Ly hợp trong HTTL ô tô là bộ phận truyền mô men bằng ma sát và có thể ngắt, nối đường truyền theo sự điều khiển của người lái. Khi mô phỏng hoạt động của ly hợp, người ta quan tâm chủ yếu đến quá trình đóng của nó, đặc biệt là khi khởi hành xe. Tuy nhiên, việc mô phỏng quá trình đóng ly hợp gặp phải nhiều khó khăn do đặc thù cấu tạo và cơ chế hoạt động của nó [2,13].
Thứ nhất, mô men ma sát thay đổi theo quy luật không xác định, do quá trình đóng ly hợp phụ thuộc hoàn toàn vào thao tác của người lái.
Thứ hai, trong quá trình đóng ly hợp, luôn xảy ra hiện tượng trượt giữa các bề mặt ma sát trước khi nó được đóng hoàn toàn. Vì vậy, khi mô phỏng, cần mô tả 2 trạng thái: trượt và không trượt (các phần chủ động và bị động chuyển động như một khối).
47
Thứ ba, trên đĩa bị động có bố trí bộ phận giảm chấn gồm các lò xo và các tấm ma sát. Mô tả chính xác các bộ phận này thường rất khó, do chúng có đặc tính phi tuyến.
Để mô phỏng ly hợp có kể đến sự trượt của các đĩa chủ động và bị động ta có thể sử dụng sơ đồ trên hình 2.10. Trong đó, I1 là mô men quán tính của bánh đà và các chi tiết chuyển động của động cơ quy về trục chủ động của ly hợp; Ic là mô men quán tính của phần bị động ly hợp. Các trục chủ động và bị động lần lượt chịu các mô men tương ứng là Te và Tc2. Mô men ma sát của ly hợp Tc được coi là tương tác giữa các khối lượng quán tính I1 và Ic. Ngoài ra, trên sơ đồ còn thể hiện lực ép lên các đĩa ma sát FN, góc quay của các khối lượng quán tính I1 và Ic là 1 và
c.
Trong khi mô phỏng quá trình đóng ly hợp cần mô tả chính xác hai trạng thái làm việc của nó: trượt và không trượt.
Hình 2.10. Mô hình ly hợp
Khi ly hợp đang ở trạng thái trượt ( &1 &c), hệ phương trình mô tả hệ thống được viết như sau:
1 1 2 e c c c c c I T T I T T && && (2.19)
Khi quá trình trượt kết thúc, các khối I1 và Ic dính liền với nhau, nên chúng có cùng vận tốc ( &1 &c) Từ hệ phương trình trên ta có:
48 1 2 1 1 c e c e c c c c I I T T T I T I T I I && (2.20)
Trong các công thức trên, Te chính là mô men của động cơ đốt trong truyền đến trục chủ động của ly hợp và Tc2 là mô men cản chuyển động được quy dẫn về trục bị động của ly hợp.
Một trong những khó khăn lớn cần giải quyết trong khi mô phỏng quá trình đóng ly hợp là xác định quy luật biến thiên của mô men ma sát. Ở trạng thái ly hợp đóng hoàn toàn, mô men ma sát của ly hợp đạt được giá trị cực đại Tcmax. Giá trị này có thể được tính theo mô men lớn nhất của động cơ:
max . max
c e
T T (2.21)
với là hệ số dự trữ, Temax là mô men cực đại của động cơ. Hoặc tính theo kết cấu của ly hợp
Tcmax 2F R zN d (2.22)
với - hệ số ma sát; R- bán kính đặt lực ma sát; zd- số đĩa ma sát.
Như vậy, trong quá trình đóng ly hợp, mô men ma sát tăng từ 0 đến Tcmax. Tuy nhiên, quy luật tăng mô men lại không xác định, vì nó phụ thuộc hoàn toàn vào thao tác nhả bàn đạp của người lái. Vì vậy, khi mô phỏng hoạt động của ly hợp, người ta phải đặt ra các giảthiết để mô tả sự biến thiên mô men ma sát theo thời gian sao cho phù hợp với thực tế nhất.
Chẳng hạn, nếu chấp nhận giả thiết Tc tăng tuyến tính ta có:
Tc k't (2.23)
Trong đó k’ được coi là hệ số thể hiện tốc độ đóng ly hợp. Có thể tham khảo các giá trị sau:
k’ = 50 – 150 Nm/s đối với ô tô con; k’= 250 – 750 Nm/s đối với ô tô tải.
Nếu gọi thời gian cần thiết để mô men ma sát mới đạt giá trị Tcmax là thời gian đóng ly hợp tc, thì Tc được mô tả như sau (hình 2.11):
49 max '. , . , c c e c k t t t T T t t (2.24)
Do k’=const, nên quy luật tuyến tính tương ứng với việc người lái nhả bàn đạp một cách đều đặn:
Hình 2.11. Quy luật tăng mô men ma sát
Trên thực tế, người lái thường nhả bàn đạp không đều. Ban đầu, bàn đạp được nhả nhanh và sau đó chậm dần để đảm bảo tính êm dịu. Vì vậy, để mô tả sát thực hơn với thao tác đóng ly hợp của người lái, người ta sử dụng quy luật phi tuyến (hình 2.11b), được mô tả bằng biểu thức sau:
'.
max 1 k t
c c
T T e (2.25)
trong đó k’ là hệ số đặc trưng cho tốc độ đóng ly hợp.
Với quy luật trên, mô men ma sát tăng nhanh ở giai đoạn đầu sau đó tiệm cận tới giá trị cực đại. Có thể nhận thấy rằng, chỉ khi t → thì Tc mới đạt giá trị Tcmax, nên thời gian đóng ly hợp là không xác định. Trong trường hợp này, người ta chấp nhận coi Tc đạt giá trị cực đại tại thời điểm tc với mô men là Ttcmax. Nghĩa là, phải chấp nhận một mức sai lệch nhất định về mô men (T hình 2.11b). Nếu chấp nhận sai lệch không quá 5%, hay:
Tctmax 0,95Tcmax (2.26) Thì người ta xác định được mối quan hệ giữa hệ số k” và thời gian đóng ly hợp tc như sau:
50 3 " c k t (2.27)