Dựa trên phương pháp điều khiển: Theo ngưỡng trượt, độc lập hay phụ thuộc, theo kênh, để có các phương án bố trí hệ thống điều khiển của ASR, nhưng phương án nào cũng phải thoả mãn:
- Tận dụng được khả năng bám cực đại giữa bánh xe với mặt đường trong quá trình tăng tốc, làm hiệu quả tăng tốc của xe tăng.
- Duy trì khả năng bám ngang trong vùng có giá trị đủ lớn, nhờ vậy làm tăng tính ổn định chuyển động và ổn định quay vòng của xe khi tăng tốc.
+ Phương án 1: ASR có 2 kênh bố trí độc lập có 4 cảm biến bố trí tại 4 bánh xe, loại này có trang bị bình tích năng có áp suất cao.
Hình 3.2.62: Phương án 1
+ Phương án 2: ASR có 2 kênh bố trí độc lập có 4 cảm biến bố trí tại 4 bánh xe, loại này không trang bị bình tích năng.
Hình 3.2.63: Phương án 2 d. Bộ chấp hành phanh ASR
Bộ chấp hành phanh ASR bao gồm một cụm bơm để tạo áp suất dầu đưa tới các xi lanh bánh xe.
Cụm bơm:
Cụm bơm bao gồm các chi tiết: Bơm ASR hút dầu phanh từ bình dầu xilanh phanh chính, tăng áp suất và đưa đến bình tích năng, là dạng bơm kiểu piston dẫn động bằng mô tơ.Bình tích năng có nhiệm vụ chứa dầu phanh có áp suất cao do bơm ASR tạo ra cung cấp tới xi lanh bánh xe trong quá trình trong quá trình hệ thống ASR hoạt động.
- Bộ chấp hành phanh:
- Van điện cắt bình tích năng: Truyền áp suất dầu từ bình tích năng đến các xilanh
phanh bánh xe.
- Van điện cắt xilanh phanh chính: Khi dầu phanh được truyền từ bình tích năng đến
xi lanh bánh xe, van điện này có nhiệm vụ ngăn không cho dầu phanh hồi về xilanh phanh chính.
Van điện từ, bơm, mô tơ và bình chứa. Khi bộ chấp hành nhận được tín hiệu từ ECU điều khiển van điện từ đóng hoặc ngắt và áp suất cơ cấu phanh bánh xe tăng lên, giảm xuống hoặc giữ nguyên để tối ưu hoá mức độ trượt của bánh xe. Bộ chấp hành của phanh có nhiều loại, Sau đây chỉ trình bày hoạt động của hệ thống bánh sau bên phải và bánh sau bên trái.
+ Khi phanh bình thường (hệ thống ASR không hoạt động)
Khi đạp phanh ở chế độ phanh bình thường tất cả các van điện trong trong bộ chấp hành phanh ASR không hoạt động.
Khi đạp phanh, áp suất dầu trong xilanh chính tác dụng lên các xilanh bánh xe qua van điện cắt xilanh phanh chính và van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS.
ECU điều khiển cơ cấu chấp hành của ASR không làm việc, cửa A van điện từ giữ áp suất mở, cửa B van điện từ giảm áp suất đóng. Dầu từ xi lanh chính qua cửa A van điện từ giữ đến xy lanh công tác ở các bánh xe, dầu phanh được hồi về từ xilanh bánh xe về xilanh phanh chính qua van điện cắt xilanh phanh chính lúc này van một chiều 2 ngăn không cho dầu đến bơm.
Ở chế độ phanh thường: ECU cung cấp tín hiệu điện 0 ampe, van điện mở cửa, đóng của B. Bơm điện không hoạt động.
+ Trong quá trình tăng tốc (ASR hoạt động)
- Chế độ giảm áp:
ECU điều khiển cơ cấu chấp hành của hệ thống ASR chuyển van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS đóng mạch van điện từ giữ và giảm áp suất, cửa A ở van điện từ giữ đóng và mở cửa B ở van điện từ giảm, làm cho dầu phanh chảy qua cửa B đến bình dầu của xilanh phanh chính để giảm áp suất thuỷ lực trong xi lanh công tác ở bánh xe. Bơm ASR hoạt động, bơm ABS không hoạt động.
Hình 3.2.64: Chế độ giảm áp suất.
Ở chế độ phanh khẩn cấp, pha giảm áp suất: ECU cung cấp tín hiệu điện 5 ampe, van điện mở cửa B, đóng cửa A, bơm điện hoạt động, bộ thuỷ lực giảm áp suất.
- Chế độ giữ áp:
Khi áp suất dầu trong các xi lanh phanh bánh sau tăng hay giảm đến giá trị yêu cầu. Hệ thống ASR chuyển xang chế độ giữ.
ECU điều khiển cơ cấu chấp hành của hệ thống ASR điều khiển van ABS đóng mạch van điện từ giữ và ngắt mạch van điện từ giảm áp suất, bằng cách đóng kín cửa A và cửa B. Cả hai phía xy lanh chính và bình chứa không thông với nhau để giữ áp suất dầu ở xi lanh bánh xe không đổi.
Ở chế độ giữ áp suất: ECU cung cấp tín hiệu điện 2 ampe, van điện đóng cửa A, cửa B, bơm điện hoạt động, bộ thuỷ lực giữ áp suất.
Hình 3.2.65: Chế độ giữ áp. - Chế độ tăng áp:
Khi đạp ga bánh xe chủ động có hiện tượng trượt quay, lúc này ECU điều khiển cơ cấu chấp hành của hệ thống ASR bật tất cả các van điện của bộ chấp hành ASR cùng lúc đó van điên 3 vị trí của bộ chấp hành ABS chuyển sang chế độ tăng áp.
Van điện cắt xilanh phanh chính đóng, van điện cắt bình tích năng bật mở dầu áp suất cao trong bình tích năng đi qua van điện cắt bình tích năng qua cửa A của van điện 3 vị trí ABS đến xilanh bánh xe.
Khi phát hiện có sự giảm áp suất ở bình tích năng ECU sẽ phát tín hiệu điều khiển để bơm ASR xe hoạt động tăng áp suất dầu đến mức yêu cầu.
Ở chế độ trượt quay, pha tăng áp suất: ECU cung cấp tín hiệu điện 0 ampe, van điện mở cửa A, đóng cửa B, Bơm điện hoạt động; bộ thuỷ lực tăng áp suất.
Cùng lúc đó ECU động cơ phát tín hiệu điều khiển giảm mô men động cơ bằng việc dịch chuyển thanh răng bơm cao áp tải động cơ do đó mômen truyền tới bánh xe chủ động sẽ giảm đi.
PHẦN IV: PHÂN TÍCH VÀ LÀM RÕ TÍNH ƯU VIỆT CỦA XE CÓ TRANG BỊ ĐỘNG CƠ HYBRID
4.1 Ưu và nhược điểm của ôtô Hybrid
Qua thời gian nghiên cứu và tìm hiểu, thấy rằng xe có trang bị động cơ Hybrid có những ưu và nhược điểm sau:
*Ưu điểm của ôtô Hybrid:
•Tận dụng năng lượng khi phanh: Khi cần phanh hoặc khi xe giảm tốc độ, động cơ
điện có tác dụng như máy phát điện, năng lượng phanh được tận dụng để tạo ra dòng điện nạp cho ắc-quy.
• Giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu (động cơ hybrid tiêu thụ lượng nhiên liệu ít
hơn nhiều so với động cơ đốt trong thông thường, chỉ bằng một nửa).
• Động cơ điện được dùng trong các chế độ gia tốc hoặc tải lớn nên động cơ
đốt trong chỉ cần cung cấp công suất vừa đủ nên động cơ đốt trong có kích thước nhỏ gọn.
• Có thể sử dụng vật liệu nhẹ để giảm khối lượng tổng thể của ôtô làm cho xe
Hybrid chạy xa và mạnh mẽ giống như những ôtô chạy xăng bình thường.
• Ô tô Hybrid vẫn dùng xăng làm nhiên liệu nên người vận hành không phải
lo việc nạp điện, thông thường tốn rất nhiều thời gian.
•Tiết kiệm năng lượng trên đường trường: Khi vận hành ô tô Hybrid trên đường
trường, nguồn động lực chính lại là động cơ đốt trong bởi vì động cơ đốt trong đạt hiệu xuất cao hơn khi chạy đường dài và công suất mạnh hơn động cơ điện. Cách thiết kế này giúp ôtô hybrid đạt được gia tốc mạnh và vận tốc cao tương tự như các loại ôtô truyền thống khác.
• Thu hồi năng lượng:
Ngoài tiết kiệm năng lượng trong quá trình chuyển hóa năng lượng từ nhiên liệu sang cơ năng một cách hiệu quả hơn, ôtô hybrid còn được thiết kế nhằm thu hồi lượng năng lượng bị hao phí qua quá trình vận hành. Đối với ô tô thông thường khi được hãm lại, năng lượng được chuyển hóa từ cơ năng sang nhiệt năng làm nóng đĩa thắng (rotor). Đối với ô tô Hybrid, cơ năng có thể được chuyển hóa thành điện năng và nạp lại vào pin điện, vì thế rất nhiều năng lượng hao phí trong quá trình vận hành xe được thu hồi vào tái sử dụng. Tuy nhiên ôtô hybrid vẫn được trang bị bộ thắng đĩa (break pad) như ôtô
• Ôtô Hybrid ít gây ô nhiễm môi trường hơn ôtô chạy xăng bình thường bởi vì động cơ điện có hiệu suất cao hơn nhiều so với động cơ xăng.
*Hạn chế của xe Hybrid
Khuyết điểm chính của công nghệ hybrid là hệ thống Pin Nạp Lại Được (Rechargable Battery). Giá thành của mỗi bộ pin này rất đắt là một điều đáng ngại đối với người dùng xe Hybrid.
Công nghệ Hybrid đang ngày càng phát triển và sẽ trở thành công nghệ chủ đạo trong ngành sản xuất ôtô tương lai. Các xe Hybrid có rất nhiều ưu điểm nổi trội so với các loại xe truyền thống dù chúng vẫn còn một số nhược điểm. Tuy nhiên, các nhà sản xuất đã và đang nghiên cứu và phát triển nhiều giải pháp cho vấn đề này như: tái chế pin cũ, phát triển kỹ thuật pin mới, nâng cao tuổi thọ của pin v.v... hứa hẹn mang lại nhiều cải tiến mới, giảm giá thành sản phẩm, đưa kỹ thuật hybrid đến với nhiều tầng lớp người dân có thu nhập thấp trong xã hội nhằm mục đích thay thế dần những phương tiện giao thông cũ, giảm thiểu lượng khí thải gây ô nhiễm môi sinh.
4.2 Lượng khí thải và tiêu hao nhiên liệu của xe Hybrid a) Tiêu chuẩn độ ô nhiễm khí xả
Tiêu chuẩn khí thải hiện nay có 3 dòng tiêu chuẩn: Tiêu chuẩn Châu Âu, tiêu chuẩn Mỹ, tiêu chuẩn Nhật Bản. Trừ Mỹ, Nhật Bản và một số nước áp dụng theo tiêu chuẩn của 2 nước này đối với xe sản xuất và nhập khẩu. Các nước còn lại hoặc là chưa áp dụng theo tiêu chuẩn nào hoặc nếu áp dụng thì đều theo tiêu chuẩn Châu Âu. Tiêu chuẩn Châu Âu là một trong những hệ thống tiêu chuẩn tiên tiến nhất, được áp dụng rộng rãi trên thế giới, gồm cả Trung Quốc và các nước Đông Nam Á (trong đó có Việt Nam).
* Tiêu chuẩn của Châu Âu
Châu Âu là cái nôi của ngành công nghiệp ôtô thế giới bởi những phát minh sáng chế đầu tiên về động cơ đốt trong ra đời từ lục địa này. Sự phát triển vượt bậc của thị trường ôtô giai đoạn 1960-1970 và bài học về cái chết của 80 người dân New York trong 4 ngày thời tiết đảo lộn do ô nhiễm không khí, buộc chính phủ của các nước châu Âu xây dựng một chương trình cắt giảm khí thải xe hơi vào năm 1970. Tuy nhiên, phải đến năm 1987, dự luật hoàn chỉnh quy định giá trị nồng độ giới hạn của các loại khí thải mới được thông qua và người ta vẫn thường gọi đó là Euro 0. Trải qua 18 năm, thêm 4 tiêu chuẩn
+ Các tiêu chuẩn khí thải theo EURO Đơn vị g/kWh Khí thải EURO 0 EURO 1 EURO 2 EURO 3 EURO 4 EURO 5 Năm ra đời 1987 1991 1996 2000 2005 2008 CO 11,2 4,5 4 2,1 1,5 1,5 HC 2,4 1,1 1,1 0,66 0,46 0,25 NOx 14,4 8 7 5 3,5 2 + Lộ trình áp dụng EURO 0: Áp dụng năm (1988-1992) EURO 1: Áp dụng năm (1993-1996) EURO 2: Áp dụng sau năm 1996 EURO 3: Áp dụng năm (2000-2001) EURO 4: Áp dụng năm (2005-2006) EURO 5: Áp dụng năm (2008-2009)
* Tiêu chuẩn ô nhiễm môi trường tại Việt Nam (Tiêu chẩn Việt Nam 22 tcvn 307-06)
TT Thành phần khí thải Mức 1 Mức 2 Mức 3 1 CO(% thể tích) 4,5 3,5 3,0 2 HC (ppm thể tích) - Động cơ 4 kỳ - Động cơ 2 kỳ - Động cơ đặc biệt 1200 7800 3300 800 7800 3300 600 7800 3300 3 Độ khói (% HSU) 72 60 50 4 Hệ số hấp thụ ánh sáng (m) 2,96 2,13 1,61 Lộ trình áp dụng
- Từ ngày 1/7/2006: Áp dụng mức 1 cho các phương tiện mang biển kiểm soát thuộc 5 thành phố: Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng và cần Thơ.
Áp dụng mức 2, mức 3 cho các đơn vị lắp ráp, xản xuất xe trong nước và ôtô nhập khẩu.
- Từ ngày 1/7/2008: Áp dụng mức 1 cho tất cả các phương tiện vào kiểm định trên phạm vi toàn quốc.
b. Lượng nhiên liệu tiêu thụ và khí thải xe Hybrid
Qua nghiên cứu các hãng xe kết quả chỉ ra rằng các xe hybrid có tính ưu việt hơn hẳn trong lĩnh vực tiết kiệm nhiên liệu và đặc biệt là vấn đề khí thải. Tuy giá xe hybrid cao hơn loại xe dùng xăng, nhưng lại lợi hơn rất nhiều về chi phí nhờ vào việc tiết kiệm năng lượng. Xe hybrid tiết giảm lượng phát thải gây hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm môi trường. Kết quả thể hiện qua các bảng thống kê cho các hãng xe như sau:
Hãng Toyota:
Đại diện tiêu biểu: Toyota Prius Động cơ: 4 xi lanh
Nhiên liệu: Xăng
Tiêu thụ nhiên liệu: 5,1-5,8 lít/100km
TT Tên xe Mức tiêu thụ nhiên liệu trung bình
(100 km)
Nồng độ khí xả
1 Xe hybrid 5,1-5,8 lít 1,8 -2,2
2 Xe thường 10-12 lít 3 -3,2
Hãng Ford
Đại diện tiêu biểu: Ford Escape Hybrid Động cơ: 4 xi-lanh, công suất 153 mã lực Nhiên liệu: xăng
1 Xe hybrid 6,5-7,6 lít 2,1 -2,6
2 Xe thường 8,0 – 8,5 lít 3 -3,2
Hãng Nissan
Đại diện tiêu biểu: Nissan Altima Hybrid Động cơ: 4 xi-lanh, công suất 198 mã lực Nhiên liệu: xăng
Tiêu thụ nhiên liệu: 5,6-6,5 lít/100km
TT Tên xe Mức tiêu thụ nhiên liệu trung bình
(100 km)
Nồng độ Co
1 Xe hybrid 5,6-6,5 lít 1,5 -2
PHẦN V: ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Đánh giá
Qua nghiên cứu động cơ Hybrid chúng ta thấy các xe trang bị động cơ Hybrid thực sự có ý nghĩa sâu sắc trong bối cảnh cả thế giới đang tìm mọi cách để giảm ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu hoá thạch trong đó phương tiện giao thông là nguồn phát thải ô nhiễm không khí nhiều nhất hiện nay. Phương tiện giao thông không gây ô nhiễm (zero emission) từ lâu đã là mục tiêu nghiên cứu của các nhà khoa học. Nhiều giải pháp đã được đưa ra cả về mặt hoàn thiện kết cấu động cơ lẫn tìm kiếm các nguồn nhiên liệu thay thế xăng dầu truyền thống để giảm mức độ phát thải ô nhiễm. Các nghiên cứu này trở nên bức thiết khi nguồn dầu lửa ngày càng cạn kiệt, giá dầu thô thay đổi thất thường và dường như không còn được kiểm soát bằng những giải pháp truyền thống mà thế giới đã dùng trong hơn thế kỷ qua.
Các phương án nêu trên đạt hiệu quả chưa cao. Trong tình hình hiện nay ôtô trang bị động cơ Hybrid là phù hợp hơn cả bởi nó sử dụng hai nguồn lực kết hợp hỗ trợ bổ xung cho nhau do vậy tiết kiệm được nhiên liệu và giảm tối đa lượng khí độc hại thải ra môi trường.
5.2 Kết Luận
Đề tài hoàn thành đã đạt được những kết quả đó là:
+ Cung cấp cho sinh viên kiến thức tổng quan về công nghệ Hybrid trên ôtô. Một công nghệ tiên tiến đã được thế giới sử dụng rộng rãi.
+ Đề tài đưa ra đầy đủ các chế độ làm việc trên xe có trang bị động cơ Hybrid, cấu tạo các bộ phận chính của xe.
+ Đặc biệt đề tài đã đi nghiên cứu một loại xe cụ thể (Xe Toyota Prius) nhằm cụ thể hóa các hệ thống trên xe.
Han chế:
Công nghệ Hybrid vẫn là rất mới đối với Việt Nam việc nghiên cứu tìm hiểu gặp nhiều khó khăn do tài liệu thiếu thốn, không có mô hình thật nên hạn chế của đề tài là chưa khảo sát được nhiều loại xe để nội dung phong phú hơn, nhiều bộ phận chưa được tìm hiểu kỹ.
5.3 Kiến nghị
- Phát triển thêm đề tài thiết lập mô hình thực tế về xe Hybrid để sinh viên có thể
quan sát trực quan.
- Nghiên cứu kỹ các bộ phận của nhiều loại xe khác nhau của các hãng để làm phong phú đề tài.
- Có thể ứng dụng các phần mềm tiện ích mô phỏng các quá trình hoạt động của xe Hybrid.
- Phát triển, bổ xung hoàn thiện đề tài làm tài liệu giảng dạy cho giáo viên, sinh viên của khoa Cơ Khí Động Lực – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên.