điều khiển truyền lực hộp số trên ô tô

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------------------------------------------------

BÀI TẬP LỚN
MÔN HỌC : CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ
ĐỀ TÀI : Hệ thống điều khiển truyền lực trên ô tô TOYOTA
INOVA 2014

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Mạnh Dũng
Nhóm : 07

Lớp : 20202AT6005002

Khố : 13
SVTH :

+ Đặng Đình Thành- 2018601430
+ Phạm Văn Chung- 2018602203
+ Nguyễn Đức Lâm-2018601314


+ Bùi Sỹ Khương- 2018603131
+ Phạm Huy Hoàng- 2018606393


Mục lục
Chương 1 Tổng quan hệ thống điều khiển hộp số tự động.....................2
1.1 Phân loại.........................................................................................4
1.2 Chức năng của hộp số tự động.......................................................9
1.3 Sơ đồ điều khiển và nguyên lý hoạt động:...................................10

Chương 2 Cấu tạo cơ bản của hộp số tự động......................................15
2.1 Cấu tạo của hộp số cơ khí............................................................15
2.2 Cấu tạo của hộp số điều khiển thủy lực.......................................24
2.3 Cấu tạo của các cụm chi tiết chính trong hệ thống điều kiển.....27
Chương 3: Mạch điều khiển truyền lực trên xe TOYOTA INNOVA
2014.................................................................................................................33
3.1 sơ đồ nguyên lý...............................................................................33
3.2 Phương pháp chuẩn đoán , bảo dưỡng và sửa chữa.....................35

1


Danh mục hình ảnh
Hình 1 Hộp số tự động vơ câp................................................................4
Hình 2 Hộp số tự động có cấp.................................................................5
Hình 3 Hộp số tự động hồn tồn bằng thủy lực....................................7
Hình 4: Hộp số tự động điều khiển bằng điện từ....................................8
Hình 5:Hộp số tự động loại FF và loại FR..............................................9
Hình 6: Sơ đồ khối điều khiển thời điểm chuyển số.............................11
Hình 7: Sơ đồ chuyển số.......................................................................11
Hình 8: Sơ đồ chuyển số S-1.................................................................12
Hình 9: Sơ đồ chuyển số S-2.................................................................12
Hình 10: Sơ đồ chuyển số S-3...............................................................13
Hình 11: Sơ đồ chuyển số S-4...............................................................13
Hình 12: Sơ đồ điều khiển thời điểm chuyển số...................................14
Hình 13: Cấu tạo hộp số cơ khí.............................................................15
Hình 14: Vỏ hộp số...............................................................................16
Hình 15: Các trục của hộp số................................................................16
Hình 16: Trục sơ cấp.............................................................................17
Hình 17: Trục trung gian.......................................................................17

Hình 18: Trục thứ cấp...........................................................................18
Hình 19: Trục số lùi..............................................................................18
Hình 20: Bánh răng...............................................................................19
Hình 21: Bộ đồng tốc............................................................................20
Hình 22: Cơ cấu dẫn động điều khiển gài số........................................21
Hình 23: Điều khiển gán tiếp................................................................22
Hình 24: Cơ cấu định vị và khóa số......................................................23
Hình 25: Cơ cấu khóa thanh trượt.........................................................23
Hình 26: Cấu tạo của hộp số điều khiển thủy lực.................................24
Hình 27: Bộ bánh răng hành tình..........................................................25
Hình 28: Bộ ly hợp thủy lực.................................................................26
2


Hình 29: Các bộ phận điều khiển điện tử..............................................28
Hình 30: Cơng tắc chọn chế độ hoạt động............................................29
Hình 31: Cơng tắc khởi động trung gian...............................................30
Hình 32: Cảm biến vị trí bướm ga........................................................31
Hình 33: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát...........................................32
Hình 34: Điện trở..................................................................................32
Hình 35: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển truyền lực trên xe TOYOTA
INNOVA 2014.................................................................................................33
Hình 36: Hộp số....................................................................................35

3


Chương 1 Tổng quan hệ thống điều khiển hộp số tự động

1.1 Phân loại

Có nhiều cách để phân loại hộp số tự động
1.1.1 Phân loại theo tỷ số truyền
Hộp số tự động vơ cấp :là loại hộp có khả năng thay đổi tự động , liên tục tỷ
số truyền nhờ sự thay đổi bán kính quay của puly.

Hình 1 Hộp số tự động vơ câp

+ Hộp số tự động có cấp : khác với hộp số vô cấp , hộp số tự động có cấp
cho phép thay đổi tỷ số truyền theo các cấp số nhờ các bộ truyền bánh răng.

4


Hình 2 Hộp số tự động có cấp

1.1.2 Phân loại theo cách điều khiển
+ Theo cách điều khiển có thể chia hộp số tư động làm 2 loại , chúng
khác nhau về hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số và thời điểm khóa
biến mơ . Một loại là điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực , loại kia điều khiển
bằng từ trường (ECT),nó sử dụng ECU để điều khiển và có thêm chức năng
chẩn đốn và dự phòng .
+ Hộp số điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực hoạt đọng bởi sự biến đổi
một cách cơ khí tốc độ xe thành áp suất li tâm và độ mở bướm ga thành áp
suất bướm ga rồi dùng các áp suất thủy lực này điều khiển hoạt động của các
ly hợp và phanh trong cụm bánh răng hành tinh , do đó điều khiển thời điểm
lên xuống số . nó được gọi là phương pháp điều khiển thủy lực .
+ Mặt khác đối với các hộp số điều khiển điện từ ECT , các cảm biến
phát hiện tốc độ xe và độ mở bướm ga biến chúng thành tín hiệu và gửi
chúng về bộ điều khiển ECU . Dựa trên tín hiệu này ECU điều khiển hoạt
động các ly hợp ,, phanh thông qua các van và hệ thống thủy lực .

5


+hộp số tự dộng điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực:điều khiển hoàn
toàn số cơ học bằng cách phát hiện tốc độ xe bằng thủy lực thông qua van
điều tốc và phát hiện độ mở bàn đạp ga từ bướm ga thông qua dộ dịch chuyển
của cáp bướm ga .
 Loại này sử dụng ECU-ECT để điều khiển hộp số thơng qua các tín
hiệu điều khiển điện tử .
Sơ đờ tín hiệu điều khiển :
Tín hiệu điện của các cảm biến ( cảm biến tốc dộ , cảm biến vị trí chân
ga ...)và tín hiệu thủy lực từ bàn đạp ga ( qua cáp chân ga ->bướm ga ->cảm
biến vị trí bướm ga )->ECU động cơ -> ECT –ECU->van điện tử -> các cần
sang số ->bộ bánh răng hành tinh và bộ biến mô .

>Loại điều khiển hoàn toàn thủy lực :
Loại này sử dụng cáp bướm ga và các tín hiệu điện từ điều khiển để điều
khiển hộp số tự động .
Sơ đồ tín hiệu điều khiển :
Bàn đạp ga->cáp dây ga -> cáp bướm ga -> van bướm ga, van ly tâm ->van
sang số ->bộ truyền bánh răng hành tinh và bộ biến mô.

6


Hình 3 Hộp số tự động hoàn toàn bằng thủy lực
+Hộp số tự động điều khiển bằng điện tư : hộp số này sử dụng ấp suất
thủy lực để tự động chuyển số theo các tín hiệu điều khiển của ECU .ECU
điều khiển các van điện tử tùy theo tình trạng của động cơ và của xe do các bộ

cảm biến xác nhận , từ đó điều khiển áp suất dầu thủy lực . Ớ đồ tín hiệu điều
khiển :

 tín hiệu điện tử các cảm biến ( cảm biến chân ga , cảm biến dầu hộp sô
,cảm biến tôc độ động cơ , cảm biến tôc dộ xe , cảm biến đếm vòng
quay , cảm biến tôc độ tuabin...) và tín hiệu điện từ từ bộ điều khiển
thủy lực-> ECT động cơ và ECU ->tín hiệu điện đến các van điện tử
->bộ biến mô và bánh răng hành tinh .

7


Hình 4: Hộp số tự động điều khiển bằng điện từ
1.1.3 Phân loại theo cấp sớ trùn :
+ Có nhiều loại hộp số tự động ,hiện nay thông dụng nhất là loại 4,5,6 cấp
số , có một số loại xe còn được trang bị hộp số 8 cấp .
1.1.4 Phân loại theo cách bố trí trên xe:
- loại FF:
Hộp số tự động sử dụng cho xe có hộp số đặt trước , cầu trước chủ động .Loại
này được thiết kế gọn do chúng được bố trí ở khoang động cơ .
-loại FR:
Hộp số tự động sử dụng cho xe có động cơ đặt trước ,cầu sau chủ động .Loại
này có bộ truyền bánh răng cuối cùng lắp ở bên ngoài nên nó dài hơn

8


Hình 5:Hộp số tự động loại FF và loại FR

1.2 Chức năng của hộp số tự động

Về cơ bản hộp số tự động có chức năng như hộp số thường, tuy nhiên hộp số
tự động cho phép đơn giản hóa việc điều khiển hộp số, quá trình chuyển số
êm dịu, không cần ngắt đường truyền công suất từ động cơ xuống khi sang số.
Hộp số tự động tự chọn tỉ số truyền phù hợp với điều kiện chuyển động của
oto, do đó tạo điều kiện chuyển động gần như tối ưu cơng suất của động cơ.
Vì vậy hộp số tự động có những chức năng cơ bản sau:
-Tạo ra cấp tỉ số truyền phù hợp nhằm thay đổi momen xoắn từ động cơ đến
các bánh xe chủ động phù hợp với momen cản luôn thay đổi và nhằm tận
dụng tối đa công suất động cơ.
-Giúp cho xe thay đổi chiều chuyển động.
-Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc tách ly hợp.
9


=> Ưu, nhược điểm của hộp số tự động
a) Ưu điểm
- Giảm bớt mệt mỏi cho người lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly
hợp và thường xuyên phải chuyến số.
- Nó chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với
chế độ lái xe do vậy giảm bớt cho lái xe sự cần thiết phải thành thạo các
kĩ thuật lái xe khó khăn và phức tạp như cắt ly hợp.
- Nó tránh cho động cơ và dòng dẫn động được tình trạng q tải do nó
nối chung bằng thủy lực qua biến mô tốt hơn so với nối bằng cơ khí
Thời gian sang số và hành trình tăng tốc nhanh.
Khơng bị va đập khi sang số, không cần bộ đồng tốc.
b) Nhược điểm
- Kết cấu phức tạp hơn hộp số cơ khí
- Tốn nhiều nhiên liệu hơn hộp số cơ khí
- Biến mơ nối động cơ với hệ thống truyền động bằng cách tác động dòng
chất lỏng từ mặt này sang mặt khác trong hộp biến mô, khi vận hành có

thể gây ra hiện tượng “trượt” hiệu suất sử dụng năng lượng bị giảm, đặc
biệt là ở tốc độ thấp.
1.3 Sơ đồ điều khiển và nguyên lý hoạt động:
1.3.1 Điều khiển thời điểm chuyển số:
ECU được lập trình với một sơ đồ chuyển số tối ưu trong bộ nhớ tương
ứng với từng vị trí của cần số và chế độ hoạt động.
Dựa trên sơ đồ chuyển số thích hợp ,ECU bật hay tắt van điện từ No.1
và No.2 theo tín hiệu tốc độ của xe từ cảm biến tốc độ xe và tín hiệu góc mở
bướm ga từ cảm biến vị trí bướm ga .như vậy,ECU kích hoạt các van điện
từ ,đóng mở đường dầu đến các ly hợp và phanh ,cho phép hộp số chuyển lên
hay xuống số.
10


Hình 6: Sơ đồ khối điều khiển thời điểm chuyển số
1.3.2.sơ đồ chuyển số:

Hình 7: Sơ đồ chuyển số
a.sơ đồ chuyển số S-1:vị trí D ,chế độ bình thường:
Tương ứng với chế độ lái xe trong thành phố ,ngoại ô hay đường cao
tốc,phù hợp với tiêu hao nhiên liệu tốt và tính năng tăng tốc tốt.
Ví dụ:sơ đồ sau khi bướm ga mở 50%,viêc chuyển từ số 1 lên đến số 2
xảy ra khi tốc độ trực thứ cấp hộp số là 1500v/p,từ số 2 lên số 3 xảy ra tại
2500v/p và từ số 3 lên số truyền tang xảy ra tại 4000v/p
11


Hình 8: Sơ đồ chuyển số S-1
b.sơ đồ chuyển số S-2 :vị trí D ,chế độ bình thường
Đây là chế độ tốt nhất để tăng tốc ,vì lý do đó ,tốc độ lên và xuống số

cao hơn so với khi ở chế độ bình thường
Ví dụ:sơ đồ khi bướm ga mở 50%,việc chuyển từ số 1 lên số 2 xảy ra
khi tốc độ trục thứ cấp hộp số là 1800v/p,từ số 2 lên số 3 xảy ra tại 3100v/p
và từ số 3 lên số truyền xảy ra tại 4500v/p

Hình 9: Sơ đồ chuyển số S-2
12


c.sơ đồ chuyển số S-3:vị trí 2
Sơ đồ này tương ứng với vị trí 2 trong hộp số tự động loại thường
.khoảng tốc độ này trong sơ đồ này rất rộng.Một ưu điểm khác là có phanh
bằng động cơ khi xe chạy theo quán tính trên đường dốc,tuy nhiên để cho
động cơ không chạy quá nhanh,hộp số tự động chuyển sang số 3 nếu tốc độ
trục thứ cấp tăng cao hơn 1 tốc độ nào đó.

Hình 10: Sơ đồ chuyển số S-3
d.sơ đồ chuyển số S-4:vị trí L

13


Hình 11: Sơ đồ chuyển số S-4
1.3.3 Tỷ số truyền răng
Trong quá trình lái xe bình thường ,ECT,ECU chuyển lên số cao theo
các sơ đồ chuyển số như trên ,nhưng tùy theo trạng thái của các cảm biến
sau,số truyền tăng bị cắt cho dù đang chạy trong số truyền tăng hay khơng,
a.cơng tắc số chính số truyền tăng:
Nếu xe tắt công tắc này,số truyền bị hủy và hộp số không chuyển lên số
truyền tăng được.Nếu đang ở số truyền tăng ,hộp số chuyền xuống số 3

b.ECU điều khiển chạy tự động:
Khi đang chạy ở số truyền tăng ,nếu tốc độ xe giảm xuống khoảng
10km/h.thấp hơn tốc độ cố định trong bộ điều khiển chạy tự động.ECU chạy
tự động gửi một tín hiệu đến ECT ECU để nhả số truyền tăng và tránh cho
hộp số khỏi bị chuyển ngược lại số truyền tăng cho đến khi tốc độ xe đạt giá
trị cố định trong bộ nhớ ECU chạy tự động.

14


Hình 12: Sơ đồ điều khiển thời điểm chuyển số

Chương 2 Cấu tạo cơ bản của hộp số tự động
2.1 Cấu tạo của hộp số cơ khí
Hộp cơ khí có cấp gồm các bộ phận sau:
- Vỏ ly hợp được lắp với động cơ
- Vỏ hộp số.
- Trục thứ cấp có các bánh răng thứ cấp.
- Bộ đồng tốc.
- Trục sơ cấp.
- Trục trung gian và các bánh răng trung gian.
- Cần gài số.
15


Hình 13: Cấu tạo hộp số cơ khí
A,Vỏ hộp số:
Vỏ hộp số bao phủ bên ngoài hộp số, thường làm bằng gang hoặc hợp kim
nhơm. Có nhiệm vụ đỡ các chi tiết bên trong như ổ đỡ và các trục, ngồi ra
còn chứa dầu bơi trơn để bơi trơn các chi tiết bên trong.

16


Hình 14: Vỏ hộp số
B, Các trục của hộp số

Hình 15: Các trục của hộp số
+ Trục sơ cấp:
Trên trục sơ cấp có một bánh răng liền trục và răng nhỏ ăn khớp với ống
trượt của bộ đồng tốc. Phần trước có rãnh then hoa ráp vào moayơ đĩa ly hợp.
17


Truyền chuyển động quay từ đĩa ma sát của ly hợp đến trục trung gian. Trục
sơ cấp hay còn được gọi là trục ly hợp dùng để truyền chuyển động quay từ
đĩa ly hợp tới bánh răng của trục trung gian.

Hình 16: Trục sơ cấp
+ Trục trung gian:
Có nhiệm vụ giữ cho các bánh răng trung gian luôn ăn khớp với bánh răng
trên trục sơ cấp và trục thứ cấp. Các bánh răng của trục trung gian thường
được chế tạo thành một khối hoặc chế tạo rời, lắp với trục bằng then. Trục
trung gian luôn quay cùng chiều với trục sơ cấp của hộp số.

Hình 17: Trục trung gian

+ Trục thứ cấp:
18

Trục thứ cấp có nhiệm vụ đỡ các bánh răng và đồng tốc, các bánh răng quay
tự do chỉ có bộ đồng tốc bị khóa vào trục, dẫn động trục truyền chính và làm
quay bánh xe.

Hình 18: Trục thứ cấp
+ Trục số lùi:
Trục số lùi là một trục ngắn, được lắp bên dưới và bên cạnh trục trung gian.
Trên trục số lùi gồm có một hoặc hai bánh răng, quay trơn với trục và có thể
di chuyển trên trục để gài số lùi.

Hình 19: Trục số lùi

19


C, Bánh răng:
Việc sử dụng các loại bánh răng để đáp ứng về nhu cấu tốc độ và
moment xoắn. Trong hộp số ta thường sử dụng hai loại bánh răng: Bánh
răng trụ răng thẳng và bánh răng trụ răng nghiêng. Bánh răng thẳng dùng
trong bánh răng gài số lùi, vì nó ít làm việc và dùng cho việc cài số. Các
bánh răng còn lại đều dùng bánh răng trụ răng nghiêng.
Bánh răng của hộp số được làm từ thép chất lượng cao, chúng được tôi
cẩn thận để tạo độ nhẵn, bề mặt các răng cứng, nhưng bên trong rất dẻo.
Chúng được gia công nhiệt bề mặt. Các răng, các vùng nguy hiểm được
gia cơng trên máy chính xác.

Hình 20: Bánh răng

d) Bộ đồng tốc:

Hai bánh răng đang quay, muốn gài vào nhau được êm dịu, khơng va đập,
hư hỏng thì phải làm cho chúng quay cùng tốc độ (đồng tốc) trước khi gài vào
khớp. Hộp số ôtô hiện đại được trang bị cơ cấu đồng tốc các bánh răng trước
khi gài răng, gọi là bộ đồng tốc.
Nhiệm vụ này được thực hiện bởi một cơ cấu gọi là bộ đồng tốc được
làm cùng với khớp gài số trên hộp số của ô tô. Hầu hết các ô tô hiện đại đều
được trang bị hộp số kiểu đồng tốc. Được gọi là đồng tốc vì khi chuyển số hai
20


bánh răng làm việc tiến lại gần nhau để làm đồng bộ tốc độ quay của chúng
nhờ ma sát.
Bộ đồng tốc dùng ở những tay số cao: số 2, 3, 4, 5 (có tỷ số truyền nhỏ)
và những tay số có tốc độ góc của các cặp bánh răng chênh lệch nhau lớn.
Cấu tạo của bộ đồng tốc có nhiều loại nhưng cơ bản gồm: moayơ (ruột
đồng tốc) lắp then hoa với trục thứ cấp, vòng ngoài ăn khớp răng trong của
ống trượt (vỏ đồng tốc).

Hình 21: Bộ đồng tốc
Trên ống trượt có rãnh lắp càng gài số và ống trượt di chuyển theo chiều
dọc để gài số. Moayơ có ba rãnh rộng lắp ba miếng khoá, trên các miếng khố
có gờ được lò xo đẩy ra tiếp xúc với ống trượt, giữ ống trượt ở vị trí trung
gian.
Hai vòng đồng tốc (vòng ma sát) làm bằng thau, bên trong vòng đồng tốc có
mặt cơn tiếp xúc với mặt cơn trên bánh răng, bên ngồi có răng ăn khớp với
răng trong của ống trượt, trên vòng đồng tốc có ba rãnh, ăn khớp với ba
miếng khoá.

21

e) Cơ cấu dẫn động điều khiển gài số:
+ Có hai kiểu gài (sang) số: Điều khiển trực tiếp và điều khiển gián tiếp.
 Điều khiển trực tiếp:
Loại này cần gài số lắp trực tiếp với hộp số. Thường được sử dụng trên xe có
cầu sau chủ động vì có ưu điểm: Chuyển số nhanh, chuyển số êm và dễ sử lý.

Hình 22: Cơ cấu dẫn động điều khiển gài số
 Điều khiển gián tiếp:
Loại này hộp số tách rời khỏi cần số. Cần số được lắp riêng thường được lắp
trên sàn xe hoặc trên trục tay lái. Cần số được nối với cơ cấu gài số trên hộp
số bằng các khớp quay và thanh nối. Loại này có ưu điểm rung động và có
tiếng ồn từ động cơ lên cần gài số được ngăn chặn.

22


Hình 23: Điều khiển gán tiếp

f) Cơ cấu định vị và khoá số:
+ Cơ cấu định vị thanh trượt(khoá riêng): Cơ cấu này giúp cho thanh trượt
ở một vi trí nhất định khi ở vị trí trung gian hoặc gài bất kỳ một số nào đó.
Trên thanh trượt có rãnh ứng với các số dùng chung thanh trượt và một rãnh
số khơng, trên vỏ hộp số có lỗ, lắp lò xo và viên bi khoá.
+ Khi ta muốn gài bất cứ số nào trên thanh trượt như từ rãnh B sang rãnh
C ta tác dụng vào tay số, làm thanh trượt di chuyển sang phải, lò xo bị nén,
viên bi đi lên và trượt trên thanh trượt, dưới tác dụng của lò xo đẩy viên bi lọt
xuống rãnh C. Nếu khơng có cơ cấu này hoặc cơ cấu này bị hư hỏng như:
viên bi bị mòn hoặc lò xo bị gãy, sẽ gây ra hiện tượng tự trả về vị trí trung
gian.

23