TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU CHỨC NĂNG VI SAI TRONG VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ơ TƠ Học viên: ĐẶNG THẾ DŨNG Khóa: 2012A Người HDKH: PGS.TS VÕ VĂN HƯỜNG Hà Nội, ngày 6/1/2014 NỘI DUNG ”Nghiên cứu chức vi sai vấn đề điều khiển động lực học ô tô” đưa nghiên cứu việc tăng tính ổn định cách phân chia mô men hợp lý Cụ thể điều khiển vi sai ô tô đại Để đạt mục tiêu luận văn bao gồm phần sau: Chương 1: Tổng quan vi sai ô tô; Chương 2: Các dạng vi sai truyền thống; Chương 3: Vi sai điều khiển động lực học ô tô; CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VI SAI Động đốt hộp số (3) Vi sai (6) Truyền lực-vi sai trước (2) sau (5) Khi chuyển động đường không phẳng xe quay vòng, bánh xe chuyển động với vận tốc góc khác nhau, gây cưỡng động học bánh phải trái, vận tốc góc trung bình cầu trước sau Vì vậy, cần có cấu cho phép bánh xe quay với vận tốc góc khác nhau; vi sai (differential) CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VI SAI Chức cụm truyền lực vi sai ô tô: Chức truyền mô men ; Chức vi sai: cho phép hai bánh xe/ hai cầu quay với số vịng quay khác nhau; Chức khóa vi sai: để bảo đảm truyền lực hệ số bám bánh xe khác cần có khóa vi sai vi sai ma sát cao vi sai có điều khiển; Chức điều khiển: tăng tốc phanh, mô men cấp thường vượt qua tới hạn, xe quay vịng thừa thiếu; xe ổn định tính điều khiển CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VI SAI Tiêu chuẩn đánh giá hệ truyền lực hệ truyền lực xe Có tiêu chí đánh giá hệ truyền lực bản: Khơng gian sử dụng an toàn thụ động; Trọng lượng tải hữu ích; Khả kéo; Tính tiện ích; Động lực học CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VI SAI Tiêu chuẩn đánh giá hệ truyền lực hệ truyền lực xe Các phương án bố trí cho xe con: (1)Động đặt trước cầu chủ động đặt trước; (2)Động đặt trước cầu chủ động đặt sau; (tiêu chuẩn) (3)Động đặt trước 4WD; (4)Động đặt sau, 4WD; (5)Động đặt sau cầu sau chủ động; (6)Động đặt sau cầu chủ động đặt trước CHƯƠNG VI SAI TRUYỀN THỐNG Truyền lực vi sai cầu Truyền lực cuối vi sai cầu, gọi chung cầu, có bốn nhiệm vụ:  Tăng tỷ số truyền Thay đổi hướng truyền lực qua cặp bánh chậu (2) với bánh dứa (1);  Cho phép bán trục (3) quay tương đối thông qua cụm bánh hành tinh (7,8) Phân bố mô men điện tử CHƯƠNG VI SAI TRUYỀN THỐNG Vi sai ma sát cao Khi không truyền mô men chốt chữ thập nằm vào rãnh (6) Khi có mơ men, chốt chữ thập quay tương vỏ vi sai, mặt vát đầu chốt trượt bề mặt rãnh (6) Mô men truyền lớn lực tiếp Fd lớn lực ép Fs lớn Lực Fs xuất hiện, ép vào bánh hành tinh ép vào cốc (3), tiếp tục ép đĩa ma sát (7,8) Mô men ma sát ly hợp đĩa xuất hiện, phanh bán trục (1) với vỏ vi sai, đồng thời cốc (3) Vi sai ma sát nhờ ly hợp đĩa khố bánh hành tinh tự khóa CHƯƠNG VI SAI TRUYỀN THỐNG Vi sai ma sát cao Ý nghĩa đặc trưng loại trục vít ăn khớp theo đường xoắn ốc trục vít bán trục (1) quay trục vít hành tinh (2) thân khơng quay trục vít Sở dĩ đạt điều độ dốc xoắn bán trục bé độ dốc vít hành tinh Cần ý rằng, với bánh thẳng nghiêng có tính thuận nghịch hiệu suất cịn bánh xoắn khơng có tính thuận nghịch đó; nghĩa hiệu suất thuận cao Vi sai bánh vít hành tinh Răng xoắn bán trục; xoắn hành tinh; bánh chậu; bánh dẫn; bán trục; vỏ vi sai; chố trục bánh dẫn CHƯƠNG VI SAI TRUYỀN THỐNG Vi sai ma sát cao Khi có chuyển động tương hai đĩa chủ động bị động, dầu hai mặt kề sát bị nén tạo thành mơ men cản mà độ lớn phụ thuộc với độ nhớt tốc độ tương đối hai bề mặt Dầu Silicon phát triển cho mục đích có khả ổn định nhiệt độ nhớt tuổi thọ cao Vi sai ly hợp đĩa bánh mặt trời; bánh hành tinh; chốt chữ thập; vỏ vi sai; đệm; mặt bích bánh chậu; hộp đĩa ly hợp; bán trục; đế bán trục CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Điều khiển động lực học Động lực học ô tô chỉnh thể quán, không tách rời Khi chuyển động đường, xe chịu yếu tố ngoại cảnh gió, đường nghiêng/dốc, độ bám chịu tác động lái xe mức độ ga (MA), phanh (MB) quay vô lăng Các yếu tố ngoại cảnh phản ứng lái xe ngẫu nhiên, khác lái xe Tương tác bánh xe với đường có tính chất phi tuyến: CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Điều khiển động lực học Các mô đun điều khiển phân sau: Điều khiển động lực học phương dọc Điều khiển động lực học phương thẳng đứng Điều khiển động lực học phương ngang Điều khiển tích hợp CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Điều khiển động lực học dọc Mục tiêu điều khiển động lực học dọc điều khiển Lực kéo/ lực phanh; tối ưu q trình tăng tốc phanh thơng qua ABS TCS Hệ tích hợp ABS TCS điều khiển ổn định hướng ESP Động lực học phương dọc điều khiển theo: Phương thức: Điều khiển hệ số trượt Công cụ: - Hệ thống phanh ABS/TCS - Vi sai điện tử/Phân bố mô men Trạng thái điều khiển quay vòng thiếu thừa CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Điều khiển động lực học ngang Khi quay vô lăng, lái xe không xác định xác góc quay bánh xe cần thiết Vì việc quay vơ lăng khơng xe chuyển động khơng quỹ đạo Đặc tính quay vòng thừa thiếu hai hàm điều khiển cần quan tâm, đặc trưng góc lệch bên bánh xe vận tốc gia tốc góc quay thân xe quanh trục thẳng đứng Để kiểm soát việc đánh lái khơng lái xe, hệ thống lái tích cực đời Các thơng số đặc trưng đặc tính quay vòng CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Điều khiển động lực học phương thẳng đứng  Hệ thống treo điều khiển  Điều khiển mức  Giảm chấn điện tử  Thanh ổn định tích cực Hệ thống treo tích cực kiểu lị xo- thuỷ lực: a.Không điều khiển lắc dọc phanh; b.Điều khiển lắc dọc phanh; c.Không điều khiển lắc dọc tăng tốc; d.Điều khiển góc lắc dọc tăng tốc CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TƠ Hướng phát triển an tồn động lực học “Điều khiển động lực học ô tô biện pháp tự động hố phần, tích hợp, mở rộng khả vốn bị hạn chế lái xe” Lịch sử phát triển điện tử ô tô CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Điều khiển động lực tích hợp Trong tơ, động lực học phương thẳng đứng điều khiển theo: Điều khiển hệ thống treo; Điều khiển mức; Điều khiển ổn định; Điều khiển giảm chấn Điều khiển tích hợp dọc ngang Trong phương dọc, điều khiển: ABS/TCS; Điều hòa lực phanh; Phân chia mô men (Vi sai điện tử) Phương ngang điều khiển: Lái bánh; Lái tích cực Hệ điều khiển tích hơp GCC CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Vi sai điện tử điều khiển động lực học ô tô Sơ đồ hệ thống điều khiển mô men theo yêu cầu phù hợp nhu cầu động lực học mà ESP xác định Cầu trước sau phân theo tỷ lệ 40%/60% Cầu sau phân chia theo tỷ lệ 10%/50%; cầu trước cô định 20%/20% Trên thực tế mô men cầu 35%; 28%; 20% 17% Sơ đồ hệ thống điều khiển mô men theo yêu cầu CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Vi sai điện tử điều khiển động lực học ô tô Trong hệ điều khiển ổn định ngang AYC có hai vi sai cầu trước sau điều khiển điện tử thông qua hai ly hợp thủy lực Vi sai vi sai thường có tỷ lệ phân mơ men cố định 50/50 Bộ xử lý trung tâm ADC+AYC nhận tín hiệu từ Cảm biến vơ lăng, gia tốc dọc, gia tốc ngang, góc bướm ra; ECU nhận tín hiệu tùy chọn 4WD, khóa phanh dừng, tín hiệu từ ABS-ECU, sau ADC+AYC xác định chế độ cấp mô men cho bánh xe theo điều kiện ổn định Cơ cấu chấp hành hệ thống bơm thủy lực ly hợp ma sát nhiều đĩa vi sai Sơ đồ vi sai điều khiển điều khiển tích hợp CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Vi sai điện tử điều khiển động lực học ô tô Nguyên lý loại vi sai dùng ly hợp ma sát nhiều đĩa, mô men thay đổi nhờ lực ép đĩa ép thông qua điều khiểu áp suất dầu Chức điều khiển ECU vi sai điện tử Vi sai Hãng Volvo CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Các phương án bố trí vi sai Hệ truyền lực 4WD khí Bố trí ly hợp ma sát gài tay Hình bên trái bố trí vi sai tự (không gài cưỡng bức) bên phải vi sai gài tay CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Các phương án bố trí vi sai Hệ 4WD thụ động tự khóa vi sai Hệ 4WD ly hợp ma sát ướt CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ơ TƠ Các phương án bố trí vi sai Hệ truyền lực 4WD vi sai điều khiển điện tử (activ) Hệ truyền lực 4WD ly hợp điều khiển điện tử (activ) KẾT LUẬN Nghiên cứu tổng quan động lực học tơ nhằm mục đích tăng tính ổn định, giảm thiểu yếu tố nguy hiểm cho ô tô di chuyển Trong nhiều nghiên cứu trước đây, tác giả thường tập trung vào việc xây dựng mơ hình động lực học khảo sát trường hợp Nhưng nội dung đề tài, tác giả nghiên cứu dạng vi sai, hệ ô tô khác đưa phương án điều khiển vi sai với nội dung cụ thể: Tổng quan vi sai ô tô; Các dạng vi sai truyền thống; Vi sai điều khiển động lực học ô tô EM XIN TRÂN TRỌNG CẢM ƠN./ 28 ...NỘI DUNG ? ?Nghiên cứu chức vi sai vấn đề điều khiển động lực học ô tô? ?? đưa nghiên cứu vi? ??c tăng tính ổn định cách phân chia mô men hợp lý Cụ thể điều khiển vi sai ô tô đại Để đạt mục tiêu... động lực học ? ?Điều khiển động lực học ô tô biện pháp tự động hố phần, tích hợp, mở rộng khả vốn bị hạn chế lái xe” Lịch sử phát triển điện tử ô tô CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Điều. .. cô định 20%/20% Trên thực tế mô men cầu 35%; 28%; 20% 17% Sơ đồ hệ thống điều khiển mô men theo yêu cầu CHƯƠNG VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Vi sai điện tử điều khiển động lực học ô tô Trong