2. Mục đích, nội dung và phạm vi nghiên cứu của đề tài
3.2. Phân tích kết quả
Hình 3.1 Tác động phanh và ga của người lái khi tăng tốc từ từ
Khi tăng tốc ô tô từ từ, người lái đạp bàn đạp ga để tăng dần độ mở bướm ga, tại thời điểm tăng tốc t=0s, độ mở bướm ga là 30%, tại thời điểm t=60s độ mở bướm ga khoảng 66%. Kết quả mô phỏng trường hợp 1 khi ô tô tăng tốc từ trạng thái đứng yên được biểu diễn trên các hình 3.2 đến 3.5.
Hình 3.2 Sự thay đổi của tốc độ, mô men xoắn và công suất có ích của động cơ khi ô tô tăng tốc từ từ
Hình 3.3 Đồ thị tốc độ và mô men trên trục bánh bơm và bánh tua bin khi ô tô tăng tốc từ từ
Kết quả mô phỏng cho thấy khi tăng dần độ mở bướm ga, các giá trị tốc độ, mô men xoắn của động cơ đều tăng. Do được liên kết với trục động cơ, tốc độ của bánh bơm biến mô có quy luật thay đổi gần như trùng khít với sự thay đổi của tốc độ động cơ. Tại thời điểm t=60s tốc độ bánh bơm đạt nB=2000v/p trong khi đó tốc độ trên trục bánh tua bin tại t=60s đạt khoảng nT=1000 v/p.
Hình 3.4 Đồ thị tốc độ trên trục sơ cấp và thứ cấp của hộp số khi ô tô tăng tốc từ từ
Trên hình 3.4.a trình bày tốc độ trục vào, trục ra của hộp số và tốc độ của ô tô, còn trên hình 3.4 b trình bày quá trình chuyển số thông qua trạng thái làm việc của các ly hợp. Ở giai đoạn t=0-4s ly hợp A và D khóa hộp số làm việc ở tay số I; giai đoạn t=4-15s hộp số làm việc ở số II còn từ thời điểm t=15-60s lúc này các ly hợp B và A khóa, hộp số ở vị trí tay số III. Kết quả mô phỏng hình 3.15 và 3.16 cho thấy khi tăng từ từ độ mở bướm ga, tốc độ ô tô sẽ tăng dần, khi t=60 vận tốc đạt khoảng 73km/h tương ứng với độ mở bướm ga khoảng 66%.
Hình 3.5 Đồ thị tốc độ của ô tô khi tăng tốc từ từ
3.2.2. Kết quả mô phỏng trong trường hợp 2: khi ô tô vượt xe phía trước
Hình 3.7 Tác động phanh và ga của người lái
Khi thực hiện vượt xe phía trước, ban đầu người lái tăng tốc cho xe đạt vận tốc lớn hơn xe cần vượt, sau khi vượt qua có thể thực hiện việc giảm tốc độ (hình 3.6), trong trường hợp này người lái không thực hiện phanh xe. Trên hình 3.7 trình bày tác động phanh và ga của người lái trong trường hợp vượt xe. Mức ga thay đổi trong quá trình vượt tốc như sau:
Thời gian t(s) 0 14,9 15 60
Độ mở bướm ga Thr (%) 60 40 100 47
Trên đồ thị hình 3.8 là kết quả mô phỏng sự thay đổi các thông số của động cơ gồm: tốc độ động cơ we, mô men xoắn Me và công suất động cơ Pe theo độ mở của bướm ga.
Hình 3.8 Sự thay đổi của tốc độ, mô men xoắn và công suất có ích của động cơ khi ô tô vượt xe phía trước
Hình 3.9 Đồ thị tốc độ và mô men trên trục bánh bơm và bánh tua bin khi ô tô thực hiện vượt xe phía trước
Hình 3.10 Đồ thị tốc độ trên trục sơ cấp và thứ cấp của hộp số khi ô tô vượt xe phía trước
Từ đồ thị hình 3.10 cho thấy trong khoảng thời gian t=0-4 s ly hợp D và A đóng, hộp số ở vị trí tay số I, từ t=5-10s ly hợp C và A đóng hộp số chuyển sang tay số II, từ tại t=14,9 s độ mở bướm ga giảm xuống 40% và người lái đột ngột tăng ga để vượt xe phía trước, hộp số điều khiển tự động ở vị trí số III cho đến thời điểm t=37s, từ thời điểm này trở đi hộp số chuyển về vị trí tay số IV và giữ nguyên đến thời điểm kết thúc mô phỏng t=60s. Có thể thấy vận tốc của ô tô tăng dần từ thời điểm t=0-37s , sau khi chuyển sang làm việc ở tay số IV vận tốc ô tô giảm một chút do lúc này người lái đã vượt qua xe phía trước và giảm ga. Tốc độ đạt được khi t=60s là 72km/h.
Hình 3.11 Đồ thị tốc độ của ô tô trong trường hợp vượt xe phía trước
3.2.3 Kết quả mô phỏng trường hợp ô tô chuyển động lăn trơn
Khi ở chế độ chuyển động lăn trơn tín hiệu điều khiển của người lái được mô phỏng như trên hình 3.12. Trong trường hợp này, ban đầu người lái điều khiển bàn đạp ga ở mức mở 80% ở 5 s đầu tiên, sau đó giảm dần đến mức ga là 0% tại thời điểm t=10s. Trong quá trình giảm ga, người lái không tác động phanh.
Trên các đồ thị hình 3.13 và 3.14 biểu diễn sự thay đổi tốc độ, công suất, mô men xoắn động cơ (hình 3.13) và sự thay đổi của các thông số làm việc của biến mô men thủy lực. Từ đồ thị ta thấy, quy luật thay đổi tốc độ của bánh bơm biến mô giống với tốc độ của động cơ, còn tốc độ của bánh tua bin có sự thay đổi đột ngột tại các thời điểm t=0s;4s và 7s; đây chính là thời điểm trong hộp số diễn ra quá trình chuyển số.
Hình 3.12 Tác động từ người lái khi xe chuyển động lăn trơn
Hình 3.13 Đồ thị biến thiên tốc độ công suất và mô men xoắn của động cơ khi ô tô chuyển động lăn trơn
Hình 3.14 Đồ thị biến thiên tốc độ và mô men xoắn trên trục bánh bơm và bánh tuabin của biến mô thủy lực khi ô tô chuyển động lăn trơn
Hình 3.16 Đồ thị vận tốc của ô tô khi lăn trơn
Các đồ thị trên hình 3.15 và 3.16 cho ta thấy rõ hơn sự thay đổi tốc độ chuyển động của ô tô khi lăn trơn. Phân tích đồ thị 3.15b ta thấy, thời điểm t=0- 4s hộp số ở vị trí số I do các ly hợp A và D đóng. Ở thời điểm t=4-7s hộp số chuyển sang vị trí số II, từ sau thời điểm t=7s, hộp số chuyển sang vị trí số III vận tốc ô tô giảm dần. Có thể thấy trong trường hợp này, ở giai đoạn t=0-9 tốc độ của ô tô tăng dần và đạt v=46km/h sau đó tốc độ giảm dần, tại t=60s vận tốc ô tô còn lại khoảng 21 km/h.
3.2.4 Kết quả mô phỏng trường hợp phanh gấp
Để mô phỏng trường hợp phanh gấp của ô tô, mô hình tác động từ người lái sử dụng tín hiệu phanh và ga như trên hình 3.17. Trong đó, ở giai đoạn đầu từ 0-20 người lái đang điều khiển xe trên đường duy trì độ mở bướm ga ở mức 50%. Khi gặp chướng ngại vật phía trước người lái tác động phanh đột ngột. Kết quả mô phỏng tính toán các thông số của động cơ được trình bày trên hình 3.18 và sự thay đổi của các thông số của biến mô thủy lực được trình bày trên các hình 3.19. Rõ ràng, trong quá trình chuyển động, trong hộp số diễn ra nhiều giai đoạn chuyển số khác nhau và làm cho vận tốc của các trục bánh tuabin thay đổi. Có thể quan sát thấy sự thay đổi về tốc độ trên trục bánh tua bin xảy ra tại các thời điểm t=4s;10s,20s và 22s.
Hình 3.18 Đồ thị biến thiên tốc độ công suất và mô men xoắn của động cơ
Hình 3.19 Đồ thị biến thiên tốc độ và mô men xoắn trên trục bánh bơm và bánh tuabin của biến mô thủy lực
Hình 3.20 Đồ thị tốc độ trục và trạng thái làm việc của ly hợp hộp số
Hình 3.21 Đồ thị vận tốc của ô tô khi phanh gấp
nguyên bàn đạp ga ở mức 50%, ô tô khởi hành và vận tốc tăng dần, thời điểm chuyển số và duy trì số lần lượt diễn ra như sau: số I (t=0-5s), số II(5-12s); số III (12-20s); số IV(20-24s); số III (t=24-26s); số II( t=26-28s); từ 28s đến 60 s ô tô dừng hẳn và vị trí tay số chuyển về số I. Có thể thấy, vận tốc ô tô tăng dần trong khoảng thời gian t=0-20s đến vận tốc 50km/h , sau đó do tác động phanh gấp của người lái vận tốc giảm dần và tại t=28s ô tô dừng hẳn. Như vậy, có thể thấy với vận tốc ban đầu 50km/h thời gian phanh khẩn cấp đến khi xe dừng hẳn trong trường hợp này diễn ra khoảng 8s.
3.3. Kết luận chương 3
Trong chương 3 trình bày kết quả mô xác định vận tốc chuyển động của ô tô trang bị hộp số tự động trong 4 điều kiện chuyển động đặc trưng gồm: i) ô tô chuyển động lăn trơn; ii) phanh gấp; iii) tăng tốc và iv) vượt xe. Đóng góp chính của chương này là mở rộng các mô hình nghiên cứu trước đây để nghiên cứu ảnh hưởng của một kết cấu hộp số tự động trên ô tô cụ thể. Mở rộng kết quả nghiên cứu, mô phỏng vận tốc của ô tô trong những điều kiện làm việc đặc trưng kể trên có thể được sử dụng làm cơ sở cho việc lựa chọn hộp số tự động phù hợp trong giai đoạn thiết kế ban đầu
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Các kết luận
Sau một thời gian thực hiện, luận văn “ Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện chuyển động đến vận tố của ô tô trang bị hộp số tự động” đã hoàn thành được những nội dung sau:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hộp số tự động trang bị trên ô tô;
- Đã nghiên cứu xây dựng được mô hình toàn xe của ô tô trang bị hộp số tự động 4 cấp kiểu CR-CR bằng phần mềm Matlab Simulink;
- Đã sử dung mô hình xây dựng để nghiên cứu xác định vận tốc chuyển động của ô tô trang bị hộp số tự động trong 4 điều kiện chuyển động đặc trưng gồm: i) ô tô chuyển động lăn trơn; ii) phanh gấp; iii) tăng tốc và iv) vượt xe.
Đóng góp chính của đề tài mở rộng các mô hình nghiên cứu trước đây để nghiên cứu ảnh hưởng của một kết cấu hộp số tự động trên ô tô cụ thể. Mở rộng kết quả nghiên cứu, mô phỏng vận tốc của ô tô trong những điều kiện làm việc đặc trưng kể trên có thể được sử dụng làm cơ sở cho việc lựa chọn hộp số tự động phù hợp trong giai đoạn thiết kế ban đầu
Đề xuất kiến nghị
Đề tài này có thể tiếp tục được phát triển theo hướng sau đây:
- Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình chuyển số trong hộp số tự động;
- Nghiên cứu tối ưu các thông số kết cấu của hệ thống truyền lực tự động theo các hàm mục tiêu khác nhau;
- Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu hệ thống truyền lực đến khả năng động lực học và tính kinh tế nhiên liệu của ô tô.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Nguyễn Hữu Cẩn (2005), Lý thuyết ô tô máy kéo, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
2. Chu Thành Khải (2015), Nghiên cứu động học và động lực học hộp số tự động, mô phỏng hoạt động của hộp số, Luận văn thạc sĩ Trường ĐHSPKT TP Hồ Chí Minh.
3. Nguyễn Văn Cung (2012), Nghiên cứu thiết kế cơ cấu dẫn động vạn năng điều khiển hộp số cơ khí thông qua bộ truyền vi sai bánh răng, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng.
4. Phạm Hưng Thịnh (2015), Mô phỏng động lực học hệ thống truyền lực có biến mô thủy lực và hộp số tự động, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học GTVT Hà Nội.
5. Tạ Thị Thanh Huyền (2015), Tự động hóa điều khiển ly hợp ma sát trong hệ thống truyền lực trên ô tô, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học GTVT Hà Nội.
6. Tạ Thị Thanh Huyền, Trần Văn Như, Nguyễn Thành Công, Điều khiển Anti-Windup PID hệ thống truyền lực AMT, Tạp chí Cơ khí Việt nam, Số đặc biệt, Tháng 9/2016, Trang 224-229.
7. Nguyễn Lương Huy (2010) Nghiên cứu xây dựng đặc tính động lực học của quá trình chuyển số của ô tô có hộp số tự động AT” , Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội.
8. Tạ Thị Thanh Huyền, Trần Văn Như, Xây dựng mô hình và mô phỏng động lực học hệ thống truyền lực AMT trên ô tô, Tạp chí Khoa học và công nghệ, ISSN 1859-3585, Số 27, Tháng 4/2016, Trang 261-264. 9. Nguyễn Trọng Hoan (2016), Hộp số tự động, NXB Giáo dục Việt Nam. 10.Nguyễn Trọng Hoan, Nguyễn Khắc Tuân (2018), Hệ thống truyền lực ô
Tiếng Anh
11.Peng Dong, Optimized shift control in Automatic Transmissions with respect to Spontaneity, comfort and shift loads, PhD thesis, Institut Product and Service Engineering
12. Haj-Fraj, A. and Pfeiffer, F. (2001).Optimal controlof gear shift operations in automatic transmissions.Journal of the Franklin Institute, 338(2), 371–390.
13. Haj-Fraj, A. and Pfeiffer, F. (2002). A model based ap-proach for the optimisation of gearshifting in automatictransmissions. International journal of vehicle design,28(1), 171–188.
14. Han, W. and Yi, S.J. (2003). A study of shift control usingthe clutch pressure pattern in automatic transmission.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers,Part D: Journal of Automobile Engineering, 217(4),289–298.
15. Patinya Samanuhut (2011), Modeling and control of automatic transmission with planetary gear for shift quality.
16.A. K. Tugcu, K. V. Hebbale, A. A. Alexandridis, and A. M. Karmel, Modeling and simulation of the powertrain dynamics of vehicles equipped with automatic transmission," in Proceedings of Symposium on Simulation of Ground Vehicles and Transportation Systems, vol. 2. Anaheim: ASME, December 1986, pp.39-61.
17. W. L. Husselbee, Automatic Transmissions Fundamentals and Services. NJ: Prentice Hall, 1986.
18.H. Tsutsui, T. Hisano, A. Suzuki, M. Hijikata, M. Taguchi, and K. Kojima, Electro hydraulic control system for aisin aw new 6 speed automatic transmission, in Transmission and Driveline Systems Symposium 2004, no. 2004. 01 1638. SAE 2004 World Congress, 2004.
19.Moawad, A. and Rousseau, A. (2012, August). Effect of Transmission Technologies on Fuel Efficiency – Final Report. (Report No. DOT HS 811 667). Argonne, IL: Argonne National Laboratory.
20. N Zhang et al. Modelling of dynamic characteristics of an automatic transmission during shift changes, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part I Journal of Systems and Control Engineering 216(4) · June 2002 21.https://www.mathworks.com/ Tiếng Nga 22.Автоматические трансмиссии : практикум / А.В. Брусенков, П.П. Беспалько, С.М. Ульянов, Д.Н. Коновалов. – Тамбов : Изд-во, Тамб. гос. техн. ун-та, 2010. – 136 с. 23. Дентон, Т. Автомобильная электроника / Том Дентон ; пер. С англ. В.М. Александрова. – НТ Пресс, 2008. – 576 с. 24. Ютт, В.Е. Электрооборудование автомобилей : учебник для вузов / В.Е. Ютт. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Горячая линия – Те- леком, 2006. – 440 с. 25. Харитонов, С.А. Автоматические коробки передач / С.А. Ха- ритонов. – М. : ООО «Издательство Астрель» ; ООО «Издательство АСТ», 2003. – 479с.: ил. 26. Косенков, А.А. Диагностика неисправностей автоматических коробок передач и трансмиссий / А.А. Косенков. – Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов н/Д. : Феникс, 2003. – 224 с.