Đang tải... (xem toàn văn)
Sản xuất ô tô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển. Ở nước ta, số ô tô tư nhân cũng đang phát triển cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao. Vì thế ô tô sẽ càng ngày càng phải cải tiến sao cho chiếc xe có thể vật hành tốt và ổn định tốt hơn và hệ dẫn động chính là một trong những cụm chi tiết được tập trung nghiên cứu nhiều nhất trong suốt lịch sử phát triển xe ô tô. Và tài liệu này sẽ giới thiệu cho bạn tổng quan về hệ dẫn động nổi tiếng BMW xDrive.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG BÀI TẬP LỚN TRUYỀN LỰC Ô TÔ Hệ thống truyền lực BMW xDrive Sinh viên: Cao Hồng Sơn MSSV: 20171699 Khóa: K62 Lớp học: 126412 Kỳ: 2020 – Năm học: 2020 – 2021 Hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Trọng Hoan HÀ NỘI – 2021 NỘI DUNG I Giới thiệu chung Nhu cầu hệ thống truyền lực AWD Lịch sử phát triển hệ thống xDrive Các dạng hệ thống xDrive Các chế độ làm việc II Cấu tạo nguyên lý làm việc Cấu tạo Nguyên lý làm việc III Đặc điểm Ưu điểm Nhược điểm Tính chất đặc trưng IV Đánh giá so với dạng hệ thống AWD khác Ưu, nhược điểm bật Khắc phục nhược điểm V Phương pháp điều khiển phân phối moment I Giới thiệu chung Nhu cầu hệ thống truyền lực AWD ❖ Hệ dẫn động bánh All Wheel Drive cho phép xe can thiệp điện tử, tự động điều chỉnh lực kéo phân phối lực cho cầu Nó giúp chủ xe nhàn hạ chế độ vận hành khác nhau, hệ dẫn động tối ưu 4WD nên suất tiêu hao nhiên liệu hiệu Lịch sử phát triển hệ thống xDrive ❖ Từ 1985, BMW sử dụng hệ thống dẫn động bánh dòng Series Series sử dụng khớp ma sát nhớt hộp phân phối → Chỉ đóng trượt ❖ Từ 1999: khớp ma sát nhớt thay hộp phân phối X5 ❖ Từ 2004: xDrive xe với động đặt dọc Các dạng hệ thống xDrive ❖ xDrive xe động đặt ngang (cỡ nhỏ): Ly hợp thủy lực đặt lối vào cầu sau ❖ xDrive xe động đặt dọc: Ly hợp ma sát hộp phân phối Các chế độ làm việc ❖ Khởi hành: khóa vi sai, phân chia cơng suất theo tỷ lệ 40/60, vận tốc lớn hớn 20km/h, công suất phân phối tùy theo điều kiện chuyển động ❖ Quay vòng thừa: phát cầu sau trượt bên ngồi vịng quay, xDrive tăng cơng suất cho cầu trước kích hoạt hệ thống cân điện tử (nếu cần) để phanh bánh xe bên vòng quay ❖ Quay vòng thiếu: phát cầu trước trượt bên ngồi vịng quay, xDrive truyền 100% mơ men cho cầu sau kích hoạt hệ thống cân điện tư ❖ Chuyển động đường trơn: xDrive phân bố mô men tới bánh xe cho tận dụng tối đa khả bám tránh trượt quay ❖ Đỗ xe bãi: Toàn công suất dồn cho cầu sau, giảm lực điều khiển cho người lái II Cấu tạo nguyên lý hoạt động Cấu tạo Hình Hộp phân phối ATC 300 BMW ❖ Chức phận chính: ➢ Chi tiết 1, 10: Các trục tới cầu trước sau ➢ Các bánh 5, 6, 14: Truyền momen cầu trước ➢ Ly hợp: Phân phối tỉ lệ momen tới cầu ➢ Càng điều khiển 7: đóng mở ly hợp • • Khi đĩa cam quay, tách mở Các rãnh bi tạo di chuyển xác quanh trục Điều giúp tang, giảm lực ép lên đĩa ma sát Hình Càng điều khiển ly hợp Hình Các phận hộp phân phối Nguyên lý hoạt động: ❖ Thuật toán điều khiển xDrive thể qua module: ➢ Tiền kiểm soát (pre-control) ➢ Kiểm soát lực kéo/kiểm soát động lực học ➢ Tình trạng bánh xe ❖ Tiền kiểm sốt: ➢ Thuật toán tiền kiểm soát phản ánh yêu cầu người lái tính tốn dựa thơng số: • Vận tốc chuyển động tơ • Gia tốc ô tô • Gia tốc ngang tơ • Góc quay vơ lăng • Vận tốc bánh xe • Góc nghiêng dọc xe • Vị trí bạn đạp ga • Chế độ lái (thể thao, confort, eco, …) • Trạng thái on/off DSC (bộ điều khiển) ➢ Ở trạng thái bình thường, ly hợp giữ vị trí trượt lên cho momen phân phối đến cầu trước sau theo tỉ lệ 40/60 Ngay lực kéo cầu khác nhau, module tiền kiểm soát đảm bảo hệ thống phản hồi nhanh, thể qua đờ thị sau: Hình So sánh phân phối moment DSC xDrive ➢ Khi hộp phân phối “mở”, phanh kích hoạt sau phát cầu sau có dấu hiệu trượt Điều diễn khoảng nửa giây 62% momen hỗ trợ đĩa phanh sau 38% momen truyền tới cầu trước Nói cách khác, phải phát bánh xe bị trượt trước momen truyền qua hộp phân phối cách kích hoạt phanh bánh sau ➢ Ngược lại với hộp phân phối “mở”, xDrive không cần can thiệp hệ thống phanh cầu sau khơng xảy tượng trượt Ly hợp hộp phân phối đóng lại xe tăng tốc Điều rõ ràng tốn thời gian hơn, khoảng 0.1s ❖ Modul kiểm soát lực kéo/kiểm soát động lực học ➢ Modul kiểm sốt lực kéo/kiểm sốt động lực học kiểm tra tình trạng trượt thơng qua tín hiệu đầu vào nêu Chức modul kiểm soát lực kéo tối ưu hóa lực kéo giữ cho xe cân ➢ Trường hợp quay vòng thừa, ly hợp đóng hồn tồn momen xoắn tối đa truyền đến cầu trước Điều giúp “đẩy” phần trước xe đến xe cân lại Hình Phân phối moment xe quay vòng thừa ➢ Trường hợp quay vịng thiếu, ly hợp mở hồn tồn tách cầu trước khỏi hệ thống truyền lực, momen truyền đến cầu sau Điều giúp “đẩy” phần sau xe đến xe cân lại Hình Phân phối moment xe quay vịng thiếu ❖ Thuật tốn dung sai bánh xe ➢ Thuật toán phát thay đổi chu vi bánh xe trước sau ➢ Điều xảy khi: • Sử dụng nhiều loại lốp xe • Thay lốp dự phịng • Các bánh xe mịn với mức độ khác Thơng thường thay đổi chu vi lốp xe dẫn đến ảnh hưởng xu hướng truyền momen hệ thống truyền lực không mong muốn điều ➢ Kích thước chu vi lốp xe khác dao động khoảng 1% việc sử dụng nhiều loại lốp xe Thuật toán dung sai lốp xe định dựa yêu cầu người lái tình cụ thể để xem xét trượt diễn ly hợp hay điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường ➢ Nếu đĩa ma sát ly hợp cho phép trượt nhau, lực ép sinh module tiền kiểm soát giảm xuống để giữ tổn hao làm việc mức thấp Trong trường hợp kiểm soát động lực học, ly hợp khóa nhẹ nhàng bình thường 4WD ln bảo đảm cần thiết III Đặc điểm Ưu điểm: ❖ Phân bố mô men cầu điều chỉnh liên tục, vô cấp; ❖ Liên tục kiểm sốt trạng thái tơ phản ứng tức với điều kiện chuyển động; ❖ Nâng cao tính điều khiển ô tô; ❖ Nâng cao tính ổn định chuyển động ô tô điều kiện đường xá Nhược điểm: ❖ Sử dụng nhiều hệ thống điện tử nên giá thành cao khó sửa chữa ❖ Mất tính gài cầu khiến khả off-road bị hạn chế Tính chất đặc trưng: Hệ thống BMW xDrive kết nối với hệ thống Anti-lock Braking Systerm (ABS), Dynamic Stability Control (DSC) nhận tín hiệu liên tục từ cảm biến gửi để đánh giá tình trạng xe mặt đường để điều khiển ly hợp Vì vậy, phân phối momen tới cầu liên tục thực với thay đổi nhỏ IV Đánh giá với dạng khác Ưu, nhược điểm bật ❖ Ưu điểm: ➢ Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ ➢ Kết hợp với hệ thống điện tử có tốc độ xử lý nhanh, độ xác cao giúp cho hệ thống ln thích nghi với điều kiện ❖ Nhược điểm: ➢ Nếu hệ thống điện tử xảy lỗi, gần xDrive không hoạt động Cách khắc phục ❖ Để trì hoạt động hệ thống xDrive lâu trường hợp cảm biến quan trọng DSC bị lỗi, chế độ limp home tích hợp vào VGSG (transfer case control unit) Chế độ hoạt động chức dự phòng cho VGSG cụm điều khiển DSC, bao gờm nhiệm vụ: tiền kiểm sốt kiểm soát kéo/trượt ❖ Tốc độ bánh xe tín hiệu quan trọng kiểm sốt kéo/trượt Những tín hiệu động cơ, góc lái, góc yaw gần sử dụng cho module tiền kiểm soát Nếu cảm biến bị lỗi, giá trị thay tính tốn chức liên quan hoạt động với ngưỡng điều khiển rộng Trong trường hợp lỗi xảy ra, người lái cảnh báo đèn báo hiệu DSC/xDrive bảng taplo đờng thời âm ❖ Tín hiệu tốc độ bánh xe sau gặp lỗi tính tốn tốc độ xe tốc độ động (lưu ý cầu sau dẫn động) Nếu tín hiệu tốc độ bánh xe trước bị lỗi dựa giá trị bánh xe sau Tốc độ bánh xe giá trị thay tín hiệu góc lái bị lỗi V Phương pháp điều khiển phân phối momen Hình Đường truyền phân phối moment hộp phân phối ❖ Phân phối momen: ➢ Khi ly hợp đóng hồn tồn, momen truyền vào từ hộp số, 50% tới cầu sau, 50% truyền qua ly hợp bánh (xích) tới cầu trước ➢ Khi ly hợp mở hoàn toàn: momen truyền vào từ hộp số, 100% tới cầu sau cầu trước hồn tồn bị tách khỏi đường truyền momen ➢ Khi hoạt động bình thường: ly hợp giữ mức trượt lên cho momen phân bố tới cầu trước/sau theo tỉ lệ 40/60 tùy điều kiện đường, ly hợp đóng (mở) mức độ định để phân phối momen phù hợp đến cầu ... tử, tự động điều chỉnh lực kéo phân phối lực cho cầu Nó giúp chủ xe nhàn hạ chế độ vận hành khác nhau, hệ dẫn động tối ưu 4WD nên suất tiêu hao nhiên liệu hiệu Lịch sử phát triển hệ thống xDrive. .. 1985, BMW sử dụng hệ thống dẫn động bánh dòng Series Series sử dụng khớp ma sát nhớt hộp phân phối → Chỉ đóng trượt ❖ Từ 1999: khớp ma sát nhớt thay hộp phân phối X5 ❖ Từ 2004: xDrive xe với động. .. Từ 2004: xDrive xe với động đặt dọc Các dạng hệ thống xDrive ❖ xDrive xe động đặt ngang (cỡ nhỏ): Ly hợp thủy lực đặt lối vào cầu sau ❖ xDrive xe động đặt dọc: Ly hợp ma sát hộp phân phối Các