BÀI tập lớn TRUYỀN lực ô tô hệ THỐNG TRUYỀN lực XDRIVE BMW

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MÔN Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG BÀI TẬP LỚN TRUYỀN LỰC Ô TÔ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC XDRIVE-BMW Sinh viên thực : LƯU ĐÌNH QUANG Mã số sinh viên : 20171657 Khóa : 62 Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan Kỳ : 20203 Năm học : 2020-2021 Hà Nội, - 2021 Mục lục Chương I: Giới thiệu chung hệ thống Giới thiệu chung hệ thống truyền lực ô tô 1.1 Khái niệm hệ thống truyền lực ô tô .3 1.2 Nhiệm vụ hệ thống truyền lực ô tô .3 1.3 Yêu cầu hệ thống truyền lực ô tô 1.4 Phân loại .4 Hệ thống truyền lực cầu chủ động 2.1 Mục đích hệ thống truyền lực cầu chủ động .4 2.2 Sơ đồ nguyên lí chung 2.3 Các vấn đề 2.4 Hệ thống dẫn động bánh bán thời gian (4WD) .5 2.5 Hệ thống dẫn động bánh toàn thời gian (AWD) .6 Giới thiệu chung thống truyền lực xDrive – BMW Chương II: Cấu tạo nguyên lý hoạt động Cấu tạo chung Các chế độ làm việc Xdrive .9 Điều khiển phân phối mômen 10 Chức phận 11 Chương III Đặc điểm hệ thống truyền lực xDrive – BMW 12 KẾT LUẬN 13 Chương I: Giới thiệu chung hệ thống Giới thiệu chung hệ thống truyền lực ô tô 1.1 Khái niệm hệ thống truyền lực ô tô - Hệ thống truyền lực ô tô hệ thống tập hợp tất cấu nối từ động tới bánh xe chủ động, bao gồm cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị moment truyền 1.2 Nhiệm vụ hệ thống truyền lực ô tô Hệ thống truyền lực (HTTL) có nhiệm vụ bản: - Truyền,biến đổi moment quay số vòng quay từ động đến bánh xe chủ động cho phù hợp chế độ làm việc động moment cản sinh q trình tơ chuyển động - Cắt dòng truyền thời gian ngắn dài - Thực đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ô tô - Tạo khả chuyển động “mềm mại” tính việt dã cần thiết đường 1.3 Yêu cầu hệ thống truyền lực ô tô - Truyền công suất từ động đến bánh xe chủ động với hiệu suất cao,độ tin cậy lớn - Thay đổi moment động cách dễ dàng - Cấu tạo đơn giản,dễ bảo dưỡng,sửa chữa 1.4 Phân loại cầu chủ động x 2: bánh chủ động (2WD) 2WD: bánh chủ động FWD: cầu trước chủ động RWD: cầu sau chủ động cầu chủ động x 4: bánh chủ động (4WD) 4WD: bánh chủ động AWD: tất bánh xe chủ động Hệ thống truyền lực cầu chủ động Vì báo cáo sâu vào phân tích hệ thống truyền lực Xdrive - BMW nên ta tìm hiểu chuyên sâu hệ thống truyền lực cầu chủ động 2.1 Mục đích hệ thống truyền lực cầu chủ động  Tăng khả phát huy lực kéo đường xấu Khi xe sa lầy, vào đường băng tuyết địa hình khơng có đường oto địi hỏi lực kéo lớn để vượt qua “chướng ngại vật” Lúc oto có cầu chủ động phát huy tối đa khả mình, cầu bị vướng cầu lại sinh lực kéo để đẩy xe để tiến lên  Giúp cho xe tăng tốc nhanh đường tốt Với xe tơ có cơng suất lớn, hệ thống truyền lực cầu chủ động làm tăng lực kéo giúp cho xe tăng tốc nhanh, tránh cho xe bị trượt lết đánh võng đường 2.2 Sơ đồ nguyên lí chung 2.3 Các vấn đề  Hiện tượng tuần hồn cơng suất Khi truyền mơmen lúc cách nối cứng hai cầu xảy tượng cưỡng lẫn cầu (tuần hồn cơng suất) Hiện tượng tuần hồn cơng suất xảy khác bán kính bánh xe trước sau, vận tốc dài hai cầu vận tốc dài xe, dẫn đến tốc độ góc có chênh lệch Khi cầu quay nhanh xe kéo cầu lại trượt lết gây lực cản phát sinh dịng cơng suất tuần hoàn hệ thống  Phân phối momen cầu Đối với hệ dẫn động bốn bánh cần giải tốn phân phối mơmen cho cầu Việc chia cho hai cầu hay ưu tiên cho cầu trước cầu sau tùy vào chế phân phối, trình độ cơng nghệ quan điểm nhà sản xuất  Trượt quay Khi bánh xe trượt quay, hệ thống chống trượt quay (TCS, ASR, ) hệ thống dẫn động bốn bánh có chế riêng để khắc phục nhược điểm 2.4 Hệ thống dẫn động bánh bán thời gian (4WD) Cấu tạo hệ thống dẫn động bánh bán thời gian có cấu trúc gần giống với hệ thống dẫn động cầu sau với động đặt trước, nhiên hộp số trục truyền động có thêm hộp số phụ có chức gài cầu, phân phối lực kéo lên phía cầu trước Những mẫu xe cỡ lớn SUV hay xe bán tải thường sử dụng hệ thống dẫn động Toyota Fortuner, Mitsubishi Pajero Sport All New, Ford Everest, Ford Ranger, Chevrolet Colorado… Ưu điểm:  Phục vụ tốt cho khả vượt địa hình xe lực kéo phân bổ trục trước sau với tỉ lệ 50:50, giúp người lái chủ động lực kéo đến bánh xe giúp xe vượt qua chướng ngại cung đường khó  Xe có sức tải tốt bánh xe vừa làm nhiệm vụ kéo đẩy xe chuyển động phía trước Mặt khác chạy chế độ cầu nhanh, xe sử dụng cầu sau làm nhiệm vụ đẩy, khả tải nặng xe tương tự xe dẫn động cầu sau Nhược điểm:  Vì kích thước lớn, nên hệ thống chiếm nhiều không gian bên gầm xe, khiến trọng tâm xe bị nâng cao, khả cân xe di chuyển vào cua tốc độ cao  Tiêu tốn nhiên liệu hai loại dẫn động trước, trọng lượng xe nặng đáng kể  Khi sử dụng chế độ cầu, vào cua, hai cầu trước sau quay tốc độ khiến hai bánh trước bị trượt mặt đường khó vào cua 2.5 Hệ thống dẫn động bánh toàn thời gian (AWD) Về nguyên tắc, hệ thống sử dụng bánh để dẫn động tương tự hệ thống 4WD, nhiên vi sai khóa trung tâm thay vi sai trung tâm giới hạn trượt tự với hệ thống điện tử để phanh cục bánh xe bị quay trơn độ bám Các nhà sản xuất tối ưu hệ thống theo hướng phát triển riêng, số ví dụ kể hệ thống 4Matic Mercedes, xDrive từ BMW, Quattro từ Audi hay Symmetrical AWD Subaru… Điểm tốt dẫn động bánh kết hợp lợi đồng thời giảm thiểu điểm yếu RWD FWD Ưu điểm:  Hệ thống máy tính tự động phân phối lực kéo người lái khơng cần can thiệp cách gài cầu hay bật/tắt khóa vi sai …  Luôn phân bổ lực kéo đến bánh xe theo tỉ lệ phù hợp, nhờ tăng khả bám đường vào cua, tăng tốc, đồng thời tối ưu lực kéo đường trường  Tăng độ ổn định đoạn đường lầy lội, trơn trượt, mưa gió  Khả vận hành cảm giác lái xe nâng cao  Vì đặc tính đồng bộ, hệ thống tương đối tinh gọn, ngồi mẫu SUV/crossover cỡ lớn, mẫu xe sedan hạng sang hay xe thể thao tính cao dễ dàng tích hợp hệ thống Nhược điểm:  Vì sử dụng nhiều hệ thống điện tử, kỹ thuật chế tác phức tạp, hệ thống tương đối đắt đỏ khó áp dụng với dịng xe phổ thông, xe giá rẻ  Hệ thống tập trung vào việc khắc phục nhược điểm hệ thống dẫn động bánh bán thời gian đường trường, tính gài cầu chậm khiến khả vượt địa hình xem hạn chế lớn với hệ thống dẫn động AWD  Xe AWD thường nặng vài chục đến 100 kg so với mẫu xe loại trang bị dẫn động FWD RWD Điều khiến tốc độ gia tốc xe giảm đáng kể – so sánh với phiên dẫn động loại xe Giới thiệu chung thống truyền lực xDrive – BMW - Hệ thống dẫn động bốn bánh xDrive phát triển BMW thuộc hệ thống dẫn động bốn bánh vĩnh viễn Hệ thống cung cấp phân bổ mô-men xoắn vô cấp, liên tục biến đổi cầu trước cầu sau, tùy thuộc vào điều kiện lái xe XDrive cài đặt xe thể thao đa dụng ( SAV, Xe hoạt động thể thao) X1, X3, X5, X6 loại xe du lịch thứ 3, 5, - Với hệ thống dẫn động bánh toàn thời gian BMW xDrive, trục xe có khả sử dụng lực kéo mức tối đa Chiếc xe BMW bạn cung cấp khả tăng tốc ổn định khỏi khúc cua Đặc biệt điều kiện bất lợi – nhiều sức kéo cần sử dụng với điểm tiếp xúc mặt đường – Hệ thống cân điện tử - Dynamic Stability Control (DSC) phát huy ưu điểm Ngoài việc cải thiện độ bám đường, hệ thống giúp ghi nhận dấu hiệu tượng thiếu lái thừa lái Chỉ phần mười giây, hệ thống phân phối toàn 100% sức mạnh động đến trục trước trục sau thông qua hộp số ly hợp kiểm soát điện tử nhiều đĩa ma sát trước xe trở lại với tỉ lệ phân phối 40:60 thông thường Với công nghệ này, BMW cung cấp hệ thống dẫn động bánh toàn thời gian, bao gồm tất đặc tính trội có hệ thống dẫn động cầu sau xử lý xác, vào cua tối ưu tách biệt rõ ràng động bánh lái Chương II: Cấu tạo nguyên lý hoạt động Cấu tạo chung Xdrive có dạng: - Xdrive xe có động đặt ngang (cỡ nhỏ) có hộp phân phối cầu trước, cầu trước cầu chủ động phân phối tới cầu sau cách đặt ly hợp điện thủy lực lối vào cầu sau - Xdrive xe có động đặt dọc có hộp phân phối bên ly hợp ma sát Đường truyền động đến cầu trước xích (đối với mẫu xe X3, X4, X5, X6, Seri G30 Seri G11) bánh (đối với mẫu xe trừ Seri Seri đời mới) Các chế độ làm việc Xdrive - Khởi hành: khóa vi sai, phân chia công suất theo tỷ lệ 40/60, vận tốc lớn hớn 20km/h, công suất phân phối tùy theo điều kiện chuyển động; - Quay vòng thừa: phát cầu sau trượt bên ngồi vịng quay, xDrive tăng cơng suất cho cầu trước kích hoạt hệ thống cân điện tử (nếu cần) để phanh bánh xe bên ngồi vịng quay - Quay vịng thiếu: phát cầu trước trượt bên ngồi vịng quay, xDrive truyền 100% mô men cho cầu sau kích hoạt hệ thống cân điện tử - Chuyển động đường trơn: xDrive phân bố mô men tới bánh xe cho tận dụng tối đa khả bám tránh trượt quay - Đỗ xe bãi: Tồn cơng suất dồn cho cầu sau, giảm lực điều khiển cho người lái 3 Điều khiển phân phối mômen Đường truyền lực truyền lực trung tâm sử dụng truyền bánh hệ thống truyền lực Xdrive ô tô BMW Hộp phân phối có ly hợp nhiều đĩa dẫn động động điện điều khiển liên tục nhằm thay đổi tỷ lệ phân bổ mô men lên cầu phù hợp với điều kiện chuyển động:  Khi ly hợp đóng hồn tồn, momen truyền vào từ hộp số, Khi ly hợp đóng hồn tồn, momen truyền vào từ hộp số, 50% tới cầu sau, 50% truyền qua ly hợp bánh (xích) tới cầu trước  Khi ly hợp mở hoàn toàn: momen truyền vào từ hộp số,100% tới cầu sau cầu trước hồn tồn bị tách khỏi đường truyền momen  Khi hoạt động bình thường: ly hợp giữ mức trượt lên cho momen phân bố tới cầu trước/sau theo tỉ lệ 40/60 tùy điều kiện đường, ly hợp đóng (mở) mức độ định để phân phối momen phù hợp đến cầu - Khi bánh xe cầu bị trượt, điều khiển lệnh phanh bánh xe mức cho đạt độ bám cao (TCS) Một số xe có trang bị vi sai tích cực cầu sau kết hợp với DSC (Dynamic Performance Control) nhằm tận dụng tối đa lực bám cầu bên bị trượt - xDrive điều khiển đóng ly hợp theo thơng số sau: • Vận tốc chuyển động tơ • Gia tốc tơ • Gia tốc ngang tơ • Góc quay vơ lăng • Vận tốc bánh xe • Góc nghiêng dọc xe • Vị trí bạn đạp ga • Chế độ lái (thể thao, confort, eco,…) • Trạng thái on/off DSC (bộ điều khiển) Chức phận Ly hợp Hộp số Hộp số Ly hợp Cầu sau Cầu sau Cầu trước Cầu trước Càng điều khiển Cơ cấu điều khiển ly hợp Càng điều khiển ly hợp Cơ cấu điều khiển ly hợp a) Truyền động bánh b) Truy ền động xích Hình ảnh hộp phân phối xe có động đặt dọc    Ly hợp: phân phối mô men cho cầu Khi ta mở hồn tồn ly hợp đường truyền cơng suất từ động truyền tới cầu sau Khi cầu sau bị trượt gặp đường xấu hệ thống đóng ly hợp lại mơ men truyền tới ly hợp qua truyền xích (bánh răng) tới cầu trước Cơ cấu điều khiển ly hợp: điều chỉnh độ đóng mở ly hợp Cơ cấu điều khiển có động điện, động điện quay cam điều khiển tác động vào điều khiển ép đĩa ma sát lại vào Càng điều khiển ly hợp: đóng mở ly hợp Khi đĩa cam quay tách mở Các rãnh bi tạo di chuyển xác quanh trục Điều giúp tăng giảm lực ép lên đĩa ma sát Chương III Đặc điểm hệ thống truyền lực xDrive – BMW Với vị hãng sản xuất dịng xe sang, cao cấp, BMW ln tích hợp công nghệ tiên tiến lên sản phẩm “xDrive” khơng phải ngoại lệ Vì khơng khó để đưa ưu điểm bật hệ thống Phân bố mô men cầu điều chỉnh liên tục, vô cấp Liên tục kiểm sốt trạng thái tơ phản ứng tức với điều kiện chuyển động  Nâng cao tính điều khiển tơ  Nâng cao tính ổn định chuyển động ô tô điều kiện đường xá Vì Xdrive xe thuộc hệ thống truyền lực AWD nên có số điểm hạn chế như:   Sử dụng nhiều hệ thống điện tử, kỹ thuật chế tác phức tạp, máy tương đối đắt đỏ khó áp dụng với dịng xe phổ thơng, xe giá tốt  Mất tính gài cầu chậm khiến lực vượt địa hình xem hạn chế lớn  Xe oto trang bị hệ thống thường nặng, khiến tốc độ gia tốc xe giảm đáng kể * Tính chất đặc trưng: Hệ thống BMW xDrive kết nối với hệ thống Anti-lock Braking Systerm (ABS), Dynamic Stability Control (DSC) nhận tín hiệu liên tục từ cảm biến gửi để đánh giá tình trạng xe mặt đường để điều khiển ly hợp Vì vậy, phân phối momen tới cầu liên tục thực với thay đổi nhỏ * Đánh giá với dạng khác Hệ thống dẫn động X-Drive không cần nhiều định dạng hãng xe tiếng khác Xdrive với phương châm cho “việc ngồi sau máy tính để lập trình cho quan trọng cắm đầu mài dũa bánh răng” Xdrive có cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ Kết hợp với hệ thống điện tử có tốc độ xử lý nhanh, độ xác cao giúp cho hệ thống ln thích nghi với điều kiện xDrive sử dụng hệ thống khớp ly hợp nhiều đĩa thay khớp nối dầu nhiều xe dẫn động AWD khác Công suất giới hạn điện tử nhờ sử dụng hệ thống ly hợp đến mômen xoắn hai trục sau khoảng thời gian 0,1 giây Hệ thống kiểm soát ổn định chủ động kết hợp với hệ thống bổ sung giúp cải thiện tính vận hành đường Ly hợp dẫn động điện tử cho phép truyền đầy đủ mômen xoắn tới trục lợi BMW q trình chuyển đổi từ bề mặt có độ bám cao sang bề mặt có độ bám thấp Độ lệch sau (rear bias) có nghĩa, thiết bị điện tử ln ln chuyển hướng phía an toàn  KẾT LUẬN Tổng kết lại tập lớn này, em đã tìm hiểu đưa thêm kiến thức khái niệm xe AWD, số mẫu xe AWD phổ thông, phân loại kiểu xe AWD đặc biệt sâu vào hệ thống truyền lực Xdrive – BMW Các kiến thức tập em tiếp thu từ giảng thầy Nguyễn Trọng Hoan, tài liệu giảng dạy thầy Nguyễn Trọng Hoan có bổ sung thêm vào thông tin, báo nghiên cứu kỹ sư nước ngoài, tất em chắt lọc diễn tả lại theo ý hiểu Qua tập này, em mong giúp cho nhiều bạn sinh viên tơ người ngồi ngành có nhìn khách quan cụ thể dịng xe lai điện Do khả kiến thức có hạn nên q trình thực tập em chắn khơng tránh sai sót nội dung hình thức, mong thầy có thểgiúp đỡ để đề tài em trở nên hồn thiện Em xin cảm ơn nhiều! ... chung hệ thống Giới thiệu chung hệ thống truyền lực ô tô 1.1 Khái niệm hệ thống truyền lực ô tô .3 1.2 Nhiệm vụ hệ thống truyền lực ô tô .3 1.3 Yêu cầu hệ thống truyền lực. .. hệ thống Giới thiệu chung hệ thống truyền lực ô tô 1.1 Khái niệm hệ thống truyền lực ô tô - Hệ thống truyền lực ô tô hệ thống tập hợp tất cấu nối từ động tới bánh xe chủ động, bao gồm cấu truyền, ... động Hệ thống truyền lực cầu chủ động Vì báo cáo sâu vào phân tích hệ thống truyền lực Xdrive - BMW nên ta tìm hiểu chuyên sâu hệ thống truyền lực cầu chủ động 2.1 Mục đích hệ thống truyền lực