CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Mục đích chương này là kết cấu các loại đệm cách dao động động cơ đốt trong, phân tích tổng quan nghiên cứu dao động động cơ ô tô trong và ngoài nước cuối cùng phân tích các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu. Từ đó đưa ra mục đích, phương pháp và nội dung nghiên cứu của luận văn. Công dụng, phân loại và yêu cầu đối với hệ đệm cách dao động động cơ đốt trong a) Công dụng: Ngăn cách và giảm dao động truyền từ động cơ xuống thân xe và ngược lại truyền từ thân xe lên thân động cơ. Ngoài ra còn chức năng điều khiển cân bằng động của động cơ.
b) Phân loại hệ thống đệm cách dao động: - Phân loại theo bộ phận đàn hồi và giảm chấn: + Hệ thống đêm cách dao động cao su; + Hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực; + Hệ thống đệm cách dao động cao su điện tử. - Phân loại theo điều khiển tích cực + Hệ thống đệm cách dao động bị động; + Hệ thống đệm cách dao động bán chủ động; + Hệ thống đệm cách dao động chủ động. c) Yêu cầu - Tính đàn hồi cao: đảm bảo giảm các dao động ở các tần số kích thích thấp và cao; - Dập tắt tốt: đảm bảo dập tắt các dao động ở các tấn số kích thích thấp và cao; - Làm việc trong môi trường khắc nhiệt; - Có độ bền cao. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.
Bố trí chung các đếm cách dao động trên ô tô Các đệm cách có các chức năng như phần trên, bố trí chung các loại đệm cách dao động trên ô tô được thể hiện trên hình 1.1 và hệ thống đệm cách dao động trên động cơ đốt trong được thể hiện trên hình 1. Các đệm cách dao động động cơ tiếp nhận lực kích thích cả tần số thấp và cao do mấp mô mặt đường và động cơ truyền tới. Hệ thống đệm cách dao động trên xe ô tô Hình 1. Hệ thống đệm cách dao động động cơ đốt trong Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 5 Lịch sử phát triển đệm cách dao động động cơ đốt trong được thể hiện trên hình 1.
Lịch sử phát triển hệ thống đệm cách dao động động cơ đốt trong 1. Phân tích các kết cấu đệm cách dao động động cơ Đặc điểm kết cấu và các ưu nhược điểm của các hệ thống đệm cách dao động động cơ đốt trong được phân tích dưới đây: a) Hệ thống đệm cách dao động cao su Hình 1. Hệ thống đệm cách dao động cao su của động cơ đốt trong * Ưu điểm: + Kết cấu đơn giản và dễ chế tạo; + Giảm hiệu quả được tiếng ồn và dao động khi tần số kích thích cao; Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 6 * Nhược điểm: hệ số cản của hệ thống nhỏ do đó khó giảm được dao động dưới tác động tần số kích thích thấp. Chính vì nhược điểm này các nhà nghiên cứu đã đề xuất hệ thống đệm cách dao động động cơ đốt trong kết hợp cao su và thủy lực sẽ tiếp tục được trình bày dưới đây.
Hệ thống treo (đệm cách dao động) kết hợp thủy lực và cao su Để tăng hiệu quả hệ thống cách dao động động cơ khi tần số kích thích ở các tần số thấp các nhà nghiên cứu và thiết kế đã sử dụng dầu thủy lực, kết cấu hệ thống đệm cách dao động cao su kết hợp thủy lực. Kết cấu đệm cách dao động cao su kết hợp thủy lực được thể hiện hình 1.5 và mô hình dao động của hệ thống đệm cách dao động cao su kết hợp thủy lực được thế hiện hình 1. Hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực của động cơ đốt trong[22] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc. Mô hình dao động của hệ thống đệm cách dao động cao su kết hợp thủy lực * Ưu điểm: Giảm hiệu quả được tiếng ồn và dao động khi tần số kích thích thấp do nâng cao giá trị hệ số cản của hệ thống treo.
* Nhược điểm: + Kết cấu phức tạp; + Mặc dù đã cải thiện đáng kế đặc tính cản của hệ thống so với hệ thông cao su thuần túy sử dụng ma sát sinh ra hệ số cản, tuy nhiên đây vẫn là hệ thống bị động. Chính vì vậy nhược điểm này các nhà nghiên cứu đã đề xuất hệ thống điệm cách hệ thống treo (hệ thống cách dao động) động cơ đốt trong kết hợp cao su và thủy lực có điều khiển hệ số cản sẽ tiếp tục được trình bày dưới đây. Hệ thồng đệm cánh dao động bán chủ động Xu hướng phát triển hệ thống đệm cách dao động dao động cao thủy lực bán chủ động cơ đốt trong được thể hiện trên hình 1. Để điều khiển thông minh hệ số cản của hệ thống đệm cách dao động của động cơ, hiện nay nhà nghiên cứu và nhà thiết kế đã đưa ra nhiều lý thuyết điều khiển khác nhau nhằm điều khiển hệ số cản phù hợp với các điều kiện làm việc của động cơ.
Mô hình hóa hệ thống đệm cách dao đông cao su thủy lực bán tự động được thể hiện trên hình 1. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc. Hệ thống đệm động cơ cao su thủy lực bán chủ động[21] Hình 1. Mô hình hóa hệ thống đệm cách dao đông cao su thủy lực bán tự động[21] * Ưu điểm: Giảm được dao động với mọi điều kiện làm việc khác nhau do điều khiển giá trị hệ số cản của hệ thống treo (đệm cách dao động) một cách tiện nghi.
* Nhược điểm: + Kết cấu phức tạp và giá thành đắt; Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 9 + Mặc dù giảm đáng kể dao động cũng như tiếng ồn của động cơ đốt trong gây ra, tuy nhiên vẫn chưa điều khiển được độ cứng của hệ thống. Chính vì vậy hệ thống đệm cách dao động điện từ ra đời sẽ tiếp tiếp tục được trình bày dưới đây. Hệ thồng đệm cánh dao động chủ động Xu hướng phát triển và hoàn thiện hệ thống đệm cách dao động dao động chủ động động cơ đốt trong được thể hiện trên hình 1. Để điều khiển thông minh cả hai thông số độ cứng và hệ số cản của hệ thống đệm cách dao động của động cơ với các điều kiện làm việc của động cơ.
Kết cấu hệ thống đệm cách dao động điện từ ra đời, một mô hình hóa hệ thống đệm cách dao đông cao điện từ chủ động được thể hiện trên hình 1. Hệ thống đệm cách dao động điện từ chủ động[23] Hình 1. Mô hình hóa hệ thống đệm cách dao đông cao điện từ chủ động [23] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 10 * Ưu điểm: Giảm được dao động với mọi điều kiện làm việc khác nhau do điều khiển giá trị cả giá trị độ cứng và hệ số cản của hệ thống một cách tiện nghi. Do vậy nó có ưu điểm hệ thống đệm cách dao động cao thủy lực bán chủ động.
* Nhược điểm: + Kết cấu phức tạp và giá thành đắt; + Mặc dù giảm dao động cũng như tiếng ồn của động cơ đốt trong gây ra tốt hơn hệ thống đệm cách dao động bán chủ động, tuy nhiên trong luận văn này tác giả chỉ xem xét hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực bán chủ động. Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế a. Nghiên cứu trong nước Trong xu thế hội nhập ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đã có những bước tiến đáng kể trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu như dây chuyền lắp ráp, công nghệ sản xuất thân vỏ…Năm 2018 đánh dấu thương hiệu ô tô mang thương hiệu Vinfast và tháng 6 năm 2019 nhà máy sản xuất ô tô Vinfast bắt đầu đi vào hoạt động. Thông qua thống kê các bài báo, các đề tài, luận văn được công bố, lĩnh vực dao động ô tô cũng được các nhà khoa học Việt Nam quan tâm nghiên cứu từ sớm và các mô hình dao động thường xem nhẹ đến ảnh hưởng của dao động động cơ.
Năm 2003, nghiên cứu ảnh hưởng của mô men xoắn động cơ đến hệ thống truyền lực thủy cơ được tác giả Nguyễn Khắc Tuân[7] đề cập trong luận văn Cao học của mình, kết quả đánh giá ảnh hưởng các chế tải khác nhau ảnh hưởng đến dao động hệ thống truyền lực. Năm 2006, khảo sát dao động xoắn trục khuỷu động cơ và ảnh hưởng của nó đến hệ thống truyền lực trên ô tô được tác giả Khiếu Hữu Hùng[8] trình bày trong luận văn Cao học của mình, kết quả nghiên cứu chỉ ra được tần số công hưởng của cơ hệ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 11 Năm 2009, mô phỏng dao động động cơ đốt trong và xem xé ảnh hưởng của nó đến độ êm dịu chuyển động của ô tô du lịch được tác giả Nguyễn Tân Chính[9] trình bày trong luận văn Cao học của mình, kết quả nghiên cứu đã phân tích của các thông số hệ thống treo động cơ như độ cứng và hệ số cản của động cơ ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động của ô tô du lịch. Tuy nhiên các tác giả trên chưa đánh giả được ảnh hưởng của các lực kích thích động cơ đến độ êm dịu chuyển động của ô tô.
Năm 2010, một nghiên cứu về mô hình và mô phỏng của dao động theo phương đứng từ sự kết hợp của hai kích thích từ mô men xoắn của động cơ và kích thích từ mặt đường được Nguyễn Khắc Tuân và Lê Văn Quỳnh[12] công bố trên kỷ yếu hội nghị Quốc tế, kết quả nghiên cứu đánh ra ảnh hưởng khi có hoặc không có kích thích mô men xoắn từ động cơ đốt trong đến độ êm dịu chuyển động của ô tô du lịch và khi xe chuyển động trên mặt đường điều hòa có các thông số mặt đường như q=0.015m, s=6m, va=11,1m/s2 và khi xe đi tay số 5, gia tốc bình phương trung bình của thân xe tăng 9,7% khi không kể đến kích thích từ mô men xoắn của động cơ.
