Ý nghĩa của đèn cảnh báo trên xe hơi

Các loại đèn báo thường gặp (Ảnh Nfauto)

Trên các xe hơi đời mới có rất nhiều đèn, biểu tượng, để cảnh báo người lái về tình trạng kỹ thuật của xe. Thực tế, chỉ cần phân biệt được màu sắc đèn: xanh, chú ý; vàng, cảnh báo; đỏ, nguy hiểm, cũng đã rất hữu ích. Sau đây là một số kiểu đèn, tín hiệu, biểu tượng thường gặp và ý nghĩa của chúng.

Thông thường khi bật chìa khoá, toàn bộ đèn trên bảng điều khiển sẽ sáng lên nhưng sau vài giây sẽ tắt ngay. Nếu các đèn báo vẫn sáng thì có 3 màu thông thường để cảnh báo về cấp độ: xanh, chú ý, ví như đèn tín hiệu xin đường chưa tắt; vàng, cảnh báo có thể có nguy hiểm , như xe sắp hết xăng; đỏ, nguy hiểm, như đèn báo mất áp lực dầu.

Nếu bình thường không đèn cảnh báo nào sáng (Ảnh Kar)

Các loại đèn màu xanh (nếu sáng trong khi xe hoạt động) thường chỉ là đèn nhắc người lái về tình trạng hoạt động thiết bị, như đèn báo tín hiệu đang bật, đèn pha đang ở chế độ chiếu xa, điều hoà đang bật...Những loại đèn này không ảnh hưởng đến tính an toàn của xe.

Các đèn màu vàng cảnh báo về các sự cố (hoặc nguy cơ) đã hoặc có thể xảy ra như nhiên liệu sắp hết với biểu tượng hình máy bơm xăng, hay có trục trặc với hệ thống phanh chống bó cứng ABS với biểu tượng hình tròn và chữ ABS ở trong (ở nhiều xe chỉ có chữ ABS màu vàng).

Với các loại đèn báo này, cấp độ nguy hiểm chưa cao, có thể bơm thêm xăng; hệ thống ABS có thể hoạt động kém, hoặc mất hẳn chế độ phanh chống bó cứng, tuy nhiên phanh vẫn có hiệu lực và xe vẫn có thể duy trì tốc độ chậm để đến các gara kiểm tra.

Đèn vàng với biểu tượng bánh răng với dấu ! ở giữa (trên các xe số tự động). Đã có trục trặc ở hộp số tự động. Trường hợp này nếu không có tiếng động lạ, tiếng kim loại cọ xát, hãy lái xe tới một gara gần nhất nhưng hạn chế tăng, giảm ga đột ngột, hoặc tốc độ cao.

Đèn báo vàng biểu tượng hình cốc lọc trên các xe diesel sau khi động cơ đã khởi động. Đã có nước trong cốc lọc, hoặc mức nước trong lọc đã vượt ngưỡng cho phép. Thông thường, sẽ không có gì nguy hiểm nếu ngay sau đó cốc lọc được vệ sinh hay thay mới.

Đặc biệt nguy hiểm là các đèn báo tín hiệu màu đỏ. Với các loại đèn này, khi phát hiện ra cần phải có cách xử lý ngay lập tức. Nếu bạn không có hiểu biết về chiếc xe đang lái, hãy dừng xe, tắt máy ngay lập tức và liên hệ với người có chuyên môn để nhờ tư vấn.

Nếu không ai giúp, cách tốt nhất là gọi một chiếc xe cứu hộ. Nên kéo xe về một gara gần nhất để kiểm tra.

by dantri site

Sự thật về thiết bị tiết kiệm nhiên liệu

(Ảnh minh họa)

Trên thị trường hiện nay có cả ngàn loại thiết bị tiết kiệm nhiên liệu dành cho xe máy và xe ô tô. Hầu hết các thiết bị đều có hình thức rất tân kỳ và có hàng tá tài liệu chứng minh rằng thiết bị này thực sự có tác dụng. Nhưng đó có phải là sự thật?

Thật khó có thể dùng thử tất cả các thiết bị tiết kiệm nhiên liệu có bán trên thị trường để kiểm chứng lời quảng cáo của các nhà sản xuất. Ngay cả Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) cũng không thể làm được điều này, tuy nhiên, họ đã thử nghiệm rất nhiều thiết bị.

EPA đánh giá các chất phụ gia và thiết bị tiết kiệm nhiên liệu theo nhiều chủng loại.

Có một số thiết bị gắn ở đường nạp khí sẽ làm tơi hoà khí để sự cháy triệt để hơn, một số khác lại đẩy không khí qua một chất lỏng trước. Trong số tất cả các hệ thống được thử nghiệm thì chỉ có duy nhất một thiết bị giúp quá trình đốt nhiên liệu hiệu quả hơn một chút, tuy nhiên, thiết bị này lại khiến động cơ sinh ra nhiều khí thải hơn. Các hệ thống phun nhiên liệu dùng chất lỏng (hoá chất) cũng được đem ra thử nghiệm, nhưng kết quả không khá hơn loại thiết bị làm tơi không khí.

Thiết bị gia tăng hiệu quả của bộ phận đánh lửa cũng là một hình thức tiết kiệm nhiên liệu khác có bán trên thị trường. Bộ phận đánh lửa "nâng cấp" đắt tiền có thể có ích nếu bạn đang trên đường đua, còn trong tất cả các điều kiện lái xe thông thường khác thì hệ thống đánh lửa nguyên bản của xe là đủ. Tất cả những gì bạn cần làm là thỉnh thoảng thay bugi và có chăng, dây điện. Chẳng có thiết bị tăng hiệu quả của bộ phận đánh lửa nào có thể giúp xe của bạn tiết kiệm nhiên liệu hơn.

Một số thiết bị lại nối thẳng với đường dẫn nhiên liệu, trong đó có loại nam châm và thiết bị làm nóng/làm mát đường dẫn nhiên liệu (được thiết kế để ion hóa hoặc làm thay đổi cấu trúc phân tử của nhiên liệu). Cách này cũng chẳng hiệu quả trừ phi nam châm có lực hút mạnh đến mức khi bạn lái xe nối đuôi một chiếc xe tải lớn thì lực hút của nam châm đủ khiến xe bạn bị hút theo xe tải.

Thiết bị giúp trộn lẫn hoặc làm bay hơi nhiên liệu được gắn vào đường dẫn khí cũng là một loại thiết bị tiết kiệm nhiên liệu. Tuy nhiên, ngay cả trên tờ hướng dẫn lắp thiết bị này vào ô tô cũng có phần khuyên bạn nên thường xuyên thay bộ lọc khí mới, thay bugi và kiểm tra bộ phận đánh lửa. Hay nói cách khác là người ta đang bảo bạn hãy hiệu chỉnh lại máy cùng lúc với việc lắp thêm loại thiết bị này để có thể tiết kiệm nhiên liệu. Hãy tự suy luận xem điều gì khiến ô tô của bạn tiết kiệm nhiên liệu hơn. Đó chắc chắn không phải nhờ có thiết bị trộn nhiên liệu.

Các chất phụ gia dùng cho dầu và nhiên liệu cũng không đem lại kết quả như mong muốn. Tất cả các chất phụ gia mà EPA thử nghiệm đều không có tác dụng tiết kiệm nhiên liệu.

Nói thế không có nghĩa là không có cách nào giúp bạn tiết kiệm nhiên liệu cho ô tô của mình. Có một số thiết bị làm được điều này. Đó là các “thiết bị làm thay đổi thói quen lái xe”. Loại thiết bị này dùng đèn và âm thanh để báo hiệu cho tài xế biết cần tăng tốc chậm hơn hay sang số. Cách lái xe có tác động rất lớn đến mức độ tiêu thụ nhiên liệu. Nếu bạn có thể tự thay đổi cách lái xe của mình thì có lẽ không cần đến thiết bị này. Không lái xe quá "hung hăng" là một cách tiết kiệm nhiên liệu rất hiệu quả.

Cách tốt nhất để tiết kiệm nhiên liệu vẫn là thường xuyên bảo dưỡng, bơm lốp xe đủ áp lực và lái xe đúng cách. Thay vì bỏ tiền ra mua các thiết bị hay chất phụ gia tiết kiệm nhiên liệu, hãy đầu tư cho việc bảo dưỡng xe.

by CanadianDriver

Apple phát triển hệ thống dẫn đường cho Mercedes

Bản đồ trên sản phẩm iPhone của Apple.

Tạp chí Focus của Đức vừa đưa tin hãng Apple đang phát triển một hệ thống dẫn đường mới cho Mercedes-Benz. Công nghệ này sẽ được trang bị độc quyền cho xe của Mercedes.

Tuy nhiên, sau 6 tháng, các hãng ô tô khác sẽ được cấp phép sử dụng công nghệ này.

Các hệ thống dẫn đường đầu tiên thuộc model 2009 có thể sẽ ra mắt trong thời gian từ giữa đến cuối năm 2008.

Hệ thống dẫn đường model 2008 đã hoàn thành nên có vẻ như Mercedes đang sẵn sàng thử nghiệm công nghệ dẫn đường mới cho năm 2009

Nhiều khả năng hệ thống dẫn đường do Apple nghiên cứu và phát triển sẽ tương tự như sản phẩm iPhone của hãng. iPhone sử dụng giao diện màn hình cảm ứng tiên tiến, giúp giảm tối đa các nút điều khiển cơ học.

Ứng dụng bản đồ của iPhone được hỗ trợ bởi hệ thống bản đồ vệ tinh nổi tiếng Google Maps, và có thể hệ thống dẫn đường Apple-Mercedes cũng sẽ ứng dụng công nghệ này. Đã có một số nhà sản xuất ô tô khác sử dụng phần mềm của Google, nhưng chưa có hãng nào kết hợp nó với kiểu giao diện như của iPhone.

Ngoài ra, có thể hệ thống dẫn đường do Apple phát triển sẽ có khả năng tích hợp với iPhone hoặc các thiết bị không dây khác.

Năm 2004, Apple và BMW đã hợp tác phát triển công nghệ cho phép kết nối máy nghe nhạc iPod với hệ thống âm thanh trên ô tô. Các hãng ô tô khác, trong đó có Mercedes, cũng vào cuộc, nhưng BMW vẫn đi đầu trong cuộc cạnh tranh.

Do đó, hệ thống dẫn đường mới do Apple phát triển nếu đúng là có những tính năng vượt trội so với hệ thống điều khiển iDrive lâu nay vẫn bị chỉ trích là quá phức tạp và khó sử dụng của BMW thì Mercedes hoàn toàn có cơ hội ghi điểm trước BMW.

by Leftlane

Hybrid car

Xe hybrid là loại xe tiết kiệm nhiên liệu, nhưng chúng hoạt động như thế nào? Và những hệ thống hybrid khác nhau thì phân biệt với nhau ở điểm gì?

Hai hệ thống hybrid phổ biến Xe hybrid là loại xe có hai môtơ khác nhau cung cấp năng lượng cho bánh xe hoạt động. Cơ cấu phổ biến nhất là một động cơ xăng gắn với một môtơ điện cho phép động cơ ngắt định kỳ để tiết kiệm nhiên liệu. Tuy nhiên, để biết hệ thống hybrid hoạt động như thế nào, trước tiên chúng ta phải phân biệt loại hệ truyền động hybrid xăng – điện chủ yếu mà các nhà sản xuất ô tô đã sử dụng. Loại thứ nhất có thể tự đẩy và chỉ sử dụng một mô tơ điện ở tốc độ rất chậm. Mô tơ điện này cũng có khả năng hỗ trợ động cơ xăng khi cần nhiều công suất, như khi vượt qua xe khác hoặc leo dốc. Toyota Prius và Ford Escape Hybrid là hai model điển hình thuộc loại này.

Toyota Prius

Loại thứ hai sử dụng mô tơ điện chỉ để hỗ trợ động cơ xăng khi nó cần đẩy mạnh hơn suốt thời gian tăng tốc hoặc khi leo dốc. Civic Hybrid và Honda Insight thuộc loại thứ hai. Để diễn tả sự khác nhau giữa hai loại này, chúng ta có thể so sánh Prius và Escape với Civic và Insight. Khi một chiếc Prius bắt đầu khởi hành, môtơ điện sẽ hoạt động cung cấp mô-men giúp xe chuyển động và tiếp tục tăng dần lên với tốc độ khoảng 25 mph (40 km/h) trước khi động cơ xăng tự khởi động. Để tăng tốc nhanh từ điểm dừng, động cơ xăng phải khởi động ngay lập tức mới có thể cung cấp công suất tối đa. Mô tơ điện và động cơ xăng cũng hỗ trợ cho nhau khi điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, như khi leo dốc, leo núi hoặc vượt qua xe khác. Do mô tơ điện được sử dụng nhiều ở tốc độ thấp, nên Prius và Escape có khả năng tiết kiệm nhiên liệu khi lái ở đường phố hơn là khi đi trên đường cao tốc.

Ford Escape Hybrid

Với trường hợp của Honda Insight và Civic Hybrid, mô tơ điện hỗ trợ động cơ xăng chỉ khi điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, như trong quá trình tăng tốc nhanh từ điểm dừng, khi leo dốc hoặc vượt qua xe khác, còn trong điều kiện bình thường xe vẫn chạy bằng động cơ xăng. Do đó, những chiếc hybrid loại này tiết kiệm nhiên liệu hơn khi đi trên đường cao tốc vì đó là khi động cơ xăng ít bị gánh nặng nhất.

Cả hai loại này đều lấy công suất từ pin khi mô tơ điện được sử dụng và đương nhiên nó sẽ làm yếu công suất của pin. Tuy nhiên, một chiếc xe hybrid không cần phải cắm vào một nguồn điện để sạc bởi vì nó có khả năng tự sạc. Đó là cái hay của xe hybrid.

Honda Civic Hybrid

Bộ pin và quá trình phanh tái tạo điện năng: Ford Escape Hybrid, Honda Insight, Civic Hybrid và Toyota Prius đều sử dụng những pin hyđrua kim loại kiềm (NiMH), công nghệ pin giống như trong điện thoại di động và máy tính xách tay. Hệ thống hybrid của Prius là sự kết hợp của 38 mô đun chứa 228 pin điện riêng biệt với tổng công suất lên tới 273,6 V. Xe của Honda thì dùng 120 pin điện, tổng công suất 144 V; Ford 250 pin, công suất 330 V. Một CPU được gắn trong xe dùng để giám sát hệ thống điện; và khi xe lao xuống dốc hoặc phanh, hệ thống sẽ đảo ngược cực của nó, biến mô tơ hỗ trợ điện thành máy phát điện. Lúc đó, đà tiến về phía trước và phanh xe chuyển từ cơ năng sang điện năng và truyền tới pin để tích trữ năng lượng. Đây được gọi là quá trình phanh tái tạo điện năng.

Honda Insight

Những tiến bộ về cơ học, sự tinh lọc động cơ và công nghệ tiên tiến Xe hybrid là sự kết hợp của những tiến bộ trong ngành ô tô, những công nghệ tiên tiến và sự tinh lọc động cơ; và rất nhiều công nghệ trong đó là do các kỹ sư chế tạo xe đua phát triển. Tất cả được xây dựng trong nỗ lực nhằm tăng khả năng vận hành, giảm khí thải gây ô nhiễm và tối đa hóa khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Khí động lực học/ hệ số kéo thấp: Để có được những bề mặt nhẵn, các kỹ sư chế tạo xe hybrid thường phải viện đến những đặc điểm thiết kế không theo quy ước nhằm tối đa hóa khả năng khí động. Ví dụ, Honda Insight có một hệ số kéo vô cùng thấp (0,25) do bề mặt nhẵn và dáng vẻ kỳ dị ở bánh sau. Ngay cả Toyota Prius, trông có vẻ bình thường trong mắt những người không chuyên nghiệp, cũng có hệ số kéo chỉ 0,29 do các kỹ sư đã tìm cách để làm nó trơn tru nhất. Tất cả các nhà sản xuất đều cố gắng giảm hệ số kéo ở bất cứ nơi đâu có thể bởi vì một chiếc xe với hệ số kéo thấp cần ít công suất (và nhiên liệu) hơn để vận hành. Ngắt tự động: Để bảo tồn nhiên liệu, tất cả các xe hybrid đều ngắt động cơ xăng trong suốt quá trình nghỉ. Nó không chỉ tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải mà còn ngừng tiêu thụ điện năng. Tương tự như một chiếc xe ngựa hai bánh, mô tơ điện khởi động lại động cơ xăng khi lái xe nhấn lại pê đan tăng tốc. Đây là một hoạt động khá liền mạch, hầu như không có sự trì hoãn hay mất khả năng vận hành cho lái xe. Hộp số biến thiên vô cấp (CVT): CVT là một loại hộp số tự động mới (thực tế đã xuất hiện hơn 100 năm nay nhưng gần đây mới được ứng dụng trong ngành ô tô) không có bánh răng, ly hợp ma sát, dầu thủy lực hoặc biến mô. Thay vì thế, nó sử dụng một thiết kế dây curoa và puli đơn giản, giúp kết hợp chặt chẽ số truyền với phạm vi vòng/phút tối ưu của động cơ để đạt được công suất lớn hơn và tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Được ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp ánh sáng nhưng những tiến bộ gần đây trong vật liệu và công nghệ mạch vi xử lý đã khiến CVT phù hợp hơn với ngành ô tô. Cylinder Idling System (hệ thống cầm chừng hoạt động xy lanh): Honda Civic Hybrid sử dụng hệ thống này để giảm sự kéo của động cơ và cho phép mô tơ điện giành được nhiều năng lượng nhất trong suốt quá trình phanh tái tạo năng lượng. Một động cơ xăng thông thường phanh động cơ trong quá trình xuống dốc bằng hoạt động bơm của xi-lanh. Hoạt động này sẽ giành năng lượng từ động cơ điện để sạc pin. Có thể tránh sự kéo động cơ bằng cách đưa khớp ly hợp vào xe với một hộp số sàn hoặc đặt xe ở số không với một CVT. Hệ thống vô hiệu xi-lanh của Honda thực hiện điều này bằng cách đóng van hút và xả trên 3 trong 4 xi-lanh, cho phép pít tông di chuyển tự do trong xi-lanh, vì vậy có thể giảm sự kéo động cơ và tối đa hóa năng lượng mà mô tơ điện thu được. Integrated Exhaust Manifold: Được đặt trực tiếp vào đầu xi-lanh nhằm giảm khối lượng và tối ưu hóa dòng khí xả, vì vậy giúp tăng vận hành và khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Pít tông ma sát nhỏ: Thông qua một quá trình rèn đặc biệt, sự ma sát ở thành xi-lanh giảm làm tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Offset Cylinder Bores: tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu bằng cách giảm ma sát đẩy của pít tông khi chúng di chuyển bên trong xi-lanh. Những vật liệu tiên tiến: Việc sử dụng những vật liệu tiên tiến - như magie, hợp kim nhôm và nhựa dẻo – làm giảm khối lượng của xe. Việc giảm khối lượng làm tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải và giúp vận hành hiệu quả hơn. Hệ thống điều khiển thời điểm đóng, mở các van (VVT): Van (xu-páp) của động cơ được định cỡ để mở lâu hơn ở tốc độ cao hơn và đóng nhanh hơn ở tốc độ thấp hơn nhằm tối đa hóa hiệu quả đốt, vì vậy tăng cường vận hành và khả năng tiết kiệm nhiên liệu cũng như giảm khí thải.

Với tất cả những công nghệ tiên tiến, khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải của mình, xe hybrid thường được xem là những chiếc xe của tương lai. Chắn chắn, với những model hybrid mới xuất hiện và những model đang được phát triển, công nghệ này sẽ là đóng vai trò chính trong bức tranh của ngành ô tô những năm sắp tới hoặc ít nhất là cho đến khí con người tìm hiểu công nghệ pin nhiên liệu hoặc một vài giải pháp để tăng giá xăng dầu, tiêu thụ hết nguồn nguyên liệu hóa thạch và tích đầy khí thải gây ô nhiễm.

Hệ thống điều khiển góc quay thân xe và mô-men động cơ

Vào năm 1992, nhiều chuyên gia đã đưa ra khái niệm “Điều khiển góc quay thân xe” như là một công nghệ mới để nâng cao tính động lực học ôtô bằng cách điều khiển sự phân chia mô-men quay vòng cho các bánh xe trên cầu chủ động.

Hình 1: Kết cấu

Năm 1996, Honda đã bổ sung thêm góc quay thân xe còn có thể điều khiển sự phân chia mô-men quay vòng cho các bánh xe trên cầu dẫn hướng cho xe hai cầu. Cái được gọi là “Hệ thống chuyển đổi mô-men tích cực” (Active Torque Tranfer System - ATTS) được sử dụng trong dòng xe Honda Prelude.

Đến năm 2004, Honda đã phát triển hệ thống DYC AWD đồng thời điều khiển phân chia mô-men giữa tất cả các bánh xe trên các cầu. Hệ thống này được sản xuất với tên gọi là SH-AWD và sử dụng cho xe Honda Legend tại thị trường Mỹ. Gần đây hộp số mới của ôtô, “Torque Vectoring” (điều khiển mômen), là hộp số chủ động điều khiển mô-men nhằm nâng cao sức kéo của động cơ và tính năng động lực học ôtô. Honda đưa ra hệ thống kết hợp hai công nghệ này gọi là “Hệ thống điều khiển kết hợp giữa góc quay thân xe và mô-men động cơ” (DYC Torque Vectoring).

Hình 2

Mômen từ động cơ đến các bánh xe có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả quay vòng ôtô. Khi mô-men tác động lên cầu sau tăng (70%) hiện tượng tự trả lái có thể xảy ra. Điều này cho thấy rằng hiệu quả quay vòng của ôtô đang tăng tốc sẽ thay đổi theo tỉ lệ phân chia mô-men giữa các cầu. Nếu tỉ lệ mô-men phân chia giữa hai cầu được điều chỉnh nhiều đi nữa thì cũng không thể thay đổi hiệu quả sự tăng gia tốc bên, và làm giảm bán kính quay vòng nhỏ nhất một cách rõ nét, như vậy ôtô không thể quay vòng tốt với tốc độ không đổi mà không có sự điều chỉnh mô-men giữa hai bên bánh xe. Điều đó được minh chứng trên đồ thị (hình 2).

Sự thay đổi tỉ lệ thay đổi giá trị mô-men giữa các bánh xe hai bên của một cầu xe không chỉ làm thay đổi đặc tính quay vòng mà còn tăng gia tốc bên của ôtô. Dựa vào giá trị góc lệch bên thân xe tại tọa độ trọng tâm ôtô (bê-ta), các chuyên gia đưa ra phương pháp kiểm soát mô-men quay của ôtô trong các điều kiện lái. Điều này được sử dụng trong hệ thống DYC Torque Vectoring dựa trên các đặc tính động lực học ôtô (gọi là phương pháp hiệu chỉnh bê-ta).

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động

Hệ thống SH-AWD cho phép điều khiển mô-men tại các bánh xe ở các điều kiện quay vòng bằng cách sử dụng các bộ truyền: một bộ truyền dùng để gia tốc tăng tốc độ cầu sau chủ động hơn cầu trước khoảng 5% khi quay vòng. Trên hình 3 sơ đồ bố trí hệ thống SH-AWD trên ôtô và hình mặt cắt ngang cầu sau.

Hình 4: Sơ đồ bố trí hệ thống

Bộ truyền này đặt trước cầu sau có 2 cấp tốc độ: thấp và cao nhằm tăng số vòng quay của trục chủ động cầu sau, bộ truyền răng hypoid truyển số vòng quay từ trục các-đăng tới hai bộ vi sai ở hai bánh xe hai bên, hai ly hợp điện từ ở hai bên bán trục, một cuộn dây điện từ khác đặt trong ly hợp để nhận biết từ trường nhằm bù lực từ trường khi khe hở ly hợp thay đổi trong quá trình quá độ hoạt động.

Hình 5

Kết quả thử nghiệm hệ thống DYC Torque Vectoring với xe thực tế đã tạo nên các hiệu quả sau:

1. Trong điều kiện lái bình thường và đặc biệt, DYC Torque Vectoring tham gia điều khiển mô-men quay ôtô từ điều kiện lái bình thường đến giới hạn.

2. Điều khiển phân chia mô-men lên các bánh xe trái - phải để hạn chế gia tốc bên khi quay vòng đảm bảo mô-men tại các bánh xe tương ứng với tải trọng. Điều này làm tăng tổng các lực tại bánh xe khi quay vòng.

3. Điều khiển mô-men quay sao cho chuyển động luôn nằm ở trạng thái cân bằng lực quay vòng giữa các bánh xe trước và sau là rât cần thiết. Lực sẽ giảm xuống ở bánh xe trước và tăng ở bánh xe sau. Do đó, hạn chế được tình trạng quay vòng thiếu.

Đồng thời SH-AWD là hệ thống kết nối giữa hai bộ vi sai bánh xe nhằm giảm hiện tượng quay vòng thừa mà không làm ảnh hưởng đến tính ổn định ôtô. Kết quả là ôtô có khả năng quay vòng ổn định với bán kính quay thích hợp.

by vietcar site

Khí động học của ôtô

Chắc rằng trong chúng ta, ai cũng đã có dịp ngắm nhìn những chiếc xe đủ kiểu dáng, đủ màu sắc chen chúc trong “dòng sông ôtô” khi đường tắc hoặc thấy chúng bám đuôi nhau lao vun vút trên đường cao tốc. Nhưng có lẽ ít ai hiểu rõ, khi chuyển động, nhất là ở tốc độ cao, ôtô đã chịu tác động của những lực nào.

Theo lý thuyết thì khi chuyển động, ôtô phải khắc phục nhiều loại lực cản: lực cản lăn, lực quán tính, lực ma sát và nhất là lực cản của gió khi xe lao như bay về phía trước.

Lực cản lăn liên quan đến chất lượng mặt đường, chất lượng săm lốp. Lực quán tính liên quan đến khối lượng và gia tốc của xe. Lực ma sát liên quan đến vật liệu, công nghệ chế tạo và dầu mỡ bôi trơn. Còn lực cản của gió lại liên quan đến hình dạng khí động học và tốc độ của xe. Đây cũng là loại lực cản phức tạp nhất mà chúng tôi muốn đề cập đến trong bài này.

Lực cản khí động học

Hiệu quả khí động học của một chiếc xe được xác định bởi hệ số cản (Cd) của nó. Nói một cách đơn giản, hệ số cản là ảnh hưởng của hình dạng chiếc xe đối với sức cản của không khí khi xe chạy. Theo lý thuyết, một mặt cầu kim loại có Cd bằng 1.0, nhưng nếu tính đến hiệu ứng nhiễu loạn của không khí phía sau nó thì giá trị đó xấp xỉ 1.2. Hệ số khí động học thấp nhất là đối với vật thể có dạng hình giọt nước. Hệ số cản có giá trị 0.05. Tuy nhiên chúng ta khó có thể chế tạo một chiếc xe giống như thế. Những chiếc xe hiện đại thường có hệ số cản Cd vào khoảng 0.30.

Lực cản tỷ lệ với hệ số cản, diện tích mũi xe và bình phương vận tốc của phương tiện. Nghĩa là một chiếc xe hơi di chuyển với vận tốc 193km/giờ phải thắng một lực cản gấp bốn lần lực cản của chiếc xe đó khi di chuyển ở tốc độ 97km/giờ. Và vì vậy, vận tốc tối đa của xe sản sinh ra lực cản tối đa. Nếu chúng ta muốn nâng tốc độ tối đa của chiếc Ferrari Testarossa từ 290km/giờ lên 322km/giờ như chiếc Lamborghini Diablo, mà không thay đổi hình dạng của xe thì chúng ta phải nâng công suất của nó từ 390 mã lực lên 535 mã lực. Còn nếu chúng ta bỏ ra nhiều thời gian và tiền bạc cho việc nghiên cứu hình dạng khí động học của xe thì có thể làm giảm hệ số cản Cd của nó từ 0.36 xuống 0.29

Fastback (dạng đuôi lướt: từ những năm 1960, các kỹ sư chế tạo xe đua đã thực sự coi trọng hình dạng khí động học của xe. Họ đã khám phá ra rằng, nếu giảm bớt độ dốc phía sau của xe xuống 20 độ hoặc thấp hơn, thì luồng khí sẽ xuôi theo đường mui xe một cách trơn tru và làm giảm đáng kể lực cản. Họ gọi thiết kế kiểu này là “fastback”. Do đó, nhiều mẫu xe đua như chiếc Porsche 935/78 “Moby Dick” đã kéo dài và hạ thấp phần đuôi quá mức tưởng tượng.

Với một chiếc xe dạng sedan hay hatchback, luồng không khí sẽ quẩn lại ở phía cuối mui xe do sự hạ thấp đột ngột của phía sau mui xe tạo ra một vùng áp suất thấp, vì vậy, tạo ra sự nhiễu loạn không khí phía sau mui xe. Sự nhiễu loạn này luôn gây tác dụng xấu đối với hệ số cản.

Nếu góc của mui xe phía sau càng dựng đứng, thì luồng không khí sẽ thay đổi càng đột ngột gây ảnh hưởng rất xấu tới sự ổn định ở tốc độ cao. Vào thời kỳ mới phát triển, các nhà sản xuất ôtô chưa hiểu sâu sắc về vấn đề này nên đã chế tạo ra một vài loại xe kiểu đó.

Lực nâng: theo lý thuyết khí động học, khi xe chạy, luồng không khí phía trên mui xe di chuyển với quãng đường dài hơn luồng không khí phía bên dưới gầm xe, phía trước nhanh: hơn phía sau nên theo nguyên lý Bernoulli, vận tốc khác nhau của dòng khí sẽ phát sinh chênh lệch áp suất tạo nên lực nâng xe lên làm giảm sức bám mặt đường của lốp.

Cũng như lực cản, lực nâng tỷ lệ với diện tích mặt sàn xe, với bình phương vận tốc và hệ số nâng (Cl) – hệ số này phụ thuộc hình dạng của xe. Ở tốc độ cao, lực nâng có thể tăng quá mức và gây ảnh hưởng rất xấu đến sự chuyển động của xe. Lực nâng tập trung chủ yếu ở phía sau, nếu lực nâng quá lớn, các bánh xe phía sau sẽ bị trượt, và như vậy rất nguy hiểm, nhất là khi xe chạy ở tốc độ cao hơn 200km/giờ.

Vì vậy, việc cùng một lúc đạt được hệ số cản và hệ số nâng tối ưu là rất khó khăn. Tuy nhiên, người ta đã nghiên cứu rất công phu và đã tìm ra một số giải pháp tối ưu để giảm lực cản và lực nâng xuống mức thấp nhất...

Những biện pháp cải thiện tính năng khí động học

Để cải thiện tính năng khí động học, giảm thiểu hệ số cản Cd, người ta thường dùng các biện pháp sau đây:

Cánh đuôi: Vào đầu những năm 60, các kỹ sư của Ferrari đã khám phá ra rằng, bằng cách gắn thêm một tấm cản (chúng ta gọi đơn giản là CÁNH) vào đuôi phía sau, lực nâng có thể giảm đáng kể hoặc thậm chí phát sinh lực nén. Trong khi đó, lực cản chỉ tăng một lượng rất nhỏ.

Cánh có tác dụng hướng phần lớn luồng không khí trên mui xe thoát thẳng ra phía sau mà không quẩn trở lại, vì thế, làm giảm lực nâng. Nếu tăng góc độ của cánh thì có thể làm tăng lực nén thậm chí tới 100kg. Khi đó, chỉ có một luồng không khí rất nhỏ chạy ra phía sau và quẩn dưới đuôi cánh. Như vậy cánh đã làm giảm đáng kể sự nhiễu loạn không khí xuất hiện ở chiếc xe không có dạng fastback, và đã loại trừ được lực nâng, xe chỉ còn chịu lực cản.

Cánh gầm: Cánh gầm là tên gọi chung của cánh hướng gió lắp phía dưới cản trước và cánh hướng gió lắp dọc hông xe. Cánh gầm lắp phía dưới mũi xe có tác dụng làm biến đổi luồng không khí lưu động phía dưới gầm xe. Chúng ta thường gọi cánh gầm lắp đặt ở gờ đáy của cản trước là “cản gió trước”. Và những tấm chắn dọc hông xe là “tấm chắn gió ngang”. Để hiểu tác dụng của chúng, trước hết chúng ta hãy phân tích luồng không khí ở mặt dưới sàn xe.

Luồng không khí ở phía dưới sàn xe luôn là điều không mong muốn. Có nhiều bộ phận như động cơ, hộp số, trục lái và vài bộ phận khác phơi trần dưới đáy xe. Chúng sẽ ngăn cản luồng không khí, đó không chỉ là nguyên nhân gây ra sự nhiễu loạn làm tăng lực cản mà nó còn làm chậm luồng không khí và tăng lực nâng theo nguyên lý Bernoulli.

Cánh gầm và cánh cản ngang được sử dụng để giảm luồng không khí bên dưới bằng cách hướng không khí đi qua những mặt bên cạnh của xe. Kết quả là chúng làm giảm bớt lực cản và lực nâng do luồng không khí phía dưới sinh ra. Nói chung, cánh cản ngang càng thấp thì hiệu quả càng cao. Chính vì thế mà bạn nhìn thấy những chiếc xe đua có cánh gầm và cánh cản ngang gần sát với mặt đường. Tất nhiên với những chiếc xe phổ thông thì không thể làm như vậy.

Gầm xe trơn nhẵn: Chúng ta cũng có thể giảm bớt ảnh hưởng của luồng không khí phía dưới bằng cách làm cho gầm xe trở lên trơn nhẵn để tránh được sự nhiễu loạn và lực nâng.

Hiệu ứng mặt đường: Đối với các kỹ sư chế tạo xe đua, cánh đuôi có thể là một giải pháp tốt để giảm lực nâng, nhưng vẫn chưa phải là những cái mà họ thực sự mong muốn. Một chiếc xe đua Công thức 1 lao vút đi trong khoảng 4 giây sau khi tăng tốc, điều đó đòi hỏi lực nén phải giữ cho những bánh xe bám chặt xuống đường. Lắp một chiếc cánh với góc độ lớn có thể đáp ứng được yêu cầu này, song nó lại làm tăng hệ số cản.

Vào những năm 70, Collin Chapman đã tìm ra một phương thức hoàn toàn mới để tạo lực nén mà không làm ảnh hưởng đến lực cản. Đó là hiệu ứng mặt đường. Ông đã tạo một đường dẫn không khí ở dưới đáy chiếc xe đua Lotus 72 của mình. Đường dẫn không khí này khá hẹp ở phía trước và mở rộng dần về phía sau. Do gầm xe gần sát mặt đường, sự kết hợp giữa đường dẫn không khí và mặt đường tạo thành một đường hầm gần như đóng kín. Khi chiếc xe đang chạy, không khí vào đường hầm từ phía mũi rồi thoát thẳng ra phía sau khiến áp suất không khí giảm dần về phía đuôi xe và như vậy sẽ phát sinh lực nén.

Hiệu ứng mặt đường có ảnh hưởng tốt hơn so với cánh đuôi và nó đã sớm được áp dụng cho xe Công thức 1. Vào năm 1978, Brabham (người chế tạo F1 McLaren lừng danh) áp dụng cho chiếc Gordon Murray của mình bằng phương thức khác, thay vì đường dẫn khí mở rộng, anh ta đã sử dụng một quạt gió công suất lớn để tạo áp suất thấp ở gần đuôi xe. Tất nhiên FIA (Liên đoàn ôtô Quốc tế) đã công nhận điều đó. Tuy nhiên, hiệu ứng mặt đường không thích hợp cho những chiếc xe phổ thông. Vì loại này cần phải có gầm xe cao để thích hợp với các loại đường thông dụng và như vậy hiệu ứng mặt đường gần như mất tác dụng. Nói chung, các nhà test xe đều không coi đây là một giải pháp tốt để tạo lực nén dù rằng cũng có những chiếc xe như chiếc Duner 962 của Đức có thể điều chỉnh độ cao của gầm xe để lợi dụng hiệu ứng mặt đường và đạt lực nén đến 40%.

Một số kỷ lục thế giới về hệ số cản Cd

Model	Cd
Ford Probe V (1986)	0.137
GM EV1 (1996)	0.19
Mercedes-Benz C111-III (1978)	0.195
Opel Calibra (1989)	0.26
Mercedes E230 (1996)	0.27
VW Passat (1997)	0.27
Lexus LS400 (1997)	0.27
BMW 318i (1998)	0.27

by autonet site

How to car vehicle work? Động cơ ôtô hoạt động như thế nào?

Bạn đã bao giờ mở nắp ca-pô chiếc ôtô của mình và tự hỏi cái gì xảy ra trong động cơ của nó chưa? Có thể bạn không hiếu kỳ và không muốn biết tường tận điều đó. Thế nhưng khi mua một chiếc xe mới chắc chắn bạn cũng cần phải biết 3.0 V6 hay 2.4 G... nghĩa là gì? “Dual overhead cams” hay “tuned port fuel injection” là thế nào?... Để trả lời cho các câu hỏi trên, chúng ta hãy tìm hiểu về động cơ của ôtô.

Mục đích của động cơ ôtô (thường sử dụng nhiên liệu xăng hoặc dầu diesel - tạm gọi là động cơ) là chuyển đổi năng lượng sinh ra từ quá trình đốt cháy xăng, dầu thành năng lượng cơ học để chiếc xe của bạn có thể chuyển động được. Do quá trình cháy diễn ra bên trong xilanh nên động cơ này được gọi là động cơ đốt trong.

Động cơ Maybach 57

Trên thực tế, có cả loại động cơ đốt ngoài. Ví dụ như động cơ hơi nước sử dụng trên xe lửa cổ điển là loại động cơ đốt ngoài. Loại nhiên liệu như than, gỗ, dầu, ... được sử dụng trên động cơ hơi nước để tạo ra nhiệt năng đun nước sôi thành hơi nước và chính hơi nước này lại tạo nên chuyển động bên trong động cơ. Hiệu suất của động cơ đốt trong cao hơn động cơ đốt ngoài (tức là cùng quãng đường như nhau, động cơ đốt trong tốn ít nhiên liệu hơn động cơ đốt ngoài), thêm nữa động cơ đốt trong có kích thước nhỏ hơn nhiều so với động cơ đốt ngoài tương đương. Đó là lý do tại sao ôtô lại sử dụng động cơ đốt trong.

Nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ

Hầu hết các xe ôtô hiện nay sử dụng động cơ đốt trong loại piston chuyển động tịnh tiến do có các ưu điểm:

- Hiệu suất khá cao (so với động cơ đốt ngoài)
- Chi phí sử dụng vừa phải (so với động cơ tuabin khí)
- Dễ dàng tiếp nhiên liệu duy trì hành trình (so với động cơ điện)
- Những ưu điểm này làm cho động cơ đốt trong là công nghệ hầu như là duy nhất hơn 100 năm qua.

Để rõ hơn về nguyên lý hoạt động, chúng ta hãy tìm hiểu những điều cơ bản nhất về động cơ đốt trong.

Nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong

Mô phỏng quá trình bắn của khẩu súng đại bác

Trước hết, một ví dụ đơn giản nhất về động cơ đốt trong chính là khẩu súng đại bác. Khẩu súng là một ống hình trụ được bịt kín một đầu. Người ta nhồi thuốc súng vào lòng nòng súng sau đó cho một viên đạn (hình dạng hình trụ có đầu nhọn) để bịt kín hoàn toàn khối thuốc súng. Khi bắn, người ta châm lửa đốt cho khối thuốc súng cháy. Lượng khí sinh ra tức thời rất lớn làm áp suất trong nòng súng tăng mạnh đẩy viên đạn bắn ra khỏi nòng súng. Động cơ của các xe ôtô chính là một cơ cấu cơ khí tận dụng được năng lượng đó và chuyển hoá thành chuyển động quay cho trục khuỷu của động cơ.

Hầu hết các xe ôtô hiện nay đang sử dụng loại động cơ 4 kỳ (do Nicolaus Otto phát minh năm 1867). 4 kỳ của động cơ đốt trong được minh hoạ ở hình 1. Chúng gồm có:

- Kỳ hút (nạp)
- Kỳ nén
- Kỳ cháy (nổ)
- Kỳ xả

Chúng ta có thể nhìn thấy chi tiết đang chuyển động lên xuống trong động cơ, đó là piston. Piston được nối với trục khuỷu nhờ thanh truyền. Toàn bộ quá trình của 4 kỳ có thể miêu tả như sau:

Hình 1: Nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳ

Chú thích: A: Van nạp, cò mổ, lò xo xu-páp; B: Nắp xilanh; C: Họng hút; D: Nắp xilanh; E: Thân xilanh; G: Các-te chức dầu; H: Dầu bôi trơn; I: Trục cam; Van xả, cò mổ, lò xo xu-páp; K: Bugi; L: Họng xả; M: Piston; N: Thanh truyền; O: Vòng đệm; P: Trục khuỷu.

1. Vị trí xuất phát đầu tiên của piston là ở trên đỉnh, lúc này van (xuppap) nạp mở ra và piston chuyển động xuống dưới để lượng hỗn hợp không khí và các hạt xăng nhỏ (gọi tắt là hỗn hợp khí) nạp đầy vào trong xi lanh (phần 1-màu vàng).

2. Khi piston chuyển động lên trên để nén khối không khí đã hoà trộn các hạt xăng nhỏ li ti. Việc nén không khí lại sẽ làm cho hiệu quả của việc đốt cháy không khí tăng thêm nhiều (phần 2-màu tím).

3. Khi piston chạm tới đỉnh (điểm chết trên) của hành trình đi lên, nến điện phát tia lửa đốt cháy xăng hoà trộn trong không khí. Lúc này hơi xăng cháy tức thời đã tạo nên sự nổ ở trong xilanh đẩy piston đi xuống (phần 3-màu đỏ).

4. Khi piston đã ở điểm dưới cùng (điểm chết dưới), van (xuppap) xả mở ra và khi piston đi lên sẽ đẩy toàn bộ lượng khí trong xi lanh ra ngoài qua ống xả (phần 4-màu xanh).

Bây giờ, động cơ lại sẵn sàng cho chu trình tiếp theo và nó lại tiếp tục nạp hỗn hợp khí và hơi xăng. Lưu ý rằng, chuyển động của động cơ là chuyển động quay của trục khuỷu, còn chuyển động của piston lại là chuyển động tịnh tiến. Để chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay cần nhờ đến trục khuỷu. Bây giờ chúng ta cùng xem xét sự ghép nối và phối hợp làm việc của các bộ phận trong động cơ như thế nào?

Phần cốt lõi của động cơ là xilanh và piston chuyển động lên xuống trong đó. Động cơ mô tả trên đây là loại động cơ một xilanh. Thế nhưng đa số động cơ ôtô hiện nay không chỉ có một xilanh mà có tới 4, 6 hoặc 8 xilanh, 12 hay 16. Đối với động cơ nhiều xilanh, các xilanh được sắp xếp thành một trong những cách sau: thành một hàng dọc (xilanh xếp thẳng hàng), thành hình chữ V (xilanh xếp hình chữ V) , hai xilanh xếp đối nhau nằm ngang (xilanh xếp đối đỉnh) hoặc hình sao (động cơ máy bay) như hình vẽ minh hoạ dưới đây.

Mô phỏng hoạt động của động cơ 4 xilanh, thẳng hàng

Mô phỏng hoạt động của động cơ 6 xilanh, xếp hình chữ V (V6)

Mô phỏng hoạt động của động cơ 4 xilanh, đối đỉnh

Mỗi cách sắp xếp có những ưu, nhược điểm riêng về độ êm dịu khi hoạt động, giá thành sản xuất, hình dạng kết cấu. Những ưu, nhược điểm của từng loại sẽ làm cho chúng phù hợp với từng loại phương tiện giao thông. Ví dụ: động cơ chữ V hoặc 1 hàng dọc và ít xilanh thường sử dụng cho ôtô, động cơ 1 hàng dọc và nhiều xi lanh thường được dùng cho tàu thuỷ còn động cơ hình sao thì thường dùng trên máy bay,...

Các thuật ngữ thường dùng trong động cơ

Đầu tiên là “dung tích xi lanh”. Buồng cháy là khoảng không gian mà kỳ nén và kỳ xả xảy ra. Khi piston chuyển động lên và xuống, bạn có thể thấy kích cỡ của buồng cháy thay đổi. Nó có thể là thể tích lớn nhất hoặc nhỏ nhất. Hiệu số giữa thể tích lớn nhất và thể tích nhỏ nhất được gọi là dung tích xi lanh và được đo bằng lít hoặc cc (cubic Centimeter - 1000 cc bằng 1 lít).

Dưới đây là một số ví dụ:

- Một cưa máy cần có một động cơ khoảng 40 cc
- Một xe môtô cần động cơ khoảng 500 cc hoặc 750 cc
- Một xe ôtô thể thao cần động cơ lớn hơn nữa, khoảng 5 lít.
- Đa số xe ôtô bình thường cần động cơ từ 1.5 lít (1500 cc) đến 4.0 lít (4000 cc)

Nếu bạn có một động cơ 4 xilanh và mỗi xilanh có dung tích khoảng nửa lít thì động cơ của bạn có dung tích 2.0 lít. Nếu mỗi xilanh là nửa lít nhưng động cơ có 6 xilanh xếp thành hình chữ V thì động cơ của bạn có dung tích 3.0 lít và người ta thường ký hiệu là động cơ 3.0 V6. Thông thường dung tích xilanh cho bạn biết về công suất của động cơ. Một xilanh dung tích 0.5 lít có thể chứa lượng hỗn hợp khí gấp đôi một xilanh dung tích 0.25 lít. Vì vậy động cơ 2.0 lít có thể chỉ cho công suất bằng một nửa động cơ 4.0 lít. Có thể tăng dung tích xilanh bằng cách tăng số lượng xilanh của động cơ hoặc tăng thể tích buồng cháy của từng xilanh.

Chắc hẳn bạn đã nhìn thấy động cơ xe của bạn có rất nhiều hệ thống phụ giúp cho nó hoạt động. Hầu hết các hệ thống phụ trợ được thiết kế với những công nghệ khác nhau. Hệ thống phụ càng hiện đại thì hiệu suất của động cơ càng cao và ngược lại. Sau đây chúng ta cùng xem xét một số hệ thống phụ được lắp đặt trên động cơ hiện đại.

Bugi

Nến điện dùng để cung cấp tia lửa đốt cháy hỗn hợp khí tạo nên sự cháy trong động cơ. Nến điện cần phải đánh lửa đúng thời điểm để hiệu suất của kỳ nổ đạt cao nhất. (xem bài hệ thống đánh lửa trên ô tô).

Xu-páp (van xả, hút)

Mô phỏng hoạt động của cơ cấu phối khí

Các xu-páp hút và xả cần phải được mở ra đúng thời điểm để lượng không khí nạp vào xilanh nhiều nhất và thải sạch lượng khí cháy trong xilanh ra đường xả. Chú ý rằng, các xu-páp nạp và thải đều đóng ở kỳ nén và nổ để buồng cháy được bịt kín.

Piston

Piston có dạng hình trụ được chế tạo bằng kim loại và chuyển động lên xuống trong xi-lanh.

Xéc-măng

Xéc-măng có nhiệm vụ làm kín phần khe hở giữa piston và xilanh. Xéc-măng đáp ứng hai mục đích:
- Chống được sự lọt khí trong quá trình nén và nổ (loại xéc-măng này còn được gọi là xéc măng hơi).
- Ngăn chặn không cho dầu bôi trơn lọt lên buồng cháy vì nếu dầu lọt lên buồng cháy thì sẽ bị đốt và do vậy lượng tiêu hao dầu bôi trơn sẽ rất lớn đồng thởi làm giảm hiệu suất cháy (loại này được gọi là xéc-măng dầu).
- Đối với đa số các xe cũ, tiêu thụ dầu nhờn tăng lên vì xéc-măng dầu bị mòn nên dầu nhờn bị lọt lên buồng cháy và cháy lẫn với hòa khí.

Thanh truyền (tay biên)

Thanh truyền dùng để nối piston với trục khuỷu của động cơ. Chúng chuyển động vừa quay vừa tịnh tiến để chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu

Trục khuỷu (trục cơ)

Trục cơ

Trục khuỷu dùng để biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay giống như trục ở bộ bánh vít – trục vít.

Hộp trục khuỷu (các te)

Hộp trục khuỷu bao quanh trục khuỷu và dùng để chứa dầu bôi trơn.

Hệ thống phân phối khí (hệ thống nạp, thải)

Hệ thống phân phối khí gồm các xu-páp và một hệ cơ khí điều khiển chúng đóng mở đúng thời điểm. Hệ thống đóng, mở được gọi là trục cam. Trục cam có các vấu cam đẩy các xu-páp lên và xuống.

Chi tiết (trục cam, vòi phun... ) trong cơ cấu phối khí

Đa số các động cơ hiện đại sử dụng trục cam đặt trên nắp máy, tức là trục cam được đặt trên các xu-páp, như bạn nhìn thấy ở hình 5. Các vấu cam trên trục cam tác động trực tiếp lên các xu-páp hoặc thông qua một vật liên kết ngắn. Các động cơ cổ điển sử dụng loại trục cam đặt phía dưới gần trục khuỷu. Các thanh nối (còn gọi là đũa đẩy) sẽ truyền lực nâng của vấu cam đến các xu-páp qua các đòn bẩy (còn gọi là “dàn cò”).

Trục cam, xu-páp, lò xo, con đội...

Việc dẫn động trục cam quay nhờ dây đai, dây xích hoặc bánh răng truyền chuyển động của trục khuỷu đến để việc đóng mở các xu-páp đồng bộ với chuyển động của piston. Đối với động cơ bốn kỳ, khi trục khuỷu quay được hai vòng thì trục cam mới quay được một vòng.

Xích dẫn động trục cam và bánh răng cam

Đa số các động cơ hiệu suất cao hiện nay sử dụng 4 xu-páp trên một xi lanh ( hai nạp, hai xả) và do vậy cần tới hai trục cam cho một hàng xi-lanh. Điều này dẫn đến thuật ngữ “dual overhead cams (DOHC)” tức là hai trục cam đặt trên nắp xilanh.

Hệ thống đánh lửa

Hệ thống đánh lửa có tác dụng sinh ra nguồn điện cao áp và đưa đến nến điện sinh ra tia lửa đốt cháy nhiên liệu. Bạn dễ dàng tìm ngay ra hệ thống đánh lửa nhờ bộ phân phối điện (chia điện). Bộ chia điện có một đường dây cao áp nối vào trung tâm (còn gọi là dây cao áp chính) và có 4, 6 hoặc 8 dây cao áp nối với các bugi (gọi là dây cao áp con, số dây cao áp con phụ thuộc vào số xilanh của động cơ). Bộ chia điện sẽ phân phối cho mỗi xilanh nhận được nguồn điện cao áp một lần trong một chu trình vào đúng thời điểm thích hợp của kỳ nén để quá trình cháy hoàn hảo nhất, động cơ sẽ hoạt động hiệu quả và êm dịu nhất.

Hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát trên xe hơi gồm có bộ tản nhiệt (két nước làm mát) và bơm nước cùng các ống dẫn và cảm biến nhiệt độ. Nước được luân chuyển trong động cơ và đi ra ngoài tới két mát để làm lạnh. Một số xe ôtô, trong đó có Volswagen Beetles và các xe mô tô hay máy cắt cỏ, động cơ được làm mát bằng không khí (các động cơ này rất dễ nhận ra bởi các cánh tản nhiệt bên ngoài mỗi xi lanh). Tản nhiệt không khí có ưu điểm là trọng lượng của động cơ nhẹ hơn nhưng mức độ tản nhiệt kém hơn làm mát bằng nước nên nhiệt độ động cơ nóng hơn, hiệu suất và tuổi thọ giảm đi.

Hệ thống nạp và hệ thống khởi động

Đa số các xe ôtô sử dụng hệ thống nạp bình thường (tức là hút khí tự nhiên nhờ độ chênh áp giữa áp suất của không khí bên ngoài và độ chân không trong xilanh). Đối với các ôtô hiện đại, để tăng hiệu suất động cơ người ta sử dụng hệ thống nạp khí Turbocharged hoặc Supercharged để tăng lượng không khí nạp vào động cơ đồng thời tăng mức độ hoà trộn không khí và nhiên liệu giúp cho áp suất nén tăng lên, quá trình cháy hoàn hảo hơn và hiệu suất cao hơn. Bộ Turbocharged sử dụng một tuabin nhỏ nhờ năng lượng của dòng khí thải làm quay máy nén khí còn bộ Supercharged lại sử dụng trực tiếp nguồn công suất của động cơ để làm quay máy nén khí.

Chi tiết cánh Tua-bin trong cơ cấu tăng áp Turbocharged

Hệ thống khởi động gồm có một động cơ điện và một cuộn dây khởi động từ. Khi bạn bật khoá điện khởi động, động cơ điện làm quay trục khuỷu động cơ vài vòng để tạo nên quá trình nén, nổ. Động cơ khởi động cần phải thắng được những sức cản sau:

- Toàn bộ lực ma sát của động cơ
- Lực nén của xilanh động cơ (đối với xilanh nào đó đang ở quá trình nén)
- Phần năng lượng để trục cam đóng và mở xu-páp
- Tất cả những hệ thống phụ khác như bơm nước làm mát, bơm dầu, máy phát điện,...

Vì nguồn điện từ ắc quy của xe chỉ là 12 V trong đó công suất của động cơ điện lại phải rất lớn để thắng được những lực cản trên đây, nên dòng điện sử dụng cho động cơ điện khá cao. Để tăng độ bền cho hệ thống khởi động cần phải giảm tải cho khoá điện bằng cách sử dụng khởi động từ đóng mở dòng điện vào động cơ điện. Như vậy khi bạn bật khoá điện khởi động động cơ, bạn đã cấp điện cho khởi động từ làm việc để đóng mở nguồn điện cho máy khởi động.

Hệ thống bôi trơn

Thân xilanh

Hệ thống bôi trơn có tác dụng đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt của các chi tiết chuyển động của động cơ để chúng di chuyển dễ dàng hơn. Có hai cụm chi tiết chính cần bôi trơn, đó là piston và các ổ bi hoặc bạc trục khuỷu và trục cam của động cơ. Đối với đa số động cơ, dầu bôi trơn được hút từ bình chứa dầu sau đó qua bộ lọc và được nén dưới áp suất cao đến các bề mặt bạc lót và thành xilanh. Sau đó lượng dầu này lại chảy về đáy các-te để tiếp tục một chu trình tuần hoàn mới.

Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu bơm nhiên liệu từ thùng và trộn chúng với không khí để tạo điều kiện cháy tốt nhất trong lòng xilanh. Hệ thống nhiên liệu được chia thành 3 loại: Chế hòa khí, phun nhiên liệu gián tiếp và phun nhiên liệu trực tiếp.

Hệ thống chế hòa khí có tác dụng hoà trộn không khí với nhiên liệu ngay khi không khí được hút vào trong xilanh.

Trong động cơ phun xăng, một lượng nhiên liệu phù hợp nhất được phun trực tiếp vào trong xilanh của động cơ (direct fuel injection) hoặc phun vào đường ống nạp chung (port fuel injection).

Hệ thống xả

Hệ thống xả bao gồm đường ống xả và bộ giảm thanh. Nếu không có bộ giảm thanh thì bạn sẽ nghe thấy âm thanh của hàng ngàn tiếng nổ thoát ra từ đường ống xả. Bộ giảm thanh sẽ làm giảm âm lượng tiếng nổ của động cơ. Hệ thống xả còn có bộ lọc xúc tác nhằm lọc bớt các chất độc hại của khí thải trước khi thải chúng ra ngoài môi trường.

Hệ thống điều khiển chất thải

Hệ thống điều khiển chất thải ở các xe hơi hiện đại gồm có một bộ lọc xúc tác, một hệ thống cảm biến và các cơ cấu chấp hành, một máy tính để giám sát và điều chỉnh hoạt động của các bộ phận. Ví dụ, bộ lọc xúc tác sử dụng chất xúc tác và oxy để đốt cháy hết toàn bộ lượng nhiên liệu và các chất hoá học khác còn sót lại trên đường ống xả. Một cảm biến oxy đặt trong dòng chảy của khí xả sẽ báo cho máy tính điều chỉnh lượng oxy phù hợp.

Hệ thống điện

Hệ thống điện gồm có nguồn điện (ắc quy) và máy phát điện. Máy phát điện dẫn động bằng dây đai và sinh ra điện năng để nạp cho ắc quy. Nguồn điện 12 vôn của ắc quy sẽ cung cấp cho toàn bộ hệ thống điện như hệ thống đánh lửa, radio, đèn pha, bộ rửa kính điện, hệ thống đóng cửa điện,... nhờ hệ thống dây điện của xe.

by vietcar site

Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa trên ôtô

Động cơ đốt trong đã có lịch sử phát triển hơn 100 năm qua. Từ khi ra đời cho đến nay, các nhà thiết kế luôn tìm cách để cải tiến, tăng hiệu suất làm việc, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và giảm mức độ độc hại trong khí xả động cơ.

Động cơ đốt trong là một “cỗ máy” có nhiều hệ thống phụ trợ như hệ thống nhiên liệu, hệ thống làm mát, hệ thống phân phối khí, hệ thống tăng áp... Riêng đối với động cơ xăng thì hệ thống đánh lửa là một trong những thành phần quan trọng nhất. Nó có tác dụng biến dòng điện một chiều điện áp thấp (6-12V, 24V) thành các xung điện cao áp (12.000-40.000) đủ để tạo nên tia lửa điện ở bugi để đốt cháy hòa khí vào đúng thời điểm quy định theo một thứ tự nhất định.

Hình1: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa

Chú thích: A, D: Dây cao áp; B: Nắp chia điện; C: Con quay; E: Vỏ chia điện; F: Cam chia điện; G: Cảm biến đánh lửa; H: IC đánh lửa; I: Bô-bin; J: Bugi đánh lửa.

Trong bài viết này đề cập đến hệ thống đánh lửa của động cơ. Bắt đầu là thời điểm đánh lửa, sau đó chúng ta hãy xem tất cả những thành phần để tạo ra tia lửa như nến điện (bugi), các cuộn tăng áp (bôbin) và bộ chia điện. Cuối cùng, chúng ta sẽ lướt qua một hệ thống đánh lửa lập trình hiện.

Tại sao phải đánh lửa sớm?

Hệ thống đánh lửa trên chiếc xe của bạn cần phải làm việc phù hợp với các hệ thống khác của động cơ. Nó cần phát ra tia lửa chính xác ở một thời điểm nhất định để đốt cháy hỗn hợp khí dãn nở trong xi-lanh phát huy hết công suất. Nếu đánh lửa sai thời điểm thì công suất động cơ bị giảm đi, tiêu hao nhiên liệu và lượng chất độc hại trong khí xả tăng lên.

Hình2: Bugi đánh lửa trước khi piston lên tới Điểm chết trên

Chú thích: 1: Kỳ nạp; 2: Kỳ nén; 3: Kỳ nổ; 4: Kỳ xả; 5: Bugi; 6: Điểm chết trên

Khi không khí và nhiên liệu hoà trộn trong xi lanh bị đốt cháy, nhiệt độ tăng lên và nhiên liệu bị cháy thành khí xả. Điều này dẫn đến áp suất trong xi lanh tăng lên đột ngột và đẩy piston đi xuống.

Để tăng công suất và mô-men động cơ, cần thiết phải tăng áp suất trong xi lanh trong thời kỳ cháy. Áp suất lớn nhất sẽ cho hiệu suất động cơ cao và điều này hoàn toàn phụ thuộc vào thời điểm sinh tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp khí.

Sẽ có một thời gian trễ kể từ khi bu-gi phát tia lửa đến khi hỗn hợp khí bị đốt cháy hoàn toàn và áp suất trong xi-lanh đạt cao nhất. Nếu tia lửa xuất hiện khi piston chạm đến điểm chết trên của kỳ nén, piston đã sẵn sàng di chuyển xuống trước khi áp suất trong xi lanh đạt đến trị số cao nhất. Đây không phải là thời điểm tối ưu.

Để sử dụng triệt để năng lượng của nhiên liệu, tia lửa cần xuất hiện trước khi piston đạt điểm chết trên của kỳ nén để đến khi piston đi xuống đúng lúc áp suất trong xi lanh đạt trị số cao nhất.

Ta biết rằng: Công = lực * khoảng cách; Và trong xi lanh: Lực = áp suất * diện tích đỉnh piston; Khoảng cách = hành trình piston. Vì vậy: Công = áp suất * diện tích đỉnh piston * hành trình piston.

Đối với một động cơ cụ thể thì đường kính piston và hành trình là hằng số, vì vậy chỉ còn cách là tăng áp suất để tăng công suất động cơ.Thời gian đánh lửa rất quan trọng, và thời điểm đánh lửa sớm lên hay muộn đi còn tuỳ thuộc vào các điều kiện khác. Thời gian hỗn hợp cháy gần như là không đổi, nhưng tốc độ của piston sẽ tăng lên khi tốc độ động cơ tăng. Nghĩa là, tốc độ động cơ càng cao thì thời điểm đánh lửa càng phải sớm lên.

Ngoài việc tăng công suất, ta hãy xét những mục tiêu khác, ví dụ như tối thiểu hoá các chất độc hại trong khí xả. Thời điểm đánh lửa muộn đi (tức là thời điểm đánh lửa gần thời điểm piston đến điểm chết trên hơn), áp suất lớn nhất trong xi lanh và nhiệt độ có thể giảm đi. Nhiệt độ giảm sẽ làm làm giảm lượng ô xit ni tơ No_X (một chất độc hại trong khí xả). Đánh lửa muộn cũng làm giảm tiếng gõ trong máy (một vài loại xe hiện nay có cảm biến tiếng gõ động cơ để dò tìm tiếng gõ động cơ tự động).

Các thành phần chính của hệ thống đánh lửa

Bugi: về lý thuyết thì khá đơn giản, nó là công cụ để nguồn điện phát ra hồ quang qua một khoảng trống (giống như tia sét). Nguồn điện này phải có điện áp rất cao để tia lửa có thể phóng qua khoảng trống và tia lửa mạnh. Thông thường, điện áp giữa hai cực của nến điện khoảng từ 40.000 đến 100.000 vôn.

Hình3: Bugi đặt ở chính giữa 4 van của cơ cấu phối khí

Bugi phải cách ly được điện thế cao để tia lửa xuất hiện đúng theo vị trí đã định trước của các điện cực của nến, mặt khác nó phải chịu đựng được điều kiện khắc nghiệt trong xilanh như áp suất và nhiệt độ rất cao, hơn nữa nó phải được thiết kế để các bụi than không bám lại trên các bề mặt điện cực trong quá trình làm việc.

Bugi sử dụng loại sứ cách điện để cách ly nguồn cao áp giữa các điện cực, nó phải đảm bảo để tia lửa phóng ra đúng ở hai đầu của điện cực chứ không phải ở bất cứ điểm nào thuộc hai cực. Ngoài ra chất sứ này còn có tác dụng không để các bụi than bám vào trong quá trình sử dụng. Sứ là vật liệu dẫn nhiệt rất kém, vì vậy vật liệu rất nóng trong quá trình làm việc. Sức nóng đã giúp làm sạch bụi than khỏi điện cực.

Hình 4: Cấu tạo của bugi

Một số xe đòi hỏi phải sử dụng loại bugi nóng. Loại bugi này được thiết kế có chất sứ bao bọc tiếp xúc với kim loại ít hơn do vậy việc trao đổi nhiệt kém hơn và nến nóng hơn và làm sạch bụi bẩn tốt hơn. Bugi lạnh thì ngược lại, thiết kế với vùng trao đổi nhiệt lớn hơn vì vậy sẽ nguội hơn khi hoạt động.

Nhà thiết kế đã lựa chọn nhiệt độ làm việc của nến điện phù hợp cho mỗi loại xe. Một số chiếc xe có hiệu suất cao sẽ sinh nhiều nhiệt hơn do vậy phải sử dụng nến nguội hơn. Nếu nến điện quá nóng, nó sẽ làm cho hỗn hợp cháy trước khi tia lửa phát ra, vì vậy cần lựa chọn chính xác loại nến điện phù hợp cho mỗi loại xe.

Hình 5: Bugi nóng (trái), bugi nguội (phải)

Bôbin (hình 6): là bộ phận sinh ra cao áp để tạo ra tia lửa. Rất đơn giản, điện thế cao được sinh ra do cảm ứng giữa hai cuộn dây. Một cuộn có ít vòng được gọi là cuộn sơ cấp (màu vàng), cuốn xung quanh cuộn sơ cấp (màu đen) nhưng nhiều vòng hơn là cuộn thứ cấp. Cuộn thứ cấp có số vòng lớn gấp hàng trăm lần cuộn sơ cấp.

Dòng điện từ nguồn điện chạy qua cuộn sơ cấp của bôbin, đột ngột, dòng điện bị ngắt đi tại thời điểm đánh lửa do má vít (đang đóng kín mạch điện thì đột ngột mở ra). Khi dòng điện ở cuộn sơ cấp bị ngắt đi, từ trường điện do cuộn sơ cấp sinh ra giảm đột ngột. Theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, cuộn thứ cấp sinh ra một dòng điện để chống lại sự thay đổi từ trường đó. Do số vòng của cuộn thứ cấp lớn gấp rất nhiều lần số vòng dây cuộn sơ cấp nên dòng điện ở cuộn thứ cấp có điện áp rất lớn (có thể đến 100.000 vôn). Dòng điện cao áp này được bộ chia điện đưa đến nến bugi qua dây cao áp.

Hình 6: Bôbin tăng áp

Bộ chia điện (hình 7): có một số chức năng như sau: thứ nhất, nó chia nguồn điện cao áp từ tăng điện đến các xi lanh. Điều này được thực hiện bởi trục bộ chia điện và con quay gắn ở đầu. Cuộn thứ cấp của tăng điện được kết nối với con quay, nắp bộ chia điện có các đầu nối với các dây cao áp đến các xi lanh. Khi con quay quay vòng tròn nó sẽ chia nguồn điện cao áp cho các xi lanh theo một tứ tự nhất định.

Hình 7: Bộ chia điện

Chú thích: A: Dòng cao áp đến từ bô-bin đánh lửa; B: Con quay; C: Nắp chia điện; D: Dòng cao áp tới các xi lanh.

Bộ chia điện đời cổ hơn (sử dụng má vít) (hình 8) có hai phần, phần trên là bộ chia cao áp như vừa nêu, còn phía dưới là bộ phận để ngắt dòng điện sơ cấp của bôbin. Đầu tiếp đất của tăng điện được nối với má vít của bộ chia điện.

Một trục cam ở trung tâm bộ chia điện sẽ làm cho phần động của má vít tách khỏi phần tĩnh tại thời điểm đánh lửa. Điều này lý giải tại sao dòng điện của cuộn dây sơ cấp lại bị mất đi đột ngột và sinh ra xung cao áp.

Hình 8: Bộ chia điện đời cổ sử dụng cam, má vít và tụ điện

Chú thích: A: Dây nối với bô-bin đánh lửa; B: Má vít; C: Vít chỉnh thời điểm đánh lửa sớm; D: Cam dẫn; E: Cam quay; F: Tụ điện.

Để điều khiển thời điểm đánh lửa (thời điểm mở má vít), người ta sử dụng hệ thống làm sớm chân không hoặc hệ thống làm sớm ly tâm. Những hệ thống cơ khí này điều khiển sớm lửa theo tải trọng và theo tốc độ động cơ.

Thời điểm đánh lửa đóng vai trò rất quan trọng đối với hiệu suất của động cơ, vì vậy hiện nay các xe thường sử dụng các cảm biến đánh lửa thay cho má vít. Các cảm biến này sẽ báo cho khối ECU chính xác vị trí của piston, máy tính trên xe sẽ quyết định khi nào mở hoặc đóng dòng điện trong cuộn dây sơ cấp.

Hình 9: Hệ thống đánh lửa không dùng bộ chia điện, mỗi bugi đều có bộ tăng áp riêng

Vài năm gần đây, chắc bạn đã được nghe về các xe mới chỉ cần điều chỉnh và bảo dưỡng sau 100.000 dặm. Một trong những công nghệ kéo dài được thời gian bảo trì đó là hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện, thường gọi là hệ thống đánh lửa lập trình ESA. Hệ thống này không chỉ có một bôbin tăng áp mà mỗi một xi lanh đều có một tăng điện riêng. Khối ECU trung tâm sẽ quyết định toàn bộ thời điểm đánh lửa chính xác cho các xi lanh. Ưu điểm của hệ thống đánh lửa ESA chính là: thứ nhất, không có bộ chia điện; thứ hai, không cần dây cao áp; và cuối cùng là thời điểm đánh lửa được tự động điều chỉnh theo chương trình lập sẵn. Điều này làm tăng hiệu suất động cơ, giảm tiêu thụ nhiên liệu và các chất độc hại trong khí xả đồng thời làm tăng công suất tổng thể của động cơ.

Hệ thống đánh lửa của các xe hiện đại có rất nhiều điều thú vị và đáng quan tâm. Nếu bạn là người yêu thích xe hơi, hãy thường xuyên cập nhật những thông tin về các hệ thống mới trên xe ô tô.

by autonet

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái

Khi bạn xoay vành tay lái đi, đương nhiên chiếc xe của bạn sẽ chuyển hướng theo phía mà bạn muốn. Thế nhưng quan hệ “nhân quả” của chúng như thế nào? Chắc chắn sẽ có nhiều điều thú vị khi bạn tìm hiểu về nguyên lý làm việc của hệ thống lái trên xe ô tô.

Sau đây sẽ là một số kiến thức cơ bản nhất về hệ thống chuyển hướng của xe. Chúng ta sẽ cùng nghiên cứu về nguyên lý làm việc, một số hệ thống chuyển hướng cơ bản và ảnh hưởng của nó đến tính kinh tế nhiên liệu của xe. Chúng ta hãy cùng xem xét cái gì làm cho chiếc xe chuyển hướng. Chắc chắn nó không đơn giản như bạn nghĩ!.

Hình 1: Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe hơi

Đầu tiên, bạn sẽ rất ngạc nhiên vì khi chuyển hướng, các bánh xe trước không đi theo cùng một hướng. Tại sao vậy? Để chiếc xe chuyển hướng êm dịu, mỗi bánh xe cần phải đi theo một đường tròn khác nhau. Bởi vì bánh xe bên trong chuyển động theo một vòng tròn có bán kính nhỏ hơn, việc quay vòng khó khăn hơn so với bánh xe phía ngoài. Nếu bạn vẽ một đường thẳng vuông góc với từng bánh xe, các đường thẳng đó sẽ giao nhau tại tâm quay vòng. Sơ đồ hình học dưới đây cho biết bánh xe bên trong sẽ phải quay nhiều hơn bánh xe ngoài.

Hình 2: Sơ đồ mô phỏng bán kính quay vòng

Từ trước đến nay tồn tại một cặp cơ cấu lái khác nhau. Có thể tóm tắt chung nhất là cơ cấu bánh răng - thanh răng (Rack-and-pinion) và trục vít – bánh vít (recirculating ball). Trước hết chúng ta cùng xem xét nguyên lý của hệ thống bánh răng – thanh răng.

< src="http://www.autonet.com.vn/Library/Images/10/2007/T03/Kythuat/steering_turn.swf" width="425" height="350">
Hình 3: Xin mời kích chuột vào vô lăng để xem nguyên lý

Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng xuất hiện và rất nhanh được sử dụng phổ biến trên các xe ô tô du lịch và xe tải nhỏ, xe SUV. Nó là một cơ cấu cơ khí khá đơn giản. Một bánh răng được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn trên một ống kim loại. Một thanh nối (tie rod) nối với hai đầu mút của thanh răng.

Bánh răng tròn được nối với trục tay lái. Khi bạn xoay vành tay lái, bánh răng quay làm chuyển động thanh răng. Thanh nối ở hai đầu thanh răng được gắn với một cánh tay đòn trên một trục xoay (hình 4).

Hình 4: Hệ thống lái với bánh dẫn hướng trong hệ thống treo độc lập

Cặp bánh răng – thanh răng làm hai nhiệm vụ:

- Chuyển đổi chuyển động xoay của vành tay lái thành chuyển động thẳng cần thiết để làm đổi hướng bánh xe.

- Nó cung cấp một sự giảm tốc, tăng lực để làm đổi hướng các bánh xe dễ dàng và chính xác hơn.

Trên đa số xe hơi hiện nay người ta thường phải xoay vành tay lái ba đến bốn vòng để chuyển hướng bánh xe từ cuối cùng bên trái sang tận cùng bên phải và ngược lại. Tỉ số truyền của hộp tay lái là tỉ số biểu thị mối quan hệ của góc quay vành tay lái với góc mà bánh xe đổi hướng. Ví dụ, nếu vành tay lái quay đượcmột vòng (360 độ) mà chiếc xe đổi hướng 20 độ, thì khi đó tỉ số lái là 360 chia 20 bằng 18: 1. Một tỉ số cao nghĩa là bạn cần phải quay vành tay lái nhiều hơn để bánh xe đổi hướng theo một khoảng cách cho trước. Tuy nhiên, một tỉ số truyền cao sẽ không hiệu quả bằng tỉ số truyền thấp. Nhìn chung, những chiếc ô tô hạng nhẹ và thể thao có tỉ số này thấp hơn so với các xe lớn hơn và các xe tải hạng nặng. Tỉ số thấp hơn sẽ tạo cho tay lái phản ứng nhanh hơn, bạn không cần xoay nhiều vành tay lái khi vào cua gấp, và đây chính là một đặc điểm có lợi cho các xe đua. Các ô tô loại nhỏ này khá nhẹ nên chỉ cần loại tay lái có tỷ số thấp, các loại xe lớn thường phải dùng loại hộp tay lái có tỷ số cao hơn đển giảm lực tác động của người lái khi điều khiển xe vào cua.

Một số chiếc xe có hộp số với tỷ số thay đổi được, vẫn sử dụng bộ bánh răng thanh răng nhưng có bước răng ở phần giữa và phần bên ngoài khác nhau (bước răng là số răng trên một đơn vị độ dài). Điều này làm cho chiếc xe có phản ứng nhanh hơn khi bác tài bắt đầu đánh lái nhưng lại giảm được lực khi các bánh xe gần ở vị trí hạn chế.

Hệ thống lái bánh răng-thanh răng có trợ lực

Hình 5: Sơ đồ hệ thống lái có trợ lực

Ở hệ thống lái này, thanh răng được thiết kế hơi khác so với loại thường một chút. Một phần của thanh răng có chứa một xi lanh và một piston luôn ở vị trí giữa. Piston được nối với thanh răng. Có hai đường ống dẫn chất lỏng ở hai bên của piston. Một dòng chất lỏng (thường là dầu thuỷ lực) có áp suất cao sẽ được bơm vào một đầu đường ống để đẩy piston dịch chuyển, hỗ trợ thanh răng chuyển dịch. Như vậy, khi bạn đánh lái sang bên nào thì cũng có sự hỗ trợ của hệ thống thuỷ lực sang bên đó.

Cơ cấu lái trục vít-êcu-bi-cung răng

Cơ cấu này hiện đang được sử dụng trên hầu hết các xe tải và SUV. Sự liên kết của các chi tiết trong cơ cấu hơi khác với cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng.

Hình 6: Sơ đồ bố trí các chi tiết trong hệ thống lái

Bạn có thể tưởng tượng rằng cơ cấu có hai phần. Phần thứ nhất là một khối kim loại có một đường ren rỗng trong đó. Bên ngoài khối kim loại này có một vài răng ăn khớp với một vành răng (có thể dịch chuyển một cánh tay đòn). Vành tay lái được nối với một trục có ren (giống như một cái êcu lớn) và ăn khớp với các rãnh ren trên khối kim loại nhờ các viên bi tròn (xem hình 7). Khi xoay vành tay lái, êcu quay theo. Đáng lẽ khi vặn chiếc êcu này, nó phải đi sâu vào trong khối kim loại đúng theo nguyên tắc ren nhưng nó đã bị giữ lại nên khối kim loại phải di chuyển ngược lại. Điều này đã làm cho bánh răng ăn khớp với khối kim loại này quay và dẫn đến di chuyển các cánh tay đòn làm các bánh xe chuyển hướng.

Hình 7: Cơ cấu lái trục vít-êcu-bi-cung răng

Như trên hình vẽ đã thể hiện, chiếc êcu ăn khớp với khối kim loại nhờ các viên bi tròn. Các bi này có hai tác dụng: một là nó giảm ma sát giữa các chi tiết. Thứ hai, nó làm giảm độ rơ của cơ cấu. Độ rơ xuất hiện khi đổi chiều tay lái, nếu không có các viên bi, các răng sẽ rời nhau ra trong chốc lát gây nên độ dơ của tay lái.

Hệ thống trợ lực của cơ cấu lái này cũng tương tự như của cơ cấu lái bánh răng – thanh răng. Việc hỗ trợ cũng được thực hiện bằng cách đưa dòng chất lỏng áp suất cao vào một phía của khối kim loại.

Bơm thuỷ lực

Hình 8: Vị trí bơm trợ lực trong hệ thống lái

Để cung cấp cho hệ thống thuỷ lực hoạt động hỗ trợ cho hệ thống lái, người ta sử dụng một bơm thuỷ lực kiểu cánh gạt (hình 8). Bơm này được dẫn động bằng mô men của động cơ nhờ truyền động puli - đai. Nó bao gồm rất nhiều cánh gạt (van) vừa có thể di chuyển hướng kính trong các rãnh của một rô to. Khi rô to quay, dưới tác dụng của lực ly tâm các cánh gạt này bị văng ra và tì sát vào một không gian kín hình ô van. Dầu thuỷ lực bị kéo từ đường ống có áp suất thấp (return line) và bị nén tới một đầu ra có áp suất cao. Lượng dầu được cung cấp phụ thuộc vào tốc độ của động cơ. Bơm luôn được thiết kế để cung cấp đủ lượng dầu ngay khi động cơ chạy không tải, và do vậy nó sẽ cung cấp quá nhiều dầu khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao. Để tránh quá tải cho hệ thống ở áp suất cao, người ta phải lắp đặt cho hệ thống một van giảm áp (xem hình 9).

Hình 9: Kết cấu bơm trợ lực kiểu cánh gạt

Hệ thống trợ lực lái sẽ hỗ trợ người lái khi anh ta tác dụng một lực trên vành tay lái (khi muốn chuyển hướng xe). Khi người lái không tác động một lực nào (khi xe chuyển động thẳng), hệ thống không cung cấp bất cứ một sự hỗ trợ nào. Thiết bị dùng để cảm nhận được lực tác động lên vành tay lái được gọi là van quay.

Hình 10: Sơ đồ kết cấu van quay

Chi tiết chính của van quay là một thanh xoắn. Thanh xoắn là một thanh kim loại mỏng có thể xoắn được khi có một mô men tác dụng vào nó. Đầu trên của thanh xoắn nối với vành tay lái còn đầu dưới nối với bánh răng hoặc trục vít, vì vậy toàn bộ mô men xoắn của thanh xoắn cân bằng với tổng mô men người lái sử dụng để làm đổi hướng bánh xe. Mô men mà người lái tác động càng lớn thì mức độ xoắn của thanh càng nhiều.

< src="http://www.autonet.com.vn/Library/Images/10/2007/T03/Kythuat/steering_rotary_valve2.swf" width="425" height="350">
Hình 11: Hình động này sẽ cho bạn biết quá trình hoạt động của van xoay và sự đóng, mở các van khi bạn tác động lực vào vành lái (xin mời kích chuột vào tâm hình tròn màu trắng để xem nguyên lý hoạt động của van xoay)

Đầu vào của trục tay lái là một thành phần bên trong của một khối van hình trụ ống. Nó cũng nối với đầu mút phía trên của thanh xoắn. Phía dưới của thanh xoắn nối với phía ngoài của van ống. Thanh xoắn cũng làm xoay đầu ra của cơ cấu lái, nối với bánh răng hoặc trục vít phụ thuộc vào kiểu hệ thống lái.

Khi thanh xoắn bị vặn đi, nó làm bên trong của van ống xoay tương đối với phía ngoài. Do phần bên trong của van ống cũng được nối với trục tay lái (tức là nối với vành tay lái) nên tổng số góc quay giữa bên trong và ngoài của van ống phụ thuộc vào việc người lái xoay vành tay lái.

Khi vành tay lái không có tác động, cả hai đường ống thuỷ lực đều cung cấp áp suất như nhau cho cơ cấu lái. Nhưng nếu van ống được xoay về một bên, các đường ống sẽ được mở để cung cấp dòng cao áp cho đường ống phía bên đó. Tuy nhiên các hệ thống bổ trợ trên có hiệu quả thấp. Chúng ta cùng nghiên cứu một số hệ thống trong tương lai cho hiệu suất cao hơn.

Hệ thống trợ lực lái trong tương lai

Vì bơm trợ lực lái làm việc liên tục nên rất lãng phí năng lượng của động cơ. Bạn sẽ thấy một vài hệ thống mới để có thể cải thiện tính kinh tế nhiên liệu của ô tô. Một trong những ý tưởng mới mẻ đang nằm trên bàn giấy là hệ thống “steer-by-wire” hay “drive-by-wire”, tạm hiểu là lái bằng dây. Những hệ thống này đã loại bỏ hoàn toàn việc liên kết cơ khí giữa vành tay lái và hộp tay lái, thay thế chúng là hệ thống điều khiển điện tử hoàn toàn. Về cơ bản, vành tay lái có thể làm việc giống như bàn phím của bộ chơi game điện tử. Nó có thể bao gồm các cảm biến để “nói” cho chiếc xe của bạn biết bạn đang làm gì với bánh xe, và có vài mô tơ điện để cung cấp cho người lái những phản hồi mà chiếc xe sẽ làm. Đầu ra của các cảm biến này sẽ được sử dụng để điều khiển một hệ thống lái được cơ giới hoá. Điều này sẽ làm rộng rãi thêm khoang chứa động cơ bởi vì không cần trục tay lái đồng thời tiếng ồn trong cabin xe cũng được giảm đáng kể.

Mẫu concept Hy-wire của General Motor

Hãng General Motor đã từng giới thiệu một chiếc concept, đó là chiếc Hy-wire, đây là tên xe mang đặc điểm của hệ thống lái. Một trong những điều thú vị nhất của hệ thống drive-by-wire được sử dụng trên chiếc GM Hy-wire là bạn có thể điều khiển chiếc xe cực kỳ chính xác mà không cần tác động lên bất cứ thành phần cơ khí nào trên xe. Tất cả những gì bạn là để điều chỉnh tay lái giống như một số phần mềm máy tính mới. Trong các xe hơi drive-by-wire tương lai, vành tay lái hình tròn có thể sẽ không tồn tại nữa. Tất cả những gì để bạn dùng để chuyển hướng bánh xe chỉ là những núm, nút giống như dùng để điều chỉnh vị trí ghế ngồi hiện nay. Như vậy, hệ thống lái của xe có thể được điều khiển bằng nhiều loại núm nút riêng biệt, phù hợp với sở thích của từng người trong một gia đình.