Là một sản phẩm mang tính bước ngoặt của nền văn minh công nghiệp hiện đại, ô tô phức tạp hơn nhiều so với những gì mọi người nghĩ. Nhìn bề ngoài nó là hỗn hợp của kim loại, nhựa và thủy tinh nhưng bên trong nó lại ẩn chứa một hệ thống phức tạp gồm máy móc, hệ thống điều khiển điện tử và quản lý năng lượng. Để hiểu cách thức hoạt động của ô tô đòi hỏi phải nắm vững khung cấu trúc cơ bản của nó. Bài viết này sẽ bắt đầu với bốn mô-đun cốt lõi của hệ thống điện, khung gầm, cấu trúc thân xe và hệ thống điện, đồng thời phân tích cấu trúc cơ bản của ô tô một cách có hệ thống.
I. Hệ thống truyền lực: Trái tim và Mạch máu của ô tô
Hệ thống điện là cốt lõi của ô tô, có nhiệm vụ chuyển hóa năng của nhiên liệu thành cơ năng để đẩy ô tô về phía trước. Hệ thống truyền động ô tô hiện đại chủ yếu bao gồm động cơ, hệ thống truyền động và hệ thống làm mát.
Động cơ
Động cơ, “trái tim” của ô tô, đốt cháy nhiên liệu để tạo ra năng lượng. Động cơ xăng hoạt động theo phạm vi bốn{1}}hành trình (nạp, nén, công suất, xả), trong khi động cơ diesel chuyển hóa năng lượng thông qua đánh lửa do nén. Động cơ bao gồm các bộ phận chính xác như xi lanh, piston, trục khuỷu và trục cam quay liên tục với tốc độ hàng nghìn vòng/phút. Ví dụ: đường kính xi lanh của động cơ 4 xi-lanh 2,0-lít là khoảng 86mm và hành trình piston là khoảng 86mm. Việc chuyển đổi năng lượng hiệu quả đạt được thông qua việc điều khiển thời gian van và phun nhiên liệu chính xác.
Hệ thống truyền động: Hệ thống truyền động đóng vai trò như “mạch máu” của ô tô, truyền lực từ động cơ đến các bánh dẫn động. Nó bao gồm các bộ phận như ly hợp (hoặc bộ biến mô), hộp số, trục truyền động và vi sai. Hộp số sàn đạt được các tỷ số truyền khác nhau thông qua tổ hợp bánh răng, trong khi hộp số tự động dựa vào khớp nối thủy lực và bộ bánh răng hành tinh để đạt được CVT. Sử dụng hộp số tự động 8 cấp, có bốn bộ bánh răng hành tinh và năm bộ ly hợp sang số, đồng thời cung cấp tám bánh răng phía trước để giữ cho động cơ ở số tối ưu.
Hệ thống làm mát: Hệ thống làm mát duy trì nhiệt độ hoạt động của động cơ bằng chất làm mát tuần hoàn. Động cơ hiện đại thường hoạt động ở nhiệt độ từ 85 đến 105 độ C, nhiệt độ quá cao có thể gây nổ và nhiệt độ quá thấp có thể làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu. Hệ thống làm mát bao gồm các bộ phận như máy bơm nước, bộ tản nhiệt và bộ điều nhiệt. Trong trường hợp động cơ 1,5T cụ thể, tốc độ dòng tuần hoàn chất làm mát của nó có thể đạt tới 30 lít mỗi phút và bộ tản nhiệt có diện tích bề mặt tản nhiệt hơn 0,5 mét vuông, đảm bảo tản nhiệt hiệu quả.
ii. Hệ thống khung gầm: Bộ xương và cơ bắp của ô tô
Hệ thống khung gầm là cơ sở cơ khí của ô tô, hỗ trợ thân xe, truyền lực và thực hiện các chức năng lái và phanh. Nó bao gồm bốn hệ thống con: hệ thống truyền động, truyền động, hệ thống lái và hệ thống phanh.
Đường truyền
Ngoài động cơ, hệ thống truyền động còn bao gồm gimbal và trục truyền động. Xe dẫn động bánh trước-bánh{2}}truyền lực qua một đầu nối vận tốc không đổi và xe dẫn động bánh sau-bánh-phân phối lực tới các bánh sau thông qua trục dẫn động và bộ vi sai. Hệ thống dẫn động tất cả các bánh sử dụng ly hợp nhiều mảnh hoặc khớp nối nhớt để phân phối lực động giữa trục trước và trục sau nhằm cải thiện khả năng vượt qua của xe.
Máy chạy bộ
Hệ thống truyền động bao gồm khung gầm, trục, hệ thống treo và bánh xe. Hệ thống treo độc lập cải thiện sự thoải mái bằng cách cho phép bánh xe bên trái và bên phải nảy độc lập, trong khi hệ thống treo không độc lập có cấu trúc đơn giản và chi phí thấp. Hệ thống treo khí nén được sử dụng rộng rãi trên các loại xe hạng sang để điều chỉnh độ cao của xe một cách linh hoạt thông qua việc điều chỉnh áp suất không khí.
Hệ thống lái: Ô tô hiện đại thường sử dụng hệ thống lái trợ lực điện (EPS) với động cơ điện để hỗ trợ lái. Ví dụ: ở mẫu xe sedan cỡ trung, hệ thống EPS cung cấp mô-men xoắn phụ 2,5 N·m ở tốc độ thấp, tự động giảm lực hỗ trợ và cải thiện độ ổn định khi lái ở tốc độ cao.
Hệ thống phanh: Hệ thống phanh bao gồm phanh, cơ cấu truyền động phanh và thiết bị hỗ trợ phanh. Phanh đĩa đạt được bằng cách kẹp đĩa phanh bằng thước cặp, trong khi phanh tang trống tận dụng ma sát giãn nở của guốc phanh với trống phanh. Hệ thống chống bó cứng phanh ABS ngăn chặn tình trạng bánh xe bị bó cứng hoàn toàn bằng cách điều chỉnh áp suất hàng chục lần mỗi giây, duy trì khả năng đánh lái trong quá trình phanh.
III. Cấu trúc cơ thể: da và bộ xương của ô tô
Thân xe vừa là mô-đun bảo vệ người lái vừa là cơ sở của thiết kế ô tô. Thân xe hiện đại sử dụng cấu trúc thân xe duy nhất, thân và khung được tích hợp, thông qua sự kết hợp hợp lý giữa thép cường độ cao và hợp kim nhôm, để đạt được sự cân bằng giữa trọng lượng nhẹ và an toàn.
Cấu trúc cơ thể màu trắng
Thân màu trắng được hàn từ cụm sàn, cụm bảng điều khiển bên, cụm mái và nắp kép bốn{0}}cửa. Ví dụ: một chiếc SUV có màu trắng, được làm bằng thép tạo hình-nhiệt 18% và có độ bền kéo trên 1.500 MPa, hấp thụ năng lượng hiệu quả khi va chạm.
Thiết kế an toàn
Thiết kế an toàn thân xe bao gồm các vùng hấp thụ năng lượng va chạm và vỏ bảo vệ người ngồi trong xe. Vùng hấp thụ năng lượng phía trước hấp thụ năng lượng va chạm qua vùng nếp gấp, trong khi các khu vực quan trọng như cột A và B bảo vệ không gian của phi hành đoàn bằng thép cường độ cực cao. Các thiết bị an toàn thụ động, chẳng hạn như túi khí rèm bên và dây đai an toàn-căng trước sẽ nâng cao hơn nữa khả năng an toàn khi va chạm.
IV. GIỚI THIỆU Hệ thống điện: Dây thần kinh và bộ não trên ô tô
Hệ thống điện ô tô hiện đại bao gồm ba phần: hệ thống cung cấp điện, thiết bị điện và hệ thống điều khiển điện tử. Số lượng bộ điều khiển điện tử vượt quá 100.
Hệ thống cung cấp điện
Hệ thống cấp điện bao gồm ắc quy axit chì 12V{1}}và máy phát điện cung cấp cho tất cả các thiết bị điện của xe. Hệ thống khởi động-dừng được trang bị pin nâng cao để hỗ trợ các thao tác dừng-khởi động động cơ thường xuyên. Hệ thống hybrid nhẹ 48V phục hồi năng lượng và hỗ trợ năng lượng bằng cách bổ sung pin lithium ion và động cơ BSG.
Điều khiển điện tử: Các ECU như ECM (Mô-đun điều khiển động cơ), TCM (Mô-đun điều khiển hộp số) và BCM (Mô-đun điều khiển thân xe) chia sẻ dữ liệu qua CAN bus. Ví dụ: hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng sẽ thu thập dữ liệu từ radar và camera, sau đó tự động điều chỉnh tốc độ và khoảng cách bằng cách sử dụng tính toán của ECU.
Kết nối thông minh: Hyundai Motor được trang bị-hệ thống thông tin giải trí trên ô tô, hệ thống định vị và mô-đun kết nối mạng trên ô tô. Hệ thống buồng lái thông minh của một thương hiệu có chip Qualcomm 8155 hỗ trợ liên lạc 5G và nâng cấp OTA, cũng như điều khiển bằng giọng nói, nhận dạng cử chỉ, điều hướng AR, v.v.
Từ đầu máy hơi nước đến xe điện thông minh, cấu trúc ô tô đã phát triển từ sự thống trị về cơ khí sang tích hợp cơ điện. Hiểu được cấu trúc cơ bản của ô tô không chỉ giúp người tiêu dùng đưa ra quyết định mua ô tô hợp lý hơn mà còn cung cấp cơ sở nhận thức cho sự phát triển của công nghệ ô tô trong tương lai. Cấu trúc của ô tô đang được cách mạng hóa nhờ công nghệ lái xe thông minh và năng lượng mới, nhưng logic kiến trúc của bốn mô-đun cơ bản-hệ thống điện, khung gầm, thân xe và điện-sẽ tiếp tục.
