TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Lý do chọn đề tài
Hiện nay, ô tô và các phương tiện giao thông đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống con người, với hộp số tự động trở thành một trong những hệ thống được khách hàng quan tâm khi mua xe Nghiên cứu về hộp số tự động không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng và sửa chữa mà còn cung cấp tài liệu tham khảo cho việc học tập và công tác Tại Việt Nam, hộp số tự động xuất hiện từ những năm 1990 và ngày càng phổ biến trên các xe lắp ráp trong nước Ngành công nghiệp ô tô ở Việt Nam có tiềm năng lớn, với hộp số tự động được cải tiến từ năm 1977, nâng cao hiệu suất động cơ và đảm bảo an toàn cho người sử dụng Hộp số tự động cho phép truyền công suất động cơ một cách hiệu quả, cung cấp tốc độ phù hợp với tải trọng và nhu cầu của người lái.
Nhu cầu học tập, sửa chữa và bảo dưỡng hộp số tự động ngày càng tăng cao Để tối ưu hóa và khai thác hiệu quả các tính năng vượt trội của hộp số tự động, đặc biệt là hộp số điều khiển bằng điện tử, việc nghiên cứu và nắm vững kiến thức về hộp số tự động là rất cần thiết.
Dựa trên mô hình cũ và tài liệu liên quan, tiến hành khảo sát nguyên lý hoạt động của hộp số tự động và các chi tiết liên quan Bài viết giải thích bản chất các hiện tượng xảy ra trong quá trình hoạt động của hộp số tự động, từ đó tạo cơ sở cho thiết kế và thi công mô hình hiệu quả.
Vì những lý do trên nhóm em chọn đề tài "NGHIÊN CỨU THI CÔNG MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343F" để làm đề tài tốt nghiệp.
Ý nghĩa của đề tài
Đề tài này hỗ trợ sinh viên củng cố và nâng cao kiến thức chuyên ngành, giúp họ áp dụng lý thuyết vào thực tiễn xã hội Nó cũng cung cấp thông tin bổ ích cho sinh viên khoa cơ khí động lực và những ai quan tâm đến lĩnh vực ô tô, nhằm hiểu rõ hơn về chuyên ngành này.
Kết quả thu thập được giúp chúng em hiểu sâu về hộp số tự động, bao gồm nguyên lý, cấu trúc, điều kiện làm việc và các hư hỏng thường gặp Từ đó, chúng em có thêm kiến thức về hộp số tự động nói chung, đồng thời cung cấp nguồn tài liệu hữu ích cho các bạn học sinh, sinh viên khóa sau và những người quan tâm đến chuyên ngành ô tô để nghiên cứu và học tập.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý của hộp số tự động A343F
- Thi công thiết kế cho mô hình hoạt động
- Kiểm tra, đánh giá được tình trạng kĩ thuật, các thông số bên trong và các thông số kết cấu của hộp số tự động
- Các thông số khi mô hình hoạt động phải hiển thị ra cho người xem thấy rõ.
Đối tượng và khách thể nghiên cứu
- Đối tượng: Hộp số tự động A343F trên Toyota Fortuner
- Khách thể nghiên cứu: Hộp số tự động.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Hộp số tự động A343F trên Toyota Fortuner.
Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu được trình bày qua 6 chương gồm:
• Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu
• Chương 2: Tổng quan về hộp số tự động
• Chương 3: Khảo sát hộp số tự động A343F
• Chương 4: Giới thiệu, thiết kế mô hình và thi công hệ thống điều khiển hộp số tự động A343F
• Chương 5: Vận hành mô hình và ứng dụng
• Chương 6: Kết luận và kiến nghị.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập thông tin
- Phương pháp tiếp cận thu thập thông tin
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu
- Phương pháp phi thực nghiệm
TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
Lịch sử phát triển của hộp số tự động
Từ những năm 1900, các kỹ sư Đức đã nghiên cứu chế tạo hộp số tự động, và đến năm 1938, GM giới thiệu chiếc Oldsmobile đầu tiên trang bị hộp số tự động, giúp đơn giản hóa việc điều khiển ô tô mà không cần bàn đạp ly hợp Tuy nhiên, do sự phức tạp trong chế tạo và bảo trì, hộp số tự động không được phổ biến Đến những năm 70, hộp số tự động hồi sinh mạnh mẽ với sự ra đời của nhiều mẫu xe mới Ban đầu, hộp số tự động có cấp được điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực, nhưng để nâng cao độ chính xác và an toàn, hộp số tự động có cấp điều khiển bằng điện tử (ECT) đã ra đời Để cải thiện hơn nữa, các nhà sản xuất ô tô đã phát triển hộp số tự động vô cấp vào cuối thế kỷ XX, mở ra một kỷ nguyên mới cho công nghệ hộp số.
Hộp số tự động (HSTD) được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1934 bởi hãng Chrysler, theo tài liệu công nghiệp ô tô của CHLB Đức Ban đầu, HSTD sử dụng ly hợp thủy lực và hộp số hành tinh, được điều khiển hoàn toàn bằng van con trượt thủy lực Qua thời gian, công nghệ đã chuyển sang sử dụng biến mômen thủy lực, và hiện nay, HSTD được gọi là AT.
Sau khi ZIL (Liên Xô cũ, 1949) ra đời, nhiều hãng xe Tây Âu như Đức, Pháp và Thụy Sĩ cũng phát triển các hộp số hành tinh Trong giai đoạn này, phần lớn các hệ thống truyền động (HSTD) sử dụng hộp số hành tinh 3 hoặc 4 cấp, dựa trên bộ truyền hành tinh 2 bậc tự do kiểu Willson với cấu trúc tự động (AT).
Sau những năm 1960, hệ thống truyền động thủy lực đã được áp dụng rộng rãi trên ô tô tải và ô tô buýt, kết hợp với hộp số cơ khí và các cặp bánh răng ăn khớp ngoài, tạo nên cấu trúc truyền động tự động (AT).
• Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTD kiểu EAT (điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử), loại này ngày nay đang sử dụng
Hộp số vô cấp (CVT) là một loại hệ thống truyền động khác, sử dụng bộ truyền đai kim loại và được điều khiển bằng hệ thống thủy lực điện tử, tạo ra trải nghiệm lái xe mượt mà và hiệu quả hơn.
Ngày nay, việc chế tạo các loại truyền động thông minh đã trở thành xu hướng, cho phép chuyển số dựa trên thói quen lái xe và điều kiện mặt đường Hệ thống truyền lực sử dụng HSTD, với 8 số truyền, được gọi là hệ thống truyền lực cơ khí thủy lực điện tử, là một lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật cao đang phát triển nhanh chóng Gần đây, đã xuất hiện loại hộp số có khả năng chuyển số theo hai phương pháp: bằng tay hoặc tự động, tùy thuộc vào sở thích của người sử dụng.
Hiện nay, nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng và nâng cao tính an toàn trong quá trình sử dụng, các nhà sản xuất đã phát triển hộp số điều khiển điện tử, tích hợp chức năng sang số bằng cần giống như hộp số truyền thống.
Xuất phát từ nhu cầu trang bị thiết bị truyền công suất lớn cho các chiến hạm quân sự, truyền động thủy cơ đã được nghiên cứu và ứng dụng từ lâu Khi ngành công nghiệp ôtô phát triển và cạnh tranh gia tăng, các hãng xe đã nỗ lực nâng cao chất lượng xe và tích hợp công nghệ mới để mở rộng thị trường Những cải tiến như hệ thống chống hãm cứng bánh xe, đèn xe tự động, treo khí nén, hộp số tự động và hệ thống định vị toàn cầu đã đánh dấu bước tiến quan trọng thứ hai trong ngành công nghiệp ôtô Đến giữa thập kỷ 70, hộp số thường là phổ biến nhất, nhưng từ năm 1977, hộp số tự động lần đầu tiên được sử dụng trên xe CROWN, dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng trong việc áp dụng hộp số tự động trên nhiều loại xe, bao gồm cả xe hai cầu và xe tải nhỏ Các hãng xe lớn như HONDA, BMW, MERCEDES và GM cũng nhanh chóng áp dụng công nghệ này trong sản phẩm của họ.
Trên bảng 2.1 là các mốc thời gian hãng TOYOTA trang bị hộp số tự động trên các dòng xe
Bảng 2 1: Bảng các mốc thời gian trang bị hộp số tự động của TOYOTA
Các ưu điểm của hộp số tự động
2.2.1 Vì sao phải sử dụng hộp số tự động:
Khi tài xế điều khiển xe với hộp số thường, việc sang số là cần thiết để điều chỉnh mômen kéo ở các bánh xe, đặc biệt khi lái xe lên dốc hoặc khi động cơ không hoạt động hiệu quả.
7 đủ lực kéo để vượt chướng ngại ở số đang chạy, hộp số được chuyển về số thấp hơn bằng thao tác của người lái xe
Đối với người lái xe, việc thường xuyên nhận biết tải và tốc độ động cơ là rất quan trọng để chuyển số đúng cách Tuy nhiên, ở xe sử dụng hộp số tự động, quá trình này không cần thiết, vì hệ thống tự động sẽ tự động chuyển đến số thích hợp nhất dựa trên tải động cơ và tốc độ xe vào thời điểm tối ưu.
2.2.2 Các ưu điểm của hộp số tự động:
So với hộp số thường, hộp số tự động có các ưu điểm sau:
• Giảm mệt mỏi cho người lái qua việc loại bỏ thao tác ngắt và đóng ly hợp cùng thao tác chuyển số
• Chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe
Để bảo vệ động cơ và hệ thống dẫn động khỏi tình trạng quá tải, ly hợp cơ khí truyền thống đã được thay thế bằng biến mô thủy lực, cung cấp hệ số an toàn cao hơn cho hệ thống truyền động phía sau động cơ.
Tối ưu hóa các chế độ hoạt động của động cơ giúp nâng cao hiệu suất so với xe sử dụng hộp số thường, từ đó kéo dài tuổi thọ của động cơ trên xe.
2.3.1 Theo hệ thống sử dụng điều khiển:
Hộp số tự động được chia thành hai loại dựa trên cách điều khiển: loại điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực và loại điều khiển điện tử (ECT) Loại ECT sử dụng ECU để điều khiển, đồng thời tích hợp chức năng chẩn đoán và dự phòng, mang lại hiệu suất và độ tin cậy cao hơn.
Hộp số điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực chuyển đổi tốc độ xe và độ mở bướm ga thành áp suất, từ đó điều khiển hoạt động của ly hợp và phanh trong cụm bánh răng hành tinh Phương pháp này, được gọi là điều khiển thủy lực, cho phép kiểm soát thời điểm lên xuống số một cách hiệu quả.
Sơ đồ tín hiệu điều khiển :
Bàn đạp ga → cáp dây ga → cáp bướm ga → van bướm ga , van ly tâm → van sang số → bộ truyền bánh răng hành tinh và bộ biến mô
Hộp số điều khiển điện tử ECT sử dụng các cảm biến để phát hiện tốc độ xe và độ mở bướm ga, sau đó chuyển đổi thông tin này thành tín hiệu điện và gửi về bộ điều khiển ECU.
Dựa trên tín hiệu này ECU điều khiển hoạt động các ly hợp, phanh thông qua các van và hệ thống thủy lực
Sơ đồ tín hiệu điều khiển :
Tín hiệu điện từ các cảm biến như cảm biến chân ga, cảm biến dầu hộp số, cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến tốc độ xe, cảm biến đếm vòng quay và cảm biến tốc độ tuabin được truyền đến bộ điều khiển thủy lực Từ đó, ECT động cơ và ECT phát tín hiệu điện đến các van điện từ, điều khiển bộ biến mô và bánh răng hành tinh.
Hình 2 1 Hai loại hộp số tự động được phân loại theo hệ thống sử dụng để điều khiển
2.3.2 Theo vị trí đặt trên xe:
AT * (Loại điều khiển hoàn toàn thủy lực)
(Electronic Controlled Transmission: Loại điều khiển điện) Điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô Dự phòng
Chẩn đoán Chức năng khác
Hộp số tự động được phân loại không chỉ theo phương thức điều khiển thủy lực hoặc điện, mà còn theo vị trí lắp đặt trên xe Thông thường, hộp số được chia thành hai loại chính: loại sử dụng cho xe FF (động cơ đặt trước và cầu trước chủ động) và loại dành cho xe FR (động cơ đặt trước và cầu sau chủ động).
Hộp số trên xe FF có thiết kế gọn nhẹ hơn so với hộp số trên xe FR, nhờ vào việc lắp đặt trong khoang động cơ.
Hộp số trên xe FR có bộ truyền bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở bên ngoài, trong khi đó, hộp số trên xe FF lại có vi sai lắp ở bên trong Hệ thống hộp số tự động trên xe FF thường được gọi là "Hộp số có vi sai".
Cả động cơ đặt trước - cầu trước chủ động và động cơ đặt trước - cầu sau chủ động đều được phát triển từ những dòng xe du lịch đầu tiên nhằm đáp ứng nhu cầu tự động hóa cho ô tô Hiện nay, hộp số tự động không chỉ được sử dụng cho xe du lịch mà còn được áp dụng cho xe tải và xe có hai cầu chủ động.
Hình 2.2 minh họa sơ đồ vị trí của hộp số tự động trên xe, với các thành phần chính như: a – Dẫn động cầu trước, b – Dẫn động cầu sau Các bộ phận bao gồm 1 – Mặt trước, 2 – Cụm cầu và hộp số tự động, 3 – Trục dẫn động, 4 – Hộp số tự động, 5 – Trục các đăng, và 6 – Truyền động cuối cùng của vi sai.
Ngoài các phương pháp phân loại hộp số, còn có cách phân loại theo số cấp của hộp số tự động, với đa phần hiện nay là 4 cấp Nhiều nhà sản xuất đang chuyển sang hộp số thế hệ mới với 5, 6 cấp, và hiện tại, hộp số tự động cao nhất có 8 cấp Đặc biệt, Ford F-150 2017 sẽ được trang bị hộp số tự động 10 cấp vào cuối năm 2017, theo thông tin từ hãng xe Mỹ.
Hộp số tự động vô cấp CVT (Continuously Variable Transmission) đang ngày càng được ưa chuộng, sử dụng đai truyền bằng kim loại hoặc cao su cao cấp cùng với hai pulley có đường kính thay đổi để tạo ra tỷ số truyền linh hoạt Ví dụ như hộp số MMT (Multi-Matic Transmission) được trang bị trên mẫu Civic của Honda và Lancer Gala của Mitsubishi, cho phép tỷ số truyền thay đổi dựa trên vòng tua của động cơ và tải trọng.
2.3.4 Phân loại theo tỉ số truyền:
Nguyên lý làm việc chung của hộp số tự động
Biến mô là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền động, đóng vai trò như khớp nối thủy lực và cơ cấu an toàn Nó truyền công suất từ động cơ qua hộp số đến hệ thống truyền lực, đồng thời khuếch đại mômen từ động cơ tùy thuộc vào điều kiện sử dụng.
Hộp số không chỉ truyền công suất qua sự ăn khớp giữa các bánh răng mà còn sử dụng ly hợp ma sát để thay đổi tỷ số truyền và đảo chiều quay Để thực hiện điều này, hộp số áp dụng các phanh và cơ cấu hành tinh đặc biệt, với hệ thống điều khiển tự động bằng thủy lực hoặc điện tử.
Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại hộp số tự động với sự phát triển nhằm nâng cao độ chính xác và tính hợp lý trong quá trình chuyển số Mặc dù công nghệ sản xuất và giá thành có sự khác biệt, nhưng chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của chúng vẫn giống nhau Sự vận hành đồng bộ của tất cả các bộ phận trong hộp số tự động ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất làm việc tổng thể, do đó, yêu cầu về thiết kế và chế tạo cho từng chi tiết và cụm bộ phận là rất khắt khe.
Hình 2 5: Dòng truyền công suất trên xe có sử dụng hộp số tự động
Hộp số tự động hoạt động tương tự như hộp số thường nhưng mang lại nhiều tiện ích hơn, như việc đơn giản hóa quá trình điều khiển và chuyển số êm ái mà không cần ngắt kết nối công suất từ động cơ Với khả năng tự động chọn tỷ số truyền phù hợp, hộp số tự động giúp tối ưu hóa công suất động cơ theo điều kiện di chuyển của ô tô.
Vì vậy, hộp số tự động có những chức năng cơ bản sau:
Tạo ra các cấp tỉ số truyền phù hợp giúp điều chỉnh moment xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động, đồng thời thích ứng với moment cản thay đổi Điều này nhằm tối ưu hóa hiệu suất công suất động cơ.
• Giúp cho xe thay đổi chiều chuyển động
• Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc tách ly hợp
• Ngoài ra ECT còn có khả năng dự phòng và tự chẩn đoán
Các tay số và tình huống sử dụng các tay số trong hộp số tự động
Cụm tay số của xe hộp số tự động thường được bố trí ở hai vị trí chính: cạnh vành tay lái (số tay) hoặc trên sàn xe, giữa ghế lái và ghế phụ (số sàn) Số lượng vị trí chọn số phụ thuộc vào cấu trúc của hộp số, thường gồm 4 số tiến và 1 số lùi.
Hình 2 6: Các dạng tay số
Số “P”: số đỗ xe tại chỗ Tay số này sử dụng khi dừng xe không lâu bên lề đường hoặc chờ khách mà máy vẫn nổ
Số “R”: số lùi Tay số này dùng khi xe cần lùi
Số “N”: số không (hay số MO) Tay số này sử dụng khi dừng xe lâu, khi xe nghỉ hoạt động
Số “D” là tay số tiến cơ bản, được sử dụng để khởi hành xe và trong các trường hợp chạy tiến Tuy nhiên, cần lưu ý không sử dụng tay số này khi muốn tận dụng công suất động cơ để phanh, như trong các tình huống xuống dốc, chạy đường núi, kéo móc, hoặc khi di chuyển trên đường trơn, lầy, cát, và tuyết Khi ở chế độ tay số “D”, xe có khả năng hoạt động ở tất cả các số tiến từ 1, 2, 3, D đến O/D.
Số “3”: tay số với 3 cấp số tiến cơ bản (chỉ có ở một số ít xe) Tay số này sử dụng như số “D” nhưng không có hiệu lực điều khiển O/D
Số “2” hoặc số S trên xe cho phép sử dụng ở một vùng tốc độ nhất định nhằm tận dụng động cơ để giảm tốc độ trong các tình huống như kéo móc, chở quá tải, lên dốc ngắn, xuống dốc hoặc chạy trên đường núi Khi sử dụng tay số này, xe có thể khởi hành từ cấp số 1 như ở số “D” và tự động chuyển sang cấp số 2, nhưng không thể vượt qua cấp số 3 Hệ điều khiển O/D không hoạt động khi ở tay số này.
Số “L” hoặc số 1 trên xe là số ngưỡng chậm, chỉ có một cấp tốc độ (cấp 1) và không thể chuyển sang cấp độ 2 Sử dụng tay số này giúp tối ưu hóa khả năng phanh bằng động cơ, rất hữu ích khi leo dốc ngắn, xuống dốc dài hoặc di chuyển trên đường trơn lầy.
Nút công tắc “O/D”: công tắc điều khiển số truyền tăng Công tắc này chỉ có hiệu lực ở tay số “D”
Núm chốt định vị số là bộ phận quan trọng giúp người dùng xác định vị trí cần chọn một cách chính xác Để chuyển đổi giữa các vị trí như “N” sang “R”, “P” về “R”, “D” sang “2”, hoặc “2” sang “L”, cần ấn nút này và giữ cho đến khi vào đúng số, sau đó nhả tay ra để hoàn tất quá trình định vị.
KHẢO SÁT HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A343F
Giới thiệu chung về hộp số tự động A343F
Hộp số tự động A343F, được phát triển từ các phiên bản trước và lần đầu tiên ra mắt trên TOYOTA HILUX SURF vào năm 1990, đã được sử dụng trên TOYOTA FORTUNER từ 2005 đến 2014 Sản phẩm này không chỉ nâng cao vị thế của dòng xe trên thị trường cao cấp mà còn giúp TOYOTA khẳng định vị thế cạnh tranh với các hãng lớn như FORD, GM và MERCEDES Điều này rất quan trọng trong bối cảnh TOYOTA đang lên kế hoạch mở rộng thị trường xe của mình.
Mỹ và Châu Âu trong những năm của thập kỷ 80
Hộp số A343F là một hệ thống tự động 4 cấp số tiến với điều khiển điện tử, được trang bị bộ truyền hành tinh OD, và là hộp số hiện đại nhất trên thị trường xe thế giới vào thời điểm ra mắt Việc bổ sung thêm một tỷ số truyền tăng giúp người lái có thêm lựa chọn, đồng thời cải thiện sự ổn định của động cơ và giảm tiêu hao nhiên liệu cũng như ô nhiễm môi trường Trước khi A343F ra đời, các tỷ số truyền tăng chỉ được thiết kế cho hộp số cơ khí, điều này đã giúp các dòng xe của TOYOTA khẳng định vị thế cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường.
Các dãy số trong hộp số tự động A343F:
“P”: Sử dụng khi xe đỗ
“N”: Vị trí trung gian sử dụng khi xe dừng tạm thời động cơ vẫn hoạt động
“R”: Sử dụng khi lùi xe
“D”: Sử dụng khi cần chuyển số một cách tự động
“2”: Sử dụng khi chạy ở đường bằng
“L”: Sử dụng khi xe chạy ở đoạn đèo dốc
Bảng 3 1: Mốc thời gian ứng dụng hộp số tự động A343F của TOYOTA
Năm ứng dụng Model xe
1990-1996 Toyota Hilux Surf 4x4 - 2.4 & 3.0 (4x4) 1993-2014 Toyota Land Cruiser Prado (3.0l, 2.7l) 1995-1997 Toyota Land Cruiser 80-series (4x4) 1998-2001 Toyota Land Cruiser 100-series (4x4) 1996-1998 Lexus LX 450 (4 x 4)
1998-2002 Lexus LX 470 (4 x 4) 2005-2014 Toyota Fortuner V 2.7 AT (4 x 4)
Tổng quan các chi tiết chính của hộp số A343F:
Hình 3 1: Vị trí các chi tiết các van chuyển số và các cảm biến
Hình 3 2: Tổng quan các chi tiết của hộp số A343F ( có phụ lục kèm theo)
Bộ biến mô là thiết bị truyền và khuếch đại mômen từ động cơ thông qua dầu hộp số Nó bao gồm cánh bơm, rôto tuabin, và stator, trong đó cánh bơm được dẫn động bởi trục khuỷu, rôto tuabin nối với trục sơ cấp, và stator gắn chặt vào vỏ hộp số Tất cả các bộ phận này được chứa trong vỏ bộ biến mô Biến mô được nén đầy dầu thủy lực từ bơm dầu, và khi cánh bơm va đập vào bánh tuabin, năng lượng được tích lũy và tạo ra dòng công suất làm quay rôto tuabin.
Hình 3 3: Cấu tạo bộ biến mô
1 – Bánh bơm; 2 – Bánh tuabin; 3 – Stato; 4 – Khớp một chiều; 5 – Trục sơ cấp hộp số; 6 – Vỏ hộp số; 7 – Vỏ bộ biến mô; 8 – Moayơ stato
Chức năng của biến mô:
• Tăng mômen do động cơ tạo ra
• Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền hoặc không truyền mômen từ động cơ đến hộp số
• Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực
• Có tác dụng như một bánh đà để làm đồng điều chuyển động quay của động cơ
• Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực
Hộp số tự động với bộ biến mô thủy lực hoạt động như một bánh đà cho động cơ, giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng bánh đà nặng như trong hộp số thường Biến mô thủy lực kết hợp với tấm truyền động có vành răng khởi động không chỉ làm nhiệm vụ bánh đà mà còn tạo ra sự cân bằng tốt, ngăn chặn rung động và đồng điều chuyển động của động cơ khi hoạt động.
Bánh bơm là thành phần quan trọng trong hệ thống truyền tải năng lượng của biến mô, bao gồm bánh bơm, bánh tuabin và bánh phản ứng Các đặc tính kỹ thuật của bánh bơm sau khi chế tạo sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động của toàn bộ biến mô Quá trình chế tạo bánh bơm sử dụng phương pháp lắp ghép từng cánh bằng thép lên bánh mang cánh, đảm bảo độ bền và hiệu quả trong hoạt động.
Cánh quạt sẽ được gắn lên vành dẫn hướng để giúp dòng dầu chuyển hướng một cách dễ dàng hơn Bánh mang cánh đã được lắp ráp cùng với vỏ biến mô, tạo thành một bơm ly tâm như hình (3.4).
Hình 3 4: Sơ đồ vị trí bánh bơm trong biến mô
1 – Vỏ biến mô; 2 – Cánh bơm; 3 – Vành dẫn hướng; 4 – Tấm dẫn động
Bánh bơm có vai trò quan trọng trong việc nhận năng lượng từ trục khuỷu động cơ thông qua tấm dẫn động, giúp tích tụ dầu hiệu quả Số lượng cánh bơm và góc đặt cánh được tính toán tỉ mỉ dựa trên công suất tối đa mà bánh bơm phải truyền tải cùng các thông số kỹ thuật cần thiết trong quá trình chế tạo Ngoài ra, bánh bơm hoạt động trong dải vận tốc rộng từ 0 đến 8000 vòng/phút, có thể lên đến 10000 vòng/phút, do đó việc cân bằng động cũng được chú trọng để giảm thiểu tải trọng động trong quá trình hoạt động.
Cân bằng động trong biến mô không chỉ liên quan đến khối lượng cơ khí mà còn phụ thuộc vào lực ly tâm phát sinh trong quá trình hoạt động Điều này được thể hiện qua khả năng tích tụ năng lượng của dòng dầu khi đi qua các khoang giữa các cánh bơm, đảm bảo rằng các khoang này có sự cân bằng với nhau.
Bánh tuabin là một phần quan trọng trong hệ thống truyền tải năng lượng của biến mô, bao gồm bánh bơm, bánh tuabin và bánh phản ứng Các đặc tính kỹ thuật của bánh tuabin sau khi chế tạo sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất tổng thể của biến mô Quá trình chế tạo bánh tuabin bao gồm việc lắp ghép từng cánh bằng thép vào bánh mang cánh, trong khi các cánh còn lại được gắn vào vành dẫn hướng để điều chỉnh dòng chảy của dầu.
Bánh tuabin được lắp ghép với trục sơ cấp của hộp số thông qua then hoa, giúp truyền tải năng lượng hiệu quả từ các cánh của bánh.
Hình 3 5: Sơ đồ vị trí bánh tuabin trong biến mô
1 – Trục sơ cấp hộp số; 2 – Vành dẫn hướng; 3 – Cánh tuabin
Bánh tuabin có những yêu cầu kỹ thuật tương tự như bánh bơm về độ cân bằng, độ nhám bề mặt cánh và góc đặt cánh Tuy nhiên, bánh tuabin còn cần phải đảm bảo độ đồng trục khi lắp ghép với trục sơ cấp của hộp số, điều này khác biệt so với bánh bơm vì bánh tuabin không được lắp liền trên vỏ biến mô.
Stato được lắp giữa bánh bơm và bánh tuabin, gắn trên trục stato cố định với vỏ hộp số qua khớp một chiều Chức năng của bánh stato là rất quan trọng trong quá trình hoạt động của hệ thống.
Khi sự chênh lệch tốc độ giữa bánh tuabin và bánh bơm lớn, dòng dầu từ bánh tuabin sẽ tác động vào mặt trước của cánh stato Stato hoạt động như một bánh lái, điều chỉnh hướng dòng dầu để nó tác động lên phía sau các cánh bánh bơm, từ đó tăng cường lực đẩy cho bánh bơm và làm tăng mô men quay của nó.
Khi sự chênh lệch tốc độ quay giữa bánh tuabin và bánh bơm nhỏ, dòng dầu trở về từ bánh tuabin sẽ tác động vào mặt sau của cánh stato Điều này làm cho bánh stato quay cùng chiều với bánh bơm, giúp dầu trở về bánh bơm một cách thuận dòng Hình vẽ minh họa cho thấy chiều quay của bánh stato.
Bánh phản ứng là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền tải năng lượng của biến mô, có chức năng không chỉ truyền mômen từ động cơ đến hệ thống truyền lực mà còn khuếch đại mômen trong quá trình này Như hình 3.44 cho thấy, bánh phản ứng được lắp đặt giữa bánh bơm và bánh tuabin, kết nối với vỏ hộp số qua khớp một chiều Thiết kế này cho phép bánh tuabin dễ dàng điều chỉnh hướng chuyển động của dòng dầu, biến đổi năng lượng từ bánh tuabin thành động năng trước khi dòng dầu tiếp tục tuần hoàn qua bánh bơm, như minh họa trong hình 3.6.
Hình 3 6: Sơ đồ vị trí lắp bánh phản ứng trong biến mô thủy lực
1 – Vỏ hộp số; 2 – Bánh bơm; 3 – Bánh phản ứng; 4 – Bánh tuabin; 5 – Khớp một chiều;
Hình 3 7: Hình mô tả chức năng của bánh phản ứng
1 – Hướng dòng dầu khi có bánh phản ứng; 2 – Cánh bánh phản ứng; 3 – Dòng dầu từ tuabin; 4 – Hướng dòng dầu khi không có bánh phản ứng
Sơ đồ kết cấu và nguyên lý hoạt động của hộp số tự động A343F
3.2.1 Sơ đồ kết cấu hộp số tự động A343F:
Kết cấu mặt cắt dọc hộp số tự động A343F như hình 3.23
Hình 3 23: Kết cấu mặt cắt dọc hộp số tự động A343F
Bảng 3 2: Chức năng của các chi tiết của bộ bánh răng hành tinh
Ly hợp số truyền thẳng
OD Nối cần dẫn bộ truyền OD với bánh răng mặt trời
C1 Ly hợp số tiến Nối trục sơ cấp và bánh răng mặt trời bộ hành tinh trước
C2 Ly hợp số truyền thẳng Nối trục trung gian và bánh răng mặt trời bộ hành tinh sau
Khóa bánh răng mặt trời OD ngăn không cho nó quay theo cả 2 chiều thuận và ngược chiều kim đồng hồ
Khóa bánh răng mặt trời trước và sau không cho nó quay theo cả 2 chiều thuận và ngược chiều kim đồng hồ
Khóa bánh răng mặt trời trước sau không cho nó quay ngược chiều kim đồng hồ đồng thời với F1 hoạt động
B3 Phanh số lùi và số 1
Khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh sau, ngăn không cho quay theo cả 2 chiều thuận và ngược chiều kim đồng hồ
Khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh OD, ngăn nó quay theo ngược chiều kim đồng hồ xung quanh bánh răng mặt trời
Khi B2 hoạt động nó ngăn bánh răng mặt trời trước sau không cho quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ
Khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh trước sau, ngăn không cho nó quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ
3.2.2 Nguyên lý hoạt động hộp số tự động A343F:
3.2.2.1 Giới thiệu bộ truyền hành tinh hộp số tự động A343F:
Hộp số tự động A343F của TOYOTA được trang bị bộ bánh răng hành tinh 3 tốc độ loại SIMPSON và bộ truyền hành tinh OD loại WILLD, giúp tối ưu hóa tỉ số truyền tăng.
Bộ bánh răng hành tinh 3 tốc độ SIMPSON là một hệ thống truyền động gồm hai bộ bánh răng hành tinh đơn giản, được lắp đặt trên cùng một trục Chúng được sắp xếp ở vị trí trước và sau trong hộp số, kết nối với nhau qua bánh răng mặt trời Mỗi bánh răng hành tinh được gắn trên trục hành tinh của cần dẫn và tương tác với bánh răng bao, cũng như bánh răng mặt trời của bộ truyền.
Bộ truyền hành tinh cho số truyền tăng được lắp cạnh bộ truyền hành tinh 3 tốc độ, bao gồm một bộ truyền hành tinh đơn giản (loại WILLD), một phanh số truyền tăng (B 0 ) giữ bánh răng mặt trời, một ly hợp số truyền tăng (C 0 ) kết nối bánh răng mặt trời và cần dẫn, cùng với một khớp một chiều cho số truyền tăng (F 0 ) Công suất được truyền vào cần dẫn số truyền tăng và ra từ bánh răng bao của bộ truyền hành tinh này.
Sơ đồ bố trí các bộ truyền hành tinh hộp số tự động A343F như hình 3.24
Hình 3 24: Sơ đồ bố trí các bộ truyền hành tinh hộp số tự động A343F
Chức năng của các bộ phận:
• Ly hợp số truyền tăng OD (C0) nối cần dẫn bộ truyền OD với bánh răng mặt trời
• Ly hợp số tiến (C1) dùng để nối trục sơ cấp với bánh răng bao của bộ truyền trước
• Ly hợp số truyền thẳng (C2) dùng nối trục sơ cấp với bánh răng mặt trời trước và sau
• Phanh OD (B0) khóa bánh răng mặt trời OD ngăn không cho nó quay theo cả hai chiều thuận và ngược kim đồng hồ
• Phanh dải (B1) khóa bánh răng mặt trời trước và sau không cho chúng quay theo cả hai chiều thuận và ngược chiều kim đồng hồ
• Phanh ma sát ướt (B2) khóa bánh răng mặt trời trước và sau, không cho chúng quay theo chiều kim đồng hồ trong khi khớp một chiều F1 đang hoạt động
• Phanh ma sát ướt (B3) khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh sau ngăn không cho chúng quay cả chiều thuận và ngược chiều kim đồng hồ
• Khớp một chiều OD (F0) khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh OD, ngăn không cho nó quay ngược chiều kim đồng hồ xung quanh bánh răng mặt trời
• Khớp một chiều (F1) khi (B2) hoạt động, nó khóa cứng bánh răng mặt trời trước và sau không cho chúng quay ngược chiều kim đồng hồ
• Khớp một chiều (F2) khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh sau, ngăn không cho nó quay ngược chiều kim đồng hồ
Trên hình 3.25 là mô hình hoạt động của các ly hợp, phanh và các bánh răng khi tay số ở dãy “D” hoặc “2”, hộp số đang ở số 1
Ly hợp truyền thẳng OD (C0) hoạt động ở số 1, kết nối cần dẫn bộ truyền OD với bánh răng mặt trời, cho phép chuyển động quay của trục sơ cấp được truyền trực tiếp đến bánh răng mặt trời.
OD cần được dẫn quay theo chiều kim đồng hồ, nhờ vào khớp một chiều OD (F0) khóa bộ bánh răng hành tinh OD, ngăn không cho nó quay ngược chiều kim đồng hồ xung quanh bánh răng mặt trời Điều này khiến các bánh răng hành tinh số truyền tăng quay cưỡng bức theo chiều kim đồng hồ, làm cho bánh răng bao OD cũng quay theo hướng này Ly hợp số tiến C1 kết nối trục sơ cấp với bánh răng bao trước, giúp bánh răng bao trước quay cùng chiều kim đồng hồ, kéo theo cần dẫn và bánh răng hành tinh trước cũng quay theo hướng đó, dẫn đến việc bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ.
Bánh răng mặt trời hoạt động như phần tử chủ động, kéo theo bánh răng hành tinh quay theo chiều kim đồng hồ Đồng thời, khớp 1 chiều F2 ngăn cản cần dẫn bộ bánh răng hành tinh quay ngược chiều.
Khi các bánh răng hành tinh quay theo chiều kim đồng hồ, bánh răng dẫn trước cũng sẽ quay theo cùng chiều, dẫn đến bánh răng hành tinh sau và bánh răng bao cũng quay theo chiều kim đồng hồ, khiến trục thứ cấp quay theo chiều kim đồng hồ.
Bảng 3 3:Sơ đồ nguyên lý làm việc ở dãy “D” hoặc “2” số 1
Hình 3 25: Mô hình hoạt động ở dãy “D” hoặc “2” số 1
Trên hình 3.26 là mô hình hoạt động của các ly hợp, phanh và các bánh răng khi tay số ở dãy “D” hộp số đang ở số 2
Ly hợp truyền thẳng OD (C0) hoạt động ở số 1, kết nối cần dẫn bộ truyền OD với bánh răng mặt trời, từ đó chuyển động quay của trục sơ cấp được truyền đến bánh răng mặt trời.
Khớp một chiều OD (F0) khóa cần dẫn bộ bánh răng hành tinh OD, ngăn không cho nó quay ngược chiều kim đồng hồ xung quanh bánh răng mặt trời Điều này khiến các bánh răng hành tinh số truyền tăng bị quay cưỡng bức theo chiều kim đồng hồ, làm cho bánh răng bao OD cũng quay cùng chiều kim đồng hồ Ly hợp số tiến C1 kết nối trục sơ cấp với bánh răng bao trước, tạo điều kiện cho bánh răng bao hoạt động hiệu quả.
Bánh răng hành tinh trước quay cùng chiều kim đồng hồ, khiến bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ Khi phanh B2 hoạt động, khớp 1 chiều F1 ngăn cản bánh răng mặt trời quay ngược chiều kim đồng hồ, dẫn đến trục thứ cấp quay cùng chiều kim đồng hồ do kết nối với cần dẫn bánh răng hành tinh trước.
Bảng 3 4: Sơ đồ nguyên lý làm việc ở dãy “D” số 2
Hình 3 26: Mô hình hoạt động ở dãy “D” số 2
Trên hình 3.27 là mô hình hoạt động của các ly hợp, phanh và các bánh răng khi tay số ở dãy “D” hộp số đang ở số 3
Ly hợp truyền thẳng OD (C0) hoạt động ở số 1, kết nối cần dẫn bộ truyền OD với bánh răng mặt trời, từ đó chuyển động quay của trục sơ cấp được truyền đến bánh răng mặt trời.
Khớp một chiều OD (F0) khóa cần dẫn bộ bánh răng hành tinh OD, ngăn cản việc quay ngược chiều kim đồng hồ xung quanh bánh răng mặt trời Điều này khiến các bánh răng hành tinh số truyền tăng bị quay cưỡng bức theo chiều kim đồng hồ xung quanh bánh răng mặt trời OD, từ đó làm cho bánh răng bao OD cũng quay cùng chiều kim đồng hồ.
Ly hợp số tiến C1 kết nối trục sơ cấp với bánh răng bao trước, hoạt động đồng thời với ly hợp số truyền thẳng C2 nối trục sơ cấp với bánh răng mặt trời trước sau Sự kết hợp này khiến bánh răng bao trước và bánh răng mặt trời trước sau quay cùng chiều kim đồng hồ Điều này dẫn đến việc cần dẫn bộ bánh răng hành tinh trước cũng quay cùng chiều kim đồng hồ, từ đó làm cho trục thứ cấp quay theo cùng chiều.
Bảng 3 5 Sơ đồ nguyên lý làm việc ở dãy “D” số 3
Hình 3 27: Mô hình hoạt động ở dãy “D” số 3
3.2.2.2.4 Dãy “D” số truyền tăng OD:
Mô hình hoạt động của các ly hợp, phanh và bánh răng trong hộp số truyền tăng OD được thể hiện trong hình 3.28 Khi ở số truyền tăng OD, phanh OD (B0) khóa bánh răng mặt trời OD, ngăn cản nó quay theo cả hai chiều Các bánh răng hành tinh OD quay quanh bánh răng mặt trời OD theo chiều kim đồng hồ, đồng thời cũng quay quanh trục của chúng Kết quả là, bánh răng bao OD quay nhanh hơn so với bánh răng dẫn OD.
Ly hợp số tiến C1 và ly hợp truyền thẳng C2 hoạt động đồng thời, truyền động quay từ trục sơ cấp đến bánh răng bao phía trước qua ly hợp C1 và đến bánh răng mặt trời trước và sau qua ly hợp C2 Sự kết hợp này khiến bánh răng bao phía trước quay cùng với trục sơ cấp, đồng thời bộ truyền bánh răng hành tinh trước cũng quay theo, dẫn đến trục thứ cấp quay theo chiều kim đồng hồ.
Bảng 3 6: Sơ đồ nguyên lý làm việc ở dãy “D” số truyền tăng OD
Hình 3 28: Mô hình hoạt động ở dãy “D” số truyền tăng OD
3.2.2.2.5 Dãy “2” số 2, phanh bằng động cơ:
Trên hình 3.29 là mô hình hoạt động của các ly hợp, phanh và các bánh răng khi tay số ở dãy “2” hộp số đang ở số 2
Hệ thống điều khiển thủy lực và điện tử ở hộp số tự động A343F
Hệ thống điều khiển hộp số tự động A343F gồm 2 phần chính:
❖ Hệ thống điều khiển thủy lực:
Hệ thống điều khiển thủy lực bao gồm các thành phần chính như bơm dầu, van điều khiển thủy lực, bộ điều khiển áp suất và bộ tích năng Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển thủy lực cho hộp số tự động A343F được minh họa trong hình 3.32.
Hình 3 32: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động A343F
❖ Hệ thống điều khiển điện tử:
Hệ thống điều khiển điện tử bao gồm các cảm biến tín hiệu đầu vào, công tắc điều khiển, van điện từ solenoid, và bộ điều khiển điện tử ECU cho động cơ và ECT Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động A343F được minh họa trong hình 3.33.
Hình 3 33: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điện tử hộp số tự động A343F
Hộp số A343F điều khiển việc chuyển số dựa trên hai tín hiệu chính: tốc độ xe và độ mở bướm ga Bộ điều khiển điện tử trung tâm ECT nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga và cảm biến tốc độ, sau đó xử lý và quyết định thời điểm chuyển số Hệ thống còn có chức năng tự chuẩn đoán và đảm bảo an toàn khi có sự cố xảy ra trong hộp số trong quá trình lái xe.
Cảm biến tốc độ xe xác định tốc độ của xe và gởi tín hiệu này đến ECT dưới dạng các tín hiệu điện
Cảm biến vị trí bướm ga xác định góc mở bướm ga và biến đổi tín hiệu này thành tín hiệu điện rồi gởi đến ECT
Hệ thống ECT quyết định thời điểm chuyển số dựa trên tín hiệu từ tốc độ xe và góc mở của bướm ga Nó điều khiển các van điện trong bộ điều khiển thủy lực, từ đó điều chỉnh chuyển động của các van chuyển số Những van này đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển áp suất thủy lực đến các ly hợp và phanh trong cụm bánh răng hành tinh, đảm bảo quá trình chuyển số diễn ra mượt mà và hiệu quả.
3.3.1 Hệ thống điều khiển điện tử:
3.3.1.1 Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống điều khiển điện tử:
• Nhận biết các tín hiệu góc mở bướm ga và tốc độ xe
• Kết hợp với hệ thống điều khiển thủy lực điều khiển:
• Thời điểm khóa biến mô
• Áp suất mạch dầu chính
• Tự kiểm tra chuẩn đoán
3.3.1.2 Các cảm biến và công tắc:
Cảm biến và công tắc thu thập dữ liệu để điều chỉnh các thông số và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện Những tín hiệu này sau đó được truyền tới ECU động cơ và ECT để xử lý.
3.3.1.2.1 Cảm biến vị trí cánh bướm ga (TPS):
Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) là một biến trở được lắp đặt trên cổ họng gió của đường ống nạp, có chức năng xác định góc mở bướm ga qua giá trị điện trở Thông tin này được gửi đến ECT ECU dưới dạng tín hiệu điện áp để điều khiển thời điểm chuyển số và khóa biến mô ECT ECU sử dụng tín hiệu từ TPS để thực hiện các điều khiển cần thiết.
• Áp suất mạch dầu chính
• Thời điểm đóng ly hợp khóa biến mô
Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính (kiểu gián tiếp) như hình 3.34
Hình 3 34: Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính
Loại cảm biến này có hai tiếp điểm trượt, mỗi đầu lắp các tiếp điểm để tạo tín hiệu IDL và VTA Điện áp ổn định 5V được cung cấp cho cực VC từ ECU động cơ Khi tiếp điểm trượt di chuyển theo góc mở bướm ga, điện áp tại cực VTA sẽ tỉ lệ thuận với góc mở này.
❖ Các tín hiệu gởi từ cảm biến vị trí bướm ga kiểu gián tiếp như hình 3.35
Hình 3 35: Cách gửi tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga kiểu gián tiếp
1 - Cảm biến vị trí bướm ga; 2, 3 - Chiều mở và đóng; 4 - Bộ điều khiển ECU
ECU động cơ chuyển đổi điện áp VTA thành tín hiệu góc mở bướm ga để thông báo cho ECT ECU biết vị trí bướm ga Các tín hiệu này bao gồm các điện áp khác nhau tại các cực L1, L2, L3 và/hoặc IDL của ECT ECU Khi bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp điểm IDL kết nối với cực E sẽ gửi tín hiệu IDL đến ECT ECU, xác nhận rằng bướm ga đã được đóng hoàn toàn.
Cảm biến tốc độ xe (VSS) và cảm biến tốc độ trục thứ cấp (OSS) được sử dụng để đảm bảo ECT ECU nhận thông tin chính xác về tốc độ của xe Sự kết hợp của hai cảm biến này giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy trong việc theo dõi tốc độ, như thể hiện trong hình 3.36.
Hình 3 36: Cảm biến tốc độ xe và cảm biến tốc độ trục thứ cấp
1 – Cảm biến tốc độ xe (VSS); 2 – Cảm biến tốc độ trục thứ cấp (OSS); 3 – Bộ điều khiển ECT ECU
ECT ECU sử dụng tín hiệu VSS và OSS để điều khiển
• Áp suất mạch dầu chính
Để nâng cao độ chính xác, ECU ECT liên tục so sánh hai tín hiệu để kiểm tra sự tương đồng của chúng trong quá trình đóng ngắt bộ biến mô.
Khi hai tín hiệu tốc độ trùng khớp, hệ thống sẽ ưu tiên sử dụng tín hiệu từ cảm biến tốc độ trục thứ cấp để điều khiển quá trình chuyển số.
Hình 3 37: Khi các tín hiệu tốc độ đều giống nhau
1 – Cảm biến tốc độ xe (VSS); 2 – Cảm biến tốc độ trục thứ cấp (OSS); 3 – Bộ điều khiển ECT ECU; 4, 5, 6 – Các van Solenoid
Khi tín hiệu từ cảm biến tốc độ trục thứ cấp số 2 bị sai, ECU sẽ ngay lập tức không sử dụng tín hiệu này mà thay vào đó sẽ dựa vào tín hiệu từ cảm biến tốc độ xe số 1 để điều khiển số.
Hình 3 38: Khi các tín hiệu tốc độ khác nhau
1 – Cảm biến tốc độ xe (VSS); 2 – Cảm biến tốc độ trục thứ cấp (OSS); 3 – Bộ điều khiển ECT ECU; 4, 5, 6 – Các van Solenoid
3.3.1.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (THW):
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ là một nhiệt điện trở âm, được lắp đặt trên nắp máy Tín hiệu từ cảm biến này, được gọi là THW, được ECU của ECT sử dụng để điều khiển quá trình làm mát động cơ hiệu quả.
• Áp suất mạch dầu chính
• Thời điểm đóng ly hợp khóa biến mô
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát của động cơ sử dụng nhiệt điện trở để chuyển đổi nhiệt độ thành tín hiệu điện, gửi đến ECU động cơ Khi nhiệt độ nước làm mát thấp hơn mức xác định, hiệu suất động cơ và khả năng tải của xe sẽ bị giảm nếu hộp số chuyển lên số truyền tăng Để ngăn chặn tình trạng này, ECU nhận tín hiệu để không cho hộp số chuyển lên số truyền tăng và giữ cho ly hợp khóa biến mô hoạt động cho đến khi nhiệt độ nước làm mát đạt 60°C.
Hình 3 39: Cách gửi tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ
1 - Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ; 2 – ECU động cơ; 3 – Đến cơ cấu chấp hành; 4 - Bộ điều khiển ECT ECU
ECU động cơ có chức năng dự phòng, cho phép điều khiển hoạt động của động cơ ngay cả khi cảm biến nhiệt độ nước làm mát gặp sự cố như hở hay chập mạch Trong trường hợp này, ECU sẽ giả định nhiệt độ nước làm mát là 80°C, không phụ thuộc vào nhiệt độ thực tế của nước làm mát.
3.3.1.2.4 Cảm biến vị trí cần số (TR):
ECT ECU sử dụng tín hiệu TR để điều khiển:
• Áp suất mạch dầu chính
• Thời điểm đóng ly hợp khóa biến mô
Giới thiệu, thi công cơ khí mô hình hộp số tự động A343F
4.1.1.1 Ý tưởng thi công phần cơ khí: Đối tượng thi công là hộp số tự động Toyota loại A343F được thiết kế cắt phần vỏ hộp số tại các vị trí của các phanh và ly hợp nhằm thấy được vị trí, cấu tạo và hoạt động thực tế trong quá trình hoạt động Việc cắt bỏ vỏ hộp số cần được đảm bảo tuyệt đối không phạm vào các đường dầu để tránh việc làm mất đi đường cung cấp khí nén đến các phanh và ly hợp
Thay thế hệ thống điều khiển bằng thủy lực bằng điều khiển khí nén, trong đó khí nén được cung cấp từ máy nén khí qua cụm van solenoid Khí nén sẽ được dẫn đến hai đường: một đường đến đồng hồ đo áp suất khí nén trên bảng hiển thị và đường còn lại đến các phanh và ly hợp Để đảm bảo độ kín tối đa trong mạch dầu khi gắn ống dẫn khí nén, cần thực hiện taro ren cẩn thận nhằm giảm thiểu tình trạng xì khí nén, đảm bảo áp lực khí nén đủ cho xylanh của phanh và ly hợp hoạt động hiệu quả.
Cần chuyển số được thiết kế liên kết với công tắc khởi động số trung gian bằng cơ cấu cần dẫn khớp xoay
Hộp số được dẫn động bằng motor điện có khả năng dịch chuyển trên giá đỡ để điều chỉnh độ căng dây curoa Trong cơ cấu truyền động, puly chủ động gắn với motor điện có đường kính nhỏ hơn puly bị động gắn với vỏ biến mô, nhằm đảm bảo trục sơ cấp của hộp số quay với vận tốc thấp Điều này giúp tránh hư hỏng cho các chi tiết bên trong hộp số khi không có dầu bôi trơn, đặc biệt khi điều khiển bằng thủy lực.
Khung được thiết kế với độ cứng và bền bỉ cao, có khả năng chịu trọng lượng lớn và tải trọng động từ các chi tiết quay, đồng thời đảm bảo vị trí và diện tích phù hợp cho việc gá lắp Bên cạnh đó, khung còn được trang bị bánh xe ở đáy, giúp dễ dàng di chuyển và thuận tiện cho quá trình giảng dạy.
Bảng hiển thị được thiết kế sinh động và trực quan, cung cấp đầy đủ thông tin về hoạt động của hộp số Nó bao gồm sơ đồ khối hoạt động giúp người dùng quan sát nguyên lý hoạt động và đường truyền công suất thông qua các đèn LED ở từng bộ chấp hành Ngoài ra, bảng còn có đồng hồ báo áp suất khí nén, màn hình LED thể hiện phần trăm độ mở bướm ga và tốc độ xe, cùng với các đèn LED chỉ thị tay số hoạt động, công tắc khởi động ON/OFF, công tắc OD, biến trở điều chỉnh mức tải và bộ vi xử lý ECT.
4.1.1.2 Các chi tiết trên mô hình:
Bảng 4 1: Bảng chi tiết các thiết bị trên mô hình
STT Nội dung thi công Thiết bị và thông số cơ bản Số lượng
1 Hộp số Hộp số tự động Toyota A343F 1
2 Motor dẫn động Motor điện 1
Puly chủ động ( Đk trục f 22 mm, Đk ngoài f 60 mm) 1
Puly bị động ( Đk trục f 22 mm, Đk ngoài f 300 mm) 1
Bạc đạn nhào (Đk trục f 22mm ) 1 Trục nối biến mô ( Đk trục f 21.9 mm) 1
Cảm biến vị trí bàn đạp ga 1
Cơ cấu cần chuyển số 1
Cảm biến vị trí chuyển số 1
Cảm biến tốc độ xe 1
Van solenoid điều khiển cấp khí nén 7
5 Đường dẫn khí nén Cụm dây dẫn khí nén
6 Bảng hiển thị Đồng hồ báo áp suất khí nén 1
Màn hình Led 2 Đèn Led -
4.1.1.3 Giới thiệu ý tưởng thiết kế :
Hộp số tự động là loại hộp số phổ biến nhất trên ô tô hiện nay, dẫn đến nhu cầu nghiên cứu và học tập về nó ngày càng tăng Tuy nhiên, với kết cấu phức tạp và các chi tiết được bao bọc kín, việc khảo sát quá trình hoạt động của các bộ chấp hành bên trong hộp số khi xe đang hoạt động gặp nhiều khó khăn, ảnh hưởng đến nghiên cứu, giảng dạy và học tập.
Các mô hình hộp số tự động được phát triển để hỗ trợ nghiên cứu và học tập, nhưng đa số chỉ cho phép quan sát các chi tiết bên trong ở trạng thái tĩnh Để khắc phục hạn chế này, các giảng viên Khoa Cơ Khí Động Lực trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM đã thiết kế mô hình hộp số tự động A343F Mô hình này có phần vỏ được cắt bổ và bộ vi xử lý được lập trình với thuật toán phù hợp, giúp mô phỏng các trạng thái hoạt động của hộp số khi lắp đặt trên xe, cùng với các bộ chấp hành của hộp số.
Mô hình hộp số A343F được điều khiển bằng khí nén giúp sinh viên hiểu rõ cấu tạo và hoạt động của các bộ chấp hành bên trong Dựa trên nghiên cứu của thầy Huỳnh Phước Sơn và Đặng Vũ Minh Đăng, chúng tôi đã thực hiện mô hình này nhằm nâng cao kiến thức về hộp số tự động Đồ án "THI CÔNG MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TOYOTA A343F" sẽ được phát triển và điều khiển, phục vụ cho công tác giảng dạy và học tập hiệu quả hơn cho sinh viên tại Trường Đại học Sư phạm Tp.HCM.
Một số chi tiết được chúng em cải tiến trong mô hình này:
• Nghiên cứu thêm hệ thống điều khiển chế độ tải nặng và tải nhẹ
• Nghiên cứu điều khiển chế độ kick-down của hộp số
• Thiết kế lại bản điều khiển trực quan hơn giúp người học dễ hiểu được các chế độ hoạt động
• Thay chìa khóa thành nút khởi động On-Off
Mô hình sau khi hoàn thiện:
• Các thông tin hiển thị trực quan hơn
• Các bộ phận điều khiển dễ dàng vận hành
• Các chi tiết cơ khí được gia công tỉ mỉ, sắc sảo
• Mô tả thêm nhiều tính năng
Motor điện dùng để dẫn động quay biến mô hộp số
Hình 4 1: Mô-tơ Điện Bảng 4 2: Thông số motor điện
4.1.1.5 Cụm van điện từ khí nén:
Bộ chấp hành nhận lệnh từ vi xử lý để điều khiển đường dẫn khí nén đến phanh và ly hợp, giúp hộp số chuyển chế độ hoạt động Van điện từ 5/2 sử dụng điện áp 24V, khi cấp điện vào cuộn coil, xylanh sẽ di chuyển đến vị trí tối đa và trở lại vị trí ban đầu khi ngừng cấp điện Mô hình sử dụng cổng dẫn khí ra tại cổng số 4, với khí nén vào từ cổng số 1 qua thân kết nối 7 van điện từ Van có phạm vi áp suất từ 0.1 đến 0.7Mpa.
Hình 4 2: Cụm van điện từ điều khiển khí nén
4.1.1.6 Đồng hồ báo áp suất khí nén:
Áp suất trên ống phân phối rất quan trọng, với giá trị cần thiết cho phanh và ly hợp của hợp số nằm trong khoảng 4-8 kg/cm², theo tài liệu đào tạo.
TOYOTA Hộp số tự động tập 9 giai đoạn 2
Hình 4 3: Đồng hồ báo áp suất khí nén
4.1.2 Thi công phần cơ khí của hộp số tự động A343F:
4.1.2.1 Thiết kế và thi công khung đỡ hộp số:
Mục đích: Đỡ hộp số và các chi tiết khác phục vụ cho việc hoạt động của hộp số
Hình 4 4: Bản vẽ khung đỡ
Hình 4 5:Khung được thiết kế trên phần mềm Catia
Hình 4 6: Khung được thực hiện
4.1.2.2 Thi công cắt vỏ hộp số:
Mục đích: Quan sát được các chi tiết bên trong hộp số trong quá trình hoạt động
Hình 4 7: Hộp số sau khi được cắt
4.1.2.3 Thi công đưa đường khí nén vào hộp số:
Mục đích: Tạo đầu nối ống khí nén ở các lỗ dầu giúp dẫn khí nén thông qua các đường dầu đến các bộ chấp hành C0, C1, C2, B0, B1, B2, B3
Hình 4 8: Thi công khoang các lỗ dẫn dầu
Hình 4 9: Thi công taro tạo ren để dẫn các ống khí
4.1.2.4 Thi công khóa biến mô thủy lực:
Mục đích: Khóa ly hợp khóa biến mô, biến mô lúc này chỉ có chức năng truyền momen từ động cơ điện đến trục sơ cấp hộp số
Hình 4 10: Khoan khóa biến mô
4.1.2.5 Thi công motor dẫn động và cơ cấu truyền động:
Mục đích của hệ thống này là truyền động quay từ motor điện qua puly chủ động, dây curoa và puly bị động, nhằm dẫn động biến mô quay và cuối cùng là trục sơ cấp của hộp số.
Hình 4 11: Motor dẫn động và cơ cấu truyền động đến trục sơ cấp hộp số
4.1.2.6 Thi công lắp đặt cơ cấu chuyển số, bàn đạp ga và các cảm biến:
❖ Lắp đặt cần chuyển số và cảm biến vị trí trung gian:
Mục đích của hệ thống là khi vị trí cần chuyển số thay đổi, cảm biến vị trí trung gian sẽ nhận và truyền tín hiệu đến bộ vi xử lý, từ đó hiển thị thông tin lên đèn LED và điều khiển việc đóng mở các van Solenoid.
Hình 4 12: Cần chuyển số và cơ cấu cần dẫn khớp xoay
❖ Lắp đặt bàn đạp ga và cảm biến vị trí bàn đạp ga:
Khi thay đổi hành trình bàn đạp ga, cảm biến vị trí sẽ nhận tín hiệu về góc mở cánh bướm ga và gửi thông tin này đến ECU ECU sẽ điều khiển nguồn điện, hiển thị % độ mở bướm ga trên màn hình LED, đồng thời truyền tín hiệu điều khiển tốc độ động cơ và chế độ lái phù hợp nhất.
Hình 4 13: Bàn đạp ga có gắn cảm biến vị trí bướm ga
4.1.2.7 Thi công lắp đặt cụm van solenoid và cụm dây dẫn khí nén
Chức năng của hệ thống là nhận lệnh từ ECU để điều khiển việc đóng ngắt dòng khí nén đến các phanh và ly hợp, từ đó hỗ trợ hộp số chuyển đổi giữa các chế độ hoạt động.
Hình 4 14: Cụm van solenoid điều khiển cấp khí nén
Vị trí được cấp khí nén C0 B0 C2 B1 B2 B3 C1
Bảng 4 3: Vị trí van solenoid điều khiển cấp khí nén đến các phanh và ly hợp
Hình 4 15: Cụm dây dẫn khí nén đến các phanh và ly hợp
4.1.2.8 Thi công chi tiết bảo vệ:
Mục đích: Bảo vệ người vận hành khi thực hiện khởi động mô hình
Hình 4 16: Chi tiết bảo vệ người dùng
4.1.2.9 Thiết kế và thi công bảng hiển thị:
Mục đích: Hiển thị giúp người sử dụng dễ dàng quan sát được chi tiết các hoạt động của mô hình đang diễn ra ở các vị trí cụ thể
Bản hiện thị được thiết kế nhằm đảm bảo tính thống nhất và đầy đủ về các tính năng hoạt động của mô hình Trên bảng hiển thị, một sơ đồ khối hoạt động của hộp số được bổ sung, giúp người dùng dễ dàng hiểu nguyên lý và đường truyền công suất của hộp số Sơ đồ này sử dụng các đèn LED dưới các bộ phận như phanh, ly hợp và khớp một chiều, cho phép LED sáng lên theo đúng chế độ hoạt động của từng tay số.
Thi công hệ thống điều khiển hộp số tự động A343F
4.2.1 Thiết kế hệ thống điều khiển mô hình hộp số tự động A343F:
4.2.1.1 Thiết kế lưu đồ điều khiển mô hình hộp số tự động
Lưu đồ thuật toán điều khiển mô hình trình bày nguyên lý lên số ở từng tay số tại mức tải thường và ba độ mở bướm ga tượng trưng Chương trình điều khiển chính sẽ được lập trình với 10 trường hợp góc mở cánh bướm ga, nhằm đảm bảo quá trình lên số chính xác hơn Các lưu đồ này là cơ sở để phát triển chương trình điều khiển cho mô hình hộp số tự động A343F.
Các lưu đồ điều khiển lên xuống số của mô hình hộp số
LƯU ĐỒ CHỌN DẢI SỐ
Hình 4 20: Lưu đồ chọn dải số
LƯU ĐỒ CHUYỂN SỐ DẢI “D”
Hình 4 21: Lưu đồ chuyển số dải “D”
LƯU ĐỒ LÊN SỐ TẠI DẢI ”D”
Hình 4 22: Lưu đồ lên số dải “D”
LƯU ĐỒ XUỐNG SỐ TẠI DẢI ”D”
Hình 4 23: Lưu đồ xuống số dải “D”
LƯU ĐỒ CHỌN SỐ DẢI “ 2 “
Hình 4 24: Lưu đồ chuyển số dải 2
LƯU ĐỒ LÊN SỐ TẠI DẢI “ 2 “
Hình 4 25: Lưu đồ lên số tại dải 2
LƯU ĐỒ XUỐNG SỐ TẠI DẢI “ 2 “
Hình 4 26: Lưu đồ xuống số tại dải 2
LƯU ĐỒ CHUYỂN SỐ TẠI DẢI “ L “
Hình 4 27: Lưu đồ chuyển số tại dải L
LƯU ĐỒ LÊN SỐ TẠI DẢI “ L “
Hình 4 28: Lưu đồ lên số tại dải L
LƯU ĐỒ LÊN SỐ TẠI DẢI “ L “
Hình 4 29: Lưu đồ xuống số tại dải L
4.2.1.2 Ứng dụng thuật toán Fuzzy điều khiển mô hình hộp số tự động A343F:
4.2.1.2.1 Tổng quan về thuật toán Fuzzy logic:
❖ Định nghĩa về Fuzzy logic:
Hệ logic mờ (Fuzzy logic) sử dụng các quy tắc nếu–thì để mô tả mối quan hệ, chẳng hạn như "nếu mở van nóng thì nhiệt độ tăng" Sự không rõ ràng trong định nghĩa của các thừa số ngôn ngữ, như "nhiệt độ cao", được thể hiện qua tập mờ, cho phép một phần tử đồng thời thuộc nhiều tập với các mức độ tham gia khác nhau Chẳng hạn, nhiệt độ t = 20◦C có thể nằm trong tập nhiệt độ cao với hàm thành viên 0.4 và trong tập nhiệt độ trung bình với hàm thành viên 0.2 Sự chuyển đổi từ hàm thành viên sang không tham gia trong suy diễn mịn sử dụng luật mờ nếu-thì thực chất là một dạng nội suy.
Hình 4 30: Ví dụ về logic mờ
Trong logic truyền thống, một biểu thức chỉ có thể nhận giá trị True hoặc False, trong khi logic mờ cho phép biểu thức nhận vô số giá trị trong khoảng từ 0 đến 1 Điều này có nghĩa là trong logic mờ, mức độ đúng của một sự kiện được đánh giá bằng các số thực, phản ánh mức độ đúng "nhiều" hay "ít" Các giá trị trong biểu thức logic mờ không phải là số mà là các khái niệm như "nhanh", "trung bình", "chậm" hay "nóng", "vừa", "lạnh" Do đó, việc giải quyết các bài toán trong logic mờ tương tự như cách tư duy của con người.
Tập mờ là một khái niệm trong lý thuyết tập hợp, trong đó cho S là một tập hợp và x là một phần tử của tập hợp đó Tập con mờ F của S được xác định thông qua một hàm tư cách thành viên μF(x), thể hiện "mức độ" mà x thuộc về tập F, với giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến 1 (0 ≤ μF(x) ≤ 1).
Khi μF(x) = 0 nghĩa là x hoàn toàn không thuộc tập F
Khi μF(x) = 1 nghĩa là x thuộc F hoàn toàn
Nếu μF(x) = 0 hoặc 1 thì tập F được xem là “giòn”
Các toán tử logic trên tập mờ:
Logic mờ tập trung vào các quy tắc hỗ trợ cho việc suy luận trên các tập mờ, thay vì cách thức tạo ra chúng Bài viết này sẽ giới thiệu các phép toán thao tác trên các tập mờ, bao gồm phép bù (complement), phép hợp (union) và phép giao (intersection).
Phép hợp hay toán tử OR:
Khái niệm: Hợp của hai tập mờ thể hiện mức độ một phần tử thuộc về một trong hai tập là bao nhiêu
Ví dụ: μTre(An) = 0.8 và μTrung niên(An) = 0.3
=> μTre ∨ Trung Niên(An) = max( 0.8, 0.3) = 0.8
Phép giao hay toán tử AND:
Khái niệm: Giao của hai tập mờ (A B) thể hiện mức độ một phần tử thuộc về cả hai tập là bao nhiêu
Công thức: MA∧ B(x) = min (μA(x) , μB(x) ) μTre(An) = 0.8 và μTrung niên(An) = 0.3
=> μTre ∧ Trung Niên(An) = min( 0.8, 0.3) = 0.3
Phép bù hay toán tử NOT:
Khái niệm: Bù của một tập mờ thể hiện mức độ một phần tử không thuộc về tập đó là bao nhiêu
Luật mờ: Một luật mờ là một biểu thức if- then được phát biểu ở dạng ngôn ngữ tự nhiên thể hiện sự phụ thuộc nhân quả giữa các biến
Ví dụ :if nhiệt độ là lạnh và giá dầu là rẻ then sưởi ấm nhiều
‘nhiệt độ’, ‘giá dầu’ và ‘sưởi ấm’ là các biến
‘lạnh’, ‘rẻ’, ‘nhiều’ là các giá trị hay chính là các tập mờ
Nếu một người có chiều cao vượt trội và cơ bắp mạnh mẽ, thì họ rất phù hợp để chơi bóng rổ Chiều cao và sức mạnh cơ bắp là những yếu tố quan trọng giúp nâng cao khả năng thi đấu trong môn thể thao này.
Các giá trị hay tập mờ là: ‘cao’, ‘lực lưỡng’, ‘hay’
Thủ tục ra quyết định mờ bao gồm ba bước chính để hệ thống mờ có thể suy luận từ các luật mờ và đưa ra kết luận dựa trên dữ liệu đầu vào chính xác.
Mờ hóa: Tính toán các giá trị mờ từ các giá trị chính xác ở đầu vào
Suy luận mờ là quá trình áp dụng tất cả các quy tắc mờ có thể để tính toán giá trị mờ cho kết luận, sau đó tổng hợp các kết quả đầu ra một cách hợp lý.
Phi mờ hóa là quá trình xác định giá trị chính xác từ kết quả mờ ở bước 2 Trong số nhiều kỹ thuật phi mờ hóa, phương pháp trọng tâm (centroid method) là phương pháp phổ biến nhất được áp dụng.
Cho hệ thống mờ dùng trong điều trị bệnh gồm các luật sau đây:
IF sốt nhẹ THEN liều lượng asperine thấp
IF sốt THEN liều lượng asperine bình thường
IF sốt cao THEN liều lượng asperine cao
IF sốt rất cao THEN liều lượng asperine cao nhất
Và các tập mờ được biểu diễn như sau:
Biểu diễn của các tập mờ trong bài toán trên:
Một bệnh nhân sốt ở 38.7 độ, hãy xác định liều lượng asperince cần thiết để cấp cho bệnh nhân
Bước 1: Mờ hóa giá trị x = 38.7 đã cho: ta thấy 38.7 thuộc về các tập mờ như sau: μSốt nhẹ (x) = 0.3 μSốt (x) = 0.7 μSốt cao (x) = 0 μSốt rất cao (x) = 0
Hình 4 36: Biểu diễn tập mờ
Bước 2: Ta thấy có 2 luật 1 và 2 có thể áp dụng cho ra hai liều lượng aspirine: μThấp (x) = 0.3 μBình thường (x) = 0.7
Kết hợp các giá trị mờ này lại ta được vùng được tô màu sau đây:
Hình 4 37: Kết hợp giá trị mờ
Để phi mờ hóa kết quả, ta cần tính trọng tâm của diện tích được tô trong hình, từ đó chiếu xuống trục hoành để xác định giá trị ±480mg Đây là liều lượng aspirin cần cung cấp cho bệnh nhân.
4.2.1.2.2 Điều khiển hộp số tự động bằng Fuzzy logic:
ECU ECT thực hiện việc sang số dựa trên bản đồ sang số, với thời điểm sang số phụ thuộc vào tốc độ xe và tải trọng Các thông số này được lưu trữ trong bộ nhớ ECU dưới dạng bảng tra cứu ECU có khả năng điều khiển quá trình sang số thông qua các câu lệnh điều kiện, cho phép tối ưu hóa hiệu suất vận hành của xe.
Khi tải đạt 50%, nếu tốc độ dưới 1450 vòng/phút, vị trí sẽ là số 1; nếu tốc độ dưới 2450 vòng/phút, vị trí sẽ là số 2; nếu tốc độ dưới 4000 vòng/phút, vị trí sẽ là số 3 Nếu không thuộc các trường hợp trên, vị trí sẽ được xác định là số OD.
Để phát biểu bao trùm toàn bộ bản đồ sang số, cần nhiều câu tương tự như vậy Trong lập trình, việc duy trì dòng thông tin liên tục và chính xác thường gặp khó khăn, đặc biệt là trong các hệ thống phức tạp và phi tuyến Fuzzy logic sẽ là giải pháp hữu hiệu trong việc điều khiển sang số Chúng ta cần thiết lập bộ điều khiển fuzzy logic để tính toán thời điểm sang số một cách đơn giản và hiệu quả.
Bộ điều khiển hoạt động với hai tín hiệu đầu vào là tải và tốc độ xe, khác với ví dụ trước chỉ sử dụng một tín hiệu đầu vào.
Bằng cách Edit > Add variable … > Input ta sẽ thêm được tín hiệu đầu vào thứ 2 như hình dưới
Hình 4 38: Bộ điều khiển sang số bằng fuzzy logic
Mở khối tải load, điều chỉnh các thông số như hình 4.34 Trong đó, khoảng giá trị
Trong bài viết này, chúng tôi đề cập đến ba hàm tính thành viên xác định ba tập fuzzy tương ứng với các mức độ tải: tải nhẹ (Light), tải trung bình (Middle) và tải nặng (Heavy) Các hàm này được biểu diễn dưới dạng trimf, giúp phân loại và đánh giá mức độ tải một cách chính xác.
Hình 4 39: Khối hàm tính thành viên Load
Nguyên lí làm việc của mô hình hộp số tự động A343F
❖ Nguồn cấp cho các bộ phận của mô hình:
- Năng lượng: Sử dụng nguồn điện xoay chiều 220V Điện áp 220V được cấp cho mô hình sẽ cấp trực tiếp cho motor điện và bộ biến áp
Điện áp 220V được biến đổi thành 24V qua bộ biến áp, cung cấp nguồn cho các van điện từ nhờ vào mạch chỉnh lưu toàn kỳ và tụ điện Sau đó, điện áp này được hạ xuống 12V để cấp nguồn cho vi điều khiển Cuối cùng, thông qua IC 7805, điện áp 12V được chuyển đổi thành 5V để điều khiển hoạt động của các LED.
❖ Nguyên lý hoạt động chung của mô hình:
- Tín hiệu đầu vào: Cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến tốc độ, mức tải, vị trí cần số, công tắc OD OFF
- Vi xử lý: Adruino Mega 2560
Bộ chấp hành ô tô bao gồm các đèn hiển thị quan trọng như tốc độ xe, độ mở cánh bướm ga, vị trí số, đèn báo OD OFF, đèn báo Kick-Down và đèn báo cho các phanh và ly hợp Nó được trang bị 7 van điện từ, tương ứng với các ly hợp C0, C1, C2 và các phanh B0, B1, B2, B3, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của xe.
- Sơ đồ khối hoạt động của mô hình:
Hình 4 58: Sơ đồ khối hoạt động của mô hình hộp số tự động A343F
Nguyên lý hoạt động của chế độ D là khi cần số được chuyển về vị trí D, cảm biến công tắc vị trí trung gian sẽ truyền tín hiệu từ chân D đến vi điều khiển, giúp vi điều khiển xử lý thông tin một cách hiệu quả.
Hệ thống điều khiển sử dụng 127 lý thông tin cùng với các tín hiệu từ cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến tốc độ, mức tải, vị trí cần số và công tắc OD OFF để xác định vị trí số hợp lý nhất, chẳng hạn như số 1, 2, 3 hoặc OD Đồng thời, hệ thống sẽ cấp tín hiệu kích hoạt các transistor, cho phép dòng điện áp 5V chạy qua các LED và xuống mass Các LED sẽ hiển thị trạng thái hoạt động của phanh, li hợp, khớp một chiều, tốc độ xe và độ mở của bướm ga.
Dòng điện áp 24V sẽ kích hoạt van điện từ, cho phép chúng hoạt động theo chế độ đã lập trình trong vi điều khiển Khi Dải D ở vị trí số 1, các đèn LED báo hiệu vị trí số 1 của dải D cùng với các li hợp C0, C1 và khớp 1 chiều F0, F2 sẽ sáng lên Đồng thời, van điện từ số 5 và 6 sẽ điều khiển đường khí nén dẫn đến C0 và C1, khiến các li hợp hoạt động hiệu quả.
Chế độ Kick Down được kích hoạt khi người lái đạp hết hành trình bàn đạp ga trong thời gian dưới 1 giây, giúp vi xử lý tự động chuyển về số 1 một cách cưỡng bức.
Hộp số sẽ chuyển sang chế độ OD chỉ khi công tắc OD off được nhấn, làm tắt đèn báo OD off trên bảng điều khiển Khi các tín hiệu đầu vào đạt yêu cầu, vi điều khiển sẽ cho phép hộp số hoạt động ở tay số OD trong dải D.
Các dãy số khác cũng hoạt động tương tự
