Quá trình khởi hành và tăng tốc của ô tô là quá trình tăng tốc từ vận tốc v = 0 một giá đến trị vận tốc ổn định nào đó. Do đó thời gian cần thiết cho quá trình khởi hành là một thông số gây ảnh hưởng đến vận tốc trung bình, năng suất và chi phí nhiên liệu và cuối cùng là ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế sử dụng. Thời gian và quãng đường khởi hành là 2 thông số đặc trưng nhất cho quá trình khởi hành.
Quá trình khởi hành được tiến hành theo trình tự sau đây:
- Khởi động động cơ;
- Mở ly hợp (nếu là ly hợp thường xuyên đóng);
- Gài số;
- Đóng ly hợp từ từ;
Quá trình khởi hành có thể được chia thành hai giai đoạn và có thể biểu thị như trên hình 2.14.
Hình 2.14 Đồ thị khởi hành của ô tô
a. Giai đoạn thứ nhất
Đặc trưng cơ bản của giai đoạn này là sự trượt của ly hợp (trượt tương đối giữa phần chủ động và phần bị động của ly hợp). Vận tốc góc ωhs của trục sơ cấp của hộp số tăng dần, còn vận tốc góc của trục khuỷu động cơ ω giảme
dần. Tại điểm giao nhau của các đường cong ωhs và ωe (điểm H), tốc độ góc của động cơ và trục sơ cấp hộp số bằng nhau ωhs = ωe và kết thúc sự trượt của ly hợp.
Kể từ thời điểm bắt đầu đóng ly hợp, theo trục hoành (biểu thị thời gian), tại gốc O tức là t = 0, đến thời điểm t = t0, số vòng quay của trục khuỷu của động cơ giảm từ điểm A tương ứng với số vòng quay không tải ωx của động cơ đến điểm B tương ứng với lúc trục sơ cấp hộp số bắt đầu bắt đầu quay ô tô bắt đầu chuyển động. Tại điểm t = 0, mô men ma sát của ly hợp M = 0, tại thời điểm t = t0 mô men ma sát của ly hợp đã tăng lên bằng mô men cản của xe
M = Mc (điểm C). Đến thời điểm t = t0, kết thúc quá trình đóng ly hợp nhưng vẫn còn sự trượt trong ly hợp (điểm F), số vòng quay của trục khuỷu của động cơ tiếp tục giảm đến điểm D, số vòng quay của trục sơ cấp hộp số tăng đến điểm E. Mô men ma sát của ly hợp tăng lên đến điểm F sẽ đạt giá trị lớn nhất:
Mmax = β .Mn .
Trong đó: β - là hệ số dự trữ ma sát của ly hợp. Mn - mô men định mức của động cơ, Nm; Mmax-mô men ma sát lớn nhất của ly hợp, Nm.
Trong giai đoạn thứ nhất của quá trình khởi hành, mô men ma sát của ly hợp đóng vai trò là mô men cản đối với mô men quay của động cơ, còn đối với trục sơ cấp hộp số thì nó là mô men chủ động.
Sau thời điểm t = t0’ thì số vòng quay của trục khuỷu động cơ vẫn giảm dần và số vòng quay của trục sơ cấp vẫn tăng dần. Mô men ma sát ly hợp có giá trị không đổi và bằng mô men quay của động cơ khi có gia tốc.
Đến thời điểm t = t1, kết thúc quá trình trượt của ly hợp và kết thúc giai đoạn thứ nhất của quá trình khởi hành và tăng tốc ô tô. Tại thời điểm này trục khuỷu động cơ và trục sơ cấp hộp số có thể xem như nối cứng với nhau và
e sc
ω = ω . Từ sau thời điểm t = t0’ thì mô men động cơ luôn có giá trị sau đây:
M = M + J .εe n e e (2.44)
Và mô men ở trục sơ cấp của hộp số sẽ là:
M = M + J .εsc c sc sc (2.45)
Ở đây
Mc – mô men cản của ô tô, Nm;
Je – mô men quán tính của bánh đà và các chi tiết quay cùng với phần chuyển động tịnh tiến của động cơ qui dẫn về trục khuỷu của động cơ.
e
ε - gia tốc góc chậm dần của trục khuỷu động cơ, rad/s2;
Jsc – mô men quán tính của các khối lượng quay trong ô tô qui dẫn về trục sơ cấp của hộp số;
Trong giai đoạn này do có sự trượt của ly hợp nên phát sinh công trượt L của ly hợp và được xác định theo công thức:
2 e e sc ω L = 1 1 1 2 l - + β J J ÷ ÷ Ở đây (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ωe - vận tốc góc của trục khuỷu động cơ, rad/s; β - hệ số dự trữ ma sát của ly hợp.
b. Giai đoạn hai
Đặc trưng cơ bản của giai đoạn hai là ly hợp không bị trượt và ô tô tăng vận tốc dần dần đến khi chuyển động ổn định. Vận tốc góc của trục khuỷu động cơ bắt đầu giai đoạn thứ 2 (điểm H) sẽ tăng dần lên đến khi đạt đến giá trị ổn định ωe = const và chuyển động với tốc độ ổn định.
Ở giai đoạn này, mô men ma sát của ly hợp không được sử dụng hết và chỉ truyền đến trục sơ cấp của hộp số bằng trị số mô men quay của động cơ Me = Mc.
Phân tích quá trình khởi hành và tăng tốc ôtô ta có thể rút ra một vài nhận xét:
- Thời gian khởi hành và tăng tốc của ôtô phụ thuộc vào thời gian đóng ly hợp nhanh hay chậm, nói một cách khác là phụ thuộc vào trình độ thành thạo của người lái.
- Khởi hành và tăng tốc ô tô ở số truyền càng cao sẽ khó khăn hơn vì lúc đó mô men quán tính càng lớn.