Báo cáo hộp số tự Động nhóm 4 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUANG VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG............................. 1 1.1. LỊCH SỬ CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG. .................................................. 1 1.2. PHÂN LOẠI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG....................................................... 1 1.3. CHỨC NĂNG CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG........................................... 2 1.4. ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG. ........................ 2 1.5. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG................................. 3 1.6. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG........................................................................................................... 3 1.6.1. BỘ BIẾN MÔ. ................................................................................. 4 1.6.2. BỘ LY HỢP................................................................................... 10 1.6.3. BỘ PHANH ................................................................................... 12 1.6.4. BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG HÀNH TINH............................... 15 1.6.5. BỘ ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC................................................... 34 1.7 HỘP SỐ TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ ( ECU,ECT ) 1.7.1.KHÁI QUÁT CHUNG .................................................................. 48 1.7.2.CẢM BIẾN/CÔNG TẮC............................................................... 48 1.8 ĐIỀU KHIỂN THỜI ĐIỂM CHUYỂN SỐ........................................ 65 1.9. ĐIỀU KHIỂN KHOÁ BIẾN MÔ ....................................................... 67 1.10. ĐIỀU KHIỂN KHOÁ BIẾN MÔ LINH HOẠT............................. 68 1.11 CÁC ĐIỀU KHIỂN KHÁC:.............................................................. 69 1.12.CHẨN ĐOÁN...................................................................................... 74 1.12. 1. KHÁI QUÁT ............................................................................. 74 1.12.2. CHỨC NĂNG NHỚ .................................................................. 74 1.12.3. CÁC MÃ SỐ CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG ................................ 74 CHƯƠNG 2: ĐƯỜNG TRUYỀN CÔNG SUẤT VÀ TÍNH TỈ SỐ TRUYỀN . 75 2.1. CHỨC NĂNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA PHANH VÀ LY HỢP...... 75 2.2. DẢI "D", "2" - SỐ 1............................................................................ 77 2.3. DẢI "D" - SỐ 2 .................................................................................... 77 2.4. DẢI "D" - SỐ 3 .................................................................................... 78 2.5. DÃI "D" - SỐ TRUYỀN TĂNG......................................................... 78 2.6. DẢI "2" - SỐ 2 PHANH BẰNG ĐỘNG CƠ..................................... 79 2.7. DÀI "L" - SỐ 1 PHANH BẰNG ĐỘNG CƠ .................................... 79 2.8. DẢI "R" - SỐ LÙI............................................................................... 80 2.9. DẢI "N" - TRUNG GIAN VÀ DẢI "P" - ĐỖ XE ........................... 80 CHƯƠNG 3: HỘP SỐ VÔ CẤP (CVT)............................................................... 81 3.1. NHỮNG NÉT CƠ BẢN CỦA HỘP SỐ VÔ CẤP(CVT) ................. 81 3.2. HỘP SỐ VÔ CẤP SỬ DỤNG PULLY – DÂY ĐAI:........................ 85 3.3 THỰC HÀNH TRONG PHÒNG LAB ĐỂ THỬ CHẠY THỬ NGHIỆM HỘP SỐ VÔ CẤP BĂNG THỬ ĐỂ THỬ PUSH BELT .... 87
TỔNG QUANG VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
LỊCH SỬ CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
Cho đến nửa đầu của thập kỷ 70, hộp số thường là loại phổ biến được TOYOTA sử dụng Tuy nhiên, từ năm 1977, khi hộp số tự động A40D được giới thiệu trên xe CROWN, sự phát triển của hộp số tự động đã trở nên đáng kể (như được mô tả ở trang sau) Hiện nay, hộp số tự động có thể được thấy trên cả xe 4WD (hai cầu chủ động) và xe tải nhỏ
Hộp số tự động có thể được phân thành hai loại, chúng khác nhau về cách điều khiển việc chuyển số và thời điểm khóa biến mô Một loại là điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực, chỉ sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển Loại còn lại là loại điều khiển điện, sử dụng cả số liệu (chế độ chuyển số và thời điểm khóa biến mô) được lưu trữ trong ECU (bộ điều khiển điện tử) để điều khiển
Loại điều khiển điện này còn bao gồm chức năng chuẩn đoán và dự phòng ngoài việc điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô, và được gọi là ECT (hộp số điều khiển điện) Các bộ phận truyền lực của hộp số tự động điều khiển thủy lực và ECT về cơ bản là giống nhau, nhưng cách điều khiển chuyển số rất khác nhau.
PHÂN LOẠI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
Thông thường hộp số tự động có thể chia làm 2 loại: FF và FR
- FF: Hộp số tự động sử dụng cho xe có động cơ đặt trước, cầu trước chủ động Loại này được thiết kế gọn do chúng được bố trí ở khoang động cơ
- FR: Hộp số tự động sử dụng cho xe có động cơ đặt trước, cầu sau chủ động Loại này có bộ truyền bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở bên ngoài nên nó dài hơn
CHỨC NĂNG CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
Nhìn chung, hộp số tự động hoạt động giống như hộp số thường Tuy nhiên, hộp số tự động đơn giản hóa việc điều khiển hộp số làm cho quá trình chuyển số êm dịu mà không cần ngắt đường truyền công suất từ động cơ Hộp số tự động tự chọn tỉ số truyền phù hợp với điều kiện chuyển động của ô tô, do đó tạo điều kiện sử dụng gần như tối ưu công suất động cơ
Vì vậy, những chức năng cơ bản của hộp số bao gồm:
- Tạo ra lực kéo và các cấp tỉ số truyền phù hợp nhằm thay đổi moment xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động phù hợp với moment cản luôn thay đổi nhằm tận dụng tối đa công suất động cơ
- Thay đổi chiều chuyển động của động cơ giúp xe đi lùi
- Không cần tắt máy hoặc tách ly hợp khi xe dừng tại chỗ
Ngoài ra ECT còn có khả năng tự chẩn đoán.
ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
Điều kiện đường đi: Tình trạng đường đi cũng ảnh hưởng đến việc làm việc của hộp số tự động Trên đường trơn trượt hoặc đường dốc, hộp số tự động có thể cần điều chỉnh tỷ số truyền để tối ưu hóa hiệu suất và an toàn Hộp số tự động nằm dưới gầm xe nên dễ bị bụi bẩn và có khả năng bị va đập gây hỏng hóc
Lệnh từ tài xế: Tài xế cần cung cấp lệnh để hộp số tự động biết khi nào cần thay đổi số hoặc thực hiện các thao tác khác như dừng lại hoặc tiến lên Điều này thường được thực hiện thông qua bàn đạp ga, bàn đạp phanh và bàn đạp côn (nếu có) Áp lực dầu/Chất lỏng làm mát: Hộp số tự động thường yêu cầu áp lực chất lỏng làm mát ổn định để làm mát và bôi trơn các bộ phận bên trong Vì vậy, mức chất lỏng làm mát cần được duy trì ở mức phù hợp và thường cần thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng
Tình trạng của hộp số: Hộp số tự động cần được bảo trì và kiểm tra định kỳ để đảm bảo rằng các bộ phận bên trong nó không hỏng hóc, và không có rò rỉ hoặc sự
3 cố khác xảy ra Việc bảo dưỡng định kỳ có thể bao gồm thay dầu hộp số tự động và kiểm tra tổng thể của hộp số.
ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
- Hộp số tự động giúp giảm sự mệt mỏi cho người lái bằng cách loại bỏ việc phải thao tác cắt ly hợp và thường xuyên phải chuyển số
- Nó thực hiện việc chuyển số tự động và mượt mà ở các tốc độ phù hợp với điều kiện lái xe, từ đó giảm áp lực lên người lái phải thành thạo các kỹ thuật lái xe phức tạp như vận hành ly hợp
- Hộp số tự động tránh việc động cơ và hệ truyền động bị quá tải bằng cách kết nối chúng thông qua một hệ thống thủy lực hoạt động hiệu quả hơn so với cách nối cơ khí
- Hộp số tự động sử dụng ly hợp thủy lực hoặc biến mô thủy lực để chuyển động công suất từ động cơ đến hộp số thông qua dòng thủy lực từ bơm đến tua bin mà không cần sự can thiệp của cơ cấu cơ khí, điều này giúp duy trì hiệu suất gần 100%
- Thời gian chuyển số và quá trình gia tốc nhanh
- Không có sự va đập khi chuyển số và không cần sử dụng bộ đồng tốc
- Kết cấu phức tạp, chi phí sản xuất cao dẫn đến khi sửa chữa cần thay thế những linh kiện phức tạp và tốn kém
- Trong điều kiện chạy đường trường, mức tiêu thụ nhiên liệu của hộp số tự động cao hơn hộp số thường
- Trong một số tình huống, tài xế muốn có sự kiểm soát chính xác hơn trong việc chuyển số, như khi lái xe trong điều kiện đường trơn trượt hoặc off-road Hộp số tự động có thể hạn chế khả năng này.
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
Hình 1.6.1:Sơ đồ c ấ u t ạ o b ộ bi ế n mô
Bộ biến mô vừa truyền vừa khuyếch đại mômen từ động cơ vào hộp số ( bộ truyền bánh răng hành tinh ) bằng việc sử dụng dầu hộp số tự động (ATF) như một môi chất thông qua bộ biến mô làm thay đổi momen truyền Momen được biến đổi sẽ được truyền tới trục sơ cấp của động cơ
Cánh bơm được gắn liền với vỏ biến mô, rất nhiều cánh có dạng cong được theo hướng kính ở bên trong Vành dẫn hướng được lắp trên cạnh trong của cánh quạt để dẫn hướng cho dòng chảy được êm Vỏ biến mô được nối với trục khuỷu qua tấm dẫn động
Cũng nhƣ cánh bơm, rất nhiều cánh quat được lắp trong rôto tuabin Hướng cong của các cánh này ngược chiều với các cánh trên cánh bơm Rôto tuabin được lắp trên trục sơ cấp hộp số sao cho các cánh quạt của nó đối diện với các cánh bơm, giữa chúng có khe hở rất nhỏ
Stato được đặt giữa cỏnh bơm và rụto tuabin Nú được lắp trờn trucù stato, trụ này lắp cố định vào hộ số qua khớp một chiều Các cánh của stato nhận dòng dầu khi nó đi ra khỏi rôto tuabin và hướng cho nó đập vào mặt sau của cánh bơm làm cho cánh bơm được cường hóa Khớp một chiều cho phép stato quay cùng chiều với trục khuỷu động cơ Tuy nhiên nếu stato cố gắng quay theo chiều ngược lại , khớp một chiều sẽ khóa stato lại và không cho nó quay Do vậy stato quay hay bị khóa là phụ thuộc vào hướng của dòng dầu đập vào các cánh quạt
➢ HOẠT ĐỘNG CỦA KHỚP MỘT CHIỀU
Khi vòng ngoài cố gắng quay theo hướng như mũi tên A trong hình dưới đây,nó sẽ ấn vào phần đầu của các con lăn Do khoảng cách L1 ngắn hơn L nên con lăn bị nghiêng đi, cho phép vòng ngoài quay Tuy nhiên khi vòng ngoài cố gắng quay theo chiều ngược lại B, con lăn không thể nghiêng đi Kết quả là làm cho con lăn có tác dụng như một
7 miếng chêm khóa vành ngoài và giữ không cho nó chuyển động Lò xo giữ được lắp thêm để trợ giúp cho con lăn luôn nghiêng một chút theo hướng khóa vòng ngoài
Khi cánh bơm được dẫn động bởi trục khuỷu của động cơ, dầu trong cánh bơm sẽ quay với cánh bơm theo cùng một hướng Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên, lực ly tâm làm cho dầu bắt đầu chảy ra phía ngoài tâm của cánh bơm dọc theo bề mặt của cánh quạt và bề mặt trong của cánh bơm Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên nữa, dầu sẽ bị đẫy ra khỏi cánh bơm Dầu sẽ đập vào cánh quạt của rôto tuabin làm cho rôto bắt đầu quay cùng một hướng với cánh bơm Sau khi dầu mất năng lượng do va đập vào các cánh quạt của rôto tuabin Nó chảy vào trong dọc theo các cánh của rôto tuabin Khi nó chạm vào phần trong của rôto, bề mặt cong bên trong của rôto sẽ hướng dòng chảy ngược trở lại cánh bơm và chu kỳ lại bắt đầu
Việc khuyếch đại mômen bằng biến mô được thực hiện bằng cách hồi dòng dầu đến cánh bơm, sau khi nó đi qua cánh tuabin nhờ sử dụng cánh quạt của một stator Nói cách khác, cánh bơm được quay bởi mômen từ động cơ và nó được thêm vào một mômen của dòng dầu thủy lực chảy hồi về từ cánh tuabin Điều đó có nghĩa là, cánh bơm khuếch đại mômen đầu vào ban đầu để truyền đến cánh tuabin
➢ CƠ CẤU KHOÁ BIẾN MÔ
Trong giai đoạn khớp nối (không có sự khuyếch đại momen) biến mô truyền momen từ từ động cơ vào hộp số với tỷ số truyền gần bằng 1:1 Tuy nhiên giữ cánh bơm và rôto tuabin có sự chênh lệch về tố độ ít nhất là từ 4 đế 5% Do vậy biến mô không truyền 100% công suất do động cơ tạo ra đến hộp số, vì vậy có hiện tƣợng mất năng lượng Để ngăn chặn điều đó và để giảm tiêu hao nhiên liệu, một khớp khoá cứng sẽ nói một cách cơ khí cánh bơm và rôto tuabin
Khớp khoá biến mô được lắp trên moay ơ của rôto tuabin Lò xo giảm chấn sẽ hấp thụ lực xoắn do sự ăn khớp của ly hợp để ngăn không tạo ra va đập Vật liệu ma sát được dán vào vỏ biến mô hay piston khóa biến mô
Khi khớp khoá biến mô hoạt động ,nó sẽ quay cùng với cánh bơm và rôto tuabin Việc ăn khớp và nhả khớp khoá biến mô được quyết định bởi sự thay đổi của hướng dòng chảy dầu thuỷ lực trong bộ biến mô
Khi xe chạy ở tốc độ thấp, dầu có áp suất chảy đến phía trước của khớp khoá Do áp suất ở phía trước và phía sau của khớp khoá bằng nhau nên klhớp khoá nhả ra
Khi xe chạy ở tốc độ trung bình và cao ( 60 km/giờ) dầu có áp suất chảy đến phần sau của khớp khoá cứng Do vậy piston khoá bị ép vào vỏ biến mô Kết quả là khớp khoá biến mô và vỏ trước biến mô quay cùng chiều nhau
- Số lượng đĩa ma sát và đĩa ép của ly hợp khác nhau tuỳ theo từng kiểu hộp số tự động
- Thậm chí trong các hộp số tự động của cùng một model nhưng số lượng đĩa ma sát và đĩa ép cũng khác nhau tuỳ theo động cơ được lắp trên cùng hộp số đó
➢ Chức năng của các bộ phận:
- Các đĩa ma sát: Ăn khớp bằng then hoa với bánh răng bao
- Các đĩa ép: Ăn khớp bằng then hoa với trống của ly hợp
- Piston: Dịch chuyển bên trong xylanh ấn các đĩa ép tiếp xúc với các đĩa ma sát
- Van một chiều: Chỉ cho dầu hồi về trong quá trình ly hợp nhả khớp
- Bi van một chiều: Đóng van một chiều để các đĩa ép tiếp xúc với các đĩa ma sát tạo hoạt động ăn khớp của ly hợp, đồng thời để xả nêm dầu giúp cắt ly hợp dễ dàng
- Lò xo hồi: Trạng thái ban đầu luôn đẩy piston về một phía để cho các đĩa ma sát và đĩa ép không tiếp xúc với nhau
HỘP SỐ TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ ( ECU,ECT ) 1.KHÁI QUÁT CHUNG
ECU động cơ & ECT điều khiển thời điểm chuyển số và khoá biến mô bằng cách điều khiển các van điện từ của bộ điều khiển thuỷ lực để duy trì điếu kiện lái tối ưu với việc dùng các tín hiệu từ các cảm biến và các các công tắc lắp trên động cơ và hộp số tự động Ngoài ra ECU còn có các chức năng chẩn đoán và an toàn khi một cảm biến vv bị hỏng
Sơ đồ khái quát chungcủa hộp số tự dộngđiều khiển bằng điện tử
ECU hiện nay là một tổ hợp hợp nhất của ECU động cơ và ECU- ECT, nhưng trước đây nó là các bộ tách biệt
Các cảm biến/công tắc đóng vai trò thu thập các dạng dữ liệu để quyết định các thông số điều khiển khác nhau và biến đổi chúng thành các tín hiệu điện, và các tín hiệu đó sẽ được truyền tới ECU động cơ & ECT
Vị Trí Các Cảm Biến
1.7.2.1 CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA/ CẢM BIẾN VỊ TRÍ BÀN ĐẠP GA a,Cảm biến này phát hiện góc mở của bướm ga:
Cảm biến vị trí bướm ga được cố định trên trục của bướm ga và nó chuyển đổi góc độ của bướm ga thành tín hiệu điện Khi bướm ga đóng tín hiệu điện áp tăng lên ECM sử dụng số liệu vị trí bướm ga để biết :
- Tình trạng của động cơ chế độ không tải , chế độ tăng tốc và chế độ toàn tải
- Khi động cơ đóng AC và hệ thống kiểm soát khí xả tại lúc toàn tải
- Điều chỉnh tỷ lệ không khí với nhiên liệu
- Tăng cường độ điều chỉnh
- Điều khiển cắt nhiên liệu
Cảm biến vị trí bướm ga có 3 dây chờ điện áp 5 v cung cấp tới cảm biến TPS từ giắc
VC của ECM.Tín hiệu của TPS cấp tới cọc VTA , dây mát từ TPS tới cọc E2 của ECM hoàn chỉnh mạch điện
Tại chế độ không tải điện áp xấp xỉ ( 0,6 – 0,9) V Từ điện áp này ECM biết được vị trí của bướm ga đang đóng.Tại chế độ toàn tải của bướm ga điện áp xấp xỉ ( 3,5 – 4,7)V
Bên trong cảm biến vị trí bướm ga có điện trở và thanh trượt Thanh trượt luôn tiếp xúc với điện trở Tại điểm tiếp xúc có được điện áp là tín hiệu điện và nó thông báo vị trí của bướm ga.Tại chế độ không tải điện trở ở giữa hai giắc VC ( hoặc VVC) và VTA cao gây ra dòng điện có trị số xấp xỉ (0,6- 0,9) V Khi tiếp điểm di chuyển đóng giắc VC ( điện áp điều khiển là 5 V) , điện trở giảm và tín hiệu điện áp tăng
51 b,Cảm biến vị trí của bàn đạp ga :
Biến đổi mức đạp xuống của bàn đạp ga (góc) thành một tín hiệu điện được chuyển đến ECU động cơ
Ngoài ra, để đảm bảo độ tin cậy, cảm biến này truyền các tín hiệu từ hai hệ thống có các đặc điểm đầu ra khác nhau
Có hai loại cảm biến vị trí bàn đạp ga, loại tuyến tính và loại phần tử Hall
1 Cảm biến bướm ga loại công tắc ( Thottle Position Sensor – TPS) :
+ Một cần xoay đồng trục với cánh bướm ga
+ Cam dẫn hướng xoay theo cần
+ Tiếp điểm di động di chuyển theo rãnh của cam dẫn hướng
+ Tiếp điểm không tải IDL
+ Tiếp điểm toàn tải PSW
Cảm biến bướm gió loại công tắc
+ Ở chế độ không tải,khi cánh b-ớm ga đóng (góc mở