1.2.1.4 .Tính tốn thơng số các thành phần chính
1.2.4.2. Những dạng hoạt động
Như đã đề cập bởi đặc điểm của bộ truyền động, có hai dạng hoạt động cơ bản: kết hợp tốc độ và kết hợp mô-men giữa ĐCĐT và hộp số, phụ thuộc vào sự đóng hoặc ngắt của các li hợp và khóa.
a) Dạng hoạt động kết hợp tốc độ.
Khi xe đang bắt đầu từ tốc độ 0, ĐCĐT không thể chạy ở tốc độ 0 và bộ truyền động chỉ có một tỉ số truyền giới hạn. Bởi vậy, tồn tại sự trượt giữa trục vào và trục ra của bộ truyền động. Hiện tượng trượt thường xảy ra trong li hợp của bộ truyền động điều khiển bằng tay hoặc trong bộ biến đổi mô-men thủy lực của bộ truyền động tự động. Do đó, một phần trong tổng số năng lượng bị mất trong hiện tượng trượt này. Tuy nhiên, trong trường hợp của bộ truyền động trình bày trong hình 1.55, sự trượt này được thực hiện giữa ĐCĐT và mô-tơ điện (vành răng và bánh răng mặt trời). Trong trường hợp này, li hợp 1 kết nối trục động cơ với vành răng, li hợp 2 giải phóng bánh răng mặt trời khỏi vành răng, và khóa 1 và 2 giải phóng bánh răng mặt trời (mô-tơ) và vành răng (ĐCĐT) từ khung xe. Vẫn tại tốc góc đưa ra của ĐCĐT và cầu dẫn, tương ứng với tốc độ của xe, tốc độ của mô-tơ là:
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51
58
Khi số hạng đầu bên vế phải của công thức (44) nhỏ hơn số hạng thứ hai, đó là, ở tốc độ thấp của xe thì vận tốc của mơ-tơ là âm. Tuy nhiên, từ cơng thức (1.43), nó cho biết rằng mơ-men của mô-tơ phải dương. Bởi vậy, công suất mô-tơ là âm, và nó hoạt động như một máy phát và có thể được trình bày như sau:
Pm = Ts.ωs – Tr.ωr = Pt – Pđc (1.45)
Ở đó, Pm là cơng suất của mô-tơ, Pt là công suất tới bộ truyền động Pđc là công suất ĐCĐT.
Khi tốc độ xe tăng tới giá trị mà ở đó số hạng đầu trong vế phải của công thức (1.44) bằng với số hạng thứ hai và khi đó vận tốc của bánh răng mặt trời ωs bằng 0, công suất mô-tơ điện bằng 0. Tốc độ này được định nghĩa như tốc độ đồng bộ, nó phụ thuộc vào tốc độ ĐCĐT. Với tốc độ của xe tăng hơn nữa, ωs trở thành dương và mơ-tơ điện đóng vai trị là nguồn cung cấp công suất cho hoạt động của xe.
Trong dạng hoạt động phối hợp tốc độ, tốc độ ĐCĐT được ngắt khỏi tốc độ xe và tốc độ động cơ có thể được điều khiển bởi mô-men của mô-tơ và độ mở bướm ga của ĐCĐT. Trong công thức (1.43), nó cho biết rằng mơ-men ĐCĐT tương ứng với mô-men mô-tơ như sau:
Tr = R.Ts (1.46)
Tốc độ ĐCĐT là một hàm của mơ-men và góc mở bướm ga. Bởi vậy, tốc độ ĐCĐT có thể được điều khiển bởi mơ-men của mô-tơ và độ mở bướm ga của ĐCĐT, như trình bày trong hình 1.58. Tại mô-men đưa ra của mô-tơ, tốc độ ĐCĐT có thể được thay đổi bằng sự thay đổi góc mở bướm ga. Tại một góc mở bướm ga, tốc độ ĐCĐT có thể được thay đổi bởi sự thay đổi mơ-men của mơ-tơ.
Hình 1.58: Tốc độ đông cơ đốt trong được điều khiển bởi độ mở bướm ga và mô-men của mô-tơ điện [6]
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51
59
b) Dạng hoạt động kết hợp mô-men.
Khi li hợp 1 được đóng và khóa 2 giải phóng vành răng, bánh răng mặt trời (mơ-tơ) và vành răng (ĐCĐT) được khóa vào nhau và vận tốc của bánh răng mặt trời và vành răng được ép để giống nhau. Từ cơng thức (1.42), nó cho thấy rằng vận tốc của cầu dẫn cũng bằng với vận tốc của bánh răng mặt trời và vành răng, và sự quay tròn của các bánh răng hành tinh quanh trục của chúng.
Trong trường hợp này, mô-men trên cầu dẫn là tổng của mô-men vào qua bánh răng mặt trời và vịng răng, đó là:
Tc = Ts + Tr (1.47)
c) Dạng chỉ có ĐCĐT kéo xe.
Dạng chỉ có ĐCĐT kéo có thể được hiểu với cả mơ hình hoạt động tốc độ tổng hợp và mô-men tổng hợp. Trong sự hoạt động tốc độ tổng hợp, khóa 1 khóa mơ-tơ điện đến với khung xe, và li hợp 2 giải phóng bánh răng mặt trời khỏi vành răng. Từ công thức (42) và (43), vận tốc cầu dẫn và mơ-men có thể được trình bày như sau:
1 c r R R (1.48) và 1 c r R T T R (1.49)
Công thức (48) và (49) chỉ ra rằng có một tỉ số truyền là (1+R)/R giữa
vành răng (ĐCĐT) và cầu dẫn. Tỉ số truyền này lớn hơn 1.
Trong hoạt động mơ-men tổng hợp , dạng chỉ có ĐCĐT kéo có thể được hiểu là mơ-tơ điện được ngắt. Trong trường hợp này, vận tốc và mô-men trên cầu dẫn bằng với vận tốc và mô-men của ĐCĐT. Tỉ số truyền là bằng 1. Điều đó cho thấy, bộ bánh răng hành tinh thực hiện chức năng như một bộ truyền động hai cấp. Dạng tốc độ tổng hợp nhận tỉ số truyền thấp (R/(1+R)) và dạng mô-men
tổng hợp nhận tỉ số truyền cao (tỉ số truyền bằng 1).
d) Dạng phanh tái sinh.
Trong khi phanh, li hợp 1 được mở và ĐCĐT được ngắt khỏi vành răng. ĐCĐT có thể được tắt hoặc đặt ở chế độ chạy không tải. Mô-tơ điện được điều khiển để hoạt động như một máy phát sản sinh mô-men âm. Tương tự như dạng chỉ có ĐCĐT kéo, hoạt động này có thể được thực hiện bởi tốc độ hoặc mô-men tổng hợp. Trong khi hoạt động tốc độ tổng hợp, vành răng được khóa với khung
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51
60
xe bởi khóa 2, và bánh răng mặt trời (mô-tơ) được giải phóng khỏi vành răng bằng việc mở li hợp 2. Từ (1.42) và (1.43), vận tốc và mô-men của mô-tơ điện kết hợp với vận tốc và mô-men của cầu dẫn bởi:
1 s c R (1.50) và Tc = (1+R).Ts (1.51)
Khi mô-tơ điện được điều khiển để sinh ra mô-men âm, cầu dẫn đạt được mô-men âm (khi phanh). Công thức (1.50) và (1.51) chỉ ra rằng tỉ số truyền (1+R) được đưa vào giữa mô-tơ (bánh răng mặt trời) và cầu dẫn.
Trong dạng mơ-men tổng hợp, li hợp 2 được đóng để kết nối bánh răng mặt trời (mô-tơ) với vành răng và khóa 2 giải phóng vành răng khỏi khung xe. Trong trường hợp này, vận tốc và mô-men của mô-tơ bằng với vận tốc và mô-men của cầu dẫn. Tỉ số truyền giữa mô-tơ (bánh răng mặt trời) và cẫu dẫn là 1.
Hơn nữa, bộ bánh răng hành tinh thực hiện chức năng như bộ truyền động 2 cấp Dạng tốc độ tổng hợp nhận tỉ số truyền thấp (1+R) và dạng mô-men tổng nhận tỉ số truyền cao ( =1).
e) Khởi động ĐCĐT
ĐCĐT có thể được khởi động bởi mô-tơ điện với dạng tốc độ tổng hợp hoặc dạng mơ-men tổng hợp của nó khi xe ở chế độ đứng yên. Trong dạng tốc độ tổng hợp, li hợp 1 được đóng để kết nối trục ĐCĐT với vành răng, li hợp 2 giải phóng bánh răng mặt trời (mơ-tơ) khỏi vành răng, và cả khóa 1 và 2 đều mở. Từ (1.42) và (1.43), vận tốc và mô-men của ĐCĐT được kết hợp với vận tốc và mô-men của mô-tơ điện tính bởi cơng thức:
1 r s R (1.52) và: Tr = R.Ts (1.53)
Để khởi động ĐCĐT, mô-tơ điện phải quay với vận tốc âm, đó là, trong chiều ngược lại. Hơn nữa, tỉ số truyền R được đưa vào giữa ĐCĐT (vành răng) và mô-tơ (bánh răng mặt trời). Bởi vậy, để khởi động ĐCĐT yêu cầu một mô-men nhỏ của mô-tơ.
Trên thực tế, công thức (1.43) chỉ ra rằng một mô-men âm của mô-tơ luôn cho kết quả là một mô-men dương của ĐCĐT khi xe ở chế độ đứng yên hay đang
SV: Nguyễn Đăng Quyết, Thạch Văn Thức, Đồng Quốc Ngọc Lớp: Động cơ-K51
61
chạy. Điều này có thể hiểu rằng ĐCĐT có thể được khởi động cả khi xe đang chạy.
Trong dạng hoạt động mơ-men tổng hợp, ĐCĐT có thể được khởi động trực tiếp bởi mô-tơ điện. Trong trường hợp này, bộ truyền động (hộp số) phải được cài đặt ở bánh răng trung gian. Vận tốc và mô-men mà ĐCĐT đạt được bằng với vận tốc và mô-men mà mô-tơ tạo ra.