Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song

Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 4
1. Mục đích, ý nghĩa của đề tài 5
1.1. Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế 5
1.2. Mục đích, ý nghĩa khoa học của đề tài 9
1.3. Phương pháp nghiên cứu 10
2. Tổng quan chung về xe Hybrid. 10
2.1. Xu thế phát triển phương tiện giao thông. 10
2.1.1. Giảm tải cho cơ sở hạ tầng 11
2.1.2. Giảm ô nhiễm môi trường 12
2.2. Xu thế phát triển ô tô sạch 15
2.2.1. Hoàn thiện động cơ diesel 16
2.2.2. Sử dụng các loại nhiên liệu mới. 17
2.2.3. Sử dụng ô tô lai 22
2.3. Xu thế phát triển ô tô ở việt nam. 26
3. Tổng quan về sự phát triển ô tô lai và các
phương án bố trí trên ô tô Hybrid 30
3.1. Khái niệm hệ thống truyền lực của xe Hybrid. 32
3.2. Các phương án bố trí trên ô tô hybrid. 35
3.2.1. Kiểu lai nối tiếp. 35
3.2.2. Kiểu lai song song 36
3.2.3. Kiểu lai hỗn hợp. 36
4. Phân tích, chọn phương án thiết kế hệ thống 47
4.1. So sánh ưu, nhược điểm giữa 3 kiểu hệ thống lai và
xác định phương án thiết kế 47
4.2. Phân tích phương án, chọn kiểu truyển động 48
4.2.1. Truyền động kiểu bánh răng hành tinh đơn 48
4.2.2. Truyền động kiểu bánh răng hành tinh có motor phụ 50
4.2.3. Hệ thống truyền lực với stator motor di chuyển tự do trong giới hạn. 52
4.3. Phân tích các chế độ vận hành và điều khiển của hệ thống

truyền lực kiểu hệ bánh răng hành tinh đơn 53
1
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
4.3.1. Sự truyền tốc độ trong các chế độ vận hành. 54
4.3.2. Sự truyền mô men trong các chế độ vận hành 54
4.3.3. Khi truyền động kết hợp cả hai nguồn công suất (1) và (2). 55
4.3.4. Khi chỉ truyền nguồn công suất (1) 59
4.3.5. Khi chỉ truyền nguồn công suất (2) 59
4.3.6. Khi chỉ truyền nguồn công suất (2) và nạp điện cho nguồn (1). 60
4.4. Thiết kế bộ truyền động kết hợp kiểu hệ bánh răng hành tinh 60
4.4.1. Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền kết hợp kiểu hành tinh. 60
5. Tính toán, thiết kế các thông số cơ bản của hệ thống truyền lực 64
5.1. Xác định công suất, tính chọn động cơ điện, động cơ xăng
và nguồn ắc quy 64
5.1.1. Chọn động cơ điện. 66
5.1.2. Chọn động cơ xăng 70
5.1.3. Đặc tính của xe Hybrid thiết kế. 73
5.1.4. Xác định các thông số cho bộ nguồn ắc quy 89
5.2. Tính toán các thông số động học của ô tô lai điện nhiệt 4 chỗ ngồi. 91
5.2.1. Xác định vận tốc lớn nhất của xe. 91
5.2.2. Khả năng leo dốc của ô tô - độ dốc cực đại 91
5.2.3. Bảng tổng hợp các thông số động học của ô tô. 92
5.3. Thiết kế truyền lực chính và vi sai cầu chủ động 92
5.3.1. Thiết kế bộ truyền cặp bánh răng Z
5
, Z
6
94
5.3.2. Chọn bộ vi sai 99
5.4. Thiết kế trục, gối đỡ, vỏ cầu và bôi trơn 100

5.4.1. Thiết kế trục 100
5.4.2. Thiết kế gối đở trục. 109
5.4.3. Bôi trơn 112
6. Thiết kế, lắp đặt các hệ thống động lực trên ô tô. 113
6.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ và hệ thống nạp điện cho ắc quy 113
6.1.1. Sơ đồ tổng quát. 113
6.1.2. Sơ đồ hệ thống điều khiển của xe thiết kế 114
6.1.3. Thiết kế mạch nạp 114
2
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
6.2. Sơ đồ lắp đặt hệ thống động lực trên ô tô 116
7. Tính toán hệ thống chịu tải của xe 116
7.1. Xác định loại khung – vỏ để thiết kế cho xe 116
7.2. Chọn kết cấu của khung 118
7.2.1. Hình dáng của khung 118
7.2.2. Chọn vật liệu chế tạo các thanh dầm 119
7.3. Tính toán khung. 120
7.3.1. Tải trọng và chế độ tính 120
7.3.2. Tính khung theo uốn 120
8. Kết luận và đề nghị. 123
8.1. Kết luận 123
8.2. Đề nghị 123
TÀI LIỆU THAM KHẢO 124
3
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
LỜI NÓI ĐẦU
Thực trạng hiện nay vấn đề nhiễm môi trường đang được cả thế giới quan tâm.
Thiên tai lũ lụt đã gây ra những hậu quả nghiêm trọng mà con người không thể
lường trước được, mà nguyên nhân chính của nó là do ngày càng nhiều các chất
thải, các khí độc hại không được xử lý triệt để thải ra môi trường làm ô nhiễm bầu

khí quyển, mà các phương tiện vận tải cũng góp một phần vào trong đó. Một vấn đề
khác cũng cần được quan tâm là khan hiếm nguồn tài nguyên nhiên liệu như hiện
nay trên các phương tiện vận tải.
Song song với việc hiện đại hoá chiếc ô tô ngày càng hoàn hảo hơn thì vấn đề
cải tiến các loại phương tiện hiện nay để đạt được mục tiêu chung là tránh ô nhiễm
môi trường và đồng thời phải tiết kiệm nhiên liệu.Vì thế việc thiết kế một chiếc xe
“lai” thì cần thiết đòi hỏi sự phối hợp nhịp nhàng giữa hai loại động cơ nhiệt và
điện.
Đề tài tốt nghiệp lần này của em là “Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô
Hybrid 4 chỗ ngồi bố trí song song”, một loại xe có thể trong tương lai sẽ được ứng
dụng rộng rãi, vì nó đáp ứng được nhu cầu cấp thiết, đó là vấn đề năng lượng và ô
nhiễm môi trường. Thực tế đây là một đề tài còn khá là mới mẽ nên trong quá trình
nghiên cứu còn rất nhiều vấn đề nan giải và chưa hoàn thành được như mong muốn.
Vì vậy vấn đề sai sót là khó tránh khỏi, em mong được sự chỉ dẫn và bổ sung của
thầy giáo hướng dẫn cùng các thầy cô giáo trong trong khoa Cơ Khí Giao Thông.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Lê Văn Tụy đã tận
tình giúp đỡ cho em trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp của mình.
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2008
Sinh viên
Đoàn Xuân Biên
4
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
1. Mục đích, ý nghĩa của đề tài.
1.1. Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế.
Những con số thống kê cho ta thấy bức tranh ảm đạm về tình trạng suy thoái tài
nguyên và môi trường ở quy mô toàn cầu và ở nước ta. Có rất nhiều vấn đề được đề
cập đến, nhưng trong đó đáng lưu tâm nhất đó là hiện tượng trái đất đang ấm dần
lên, mà nguyên nhân chủ yếu là do sự phát thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính CO
2
từ các loại phương tiện giao thông sử dụng nhiên liệu truyền thống.

Industrial
Transportation
Resideential
commercial
2
CO emission in million metric tons
0
20001995 1990
Year
19851980 1975
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200

Hình 1.1: Biểu đồ sự gia tăng lượng ô nhiễm khí thải carbon dioxide qua các năm
Từ những năm 1849 - 1850, con người đã biết chưng cất dầu mỏ để lấy ra dầu
hỏa, còn xăng là thành phần chưng cất nhẹ hơn dầu hỏa thì chưa hề được sử dụng
đến và phải đem đổ đi một nơi thật xa. Lúc đó con người tạo ra dầu hỏa với mục
đích thắp sáng hoặc đun nấu đơn thuần. Nhưng với sự tiến bộ của khoa học và kỹ
thuật, từ việc sử dụng những động cơ hơi nước cồng kềnh và hiệu quả thấp, con
người đã tìm cách để sử dụng xăng và dầu diezel cho động cơ đốt trong, là loại
động cơ nhỏ gọn hơn nhưng có hiệu quả cao hơn hẳn. Cùng với những khám phá
khoa học vĩ đại khác, sự phát minh ra động cơ đốt trong sử dụng xăng và dầu diezel
5

Thiết kế hệ thống truyền lực cho ơ tơ Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
đã thúc đẩy xã hội lồi người đạt những bước phát triển vượt bậc, đem đến cuộc
sống ấm no, hạnh phúc và văn minh cho hàng tỷ người trên thế giới.
Những hiệu quả và giá trị của dầu mỏ và động cơ đốt trong mang lại thật sự
khơng ai có thể phủ nhận được. Nguồn năng lượng chúng mang lại hầu như là
chiếm ưu thế hồn tồn. Do vậy, mà hầu hết các quốc gia trên thế giới đều muốn
chiếm ưu thế và chủ động về nguồn dầu mỏ. Cuộc khủng hoảng năng lượng vào
thập kỷ 70 của thế kỷ 20 đã một lần nữa khẳng định tầm quan trọng chiến lược của
dầu mỏ đối với mỗi quốc gia và cho tồn thế giới. Nhưng theo dự đốn của các nhà
khoa học thì với tốc độ khai thác hiện nay, trữ lượng dầu mỏ còn lại của trái đất
cũng chỉ đủ cho con người khai thác trong vòng khơng q 40 năm nữa.
Trữ lượng
dầu mỏ
Nhu cầu
Sử dụng năng
lượng mới
Năm
Tỷ thùng
80
70
60
50
40
30
20
10
0
2040 202020001980 196019401920 1900
Hình 1.2: Trử lượng dầu mỏ vật lý phát hiện theo thời gian
6

Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
Hình 1.3: Sản lượng dầu còn lại tính theo năm khai thác.
Qua các biểu đồ ta thấy dầu mỏ đang dần cạn kiệt. Mà dầu mỏ là nguồn năng
lượng chủ yếu trong nhiều lĩnh vực, do đó việc tìm nguồn nhiên liệu mới thay thế là
tất yếu, một phần đáp ứng nhu cầu năng lượng cho các ngành, một phần giảm khí
thải gây ô nhiễm môi trường.
Bên cạnh đó những hậu quả mà khi chúng ta sử dụng dầu mỏ và động cơ đốt
trong đem lại là các chất thải làm ô nhiễm không khí, làm thủng tầng ôzôn, gây hiệu
ứng nhà kính. Trong các chất độc hại thì CO
2
, CO, NOx, HC…do các loại động cơ
thải ra, là nguyên nhân chính gây ô nhiễm bầu không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe
con người. Nghiêm trọng nhất là vấn đề ảnh hưởng của các loại khí thải này đối với
sức khỏe con người.
+ CO: Monoxyde carbon là sản phẩm khí không màu, không mùi, không vị,
sinh ra do ô xy hóa không hoàn toàn carbon trong nhiên liệu trong điều kiện thiếu
oxygene. CO ngăn cản sự dịch chuyển của hồng cầu trong máu làm cho các bộ phận
cơ thể bị thiếu oxy. Nạn nhân bị tử vong khi 70% số hồng cầu bị khống chế (khi
nồng độ CO trong không khí lớn hơn 1000 ppm). Ở nồng độ thấp hơn CO cũng có
thể gây nguy hiểm lâu dài đối với con người: khi 20% hồng cầu bị khống chế, nạn
7
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
nhân bị nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn và khi tỷ số này lên đến 50%, não bộ con
người bắt đầu bị ảnh hưởng mạnh.
+ NO
x
: là họ các oxyde nitơ, trong đó NO chiếm đại bộ phận. NO
x
được hình
thành do N

2
tác dụng với O
2
ở điều kiện nhiệt độ cao (vượt quá 1100
o
C). Monoxyde
nitơ không nguy hiểm mấy, nhưng nó là cơ sở để tạo ra NO
2
. Nó là chất khí màu
hơi hồng, có mùi, khứu giác có thể phát hiện khi nồng độ của nó trong không khí
đạt khoảng 0,12 ppm. NO
2
là chất khó hòa tan, do đó nó có thể theo đường hô hấp
đi sâu vào phổi gây viêm và làm hủy hoại các tế bào của cơ quan hô hấp. Nạn nhân
bị mất ngủ, ho, khó thở. Protoxyde nitơ N
2
O là chất cơ sở tạo ra ozone ở hạ tầng khí
quyển.
+ Hydrocarbure: Hydrocarbure (HC) có mặt trong khí thải do quá trình cháy
không hoàn toàn khi hỗn hợp giàu, hoặc do hiện tượng cháy không bình thường.
Chúng gây tác hại đến sức khỏe con người chủ yếu là do các hydrocarbure thơm.
Từ lâu người ta đã xác định được vai trò của benzen trong căn bệnh ung thư máu
khi nồng độ của nó lớn hơn 40 ppm hoặc gây rối loạn hệ thần kinh khi nồng độ lớn
hơn 1g/m
3
, đôi khi nó là nguyên nhân gây các bệnh về gan.
+ SO
2
: Oxyde lưu huỳnh là một chất háu nước, vì vậy nó rất dễ hòa tan vào
nước mũi, bị oxy hóa thành H

2
SO
4
và muối amonium rồi đi theo đường hô hấp vào
sâu trong phổi. Mặt khác, SO
2
làm giảm khả năng đề kháng của cơ thể và làm tăng
cường độ tác hại của các chất ô nhiễm khác đối với nạn nhân.
+ Bồ hóng: Bồ hóng là chất ô nhiễm đặc biệt quan trọng trong động cơ Diesel.
Nó tồn tại dưới dạng những hạt rắn có đường kính trung bình khoảng 0,3µm nên rất
dễ xâm nhập vào phổi. Sự nguy hiểm của bố hóng ngoài việc gây trở ngại cho cơ
quan hô hấp như bất kì một tạp chất cơ học nào khác có mặt trong không khí, nó
còn là nguyên nhân gây ra bệnh ung thư do các Hydrocacbon thơm mạch vòng
(HAP) hấp thụ trên bề mặt của chúng trong quá trình hình thành.
+ Chì: Chỉ có mặt trong khí xả khi nhiên liệu có pha Pb(C
2
H
5
) nhằm tăng tính
chống kích nổ của nhiên liệu. Tuy nhiên gần đây hầu như nhiên liệu đã cấm pha chì
nhằm tránh tác hại của nó trong khí xả động cơ.
Do đó, con người phải đứng trước một thách thức lớn là phải có nguồn nhiên
liệu thay thế.
8
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
Một xu hướng hiện nay, là nghiên cứu thay thế sử dụng nhiên liệu truyền
thống: Xăng, dầu Diesel, bằng các loại nhiên liệu mới “sạch”, nhiên liệu tái sinh
cho các loại động cơ như năng lượng mặt trời, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hóa lỏng,
năng lượng điện, khí sinh vật Biogas, năng lượng thủy điện, Việc chuyển dần
sang sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống đã trở thành chiến lược trong

chính sách năng lượng của nhiều quốc gia phát triển.
1.2. Mục đích, ý nghĩa khoa học của đề tài.
Ở các nước phát triển cuộc chạy đua tìm nguồn năng lượng sạch cho ô tô nói
chung đã bắt đầu. Theo xu thế chung, đứng đầu danh sách là ô tô chạy điện, tiếp
theo là ô tô lai, ô tô chạy bằng pin nhiên liệu là ứng viên thứ ba của cuộc chạy đua.
Về mặt nhiên liệu cho động cơ nhiệt, chất lượng của các loại nhiên liệu lỏng truyền
thống sẽ được nâng cao, các loại nhiên liệu khí (LPG, khí thiên nhiên) sẽ được áp
dụng rộng rãi trên ô tô, các loại nhiên liệu sinh học (như ethanol, colza) có lợi thế so
sánh thấp về mặt môi trường và giá thành nhiên liệu này còn cao nên hạn chế về
mặt sử dụng, các nhiên liệu tổng hợp từ khí thiên nhiên đang được nghiên cứu,
nhiên liệu khí hydro cho ô tô chưa có triển vọng ứng dụng do công nghệ và giá
thành.
Vì vậy trong điều kiện của nước ta từ nay đến 2020, ô tô lai hay ô tô Hybrid 2
hoặc 4 chỗ ngồi chạy bằng điện, kết hợp với việc nạp điện bổ sung bằng động cơ
nhiệt chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG là phù hợp nhất. Thật vậy như đã phân
tích trên đây, cơ sở hạ tầng của chúng ta chưa được phát triển nên chỉ phù hợp với ô
tô cá nhân có kích thước bé. Về mặt năng lượng thì điện năng của chúng ta được
sản xuất chủ yếu bằng thủy điện (năng lượng tái sinh) và chủ động nguồn cung cấp
khí dầu mỏ hoá lỏng LPG. Hiện nay chúng ta có nhà máy sản xuất ga Dinh Cố và
trong tương lai gần nhà máy lọc dầu đầu tiên của Việt Nam ở Dung Quốc đi vào
hoạt động, sản lượng khí đồng hành của nhà máy là nguồn cung cấp nhiên liệu
LPG. Mặt khác các nhà máy tinh luyện khí thiên nhiên cũng là nguồn cung cấp loại
nhiên liệu này nên khả năng độc lập nhiên liệu LPG của chúng ta cũng rất lớn.
Nhu cầu sử dụng ô tô trong tương lai là xu thế tất yếu của xã hội phát triển.
Nước ta có thị trường nội địa lớn với hơn 80 triệu dân. Cho tới nay, thị trường này
hầu như vẫn còn nguyên vẹn. Trong xu thế hòa nhập kinh tế khu vực (AFTA) và thế
9
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
giới (WTO), thị trường nội địa của nước ta chắc chắn sẽ là mảnh đất màu mỡ đối
với các nhà sản xuất ô tô thế giới. Việc thâm nhập ồ ạt ô tô bên ngoài có kích cỡ

không phù hợp một mặt sẽ gây ra những vấn nạn về ách tắt giao thông và mặt khác
làm mất thị phần đối với một sản phẩm công nghiệp quan trọng của đất nước. Vì
vậy, việc nghiên cứu thiết kế tiến tới sản xuất một chủng loại ô tô phù hợp với điều
kiện sử dụng trong nước có ý nghĩa rất thiết thực và cấp bách đối với nước ta.
Đề tài "thiết kế hệ thống động lực ô tô lai điện nhiệt bốn chỗ ngồi" đặt nền tảng
cho việc thiết kế và sản xuất một kiểu ô tô cá nhân mang nhãn hiệu Việt Nam phù
hợp với điều kiện giao thông trong nước, giá thành vừa phải, có hiệu suất sử dụng
năng lượng cao và mức độ phát ô nhiễm thấp, góp phần thực hiện nhiệm vụ cấp
bách nói trên nhằm đẩy nhanh tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Nói tóm lại, đề tài này là bước khởi đầu mà tiếp theo là thiết kế hoàn chỉnh và chế
tạo một ô tô cá nhân tại Việt Nam với mục tiêu hướng tới là:
+ Nâng cao điều kiện sống của người dân.
+ Giảm sự phát xạ khí CO
2
, NO
x
, CO, H
x
C
y
Như vậy sẻ tiết kiệm được nhiên
liệu truyền thống, giảm ô nhiễm môi trường, hơn nữa loại xe mới này đạt được hiệu
suất nhiên liệu cao hơn so với ô tô truyền thống.
+ Tạo ra mặt hàng công nghiệp đặc thù mang lợi thế cạnh tranh lớn.
+ Phát triển ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở Việt Nam.
1.3. Phương pháp nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu để hoàn thành đề tài gồm có:
+ Tham khảo tài liệu: thống kê, so sánh, phân tích, lựa chon.
+ Thực nghiệm: Xác định các thông số, đường đặc tính, hiệu suất của một số
bộ phận của hệ thống động lực.

2. Tổng quan chung về xe Hybrid.
2.1. Xu thế phát triển phương tiện giao thông.
Trên thế giới, ở các nước khác nhau, xu thế phát triển phương tiện giao thông
không giống nhau, tuy nhiên có điểm chung là đang từng bước ô tô hóa các quảng
đường dịch chuyển. Tốc độ gia tăng ô tô trên thế giới là rất lớn, đặc biệt là ở các
nước Châu Á, ví dụ như ở Malaysia tốc độ tăng hằng năm có thể đạt đến 70
% Theo các chuyên gia kinh tế thì thị trường ô tô tiềm năng sẻ chuyển từ các nước
10
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
Đông Âu và Châu Mỹ La tinh sang các nước Đông Nam Á, Trung Á và cuối cùng
là Châu Phi. Theo dự báo, số lượng ô tô ở Châu Á Thái Bình Dương sẻ tăng từ 0,7
chiếc/1000 người dân năm 1985 đến 10 chiếc/1000 người dân năm 2020 và 20
chiếc/1000 người dân vào năm 2060.
Sự gia tăng mật độ ô tô dẫn đến lớn cần giải quyết đó là sự quá tải về cơ sở hạ
tầng và ô nhiễm môi trường. Do đó vấn đề được đặt ra là giải quyết 2 vấn đề này,
giảm ảnh hưởng của chúng đến kinh tế xã hội bằng cách phát triển ngành giao
thông vận tải và công nghiệp chế tạo ô tô theo hướng hợp lý.
2.1.1. Giảm tải cho cơ sở hạ tầng.
Giải quyết vấn đề này, một mặt liên quan đến công tác quy hoạch đô thị, nâng
cấp hệ thống giao thông, mở rộng đường, thiết kế tốt các đầu mối giao thông, xây
dựng các bải đậu xe…và mặt khác cần phải lựa chọn kích cở ô tô phù hợp.Trong
phạm vi đề tài này chúng ta chỉ lưu ý đến vấn đề thiết kế kích cở ô tô.
Kích cở và kiểu dáng ô tô đã có sự thay đổi rất đáng kể trong thế kỉ qua và
dường như theo quy luật “đường xoắn trôn ốc”. Ngày nay người ta lại tìm thấy
những ô tô mới nhất có kiểu dáng như ô tô “2 chevaux”, mà thường gọi là xe con
cốc có kích thước nhỏ gọn doanh nghiệp các hảng ô tô nổi tiếng trên thế giới sản
xuất. Người ta ưu tiện chọn ô tô nhỏ bởi chúng gọn nhẹ, chiếm ít không gian trong
garage và thuế lưu hành thấp và trở thành loại ô tô bán chạy nhất trên thị trường
Châu Âu. Mới đây trên thị trường ô tô thế giới đã xuất hiện những chủng loại ô tô
có kích thước rút gọn hai chỗ ngồi SMART. Trên thị trường Châu Á, các nhà chế

tạo ô tô cũng rất quan tâm đến việc chế tạo các loại ô tô cở nhỏ. Ô tô Matiz của
Daewoo là một ví dụ điển hình.

Hình 2.1: Ô tô 2 chỗ ngồi của Trung Quốc Hình 2.2: Ô tô 2 chỗ ngồi của Smart
11
Thit k h thng truyn lc cho ụ tụ Hybrid 4 ch ngi b trớ song song
S lng ụ tụ c s dng hin nay trờn th gii khong 740 triu chic v
c d oỏn s tip tc tng thờm.
Bióứu õọử sổỷ gia tng sọỳ lổồỹng ọ tọ trón thóỳ giồùi
P
o
p
u
l
a
t
i
o
n

i
n

B
i
l
l
i
o
n

s
Cars
Commercial
Vehicles,
Motorcycles
2010
2000
1990
1980
1970
1960
1950
1940
1930
0
1
2
3
4
5
6
7
8
91800
1600
1400
1200
1000
800
600

400
200
0
2
1
1
2
Hỡnh 2.3: Biu s gia tng s lng ụ tụ trờn th gii
2.1.2. Gim ụ nhim mụi trng.
Hin nay ụ tụ, xe mỏy v cỏc loi phng tin c gii u s dng ng c t
trong. õy l loi mỏy nhit lm vic gia 2 ngun nhit T
1
v T
2
, sn vt chỏy ca
chỳng l ngun gõy ụ nhim chớnh i vi mụi trng hin nay v e da n cuc
sng con ngi.
Vuỡng
thỏỳy
õổồỹc
0,4
0,73
1 (mm)
0,73
10
20
30
1 (mm)
0 C
30 C

Họửng ngoaỷi
0
0
12
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
Phäø bæïc xaû tæì màût tråìi
Màût tråìi
Bæïc xaû
màût âáút
Bæïc xaû
màût tråìi
Bæïc xaû
màût âáút
Låïp khê gáy hiãûu æïng nhaì kênh
Hiãûu æïng nhaì kênh
Phäø bæïc xaû tæì màût âáút
Hình 2.4: Hiện tượng hiệu ứng nhà kính
1
8
6
1
1
8
7
1
1
8
8
1
1

8
9
1
1
9
0
1
1
9
1
1
1
9
2
1
1
9
3
1
1
9
4
1
1
9
5
1
1
9
6

1
1
9
7
1
1
9
8
1
1
9
9
1
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
-0.56
-0.44
-0.33
-0.22
-0.11
0
0.11
0.22

0.33
Global temperature changes (1861-1996) EPA
Year
F
0
0
C
Hình 2.5: Sự biến thiên nhiệt độ của bầu khí quyển
Ô tô với đặc điểm có tính cơ động và linh hoạt cao đã trở thành phương tiện rất
cần thiết trong ngành giao thông vận tải. Có thể nói ô tô là thành viên không thể
thiếu của xã hội. Ô tô đã đóng góp một vai trò chính trong sự phát triển công nghiệp
và kinh tế, đồng thời nó còn là phương tiện nâng cao tiện nghi đời sống con người
và hỗ trợ giao lưu phát triển văn hóa xã hội.Tuy nhiên, ô tô cũng tiêu thụ một lượng
năng lượng đáng kể của dầu mỏ và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Và với
13
Thit k h thng truyn lc cho ụ tụ Hybrid 4 ch ngi b trớ song song
s lng xe ụ tụ trờn th gii hin nay khong 740 triu chic, c d oỏn s tip
tc tng thờm thỡ vn mụi trng ngy cng tr nờn cp bỏch.
250
G
a
s
o
l
i
n
e

I
C

E

c
a
r
D
i
e
s
e
l

I
C
E

c
a
r
C
N
G

I
C
E

c
a
r

H
y
d
r
o
g
e
n

I
C
E

c
a
r
G
a
s
o
l
i
n
e

f
u
e
l
l

e
d

h
y
b
r
i
d
M
e
O
H

f
u
e
l

c
e
l
l

c
a
r
H
y
d

r
o
g
e
n

f
u
e
l

c
e
l
l

c
a
r
B
a
t
t
e
r
y

c
a
r

,

U
K

e
l
e
c
t
r
i
c
i
t
y
200
150
100
50
0
CO emissions/g/kw
2
B
a
t
t
e
r
y

c
a
r
,

C
C
G
T

e
l
e
c
t
r
i
c
i
t
y
Lổồỹc õọử bióứu dióứn haỡm lổồỹng caùc bon sinh ra tổỡ caùc chuớng loaỷi xe khaùc nhau
Hỡnh 2.6: Lc th hin hm lng cỏc bon sinh ra t cỏc loi xe khỏc nhau
14
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
CO
SO
X
X

NO
G
a
s
o
l
i
n
e

I
C
E

c
a
r
D
i
e
s
e
l

I
C
E

c
a

r
C
N
G

I
C
E

c
a
r
H
y
d
r
o
g
e
n

I
C
E

c
a
r
G
a

s
o
l
i
n
e

f
u
e
l
l
e
d

h
y
b
r
i
d
M
e
O
H

f
u
e
l

c
e
l
l

c
a
r
H
y
d
r
o
g
e
n

f
u
e
l

c
e
l
l

c
a

r
B
a
t
t
e
r
y

c
a
r
,

B
r
i
t
i
s
h

e
l
e
c
t
r
i
c

i
t
y
B
a
t
t
e
r
y

c
a
r
,

C
C
G
T

e
l
e
c
t
r
i
c
i

t
y
Emissions/g/kw
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Hình 2.7: Lược đồ thể hiện mức độ ô nhiễm sinh ra từ các loại xe khác nhau.
Giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường liên quan đến công nghệ về ô tô sạch.
Có nhiều giải pháp được công bố trong những năm gần đây: hoàn thiện các loại
động cơ truyền thống, sử dụng các loại nhiên liệu thay thế LPG, khí thiên nhiên,
methanol, ethanol, biodiesel…, sử dụng ô tô chạy điện, pin nhiên liệu. Công nghệ Ô
tô lai (HYBRID) kết hợp sự làm việc tối ưu giữa các nguồn động lực khác nhau đã
mở ra triển vọng sáng sủa cho một loại ô tô sinh thái lý tưởng.
Để phát huy ưu điểm và hạn chế những khuyết điểm, ô tô ngày nay được các
nhà thiết kế, sản xuất theo xu hướng đảm bảo các yêu cầu sau :
* Tối ưu hóa hệ thống điều khiển vậ hành và nâng cao tịện nghi trong xe.
* Nâng cao hiệu suất và giảm chất thải gây ô nhiễm môi trường.
* Từng bước sử dụng nguồn năng lượng mới thay thế nguồn năng lượng
chính sắp cạn kiệt là dầu mỏ.
2.2. Xu thế phát triển ô tô sạch.
Ô tô sạch không gây ô nhiễm (Zero emission) là mục tiêu hướng tới của các
nhà nghiên cứu và chế tạo ô tô ngày nay. Có nhiều giải pháp đã được công bố trong
những năm gần đây, tập trung là hoàn thiện quá trình cháy của động cơ Diesel, sử
15
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
dụng các loại nhiên liệu không truyền thống cho ô tô như LPG, khí thiên nhiên,
methanol, ethanol, biodiesel, điện, pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ô tô lai

(hybrid). Xu hướng phát triển ô tô sạch có thể tổng hợp như sau:
2.2.1. Hoàn thiện động cơ diesel.
Động cơ Diesel cũng sẽ được tiếp tục cải tiến để nâng cao hiệu suất dù hiện
nay nó đã có nhiều ưu điểm về mặt này.
Về phương diện hạn chế mức độ phát sinh ô nhiễm của động cơ Diesel, các giải
pháp kĩ thuật nói chung vẫn còn ở trong giai đoạn thí nghiệm. Cho tới những năm
cuối của thập niên 1990, các kĩ thuật này vẫn còn áp dụng rất hạn chế vì nó đắt tiền
và làm việc chưa thật đáng tin cậy. Các giải pháp đó là:
+ Bộ xúc tác giảm NOx
+ Lọc bồ hóng
Các nghiên cứu cải thiện động cơ Diesel trước hết liên quan đến việc hoàn
thiện kĩ thuật phun, đặc biệt là việc áp dụng kĩ thuật phun điều khiển điện tử cho
phép nâng cao momen và công suất, giảm ồn, giảm ô nhiễm Các cải tiến này sẽ
liên quan chủ yếu đến áp suất phun, dạng quy luật phun và độ chính xác của lượng
nhiên liệu phun.
Hình 2.8: Ảnh hưởng của áp suất phun đến quan hệ NOx / bồ hóng
16
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
Một ví dụ điển hình về các kĩ thuật phun mới là sự phát triển hệ thống “ray
chung” (common-rail). Trong hệ thống này, áp suất phun có thể được modun hóa
một cách tùy ý theo tải và theo tốc độ động cơ. Nói chung, áp suất phun trong
trường hợp này cao hơn nhiều so với áp suất phun trong hệ thống cổ điển, nhất là
khi đầy tải và tốc độ cao. Theo kĩ thuật này, nhiên liệu được phun với áp suất cao
trong thời gian ngắn. Điều này cho phép hạn chế sự phát sinh hạt bồ hóng nhưng lại
làm gia tăng lượng NOx.
Khi động cơ làm việc ở chế độ tốc độ thấp và tải cục bộ, có hai xu hướng
nghiên cứu. Hướng phổ biến nhất là ưu tiên cho hiệu suất cao: nhiên liệu được phun
dưới áp suất rất cao làm tăng momen của động cơ so với động cơ cùng cỡ sử dụng
hệ thống phun cổ điển. Hướng thứ hai là giảm mạnh áp suất phun khi động cơ làm
việc ở các chế độ này để làm giảm sự phát sinh NOx. Nói chung sự tối ưu giữa

nồng độ NOx và bồ hóng luôn luôn có lợi khi áp suất phun cao (hình vẽ trên).
Việc áp dụng kĩ thuật hồi lưu khí xả khi động cơ làm việc ở tải cục bộ sẽ được
áp dụng rộng rãi trên động cơ của các chủng loại ô tô khác nhau để làm giảm NOx
nhằm thỏa mãn các quy định của luật môi trường.
Cuối cùng, kĩ thuật điều khiển điện tử đối với sự hoạt động của các hệ thống
động cơ (hệ thống phun, hệ thống hồi lưu khí xả ) sẽ thay thế kỹ thuật điều khiển
cơ khí nhằm làm tăng độ nhạy và tính mềm dẻo của các hệ thống.
2.2.2. Sử dụng các loại nhiên liệu mới.
* Ô tô chạy bằng các loại nhiên liệu lỏng thay thế:
Các loại nhiên liệu lỏng thay thế như cồn, colza,…có nguồn gốc từ thực vật.
Các loại nhiên liệu này có hàm lượng C thấp nên sinh ra ít chất ô nhiễm có gốc
carbon như CO
2
, chất khí gây hiệu ứng nhà kính.Tuy nhiên các loại nhiên liệu này
còn sử dụng hạn chế do giá thành cao cho nên chỉ được dung phổ biến ở nơi có
nguồn năng lượng này dồi dào hoặc được chiết xuất từ sản phẩm của ngành sản
xuất công nghiệp.
Một loại nhiên liệu lỏng thay thế mới được công bố là Dimethyl ether (DME)
được chế tạo từ khí thiên nhiên. Ô tô dùng DME có mức độ phát ô nhiễm cực thấp
và trong tương lai nó sẻ là nguồn nhiên liệu lý tưởng nhất vì khí thiên nhiên phân bố
đều khắp trên trái đất và có trữ lượng lớn tương đương dầu mỏ.
17
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
* Ô tô chạy bằng khí thiên nhiên:
Sử dụng ô tô chạy bằng khí thiên nhiên là một chính sách rất hửu ích về năng
lượng thay thế trong tương lai, đặc biệt về phương diện giảm ô nhiễm môi trường
trong thành phố. Cho tới nay có hai giải pháp sử dụng khí thiên nhiên trên xe buýt,
đó là khí thiên nhiên dưới dạng lỏng và khí thiên nhiên dưới dạng khí. Một trong
những khó khăn khiến cho nguồn năng lượng này chưa được sử dụng rộng rải trên
phương tiện giao thông vận tải là vấn đề lưu trử khí thiên nhiên (dạng khí hay dạng

lỏng) trên ô tô. Ngày nay việc chế tạo bình chứa khí thiên nhiên đã được cải thiện
nhiều cả về công nghệ lẫn vật liệu, chẳng hạn sử dụng bình chứa composite gia cố
bằng sợi các bon.
* Ô tô chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG:
Hiện nay nhiều nước, nhiều khu vực trên thế giới xem việc sử dụng LPG trên ô
tô chạy trong thành phố là giải pháp bảo vệ môi trường không khí hửu hiệu. Trong
cộng đồng Châu Âu thì Áo là nước sử dụng xe buýt LPG sớm nhất. Thành phố
Vienne đã sử dụng xe buýt chạy bằng LPG từ năm 1963 và cho đến nay, thành phố
có 500 xe buýt chạy bằng nhiên liệu này. Đan Mạch có 180, Hà Lan có 150, Tây
Ban Nha có 60 xe buýt chạy bằng LPG. Ở Ý hiện có hơn 860000 ô tô chạy bằng
LPG. Tỉ lệ xe buýt chạy bằng LPG cao hơn chạy bằng khí thiên nhiên ở Châu Âu (tỉ
lê. Hiên nay là 1100 / 700). Người ta dự báo lượng LPG tiêu thụ cho giao thông vận
tải sẻ gia tăng trong những năm tới doanh nghiệp số lượng ô tô sử dụng nguồn năng
lượng này tăng.
Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG ngày càng trở nên là loại nhiên liệu ưa chuộng để
chạy ô tô, ngoài những đặc điểm nổi bật về giảm ô nhiễm môi trường nó còn có lợi
thế về sự thuận tiện trong chuyển đổi hệ thống nhiên liệu. Việc chuyển đổi ô tô chạy
bằng nhiên liệu lỏng sang dùng LPG được thực hiện theo 3 hướng: sử dụng duy
nhất nhiên liệu LPG, sử dụng hoặc xăng hoặc LPG, sử dụng đồng thời diesel và
LPG (dual fuel). Việc tạo hỗn hợp LPG không khí có thể thực hiện bằng bộ chế hòa
khí kiểu Venturie thông thường hay phun LPG trên đường nạp. Những hệ thống
phun mới đang được nghiên cứu phát triển là phun LPG dạng lỏng trong buồng
cháy để tăng tính năng công tác của loại động cơ này. Cũng như các loại nhiên liệu
khác, việc lưu trữ LPG là vấn đề gây nhiều khó khăn nhất mặc dù áp suất hóa lỏng
18
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
của LPG thấp hơn rất nhiều so với khí thiên nhiên hay các loại khí khác. Các loại
bình chứa nhiên liệu LPG cũng được cải tiến nhiều nhờ vật liệu và công nghệ mới.
* Ô tô chạy bằng điện:
Ô tô chạy bằng điện về nguyên tắc là ô tô sạch tuyệt đối (zero emission) đối với

môi trường không khí trong thành phố. Nguồn điện dùng để chạy ô tô được nạp vào
ắc quy, do đó quảng đường hoạt động đọc lập của ô tô phụ thuộc vào khả năng tích
điện của ắc quy. Nếu nguồn điện được sản xuất từ các nguồn năng lượng tái sinh
(thủy điện, pin mặt trời…) thì ô tô dùng điện là loại phương tiện lý tưởng nhất về
mặt ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên nếu nguồn điện được sản xuất từ nhiên liệu hóa
thạch thì ưu điểm này bị hạn chế nếu xét về mức độ phát ô nhiễm tổng thể. Ngày
nay ô tô chạy bằng ắc quy đã đạt được những tính năng vận hành cần thiết giống
như ô tô sử dụng nhiên liệu lỏng truyền thống.
Hình 2.9: Sơ đồ xe điện dùng ắc quy
Hình 2.10: Mô hình xe điện truyền thống với ắc quy là nguồn cung cấp chính
19
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
Cháu Áu
Nháût
Hoa Kyì
2010
2005
2000
1995
1000
800
600
400
200
Säú ä tä baïn âæåüc
(1000 chiãúc/nàm)
Nàm
Hình 2.11: Dự báo số lượng ô tô điện đến năm 2010
* Ô tô chạy bằng pin nhiên liệu:
Một trong những giải pháp của nguồn năng lượng sạch cung cấp cho ô tô trong

tương lai là pin nhiên liệu. Pin nhiên liệu là hệ thống điện hóa biến đổi trực tiếp hóa
năng trong nhiên liệu thành điện năng . Pin nhiên liệu trước đây chỉ được nghiên
cứu để cung cấp cho các con tàu không gian nhưng ngày nay pin nhiên liệu đã bước
vào giai đoạn thương mại hóa để cung cấp năng lượng cho ô tô. Doanh nghiệp
không có quá trình cháy xảy ra nên sản phẩm hoạt động của pin nhiên liệu là điện,
nhiệt và hơi nước. Vì vậy có thể nói ô tô hoạt động bằng pin nhiên liệu là ô tô sạch
tuyệt đối theo nghĩa phát thải chất ô nhiễm trong khí xã. Ô tô chạy bằng pin nhiên
liệu không nạp điện mà chỉ nạp nhiên liệu hydrogen. Khó khăn vì vậy liên quan đến
lưu trữ hydro dưới áp suất cao hoặc trong vật liệu hấp thụ trên phương tiện vận tải.
Nhiều nghiên cứu đề nghị điều chế hydro ngay trên xe để sử dụng cho pin nhiên
liệu nhưng hệ thống như vậy rất cồng kềnh và phức tạp. Các công ty chế tạo ô tô ở
Đức (Daimler Benz), ở Nhật (Toyota), ở Mỹ (General Motors)…đang có kế hoạch
sản xuất ô tô sử dụng pin nhiên liệu và dự kiến sẻ thương mại hóa ô tô này vào năm
2010.
20
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
Hình 2.12: Mô hình xe pin nhiên liệu đầu tiên năm 1999
Hình 2.13: Mô hình một pin nhiên liệu
* Nguyên lý hoạt động:
21
H
2
2
O
Nước biển
Màût Tråìi
H
O
2
2

Oxy (không khí)
Nhiên liệu
Màng thẩm thấu
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
Nàng læåüng màût tråìi Âiãûn phán næåïc biãøn
H
2
Pin nhiãn liãûu
Nàng læåüng âiãûn
2
H O
Tuy ngày nay người ta đã thành công trong chế tạo các loại pin nhiên nhiên có
hiệu suất cao và giá thành phù hợp nhưng việc áp dụng phương án này trên xe buýt
vẫn còn xa so với hiện thực vì so với các phương án làm giảm ô nhiễm môi trường
khác, pin nhiên liệu chạy ô tô vẫn còn là loại nhiên liệu “xa xỉ” và “cao cấp”. Ngày
nay người ta thấy rằng nếu sử dụng pin nhiên liệu để chạy ô tô thì giá thành đắt hơn
chạy bằng diesel khoảng 30%.
2.2.3. Sử dụng ô tô lai.
Ô tô lai là loại ô tô sử dụng ít nhất 2 nguồn sức kéo bổ sung cho nhau. Trong
khi các giải pháp ô tô chạy hoàn toàn bằng điện còn nhiều bất cập thì ô tô lai sử
dụng động cơ điện và động cơ nhiệt tỏ ra có nhiều ưu thế nhất. Ô tô lai dạng này sử
dụng động cơ điện một chiều chạy bằng ắc quy được nạp điện bằng điện lưới khi ô
tô dừng và nạp điện bổ sung từ cụm động cơ nhiệt – mát phát điện một chiều bố trí
trên xe. Ô tô lai được nghiên cứu từ những năm 1990. Đến năm 1997, chiếc ô tô lai
đầu tiên Toyota Prius ra đời tại Nhật Bản. Hiện nay trên thị trường thế giới đã xuất
hiện ô tô lai với các nhãn hiệu khác nhau: Honda Insight, Honda Civic, Toyota
Prius…với giá cả cạnh tranh với ô tô truyền thống.
Động cơ nhiệt sử dụng trên ô tô lai do chỉ nạp điện bổ sung vào ắc quy nên
công suất bé, và điều quan trọng là do nó chỉ làm việc ở một chế độ duy nhất ổn
định nên người ta có thể điều chỉnh, thiết kế để ở chế độ này động cơ phát ô nhiễm

thấp nhất. Động cơ nhiệt ở đây có thể là động cơ Diesel hiện đại với hệ thống lọc bồ
hóng và xử lý khí xã hay động cơ sử dụng nhiên liệu khí (khí thiên nhiên, khí dầu
mỏ hóa lỏng LPG). Lý tưởng nhất là ô tô lai sử dụng động cơ điện một chiều và
22
Thit k h thng truyn lc cho ụ tụ Hybrid 4 ch ngi b trớ song song
ng c nhit np in b sung chy bng nhiờn liu khớ vi b xỳc tỏc 3 chc nng
lp trờn ng x.
Ngoi nhng c im nờu trờn, tựy thuc vo cỏch b trớ t hp gia ng c
in v ng c nhit, ụ tụ lai in nhit cũn cú cỏc u im sau:
+ Cú th phi hp cụng sut gia ng c in v ng c nhit mt cỏch ti
u m bo hiu sut s dng nng lng cao nht.
+ Cú th tn dng giai on phanh hay xung dc ca ụ tụ np in vo c quy.
Chớnh vỡ vy ụ tụ lai in nhit ngoi u im cú mc phỏt ụ nhim thp
cũn cú hiu sut s dng nng lng rt cao.
Trong thi gian gn õy, cỏc nh sn xut ụ tụ hng u th gii nh Toyota,
Hon Da, ó tung ra th trng nhng th h ụ tụ mi cú hiu sut cao v gim
ỏng k lng cht thi gõy ụ nhim mụi trng, c gi l ụ tụ lai (Hybrid Car).
Cú th núi cụng ngh lai l chỡa khúa m cỏnh ca tin vo k nguyờn mi ca
nhng chic ụ tụ, ú l ụ tụ khụng gõy ụ nhim mụi trng hay cũn gi l ụ tụ sinh
thỏi (the ultimale eco-car). Xu hng phỏt trin ca ngnh ụ tụ trờn th gii c
mụ t nh hỡnh v sau.
tọ sinh thaùi
Pile
nhión lióỷu
Cọng nghóỷ HYBRID
GDI-Stratified
Com mon
raid
GDI
ọỹng cồ khờ

thión nhión

ọỹng cồ
Diesel
ọỹng cồ
xng
ọỹng cồ
õióỷn
Sồ õọử xu thóỳ phaùt trióứn ọ tọ saỷch
Hỡnh 2.14: Xu th phỏt trin ụ tụ sch
23
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
Từ sơ đồ xu thế phát triển ô tô sạch trên thế giới, ta nhận thấy, một thế hệ ô tô mới
ra đời có liên quan trực tiếp đến việc cải tiến hoặc thay đổi động cơ lắp trên nó. Có thể
phân ra làm 4 nhóm động cơ chính được dùng làm nguồn động lực cho ô tô là động cơ
xăng, động cơ diesel, động cơ điện và động cơ sử dụng năng lượng thay thế như động
cơ sử dụng khí đốt hóa lỏng LPG (Liquid Petroleum Gas) hoặc LNG (Liquid Nature
Gas). Động cơ xăng và diesel truyền thống với ưu điểm nổi trội hơn các loại động cơ
kháclà việc cung cấp nhiên liệu đơn giản và nhanh chống. Tuy nhiên hiệu suất của nó
hạn chế và mức độ phát ô nhiểm cao. Hai loại động cơ này đã được cải tiến qua nhiều
thế hệ và đã trở nên rất hiện đại, nhưng đứng trước nguy cơ cạn kiệt của nguồn dầu mỏ,
có thể nói động cơ chạy bằng xăng dầu truyền thống không có triển vọng phát triển
vọng trong tương lai. Động cơ điện và động cơ khí ga (LPG hoặc LNG) tuy hiện nay
còn có một số hạn chế nhất định nhưng đây là loại động cơ có nhiều ưu điểm có thể
thay thế hai loại động cơ truyền thống trong những năm tới.
Cũng từ sơ đồ này ta nhận thấy rằng, năng lượng điện và nhiên liệu thay thế tuy
sạch hơn các loại động cơ truyền thống nhưng so với ô tô chạy pin nhiên liệu và ô
tô lai chúng vẫn còn ở vị trí khá xa. Trên hình vẽ tượng trưng này, chúng ta thấy ô
tô lai sử dụng động cơ đánh lửa cưỡng bức kết hợp với động cơ điện vận hành hiệp
trợ HSD (Hybrid Synergy Drive) được xếp loại là loại động cơ có ưu điểm đứng

đầu về mặt sinh thái hiện nay.
Trong lịch sử phát triển ô tô, Toyota là hảng sản xuất ô tô có sự cải tiến liên tục
những động cơ truyền thống, bao gồm những động cơ xăng cháy nghèo, những
động cơ xăng phun trực tiếp và động cơ diesel phun trực tiếp ray chung (common
rail), cũng như những động cơ sử dụng nhiên liệu thay thế và ô tô điện. Tháng 12
năm 2002, Toyota cho ra đời với một số lượng hạn chế mẫu xe Toyota FCHV (xe
lai pin nhiên liệu) chạy bằng hydro cao áp. Theo các chuyên gia Toyota thì công
nghệ ô tô lai chiếm vai trò cốt lõi của ô tô sinh thái trong thế kỉ 21. Công nghệ này
không những tạo ra ô tô sạch lý tưởng mà còn làm tăng hiệu suất sử dụng năng
lượng của ô tô nhờ kết hợp tối ưu giữa tính năng của các nguồn phát lực. Đỉnh cao
hiện nay là động cơ lai vận hành hiệp trợ HSD hay còn được gọi là THS 2.
Đặc điểm quan trọng của động cơ lai HSD là nó có thể sử dụng phối hợp động
cơ xăng và động cơ điện trong bất kì tình huống nào và thậm chí vừa chạy vừa nạp
24
Thiết kế hệ thống truyền lực cho ô tô Hybrid 4 chổ ngồi bố trí song song
điện cho nó. Những hệ thống lai của Toyota có thể tích hợp với nhiều loại hệ thống
truyền động – không những động cơ đánh lửa cưỡng bức, mà còn cả động cơ diesel,
ô tô sử dụng nhiên liệu thay thế hay ô tô sử dụng pin nhiên liệu. Công nghệ lai HSD
của Toyota rất linh hoạt đủ để tăng cường bảo vệ môi trường và vận hành hiệu quả
với bất kì những kiểu ô tô nào, từ ô tô du lịch đến xe tải nhỏ. Công nghệ lai chắc
chắn sẻ tiếp tục được phát triển xa hơn nữa trong tương lai.
Hình vẽ dưới đây giới thiệu Toyota Prius New là loại đầu tiên sử dụng Lai Vận
hành hiệp trợ HSD. Mô hình này được thiết kế theo tiêu chuẩn của Nhật với hiệu
suất chất đốt đạt được 35,5(km/L) theo chu trình kiểm tra của Nhật, gấp hai lần của
Corolla 1,5 lít và hoàn toàn tuân theo với những điều kiện mức phát xạ nghiêm ngặt
nhất (Ultra- Low Emissions Level) của Nhật Bản. Ở hình 2-16 và bảng 2-1 cho ta
thấy hiệu quả cách biệt của các loại ô tô lai so với các loại ô tô truyền thống.
Hình 2.15: Ô tô du lịch Toyota Prius New
Hình 2.16: Đồ thị mô tả mối liên hệ giữa hiệu suất và khả năng tăng tốc.
25

Kh¶ n¨ng gia tèc
HiÖu suÊt nhiÖt
C¸c kiÓu xe hiÖn hµnh
New Prius (HSD)
C©n b»ng gi÷a hiÖu suÊt
vµ kh¶ n¨ng gia tèc cña
c¸c lo¹i « t« truyÒn
thèng