Hộp số tự động thực hiện việc lựa chọn số một cách tự động và thích hợp nhất với chế độ vận hành của xe thông qua sự can thiệp của hệ thống điều khiển thủy lực và các thiết bị cơ khí phứ
bộ giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hµ néi - Luận văn thạc sỹ khoa học Xây dựng mô hình động lực học ô tô sử dụng hộp số tự động ngành: khí động lực Lê tuấn hải Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS PHạM HữU Nam Hà nội - 2008 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205046721000000 môc lôc Néi dung Trang Trang Lêi cam ®oan Mơc lơc Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ đồ thị Tổng quan Lời mở đầu Chơng Đặc tính động lùc häc cđa « t« sư dơng hép số tự động Hệ thống truyền lực ô tô trang bị hộp số tự động Đặc điểm hộp số tự động 1.1 Bộ biến mô thuỷ lực 1.1.1 Bánh bơm(B) 1.1.2 Bánh tuabin(T) 1.1.3 Bánh dẫn hớng (D) 1.1.4 Khớp dẫn động mét chiỊu cđa stato 1.2 Hép sè hµnh tinh 1.2.1 Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson 1.2.2 Cơ cấu hành tinh kiểu Simson 10 1.3 Hệ thống thuỷ lực 11 1.3.1 Van điều áp sơ cấp 1.3.2 Van ®iỊu khiĨn chän tay sè: 13 13 1.3.3 Van chun sè 13 1.3.4 Van ®iƯn tõ 14 1.3.5 Van bím ga 15 1.3.6 Van ®iỊu biÕn bím ga 15 1.3.7 Bộ tích 15 1.4 Hệ thống điều khiển 16 1.4.1 Cảm biến tốc độ 17 1.4.2 Cảm biÕn bím ga 17 1.4.2 C¶m biÕn bím ga 17 1.4.3 Cảm biến nhiệt độ, nhiệt độ dầu, áp suất dầu 17 1.4.4 Điều khiển thời điểm chuyển số 17 1.4.5 Điều khiển khoá biến mô 19 1.4.6 Điều khiển tối u áp suất 20 1.4.7 Điều khiển tối u áp suất ly hợp 21 1.4.8.Điều khiển mô men động 22 1.5 Kết luận 22 Chơng Xây dựng mô hình hệ thống truyền lực 23 ôtô dùng hộp số tự động 2.1 Sơ đồ hệ thống truyền lực 23 2.2 Phân tích đặc trng động học 23 2.3 Mô hình động học biến mô 27 2.4 Các đặc tính biến mô, hiệu suất mô men 32 2.4.1.Hệ số khuyếch đại cđa biÕn m« 32 2.4.2 Tû sè trun cđa biÕn mô 32 2.4.3.Hiệu suất biến mô 2.4.4.Hệ số độ nhạy 32 33 2.4.5 Hệ số khả dự trữ mômen 33 2.5 Mô hình động học hộp số hành tinh 36 2.5 Mô hình ly hợp phanh 55 2.6 Mô hình ôtô hệ truyền lực Chơng3 Mô động lực học hệ thống truyền 61 lực ôtô phần mềm MATLAB SIMULINK STATEFLOW 3.1 Giíi thiƯu chung vỊ MATLAB SIMULINK 61 3.1.1 Matlab 61 3.1.2 Simulink 61 3.1.3 Các nhóm chức c¸c khèi th viƯn 62 3.1.4 C¸c bíc thùc hiƯn trình mô 63 3.2 Giới thiệu Matlab - State flow 65 3.2.1 Kh¸i niƯm Stateflow 65 3.2.2 Phân mô hình máy 66 3.3 Sử dụng công cụ Simulink phần mềm MATLAB để mô 69 trình chuyển số xe trang bị AT 3.3.1 Mô khối động 69 3.3.2 Mô khối biến mô 70 3.3.4 Mô hìng động học xe 71 Chơng Sử dụng Matlab simulink stateflow 73 khảo sát động lực học ô tô MITsubishi tiburon 2004 4.1 Các số liệu xe ô tô hệ thống truyền lực 4.2 Các chế độ mô Kết Luận 73 74 80 LờI NóI ĐầU Trong trình phát triển nghành công nghiệp ôtô, xu hớng phát triển mặt hình thức, độ an toàn, tính tiện dụng tính kinh tế nhiên liệu ngày đợc trọng để đáp ứng nhu cầu ngời ô tô đợc sử dụng rÊt réng r·i vµ cã xu híng ngµy cµng gia tăng, tính để tăng tính tiện nghi sử dụng đồng thời giảm tiêu hao nhiên liệu đợc quan tâm nhiều hơn, đòi hỏi nhà sản xuất phải nghiên cứu, chế tạo cải tiến cụm, hệ thống cho đáp ứng đợc tiêu chí phát triển Nhằm ứng dụng công nghệ nâng cao chất lợng hệ thống truyền lực để tăng tính động lực học, tiết kiệm nhiên liệu, đơn giản hóa thao tác lái xe hộp số tự động đợc trang bị ngày nhiều xe du lịch Đặc tính động lực học xe lắp hộp số tự động khác hoàn toàn sơ với xe lắp hộp số thờng Với mong muốn nghiên cứu nắm bắt đợc khác biệt đặc tính động lực học hộp số tự động hộp số khí thờng nhằm góp phần nhỏ nâng cao chất lợng nghiên cứu, giảng dạy, học tập trờng đại học, trung tâm nghiên cứu chuyên ngành, trung tâm dạy lái xe, đề tài : Xây dựng mô hình động lùc häc cđa « t« sư dơng hép sè tù động đợc thực Đề tài chọn phơng pháp khảo sát phần mềm mô matlap simulink, với phần mềm đà mô đợc mô hình động lực học xe ô tô Dới hớng dẫn PGS TSP Phạm Hữu Nam Thầy môn, Trung tâm Đào tạo sau đại học bạn đồng nghiệp khác, đề tài đà đợc thực môn Ô tô xe máy chuyên dụng - Viện khí động lực Trờng ĐHBK Hà Nội Tác giả xin chân thành cảm ơn hớng dẫn nh đóng góp ý kiến quý báu để luận văn đợc hoàn thành, mong góp ý, bổ sung nhà kỹ thuật để luận văn đợc hoàn thiện Hà Nội, tháng 11 năm 2008 Tác giả Đặt vấn đề nghiên cứu Cùng với việc nâng cao chất lợng an toàn kỹ thuật xe ô tô việc tăng tính tiện nghi sử dụng không ngừng đợc cải tiến Các cụm, hệ thống nh truyền lực, treo, lái, phanh, đợc thiết kế tối u Hệ thống truyền lực trang bị hộp số tự động ngày đợc ứng dụng rộng rÃi nâng cao đợc chất lợng động lực học xe so với hộp số khí thờng, đồng thời tiện nghi sử dụng cho ngời lái Nh hộp số tay, chức hộp số tự động thay đổi tỷ số truyền hệ thống truyền lực để tạo lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động cho phù hợp chế độ làm việc động với lực cản tổng cộng đờng, cắt dòng truyền mô men từ động ®Õn hƯ thèng trun lùc vµ thay ®ỉi chiỊu chun ®éng ®Ĩ t¹o chun ®éng lïi cho xe Hép sè tự động thực việc lựa chọn số cách tự động thích hợp với chế độ vận hành xe thông qua can thiệp hệ thống điều khiển thủy lực thiết bị khí phức tạp bên hộp số Ngày nhà sản xuất đa dòng sản phẩm chủng loại, mẫu mà thờng có loại hộp số trang bị hệ thống truyền lực hép sè c¬ khÝ thêng ( MT- Manual transmission ) hộp số tự động ( AT - Auto transmission), với xe trang bị AT thờng có giá thành cao xe trang bị MT, điều chứng tỏ giá trị mặt kỹ thuật tính tiện nghi sử dụng đợc đánh giá cao Việc xây dựng mô hình động lực học xe ô tô trang bị hộp số tự động để khảo sát giúp ta biết đợc quy luật điều khiển trạng thái chuyển số, từ có phơng pháp nghiên cứu điều khiển tối u trình chuyển số nhằm tăng đợc tính động lực học nhng lại giảm đợc chi phí nhiên liệu Nội dung mục tiêu nghiên cứu đề tài - Đặc tính động lực học của, hệ thống truyền lực ô tô lắp hộp số tự động, vai trò hộp số ý nghĩa thời điểm chuyển số Chuyển số hợp lý làm tăng tính động lực học kinh tế nhiên liệu cho ô tô Trên xe đại ngày sử dụng phổ biến hộp sè tù ®éng ®iỊu khiĨn ®iƯn tư - Mơc tiêu nghiên cứu : + Quá trình điều khiển chuyển số + Quy luật chuyển số trạng thái chuyển số + Khảo sát dao động mô men trình chuyển số Luận văn cao học : Xây dựng mô hình động lực học ô tô sử dụng hộp số tự động đề tài mới, hạn chế mặt thời gian kinh phí nên đề tài dừng lại việc xây dựng mô hình động lực học ô tô sử dụng hộp số tự động Đề tài hớng phát triển nghiên cứu thuật toán ®iỊu khiĨn tèi u thêi ®iĨm chun sè cđa hép số tự động Ngoài phần lời nói đầu tổng quan, đề tài đợc phân thành chơng: - Chơng 1: Đặc tính động lực học ô tô sử dụng hộp số tự động - Chơng 2: Xây dựng mô hình hệ thống truyền lực ô tô dùng hộp số tự động - Chơng 3: Mô động lực học hệ thống truyền lực ô tô phần mền Matlab- Simulik Stateflow - Chơng 4: Khảo sát, đánh giá kết - Kết luận kiến nghị Nội dung đề tài hình thành tài liệu giảng dạy, nghiên cứu cho trờng, trung tâm dậy nghề CHƯƠNG I : Đặc tính động lực học ô tô sử dụng hộp số tự động Hệ thống truyền lực ô tô lắp hộp số tự động Hệ thống truyền lực ôtô tập hợp tất cấu nối từ động tới bánh xe chủ động, bao gồm cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị mômen Trong hộp số tự động, trình chuyển số đợc thực tự động hoàn toàn, ngời lái điều khiển chuyển số nên giảm thiểu đợc thao tác lái xe Tự động chuyển số nên xe hoạt động chế độ phù hợp tơng ứng với điều kiện tải, địa hình, tốc độ, tận dụng đợc công suất mô men tránh đợc tổn hao công suất nh nhiên liệu, tăng tính kinh tế trình vận hành Với hộp số thờng qúa trình chuyển số theo cảm nhận ngời lái nên phụ thuộc hoàn toàn vào kinh nghiệm ngời lái - Mômen xoắn đợc chuyển đến bánh xe chủ động cách êm dịu gần nh liên tục tơng ứng với lực cản chuyển động tốc độ chuyển động ô tô Không xảy tợng thay ®ỉi tèc ®é ®ét ngét hc rung giËt xe tăng giảm số nh hộp số thờng, - Hộp số tự động giúp tăng đợc khả động lực học ô tô Giảm đợc tải trọng tác dụng lên chi tiết hệ thống truyền lực Tránh đợc tải cho động hệ thống truyền lực chúng đợc nối với biến mô thủy lực - Các cặp bánh truyền hành tinh ăn khớp với nên trình sang số việc đóng mở van điều khiển đờng dầu nên tợng va đập bánh chuyển số không cần có đồng tốc để giải việc ăn khớp cặp bánh Trong hộp số tự động ngời ta sử dụng áp suất thuỷ lực ®Ĩ tù ®éng chun c¸c tay sè t theo c¸c tốc độ xe, góc mở bớm ga vị trí cần số Đặc điểm hộp số tự động Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống truyền lực xe có hộp số tự động Trên hình 1.1 mô tả hƯ thèng trun lùc cđa xe cã hép sè tù động, ta thấy khác biệt với hộp số khí thờng biến mô, hộp số hành tinh hệ thống thuỷ lực 1.1 Bộ biến mô thuỷ lực Hình 1.2 : Cấu tạo biến mô thuỷ lực Biến mô thuỷ lực đợc lắp đầu vào hộp số đợc bắt bulông vào trục sau trục khuỷu thông qua truyền động Nó có vai trò làm tăng mômen động tạo ra, truyền mô men đến hộp số đóng vai trò nh khớp nối thuỷ lực truyền mômen đến hộp số, hấp thụ dao động xoắn động hệ thống truyền lực Biến mô có cấu tạo gồm ba phần bản: phần chủ động gọi bánh bơm (B) nối với trục khuỷu động cơ, phần bị động gọi bánh tuabin (T) nối với trục vào động cơ, phần phản ứng gọi bánh dẫn hớng (D) đợc lắp bánh bơm bánh tua bin Cấu tạo bên bánh bơm B, bánh tuabin T, bánh đẫn hớng D có cánh, cánh đợc xếp cho trạng thái làm việc chất lỏng chuyển động theo hình xuyến xoắn ốc tạo nên cánh Biên dạng không gian làm việc phải đảm bảo tổn thất lợng chất lỏng từ cánh bánh sang cánh bánh 1.1.1 Bánh bơm(B) Bánh bơm đợc bố trí vỏ biến mô nối với trục khuỷu qua đĩa dẫn động, có nhiều cánh hình cong đợc lắp bên bánh bơm vòng dẫn hớng đợc lắp mép cánh để dẫn dòng dầu đợc êm Vỏ biến mô đợc nối với trục khuỷu động qua dẫn động Hình 1.3: Kết cấu bánh b¬m