Chương 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài Trong điều kiện kinh tế ngày càng phát triển, ô tô cũng dần trở thành phương tiện đi lại phổ biến khắp nơi trên thế giới. Với chất lượng cuộc sống ngày càng cao thì các tiêu chí để lựa chọn một chiếc xe như tiết kiệm nhiên liệu, công suất của xe, khả năng đảm bảo an toàn cho người lái… cũng trở nên khắc khe hơn.
Do đó các hãng đã nghiên cứu chế tạo ra hộp số nhằm đáp ứng các nhu cầu của khách hàng. Sự ra đời của hộp số tự động đã mang lại được nhiều ưu điểm hơn so với các loại hộp số khác, thỏa mãn được các điều kiện về tiết kiệm nhiên liệu, vận hành êm ái, mang lại tỷ số truyền phù hợp với điều kiện di chuyển của xe. Vì vậy việc nghiên cứu và phát triển các loại hộp số tự động cũng được chú trọng. Chính vì lý do đó chúng em quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu hộp số tự động 6T40”.
Với đồ án tốt nghiệp này, chúng em mong muốn kết quả đạt được có thể tạo cơ cở cho các nghiên cứu sau này cũng như là nguồn tài liệu tham khảo phục vụ cho công tác giảng dạy. Tổng quan nghiên cứu trong nước và ngoài nước 1. Nghiên cứu trong nước - Đề tài “Chuyên đề hộp số tự động” của các tác giả Nguyễn Duy Toàn và Dương Phúc Vinh thuộc khoa Cơ khí động lực, Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Đề tài này giúp tìm hiểu sâu hơn về cầu tạo và nguyên lý điều khiển của hộp số tự động, các ưu và nhược điểm cũng như các đặc tính riêng biệt của hộp số.
- Đề tài: “Đề xuất bộ điều khiển chuyển số trong hộp số tự động trên ô tô” của các tác giả Hồ Hữu Hùng, Nguyễn Thành Công, Phạm Trọng Tuệ. Bài báo đã đề xuất thuật toán điều khiển tay số dựa trên độ mở bướm ga và tốc độ xe bằng phần mềm Matlab - StateFlow để điều khiển hoạt động của bộ điều khiển chuyển số, kết quả nghiên cứu là cơ sở để đề xuất một thuật toán điều khiển hộp số tự động có nhiều cấp số hơn. Nghiên cứu ngoài nước - Đề tài: “Development and Testing of an Automatic Transmission Shift Schedule Algorithm for Vehicle Simulation” của các tác giả Kevin Newman, John Kargul and Daniel 1 Barba. Với việc sử dụng phần mềm ALPHA (Advanced Light-Duty Powertrain and Hybrid Analysis modeling tool) để mô phỏng và tối ưu hoá sơ đồ chuyển số dựa trên sơ đồ chuyển số ban đầu có được từ máy dyno test.
Thuật toán ALPHAshift dự đoán các điểm chuyển số của xe nhờ vào các sơ đồ sang số trên các điều kiện vận hành khác nhau và cho phép tự động điều chỉnh những thay đổi ở động cơ hoặc tay số. Các thông số này có thể được thiết lập một cách nhanh chóng như một thông số chung hoặc có thể được điều chỉnh cho một chiếc xe cụ thể tương đối nhanh chóng ngay cả với một điều kiện kiểm nghiệm hạn chế. Nhờ vào các kết quả mô phỏng, ta có được nhiều sơ đồ sang số khác nhau phục vụ cho các điều kiện vận hành khác nhau, từ hiệu suất cao đến tiết kiệm nhiên liệu - Đề tài: “Gear shift strategies analysis of the automatic transmission in comparison with the double clutch transmission” của các tác giả Cesar Henrique Ferreira Amendola, Schaeffler do Brasil Ltda và Divisão LuK Embreagens. Đề tài so sánh sự khác nhau của hộp số tự động và ly hợp kép với các chiến lược chuyển số khác nhau.
Đề tài giúp ta có cái nhìn tổng thể về đặc điểm, khả năng vận hành của hộp số và sự thoải mái khi sang số ở các điều kiện vận hành khác nhau của từng loại hộp số. - Đề tài “Gear Shifting Strategies Co-simulations to Optimize Vehicle Performance and Fuel Consumption” của các tác giả Jony J. Dionísio and Franco G. Đề tài nghiên cứu về việc kết hợp sử dụng hai phần mềm Adams và Matlab/Simulink tối ưu hoá sơ đồ sang số phục vụ cho việc vận hành với hiệu suất cao mà vẫn đảm bảo tính tiết kiệm nhiên liệu.
Để tối ưu hóa hiệu suất mô phỏng của xe và mức tiêu thụ nhiên liệu, một thuật toán kết hợp các kết quả chuyển số đã được thực hiện và phát triển. Bằng cách so sánh các kết quả mô phỏng ở các điều kiện vận hành khác nhau như: Tiết kiệm nhiện liệu, momen xoắn cực đại, công suất cực đại, sang số ở số vòng quay 3500 và 4500 v/p, từ đó chọn ra sơ đồ sang số tốt nhất. Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu về hộp số tự động 6T40. - Mô hình hóa hệ thống truyền lực trên xe Chevrolet Malibu 2013 sử dụng hộp số 6T40 bằng phần mềm Matlab/Simulink.
2 - Tiến hành mô phỏng hoạt động của hệ thống từ mô hình đã xây dựng, sau đó rút ra được kết luận và định hướng lối phát triển của đề tài phục vụ quá trình học tập và nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu Đề tài “Nghiên cứu hộp số tự động 6T40” trên xe Chevrolet Malibu sẽ tập trung nghiên cứu các nội dung sau: • Nghiên cứu đặc tính động cơ trên xe Chevrolet Malibu • Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và đặc tính của hộp số tự động 6T40 • Nghiên cứu hệ thống thủy lực trên hộp số • Mô phỏng hệ thống bằng phần mềm Matlab/Simulink • Đánh giá kết quả và hướng phát triển của đề tài 1. Phương pháp nghiên cứu Việc nghiên cứu và hoàn thiện đồ án với những mục tiêu đã đặt ra ban đầu, nhóm em đã sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau: • Tổng hợp lý thuyết từ “Lý thuyết ô tô” và “Tính toán và thiết kế ô tô”. • Tham khảo các thông số của xe và hộp số từ hãng Chevrolet.
• Tham khảo ý kiến từ giảng viên hướng dẫn. • Mô phỏng hoạt động của hộp số bằng phần mềm Matlab/Simulink. Phạm vi nghiên cứu Việc nghiên cứu đồ án sẽ được thực hiện trong các phạm vi sau: • Nghiên cứu lý thuyết về hộp số tự động 6T40 • Thực hiện mô phỏng bằng phần mêm Matlab/Simulink • Khảo sát và đánh giá các đồ thị thu được từ việc mô phỏng 3 1. Kế hoạch thực hiện Bảng 1.1 Bảng kế hoạch thực hiện đồ án Thời gian thực hiện Nội dung công việc 02/02/2024 Nhận đề tài từ giảng viên hướng dẫn.
03/03/2024 – 31/03/2024 Tìm kiếm tài liệu, các bài báo về hộp số tự động 6T40 và cách mô phỏng hộp số bằng phần mềm Matlab/Simulink. 01/04/2024 – 25/04/2024 Nghiên cứu về đường truyền công suất của hộp số. 26/04/2024 – 05/05/2024 Nghiên cứu về hệ thống thủy lực và cách điều khiển của hộp số. 06/05/2024 – 15/05/2024 Xây dựng mô hình của hộp số bằng phần mềm Matlab/Simulink.
16/05/2024 – 28/06/2024 Thực hiện đánh giá kết quả thu được qua quá trình mô phỏng. 29/05/2024 – 07/06/2024 Hoàn thiện bài thuyết minh Word và file báo cáo PowerPoint. 10/06/2024 Nộp đề tài hoàn chỉnh về Bộ môn. GIỚI THIỆU VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 6T40 2.
Giới thiệu chung hộp số tự động 6T40 trên xe Chevrolet Malibu 2013 Hộp số tự động 6T40 là hộp số được sản xuất bởi General Motors Company (GM), được trang bị trên xe Chevrolet Malibu 2013. Hộp số 6T40 có 6 số tiến và 1 số lùi sử dụng bộ truyền động bánh răng hành tinh được điều khiển bằng bộ điều khiển thủy lực.1 Hộp số 6T40 Hộp số 6T40 bao gồm các bộ phận chính: • Bộ biến mô thủy lực: truyền và ngắt công suất từ động cơ đến hộp số. • Bộ truyền bánh răng hành tinh: có nhiệm vụ thay đổi tốc độ đầu ra, thay đổi momen xoắn và chiều quay trước khi truyền đến bộ truyền động cuối cùng. • Bộ vi sai: là bộ phận kết nối cuối cùng trước khi lực được truyền đến các bánh xe.
Bộ vi sai đóng vai trò là cầu nối trung gian truyền lực. Ngoài ra nó còn có chức năng điều khiển tốc độ vòng quay của bánh xe trái phải một cách độc lập. • Bộ điều khiển thủy lực: có tác dụng tạo ra áp suất đẩy dầu đến các phanh, ly hợp và các bộ phận khác của hệ thống điều khiển thủy lực. 5 • Bộ điều khiển điện tử: điều khiển thời điểm chuyển số bằng cách sử dụng van điện từ của bộ điều khiển thủy lực.
Bộ biến mô thủy lực Hình 2.2 Bộ biến mô thủy lực Biến mô thủy lực là một loại khớp nối chất lỏng được sử dụng để truyền năng lượng quay từ động cơ đến hộp số. Vị trí của biến mô được đặt ở giữa động cơ và hợp số và đóng vai trò như một ly hợp trong hộp số sàn. Biến mô có chức năng tách tải trọng ra khỏi nguồn năng lượng chính đến từ động cơ. Chức năng của biến mô thủy lực • Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền (hay không truyền) momen động cơ đến hộp số.
• Khuếch đại momen từ động cơ vào hộp số bằng việc sử dụng dầu hộp số tự động như một môi chất. • Hấp thụ các dao động xoắn của hệ thống truyền lực và động cơ. • Đóng vai trò như một bánh đà để làm cho chuyển động quay của động cơ trở nên đều hơn. • Dẫn động bơm dầu của bộ điều khiển thủy lực.
6 Cấu tạo của biến mô thủy lực Hình 2.3 Cấu tạo của bộ biến mô thủy lực Biến mô gồm 3 bộ phận chính: • Bánh bơm Các cánh bơm được với trục động cơ thông qua vỏ bộ biến mô. Nó là các cánh quạt cong và có góc cạnh. Bộ bánh bơm bao gồm dầu hộp số quay cùng với tốc độ động cơ. Khi bánh bơm quay, lực ly tâm làm cho dầu văng ra phía ngoài.
Các cánh của bánh bơm được thiết kế theo cách hướng môi chất lỏng về phía các cánh turbine. Nó hoạt động như một máy bơm ly tâm hút môi chất từ hộp số tự động và đưa vào turbine. • Stator: Chức năng chính của stator là định hướng đường hồi về cho môi chất từ turbine để chất lỏng đi vào bánh bơm theo hướng quay của bánh bơm. Khi chất lỏng đi vào theo hướng quay của bánh bơm, nó sẽ làm tăng momen xoắn lên nhiều lần.
Stator thay đổi hướng của môi chất lên đến gần 90 độ. Nó được gắn với khớp một chiều nên chỉ xoay được theo 1 hướng. Turbine được kết nối với hệ thống truyền lực còn stator nằm ở giữa bánh bơm và turbine. • Turbine: Turbine được kết nối với trục đầu vào hộp số tự động.
Nó cũng bao gồm các cánh cong và có góc cạnh. Cánh turbine được thiết kế giúp cho môi chất có thể hướng về phía bánh bơm. Khi turbine quay thì hộp số cũng quay làm cho xe có thể di chuyển.