Chương 2 bố trí chung tổng quát ô tô

Chương 2, bố trí chung, tổng quát ô tô

Mục lục

HƯƠNG 2 : BỐ TRÍ CHUNG TỔNG QUÁT

2.1 Bố trí chung ô tô

Các thông số bố trí chung của ô tô là những thông số cơ bản để xác định các đặc tính chung của ô tô Có thể phân các thông số bố trí chung ra các nhóm chính sau:

2.1.1 Công thức cấu tạo

Bánh xe chủ động là bánh xe nhận được công suất truyền từ động cơ đến, khi bánh xe chủ động quay sẽ làm ô tô chuyển động

• Nếu các bánh sau là bánh chủ động , ta có xe rear-wheel drive (RWD)

• Nếu các bánh trước là bánh chủ động, ta có front-wheel drive (FWD)

• Nếu cả 4 bánh đều là bánh chủ động, ta có four-wheel drive (4WD) hoặc all-wheel drive (AWD)

2.1.2 Các thông số bố trí chung về trọng lượng

- Trọng lượng bản thân (G0) : Là trọng lượng ô tô khi đổ đầy nhiên liệu, dầu nhờn và nước làm mát nhưng chưa có tải

- Trọng tải (Gh) : Là trọng lượng hàng mà ô tô có thể chở được theo quy định của nhà chế tạo

- Trọng lượng toàn bộ (Ga) : Ga = G0 + Gh + Gn

Gn : Trọng lượng người trên ô tô

- Trọng lượng phân bổ lên trục trước (Ga1)

- Trọng lượng phân bổ lên trục sau (Ga2)

2.1.3 Các thông số bố trí chung về kích thước

Hình 1.5 – thông số bố trí chung của ô tô

- Chiều dài toàn bộ (L) : Khoảng cách giữa 2 mặt phẳng thẳng đứng vuông

góc với mặt phẳng trung tuyến dọc ô tô và tiếp xúc với điểm đầu và điểm cuối ô tô Tất cả các bộ phận của ô tô, kể cả các phần nhô ra phía trước và sau phải nằm giữa hai mặt phẳng này

- Chiều rộng toàn bộ (B) : Khoảng cách giữa 2 mặt phẳng song song với mặt

phẳng trung tuyến dọc ô tô và tiếp xúc với 2 bên ô tô Tất cả các phần của ô

tô, đặc biệt các phần được lắp đặt nhô ra hai bên, phải nằm giữa hai mặt phẳng này, trừ kính chiếu hậu

- Chiều cao toàn bộ (H) : Khoảng cách giữa mặt tựa của ô tô và mặt phẳng

nằm ngang tiếp xúc với phần cao nhất của ô tô Tất cả các phần lắp đặt của

xe phải nằm giữa hai mặt phẳng này

- Chiều dài cơ sở (Lo) :Khoảng cách giữa các mặt phẳng đi qua các đường

tâm của bánh trước và bánh sau và thẳng góc với mặt phẳng tựa

- Chiều dài đầu xe (L1) : Khoảng cách giữa mặt phẳng thẳng đứng đi qua tâm

bánh xe trước và điểm đầu cùng của ô tô, bao gồm tất cả các bộ phận được lắp cứng vào ô tô

- Chiều dài đuôi xe (L2) : Khoảng cách giữa mặt phẳng thẳng đứng đi qua

tâm bánh xe sau và điểm sau cùng của ô tô, bao gồm cả biển số hoặc giá lắp đặt và tất cả các bộ phận được lắp cứng vào ô tô

- Khoảng sáng gầm xe (H g ) : Khoảng cách giữa mặt tựa của ô tô vả điểm thấp

nhất của ô tô nằm giữa 2 bánh, trừ các bánh xe

- Góc thoát trước (∝ 1 ): Góc nhỏ nhất tạo bởi bề mặt tựa và mặt phẳng tiếp

tuyến với các bánh trước và đi qua một điểm nhô ra nào đó của đường bao trước ô tô

- Góc thoát sau (∝ 2 ): Góc nhỏ nhất tạo bởi bề mặt tựa và mặt phẳng tiếp

tuyến với các bánh sau và đi qua một điểm nhô ra nào đó của đường bao sau

• Tốc độ nhanh nhất của ô tô (Vmax) : Là tốc độ ô tô trên mặt đường nằm ngang

mà trên đường đó ô tô không tăng tốc được nữa

• Mức tiêu hao nhiên liệu (l/100 km) khi thử nghiệm

Các thông số của động cơ:

• Kiểu, nhãn hiệu, số xy lanh , cách bố trí

• Đường kính xy lanh, hành trình piston

• Dung tích làm việc

• Tỷ số nén

• Công suất cực đại / số vòng quay

• Mô men quay cực đại / số vòng quay

Để phục vụ cho việc nhận biết xe, hệ thống đánh số khung theo tiêu chuẩn quốc

tế VIN (Vehicle Identification Number) gồm 17 ký tự được áp dụng

Số khung gồm 3 phần chính, được tạo nên bởi các số và chữ, nhưng không sử dụng chữ I, O, Q:

• 03 ký tự đầu: Khu vực nhận biết nhà sản xuất Các ký tự này được quy định trên toàn thế giới

Ví dụ: JAA - Ô tô Isuzu sản xuất tại Việt Nam

KMH – Ô tô của nhà máy Hyundai Motor Company’s Pass car , Korea.

• 06 ký tự tiếp: Khu vực miêu tả xe Các ý nghĩa của các chữ, số này do nhà sản xuất quy định, cho biết các thuộc tính chung của xe

• 08 ký tự còn lại: Khu vực chỉ thị xe Trong đó ký tự đầu tiên (ký tự thứ 10 tính tổng cộng) cho biết năm sản xuất xe:

Năm Mã số Năm Mã số Năm Mã số

Ví dụ 1: Ô tô tải ISUZU có VIN: JAANKR55LV7100009 có ý nghĩa

- JAA: Ô tô của hãng ISUZU sản xuất tại Việt Nam

- 123456: Số thứ tự xe sản xuất (Serial Number)

Đối với động cơ, số được đánh theo quy định riêng của nhà sản xuất, nhưng thường gồm hai nhóm ký tự:

- Nhóm thứ nhất: Chỉ mã số kiểu của động cơ

- Nhóm thứ hai: Chỉ số thứ tự của động cơ

Ý nghĩa cuả nhóm ký tự thứ nhất:

Đặc điểm của động cơ Ký tự Nguyên bản tiếng Anh Ý nghĩa

EC Electronic Carburetor Chế hoà khí điều khiển điện tử

FI Fuel Injection Phun xăngEFI Electronic Fuel Injection Phun xăng điện tử

Bố trí động cơ

US Under seat Bố trí dưới chỗ ngồi

Âu

2.2.2 Tiêu chuẩn Việt nam

Khi ô tô hoạt động trên đường bắt buộc phải tuân theo những tiêu chuẩn của Chính phủ các nước quy định nhằm tăng tính an toàn cho người sử dụng, tăng tính kinh tế nhiên liệu và giảm ô nhiễm không khí do khí thải

Tại Việt Nam, Bộ Giao thông Vận tải ban hành Tiêu chuẩn ngành 22 TCN

307-03 ngày 10/07/20307-03 quy định về các yêu cầu an toàn chung cho ô tô Một số điểm chính của tiêu chuẩn này:

- Kích thước cho phép lớn nhất:

• Chiều dài ô tô : 12,2m

Với ô tô kéo sơ mi rơ moóc, kéo rơ móc, ô tô khách nối toa: 20m

• Chiều rộng: 2,5 m

• Chiều cao: Ô tô có khối lượng toàn bộ trên 5 tấn: 4,0 m

Ô tô có khối lượng toàn bộ đến 5 tấn: Hmax ≤1,75 Wt

Wt là khoảng cách giữa tâm vết tiếp xúc của hai bánh xe sau với mặt đường trường hợp trục sau lắp bánh đơn, hay là khoảng cách giữa tâm vết tiếp xúc của hai bánh xe sau phía ngoài trường hợp trục lắp bánh đôi

Hình 1.8 – Phương pháp xác định giá trị W t

• Chiều dài đuôi xe: ≤ 65% chiều dài cơ sở (ô tô khách), 60% (ô tô tải)

- Phân bố khối lượng lên trục

• Công suất động cơ / 1 tấn khối lượng ô tô ≥ 7,35 kW

• Thời gian tăng tốc từ lúc khởi hành đến 200m: t ≤ 20 + 0,4 G (s)

• Vmax ≥ 60 km/h

• Độ dốc vượt được trong điều kiện đầy tải: 20%

- Hệ thống lái

• Các bánh xe dẫn hướng phải đảm bảo ô tô có khả năng duy trì hướng chuyển động thẳng khi ô tô đang chạy thẳng; tự quay về hướng chuyển động thẳng khi thôi tác dụng lực lên vô lăng lái (thôi quay vòng)

• Các cơ cấu chuyển động của hệ thống lái khi hoạt động không được va quệt với bất kỳ bộ phận nào của ô tô như khung, vỏ

• Không có sự khác biệt đáng kể về góc lái của bánh xe dẫn hướng và lực tác động lên vô lăng lái về bên trái và bên phải khi quay

• Độ rơ góc:

o Ô tô con, ô tô khách đến 12 chỗ, ô tô tải đến 1500kg: ≤ 10o

o Các loại ô tô khác : ≤ 15o

- Hệ thống phanh

• Hệ thống phanh chính và phanh đỗ xe phải dẫn động độc lập với nhau

• Hiệu quả phanh chính khi thử trên đường: Được đánh giá bằng một trong hai chỉ tiêu quãng đường phanh Sp (m) hoặc gia tốc chậm dần lớn nhất khi phanh Jpmax (m/s2) với chế độ thử là ô tô không tải ở tốc độ 30 km/h:

Phân nhóm Quãng đường phanh Sp

(m)

Gia tốc phanh Jpmax

(m/s 2 )

Nhóm 1: Ô tô con, kể cả ô

tô con chuyên dùng

Không lớn hơn 7,2 Không nhỏ hơn 5,8

Nhóm 2: Ô tô tải và ô tô

Không lớn hơn 9,5 Không nhỏ hơn 5,0

Nhóm 3: Ô tô tải và ô tô

Trắng > 10000cd Chiều dài dải

sáng đèn pha

> 100mChiều dài dải sáng đèn cốt

> 50m

số lượng không lớn hơn 2

khi cần số ở

vị trí lùiĐèn kích thước trước Gắn đối xứng

hai bên trái, phải xe

Trắng hay vàng

2 – 60 cd

Đèn kích thước sau Gắn đối xứng

hai bên trái, phải xe

Đèn phanh Hai đèn phía

sau, đối xứng

Đỏ 20 –

100 cd

Phải bật sáng khi tác động vào hệ thống phanh chínhĐèn báo rẽ Lắp đối xứng

hai bên trái, phải xe

Vàng 50 –

1050 cd

Tần số nháy

từ 60 – 120 lần /phútĐèn báo nguy hiểm cho

các xe khác

Tất cả các đèn báo rẽ phải nháy đồng thời

và cùng tần số

lắp đèn màu

đỏ trước xe, màu trắng sau xe

- Giới hạn khí thải: Theo TCVN 6438:2001

CO (% thể

tích)

7800

78003300

330078003300

-Độ khói (%

HSU)

2.3 Cấu tạo tổng quát của ô tô

Để tạo thành chiếc ô tô hoàn chỉnh, cần khoảng 15000 chi tiết riêng biệt Các chi tiết này được nhóm thành từng cụm và hệ thống

Là bộ phận nằm giữa động cơ và hộp số, có tác dụng nối trục khủyu động cơ với

hệ thống truyền lực, để truyền mômen quay được êm dịu và cắt truyền động đến hệ thống truyền lực nhanh chóng, dứt khoát

Hình 1.7 – Ly hợp

2.3.2.2 Hộp số

Hộp số trên ô tô có thể là hộp số cơ khí hoặc hộp số tự động Trong hộp số tự động, việc gài số truyền được thực hiện tự động, người lái không phải điều khiển Còn trong hộp số cơ khí, muốn chuyển số, người lái phải đạp bàn đạp ly hợp trước khi gài

số Dù là cơ khí hay tự động, chúng cũng bao gồm nhiều bộ truyền bánh răng và trục truyền, được lắp trong vỏ hộp số bằng gang hoặc nhôm, bên trong có dầu bôi trơn.Hộp số cung cấp nhiều tỷ số truyền khác nhau, nhờ đó tăng được lực kéo cần thiết cho bánh xe chủ động Ngoài ra còn có số lùi giúp ô tô chuyển động lùi, và vị trí trung gian cho phép cắt lâu dài động cơ khỏi hệ thống truyền lực khi cần thiết để động

cơ chạy không

Hình 1.8 – Hộp số

2.3.2.3 Các đăng

Trên ô tô, cụm động cơ – hộp số được lắp trên khung xe, còn cầu chủ động liên kết với khung qua hệ thống nhíp đàn hồi Do đó, khoảng cách giữa cầu chủ động và hộp số luôn thay đổi theo điều kiện đường Để truyền được momen xoắn từ hộp số đến bánh xe chủ động trong điều kiện như vậy, người ta phải sử dụng truyền động các đăng Truyền động này cho phép truyền mômen xoắn giữa các trục không nằm trên cùng một đường thẳng mà thường cắt nhau dưới góc ∝ nào đó mà trị số ∝thay đổi

Hình 1.10 – Cấu tạo bộ vi sai

Trên ô tô có hai loại dẫn động phanh : Phanh dầu và phanh khí Cơ cấu phanh có thể là phanh guốc hoặc phanh dĩa

Các ô tô hiện đại được trang bị thêm hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh (ABS – Antilock Brake System) Khi phanh, nếu bánh xe xuất hiện hiện tượng bó cứng, hệ thống sẽ tự động giảm áp suất dầu cung cấp đến cơ cấu phanh, nhờ vậy hiệu quả phanh tăng lên

Hình 1.12 – Hệ thống phanh

2.3.4 Hệ thống treo

Lò xo, giảm chấn và các chi tiết khác tạo nên hệ thống treo của ô tô Lò xo trên mỗi bánh xe cho phép bánh xe dịch chuyển lên xuống khi gặp chướng ngại trên đường Khi đó, lò xo sẽ hấp thụ phần lớn chuyển động, nên khung xe chỉ dịch chuyển nhỏ, tạo nên độ êm dịu chuyển động Giảm chấn tại mỗi bánh xe hạn chế hành trình của lò xo

Ô tô sử dụng 4 dạng lò xo: Lò xo trụ, lò xo lá (nhíp), lò xo thanh xoắn và đệm không khí Một số ô tô có bộ kiểm soát hành trình điện tử (ERC – Electronic ride control) , tự động thay đổi độ cứng của giảm chấn cho phù hợp điều kiện đường

2.3.5 Hệ thống lái

Hình 1.14 – Hệ thống lái

Cho phép người lái quay bánh xe trước theo hướng mong muốn, nhờ đó thay đồi hướng chuyển động của ô tô Khi tác động lên vành tay lái, thông qua các cơ cấu cơ khí và các đòn nối với bánh trước, bánh trước sẽ quay sang trái hoặc phải

Hình 1.13 – Hệ thống treo

2.3.6 Hệ thống điện – điện tử

Hình 1.15 – Hệ thống điện – điện tử

Động cơ cung cấp năng lượng cho ô tô chuyển động Tuy nhiên, chính điện năng lại là nguồn năng lượng cho nhiều bộ phận khác trên ô tô hoạt động Động cơ khởi động (démareur) dùng năng lượng điện để quay trục khủyu động cơ Hệ thống đánh lửa sử dụng điện năng để tạo tia lửa điện trong xy lanh Hệ thống phun nhiên liệu sử dụng điện để vận hành bơm nhiên liệu Đèn chiếu sáng, còi, radio, hệ thống điều hòa nhiệt độ cần dùng điện để hoạt động bình thường

Trên ô tô có hai nguồn điện: Bình ắc quy và máy phát điện xoay chiều Bình ắc quy cung cấp điện khi động cơ không hoạt động và khi khởi động máy Sau khi động

cơ đã khởi động, máy phát điện sẽ nạp điện cho bình ắc quy và cung cấp điện cho phụ tải

Ngày nay, ngày càng nhiều thiết bị trên ô tô sử dụng hệ thống kiểm soát điện tử nhằm tăng tính chính xác và an toàn khi vận hành Ví dụ hệ thống điện tử kiểm soát hoạt động của hộp số, hệ thống treo, hệ thống lái, hệ thống phanh

Một hệ thống kiểm soát điện tử gồm ba phần cơ bản: Thiết bị đầu vào, bộ xử lý

và thiết bị đầu ra Đầu vào là các công tắc và cảm biến (sensor) Chúng cung cấp các thông tin cần thiết cho bộ xử lý (ECM – Electronic control module) Bộ xử lý sẽ ra quyết định cần làm gì, và các tín hiệu được gởi cho đầu ra là các cơ cấu chấp hành để thực hiện công việc cần thiết

Trên nhiều động cơ hiện đại, hệ thống EEC (Electronic engine control) kiểm soát

hệ thống đánh lửa và phun nhiên liệu Hệ thống này thường có khả năng tự chẩn đoán, nghĩa là có bộ nhớ lưu trữ tất cả các lỗi và sự cố xảy ra Khi gọi lại bộ nhớ, các thông tin này rất có ích cho kỹ thuật viên chẩn đoán và phát hiện bệnh của động cơ

Ô tô có nhiều dạng khung vỏ khác nhau, nhưng đều có hình dạng sao cho lực cản gió lên xe là nhỏ nhất, nghĩa là phải có dạng khí động học tốt

Khi ô tô chạy với vận tốc 145km/h, kiểm nghiệm cho biết 75% công suất động

cơ dùng để thắng lực cản gió Do đó, ô tô có hệ số cản chính diện Cd nhỏ sẽ có tính kinh tế nhiên liệu tốt hơn

Với ô tô, khung vỏ tạo nên khoang chứa hành khách, tạo sự tiện nghi và an toàn cho họ Có ba dạng cấu tạo khung chính:

- Khung và thùng riêng (Body-and-frame)

- Khung thùng kết hợp (Unibody)

- Khung không gian (Space frame)

Dạng đầu tiên thường gặp ở các ô tô tải

Dạng thứ hai phổ biến ngày nay cho các ô tô con, với khung xe và thùng là một, được chế tạo từ tấm thép dập định hình hàn lại với nhau Đáy thùng được tăng cứng nhờ các gân gia cường, làm chỗ lắp động cơ, hệ thống treo và lái

Dạng khung không gian có khung cơ sở làm từ các ống thép và thép tấm Sau đó các chi tiết plastic hoặc composite lắp lên khung cơ sở, tạo thành khung xe hoàn chỉnh

2.4 Bố trí các cụm – hệ thống trên ô tô 2.4.1 Bố trí động cơ

Khoang chứa động cơ trên ô tô thường nằm phía đầu xe Khi nâng nắp capô, ta sẽ thấy động cơ cùng một số cụm khác được lắp gần đó như máy nén khí của hệ thống lạnh, máy phát điện xoay chiều, bơm trợ lực tay lái, động cơ khởi động, bộ tăng áp khí nạp, bình ắc quy và bơm trợ lực phanh Các cụm này kết nối với nhau thông qua các dây dẫn điện hay ống dẫn dầu

Hình 1.19 – Bố trí động cơ trên ô tô

Tuy nhiên, tùy thuộc nhà chế tạo, động cơ có thể bố trí trước hoặc sau xe, bố trí dọc theo xe hoặc bố trí ngang.

Khi bố trí dọc, thông thường cầu chủ động là cầu sau Động cơ được lắp với hộp

số, thông qua trục các đăng và bộ vi sai, công suất được truyền đến bánh xe chủ động (bánh sau) Đây là công thức (động cơ) trước– (cầu chủ động) sau

Khi bố trí ngang, cầu chủ động có thể là cầu trước, có thể là cầu sau, tuỳ động cơ đặt trước hoặc sau xe Như vậy ta sẽ có công thức trước – trước hoặc sau – sau Bố trí ngang sẽ làm cho xe gọn hơn Thay vì sử dụng hộp số đơn giản (transmission), người

ta dùng hộp số phức (transaxle), là tổ hợp của hộp số đơn giản với truyền lực chính, vi sai trong cùng một vỏ hộp

2.4.2 Bố trí hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực (HTTL) có thể tập hợp các cụm chức năng khác nhau Thông thường bao gồm:

- Ly hợp, hộp số chính, cầu chủ động, trục các đăng, bánh xe

- Ly hợp, hộp số chính, hộp phn phối, cầu chủ động, trục các đăng, khớp nối, bánh xe

- Hoặc hộp số cơ khí thuỷ lực (hộp số thuỷ cơ), hộp phân phối, cầu chủ động, trục các đăng, khớp nối, bánh xe, v.v

Số lượng cụm có thể khác nhau tuỳ thuộc vào tính năng kỹ thuật của ô tô Trên hình 1.20.a v 1.20.b giới thiệu các sơ đồ bố trí chung thường gặp trên ô tô

Hình 1.20a – Bố trí chung động cơ và hệ thống truyền lực trên ô tô