NOI DUNG DO AN TN

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Phần I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trước thập niên 80, hộp số lắp xe ôtô đa số hộp số khí chuyển số lái xe điều khiển Việc chuyển số trình xe chạy quan trọng chọn tỉ số truyền phù hợp với tình trạng mặt đường chế độ vận hành xe, động phát huy hết công suất, tránh tải tiết kiệm nhiên liệu Điều đòi hỏi người lái xe phải thành thạo thao tác kỹ thuật lái xe có kinh nghiệm Trong trình lái xe phải thường xuyên thao tác cắt ly hợp chuyển số, người lái xe thường bị mệt mỏi Để giải vấn đề trên, hộp số tự động đời, dần thay cho hộp số khí Ngày nay, phần lớn hộp số tự động điều khiển điện tử với hai loại có cấp vơ cấp Hình 1: Mô tả khác biệt hộp số tự động so với hộp số thường Hộp số tự động thực việc chuyển số vào hai tín hiệu góc mở cánh bướm ga tốc độ xe Có thể chia hộp số tự động thành hai loại, chúng khác hệ thống điều khiển chuyển số thời điểm khóa biến mơ: Một loại điều khiển hoàn toàn thủy lực, sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển, loại Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống điều khiển hộp số tự động Trang Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ Án Tốt Nghiệp loại điều khiển điện tử, sử dụng số liệu (chế độ chuyển số khóa biến mô) lưu ECU (bộ điều khiển điện tử) để điều khiển Hộp số tự động có ưu điểm bật như: Làm giảm mệt mỏi cho người lái xe cách loại bỏ thao tác cắt ly hợp thường xuyên phải chuyển số, việc chuyển số thực cách tự động êm dịu tốc độ thích hợp với chế độ lái xe, tránh cho động dịng dẫn động khơng bị tải nhờ cấu truyền động thủy lực Nhờ ưu điểm bật trên, việc sử dụng hộp số tự động trở thành xu hướng phát triển ngành công nghiệp ô tô Hộp số tự động không sử dụng xe xe du lịch, mà sử dụng loại xe 4WD (hai cầu chủ động) xe tải nhỏ… Vì việc nghiên cứu cấu tạo, hoạt động phương pháp kiểm tra - sửa chữa hộp số tự động cần thiết để vận hành – khai thác hộp số tự động đạt hiệu tối ưu Chúng em thực đề tài: “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG”, nhằm mục đích giúp người học hình dung nắm bắt cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển điện tử hộp số tự động cách khái quát dễ hiểu Nội dung đề tài gồm phần sau: • Nghiên cứu cấu tạo hoạt động hệ thống điều khiển hộp số tự động điện tử • Thiết kế chế tạo mơ hình “ HÊ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG” Phương pháp nghiên cứu: • Tham khảo, biên dịch tài liệu tiếng Anh nước hộp số tự động • Tham khảo tài liệu chuyên ngành: “Hộp Số Tự Động” giai đoạn “Hộp Số Điều Khiển Điện Tử” giai đoạn Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống điều khiển hộp số tự động Trang Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Phần II CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG Chương I: KHÁI QUÁT VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ I GIỚI THIỆU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ Hộp số tự động điều khiển điện tử (ECT: Electronic Control Tranmission) hộp số tự động sử dụng công nghệ điều khiển điện tử điều khiển hộp số Bản thân hộp số tự động (trừ thân van) thực tế giống hộp số điều khiển thủy lực hồn tồn, cịn có thêm thiết bị điện tử, cảm biến, ECU (bộ điều khiển điện tử) cấu chấp hành (các van điện từ) Hình 2: Sơ đồ khối hộp số tự động điều khiển điện tử Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống điều khiển hộp số tự động Trang Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Hộp số tự động có ba cụm phận chính: • Bộ biến mơ • Bộ truyền động bánh hành tinh • Hệ thống điều khiển điện tử thủy lực Hộp số tự động điều khiển việc chuyển số dựa hai tín hiệu chính: Tốc độ xe độ mở bướm ga (tải động cơ) Cảm biến tốc độ xe cảm biến vị trí cánh bướm ga xác định tốc độ xe góc mở bướm ga, chúng gửi tín hiệu đến ECU dạng tín hiệu điện ECU định thời điểm chuyển số sở tín hiệu để điều khiển hoạt động van điện từ qua điều khiển chuyển động van chuyển số Những van lại điều khiển áp suất thủy lực đến ly hợp phanh cụm bánh hành tinh để điều khiển chuyển số BỘ BIẾN MƠ Chức biến mô khuếch đại truyền moment xoắn động cho trục sơ cấp hộp số Hình 3: Cấu tạo biến mơ Ngồi ra, biến mơ cịn có cơng dụng khác như:  Hấp thụ dao động xoắn động hệ thống truyền lực  Có tác dụng bánh đà động  Dẫn động bơm dầu hệ thống điều khiển thủy lực Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống điều khiển hộp số tự động Trang Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ biến mơ lắp đầu hộp số Vỏ biến mô nối với trục khuỷu động qua đĩa dẫn động Bên biến mơ gồm có ba phần tử chính: Cánh bơm, cánh turbine cánh stator Cánh bơm cánh van gắn liền với mặt vỏ biến mô Đối diện với cánh bơm cánh turbine, cánh van có chiều ngược chiều với cánh bơm ăn khớp với trục sơ cấp hộp số Cánh stator nằm cánh bơm cánh turbine, lắp đầu ống trục cố định với vỏ hộp số thông qua khớp chiều Ngồi ra, biến mơ cịn có ly hợp ma sát khóa biến mơ Bộ biến mơ điền đầy dầu từ hệ thống điều khiển thủy lực Moment xoắn động truyền đến trục sơ cấp hộp số nhờ chuyển động tuần hoàn dịng dầu biến mơ Khi vỏ biến mơ quay, dòng dầu ly tâm văng khỏi cánh bơm đập vào cánh turbine trả ngược lại cánh bơm, tốc độ dòng dầu đủ lớn làm cho cánh turbine quay, dẫn động trục sơ cấp quay theo BỘ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG HÀNH TINH Bộ truyền động bánh hành tinh hộp số tự động có chức truyền moment từ trục sơ cấp đến trục thứ cấp hộp số theo cấp tỉ số truyền khác phù hợp với chế độ điều kiện chuyển động ôtô Bộ truyền động bánh hành tinh bao gồm phận sau: • Các bánh hành tinh • Các ly hợp • Các phanh • Các khớp chiều Hình 4: Cấu tạo truyền động bánh hành tinh A140E Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống điều khiển hộp số tự động Trang Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh a Đồ Án Tốt Nghiệp Cấu tạo bánh hành tinh Bộ bánh hành tinh gồm có: − Một bánh bao − Một bánh mặt trời − Các bánh hành tinh − Một cần dẫn có lắp trục hành tinh Hình 5: Cấu tạo bánh hành tinh Bằng cách thay đổi phần tử cố định, phần tử chủ động bị động bánh hành tinh, tạo nhiều cấp truyền động có tỉ số truyền khác Tốc độ chiều quay bánh hành tinh tóm tắt bảng sau: Cố định Bánh bao Bánh mặt trời Cần dẫn Phần tử dẫn động Phần tử bị động Tốc độ quay Bánh mặt trời Cần dẫn Giảm tốc Cần dẫn Bánh mặt trời Tăng tốc Bánh bao Cần dẫn Giảm tốc Cần dẫn Bánh bao Tăng tốc Bánh mặt trời Bánh bao Giảm tốc Bánh bao Bánh mặt trời Tăng tốc Chiều quay Cùng chiều với bánh chủ động Cùng chiều với bánh chủ động Cùng chiều với bánh chủ động Bảng 1: Tốc độ chiều quay bánh hành tinh Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống điều khiển hộp số tự động Trang Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ Án Tốt Nghiệp b Các ly hợp Các ly hợp (ly hợp ma sát nhiều đĩa loại ướt) có chức truyền moment từ trục sơ cấp đến phần tử bánh hành tinh, kết nối hai phần tử bánh hành tinh lại với Cấu tạo ly hợp ma sát gồm có: − Các đĩa ma sát − Các đĩa ép − Cụm trống, xy lanh pít-tơng − Lị xo hồi vị Ví dụ: Hình mơ tả cấu tạo ly hợp nhiều đĩa hộp số A140E: • Ly hợp số truyền tăng OD (C 0): Nối cần dẫn bánh hành tinh với bánh mặt trời bánh hành tinh số OD • Ly hợp số tiến C1: Nối trục sơ cấp với bánh bao bánh hành tinh trước Ly hợp C1 hoạt động tất số tiến • Ly hợp số truyền thẳng C2: Nối trục sơ cấp với bánh mặt trời trước sau Hình 6: Cấu tạo ly hợp nhiều đĩa hộp số A140E c Các phanh Các phanh có chức cố định phần tử bánh hành tinh Có hai kiểu phanh: Loại phanh nhiều đĩa ma sát loại ướt phanh đai Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống điều khiển hộp số tự động Trang Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Ví dụ: Hình mơ tả cấu tạo phanh nhiều đĩa hộp số A140E Cấu tạo phanh nhiều đĩa tương tự ly hợp nhiều đĩa, nhiên phanh đĩa ép lắp vào vỏ hộp số khơng quay Hình 7: Cấu tạo phanh nhiều đĩa d Các khớp chiều Các khớp chiều không cho phần tử bánh hành tinh gắn quay ngược chiều quay dộng Với hộp số A140E (Toyota): • Khớp chiều số OD (F0): Khóa cần dẫn bánh hành tinh số OD, ngăn không cho quay ngược chiều quay động xung quanh bánh mặt trời • Khớp chiều số (F1): Khi B2 hoạt động, khóa bánh mặt trời trước sau ngăn không cho quay ngược chiều quay động • Khớp chiều số (F2): Khóa cần dẫn bánh hành tinh sau, ngăn không cho quay ngược chiều quay động HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC Hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động bao gồm: Bơm dầu, cụm thân van mạch dầu Sơ đồ hệ thống điều khiển thủy lực hình Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống điều khiển hộp số tự động Trang Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 8: Sơ đồ hệ thống điều khiển thủy lực Hệ thống có nhiệm vụ sau đây: số • Tạo dịng dầu có áp suất khác để điều khiển hoạt động hộp • Cung cấp dầu đến biến mơ, bơi trơn làm mát hộp số • Cấp dầu đến ly hợp, phanh để điều khiển chuyển số Chức hoạt động bơm dầu van cụm thân van sau: • Bơm dầu: Là loại bơm bánh răng, đặt đầu hộp số dẫn động vỏ biến mô, hút dầu từ cạc-te tạo dịng dầu áp suất cao • Van điều áp sơ cấp: Điều chỉnh áp suất dầu bơm tạo mạch dầu áp suất Dịng dầu áp suất sở để tạo số mạch dầu có áp suất khác để điều khiển hoạt động hộp số Dịng dầu áp suất cung cấp đến phanh, ly hợp truyền động bánh hành tinh qua van chuyển số Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mô hình hệ thống điều khiển hộp số tự động Trang Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Áp suất mạch dầu thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố góc mở bướm ga, tốc độ xe, vị trí cần số D hay R,L,… • Van điều áp thứ cấp: Điều chỉnh lại áp suất mạch dầu chính, tạo mạch dầu có áp suất nhỏ cấp cho biến mô làm việc bôi trơn, làm mát hộp số • Van điều khiển: Được nối với cần số qua dây cáp hay liên kết, có chức chọn chế độ hoạt động khác hộp số theo vị trí P, R, N, D, L Ở hộp số A140E van điều khiển cung cấp dịng dầu áp suất đến trực tiếp ly hợp C1 (khi cần số vị trí D, 2, L) hay B3 (khi cần số vị trí R) • Van bướm ga: Tạo áp suất dầu (còn gọi áp suất bướm ga) tương ứng với góc mở bướm ga, dùng để điều khiển áp suất mạch dầu • Các van chuyển số: Hoạt động điều khiển van điện từ chuyển số, cấp dầu đến phanh ly hợp để điều khiển chuyển số • Các tích năng: Làm giảm va đập pít-tơng ly hợp phanh hoạt động HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CÁC CẢM BIẾN Công tắc chọn chế độ hoạt động Công tắc vị trí cần số ECU Điều khiển thời điểm chuyển số Cảm biến tốc độ Công tắc đèn phanh Van điện từ No.1 Van điện từ No.2 Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến nhiệt độ nước làm mát CÁC VAN ĐIỆN TỪ Điều khiển khóa biến mơ Van điện từ No.3 Hệ thống tự chẩn đoán Đèn báo số O/D “OFF” Công tắc số OD ECU điều khiển chạy tự động Hệ thống dự phịng Hình 9: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điện tử Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống điều khiển hộp số tự động Trang 10 ... phanh Điện áp cực STP Đạp phanh 12V Nhả phanh 0V Công tắc đèn phanh gắn giá đỡ bàn đạp phanh Khi đạp phanh, có tín hiệu điện áp gửi tới cực STP ECM cho biết đạp phanh, ECM hủy bỏ khóa biến mơ... Cảm biến tốc độ Công tắc đèn phanh Van điện từ No.1 Van điện từ No.2 Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến nhiệt độ nước làm mát CÁC VAN ĐIỆN TỪ Điều khiển khóa biến mơ Van điện từ No.3 Hệ thống tự chẩn... ánh sáng từ led đến transistor quang Đĩa dẫn động dây cáp lấy chuyển động từ trục thứ cấp hộp số Đĩa có 20 rãnh, quay đĩa cho ánh sáng qua transistor ON, chắn ánh sang transistor OFF Như đĩa quay