Luận văn Nghiên cứu đặc tính động lực học ô tô với hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp kép

Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN a) Nguyên lý b) Sơ đồ cấu tạo Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý của hộp số với ly hợp kép [10] Tuy nhiên, nếu thiết kế hộp số theo nguyên tắc trên thì kết cấu sẽ cồng kềnh, hộp số chiếm nhiều không gian, nên trong thực tế người ta ghép 2 hộp số trong một khối chung bằng cách sử dụng 2 trục lồng vào nhau như trên hình 1.7b. Hộp số trên hình 1.7b gồm có 6 cấp: 3 số lẻ (1, 3, 5) được điều khiển bởi ly hợp 1, còn các số chẵn 2, 4, 6 được điều khiển bởi ly hợp 2. Hộp số ly hợp, quá trình chuyển số xảy ra liên tục, không gây ngắt dòng công suất như trong các hộp số cơ khí thường (chỉ có một ly hợp). Bộ phận chính trong hộp số ly hợp kép chính là bộ ly hợp kép. Các ly hợp này có thể là loại ma sát khô hoặc ma sát ướt. Ly hợp ma sát ướt thường sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển đóng mở và đồng thời làm mát các đĩa ma sát. Nhờ có cơ chế làm mát nên ly hợp ma sát ướt có khả năng truyền mô men lớn hơn so với ly hợp ma sát khô. Vì vậy, người ta thường sử dụng ly hợp ma sát khô cho các ô tô loại nhỏ, còn đối với các loại ô tô lớn thì phải sử dụng ly hợp ma sát ướt. 1.3.2 Phân loại hộp số DCT Ly hợp kép là một trong những bộ phận quan trọng của DCT, tính năng công tác của nó trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng của việc khởi động và sang số của ô tô. Để đảm bảo độ tin cậy của việc truyền lực, cắt dứt khoát, đóng êm dịu, sang số nhanh, thể tích bé, khối lượng nhẹ, tuổi thọ dài thì cho dù nhìn từ góc độ tính năng kết cấu hay là chế tạo sản xuất và điều khiển thao tác thì yêu cầu đối với ly hợp kép trong hệ thống truyền lực có DCT đều rất cao. 14 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN Theo loại ly hợp được sử dụng Hiện nay, ly hợp trên DCT thường sử dụng 2 dạng là ly hợp 1 đĩa dạng khô và ly hợp nhiều đĩa dạng ướt. a. Hộp số sử dụng ly hợp ma sát khô Hệ thống ly hợp kép ma sát khô (hình 1.8) được đánh giá có hiệu suất cao hơn và có tính điều khiển tốt hơn. Hơn nữa ly hợp kép khô có thể được điều khiển bằng điện nên có công suất cao hơn, không đòi hỏi phải bảo dưỡng nhiều, thân thiện với môi trường. Hình 1.8 Hộp số DCT sử dụng ly hợp ma sát khô b. Hộp số sử dụng ly hợp ma sát ướt Ly hợp kép ướt là một bộ phận rất quan trọng trong hộp số tự động có ly hợp kép, nó liên kết động cơ và hộp số tự động, thực hiện việc truyền mô men. + Hai ly hợp lồng vào nhau (một ly hợp ở trong và một ly hợp ở ngoài) 15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN Hình 1.9 Hộp số DCT ma sát ướt có 2 ly hợp lồng nhau + Hai ly hợp đặt song song với nhau: Hình 1.10 Hộp số DCT ma sát ướt có 2 ly hợp song song Theo số trục sơ cấp của hộp số a. Hộp số sử dụng 2 trục thứ cấp 16 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN Hình 1.11 Hộp số DCT sử dụng 2 trục thứ cấp 17 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN b. Hộp số sử dụng 1 trục thứ cấp: Hình 1.12 Hộp số DCT sử dụng 1 trục thứ cấp Ưu điểm: - Giúp cho người lái cảm thấy thuận tiện, thoải mái khi lái xe - Đường truyền công suất từ động cơ xuống hộp số gần như không bị ngắt quãng khi chuyển số, do đó làm tăng tính tiết kiệm nhiên liệu. - Chuyển số nhẹ nhàng, êm dịu. Nhược điểm: - Cấu tạo phức tạp. Theo sơ đồ và số cấp 18 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN Hình 1.13 Hộp số DCT sử dụng các cấp số khác nhau DCT kết hợp lợi thế của hộp số cơ khí MT(có hiệu suất cao) với hộp số tự động ATs (có thể thay đổi công suất). Do trong hộp số sử dụng ly hợp kép không có biến mô men thủy lực nên tỉ số truyền ở số 1 cần cao hơn để đảm bảo khời hành xe. Hình 1.14 trình bày một số sơ đồ hệ thống truyền lực kiểu ly hợp kép. DCT đầu tiên cho xe khách, DQ250 của hãng Volkswagen được sản xuất năm 2003[23]. Một mô-đun ly hợp kép nhiều đĩa kiểu ướt của được áp dụng để chia bánh răng thành bánh răng lẻ và bánh răng số chẵn. Một ưu điểm của DCT so với AT là chỉ có một ly hợp gây ra tổn thất kéo. Vào năm 2007, hãng Volkswagen đã giới thiệu DCT bảy cấp của mình với một mô-đun ly hợp kép khô từ LuK[24]. So với DQ250, DQ200 hộp số này có hiệu suất cao hơn nhưng mô-men xoắn thấp hơn. DQ500 xuất hiện trên thị trường vào năm 2009[25] và là một hộp số ly hợp kép bảy tốc độ với mô-đun ly hợp kép kiểu nhiểu đĩa ướt. VW sử dụng DCT này với sản lượng lớn hơn và cao hơn phương tiện. Thành công của VW DCT đặt ra một 19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN chuẩn mực về mặtcủa tốc độ thay đổi, hiệu suất thể thao và hiệu quả. Thành công của VW DCT đặt ra một chuẩn mực về mặt của tốc độ thay đổi, hiệu suất thể thao và hiệu quả. Các nhà sản xuất xe hoặc truyền dẫn khác, chẳng hạn như GETRAG, Great Wall và Geely, đã bắt đầu phát triển riêng hộp số ly hợp kép của hãng. Honda đã phát triển DCT tám tốc độ vào năm 2014 với một bộ biến mô men thủy lực siêu phẳng, việc áp dụng giúp xe khởi động mạnh mẽ và trơn tru. Ngoài ra, thay để thay thế mô-đun ly hợp kép tích hợp trong DCT thông thường, bộ ly hợp kép được bố trí riêng biệt trên các trục song song để giảm quán tính[26]. DCT chủ yếu được áp dụng cho xe dẫn động cầu trước FWD. Để đạt được tốc độ cao hơn, DCT phải có nhiều bộ truyền hành tinh. Do đó, số cấp của DCT hiện tại ít hơn số lượng AT. 1.4 Các nghiên cứu trong và ngoài nước Với những ưu điểm của ly hợp kép là ít bị tổn thất công suất và không bị ngắt quãng khi chuyển số, tăng tính tiết kiệm nhiên liệu, chuyển số nhẹ nhàng và êm dịu, giúp người lái có cảm giác thoải mái khi lái xe. Vì vậy, các nhà nghiên cứu, thiết kế tập trung nghiên cứu để hoàn thiện, tối ưu và điều khiển để ngày càng hoàn thiện trang bị cho các hãng xe sử dụng ly hợp kép trở nên phổ biến. Dưới đây là tóm tắt các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về lĩnh vực nghiên cứu của luận văn. 1.4.1 Các nghiên cứu trong nước - Công trình của Nguyễn Lương Huy luận văn thạc sĩ kỹ thuật trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội, 2010 “Nghiên cứu đặc tính động lực học quá trình chuyển số của ô tô có hộp số tự động AT”. Trong luận văn tác giả đưa ra một phương pháp xây dựng đường đặc tính động lực học của quá trình sang số của ô tô có hộp số tự động AT bằng phần mềm Matlab-simulink, kết quả khảo sát lý thuyết cơ bản phù hợp với quy luật của các xe có hệ thống truyền lực tự động.[1] - Công trình của Chu Thành Khải luận văn thạc sĩ trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, 2015 “Nghiên cứu động học và động lực học 20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN hộp số tự động- mô phỏng hộp số”. Tác giả nghiên cứu và sử dụng matlab mô phỏng đưa ra kết quả về mối quan hệ động học và động lực học của bộ truyền bánh tinh trong hộp số tự động,[2] - Công trình của Vũ Anh Sơn luận văn thạc sĩ, 2010 “Nghiên cứu đặc tính động lực học của ôtô với hệ thống truyền lực cơ khí và hệ thống truyền lực thủy cơ”. Tác giả sử dụng phần mềm matlab để tính toán và mô phỏng một số thông số động lực học, nhân tố động lực học, gia tốc, tình trạng mặt đường, đặc tính động cơ làm cơ sở so sánh sự phụ thuộc của ô tô có hộp số cơ khí khi chuyển động với ô tô có hộp số thuỷ cơ khi chuyển động trong các trường hợp được khảonghiệm.[3] - Công trình của Phạm Trung Dũng luận văn thạc sĩ trường Đại học Giao thông vận tải Hà Nội, 2014.trong luận văn cao học: “Nghiên cứu hệ thống truyền lực với ly hợp kép trên xe con”, tác giả dùng ứng dụng Matlab mô phỏng hệ thống truyền lực ly hợp kép DCT trên xe con. Phân tích ảnh hưởng của ly hợp kép đến động lực học, đưa ra tối ưu hóa quá trình khởi hành và chuyển số.[4] - Tác giả Hồ Hữu Hải, Trần Văn Nghĩa Tuyển tập hội nghị quốc tế về kỹ thuật ô tô 10/1999 đã trình bày nghiên cứu đặc tính động lực học của hệ thống truyền lực ô tô với sự trợ giúp của ALASKA.[5] - Một số bài báo nghiên cứu về hệ thống truyền lực đăng trên các tạp chí chuyên ngành như tác giả Nguyễn Trọng Hoan tạp chí Công nghiệp số 6, 04-2003 đã mô phỏng và tính toán tải trọng cực đại tác dụng lên hệ thống truyền lực ô tô.[6] Công trình của Khiếu Hữu Hùng trong luận văn cao học trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2005. Trong luận văn: "Khảo sát dao động xoắn của trục khuỷu động cơ và ảnh hưởng của nó đến hệ thống truyền lực ôtô",tác giả đã nghiên cứu dao động xoắn cưỡng bức của trục khuỷu động cơ và xét ảnh hưởng của nó đến hệ thống truyền lực. Trong đó tác giả đã xây dựng mô hình của hệ thống truyền lực gồm 5 khối lượng chỉ đặc trưng bởi một thông số là mô men quán tính và tác giả đã coi cụm hộp số, cụm cầu xe, cụm ly hợp là các cụm chỉ là 1 khối 21 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN lượng, nhưng trong thực tế, các cụm đó bao gồm nhiều chi tiết, các chi tiết ấy có những đặc tính riêng ảnh hưởng đến sự làm việc chung của hệ thống truyền lực.[8] Trong các tài liệu[10] các tác giả đã trình bày một số nghiên cứu về chế độ tải trọng trong hệ thống truyền lực nói chung và phân tích kết cấu của các hộp số tự động, hộp số ly hợp kép. Ngoài ra, còn có một số các công trình khác Trần Văn Như và một số tác giả khác[12,13] nghiên cứu về xây dựng các mô hình mô phỏng động lực học hệ thống truyền lực kiểu CVT. 1.4.2 Các nghiên cứu ngoài nước Năm 1940 giáo sư Rudolph Franke, trường đại học Darmstadt là người đầu tiên đăng ký sở hữu trí tuệ về hộp số DCT. Cuối thập niên 90, đầu thế kỷ 20, công ty BorgWarner kết hợp với một hãng xe của Trung quốc đã lần đầu tiên hợp tác sản xuất hàng loạt hộp sô DCT cho các dạng xe phổ biến.[9] Năm 2002, Thomas C.Bowen, người mỹ phát minh ra một loại ly hợp kép có trục trung gian trên hộp số tự động. Năm 2005, Andres Hegerath và Bergheim đã phát minh ra một loại ly hợp kép loại ướt dạng trục song song. Năm 2006, gần 10 xe Audi A3, Audi TT của một công ty ô tô Đức đã lắp đặt hộp số DCT. Nhóm tác giả Chunsheng Ni, Tongli Lu, Jianwu Zhang năm 2009 trong bài báo ‘’Gearshift control for dry dual-clutch transmissions’’ trên tạp chí WSEAS Transactions on Systems, 8(11), 1177-1186. Tác giả mô phỏng tổng thể truyền động ly hợp kép khô (DCT) khi xem xét các quy tắc tham gia ly hợp kép để chuyển số dựa trên tốc độ động cơ và tốc độ ly hợp, và ước tính mô-men xoắn ly hợp kép.[15] Các tác giả Marius-Valentin BAȚAUS, Nicolae VASILIU trong bài báo “ Modelling of a dual clutch tranmission for real - time simulation” tạp chí scientificbulletin.upb.ro U.P.B. Sci. Bull., Series D, ISSN 1454-2358 ,Vol. 74, Iss. 2, 2012[16] đã mô phỏng trong thời gian thực hệ thống truyền lực với hộp số tự 22 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN động ly hợp kép đồng thời phát triển hệ thống điều khiển thủy lực ly hợp. Ngoài ra các tác giả E.Galvagno, M.Velardocchia, A. Vigliani trong bài báo “Dynamic and kinematic model of a dual clutch transmission” tạp chí Mechanism and Machine Theory, Volume 46, Issue 6, June 2011[17] đã đưa ra các phương trình toán học mô tả động học và động lực học hệ thống truyền lực ly hợp kép DCT. Tác giả Lıu Fei trong luận văn cao học “Research and design structure of Dual clutch automatic transmission” Chongqing University, 2010 đã tính toán thiết kế kết cấu của ly hợp kép hệ thống truyền lực với hộp số tự động ly hợp kép.[18] Các tác giả Zhu Lei, Zhu Hua Bing, He Chun Hua, Zhang Lei, Wang Shao Jie trong bài báo “ Transmission scheme and structural design of a new type of DCT” tạp chí Journal of Hefei University of 20 technology, Vol.34 No.6, Jun 2011 đã đưa ra một loại phương án chuyền động của một mô hình DCT mới, qua phân tích đặc điểm kết cấu và nguyên lý dựa trên tham số xe cơ sở tiến hành xác định tỷ số truyền động hợp lý và thiết kế kết cấu của hộp số tự động ly hợp kép.[19] Bài báo ‘’Predicting the launch feel of automatic and dual clutch transmissions’’. In Proceedings of the 9th International MODELICA Conference; September 3-5; 2012; Munich; Germany (No. 076, pp. 295-302). Linköping University Electronic Press của nhóm tác giả Roberts, N., & Dempsey, M. (2012, November) mô tả hiệu quả nhiệt độ dầu khi khởi động xe trang bị ly hợp kép ướt đến trạng thái ổn định và chuyển đổi mô men xoắn động.[20] Nhóm tác giả Goetz, M., Levesley, M. C., & Crolla, D. A. (2003). Có bài ’’Dynamic modelling of a twin clutch transmission for controller design. In Materials Science Forum (Vol. 440, pp. 253-260). Trans Tech Publications’’. Dùng mô hình động mô tả sự ảnh hưởng hệ số ma sát của ly hợp kép đến việc thiết kế bộ điều khiển sang số.[21] 1.5 Kết luận chương 1 Qua nghiên cứu chương 1 tác giả đưa ra một số kết luận như sau: 23 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN - Phân tích tổng quan về hệ thống truyền lực, - Phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động, đánh giá ưu nhược điểm của các hộp số trên ô tô, đặc biệt là hộp số cơ khí với ly hợp kép DCT mà tác giả đi sâu nghiên cứu trong luận văn này. - Phân tích quá trình ra đời của hệ thống truyền lực ly hợp kép với những khó khăn, sự phát triển và thành tựu đạt được của các hãng xe sử dụng loại ly hợp kép. - Phân tích được các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan, từ đó đưa ra điểm mới trong luận văn này. Các kết quả trong chương này là cơ sở lý thuyết cho vấn đề nghiên cứu trong chương tiếp theo. 24 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cấu tạo của hệ thống truyền lực cơ khí với ly hợp kép 2.1.1 Cấu tạo và hoạt động Sự khác biệt đầu tiên của hộp số DCT so với các loại hộp số khác đó là có sử dụng bộ đôi ly hợp ma sát ướt. Hai ly hợp được lồng vào nhau, một ly hợp nằm trong và một ly hợp nằm phía ngoài. Bộ đôi ly hợp ở đây thuộc loại ly hợp ma sát ướt, nghĩa là các đĩa ma sát được ngâm trong dầu và sự tách, nối của nó được điều khiển bằng cơ cấu chấp hành: thủy lực - điện từ. Hai ly hợp này hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau. 1: Bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 2: bánh răng thuộc bộ vi sai; 3: trục sơ cấp số1; 4: trục khuỷu động cơ; 5: trục sơ cấp số 2; 6: Ly hợp 2; 7: Ly hợp 1; 8: bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 9: bánh răng ăn khớp với bộ đồng tốc;BR: Cặp bánh răng số Hình 2.1 Sơ đồ hộp số DCT Sự khác biệt thứ hai của DCT đó chính là hệ thống trục sơ cấp gồm hai trục đồng trục lồng nhau. Trục thứ nhất (màu đỏ): một đầu (bên trái) liên kết với ly hợp thứ nhất (màu đỏ) bằng then hoa, trên thân trục bao gồm 3 bánh răng có kích thước khác nhau ăn khớp với các bánh răng trên trục thứ cấp, tạo ra các cấp số: 1, 25 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN 3, 5. Trục còn lại (màu xanh) được chế tạo rỗng để bao bọc gọn hệ thống trục thứ nhất, một đầu lắp với ly hợp thứ hai (màu xanh), trên thân trục gồm 2 bánh răng trên trục thứ cấp thứ hai tạo ra 3 cấp số 2, 4, 6 và thêm một số lùi. Hình 2.2 Hoạt động của một hộp số ly hợp kép khi sang số Nguyên lý hoạt động: Hộp số DCT có thể chuyển số nhanh chóng và êm dịu. Khi chuyển số, hệ thống điều khiển mở ly hợp ứng với số truyền hiện tại đồng thời đóng ly hợp ứng với số truyền được chọn tiếp theo. Giả sử nếu xe đang chạy với số 2, ly hợp của số chẵn số đóng, mô men của động cơ được truyền tới bánh chủ động (hình 2.2a) trong khi vận tốc của xe tăng lên, máy tính sẽ xác định thời điểm chuyển số tiếp theo (số 3), số 3 sẽ được lựa chọn trước, ô tô vẫn chuyển động ở số 2 (hình 2.2b), ly hợp tương ứng với tay số 3 vẫn mở vào thời điểm quyết 26 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN định chuyển số, ly hợp của số 2 sẽ mở và đồng thời ly hợp số 3 sẽ đóng. Mô men của động cơ truyền đến bánh chủ động là tổng mô men truyền qua 2 ly hợp, 2 ly hợp này ở trạng thái trượt (hình 2.2c) đến khi ly hợp của số 2 được mở hoàn toàn, mô men của động cơ được truyền đến bánh chủ động bằng ly hợp của số 3 (hình 2.2d). Thời gian chuyển số là khoảng 0.8s. Hộp số DCT được sử dụng theo cách hoàn toàn tự động, tuy nhiên cũng có thể điều khiển theo cách bán tự động. Cách điều khiển này cho phép người lái xe chọn tay số và quyết định thời điểm chuyển số nhờ vào nút bấm. Việc gài số và đóng mở ly hợp được máy tính kiểm soát và ra lệnh cho bộ phận chấp hành điện hoặc thuỷ lực thực hiện. Hộp số DCT cho phép giảm thời gian sang số, bởi vì các bánh răng cho số được chọn tiếp theo được cài sẵn khi đang chuyển động ở tay số hiện thời. Nhược điểm của hộp số DCT là không thể chuyển trực tiếp giữa hai tay số cùng một ly hợp quản lý mà phải chuyển tiếp qua số trung gian. DCT kết hợp những ưu điểm của hộp số tự động (chuyển số êm dịu, và nhanh chóng) với hiệu suất truyền lực và tính kinh tế nhiên liệu của hộp số cơ khí. DCT mang lại tính tiện nghi điều khiển của một hộp số tự động, đồng thời kết cấu tiên tiến của nó thì đem đến tính động lực học cao, loại bỏ sự ngắt quãng khi chuyển số của hộp số cơ khí. Hình 2.3 Cấu tạo của ly hợp kép ma sát khô hãng Ford 27 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN 1. Trục khuỷu; 2. Bánh đà; 3. Đĩa trung tâm; 4. ổ bi đỡ; 5. Đĩa ép ly hợp 1; 6. Đĩa ma sát ly hợp 1; 7. Đĩa ép ly hợp 2; 8. Đĩa ma sát ly hợp 2; 9. Ổ bi mở ly hợp số 1; 10; Ổ bi mở ly hợp số 2; 11. Vòng giữ; 12. Trục sơ cấp số 1 hộp số ( trục đặc); 13. Trục sơ cấp ly hợp số 2 ( trục rỗng); 14. Lò xo ép ly hợp 1; 15. Lò xo ép ly hợp số 2 Cụm ly hợp kép Bộ phận chính của hộp số ly hợp kép đó chính là cụm ly hợp kép. Ngoài ly hợp kép kiểu ma sát ướt trình bày trên hình 2.1 còn sử dụng ly hợp kép kiểu ma sát khô như trên hình 2.3. Do ly hợp ma sát ướt có cơ chế làm mát nên có khả năng truyền mô men lớn hơn ly hợp ma sát khô. Vì vậy, người ta thường sử dụng ly hợp ma sát khô cho các ô tô loại nhỏ, còn các ô tô lớn phải sử dụng ly hợp ma sát ướt. Hình 2.4 Cơ cấu điều khiển đóng ngắt ly hợp Để điều khiển đóng ngắt ly hợp trên hình 2.3, người ta sử dụng hai càng mở 2 và 5 (hình 2.4) được điều khiển bởi hai động cơ servo độc lập. Trên hình 2.5 trình bày trạng thái làm việc của hai ly hợp. 28 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN a) Ly hợp số lẻ b) Ly hợp số chẵn Hình 2.5 Trạng thái làm việc của các ly hợp Khi làm việc ở các số lẻ 1, 3 hoặc 5, mô tơ servo của ly hợp số 1 kích hoạt bằng điện. Lúc này đòn mở lớn và ổ bị mở được điều khiển chuyển động về phía trước. Lò so ép bên ngoài truyền chuyển động này tới vòng giữ làm cho hướng chuyển động ngược với chiều tác dụng của lực. Do đó, đĩa ép của ly hợp 1 được kéo về phía đĩa ép trung gian để đóng ly hợp. Đĩa ma sát truyền mô men từ động cơ đến trục đặc. Trong trường hợp một trong các số chẵn 2, 4, 6 hoặc số lùi được sử dụng thì mô tơ servo điều khiển ly hợp số 2 được kích hoạt. Lò so ép số 2 được tác động thông qua ổ bi mở làm cho đĩa ép của ly hợp số 2 chuyển động về phía đĩa ép trung gian và truyền chuyển động cho đĩa ma sát. Mô men của động cơ được truyền tới trục rỗng đồng thời ly hợp số 1 được mở ra. 29 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN Khối điều khiển Dựa vào thông tin từ các cảm biến: cảm biến vị trí số, cảm biến tốc độ xe, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến tốc độ động cơ đưa về, máy tính sẽ ra lệnh điều khiển thông qua cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành Trong DCT van điều khiển điện từ đóng vai trò là cơ cấu chấp hành, thực hiện việc đóng mở các đường dầu. Van điều khiển từ bao gồm lõi thép từ, cuộn dây. 2.1.2 Điều khiển hệ thống truyền lực với ly hợp kép Nguyên tắc của việc điều khiển chuyển số Về cơ bản việc chuyển cấp số trên ô tô trong quá trình hoạt động là tự động hoặc không tự động đều tuân theo nguyên tắc lực kéo của ô tô phải đảm bảo lớn hơn lực cản chuyển động để đảm bảo ô tô có thể hoạt động được trong các điều kiện khai thác khác nhau. Với hộp số có cấp điều khiển sang số tự động, việc lựa chọn thời điểm chuyến số cần phải tính toán sao cho phù hợp với điều kiện khai thác cụ thể. Thời điểm chuyển số sẽ phụ thuộc vào các thông số đầu vào sau đây: vị trí của bướm ga, tốc độ của động cơ, tốc độ trục thứ cấp của hộp số (tốc độ của ô tô), vị trí của cấp số truyền hiện tại và chế độ đi số hiện tại. Điều khiển thời điểm chuyển số Việc thay đổi cấp số truyền của hộp số kết hợp với ly hợp kép (DCT) do bộ điều khiển ECT đảm nhận với các thông số đầu vào là tín hiệu của bàn đạp ga, tốc độ chuyển động của ô tô (tốc độ trục thứ cấp của hộp số), vị trí của cần số, vị trí số truyền hiện tại,Việc điều khiển dựa trên nguyên tắc ô tô có thể chuyển động một cách hợp lý ở các chế độ khác nhau phụ thuộc điều kiện khai thác hay mong muốn của người lái. 30 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN Dựa vào nguyên tắc đã nêu ở trên, ECT sẽ tính toán và điều khiển việc đóng hay mở ly hợp 1 hoặc ly hợp 2 đồng thời chọn tay số tiếp theo dựa trên điều kiện khai thác cụ thể. Hình 2.6 Sơ đồ điều khiển thời điểm chuyển số Sơ đồ chuyển số: ECT được lập trình để lựa chọn sơ đồ chuyển số theo chế độ lái xe và vị trí cần số. Bảng 2. 1 Sơ đồ chuyển số theo chế độ lái xe và vị trí cần số Sơ đồ chuyển số ở chế độ bình thường Tương ứng với chế độ lái xe trong thành phố, ngoại ô hay đường cao tốc. Phù hợpvới tiêu hao nhiên liệu thấp và tính năng tăng tốc tốt. Ví dụ: Hộp số sẽ chuyển lên số tại thời điểm khi bướm ga mở 50% theo sơ đồ trên 31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN hình 2.7. Để đảm bảo cho ô tô hoạt động bình thường , việc chuyển từ số 1 lên số 2 xảy ra khi tốc độ trục thứ cấp hộp số là 1.500 v/p, từ số 2 lên số 3 xảy ra tại 2.500 v/p và từ số 3 lên số truyền tăng xảy ra tại 4000 v/p. Hình 2.7 Sơ đồ chuyển số ở chế độ thường Sơ đồ chuyển số ở chế độ tải nặng Cũng tương tự như đã phân tích ở trên, khi ô tô hoạt động ở chế độ tải nặng, việc sang số của ô tô cũng thay đổi, khi đó tốc độ động cơ khi chuyển số lên và xuống cao hơn so với khi ở chế độ bình thường. Ví dụ: Như sơ đồ sau khi bướm ga mở 50%, việc chuyển từ số 1 lên số 2 xảy ra khi tốc độ trục thứ cấp hộp số là 1.800 v/p, từ số 2 lên số 3 xảy ra tại 3.100 v/p và từ số 3 lên số truyền tăng xảy ra tại 4500 v/p. 32 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN Hình 2.8 Sơ đồ chuyển số ở chế độ tải nặng Chế độ khi tay số ở vị trí R hoặc N Khi tay số ở vị trí R, Hộp số sẽ được điều khiển để hoạt động ở tay số có tỷ số truyền cao nhất giống như các hộp số cơ khí có cấp thông thường.Còn tại vị trí N thì các ly hợp sẽ không làm việc và động cơ không truyền mômen đến hộp số đồng thời cơ cấu gài số trong hộp số cũng ở vị trí trung gian. 2.2. Mô phỏng ô tô trang bị hệ thống truyền lực kiểu ly hợp kép 2.2.1. Phương pháp mô phỏng Thông thường, để nghiên cứu quá trình động học và động lực học của một hệ thống bất kỳ có thể thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm hoặc phương pháp mô phỏng []. Ngày nay, do sự phát triển của công cụ và các phần mềm mô phỏng chuyên dụng, việc nghiên cứu các hệ thống thông qua mô phỏng càng được sử dụng phổ biến do những ưu điểm nổi bật như: tiết kiệm chi phí nghiên cứu, kết quả nghiên cứu thu được nhanh chóng, trực quanCũng như các hệ thống kỹ thuật khác, việc nghiên cứu mô phỏng xác định các thông số động học động lực học của ô tô sẽ làm cơ sở lý thuyết ban đầu cho việc thiết kế tính toán và hoàn thiện kết cấu của ô tô nói chung. Có thể phân biệt thành hai phương pháp mô phỏng như trên hình 2.9: 33 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN - Phương pháp 1:Mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi phân liên kết giữa các vật trong hệ; - Phương pháp 2: Mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kết. Đối với phương pháp thứ nhất, việc mô phỏng được thực hiện theo 5 bước. Đầu tiên, trên cơ sở hệ thống thực cần nghiên cứu xây dựng mô hình tính toán trên cơ sở đơn giản hóa hệ thống bằng các giả thiết phù hợp với mục đích và yêu cầu nghiên cứu. Bước tiếp theo, dựa trên mô hình tính toán sẽ xây dựng mô hình toán học mô tả hoạt động của hệ thống. Với các hệ thống đơn giản, việc giải các mô hình toán học không quá khó khăn và tốn nhiều thời gian. Tuy nhiên, trên thực tế mô hình toán học mô tả hoạt động của các hệ thống kỹ thuật thường rất phức tạp do vậy, người ta thường phải sử dụng các phần mềm hỗ trợ tính toán như Matlab, Maple, Mathcad... Bước cuối cùng đó là phân tích đánh giá kết quả thu được[10]. a) b) Hình 2.9 Sơ đồ các phương pháp mô phỏng a. Mô phỏng thông qua xây dựng hệ phương trình vi phân b. Mô phỏng thông qua mô tả vật và liên kết 2.2.1.1 Phương pháp mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi phân liên kết giữa các vật trong hệ 34 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN Đây là cách thức truyền thống đã được sử dụng trong nhiều năm qua, khi mô phỏng theo phương pháp này trước tiên ta phải phân tích mô hình thành cơ hệ nhiều vật và xây dựng các hệ phương trì