NHÓM 9
TIỂU LUẬN
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ TRÊN XE HYBRID
LEXUS
CHƯƠNG I: LỊCH SŨ PHÁT TRIỂN CỦA ĐỘNG CƠ HYBRID
 Năm 2002, mẫu concept LF-S.

Được trưng bày tại triễn lãm TOKYO MOTOR SHOW, đánh dấu chiếc Lexus đầu
tiên được trang bị hệ thống truyền động Lexus. Chiếc hybrid đầu tiên của Lexus sử
dụng công nghệ của xe Prius, nó có kích thước lớn, động cơ xăng V8 kết hợp với
động cơ điện.
 Vào tháng 4 năm 2005, Lexus thay đổi bộ mặt của ngành công nghiệp ô tô sang

trọng với chiếc Hybrid hạng sang đầu tiên RX400h.


Lexus công bố chiếc Lexus RX 400h là xe lai xăng-điện ở Bắc Mỹ. Hệ thống xe cơ
bản và tính năng của 400h RX cũng giống như những người tiền nhiệm như chiếc
Lexus RX 330. Lexus 400h là chiếc xe dẫn động 4 bánh đầu tiên có động cơ hybrid.
Cùng với động cơ V6 3.3L sử dụng nhiên liệu xăng, công suất 211 mã lực ở 5600
vòng/phút moment xoắn cực đại 320Nm ở 4700 vòng/phút, nó còn được trang bị 2
động cơ điện có công suất 61 mã lực. Tăng tốc từ 0-100km/h trong 7,6 giây, vận tốc
tối đa lên tới 200km/h.
 Năm 2006, chiếc sedan thể thao hybrid đầu tiên của thế giới, GS450h.


Động cơ V6 và động cơ điện có khả năng cung cấp hiệu suất động cơ tương đương
động cơ V8 4,5l và tiết kiệm nhiên liệu ấn tượng. GS450h Hệ thống này có 2 cấp
động cơ.thiết bị sử dụng 2 ly hợp ,hoặc 2 phanh dể chuyển đổi các tỉ số truyền từ

hộp số đến trục bánh xe vì vậy các bộ bánh răng hành tinh được mở rộng.các tỷ số
truyền giữa trục bánh xe có thể chuyển từ tốc đọ thấp đến tốc đọ cao 250km/h
Đường dẫn điện 70 phần trăm,do đó giảm lượng điện và tăng công suất động cơ
đồng thời giúp cải thiện nền kinh tế nhiên liệu.
 Năm 2007, động cơ Hybrid V8 đầu tiên của thế giới- LS600h.

Là động cơ V8 hybrid đầy đủ hệ thống truyền lực đầu tiên và hệ thống xăng – điện
tiên tiến nhất lúc bấy giờ. LS600h đạt được hiêu năng tang tốc tuyệt vời. LS600h là
chiếc xe hydrid hạng sang đầu tiên trên thế giới có 2 phiên bản LS600h và phiên
bản trục cơ sở dài LS600hL. Đây là dòng xe nâng cấp từ LS460L. Sử dụng đèn điốt
phát quang làm đèn pha và dẫn động bốn bánh toàn thời gian. Động cơ trên
LS600hL thuộc dạng hybrid xăng-điện. Lexus sử dụng thuật ngữ “full hybrid - động
cơ hybrid cỡ lớn” cho động cơ V8 của mình. Dung tích động cơ xăng 5,0 lít và công
suất tổng cộng 438 mã lực. Tiêu hao nhiên liệu trung bình 8,2 lít/100 km, tăng tốc từ
0 lên 100 km/h mất 5,5 giây. Lần đầu tiên Lexus tích hợp công nghệ Advanced PreCollision System có thể phát hiện người đi bộ trong phạm vi di chuyển của xe. Công
nghệ nổi bật trên LS600hL là hệ thống tự tránh chướng ngại vật, ổn định hướng lái,
hỗ trợ đỗ tự động, công nghệ cảnh báo lái xe. Ngoài ra, LS600hL còn sở hữu hệ
thống Pre-crash Safety, có khả năng tính toán xác suất va chạm có thể xảy ra trong


tình huống cụ thể, dựa trên vận tốc xe, hướng quan sát của người lái và đặc điểm
của chướng ngại vật phía trước. Nếu các yếu tố trên nằm trong vùng nguy hiểm, nó
sẽ kích hoạt còi báo động, báo đèn phanh đỏ trên màn hình đa dụng.
 Vào năm 2011, chiếc Hybrid Hatchback đầu tiên của thế giới – CT200h

Là chiếc xe đầu tiên có 5 cửa nhỏ gọn,đó là một cuộc cách mạng đánh dấu bước
đầu của sự nhỏ gọn.đầy đủ,tiện nghi,với kích thước nhỏ gọn.và đặc biệt khí thải cực
thấp 87g/Km hoàn toàn đáp ứng nhu cầu của giới trẻ.rất sành điệu.thể hiện sự sang
trọng trong dòng xe lexus.



 Năm 2012, chiếc concept LF-LC 2+2 Hybrid Coupe

Xe Lexus LF-LC được trang bị động cơ đặt trước, với hệ thống truyền động bánh
sau, kết hợp với động cơ điện và hệ thống pin đặt ở dưới gầm xe. Đây là một chiếc
coupe hybrid với kiểu dáng hiện đại, cùng nhiều tính năng hấp dẫn. Chất liệu chính
được sử dụng để xây dựng lên Lexus LF-LC là sợi carbon và hợp kim nhôm, giúp
chiếc xe có được trọng lượng nhẹ hơn. Công suất tối đa mà hệ thống động cơ hybrid
trên LF-LC có thể sinh ra là khoảng 506 mã lực.
 Năm 2014


Lexus IS300h trang bị khối động cơ hybrid xăng, điện. Động cơ xăng dung tích 2,5
lít 4 xi-lanh thẳng hàng tích hợp VVT-i cùng động cơ điện cho tổng công suất 200
mã lực. Xe sử dụng hộp số điện tử vô cấp ECVT-i với hệ dẫn động cầu trước. xe có
thể chạy từ 0-100km trong 8.3 giây. Các chế độ vận hành trên xe gồm Eco (tiết
kiệm), Sport (thể thao) và Normal (bình thường).

NX-300h có ngoại thiên về giới trẻ, và hơi khó tiếp cận với giới trung niên, tầng
lớp khách hàng quen thuộc của Lexus. Cụm đèn pha LED lấy cảm hứng từ mẫu IS F


Sport và đèn ban ngày hình boomerang độc đáo. Hệ dẫn động bốn bánh, khi gặp địa
hình tự động cài cầu. Hộp số tự động 6 cấp CVT-i với 4 chế độ lái Normal, Eco,
Sport và EV. Theo công bố của Lexus, NX 300h có mức tiêu hao nhiên liệu 7,1
lít/100 km đường đô thị, 7,8 lít với đường cao tốc và 7,3 lít đường hỗn hợp. Trang bị
an toàn với hệ thống kiểm soát hành trình, camera lùi, hệ thống cảnh báo sai làn,
giám sát và cảnh báo điểm mù. Ngoài ra, những tính năng an toàn khác tích hợp vào
hệ thống thông tin giải trí bao gồm Blind Spot Detection, Rear Cross-Traffic Alert,
cảm biến đỗ xe phía sau.

 Năm 2015

GS450h 2015 sử dụng động cơ lớn 3,5-lít V-6 trên hệ thống lai xăng điện, giống
như chiếc crossover Lexus RX. Điều đó có nghĩa là khi kết hợp với hệ thống pin,
GS có tổng số công suất lên tới 338 mã lực. Nhưng tất cả công suất của chiếc xe
không dồn tới các bánh xe phía trước.Là một chiếc sedan sang trọng thích hợp, các
model GS gửi tất cả các mã lực dẫn động đến các bánh sau. Khi bạn chuyển đổi chế
độ GS thành Sport S +, bạn có một cảm giác cho một hiệu suất thực sự. Xe tăng tốc
từ 0 đến 60 mph (khoảng gần 100km/h) mất trong 5,6 giây, và bạn có thể đi tiếp cho
đến khi bạn đạt tốc độ tối đa giới hạn 138 mph (xấp xỉ 200km/h). Lexus GS450h
khẳng định chỉ tiêu tốn 29 mpg (mile per garlon) trong thành phố, 34 mpg trên
đường cao tốc và 31 mpg kết hợp. Lexus còn bổ sung hệ thống thông tin giải trí với
màn hình cỡ lớn hơn, 12,3 inch, và bộ la-zăng hợp kim 18 inch 5 chấu tiêu chuẩn
cho dòng GS 450h 2015 tại thị trường Mỹ.
Quan trọng hơn cả là mức tiêu thụ nhiên liệu của xe sang Lexus GS 450h 2015. Cụ
thể, xe tiêu tốn lượng nhiên liệu 8,11 lít/100 km nội thành, 6,92 lít/100 km đường
trường và 7,59 lít/100 km kết hợp.


 Năm 2016

Lexus đã cải tiến một số chi tiết trên ES 2016 giúp cho mẫu xe này mang trên mình
phong cách thể thao sang trọng đang rất được ưa chuộng hiện nay. Một số cải tiến
như cụm đèn pha mới với đèn LED projector, đèn LED chiếu sáng ban ngày dạng
chữ L. Trong khi đó, phần đuôi xe cũng thay đổi với hệ thống ống xả hình chữ nhật.
Điểm nổi bật khác bao gồm ghế trước chỉnh điện 10 hướng, ghế ngồi bọc da
NuLuxe, điều hòa không khí tự động và hệ thống âm thanh hiển thị trên màn hình 7
hoặc 8 inch. Về trang bị an toàn, ES 2016 được trang bị Lexus Safety System + gồm
nhiều hệ thống tiên tiến như cảnh báo chuyển làn đường, đèn pha chủ động, kiểm
soát hành trình bằng ra-đa, cảnh báo trước va chạm và hỗ trợ phanh. Trong khi ES

300h sẽ sử dụng động cơ Atkinson Cycle, 4 xi-lanh, dung tích 2,5 lít và 1 động cơ
điện. Khối động cơ này có khả năng sản sinh công suất tối đa 200 mã lực và khả
năng tiết kiệm nhiên liệu chỉ 5,9 lít/100 km nội thành và 6,3 lít/100 km đường
trường.


CHƯƠNG II: ĐỘNG CƠ HYBRID TRÊN XE LEXUS

1. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ HYBRID

Ôtô hybrid hoạt động theo nguyên tắc:
Động cơ điện được sử dụng để khởi động xe, trong đó trong quá trình chạy bình
thường sẽ vận hành đồng bộ. Động cơ điện còn có công dụng tăng cường cung cấp năng


lượng để xe gia tốc hoặc leo dốc. Khi phanh xe hoặc xuống dốc, động cơ điện được sử
dụng như một máy phát để nạp điện cho ắc quy. Không giống như các phương tiện sử
dụng động cơ điện khác, động cơ Hybrid không cần nguồn điện bên ngoài, động cơ đốt
trong sẽ cung cấp năng lượng cho ắc quy. Với sự phối hợp giữa động cơ đốt trong và
động cơ điện, động cơ Hybrid được mở rộng giới hạn làm việc,giảm tiêu thụ nhiên liệu
cho động cơ đốt trong hiệu suất tổ hợp động cơ cao, môment lớn ở số vòng quay nhỏ và
giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

2. CÁC BỘ PHẬN CỦA ĐỘNG CƠ HYBRID
2.1
BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ


Bộ điều khiển điện bao gồm một điện áp chuyển đổi tăng, một biến tần và DC / DC
chuyển đổi, điều khiển bởi một ECU điều khiển động cơ mà nhận được lệnh từ xe Hybrid

điều khiển ECU. Các biến tần trong bộ điều khiển nguồn điện hệ thống hybrid chuyển đổi
288 volt trực tiếp từ pin vào thành 650 volt xoay chiều để dung cho động cơ và, đôi khi,
máy phát điện.
DC /DC converter điều chỉnh pin chính diện áp DC 12V DC phụ trợ hệ thống điện áp
được xây dựng bởi cùng một đơn vị. Kỹ sư Lexus đã giảm đều đặn kich thước và trọng
lượng của các thành phần hybrid này trong suốt quá trình tiến hóa của Lexus Hybrid,
trong khi liên tục cải thiện sản lượng của nó để nhận tối đa công suất động cơ điện. Việc
xây dựng độc đáo của phiên bản mới nhất của đơn vị rất nhỏ gọn này tạo ra tối thiểu mức
độ âm thanh rung động, và không lớn hơn một 10 lít pin phụ trợ

2.2 Động cơ:


*Công nghệ VVT-i (Variable Valve Timing Intelligent) sử dụng áp suất thủy lực để
xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí. Công nghệ này có thể làm tăng
công suất, cải thiện tính tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí xả ô nhiễm.


Như trong hình minh họa, hệ thống này được thiết kế để điều khiển thời điểm phối
khí bằng cách xoay trục cam trong một phạm vi 40 0 so với góc quay của trục khuỷu để


đạt được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoạt động của động cơ dựa trên tín
hiệu từ các cảm biến.
Thời điểm phối khí được điều khiển như sau:

Khi nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp ở tải nhẹ, hay khi tải nhẹ. Thời điểm phối khí
của trục cam nạp được làm trễ lại và độ trùng lặp xupáp giảm đi để giảm khí xả chạy
ngược lại phía nạp. Điều này làm ổn định chế độ không tải và cải thiện tính tiết kiệm
nhiên liệu và tính khởi động.

Khi tải trung bình, hay khi tốc độ thấp và trung bình ở tải nặng hoặc khi tốc độ cao
và tải nặng. Thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xupáp tăng lên để tăng
EGR (tuần hoàn khí thải) nội bộ và giảm mất mát do bơm. Điều này cải thiện ô nhiễm khí
xả và tính tiết kiệm nhiên liệu. Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xupáp nạp được đẩy
sớm lên để giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp.


Ngoài ra, điều khiển phản hồi được sử dụng để giữ thời điểm phối khí xupáp nạp
thực tế ở đúng thời điểm tính toán bằng cảm biến vị trí trục cam.
Bộ chấp hành của hệ thống VVT-i bao gồm bộ điều khiển VVT-i dùng để xoay
trục cam nạp, áp suất dầu dùng làm lực xoay cho bộ điều khiển VVT-i và van điều khiển
dầu phối phí trục cam để điều khiển đường đi của dầu.
Bộ điều khiển VVT-i

Cấu tạo bộ điều khiển VVT-i
Bộ điều khiển bao gồm một vỏ được dẫn động bởi xích cam và các cánh gạt được
cố định trên trục cam nạp.
Áp suất dầu gửi từ phía làm sớm hay làm muộn trục cam nạp sẽ xoay các cánh gạt
của bộ điều khiển VVT-i theo hướng chu vi để thay đổi liên lục thời điểm phối khí của
trục cam nạp.
Khi động cơ ngừng, trục cam nạp chuyển động đến trạng thái muộn nhất để duy trì
khả năng khởi động. Khi áp suất dầu không đến bộ điều khiển VVT-i ngay lập tức sau khi
động cơ khởi động, chốt hãm sẽ hãm các cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển VVT-i để
tránh tiếng gõ.


Van điều khiển dầu phối khí trục cam

Van điều khiển dầu phối khí trục cam hoạt động theo sự điều khiển (Tỷ lệ hiệu
dụng) từ ECU động cơ để điều khiển vị trí của van ống và phân phối áp suất dầu cấp đến

bộ điều khiển VVT-i đế phía làm sớm hay làm muộn. Khi động cơ ngừng hoạt động, thời
điểm phối khí xupáp nạp được giữ ở góc muộn tối đa.
Van điều khiển dầu phối khí trục cam chọn đường dầu đến bộ điều khiển VVT-i
tương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động cơ. Bộ điều khiển VVT-i quay trục cam
nạp tương ứng với vị trí nơi mà đặp áp suất dầu vào, để làm sớm, làm muộn hoặc duy trì
thời điểm phối khí.
ECU động cơ tính toán thời điểm đóng mở xupáp tối ưu dưới các điều kiện hoạt
động khác nhau theo tốc độ động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga và nhiệt độ nước
làm mát để điều khiển van điều khiển dầu phối khí trục cam. Hơn nữa, ECU dùng các tín
hiệu từ cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu để tính toán thời điểm phối
khí thực tế và thực hiện điều khiển phản hồi để đạt được thời điểm phối khí chuẩn.

Trạng thái làm thời điểm phối khí sớm


Khi van điều khiển dầu phối khí trục cam được đặt ở vị trí như trên hình vẽ bằng ECU
động cơ, áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí để
quay trục cam nạp về chiều làm sớm thời điểm phối khí.

Khi ECU đặt van điều khiển thời điểm phối khí trục cam ở vị trí như chỉ ra trong
hình vẽ, áp suất dầu tác dụng lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời điểm phối khí để
làm quay trục cam nạp theo chiều quay làm muộn thời điểm phối khí.

ECU động cơ tính toán góc phối khí chuẩn theo tình trạng vận hành. Sau khi đặt
thời điểm phối khí chuẩn, van điều khiển dầu phối khí trục cam duy trì đường dầu đóng
như được chỉ ra trên hình vẽ, để giữ thời điểm phối khí hiện tại.


2.3. MG1 và MG2
Mô tơ 1 (MG1): Hoạt động như là một thiết bị điều khiển sự đóng mở công suất của

cụm bánh răng hành tinh. Nó nạp điện cho ắcquy và cũng cung cấp năng lượng điện cho
MG2. MG1 điều khiển có hiệu quả hộp số vô cấp và hoạt động như một máy khởi động.

Mô tơ 2 (MG2) : Dùng để dẫn động ở tốc độ thấp và bổ sung thêm lực ở tốc độ cao. Nó
cung cấp công suất đầu ra cho động cơ khi cần thiết và giúp động cơ đạt được hiệu suất
cao. Nó có chức năng như là một máy phát trong quá trình hãm điện động.


Cả 2 MG1 (Motor Generator 1) MG2 (Motor Generator 2) được thiết kế nhỏ gọn, có hiệu
suất cao, là loại nam châm vĩnh cửu đồng bộ.
Nó hoạt động như một nguồn cung cấp điện cho động cơ khi cần thiết, motor điện sẽ giúp
cho xe đạt được sự tối ưu về hiệu suất động lực học. Khi hãm điện động thì MG2 biến
đổi năng lượng động lực thành năng lượng điện và được lưu trữ lại vào bình HV.

MG1 và MG2
MG1 sẽ nạp lại cho bình và cung cấp điện để dẫn động MG2, ngoài ra nó còn điều
chỉnh số lượng điện được tạo ra (do sự biến đổi tốc độ của máy phát) MG1 điều khiển
chức năng truyền lực của hộp số. Ngoài ra MG1 còn có chức năng khởi động để khởi
động động cơ.
Một hệ thống làm mát cho MG1, MG2 bằng hệ thống bơm nước đã được thêm vào:
Thông số kỹ thuật của MG1
Các bộ phận
Loại
Chức năng
Điện áp cao nhất ( V)
Hệ thống làm mát

Toyota lexus
Mô tơ loại nam châm vĩnh cửu
Phát điện và khởi động động cơ

AC 500
Làm mát bằng nước
Thông số kỹ thuật của MG2


Các bộ phận
Loại
Chức năng
Điện áp cao nhất
Công suất đầu ra max kW/rpm
Mô men max Nm/rpm
Hệ thống làm mát

Toyota lexus
Mô tơ loại nam châm vĩnh cửu
Máy phát điện và dẫn động bánh xe
AC 500
50/1200~1540
400/0~1200
Làm mát bằng nước

Sơ đồ đấu dây:

Motor nam châm vĩnh cửu (Permament magnet motor)
Khi dòng điện 3 pha đi qua đi qua những cuộn dây của Stator thì nó sẽ sinh ra 1
trường điện từ và điện được tạo ra. Từ trường liên tục được tạo ra trong motor điện, nam
châm vĩnh cửu sẽ hút trường điện từ được tạo ra kết quả là tạo ra moment.
Moment đựơc tạo ra phục vụ mục đích có ích nó tương đương với sự điều khiển
dòng điện và tốc độ quay bởi tần số của dòng chuyển đổi.



: Từ máy đổi điện
X : Liên kết với các bộ phận bên trong của motor
Trên xe Lexus, cấu trúc của nam châm vĩnh cửu bên trong rotor đã được thiết kế
với với cấu trúc hình V nó cải thiện công suất đầu ra và moment xoắn của rotor. Công
suất đầu ra đã được cải thiện hơn khoảng 50% so với đời xe trước.

Nam châm kiểu V
Cảm biến tốc độ


Đây là 1 thiết bị đáng tin cậy, nó dò tìm chính xác cực từ, các cực từ đó không thể
thiếu trong việc điều khiển MG1và MG2.
Cảm biến gồm có 3 cuộn dây được minh họa ở hình dưới. Tín hiệu điện đưa ra ở chân
B và C được bố trí cách nhau 900. Khoảng cách khe hở giữa stator và rotor thay đổi theo
chiều quay của rotor.
Bằng cách gửi 1 dòng điện qua cuận dây A, tương ứng với nó là tín hiệu ra của vị trí
rotor được tạo ra bởi cuộn dây B và C. Vị trí tuyệt đối có thể được xác định bởi sự khác
biệt giữa những tín hiệu đầu ra.
Ngoài ra HV ECU sẽ đếm lượng vòng quay của rotor trong một đơn vị thời gian. Vì
vậy cảm biến này được sử dụng như là một cảm biến tốc tộ rpm (revolution per minute).

Cảm biến tốc độ

2.4 Bộ chuyển đổi (converter)
Dòng điện giữa MG1 MG2 và ắcquy được điều khiển bởi bộ chuyển đổi. Nó
chuyển dòng điện xoay chiều thành 1 chiều, đồng thời chỉnh lưu dòng xoay chiều từ
MG1 và MG2 để nạp lại cho ắcquy.



Bộ chuyển đổi
Bộ đổi điện chuyển đổi trực tiếp dòng cao áp từ bình HV thành dòng 3 pha để dẫn
động MG1 và MG2.
Sự hoạt động của Transistor công suất được điều khiển bởi HV ECU, ngoài ra bộ
chuyển đổi điện còn truyền t hông tin cần thiết cho sự điều khiển dòng như là cường độ
dòng điện hoặc điện thế ra được cung cấp tới HV ECU.
Bộ chuyển đổi điện (inverter assembly) sẽ được làm mát cùng với MG1 và MG2 bởi
bộ tản nhiệt chuyên dùng của hệ thống làm mát nó được lắp độc lập với động cơ.
Trong trường hợp có sự va chạm liên quan đến chiếc xe, một cảm biến va đập được
lắp ở bên trong bộ chuyển đổi điện, nó nhận biết được va đập và tắt tất cả các hệ thống.


Bộ chuyển đổi điện
Sơ đồ dây của bộ chuyển đổi:


Boost Converter (bộ khuyết đại đổi điện)
Bộ khuyếch đại đổi điện khuyếch đại dòng điện DC 201,6V từ bình HV thành điện áp
cao nhất 500V.
Khi MG1và MG2 hoạt động như một máy phát thì bộ chuyển đổi điện sẽ chuyển đổi
điện từ 201,6V thành 500V, và bộ khuyếch đại sẽ hạ điện thế từ 500V thành điện áp DC
201,6 V để nạp cho bình.

Sơ đồ nối dây: