1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Ô TÔ

67 204 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 67
Dung lượng 568,09 KB
File đính kèm dktudongoto.rar (491 KB)

Nội dung

Để tự động hóa việc điều khiển ly hợp, giá trị lực ép của ly hợp cần được thiết kế sao cho có thể thay đổi một cách tự động theo số vòng quay của động cơ và chế độ làm việc của ô tô.. Qu

Trang 1

1 ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LY HỢP

1.1 CÁC YÊU CẦU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN LY TỰ ĐỘNG

LY HỢP

1.1.1 Sự cần thiết của ly hợp

Ly hợp là một cơ cấu có nhiệm vụ cắt và nối dòng truyền lực từ động

cơ đến các bánh xe chủ động của ô tô theo yêu cầu điều khiển Sự cần thiết của ly hợp trên ô tô là do những lý do sau đây:

- Khi khởi hành, ô tô thay đổi trạng thái từ đứng yên sang chuyển động với một quán tính rất lớn Vì thế động cơ không đủ sức để kéo ô tô chuyển động ngay mà phải có ly hợp để thực hiện quá trình tăng tốc một cách

từ từ

- Khi chuyển số (đối với hộp số có cấp), tốc độ của ô tô sẽ thay đổi tương ứng với tỷ số truyền được gài và có sự chênh lệch tốc độ góc lớn giữa các phần tử chủ động và bị động của hộp số Nếu không có ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực thì quá trình chuyển số sẽ rất khó khăn, gây tải trọng động và va đập mạnh

- Khi phanh, để giảm tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực cũng như để ô tô dừng lại nhanh, cũng cần có ly hợp để cắt dòng công suất từ động cơ truyền đến các bánh xe

- Trong quá trình làm việc của ô tô, ly hợp còn cần thiết để đảm bảo cho ô tô có thể chuyển động với các tốc độ rất nhỏ và động cơ không bị chết máy khi quá tải

- Nhờ sự trượt của mình, ly hợp còn là một cơ cấu an toàn, tránh cho

hệ thống truyền lực khỏi những tải trọng động lớn có thể xuất hiện trong vận hành

Như vậy ly hợp là một cơ cấu không thể không có trên ô tô

1.1.2 Yêu cầu phải giảm nhẹ việc điều khiển ly hợp

Trang 2

Sự có mặt của ly hợp trên ô tô đương nhiên làm cho thao tác của người lái trong quá trình điều khiển xe, đó là thao tác để đóng và mở ly hợp

- Việc điều khiển ly hợp các ô tô tải trọng lớn đòi hỏi người lái phải tác dụng các lực vật lý lớn nên tăng cường độ lao động và mức độ mệt mỏi

- Việc điều khiển ô tô trong các điều kiện đường xấu, khi tăng tốc, vượt dốc hay khi chuyển động trong điều kiện đường thành phố đông người, đòi hỏi người lái phải thường xuyên tác dụng lên bàn đạp ly hợp khi chuyển

số Điều đó cũng dẫn đến mệt mỏi, làm giảm năng suất lao động và tính an toàn chuyển động của ô tô Theo số liệu thống kê, khi ô tô chuyển động trong các điều kiện thành phố, trên mỗi km đường chạy người lái cần thực hiện khoảng 10 lần đóng và mở các ly hợp

- Việc tăng nhanh các ô tô du lịch dung tích nhỏ và rất nhỏ theo sự phát triển của các điều kiện kinh tế và xã hội, cũng làm tăng số lượng các lái

xe nghiệp dư có trình độ tay nghề không cao Khi không có hệ thống điều khiển tự động, người lái điều khiển ly hợp theo kinh nghiệm và trình độ của mình, nên rất khó khăn cho những người lái có tay nghề không cao trong việc điều khiển ô tô Do đó, nảy sinh yêu cầu: ô tô phải đơn giản hơn trong điều khiển

Tất cả những lý do trên dẫn đến yêu cầu: phải giảm nhẹ và đơn giản hóa việc điều khiển ly hợp trên ô tô để tăng năng suất làm việc, tăng tính an toàn chuyển động, cũng như làm cho số đông các lái xe nghiệp dư sở hữu xe riêng có thể điều khiển xe dễ dàng mà không yêu cầu cao về trình độ

1.1.3 Các phương pháp giảm nhẹ việc điều khiển ly hợp

Để giảm nhẹ việc điều khiển ly hợp trên ô tô người ta thường dùng một trong hai phương pháp sau:

- Dùng trợ lực cho điều khiển ly hợp đối với các xe tải trọng lớn

- Tự động hóa quá trình điều khiển ly hợp

Trang 3

Để tự động hóa việc điều khiển ly hợp, giá trị lực ép của ly hợp cần được thiết kế sao cho có thể thay đổi một cách tự động theo số vòng quay của động cơ và chế độ làm việc của ô tô Để thực hiện yêu cầu trên có thể sử dụng

cơ cấu mở ly hợp loại dẫn động cơ khí, chân không, khí nén, thủy lực hay điện từ mà tùy theo số vòng quay của động cơ: giá trị lực ly tâm, độ chân không, áp suất khí nén hay chất lỏng trong dẫn động mở ly hợp hoặc cường

độ dòng điện trong cuộn dây cơ cấu điện từ sẽ thay đổi tương ứng

Khi dùng phương pháp tự động hóa điều khiển ly hợp, lúc này ly hợp được điều khiển không cần sự tham gia của người lái mà chỉ phụ thuộc vào các điều kiện chuyển động

Tự động hóa điều khiển ly hợp là phương tiện rất hiệu quả để đơn giản

và giảm nhẹ điều khiển ô tô Nó có ý nghĩa đặc biệt đối với các người lái có trình độ không cao vì lúc này trên ô tô chỉ còn hai bàn đạp là bàn đạp ga và bàn đạp phanh

1.1.4 Yêu cầu đối với hệ thống điều khiển tự động ly hợp

Để xác định các yêu cầu đối với hệ thống điều khiển tự động ly hợp ta tiến hành phân tích sự làm việc của ly hợp theo mô hình trên hình dưới đây

Trên hình các ký hiệu có ý nghĩa như sau:

Me : Mômen xoắn của động cơ;

M1 : Mômen truyền qua ly hợp;

M : Mômen cản chuyển động của đường;

e, 1 : Tốc độ góc phần chủ động và bị động của ly hợp;

Trang 4

Je : Mômen quán tính của tất cả các chi tiết liên quan qui dẫn

J

M M dt

Các yêu cầu trên có thể thực hiện được, nếu trong quá trình tăng tốc ô

tô, giá trị M1 được tăng lên từ từ để đảm bảo cho hiệu M1 - M tăng và Me -

Trang 5

Giả thiết rằng: khi số vòng quay động cơ không đổi, giá trị M1 không phụ thuộc vào việc ly hợp làm việc có bị trượt hay không, tức là không phụ thuộc vào trạng thái trượt của ly hợp

Trên hình … biểu diễn các đường cong mômen xoắn của động cơ Me(với độ mở bướm ga  xác định), mômen M1 được truyền bởi ly hợp phụ thuộc vào số vòng quay của động cơ và các đường thẳng tương ứng với các giá trị mômen cản M khác nhau

- Khi M =M1 , chế độ chuyển động ổn định của ô tô sẽ tương ứng với số vòng quay n1 mà ở đó đường Me sẽ cắt đường thẳng (1) ở điểm a Mômen ly hợp M1 khi này sẽ lớn hơn giá trị Me1, do đó sự trượt ly hợp không xảy ra

- Với sự gia tăng M, tốc độ quay của trục khuỷu động cơ tương ứng với chế độ chuyển động ổn định của ô tô và giá trị mômen M1 giảm đi Giá trị cực đại của M (đường thẳng 2) mà ở đó ly hợp còn có thể làm việc mà không

bị trượt, không vượt quá giá trị Me2 = M12 tương ứng với trường hợp Me2 =

1200 800 400 0

Trang 6

mômen động cơ Me sẽ lớn hơn mômen M1, điều đó làm tăng tốc trục khuỷu đến giá trị n2 Mặt khác, khi M > M12 thì ô tô sẽ chuyển động chậm dần và số vòng quay của trục bị động tương ứng sẽ giảm đi

Như vậy, khi M > M2 tốc độ chuyển động của ô tô sẽ giảm nhưng số vòng quay của động cơ không đổi, điều đó chỉ có thể xảy ra nhờ sự trượt của

ly hợp Khi ly hợp trượt, tốc độ ô tô giảm đi và vì thế giá trị mômen cản M

sẽ giảm một chút do lực cản của ô tô giảm đi khi giảm tốc độ của nó

Nếu giá trị M, do sự giảm tốc độ chuyển động, giảm đến giá trị M2, thì chế độ chuyển động ổn định của ô tô (với tốc độ không đổi) sẽ được xác lập lại khi Me2 = M12 = M2, nhưng ly hợp trong trường hợp này sẽ làm việc với sự trượt Chế độ làm việc như vậy có khả năng xảy ra nhiều nhất khi các giá trị M3 và M2 khác nhau không nhiều, bởi vì nếu M3 lớn hơn M2 nhiều thì có thể làm dừng ô tô Để tránh điều đó, người lái sẽ tăng độ mở bướm ga

để chuyển sang đặc tính động cơ mới với mômen xoắn lớn hơn

Cần phải chú ý rằng, ở các ly hợp ma sát với đặc tính ly tâm, giá trị mômen M1 thường phụ thuộc không chỉ vào số vòng quay của trục chủ động,

mà còn phụ thuộc vào giá trị độ trượt Khi ly hợp làm việc với trượt, các tấm đệm ma sát sẽ bị đốt nóng làm giảm hệ số ma sát và mômen được truyền Vì thế, sau khi ly hợp bắt đầu trượt, ngay cả khi số vòng quay của trục chủ động không đổi, giá trị mômen M1 sẽ giảm một chút, làm cho ô tô chuyển động chậm lại nhanh hơn

Như vậy, khi ly hợp làm việc với trượt, giá trị M 1 cũng như M (do V giảm) đồng thời giảm đi Nếu với tốc độ V > 0, đẳng thức M 1 = M được đảm bảo thì ô tô sẽ chuyển động ổn định với sự trượt của ly hợp

Trang 7

Nếu sự giảm M1 xảy ra nhanh hơn sự giảm M thì để tránh bị dừng ô tô người lái cần phải tăng ga để tăng số vòng quay của trục chủ động của ly hợp

và tương ứng là giá trị M1 sẽ tăng lớn hơn M

Khả năng ly hợp làm việc bị trượt trong thời gian kéo dài sẽ tăng lên rất lớn nếu giá trị M1 tăng theo sự tăng của độ trượt (hình )

- Khi giá trị M < M1 (ví dụ M = M0) tương ứng với số vòng quay n = n2 mà ở đó M11 > M0

- Sự trượt ly hợp sẽ không xảy ra cả khi M = M1, bởi vì trong trường hợp này đường thẳng M1 cắt đường cong Me = f(n) ở điểm a, mà đường cong M11 = f(n) (đường cong 1 ứng với độ trượt S = 0) cũng đi qua

Như vậy, ly hợp với đặc tính ly tâm và có quan hệ M 1 = f(n,s) như đã nêu trên có thể làm việc ổn định với độ trượt yêu cầu, điều đó rất cần thiết để

ô tô có thể cơ động tốt với tốc độ nhỏ Tuy vậy, đặc tính M 1 = f(n,s) làm tăng khả năng xảy ra trường hợp ly hợp làm việc lâu dài với trượt, dẫn đến quá nóng và mài mòn nhanh các bề mặt làm việc

Trang 8

Các ly hợp thủy lực và ly hợp điện từ - bột là các ly hợp có đặc tính dạng M1 = f(n,s) nói trên Đối với ly hợp điện từ - bột sự thay đổi độ trượt S ảnh hưởng đến giá trị M1 ít hơn nhiều so với ở ly hợp thủy lực

Ngoài chế độ chuyển động ổn định mô tả ở trên, ly hợp cũng có thể làm việc với trượt nếu cần duy trì một tốc độ chuyển động V xác định (ví dụ: chuyển động xuống dốc) Số vòng quay của trục khuỷu tương ứng với tốc độ này khi ly hợp làm việc không trượt thấp hơn giá trị n mà ở đó đẳng thức Me

= M1 = M được thỏa mãn Trong trường hợp này, người lái bắt buộc phải thường xuyên tác dụng lên bàn đạp ga: lúc tăng lúc giảm ga, do đó ly hợp sẽ làm việc với trượt trong thời gian khá dài

Khả năng xảy ra trường hợp ly tâm làm việc lâu dài với trượt cũng đúng với ly hợp có đặc tính M1 = f(n,s) bất kỳ, với điều kiện: ở số vòng quay nhỏ đường cong M1 = f(n,s) của ly hợp phải nằm dưới đường cong Me = f(n)

Qua phân tích ở trên có thể thấy, hệ thống điều khiển tự động ly hợp phải đáp ứng các yêu cầu chính sau sau:

• Khi gài số truyền thấp, cần phải làm thế nào để mômen M1 được truyền bởi ly hợp trong một vùng số vòng quay xác định của trục khuỷu (bắt đầu từ số vòng quay không tải) nhỏ hơn mômen xoắn của động cơ Me, giao điểm của các đường M1 = f(n) và Me = f(n) (khi mở hết bướm ga) tương ứng với số vòng quay no của trục khuỷu, mà ở đó động cơ tạo ra mômen xoắn gần với mômen xoắn max Yêu cầu này nhằm đảm bảo khả năng khởi hành ô tô trên đường dốc Ở số vòng quay của trục khuỷu n > no, mômen M1 cần lớn hơn Me để tránh cho ly hợp khỏi bị trượt

• Khi gài số truyền cao, để tránh khả năng trượt lâu dài của ly hợp, giao điểm các đường cong M1 = f(n) và Me = f(n) cần phải dịch về phía số vòng quay nhỏ của động cơ

Trang 9

• Để đảm bảo cơ động ô tô ở tốc độ nhỏ, ly hợp cần có khả năng làm việc với trượt khi bướm ga cố định ở góc mở nhỏ

• Sau khi chuyển số, đặc biệt từ số cao xuống số thấp, để tránh gây giật ô tô khi đóng ly hợp, hệ thống tự động cần sơ bộ làm đồng đều tốc độ các phần tử chủ động và bị động của ly hợp, hoặc đảm bảo một cường độ đóng ly hợp cần thiết Để nhận được các chỉ tiêu động lực cao, cường độ đóng ly hợp cần tăng theo góc mở bướm ga

• Sự mở ly hợp trong quá trình chuyển số cần thực hiện trong khoảng thời gian từ 0,15 ÷ 0,25 giây

Để thực hiện các yêu cầu trên, trong các hệ thống điều khiển tự động ly hợp, việc điều chỉnh mômen được truyền bởi ly hợp được thực hiện bằng các phương sau:

- Sau khi truyền lệnh để đóng ly hợp, giá trị mômen M1 (hình) tăng từ

từ trong thời gian t từ 0 đến giá trị max Cường độ tăng mômen M1 tăng lên khi tăng độ mở bướm ga  Phương pháp điều chỉnh này được sử dụng trong

hệ thống BCR đặt trên ô tô Renault – 4CV, cũng như trong hệ thống Kulomat trên ô tô Opel-Capital và Volkswagen

- Giá trị mômen M1 không phụ thuộc vào số vòng quay động cơ nhưng tăng theo góc mở bướm ga  (hình) Phương pháp điều chỉnh này được

sử dụng trong các hệ thống Bendix-Aviasen và Electromatic

Trang 10

- Giá trị mômen M1 tăng theo số vòng quay động cơ (hình) Phương pháp điều chỉnh này là phổ biến nhất và được sử dụng trong các hệ thống Sakxomat, Olimat, Eger, Newton-Drive, Ximkamatic,…

- Giá trị mômen M1 tăng với sự tăng số vòng quay động cơ cũng như góc mở bướm ga (hình) Phương pháp điều chỉnh này được sử dụng trong hệ thống Pherlek đặt trên ô tô Renault-4CV và Renault-Dophin

Khi không có hệ thống điều khiển tự động, sau khi người lái nhả bàn đạp ly hợp, giá trị mômen M1 sẽ lớn hơn giá trị mômen xoắn động cơ Me, nhờ

đó loại trừ được khả năng ly hợp làm việc lâu dài với trượt

Tình hình cũng tương tự trong các hệ thống tự động khi sự đóng hoàn toàn ly hợp xảy ra không phụ thuộc vào số vòng quay động cơ và góc mở bướm ga Tuy nhiên các hệ thống như vậy không đảm bảo được khả năng cơ động ô tô với tốc độ nhỏ, bởi vì ngay cả với góc mở bướm ga nhỏ nhất cũng

có thể xảy ra sự đóng hoàn toàn ly hợp với sự tăng mômen M1 đến giá trị cực đại Do đó, sự làm việc của ly hợp với sự trượt cần thiết để cơ động ô tô là không thể Nhược điểm này không có trong các hệ thống tự động mà sự thay đổi mômen M1 được điều chỉnh theo góc mở bướm ga và số vòng quay của động cơ Tuy vậy, trong các hệ thống này lại xuất hiện nguy cơ trượt lâu dài

ly hợp, bởi vì ở chế độ chuyển động xác định của ô tô, ly hợp có thể được đóng không hoàn toàn

Trang 11

Các hệ thống tự động mà trong đó mômen được truyền bởi ly hợp phụ thuộc vào góc mở bướm ga hoặc vừa góc mở bướm ga vừa số vòng quay động cơ, cho phép khởi hành ô tô êm dịu, đồng thời cũng loại trừ được khả năng trượt ly hợp bắt đầu từ những số vòng quay xác định của trục khuỷu Tuy vậy, các hệ thống này không thể đảm bảo những điều kiện tốt nhất để khởi hành ô tô trên đường dốc, bởi vì khi mở hoàn toàn bướm ga, giá trị M1 sẽ lớn hơn Me bắt đầu từ những số vòng quay không lớn của trục khuỷu (xem hình và …), điều đó có thể dẫn đến dừng động cơ

Ngoài ra, trong trường hợp thay đổi đặc tính động cơ (ví dụ, khi sử dụng loại nhiên liệu khác, thay đổi góc đánh lửa sớm…) chúng có thể không còn tương thích với các đặc tính của ly hợp, làm phá hủy các điều kiện làm việc bình thường của ô tô

Phổ biến nhất hiện nay là các hệ thống tự động đảm bảo đặc tính ly tâm của ly hợp Đặc tính như vậy có thể đạt được bằng những cách sau đây:

- Sử dụng ly hợp mà kết cấu của nó đảm bảo tăng tự động mômen được truyền theo số vòng quay trục chủ động của ly hợp mà không cần bất kỳ

tác động bên ngoài nào Những ly hợp như vậy được gọi là “ly hợp ly tâm”

- Dùng các hệ thống điều khiển tự động ly hợp mà bản thân ly hợp không có đặc tính ly tâm Các hệ thống điều khiển như vậy sẽ gọi là các hệ

thống “tự động ngoài”

Trang 12

6 5 4 3 2 1 0

Đồng thời, giá trị M1 cực đại lớn hơn giá trị mômen xoắn động cơ ngay

cả khi mở hoàn toàn bướm ga, sẽ đảm bảo cho ly hợp làm việc không trượt bắt đầu từ những số vòng quay xác định của trục khuỷu

Trong các hệ thống tự động ngoài, có thể thay đổi góc nghiêng đặc tính

ly tâm của ly hợp phụ thuộc vào việc hộp số đang gài số truyền cao hay thấp Giai đoạn bắt đầu tăng tốc ô tô cũng như khi khởi hành nó trên đường dốc, chỉ xảy ra ở các số truyền thấp Vì thế khi gài các số truyền này, đặc tính ly hợp cần tương đối thoải (hình, đường cong 1) để đảm bảo nhận được giá trị n01 đủ lớn Khi gài các số truyền cao, đặc tính ly tâm cần dốc hơn (đường 2) để giảm giá trị n02

Trang 13

độ chân không, áp suất khí nén hay chất lỏng trong dẫn động mở ly hợp hoặc cường độ dòng điện trong cuộn dây của cơ cấu điện từ sẽ thay đổi

Dưới đây sẽ giới thiệu một số hệ thống điều khiển tự động ly hợp 1.2 CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LY HỢP LY TÂM

Ly hợp ly tâm là các ly hợp có các đặc tính ly tâm yêu cầu, nhờ tính chất bên trong bản thân kết cấu của chính mình mà không cần tác động bên ngoài của các cơ cấu tự động Nhờ đó hệ thống điều khiển tự động các ly hợp này được đơn giản đi rất nhiều, bởi vì nhiệm vụ của nó trong trường hợp này, chỉ là để đảm bảo:

- Mở nhanh chóng ly hợp trong quá trình chuyển số

- Cường độ đóng ly hợp cần thiết sau khi chuyển số

Trang 14

- Thay đổi góc mở bướm ga trong thời gian chuyển số (trong một số trường hợp nào đó)

Đặc trưng cho giai đoạn đầu phát triển của các hệ thống hai bàn đạp là

sử dụng các ly hợp ly tâm có cụm điều chỉnh tự động mômen được truyền và cụm mở cưỡng bức ly hợp nhờ cơ cấu tự động ngoài, được bố trí chung trong một kết cấu

Các kết cấu điển hình nhất thuộc loại này là hệ thống Newton-Drive, Saksomat FL được đặt trên các ô tô Ostin A-55, Morris-Bokslei 15/50, Khilman-Minks, Zinger, Standart 8 và 10 (Anh), DKB, BMW-600, Ford, Tauns,…

Hệ thống điều khiển tự động ly hợp ly tâm có một số loại khác nhau về kết cấu và nguyên lý làm việc, đó là:

- Hệ thống sử dụng một ly hợp ma sát kiểu Saksomat FL;

- Hệ thống sử dụng hai ly hợp ma sát lắp nối tiếp;

- Hệ thống sử dụng ly hợp thủy lực kết hợp với ly hợp điều khiển loại

ma sát

1.2.1 Hệ thống điều khiển tự động ly hợp kiểu Saksomat FL

Giá trị mômen được truyền bởi ly hợp, phụ thuộc vào lực ép của các lò

xo ép, lực ép này đến lượt mình, lại tỉ lệ thuận với lực ly tâm tác dụng lên đối trọng, tức là giá trị mômen được truyền bởi ly hợp tăng theo số vòng quay động cơ và bởi vậy ly hợp có đặc tính ly tâm

Hệ thống điều khiển tự động ly hợp Saksomat FL có một cụm van và hai buồng trợ lực Một buồng tác dụng lên nạng mở, buồng thứ hai – dẫn động bướm ga Độ chân không trong buồng thứ hai đảm bảo mở từng phần bướm ga và sự tăng số vòng quay tương ứng của trục khuỷu, điều đó tránh cho ô tô không bị giật khi đóng ly hợp sau khi chuyển từ số truyền cao xuống

số truyền thấp hơn

Trang 15

Nhược điểm chính của các ly hợp loại trên là các bề mặt ma sát bị mòn nhiều, do có khả năng xảy ra trường hợp: ly hợp làm việc lâu dài với trượt khi

ô tô chuyển động với tốc độ nhỏ ở số truyền cao Do nguyên nhân đó, các ly hợp ly tâm loại này hiện nay được sử dụng chủ yếu cùng với các hộp số tự động để loại trừ chế độ chuyển động trên (ví dụ, trong các hệ thống Daph và Wilson)

Nhược điểm trên giảm đáng kể trong các hệ thống điều khiển hai bàn đạp, khi sử dụng hai ly hợp lắp nối tiếp

1.2.2 Hệ thống sử dụng hai ly hợp lắp nối tiếp

Để khắc phục các nhược điểm của hệ thống điều khiển tự động ly hợp

ly tâm nhờ cơ cấu tự động ngoài, người ta dùng các hệ thống điều khiển 2 bàn đạp với 2 ly hợp lắp nối tiếp là: ly hợp khởi động và ly hợp điều khiển

Ly hợp khởi động: có phần chủ động được nối với trục khuỷu động cơ

là ly hợp ly tâm và có bề mặt ma sát với kích thước lớn

Ly hợp điều khiển: là loại bình thường (không ly tâm), đặt giữa ly hợp

ly tâm và trục chủ động của hộp số

Hệ thống tự động chỉ tác dụng lên ly hợp thứ hai (ly hợp điều khiển), còn giá trị mômen được truyền bởi ly hợp khởi động chỉ phụ thuộc số vòng quay trục khuỷu

Có kết cấu kiểu này là các ly hợp Saksomat FLR, Lukomat, Citroen 2CV,… Ly hợp Saksomat FLR theo yêu cầu của người mua được đặt trên các

ô tô: Opel-Record, Opel-Karavan, Fiat-1500, Lantria-Flaminhia, 1200,…

Forgoneta-Mặc dù hệ thống Saksomat FLR là một trong những hệ thống điều khiển tự động ly hợp hoàn thiện nhất, nó vẫn có một số nhược điểm quan trọng

Trang 16

Nhược điểm chính của ly hợp Saksomat FLR cũng như các ly hợp ly tâm liên hợp khác là: trọng lượng tương đối lớn, bởi vì nó thực chất là hai ly hợp Ngoài ra ly hợp này còn có kết cấu phức tạp hơn khá nhiều so với các ly hợp ma sát bình thường

Một loạt các bộ phận tự động điều khiển của hệ thống Saksomat FLR là điển hình đối với nhiều hệ thống điều khiển tự động các ly hợp ly tâm khác, như:

- Cơ cấu hành trình tự do (khớp 1 chiều) dùng để khóa ly hợp khi số vòng quay của trục chủ động của hộp số lớn hơn số vòng quay của trục khuỷu Nhờ đó mới có thể khởi động động cơ bằng phương pháp kéo xe cũng như thực hiện chế độ phanh bằng động cơ khi cần thiết

- Cụm van điện từ cho phép điều khiển từ xa chế độ đóng và mở ly hợp; đặc biệt là đóng ly hợp ở vị trí trung gian của hộp số

- Cơ cấu tự động hiệu chỉnh cường độ đóng ly hợp phụ thuộc góc mở bướm ga

1.2.3 Hệ thống sử dụng ly hợp thủy lực kết hợp với ly hợp điều khiển loại

ma sát

Một trong những biến thể của các ly hợp ly tâm liên hợp là các hệ thống sử dụng ly hợp thủy lực kết hợp với ly hợp điều khiển loại ma sát Đại diện điển hình cho loại này là hệ thống Gidrak được trang bị trên các ô tô tương đối đắt tiền là Mercedes-Benz 220 và Mercedes-Benz 220S

Nguyên lý làm việc của hệ thống Gidrak như sau:

Khi bánh chủ động (bánh bơm) của ly hợp quay, chất lỏng trong nó dưới tác dụng của lực ly tâm chuyển động từ tâm ra chu vi, sau đó nhờ các cánh của bánh bơm, chuyển động hướng sang các cánh của bánh tuốc bin Do

áp lực của chất lỏng, bánh tuốc bin sẽ quay cùng chiều với bánh bơm Khi truyền mômen xoắn, chất lỏng trong bánh tuốc bin chuyển động từ trong

Trang 17

ngoài chu vi hướng vào tâm và lại đi sang bánh bơm để bắt đầu vòng tuần hoàn mới Số vòng quay của bánh bơm (nối trục khuỷu) càng cao, áp lực tác dụng lên bánh tuốc bin càng lớn và bởi vậy mômen truyền qua ly hợp càng tăng

Như vậy, đặc tính của ly hợp thủy lực hoàn toàn tương tự như các đặc tính của ly hợp ly tâm Tuy vậy, khác với các ly hợp ly tâm, mômen được truyền của ly hợp thủy lực còn phụ thuộc vào độ trượt s của nó Nghĩa là giá trị mômen được truyền bởi ly hợp thủy lực là hàm của hai đại lượng: số vòng quay của trục chủ động và giá trị độ trượt của nó

Đặc điểm nói trên của ly hợp thủy lực đảm bảo cho ô tô có khả năng cơ động với tốc độ rất nhỏ, cũng như khởi hành ô tô trong những điều kiện đường sá khác nhau

Ưu điểm quan trọng của ly hợp thủy lực là khả năng làm việc với độ trượt lớn, trong thời gian dài mà không bị mài mòn các bề mặt làm việc Tuy vậy, lúc đó do tổn thất bên trong, ly hợp sẽ bị đốt nóng nhiều và hiệu suất (

cơ cấu của hệ thống tự động ngoài

Hệ thống điều khiển tự động ngoài các ly hợp ma sát có hai cụm chính sau:

- Phần tử sinh lực tác dụng lên cơ cấu mở ly hợp

- Cơ cấu điều khiển, điều khiển sự làm việc của phần tử sinh lực Nhờ

cơ cấu này mà tạo được đặc tính ly tâm cho ly hợp

Trang 18

Kết cấu của cơ cấu điều khiển phụ thuộc vào loại phần tử sinh lực được

sử dụng Ví dụ, nếu lực cần thiết để mở ly hợp được tạo nên nhờ khí nén, chân không hay thủy lực thì trong cơ cấu điều khiển cần có các van tương ứng

để điều khiển sự làm việc của màng bầu trợ lực hay piston xi lanh trợ lực của

cơ cấu sinh lực

Đến lượt mình, một cụm của cơ cấu điều khiển có đặc tính ly tâm cần phải điều khiển sự làm việc của các van Cụm như vậy của cơ cấu điều khiển

có thể là bộ điều chỉnh ly tâm hay bơm thủy lực Trong một số hệ thống, để nhận được đặc tính ly tâm của cơ cấu điều khiển, người ta sử dụng sự thay đổi

áp lực nước trong hệ thống làm mát hoặc điện áp của máy phát phụ thuộc vào

số vòng quay của trục khuỷu

Khi dùng hệ thống điều khiển tự động ngoài, vấn đề chính để tạo được các hệ thống điều khiển tự động ly hợp ma sát là thiết kế các hệ thống điều khiển ly hợp ma sát dạng đĩa bình thường được đặt trên đa số ô tô Trong trường hợp này, việc tự động hóa sự làm việc của ly hợp không đòi hỏi phải thay đổi kết cấu các tổ hợp lực của ô tô (như động cơ, ly hợp và hộp số) Điều này có ý nghĩa rất quan trọng, bởi vì ly hợp tự động thường không phải được đặt trên tất cả các ô tô mà chỉ theo yêu cầu của người mua, tức là trên một số tương đối ít các ô tô được sản xuất

Cơ cấu điều khiển hệ thống tự động ngoài có các nhiệm vụ chính sau:

- Tạo nên đặc tính ly tâm của ly hợp trong một vùng số vòng quay xác định của trục khuỷu

- Thay đổi các thống số của đặc tính ly tâm tùy thuộc vào việc gài số truyền cao hay thấp

- Mở ly hợp trong quá trình chuyển số và đảm bảo cường độ đóng ly hợp cần thiết sau khi chuyển số

Trang 19

Việc chế tạo các hệ thống điều khiển tự động ly hợp ma sát (không ly tâm) đáp ứng đầy đủ các nhiệm vụ nêu trên, là một bài toán rất phức tạp Vấn

đề chính khi chế tạo các hệ thống này là gia công cụm tạo đặc tính ly tâm cho

ly hợp của cơ cấu điều khiển Cụm này cần phải có độ nhạy lớn và tác dụng nhanh, vì như vậy mới đảm bảo sự tương ứng cần thiết giữa đặc tính ly hợp

và đặc tính động cơ khi chế độ làm việc thay đổi nhanh

1.3.1 Hệ thống điều khiển tự động ly hợp một đĩa bằng thủy lực

Hệ thống điều khiển tự động ly hợp một đĩa bằng thủy lực được sử dụng trên ô tô Citroen DS-19 sản xuất sau năm 1961

Hệ thống này có sử dụng các cảm biến số vòng quay (bộ điều chỉnh ly tâm) cũng như phần tử liên hệ ngược (hồi tiếp) là áp suất chất lỏng trong xi lanh thủy lực mở ly hợp

Tổ hợp hai phần tử này đảm bảo nhận được đặc tính thay đổi mômen truyền bởi ly hợp tối ưu

Nguyên lý trên cũng được sử dụng trong hệ thống điều khiển điện – chân không của HAMI

1.3.2 Hệ thống điều khiển tự động điện – chân không của HAMI

Hệ thống điều khiển điện – chân không của HAMI có nguyên lý làm việc tương tự như hệ thống điều khiển tự động ly hợp của ô tô Citroen DS-19 Hai hệ thống này chỉ khác nhau về kết cấu và nguyên lý làm việc của các bộ phận cụ thể

Trong hệ thống HAMI, việc điều chỉnh mômen theo số vòng quay được thực hiện bằng bộ điều chỉnh điện cơ

1.3.3 Hệ thống điều khiển tự động ly hợp loại thường mở bằng thủy lực

Vào cuối năm 1961, hệ thống điều khiển tự động ly hợp ma sát không

ly tâm tên gọi là E-stic của hãng Rembler ra đời Hệ thống này được thiết kế

để điều khiển một ly hợp thường mở

Trang 20

Với hệ thống này, ngay ở những số vòng quay tương đối nhỏ của động

cơ, ly hợp đã có khả năng truyền hoàn toàn mômen để giảm bớt sự trượt ly hợp Đồng thời đặc tính ly tâm khá thoải, đảm bảo cho ô tô khởi hành êm dịu

và khả năng cơ động với tốc độ nhỏ

Phương pháp hiệu chỉnh mômen như vậy, cho phép giảm sự mài mòn các bề mặt ma sát khi động cơ làm việc với số vòng quay nhỏ và góc mở bướm ga lớn Tuy vậy, nó lại làm cho ô tô khó khởi hành trên đường dốc

Trong hệ thống E-stic không có bộ phận thay đổi đặc tính M1 = f(n) khi gài các số truyền cao Vì thế, khi ô tô chuyển động ở tay số 3, ly hợp có thể làm việc với trượt nếu tốc độ ô tô ≤ 40km/h, làm tăng sự mài mòn các bề mặt

1.3.4 Hệ thống điều khiển tự động ly hợp loại thường đóng điều khiển bằng thủy lực

Điển hình cho loại này là hệ thống Khikomat, được trang bị cho các ô

tô Trabant-601 sản xuất ở Cộng hòa Dân chủ Đức bắt đầu từ năm 1965 theo yêu cầu của người mua

Khác với hệ thống E-stic, hệ thống Khikomat sử dụng ly hợp thường đóng kiểu bình thường Để điều khiển ly hợp người ta sử dụng một bơm dầu đặc biệt được dẫn động từ trục khuỷu nhờ một trục có đường kính 8mm lắp trong phần rỗng của trục chủ động hộp số

Trang 21

Trong hệ thống này, ổ mở ly hợp làm việc nhẹ nhàng hơn nhiều so với trong hệ thống E-stic Ngoài ra hệ thống Khikomat còn có kết cấu đơn giản hơn

1.5 CÁC HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN LY HỢP ĐIỆN TỪ

Các hệ thống điều khiển tự động ly hợp ma sát yêu cầu phải sử dụng các cơ cấu điều khiển và thừa hành phụ có trọng lượng từ 6 ÷ 8 kg và kết cấu hoàn toàn không đơn giản Những nhược điểm này đặc biệt nghiêm trọng nếu lắp chúng trên các ô tô cỡ nhỏ và cực nhỏ Vì thế đối với các ô tô loại này người ta thường sử dụng các ly hợp điện từ mà mômen của chúng được điều chỉnh bằng cách thay đổi cường độ dòng điện trong cuộn dây ly hợp

Khi sử dụng ly hợp điện từ, bánh đà động cơ không cần thiết nữa vì chức năng của nó được thực hiện nhờ phần chủ động của ly hợp có mômen quán tính đủ lớn

Đối với các ô tô có mômen xoắn động cơ thấp hơn 12÷15 Kgm, trọng lượng ly hợp điện từ xấp xỉ bằng trọng lượng của tổng của bánh đà và ly hợp

ma sát bình thường Với giá trị mômen xoắn cần truyền cao hơn, thì ly hợp điện từ nặng hơn so với ly hợp ma sát và bánh đà Vì thế các ly hợp điện từ chủ yếu được sử dụng trên các xe dung tích lít nhỏ và cực nhỏ

Hệ thống điều khiển tự động ly hợp điện từ có thể chia thành 3 nhóm chính phụ thuộc vào loại ly hợp sử dụng

- Nhóm thứ nhất: bao gồm các hệ thống với ly hợp ma sát – điện từ

- Nhóm thứ hai: với các ly hợp điện – bột từ

- Nhóm thứ ba: với các ly hợp liên hợp gồm ly hợp ly tâm kiểu ma sát

và ly hợp ma sát điện từ

Ly hợp nhóm thứ ba là một biến thể của ly hợp ly tâm liên hợp, bởi vì đây là ly hợp ly tâm được sử dụng làm ly hợp khởi động, còn ly hợp ma sát điện từ là ly hợp điều khiển

Trang 22

Trong một số kết cấu, ly hợp điều khiển điện từ là loại thường đóng

Do đó, khi ô tô chuyển động và ly hợp đóng hoàn toàn thì không có tổn hao điện năng để cung cấp cho cuộn dây kích thích Cuộn dây của ly hợp được nối với nguồn (ắc quy) chỉ trong quá trình sang số Các tấm đệm ma sát của ly hợp điều khiển điện từ làm việc trong điều kiện thuận lợi và bị mài mòn ít hơn Bởi vì khi khởi hành ô tô chỉ có ly hợp khởi động có bề mặt ma sát kích thước lớn làm việc với sự trượt

Mặc dù có những ưu điểm như vậy, nhưng ly hợp liên hợp điện từ không được sử dụng rộng rãi Bởi vì các chỉ tiêu của nó rất giống với ly hợp liên hợp kiểu ly tâm nhưng lại có kết cấu phức tạp hơn

Ở các ly hợp liên hợp điện từ, ly hộp điều khiển cần có cơ cấu giảm chấn để giảm cường độ đóng ly hợp sau khi chuyển số Các cơ cấu giảm chấn này thuộc loại không điều chỉnh, nên không cho phép thay đổi cường độ đóng

ly hợp theo chế độ làm việc của động cơ (ví dụ trong hệ thống Saksomat FLR)

1.5.1 Ly hợp ma sát – điện từ

Đại diện tiêu biểu cho ly hợp loại này là các ly hợp Pherlek và Simkamatic của Pháp Ly hợp Pherlek được đặt trên ô tô Renault-Dophin và Renault 4CV, còn ly hợp Simkamatic đặt trên ô tô Simka-Aronde và Simka-Vendet Ly hợp Khinomatic của Nhật cũng có kết cấu tương tự

Đặc điểm khác biệt của các ly hợp loại này so với các ly hợp ma sát điện từ công dụng chung là mômen quán tính phần bị động rất nhỏ nhờ kết cấu đặc biệt của các chi tiết phần chủ động của ly hợp

Trang 23

2 TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ

Nhưng chúng ta đã biết: khi vận hành ô tô, cần thiết phải thay đổi tốc

độ chuyển động và giá trị lực kéo trên các bánh xe chủ động của ô tô trong một phạm vi rộng Để đảm bảo một phạm vi điều chỉnh như vậy mà chỉ dựa vào sự thay đổi chế độ làm việc của động cơ là điều không thể Do đó trên tất

cả ô tô trang bị động cơ đốt trong đều được lắp hộp số

Phụ thuộc vào kết cấu cũng như lĩnh vực sử dụng ô tô mà ô tô được lắp các hộp số có vùng tỷ số truyền và hệ thống chuyển đổi số khác nhau Hiện nay sử dụng phổ biến nhất trên ô tô là các hộp số có cấp, không tự động đổi

số mà người lái phải thực hiện tùy thuộc vào điều kiện chuyển động yêu cầu

Những hộp số có cấp, không tự động chuyển số có ưu điểm là:

- Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ;

- Làm việc tin cậy, hiệu suất cao

Tuy nhiên đối với một số loại ô tô, việc sử dụng các hộp số như vậy gây khó khăn và làm xấu điều kiện lao động của người lái:

- Trước tiên là đối với các loại xe ben tải trọng lớn và ô tô buýt thành phố, khi điều khiển các loại xe này, người lái phải thường xuyên chuyển số,

và khi chuyển số phải tác dụng các lực lớn

- Trong những năm gần đây, số lượng ô tô dung tích nhỏ và rất nhỏ dùng cho người tiêu dùng thông thường có trình độ lái xe không cao tăng lên rất nhanh Bởi vậy vấn đề đơn giản hóa việc điều khiển hộp số có ý nghĩa rất lớn đối với các ô tô loại này

Trang 24

Khi hộp số được tự động điều khiển thì ly hợp nói chung cũng được tự động hóa Khi đó trong buồng lái không còn bàn đạp điều khiển ly hợp nữa

mà chỉ còn hai bàn đạp là bàn đạp phanh và bàn đạp ga Bởi vậy, người ta còn gọi ô tô trong trường hợp này là ô tô với hệ thống hai bàn đạp

Hiện nay có nhiều hệ thống khác nhau để giải quyết vấn đề giảm nhẹ việc điều khiển hộp số Các hệ thống này có thể chia làm 3 nhóm chính:

Nhóm 1: Trên ô tô được lắp hộp số có cấp và do người lái thực hiện

việc chuyển số Tuy vậy việc chuyển số được thực hiện không phải bằng sức lực của người lái mà bằng cách sử dụng các cơ cấu trợ lực Các hộp số như vậy thường làm việc với các ly hợp tự động Bởi vậy chúng được gọi là hộp

số bán tự động

Nhóm 2: Trên ô tô được lắp hộp số có cấp và việc chuyển số được thực

hiện tự động tùy theo điều kiện đường sá Loại hộp số như vậy cũng làm việc với các ly hợp tự động và chúng được gọi là hộp số tự động hóa

Nhóm 3: Trên ô tô được lắp hộp số mà ở đó nhờ các tính chất bên

trong của kết cấu, sự thay đổi tỉ số truyền được thực hiện tự động tùy theo điều kiện đường sá Loại hộp số này được gọi là hộp số tự động

Ngoài 3 loại cơ bản trên, các hộp số kết hợp giữa tự động hóa và tự động cũng được sử dụng rộng rãi

Các hộp số tự động hóa và đặc biệt là bán tự động có ưu điểm là đơn giản về kết cấu, vì chúng là hộp số có cấp thông thường được trang bị thêm cơ cấu chuyên dùng và được cung cấp dưới dạng thương mại cho các nhà máy ô

tô Việc tự động hóa hộp số như vậy đòi hỏi chi phí không lớn Phần lớn các loại hộp số được lắp ráp trên ô tô theo yêu cầu của người tiêu dùng với giá thành riêng

Trang 25

Việc chế tạo các hộp số tự động và kết hợp như hộp số thủy cơ đòi hỏi giá thành khá cao Đó là một cơ cấu hoàn toàn mới về kết cấu, đòi hỏi có thiết

bị đặc biệt và công nghệ sản xuất mới Khi đảm bảo một loạt tính năng ưu việt như nâng cao tính êm dịu chuyển động, cơ động và độ bền Các hộp số tự động (so với hộp số tự động hóa) đòi hỏi phải bảo dưỡng cẩn thận hơn, yêu cầu người công nhân bảo dưỡng cũng phải có tay nghề cao hơn và cần phải tổ chức các trạm bảo dưỡng chuyên dùng

Các hộp số tự động hóa và tự động, ngoài tính năng chuyển số tự động còn có cơ cấu chuyển số đúp (cưỡng bức) bằng tay Điều đó làm tăng độ tin cậy làm việc của hệ thống điều khiển Bởi trong trường hợp có hỏng hóc các cụm điều khiển và chấp hành của hệ thống tự động, người lái có thể dùng tay

để chuyển số Ngoài ra, việc chuyển số bằng tay còn cho phép người lái khi cần có thể can thiệp vào quá trình chuyển số tự động Ví dụ như khi ô tô chạy trên đường trơn, do sự quay trượt bánh xe có thể xảy ra quá trình chuyển số ngoài ý muốn, mà điều đó thì không thể xảy ra khi sử dụng hệ thống điều khiển bằng tay

Một trong những chỉ tiêu cơ bản đặc trưng của hộp số là phạm vi hay vùng thay đổi tỉ số truyền của nó Có 2 loại tỉ số truyền: tỉ số truyền động học

và tỉ số truyền lực

Tỉ số truyền động học cho biết số vòng quay của trục chủ động lớn hơn

số vòng quay của trục bị động bao nhiêu lần và được xác định bằng công thức:

in = n1/n2

Trong đó: n1: là số vòng quay của trục chủ động;

n2 : là số vòng quay của trục bị động

Trang 26

Tỉ số truyền lực cho biết mômen trên trục bị động lớn hơn mômen trên trục chủ động bao nhiêu lần và được thực hiện bằng công thức:

số vô cấp, tỉ số truyền được thay đổi liên tục trong một phạm vi xác định Ngoài ra còn phổ biến rộng rãi các loại hộp số có một số cấp mà trong mỗi cấp có sự thay đổi vô cấp tỉ số truyền Hộp số như vậy là hộp số thủy cơ, hay còn gọi là truyền động kết hợp

Ở các hộp số có cấp các trị số iM và in gần bằng nhau, bởi chúng có hiệu suất cao Một số loại truyền động vô cấp, ví dụ như truyền động thủy cơ có tỉ

số truyền lực nhỏ hơn tỉ số truyền động học khá nhiều Điều đó là do hiệu suất của biến mô thủy lực (bộ phận chính của truyền động thủy cơ) giảm rõ rệt ở các phạm vi tải nhỏ và tải lớn

Khi lựa chọn hệ thống điều khiển hộp số, người ta xuất phát từ yêu cầu đảm bảo sao cho ô tô có tính năng động lực học cao, mặt khác lại phải có tính kinh tế nhiên liệu tốt nhất

Để có chất lượng động lực học cao đòi hỏi động cơ ô tô phải làm việc ở chế độ công suất tối đa hoặc trong một số trường hợp ở chế độ công suất tối

Trang 27

đa hoặc trong một số trường hợp ở chế độ mômen xoắn cực đại, tức là số vòng quay của trục khuỷu khá lớn

Ngược lại, sự tiêu hao nhiên liệu tối thiểu chỉ có thể đạt được ở những

số vòng quay tương đối nhỏ

Do đó, thực hiện đồng thời cả hai điều kiện trên là không thể được Bởi vậy hệ thống tự động chuyển số được thiết kế sao cho:

• Khi bướm ga mở hoàn toàn thì đảm bảo chất lượng động lực học cao cho ô tô;

• Khi bướm ga mở từng phần thì đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu tốt nhất

Có nghĩa là hệ thống điều khiển phải đảm bảo chuyển số không chỉ phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ô tô mà còn phụ thuộc vào độ mở của bướm ga Góc mở của bướm ga càng lớn thì vận tốc chuyển động của ô tô mà

ở đó cần phải chuyển đổi từ số này sang số khác càng cao

Trên hình thể hiện quan hệ phụ thuộc của lực kéo Pk trên các bánh xe chủ động của ô tô vào vận tốc chuyển động V của nó trong các trường hợp bướm ga mở hoàn toàn và mở từng phần khi trên ô tô lắp hộp số 3 cấp

Các đường cong I, II, III cho biết sự thay đổi lực kéo trên các bánh xe của ô tô khi bướm ga mở hoàn toàn và khi gài tương ứng các số 1, 2, 3 trong hộp số

Các đường cong I’, II’, III’ cho biết sự thay đổi lực kéo trên các bánh

xe của ô tô khi bướm ga mở không hoàn toàn và khi gài tương ứng các số 1,

2, 3 trong hộp số

Để đảm bảo cho ô tô có tính động lực cao khi tăng tốc thì hệ thống điều khiển cần phải tự động chuyển số ở các tốc độ VI-II và VII-III

Trang 28

Trước đây, người ta thường sử dụng các cơ cấu điều tốc ly tâm có kết cấu khác nhau để làm cảm biến tốc độ Hiện nay thường dùng cảm biến phát điện, cảm biến Hall thay cho các cảm biến cơ khí cổ điển

Việc theo dõi chế độ tải của động cơ được thực hiện nhờ các loại cảm biến khác nhau để xác định vị trí của bướm ga, độ chân không trong đường ống nạp và các thông số khác

Trong hệ thống điều khiển hộp số có thể sử dụng các cơ cấu thủy lực, khí nén, hay điện từ Theo đó mà người ta chế tạo ra hệ thống điều khiển tương ứng là: thủy lực, khí nén, chân không và điện Thông thường người ta hay sử dụng các hệ thống kết hợp Ví dụ như hệ thống điện – khí nén, điện – chân không,…

Các hệ thống điều khiển hiện có cho phép chuyển số cả khi có tải cũng như khi cắt tải (gián đoạn dòng công suất) Việc chuyển số khi có tải được thực hiện, ví dụ: trong một số kết cấu truyền động thủy cơ Bên cạnh những

ưu điểm thì phương pháp chuyển số này có những nhược điểm nghiêm trọng

là làm tăng sự mài mòn các bề mặt ma sát trong quá trình làm đồng đều tốc độ giữa các phần chủ động và bị động

Phương pháp chuyển số thứ hai không có nhược điểm trên Bởi vậy cho phép sử dụng cơ cấu gài số đơn giản hơn (ví dụ như ống gài số)

Nếu trục bị động có tải bất kì và ô tô có vận tốc thay đổi mà tải của động cơ và số vòng quay của trục khuỷu giữ nguyên không đổi thì bộ truyền như vậy được gọi là “không nhạy” Thuật ngữ “không nhạy” nhấn mạnh rằng điều kiện đường sá không hề ảnh hưởng đến chế độ làm việc của động cơ, có nghĩa là động cơ hầu như tách biệt với đường sá Tuy vậy cần phải chú ý rằng phần lớn các bộ truyền vô cấp của ô tô là “nhạy” tức là chúng có sự thay đổi tải trọng động cơ, trong một phạm vi nhất định

Trang 29

Các bộ truyền “nhạy” thường được thiết kế như thế nào để khi số vòng quay của trục bị động nhỏ thì động cơ làm việc ở các số vòng quay tương ứng với mômen cực đại Tùy theo mức độ tăng tốc của trục bị động mà tăng số vòng quay của trục khuỷu, đồng thời đưa động cơ chuyển sang chế độ làm việc với công suất cực đại Nhờ đó mà đảm bảo tính năng động lực học cao khi ô tô tăng tốc và sử dụng hết công suất của động cơ ở chế độ tốc độ cực đại của ô tô

Trên các ô tô buýt và ô tô hiện đại người ta có thể lắp đặt các hộp số dạng hành tinh, các hộp số có cấp với các trục cố định hay truyền động loại thủy cơ Việc sử dụng truyền động điện, thủy tĩnh hay ma sát rất hạn chế Bởi

vì các loại hộp số này về cơ bản vẫn còn phải nghiên cứu thử nghiệm nhiều Tuy vậy tính ưu việt của các bộ truyền này cho phép chúng ta hy vọng vào tương lai phát triển rộng rãi của chúng

Dưới đây lần lượt giới thiệu các cách thức điều khiển tự động hộp số

Việc làm đồng đều số vòng quay của các bánh răng được gài khi điều khiển hộp số bằng tay do người lái thực hiện, còn khi tự động điều khiển thì công việc này cần phải được tự động hóa

Trang 30

Việc chế tạo các hệ thống điều khiển hộp số có cấp bán tự động, tự động hóa hay tự động gắn liền với việc tự động hóa điều khiển các ly hợp ma sát thông thường hoặc phải sử dụng các ly hợp đặc biệt Ví dụ như các hộp số

có cấp bán tự động IZIDRAIV và RENAULT AUTOMATIC, được lắp trên ô

tô Khilman Minks (Anh) và một số model Renault của Pháp có các ly hợp bột điện từ Ly hợp thủy lực được sử dụng trong kết cấu một số hộp số có cấp của hãng Xanrad (CHLB Đức) còn vấn đề tự động hóa điều khiển ly hợp ma sát thông thường được nghiên cứu trong hệ thống “NAMI” của viện nghiên cứu ô

tô Liên Xô cũ

Bộ truyền hành tinh có thể bao gồm một hay một dãy hành tinh kết nối với nhau Hay nói một cách khác: cơ sở của bộ truyền hành tinh là các dãy hành tinh bao gồm các bánh răng ăn khớp ngoài hay hỗn hợp Phổ biến nhất

là các dãy hành tinh ăn khớp hỗn hợp dạng 2k-h, bởi vì chúng cho phép tạo được tỉ số truyền lớn với kích thước khá nhỏ gọn

Như vậy, khác với truyền động bánh răng thông thường, trong truyền động hành tinh:

- Các trục và bánh răng trong thời gian làm việc có thể thay đổi vị trí của mình trong không gian Ngoài chuyển động quay quanh trục của mình, các bánh răng thực hiện đồng thời chuyển động lăn xung quanh bánh răng trung tâm (hay bánh răng mặt trời)

- Đặc điểm khác của truyền động hành tinh là chúng không có bộ đồng tốc quán tính hoặc ống gài để chuyển số Việc chuyển số trong các bộ truyền này được thực hiện nhờ các ly hợp và phanh đĩa hoặc phanh dải

- Vấn đề tự động hóa điều khiển hộp số hành tinh, như vậy, qui về vấn đề đảm bảo trình tự cần thiết đóng và mở các ly hợp và phanh của chúng

Trang 31

- Tính êm dịu của quá trình chuyển số được đảm bảo nhờ sự trượt của các phanh khi chuyển từ số này đến số khác

- Hộp số hành tinh bao gồm một số dãy bánh răng hành tinh, mỗi một dãy bánh răng đó được gắn liền với một ly hợp hoặc phanh tương ứng

- Hộp số hay bộ truyền hành tinh có thể dùng trên ô tô với tư cách là hộp số chính, hộp phân phối, vi sai ở trong cầu hay truyền động bánh xe Trên

ô tô ngày nay có hộp số thủy cơ trong đó sử dụng kết hợp biến mô thủy lực cùng với hộp số hành tinh

b Ưu điểm

Hộp số hành tinh có các ưu điểm quan trọng sau:

- Việc chuyển số được thực hiện nhờ các ly hợp và phanh nên có thể chuyển số khi ô tô đang chạy mà không làm gián đoạn dòng công suất truyền đến các bánh xe chủ động và dễ dàng tự động hóa quá trình điều khiển

- Thời hạn phục vụ cao hơn và làm việc êm dịu hơn trong cùng một điều kiện vận hành do điều kiện làm việc của các bánh răng ít căng thẳng hơn (lực truyền đồng thời qua một số cặp bánh răng ăn khớp)

- Số nhánh truyền lực song song bằng số lượng các bánh răng hành tinh cùng tên nên cho phép giảm tải trọng tác dụng lên các răng đồng thời giảm bớt được kích thước bộ truyền Nhờ đó độ cứng vững cần thiết của kết cấu được đảm bảo và loại trừ khả năng các răng tiếp xúc không hoàn toàn

- Ngoài ra, do có bánh răng ăn khớp trong, bộ truyền hành tinh còn có

độ bền cao hơn vì bán kính cong qui dẫn ở điểm ăn khớp lớn hơn

- Do tính cân bằng của hệ thống, đa số các ổ trục được giảm tải bởi lực hướng kính nên cho phép sử dụng các ổ trượt kích thước nhỏ

Trang 32

- Hiệu suất làm việc cao, vì các dòng lực có thể là song song, ma sát sinh ra tiêu hao năng lượng chủ yếu là do chuyển động tương đối còn không chịu ảnh hưởng của chuyển động theo

- Cho tỉ số truyền cao, nhưng kích thước nhỏ gọn

c Nhược điểm

- Kết cấu phức tạp, nhiều cụm lồng nhau

- Công nghệ chế tạo đòi hỏi chính xác cao: Trục lồng, bánh răng ăn khớp nhiều vị trí

- Cần có các ly hợp nhiều đĩa và phanh để điều khiển quá trình chuyển số làm tăng kích thước bộ truyền

- Ổ trục của các bánh răng hành tinh chịu lực ly tâm lớn do vận tốc theo lớn

- Do tổn thất ma sát trong các ly hợp và phanh khi chúng ở trạng thái

mở, nên trong hộp số nhiều cấp hiệu suất có thể giảm nhiều

Tuy vậy, các nhược điểm trên sẽ dần được khắc phục khi chọn tối ưu

sơ đồ cơ cấu và trình độ công nghệ chế tạo máy phát triển

ĐỘNG THỦY CƠ

Truyền động thủy cơ là sự kết hợp của truyền động thủy động và truyền động cơ khí

Truyền động thủy động là một thiết bị tổ hợp, trong đó chủ yếu có hai máy thủy lực cánh dẫn: bơm ly tâm và tua bin thủy lực dùng chất lỏng làm môi trường truyền lực

Trang 33

Truyền động thủy động ra đời từ đầu thế kỷ thứ 20, xuất phát từ việc tìm phương pháp truyền công suất lớn với vận tốc cao của các động cơ đến chân vịt tàu thủy Nhưng nó được nghiên cứu kỹ và sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khoảng hai đến ba mươi năm gần đây, nhất là trong ngành động lực

Năm 1907 truyền động thủy động được dùng trên các hạm đội để truyền và biến đổi mômen quay, nhưng lúc này có kết cấu rất cồng kềnh, nặng

và hiệu suất chung rất thấp (nhỏ hơn 70%) do bơm và tua bin đặt xa nhau; chất lỏng được truyền từ bơm đến tua bin thông qua hệ thống các đường ống

và mối nối

Do đó, Dr Hermann Fittinger (người Đức) đã nghiên cứu và đề xuất ghép bánh bơm và bánh tua bin lại gần nhau trong một vỏ chung, loại bỏ các ống dẫn, mối nối và các bộ phận phụ khác Trên cơ sở đó người ta thực hiện hai kết cấu của truyền động thủy động khác nhau rõ rệt là ly hợp thủy động và biến mômen thủy lực

Loại truyền động thủy lực có những ưu khuyết điểm sau:

- Truyền mômen rất êm dịu, giảm tải trọng động, tăng khả năng thông qua khi ô tô máy kéo chuyển động trên đất xốp, lầy lội, tăng tuổi thọ các chi tiết

- Cho phép khởi động hoặc dừng ô tô máy kéo ngay khi đang gài số

- Dễ dàng thực hiện việc điều chỉnh vô cấp

- Cho phép ô tô máy kéo chuyển động với tốc độ rất thấp mà động cơ vẫn hoạt động bình thường

- Dễ tự động hóa việc điều khiển

- Truyền được công suất làm việc lớn

- Kết cấu gọn, nhẹ, có quán tính nhỏ do trọng lượng trên một đơn vị công suất của truyền động nhỏ

Ngày đăng: 02/10/2018, 20:27

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w