ĐÁNH GIÁ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ SỬ DỤNG HỘP SỐ VÔ CẤP CVT SO VỚI Ô TÔ SỬ DỤNG HỘP SỐ THÔNG THƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐÁNH GIÁ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ SỬ DỤNG HỘP SỐ VÔ CẤP CVT SO VỚI Ô TÔ SỬ DỤNG HỘP SỐ CƠ KHÍ TÓM TẮT Hộp số vô cấp CVT Continuously Variable Transmission là hộp số điều khiển tự độ

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN TRẦN PHÚC

ĐÁNH GIÁ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ

SỬ DỤNG HỘP SỐ VÔ CẤP CVT SO VỚI Ô TÔ

SỬ DỤNG HỘP SỐ THÔNG THƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Đà Nẵng - 2018

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐÁNH GIÁ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ

SỬ DỤNG HỘP SỐ VÔ CẤP CVT SO VỚI Ô TÔ

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn Thạc sĩ “ Đánh giá tiêu hao nhiên liệu của ô tô sử

dụng hộp số vô cấp CVT so với ô tô sử dụng hộp số cơ khí ” đây là công trình nghiên

cứu của riêng tôi Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của tác giả khác nếu có

đều được trích dẫn đầy đủ

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Luận văn này cho đến nay vẫn chưa hề được bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo vệ

luận văn thạc sĩ nào trên toàn quốc cũng như ở nước ngoài và cho đến nay vẫn chưa

hề được công bố trên bất kỳ phương tiên thông tin nào

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan trên đây

Tác giả

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến:

Thầy giáo hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn

thành luận văn này

Các Thầy Cô Khoa Cơ Khí Giao Thông, Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học

Đà Nẵng đã luôn tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Lãnh đạo Trung tâm Đăng Kiểm Xe Cơ Giới Đà Nẵng đã tạo mọi điều kiện cho

việc học tập, nghiên cứu, tiến hành luận văn

Gia đình và toàn thể anh em, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm, động viên, giúp đỡ

trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Trang 5

MỤC LỤC

TÓM TẮT 2

Bảng danh mục các thuật ngữ viết tắt 3

Bảng danh mục các ký hiệu 4

Danh mục các hình 4

Danh mục các bảng 7

I Lý do chọn đề tài 8

II Mục tiêu nghiên cứu 8

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 8

IV Phương pháp nghiên cứu 8

V Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 9

VI Dự kiến kết quả đạt được 9

VII Nội dung nghiên cứu và cấu trúc luận văn 9

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ 10

1.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH VÀ VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO CÁC PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG GÂY RA 10

1.1.1 Tình hình sử dụng nhiên liệu hóa thạch và vấn đề cạn kiệt dầu mỏ 10

1.1.2 Vấn đề ô nhiễm môi trường do các phương tiện giao thông gây ra 13

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ VÀ TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU CHO Ô TÔ TRÊN THẾ GIỚI 17

1.2.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu ô tô 17

1.2.2 Tình hình nghiên cứu về công nghệ hộp số vô cấp CVT 18

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU CHO Ô TÔ Ở VIỆT NAM 19

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 20

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ 21

2.1 ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ 21

2.1.1 Phương trình tiêu hao nhiên liệu ô tô 21

2.1.2 Đừơng đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi chuyển động ổn định 23

2.1.3 Tính kinh tế nhiên liệu của ô tô khi chuyển động không ổn định 25

2.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ 28

2.2.1 Ảnh hưởng của các thông số vận hành 28

2.2.3 Ảnh hưởng của hộp số cơ khí đến tiêu hao nhiên liệu ô tô 30

2.2.4 Ảnh hưởng của hộp số vô cấp đến tiêu hao nhiên liệu ô tô 32

2.3 HỘP SỐ VÔ CẤP CVT TRÊN XE KHẢO SÁT 40

2.3.1 Nguyên lý làm việc hộp số vô cấp CVT-K111F trên xe Toyota Vios E 42

2.3.2 Bộ truyền động bánh đai 42

2.3.3 Nguyên lý chuyển số 44

2.3.4 Hệ thống điều khiển điện- thuỷ lực 45

Trang 6

CHƯƠNG III THỰC NGHIỆM ĐO TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ 47

3.1 GIỚI THIỆU TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 47

3.1.1 Thiết bị chẩn đoán đa năng OBD Link 47

3.1.2 Vấn đề lưu trữ dữ liệu từ OBD Link 51

3.1.3 Xe thử nghiệm 51

3.2 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ĐO TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ 53

3.2.1 Các phương pháp thử nghiệm chạy xe 53

3.2.2 Quy trình chạy xe thử nghiệm trên đường thực tế 53

3.2.3 Điều kiện thực nghiệm chạy xe trên đường thực tế 54

3.2.4 Phương pháp pháp xử lý dữ liệu thử nghiệm tiêu hao nhiên liệu 56

3.3 TỔ CHỨC THỰC NGHIỆM 57

3.3.1 Nội dung thử nghiệm 57

3.3.2 Quy trình vận hành thử nghiệm xe Toyota Vios trên đường thực tế 57

3.3.3 Kết quả thử nghiệm 58

CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 72

4.1 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ THỰC NGHIỆM 72

4.1.1 Phương pháp xử lý dữ liệu tức thời 72

4.1.2 Phương pháp xử lý dữ liệu gần đúng 73

4.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ DỮ LIỆU THỬ NGHIỆM 74

4.2.1 Mức tiêu hao nhiên liệu ô tô khi vận hành xe với tốc độ hằng số 74

4.2.2 Mức tiêu hao nhiên liệu ô tô khi vận hành xe có gia tốc 76

4.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 81

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 82

KẾT LUẬN 82

HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 82

Tài liệu tham khảo 83

Bảng phụ lục 85

Phụ lục 1 Số liệu thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu đường nội thành 85

Phụ lục 2 Số liệu thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu đường ngoại thành 87

Phụ lục 3 Số liệu thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu đường dốc 89

Phụ lục 4 Số liệu thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu tốc độ không đổi 90 km/h và 80 km/h 91

Phụ lục 7 Số liệu thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu tốc độ không 30 km/h 95

Trang 7

ĐÁNH GIÁ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ SỬ DỤNG HỘP SỐ VÔ CẤP CVT SO

VỚI Ô TÔ SỬ DỤNG HỘP SỐ CƠ KHÍ TÓM TẮT

Hộp số vô cấp CVT (Continuously Variable Transmission) là hộp số điều khiển tự động hóa cũng

giống với hộp số tự động AT (Automatic Transmission) , bao gồm biến mô thủy lực Nhưng khác với hộp số AT, hộp số vô cấp CVT không dùng các bánh răng hay cơ cấu hành tinh để thay đổi tỷ số truyền mà dùng bộ truyền động bánh đai Các bánh đai chủ động và bị động có thể thay đổi được đường kính, giá trị đường kính này có thể thay đổi trong phạm vi giới hạn bởi đường kính lớn nhất và nhỏ nhất của mỗi bánh đai Do đó, sự thay đổi tỷ số truyền diễn ra trong một dải rộng được giới hạn bởi tỷ số truyền lớn nhất và nhỏ nhất được xác định bởi kích thước giới hạn của bánh bị động và bánh chủ động Vì vậy, quá trình chuyển số êm dịu nhanh chóng và không tổn thất công suất như hộp số có cấp khác mà không giảm hiệu quả tiêu hao nhiên liệu Đề tài đi sâu vào nghiên cứu lý thuyết ảnh hưởng của hộp số vô cấp CVT đến tính kinh tế nhiên liệu ô tô Bên cạnh tính toán lý thuyết, đề tài đã tiến hành thực nghiệm đánh giá tiêu hao nhiên liệu của xe TOYOTA VIOS cho cả hai phiên bản trang

bị hộp số vô cấp CVT và hộp số cơ khí MT Nhằm đánh giá kiểm chứng lý thuyết, kiểm chứng với công bố của nhà sản xuất và đồng thời đưa ra các kết luận về tiêu hao nhiên liệu của ô tô trang bị hộp số khác nhau trên các loại đường khác nhau.

Từ khóa: Hộp số vô cấp , tiêu hao nhiên liệu, nhiên liệu hóa thạch, ô nhiễm môi

trường, khí thải ô tô,

EVALUATION OF FUEL CONSUMPTION USING THE AUTOMATIC CONTINOUSLY VARYABLE TRANSMISSION WITH AUTOMATIC MECHANICAL TRANSMISSION ABSTRACT

CVT transmission (Continuously Variable Transmission) are automation transmission that are similar to AT transmissions (Automatic Transmission) , including hydraulic torque converter Different from the AT transmissions , CVT transmissions do not use gears or planetary gear to change gear ratios It use the belt drive The primary pulley and the secondary pulley is able to vary in diameter, which all of them may vary within the limits of the largest and smallest diameter of each pulley Therefore, the change in transmission ratio occurs in a wide band that is limited by the largest and smallest transmission ratios determined by the limited size of primary pulley and the secondary pulley Thus, the shift gear processing smoothly and no longer being loss of power as the other transmissions are not affected regarding to fuel efficiency The study of delves into the theory of influence of CVT transmission on the economics of automotive fuel Besides theoretical calculations, the subject has experimented to evaluate the fuel consumption of TOYOTA VIOS for both versions equipped with CVT transmission and MT transmission To evaluate the theoretical proof, it is necessary to verify the manufacturer's declaration and concurrently draw conclusions about the fuel consumption of different transmissions on different types of road

Key work: Continuously variable transmission, Fuel consumption, Fossil fuel, Environmental

pollution, Vehicle esmissions,

Trang 8

Bảng danh mục các thuật ngữ viết tắt

Trang 9

Bảng danh mục các ký hiệu

chuyển động quay trong hệ thống truyền lực

Trang 10

Danh mục các hình

Hình 1 1 Dàn khoan khai thác dầu tại mỏ Bạch Hổ, TP Vũng Tàu 10

Hình 1 2 Dự báo nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm xăng dầu tại 12

Hình 1 3 Phát thải các bon-đioxit theo loại nhiên liệu hóa thạch 13

Hình 1 4 Tỷ lệ các nguồn phát thải ở Việt Nam 2011 và phát thải các chất ô nhiễm do phương tiện giao thông vận tải gây ra 14

Hình 1 5 Hình thành khí thải trên ô tô sử dụng động cơ đốt trong 14

Hình 1 6 Quá trình ô nhiễm không khí do khí thải động cơ gây ra 15

Hình 1 7 Biểu đồ số lượng các ô tô đang lưu hành tại Việt Nam, năm 2014 16

Hình 2 1 Đồ thị đặc tính tải của động cơ đốt trong……….23

Hình 2 2 Bản đồ biểu diễn suất tiêu hao nhiên liệu động cơ 24

Hình 2 3 Đặc tính tiêu hao nhiêu liệu ô tô khi chuyển động ổn định trên các loại đường khác nhau 25

Hình 2 4 Đồ thị chuyển động gia tốc – lăn trơn 26

Hình 2 5 Chu kỳ thử nghiệm Urban và Hightway 30

Hình 2 6 Sơ đồ nguyên lý hộp số điều khiển cơ khí MT 31

Hình 2 7 Tổn thất công suất trên hộp số MT khi chuyển số 31

Hình 2 8 Đồ thị phân tích các trạng thái làm việc của ly hợp ma sát 32

Hình 2 9 Sơ đồ nguyên lý hộp số tự động AT kiểu cơ cấu hành tinh 33

Hình 2 10 Sơ đồ nguyên lý hộp số vô cấp CVT 34

Hình 2 11 Sơ đồ truyền động đai của hộp số vô cấp xe Toyota Vios 36

Hình 2 12 Bộ truyền cơ cấu hành tinh trong hộp số tự động AT sử dụng biển mô 37

Hình 2 13 Bộ truyền động bánh đai – puly 38

Hình 2 14 Đồ thị so sánh quan hệ tốc độ của xe với tốc độ động cơ 39

Hình 2 15 Đồ thị quan hệ tốc độ cơ và độ mở bướm ga 39

Hình 2 16 Giản đồ mức tiêu hao nhiên liệu tối ưu và cắt nhiên liệu khi giảm tốc 40

Hình 2 17 Hộp số CVT – K111F trên xe Toyota Vios E 41

Hình 2 18 Sơ đồ kết cấu các bánh đai của hộp số CVT-K111F 43

Hình 2 19 Cấu tạo dây đai thép trên hộp số vô cấp CVT-K313 43

Hình 2 20 Động học số truyền thẳng ( số D) 44

Hình 2 21 Động học số N và số R 44

Hình 2 22 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thủy lực trên hộp 45

Hình 3 1 Thiết bị chẩn đoán đa năng OBD Linh-wifi……….48

Hình 3 2 Dao diện màn hình thiết bị chẩn đoán OBD Link Wifi 48

Hình 3 3 Thiết bị chẩn đoán đa năng OBD link USB và màn hình dao diện 50

Hình 3 4 Dao diện màn hình chính thiết bị OBD Link USB 50

Hình 3 5 Xe thực nghiệm TOYOTA VIOS E 52

Trang 11

Hình 3 6 Đường thử nghiệm chu trình vận hành gia tốc không đổi- đường dẫn vào cảng Chân Mây, Thừa Thiên Huế 55

Hình 3 7 Đường thử nghiệm chu trình vận hành có gia tốc- chu trình nội đô, đườn Nguyễn Văn Linh, TP Đà Nẵng 55

Hình 3 8 Đường thử nghiệm chu trình vận hành có gia tốc – chu trình chạy đường có

độ dốc, đèo Phước Tượng, Thừa Thiên Huế 55

Hình 3 11 Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc hằng số V = 30 km/h của xe sử dụng hộp số vô cấp CVT 59

Hình 3 12 Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc hằng số V = 30 km/h của xe sử dụng hộp số cơ khí MT 60

Hình 3 14 Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc hằng số V = 40 km/h của xe sử dụng hộp số cơ khí MT 61

Hình 3 16 Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc

Hình 3 23 Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc hằng số V = 90km/h của xe sử dụng hộp số vô cấp CVT 65

dụng hộp số vô cấp CVT trong nội đô 67

Trang 12

Hình 3 26 Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] theo thời gian khi vận

hành xe sử dụng hộp số cơ khí thông thường MT trong nội đô 67

Hình 3 27 Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi vận hành xe từ nội đô ra ngoại ô với V > 60km/h (xe sử dụng hộp số vô cấp CVT) 68

Hình 3 28 Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi vận hành xe từ nội đô ra ngoại ô với V > 60km/h (xe sử dụng hộp số cơ khí thông thường MT) 68

Hình 3 29 Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] hi vận hành xe duy trì vận tốc V = 90 km/h (xe sử dụng hộp số vô cấp CVT) 69

Hình 3 30 Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] hi vận hành xe duy trì vận tốc V = 90 km/h (xe sử dụng hộp số cơ khí thông thường MT) 69

Hình 3 31 Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi vận hành xe qua đèo dốc Phước Tượng của xe sử dụng hộp số vô cấp CVT 70

Hình 3 32 Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi vận hành xe qua đèo dốc của xe sử dụng hộp số cơ khí thông thường MT 70

Hình 4 1 Diễn biến các đại lượng Qnl, S, Qtb theo thời gian t(s)……….72

Hình 4 2 Diễn biến mức tiêu hao nhiên liệu Qnl theo tốc độ hằng số 75

Hình 4 3 Diễn biến mức tiêu hao nhiên liệu Qnl theo tốc độ hằng số 76

Hình 4 4 Diễn biến mức tiêu hao nhiên liệu Q khi vận hành xe 77

Trang 13

Danh mục các bảng

Bảng 1 1 Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm tới sức khỏe con người 15

Bảng 2 1 Khả năng làm việc của hệ hành tinh có cấu trúc kiểu Ravigneaux……… 34

Bảng 2 2 Các thông số cơ bản của truyền động đai xe Toyota Vios R CVT 36

Bảng 2 3 Thông số kỹ thuật của hộp số vô cấp CVT-K313 trên xe khảo sát 41

Bảng 2 4 Nhiệm vụ và tính năng của các van điện từ trong thân dưới 46

Bảng 2 5 Nhiệm vụ và chức năng của các cảm biến 46

Bảng 3 1 Giới hạn các đại lượng đo của thiết bị OBDLink Wifi………49

Bảng 3 2 Giới hạn các đại lượng đo của thiết bị OBDLink – USB 51

Bảng 3 3 Thông số kỹ thuật chính của 02 xe TOYOTA VIOS thử ngiệm 52

Bảng 4 1 Kết quả xử lý mức tiêu hao nhiên liệu ô tô ở tốc độ xe hằng số của xe Toyota Vios E CVT……… 74

Bảng 4 2 Kết quả xử lý mức tiêu hao nhiên liệu ô tô ở tốc độ xe hằng số của xe Toyota Vios E MT 75

Trang 14

xe là những yếu tố được các nhà sản xuất ô tô quan tâm hàng đầu Trang bị hộp số trên

xe cũng được các nhà sản xuất ô tô hay các hãng xe luôn luôn đổi mới và phát triển

ra môi trường

của ô tô sử dụng hộp sốvô cấp CVT so với ô tô sử dụng hộp số thông thường” làm

đề tài nghiên cứu của mình với mong muốn được tìm hiểu, khảo sát các tính năng hộp

số vô cấp CVT

II Mục tiêu nghiên cứu

So sánh mức tiêu hao nhiên liệu của ô tô trang bị hộp số vô cấp CVT với ô tô trang

bị hộp số cơ khí MT, qua đó:

- Khẳng định tính ưu việt của ô tô trang bị hộp số vô cấp CVT so với ô tô trang bị hộp số cơ khí

- Định hướng người người tiêu dùng

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

! Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là xe TOYOTA VIOS E NSP151L-BEMKU (trang bị hộp số vô cấp CVT) và xe TOYOTA VIOS E NSP151L-EEXRKU (trang bị hộp số cơ khí MT)

! Phạm vi nghiên cứu

- Tốc độ chuyển động của ô tô

- Chế độ chuyển động ổn định của ô tô (vận hành ô tô với vận tốc không đổi) và chế độ quá độ của ô tô (vận hành có gia tốc)

IV Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp, là sự kết hợp của phương pháp lý thuyết đồng thời sử dụng phương pháp thực nghiệm

- Phương pháp lý thuyết: Tính toán mô phỏng, phân tích và đánh giá lý thuyết

- Phương pháp thực nghiệm: Thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu của xe thử nghiệm trên đường thực tế

Trang 15

V Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Khẳng định tính ưu việt của ô tô trang bị hộp số vô cấp CVT so với ô tô trang bị hộp số cơ khí MT Ô tô trang bị hộp số vô cấp CVT là hộp số điều khiển tự động hóa

có tính năng thao tác đơn giản, dễ điều khiển mang lại tính tiện nghi cho người sử dụng Bên cạnh đó góp phần giảm tiêu hao nhiên liệu và làm giảm lượng phát xạ các chất ô nhiễm ra môi trường Qua đó định hướng người tiêu dùng nhìn nhận một cách khách quan về mức tiêu hao nhiên liệu của ô tô trang bị hộp số tự động nói chung và ô

tô trang bị hộp số vô cấp CVT nói riêng Nhờ vậy, làm thay đổi tư duy người tiêu dùng

vẫn quan niệm rằng “ hộp số tự động tiêu tốn nhiên liệu nhiều hơn so với hộp số cơ

khí ” Do vậy, đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

VI Dự kiến kết quả đạt được

So sánh mức tiêu hao nhiên liệu khi chuyển động trên các loại đường khác nhau của ô tô trang bị hộp số vô cấp CVT với ô tô sử dụng hộp số cơ khí thông thường

VII Nội dung nghiên cứu và cấu trúc luận văn

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ

CHƯƠNG III LÝ THUYẾT VỀ HỘP SỐ VÔ CẤP CVT TRÊN Ô TÔ

CHƯƠNG IV NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐO TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô

TÔ

CHƯƠNG V KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Trang 16

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ

1.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH VÀ VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO CÁC PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG GÂY RA 1.1.1 Tình hình sử dụng nhiên liệu hóa thạch và vấn đề cạn kiệt dầu mỏ

Nhiên liệu hóa thạch là loại nhiên liệu chứa hàm lượng cacbon và hydrocacbon cao Các nhiên liệu hóa thạch thay đổi trong dải từ chất dễ bay hơi với tỷ số cacbon hydro thấp như methane, dầu hỏa dạng lỏng, đến các chất không bay hơi chứa toàn là cacbon như than đá Methane có thể được tìm thấy trong các mỏ hydrocacbon ở dạng riêng lẻ hay đi cùng với dầu hỏa hoặc ở dạng methane clathrates

Về tổng quát chúng được hình thành từ các phần còn lại của thực vật và động vật bị hóa thạch khi chịu áp suất và nhiệt độ bên trong vỏ trái đất hàng triệu năm Học thuyết phát sinh sinh vật được Georg Agricola đưa ra đầu tiên vào năm 1556 và sau đó

là Mikhail Lomonosov vào thế kỷ 18

Cơ quan thông tin năng lượng Hoa Kỳ (EIA) ước tính năm 2006 rằng nguồn năng lượng nguyên thủy ước tính 36,8% dầu mỏ, 26,6% than, khí thiên nhiên 22,9% Chiếm 86% nguyên liệu thủy sản xuất trên thế giới Các nguồn nhiên liệu không hoá thạch bao gồm thủy điện 6,3%, năng lượng hạt nhân 6%, các dạng năng lượng khác như năng lượng địa hạt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió,… chiếm khoảng 0,9% Tiêu thụ năng lượng trên thế giới tăng mỗi năm khaoảng 2,3% Nhiên liệu hóa thạch là tài nguyên không tái tạo bởi vì trái đất mất hàng triệu năm để tạo ra chúng và lượng tiêu thụ đang diễn ra nhanh hơn tốc độ được tạo thành dẫn đến nguồn nhiên liệu hóa thạch bị cạn kiệt Thế giới đang hướng tới sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo là một trong các cách giúp giải quyết vấn đề tăng nhu cầu năng lượng

Hình 1 1 Dàn khoan khai thác dầu tại mỏ Bạch Hổ, TP Vũng Tàu

Trang 17

Hình 1 1 là hình ảnh của một trong các dàn khoan dầu của tại mỏ Bạch Hổ, Thành phố Vũng Tàu, Việt Nam

Mức cấp nguồn năng lượng chủ yếu là lượng dự trữ trong lòng đất Lưu lượng

là sản lượng khai thác Phần quan trọng nhất của nguồn năng lượng chủ yếu là nguồn năng lượng hóa thạch gốc Cacbon, dầu mỏ, than và khí chiếm 79,6% sản lượng năng lượng chủ yếu trong năm 2002 (hay 34,9 + 23,5 + 21,2 tấn dầu quy đổi)

! Mức cấp (dự trữ đã xác định)

- Dầu mỏ: 1.184 đến 1.342 tỉ thùng (ước tính giai đoạn 2007-2009)

- Khí: 6.254-6.436 nghìn tỉ ft³ (177 - 182 nghìn tỉ m³) hay 1.138-1.171 tỉ thùng dầu quy đổi (BBOE) giai đoạn 2007-2009 (hệ số 0,182)

- Than: 997,748 tỉ tấn Mỹ hay 904,957 tỉ tấn hay 997.748 * 0,907186 * 4,879 = 4.416 BBOE (2005)

! Lưu lượng (sản lượng tiêu thụ hàng năm) thống kê theo năm 2007

- Dầu mỏ: 85,896 triệu thùng/ngày

- Khí: 1.171 BBOE / 19 BBOE = 60 năm

- Than: 4.416 BBOE / 29,85 BBOE = 148 năm

Cách tính trên áp dụng cho sản lượng khai thác ở mức độ không đổi cho các năm sau và tất cả lượng dự trữ đã được xác định có thể được thu hồi hết Nhưng trong thực tế, lượng tiêu thụ từ ba nguồn cung cấp này đã và đang tăng lên hàng năm thậm chí là tăng rất nhanh và thực tế là đường cong sản lượng khai thác theo hình chuông (giống đường phân phối chuẩn) Vào một vài thời điểm, sản lượng khai thác các tài nguyên này trong một khu vực, quốc gia hoặc trên thế giới sẽ đạt đến giá trị cực đại và sau đó sẽ giảm cho đến khi xuống đến điểm mà tại đó việc khai thác sẽ không còn đem lại lợi nhuận hoặc không thể khai thác được nữa Quy luật này được Hubbert nêu ra trong học thuyết đỉnh điểm Hubbert về vấn đề dầu khí Lưu ý rằng các ước tính lượng

dự trữ đã xác định không bao gồm lượng dự trữ chiến lược Dự trữ chiến lược trên toàn cầu là hơn 4,1 tỷ thùng nữa

Theo thống kê từ Bộ Công Thương, sản lượng tiêu thụ xăng dầu trong nước năm 2009 đạt khoảng 15 triệu tấn, tăng 4% so với năm 2000, mức tiêu thụ xăng dầu năm 2010 là 16.3 triệu tấn, trong đó có khoảng 11.6 triệu tấn xăng dầu là từ nhập khẩu Mức tăng trưởng trung bình của sản lượng xăng dầu tiêu thụ ở Việt Nam từ năm 2000 tới nay vào khoảng 6-8% và được dự báo sẽ tăng trưởng khoảng 8% cho tới năm 2020 Đối với lĩnh vự dầu, Bộ Công Thương đưa ra chính sách năng lượng quốc gia đến năm

Trang 18

2010, tầm nhìn đến 2050 đã tính toán theo như nguồn cung cấp dầu 2010 vào khoảng 16.7 – 17.2 triệu tấn/năm, năm 2020 vào khoảng 29 – 31.2 triệu tấn/năm, đến năm

2050 con số này sẽ lên tới 90 – 98 triệu tấn/năm Nhu cầu tiêu thụ xăng dầu trong nước ngày càng tăng và dự báo trong 25 năm tới còn tiếp tục tăng cao Hình 1 2 là biểu đồ thể hiện nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm xăng dầu tại Việt Nam tính đến năm

2020 và tầm nhìn đến năm 2050

Hình 1 2 Dự báo nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm xăng dầu tại Việt Nam đến năm 2020, và tầm nhìn đến năm 2050

tính rằng các quá trình tự nhiên có thể hấp thu phân nửa lượng khí thải trên Vì vậy,

tương đương 44/12 hay 4,7 tỷ tấn Cacbon đioxit) Cacbon đioxit là một trong những khí nhà kính làm tăng lực phóng xạ và góp phần vào hiện tượng nóng lên toàn cầu, làm cho nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất tăng

Hiện nay các nước trên thế giới đang đưa ra các chiến lược đối phó trong đó có Việt Nam Trong các loại sử dụng nhiên liệu hóa thạch để tạo nhiệt điện thì than được

tạo nên những cơn mưa a-xít, khói bụi, ảnh hưởng tới đồng ruộng, ô nhiễm nguồn nước ngầm, suối, sông hay các vùng biển Theo thống kê của GreenID, năm 2015, PM2,5 (những hạt bụi nhỏ hơn 2,5µm) từ những nhà máy điện than làm cho khoảng 4.300 người sống gần đó bị đột qụy, nhồi máu cơ tim, ung thư phổi, các bệnh về hô hấp,… Hình 1 3 là đồ thị cho thấy hàm lượng phát thải Cacbon-đioxit theo từng loại nhiên liệu hóa thạch

Trang 19

Hình 1 3 Phát thải các bon-đioxit theo loại nhiên liệu hóa thạch

Việc khai thác, xử lý và phân phối nhiên liệu hóa thạch cũng gây ra các mối quan tâm về môi trường Các nhà máy lọc dầu cũng có những tác động tiêu cực đến môi trường như ô nhiễm nước và không khí Biến động hàm lượng điôxít cacbon trong thời gian 400.000 năm gần đây cho thấy sự gia tăng của nó kể từ khi bắt đầu cách mạng công nghiệp

1.1.2 Vấn đề ô nhiễm môi trường do các phương tiện giao thông gây ra

Nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí rất đa dạng Đối với môi trường không khí các đô thị, áp lực ô nhiễm chủ yếu do hoạt động giao thông vận tải, hoạt động xây dựng, hoạt động công nghiệp, sinh hoạt của dân cư và xử lý chất thải Trong

lệ khoảng 70% Ở nông thôn, ô nhiễm không khí do các nguồn thải ô nhiễm chủ yếu tư

sản xuất nông nghiệp, sản xuất ở các làng nghề và sinh hoạt của dân cư

ước tính hoạt động giao thông đóng góp gần 85% lượng khí CO, 95% lượng VOC

nhau Riêng đối với bụi lơ lửng (TSP), ngành sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng là nguồn phát thải chủ yếu (chiếm khoảng 70%) Hình 1 4 là biểu đồ thể hiện tỷ lệ phát thải do các nguồn gây ô nhiễm và do các phương tiện giao thông gây ra tại Việt Nam

Trang 20

Hình 1 4 Tỷ lệ các nguồn phát thải ở Việt Nam 2011 và phát thải các chất ô

nhiễm do phương tiện giao thông vận tải gây ra

Khí thải động cơ trải qua các phản ứng hóa học trong khí quyển được biết đến rộng rãi như là phản ứng "quang hóa 'và gây ra các loại hóa chất khác nhau gây hại cho sức khỏe và môi trường Hình thành các khí thải trên phương tiện giao thông vận tải sử dụng động cơ đốt trong thể hiện như Hình 1 5

Hình 1 5 Hình thành khí thải trên ô tô sử dụng động cơ đốt trong

Các loại khí thải của động cơ xăng có chứa hơn 150 hydrocarbon khác nhau và các dẫn xuất của nó Một số hydrocarbon có nhiều phản ứng hơn những hydrocarbon khác Các phản ứng quang hóa của hydrocarbon đã được đo lường về tỷ lệ mà tại đó các

hưởng oxy hóa, NO trong sự hiện diện của các hydrocacbon cụ thể được chiếu xạ bởi

phút được ghi lại Một quy mô phản ứng quang hóa đã được xác định về sự hình thành ôzôn Hình 1 6 thể hiện mối liên hệ giữa khí thải động cơ và các chất ô nhiễm không khí

Trang 21

Hình 1 6 Quá trình ô nhiễm không khí do khí thải động cơ gây ra

Tác động của chất ô nhiễm đối với sức khỏe của con người phụ thuộc vào nồng

độ chất ô nhiễm trong không khí xung quanh và thời gian mà con người được tiếp xúc Bảng 1 1 cho thấy tác hại của các chất ô nhiễm khác nhau đối với sức khỏe con người

bằng cách cho phơi sáng ngắn hạn và lâu dài

Bảng 1 1 Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm tới sức khỏe con người

thiếu sự phối hợp cơ động

Tác dụng trên não bộ và hệ thần kinh trung ương, buồn nôn, nôn mửa, tim

và thay đổi chức năng phổi, mất ý thức và tử vong

Oxidants Khó thở, tức ngực, khó chịu cho mắt

Chức năng phổi bị suy giảm, làm tăng khả năng

chức năng hô hấp

Ozone Tương tự như những NO2 nhưng ở nồng độ thấp hơn Phát triển của bệnh khí thũng, phù phổi Sulfates Tăng các cơn hen suyễn Chức năng phổi giảm khi oxy hóa có mặt TSP/Respi

Carbon monoxide trên hít được biết để kết hợp với hemoglobin với một tốc độ nhanh hơn so với oxy do đó làm giảm cung cấp oxy cho các mô cơ thể và kết quả CO cao hơn 200-240 lần oxit nitơ được hòa tan trong chất nhầy tạo thành nitơ và nitric

Trang 22

axit gây kích ứng họng mũi và đường hô hấp Tiếp xúc lâu dài gây ra oxit nitơ kết hợp với hemoglobin và phá hủy các tế bào máu đỏ Nếu con người tiếp xúc lâu dài kết quả

là hơn 10% của hemoglobin kết hợp với các oxit nitơ gây sự tô màu xanh của da, và các đầu ngón tay,…

Hoạt động giao thông vận tải được xem là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn đối với môi trường không khí, đặc biệt ở các khu đô thị và khu vực đông dân cư Cùng với sự phát triển của hệ thống cơ sở hạ tầng giao thông, tăng trưởng các phương tiện cơ giới và khối lượng vận tải hàng hóa, hành khách là sự phát thải các chất gây ô nhiễm môi trường không khí Các chất gây ô nhiễm không khí sinh ra do khí thải từ quá trình đốt nhiên liệu động cơ bao gồm CO, NOx , SO2 , hơi xăng dầu (Cn Hm, VOCs ), PM10 và bụi do đất cát cuốn bay lên từ mặt đường phố trong quá trình di chuyển (TSP) Sự phát thải của các phương tiện cơ giới đường bộ phụ thuộc rất nhiều vào chủng loại và chất lượng phương tiện, nhiên liệu, đường xá Nhìn chung, xe có tải trọng càng lớn thì lượng phát thải ô nhiễm càng cao, sử dụng nhiên liệu càng sạch thì hệ số phát thải ô nhiễm càng thấp

Tại Việt Nam hiện nay, sự gia tăng các phương tiện đặc biệt là ô tô và xe máy cùng với chất lượng các tuyến đường chưa đáp ứng nhu cầu là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường không khí Khí thải từ phương tiện giao thông vẫn đang là một trong những tác nhân lớn gây ô nhiễm môi trường không khí Trong đó, xe máy chiếm tỷ trọng lớn trong sự phát thải các chất ô nhiễm CO, VOC, TSP, còn ô tô con và ô tô các loại chiếm tỷ trọng lớn trong sự phát thải SO2 , NO2

Từ trước đến nay, xe ô tô ở Việt Nam chủ yếu là xe thương mại Nhưng gần đây, ô tô con cá nhân bắt đầu phát triển đặc biệt tại các thành phố lớn khi thu nhập bình quân đầu người đạt gần 2.000 USD/người/năm Dự kiến trong 5-10 năm tới xe ô

tô con cá nhân sẽ trở nên phổ biến tại các thành phố lớn ở Việt Nam Hình 1 7 là biểu

đồ số lượng các ô tô đang lưu hành tại Việt Nam năm 2014

Hình 1 7 Biểu đồ số lượng các ô tô đang lưu hành tại Việt Nam, năm 2014

Trang 23

Theo số liệu kiểm định, đến năm 2014 cả nước có 1.837.436 xe đang lưu hành

Trong đó ô tô con (từ 09 chỗ ngồi trở lại) có 900.027 chiếc (chiếm 48,98%), ô tô khách (từ 10 chỗ ngồi chở lên) có 112.463 chiếc (chiếm 6,12%), ô tô tải có 751.568 chiếc (chiếm 40,90%); còn lại là xe chuyên dùng và các loại xe khác Số lượng xe thực

tế có thể lớn hơn do nhiều xe hết niên hạn sử dụng chưa được thống kê Số lượng ô tô

tại 05 thành phố trực thuộc Trung ương (Hà Nội, Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ và

Tp Hồ Chí Minh) gồm 885.114 chiếc chiếm khoảng 48,17% tổng số xe cả nước

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ VÀ TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU CHO Ô TÔ TRÊN THẾ GIỚI

1.2.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu ô tô

Thế giới đang đối mặt với thực trạng ngồn nhiên liệu hóa thạch đang ngày một cạn kệt, bên cạnh đó nhiệt độ trái đất đang dần nóng lên do hiệu ứng nhà kính Trong đó phải kể tới các phương tiện giao thông vận tải góp một phần không nhỏ Trước tình hình đó việc nghiên cứu sử dụng hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu trên ô tô là vấn đề vô cùng quan trọng và cấp bách

Để tiết kiệm nhiên liệu, các giải pháp công nghệ để hoàn thiện động cơ đốt trong

đã & đang được các nhà khoa học nghiên cứu thành công như [7]:

- Công nghệ kiểm soát thông minh thời điểm đóng mở các van nạp-thải (VVT hay VVTi); công nghệ này cho phép cải thiện tốt tỷ lệ không khí/nhiên liệu và do đó có thể làm giảm tiêu hao nhiên liệu đến 5% so với động cơ thông thường

- Công nghệ tăng áp "Turbocharger" hay "Supercharger" cho phép nâng cao công suất động cơ mà không cần tăng thêm dung tích xi-lanh động cơ Công nghệ tăng áp không chỉ nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu có thể lên đến 7,5% mà còn có thể

phép tạo nên tỷ lệ không khí/nhiên liệu tối ưu ở mọi chế độ làm việc của động cơ, giúp cho việc đốt cháy nhiên liệu hoàn toàn; hơn thế nữa công nghệ DFI còn cho phép nâng cao tỷ số nén động cơ xăng và do đó nâng cao hiệu suất nhiệt Kết quả là mang lại hiệu quả cao với khả năng có thể tiết kiệm nhiên liệu lên đến 15% so với động cơ phun xăng điện tử EFI thông thường

- Hệ thống đánh lửa bằng tia plasma ACIS (Advanced Corona Ignition System)

đang được nghiên cứu bởi tập đoàn sản xuất linh kiện ôtô khổng lồ Federal - Mogul Thay vì sử dụng buji truyền thống với nguyên lý phóng điện đơn giản, ACIS biến các

phân tử khí thành ion (plasma khí) để châm cháy hỗn hợp nhiên liệu Quá trình ion hóa

của tia plasma kích thích hỗn hợp hòa khí trong buồng đốt khiến chúng bắt lửa và tốc

độ cháy lan rộng nhanh chóng Nhiệt độ của plasma cực cao, cho dù hỗn hợp nghèo nhiên liệu hay hỗn hợp với lượng hồi lưu khí xả EGR khá lớn, cũng có thể cháy được

dễ dàng tạo ra hiệu suất đốt cháy nhiên liệu cao, động cơ cháy sạch hơn Một vấn đề khác đối với động cơ có tỷ số nén lớn, dễ cháy kích nổ, thì với ACIS, khối hỗn hợp

Trang 24

nhiên liệu bị kích thích mạnh và nhanh, làm tốc độ cháy lan nhanh; hỗn hợp được đốt cháy trước khi hiện tượng kích nổ xảy ra Phát minh mới nhất ACIS hứa hẹn cắt giảm 10% nhiên liệu

Ngoài các giải pháp công nghệ để nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu cho động

cơ, tình hình nghiên cứu các giải pháp công nghệ để nâng cao tính kinh tế nhiên liệu cho ô tô đã được chú trọng đầu tư thích đáng như:

+ Công nghệ ô tô không truyền thống nhằm hạn chế mức độ sử dụng nhiên liệu

năng lượng điện) đã được nghiên cứu phát triển thành công [18-19]

+ Các mô hình tiêu hao nhiên liệu của thế hệ xe đời mới so với truyền thống nhằm tối ứu hóa theo theo hướng giảm thiểu ô nhiễm khí thải cũng đã được nghiên cứu phát triển đánh giá so sánh [14-16]

+ Các nghiên cứu phát triển với các mô hình phân tích tiêu hao nhiên liệu cùng với các chế độ vận hành ô tô trong nội đô sao cho tiết kiệm nhiên liệu cũng đã được các nhà khoa học quan tâm [16]

1.2.2 Tình hình nghiên cứu về công nghệ hộp số vô cấp CVT

Trải qua các giai đoạn phát triển ngành công nghiệp ô tô, đến nay việc tự động hóa truyền động cũng như điều khiển đã và đang được áp dụng gần như triệt để trên hầu hết các hệ thống của ô tô hiện đại; trong đó có hệ thống truyền lực mà chủ yếu là truyền động hộp số và điều khiển chúng Có thể kể ra đây các kiểu hộp số điều khiển

tự động hoặc bán tự động đã được áp dụng hiệu quả trên trên ô tô như: Hộp số tự động kiểu biến mô thủy lực hay còn phổ biến gọi tắt là hộp số tự động – kí hiệu là AT

(Automatic Transmission), hộp số vô cấp CVT (Continously Variable Transmisstion), hộp số ly hợp kép DCT (Dual Clutch Transmission), hộp số kết hợp trên xe ô tô Hybrid (Hybrid Transmission) Tùy thuộc vào mục đích của từng dòng xe mà các nhà

sản xuất ô tô lựa chọn kiểu/loại hộp số điều khiển tự động hoặc bán tự động cho phù hợp yêu cầu

Về cơ bản thì hộp số vô cấp CVT cũng giống với hộp số tự động AT kiểu biến mô thủy lực truyền thống, hộp số CVT điều khiển tự động cho phép thay đổi tỷ số truyền một cách liên tục Ngày nay, với công nghệ điều khiển điện tử phát triển, việc điều

khiển tự động hóa hộp số được thực hiện nhờ mô đun điều khiển điện tử (ETC -

Electronic Transmission Control) Khác với hộp số tự động thông thường, hộp số

CVT không dùng biến mô thủy lực để thay đổi liên tục tỷ số truyền mà thường dùng

bộ truyền động bánh đai (hoặc truyền động kiểu con lăn) Các pu-ly chủ động và bị

động có thể thay đổi được đường kính, tuy nhiên do hạn chế về kích thước, nên giá trị

tỷ số truyền chỉ có thể thay đổi trong phạm vi giới hạn bởi đường kính lớn nhất và nhỏ nhất của mỗi pu-ly Do đó, sự thay đổi tỷ số truyền diễn ra trong một dải không rộng

vì bị giới bởi tỷ số truyền lớn nhất - nhỏ nhất được xác định bởi kích thước giới hạn của bánh bị động và bánh chủ động Do tính liên tục nên quá trình xảy ra êm dịu và

Trang 25

gần như không tổn thất công suất như hộp số tự động thông thường (kiểu biến mô thủy

lực bị tổn thất công suất do sự trượt trong dầu giữa bánh bơm chủ động và bánh bin bị động)

tuốc-Đến nay trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về công nghệ hộp số vô cấp và đã được công bố qua các báo cáo ở các hội thảo, hội nghị, hoặc qua các bài báo đăng trên các tạp chí khoa học như:

- Theo [21], Sameh Bdran, Samo Saifullah, and Ma Shuyuan (2012): Nghiên cứu

tổng quan về các giải pháp điều khiển cho hộp số vô cấp - biến đổi liên tục CVT – kiểu puly và dây đai

- Theo [22], Michiel Pesgens, Bas Vroemen Frans Veldpaus, and Maarten Steinbuch (2003): Nghiên cứu về vấn đề điều khiển hộp số vô cấp - biến đổi liên tục CVT cho ô tô thực nghiệm

- Theo [23], Bashar Alzuwayer, Aviral Singh, Prasanth Muralidharan, Zhijun Han (2016) Đã nghiên cứu một mô hình cơ bản về hệ điều khiển áp suất thủy lực cho truyền động hộp số vô cấp – biến đổi liên tục CVT - kiểu puly dây đai

Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy tính ưu việt nổi trội về hiệu suất truyền động đối với truyền động vô cấp – biến đổi liên tục CVT - kiểu puly dây đai Vì vậy có ảnh hưởng tốt đến vấn đề tiêu hao nhiên liệu của ô tô sử dụng hộp số vô cấp – kiểu biến đổi liên tục CVT truyền động bằng puly và dây đai

Tuy nhiên, kết cấu nhìn chung khá phức tạp vì ngoài truyền động vô cấp CVT kiểu dây đai, hệ truyền động cũng phải sử dụng thêm biến mô thủy lực cùng bộ hành tinh

để tạo số lùi (số R) cũng như cho phép truyền động chạy không (số N) khi dừng xe mà

động cơ vẫn làm việc Hơn nữa sử dụng thêm bộ biến mô thủy lực cho phép hệ thống truyền động làm việc êm hơn

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU CHO Ô TÔ Ở VIỆT NAM

Vấn đề nghiên cứu sử dụng hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu cho ô tô không chỉ được nghiên cứu bởi các nhà khoa học trên thế giới nói chung mà còn là vấn đề của các nhà khoa học trong nước nói riêng Hiện nay các công trình nghiên cứu khoa học, các giải pháp nghiên cứu đã được công bố và được các nhà khoa học trên thế giới ghi nhận Được áp dụng vào thực tế có thể kể đến như:

- Công nghệ ô tô xe máy Hybrid được nghiên cứu và phát triển bởi GS.TSKH Bùi Văn Ga nhằm hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch, cho phép tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường cho ô tô [3-5]

Bên cạnh đó, các giải pháp nghiên cứu phát triển nhằm nâng cao tính kinh tế nhiên liệu cho ô tô cũng đã được quan tâm nghiên cứu như:

- Theo các tác giả Nguyễn Văn Sơn & Lê Văn Tụy (HD khoa học - 2012) [8] đã

nghiên cứu thực nghiệm (thực hiện trong phòng thí nghiệm lẫn trên thực địa đường

sá) về bộ xúc tác tiết kiệm nhiên liệu cho ô tô cũng như xe máy.Tuy nhiên hiệu quả

Trang 26

thực sự cho vấn đề này vẫn chưa thể khẳng định một cách rõ rang và còn nhiều quan

tâm bàn cải của các nhà khoa học cũng như xã hội

- Còn theo các tác giả Lê Văn Tụy, Nguyễn Tất Thành, Nguyễn Tiến Lợi (2012)

[9-10] Vấn đề tiết kiệm nhiên liệu và năng cao tính an toàn cho ô tô tập lái cũng đã

được quan tâm nghiên cứu thấu đáo nhằm không chỉ giải quyết vấn đề tiết kiệm nhiên

liệu cho xe tập lái mà còn góp phần giảm thiểu các tác hại liên quan khác đến an toàn

và tuổi thọ xe

- Mới đây, tác giả Phạm Quốc Huy & Lê Văn Tụy (HD khoa học - 2017) đã nghiên

cứu thực nghiệm trên đường về ảnh hưởng của chế độ vận hành đến tiêu hao nhiên liệu

ô tô sử dụng hộp số tự động AT - kiểu biến mô thủy lực [7] Kết quả cho thấy do sự

trượt của biến mô thủy lực, nên các chế độ vận hành có gia tốc mạnh, đã làm ảnh

hưởng đáng kể đến tiêu hao nhiên liệu so với các chế độ vận hành khác

- Cũng tương tự như vậy, các tác giả Lê Văn Tụy và Phan Minh Đức (2017) đã sử

dụng thiết bị chẩn đoán thông minh OBDLink Wifi để nghiên cứu thực nghiệm tiêu

hao nhiên liệu ô tô sử dụng hộp số tự động AT trong điều kiện vận hành thực tế Kết

quả cũng cho thấy khi chạy xe trong nội thị, phải dừng xe trước đèn đỏ, rồi lại khởi

hành và gia tốc xe, thì tiêu hao nhiên liệu của ô tô cao hơn hẵn so với khi chạy xe ở

vùng ngoại ô [11]

Ngoài ra, các giải pháp về công nghệ ô tô không truyền thống [2-6], [12] nhằm hạn

chế mức độ sử dụng nhiên liệu hóa thạch mà thay vào đó sử dụng thêm năng lượng

điện như: ô tô điện, ô tô Hybrid (vừa sử dụng nhiên liệu truyền thống vừa sử dụng

năng lượng điện) đã được nghiên cứu phát triển bước đầu khá thành công cho mục

đích tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch và góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do khí

thải động cơ gây ra

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG

Kết quả nghiên cứu tổng quan cho thấy, trên thế giới cũng như Việt nam, vấn đề

tiêu hao nhiên liệu cho động cơ đốt trong nói riêng và ô tô nói chung là rất được quan

tâm nghiên cứu

Nhiều giải pháp được đưa ra nhằm tiết kiệm nhiên liệu cho ô tô trong tình hình

nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt; qua đó cũng cho phép góp phần giảm thiểu ô

nhiễm môi trường do các phương tiện vận tải gây ra nhờ sử dụng hạn chế nhiên liệu

hóa thạch vốn gây ô nhiễm môi trường

Các giải pháp về công nghệ ô tô không truyền thống [2-6], [12] nhằm hạn chế mức

độ sử dụng nhiên liệu hóa thạch mà thay vào đó sử dụng thêm năng lượng điện như: ô

tô điện, ô tô Hybrid (vừa sử dụng nhiên liệu truyền thống vừa sử dụng năng lượng

điện) đã được nghiên cứu phát triển bước đầu khá thành công theo tiêu chí tiết kiệm

nhiên liệu và góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do khí thải gây ra

Trang 27

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ 2.1 ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ

2.1.1 Phương trình tiêu hao nhiên liệu ô tô

Tính kinh tế nhiên liệu ô tô được đánh giá bằng mức tiêu hao nhiên liệu trên một đơn vị quãng đường chạy Theo đó, kháo niệm mức tiêu hao nhiên liệu – tính bằng kg cho một đơn vị quãng đường chạy của ô tô – tính bằng mét, được xác định theo công thức:

Thay (2.2), (2.3) vào (2.1) ta có:

Qnl = !!

Tính cho 100.000[m] hay 100[km] theo đơn vị lít (thay cho kg), ta có mức tiêu

Qnl = !!

!!

!""

thông qua cảm biến tốc độ của xe

nhiên liệu giờ) thường nhận được kết quả giá trị thông qua cảm biến đo lưu lượng khối

lượng Theo lý thuyết động cơ đốt trong, lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ làm

Như vậy, khi ô tô chuyển động, công suất của động cơ phát ra sẽ được biểu thị theo phương trình cân bằng công suất như sau:

Trang 28

Trong đó Fψ, Fw, Fj lần lượt là lực cản tổng cộng của đường, lực cản gió và lực quán tính, tất cả đều tính bằng [N]; còn V là tốc độ tính tiến của xe,tính bằng [m/s]

Để đánh giá mức độ tiêu thụ nhiên liệu của động cơ, người ta dùng chỉ tiêu suất tiêu hao nhiên liệu có ích – thường được tính theo đơn vị [kg/kW.h]; và được xác định theo công thức:

ge = !!

suất hữu ích của động cơ, tính bằng [kW]

Thay (2.7) và (2.8) vào (2.5) ta được:

Từ các phương trình (2.10) và (2.11) ta có các nhận xét sau đây:

+ Mức tiêu hao nhiên liệu trên một đơn vị quãng đường giảm khi suất tiêu hao

cháy hoàn hảo thì giảm được mức tiêu hao nhiên liệu của ô tô

+ Tình trạng làm việc của hệ thống truyền lực không tốt sẽ làm giảm hiệu suất truyền lực và làm tăng tiêu hao nhiên liệu của ô tô

+ Khi các lực cản chuyển động tăng lên thì mức tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng

Trang 29

+ Quá trình tăng tốc ô tô sẽ làm tăng tiêu hao nhiên liệu tô tô mặc dù sau đó có thể cho xe lăn trơn nhưng việc lăn trơn sẽ không bù lại các tổn thất công suất do quá trình tăng tốc tạo ra

2.1.2 Đừơng đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi chuyển động ổn định

Sử dụng phương trình (2.10) để phân tích, tính toán tiêu hao nhiên liệu sẽ gặp

thấy rõ điều này thông qua việc xây dựng đường đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô

Dựa vào thí nghiệm động cơ trên băng thử để lập đồ thị suất tiêu hao nhiên liệu

các số vòng quay khác nhau của động cơ được thể hiện như Hình 2 1

Hình 2 1 Đồ thị đặc tính tải của động cơ đốt trong

Qua đồ thị này ta có nhận xét sau:

Mức độ sử dụng công suất động cơ càng tăng và số vòng quay trục khuỷu động

Tuy vậy, khi số vòng quay giảm đến một giá trị nào đó thì suất tiêu hao nhiên liệu lại tăng Cũng vậy, khi mức độ sử dụng công suất tăng đến mức nào đó thì suất tiêu hao nhiên liệu lại tăng

Hình 2 2 trình bày bản đồ tiêu hao nhiên liệu của động cơ Theo nguyên lý

Trang 30

mức tải và ở số vòng quay nhất định của động cơ Khi mức tải cũng như số vòng quay

nhiên liệu đều tăng; và thậm chí tăng mạnh khi vận hành động cơ rời xa khỏi vùng làm việc tối ưu của gemin

Hình 2 2 Bản đồ biểu diễn suất tiêu hao nhiên liệu động cơ

Vì vậy để xác định được đặc tính múc tiêu hao nhiên liệu ô tô theo phương trình (2.9) nhất thiết phải biết đặc tính thực nghiệm của suất tiêu hao nhiên liệu động

cơ ge = f(ne, YN) như trên Hình 2 1

YN = !!"

quá trình chuyển động Khi xe chuyển động ổn định (chuyển động đều, không gia tốc) trên đường nằm ngang (không có dốc) thì ta có:

Khi ô tô chuyển động đều ứng với các loại đường khác nhau (ứng với các hệ số

cản ψ khác nhau) công suất cản có thể được tính theo hệ số cản tổng cộng của đường

ψ thay vì dùng hệ số cản lăn trong công thức (2.13) như sau:

Trang 31

Nsd = (Nψ + Nw)/ηt (2 14)

vòng quay động cơ được sử dụng ứng với tốc độ chuyển động của xe Chúng ta có thể

thực nghiệm mà các nhà khoa học đã công bố [20]

Để từ đó có thể xác định được đường đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi ô

tô chuyển động đều trên các loại đường khác nhau như minh họa trên Hình 2 3

Hình 2 3 Đặc tính tiêu hao nhiêu liệu ô tô khi chuyển động ổn định trên các loại

đường khác nhau

Đồ thị cho phép ta xác định được mức tiêu hao nhiên liệu [lít/100 Km] khi biết tốc độ chuyển động của ô tô V Qua đồ thị ta có nhận xét về hai điểm đặc trưng:

tô chuyển động đều trên loại đường có hệ số cản khác nhau; và vận tốc tại điểm đó

+ Điểm thứ hai là điểm tới hạn tốc độ của các đường cong đặc trưng cho lượng

tiêu hao nhiên liệu ô tô ứng với các loại đường khác nhau (có hệ số cản tổng cộng

khác nhau); đó là điểm mút bên phải của các đường cong

2.1.3 Tính kinh tế nhiên liệu của ô tô khi chuyển động không ổn định

Trong điều kiện sử dụng thực tế của ô tô, điều kiện đường sá luôn luôn thay đổi, do đó vận tốc của ô tô cũng luôn luôn thay đổi và chế độ tải của động cơ luôn luôn thay đổi Vì vậy phần lớn thời gian chuyển động của ô tô là chuyển động không ổn định, lúc thì chuyển động có gia tốc, lúc thì lăn trơn, lúc thì phanh

Trang 32

Khi vận tốc chuyển động của ô tô tăng lên sẽ làm tăng lực cản chuyển động và dẫn đến tăng mức tiêu hao nhiên liệu Mặt khác, khi ô tô tăng tốc độ chuyển động sẽ tận dụng tốt khả năng công suất của động cơ hay nói cách khác, khi tăng tốc độ chuyển động của ô tô sẽ làm tăng mức độ sử dụng công suất của động cơ qua đó nâng cao tính kinh tế nhiên liệu của ô tô

Lượng tiêu hao nhiên liệu trong thời gian ô tô chuyển động tăng tốc sẽ lớn hơn khi ô tô chuyển động ổn định; vì ngoài phần nhiên liệu để khắc phục các lực cản

chuyển động, còn phần nữa dùng để tăng tốc (tăng động năng của ô tô) Nếu như cho

chế độ không tải) và ô tô chỉ tiêu hao một lượng nhiên liệu rất nhỏ ứng với chế độ

chạy không tải của động cơ Quá trình ô tô chuyển động tăng tốc và lăn trơn gọi là chu

Hình 2 4 Đồ thị chuyển động gia tốc – lăn trơn

Chu kỳ gia tốc rồi lăn trơn sẽ được lặp đi lặp lại như trên hình 2.4 Về lý thuyết,

thực tế điều này không thể xẫy ra do quá trình thực luôn luôn tồn tại tổn thất Sau đây chúng ta sẽ xác định mức tiêu hao nhiên liệu của ô tô trong quá trính gia tốc – lăn trơn

2.1.3.1 Lượng tiêu hao nhiên liệu trong quá trình tăng tốc của ô tô

Trang 33

Trong đó getb là suất tiêu hao nhiên liệu trung bình của động cơ [kg/kW.h]; At là tổng công tiêu tốn trong quá trình tăng tốc của ô tô có kể đến tổn thất năng lượng cho lực cản trong hệ thống truyền lực được tính theo công thức sau:

Ở đây:

tốc Chúng có thể được xác định như sau:

trong quá trình chuyển động tăng tốc của ô tô được xác định như sau:

Lượng tiêu hao nhiên liệu của ô tô trong quá trình tăng tốc sẽ tăng lên khi:

càng tăng;

sẽ làm tăng tiêu hao nhiêu liệu;

+ Đồng thời suất tiêu hao nhiên liệu trung bình của động cơ trong quá trình tăng tốc cao cũng sẽ là tăng tiêu hao nhiên liệu ô tô;

cũng sẽ làm cho tiêu hao nhiên liệu trong quá trình tăng tốc càng tăng lên

2.1.3.2 Lượng tiêu hao nhiên liệu trong thời gian chuyển động lăn trơn

Qlt = !!.!!"

Trang 34

[lít/100km] khi chuyển động gia tốc – lăn trơn như sau:

Qnl(lt) = !"" !!

!!!!!" !!" (2 24) Trong phương trình (2.24) không kể tới nhiên liệu tiêu hao cho sự gia tốc của bánh đà và các chi tiết quay khác trong động cơ và hệ thống truyền lực Ngoài ra, các tiêu hao nhiên liệu phụ cho các tổn thất khác cũng chưa tính đến

2.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ

Trong điều kiện sử dụng thực tế của ô tô, điều kiện đường sá luôn luôn thay đổi, do đó vận tốc của ô tô cũng luôn luôn thay đổi và chế độ tải của động cơ luôn luôn thay đổi Vì vậy phần lớn thời gian chuyển động của ô tô là chuyển động không ổn định, lúc thì chuyển động có gia tốc, lúc thì lăn trơn, lúc thì phanh Cho nên, để nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đên tiêu hao nhiên liệu ô tô ta xét trong trường hợp tổng

quát, ô tô chuyển động không ổn định (có gia tốc) và chuyển động trên các loại đường

khác nhau theo phương trình tiêu hao nhiên liệu tổng quát (2.10) ở dạng triển khai như sau:

Qnl =

!! !!!!! !.!"# !±!"# ! !!.!.!!±!!"!"!!

trường); d là hệ số xét đến các khối lượng quay trong động cơ và hệ thống truyền lực

đế lực quán tính chuyển động tính tiến Các thông số khác đã được chú thích

2.2.1 Ảnh hưởng của các thông số vận hành

như tình trạng và mức độ hoàn thiện về mặt kỹ thuật của động cơ Tiêu hao nhiên liệu

tỷ lệ thuận với suất tiêu hao nhiên liệu có ích động cơ ge Bên cạnh đó ge còn phụ

Trang 35

sử dụng công suất động cơ YN, khi YN càng lớn ge càng giảm ứng với số vòng quay

cấu ô tô như vật liệu cấu tạo lốp, cấu tạo hoa lốp, áp suất lốp,….Nhưng nó còn phụ thuộc rất lớn vào tốc độ chuyển động của ô tô Khi tốc độ chuyển động ô tô tăng thì sẽ làm tăng các giá trị lực cản chuyển động qua đó sẽ làm tăng tiêu hao nhiên liệu

Mặt khác, khi tăng tốc độ chuyển động ô tô sẽ làm tăng mức độ sử dụng công

nhiên liệu

Từ phương trình (2.25) ta thấy tiêu hao nhiên liệu trong ô tô tỷ lệ nghịch với hiệu suất của hệ thống truyền lực Do vậy trong điều kiện vận hành, và tùy điều kiện đường sá khác nhau người điều khiển chọn tỷ số truyền hợp lý Đồng thời chất lượng bôi trơn tốt trong hệ thống truyền lực sẽ làm giảm bớt hao tổn do ma sát sinh ra, nâng cao hiệu suất của hệ thống truyền lực qua đó làm giảm tiêu hao nhiên liệu

Đối với các hộp số điều khiển tự động hóa hộp số AT và hộp số vô cấp CVT, lượng tiêu hao nhiên liệu phải kể đến ảnh hưởng hiệu suất của biến mô Tiêu hao nhiên liệu cũng tỷ lệ nghịch với hiệu suất của biến mô

2.2.2 Ảnh hưởng của các thông số kết cấu đến tiêu hao nhiên liệu ô tô

Ta thấy các thông số kết cấu của ô tô như: khối lượng G, hệ số cản chính diện k

(hình dạng ô tô, chất lượng bề mặt), diện tích cản chính diện F Dựa vào phương trình

(2.25) ta nhận thấy lượng tiêu hao nhiên liệu của ô tô sẽ tỷ lệ thuận với các thông số kết cấu kể trên

Các thống kê về tiêu tốn năng năng lượng trong các chu trình thử nghiệm Urban

và HightWay được mô tả như trên Hình 2 5

Theo chu trinh thử nghiệm Urban năng lượng sau khi tiêu tốn cho tổn thất trong động cơ (62%), năng lượng nghỉ (17%) và tiêu hao cho các hệ thống phụ trợ khác (2%) Phần năng lượng còn lại là 19% được chuyển đến hệ thống truyền lực Phần năng lượng này dùng để khắc phục các tổn thất như tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền lực, khắc phụ các lực cản của mặt đường và không khí

Tương tự, theo chu trinh thử nghiệm HightWay năng lượng sau khi tiêu tốn cho tổn thất trong động cơ (69%), năng lượng nghỉ (4%) và tiêu hao cho các hệ thống phụ trợ khác (2%) Phần năng lượng còn lại là 25% được chuyển đến hệ thống truyền lực Phần năng lượng này dùng để khắc phục các tổn thất như tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền lực, khắc phụ các lực cản của mặt đường và không khí

Để thuận tiện chúng ta chỉ nghiên cứu trong phạm vi ảnh hưởng của hệ thống truyền lực và đặc biệt trang bị hộp số điều khiển tự động hóa sử dụng biến mô thủy lực ảnh hưởng đến mức tiêu hao nhiên liệu trên ô tô

Trang 36

Hình 2 5 Chu kỳ thử nghiệm Urban và Hightway

2.2.3 Ảnh hưởng của hộp số cơ khí đến tiêu hao nhiên liệu ô tô

Sơ đồ nguyên lý hộp số cơ khí MT được trình bày như Hình 2 6 gồm có 5 số truyền 3 trục, trong đó trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng trục

Thao tác chọn số và thay đổi tỷ số truyền được thực hiện bởi người lái thông qua cần chuyển số và thao tác điều khiển ly hợp (đóng/ngắt dòng công suất từ động cơ sang hộp số để thực hiện đồng tốc) Do vậy, trên xe trang bị hộp số điều khiển cơ khí luôn có bàn đạp ly hợp Tín hiệu thay đổi tốc độ của xe bao gồm: Bàn đạp ly hợp, cần chuyển số, bàn đạp ga Đối với loại hộp số này luôn có sự ngắt dòng công suất khi chuyển số, thời gian sang số lâu Nhưng đơn giản về kết cấu, gọn nhẹ, giá thành rẻ, nên hiện nay hộp số MT được trang bị phổ biến trên các loại xe con và xe tải cỡ nhỏ, thường có từ 5 đến 6 cấp tốc độ

Trang 37

Hình 2 6 Sơ đồ nguyên lý hộp số điều khiển cơ khí MT

Đối với hộp số điều khiển cơ khí MT quá trình chuyển số khi có sự thay đổi điều kiện tải trọng, luôn có tổn thất công suất suất của động cơ Bởi vì, người điều

khiển phải thực hiện quá trình mở lý hơp hợp (ngắt kết nối giữa động cơ và hệ thống

truyền lực) sau đó chọn số và sang số Ở giai đoạn này xe lăn trơn (chuyển động không

ổn định và gia tốc chậm dần) Sau đó người điều khiển đóng ly hợp (thực hiện kết nối

động cơ với hệ thống truyền lực) dòng công suất chuyển từ động cơ sang hệ thống truyền lực bắt đầu tăng dần Thời gian của quá trình chuyển số phụ thuộc vào điêu kiện tải trọng và trình độ của người điều khiển nó ảnh hưởng đến tuổi thọ của hệ thống truyền lực và góp phần vào ảnh hưởng của tiêu hao nhiên liệu trên ô tô Sơ đồ của quá trình được thể hiện như trên Hình 2 7

Hình 2 7 Tổn thất công suất trên hộp số MT khi chuyển số

Trang 38

Trên xe trang bị hộp số cơ khí MT, ở một số điều kiện làm việc ly hợp ma sát

có khả năng bị trượt và các chi tiết của chúng nóng lên và làm hư hỏng bề mặt ma sát,

vì vậy nó không thể bị trượt thời gian dài được Bên cạnh đó trên ô tô trang bị hộp số điều khiển cơ khí MT phải kể đến thời gian đóng mở ly hợp và thời gian trượt ly hợp trong quá trình chuyển số, được thể hiện như Hình 2 8 Khi ly hợp bị trượt nó không những làm giảm tính động lực học ô tô mà còn làm giảm tính năng kinh tế kỹ thuật của ô tô

Hình 2 8 Đồ thị phân tích các trạng thái làm việc của ly hợp ma sát

Trong hệ thống truyền lực thay ly hợp ma sát bằng biến mô thủy lực, thì có khả năng làm việc trong điều kiện bị trượt lâu dài của các bánh chủ động (bánh bơm) và bánh bị động (bánh tua bin) Nó còn cho phép động cơ làm việc ở số vòng quay cao khi ô tô di chuyển với tốc độ thấp Nhờ đó ô tô có thể tăng tốc một cách nhanh chóng

vì sự tăng tốc được tiến hành ở những giá trị lớn của mô men

Khi sử dụng biến mô thủy lực trong hệ thống truyền lực của ô tô có ưu điểm như: Điều khiển ô tô nhẹ nhàng, tăng tốc ô tô nhanh chóng và êm dịu, nâng cao chất lượng kéo của ô tô và tính kinh tế nhiên liệu của ô tô, nâng cao được tính năng cơ động của ô tô, giảm được tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực của ô tô, …

2.2.4 Ảnh hưởng của hộp số vô cấp đến tiêu hao nhiên liệu ô tô

2.2.4.1 Giới thiệu chung về hộp số tự động AT nói chung và hộp số vô cấp CVT nói riêng

Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, cũng như công nghệ thông tin mà ngành ô tô cũng phát triển không ngừng Hiện nay yêu cầu về tính năng oan toàn, tiện nghi, tiết kiệm nhiên liệu, thao tác đơn giản cho một chiếc xe là những yếu tố được các nhà sản xuất ô tô quan tâm hàng đầu Vì vậy điều khiển tự động hệ thống truyền lực trên ô tô cũng mang tính đột phá Hộp số được đặt trong hệ thống truyền lực của ô tô nhằm đảm bảo khả năng khắc phục lực cản của mặt đường luôn

Trang 39

thay đổi trong các điều kiện chuyển động khác nhau Hộp số điều khiển tự động hóa kiểu biến mô sử dụng trên ô tô được phân thành hai loại như: hộp số tự động AT và hộp số vô cấp CVT

a) Hộp số tự động AT

Thao tác chọn số và thay đổi tỷ số truyền được thực hiện tự động hóa nhờ mô đun điều khiển hộp số điện tử ECT, thông thường mô đun ECT được tích hợp trong

mô đun điều khiển động cơ ECM Trên xe trang bị hộp số AT không có ly hợp cơ khí

mà thay vào đó là biến mô men thủy lực, do vậy đặc trưng trên các xe trang bị hộp số

AT là không có bàn đạp ly hợp Thao tác chọn số bao gồm: cần chọn số (công tắc các

số P, R, N, D) và vị trí bàn đạp ga Hộp số AT cũng sử dụng các cặp bánh răng ăn khớp với nhau, nhưng thực hiện đồng tốc giữa chúng khi thay đổi số truyền là rất phức tạp Do vậy, ngày nay hộp số AT sử dụng cơ cấu bánh răng hành tinh rất phổ biến, cho phép sang số dễ dàng, nhanh chóng, tỷ số truyền lớn, nhược điểm là kết cấu phức tạp, giá thành cao hơn hộp số MT Hiện nay các xe trang bị hộp số AT thường có 4,5,6,7

nguyên lý hộp số tự động AT sử dụng biến mô thủy lực và bộ truyền bánh răng hành tinh

Hình 2 9 Sơ đồ nguyên lý hộp số tự động AT kiểu cơ cấu hành tinh

b) Hộp số vô cấp CVT

Cũng tương tự như hộp số AT, trên xe trang bi hộp số vô cấp CVT, thao tác chọn

số và thay đổi tỷ số truyền được thực hiện tự động nhờ mô đun điều khiển hộp số điện

tử ECT, mô đun này cũng được tích hợp vào mô đun điều khiển động cơ ECM Về cơ bản thì hộp số vô cấp CVT cũng tương tự với hộp số AT; cũng bao gồm biến mô men thủy lực và một hệ hành tinh

Hình 2 10 là một hệ hành tinh có cấu trúc đặc biệt kiểu Ravigneaux; có chung

Trang 40

hành tinh ngắn bên trong có số răng Zh1, và bánh răng hành tinh dài bên ngoài có số

số răng Za1, Za2) đặt trên hai trục phân biệt nhau

Hình 2 10 Sơ đồ nguyên lý hộp số vô cấp CVT

Với cấu trúc Hình 2 10 có thể cho ra 4 cấp số tiến và một cấp số lùi như trình bày trên

Bảng 2 1 Tuy nhiên với cấu trúc như Hình 2 10 thì hệ hành tinh chỉ để đảm nhận

lùi lúc này được xác định bằng:

Ngoài ra, để tăng khả năng khởi hành tốt, số thấp cũng được thiết kế khi thực

Bảng 2 1 Khả năng làm việc của hệ hành tinh có cấu trúc kiểu Ravigneaux

Định dạng
Số trang	111
Dung lượng	6,01 MB