Nghiên cứu hộp số tự động vô cấp CVT (tt)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TĨM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VƠ CẤP CVT SVTH: HỒNG MINH KHÁNH MSSV: 16145422 SVTH: TRẦN NGÔ DUY ANH MSSV: 16145323 GVHD: TS HUỲNH PHƯỚC SƠN TỔNG QUAN Tính cần thiết đề tài Hiện phương tiện giao thông vận tải phần không thiếu sống người Cũng sản phấm cơng nghiệp nay, ơtơ tích hợp hệ thống tự động lên dòng xe sản suất với chiều hướng ngày tăng Trong đó, hộp số tự động sử dụng hệ thống truyền lực xe số hệ thống khách hàng quan tâm mua xe ôtô, đặc biệt hộp số tự động vô cấp CVT tiện ích mà mang lại sử dụng Việc nghiên cứu hộp số tự động CVT giúp nắm bắt kiến thức để nâng cao hiệu sử dụng, khai thác, sửa chữa cải tiến chúng Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nghiên cứu hộp số CVT góp phần xây dựng nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trình học tập công tác Nội dung - Nghiên cứu cấu tạo hộp số vô cấp CVT - Nghiên cứu nguyên lý hoạt động đặc tính hộp số vơ cấp CVT - Kết luận Phương pháp nghiên cứu Phương pháp tham khảo tài liệu, trích lọc phân tích Các bước thực Bước 1: Thu thập tài liệu viết hộp số CVT Bước 2: Sắp xếp tài liệu khoa học thành hệ thống logic chặt chẽ theo bước, đơn vị kiến thức, vấn đề khoa học có sở chất định Bước 3: Đọc, nghiên cứu phân tích tài liệu nói hộp số CVT phân tích kết cấu, nguyên lý làm việc cách khoa học Bước 4: Tổng hợp kết phân tích được, hệ thống hoá lại kiến thức (liên kết mặt, phận thơng tin phân tích) tạo hệ thống lý thuyết đầy đủ sâu sắc CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 1.1 Hộp số tự động bánh hành tinh Hộp số tự động bánh hành tinh 1.2 Hộp số ly hợp kép (Dual Clutch Transmission) Cấu tạo hộp số tự động DCT 1.3 Hộp số vô cấp (Continuously Variable Transmission) Hộp số vô cấp CHƯƠNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VÔ CẤP CVT 2.1 Giới thiệu chung Tổng quan hộp số vô cấp CVT Hộp số CVT từ viết tắt Continuously Variable Transmission, tức hộp số biến thiên vô cấp Ngày nay, loại hộp số CVT ngày xuất nhiều mẫu xe ô tô mới, chủ yếu dòng xe cỡ nhỏ giá rẻ Cấu tạo hộp số vô cấp (CVT) thường bao gồm phần chính:  Bộ biến mơ  Bộ truyền bánh hành tinh vô cấp  Hệ thống điều khiển 2.2 Cấu tạo hộp số vô cấp CVT Bộ biến mơ Bộ biến mơ  Nhiệm vụ:  Đóng vai trò ly hợp thủy lực để truyền (hay không truyền) momnent động đến hộp số  Khuyếch đại mô men từ động vào hộp số (Bộ truyền bánh hành tinh) việc sử dụng dầu hộp số tự động môi chất  Hấp thụ dao động xoắn động hệ thống truyền lực  Thay chức bánh đà CVT không sử dụng biến mô  Hộp số Mutiltronic Audi Trục đầu vào từ bánh đà Đường truyền công suất số tiến Không giống với hộp số tự động thông thường sử dụng biến mô cho việc truyền moment, hộp số CVT Audi không sử dụng biến mô, moment động tạo truyền đến puly sơ cấp thông qua ly hợp số tiến Puly sơ cấp truyền moment cho puly thứ cấp thông qua đai truyền Sau moment truyền tới vi sai qua bán trục tới bánh xe chủ động Bộ truyền bánh hành tinh vô cấp Bộ truyền bánh hành tinh vô cấp 2.2.3.1 Bộ truyền hành tinh Bộ truyền hành tinh Bộ truyền bánh hành tinh lắp đặt xe sử dụng hộp số vô cấp CVT có tác dụng khuyếch đại moment đảo chiều chuyển động xe Để xe di chuyển tiến lùi loại hộp số thơng thường truyền hành tinh bố trí trục đầu vào hộp số Cấu tạo truyền hành tinh gồm: cụm cấu bánh hành tinh, ly hợp số tiến phanh số lùi 2.2.3.2 Bộ truyền vô cấp Hệ puly hộp số vô cấp CVT Bộ truyền vô cấp xem thành phần quan trọng đặc trưng CVT, thành phần tạo nên khác biệt CVT loại hộp số tự động khác Mỗi puly tạo nên từ hai khối nón có góc nghiêng 20 độ đặt đối diện Khoảng cách hai khối nón thay đổi, hai khối nón cách xa lúc dây đai làm việc ngập sâu rãnh nên bán kính làm việc bị giảm, ngược lại bán kính làm việc dây đai tăng lên Do thay đổi tỷ số truyền nhờ vào thay đổi đường kính puly Cấu tạo truyền vơ cấp gồm phần chính: • Puly chủ động nối với động • Puly bị động nói với trục đầu hộp số • Dây đai liên kết hai puly 2.2.3.3 Dây đai  Đai truyền Cấu tạo đai truyền Dây đai kim loại loại dây phức hợp làm từ vòng thép mỏng kết hợp với phiến thép có độ cứng cao, phiến thép bố trí phía vịng thép Số lượng phiến thép phụ thuộc vào khoảng cách hai trục truyền động  Xích truyền Hộp số CVT sử dụng xích truyền để điều khiển áp suất đường dầu, hệ thống chia nhiều đường dầu với nhiều áp suất khác để điều khiển van thuỷ lực đóng mở đường dầu tương ứng Còn hộp số CVT Nissan hay hộp số CVT K111 Toyota sử dụng van điện từ on-off để điều khiển van thuỷ lực, đồng thời trang bị thêm nhiều van thuỷ lực điều tiết áp suất đường dầu để đảm bảo q trình điều khiển xác an toàn 2.3 Nguyên lý điều khiển Nguyên lý thay đổi tỷ số truyền Hộp số Multitronic Audi Điều khiển tỷ số truyền khởi động hộp số Audi Điều khiển tỷ số truyền tốc độ cao hộp số Audi Van điện từ N216 cung cấp áp suất không đổi khoảng bar van áp suất định hướng (VSTV) N216 cung cấp áp suất điều khiển tương ứng dịng điều kiển tính tốn hộp điều khiển hộp số điều khiển vị trí van điều khiển tỷ số truyền (ÜV) Dòng điện điều khiển mức cao dẫn tới áp suất điều khiển mức cao Van điều khiển tỷ số truyền (ÜV) truyền áp suất điều chỉnh tới xylanh chuyển vị puly sơ cấp thứ cấp, phụ thuộc vào áp suất điều khiển Van đóng áp suất điều khiển khoảng 1.8 2.2 bar Tại áp suất điều khiển nhỏ 1.8 bar, áp suất điều chỉnh truyền tới xylanh chuyển vị puly sơ cấp xylanh chuyển vị puley thứ cấp đồng thời thông với bể chứa dầu Bộ puly hướng tới tỷ số truyền tăng (overdrive) Nếu áp suất điều khiển cao 2.2 bar, áp suất điều chỉnh truyền tới xylanh chuyển vị puley thứ cấp xylanh chuyển vị puly sơ cấp đồng thời thông với bể chứa dầu Bộ puly hướng tới tỷ số truyền giảm (tỷ số truyền khởi động) Điều khiển lực ép dây đai Việc tạo lực ép đai nhằm giữ lực ma sát dây đai puly thích hợp, đảm bảo việc truyền moment đạt hiệu suất cao, dây đai ln căng, khơng có tượng trượt đai gây nguy hiểm cho hộp số Lực ép đai phải giữ mức thích hợp, khơng q thấp không cao Đa số hộp số CVT tạo lực ép đai áp lực dầu buồng xylanh thứ cấp puly thứ cấp đồng thời trang bị thêm lị xo trụ puly Ngồi chức phối hợp với puly sơ cấp để thay đổi tỷ số truyền, xylanh thứ cấp cịn có nhiệm vụ tạo áp suất để giữ lực ép dây đai Lò xo trụ trang bị thêm nhằm đảm bảo Điều khiển ép dây đai hộp số CVT K111 Toyota dây đai ép có trục trặc đường ống dầu, làm áp suất ép xylanh thứ cấp Đối với hộp số CVT K111 Toyota, điều khiển điều khiển van điện từ SLS tạo áp suất dầu định vào puly thứ cấp, kết hợp với cảm biến áp suất puly thứ cấp, điều khiển điều khiển xác lực ép dây đai Điều khiển xe lên xuống dốc ECU phát xe lên/xuống dốc dựa vào góc mở bàn đạp ga tốc độ xe Giúp xe giữ tốc độ tối ưu xe di chuyển đường quanh co có lên xuống dốc Khi lên dốc xe cần công suất cao nên trường hợp tốc độ động mức độ đầu phải tăng lên mà không cần người lái phải liên tục mở bướm ga nhiều ECU phát xe lên dốc, ECU điều chỉnh hộp số tỷ số truyền phù hợp để đảm bảo cho người lái chạy xe cách êm dịu Khi ECU phát xe xuống dốc đồng thời nhận tín hiệu từ bàn đạp phanh phát người lái đạp phanh, ECU giảm tốc tạo lực phanh động lại, giúp xuống dốc ổn định Các kiểu truyền động vô cấp khác Cone CVT Bộ truyền vơ cấp hình Hydrostatic CVT (hộp số vô cấp thuỷ tĩnh) Bộ truyền vô cấp thuỷ lực xe nâng Linde Toroidal CVTs Bộ truyền moment vô cấp dạng đĩa xuyến CHƯƠNG : CHẾ ĐỘ LÁI VÀ ĐẶC TÍNH CỦA HỘP SỐ CVT 3.1 Các chế độ lái CVT Hộp số tự động vô cấp thường có hai trạng thái hoạt động chế độ tự động chế độ điều khiển tay Các chế độ lái hộp số CVT Đặc tính tiết kiệm nhiên liệu hộp số CVT Không giống với hộp số tự động thông thường yêu cầu phải chuyển số Hộp số CVT cho phép lái xe gần với đường tiết kiệm nhiên liệu tối ưu (Một phạm vi moment xoắn cao Đặc tính tiết kiệm nhiên liệu CVT có mức tiêu thụ nhiên liệu thấp) Do đó, đạt hiệu suất động tối đa Vùng cắt nhiên liệu CVT Ngoài phạm vi hoạt động lock-up tốc độ thấp mở rộng, nên hao hụt hộp số giảm bớt trình tăng tốc, đảm bảo tốc độ đầu động sử dụng hiệu Trong suốt trình xe giảm tốc vùng cắt nhiên liệu mở rộng cải thiện hiệu tiết kiệm nhiên liệu Trong xe di chuyển tốc độ cao phạm vi tỷ số truyền puly cho phép giảm tốc độ động cải thiện đáng kể khả tiết kiệm nhiên liệu Hình 3.1 Vùng mở rộng khố biến mơ Đặc tính cải thiện hiệu suất cảm giác lái  Cải thiện cảm giác lái Biểu đồ tốc độ xe tốc độ động (a), lực lái (b) Biểu đồ chuyển số bên trái bướm ga mở rộng cho thấy hộp số AT thông thường thay đổi tốc độ động chuyển số CVT tăng tốc độ xe mà không cần chuyển số Biểu đồ lực lái bên phải cho thấy lực lái tối đa trình bướm ga mở rộng Hộp số AT thơng thường cho thấy ngắt quãng chuyển số phần lực lái bị Ngược lại, CVT cho phép tăng tốc trì cơng suất động cao lực lái thay đổi cách trơn tru khơng bị lực lái Do lái xe trơn tru xóc Hình 3.2 Vùng mở rộng khố biến mơ Cải thiện cảm giác lái tăng tốc Nhu cầu tăng tốc người lái xe đánh giá từ thay đổi tốc độ xe thay đổi đầu vào bàn đạp ga Khi khởi hành tăng tốc, tốc độ động tốc độ xe kiểm soát để tạo cảm giác tuyến tính, cải thiện cảm giác tăng tốc Ngồi ra, q trình tăng tốc, việc tăng số thực Những lần tăng số ngăn chặn cảm giác trì trệ trình tăng tốc tạo cảm giác tăng tốc tuyến tính CVT cải thiện cảm giác lái tăng tốc Cải thiện cảm giác lái giảm tốc CVT cải thiện cảm giác lái giảm tốc Để cải thiện cảm giác lái giảm tốc, hộp số CVT điều chỉnh tỷ số truyền liên tục để trì tốc độ động cao đồng thời kết hợp với việc cắt nhiên liệu Điều giúp cho người lái tăng tốc trở lại, lực lái đáp ứng cách nhanh chóng mà khơng tiêu hao nhiều nhiên liệu  Hiệu suất động tối ưu Một đặc tính hộp số CVT có khả giữ tốc độ động phạm vi công suất tối ưu suốt q trình vận hành Khơng giống hộp số tự động thông thường yêu cầu phải chuyển số, CVT cho phép tăng tốc xe trì tốc độ động phạm vi công suất tối ưu cao Do đó, phạm vi đầu động sử dụng cách hiệu quả, giúp có lực truyền động tốt 3.2 Ưu nhược điểm hộp số tự động vô cấp CVT Ưu điểm Do hộp số có cấu tạo gọn gàng, kích thước nhỏ nên có khối lượng nhẹ hộp số thông dụng, giúp giảm khối lượng xe không chiếm nhiều diện tích khoang động Hiệu suất động tối ưu Hộp số tự động vô cấp CVT sử dụng puly dây đai để thay đổi tỷ số truyền thay cho cặp bánh nên cho phép hộp số thay đổi số liên tục mà ngắt quãng, đó: Tạo tăng tốc đặn từ lúc đứng yên lúc đạt tốc độ ổn định, khơng xảy tình trạng giật đột ngột (shift-shock) chuyển số giống hộp số thông dụng Hạn chế xe giảm tốc sang số đặc biệt leo dốc Đáp ứng ổn định êm dịu tình trạng thay đổi đột ngột vận tốc tăng ga hay giảm ga, ln đạt số vịng tua tối ưu tốc độ di chuyển, điển Toyota Vios CVT 2016 có số vịng tua khoảng 1.300 – 1.400 vòng/phút chạy tốc độ 80km/h, phiên Vios trước động 1.5L hộp số tự động cấp có số vòng tua tới 2.000 vòng/phút chạy tốc độ Chính ổn định mà hộp số tự động vô cấp CVT mang lại phần giúp tiết kiệm nhiên liệu cho động giảm lượng khí thải mơi trường Nhược điểm Do hạn chế dây đai nên hộp số CVT khơng thể truyền moment lớn Chính hộp số trang bị dòng xe có cơng suất nhỏ Toyota vios, Mitsubishi Attrage, Honda City, Hyundai Accent,… Khi tăng tốc đột ngột vòng tua máy cao, hộp số tạo tiếng ồn chí xe cách âm khơng tốt vọng vào khoang hành khách xảy tượng trượt đai hai puly Ngồi dây đai có tuổi thọ ngắn, trung bình khoảng 50.000km Vì ổn định nên người lái không cảm nhận chuyển số, không tạo cảm giác lái chân thực cho người đam mê thể loại xe thể thao Chính điều mà nhiều hộp số CVT trang bị thêm cấp số ảo nhằm tạo cảm giác sang số cho người lái Vùng hoạt động khóa biến mơ mở rộng so với hộp số AT, đạt tính kinh tế nhiên liệu tối ưu Ngay q trình giảm tốc, khóa biến mơ tiếp tục tham gia, làm giảm tiêu hao nhiên liệu KẾT LUẬN Kết luận Chúng em trãi qua thời gian dài thực đồ án, ban đầu có khó khăn chưa làm quen với đề tài nhiều thời gian tìm tài liệu, dịch đọc hiểu nội dung đồ án Đồng thời chúng em cịn gặp khó khăn khoảng thời gian đầu gặp phải dãn cách xã hội mùa dịch Nhưng với cố gắng thân, giúp đở nhiệt tình giáo viên hướng dẫn Khoa Cơ khí động lực, chúng em hoàn thành đề tài giao Đề tài trình bày kiến thức hộp số tự động vô cấp CVT Thông qua đề tài, chúng em nghiên cứu nội dung sau:  Tổng quan hộp số tự động nói chung hộp số tự động vơ cấp CVT nói riêng  Cấu tạo chi tiết hộp số tự động vô cấp CVT đặc điểm riêng biệt hộp số hãng  Các nguyên lý điều khiển hộp số tự động vô cấp CVT đặc tính riêng biệt hộp số CVT  Ưu nhược điểm hộp số tự động vô cấp CVT nghiên cứu số dạng hộp số khác, từ có nhìn tổng qt truyền động vơ cấp Đề tài có ý nghĩa thực tiễn đóng góp vào nghiên cứu khoa học chun ngành tơ Khoa khí động lực, đóng góp vào kho tài liệu Khoa từ làm tài liệu để nghiên cứu, thiết kế hộp số tự động vô cấp CVT ô tô, làm tài liệu cho trình đào tạo sinh viên Khoa khí động lực chun ngành CNKT tơ Trong thời gian làm đồ án, chúng em hoàn thành nội dung phạm vi đề tài giao, với kiến thức thực tế cịn ỏi, đề tài cịn thiếu sót Mong q Thầy Cơ bổ sung, góp ý để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn Hướng phát triển đề tài Nghiên cứu phát triển sâu đặt tính có lợi hộp số tự động vơ cấp CVT đồng thời tận dụng việc phát triển khoa học để khắc phục nhược điểm hộp số, giúp hộp số mở rộng khả ứng dụng nhiều loại xe Trong trình thực đồ án, chúng em có gặp vấn đề hãng xe không dễ dàng chia tài liệu họ, khiến nguồn tài liệu hạn chế Chúng em mong nhà trường liên kết hiều với hãng để chúng em có thêm tài liệu để nghiên cứu Hộp số tự động vô cấp CVT phổ biến thị trường Vậy nên, sở để Khoa tiến hành thi công, lắp đặt thêm nhiều mô hình hộp số tự động vơ cấp CVT xưởng, góp phần tăng đa dạng mơ hình giảng dạy, chương trình đào tạo, đồng thời đưa hộp số CVT gần gũi với sinh viên, góp phần đào tạo hệ sinh viên toàn diện, chuyên nghiệp ... CHUNG VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 1.1 Hộp số tự động bánh hành tinh Hộp số tự động bánh hành tinh 1.2 Hộp số ly hợp kép (Dual Clutch Transmission) Cấu tạo hộp số tự động DCT 1.3 Hộp số vô cấp (Continuously... số tự động vơ cấp CVT nói riêng  Cấu tạo chi tiết hộp số tự động vô cấp CVT đặc điểm riêng biệt hộp số hãng  Các nguyên lý điều khiển hộp số tự động vô cấp CVT đặc tính riêng biệt hộp số CVT. .. Transmission) Hộp số vơ cấp CHƯƠNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VƠ CẤP CVT 2.1 Giới thiệu chung Tổng quan hộp số vô cấp CVT Hộp số CVT từ viết tắt Continuously Variable Transmission, tức hộp số biến thiên vô cấp Ngày