Phân tích sự ảnh hưởng của hộp số tự động đến hoạt động của ô tô

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