Bánh sau của xe máy lai được dẫn động bằng động cơ, thông qua hệ thống truyền lực gồm ly hợp, hộp số CVT, truyền lực cuối cùng rồi tới bánh xe để sinh ra moment kéo. Để xây dựng mô hình toán học cho động cơ và hệ thống truyền lực, có hai phương pháp tiếp cận như sau:
- Mô hình hóa từng bộ phận: Động cơ, ly hợp, hộp số, truyền lực cuối cùng và bánh xe, mỗi bộ phận được đặc trưng bằng một mô hình. Liên hệ giữa các mô hình là hai thông số: tốc độ và moment (hoặc công suất). Các thông số cơ bản cần thiết cho việc xây dựng mô hình từng bộ phận gồm:
+ Bản đồ moment Te theo tốc độ động cơ ωe và độ mở bướm ga θth:
𝑇𝑒 = (𝜔𝑒, 𝜃𝑡ℎ) (3.32)
+ Bản đồ suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ:
𝐵𝑆𝐹𝐶 = 𝑓(𝑇𝑒, 𝜔𝑒) (3.33)
+ Bảng chế độ đóng – ngắt của ly hợp.
+ Bản đồ tỉ số truyền hộp số CVT theo tốc độ pulley chủ động và moment cản tại pulley bị động: 𝑖ℎ = 𝑓(𝜔𝑖𝑛_𝐶𝑉𝑇, 𝑇𝑜𝑢𝑡_𝐶𝑉𝑇) (3.34) + Bản đồ hiệu suất hộp số: 𝜂ℎ = 𝑓(𝜔𝑖𝑛_𝐶𝑉𝑇, 𝑇𝑜𝑢𝑡_𝐶𝑉𝑇) (3.35) + Tỉ số truyền lực cuối cùng. + Bán kính bánh xe.
- Mô hình hóa cả cụm hệ thống: Việc mô phỏng từng bộ phận rất phức tạp, yêu cầu phải khảo sát chi tiết từng bộ phận. Phương pháp mô hình hóa cho biết hoạt động của từng bộ phận trong từng chế độ mô phỏng, từ đó giúp đề ra giải pháp. cải tiến bộ phận đó. Tuy nhiên, việc thực hiện phức tạp, dễ gây nhầm lẫn và số mô hình
77
tăng lên khiến sai số cộng dồn cũng tăng theo. Đối với phương pháp cải tạo đề xuất, có một nguyên tắc là “Ít là thay đổi kết cấu xe nền”. Do đó, kết cấu từ động cơ đến bánh xe sau được giữ nguyên và không có nhu cầu phải thay đổi. Mặc khác, khi xe được thử nghiệm trên băng thử, chạy theo chu trình kiểm tra tiêu chuẩn, như Japan 10 – 15 Mode chẳng hạn, thì khi mô phỏng trường hợp này, ta có thể giả thiết rằng động cơ chỉ hoạt động ở hai chế độ: cầm chừng và sinh công suất kéo trong số 4 chế độ: Khởi động, cầm chừng, sinh công suất kéo và ngắt. Xe chỉ khởi động một lần trước khi chạy và không tắt máy trong quá trình chạy thử nghiệm. Vì vậy, có thể mô hình hóa cả cụm hệ thống mà không cần quan tâm chi tiết đến từng bộ phận.
Tại thời điểm t, công suất kéo phân phối ra bánh sau là Pe tại tốc độ V. Vì hệ thống truyền lực bánh sau được giữ nguyên nên tại trạng thái (Pe, V), các thông số hệ thống truyền lực gồm độ mở bướm ga (θth), tốc độ động cơ (ωe), tỉ số truyền hộp số CVT (ih), hiệu suất (ηh), trạng thái ly hợp, v.v… có giá trị nhất định và không đổi. Bằng cách đo moment kéo tại bánh sau và lượng nhiên liệu tiêu hao, mức tiêu hao nhiên liệu gfuel (g/s) khi thay đổi độ mở bướm ga θth từ 0 – 100% và tốc độ bánh sau v từ 0 – 60 km/h, hai bản đồ Tk(θth, v) và gfuel(Tk, v) (hoặc BSFC(Tk, V) ) ta xây dựng được mô hình cho hệ thống truyền lực từ động cơ đốt trong đến bánh sau.
Hình 3.14: Bản đồ động cơ và hệ thống truyền lực [23]
Lượng nhiên liệu tiêu hao (Gfuel (g)) tính đến thời điểm t của động cơ được tính:
78
Các bản đồ khí thải các loại cũng được xây dựng tương tự: femission = h(Tk, V).
Nồng độ khí thải sau khi chạy theo chu trình được tính:
𝐹𝑒𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛(𝑡) = 1
𝑡∫ 𝑓0𝑡 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛(𝜏)𝑑𝜏 (3.37)