Đồ án nghiên cứu hệ thống điều khiển hộp số tự động toyota a140e
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.21 MB, 139 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MÔ
HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A140E
SVTH :
LÊ TRỌNG TRÍ
MSSV: 15145162
LÊ ĐẶNG TẤN SANG
MSSV: 15145130
Khóa :
2015
Ngành :
CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
GVHD:
Th.S THÁI HUY PHÁT
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MÔ
HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A140E
SVTH :
LÊ TRỌNG TRÍ
MSSV: 15145162
LÊ ĐẶNG TẤN SANG
MSSV: 15145130
Khóa :
2015
Ngành :
CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
GVHD:
Th.S THÁI HUY PHÁT
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*******
Tp. Hồ Chí Minh, ngày____tháng 7 năm 2019
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Lê Trọng Trí
MSSV: 15145162
Lê Đặng Tấn Sang
MSSV: 15145130
Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Lớp: 15145CL4
Giảng viên hướng dẫn: Th.S Thái Huy Phát
Ngày nhận đề tài:
Ngày nộp đề tài:
1. Tên đề tài: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH
HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TOYOTA A140E
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
- Kế thừa từ đồ án trước
- Tài liệu hộp số tự động điều khiển bằng điện tử
3. Nội dung thực hiện đề tài:
- Tổng quan về đề tài nghiên cứu.
- Cơ sở lý thuyết về hộp số tự động A140E
- Giới thiệu mô hình hộp số tự động A140E
- Nghiên cứu phương pháp điều khiển mô hình hộp số tự động A140E
- Nghiên cứu cải tiến mô hình tiền nhiệm
- Hướng dẫn thực hiện mô hình
- Tạo tài liệu giảng dạy cho sinh viên
- Tổng kết, kiến nghị về đề tài.
4. Sản phẩm của đề tài:
- Mô hình hộp số A140E
- Tài liệu báo cáo kết quả
TRƯỞNG NGÀNH
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
i
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: Lê Trọng Trí
MSSV: 15145162
Lê Đặng Tấn Sang
MSSV: 15145130
Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH HỘP SỐ
TỰ ĐỘNG TOYOTA A140E
Giảng viên hướng dẫn: Th.S Thái Huy Phát
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
………………………………………………………………………………………........
............................................................................................................................................
.............................................................................................................................
2. Ưu điểm:
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
.............................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
.............................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
………………………………………………………………………………………...
5. Đánh giá loại:
………………………………………………………………………………………
6. Điểm:………..(Bằng chữ ……………………………………………………….
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2019
Giáo viên hướng dẫn
(ký & ghi rõ họ tên)
ii
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên sinh viên: Lê Trọng Trí
MSSV: 15145162
Lê Đặng Tấn Sang
MSSV: 15145130
Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH HỘP SỐ
TỰ ĐỘNG TOYOTA A140E
Giảng viên hướng dẫn: GVC.ThS. Nguyễn Ngọc Bích
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
………………………………………………………………………………………........
............................................................................................................................................
.............................................................................................................................
2. Ưu điểm:
………………………………………………………………………………………........
............................................................................................................................................
.............................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
………………………………………………………………………………………........
............................................................................................................................................
.............................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
………………………………………………………………………………………...
5. Đánh giá loại:
………………………………………………………………………………………
6. Điểm:………..(Bằng chữ…………………………………………………….)
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2019
Giáo viên phản biện
(ký & ghi rõ họ tên)
iii
LỜI CẢM ƠN
Được sự phân công của Khoa Cơ Khí Động Lực trường Đại học Sư phạm Kỹ
thuật Thành phố Hồ Chí Minh, cùng với sự đồng ý của thầy giáo hướng dẫn ThS. Thái
Huy Phát, nhóm chúng em đã thực hiện đồ án với đề tài “Nghiên cứu phương pháp
điều khiển mô hình hộp số tự động Toyota A140E.”.
Sau thời gian tìm hiểu và nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu phương pháp điều
khiển mô hình hộp số tự động Toyota A140E.” đã hoàn thành.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
Thầy THÁI HUY PHÁT – Giảng viên hướng dẫn. Đã tận tình giúp đỡ
chúng em hoàn thành đề tài.
Tập thể quý Thầy Cô Khoa Cơ Khí Động Lực cùng toàn thể quý Thầy Cô
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ
chúng em có được những kiến thức chuyên môn cần thiết để hoàn thành tốt
chương trình học Đại Học.
Thời gian làm đề tài tốt nghiệp vừa qua thực sự là khoảng thời gian giúp chúng
em ôn tập và củng cố lại các kiến thức các kiến thức đã được các thầy cô truyền đạt, bên
cạnh đó tích lũy thêm các kiến thức mới.
Trong quá trình làm đề tài, do hạn chế trong kinh nghiệm và trình độ chuyên môn,
thời gian thực hiện có hạn nên sai sót là không thể tránh khỏi nên nhóm rất mong sẽ nhận
được sự đóng góp ý kiến của Thầy Cô và các bạn.
Sau cùng, nhóm chúng em xin kính chúc quý Thầy Cô dồi dào sức khoẻ, giữ vững
niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh truyền đạt tri thức cho các thế hệ mai sau.
Trân trọng!
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019
Nhóm sinh viên thực hiện
Lê Trọng Trí
Lê Đặng Tấn Sang
iv
TÓM TẮT
Trong thời đại Công nghiệp 4.0, nền công nghiệp Việt Nam cũng đang đứng trước
nhiều khó khăn, thử thách đồng thời cũng có nhiều cơ hội tiềm năng. Ngành ô tô là một
trong những ngành trọng điểm của nền công nghiệp Việt Nam. Với sự phát triển mạnh
mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, quá trình tự động hóa đã đi sâu vào các ngành
sản xuất và các sản phẩm của chúng, một trong số đó là ô tô, không chỉ làm cho người
sử dụng cảm thấy thoải mái, gần gũi với chiếc xe của mình, thể hiện phong cách của
người sở hữu chúng. Mà sự tự động hóa còn nâng cao hệ số an toàn trong sử dụng. Đây
là lý do tại sao các hệ thống tự động luôn được trang bị cho dòng xe cao cấp và dần áp
dụng cho các loại xe thông dụng. Gần đây một hãng xe được làm bởi người Việt đã ra
đời VINFAST cho thấy nền công nghiệp ô tô có dấu hiệu của sự phát triển vượt bậc. Vì
vậy chúng ta cần một nguồn nhận lực dồi dào năm vững kiến thức để có thể hội nhập với
thế giới.
Chúng em chọn đề tài: “Nghiên cứu phương pháp điều khiển mô hình hộp số tự
động Toyota A140E.” với hy vọng rằng mô hình này có thể giúp sinh viên nắm rõ
nguyên lý hoạt động của hộp số đồng thời suy nghĩ hướng phát triển mới cho hệ thống
điều khiển hộp số. Góp phần nâng cao chất lượng sinh viên đầu ra để phục vụ cho sự
phát triển của nền công nghiệp Ô tô hiện đại.
Với thời gian gần 4 tháng nghiên cứu và thi công thiết kế mô hình, chúng em đã
hoàn thành được nhiệm vụ đề tài đặt ra. Sản phẩm hoàn thiện gồm:
Một mô hình hộp số tự động A140E hoàn chỉnh có khả năng vận hành hiển
thị đầy đủ thông tin trên bảng điều khiển.
Một tập thuyết minh, nội dung được thể hiện rõ qua 6 chương gồm:
o CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
o CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A140E
o CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
o CHƯƠNG 4: THI CÔNG LẮP RÁP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ
ĐỘNG A140E
o CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH VÀ ỨNG DỤNG
o CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
v
Mô hình sẽ gồm 2 phần chính đó là cơ khí và điện tử tương đương với hai đề tài
là “Thi công mô hình hộp số tự động A140E” và “Nghiên cứu phương pháp điều khiển
hộp số tự động A140E”. Do đó phần thuyết minh của chúng em sẽ nói chủ yếu vào phần
điều khiển điện tử của mô hình gồm các nội dung chính như xây dựng mô hình điều
khiển hộp số tự động A140E và cải tiến và nâng cấp hệ thống điều khiển đã có.
Mặc dù chúng em đã nổ lực hết mình để hoàn thiện đề tài, nhưng quãng thời gian
gần 4 tháng cho đề tài của chúng em là khá ít. Vì thế đề tài sẽ không tránh khỏi những
thiếu sót, kính mong quý Thầy, Cô và các bạn sinh viên thông cảm và góp ý, để đề tài
chúng em được hoàn thiện. Chúng em Lê Trọng Trí và Lê Đặng Tấn Sang, xin chân
thành cảm ơn!
vi
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
TRANG
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
i
Trang phiếu nhận xét của giáo viên hướng dẫn
ii
Trang phiếu nhận xét của giáo viên phản biện
iii
Lời cảm ơn
iv
Tóm tắt
v
Mục lục
vii
Danh mục các chữ viết tắt
x
Danh mục các bảng biểu
xi
Danh mục các hình ảnh, biểu đồ
xii
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ............................................ 1
1.1 Lý do hình thành đề tài ....................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu đề tài .................................................................................................... 1
1.3 Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................... 2
1.4 Phạm vi đề tài ..................................................................................................... 2
1.5 Nội dung đề tài ................................................................................................... 2
1.6 Phương pháp nghiên cứu..................................................................................... 2
TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TOYOTA A140E .................... 3
2.1 Tổng quan về hộp số tự động .............................................................................. 3
2.1.1 Lịch sử phát triển hộp số tự động ................................................................. 3
2.1.2 Ưu và nhược điểm của hộp số tự động ......................................................... 4
2.1.3 Phân loại hộp số tự động .............................................................................. 5
2.2 Tổng quan hộp số tự động A140E ....................................................................... 9
vii
2.2.1 Giới thiệu về hộp số tự động A140E ............................................................ 9
2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hộp số tự động Toyota A140E .................. 11
2.3.1 Các cụm chi tiết chính trong hộp số tự động A140E ................................... 11
2.3.2 Sơ đồ kết cấu của hộp số tự động A140E ................................................... 21
2.3.3 Hoạt động các tay số. ................................................................................. 25
Nguyên lý điều khiển mô hình hộp số tự động. ..................................... 32
3.1 Cơ sở lý thuyết về nguyên lý điều khiển mô hình hộp số tự động A140E .......... 32
3.1.1 Hệ thống điều khiển thủy lực ..................................................................... 32
3.1.2 Hệ thống điều khiển điện tử ....................................................................... 42
3.1.3 Điều khiển thời điểm chuyển số ................................................................. 58
3.2 Hệ thống điều khiển hộp số tự động trên mô hình A140E. ................................ 61
3.2.1 Thiết kế lưu đồ điều khiển mô hình hộp số tự động .................................... 61
3.2.2 Ứng dụng thuật toán Fuzzy điều khiển mô hình hộp số tự động A140E ..... 68
3.2.3 Viết chương trình điều khiển mô hình hộp số tự động A140E .................... 79
Thi công lắp ráp hệ thống điều khiển hộp số tự động A140E. ............... 84
4.1 Ý tưởng thiết kế hệ thống điều khiển hộp số tự động A140E............................. 84
4.1.1 Giới thiệu về mô hình điều khiển hộp số tự động A140E ........................... 84
4.1.2 Ý tưởng thiết kế hệ thống điều khiển trên mô hình ..................................... 85
4.1.3 Thiết kế bảng hiển thị cho mô hình: ........................................................... 85
4.2 Thi công phần điều khiển điện tử cho mô hình hộp số tự động.......................... 87
4.2.1 Tên gọi và chức năng của bộ phận điều khiển ............................................ 87
4.2.2 Thi công mạch điện cho mô hình ............................................................... 94
viii
4.3 Nguyên lý hoạt động của mô hình ..................................................................... 98
Vận hành và Ứng dụng ....................................................................... 101
5.1 Vận hành mô hình........................................................................................... 101
5.1.1 Giới thiệu mô hình ................................................................................... 101
5.1.2 Lưu ý trước khi vận hành ......................................................................... 102
5.1.3 Vận hành mô hình .................................................................................... 102
5.2 Ứng dụng của mô hình .................................................................................... 109
5.2.1 Bài thực hành số 1.................................................................................... 109
5.2.2 Bài thực hành số 2.................................................................................... 114
Kết luận và kiến nghị .......................................................................... 119
6.1 Kết luận .......................................................................................................... 119
6.2 Kiến nghị ........................................................................................................ 119
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 121
ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu và
Giải thích ý nghĩa
chữ viết tắt
Ghi chú
ECT
Electronic Control Transmission
Hộp số điều khiển điện tử
TPS
Throttle Position Sensor
Cảm biến vị trí bướm ga
ECU
Electronic Control Unit
Vi xử lý
CVT
Continuosly Variable Transmission
Hộp số vô cấp
ATF
Automatic Transmission Fluid
Dầu hộp số tự động
AT
Automatic Transmission
Hộp số tự động
VSS
Vehicle Speed Sensor
Cảm biến tốc độ xe
OSS
Output Speed Sensor
Cảm biến tốc độ trục thứ cấp
ISC
Idle Speed Control
Điều khiển tốc độ không tải
P
Parking
Đỗ xe
R
Reverse
Lùi
N
Neutral
Trung gian
D
Drive
Số tiến
L
Low
Số thấp
x
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Bảng thông số của hộp số A140E ................................................................ 10
Bảng 2.2 Bảng chế độ hoạt động của bộ bánh răng hành tinh ..................................... 13
Bảng 2.3 Hoạt động của các cơ cấu tại vị trí số........................................................... 26
Bảng 2.4 Chức năng của các chi tiết của bộ bánh răng hành tinh ................................ 27
Bảng 3.1 Bảng hoạt động của công tắc vị trí trung gian .............................................. 54
Bảng 3.2 Hoạt động của công tắc O/D ........................................................................ 55
Bảng 3.3 Mức điện áp khi hoạt động của công tắc ...................................................... 57
Bảng 3.4 Điện áp hoạt động của công tắc chọn chế độ................................................ 58
Bảng 3.5 Thời điểm lên xuống số ............................................................................... 60
Bảng 3.6 Phép toán logic truyền thống ....................................................................... 70
Bảng 3.7 Phép toán fuzzy ........................................................................................... 70
Bảng 3.8 Bảng giá trị về phép toán fuzzy logic ........................................................... 71
Bảng 4.1 Bảng thông số chi tiết của Arduino Mega 2560 ........................................... 89
Bảng 4.2 Thông số motor điện .................................................................................... 90
Bảng 5.1 Thông số kỹ thuật của hộp số trên mô hình ................................................ 110
Bảng 5.2 Bảng tên gọi các bộ phận trong sơ đồ khối ................................................ 111
Bảng 5.3 Thông số kỹ thuật của hộp số trên mô hình ................................................ 115
Bảng 5.4 Các mức tải của cảm biến tạo tải ............................................................... 116
Bảng 5.5 Vận tốc lên số khi thay đổi tải.................................................................... 117
Bảng 5.6 Vận tốc xuống số khi thay đổi tải............................................................... 117
xi
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Phân loại hộp số tự động theo hệ thống điều khiển ........................................ 5
Hình 2.2 Sơ đồ vị trí của hộp số tự động trên xe .......................................................... 6
Hình 2.3 Hộp số tự động có cấp................................................................................... 7
Hình 2.4 Hộp số tự động CVT ..................................................................................... 8
Hình 2.5 Dòng truyền công suất trên xe có sử dụng hộp số tự động. ............................ 9
Hình 2.6 Cấu tạo biến mô .......................................................................................... 11
Hình 2.7 Bộ bánh răng hành tinh thứ nhất ................................................................. 12
Hình 2.8 Cấu tạo của bộ bánh răng hành tinh............................................................. 12
Hình 2.9 Hoạt động của bánh răng hành tinh khi giảm tốc ......................................... 13
Hình 2.10 Hoạt động của bánh răng hành tinh khi đảo chiều ..................................... 13
Hình 2.11 Hoạt động của bánh răng hành tinh khi nối trực tiếp ................................. 13
Hình 2.12 Hoạt động của bánh răng hành tinh khi tăng tốc ........................................ 14
Hình 2.13 Hoạt động của phanh dải ........................................................................... 15
Hình 2.14 Phanh loại nhiều đĩa ướt............................................................................ 16
Hình 2.15 Hoạt động của phanh loại nhiều đĩa ướt .................................................... 17
Hình 2.16 Ly hợp C1 và C2 ....................................................................................... 18
Hình 2.17 Hoạt động của ly hợp lúc bình thường và ăn khớp, nhả khớp .................... 18
Hình 2.18 Ly hợp một chiều ...................................................................................... 20
Hình 2.19 Hệ thống điều khiển thủy lực .................................................................... 20
Hình 2.20 Các bộ phận điều khiển điện tử của mô hình ............................................. 21
Hình 2.21 Kết cấu mặt cắt dọc hộp số tự động A140E ............................................... 22
Hình 2.22 Sơ đồ nguyên lý hộp số tự động A140E .................................................... 23
Hình 2.23 Sơ đồ khối hoạt động của hộp số tự động A140E ...................................... 24
Hình 2.24 Mặt cắt của hộp số A140E ........................................................................ 25
Hình 2.25 Sơ đồ khối bộ 3 bánh răng hành tinh của hộp số A140E ............................ 25
xii
Hình 2.26 Hoạt động của tay số 1 tại vị trí “D” và “2” ............................................... 28
Hình 2.27 Hoạt động của số 2 tại vị trí “D” ............................................................... 28
Hình 2.28 Hoạt động của số 3 tại vị trí D ................................................................... 29
Hình 2.29 Mô hình hoạt động ở dãy “D” số truyền tăng OD ...................................... 29
Hình 2.30 Mô hình hoạt động ở dãy “2” số 2 ............................................................ 30
Hình 2.31 Mô hình hoạt động ở dãy “L” số 1 ........................................................... 30
Hình 2.32 Mô hình hoạt động ở dãy “R” ................................................................... 31
Hình 3.1 Mạch dầu trong hộp số A140E .................................................................... 32
Hình 3.2 Hệ thống điều khiển thủy lực ...................................................................... 33
Hình 3.3 Bơm dầu của hộp số .................................................................................... 34
Hình 3.4 Thân van của hộp số tự động....................................................................... 35
Hình 3.5 Van điều áp sơ cấp ...................................................................................... 35
Hình 3.6 Van điều khiển ............................................................................................ 36
Hình 3.7 Van chuyển số 1-2 ...................................................................................... 37
Hình 3.8 Van điện từ ................................................................................................. 38
Hình 3.9 Sơ đồ hoạt động của van điện từ và van chuyển số ở vị trí số 1 ................... 39
Hình 3.10 Chuyển số tại số 2 của van điện từ và van chuyển số................................. 40
Hình 3.11 Chuyển số tại vị trí số 3 của van điện từ và van chuyển số ........................ 41
Hình 3.12 Chuyển số OD của van điện từ và van chuyển số ...................................... 42
Hình 3.13 Hệ thống điều khiển điện tử trên mô hình.................................................. 43
Hình 3.14 Các bộ phận của hệ thống điều khiển điện tử trên xe ................................. 44
Hình 3.15 Cảm biến vị trí cánh bướm ga ................................................................... 45
Hình 3.16 Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính .................................................... 46
Hình 3.17 Sơ đồ điện cảm biến cánh bướm ga loại tuyến tính.................................... 46
Hình 3.18 Cảm biến loại tuyến tính ........................................................................... 47
Hình 3.19 Cảm biến tốc độ xe và cảm biến tốc độ trục thứ cấp .................................. 48
xiii
Hình 3.20 Các tín hiệu tốc độ đều giống nhau............................................................ 49
Hình 3.21 Các tín hiệu tốc độ khác nhau.................................................................... 49
Hình 3.22 Cảm biến tốc độ loại điện từ...................................................................... 50
Hình 3.23 Cấu tạo của cảm biến tốc độ loại điện từ ................................................... 51
Hình 3.24 Nguyên lý hoạt động của cảm biến ............................................................ 51
Hình 3.25 Sơ đồ mạch điện của cảm biến tốc độ loại điện từ ..................................... 52
Hình 3.26 Sơ đồ mạch điện của cảm biến .................................................................. 52
Hình 3.27 Công tắc khởi động trung gian .................................................................. 54
Hình 3.28 Khi O/D tắt OFF ....................................................................................... 55
Hình 3.29 Khi O/D bật ON ........................................................................................ 56
Hình 3.30 Công tắc đèn phanh ................................................................................... 56
Hình 3.31 Công tắc chọn phương thức lái .................................................................. 57
Hình 3.32 Hệ thống điều khiển thời điểm chuyển số .................................................. 58
Hình 3.33 Sơ đồ chuyển số của hộp số ...................................................................... 59
Hình 3.34 Sơ đồ chuyển số ở chế độ tải nặng và tải nhẹ ............................................ 61
Hình 3.35 Lưu đồ chọn dải số .................................................................................... 62
Hình 3.36 Lưu đồ chuyển số dải D ............................................................................ 63
Hình 3.37 Lưu đồ lên số dải D ................................................................................... 63
Hình 3.38 Lưu đồ xuống số dải D .............................................................................. 64
Hình 3.39 Lưu đồ chuyển số dải 2 ............................................................................. 65
Hình 3.40 Lưu đồ lên số tại dải 2 ............................................................................... 65
Hình 3.41 Lưu đồ xuống số tại dải 2 .......................................................................... 66
Hình 3.42 Lưu đồ chuyển số tại dải L ........................................................................ 66
Hình 3.43 Lưu đồ lên số tại dải L .............................................................................. 67
Hình 3.44 Lưu đồ xuống số tại dải L ......................................................................... 67
Hình 3.45 Tập truyền thống ....................................................................................... 68
xiv
Hình 3.46 Tập fuzzy .................................................................................................. 69
Hình 3.47 Hàm tính thành viên .................................................................................. 69
Hình 3.48 Hàm thành viên tập fuzzy A,B .................................................................. 72
Hình 3.49 Kết quả đầu ra của fuzzy ........................................................................... 72
Hình 3.50 Sơ đồ chuyển số ........................................................................................ 74
Hình 3.51 Bộ điều khiển sang số bằng fuzzy logic ..................................................... 75
Hình 3.52 Khối hàm tính thành viên Alpha ................................................................ 75
Hình 3.53 Hàm tính thành viên Speed ....................................................................... 76
Hình 3.54 Hàm tính thành viên Gear ......................................................................... 77
Hình 3.55 Thiết lập điều khiển................................................................................... 78
Hình 3.56 Kết quả đầu ra ........................................................................................... 79
Hình 3.57 Giao diện fuzzy logic ................................................................................ 80
Hình 3.58 Giao diện fuzzy logic với 2 tín hiệu đầu vào ............................................. 80
Hình 3.59 Giao diện fuzzy logic với tín hiệu đầu vào đầu ra đã đổi tên...................... 81
Hình 3.60 Giao diện khối Alpha ................................................................................ 81
Hình 3.61 Giao diện khối Speed ................................................................................ 82
Hình 3.62 Giao diện khối Gear .................................................................................. 82
Hình 3.63 Giao diện khối Gear .................................................................................. 83
Hình 3.64 Kết quả tập fuzzy đầu ra............................................................................ 83
Hình 4.1 Bảng điều khiển và hiển thị của mô hình ..................................................... 86
Hình 4.2 Mô-tơ Điện ................................................................................................. 90
Hình 4.3 Bộ biến áp ................................................................................................... 91
Hình 4.4 Mạch chuyển đổi điện áp thành 24V, 12V, 5V ............................................ 91
Hình 4.5 Hiển thị tốc độ và độ mở cánh bướm ga gồm 6 led 7 đoạn .......................... 92
Hình 4.6 Van điện từ 5/2 ........................................................................................... 92
Hình 4.7 Thân kết nối 7 van điện từ ........................................................................... 93
xv
Hình 4.8 Cụm 7 van điện từ ....................................................................................... 93
Hình 4.9 Đồng hồ báo áp suất khí nén ....................................................................... 94
Hình 4.10 Mô hình hoàn thiện phần cơ khí ................................................................ 95
Hình 4.11 Thi công điều khiển điện tử cho mô hình hộp số tự động .......................... 96
Hình 4.12 Mạch điện điều khiển chính của mô hình .................................................. 97
Hình 4.13 Sơ đồ khối hoạt động của mô hình hộp số tự động A140E ........................ 99
Hình 5.1 Mô hình điều khiển hộp số tự động A140E ............................................... 101
Hình 5.2 Mô hình đang vận hành ở tay số N ............................................................ 102
Hình 5.3 Mô hình đang vận hành ở số 1 của dãy số D ............................................. 103
Hình 5.4 Mô hình đang vận hành ở số 2 của dãy số D ............................................. 103
Hình 5.5 Mô hình đang vận hành ở số 3 của dãy số D ............................................. 104
Hình 5.6 Mô hình đang vận hành ở số 4 của dãy số D (Số truyền tăng OD) ............. 104
Hình 5.7 Mô hình đang vận hành ở số 3 của dãy số D (OD OFF) ............................ 105
Hình 5.8 Mô hình đang vận hành ở số 1 của dãy số 2 .............................................. 105
Hình 5.9 Mô hình đang vận hành ở số 2 của dãy số 2 .............................................. 106
Hình 5.10 Mô hình đang vận hành ở số 3 của dãy số 2 ............................................ 106
Hình 5.11 Mô hình đang vận hành ở số 1 của dãy số L ............................................ 107
Hình 5.12 Mô hình đang vận hành ở số 2 của dãy số L ............................................ 107
Hình 5.13 Mô hình đang vận hành ở tay số R .......................................................... 108
Hình 5.14 Mô hình đang vận hành ở tay số P........................................................... 108
Hình 5.15 Sơ đồ khối hoạt động của hộp số tự động A140E .................................... 111
xvi
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1 Lý do hình thành đề tài
Ngày nay lĩnh vực khoa học kỹ thuật phát triển nhanh chóng và gần như chiếm
lĩnh tất cả các mặt của đời sống xã hội. Nhiều sản phẩm công nghệ ra đời với thiết kế
nhỏ, tích hợp nhiều chức năng như vi xử lý, vi điều khiển đã được sử dụng hầu hết trong
các hệ thống điều khiển công nghiệp và các thiết bị dân dụng với nhiều ưu điểm mà
chúng dần dần phát triển thay thế nhằm giảm bớt sức lao động của con người.
Cùng với sự phát triển đó thì ngành công nghiệp ô tô đã có những thay đổi về mặt
kỹ thuật, điển hình là thay đổi về hộp số tự động trên xe, nó giảm mệt mỏi cho người lái
xe và tính an toàn hơn. Với mục đích đó thì lĩnh vực điện-điện tử đã được ứng dụng trên
ô tô rất thành công, nó gồm một bộ xử lý trung tâm (hay còn gọi là ECU) với những
thông tin thu thập được từ các cảm biến gửi về ECU và ECU sẽ tính toán những dữ liệu
nhập vào để điều khiển các chức năng chấp hành. Giúp ô tô hoạt động tốt, tiết kiệm nhiên
liệu và giảm thiểu khí thải độc hại.
Chúng ta biết ngày nay hộp số tự động được sử dụng hầu hết trên các xe du lịch,
bán tải và cả xe tải nặng. Vì hộp số tự động có thể cung cấp các tỷ số truyền thích hợp
với điều kiện tải trọng của ô tô dựa trên hai tín hiệu hai đầu vào cơ bản là: Tốc độ động
cơ và tải động cơ. ECU động cơ sẽ dựa trên cơ sở hai cảm biến này và các cảm biến khác
để điều khiển hộp số tự động tự chọn tỷ số truyền thích hợp và điều khiển chuyển số êm
dịu. Tuy nhiên với kết cấu phức tạp của hộp số tự động nên việc học, nghiên cứu và sửa
chữa là rất khó khăn. Để hiểu rõ bản chất cũng như nguyên lý hoạt động của hộp số từ
đó giải thích nguyên nhân hư hỏng tìm ra hướng khắc phục sửa chữa nó nhóm em chọn
đề tài "NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ
ĐỘNG A140E" để làm đề tài tốt nghiệp.
1.2 Mục tiêu đề tài
- Nghiên cứu về nguyên lý điều khiển của hộp số tự động Toyota A140E.
1
- Điều khiển được hộp số tự động A140E hoạt động đúng nguyên lý.
- Hiển thị các thông số cho người vận hành mô hình xem rõ ràng.
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Hộp số tự động Toyota A140E.
1.4 Phạm vi đề tài
Nghiên cứu về phương pháp điều khiển hộp số tự động Toyota A140E.
1.5 Nội dung đề tài
Nội dung nghiên cứu được trình bày qua 6 chương sau:
- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
- CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TOYOTA A140E
- CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TOYOTA
A140E
- CHƯƠNG 4: THI CÔNG LẮP RÁP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
TOYOTA A140E
- CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH VÀ ỨNG DỤNG
- CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1.6 Phương pháp nghiên cứu
- Dựa vào cơ sở lý thuyết đã có để tìm hiểu và xây dựng một phương pháp điều khiển
hoàn chỉnh.
- Phương pháp thu thập thông tin
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu
- Phương pháp thực nghiệm
2
TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
TOYOTA A140E
2.1 Tổng quan về hộp số tự động
2.1.1 Lịch sử phát triển hộp số tự động
Ngay từ những năm 1900, ý tưởng về một loại hộp số tự động chuyển số đã được
các kỹ sư hàng hải Đức nghiên cứu chế tạo. Đến năm 1938, hộp số tự động đầu tiên ra
đời khi hãng GM giới thiệu chiếc Oldsmobile được trang bị hộp số tự động. Việc điều
khiển ô tô được đơn giản hóa bởi không còn bàn đạp ly hợp. Tuy nhiên do chế tạo phức
tạp và khó bảo dưỡng sửa chữa nên nó ít được sử dụng.
Đến những năm 70 Hộp số tự động thực sự hồi sinh khi hàng loạt hãng ô tô cho
ra các loại xe mới với hộp số tự động đi kèm. Từ đó đến nay hộp số tự động đã phát triển
không ngừng và dần thay thế cho hộp số thường. Khi mới ra đời, hộp số tự động là loại
có cấp và được điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực. Để chính xác hóa thời điểm chuyển
số và để tăng tính an toàn khi sử dụng, hộp số tự động có cấp điều khiển bằng điện tử
(ECT) ra đời vẫn chưa hài lòng với các cấp tỷ số truyền của ECT, các nhà sản xuất ô tô
đã nghiên cứu, chế tạo thành công một loại hộp số tự động với vô số cấp tỷ số truyền
(hộp số tự động vô cấp) vào những năm cuối của thế kỷ XX cụ thể như sau:
- Hộp số tự động (HSTD), theo công bố của tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức,
ra đời vào 1934 tại hãng Chysler. Ban đầu HSTD sử dụng Ly hợp thủy lực và Hộp số
hành tinh, điêu khiển hoàn toàn bằng van con trượt thủy lực, sau đó chuyển sang dùng
Biến mômen thủy lực đến ngày nay, tên gọi ngày nay dùng là AT.
- Tiếp sau đó là hãng ZIL (Liên xô cũ 1949) và các hãng Tây Âu khác (Đức, Pháp,
Thụy sĩ). Phần lớn các HSTD trong thời kỳ này dùng hộp số hành tinh 3, 4 cấp trên cơ
sở của bộ truyền hành tinh 2 bậc tự do kiểu Willson, kết cấu AT.
- Sau những năm 1960 HSTD dùng trên ô tô tải và ô tô buýt với Biến mômen thủy
lực và hộp số cơ khí có các cặp bánh răng ăn khóp ngoài, kết cấu AT.
3
- Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTD kiểu EAT (điều khiển chuyển số bằng
thủy lực điện tử), loại này ngày nay đang sử dụng.
- Một loại HSTD khác là hộp số vô cấp sử dụng bộ truyền đai kim loại (CVT) với
các hệ thống điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử (cũng là một dạng HSTD).
- Ngày nay đã bắt đầu chế tạo các loại truyền động thông minh, cho phép chuyển
số theo thói quen lái xe (thay đổi tốc độ của động cơ bằng chân ga) và tình huống mặt
đường, HSTD có 8 số truyền .... Hệ thống truyền lực sử dụng HSTD được gọi là hệ thống
truyền lực cơ khí thủy lực điện tử, là khu vực có nhiều ứng dụng của kỹ thuật cao, sự
phát triển rất nhanh chóng, chẳng hạn, gần đây xuất hiện loại hộp số có khả năng làm
việc theo hai phương pháp chuyển số: bằng tay, hay tự động tùy thuộc vào ý thích của
người sử dụng.
Hiện nay để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và để tăng tính an toàn khi sử dụng,
các nhà chế tạo đã cho ra đời loại hộp số điều khiển bằng điện tử có thêm chức năng
sang số bằng cần như hộp số thường.
2.1.2 Ưu và nhược điểm của hộp số tự động
Ưu điểm:
- Giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường
xuyên phải chuyển số.
- Chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích họp 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 vận hành ly hợp.
- Tránh cho động cơ và dòng dẫn động được tình trạng quá tải do nó nối chung
bằng thủy lực qua biến mô tốt hơn so với nối bằng cơ khí.
- Hộp số tự động dùng ly hợp thủy lực hoặc biến mô thủy lực việc tách nối công
suất từ động cơ đến hộp số nhờ sự chuyển động của dòng thủy lực từ cánh bơm sang tua
bin mà không qua một cơ cấu cơ khí nào nên không có sự ngắt quãng dòng công suất vì
vậy đạt hiệu suất cao (98%).
4
- Thời gian sang số và hành trình tăng tốc nhanh.
- Không bị va đập khi sang số, không cần bộ đồng tốc.
Nhược điểm:
- Kết cấu phức tạp hơn hộp số cơ khí.
- Tốn nhiều nhiên liệu hơn hộp số cơ khí.
- Biến mô 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.
2.1.3 Phân loại hộp số tự động
Có nhiều cách phân loại hộp số tự động.
Phân loại heo hệ thống sử dụng điều khiển
Theo hệ thống sử dụng điều khiển hộp số tự động có thể chia thành hai loại, chúng
khác nhau về hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô. Một
loại là điều khiển bằng thủy lực hoàn toàn, nó chỉ sử dụng hệ thống thủy lực để điều
khiển và loại kia là loại điều khiển điện, dùng ngay các chế độ được thiết lập trong ECU
(Electronic Controlled Unit: bộ điều khiển điện tử) để điều khiển chuyển số và khóa biến
mô, loại này bao gồm cả chức năng chẩn đoán và dự phòng, còn có tên gọi khác là ECT
(Electronic Controlled Transmission: hộp số điều khiển điện).
Hình 2.1 Phân loại hộp số tự động theo hệ thống điều khiển
5
a. Hộp số tự động điều khiển bằng thủy lực
b. Hộp số tự động điều khiển bằng
Phân loại theo vị trí đặt trên xe
Ngoài phân loại theo cách điều khiển thủy lực hay điều khiển điện hộp số tự động
còn được phân loại theo vị trí đặt trên xe. Loại dùng cho các xe động cơ đặt trước - cầu
trước chủ động và động cơ đặt trước - cầu sau chủ động (hình 2.2). Các hộp số được sử
dụng trên xe động cơ đặt trước - cầu trước chủ động thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại lắp
trên xe động cơ đặt trước - cầu sau chủ động do chúng được lắp đặt trong khoang động
cơ nên bộ truyền động bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở ngay trong hộp số, còn gọi là
“hộp số có vi sai”. Hộp số sử dụng cho xe động cơ đặt trước - cầu sau chủ động có bộ
truyền động bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở bên ngoài.
Cả hai loại động cơ đặt trước - cầu trước chủ động và động cơ đặt trước - cầu sau
chủ động đều được xây dựng và phát triển trên các dòng xe du lịch đầu tiên khi yêu cầu
tự động hóa cho xe ôtô phát triển, nhưng hiện nay hộp số tự động còn được dùng cho cả
xe tải và xe có hai cầu chủ động hay xe sử dụng ở địa hình không có đường đi.
Hình 2.2 Sơ đồ vị trí của hộp số tự động trên xe
a- Dẫn động cầu trước; b- Dẫn động cầu sau;
1- Mặt trước; 2- Cụm cầu và hộp số tự động; 3- Trục dẫn động; 4- Hộp số tự
động; 5- Trục các đăng; 6- Truyền động cuối cùng của visai.
6
Phân loại theo tỷ số truyền
Hộp số tự động có cấp: Ngoài cách phân loại trên còn có một số cách phân loại
khác như theo cấp số tiến của hộp số có được đa phần hộp số tự động có 4 cấp và một
số nhà sản xuất đang chuyển dần sang hộp số thế hệ mới 5 cấp, 6 cấp....Và hiện nay số
cấp mà hộp số tự động có được cao nhất là 8 cấp, theo thông tin từ hãng xe đến từ Mỹ
thì vào cuối năm 2017 Ford F-150 2017 sẽ được trang bị hộp số tự động 10 cấp.
Hình 2.3 Hộp số tự động có cấp
Hộp số tự động vô cấp: Một kiểu hộp số tự động khác hiện đang dần được ứng
dụng rộng rãi là hộp số tự động vô cấp CVT. Loại hộp số này sử dụng đai truyền bằng
kim loại hay cao su công suất cao và một hệ gồm 2 pulley với đường kính thay đổi để
mang lại tỷ số truyền khác nhau, như loại hộp số MMT (Multi-Matic Transmission) lắp
trên mẫu Civic của Honda hay trên mẫu Lancer Gala của Mitsubishi. Với loại hộp số
này, tỷ số truyền được thay đổi tùy thuộc vào vòng tua của động cơ cũng như tải trọng.
7
