2.2. Hệ thống truyền lực trên ô tô
2.2.3. Đặc tính của HTTL vô cấp sử dụng bộ truyền đai CVT
Đồ thị đặc tính ra của hệ thống động cơ – biến mô thủy lực chính là đặc tính đầu vào của bộ truyền đai, ta tiến hành tính toán các chỉ tiêu động lực học của ô tô với hộp số vô cấp CVT.
Hình 2.19. Sơ đồ nguyên lý của truyền động đai.
Dựa vào nguyên lý làm việc và sơ đồ bộ truyền động đai đã nghiên cứu ở chương 1, ta xác định được các giá trị động lực học của bộ truyền như sau:
- Tỷ số truyền của bộ truyền đai: i = 1 2 2
2 1 1
n d R
n = d = R
(2.25) Trong đó:
n1 , n2: Tốc độ quay của bánh đai chủđộng, bịđộng.
d1 , d2: Đường kính của bánh đai chủ động, bị động.
R1 , R2: Bán kính của bánh đai chủ động, bị động.
- Mô men của bánh đai bị động (đầu ra của hộp số CVT)
M2 = M1.i (2.26) Trong đó:
i: Tỷ số truyền của bộ truyền đai.
M1: Mô men của bánh đai bị động chính là mô men đầu ra của hệ thống động cơ – biến mô thủy lực
Để tăng chất lượng động lực học của xe (vận tốc xe, khả năng tăng tốc và lực kéo lớn) cần phải tạo ra mô men M2 lớn. Theo công thức 2.26 để tăng M2 có hai cách đó là: tăng M1 hoặc tăng tỉ số truyền i của bộ truyền đai.
Muốn tăng M1 ta phải tăng công suất của động cơ vì giữa M1 và công suất của động có có quan hệ tuyến tính.
64 Ne =
30
e e
M πn
(2.27) M1 = M ke.
Trong đó:
Ne, Me, ne: là công suất, mô men và tốc độ quay của động cơ (v/ph) k: là hệ số phụ thuộc vào tỉ số truyền và hiệu suất của các cụm nối giữa động cơ và CVT.
Trong khi đó tỷ số truyền của truyền động puli đai cũng không thể tăng lớn quá được. Thực tế trong thiết kế hệ thống truyền lực vô cấp tỷ số truyền này thường vào khoảng từ 4 đến 6 (iG, tot = 4÷ 6). Truyền động vô cấp kiểu CVT dạng puli có thể đạt được dải tỷ số truyền rộng hơn với thiết kế phù hợp (ví dụ như sử dụng nhiều nhánh công suất). Bên cạnh đó giá trị M1, M2 cũng bị giới hạn bởi khả năng truyền của dây đai làm hạn chế khả năng sử dụng chúng trên những xe có mômen đầu vào lớn vào khoảng 300Nm.
Do đó trong quá trình thiết kế HTTL vô cấp CVT cần phải tính toán, lựa chọn các thông số của động cơ, bộ biến mô men thủy lực, tỷ số truyền của truyền lực chính và tỷ số truyền của hộp số CVT một cách hợp lý nhất nhằm đạt được các yêu cầu về chất lượng động lực học của ô tô.
Sau khi xác định được tốc độ và mô men đầu ra của hộp số chúng ta tiến hành tính toán kéo như đối với HTTL cơ khí thông thường.
- Vận tốc của ô tô:
2 . .2
; / . 60.
b b
n r m s
i
= π v
(2.28)
- Trị số của lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động:
2. .t
k
b
P M i r
= η (2.29)
Ở đây :
it - tỷ số truyền của phần truyền lực cơ khí nằm giữa hộp số và các bánh xe chủ động,
65
η - hiệu suất của phần truyền lực cơ khí nằm giữa hộp số và các bánh xe chủ động có tính đến sự tiêu hao năng lượng để dẫn động bơm dầu cung cấp cho hệ thống biến mô thủy lực và hệ thống điều khiển hộp số CVT.
Nếu như hiệu suất của toàn bộ các cụm cơ cấu trong HTTL vô cấp được xem như không đổi thì sự thay đổi của lực kéo tiếp tuyến Pk là hàm số của vận tốc Pk = f(v) được xác định theo công thức :
d. t
k
N C
P v v
= η = (2.30)
Trong đó:
Nd: là công suất tự do của động cơ (W)
ηt: là hiệu suất của HTTL v: vận tốc của xe (m/s)
Xem: Nd.ηt = =C const , Ta có Pk - v là quan hệ hypebol
Hình 2.20. Đồ thị lực kéo của ô tô có HTTL vô cấp
Ở ô tô sử dụng HTTL vô cấp kiểu CVT lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động là rất lớn so với ô tô cùng loại có hộp số cơ khí (phần gạch chéo). Phần lực kéo dư này đảm bảo làm tốt hơn lên tính chất động lực học của ô tô. Tuy nhiên hiệu suất của biến mô thủy lực và bộ truyền đai không phải là không đổi và ở khu vực tốc độ góc lớn thì hiệu suất nhỏ. Vì vậy trong thực tế thì lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động khi có HTTL vô cấp CVT được thay đổi và nhỏ hơn so với lực kéo khi có hộp số cơ khí ở vùng có vận tốc cao. Hậu quả đó ảnh hưởng xấu đến tính chất động lực học của ô tô.
Pk
66
Hình 2.21. Đồ thị đặc tính động lực học của ô tô có HTTL vô cấp a) đồ thị đặc tính động lực học D b) đồ thị gia tốc j Kết luận chương:
Chương này tác giả đã trình bày lý thuyết chung về đặc tính của động cơ đốt trong, về đặc điểm của HTTL cơ khí ô tô nói chung và HTTL vô cấp nói riêng, trong đó đi sâu nghiên cứu đặc tính của bộ biến mô men và đặc tính của hộp số CVT làm cơ sở xây dựng đặc tính làm việc phối hợp của toàn bộ hệ thống và xây dựng quy trình thiết kế, đánh giá HTTL có biến mô.
a) b)
67 CHƯƠNG 3