2.3.1 Đƣờng truyền công suất
2.3.1.1 Đƣờng truyền công suất ở tay số 1
Hình 2.22 Đường truyền công suất tay số 1
Ly hợp số 1 hoạt động, mô men xoắn từ động cơ đƣợc truyền đến từ trục sơ cấp đặc bên trong màu vàng .
Ly hợp số 2 không hoạt động vì thế nó mở
Trục và càng gạt tay số 1 và số 5 hoạt động gài vào số 1, mô men đƣợc truyền đến trục sơ cấp và nhờ bánh răng trung gian truyền đến bộ vi sai đi ra ngoài.
Lưu ý: Lúc này cả hai trục thứ cấp đều xoay mặc dù chỉ có trục thứ cấp dưới được dẫn động trực tiếp từ trục sơ cấp, trục sơ cấp còn lại xoay nhờ các bánh răng kết nối với bộ vi sai.
21
2.3.1.2 Đƣờng truyền công suất ở tay số
Hình 2.23 Đường truyền công suất tay số 2
Ly hợp số 1 không hoạt động
Ly hợp số 2 hoạt động, mô men từ động cơ đƣợc truyền đến trục sơ cấp rỗng bên ngoài màu xanh .
Trục và càng gạt tay số 2 và số 6 hoạt động khóa vào bánh răng số 2 từ đó truyền mô men từ trục sơ cấp đến trục thứ cấp và lực đƣợc truyền đến bộ vi sai qua bánh răng trung gian ra ngoài.
2.3.1.3 Đƣờng truyền công suất ở tay số 3, 4, 5, 6
Cách vận hành chuyển số ở các tay số còn lại tƣơng tự nhƣ tay số 1 và 2, quá trình chuyển số thông qua việc đóng mở giữa 2 ly hợp, ta có các đƣờng công suất nhƣ các hình ở dƣới.
22
Hình 2.24 Đường truyền công suất tay số 3
23
Hình 2.26 Đường truyền công suất tay số 5
24
2.3.1.4 Đƣờng truyền công suất ở tay số lùi
Hình 2.28 Đường truyền công suất tay số lùi (R)
Giống nhƣ với hộp số sàn hộp số có một bánh răng trung gian để đảo chiều quay của trục thứ cấp, bánh răng trung gian của hộp số này gắn với bánh răng số 2.
Ly hợp số 1 mở, ly hợp số 2 đóng, mô men xoắn truyền qua trục sơ cấp rỗng xanh dƣơng .
Trục và càng gạt tay số 4 và số lùi hoạt động khóa vào tay số lùi ở trục sơ cấp phía trên. 2 bánh răng màu cam luôn ăn khớp với nhau và nhờ bánh răng trung gian đó làm đảo chiều của trục sơ cấp phía trên truyền ra bộ vi sai.
25
2.3.1.5 Cơ cấu hỗ trợ chuyển số nhanh
Hình 2.29 Quy trình chọn số thực tế khi tay số 1 ăn khớp
Vì để làm rõ hơn quá trình chuyển số cũng nhƣ đƣờng truyền mô men ở các tay số cụ thể nên ở các sơ đồ trƣớc không thể hiện đầy đủ hoạt động của hộp số khi chuyển số. Trong thực tế khi một tay số đƣợc chọn một tay số khác cũng sẽ đƣợc ăn khớp sẵn (mỗi tay số tƣơng ứng với mỗi ly hợp khác nhau ta sẽ làm rõ hơn vấn đề này:
Khi tay số 1 đƣợc chọn, trục và càng gạt số 2 6 cũng sẽ khóa vào tay số 2, tuy nhiên lúc này ly hợp số 2 không đóng nên nó không truyền mô men.
Trục thứ cấp phía dƣới quay bởi tay số 1 đang đƣợc chọn. Vì tay số 2 cũng kết nối với trục này nên nó sẽ truyền mô men ngƣợc lại làm cho trục sơ cấp bên ngoài quay , điều này cũng có nghĩa lúc này trục sẽ quay với tốc độ tƣơng ứng khi xe ở tay số 2.
Cho dù tay số chọn sẵn có nằm ở trên trục thứ cấp khác thì nó cũng sẽ quay do đƣợc truyền mô men thông qua vi sai và bánh răng trung gian.
Trong khi quá trình chuyển số đƣợc điều khiển bởi bộ TCM chỉ có ly hợp hoạt động, ly hợp số 1 sẽ mở và ly hợp số 2 đóng bên ngoài bộ TCM thì động cơ cũng sẽ giảm tốc độ cho phù hợp với quá trình lên số .
Sau khi lên số, TCM cũng sẽ ngay lập tức lựa chọn sẵn tay số tiếp theo, tay số mà nó lựa chọn là lên hay xuống tùy thuộc vào tín hiệu đầu vào nhận đƣợc.
26
Khi chuyển tay số mới khớp với tay số đã chọn sẵn thì quá trình chuyển số sẽ diễn ra cực kỳ nhanh chóng còn ngƣợc lại thì quá trình chuyển số sẽ diễn ra chậm hơn vì bánh răng phải đƣợc chọn trƣớc quá trình chuyển ly hợp, điều này có thể dẫn đến việc hơi khựng khi chuyển số.
Mặc dù các thuật toán của bộ TCM đã đƣợc điều chỉnh ở các điều kiện lái xe khác nhau và đƣợc cải thiện từng ngày , chúng không thể đáp ứng đƣợc hết các yếu tố bên ngoài tác động lên tài xế.
2.3.1.6 Cơ cấu đỗ xe
Hình 2.30 Cơ cấu đỗ xe
Chốt đỗ xe sẽ đƣợc ăn khớp với trục thứ cấp để đảm bảo nó không quay đƣợc Chốt là một lò xo nén để đảm bảo nó không bị bật ra trừ khi đƣợc điều khiển tách ra
Cả hai ly hợp đề không hoạt động, để mở.
Bộ chấp hành chuyển số sẽ khóa ở tay số 1 và số lùi, vì khi xe thoát khỏi chế độ đỗ sẽ chọn một trong 2 số này
Hƣớng dẫn đối với lái xe khi thực hiện đỗ xe thì nên sử dụng cả phanh tay để đảm bảo cơ cấu đỗ này không chịu hết lực giữ.
27
2.3.2 Quy trình điều khiển
2.3.2.1 Nguyên tắc hoạt động của hộp số
Trong hộp số tự động việc sử dụng ly hợp kép khô kết hợp cùng hệ thống điều khiển cơ điện giúp cho hai tay số sẽ đƣợc ăn đồng thời
Một ly hợp sẽ đóng và ăn khớp vào tay số đƣợc lựa chọn, tay số còn lại cũng sẽ đƣợc lựa chọn nhƣng ly hợp sẽ mở
Dựa vào vị trí bàn đạp ga và yêu cầu của tài xế ly hợp ở tay số đang hoạt động sẽ ngắt, đồng thời ly hợp của tay số còn lại đã đƣợc lựa chọn sẽ đóng, kết quả của quá trình chuyển đổi ly hợp này sẽ giảm sự thất thoát mô men trong lúc chuyển số
Hình 2.31 So sánh đường mô men trên hộp số ly hợp kép
Nhờ vào quy trình chuyển số này ta thấy mô men công suất tổn thất khi chuyển số của bộ ly hợp kép khô đƣợc tối ƣu hơn so với các ly hợp thƣờng.
2.3.2.2 Quá trình điều khiển của TCM
Quá trình vận hành hộp số Powershift đƣợc điều khiển bởi hai hệ thống đó là hệ thống ly hợp và hệ thống chuyển số. Hộp điều khiển hộp số TCM sẽ điều khiển hai hệ thống này nhờ bốn động cơ điện một chiều không chổi than với các cảm biến vị trí tích hợp.
Động cơ điện một chiều tƣơng ứng sẽ hoạt động trong quá trình đóng, mở ly hợp và chuyển số. Thông tin vị trí của các động cơ điện một chiều sẽ đƣợc gửi đến TCM thông qua các cảm biến vị trí tích hợp, nhờ các thông tin này TCM sẽ xác định đƣợc tay số nào ăn khớp và ly hợp nào đang hoạt động.
28
a. Điều khiển chuyển số
Hệ thống điều khiển chuyển số dựa trên chƣơng trình cài đặt sẵn để xác định thời điểm chuyển số tƣơng ứng với điều kiện lái xe và lựa chọn của tài xế.
TCM sẽ kích hoạt các mô tơ điện tƣơng ứng để thực hiện chuyển số một cách tự động.
Để xác định đƣợc thời điểm chuyển số tƣơng ứng với điều kiện lái, TCM sẽ nhận các tín hiệu sau:
- Vị trí dãy số đƣợc chọn - Tốc độ của xe
- Tốc độ động cơ và mô men xoắn động cơ - Nhiệt độ động cơ
- Nhiệt độ khí trời, để xác định nhiệt động của đầu hộp số khi khởi động lạnh - Góc lái, dựa vào đó để tránh việc lên số hoặc xuống số khi đang vào cua - Thông tin của hệ thống phanh
- Tốc độ trục sơ cấp để so sánh sự ăn khớp của các bánh răng dựa trên các cảm biến tốc độ tƣơng ứng
b. Điều khiển thích ứng
TCM giám sát sự chuyển số ở tất cả tay số đảm bảo việc chuyển số mƣợt mà ở mọi điều kiện lái, để thực hiện đƣợc điều đó bộ điều khiển sử dụng các mô tơ điện điều khiển bộ ly hợp và hệ thống chuyển số thông qua hệ thống kiểm soát chu trình mở.
Các thông số sử dụng thích ứng - Điểm khóa ly hợp
- Hệ số ma sát ly hợp - Vị trí của bộ đồng tốc
Các giá trị thích ứng đƣợc lƣu trong bộ nhớ RAM lƣu trữ tạm thời) trong bộ điều khiển. Điều này giúp cải thiệu độ mềm mại khi chuyển số và tăng tuổi thọ của hộp số. Chế độ tự động, cần gạt số ở dãy D: TCM điều chỉnh thời điểm chuyển số phù hợp với các điều kiện lái, nếu điều kiện lái đặc biệt, TCM sẽ chuyển sang các đặc tính đƣợc xác định trƣớc.
29
c. Chế độ tự chọn số (Select-shift)
Chế độ tự chọn số chỉ có thể đƣợc kích ở khi cần gạt số ở dãy S. Các tay số riêng lẻ có thể đƣợc chọn bằng công tắc đặt gần cần gạt số.
Lưu ý: Chế độ tự chọn số chỉ có thể thực hiện khi tốc độ động cơ vượt quá hoặc thấp hơn giá trị đặt trước.
Nếu tốc độ xe giảm và tốc độ động cơ giảm xuống dƣới giá trị giới hạn, TCM sẽ điều chỉnh xuống số.
Khi ta chọn hạ số, TCM sẽ kiểm tra giới hạn tốc độ ở tay số, nếu vƣợt quá giới hạn TCM sẽ ngăn việc hạ số.
Nếu tốc độ động cơ ở tốc độ 6500 vòng phút vƣợt quá tốc độ tăng tốc thì hệ thống tự động chuyển lên tay số cao hơn.
d. Điều khiển tay số
Gạt cần chuyển số từ dãy N sang R: TCM chỉ cho phép chuyển sang tay số lùi R nếu tốc độ xe thấp hơn 14,5km h, ở tốc độ xe cao hơn 14,5km h tay số lùi không đƣợc ăn khớp, việc chuyển số bị chặn lại.
Cần gạt số ở dãy N: Nhờ sự hiệu chỉnh của TCM các tay số sau đây đƣợc ăn khớp khi cần gạt số ở dãy N.
- Khi gạt tay số từ dãy R số lùi về N số trung gian , bánh răng tay số 1 và số lùi (R).
- Khi gạt tay số từ dãy D về N, bánh răng tay số 1 và số trung gian N đƣợc ăn khớp
Cần gạt số ở dãy P: Nhờ sự hiệu chỉnh của TCM, bánh răng tay số 1 và tay số lùi đƣợc ăn khớp.
e. Các hệ thống khác đƣợc điều khiển bởi TCM
+Hệ thống điều khiển tốc độ
Khi hệ thống điều khiển tốc độ đƣợc bật các tay số đƣợc điều khiển bằng TCM, quá trình này đƣợc thực hiện dựa trên vị trí bƣớm ga đƣợc điều khiển bằng hộp điều khiển hệ thống truyền động).
+Chức năng phòng ngừa việc trôi xe
Lưu ý: Chức năng này chỉ kích hoạt nếu xe có trang bị hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc
30
Nếu xe dừng trên đồi tay số 1 đƣợc lựa chọn sẵn khi cần gạt số ở dãy P và N. Áp lực trong hệ thống phanh đƣợc giữ cho đến khi động cơ đủ mô men để lên dốc.
+Chế độ khởi động nóng
Nhiệt độ của ly hợp đƣợc tính toán thông qua TCM. Các giá trị đƣợc kết hợp trong tính toán:
- Mô men động cơ
- Các tín hiệu tốc độ từ các cảm biến ISS 1, ISS 2, OSS và tốc độ động cơ - Tính toán mô men của ly hợp
Chế độ khởi động nóng đƣợc sử dụng để ngăn ngừa việc hƣ hỏng của ly hợp khi hoạt động ở nhiệt độ cao, lúc này ly hợp sẽ đóng nhanh hơn và mô men động cơ sẽ bị giảm bớt.
Khi nhiệt độ lên cao đèn báo trên táp-lô sẽ hiển thị cảnh báo, khi nhiệt độ ly hợp trên 300 độ C thì ly hợp sẽ ngừng hoạt động.
+Chế độ dự phòng
TCM có các chức năng kiểm soát khi hộp số xảy ra lỗi
Dựa trên đặc điểm của lỗi, TCM sẽ quyết định chiến lƣợc nào đƣợc sử dụng
Xe vẫn sẽ hoạt động đƣợc trừ khi chính TCM bị lỗi hoặc cảm biến dãy số (TR) bị lỗi
Lưu ý: Trường hợp TCM bị hỏng cả hai ly hợp sẽ bị mở, công suất không thể truyền đến các tay số. Khi cảm biến TR bị lỗi xe không thể khởi động hoặc hộp số sẽ khóa ở tay số N, xe không thể chuyển động.
Các biện pháp khác nhau đƣợc thực hiện tùy thuộc vào vị trí tay số và tình huống lái xe khi xảy ra lỗi:
- Nếu các mô tơ điện điều khiển đóng mở ly hợp bị hỏng, TCM sẽ chỉ điều khiển mơ tơ điện còn hoạt động
- Nếu hƣ hỏng hệ thống chuyển số hoặc cảm biến tốc độ vòng quay, tất cả tay số còn lại sẽ bị khóa, chỉ có tay số hiện tay sử dụng đƣợc
- Ở chế độ dự phòng sẽ có một thông báo hiển thị trên bảng táp-lô hoặc đèn động cơ sẽ sáng tùy thuộc vào lỗi .
31
Khi động cơ đƣợc khởi động lại chìa khóa đƣợc tắt khoảng 15s) hệ thống sẽ tự kiểm tra lại các lỗi. Nếu lỗi vẫn còn, chế độ dự phòng sẽ đƣợc tiếp tục kích hoạt, nếu không còn lỗi thì táp-lô sẽ không còn hiển thị lỗi nhƣng TCM vẫn sẽ lƣu lại lỗi.
Vì thế trong trƣờng hợp xe bị lỗi bạn nên tiếp tục lái xe và tìm kiếm một nơi đễ sửa chữa hoặc dừng xe ở vị trí an toàn.
2.4 Giới thiệu về xe Toyota Yaris
Bảng 2.43 Thông tin cơ bản xe Toyota Yaris
Động cơ Hộp số Kiểu dẫn động Cấp nội thất Kiểu thân xe 2NR-FE (1.5L) K410 (Hộp số vô cấp với 7 cấp ảo) FF 1.5G Hatchback FF 1.5E Hatchback
Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật xe Toyota Yaris
Động cơ 2 NR-FE Xăng, dung tích xilanh 1.5L, Dual VVT-i, 4 xilanh, 16 van, DOHC và VTT-I kép Tiêu thụ nhiên liệu
(L/100km)
Kết hợp: 5,7 Trong đô thị: 7 Ngoài đô thị: 4,9
Hộp số Số tự động vô cấp với 7 cấp ảo
Số chổ ngồi 5
Kích thƣớc Dài x Rộng x
Cao) 4115 x 1700 x 1475 (mm)
Bán kính vòng quay 5,1m Khoảng sáng gầm xe 135 mm Công suất tối đa Kw rpm 107/6000 Mô men xoắn tối đa
(Nm/rpm) 140/4200
Dung tích bình nhiên liệu 42L Tiêu chuẩn khí xả Euro 4
Phanh Trƣớc đĩa thông gió 15”, sau đĩa đặc 14” Trợ lực lái Điện thanh rang và bánh răng
Hệ thống treo Trƣớc độc lập Macpherson, sau dầm xoắn
Mâm xe Mâm đúc Alloy 15inch, 8 chấu, sử dụng lốp 185 60R15
Đèn trƣớc Halogen kiểu đèn chiếu
Gƣơng chiếu hậu Gập và chỉnh điện, tích hợp đèn báo rẽ
32
Cửa sổ Chỉnh điện, chống kẹt bên ngƣời lái
Khóa cửa từ xa Có
Chìa khóa Mở khóa thông minh và khởi động bằng nút bấm, hệ thống mã hóa khóa động cơ Hệ thống điều hòa Tự động
Hệ thống âm thanh DVD 1 đĩa, Bluetooth, 6 loa, AM/FM, MP3/WMA, AUX, USB
Ghế Nỉ cao cấp, ghế tài xế chỉnh tay 6 hƣớng, hành khách chỉnh tay 4 hƣớng, hàng ghế thứ 2 gập lƣng ghế 60:40 Túi khí 2 túi khí tài xế và hành khách phía trƣớc
An toàn ABS, EBD, BA
2.5 Cấu tạo hộp số CVT trên xe Yaris
Hình 2.32 Mặt cắt hộp số CVT K410
Các hộp số nói chung dùng để thay đổi tỷ số tốc độ giữa động cơ và cầu chủ động. Nói một cách khác nếu không có hộp số, chiếc xe chỉ chạy đƣợc ở một tốc độ duy nhất với một tốc độ cực đại nhất định.
Ngoài ra khả năng tăng tốc từ khi xuất phát với khả năng leo dốc của xe cũng bị hạn chế nếu nhƣ nó không sử dụng hộp số. Vì vậy hộp số sử dụng một hệ thống bánh răng khác nhau từ thấp đến cao để biến đổi mô-men xoắn của động cơ phù hợp với
33
nhiều điều kiện vận hành khởi hành, tăng tốc, leo dốc... . Các số có thể đƣợc cài bằng tay hoặc tự động.
Hộp số có thể đƣợc đặt dọc đối với xe dẫn động cầu sau hay cầu trƣớc và đặt