PHÂN TÍCH SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
ĐẾN HOẠT ĐỘNG CỦA Ô TÔ
Nguyễn Tiến Thịnh, Nguyễn Quốc Bảo, Lê Chí Tâm, Trịnh Duy Tuấn
Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh
GVHD: TS. Nguyễn Phụ Thượng Lưu
TÓM TẮT
Trong những năm gần đây, ngành vận tải ô tô đang trên đà phát triển mạnh mẽ, nhiều
hãng xe đã thiết kế ra nhiều mẫu mã hợp với thị hiếu của khách hàng. Tại Việt Nam, ô tô
đã bắt đầu được sử dụng rộng rãi. Mà nhu cầu đi lại của con người thì vẫn chưa
7 trang |
Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 17/02/2024 | Lượt xem: 140 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Phân tích sự ảnh hưởng của hộp số tự động đến hoạt động của ô tô, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
a được
thỏa mãn, thế nên các hãng xe đã bắt đầu nghiên cứu và cho ra những mẫu thiết kế đẹp
mắt, tiếp theo đó là tới những công nghệ được đưa vào trong một chiếc xe nhằm đáp ứng
nhu cầu ngày càng cao của con người. Nhưng cũng không quên là phải đáp ứng đủ tiêu
chuẩn về độ an toàn cho xe, khách hàng và đặc biệt khí thải. Chúng đã trở thành phương
tiện đi lại phổ biến hằng ngày, vì thế những chiếc xe ngày nay đã được trang bị hộp số tự
động nhằm đáp ứng nhu cầu đi lại hằng ngày trong đởi sống. Giúp cho con người thoải
mái trong lúc điều khiển xe. Chính vì điều đó việc tìm hiểu về ảnh hưởng của hộp số tự
động trên ô tô là điều cần thiết.
Từ khóa: hộp số, phận tích, ô tô, điều khiển, bánh răng.
1 TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG [3]
1.1 Định nghĩa
Giống như hộp số thường, hộp số tự động cho động cơ đặt dọc và đặt ngang được thiết kế
để thích ứng công suất động cơ với điều kiện tải và đường xá. Khi tài xế đang lái xe với hộp
số thường, cần sang số được sử dụng để chuyển số, khi đạp chân ga nhằm mục đích tăng
tốc độ xe. Hộp số tự động có thể tự động điều khiển quá trình sang số mà không cần có sự
can thiệp quá nhiều của người lái. Cụ thể, người lái chỉ cần để chế độ chạy (D-Drive hay S-
Sport hay 2- Giữ xe ở số thấp để di chuyển trên địa hình cần tính cơ động cao) thì hộp số tự
động sẽ điều khiển quá trình sang số 1 cách tự động.
1.2 Phân loại
Hiện nay sử dụng trên xe có hai loại hộp số tự động:
- Hộp số tự động có cấp.
- Hộp số tự động vô cấp.
Hộp số tự động vô cấp ít được sử dụng hơn do công nghệ chế tạo phức tạp giá thành cao.
347
1.3 Kết cấu của hộp số tự động
Có 3 phần chính:
1. Bộ biến mô.
2. Bộ bánh răng hành tinh.
3. Bộ điều khiển thủy lực.
Hình 1. Hộp số tự động hiện nay
2 PHÂN TÍCH SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐIỀU
KHIỂN XE [1]
Ngày nay với sự phát triển mạnh về số lượng và chất lượng, hộp số tự động ngày càng
được hoàn thiện về chất lượng cũng như hiệu quả của nó như là tăng số lượng truyền cho
hộp số hành tinh, khả năng truyền monen lớn hơn, khả năng tăng tốc nhanh hơn... Và đặc
biệt điều khiển tự động quá trình sang số bằng thủy lực và điều khiển tự động quá trình
sang số bằng điện tử trên hộp số tự động có ảnh hường không nhỏ đến quá trình điều
khiển xe.
2.1 Điều khiển quá tự động quá trình sang số bằng thủy lực
Sang số: được thực hiện dựa trên tốc độ xe và độ mở cánh bướm ga. Mỗi dải tốc độ và độ
mở cánh bướm ga gây ra một chênh lệch áp suất làm thay đổi trạng thái của một van sang
số tương ứng. Do giới hạn về đặc tính hoạt động của cơ cấu cơ khí và thủy lực, hoạt động
của van sang số sẽ không thể hoạt động hoàn toàn theo ý muốn. Do đó, hộp số sẽ không
linh hoạt, gây ra cảm giác không thoải mái khi vận hành.
Trả số: có 3 trường hợp: trả số khi đang thả trôi, trả số cưỡng bức, và trả số khi cần gạt
chuyển sang số thấp hơn. Khi thả trôi, bướm ga đóng hoàn toàn và tốc độ giảm dần. Lúc đó,
áp lực dầu tỉ lệ với độ mở cánh bướm ga giảm xuống, tay số vẫn được duy trì cho đến khi
áp lực dầu tỉ lệ với tốc độ nhỏ hơn áp lực do lò xo gây ra.Khi đang ở tốc độ thấp mà người
lái đột ngột tăng ga, áp lực dầu tỉ lệ với độ mở cánh bướm ga tăng vọt trong khi áp lực dầu tỉ
lệ với tốc độ lại đang nhỏ. Quá trình trả số cưỡng bức xảy ra. Quá trình này có thể trả số 4-
>3, 3->2, 2->1 hay từ 4->1, 3->1 tùy thuộc vào thiết kế của hộp số, cách sang số đang được
chọn, tốc độ xe, tốc độ đạp ga. Nếu tốc độ xe đủ lớn, quá trình trả số sẽ không xảy ra. Trả số
348
cưỡng bức giúp xe tăng tốc nhanh. Yêu cầu về trả số cưỡng bức hoàn toàn tương tự như
khi người lái sử dụng xe với hệ thống truyền động thường.
Trả số cũng có thể xảy ra khi người lái gạt cần chọn sang vị trí tay số thấp hơn. Van chọn
chế độ hoạt động của hộp số sẽ thay đổi vị trí và làm trả số về. Trường hợp này không nên
thực hiện trừ khi có sự cho phép của nhà sản xuất.
Hình 2. Cơ cấu diều khiển thủy lực
2.2 Điều khiển tự động quá trình sang số bằng điện tử
Hệ thống điều khiển thống điều khiển tự động bằng điện tử vẫn dùng thủy lực để tác động
đến các ly hợp và đai thắng. Tuy nhiên, các van điều chỉnh áp suất dầu tỉ lệ theo tốc độ ( van
tiết lưu theo tốc độ và theo độ mở cánh bướm ga để điều khiển các van san số đã không
còn được sử dụng, thay vào đó TCU (Hình 3) và các van solenoid để điều khiển các van số.
Do được diều khiển bằng lệnh từ TCU, các van sang số có thể được diều khiển một cách tự
do. Nhờ đó, thời điểm và cách sang số có thể được tối ưu, quá trình sang số đạt chất lượng
cao hơn nhiều so với hệ thống điều khiển sang số bằng thủy lực. Càng ngày, hệ thống
truyền động điều khiển tự động bằng điện tử càng phát triển mạnh về phần điều khiển. Ban
đầu, TCU chỉ điều khiển ly hợp của bộ biến mô bằng van solenoid để giảm tiêu hao nhiên
liệu thay cho ly hợp ly tâm. Tiếp đến, TCU phát triển chức năng điều khiển quá trình sang số
tự động bằng cách điều khiển các van solenoid để cung cấp dòng dầu đến các van điều
khiển sang số. Các cảm biến thay vì phải có đường truyền tín hiệu riêng rẽ cho từng bộ điều
khiển trên xe thì dần dần được thay bằng hệ thống mạng. TCU từ chỗ không giao tiếp với
ECU đã yêu cầu ECU điều khiển giảm moment động cơ khi sang số, mà cao hơn là TCU
trực tiếp điều khiển giảm moment động cơ mà không cần thông qua ECU.
Từ cách điều khiển sang số dựa trên tính toán bằng công thức, TCU chuyển sang sử dụng
các bảng tra với khả năng sang số linh hoạt hơn. Hiện đại hơn, TCU sử dụng các bộ điều
khiển thích nghi để cập nhật lại các bảng tra, các hệ số của bộ điều khiển khiến cho hệ
thống truyền động hoạt động ngày càng hiệu quả, đem lại cảm giác êm dịu cho người sử
dụng. Bên cạnh đó, bộ điều chỉnh áp lực dầu từ chỗ ổn định áp lực dựa trên phản lực của lò
xo đã được thay bằng bộ điều chỉnh có khả năng thay đổi áp lực bằng các van điện tuyến
349
tính, và cao hơn nữa là điều chỉnh áp lực dầu bằng các van solenoid được điều khiển theo
phương pháp điều rộng xung.
Quá trình sang số thường được điều khiển bằng các bảng tra đã được ghi trong bộ nhớ,.
Những bảng tra này với các dải điều khiển khác nhau có thể được thay đổi trong quá trình
điều khiển. Giới hạn của điểm sang số được xác định bởi tốc độ lớn nhất và thấp nhất cho
phép của động cơ đảm bảo cảm giác thoải mái và độ ồn của động cơ trong mỗi điều kiện
hoạt động. Thời điểm sang số được dựa trên tín hiệu độ mở cánh bướm ga, tốc độ động cơ
(xác định từ tốc độ trục thứ cấp của hộp số), vị trí chân ga.Những sự cải tiến và thay đổi đó
làm cho người điều khiển xe có một cảm giác thoải mái nhất trong quá trình lưu thông.
Hình 3. TCU modun trên hộp số tự động
3 CÁC CÔNG NGHỆ MỚI TRÊN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG NGÀY NAY
Ford trang bị hộp số 10 cấp trên các sản phẩm: Ford Raptor, Ford Everes mới, Ford
Ranger Wildtrak (Hình 10).
Hình 3. Hộp số tự động 10 cấp
350
- Hộp số 10 tốc độ có dải chuyển số rộng đi kèm với tỉ số truyền tối ưu hơn hộp số 6 tốc
độ rất nhiều, đặc biệt với các dòng xe tải nặng hay xe bán tải, hộp số này phát huy khả
năng tối ưu ở giải tốc độ thấp, ít bị gằn khi tải nặng hay có thể đạt tốc độ cao rất êm do
các tỉ số truyền gần tương đương nhau thay vì cách nhau 1 khoảng dễ nhận thấy sự
khác biệt như ở hộp số 6 cấp. Do đó hiệu quả sử dụng nhiên liệu cao hơn rất nhiều so
với hộp số 6 tốc độ.
- Chưa kể hộp số 10 tốc độ mới được tích hợp hệ thống chuyển số bán tự động cho
phép các tay lái có thể cảm nhận tốt hơn và tăng hiệu quả chuyển động khi đi đường
đồi núi hoặc tạo cảm giác phiêu lưu cho các tay lái ưa tốc độ với việc hạn chế độ giật
khi chuyển số ở mức tối ưu.
- -Tuy nghiên hộp số 10 cấp thường được cho là có lỗi liên quan đến hệ thống truyền
động, nó khiến chiếc xe tự dịch chuyển trong các bãi đậu xe có địa hình dố hoặc tác
động, ngay cả khi chuyễn sang chế độ P. Điều này dẫn đến những tai nạn đáng tiếc.
Hộp số tự động TIPTRONIC:
Hình 4. Hộp số tự động TIPTRONIC
Chế độ Tiptronic xuất hiện vào năm 1989 từ hãng xe hơi Porsche khổng lồ của Đức. Ban
đầu, đây là một chế độ được thiết kế cho những chiếc xe thể thao để đạt được tốc độ sang
số tối đa với việc chuyển số chọn tối thiểu (so với hộp số sàn tiêu chuẩn).TIPTRONIC
thường được hiểu là thiết kế tùy chỉnh cho hộp số tự động. Mặc dù Tiptronic không hẳn là
một hộp số tự động, robot hoặc CVT là một tính năng tùy chọn để điều khiển hộp số tự động
theo cách thủ công.
Hyundai, Kia ra mắt hộp số tự động với công nghệ sang số báo trước
351
Hyundai và Kia cũng từng làm mới công nghệ hộp số CVT bằng biến thể riêng mang tên hộp
số biến thiên thông minh Smartstream (ICT). Với việc sử dụng dây đai kiểu xích thay cho dây
đai truyền lực, hộp số ICT giúp tiết kiệm nhiên liệu hơn.
Information Communication Technology Connected Shift System
Viết tắt là “ICT”. Hyundai còn cho biết rằng hệ thống này không chỉ cải thiện khả năng tiết
kiệm nhiên liệu mà còn mang lại trải nghiệm lái xe tốt hơn. Hệ thống lập trình của ICT cho
phép nó thu thập tất cả các dữ liệu về lưu lượng xe, camera, cảm biến, tuyến đường xe sẽ
đi, độ cao và hoạ đồ của địa hình, v.v
Hình 5. Công nghệ sang số báo trước
4 KẾT LUẬN
Hộp số tự động có vai trò quan trọng trong đời sống ngày càng hiện đại và phát triển như
ngày nay. Với việc dân số ngày càng tăng và nhu cầu đi lại lớn, việc có những loại phương
tiện hiện đại, di chuyển nhanh chống, thuận tiện và đặc biệt phải mang tính êm ái cho người
điều khiển. Vì lý do đó mà các xe ô tô sử dụng hộp số tự động đang trở nên phổ biến hơn
bao giờ hết. Vì nó có những ưu điểm so với hộp số thường như:
- Nó làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường
xuyên phải chuyển số.
- Nó chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe do
vậy giảm bớt cho lái xe sự cần thiết phải thành thạo các kỹ thuật lái xe khó khăn và
phức tạp như vận hành ly hợp.
- Nó tránh cho động cơ và dòng dẫn động khỏi bị quá tải, do nó nối chúng bằng thuỷ lực
(qua biến mô) tốt hơn so với nối bằng cơ khí.
- Hộp số tự động thực hiện việc chuyển số chính xác hơn.
- Tuy nhiên hộp số tự động vẫn chưa phải là loại hộp số tối ưu nhất vì nó còn có những
nhược điểm như:
352
- Đem lại cảm giác nhàm chán, không thú vị cho người lái xe, nhanh mòn và hỏng hơn
nên cần được bảo hành nhiều hơn, tốn kém hơn so với các loại hộp số khác.
- Hao nhiên liệu hơn và di chuyển trên các khung đường lầy hơn các dòng xe số
thường.
- Nhưng với công nghệ ngày càng phát triển ngày nay, hộp số tự động sẽ ngày càng
được cải tiến cả về công suất hoạt động và tính kinh tế của nó. Hộp số tự động không
chỉ được áp dụng trong lĩnh vực công nghệ ô tô mà còn có thể áp dụng vào nhiều lĩnh
vực khác.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phan Thị Thu Hà (2020), sách chuyên ngành kỹ thuật ô tô và xe máy hiện đại, Nhà
xuất bản Trẻ, Chương 16, trang 411-416.
[2] Hồ Xuân Năng, Đinh Ngọc Ân, sách Kỹ thuật động cơ ô tô, Nhà xuất bản Bách Khoa
Hà Nội.
[3] TS. Nguyễn ăn Nhanh, TS. Nguyễn Phụ Thượng Lưu, ThS. Đỗ Nhật Trường, Giáo
trình Kết cấu ô tô, bài 3 Hộp số trang 41-68.
353
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- phan_tich_su_anh_huong_cua_hop_so_tu_dong_den_hoat_dong_cua.pdf