Hệ thống truyền lực và Điều khiển Ô tô Đề tài nghiên cứu về hệ thống truyền lực trên xe nissan x trail 2017

⬥PHÂN LOẠI⬥ Dẫn động cầu trước FWD - Động cơ thuờng được đặc phía trước,được sử dụng hộp số ngang - Động cơ cở nhỏ - Lực kéo được truyền vào bánh trước -Hệ thống này khá phổ biến được lắ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG

KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ Ô TÔ

HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN Ô TÔ

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE NISSAN

X-TRAIL 2017

GVHD: Nguyễn Hoàng Minh

Nhóm thực hiện: Nhóm 21

NỘI DUNGCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE Ô TÔ

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 4WD TRÊN XE NISSAN X-TRAIL 2017

CHƯƠNG 3:CHẨN ĐOÁN, SỬA CHỮA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 4WD TRÊN XE NISSAN X-TRAIL 2017

⬥GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ

THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN Ô TÔ.

Hệ thống truyền lực trên ô tô là một cấu trúc phức tạp là phần quan trọng của cấu trúc xe, có nhiệm vụ truyền lực từ động cơ đến bánh xe chủ động để xe chuyển động tiến hoặc lùi.

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN Ô TÔ.

⬥PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

⬥Cơ bản có 4 loại

- Hệ thống dẫn động cầu trước FWD (Front Wheel Drive);

- Hệ thống dẫn động cầu sau RWD (Rear Wheel Drive);

- Hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian 4WD (Four Wheel Drive);

- Hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian AWD (All Wheel Drive);

⬥PHÂN LOẠI

⬥ Dẫn động cầu trước FWD

- Động cơ thuờng được đặc phía trước,được sử dụng hộp số ngang

- Động cơ cở nhỏ

- Lực kéo được truyền vào bánh trước

-Hệ thống này khá phổ biến được lắp trên các dòng xe phổ thông: vios, i10, xpander,…

⬥ Ưu điểm

- Tiết kiệm không gian, trọng lượng

- Chi phí sản xuất thấp

- Hiệu quả tiêu hao nhiên liệu

- Cải thiện khả năng lái ổn định trong điều kiện đường trơn trượt

-Dễ điều khiển

⬥ Nhược điểm

- Khả năng tăng tốc kém

- Khả năng sử lý khi vào cua

- Khả năng kéo tải thấp

- Hạn chế về khả năng vận hành

off-road

⬥ Dẫn động cầu sau RWD

- Động cơ thuờng được đặc phía trước

-Thường sử dụng hộp số dọc -Thường được sử dụng xe cở lớn

- Lực kéo được truyền vào bánh sau

-Hệ thống này khá phổ biến được lắp trên các dòng xe thể thao, SUV: navara, xtrail,…

⬥ Ưu điểm

- Khả năng tăng tốc mạnh mẽ

- Khả năng xử lý khi vào cua tốt

- Khả năng kéo tải tốt

-Xe dẫn động chắc chắn ở tốc độ cao

⬥ Nhược điểm

-Tiêu tốn không gian, trọng lượng

- Tiêu hao nhiên liệu

- Cấu tạo phức tạp hơn

-Chi phí sản xuất, bảo dưỡng cao

4WD là chữ viết tắt của 4 Wheel Drive, nghĩa là 4 bánh xe chủ động

và dẫn động bằng hộp số phụ Điều này có nghĩa là khác với hệ truyền động loại 2WD, xe có thể dẫn động bằng 2 bánh hoặc 4 bánh tùy vào lựa chọn của người lái thông qua một cơ cấu gài cầu (hoạt động cơ khí hoặc điện tử) bên trong xe

4WD là gì ?

⬥ Dẫn động 4WD

⬥ Ưu điểm

- Khả năng tăng tốc mạnh mẽ

- Khả năng xử lý khi vào cua tốt

- Khả năng kéo tải cao

- Khá năng vượt địa hình tốt

⬥ Nhược điểm

- Khoang không gian nội thất bị chiếm khá nhiều

- Trọng lượng

- Tiêu hao nhiên liệu

- Chi phí bảo trì, bảo dưỡng

tùy vào lựa chọn của người lái

thông qua một cơ cấu gài cầu (hoạt

động cơ khí hoặc điện tử) bên

trong xe

4WD gián đoạn

4WD thuờng xuyên

4WD thuờng xuyên

-Lực động cơ được phân phối tới cả bốn bánh xe một cách liên tục mà không cần sự can thiệp của người lái

-Hệ thống này thường

sử dụng một vi sai trung tâm (Center Differential) để phân phối mô-men xoắn giữa hai trục (trục trước và trục sau)

⬥4WD gián đoạn

-Không có vi sai trung tâm

-Khi gài cầu cần sự can thiệp của người lái

-Có khả năng chuyển đổi giữa 2WD và 4WD

⬥4WD gián đoạn

⬥Ưu điểm

-Đơn giản và chi phí thấp hơn

-Tiết kiệm nhiên liệu hơn

-Phù hợp với một số nhu cầu

⬥ Dẫn động toàn thời gian AWD

Hệ thống này vẫn sử dụng 4

bánh để dẫn động tương tự

4WD, tuy nhiên vi sai khóa

trung tâm được thay bằng vi

sai trung tâm giới hạn trượt.

Thường được sử dụng trên

các dòng xe sang: GLC,Q5…

⬥Ưu điểm

⬥ Nhược điểm

-Khả năng vận hành và cảm giác lái cao

-Tăng độ ổn định trên đường lầy lội trơn trượt

-Phân bố lực kéo đều đến 4 bánh

-Tiêu hao nhiên liệu

-Giá thành cao

-Bảo trì bảo dưỡng cao

2.1 Giới thiệu về Nissan

X-Trail 2017

Nissan X-Trail là mẫu SUV nổi

bật trong phân khúc xe gia

đình, nội thất tiện nghi, và công

nghệ tiên tiến Đối với phiên

bản trang bị hệ dẫn động 4

bánh (4WD), hệ thống truyền

lực thông minh là một điểm

nhấn đặc biệt Xe sử dụng hệ

dẫn động 4 bánh toàn thời gian

điều chỉnh linh hoạt, được điều

khiển bằng điện tử, cho phép

người lái lựa chọn giữa ba chế

độ: 2WD, Auto, và Lock.

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 4WD TRÊN XE

NISSAN X-TRAIL 2017

2.1 Giới thiệu về Nissan X-Trail 2017

Một trong những công nghệ nổi bật trên mẫu xe này chính là hệ thống truyền lực 4WD thông minh (Intelligent 4x4), mang lại khả năng vận hành linh hoạt và hiệu quả.

2.1 Giới thiệu về Nissan X-Trail 2017

Kiểm soát cân bằng điện tử (VDC), kiểm soát lực kéo (TCS) và hỗ trợ đổ đèo (HDC)

2.2 Các thành phần cấu tạo

Sơ đồ bố trí hệ thống 4wd trên Nissan X- Trail 2017

1 Động cơ

2 Hộp số ngang

3 Hộp số phụ/Phân phối

4 Trục các đăng

5 Ly hợp điều khiển bằng điện từ

6 Vi sai cầu sau

2.2 Các thành phần cấu tạo

2.2.1 Bộ điều khiển cầu điện

tử 4WD

Là thành phần chính trong các hệ thống điều khiển điện tử hiện đại của ô tô, bao gồm hệ thống dẫn động, động cơ, phanh, và các chức năng an toàn Đối với xe như Nissan X-Trail 2017, ECU đóng vai trò quản lý toàn bộ hệ

thống Intelligent 4x4, bao gồm

việc kiểm soát mô-men xoắn giữa các cầu, chế độ lái, và các chức năng hỗ trợ an toàn.

2.2 Các thành phần cấu tạo

Nguyên lý hoạt động bộ điều khiển cầu điện tử 4WD

Thu thập dữ liệu từ cảm biến:

Cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến góc lái

Xử lý dữ liệu:

Vi xử lý trong ECU chạy các thuật toán đã lập trình để phân tích

dữ liệu cảm biến và so sánh với các thông số tiêu chuẩn

Tính toán lượng mô-men xoắn cần phân phối giữa cầu trước cầu sau, hoặc kích hoạt hệ thống phanh từng bánh

Ra lệnh điều khiển:

Ly hợp điện từ, hệ thống phanh, hệ thống ABS và TCS

Tự chẩn đoán và báo lỗi:

Phát hiện lỗi trong bất kỳ cảm biến hoặc thành phần nào, ECU sẽ ghi nhận mã lỗi (DTC) hiển thị trên hệ thống OBD kỹ thuật viên

xử lý

Nguyên lý hoạt động: Dựa vào từ trường (cảm biến Hall hoặc từ cảm ứng) hoặc tín hiệu quang để phát hiện

số lần quay của bánh xe Mỗi vòng quay tạo ra tín hiệu điện gửi về ECU

để tính toán tốc độ bánh xe.

xe, giúp xe duy trì ổn định.

Nguyên lý hoạt động:

Cảm biến sử dụng công nghệ con quay hồi chuyển để đo sự thay đổi góc độ và tốc độ quay của thân xe Khi có sự thay đổi góc quay quá mức, cảm biến sẽ phát hiện và gửi tín hiệu đến ECU, giúp điều chỉnh hệ thống dẫn động hoặc phanh để ổn định xe.

Nguyên lý hoạt động:

- Cảm biến vị trí bàn đạp ga hoạt động bằng cách đo góc mở của bướm ga Tín hiệu này thay đổi khi người lái đạp bàn đạp ga, và cảm biến chuyển tín hiệu này thành giá trị điện tử ECU sau đó sử dụng thông tin này

để điều chỉnh hệ thống phun nhiên liệu và thời điểm đánh lửa, tối ưu hóa hiệu suất động cơ.

2.3 Các thành phần cấu tạo

2.2.5 Cảm biến góc lái

Nhiệm vụ:

- Đo góc quay của vô-lăng, xác định hướng

và mức độ quay của tay lái, cung cấp thông tin về hướng di chuyển của xe.Gửi tín hiệu đến ECU để giúp điều chỉnh các hệ thống như hệ thống kiểm soát ổn định điện tử, hệ thống lái trợ lực điện và hệ thống dẫn động 4WD

Nguyên lý hoạt động:

- Cảm biến góc lái sử dụng công nghệ từ trường hoặc cảm biến quang học để đo sự thay đổi góc quay của vô-lăng

Khi vô-lăng quay, cảm biến ghi nhận sự thay đổi của góc và gửi tín hiệu này về ECU để điều chỉnh các hệ thống hỗ trợ lái và phân phối mô-men xoắn

2.2 Các thành phần cấu tạo

2.2.6 Cảm biến nhiệt độ dầu hộp số

Nhiệm vụ:

- Đo nhiệt độ dầu hộp số tự động để bảo

vệ hộp số khỏi quá nhiệt Gửi dữ liệu tới ECU để điều chỉnh hiệu suất vận hành (như mô-men xoắn, chế độ sang số) Cảnh báo hoặc giảm tải khi nhiệt độ vượt ngưỡng an toàn Giúp tối ưu hóa hiệu suất và tuổi thọ hộp số Điều chỉnh phân phối lực kéo trong hệ thống dẫn động khi nhiệt độ tăng cao.

Nguyên lý hoạt động:

- Sử dụng cảm biến nhiệt điện trở điện trở của cảm biến thay đổi theo nhiệt độ ECU nhận tín hiệu điện và chuyển đổi thành thông tin nhiệt độ.

2.2 Các thành phần

2.2.8 Cụm truyền động hộp số phân phối

Cụm hộp số phân phối không giống như hộp số phân phối truyền thống trên các hệ dẫn động 4WD cơ khí Hệ thống dẫn động của xe sử dụng cơ chế ly hợp điện từ điều khiển điện tử

là một dạng hộp phân phối đơn giản,

tích hợp trong hệ thống Intelligent

4x4, nó có nhiệm vụ phân phối

mô-men xoắn giữa cầu trước và cầu sau thông qua ly hợp điện từ Phân phối lực kéo được điều khiển hoàn toàn bằng điện tử dựa trên các cảm biến

và chế độ lái mà người dùng chọn (2WD, Auto, Lock)

1.Bánh răng chủ động.

2.Bạc đạn bên (hỗ trợ trục vi sai)

3.Vỏ vi sai (chứa các bánh răng bên trong)

4.Trục bánh răng hành tinh

5.Bánh răng bên (gắn với bán trục)

6.Bánh răng hành tinh (chuyển động trong vi

11.Bộ ly hợp điều khiển điện tử

12.Bạc đạn trước của bánh răng đầu vào

13.Bạc đạn sau của bánh răng đầu vào

2.2 Các thành phần cấu tạo

Cấu tạo cụm ly hợp điều khiển điện từ và vi sai cầu sau gồm:

2 Ly hợp chính (Main clutch) và ly hợp dẫn hướng

(Pilot clutch): Được lắp bên ngoài vỏ trước và bên trong gắn với trục (ly hợp dẫn hướng gắn qua cam dẫn hướng - Pilot cam)

3 Cam chính (Main cam) và cam dẫn hướng (Pilot

cam): Được tích hợp để hỗ trợ truyền lực

4 Bi (Ball): Nằm giữa cam chính và cam dẫn

hướng, giúp truyền lực khi có chênh lệch tốc độ

5 Cuộn dây từ tính (Magnetic coil): Tạo ra từ

trường để kích hoạt ly hợp dẫn hướng

2.2 Các thành phần cấu tạo

Nguyên lí hoạt động bộ ly hợp điều khiển điện tử

- Chế độ 2WD (Cuộn dây từ tính không hoạt động):

Lực truyền động từ hộp số phân đến vỏ trước và ly hợp dẫn hướng.

Vì cuộn dây từ tính không được kích hoạt, ly hợp dẫn hướng và ly hợp chính không gắn kết, do đó lực truyền động không được chuyển tới trục hoặc vi sai cầu sau.

2.2 Các thành phần cấu tạo

Nguyên lí hoạt động bộ ly hợp điều khiển điện tử

- Chế độ 4WD (Cuộn dây từ tính hoạt động):

Lực truyền động từ hộp số phân phối đến vỏ trước và ly hợp dẫn hướng.

Khi cuộn dây từ tính được kích hoạt, từ trường được tạo ra giữa vỏ sau, ly hợp dẫn hướng

và roto.

Từ trường làm ly hợp dẫn hướng gắn kết, chuyển lực tới cam dẫn hướng.

2.2 Các thành phần cấu tạo

2.2.11 Vi sai cầu sau

Là một thành phần cơ khí trong hệ dẫn động, có chức năng quan trọng trong việc phân phối mô-men xoắn tới hai bánh xe cầu sau Nó cho phép bánh xe quay với tốc độ khác nhau khi vào cua, giúp xe vận hành

êm ái và ổn định.

2.2 Các thành phần cấu tạo

2.2.11 Vi sai cầu sau

Nguyên lý hoạt động của bộ vi sai cầu sau

Khi xe chạy thẳng:

- Cả hai bánh xe quay với cùng tốc độ

- Mô-men xoắn từ trục các-đăng được truyền qua cặp bánh răng côn vào vỏ vi sai

- Bánh răng hành tinh quay như một khối duy nhất, không tạo chuyển động tương đối giữa hai bánh răng bán trục

Khi xe vào cua:

-Bánh xe phía ngoài cần quay nhanh hơn bánh xe phía trong để phù hợp với góc cua

- Bánh răng hành tinh trong vỏ vi sai quay quanh trục chính và đồng thời quay quanh bánh răng bán trục

Tốc độ của mỗi bánh xe được điều chỉnh tự động:

- Bánh xe ngoài nhận nhiều mô-men xoắn hơn và quay nhanh hơn

- Bánh xe trong nhận ít mô-men xoắn hơn và quay chậm hơn

2.2 Các thành phần cấu tạo

2.2.10 Trục các đăng

Trục này có nhiệm vụ truyền lực từ hộp số và hộp phân phối (transfer case) đến cầu sau, giúp xe có thể hoạt động hiệu quả trong các điều kiện đường xá khác nhau.

Chế độ Auto:

Khi cảm biến phát hiện sự mất lực kéo ở cầu trước, bộ ly hợp điện từ sẽ kích hoạt, truyền lực qua trục các đăng đến cầu sau để tăng độ bám đường Trục các đăng hoạt động tạm thời trong điều kiện cần thiết.

2.2 Các thành phần cấu tạo

2.2.10 Trục các đăng

- Trục các đăng sử dụng khớp chữ thập và gối đỡ

trung tâm để đảm bảo sự linh hoạt, giảm rung

động, và hỗ trợ cân bằng trong quá trình truyền

động.

2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động 4WD All-Mode 4x4-i trên Nissan X-Trail 2017

Chế độ 2WD

- Trong chế độ 2WD, ly hợp điện từ ở hệ dẫn động cầu sau được ngắt hoàn toàn Toàn bộ lực kéo từ động cơ được truyền qua hộp số

và truyền tới cầu trước, làm cho xe hoạt động như một chiếc FWD (Front-Wheel Drive)

- Ly hợp điện từ trong hệ thống dẫn động được điều khiển bởi cảm biến và bộ điều khiển trung tâm (ECU) Khi chọn chế độ 2WD, ECU gửi lệnh để ngắt kết nối giữa trục truyền động và trục bánh xe sau Điều này làm giảm lực cản cơ học từ trục sau, cải thiện hiệu suất nhiên liệu

Chế độ Auto

Trạng thái bình thường (đường khô ráo): Xe

hoạt động như chế độ 2WD, với toàn bộ

mô-men xoắn từ động cơ được truyền đến

cầu trước Trục dẫn động cầu sau và ly hợp

điện từ không tham gia, giúp tiết kiệm

nhiên liệu

Khi phát hiện trượt bánh (mất độ bám

đường): Cảm biến tốc độ bánh xe phát hiện

sự chênh lệch tốc độ giữa bánh trước và

sau ECU (bộ điều khiển) ra lệnh kích hoạt

ly hợp điện từ, truyền lực kéo tới cầu sau

Hệ thống phân bổ mô-men xoắn linh hoạt,

dao động từ 90:10 đến 50:50 giữa cầu

trước và cầu sau

Khi độ bám phục hồi: Hệ thống tự động

giảm lực kéo ở cầu sau, chuyển về chế độ

ưu tiên cầu trước (FWD)

2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động 4WD Mode 4x4-i trên Nissan X-Trail 2017

All-Kích hoạt chế độ Lock: Khi người lái chọn chế

độ Lock qua nút xoay, ECU (bộ điều khiển) ra

lệnh khóa ly hợp điện từ Điều này kết nối cố

định trục dẫn động cầu trước và trục truyền

động cầu sau, buộc lực kéo được chia đều

giữa hai cầu

Phân phối mô-men xoắn: Hệ thống duy trì tỉ

lệ 50:50 giữa cầu trước và cầu sau, đảm bảo

tất cả bánh xe nhận được mô-men xoắn đồng

đều, tối đa hóa lực kéo Tự động ngắt ở tốc độ

cao: Chế độ Lock tự động chuyển về chế độ

Auto khi xe đạt tốc độ khoảng 40 km/h, để

tránh gây hư tổn không cần thiết cho hệ

thống truyền động và tăng độ bền của các bộ

phận cơ khí

2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động 4WD Mode 4x4-i trên Nissan X-Trail 2017

All-Chế độ Lock

2.4 Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động 4WD Mode 4x4-i trên Nissan X-Trail 2017

Phân phối lực

kéo 100% cầu trước

Linh hoạt giữa cầu trước và cầu sau

50:50 cố định giữa hai cầu

Ly hợp điện từ Luôn ngắt Kích hoạt khi cần thiết Luôn hoạt động

Ứng dụng Đường bằng phẳng, khô ráo Đường trơn trượt, không ổn định Địa hình khó, tuyết hoặc bùn

lầy

So sánh chế độ 2WD, Auto và Lock

Tiêu chí Ưu điểm Nhược điểm

Khả năng vận

hành linh hoạt

Có 3 chế độ: 2WD, Auto, Lock, giúp tối ưu hóa trong nhiều

điều kiện đường sá.

Không có hộp số phụ đúng nghĩa, hạn chế khi đi địa hình phức tạp hoặc off-road nặng.

Tiết kiệm nhiên

liệu Chế độ 2WD giảm tiêu hao

nhiên liệu khi đi đường thường.

Chế độ Auto/Lock tiêu hao nhiên liệu hơn do kích hoạt cầu sau.

Hiệu suất địa

hình

Chế độ Lock đảm bảo phân phối lực kéo đều, tăng khả năng vượt địa hình nhẹ.

Ly hợp điện từ không thay thế hoàn toàn vi sai khóa cơ học.

Tự động thông

minh Cảm biến hiện đại giúp phân phối mô-men xoắn nhanh và chính xác Dễ bị ảnh hưởng nếu cảm

biến hỏng hoặc sai tín hiệu.

Độ tin cậy Sử dụng ly hợp điện từ, cấu trúc đơn giản hơn so với hộp số phụ truyền