-10 năm) cao

Xe Plug-in Hybrid (hay còn gọi là PHEV - xe lai sạc điện) là loại xe hybrid kết hợp cả động cơ điện và động cơ đốt trong Pin của động cơ điện có thể được sạc đầy bằng cách cắm vào nguồn điện từ lưới điện bên ngoài, có thể sạc tại nhà hoặc tại các trạm sạc công cộng

Nguyên lý hoạt động của xe Plug-in Hybrid tương tự như xe Full Hybrid Xe có thể chạy hoàn toàn bằng điện và chỉ sử dụng động cơ đốt trong khi pin cạn kiệt Do có dung lượng pin lớn, xe PHEV có thể di chuyển được quãng đường dài hơn so với các loại xe hybrid khác Ưu điểm

- Tiết kiệm chi phí hơn so với xe lai toàn phần

- Khởi hành êm ái, bắt tốc nhanh, hạn chế tối đa lượng khí thải ra môi trường

- Giá thành, chi phí bảo dưỡng cao

- Thói quen người rất hay quên sạc điện khi đã đổ xăng nên pin hay bị yếu, lúc này xe sẽ hoạt động như một chiếc xe chạy xăng thông thường, gây tốn kém hơn

Một số xe tiêu biểu

Hình 2.7 MERCEDES-BENZ E300 DE Bảng 2.6: Thông số kĩ thuật xe MERCEDES-BENZ E300 DE

Mẫu xe Mercedes-Benz E 300 de Avantgarde

Công suất động cơ điện (mã lực) 122

Mô-men xoắn động cơ điện (Nm) 440

Công suất kết hợp cả hai động cơ (kW) 225

Mô-men xoắn cực đại kết hợp cả hai động cơ (Nm)

Hình 2.8 Mercedes GLC 300 de Bảng 2.7: Thông số kĩ thuật xe Mercedes GLC 300 de

Mẫu xe Mercedes GLC 300 de

Mô-men xoắn (Nm)/vòng tua (vòng/phút) 400/1600

Momen xoắn động cơ pin (Nm) 440

Quãng đường sử dụng pin (km) 45

Mức tiêu thụ nhiên liệu (lít/100km) 1.7

2.2.4 Range extender hybrid (xe lai mở rộng)

Loại xe này khá đặc biệt khi nó chỉ sử dụng duy nhất động cơ điện để dẫn động, điện được lấy từ pin hoặc trực tiếp từ máy phát trên xe Lúc này động cơ đốt trong đóng vai là máy phát điện để tạo ra điện sạc điện cho pin hoặc là để sử dụng trực tiếp cho động cơ điện Bên cạnh đó loại này cũng có giắc cắm sạc từ nguồn điện bên ngoài như Plug-in Hybrid Ưu điểm:

- Xe dùng động cơ điện để dẫn động nên không khác gì xe thuần điện và mang nhiều vượt trội như vận hành êm ái, sản sinh ra momen xoắn cao, tính cơ động cao

- Tiết kiệm nhiên liệu ( khoảng 2,2l/100km)

- Chi phí cao: Xe extender hybrid thường đắt hơn so với xe chỉ chạy xăng hoặc xe hybrid thông thường do sự phức tạp của hệ thống và các thành phần bổ sung như pin lớn và động cơ điện mạnh

- Hiệu suất nhiên liệu không luôn vượt trội

Hình 2.9 Nissan Kicks e-Power Bảng 2.8: Thông số kĩ thuật xe Nissan Kicks e-Power

Mẫu xe Nissan Kicks e-Power Động cơ 1

Các kiểu dẫn động

2.3.1 Hệ dẫn động hybrid nối tiếp

Hệ thống dẫn động hybrid nối tiếp (Series hybrid electric drive train) là hệ thống dẫn động cho xe hybrid trong đó xe chỉ được kéo bởi mô-tơ điện Mô-tơ điện này được cung cấp năng lượng từ hai nguồn là: Ắc quy và máy phát điện được dẫn động bởi động cơ đốt trong

Hình 2.10 Sơ đồ hệ dẫn động hybrid nối tiếp

Bánh xe được kéo bởi một mô tơ điện Mô-tơ điện lấy năng lượng từ nguồn ắc qui hoặc máy phát được dẫn động bởi động cơ đốt trong Cụm động cơ đốt trong và máy phát có nhiệm vụ giúp ắc quy bổ sung năng lượng cho mô-tơ kéo khi công suất tải yêu cầu lớn hoặc nạp cho ắc quy khi công suất tải yêu cầu nhỏ và dung lượng ắc quy thấp

Bộ điều khiển mô-tơ để điều khiển mô-tơ kéo sinh ra năng lượng phù hợp với yêu cầu của xe

Sự hoạt động của xe (gia tốc, khả năng leo dốc, tốc độ lớn nhất) được quyết định hoàn toàn bởi kích thước và đặc tính của mô-tơ kéo dẫn động Với sơ đồ kết nối như vậy thì đặc tính của xe hybrid có dạng như ví dụ của một mô-tơ điện

Trong hệ thống dẫn động hybrid nối tiếp, cụm động cơ đốt trong và máy phát là phần cơ khí được tách rời với trục bánh xe Tốc độ và mô-men của động cơ đốt trong không phụ thuộc vào tốc độ và mômen kéo yêu cầu của xe, nó có thể được điều khiển ở bất kì điểm làm việc nào trên vùng tốc độ - mômen của nó Thông thường động cơ đốt trong sẽ được điều khiển ở vùng làm việc tối ưu của nó, ở vùng mà nhiên liệu tiêu thụ và khí thải phát ra của động cơ là nhỏ nhất Lí do tách rời phần cơ khí của động cơ đốt trong với trục bánh xe nhằm để ĐCĐT có thể làm việc ở vùng tối ưu và đặc tính của ĐCĐT được thay bằng đặc tính của mô-tơ điện Tuy nhiên, nó phụ thuộc nhiều vào các chế độ làm việc của động cơ và điều khiển chiến lược của hệ dẫn động

Hình 2.11 Đặc tính ĐCĐT và các vùng hoạt động

2.3.1.3 Các chế độ làm việc

Chế độ kéo hỗn hợp: Khi cần yêu cầu một công suất lớn lúc này năng lượng của cả cụm động cơ đốt trong và máy phát và nguồn năng lượng từ ắc quy cùng cấp năng lượng cho mô-tơ điện hoạt động Trong trường hợp này, động cơ đốt trong sẽ được điều khiển để

40 làm việc ở vùng tối ưu của nó Nguồn năng lượng từ ắc quy cung cấp công suất thêm để đáp ứng công suất kéo yêu cầu

Chế độ chỉ có nguồn năng lượng của ắc quy cung cấp cho mô-tơ điện: Trong trường hợp này, chỉ có nguồn ắc quy cung cấp công suất của nó để đáp ứng với công suất yêu cầu, thường là trong giai đoạn khởi động và gia tốc từ khởi động tới khi xe đạt tới tốc độ cơ bản

Chế độ chỉ có nguồn năng lượng của cụm ĐCĐT/MP cung cấp cho mô-tơ điện:

Trong trường hợp này, chỉ có cụm ĐCĐT/MP cung cấp công suất của nó để đáp ứng công suất yêu cầu, giai đoạn xe chạy ở tốc độ ổn định, chế độ lái bình thường Năng lượng điện được kết nối trực tiếp từ cụm ĐCĐT/MP tới mô-tơ kéo

Chế độ ắc quy, nạp năng lượng cho ắc quy từ cụm ĐCĐT/MP: Khi năng lượng của ắc quy giảm xuống dưới một mức qui định nào đó thì ắc quy phải được nạp Ắc quy có thể được nạp từ máy phát hay quá trình phanh tái sinh Thường thì máy phát nạp khi phanh tái sinh nạp không đủ Trong trường hợp này, công suất của động cơ đốt trong được chia làm hai phần: Một để kéo xe, phần còn lại để dẫn động máy phát nạp điện cho ắc quy Dạng hoạt động này chỉ có hiệu quả khi năng lượng của cụm ĐCĐT/MP sinh ra lớn hơn công suất tải yêu cầu

Chế độ phanh tái sinh: Khi xe phanh, mô-tơ kéo có chức năng như một máy phát điện, biến đổi phần động năng của xe thành năng lượng điện để nạp cho ắc quy

Bộ điều khiển xe điều khiển hoạt động của mỗi bộ phận tùy theo công suất kéo yêu cầu từ người lái, tín hiệu phản hồi từ mỗi bộ phận và điều khiển chiến lược cài đặt trước của hệ thống dẫn động Những bộ phận được điều khiển để phù hợp với công suất yêu cầu của người lái xe, hoạt động của mỗi bộ phận với hiệu suất tối ưu, thu lại năng lượng phanh càng nhiều càng tốt, duy trì trạng thái nạp cho ắc quy

- Động cơ tách rời với bánh dẫn nên tốc độ và mô-men của động cơ độc lập với tốc độ và mô-men yêu cầu và có thể luôn được duy trì làm việc ở vùng làm việc tối ưu của nó với sự tiêu thụ nhiên liệu và phát thải nhỏ nhất Hiệu suất và sự phát thải của động cơ còn được cải thiện hơn nữa bởi thiết kế tối ưu tùy vào điều kiện hoạt động

- Sự ngắt kết nối giữa động cơ và bánh xe còn cho phép động cơ có thể hoạt động ở vùng tốc độ cao

- Khả năng gia tốc tốt khi không có quán tính của hệ dẫn động cơ khí, bánh đà,…

- Không cần nhiều bánh răng dẫn động nên cấu tạo đơn giản hơn và giá thành có thể giảm

- Có thể thay thế bộ vi sai bằng các mô-tơ điện nên có thể nghiên cứu cho hệ dẫn động lái 4 bánh và không cần cần điều khiển làm phức tạp cho quá trình lái

- Năng lượng bị biến đổi qua lại nhiều lần gây tổn thất đáng kể

- Máy phát và mô-tơ điện phải có độ lớn và dung lượng nhất định để đảm bảo yêu cầu kéo xe nên có thể làm tăng đáng kể trọng lượng và giá thành

2.3.2 Hệ dẫn động hybrid song song

Không giống như hệ dẫn động hybrid nối tiếp, hệ dẫn động hybrid song song (Parallel hybrid electric drive train) cho phép cả động cơ đốt trong và mô-tơ kéo cùng truyền công suất của chúng song song, trực tiếp tới các bánh xe Trong đó động cơ đốt trong cung cấp năng lượng cơ học đến các bánh xe giống như các xe động cơ dốt trong truyền thống, trong khi đó động cơ điện được nối với hệ thống truyền lực qua khớp cơ khí

Do đó, tốc độ quay của động cơ phụ thuộc vào quãng đường xe chạy, vì vậy động cơ đốt trong có thể hoạt động dựa trên miền làm việc tối ưu và nạp điện cho ắc quy

Hình 2.12 Cấu trúc bố trí Hybrid kiểu song song

HỆ THỐNG DIESEL HYBRID

Động cơ đốt trong

Động cơ Diesel là một loại động cơ đốt trong, trong đó việc đốt nhiên liệu được gây ra bởi nhiệt độ cao của không khí trong xi lanh do nén cơ học Thay vì dùng bộ bugi đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu như động cơ xăng hay động cơ ga, động cơ diesel nhờ đặc tính vốn có của dầu, quá trình đốt cháy sẽ tự động diễn ra dưới áp suất kết hợp với nhiệt độ nhất định trong suốt kỳ nén của chu kỳ ô tô.Thông thường, chu kỳ này đòi hỏi tỷ số nén cao Với nhiệt độ và áp suất cao nên các chi tiết trong động cơ cũng được chế tạo to, nặng hơn so với động cơ xăng

Hình 3.2: Động cơ đốt trong

Các hệ thống của động cơ Diesel gồm:

Bảng 3.1: Các hệ thống của động cơ Diesel

Các hệ thống Công dụng

Hệ thống buồng đốt Bao gồm các xi lanh, piston,…nhằm sinh công cho động cơ

Hệ thống điều khiển Bao gồm các cảm biển và bộ điều khiển, dùng để điều khiển các hoạt động của động cơ diesel

Hệ thống phun nhiên liệu Cung cấp nhiên liệu cho buồng đốt để sinh công

Hệ thống làm mát Làm mát, ổn định động cơ dưới một nhiệt độ làm việc thích hợp

Hệ thống bôi trơn Giúp bôi trơn và làm mát các chi tiết trong quá trình vận hành

Hệ thống khởi động Giúp khởi động động cơ

Cấu tạo hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel gồm 4 bộ phận chính:

Bảng 3.2: Cấu tạo hệ thống của động cơ Diesel

Bình chứa nhiên liệu Dùng để chứa nhiên liệu & hỗ trợ nhiên liệu cho động cơ Lọc nhiên liệu Nhiên liệu sẽ di chuyển từ bình nhiên liệu

=> lọc thô => lọc tinh => bơm phun nhiên liệu

Chức năng của bộ phận lọc nhiên liệu là làm sạch, tách nước có trong nhiên liệu Nâng cao công suất hoạt động của động cơ

Kim phun Dòng nhiên liệu được nén ở áp suất cao từ bơm phun nhiên liệu thành dạng sương bằng cách phun vào buồng đốt

Nhiên liệu được phun vào ở áp suất & vận tốc cao, tạo màn sương trộn & cải thiện giai đoạn bắt lửa

Bơm cao áp Bơm cao áp sẽ đẩy nhiên liệu tới từng kim phun, có công năng kiểm soát lượng phun

& thời điểm phun nhiên liệu

Electric motor

Trong hệ thống hybrid, động cơ điện và động cơ diesel hoạt động kết hợp cùng nhau hoặc riêng biệt tùy theo dải tốc độ để cung cấp năng lượng cho xe Động cơ điện chủ yếu hoạt động dựa trên nguyên lý của điện từ trường, chuyển đổi năng lượng điện từ pin thành năng lượng cơ học để đẩy xe chuyển động bằng cách quay các bánh xe

Trong hệ thống hybrid của xe diesel, động cơ điện đảm nhận nhiều vai trò khác nhau, giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống:

Khởi động xe: Động cơ điện cung cấp mô-men xoắn tức thì, giúp xe khởi động êm ái và nhanh chóng hơn so với việc chỉ sử dụng động cơ diesel

Hỗ trợ động cơ diesel: Khi cần tăng tốc hoặc vận chuyển hàng nặng, động cơ điện cung cấp thêm công suất để hỗ trợ động cơ diesel, giúp giảm tải và tiết kiệm nhiên liệu

Chế độ chạy điện hoàn toàn (EV mode): Trong các điều kiện nhất định, xe có thể chạy hoàn toàn bằng động cơ điện, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải

Phanh tái sinh (Regenerative Braking): Khi xe phanh, động cơ điện hoạt động như một máy phát điện, chuyển đổi năng lượng động thành điện năng và sạc lại pin, giúp tăng hiệu quả sử dụng năng lượng Ưu điểm

- Tiết kiệm nhiên liệu: Sự kết hợp giữa động cơ diesel và điện giúp tối ưu hóa mức tiêu thụ nhiên liệu, đặc biệt là trong điều kiện giao thông đô thị, giúp giảm chi phí vận hành của xe

- Giảm phát thải: Sử dụng động cơ điện giúp giảm lượng phát thải khí CO2 và các chất gây ô nhiễm khác, góp phần bảo vệ môi trường và cải thiện chất lượng không khí

- Hiệu suất cao: Động cơ điện cung cấp mô-men xoắn cao ngay từ tốc độ quay thấp, từ đó cải thiện khả năng tăng tốc và hiệu suất tổng thể của xe, mang lại trải nghiệm lái xe mạnh mẽ và linh hoạt

3.2.2 Cấu tạo Động cơ điện trong xe diesel hybrid bao gồm các thành phần chính sau:

- Stator: Là phần cố định của động cơ, bao gồm các cuộn dây điện quấn quanh các lõi sắt từ Khi dòng điện chạy qua các cuộn dây này sẽ tạo ra từ trường

- Rotor: Là phần quay của động cơ, được đặt bên trong stator Rotor có thể chứa nam châm vĩnh cửu hoặc các cuộn dây điện tùy thuộc vào loại động cơ (đồng bộ hoặc không đồng bộ)

- Bộ điều chỉnh điện áp: Có tác dụng duy trì điện áp ổn định, ngăn chặn sự gia tăng đột ngột của dòng điện tạo ra

- Chổi than và cổ góp: Giảm điện trở và điện trở tiếp xúc, duy trì độ ổn định của nguồn điện Đồng thời, hạn chế sự bào mòn

- Quạt làm mát: Đảm bảo sự an toàn cho các bộ phận bằng cách làm mát và tản nhiệt, ngăn chặn sự quá nhiệt trong quá trình hoạt

- Bộ biến tần (Inverter): Chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ pin thành dòng điện xoay chiều (AC) để vận hành động cơ Điều chỉnh tần số và điện áp để kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn của động cơ

Hình 3.4: Cấu tạo Electric Motor

Quá trình tạo ra điện bắt đầu từ hệ thống động cơ Trục khuỷu thường là phương tiện dẫn động máy phát điện trong hầu hết các loại xe ô tô hiện đại Tuy nhiên, ở một số chiếc ô tô đời cũ, có thể có một ròng rọc riêng chạy từ trục khuỷu đến máy phát điện Máy phát điện tạo ra điện khi rotor của nó quay Rotor được trang bị các nam châm bao quanh, tạo thành từ trường Từ trường này, điện áp được tạo ra và sau đó lưu trữ bởi stator, trước khi được chuyển đến bộ điều chỉnh điện áp Bộ điều chỉnh sẽ xác định mức điện áp mà pin sẽ nhận và sau đó chuyển nguồn điện đến các thiết bị điện khác nhau trong ô tô

Hình 3.5 Đặc tính lực kéo Hình 3.6 Đường đặc tính của mô tơ điện

Hộp số xe có nhiều cấp số giúp tiệm cận đến đặc tính lý tưởng, tối ưu hóa lực kéo và công suất ở các dải tốc độ khác nhau, trong khi hộp số tự động vô cấp (CVT) mô phỏng đặc tính này mà không cần nhiều cấp số Mô tơ điện có ưu điểm là tạo ra mô-men xoắn cao ngay từ khi khởi động và duy trì công suất ổn định ở nhiều dải tốc độ, giúp xe hybrid tăng tốc mượt mà và hiệu quả hơn Trong xe hybrid, sự kết hợp giữa động cơ đốt trong và mô tơ điện giúp tối ưu hóa hiệu suất và hiệu quả năng lượng Khi xe khởi hành ở tốc độ thấp, hệ thống thường ngắt động cơ đốt trong và sử dụng hoàn toàn động cơ điện, tận dụng mô- men xoắn cao của mô tơ điện để cung cấp lực kéo mạnh mẽ ngay từ khi khởi động Khi tốc độ tăng, công suất và mô-men xoắn của mô tơ điện được điều chỉnh để duy trì hiệu suất tối ưu Đồng thời, hộp số với nhiều cấp số cho phép động cơ đốt trong hoạt động hiệu quả ở các dải tốc độ khác nhau khi được kích hoạt lại, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải Nhờ sự kết hợp này, xe hybrid có thể vận hành mượt mà, tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện với môi trường hơn so với các loại xe truyền thống.

Bộ chuyển đổi điện áp

Trong xe hybrid, bộ chuyển đổi năng lượng là một thiết bị đặc biệt có chức năng kết hợp cả bộ chuyển đổi năng lượng từ điện áp một chiều (DC) thành điện áp xoay chiều (AC) và bộ chuyển đổi điện áp Nó được coi như trái tim của xe, vì nó có khả năng cung cấp động lực cho bánh xe thông qua động cơ điện, cũng như sạc lại pin HV và điều chỉnh các nguồn điện khác trong hệ thống

3.3.1 Chuyển đổi nguồn DC/AC:

Chức năng của bộ chuyển đổi DC/AC là chuyển đổi nguồn năng lượng từ dòng điện một chiều (DC) từ pin HV thành dòng điện xoay chiều (AC) để cung cấp cho tổ hợp mô tơ MG1 và MG2 hoạt động Nó cũng có thể thực hiện chuyển đổi điện áp xoay chiều từ tổ hợp mô tơ MG1 và MG2 khi phanh xe để nạp lại năng lượng cho pin HV Bộ chuyển đổi DC/AC bao gồm hai thành phần chính là bộ biến tần và bộ chỉnh lưu

Hình 3.7: Sơ đồ hoạt động bộ chuyển đổi

Bộ biến tần là một thiết bị điện chuyển đổi điện từ nguồn DC (Dòng điện một chiều) sang AC (Dòng điện xoay chiều) Nguồn điện một chiều từ Pin, được cấp cho cuộn dây sơ cấp trong một máy biến áp bên trong vỏ biến tần

Thông qua một công tắc điện tử (Transistor) giúp đóng ngắt liên tục theo một tần số nhất định, hướng của dòng điện tích đảo pha liên tục (điện tích đi vào cuộn sơ cấp, khi bị ngắt đột ngột nhờ hiện tượng cảm ứng điện đột ngột đảo chiều và phóng ngược ra ngoài) Dòng điện vào/ra của cuộn thứ cấp tạo ra dòng điện xoay của máy biến áp Cuối cùng,

55 dòng điện xoay chiều cảm ứng này cung cấp năng lượng cho tải xoay chiều như động cơ điện AC của ô tô điện (EV)

Bộ chỉnh lưu là một thiết bị khá tương tự như biến tần nhưng ngoại trừ nó hoạt động ngược lại – chuyển đổi nguồn AC thành nguồn DC bằng cách sử dụng hàng loạt các Diode hoặc tụ điện giúp điều chỉnh và dập tắt dao động của dòng điện AC

Hình 3.9: So sánh giữa converter và inverter

Trong ô tô Hybrid, bộ chỉnh lưu giúp cung cấp năng lượng tái sinh từ phanh tái sinh hoặc mô tơ điện cho các thiết bị lưu trữ năng lượng như Pin hoặc ắc quy

3.3.2 Bộ chuyển đổi điện áp DC sang DC:

Bộ chuyển đổi DC sang DC là một loại bộ chuyển đổi điện và nó là một mạch điện chuyển đổi nguồn dòng điện một chiều (DC) từ mức điện áp này sang mức điện áp khác, bằng cách lưu trữ tạm thời năng lượng đầu vào và sau đó giải phóng năng lượng đó sang đầu ra ở một mức điện áp cao hơn hay thấp hơn

Hình 3.10: Bộ chuyển đổi điện áp DC sang DC

Trong xe hybrid, nó có tác dụng giảm điện áp của pin HV từ 200V xuống 40V hoặc 12V để cung cấp điện cho các thiết bị điện như hệ thống giải trí hoặc nạp lại điện cho bình ắc quy phụ,

Hình 3.11: Vi mạch bộ chuyển đổi

Hộp số

Hộp số trên xe hybrid gồm: Máy phát MG1, Mô tơ MG2 và bộ phân chia công suất ( SPD)

Tổ hợp mô tơ điện – máy phát số 1 (MG1) có nhiệm vụ nạp điện trở lại cho ắc quy điện áp cao đồng thời cấp điện năng để dẫn động cho MG2 MG1 hoạt động như một mô tơ để khởi động động cơ chính của xe đồng thời điều khiển tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng hành tinh gần giồng như một CVT

Tổ hợp mô tơ điện – máy phát số 2 (MG2) có nhiệm vụ dẫn động cho các bánh xe chủ động tiến hoặc lùi xe

Trong suốt quá trình giảm tốc và phanh xe, MG2 hoạt động như một máy phát và hấp thu động năng (còn gọi là quá trình phanh tái sinh năng lượng) chuyển hóa thành điện năng để nạp lại cho ắc quy điện áp cao

Bên cạnh đó, người ta đã bổ sung một hệ thống làm mát bằng nước nhằm tản nhiệt cho 2 mô tơ khi làm việc

Hình 3.13: Mô Tơ, MG1 và MG2

3.4.2 Bộ phân chia công suất (Power Split Device-PSD)

Bộ phân chia công suất (PSD) trên động cơ Hybrid chính là bộ phận quyết định sự phân phối công suất giữa các nguồn điện và nhiệt PSD quyết định tỷ lệ năng lượng của động cơ nhiệt và động cơ điện để truyền nguồn động lực đến bánh chủ động một cách tối ưu nhất

Tùy vào từng điều kiện vận hành cụ thể của xe, PSD kết hợp hài hòa các nguồn động lực, luôn đảm bảo công suất tối ưu nhất được truyền đến bánh xe đồng thời phân chia phần công suất dư thừa để tích trữ dưới dạng điện năng Điều này giúp tận dụng tối đa năng lượng của nhiên liệu, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Bộ phân chia công suất (PSD) thực chất là một hệ bánh răng hành tinh trong đó:

- Vành răng bao liên kết với tổ hợp motor-máy phát số 2 (MG2) Trục vành răng bao cũng là trục ra của bộ phân chia công suất, truyền momen qua một hệ bánh răng tới trục bánh xe

- Bánh răng mặt trời liên kết với tổ hợp motor-máy phát số 1 (MG1)

- Giá của các bánh răng vệ tinh liên kết với trục ra động cơ nhiệt

Hình 3.14: Bộ chia công suất

Bộ phân chia công suất trên xe hybrid hoạt động dựa trên nguyên lý chia công suất từ động cơ đốt trong thành hai phần: một phần cho hệ thống truyền động cơ học và một phần cho hệ thống điện Cấu trúc của bộ phân chia công suất bao gồm một hệ bánh răng hành tinh, trong đó bánh răng mặt trời kết nối với motor-máy phát số 1 (MG1), vành răng ngoài kết nối với motor-máy phát số 2 (MG2), và giá của các bánh răng vệ tinh kết nối với trục ra của động cơ đốt trong

Khi xe vận hành, động cơ đốt trong cung cấp công suất cho hệ bánh răng hành tinh Một phần công suất này được truyền trực tiếp đến trục bánh xe thông qua hệ thống truyền động cơ học Phần công suất còn lại được chuyển đến MG1, nơi nó có thể được sử dụng để tạo ra điện năng hoặc để điều chỉnh tỷ số truyền, tương tự như chức năng của một hộp số vô cấp (CVT)

MG1 có thể hoạt động như một máy phát điện, nạp điện cho ắc quy điện áp cao hoặc cung cấp điện cho MG2 MG2 sau đó sử dụng điện năng này để dẫn động các bánh xe, giúp xe tiến hoặc lùi Trong quá trình giảm tốc hoặc phanh, MG2 hoạt động như một máy phát, chuyển hóa động năng của xe thành điện năng và nạp lại vào ắc quy, giúp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng thông qua quá trình tái sinh năng lượng

Sự phối hợp giữa động cơ đốt trong và các motor điện giúp xe hybrid có thể tận dụng tối đa cả hai nguồn năng lượng, cải thiện hiệu suất và giảm tiêu thụ nhiên liệu.

Hệ thống pin điện

3.5.1 Ắc quy điện áp cao Ắc-quy chính của xe được đặt trong một vỏ niken-kim loại hyđrua, đảm bảo sự an toàn và độ bền cao hơn so với các loại thông thường Thường có từ 120 đến 250 cặp cực ắc-quy, với điện áp tiêu chuẩn từ 144V đến 350 Volt (tương ứng với 1,2V mỗi cặp cực ắc- quy) Việc nạp điện được thực hiện thông qua động cơ chính, sử dụng tổ hợp MG1 trong quá trình xe chạy bình thường và tổ hợp MG2 trong quá trình hãm tái sinh năng lượng

Các dòng xe như Ford Escape Hybrid, Honda Insight, Civic Hybrid và Toyota Prius đều sử dụng pin hyđrua kim loại kiềm (NiMH), công nghệ pin tương tự như trong điện thoại di động và máy tính xách tay Hệ thống hybrid của Prius bao gồm 38 mô-đun chứa

228 pin điện riêng biệt, cung cấp tổng công suất lên đến 273,6 V Xe của Honda sử dụng

120 pin điện với tổng công suất 144 V; trong khi đó, Ford sử dụng 250 pin với công suất

Cáp nguồn là một dây chịu điện áp và dòng điện cao nó nối ắc quy HV với bộ đổi điện, bộ đổi điện với MG1 và MG2 và bộ đổi điện với máy nén của điều hòa Bắt đầu từ giắc nối tại phía trước bên trái của ắc quy HV nằm trong khoang hành lý, cáp nguồn được đi phía dưới của ghế sau, đi qua tấm sàn xe, dọc theo tăng cứng dưới sàn và nối với bộ đổi điện trong khoang động cơ Cáp bọc được dùng cho cáp nguồn để giảm sự ảnh hưởng của điện từ

Dây điện DC 12V của ắc quy phụ cũng chạy theo đường này

Nhằm mục đích dễ nhận biết, dây điện cao áp và các giắc nối đều có màu da cam để dễ dàng phân biệt với các dây điện áp thấp thông thường khác

Loại ắc-quy DC12V này được bố trí cố định phía sau xe, duy trì và cung cấp dòng điện một chiều ổn định cho các thiết bị như đèn xe, hệ thống âm thanh, các ECU điều khiển .v v…

Hình 3.17: Ắc Quy phụ trên xe

Các chế độ làm việc

Dưới đây là sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển của ô tô hybrid sử dụng động cơ nhiệt và động cơ điện

Hình 3.18 Sơ đồ tổng quát hệ thông điều khiển trên ô tô Hybrid

3.6.1 Khởi động động cơ khi xe đang chạy

Hình 3.19: Quá trình khởi động động cơ khi xe đang chạy

Nếu mômen dẫn động yêu cầu tăng lên khi xe chạy chỉ với MG2, MG1 sẽ được kích hoạt để khởi động động cơ Tương tự, nếu có một trong những hạng mục do ECU kiểm soát như tình trạng SOC, nhiệt độ ắc quy, nhiệt độ nước và điều kiện tải điện lệch so với mức tiêu chuẩn, thì MG1 sẽ được kích hoạt để khởi động động

3.6.2 Tăng tốc nhẹ với động cơ Ở tốc độ trung bình (15-40 mph), động cơ đốt trong sẽ hoạt động và cung cấp năng lượng, MG2 sẽ hoạt động đồng thời như một động cơ điện sử dụng một lượng điện năng hỗ trợ MG1 cũng quay đồng thời với động cơ (được kéo bởi động cơ) và đóng vai trò như một máy phát điện, cung cấp năng lượng cho MG2

Hình 3.20: Quá trình tăng tốc nhẹ với động cơ

3.6.3 Tốc độ thấp ổn định

Khi xe đang chạy ở chế độ tải thấp, bộ truyền hành tinh sẽ chia công suất động cơ ra hai phần Một phần truyền đến các bánh xe chủ động, phần còn lại kéo MG1 để phát điện đến bộ biến đổi cấp cho MG2 hoạt động bổ sung công suất đến các bánh xe chủ động

Hình 3.21: Quá trình tốc độ thấp ổn định

Khi xe được chuyển từ chế độ tải thấp sang chế độ tăng tốc mạnh, hệ thống này sẽ bổ sung điện của ắc quy điện áp cao vào lực truyền động của MG2

Hình 3.22: Quá trình tăng tốc tối đa

3.6.5 Tốc độ cao ổn định

Khi xe chạy ở tốc độ cao ổn định động cơ và MG2 hoạt động, MG1 hoạt động ở chế độ phanh (MG1 không quay)

Hình 3.23: Quá trình tốc độ cao ổn định

Khi tốc độ ôtô cao (>100mph) thì MG2 sẽ hoạt động để bổ sung công suất cho động cơ đốt trong, lúc này ắc quy điện áp cao sẽ cung cấp điện cho hoạt động của MG2, MG1 cũng nhận một phần năng lượng điện từ ắc quy điện áp cao và quay ngược chiều với MG2 tạo một tỷ số truyền tăng cho phép ôtô chạy với tốc độ cao

Hình 3.24: Quá trình tốc độ tối đa

3.6.7 Giảm tốc độ và phanh

Ngay khi lái xe người điều khiển đạp ga, máy phát 2 trở thành một máy phát điện.máy phát 2 được quay bởi sự chuyển động của bánh xe và tạo ra điện để sạc pin cao áp Quá trình này được gọi là tái tạo phanh Khi chiếc xe chậm lại, động cơ ngừng hoạt động và máy phát 1 quay ngược trở lại để duy trì tỷ lệ truyền

Khi bàn đạp phanh được nén xuống, lực phanh ban đầu đến để hãm điện cho động cơ điện và lực phanh cần thiết để biến máy phát 2 như là một máy phát điện Các hệ thống phanh thủy lực cung cấp điện năng nhiều hơn để dừng xe và cho xe chạy chậm lại

Khi xe chậm lại, động năng từ các bánh xe bị thu hồi và chuyển thành năng lượng điện và sử dụng để sạc pin cao áp bởi máy phát 2

Hình 3.25: Quá trình giảm tốc độ và phanh

Ưu và nhược điểm giữa động cơ diesel hybrid và petrol hybrid

Bảng 3.3: Ưu và nhược điểm giữa động cơ diesel hybrid và petrol hybrid

Yếu tố Petrol Hybrid Diesel Hybrid

Hiệu Suất Nhiên Liệu Thường thấp hơn so với diesel hybrid

Thường cao hơn do hiệu quả nhiên liệu của diesel Khí Thải Thường phát ra khí thải

CO2 ít hơn, nhưng có thể phát ra NOx và hạt bụi cao hơn

Trọng Lượng Thường nhẹ hơn so với diesel hybrid do động cơ xăng thường nhẹ hơn

Thường nặng hơn do động cơ diesel và các phụ tùng liên quan nặng hơn

Hiệu Suất Lái Xe Thường có mô-men xoắn thấp hơn

Cung cấp mô-men xoắn cao hơn, cảm giác lái mạnh mẽ hơn

Hệ Thống Phun Nhiên Liệu Sử dụng hệ thống phun xăng phun trực tiếp hoặc gián tiếp

Sử dụng hệ thống Common Rail cho phép điều chỉnh chính xác lượng nhiên liệu được phun vào mỗi xi-lanh, cải thiện hiệu suất và tiêu thụ nhiên liệu

Khả năng Tăng Tốc Thường có thời gian tăng tốc nhanh hơn

Có thể cung cấp sức mạnh và mô-men xoắn lớn hơn Tiếng Động Thường êm hơn và tạo ra âm thanh ít hơn

Tạo ra tiếng ồn và rung lắc cao hơn

Chi Phí Sửa Chữa Thường có chi phí sửa chữa và bảo dưỡng thấp hơn

Chi phí sửa chữa cao hơn do độ phức tạp của động cơ diesel

HỆ THỐNG DIESEL HYBRID TRÊN XE RANGE ROVER

Tổng quan về động cơ SVD6 3.0L Hybrid

Động cơ diesel SVD6 3.0L là một động cơ piston sáu xi lanh trong đó các xi lanh sử dụng một trục khuỷu chung và được sắp xếp theo hình chữ V góc 60 độ so với nhau Mỗi xi lanh được trang bị 4 xupap và điều khiển bởi 2 trục cam trên đầu cho mỗi dãy xi lanh Các đầu xi lanh được tích hợp với một đường ống nạp và ống xả riêng biệt Để giảm tiếng ồn từ động cơ, một lớp phủ cách âm được đặt lên phần trên của động cơ

Hình 4.2 Mặt cắt ngang động cơ

Các thông số kỹ thuật của động cơ

Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật động cơ diesel SVD6 3.0L

Cách bố trí 2 dãy 3 xi lanh bố trí góc 60 ᵒ Đường kính và hành trình 84 mm x 90 mm

Công suất tối đa 215 kW tại 4000 rpm

Momen xoắn tối đa 600 Nm tại 2000 rpm

Tiêu chuẩn khí thải Euro VI

Lượng khí thải CO2 169 g/km

Mức tiêu thụ nhiên liệu 6.2 lít/100km

Tốc độ tối đa 210 Km/h

Thời gian tăng tốc 0 lên 100 km/h 7.1 s

Các đồ thị mô tả các thông số của động cơ

Hình 4.3: Đồ thị liên hệ giữa số vòng quay và công suất của động cơ SDV6 Đồ thị mô-men xoắn và công suất của động cơ xe Range Rover 2015 3.0 SDV6 Hybrid cung cấp một cái nhìn tổng quan về hiệu suất của động cơ diesel V6 này Động cơ có dung tích 2993 cm³ và sản sinh công suất tối đa 349 mã lực (260 kW) tại 4000 vòng/phút, trong khi mô-men xoắn cực đại đạt 700 Nm (516 ft-lb) tại khoảng 1500 đến 1750 vòng/phút

72 Đường màu cam trên đồ thị biểu thị mô-men xoắn của động cơ Từ 1000 vòng/phút, mô-men xoắn tăng nhanh và đạt đỉnh ở mức 516 ft-lb trong khoảng 1500 đến 1750 vòng/phút Sau đó, mô-men xoắn giảm dần khi vòng tua máy tiếp tục tăng Điều này cho thấy động cơ có khả năng tạo ra lực kéo mạnh mẽ ngay từ tốc độ thấp, phù hợp cho việc kéo và lái xe trong điều kiện off-road Đường màu trắng biểu thị công suất của động cơ Công suất tăng dần từ 1000 vòng/phút, đạt đỉnh 349 mã lực tại 4000 vòng/phút, rồi giảm nhẹ khi vòng tua máy tiếp tục tăng lên Sự gia tăng công suất này cho phép xe đạt tốc độ cao hơn khi động cơ hoạt động ở vòng tua cao, phù hợp với việc lái xe trên đường cao tốc và tăng tốc nhanh

Nhìn chung, đồ thị này cho thấy động cơ của Range Rover 2015 3.0 SDV6 Hybrid có sự cân bằng giữa mô-men xoắn và công suất, giúp xe hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện lái khác nhau Mô-men xoắn cực đại đạt được ở vòng tua thấp cung cấp sức mạnh cần thiết cho việc kéo và vận hành trong điều kiện khó khăn, trong khi công suất tối đa đạt được ở vòng tua cao hơn giúp xe có khả năng tăng tốc mạnh mẽ và vận hành ổn định ở tốc độ cao

Hình 4.4: Đồ thị liên hệ giữa số vòng quay và vận tốc của động cơ SDV6 Đồ thị này minh họa mối quan hệ giữa vòng tua máy (rpm), tốc độ (km/h và mph), và các cấp số của hộp số tự động 8 cấp trên xe Range Rover 2015 3.0 SDV6 Hybrid Trục hoành biểu thị vòng tua máy, từ 1000 đến 6500 rpm, trong khi trục tung bên trái hiển thị tốc độ từ 0 đến 162 mph và trục tung bên phải từ 0 đến 260 km/h Các đường màu cam đại diện cho các cấp số từ 1 đến 8 của hộp số tự động

Mỗi cấp số thể hiện khoảng tốc độ mà xe có thể đạt được tại các mức vòng tua máy khác nhau Cụ thể, số 1 giúp xe tăng tốc từ 0 đến khoảng 50 km/h (31 mph), số 2 từ 25 đến

87 km/h (54 mph), và tiếp tục tăng dần cho đến số 8, với tốc độ tối đa lý thuyết đạt 234

74 km/h (145 mph) Điều này cho thấy các cấp số thấp (1-4) hỗ trợ tăng tốc nhanh từ trạng thái đứng yên, trong khi các cấp số cao hơn (5-8) giúp duy trì và đạt tốc độ cao hơn khi động cơ hoạt động ở vòng tua cao Đồ thị này cũng chỉ ra rằng tốc độ tối đa lý thuyết của xe là 234 km/h, đạt được ở các cấp số từ 6 đến 8 Thông qua đồ thị, ta có thể thấy cách mà hộp số và động cơ phối hợp để tối ưu hóa hiệu suất lái xe trong nhiều điều kiện khác nhau, từ việc tăng tốc nhanh chóng ở tốc độ thấp đến việc duy trì tốc độ cao trên đường trường Điều này giúp chiếc Range Rover 2015 3.0 SDV6 Hybrid có thể hoạt động hiệu quả và mạnh mẽ trong nhiều tình huống lái xe khác nhau

Hình 4.5: Đồ thị mô tả khả năng tăng của động cơ SDV6 Đồ thị này thể hiện khả năng tăng tốc của xe Range Rover 3.0 SDV6 Hybrid từ 0 đến 240 km/h trong khoảng thời gian 35 giây Trục hoành biểu thị thời gian từ 0 đến 35 giây, trong khi trục tung biểu thị tốc độ từ 0 đến 240 km/h Cụ thể, xe mất khoảng 0.9 giây để đạt tốc độ 20 km/h và 1.8 giây để đạt 40 km/h Khi tăng tốc đến 60 km/h, xe mất khoảng 2.7 giây và 3.9 giây để đạt 80 km/h Xe đạt 100 km/h trong 5.1 giây, 120 km/h trong 7.1

76 giây và 140 km/h trong 8.8 giây Với tốc độ 160 km/h, xe cần 11.0 giây và 18.2 giây để đạt 180 km/h Tốc độ 200 km/h đạt được sau 35 giây, 220 km/h sau 54.4 giây và 230 km/h trong 101.2 giây Đáng chú ý, xe hoàn thành quãng đường 1/4 mile (0.4 km) trong 15.1 giây, chứng tỏ khả năng tăng tốc mạnh mẽ Khả năng đạt 100 km/h trong 5.1 giây và tiếp tục tăng tốc mạnh đến 200 km/h trong 35 giây thể hiện hiệu suất ấn tượng của động cơ và hộp số của xe Với những thông số này, Range Rover 3.0 SDV6 Hybrid không chỉ mang lại sự mạnh mẽ và linh hoạt mà còn đảm bảo sự thoải mái và an toàn trong các tình huống lái xe đa dạng

Cấu tạo động cơ

Hình 4.6 : Cấu tạo chi tiết động cơ

Hình 4.7:Cấu tạo chi tiết Cylinder head Đầu xy-lanh là một bộ phận trong toàn bộ hệ thống phân phối khí Nếu chỉ xét hệ thống thải khí, đầu xy-lanh là nơi bố trí van xả của động cơ, điều khiển quá trình nạp/xả qua trục cam Đầu xy-lanh cũng là nơi để cổ góp kết nối, tạo nên kết cấu cố định Đây là vị trí kết nối cứng duy nhất trên toàn bộ ống xả Các vị trí còn lại được treo trên các gối cao su tổng hợp

Bulông giúp cố định nắp máy vào thân máy Các bulông đầu xi lanh được đặt dưới trục cam, 4 dưới trục cam hút và 4 dưới trục cam xả Hai chốt giúp căn chỉnh mỗi đầu xi lanh với khối xi lanh Đầu xi lanh có 4 cổng được gia công ở mỗi vị trí xi lanh, 2 cổng xả và 2 cổng hút Một trong số cổng hút có hình xoắn và hoạt động như một cổng xoáy, còn cổng còn lại được sắp xếp theo chiều ngang và hoạt động như một cổng nạp

Trục cam xả của nhóm xi lanh bên trái được gia công để chấp nhận một bánh răng trục cam phía sau Bánh răng trục cam phía sau cung cấp sức đẩy cho bơm nhiên liệu áp cao

Bánh răng trục cam xả của đầu xi lanh bên trái cũng tích hợp một vòng đếm xung (reluctor ring), được sử dụng cùng với cảm biến vị trí trục cam (CMP - camshaft position sensor) để đo vị trí của động cơ

Trục cam xả của đầu xi lanh bên phải được gia công ở đầu sau để cung cấp một kết nối động cho bơm hút và bơm hút dầu

Các ống phun nhiên liệu được lắp trung tâm phía trên mỗi xi lanh

Bugi sấy (glow plugs) được sắp xếp ở trung tâm trên mặt hút của đầu xi lanh, giữa

2 cổng hút của mỗi xi lanh

Hình 4.8: Cấu tạo chi tiết Van nạp và xả

Sơ đồ mạch điện các van trong thân máy với bộ điều khiển

Hình 4.9 Sơ đồ mạch điện các van trong thân máy với bộ điều khiển

Sơ đồ cho thấy một hệ thống phức tạp với nhiều kết nối giữa các cảm biến, van và module điều khiển Điều này cho phép kiểm soát chính xác các quá trình động cơ Sự phối hợp giữa các van điều khiển áp suất và cảm biến áp suất giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ và đảm bảo hoạt động ổn định trong các điều kiện khác nhau

- Các chân kết nối từ C3 đến C31 được mô tả với các mã màu khác nhau, cho thấy tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển đến các van và cảm biến

- Các kết nối bao gồm các tín hiệu từ cảm biến vị trí piston (FaPsPstnRod_Sy, FaPsPstnRod_G, v.v.), cảm biến áp suất (PcvPrsns, PcvPrsns_Pos), và các tín hiệu điện áp (VBATT, IGN, v.v.)

- Các van điều khiển áp suất và cảm biến áp suất được kết nối với các chân điều khiển tương ứng từ module điều khiển

- Valve-Pressure regulating (Rear actuator - Piston side, Rear actuator - Rod side, Front actuator - Piston side, Front actuator - Rod side)

- Cảm biến áp suất (Sensor-Pressure) ở các vị trí khác nhau (Front actuator - Rod side, Piston side, Rear actuator - Rod side, v.v.) cung cấp thông tin về áp suất đến module điều khiển

- Van điều khiển áp suất (Valve-Pressure control) nhận tín hiệu điều khiển từ module điều khiển để điều chỉnh áp suất trong hệ thống

- Van điều chỉnh áp suất (Valve-Pressure regulating) điều chỉnh áp suất dựa trên tín hiệu từ cảm biến và module điều khiển

4.2.3 Cò mổ và con đội thuỷ lực

Hình 4.10: Cấu tạo chi tiết cò mổ và con đội thủy lực

Hệ thống van nhẹ giúp tăng hiệu suất và giảm tiếng ồn Đường kính đầu van là 31 mm (1.220 in) cho van xả và 35 mm (1.378 in) cho van hút Tất cả các van có trục có đường kính 5 mm (0.197 in) Phớt lò xo van, nẹp, chốt định vị đặt các lò xo van đơn trên cả van hút và van xả Phớt trục van được tích hợp vào các lò xo van

Hình 4.11: Cấu tạo chi tiết đường ống xả

9 – Lưới chắn nhiệt phía sau đường ống

12 – Lưới chắn nhiệt đường ống

Các đường ống xả được nối chặt vào đầu xi lanh bằng một lớp phớt Ống dẫn cần phải được sử dụng để căn chỉnh các đường ống Các chốt cách trên các bulông cố định cho phép các đường ống có thể mở rộng và co lại với sự thay đổi nhiệt độ trong khi vẫn duy trì tải trọng kẹp

Hệ thống bôi trơn

Hình 4.12: Cấu tạo chi tiết hệ thống bôi trơn

1 - Trục cam hút (Intake camshaft)

2 - Trục cam xả (Exhaust camshaft)

3 – Đường cung cấp dầu cho turbocharger

5 – Trục khuỷu và thanh truyền

6 - Cảm biến mức dầu và nhiệt độ dầu (Oil level and temperature sensor)

7 – Các te dầu (Oil pan)

9 - Bộ làm mát dầu và bộ lọc (Oil cooler and filter assembly)

10 - Bộ phun dầu làm mát piston (Piston cooling jets)

Hệ thống bôi trơn của xe ô tô là một bộ phận quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của động cơ Hệ thống bôi trơn có chức năng cung cấp dầu bôi trơn cho các bộ phận ma sát trong động cơ, giảm thiểu ma sát, nhiệt độ và mài mòn, tăng tuổi thọ và hiệu suất của động cơ

Hệ thống bôi trơn cũng có chức năng làm mát, làm sạch, chống ăn mòn và niêm phong cho động cơ Hệ thống bôi trơn có cấu tạo gồm các thành phần chính như bình dầu, bơm dầu, bộ lọc dầu, van giảm áp, van xả áp, ống dẫn dầu và các điểm bôi trơn

Khi động cơ hoạt động, dầu bôi trơn từ đáy các-te sẽ được bơm dầu hút và vận chuyển đến lọc dầu Từ bộ lọc, dầu sẽ được cung cấp tới bề mặt các chi tiết cần được bôi trơn như piston, xi lanh, trục cam, trục khủy, nắp máy, con đội… Ngoài ra dầu cũng sẽ được cung cấp tới các hệ thống sử dụng áp suất dầu để hoạt động bên trong động cơ như hệ thống điều khiển phân phối khí, …Sau cùng, dầu sẽ được hồi trở về đáy các-te để tái sử dụng

5 - Kết nối đầu ra nước làm mát

Bộ phận lọc dầu trong hệ thống bôi trơn đóng vai trò cực kỳ quan trọng, giúp giữ lại toàn bộ cặn bẩn khi dầu đi qua các chi tiết máy Giúp dầu luôn đạt độ sạch nhất định, hạn chế tình trạng ổ trục bị mài mòn, kẹt, hư hỏng do tạp chất gây ra Các tạp chất thường

87 thấy trong màng lọc dầu sau một thời gian sử dụng đó là muội than, cát, bụi, tạp chất trong không khí, mạt kim loại,…

Dầu trở lại bình xilanh dưới tác động của trọng lực Các lỗ thoát lớn thông qua nắp máy và thân máy đảm bảo việc trả dầu nhanh chóng, giảm thiểu lượng dầu cần thiết và cho phép kiểm tra lượng dầu một cách chính xác ngay sau khi động cơ dừng lại

Việc nạp hệ thống được thực hiện thông qua nắp đậy dầu phía bên phải trục cam Ống hút dầu được đặt chìm trong két dầu để cung cấp dầu cho bơm trong tất cả các chế độ hoạt động của phương tiện Một màn lọc trong ống hút ngăn cản chất bẩn rơi vào hệ thống dầu

Bơm dầu là loại bơm dạng bánh răng và được bắt vít và gắn vào mặt trước của thân máy Nó được chặn lại bằng cách sử dụng một miếng đệm, được lồng vào bên trong vỏ bơm dầu Các cổng hút và xả của bơm liên kết với các đường thông dầu trong thân máy

Phần bơm dầu là một rotor lệch tâm, được truyền động trực tiếp bởi các mặt phẳng trên trục khuếch đại Một van giảm áp tích hợp điều chỉnh áp suất đầu ra của bơm tại 4,5 bar (65,25 lb/in²)

Bơm dầu có tác dụng trong việc cung cấp dầu nhờn áp lực cao đến các bề mặt thường xuyên bị ma sát liên tục để bôi trơn và làm mát, tránh hư hỏng trong suốt quá trình làm việc.

Hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát trong động cơ là một hệ thống rất quan trong đóng vai trò duy trì động cơ trong phạm vi nhiệt độ tối ưu trong điều kiện vận hành động cơ và trong môi trường xung quanh thay đổi Bên cạnh đó nó cũng cung cấp làm mát cho dầu động cơ, hiên liệu sưởi ấm cho khoang hành khách, hệ thống tuần hoàn khí thải EGR, cụm động cơ MG (máy phát động cơ) và EPIC (bộ biến tần nguồn điện),…

Một máy bơm chất làm mát được dẫn động bởi động cơ sẽ tuần hoàn chất làm mát xung quanh hệ thống Một bộ điều chỉnh nhiệt kiểm soát dòng chảy qua bộ tản nhiệt và hai quạt làm mát điện được lắp đặt để hỗ trợ làm mát Bình giãn nở kết nối với đầu vào nước làm mát động cơ và đường thông hơi từ bộ tản nhiệt Một cửa chớp khí trên lưới tản nhiệt chủ động được lắp phía trước bộ làm mát để giảm lực cản khí động học và thời gian làm nóng động cơ

Một FFBH (máy sưởi tăng áp đốt nhiên liệu) được kết nối với hệ thống làm mát động cơ để hỗ trợ sưởi ấm khoang hành khách

Hình: 4.15: Cấu tạo chi tiết hệ thống làm mát

2 Ống thông hơi tản nhiệt

9 Đường ống dẫn vào chất làm mát

12 Bộ ống dẫn nước làm mát

Hình 4.16: Cấu tạo chi tiết hệ thống làm mát

4 Bộ làm mát dầu và bộ lọc

5 Kết nối đầu ra của dung dịch làm mát

6 Cảm biến nhiệt độ dung dịch nước làm mát động cơ

7 Bộ ống dẫn vào của bộ ống dẫn nước làm mát khí thải

8 Bộ ống dẫn ra của bộ ống dẫn nước làm mát khí thải

9 Bộ làm mát khí thải bên trái

10 Bộ ống dẫn vào bộ ống dẫn nước làm mát

Hình 4.17: Sơ đồ hoạt động

1 Bộ làm mát tuần hoàn khí thải

2 Bộ hạn chế (trong đầu nối ống của thanh sưởi)

5 Máy sưởi tăng áp đốt nhiên liệu

6 Kết nối cho cụm điều khiển khí hậu

7 Các kết nối cho cụm điều khiển khí hậu phụ trợ (nếu được lắp)

8 Bộ làm mát tuần hoàn khí thải

14 Kết nối cho mạch làm mát của dầu truyền và bộ phát điện động cơ

15 Kết nối cho mạch làm mát của bộ chuyển đổi điện năng (bề mặt xoáy)

Hệ thống làm mát bằng nước hoạt động trên nguyên lý vận chuyển nước làm mát liên tục tuần hoàn xung quanh thân máy

Trong quá trình vận hành, khi nhiệt độ của động cơ tăng cao, van hằng nhiệt sẽ tự động mở ra để nước làm mát tuần hoàn qua thân máy Nhiệt lượng tỏa ra từ thân máy sẽ được nước làm mát hấp thụ, sau đó lượng nước này được đẩy về két nước để làm mát

Sau đó, bên trong két nước, lượng nước nóng này tiếp tục được đẩy vào các ống dẫn nước nhỏ và được làm mát nhờ quạt gió, tiếp tục luân chuyển sử dụng trong chu kỳ làm mát ngay sau đó nhờ bơm nước

Sau đó phần lớn chất làm mát chảy đến bộ điều chỉnh nhiệt, trực tiếp hoặc qua bộ tản nhiệt, tùy thuộc vào nhiệt độ của chất làm mát và tốc độ động cơ Phần chất làm mát còn lại chảy qua bộ làm mát EGR và FFBH (bộ sưởi tăng áp chạy bằng nhiên liệu) đến bộ điều khiển khí hậu, sau đó đến phía đầu ra của bộ điều chỉnh nhiệt Từ đầu ra của bộ điều nhiệt, chất làm mát chảy đến đầu nối đầu vào chất làm mát ở phía bên trái của khối xi lanh và quay trở lại bơm chất làm mát

4.4.4 Sơ đồ mạch điện hệ thống làm mát

Hình 4.18: Sơ đồ mạch điện hệ thống làm mát

Sơ đồ này thể hiện các kết nối điện giữa các van điện từ, cảm biến, quạt làm mát và bộ điều khiển động cơ (ECU).Các kết nối được thể hiện chi tiết, cho phép phân tích và chẩn đoán các vấn đề liên quan đến hệ thống động cơ

Các Thành Phần và Kết Nối

Solenoid VVT-Intake/Exhaust (Van biến thiên thời gian đóng mở xupap nạp/xả)

- Có các kết nối với ECM qua các chân ký hiệu như C1B19A-47, C1B19A-60, v.v

- Được điều khiển để tối ưu hóa thời gian đóng mở xú-páp nhằm cải thiện hiệu suất động cơ

Solenoid-Camshaft profile (Van điều khiển biên dạng trục cam)

- Được kết nối với ECM qua các chân như C1B19A-63, C1B19A-64, v.v

- Điều chỉnh biên dạng trục cam để kiểm soát lượng khí nạp/xả vào động cơ

Purge control valve (Van kiểm soát xả)

- Điều khiển lượng hơi xăng tái sử dụng để giảm khí thải

- Sensor-Oil level and temperature (Cảm biến mức và nhiệt độ dầu)

- Kết nối qua các chân như C1B19A-67, C1B19A-68

- Giám sát mức và nhiệt độ dầu để bảo vệ động cơ

Sensor-Temperature (Cảm biến nhiệt độ)

- Giám sát nhiệt độ của động cơ và hệ thống làm mát

Cooling Fans (Quạt làm mát)

- Fan-Cooling Electric (Quạt làm mát điện)

- Có các kết nối với ECM qua các chân ký hiệu như C1B19A-71, C1B19A-72

- Điều khiển để duy trì nhiệt độ động cơ trong khoảng an toàn

Fan-Viscous-Cooling (Quạt làm mát nhớt)

- Điều khiển tốc độ quạt dựa trên nhiệt độ và nhu cầu làm mát

- Điều khiển các van điện từ, cảm biến và quạt làm mát

- Nhận thông tin từ các cảm biến để điều chỉnh hoạt động của động cơ

Hệ thống khởi động

Hệ thống khởi động bao gồm một động cơ khởi động bằng điện ăn khớp với bánh răng vành trên tấm dẫn động trục khuỷu Hoạt động của động cơ khởi động được điều khiển bởi ECM (mô-đun điều khiển động cơ) Đối với xe hybrid, hệ thống được điều khiển bởi ECM bằng cách sử dụng các thông báo CAN và tín hiệu từ các thành phần và mô-đun hệ thống khác để xác định các điều kiện chính xác cho hoạt động của hệ thống Hệ thống hybrid có tính năng tự động dừng/khởi động, tự động dừng và khởi động lại động cơ tùy theo điều kiện vận hành của xe

Tính năng này được kích hoạt cả khi xe đứng yên và khi di chuyển Tắt động cơ khi không cần thiết giúp cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải động cơ

Tính năng tự động dừng/khởi động của hệ thống hybrid được kích hoạt tự động mỗi khi bật khóa điện Người lái xe có thể tắt tính năng này thông qua công tắc tự động dừng/khởi động

Hệ thống hybrid sẽ tắt động cơ khi không cần thiết, được gọi là tự động dừng Động cơ sẽ khởi động lại tự động khi điều kiện vận hành của xe thay đổi, đây được gọi là khởi động tự động

Hình 4.19: Vị trí hệ thống khởi động trong động cơ

Hình 4.20: Vị trí hệ thống khởi động trên ô tô

1 Mô-đun điều khiển động cơ 2 Công tắc tự động dừng/khởi động

Mô tơ khởi động là loại mô tơ TSS (bộ khởi động điện từ song song) Mô tơ TSS có thể khởi động lại động cơ nếu nó vẫn quay và cho phép khởi động động cơ nhanh chóng trong mọi tình huống

Mô tơ khởi động nằm ở phía sau bên phải của chảo dầu Phía sau của động cơ khởi động được gắn vào giá đỡ trên cát te dầu Mô tơ khởi động kết hợp các ống thông hơi để giúp bịt kín và thoát nước

Mô tơ khởi động có công suất định mức 2,2 kW Nguồn để vận hành động cơ được cung cấp từ BJB (hộp nối pin) Nguồn để vận hành các cuộn dây được cung cấp từ rơle động cơ khởi động và rơle bánh răng khởi động trong EJB (hộp nối động cơ)

4.5.2.2 Công tắt tự động dừng/khởi động:

Tính năng tự động dừng/khởi động của hệ thống hybrid có thể được tắt bằng công tắc tự động dừng/khởi động được tích hợp vào bộ công tắc Terrain Response® trên bảng điều khiển Đèn LED trong công tắc vẫn sáng khi tính năng tự động dừng/khởi động tắt Đèn cảnh báo tự động dừng/khởi động nằm trên cụm đồng hồ Đèn cảnh báo sáng lên khi tắt tính năng tự động dừng/khởi động của hệ thống hybrid Báo hiệu cảnh báo được điều khiển bằng thông báo CAN tốc độ cao từ ECM

Hình 4.21: Công tắc tự động dừng/khởi động

Khi nhấn nút khởi động/dừng hybrid, nếu mô-đun xe không cần chìa khóa phát hiện chìa khóa thông minh hợp lệ trong xe thì CJB (hộp nối trung tâm) sẽ truyền yêu cầu chạy hệ thống truyền động nối dây cứng tới ECM Khi nhận được yêu cầu chạy hệ thống truyền động, ECM sẽ báo hiệu cho BECM (mô-đun điều khiển năng lượng pin) và EPIC (bộ biến tần nguồn điện), trên hệ thống CAN hybrid tốc độ cao, để kích hoạt hệ thống HEV (xe điện hybrid)

Khi động cơ được yêu cầu chạy, ECM sẽ cấp điện cho rơle bánh răng khởi động và rơle động cơ khởi động trong EJB Rơle bánh răng của bộ khởi động được cấp điện cung cấp năng lượng cho pin điện từ chuyển số bánh răng trong bộ khởi động, nó cung cấp năng lượng và làm cho bánh răng bánh răng ăn khớp với bánh răng bao

Rơle bánh răng khởi động được cấp điện cung cấp năng lượng cho pin điện từ quay động cơ trong bộ khởi động, giúp cấp điện và đóng các tiếp điểm dòng điện cao, kết nối nguồn pin từ BJB 2 đến động cơ để quay động cơ

Trong chu kỳ truyền động, với tính năng tự động dừng/khởi động được bật và TCS (công tắc điều khiển hộp số) ở D (bộ truyền động), ECM sẽ thực hiện tự động dừng khi xảy ra một trong các trường hợp sau:

• Trong khi xe đang di chuyển, ắc quy 12 V và HEV có trạng thái sạc ổn định và nhu cầu điện năng từ bàn đạp ga thấp

• Khi xe dừng ở tốc độ lớn hơn 4 km/h (2,5 mph) và nhấn bàn đạp phanh đủ mạnh để đảm bảo xe đứng yên

• Xe đứng yên và chọn N trên TCS

Trong quá trình tự động dừng, các đèn báo cảnh báo thường liên quan đến việc tắt động cơ, ví dụ như đèn báo phun nhiên liệu và cảnh báo áp suất dầu thấp, sẽ bị tắt nên sẽ không sáng

Trong quá trình tự động dừng, ECM vận hành van điều khiển áp suất nhiên liệu để duy trì áp suất đường ray nhiên liệu ở mức 250 bar (3625 lbf/in²), thay vì xả áp suất nhiên liệu như thường xảy ra khi tắt động cơ Điều này đảm bảo có đủ lượng nhiên liệu và áp suất để khởi động tự động ngay lập tức

Các điều kiện sau đây sẽ ngăn việc tự động dừng:

• Công tắc lẫy chuyển số trên vô lăng đã được sử dụng để chọn số (hộp số ở chế độ Commandshift)

• Độ cao áp suất thu được từ cảm biến áp suất khí quyển trong ECM là hơn khoảng 2800 m (9150 feet)

• Trạng thái sạc pin 12 V hoặc HEV yếu

• Mức nhiên liệu trong bình nhiên liệu quá thấp

• Cần hoặc đang tiến hành tái tạo tích cực DPF (bộ lọc hạt diesel)

• Tính năng tự động dừng/khởi động bị tắt bằng công tắc tự động dừng/khởi động

• Hệ thống treo được thiết lập ở độ cao off-road

• Hệ thống cảm biến lội nước đã phát hiện xe đang lội nước

Nếu tình trạng ngăn cản việc tự động dừng bị loại bỏ, ECM sẽ thực hiện việc tự động dừng nếu không có điều kiện nào khác ngăn cản việc tự động dừng ECM tự động khởi động lại động cơ khi xảy ra một trong các trường hợp sau:

• Công tắc mái chèo được sử dụng để chọn số

• Pin HEV hoặc pin 12 V sắp hết

• Độ chân không phanh giảm xuống dưới giá trị ngưỡng

• Tính năng tự động dừng/khởi động bị tắt bằng công tắc tự động dừng/khởi động

4.5.4 Điều khiển mô tơ khởi động

Hình 4.22: Sơ đồ điều khiển hệ thống

1 Mô-đun điều khiển động cơ

2 Mô-đun xe không cần chìa khóa

5 Gói công tắc Phản hồi địa hình®

6 Module điều khiển hệ thống chống bó cứng phanh

8 Mô-đun điều khiển hạn chế

9 Mô-đun kiểm soát năng lượng pin

10 Mô-đun cảm biến tiệm cận chung

11 Bộ chuyển đổi nguồn điện

12 Mô-đun điều khiển trường hợp chuyển giao

13 Mô-đun điều khiển hệ thống treo tích hợp

19 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ

20 Công tắc bàn đạp phanh

21 Cảm biến vị trí bàn đạp ga

22 Công tắc dừng/khởi động

24 Mô-đun điều khiển công tắc điều khiển hộp số

Hệ thống điều khiển động cơ của động cơ SVD6 3.0L trên Range Rover Sport L494

Bộ điều khiển động cơ (ECU)

ECU là bộ não của hệ thống điều khiển động cơ, chịu trách nhiệm giám sát và điều khiển các chức năng của động cơ dựa trên thông tin từ các cảm biến khác nhau

ECU điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào, thời điểm phun nhiên liệu và các hệ thống khác để đảm bảo hiệu suất tối ưu và hiệu quả nhiên liệu

Hệ thống Phân Phối Nhiên Liệu (Comon

Hệ thống này bao gồm các kim phun nhiên liệu và bơm nhiên liệu áp suất cao, được điều khiển bởi ECU để đảm bảo nhiên liệu được phun vào buồng đốt với áp suất và thời điểm chính xác Điều này giúp cải thiện quá trình đốt cháy và tối ưu hóa hiệu suất động cơ

System) Động cơ SDV6 3.0L sử dụng một hệ thống turbo tăng áp để tăng lượng không khí nạp vào buồng đốt, cải thiện hiệu suất và công suất của động cơ

ECU điều khiển van xả (wastegate) và van điều chỉnh áp suất turbo để đảm bảo áp suất nạp tối ưu

Hệ thống Làm Mát Động cơ (Cooling

System) Động cơ SDV6 3.0L có hệ thống làm mát hiệu quả để duy trì nhiệt độ hoạt động tối ưu

ECU giám sát nhiệt độ động cơ và điều khiển quạt làm mát, van điều chỉnh nhiệt

103 và bơm nước để đảm bảo động cơ không bị quá nhiệt

Hệ thống Điều Khiển Động Cơ Hybrid

Quản lý quá trình chuyển đổi giữa động cơ điện và động cơ đốt trong để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu

Hệ thống Giảm Khí Thải (Emission

Kiểm soát quá trình xử lý khí thải để đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn về khí thải và bảo vệ môi trường

Hệ thống tái tuần hoàn khí thải (EGR) Hệ thống EGR giảm lượng khí NOx thải ra bằng cách tuần hoàn một phần khí thải quay trở lại buồng đốt

ECU điều khiển van EGR để điều chỉnh lượng khí thải quay trở lại, tối ưu hóa quá trình đốt cháy và giảm khí thải

Cảm biến và các thiết bị đo lường Hệ thống điều khiển động cơ sử dụng nhiều cảm biến như cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến oxy, cảm biến vị trí bướm ga và nhiều cảm biến khác để thu thập dữ liệu về trạng thái và điều kiện hoạt động của động cơ Các dữ liệu này được gửi về ECU để phân tích và đưa ra các quyết định điều khiển phù hợp

Mô đun điều khiển động cơ

Hình 4.24: Cấu tạo mô đun điều khiển động cơ

3 - Mô đun điều khiển động cơ

ECM được lắp ở góc sau bên trái của khoang động cơ, phía sau vách ngăn phụ ECM được gắn vào các giá đỡ trên vỏ bánh xe và tấm đỡ bên ngoài chắn bùn

Trên dòng Ranger Rover Sport ở một số thị trường như Bắc Mỹ hoặc Châu Âu , quạt làm mát điện được gắn vào giá đỡ phía trên để tránh ECM quá nóng ECM điều khiển hoạt động của quạt làm mát bằng cảm biến nhiệt độ bên trong

Khi khởi động, quạt làm mát nhận được nguồn điện từ rơle ECM trong EJB (hộp nối động cơ) Khi cần làm mát, ECM nối quạt làm mát với đất

ECM được kết nối với bộ dây điện của xe thông qua 2 đầu nối ECM chứa bộ xử lý dữ liệu và vi mạch bộ nhớ Các tín hiệu đầu ra tới các bộ truyền động ở dạng đường dẫn mặt đất được cung cấp bởi các mạch điều khiển trong ECM

Một số cảm biến nhận được điện áp điều chỉnh do ECM cung cấp Điều này tránh các tín hiệu không chính xác do sụt điện áp trong quá trình khởi động

ECM thực hiện các quy trình tự chẩn đoán và lưu trữ mã lỗi trong bộ nhớ của nó Những mã lỗi và chẩn đoán này có thể được truy cập bằng thiết bị chẩn đoán do hãngLand Rover phê duyệt

Nếu ECM cần được thay thế, ECM mới sẽ được cung cấp dưới dạng 'trống' và phải được cấu hình cho xe bằng thiết bị chẩn đoán được hãng Land Rover phê chuẩn EEPROM 'flash' (bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình có thể xóa bằng điện) cho phép ECM được cấu hình bên ngoài, bằng cách sử dụng thiết bị chẩn đoán được hãng Land Rover phê duyệt, với thông tin cụ thể về thị trường hoặc thông tin cài đặt mới Dữ liệu điều chỉnh động cơ hiện tại có thể được truy cập và đọc bằng thiết bị chẩn đoán được hãng Land Rover phê duyệt

Khi lắp ECM mới, nó cũng phải được đồng bộ hóa với các mô-đun điều khiển hệ thống khác bằng thiết bị chẩn đoán được hãng Land Rover phê duyệt Không thể hoán đổi ECM giữa các xe vì chúng phải được khớp với thông tin bảo mật với các mô-đun hệ thống khác

ECM được kết nối với các cảm biến động cơ cho phép nó giám sát các điều kiện vận hành của động cơ ECM xử lý các tín hiệu này và quyết định các lệnh cần thiết để duy trì hiệu suất động cơ tối ưu về khả năng vận hành, suất tiêu hao nhiên liệu và khí thải

Bộ nhớ của ECM được lập trình với các hướng dẫn cách điều khiển động cơ Bộ nhớ cũng chứa dữ liệu dưới dạng bản đồ mà ECM sử dụng làm cơ sở cho việc kiểm soát nhiên liệu và khí thải Bằng cách so sánh thông tin từ cảm biến với dữ liệu trên bản đồ, ECM có thể tính toán các yêu cầu đầu ra khác nhau ECM chứa một chiến lược thích ứng giúp cập nhật hệ thống khi các bộ phận thay đổi do dung sai sản xuất hoặc xuống cấp, hỏng hóc trong quá trình vận hành

ECM được kết nối với các mô-đun điều khiển hệ thống khác và nhận dữ liệu từ các mô-đun này qua mạng CAN (mạng khu vực điều khiển) của hệ thống HEV (xe điện hybrid) tốc độ cao và hệ thống truyền động CAN tốc độ cao để cho phép điều khiển chính xác động cơ và máy phát điện trong điều kiện mọi điều kiện vận hành của xe

Phần mềm trong ECM tích hợp một bộ điều khiển giám sát phương tiện VSC để quản lý các chức năng hybrid sau:

- Bật/tắt nguồn của pin HEV và EPIC (bộ biến tần nguồn điện)

- Quản lý trạng thái sạc của pin HEV

- Tính toán tổng nhu cầu công suất cho động cơ và máy phát điện

- Tính toán phân bố mômen tối ưu giữa động cơ và máy phát điện

- Tính toán chế độ lái xe HEV

- Quản lý việc chuyển đổi chế độ lái xe HEV

- Điều khiển bánh đà khối kép và cụm ly hợp của máy phát động cơ, kết hợp với TCM (mô-đun điều khiển truyền động), để đảm bảo chuyển đổi mô-men xoắn trơn tru

- Điều khiển quản lý năng lượng của máy nén của hệ thống thống điều hòa

- Quản lý mọi lỗi hệ thống HEV

Bên cạnh đó ECM nhận và xử lý thông tin từ các nguồn đầu vào sau:

- Cảm biến vị trí trục khuỷu ( CKP)

- Cảm biến vị trí trục cam ( CMP)

- Cảm biến lưu lượng không khí ( MAF)

- Cảm biến MAFT lưu lượng không khí và nhiệt độ ( MAFT)

- Cảm biến áp suất trong cổ hút ( MAP)

- Cảm biến vị trí bướm ga ( TP)

- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ ( ECT)

- Cảm biến vị trí bàn đạp ga ( APP)

- Cảm biến nhiệt độ không khí sạc

- Cảm biến áp suất không khí sạc

- Cảm biến nhiệt độ không khí xung quanh

Các bộ phận của hệ thống phanh sau:

- Mô-đun điều khiển ABS (hệ thống chống bó cứng phanh)

- Công tắc bàn đạp phanh

- Cảm biến chân không phanh

- Cảm biến mức dầu và nhiệt độ

Các bộ phận của hệ thống nhiên liệu sau:

- Cảm biến áp suất đường dầu trên thanh nhiên liệu ( FRP)

- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

Các thành phần hệ thống tăng áp sau đây:

- Cảm biến vị trí cánh quạt VGT

- Cảm biến vị trí cửa hút của tuabin

- Cảm biến nhiệt độ tuabin

- Cảm biến vị trí van EGR (tuần hoàn khí thải)

- Động cơ kiểm soát lưới gió tản nhiệt hoạt động

- TCS (công tắc điều khiển truyền động)

- Bộ công tắc Terain Response®

Các bộ phận của hệ thống chuyển đổi xúc tác và DPF (bộ lọc hạt diesel) sau đây (nếu được lắp)

- Cảm biến nhiệt độ khí thải trước và sau chất xúc tác (nếu được trang bị)

- Cảm biến nhiệt độ khí thải DPF trước và sau (nếu được trang bị)

- Cảm biến chênh lệch áp suất DPF

- Cảm biến nước trong nhiên liệu

- Mô-đun điều khiển nhiệt độ tự động ( ATCM)

- Mô-đun kiểm soát hệ thống hạn chế ( RCM)

- Mô-đun điều khiển năng lượng pin và mô-đun biến tần nguồn điện ( BECM và EPICM )

ECM xuất tín hiệu điều khiển tới các cảm biến và bộ kích hoạt sau:

- Mô-đun điều khiển ABS

- Solenoid giữ động cơ hoạt động

Các thành phần hệ thống làm mát sau đây:

- Quạt làm mát bằng điện

- Động cơ kiểm soát lưới gió tản nhiệt

Các bộ kích hoạt của hệ thống nhiên liệu sau:

- Van điều khiển áp suất nhiên liệu

- Van điều khiển lượng nhiên liệu

Các thành phần hệ thống tăng áp sau đây:

- Solenoid tái lập khí nạp

- Solenoid cửa đóng khí nạp

- Bộ kích hoạt cánh quạt biến thiên

- Solenoid của động cơ khởi động

- Mô-đun kiểm soát đốt nóng

Các thành phần hệ thống EGR sau:

- Van điện từ làm mát EGR

- Bộ điều khiển hộp số tự động ( TCM)

- Mô đun kiểm soát nhiệt độ tự động (ATCM)

- Mô đun biến đổi điện áp (EPICM)

Công tắc chuyển chế độ xe điện:

Công tắc chế độ EV điều khiển việc lựa chọn chế độ lái EV hybrid Công tắc này là một công tắc không khóa được cài đặt trong gói công tắc Terrain Response trong bảng điều khiển sàn

Nhấn và thả công tắc sẽ tạo ra tín hiệu CAN tốc độ cao từ gói chuyển mạch Terrain Response® tới ECM thông qua mô-đun cổng gateway Khi nhấn và nhả công tắc lần đầu tiên, ECM sẽ chọn chế độ lái EV Khi nhấn và nhả công tắc lần nữa, ECM sẽ trở về chế độ lái hybrid tiêu chuẩn Khi bật chế độ EV, đèn LED (điốt phát sáng) trong công tắc sẽ sáng Để đề phòng hoạt động không chính xác hoặc công tắc bị hỏng, nếu nhấn công tắc trong hơn 10 giây thì không có thay đổi trạng thái nào xảy ra Nếu đầu vào từ công tắc chế độ EV được giữ ở mức cao trong hơn một phút, DTC (mã lỗi chẩn đoán) sẽ được lưu trong gói công tắc Terrain ResponseⓇ

Hình 4.25: Công tắc chuyển đổi chế độ xe điện Đèn báo chế độ xe điện

Hình 4.26: Đèn báo chế độ xe điện Đèn báo cảnh báo chế độ EV nằm ở cụm đồng hồ Đèn báo cảnh báo sẽ sáng khi chế độ EV được bật Khi máy phát điện làm việc mà không có động cơ, đèn cảnh báo sẽ sáng màu xanh lá cây; khi động cơ đang chạy, đèn cảnh báo sẽ sáng màu xám Hoạt động của đèn báo cảnh báo được điều khiển bằng thông báo CAN bus tốc độ cao từ ECM

Hệ thống Nhiên Liệu

Hệ thống đường ống và thùng nhiên liệu cung cấp đủ nhiên liệu cho bơm cao áp trên động cơ cho mọi điều kiện vận hành Hệ thống bao gồm:

Mô-đun bơm nhiên liệu

Hai cảm biến mức nhiên liệu Ống dẫn và hồi nhiên liệu

Bộ làm mát nhiên liệu

Hình 4.27: Cấu tạo chi tiết hệ thống nhiên liệu

2 Bộ làm mát nhiên liệu

3 Ống xả hỗn hợp nước/nhiên liệu

4 Bánh quay xả hỗn hợp nước/nhiên liệu

5 Cung cấp nhiên liệu cho bơm cao áp

6 Nhiên liệu hồi từ bơm cao áp về bộ làm mát nhiên liệu

7 Cung cấp nhiên liệu cho bộ lọc nhiên liệu

8 Nhiên liệu hồi về từ bộ lọc nhiên liệu

9 Cung gia nhiệt tăng áp đốt nhiên liệu

10 Đầu nối ống nối tiếp nhiên liệu bình nhiên liệu

11 Ống thông hơi tiếp nhiên liệu của bình nhiên liệu

14 Đường dây cung cấp nhiên liệu

16 Bộ làm mát nhiên liệu đến ống lọc nhiên liệu

17 Bơm nhiên liệu cao áp vào ống làm mát nhiên liệu

1 - Nắp ống bình nhiên liệu

Là bộ phận dự trữ và cung cấp nhiên liệu cho động cơ, được thiết kế phù hợp với nhu cầu sử dụng trong khoảng thời gian hợp lý Bình chứa nhiên liệu đều có nắp đậy đảm

112 bảo không bị nhiễm bẩn, có lỗ thông hơi để không khí đi vào và thay thế nhiên liệu đang sử dụng Ngoài ra, bình chứa nhiên liệu còn thiết kế ba lỗ mở để làm đầy bình, xả nhiên liệu và thoát nước

Bình nhiên liệu có dung tích sử dụng là 77 lít

Bên trong bình, ta sẽ tìm thấy vị trí của module bơm nhiên liệu áp suất thấp

Trong bình nhiên liệu ở phần trung tâm phía trên bên trái, một khuỷu cắt nhiên liệu được đặt Điều này nhằm kiểm soát lượng nhiên liệu nạp vào bình Trong quá trình đổ nhiên liệu, không khí/hơi bị thay thế (do nhiên liệu đi vào bình) và thoát ra khỏi bình qua khớp cắt nhiên liệu và được chuyển bởi ống thông hơi tiếp nhiên liệu của bình nhiên liệu để thoát ra khỏi hệ thống

Trong quá trình đổ đầy, khi bình xăng đạt mức đầy, khớp cắt nhiên liệu sẽ được đóng lại do nhiên liệu dâng lên và ngăn không khí/hơi đi qua ống thông hơi tiếp nhiên liệu Áp suất ngược sinh ra khiến việc tiếp nhiên liệu tự động dừng lại

Khớp cắt nhiên liệu luôn mở khi bình nhiên liệu chưa đầy, cung cấp lối thoát không khí/hơi không hạn chế cho ống thở tiếp nhiên liệu

Hình 4.29: Ống dẫn nhiên liệu

2 - Ống thông hơi tiếp nhiên liệu

113 Ống nạp nhiên liệu nằm trong bình bao gồm với nắp đậy phía sau ở đầu ống của bình

Nắp lùi là một nắp lò xo hoạt động như một van một chiều, cho phép đổ đầy bình nhưng ngăn không cho nhiên liệu thoát ra khỏi bình vào ống đổ nhiên liệu

Một kết nối ở đầu ống nạp nhiên liệu cho phép kết nối ống thông hơi tiếp nhiên liệu Bên cạnh đó ống nạp nhiên liệu bao gồm thiết bị bảo vệ khi đổ nhầm xăng vào bình

4.8.2.3 Thiết bị bảo vệ đổ nhầm nhiên liệu

Hình 4.30: Thiết bị bảo vệ đổ nhầm nhiên liệu

Thiết bị bảo vệ chống đổ nhầm nhiên liệu bao gồm một nắp cơ học được kích hoạt khi ống vòi bơm nhiên liệu có đường kính nhỏ hơn ( được sử dụng trên máy bơm xăng) được lắp vào cổ ống nạp nhiên liệu Nắp được kích hoạt và chặn cổng cảm biến trên vòi bơm nhiên liệu, khiến nó tự động tắt

Một công cụ thiết lập lại được cung cấp và cất giữ trong khoang hành lý Công cụ này được sử dụng để thiết lập lại thiết bị bảo vệ chống đổ nhầm nếu được kích hoạt

Hai chốt trên dụng cụ đặt vào các khe trên cổ bình nạp nhiên liệu và sau đó kéo ra ngoài, sau đó sẽ nhả chốt và cho phép nắp lùi mở bằng áp suất lò xo của chính nó Nắp có màu vàng để có thể nhìn thấy rõ khi kích hoạt và có biểu tượng 'Handbook' trên đó

Hình 4.31: Mô đun bơm dầu

1 Nắp đầu ống nhiên liệu

3 Phao cảm biến mức nhiên liệu bên trái

8 Phao cảm biến mức nhiên liệu bên phải

9 Bộ lọc thô bơm nhiên liệu

Mô-đun bơm nhiên liệu được điều khiển bởi ECM (ECU điều khiển động cơ) thông qua rơle bơm nhiên liệu nằm ở phía sau hộp nối RJB (hộp nối phía sau)

Bơm nhiên liệu thu thập nhiên liệu từ hốc xoáy ở đáy bơm và chuyển nó từ bình chứa đến đường cung cấp nhiên liệu tới bơm nhiên liệu cao áp gắn trên động cơ ở áp suất 0,5 bar

Nhiên liệu được thu thập từ phía bên trái của bể chứa sang phía bên phải của thùng bằng cách sử dụng một ống hút đơn để chuyển nhiên liệu bằng bơm phản lực được cung cấp năng lượng từ nguồn cấp nhiên liệu từ bơm nhiên liệu

Nếu cần ngắt kết nối điện của bơm nhiên liệu, điều quan trọng là phải tắt hệ thống đánh lửa Khi tắt hệ thống đánh lửa, cụm đồng hồ sẽ lưu vị trí kim đo nhiên liệu cuối cùng trước khi tắt nguồn Khi nguồn điện được bật, đồng hồ đo sẽ hiển thị vị trí được lưu cuối cùng bất kể mức nhiên liệu thực tế trong bình chứa Điều này có thể dẫn đến kết quả đo trên đồng hồ đo nhiên liệu không chính xác nếu bình nhiên liệu đã cạn và không được đổ đầy chính xác lượng nhiên liệu đã được lấy ra

Hình 4.32: Bộ lọc nhiên liệu

1 - Bộ làm mát nhiên liệu đến ống lọc nhiên liệu

2 - Cung cấp nhiên liệu cho ống lọc nhiên liệu

3 - Bơm nhiên liệu cao áp vào ống làm mát nhiên liệu

4 - Bộ lọc nhiên liệu vào ống bơm nhiên liệu cao áp

5 - Cảm biến nước trong nhiên liệu

6 - Ống xả hỗn hợp nước/nhiên liệu

7 - Bánh xe điều chỉnh xả hỗn hợp nước/nhiên liệu

8 - Nhiên liệu hồi về bình chứa

Bộ lọc nhiên liệu được trang bị một cảm biến nước trong nhiên liệu có thể tháo rời, được lắp ở đáy bộ lọc Cảm biến có thể được tháo ra và lắp vào bộ lọc mới

Hệ thống TurboCharger

Hệ thống turbocharge trên Range Rover Sport L494 Diesel Hybrid được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất của động cơ diesel, đồng thời cung cấp một lượng mô men xoắn lớn và phản ứng nhanh chóng Turbocharge giúp tăng áp suất khí nạp vào động cơ, cải thiện sức mạnh và hiệu suất chung

Bánh tua-bin của mỗi turbocharger sử dụng khí thải động cơ để dẫn động bánh máy nén Bánh máy nén hút không khí sạch, sau đó nén và cung cấp vào các xi-lanh động cơ dưới dạng nén

Các turbocharger có thể hoạt động ở hai chế độ: chế độ turbocharger đơn hoặc chế độ turbocharger kép

4.9.1 Hoạt động của Turbocharger Đơn

Hình 4.36: Sơ đồ hoạt động hệ thống tăng áp đơn

2 - Ống hút khí thải bên trái hệ thống xả

4 – Lưới lọc khí bên trái

5 - Bộ lọc khí bên trái

6 - Bộ làm lạnh khí nạp bên trái

7 - Van đóng mở khí nạp

8 - Bộ solenoid tái lưu khí nạp

9 - Bộ làm lạnh khí nạp bên phải

10 – Bộ lọc khí bên phải

11 – Lưới hút khí bên phải

14 - Ổng hút khí thải bên phải

Không khí sạch được hút qua bộ lọc khí trái và cảm biến lưu lượng khí (MAF) đến máy nén của turbocharger chính Không khí nén sau đó đi qua các bộ làm mát khí nạp và bướm ga điện tử vào các ống nạp

Van ngắt tua-bin trên turbocharger phụ đóng lại, do đó khí thải không thể vận hành tua-bin của turbocharger phụ Trong điều kiện này, tất cả áp suất khí nạp được tạo ra bởi turbocharger chính sử dụng khí thải từ cả sáu xi-lanh

Nếu động cơ chạy không tải hơn 3 phút, turbocharger phụ sẽ được kích hoạt để giữ cho trục turbocharger quay, nhằm ngăn dầu rò rỉ vào vỏ tua-bin Điều này được thực hiện bằng cách định kỳ mở van ngắt tua-bin để vận hành turbocharger

4.9.2 Chuyển đổi Turbocharger Kép (Bi-Turbocharger Switching)

Hình 4.37 Chuyển đổi Turbocharger Kép (Bi-Turbocharger Switching)

Khi áp suất khí nạp của turbocharger phụ tăng lên, van tuần hoàn sẽ đóng lại và van ngắt khí nạp sẽ mở ra Điều này làm tăng áp suất khí nạp từ turbocharger phụ và kết hợp nó với khí nạp từ turbocharger chính

Bộ điều khiển động cơ (ECM) duy trì chế độ turbocharger kép (bi-turbocharger) cho đến khi các thông số hoạt động của động cơ không còn yêu cầu nữa Sau đó, ECM sẽ chuyển các turbocharger trở lại chế độ turbocharger đơn (mono turbocharger)

4.9.3 Hoạt động của Turbocharger Kép

Hình 4.38: Hoạt động của Turbocharger Kép

Khi các thông số hoạt động của động cơ tiếp cận giới hạn (khoảng 2800 vòng/phút dưới tải), ECM bắt đầu chuyển sang chế độ hoạt động turbocharger kép song song Turbocharger phụ được đưa vào hoạt động bằng cách mở van ngắt tua-bin, cho phép khí thải đi qua tua-bin Không khí sạch sau đó được hút qua bộ lọc khí phải và cảm biến MAFT (Mass Air Flow and Temperature) đến máy nén của turbocharger phụ

Ban đầu, turbocharger phụ không tạo ra áp suất khí nạp bằng với turbocharger chính

Do đó, khí nạp từ turbocharger phụ được đưa qua van tuần hoàn vào ống dẫn khí sạch của turbocharger chính

- Van ngắt nạp tuabin Turbocharge phụ

Nếu mất chân không tới van ngắt, van sẽ tự động chuyển về vị trí đóng Cảm biến vị trí van nạp tua-bin sẽ thông báo cho ECM, hệ thống sẽ chuyển sang chế độ turbo đơn, hạn chế hiệu suất động cơ và ghi lại mã lỗi (DTC)

Nếu mất chân không tới van ngắt, van sẽ tự động chuyển về vị trí đóng Ở vị trí mặc định này, ECM sẽ kích hoạt chế độ turbo đơn và hạn chế mô-men xoắn động cơ Một mã lỗi (DTC) cũng sẽ được ghi lại trong ECM.

Các cảm biến trên xe

4.10.1 Tổng quan về các cảm biến trên xe Động cơ diesel SDV6 3.0L có hệ thống quản lý động cơ điều khiển ECM (mô-đun điều khiển động cơ) ECM sử dụng nhiều đầu vào cảm biến và điều khiển chính xác các bộ truyền động để đạt được hiệu suất tối ưu trong mọi điều kiện lái xe

ECM vận hành động cơ kết hợp với máy phát động cơ để cung cấp cho xe hệ dẫn động hybrid song song Công tắc chế độ EV (xe điện) trong bảng điều khiển cho phép người lái chọn chế độ hoạt động trong đó ECM sử dụng máy phát điện càng nhiều càng tốt

Hình 4.39 : Vị trí các cảm biến trên động cơ

1 - Cảm biến đo lưu lượng và nhiệt độ khí nạp MAFT

2 – Điều khiển bướm ga điện tử

3 – Cảm biến áp suất đường ống nạp

4 - Cảm biến đo lưu lượng khí nạp

5 – Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

6 - Cảm biến nhiệt độ không khí nạp

7 - Cảm biến áp suất không khí nạp

Hình 4.40 : Vị trí cảm biến trên động cơ

1 - Cảm biến ô xy loại có sấy

2 - Cảm biến vị trí trục khuỷu

3 - Cảm biến vị trí trục cam

Hình 4.41: Vị trí cảm biến trên xe

1 - Cảm biến vị trí bàn đạp ga

2 - Công tắc chuyển chế độ xe điện

3 - Mô-đun điều khiển động cơ

4 - Cảm biến nhiệt độ không khí xung quanh

4.10.1.1 Sơ đồ điều khiển các cảm biến trên xe

Hình 4.42 :Sơ đồ hoạt động cảm biến các cảm biến trên xe

1 Mô-đun điều khiển động cơ

2 Bảng điều khiển công cụ

3 Mô-đun điều khiển công tắc điều khiển hộp số

4 Mô-đun điều khiển truyền động

5 Module điều khiển hệ thống chống bó cứng phanh

6 Bộ điều khiển Terrain Response Ⓡ

8 Mô-đun điều khiển nhiệt độ tự động

9 Mô-đun điều khiển năng lượng pin

10 Mô-đun chuyển đổi biến đổi điện năng

12 Quạt làm mát mô-đun điều khiển động cơ

14.Kim phun nhiên liệu (6 tắt)

18 Cảm biến nhiệt độ không khí xung quanh

19 Cảm biến áp suất không khí nạp

20.Cảm biến nhiệt độ không khí nạp

21 Cảm biến vị trí bàn đạp ga

22 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ

24 Bộ cảm biến áp suất trong đường ống nạp

25 Cảm biến lưu lượng không khí tuyệt đối

26 Cảm biến nhiệt độ và lưu lượng không khí

27 Cảm biến vị trí trục cam

28 Cảm biến vị trí trục khuỷu

4.10.1.2 Sơ đồ mạch diện các cảm biến trên xe

Hình 4.43: Sơ đồ mạch điện các cảm biến trên xe

Sơ đồ này mô tả chi tiết hệ thống điện của động cơ, bao gồm các solenoid, cảm biến, và mô-đun điều khiển động cơ (ECM) Các kết nối dây được mã hóa màu sắc và mã hiệu rõ ràng, giúp dễ dàng theo dõi và sửa chữa Các cảm biến và solenoid đảm bảo rằng ECM có thể điều khiển chính xác và giám sát hoạt động của động cơ, từ đó đảm bảo hiệu suất và độ bền của xe

- Các solenoid này điều khiển lượng không khí vào động cơ

- Các kết nối dây màu xanh lá cây (GN) và xanh dương (BU) với mã hiệu cụ thể như GN-LG-0.75-2000

- Các cảm biến nhiệt độ (chất lỏng làm mát, không khí, nhiên liệu) để đo nhiệt độ của các phần khác nhau

- Các kết nối dây màu xanh lá cây (GN-LG), đen (BN-BK), và xanh dương (BU- LB)

Sensor-Mass Air Flow (MAF)

- Cảm biến đo lượng không khí vào động cơ

- Các kết nối dây màu xanh dương (BU-BK) và trắng (WH)

- Quạt làm mát động cơ được điều khiển bởi bộ điều khiển động cơ

- Các kết nối dây màu vàng (YE) và đen (BN-BK)

- ECU điều khiển và giám sát hoạt động của động cơ

- Các kết nối dây màu tím (VI), xanh lá cây (GN), xanh dương (BU), đen (BN), và trắng (WH)

- Điều khiển van tiết lưu và hệ thống tuần hoàn khí thải

- Các kết nối dây màu tím (VI) và xanh lá cây (GN)

Sensor-Manifold Absolute Pressure (MAP)

- Cảm biến đo áp suất tuyệt đối trong ống góp

- Các kết nối dây màu xanh lá cây (GN) và vàng (YE)

- Điều khiển vị trí bàn đạp ga

- Các kết nối dây màu xanh dương (BU) và vàng (YE)

- Cảm biến áp suất không khí

- Các kết nối dây màu xanh dương (BU) và xanh lá cây (GN)

- Cảm biến áp suất chênh lệch

- Các kết nối dây màu tím (VI) và vàng (YE)

4.10.2.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP)

Hình 4.44: Cảm biến vị trí trục khuỷu

Cảm biến được lắp đặt ở vị trí gần puly trục khuỷu, ngay phía trên bánh đà nhằm thu thập nhanh tín hiệu từ trục khuỷu và gửi về ECU Cụ thể, cảm biến trục khuỷu đo tín hiệu tốc độ và xác định vị trí trục khuỷu rồi gửi về ECU và máy tính trung tâm của động cơ sẽ sử dụng những dữ liệu này để tính toán thời gian phun nhiên liệu, góc phun nhiên liệu cho các xi lanh

Cảm biến tạo ra một tín hiệu sóng vuông, tần số của nó tỉ lệ với tốc độ động cơ ECM giám sát tín hiệu của cảm biến và có thể phát hiện quá tốc độ động cơ ECM chống lại quá tốc độ động cơ bằng cách dần dần đồng bộ hóa tốc độ

Cảm biến CKP là loại cảm biến Hall ở đầu cảm biến có phần tử Hall, bên trong có lõi nam châm vĩnh cửu và IC Cảm biến đo biến thiên của từ trường được tạo ra bởi vòng nam châm

Cảm biến vị trí trục khuỷu có thành phần chính là nam châm vĩnh cửu nhằm tạo ra từ trường ổn định Khi các chân thép xoay trong quá trình trục khuỷu quay sẽ tạo ra dao động trong từ trường và một tín hiệu dòng xoay chiều (AC) ECM động cơ sẽ dựa vào tín hiệu này do cảm biến trục khuỷu thu về để đo tốc độ quay của trục khuỷu, từ đó xác định thời gian phun nhiên liệu

Cảm biến vị trí trục khuỷu nhận nguồn cung cấp 5V từ ECM Hai kết nối khác với ECM cung cấp mass đất và tín hiệu đầu ra

4.10.2.2 Cảm biến vị trí trục cam (CMP)

Hình 4.45: Cảm biến vị trí trục cam

Cảm biến CMP được đặt ở mặt trước của đầu xi lanh bên trái Đầu cảm biến trồi lên qua một lỗ trên mặt trước của đầu xi lanh để nhận tín hiệu từ một vòng nam châm nằm phía sau bánh răng trục cam

Cảm biến vị CMP là cảm biến Hall được sử dụng bởi ECM khi động cơ khởi động để đồng bộ hóa ECM với tín hiệu cảm biến CKP

Khi trục khuỷu quay, thông qua dây cam dẫn động làm trục cam quay theo, trên trục cam có 1 vành tạo xung có các vấu cực, các vấu cực này quét qua đầu cảm biến, khép kín

135 mạch từ và cảm biến tạo ra 1 xung tín hiệu gửi về ECM để ECM nhận biết được điểm chết trên của xi lanh số 1 hay các máy khác

Số lượng vấu cực trên vành tạo xung của trục cam khác nhau tùy theo mỗi động cơ Cảm biến nhận nguồn cung cấp 5V từ ECM Hai kết nối khác với ECM cung cấp mass và tín hiệu ra

Nếu xảy ra lỗi với cảm biến CMP khi động cơ đang hoạt động, động cơ sẽ tiếp tục hoạt động nhưng ECM sẽ vô hiệu hóa điều khiển áp suất không khí nạp Khi động cơ được tắt, động cơ sẽ quay nhưng không khởi động lại trong khi lỗi vẫn tồn tại

4.10.2.3 Cảm biến đo lưu lượng (MAF) / Cảm biến đo lưu lượng và nhiệt độ khí nạp (MAFT)

Hình 4.46: Cảm biến đo lưu lượng khí nạp

Cảm biến đo khối lượng khí nạp được dùng để đo khối lượng (lưu lượng) dòng khí nạp đi vào động cơ và chuyển thành tín hiệu điện áp gửi về ECM động cơ ECM sẽ sử dụng tín hiệu cảm biến MAF để tính toán lượng phun xăng cơ bản và thời gian phun nhiên liệu

Các cảm biến MAFT giống nhau được gắn vào các đầu ra của bộ lọc không khí, nhưng chỉ cảm biến MAFT gắn vào bộ lọc không khí bên phải cung cấp cả tín hiệu MAF và nhiệt độ cho ECM Kết nối dây dẫn của bộ lọc không khí bên trái với cảm biến MAFT được kết nối sao cho chỉ có tín hiệu MAF được kết nối với ECM

Tín hiệu đầu ra của cảm biến MAF là một tín hiệu kỹ thuật số tỉ lệ với lượng của không khí đang vào ECM sử dụng dữ liệu này, kết hợp với các tín hiệu từ các cảm biến

136 khác và thông tin từ các bản đồ nhiên liệu đã lưu trữ, để xác định lượng nhiên liệu chính xác cần được phun vào các xi lanh Các tín hiệu cũng được sử dụng làm phản hồi cho hệ thống tuần hoàn khí thải (EGR)

Pin và Động cơ điện

Hình 4.55: Pin và động cơ điện

Hệ thống pin và động cơ điện trên Range Rover Sport L494 Hybrid được thiết kế để cung cấp hiệu suất vượt trội, tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện với môi trường Động cơ điện sử dụng trên xe là loại động cơ đồng bộ từ trường vĩnh cửu (Permanent Magnet Synchronous Motor - PMSM) với công suất 35 kW (khoảng 47 mã lực) Động cơ này cung cấp mô-men xoắn tức thời, giúp cải thiện khả năng tăng tốc và hiệu suất vận hành, đặc biệt hữu ích khi cần tăng tốc nhanh hoặc di chuyển trong điều kiện giao thông đô thị

Hệ thống pin của xe là loại pin lithium-ion (Li-ion) với dung lượng khoảng 13.1 kWh Pin được đặt dưới sàn xe, giúp tối ưu hóa không gian nội thất và hạ trọng tâm của xe, qua đó cải thiện tính ổn định và khả năng vận hành Dung lượng pin này cho phép xe có thể chạy hoàn toàn bằng điện trong một quãng đường ngắn, thường từ 20 đến 30 km, tùy thuộc vào điều kiện lái xe Khi hoạt động ở chế độ điện, xe không phát thải khí CO2 và các khí độc hại khác, góp phần bảo vệ môi trường

Hệ thống hybrid của Range Rover Sport L494 Hybrid cũng bao gồm một hệ thống phanh tái tạo năng lượng, giúp tái tạo động năng thành điện năng khi xe giảm tốc hoặc phanh, từ đó sạc lại pin và tối ưu hóa hiệu suất năng lượng tổng thể Hệ thống hybrid này cho phép xe chuyển đổi linh hoạt giữa các chế độ lái khác nhau, bao gồm chế độ hoàn toàn

146 bằng điện (EV), chế độ kết hợp (hybrid), và chế độ chỉ sử dụng động cơ đốt trong, mang lại sự linh hoạt và hiệu quả trong mọi điều kiện vận hành

Sự kết hợp này không chỉ làm tăng hiệu suất tổng thể mà còn giúp giảm lượng khí thải, phù hợp với các tiêu chuẩn môi trường ngày càng khắt khe Khi vận hành, động cơ điện hỗ trợ động cơ diesel, mang lại cảm giác lái mượt mà và mạnh mẽ, đặc biệt là trong điều kiện giao thông đô thị Chế độ lái thông minh cũng giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng từ cả hai nguồn động cơ, mang lại hiệu quả cao trong mỗi chuyến đi

4.10.1 Sơ đồ mạch điện động cơ điện xe Range Rover Sport L494

Hình 4.56 Sơ đồ mạch điện xe động cơ điện Range Rover Sport L494

Hình 4.15 chủ yếu thể hiện một phần của sơ đồ mạch điện trên xe Range Rover Sport L494, cụ thể là liên quan đến hệ thống pin, khởi động, và cáp nối trên xe Range Rover Sport L494 Sơ đồ bao gồm các thành phần như pin, hộp nối (junction box), các module điều khiển và các kết nối khác trong xe

Cảm biến và Mô-đun điều khiển:

- Sensor-NOx (SCR-Downstream và Upstream): Hai cảm biến này được nối với các dây màu tím (BL-VI) và xanh lam (BL-LB) Chúng có chức năng đo lượng NOx trong khí thải

- Module-Air heating control: Mô-đun này điều khiển hệ thống sưởi không khí và được nối với các dây màu đen (BN-BK) và tím (BL-VI).Junction Box (Hộp nối)

Máy nén điện (Compressor-Electric):

- Được nối với dây màu xanh lá cây (GN-LG) và đen (BN-BK), kiểm soát hệ thống điều hòa không khí và hệ thống điện tổng thể trong xe

Mô-đun điều khiển điện (Module-Electric Power Control):

- Được nối với dây màu xanh lá cây (GN-LG) và đen (BN-BK), điều khiển các thành phần điện của hệ thống.Fuel Tank (Bình nhiên liệu)

Bơm làm mát (Pumps-Coolant)

- Pump-Coolant: Hybrid Electric Vehicle (HEV): Được nối với dây màu cam (BN- OG) và đen (BN-BK)

- Pump-Coolant: Motor generator: Được nối với dây màu xanh dương (BL-BL) và đen (BN-BK)

- Pump-Coolant: Electric Power Inverter Converter (EPIC): Được nối với dây màu tím (BL-VI) và đen (BN-BK)

- Cung cấp lưu thông chất làm mát cho các thành phần khác nhau như HEV, máy phát điện và bộ chuyển đổi điện

Battery - Hybrid Electric Vehicle (HEV)

- BN-OG-0.75-2000: Dây màu cam nối từ Battery - HEV đến Pump-Coolant: Hybrid Electric Vehicle (HEV)

- BL-BL-1.0-1000: Dây màu xanh dương nối từ Battery - HEV đến Pump-Coolant: Motor generator

- BL-VI-1.0-1000: Dây màu tím nối từ Battery - HEV đến các cảm biến Sensor- NOx (SCR-Downstream) và Module-Air heating control

- GN-LG-1.0-1000: Dây màu xanh lá cây nối từ Battery - HEV đến Compressor-Electric và Module-Electric Power Control