Luận văn Thiết kế hệ thống động lực ô tô lai điện nhiệt hai chỗ ngồi (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Thiết kế hệ thống động lực ô tô lai điện nhiệt hai chỗ ngồi (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN QUÂN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC Ô TÔ LAI ĐIỆN NHIỆT HAI CHỖ NGỒI NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ MÁY KÉO - 605246 S K C0 0 0 9 8 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2004
2. BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Thaønh phoá Hoà Chí Minh    LUAÄN VAÊN THAÏC SYÕ KYÕ THUAÄT Chuyeân ngaønh: KHAI THAÙC VAØ BẢO TRÌ OÂ TOÂ MAÙY KEÙO Maõ soá: 605246 Ñeà taøi: THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG ÑOÄNG LÖÏC OÂ TOÂ LAI ÑIEÄN NHIEÄT HAI CHOÃ NGOÀI Kyõ sö: NGUYEÃN QUAÂN. Thaønh phoá Hoà Chí Minh: 08/ 2004.
3. BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT Thaønh phoá Hoà Chí Minh    LUAÄN VAÊN THAÏC SYÕ KYÕ THUAÄT Chuyeân ngaønh: KHAI THAÙC VAØ BẢO TRÌ OÂ TOÂ MAÙY KEÙO Maõ soá: 605246 Ñeà taøi: THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG ÑOÄNG LÖÏC OÂ TOÂ LAI ÑIEÄN NHIEÄT HAI CHOÃ NGOÀI Ngöôøi höôùng daãn: GS.TSKH. BUØI VAÊN GA. Ngöôøi thöïc hieän: KS. NGUYEÃN QUAÂN. Thaønh phoá Hoà Chí Minh: 08/ 2004.
4. NhËn xÐt cña ngưêi hưíng dÉn LuËn v¨n cao häc cña häc viªn NguyÔn Qu©n §Ò tµi: ThiÕt kÕ hÖ thèng ®éng lùc « t« lai ®iÖn-nhiÖt hai chç ngåi ë c¸c nưíc ph¸t triÓn cuéc ch¹y ®ua t×m nguån n¨ng lưîng s¹ch cho « t« ®· b¾t ®Çu. Theo xu thÕ chung, ®øng ®Çu danh s¸ch « t« ch¹y ®iÖn tiÕp theo lµ « t« lai, « t« ch¹y b»ng pile nhiªn liÖu lµ øng viªn thø ba cña cuéc ch¹y ®ua. VÒ mÆt nhiªn liÖu cho ®éng c¬ nhiÖt, chÊt lưîng cña c¸c lo¹i nhiªn liÖu láng truyÒn thèng sÏ ®ưîc n©ng cao, c¸c lo¹i nhiªn liÖu khÝ (LPG, khÝ thiªn nhiªn) sÏ ®ưîc ¸p dông réng r·i trªn « t«, c¸c lo¹i nhiªn liÖu sinh häc (như ethanol, colza) cã lîi thÕ so s¸nh thÊp vÒ mÆt m«i trưêng vµ gi¸ thµnh nhiªn liÖu nµy cßn cao nªn h¹n chÕ vÒ mÆt sö dông, c¸c nhiªn liÖu tæng hîp tõ khÝ thiªn nhiªn ®ang ®ưîc nghiªn cøu, nhiªn liÖu khÝ hydro cho « t« chưa cã triÓn väng øng dông do c«ng nghÖ vµ gi¸ thµnh. Sù ph¸t triÓn cña « t« sö dông ®iÖn vµ pile nhiªn liÖu phô thuéc vµo kh¶ n¨ng ph¸t triÓn, hoµn thiÖn c¸c lo¹i ®éng c¬ truyÒn thèng vµ sö dông c¸c nguån nhiªn liÖu s¹ch thay thÕ c¸c nguån nhiªn liÖu láng hiÖn nay ®Ó lµm gi¶m « nhiÔm m«i trưêng. §Ó ®¹t ®ưîc cïng tÝnh n¨ng kinh tÕ vµ møc ®é ph¸t « nhiÔm ®èi víi ®éng c¬ sö dông LPG th× trong thËp niªn 2010, gi¸ nhiªn liÖu hydro ph¶i gi¶m ®i 50% vµ gi¸ thµnh pile nhiªn liÖu ph¶i gi¶m ®i 30% so víi gi¸ c¶ hiÖn nay. V× vËy trong vßng 2 thËp niªn tíi, « t« ch¹y b»ng pile nhiªn liÖu vÉn chưa cã lîi thÕ c¹nh tranh so víi c¸c lo¹i nhiªn liÖu thay thÕ. Nhu cÇu sö dông « t« trong ®i lai lµ xu thÕ tÊt yÕu cña x· héi ph¸t triÓn. Nưíc ta cã thÞ trưêng néi ®Þa lín víi h¬n 80 triÖu d©n. Cho tíi nay, thÞ trưêng nµy hÇu như vÉn cßn nguyªn vÑn. Trong xu thÕ hßa nhËp kinh tÕ khu vùc (AFTA) vµ thÕ giíi (WTO), thÞ trưêng néi ®Þa cña nưíc ta ch¾c ch¾n sÏ lµ m¶nh ®Êt mµu mì ®èi víi c¸c nhµ s¶n xuÊt « t« thÕ giíi. ViÖc th©m nhËp å ¹t « t« bªn ngoµi cã kÝch cì kh«ng phï mét mÆt sÏ g©y ra nh÷ng vÊn n¹n vÒ ¸ch t¾t giao th«ng vµ mÆt kh¸c lµm mÊt thÞ phÇn ®èi víi mét s¶n phÈm c«ng nghiÖp quan träng cña ®Êt nưíc. V× vËy, viÖc nghiªn cøu thiÕt kÕ tiÕn tíi s¶n xuÊt mét chñng lo¹i « t« phï hîp víi ®iÒu kiÖn sö dông trong nưíc cã ý nghÜa rÊt thiÕt thùc vµ cÊp b¸ch ®èi víi nưíc ta. Häc viªn NguyÔn Qu©n ®ưîc giao ®Ò tµi nghiªn cøu thiÕt kÕ hÖ thèng ®éng lùc cña « t« lai ®iÖnưnhiÖt. Theo xu thÕ ph¸t triÓn trªn ®©y, läai « t« nµy sÏ thay thÕ dÇn « t« sö dông ®éng c¬ nhiÖt, nã còng lµ bưíc trung gian ®Ó chuyÓn sang « t« dïng pile nhiªn liÖu khi nguån dÇu má c¹n kiÖt. Trong b¶n luËn v¨n nµy, häc viªn NguyÔn Qu©n ®· ph©n tÝch c¸c khÝa c¹nh kinh tÕưx· héi vµ ®iÒu kiÖn c¬ së h¹ tÇng kh¸c nhau ®Ó rót ra kÕt luËn lµ « t« hybrid hai chç ngåi lµ phư¬ng tiÖn ®i l¹i phï hîp víi nưíc ta trong nh÷ng n¨m tíi. Nghiªn cøu ph¸t triÓn vµ chÕ t¹o lo¹i « t« nµy ë ViÖt Nam ch¾c ch¾n sÏ t¹o ra mét s¶n phÈm cã thÞ trưêng tiªu thô réng, trưíc hÕt phôc vô nhu cÇu ®i l¹i cña nh©n d©n, tiÕn tíi xuÊt khÈu. Néi dung cña b¶n luËn v¨n tËp trung vµo c¸c ®iÓm chÝnh sau: ư ThiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn cña «t « lai hai chç ngåi ư TÝnh to¸n l¾p ®Æt ®éng c¬ nhiÖt vµ m¸y ph¸t ®iÖn
5. ư ThiÕt kÕ c¸c bé phËn truyÒn ®éng c¬ khÝ ư ThiÕt kÕ l¾p ®Æt hÖ thèng ®éng lùc trªn « t« lai hai chç ngåi Trong qu¸ tr×nh lµm luËn v¨n, häc viªn NguyÔn Qu©n ®· tá ra rÊt tÝch cùc vµ chñ ®éng trong nghiªn cøu. TiÕp cËn mét vÊn ®Ò cßn míi cña thÕ giíi vµ lÇn ®Çu tiªn ®ưîc nghiªn cøu ë ViÖt Nam lµ mét thö th¸ch lín ®èi víi häc viªn. Tuy cã nhiÒu khã kh¨n ban ®Çu vÒ tµi liÖu tham kh¶o vµ kinh nghiÖm thùc tiÔn nhưng häc viªn Qu©n ®· cã nhiÒu nç lùc vµ cè g¾ng vưît qua ®ưîc nh÷ng thö th¸ch ®Ó hßan thµnh cã chÊt lưîng b¶n luËn v¨n. Nh÷ng kÕt qu¶ ®¹t ®ưîc ban ®Çu nµy sÏ lµ nÒn t¶ng cho nh÷ng nghiªn cøu tiÕp theo vÒ « t« lai ë ViÖt Nam. C¸c tÝnh tãan vµ thiÕt kÕ trong luËn v¨n nµy míi chØ lµ bưíc më ®Çu. Nh÷ng nghiªn cøu chi tiÕt sau nµy sÏ ®i s©u vµo c«ng nghÖ chÕ t¹o. Ngưêi hưíng dÉn ®¸nh gi¸ cao kÕt qu¶ khoa häc còng như tinh thÇn häc tËp tÝch cùc cña häc viªn Cao häc NguyÔn Qu©n. §Ò nghÞ héi ®ång chÊm luËn ¸n cho phÐp häc viªn NguyÔn Qu©n ®ưîc b¶o vÖ luËn v¨n cña m×nh ®Ó nhËn b»ng Th¹c SÜ Kü ThuËt. §µ N½ng, ngµy 9 th¸ng 9 n¨m 2004 Ngưêi hưíng dÉn GS.TSKH. Bïi V¨n Ga HiÖu trưëng Trưêng Cao §¼ng C«ng NghÖ §¹i häc §µ N½ng
6. MUÏC LUÏC: Trang: Toùm taét 1 Summary 1 Lôøi caûm ôn 2 Chöông 1: MÔÛ ÑAÀU. 1.1 Boái caûnh. 3 1.2 Muïc ñích cuûa ñeà taøi. 7 1.3 Phöông phaùp nghieân cöùu. 8 Chöông 2: TOÅNG QUAN NOÄI DUNG ÑEÀ TAØI. 2.1 Xu theá phaùt trieån oâ toâ treân theá giôùi vaø ôû Vieät Nam. 9 2.2 Thöïc traïng cô sôû haï taàng vaø phöông tieän giao thoâng ôû nöôùc ta. 26 2.3 Phaân tích löïa choïn kieåu daùng vaø nguoàn ñoäng löïc cuûa oâ toâ caù nhaân phuø hôïp vôùi Vieät Nam. 27 Chöông 3: TÍNH TOAÙN HEÄ THOÁNG TRUYEÀN ÑOÄNG ÑIEÄN OÂ TOÂ LAI ÑIEÄN NHIEÄT 2 CHOÃ NGOÀI. 3.1 Xaùc ñònh coâng xuaát ñoäng cô ñieän vaø nguoàn aéc quy. 29 3.2 Tính toaùn caùc thoâng soá ñoäng hoïc cuûa oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. 33 Chöông 4: TÍNH TOAÙN LAÉP ÑAËT ÑOÄNG CÔ NHIEÄT VAØ MAÙY PHAÙT ÑIEÄN. 4.1 Choïn coâng suaát ñoäng cô nhieät vaø maùy phaùt ñieän. 36 4.2 Caûi taïo ñoäng cô xaêng thaønh ñoäng cô khí ñoát hoaù loûng LPG. 36 4.3 Caûi taïo maùy phaùt ñieän phuø hôïp vôùi boä nguoàn aéc quy. 48 Chöông 5: THIEÁT KEÁ CAÙC BOÄ PHAÄN TRUYEÀN ÑOÄNG CÔ KHÍ. 5.1 Sô ñoà toång quaùt cuûa caùc cô caáu truyeàn ñoäng cô khí. 51 5.2 Thieát keá boä truyeàn löïc chính vaø vi sai caàu chuû ñoäng. 53 5.3 Thieát keá cô caáu phanh taùi sinh naêng löôïng vaø hoã trôï vöôït doác. 59 5.4 Thieát keá truïc, goái ñôõ, voû caàu vaø boâi trôn. 63 Chöông 6: THIEÁT KEÁ LAÉP ÑAËT CAÙC HEÄ THOÁNG ÑOÄNG LÖÏC TREÂN OÂ TOÂ. 6.1 Sô ñoà heä thoáng ñieàu khieån ñoäng cô vaø heä thoáng naïp ñieän cho aéc quy. 69 6.2 Sô ñoà laép ñaët caùc heä thoáng ñoäng löïc treân oâ toâ. 74 KEÁT LUAÄN VAØ ÑEÀ NGHÒ. 76 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO. 77
7. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân PHUÏ LUÏC. 78 TOÙM TAÉT: Ñeà taøi: “Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài” seõ xaây döïng moät moâ hình oâ toâ caù nhaân raát nhoû goïn vôùi heä thoáng ñoäng löïc keát hôïp giöõ moät ñoäng cô ñieän vaø moät ñoäng cô ñoát trong söû duïng nhieân lieäu khí daàu moû hoaù loûng LPG. Ñaây laø moät maãu oâ toâ seõ phuø hôïp vôùi ñieàu kieän söû duïng vaø cô sôû haï taàng giao thoâng ôû ñoâ thò Vieät Nam. Heä thoáng ñoäng cô lai trang bò treân oâ toâ naøy ñöôïc xem laø nguoàn ñoäng löïc saïch vaø giaù thaønh saûn xuaát khoâng cao. Ñeà taøi naøy ñaët neàn taûn cho moät ñeà taøi lôùn hôn laø “Thieát keá vaø cheá taïo oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài taïi Vieät Nam”. Noäi duïng maø ñeà taøi thöïc hieän bao goàm: - Tính toaùn ñoäng hoïc vaø ñoäng löïc hoïc oâ toâ hai choã ngoài. - Tính toaùn coâng suaát, löïa choïn moâ hình ñoäng cô lai thích hôïp. - Thieát keá heä thoáng truyeàn ñoäng oâ toâ. - Thieát keá heä thoáng ñieàu khieån ñoäng cô. - Löïa choïn kieåu daùng oâ toâ vaø boá trí laép ñaët heä thoáng ñoäng löïc treân oâ toâ. Vôùi giôùi haïn veà noäi dung vaø thôøi gian thöïc hieän, ñeà taøi naøy coøn boû ngoû phaàn thieát keá heä thoáng daãn ñieän vaø caùc maïch ñieän töû, phaàn naøy seõ ñöôïc thöïc hieän ôû moät ñeà taøi khaùc tieáp theo laø “Thieát keá heä thoáng ñieän vaø ñieän töû treân xe oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài”. SUMMARY: The aim of this dissertation is design system trainpower hybrid electric - heat of two seat automobile, what will build a model personal car with small size and power system associate between a electric motor and a combustion internal engine that use fuel LPG (Liquid Petroleum Gas). This is the car sample which will conformity with used conditions in the city in Vietnam. The hybrid engine in this car is clean source power and low price. Main content of this dissertation include: - To calculate kinetics and dynamics of the two seat car. - To calculate the automobile power and to make choice one of suitable hybrid engine types. - To design the automobile trainpower. - To design the control engine system. - To design and place devices into the car. Because of limited times, this dissertation only to calculate and design mechanical parts and to bring out common principle. The electrical and electronical parts will calculated and designed in a next other theme. 1
8. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân LÔØI CAÙM ÔN: Ñeå hoaøn thaønh luaän vaên naøy, toâi xin chaân thaønh bieát ôn thaày giaùo GS.TSKH. BUØI VAÊN GA, hieäu tröôûng tröôøng Cao Ñaúng Coâng Ngheä - Ñaïi hoïc Ñaø Naüng, thaày ñaõ taän tình höôùng daãn toâi trong quaù trình thöïc hieän ñeà taøi. Xin caùm ôn toaøn theå GS, PGS, TS, ThS-GVC cuûa Khoa Cô Khí Ñoäng Löïc - Tröôøng Ñaïi hoïc Sö phaïm Kyõ thuaät Thaønh phoá Hoà Chí Minh, ñaõ heát loøng giuùp ñôõ, höôùng daãn, ñoùng goùp veà maët chuyeân moân. Taùc giaû cuõng xin baøy toû loøng bieát ôn ñeán quyù Thaày Coâ ôû phoøng Quaûn lyù Sau Ñaïi Hoïc cuûa Tröôøng ñaõ taïo moïi ñieàu kieän thuaän lôïi cho taùc giaû trong quaù trình hoïc taäp, nghieân cöùu taïi tröôøng vaø cuõng nhö trong quaù trình thöïc hieän luaän vaên toát nghieäp. Cuoái cuøng toâi xin baøy toû loøng bieát ôn tôùi toaøn theå caùc ñoàng nghieäp, baïn beø ñoàng moân vaø gia ñình ñaõ giuùp ñôõ, ñoäng vieân toâi trong suoát quaù trình thöïc hieän ñeà taøi naøy. Thaønh phoá Hoà Chí Minh, thaùng 8 naêm 2004. Ngöôøi thöïc hieän luaän vaên: KS. NGUYEÃN QUAÂN. 2
9. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân Chöông 1: MÔÛ ÑAÀU 1.1 BOÁI CAÛNH : Sù ph¸t triÓn c¸c ph•¬ng tiÖn giao th«ng ë c¸c khu vùc trªn thÕ giíi nãi chung kh«ng gièng nhau nh•ng ®Òu cã xu thÕ chung lµ tõng b•íc « t« hãa dÇn c¸c qu·ng ®•êng dÞch chuyÓn. Tèc ®é gia t¨ng sè l•îng « t« trªn thÕ giíi rÊt lín, ®Æc biÖt lµ khu vùc §«ng Nam ¸, ch¼ng h¹n Hµn Quèc tèc ®é t¨ng h»ng n¨m lµ 20%, Malaysia tèc ®é nµy cã thÓ ®¹t 70% Cïng víi viÖc gia t¨ng sè l•îng « t« th× sè l•îng xe g¾n m¸y hai b¸nh gi¶m dÇn. C¸c chuyªn gia kinh tÕ cho r»ng thÞ tr•êng « t« tiÒm n¨ng trong thÕ kû 21 sÏ dÞch chuyÓn tõ c¸c n•íc §«ng ©u vµ Ch©u Mü La Tinh sang c¸c n•íc §«ng Nam ¸, Trung ¸ vµ cuèi cïng lµ Ch©u Phi. Theo dù b¸o, sè l•îng « t« ë Ch©u ¸ Th¸i B×nh D•¬ng sÏ t¨ng tõ 0,7 chiÕc/1000 ng•êi d©n n¨m 1985 ®Õn 10 chiÕc/1000 ng•êi d©n n¨m 2020 vµ 20 chiÕc/1000 ng•êi d©n vµo n¨m 2060. Sù gia t¨ng mËt ®é « t« dÉn ®Õn hai vÊn ®Ò lín cÇn gi¶i quyÕt ®ã lµ sù qu¸ t¶i cña c¬ së h¹ tÇng vµ « nhiÔm m«i tr•êng. Sù ph¸t triÓn ngµnh giao th«ng vËn t¶i vµ c«ng nghiÖp chÕ t¹o « t« cña hÇu hÕt c¸c n•íc ®Òu ®•îc thùc hiÖn theo ®Þnh h•íng lµm gi¶m nhÑ sù t¸c ®éng cña hai vÊn ®Ò nµy ®Õn kinh tÕ-x· héi. - Gi¶m t¶i cho c¬ së h¹ tÇng: Gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy mét mÆt liªn quan ®Õn c«ng t¸c qui ho¹ch ®« thÞ, n©ng cÊp hÖ thèng giao th«ng, më réng ®•êng, thiÕt kÕ tèt c¸c nót giao th«ng, x©y dùng c¸c b·i ®Ëu xe vµ mÆt kh¸c, cÇn ph¶i lùa chän kÝch cì « t« phï hîp. Trong ph¹m vi nghiªn cøu cña ®Ò tµi nµy, chóng t«i chØ xem xÐt ®Õn mÆt thø hai cña vÊn ®Ò. KÝch cì vµ kiÓu d¸ng « t« ®· cã sù thay ®æi rÊt ®¸ng kÓ trong thÕ kû qua vµ d•êng nh• theo qui luËt "®•êng xo¾n tr«n èc". ThËt vËy ngµy nay ng•êi ta l¹i t×m thÊy nh÷ng « t« míi nhÊt cã kiÓu d¸ng nh• « t« "2 chevaux" (th•êng gäi lµ xe con cãc) kÝch th•íc nhá gän cña c¸c h·ng « t« næi tiÕng trªn thÕ giíi s¶n xuÊt. Ng•êi ta •u tiªn chän « t« nhá bëi lÏ chóng gän nhÑ, chiÕm Ýt kh«ng gian trong garage vµ thuÕ l•u hµnh thÊp. ChÝnh v× vËy, nh÷ng chñng lo¹i xe nh• Peugeot 205, Renault Twingo, Ford KA, BMW "2 chevaux" thuéc lo¹i « t« b¸n ch¹y nhÊt ë Ch©u ¢u. Míi ®©y trªn thÞ tr•êng « t« thÕ giíi xuÊt hiÖn nh÷ng chñng lo¹i « t« cã kÝch th•íc rót gän hai chç ngåi SMART. Trªn thÞ tr•êng Ch©u ¸, c¸c nhµ chÕ t¹o « t« còng rÊt quan t©m ®Õn viÖc s¶n xuÊt c¸c lo¹i « t« cì nhá. ¤ t« Matiz cña Daewoo lµ mét vÝ dô ®iÓn h×nh. Trong ®iÒu kiÖn c¬ së h¹ tÇng phôc vô cho giao th«ng ë n•íc ta ch•a ®•îc ph¸t triÓn, nhµ ë thµnh phè chËt hÑp, chç ®Ëu xe ch•a ®•îc x©y dùng, viÖc sö dông c¸c lo¹i « t« c¸ nh©n cì lín sÏ g©y nhiÒu phiÒn hµ cho c«ng t¸c tæ chøc giao th«ng còng nh• cho ng•êi sö dông. V× vËy nhiÖm vô ®Æt ra cho c¸c nhµ khoa häc vµ c¸c c¬ quan qu¶n lý giao th«ng lµ x¸c ®Þnh kiÓu lo¹i « t« phï hîp víi n•íc ta ®Ó khuyÕn khÝch ng•êi d©n sö dông. ¤ t« c¸ nh©n ë n•íc ta tr•íc hÕt ph¶i lµ ph•¬ng tiÖn ®i l¹i th«ng dông thay thÕ xe g¾n m¸y. V× vËy « t« ph¶i gän nhÑ, tèc ®é vµ 3
10. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân qu·ng ®•êng ho¹t ®éng t•¬ng thÝch víi xe g¾n m¸y nh•ng an toµn vµ tiÖn nghi h¬n, ®Æc biÖt lµ tr¸nh m•a n¾ng vµ bôi trªn ®•êng. Gi¸ thµnh cña xe ph¶i thÊp ®Ó ®¹i bé phËn ng•êi d©n cã nhu cÇu cã thÓ mua s¾m. Trong bèi c¶nh ®ã th× « t« cì nhá hai chç ngåi lµ phï hîp víi n•íc ta nhÊt. - Xu h•íng ph¸t triÓn « t« s¹ch ¤ t« s¹ch kh«ng g©y « nhiÔm (Zero emission) lµ môc tiªu h•íng tíi cña c¸c nhµ nghiªn cøu vµ chÕ t¹o « t« ngµy nay. Cã nhiÒu gi¶i ph¸p ®· ®•îc c«ng bè trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, tËp trung lµ hoµn thiÖn qu¸ tr×nh ch¸y ®éng c¬ Diesel, sö dông c¸c lo¹i nhiªn liÖu kh«ng truyÒn thèng cho « t« nh• LPG, khÝ thiªn nhiªn, methanol, ethanol, biodiesel, ®iÖn, pin nhiªn liÖu, n¨ng l•îng mÆt trêi, « t« lai (hybrid). Xu h•íng ph¸t triÓn « t« s¹ch cã thÓ tæng hîp nh• sau: + Hoµn thiÖn ®éng c¬ diesel: C¸c kü thuËt míi ®Ó hoµn thiÖn ®éng c¬ diesel ®· cho phÐp n©ng cao râ rÖt tÝnh n¨ng cña nã bao gåm ¸p dông hÖ thèng phun ray chung (common rail) ®iÒu khiÓn ®iÖn tö, läc bå hãng vµ xö lý khÝ trªn ®•êng x¶ b»ng bé xóc t¸c ba chøc n¨ng, hoÆc n©ng cao chÊt l•îng nhiªn liÖu, sö dông nhiªn liÖu diesel cã hµm l•îng l•u huúnh cùc thÊp. ViÖc dïng ®éng c¬ diesel sö dông ®ång thêi nhiªn liÖu khÝ vµ nhiªn liÖu láng (dual fuel) còng lµ mét gi¶i ph¸p n©ng cao tÝnh n¨ng cña ®éng c¬ diesel. + ¤ t« ch¹y b»ng c¸c lo¹i nhiªn liÖu láng thay thÕ: C¸c lo¹i nhiªn liÖu láng thay thÕ quan t©m hiÖn nay lµ cån, colza, cã nguån tõ thùc vËt. Do thµnh phÇn C trong nhiªn liÖu thÊp nªn qu¸ tr×nh ch¸y sinh ra Ýt chÊt « nhiÔm cã gèc carbon, ®Æc biÖt lµ gi¶m CO2, chÊt khÝ g©y hiÖu øng nhµ kÝnh. Ngµy nay viÖc øng dông c¸c lo¹i nhiªn liÖu láng thay thÕ trªn ph•¬ng tiÖn vËn t¶i nãi chung vµ trªn xe buýt nãi riªng vÉn cßn rÊt h¹n chÕ do gi¸ thµnh cña nhiªn liÖu cßn cao. Tuy nhiªn gi¶i ph¸p nµy cã lîi ë nh÷ng n¬i mµ nguån nhiªn liÖu nµy dåi dµo hoÆc c¸c lo¹i nhiªn liÖu trªn ®•îc chiÕt xuÊt tõ c¸c chÊt th¶i cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c«ng nghiÖp. Mét lo¹i nhiªn liÖu láng thay thÕ kh¸c míi ®©y ®•îc c«ng bè lµ Dimethyl ether (DME) ®•îc chÕ t¹o tõ khÝ thiªn nhiªn. §©y lµ lo¹i nhiªn liÖu thay thÕ cùc s¹ch cã thÓ dïng cho ®éng c¬ diesel gièng nh• LPG. Thö nghiÖm trªn « t« cho thÊy, « t« dïng DME cã møc ®é ph¸t « nhiÔm thÊp h¬n nhiÒu so víi tiªu chuÈn « t« ph¸t « nhiÔm cùc thÊp California ULEV. NÕu viÖc s¶n xuÊt DME trªn qui m« c«ng nghiÖp thµnh hiÖn thùc th× trong t•¬ng lai nã sÏ lµ nhiªn liÖu láng lý t•ëng nhÊt v× khÝ thiªn nhiªn ph©n bè ®Òu kh¾p trªn tr¸i ®Êt vµ cã tr÷ l•îng t•¬ng ®•¬ng dÇu má. + ¤ t« ch¹y b»ng khÝ thiªn nhiªn: Sö dông « t« ch¹y b»ng khÝ thiªn nhiªn lµ mét chÝnh s¸ch rÊt h÷u Ých vÒ n¨ng l•îng thay thÕ trong t•¬ng lai, ®Æc biÖt vÒ ph•¬ng diÖn gi¶m « nhiÔm m«i tr•êng 4
11. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân trong thµnh phè. Cho tíi nay cã hai gi¶i ph¸p sö dông khÝ thiªn nhiªn trªn xe buýt, ®ã lµ khÝ thiªn nhiªn d•íi d¹ng khÝ vµ khÝ thiªn nhiªn d•íi d¹ng láng. Mét trong nh÷ng khã kh¨n khiÕn cho nguån n¨ng l•îng nµy ch•a ®•îc ¸p dông réng r·i trªn ph•¬ng tiÖn vËn t¶i lµ vÊn ®Ò l•u tr÷ khÝ thiªn nhiªn (d¹ng khÝ hay d¹ng láng) trªn « t«. Ngµy nay viÖc chÕ t¹o b×nh chøa khÝ thiªn nhiªn ®· ®•îc c¶i thiÖn nhiÒu c¶ vÒ c«ng nghÖ lÉn vËt liÖu, ch¼ng h¹n sö dông b×nh chøa composite gia cè b»ng sîi carbon. + ¤ t« ch¹y b»ng khÝ dÇu má hãa láng LPG: HiÖn nay nhiÒu n•íc, nhiÒu khu vùc trªn thÕ giíi xem viÖc sö dông LPG trªn « t« ch¹y trong thµnh phè lµ gi¶i ph¸p b¶o vÖ m«i tr•êng kh«ng khÝ h÷u hiÖu. Trong céng ®ång Ch©u ¢u th× ¸o lµ n•íc sö dông xe buýt LPG sím nhÊt. Thµnh phè Vienne ®· sö dông xe buýt ch¹y b»ng LPG tõ n¨m 1963 vµ cho ®Õn nay, thµnh phè cã 500 xe buýt ch¹y b»ng nhiªn liÖu nµy. §an M¹ch cã 180, Hµ Lan cã 150, T©y Ban Nha cã 60 xe buýt ch¹y b»ng LPG. ë ý hiÖn cã h¬n 860000 « t« ch¹y b»ng LPG. TØ lÖ xe buýt ch¹y b»ng LPG cao h¬n xe buýt ch¹y b»ng khÝ thiªn nhiªn ë Ch©u ¢u (tØ lÖ hiÖn nay lµ 1.100/700). Ng•êi ta dù b¸o l•îng LPG tiªu thô cho giao th«ng vËn t¶i sÏ gia t¨ng trong nh÷ng n¨m tíi do sè l•îng « t« sö dông nguån n¨ng l•îng nµy gia t¨ng. KhÝ dÇu má hãa láng LPG ngµy cµng trë nªn lµ lo¹i nhiªn liÖu •a chuéng ®Ó ch¹y « t« ngoµi nh÷ng ®Æc ®iÓm næi bËt vÒ gi¶m « nhiÔm m«i tr•êng nã cßn cã lîi thÕ vÒ sù thuËn tiÖn trong chuyÓn ®æi hÖ thèng nhiªn liÖu. ViÖc chuyÓn ®æi « t« ch¹y b»ng nhiªn liÖu láng sang dïng LPG cã thÓ ®•îc thùc hiÖn theo ba h•íng: sö dông duy nhÊt nhiªn liÖu LPG, sö dông hoÆc x¨ng hoÆc LPG, sö dông ®ång thêi diesel vµ LPG (dual fuel). ViÖc t¹o hçn hîp LPG kh«ng khÝ cã thÓ thùc hiÖn b»ng bé chÕ hoµ khÝ kiÓu Venturie th«ng th•êng hay phun LPG trªn ®•êng n¹p. Nh÷ng hÖ thèng phun míi ®ang ®•îc nghiªn cøu ph¸t triÓn lµ phun LPG d¹ng láng trong buång ch¸y ®Ó t¨ng tÝnh n¨ng c«ng t¸c cña lo¹i ®éng c¬ nµy. Còng nh• c¸c lo¹i nhiªn liÖu khÝ kh¸c, viÖc l•u tr÷ LPG trªn « t« lµ vÊn ®Ò g©y nhiÒu khã kh¨n nhÊt mÆc dï ¸p suÊt hãa láng cña LPG thÊp h¬n rÊt nhiÒu so víi khÝ thiªn nhiªn hay c¸c lo¹i khÝ kh¸c. C¸c lo¹i b×nh chøa nhiªn liÖu LPG còng ®•îc c¶i tiÕn nhiÒu nhê vËt liÖu vµ c«ng nghÖ míi. + ¤ t« ch¹y b»ng ®iÖn: ¤ t« ch¹y ®iÖn vÒ nguyªn t¾c lµ « t« s¹ch tuyÖt ®èi (zero emission) ®èi víi m«i tr•êng kh«ng khÝ trong thµnh phè. Nguån ®iÖn dïng ®Ó ch¹y « t« ®•îc n¹p vµo accu do ®ã qu·ng ®•êng ho¹t ®éng ®éc lËp cña « t« phô thuéc vµo kh¶ n¨ng tÝch ®iÖn cña accu. NÕu nguån ®iÖn ®•îc s¶n xuÊt tõ c¸c nguån n¨ng l•îng t¸i sinh (thñy ®iÖn, pin mÆt trêi ) th× « t« dïng ®iÖn lµ lo¹i ph•¬ng tiÖn lý t•ëng nhÊt vÒ mÆt « nhiÔm m«i tr•êng. Tuy nhiªn nÕu nguån ®iÖn ®•îc s¶n xuÊt tõ nhiªn liÖu hãa th¹ch th× •u ®iÓm nµy bÞ h¹n chÕ nÕu xÐt vÒ møc ®é ph¸t « nhiÔm tæng thÓ. Ngµy nay « t« ch¹y b»ng accu ®· ®¹t ®•îc nh÷ng tÝnh n¨ng vËn hµnh cÇn thiÕt gièng nh• « t« sö dông nhiªn liÖu láng truyÒn thèng. 5
12. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân + ¤ t« ch¹y b»ng pin nhiªn liÖu: Mét trong nh÷ng gi¶i ph¸p cña nguån n¨ng l•îng s¹ch cung cÊp cho « t« trong t•¬ng lai lµ pin nhiªn liÖu. Pin nhiªn liÖu lµ hÖ thèng ®iÖn hãa biÕn ®æi trùc tiÕp hãa n¨ng trong nhiªn liÖu thµnh ®iÖn n¨ng. Pin nhiªn liÖu tr•íc ®©y chØ ®•îc nghiªn cøu ®Ó cung cÊp ®iÖn cho c¸c con tµu kh«ng gian nh•ng ngµy nay pin nhiªn liÖu ®· b•íc vµo giai ®o¹n th•¬ng m¹i hãa ®Ó cung cÊp n¨ng l•îng cho « t«. Do kh«ng cã qu¸ tr×nh ch¸y x¶y ra nªn s¶n phÈm ho¹t ®éng cña pin nhiªn liÖu lµ ®iÖn, nhiÖt vµ h¬i n•íc. V× vËy cã thÓ nãi « t« ho¹t ®éng b»ng pin nhiªn liÖu lµ « t« s¹ch tuyÖt ®èi theo nghÜa ph¸t th¶i chÊt « nhiÔm trong khÝ x¶. ¤ t« ch¹y b»ng pin nhiªn liÖu kh«ng n¹p ®iÖn mµ chØ n¹p nhiªn liÖu hydrogen. Khã kh¨n v× vËy liªn quan ®Õn l•u tr÷ hydro d•íi ¸p suÊt cao hoÆc trong vËt liÖu hÊp thô trªn ph•¬ng tiÖn vËn t¶i. NhiÒu nghiªn cøu ®Ò nghÞ ®iÒu chÕ hydro ngay trªn xe ®Ó sö dông cho pin nhiªn liÖu nh•ng hÖ thèng nh• vËy rÊt cång kÒnh vµ phøc t¹p. C¸c c«ng ty chÕ t¹o « t« ë §øc (Daimler Benz), ë NhËt (Toyota), ë Mü (General Motors) ®ang cã kÕ ho¹ch s¶n xuÊt « t« sö dông pin nhiªn liÖu vµ dù kiÕn sÏ th•¬ng m¹i hãa « t« nµy vµo n¨m 2010. Tuy ngµy nay ng•êi ta ®· thµnh c«ng trong chÕ t¹o c¸c lo¹i pin nhiªn liÖu cã hiÖu suÊt cao vµ gi¸ thµnh phï hîp nh•ng viÖc ¸p dông ph•¬ng ¸n nµy trªn xe buýt vÉn cßn xa so víi hiÖn thùc v× so víi c¸c ph•¬ng ¸n lµm gi¶m « nhiÔm kh¸c, pin nhiªn liÖu ch¹y « t« vÉn cßn l¯ lo¹i nhiªn liÖu “xa xØ” v¯ “cao cÊp”. Ng¯y nay ng•êi ta thÊy r»ng nÕu sö dông pin nhiªn liÖu ®Ó ch¹y « t« th× gi¸ thµnh ®¾t h¬n ch¹y b»ng diesel kho¶ng 30%. + ¤ t« lai (hybrid): ¤ t« lai lµ lo¹i « t« sö dông Ýt nhÊt hai nguån søc kÐo bæ sung cho nhau. Trong khi c¸c gi¶i ph¸p sö dông « t« ch¹y hoµn toµn b»ng ®iÖn cßn nhiÒu bÊt cËp th× « t« lai sö dông ®éng c¬ ®iÖn vµ ®éng c¬ nhiÖt tá ra cã nhiÒu •u thÕ nhÊt. ¤ t« lai d¹ng nµy sö dông ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ch¹y b»ng accu ®•îc n¹p ®iÖn b»ng ®iÖn l•íi khi « t« dõng vµ n¹p ®iÖn bæ sung tõ côm ®éng c¬ nhiÖt-m¸t ph¸t ®iÖn mét chiÒu bè trÝ trªn xe. ¤ t« lai ®•îc nghiªn cøu tõ nh÷ng n¨m 1990. §Õn n¨m 1997, chiÕc « t« lai ®Çu tiªn Toyota Prius ra ®êi t¹i NhËt B¶n. HiÖn nay trªn thÞ tr•êng thÕ giíi ®· xuÊt hiÖn « t« lai víi c¸c nh·n hiÖu kh¸c nhau: Honda Insight, Honda Civic, Toyota Prius víi gi¸ c¶ c¹nh tranh víi « t« truyÒn thèng. §éng c¬ nhiÖt sö dông trªn « t« lai do chØ n¹p ®iÖn bæ sung vµo accu nªn cã c«ng suÊt bÐ, vµ ®iÒu quan träng lµ do nã chØ lµm viÖc ë mét chÕ ®é duy nhÊt æn ®Þnh nªn ng•êi ta cã thÓ ®iÒu chØnh, thiÕt kÕ ®Ó ë chÕ ®é nµy ®éng c¬ ph¸t « nhiÔm thÊp nhÊt. §éng c¬ nhiÖt ë ®©y cã thÓ lµ ®éng c¬ Diesel hiÖn ®¹i víi hÖ thèng läc bå hãng vµ xö lý khÝ x¶ hay ®éng c¬ sö dông nhiªn liÖu khÝ (khÝ thiªn nhiªn, khÝ dÇu má ho¸ láng LPG). Lý t•ëng nhÊt lµ « t« lai sö dông ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vµ ®éng c¬ nhiÖt n¹p ®iÖn bæ sung ch¹y b»ng nhiªn liÖu khÝ (khÝ thiªn nhiªn hay khÝ dÇu má hãa láng) víi bé xóc t¸c ba chøc n¨ng l¾p trªn ®•êng x¶. Ngoµi nh÷ng ®Æc ®iÓm nªu trªn, tïy thuéc vµo c¸ch bè trÝ tæ hîp gi÷a ®éng c¬ ®iÖn vµ ®éng c¬ nhiÖt, « t« lai ®iÖn-nhiÖt cßn cã c¸c •u ®iÓm nh• sau: 6
13. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân - Cã thÓ phèi hîp c«ng suÊt gi÷a ®éng c¬ ®iÖn vµ ®éng c¬ nhiÖt mét c¸ch tèi •u ®Ó ®¶m b¶o hiÖu suÊt sö dông n¨ng l•îng cao nhÊt. - Cã thÓ tËn dông giai ®o¹n phanh hay xuèng dèc cña « t« ®Ó n¹p ®iÖn vµo ¾c quy. ChÝnh v× vËy « t« lai ®iÖn-nhiÖt ngoµi •u ®iÓm cã møc ®é ph¸t « nhiÔm thÊp cßn cã hiÖu suÊt sö dông n¨ng l•îng rÊt cao. 1.2 MUÏC ÑÍCH CUÛA ÑEÀ TAØI: ë c¸c n•íc ph¸t triÓn cuéc ch¹y ®ua t×m nguån n¨ng l•îng s¹ch cho « t« nãi chung ®· b¾t ®Çu. Theo xu thÕ chung, ®øng ®Çu danh s¸ch lµ « t« ch¹y ®iÖn tiÕp theo lµ « t« lai, « t« ch¹y b»ng pin nhiªn liÖu lµ øng viªn thø ba cña cuéc ch¹y ®ua. VÒ mÆt nhiªn liÖu cho ®éng c¬ nhiÖt, chÊt l•îng cña c¸c lo¹i nhiªn liÖu láng truyÒn thèng sÏ ®•îc n©ng cao, c¸c lo¹i nhiªn liÖu khÝ (LPG, khÝ thiªn nhiªn) sÏ ®•îc ¸p dông réng r·i trªn « t«, c¸c lo¹i nhiªn liÖu sinh häc (nh• ethanol, colza) cã lîi thÕ so s¸nh thÊp vÒ mÆt m«i tr•êng vµ gi¸ thµnh nhiªn liÖu nµy cßn cao nªn h¹n chÕ vÒ mÆt sö dông, c¸c nhiªn liÖu tæng hîp tõ khÝ thiªn nhiªn ®ang ®•îc nghiªn cøu, nhiªn liÖu khÝ hydro cho « t« ch•a cã triÓn väng øng dông do c«ng nghÖ vµ gi¸ thµnh. Sù ph¸t triÓn cña « t« sö dông ®iÖn vµ pin nhiªn liÖu phô thuéc vµo kh¶ n¨ng ph¸t triÓn, hoµn thiÖn c¸c lo¹i ®éng c¬ truyÒn thèng vµ sö dông c¸c nguån nhiªn liÖu s¹ch thay thÕ c¸c nguån nhiªn liÖu láng hiÖn nay ®Ó lµm gi¶m « nhiÔm m«i tr•êng. C¸c yÕu tè cÇn quan t©m ®Ó xem xÐt gåm dù b¸o chÊt l•îng cña hÖ thèng vËn chuyÓn kh¸ch c«ng céng vµ gi¸ thµnh cña pin nhiªn liÖu víi c¸c lo¹i nhiªn liÖu thay thÕ kh¸c ®Ó ®¹t cïng møc ®é gi¶m NOx. KÕt qu¶ nghiªn cøu cho thÊy trong vßng 10 n¨m tíi, kü thuËt lµm gi¶m NOx b»ng c¸ch c¶i thiÖn ®éng c¬ diesel, sö dông LPG vµ khÝ thiªn nhiªn rÎ h¬n lµ sö dông pin nhiªn liÖu. Trong t•¬ng lai dµi h¬n th× viÖc gi¶m NOx b»ng c¸ch sö dông pin nhiªn liÖu trªn xe buýt sÏ cã gi¸ thµnh t•¬ng ®•¬ng víi viÖc c¶i thiÖn ®éng c¬ diesel ®Ó ®¹t cïng møc ®é hiÖu qu¶. §Ó ®¹t ®•îc cïng tÝnh n¨ng kinh tÕ vµ møc ®é ph¸t « nhiÔm ®èi víi ®éng c¬ sö dông LPG th× trong thËp niªn 2010, gi¸ nhiªn liÖu hydro ph¶i gi¶m ®i 50% vµ gi¸ thµnh pin nhiªn liÖu ph¶i gi¶m ®i 30% so víi gi¸ c¶ hiÖn nay. V× vËy trong vßng 2 thËp niªn tíi, « t« ch¹y b»ng pin nhiªn liÖu vÉn ch•a cã lîi thÕ c¹nh tranh so víi c¸c lo¹i nhiªn liÖu thay thÕ. V× vËy trong ®iÒu kiÖn cña n•íc ta tõ nay ®Õn 2020, « t« lai hai chç ngåi ch¹y b»ng ®iÖn kÕt hîp víi viÖc n¹p ®iÖn bæ sung b»ng ®éng c¬ nhiÖt ch¹y b»ng khÝ dÇu má hãa láng LPG lµ phï hîp nhÊt. ThËt vËy nh• ®· ph©n tÝch trªn ®©y, c¬ së h¹ tÇng cña chóng ta ch•a ®•îc ph¸t triÓn nªn chØ phï hîp víi « t« c¸ nh©n cã kÝch th•íc bÐ. VÒ mÆt n¨ng l•îng th× ®iÖn n¨ng cña chóng ta ®•îc s¶n xuÊt chñ yÕu b»ng thñy ®iÖn (n¨ng l•îng t¸i sinh) vµ chñ ®éng nguån cung cÊp khÝ dÇu má ho¸ láng LPG. HiÖn nay chóng ta cã nhµ m¸y s¶n xuÊt ga Dinh Cè vµ trong t•¬ng lai gÇn nhµ m¸y läc dÇu ®Çu tiªn cña ViÖt Nam ë Dung Quèc ®i vµo ho¹t ®éng, s¶n l•îng khÝ ®ång hµnh cña nhµ m¸y lµ nguån cung cÊp nhiªn liÖu LPG. MÆt kh¸c c¸c nhµ m¸y tinh luyÖn khÝ thiªn nhiªn còng lµ nguån cung cÊp lo¹i nhiªn liÖu nµy nªn kh¶ n¨ng ®éc lËp nhiªn liÖu LPG cña chóng ta còng rÊt lín. 7
14. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân Nhu cÇu sö dông « t« trong t•¬ng lai lµ xu thÕ tÊt yÕu cña x· héi ph¸t triÓn. N•íc ta cã thÞ tr•êng néi ®Þa lín víi h¬n 80 triÖu d©n. Cho tíi nay, thÞ tr•êng nµy hÇu nh• vÉn cßn nguyªn vÑn. Trong xu thÕ hßa nhËp kinh tÕ khu vùc (AFTA) vµ thÕ giíi (WTO), thÞ tr•êng néi ®Þa cña n•íc ta ch¾c ch¾n sÏ lµ m¶nh ®Êt mµu mì ®èi víi c¸c nhµ s¶n xuÊt « t« thÕ giíi. ViÖc th©m nhËp å ¹t « t« bªn ngoµi cã kÝch cì kh«ng phï mét mÆt sÏ g©y ra nh÷ng vÊn n¹n vÒ ¸ch t¾t giao th«ng vµ mÆt kh¸c lµm mÊt thÞ phÇn ®èi víi mét s¶n phÈm c«ng nghiÖp quan träng cña ®Êt n•íc. V× vËy, viÖc nghiªn cøu thiÕt kÕ tiÕn tíi s¶n xuÊt mét chñng lo¹i « t« phï hîp víi ®iÒu kiÖn sö dông trong n•íc cã ý nghÜa rÊt thiÕt thùc vµ cÊp b¸ch ®èi víi n•íc ta. §Ò tµi " thiÕt kÕ hÖ thèng ®éng lùc « t« lai ®iÖn nhiÖt hai chç ngåi" ®Æt nÒn t¶ng cho viÖc thiÕt kÕ vµ s¶n xuÊt mét kiÓu « t« c¸ nh©n mang nh·n hiÖu ViÖt Nam phï hîp víi ®iÒu kiÖn giao th«ng trong n•íc, gi¸ thµnh võa ph¶i, cã hiÖu suÊt sö dông n¨ng l•îng cao vµ møc ®é ph¸t « nhiÔm thÊp, gãp phÇn thùc hiÖn nhiÖm vô cÊp b¸ch nãi trªn nh»m ®Èy nhanh tiÕn tr×nh c«ng nghiÖp hãa, hiÖn ®¹i hãa ®Êt n•íc. Nãi tãm l¹i, ®Ò tµi nµy lµ b•íc khëi ®Çu mµ tiÕp theo lµ thiÕt kÕ hoµn chØnh vµ chÕ t¹o mét « t« c¸ nh©n t¹i ViÖt Nam víi môc tiªu h•íng tíi lµ: - N©ng cao ®iÒu kiÖn sèng cña ng•êi d©n. - TiÕt kiÖm n¨ng l•îng vµ gi¶m « nhiÔm m«i tr•êng trong giao th«ng vËn t¶i. - T¹o ra mÆt hµng c«ng nghiÖp ®Æc thï mang lîi thÕ c¹nh tranh lín. - Ph¸t triÓn ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt « t« ë ViÖt Nam 1.3 PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU: Phöông phaùp nghieân cöùu ñeå hoaøn thaønh ñeà taøi goàm coù: - Tham khaûo taøi lieäu: thoáng keâ, so saùnh, phaân tích, löïa chon. - Thöïc nghieäm: Xaùc ñònh caùc thoâng soá, ñöôøng ñaëc tính, hieäu suaát cuûa moät soá boä phaän cuûa heä thoáng ñoäng löïc. Hình 1-1: O toâ 2 choã ngoài cuûa Trung Quoác Hình 1-2: O toâ 2 choã ngoài cuûa haõng Smart 8
15. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân Chöông 2: TOÅNG QUAN NOÄI DUNG ÑEÀ TAØI . 2.1 XU HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN O TO TREÂN THEÁ GIÔÙI VAØ ÔÛ VIEÄT NAM : 2.1.1 Xu höôùng phaùt trieån oâ toâ treân theá giôùi: Giao th«ng vËn t¶i nãi chung vµ vËn t¶i « t« nãi riªng lµ mét ngµnh quan träng cña qu¸ tr×nh ph¸t triÓn kinh tÕ x· héi cña mçi quèc gia còng nh• trªn toµn thÕ giíi. Con ng•êi vµ c¸c s¶n phÈm s¶n xuÊt trong x· héi lu«n cã xu h•íng di chuyÓn tõ n¬i nµy ®Õn n¬i kh¸c. ChÝnh v× vËy mµ ngµnh giao th«ng vËn t¶i ®· ra ®êi. Vµ víi quy luËt ®ã, ngµnh giao th«ng vËn t¶i ®•îc xem lµ m¹ch m¸u cña nÒn kinh tÕ quèc d©n. ¤ t« víi ®Æc ®iÓm cã tÝnh c¬ ®éng vµ linh ho¹t cao ®· trë thµnh ph•¬ng tiÖn rÊt cÇn thiÕt trong ngµnh giao th«ng vËn t¶i. Cã thÓ nãi, « t« lµ mét thµnh viªn kh«ng thÓ thiÕu cña x· héi. ¤ t« ®· ®ãng gãp mét vai trß chÝnh trong sù ph¸t triÓn c«ng nghiÖp vµ kinh tÕ, ®ång thêi nã cßn lµ ph•¬ng tiÖn n©ng cao tiÖn nghi ®êi sèng con ng•êi vµ hç trî giao l•u ph¸t triÓn v¨n hãa x· héi. Tuy nhiªn, « t« còng tiªu thô mét l•îng n¨ng l•îng ®¸ng kÓ cña dÇu má vµ g©y ra nghiªm träng vÒ « nhiÔm m«i tr•êng. Sè l•îng xe « t« ®•îc sö dông hiÖn nay trªn thÕ giíi kho¶ng 740 triÖu chiÕc vµ ®•îc dù ®o¸n sÏ tiÕp tôc t¨ng thªm. §Ó ph¸t huy •u ®iÓm vµ h¹n chÕ nh÷ng khuyÕt ®iÓm, « t« ngµy nay ®•îc c¸c nhµ thiÕt kÕ, s¶n xuÊt theo xu h•íng ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau: - Tèi •u ho¸ hÖ thèng ®iÒu khiÓn vËn hµnh vµ n©ng cao tiÖn nghi trong xe. - N©ng cao hiÖu suÊt vµ gi¶m chÊt th¶i g©y « nhiÓm m«i tr•êng. - Tõng b•íc sö dông nguån n¨ng l•îng míi thay thÕ nguån n¨ng l•îng chÝnh s¾p c¹n kiÖt lµ dÇu má. Trong thêi gian gÇn ®©y, c¸c nhµ s¶n xuÊt « t« hµng ®Çu trªn thÕ giíi nh• Toyota, Honda, ®· tung ra thÞ tr•êng nh÷ng thÕ hÖ « t« míi cã hiÖu suÊt cao vµ gi°m ®¸ng kÓ l­îng chÊt th°i g©y « nhiÓm m«i tr­êng ®­îc gäi l¯ “« t« lai” (Hybrid - Car). Cã thÓ nãi, c«ng nghÖ lai lµ ch×a kho¸ më c¸nh cöa tiÕn vµo kû nguyªn míi cña nh÷ng chiÕc « t«, ®ã lµ « t« kh«ng g©y « nhiÔm m«i tr•êng hay cßn gäi lµ « t« sinh th¸i (the ultimate eco-car). Xu h•íng ph¸t triÓn cña ngµnh « t« trªn thÕ giíi ®•îc m« t¶ nh• ë h×nh 2-1. Tõ h×nh 2-1 ta nhËn thÊy, mét thÕ hÖ « t« míi ra ®êi cã liªn quan trùc tiÕp ®Õn viÖc c¶i tiÕn hoÆc thay ®æi lo¹i ®éng c¬ l¾p ®Æt trªn nã. Cã thÓ ph©n ra lµm 4 nhãm ®éng c¬ chÝnh ®•îc dïng lµm nguån ®éng lùc cho « t« lµ ®éng c¬ x¨ng, ®éng c¬ ®iªden, ®éng c¬ ®iÖn vµ ®éng c¬ sö dông n¨ng l•îng thay thÕ nh• ®éng c¬ sö dông khÝ ®èt ho¸ láng LPG (Liquid Petroleum Gas) hoÆc LNG (Liquid Nature Gas). §éng c¬ x¨ng vµ ®iªden ®•îc xem lµ hai lo¹i ®éng c¬ truyÒn thèng víi •u ®iÓm næi tréi h¬n c¸c lo¹i ®éng c¬ kh¸c lµ viÖc cung cÊp nhiªn liÖu ®¬n gi¶n vµ nhanh chãng. Tuy nhiªn hiÖu suÊt cña nã th× kh«ng cao vµ ®ång thêi g©y « nhiÓm m«i tr•êng lín nhÊt. Hai lo¹i ®éng c¬ nµy ®· ®•îc c¶i tiÕn qua nhiÒu thÕ hÖ vµ ®· trë nªn rÊt hiÖn ®¹i, nh•ng ®øng tr•íc nguy c¬ c¹n kiÖt cña nguån dÇu má, cã thÓ nãi ®éng c¬ ch¹y b»ng x¨ng dÇu truyÒn thèng kh«ng cã triÓn väng ph¸t triÓn trong t•¬ng lai. §éng c¬ ®iÖn vµ ®éng c¬ khÝ ga (LPG hoÆc LNG) tuy hiÖn nay cßn cã 9
16. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân mét sè h¹n chÕ nhÊt ®Þnh nh•ng ®©y lµ hai lo¹i ®éng c¬ cã nhiÒu •u ®iÓm cã thÓ thay thÕ hai lo¹i ®éng c¬ truyÒn thèng trong nh÷ng n¨m tíi. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, mét thÕ hÖ ®éng c¬ míi ®•îc t¹o ra tõ ®éng c¬ x¨ng vµ ®éng c¬ ®iÖn ®•îc gäi lµ ®éng c¬ lai (Hybrid Engine) ®•îc l¾p ®Æt thµnh c«ng trªn xe du lÞch ®êi míi cña h·ng Toyota, Honda, §éng c¬ lai ®· ph¸t huy •u ®iÓm vµ ®ång thêi h¹n chÕ nh•îc ®iÓm cña mçi lo¹i ®éng c¬ thµnh phÇn. §©y lµ lo¹i ®éng c¬ ®•îc xem lµ tèt nhÊt hiÖn nay. ¤ t« sinh th¸i The ultimate eco-car C«ng nghÖ lai – Hybrid Technology N¨ng l•îng §éng c¬ §éng c¬ §éng c¬ thay thÕ §iªden X¨ng §iÖn 1. HSD: Hybrid Synergy Drive - 7. DPR: Diesel Particulate active Lai vËn hµnh hiÖp trî. Reduction System - §éng c¬ 2. FCHV: Fuel Cell Hybrid ®iªden víi hÖ thèng gi¶m hiÖu Vehicle - Xe lai pin nhiªn liÖu. qu¶ muéi than. 3. HV: Hybrid Vehicle - Xe lai. 8. Electric Vehicle - Xe ®iÖn. 4. THS: Toyota Hybrid System - 9. CNG: Compressed Natural Gas - KhÝ ®èt thiªn nhiªn nÐn HÖ thèng lai cña Toyota. 5. DPNR: Diesel Particulate NOX láng. Reduction - §éng c¬ ®iªden 10. VVT-i: Variable Valve gi¶m NOX vµ muéi than. Timing with intelligence - 6. D-4: Direct Injection 4 stroke - Thay ®æi thêi gian ®ãng më Phun trùc tiÕp 4 nhÞp. xupap th«ng minh. H×nh 2-1: Xu h•íng ph¸t triÓn « t« cña thÕ giíi. Trªn h×nh 2-1, vÞ trÝ s¾p xÕp cña c¸c thÕ hÖ ®éng c¬ theo chiÒu cao thÓ hiÖn thêi ®iÓm ra ®êi cña nã, cßn c¸c chØ sè kÌm theo chØ thø tù xÕp lo¹i theo •u ®iÓm cña mçi lo¹i ®éng c¬. Râ rµng, ®éng c¬ lai x¨ng - ®iÖn vËn hµnh hiÖp trî HSD (Hybrid Synergy Drive) ®•îc xÕp lo¹i lµ lo¹i ®éng c¬ cã •u ®iÓm ®øng ®Çu hiÖn nay. §éng c¬ HSD cßn ®•îc gäi lµ ®éng c¬ THS II (Toyota Hybrid System II). Toyota cã mét lÞch sö dµi l©u cña sù c¶i tiÕn liªn tôc nh÷ng ®éng c¬ truyÒn thèng, bao gåm sù nh÷ng ®éng c¬ x¨ng ch¸y nghÌo, nh÷ng ®éng c¬ x¨ng phun trùc 10
17. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân tiÕp vµ ®éng c¬ diesel phun trùc tiÕp ray chung (common rail) - còng nh• nh÷ng ®éng c¬ sö dông nhiªn liÖu thay thÕ, ch¼ng h¹n nh• khÝ ®èt thiªn nhiªn nÐn láng (CNG) hoÆc ®iÖn ( EV). Vµo th¸ng 12 n¨m 2002, Toyota giíi thiÖu mét sè l•îng h¹n chÕ mÉu xe Toyota FCHV (Xe Lai Pin Nhiªn liÖu) ch¹y b»ng hy-®r« cao ¸p. §©y còng lµ s¶n phÈm míi cña Toyota t×m kiÕm ®•îc cho dù ¸n « t« sinh th¸i (eco- car). Nh÷ng kü s• cña Toyota ®Òu cho r»ng c«ng nghÖ lai lµ cèt lâi cho sù ph¸t triÓn « t« eco-car. C«ng nghÖ quan träng nµy sÏ ®•îc Toyota ph¸t triÓn ®Ó gi¶m bít gi¸ thµnh vµ nhanh chãng th•¬ng m¹i hãa øng dông cña nã. Mét trong nh÷ng tiªu chuÈn ®Ó ®¸nh gi¸ mét sù kiÖn kü thuËt míi trªn « t« trong t•¬ng lai lµ hiÖu suÊt toµn phÇn. §iÒu ®ã biÓu thÞ hiÖu qu¶ toµn bé cña mét nguån n¨ng l•îng, tõ sù trÝch ra tíi khi nã lµm quay b¸nh xe chñ ®éng cña xe. Nh÷ng c«ng nghÖ lai cña Toyota ®· lµm t¨ng thªm hiÖu suÊt vÒ c¬ b¶n cho nh÷ng ®éng c¬ truyÒn ®éng « t« mµ ®Ønh cao hiÖn nay lµ ®éng c¬ lai vËn hµnh hiÖp trî HSD hay cßn ®•îc gäi lµ THS II. §Æc ®iÓm quan träng cña ®éng c¬ lai HSD lµ nã cã thÓ sö dông phèi hîp ®éng c¬ x¨ng vµ ®éng c¬ ®iÖn trong bÊt kú t×nh huèng nµo vµ thËm chÝ võa ch¹y võa n¹p ®iÖn cho nã. M« h×nh « t« víi ký hiÖu SU - HV1 gÇn ®©y nhÊt cña Toyota m« t¶ nÐt ®Æc tr•ng mét HÖ thèng Lai HSD ®· øng dông thµnh c«ng cho c«ng suÊt ph¸t ra lín ®Õn 120kW cña mét ®éng c¬ V6 vµ mét ®éng c¬ ®iÖn 50 kW. Víi mét ®éng c¬ V6 (3,3 lÝt) sö dông c«ng nghÖ lai nµy cã thÓ ®em l¹i hiÖu qu¶ ngang b»ng ®éng c¬ V8 (4,4 lÝt) víi hiÖu suÊt chÊt ®èt vµ sù ph¸t x¹ chÊt g©y « nhiÔm ë møc cho phÐp cña « t« tèt gÊp hai lÇn. Toyota sÏ ph¸t triÓn h¬n n÷a nh÷ng øng dông cña c«ng nghÖ lai bëi v× Toyota tin t•ëng r»ng ®©y lµ mét c«ng nghÖ cèt lâi. Nh÷ng hÖ thèng lai cña Toyota cã thÓ tÝch hîp víi nhiÒu lo¹i hÖ thèng truyÒn ®éng - kh«ng nh÷ng ®éng c¬ x¨ng, mµ cßn c¶ ®éng c¬ ®i-ª-den, xe n¨ng l•îng thay thÕ, vµ c¶ xe pin nhiªn liÖu. Vµ c«ng nghÖ lai HSD cña Toyota lµ thiÕt thùc, m¹nh vµ linh ho¹t ®ñ ®Ó t¨ng c•êng b¶o vÖ m«i tr•êng vµ vËn hµnh hiÖu qu¶ cña bÊt kú nh÷ng kiÓu « t« nµo, tõ « t« du lÞch ®Õn xe t¶i nhá vµ c¶ xe ®¾c tiÒn. §©y míi chØ lµ sù khëi ®Çu, c«ng nghÖ lai ch¾c ch¾n sÏ tiÕp tôc ®•îc ph¸t triÓn xa h¬n n÷a trong t•¬ng lai. H×nh 2-2 giíi thiÖu Toyota Prius New lµ lo¹i ®Çu tiªn sö dông Lai VËn hµnh HiÖp trî HSD. M« h×nh nµy ®•îc thiÕt kÕ theo tiªu chuÈn cña NhËt víi hiÖu suÊt chÊt ®èt ®¹t ®•îc 35,5(km/L) (chu tr×nh kiÓm tra cña NhËt), gÊp hai lÇn cña Corolla 1,5 lÝt vµ hoµn toµn tu©n theo víi nh÷ng ®iÒu kiÖn Møc ph¸t x¹ Cùc thÊp nghiªm ngÆt nhÊt (Ultra- Low Emissions Level) cña NhËt b¶n. ë h×nh 2-3 vµ b¶ng 2-1 cho ta thÊy hiÖu qu¶ c¸ch biÖt cña c¸c lo¹i « t« lai so víi c¸c lo¹i « t« truyÒn thèng. H×nh 2-2: ¤ t« du lÞch Toyota Prius New 11
18. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân New Prius (HSD) C©n b»ng gi÷a hiÖu nhiÖt suÊt HiÖu suÊt vµ kh¶ n¨ng gia tèc cña c¸c lo¹i « t« truyÒn thèng Kh¶ n¨ng gia tèc C¸c kiÓu xe hiÖn hµnh H×nh 2-3: §å thÞ m« t¶ mèi liªn hÖ gi÷a hiÖu suÊt vµ kh¶ n¨ng t¨ng tèc. B¶ng 2-1: So s¸nh hiÖu suÊt sö dông nhiªn liÖu toµn phÇn cña c¸c ®êi xe. HiÖu suÊt biÕn ®æi HiÖu suÊt biÕn ®æi HiÖu suÊt toµn phÇn nhiªn liÖu (A%) thµnh c¬ n¨ng (B%) (A%.B%) Xe ®éng c¬ x¨ng gÇn ®©y 88 16 14 Xe lai tr•íc ®©y 88 32 28 Xe lai ®êi sau 88 37 32 Toyota pin nhiªn liÖu FCHV 58 50 29 FCHV t•¬ng lai 70 60 42 Sau ®©y lµ ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña 3 lo¹i ®éng c¬ n»m trong nhãm ®Çu cña b¶ng xÕp h¹n gåm: THS, THS II vµ FCHV. a) HÖ Thèng Lai THS Cña Toyota (Toyota Hybrid System): Vµo th¸ng giªng n¨m 1997, Toyota c«ng bè b¾t ®Çu dù ¸n Toyota Eco-car. B»ng mét c«ng viÖc cña sù cè g¾ng nµy, Toyota ®· quyÕt ®Þnh gi¶i quyÕt ®•îc nhiÖm vô quèc tÕ khã kh¨n cña viÖc gi¶m bít sù ph¸t x¹ CO2 ®Ó ng¨n ngõa sù nãng lªn cña tr¸i ®Êt vµ t¨ng tèc sù ph¸t triÓn cña xe lai víi môc ®Ých ®¹t ®•îc hiÖu suÊt nhiªn liÖu cao h¬n so víi xe « t« truyÒn thèng. Sau ®ã vµo th¸ng ba cña cïng n¨m ®ã, Toyota c«ng bè hoµn thµnh cña mét hÖ thèng truyÒn ®éng míi gäi lµ HÖ thèng Lai Toyota (Toyota Hybrid System - THS) cho sù sö dông trong nh÷ng xe « t« hµnh kh¸ch. HÖ thèng truyÒn ®éng nµy kÕt hîp mét ®éng c¬ x¨ng vµ mét ®éng c¬ ®iÖn mµ nã kh«ng yªu cÇu sù n¹p ®iÖn ngoµi nh• nh÷ng xe « t« ®iÖn hiÖn nay. Nhiªn liÖu n¹p l¹i cho xe lµ x¨ng nh• nh÷ng chiÕc xe « t« truyÒn thèng. HÖ thèng nµy còng ®¹t ®•îc gÇn gÊp hai lÇn hiÖu suÊt nhiªn liÖu so víi nh÷ng ®éng c¬ x¨ng truyÒn thèng. THS ®•îc l¾p ®Æt trong xe « t« hµnh kh¸ch Prius, vµ ®· ®•îc giíi thiÖu vµo th¸ng 12 n¨m 1997 t¹i thÞ tr•êng NhËt b¶n víi t• c¸ch lµ lo¹t s¶n phÈm xe lai hµnh kh¸ch ®Çu tiªn trªn thÕ giíi. Vµo n¨m 2000, Prius b¾t ®Çu ®•îc tiÕp thÞ ë h¶i ngo¹i. Prius ®· ®¹t ®•îc mét danh tiÕng lµ mét lo¹i xe « t« cã tÝnh s¸ng t¹o cao víi sè l•îng b¸n ra réng kh¾p thÕ giíi v•ît h¬n 110.000 chiÕc. Trong lóc ®ã, 12
19. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân THS vÉn tiÕp tôc ®•îc ph¸t triÓn vµ trong n¨m 2001 Toyota cho ra ®êi m« h×nh THS - C víi kÕt hîp THS vµ CVT (continuously variable transmission - hÖ thèng truyÒn ®éng biÕn thiªn liªn tôc) ®•îc l¾p ®Æt trong xe t¶i nhá Estima Hybrid vµ THS - M (mét hÖ thèng lai nhÑ) ®•îc l¾p ®Æt trong Crown, xe du lÞch ®¾c tiÒn, c¶ hai ®Òu ®•îc b¸n ra cho thÞ tr•êng NhËt b¶n. Thµnh c«ng nµy ®· gãp phÇn rÊt lín t¹o ra nh÷ng s¸ng kiÕn cho nh÷ng thÕ hÖ xe « t« cña thÕ kû 21. Ho¹t ®éng cña hÖ thèng THS ®•îc m« t¶ nh• sau: Khëi ®éng Ch¹y b×nh th•êng T¨ng tèc Gi¶m tèc Dõng ChØ ch¹y §éng c¬ x¨ng §éng c¬ x¨ng N¹p ®iÖn §éng c¬ x¨ng ®éng c¬ ®iÖn vµ ®éng c¬ ®iÖn vµ ®éng c¬ ®iÖn cho ¾c quy tù ®éng t¾c H×nh 2-4: M« t¶ ho¹t ®éng cña ®éng c¬ THS Khëi ®éng: ChØ ®éng c¬ ®iÖn ®•îc sö dông cho khëi ®éng vµ tõ tèc ®é thÊp tíi trung b×nh. Ch¹y b×nh th•êng: Khi vËn t¶i kh¸ch, c¶ ®éng c¬ x¨ng lÉn ®éng c¬ ®iÖn ®Òu ®iÒu khiÓn nh÷ng b¸nh xe chñ ®éng: c«ng xuÊt ®éng c¬ x¨ng ®•îc chia ra gi÷a nh÷ng b¸nh xe vµ mét m¸y ph¸t ®iÖn, mµ m¸y ph¸t ®iÖn nµy ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®iÖn quay. Sù cung cÊp n¨ng l•îng lµ ®•îc kiÓm so¸t ®Ó lµm hiÖu suÊt cùc ®¹i. TÊt nhiªn, m¸y ph¸t còng n¹p l¹i nguån ¾c quy tõ c«ng suÊt ®éng c¬ x¨ng d• thõa. T¨ng tèc ®ét ngét: Nguån ¾c quy cïng bæ sung thªm n¨ng l•îng ®Ó ®Èy m¹nh truyÒn c«ng suÊt, khi ®ã ®éng c¬ x¨ng vµ ®éng c¬ ®iÖn cïng cung cÊp søc kÐo ®Ó c©n b»ng víi ®ßi hái cña sù gia tèc. Gi¶m tèc/Sù phanh: §éng c¬ ®iÖn ®ãng vai trß mét m¸y ph¸t ®iÖn ®•îc kÐo bëi nh÷ng b¸nh xe cña « t«. "HÖ thèng phanh lµm t¸i sinh" nµy kh«i phôc ®éng n¨ng cña « t« thµnh ®iÖn n¨ng vµ ®•îc cÊt gi÷ trong nguån ¾c quy hiÖu suÊt cao. Trong qu¸ tr×nh ho¹t, hÖ thèng THS t¹o mét mèi liªn hÖ chÆc chÏ gi÷a ®éng c¬ ®iÖn vµ ®éng c¬ x¨ng. C¶ hai ®éng c¬ thµnh phÇn nµy kÕt hîp ®•a ra c«ng suÊt hîp lý theo ®ßi hái cña phô t¶i lµm cho ho¹t ®éng cña xe tiÖn nghi vµ an toµn ë hiÖu qu¶ cao nhÊt cã thÓ cã. HÖ thèng THS cã 3 kiÓu liªn kÕt cña hai ®éng c¬ thµnh phÇn, ®ã lµ kiÓu nèi tiÕp, kiÓu song song vµ kiÓu hçn hîp. - KiÓu lai nèi tiÕp: §éng c¬ ®iÖn ®iÒu khiÓn nh÷ng b¸nh xe; c«ng viÖc duy nhÊt cña ®éng c¬ x¨ng lµ sÏ kÐo m¸y ph¸t ®iÖn ®Ó ph¸t sinh ra ®iÖn n¨ng. KiÓu lai nµy ®•îc m« t¶ nh• ë h×nh 2-5. - KiÓu lai song song: §éng c¬ x¨ng thùc hiÖn ®iÒu khiÓn chÝnh nh÷ng b¸nh xe; ®éng c¬ ®iÖn sÏ gióp ®ì cho gia tèc. S¬ ®å cÊu t¹o cña hÖ thèng nµy thÓ hiÖn ë h×nh 2-6. - KiÓu lai hçn hîp: HÖ thèng nµy cã mét bé phËn gäi lµ "thiÕt bÞ ph©n chia c«ng suÊt" chuyÓn giao mét tû lÖ biÕn ®æi liªn tôc c«ng suÊt cña ®éng c¬ x¨ng vµ ®éng c¬ ®iÖn ®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng. Tuy nhiªn xe cã thÓ ch¹y theo "kiÓu ªm dÞu" chØ víi mét m×nh ®éng c¬ ®iÖn. S¬ ®å cÊu t¹o nh• ë h×nh 2-7. 13
20. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân Dßng c¬ n¨ng ¾c quy Dßng ®iÖn n¨ng Bé chuyÓn ®æi ®iÖn §éng c¬ x¨ng §éng c¬ ®iÖn M¸y ph¸t ®iÖn B¸nh xe B¸nh r¨ng chñ ®éng gi¶m tèc H×nh 2-5: HÖ thèng lai nèi tiÕp. Dßng c¬ n¨ng ¾c quy Dßng ®iÖn n¨ng Bé chuyÓn C¬ cÊu ®æi ®iÖn §éng c¬ x¨ng truyÒn ®éng §éng c¬ ®iÖn B¸nh xe B¸nh r¨ng chñ ®éng gi¶m tèc H×nh 2-6: HÖ thèng lai song song. Dßng c¬ n¨ng ¾c quy Dßng ®iÖn n¨ng M¸y ph¸t ®iÖn Bé chuyÓn ®æi ®iÖn §éng c¬ x¨ng §éng c¬ ®iÖn Bé ph©n chia c«ng suÊt B¸nh xe B¸nh r¨ng chñ ®éng gi¶m tèc H×nh 2-7: HÖ thèng lai hçn hîp. 14
21. Thieát keá heä thoáng ñoäng löïc oâ toâ lai ñieän nhieät hai choã ngoài. KS. Nguyeãn Quaân ¤ t« lai sö dông hÖ thèng phanh t¸i sinh. HÖ thèng phanh nµy kÕt hîp qu¸ tr×nh h·m thuËn nghÞch cña ®éng c¬ ®iÖn víi hÖ thèng phanh thuû lùc truyÒn thèng. Nhê vËy mµ « t« cã thÓ t¸i sinh l¹i n¨ng l•îng n¹p vµo ¾c quy, ®ång thêi b¶o ®¶m an toµn tèt nhÊt cho ng•êi sö dông. Mèi liªn hÖ nµy ®•îc thùc hiÖn th«ng qua bé ®iÒu khiÓn ®iÖn tö ECU. S¬ ®å hÖ thèng ®•îc m« t¶ ë h×nh 2-8. . Boä ñieàu khieån heä thoángphanh Ñoäng cô Vò trí baøn Baàu phanh xaêng ñaïp phanh chính Phanh thuyû löïc Boä chia Maùy phaùt ñieän coâng suaát Phanh Nguoàn taùi sinh Baùnh raêng Ñoäng aéc quy giaûm toác cô Boä ñieàu khieån ñieän coâng suaát Boä ñieàu khieån trung taâm H×nh 2-8: HÖ thèng phanh cña « t« lai THS. ¦u vµ nh•îc ®iÓm cña 3 kiÓu lai cña hÖ thèng THS ®•îc so s¸nh ë b¶ng 2-2. B¶ng 2-2: So s¸nh •u nh•îc ®iÓm gi÷a 3 kiÓu hÖ thèng lai. Sù c¶i tiÕn tiÕt kiÖm nhiªn liÖu Sù thùc hiÖn truyÒn ®éng Sù dõng Ho¹t ®éng C«ng suÊt LÊy l¹i Tæng hiÖu KiÓu lai kh«ng t¸i hiÖu suÊt Gia tèc ph¸t ra cao n¨ng l•îng suÊt sinh cao liªn tôc Nèi tiÕp Song song Hæn hîp TuyÖt vêi Cao cÊp h¬n Cã bÊt lîi b) HÖ Thèng Lai Toyota THS ii: X©y dùng trªn nÒn t¶n cña THS, Toyota ®· ph¸t triÓn ý t•ëng míi cho hÖ thèng lai VËn hµnh HiÖp trî (Hybrid Synergy Drive) gäi lµ HSD hoÆc THS II, víi môc ®Ých ®¹t ®•îc nh÷ng møc cao cña tÝnh t•¬ng thÝch víi m«i tr•êng vµ t¨ng dÇn c«ng suÊt ®Çu ra cña ®éng c¬ ®iÖn lªn 1,5 lÇn, t¨ng hiÖu ®iÖn thÕ lín cho nguån ®iÖn cung cÊp vµ ®¹t ®•îc c¶i tiÕn quan träng trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn. Trong mét hÖ thèng truyÒn lùc truyÒn thèng, cã mét sù c©n b»ng gi÷a c«ng suÊt vµ hiÖu suÊt. NÕu ta cè g¾ng n©ng cao mét trong hai, th× c¸i cßn l¹i sÏ gi¶m. HÖ thèng lai THS II th¸o gì ®•îc mèi quan hÖ nµy. HiÖu qu¶ mµ hÖ thèng lai THS II ®¹t ®•îc nhê n©ng cao ®iÖn ¸p cña hÖ thèng lai tíi mét cùc ®¹i 500V (t¨ng thªm h¬n 274V so víi hÖ thèng Prius tr•íc ®©y). Mét ®iÖn ¸p cao h¬n cã nghÜa r»ng 15
22. S K L 0 0 2 1 5 4