(Luận văn thạc sĩ) điều khiển hộp số tự động bằng phần mềm labview

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN BÌNH TRỊ

ÐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ÐỘNG BẰNG
PHẦN MỀM LABVIEW

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ÐỘNG LỰC - 60520116

S K C0 0 4 8 2 9

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGUYỄN BÌNH TRỊ

ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG BẰNG PHẦN MỀM
LABVIEW

NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116
Hướng dẫn khoa học

TS. Lê Thanh Phúc

TP. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2016


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC
Họ và tên: NGUYỄN BÌNH TRỊ

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 31/10/1970

Nơi sinh: Quảng Trị

Quê quán: Quảng Trị

Dân tộc: Kinh

Địa chỉ liên lạc: Ấp Bà Rịa, Xã Phước Tân, Huyện, Xuyên Mộc, Tĩnh Bà Rịa
Vũng Tàu.
Điện thoại liên lạc:
Fax:

Điện thoại nhà riêng: 0932656535
Email:

II. Q TRÌNH ĐÀO TẠO
1. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính qui

Thời gian đào tạo từ: 1995 đến 2000

Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh
Ngành học: Cơ Khí Động Lực
Mơn thi tốt nghiệp: Mơn thi chun đề
III. Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI
HỌC
Thời gian

Nơi công tác

01/2002

Trường Dạy Nghề Bà Rịa -Vũng Tàu

Công việc đảm nhiệm
Giáo Viên

04/2004 – 04/2008

Trường Trung Cấp Nghề Bà Rịa-Vũng Phó Khoa Cơ Khí
Tàu

08/2008 đến 2011

Trường Cao Đẳng Nghề Bà Rịa-Vũng
Tàu
Trường Cao Đẳng Nghề Bà Rịa-Vũng
Tàu

Từ 2011 đến nay

i

Trưởng Khoa Cơ Khí
Giáo Viên


ii


MỤC LỤC
Nội dung

Trang

Quyết định giao đề tài
Lý lịch khoa học ........................................................................................................... i
Lời cam đoan ...............................................................................................................ii
Cảm tạ ....................................................................................................................... iii
Tóm tắt ....................................................................................................................... iv
Abstract ....................................................................................................................... v
Mục lục ....................................................................................................................... vi
Danh mục các chữ viết tắt ........................................................................................... x
Danh sách các bảng .................................................................................................... xi
Danh sách các hình....................................................................................................xii
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ........................................................................................1
1.1.Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu .............................................................1
1.2.Các kết quả nghiên cứu .....................................................................................1

1.2.1. Kết quả nghiên cứu trong nước .......................................................................2
1.2.2.Kết quả nghiên cứu ngoài nƣớc .........................................................................2
1.3.Tính thực tiễn và phạm vi nghiên cứu ..................................................................3
1.3.1.Tính thực tiễn .....................................................................................................3
1.3.2.Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................4
1.4. Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu ......................................................................4
1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu..........................................................................................4
1.4.2. Đối tƣợng nghiên cứu........................................................................................4
CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG ...................................5
2.1. Tổng quan về hộp số tự động trên ô tô.................................................................5
2.1.1. Lịch sử phát triển...............................................................................................5
2.1.2.Ƣu nhƣợc điểm của hộp số tự động ...................................................................5
2.1.2.1.Ƣu điểm ...........................................................................................................5
2.1.2.2.Nhƣợc điểm .....................................................................................................6

vi


2.2.Giới thiệu chung về hộp số tự động 340E .............................................................6
2.3. Các bộ phận chính và chức năng cơ bản của chúng ............................................7
2.3.1. Biến mô thủy lực ...............................................................................................8
2.3.2. Bộ bánh răng hành tinh .....................................................................................8
2.3.3. Hệ thống điều khiển thủy lực ............................................................................9
2.3.4. Hệ thống điều khiển điện tử ..............................................................................9
2.4. Cấu tạo và nguyên lý điều khiển của hộp số tự động U340E .............................9
2.4.1. Cấu tạo ..............................................................................................................9
2.4.1.1. Bộ biến mô .....................................................................................................9
2.4.1.2. Bộ truyền bánh răng hành tinh .....................................................................13
2.4.1.3.Bộ truyền bánh răng hành tinh trong hộp số tự động....................................14
2.4.2. Sơ đồ nguyên lý dòng truyền công suất ..........................................................15

2.4.3. Hệ thống điều khiển thủy lực ..........................................................................18
2.4.3.1.Chức năng .....................................................................................................18
2.4.3.2. Các bộ phận và các van điều khiển ..............................................................19
2.4.4. Hệ thống điều khiển điện tử ECT (Electronic control transmission) ..............26
2.4.4.1 Chức năng .....................................................................................................26
2.4.4.2 Cấu tạo: .........................................................................................................26
2.4.4.3.Sơ đồ nguyên lý hoạt động và thuật toán điều khiển: ...................................35
2.4.4.4. Thuật tốn điều khiển ...................................................................................37
Chƣơng 3 THIẾT KẾ, THI CƠNG VÀ VẬN HÀNH MƠ HÌNH ..........................41
3.1. Sơ đồ khối mơ hình điều khiển hộp số tự động .................................................41
3.2.Thiết kế bản vẽ mơ hình ......................................................................................41
3.3. Thi cơng mơ hình theo bản vẽ ............................................................................43
3.4.Hƣớng dẫn các chi tiết và vận hành mô hình ......................................................44
3.4.1. Giới thiệu các chi tiết trên mơ hình:................................................................44
3.4.2. Sơ đồ đấu dây board mạch giao tiếp máy tính ................................................49
3.5. Chƣơng trình giao tiếp .......................................................................................51
3.5.1. Giao diện ngƣời sử dụng .................................................................................51

vii


3.5.2.Phần điều khiển ................................................................................................51
3.5.3.Phần hiển thị .....................................................................................................52
3.5.3.1.Giao diện hiển thị dạng đồng hồ và đèn chỉ thị ............................................52
3.5.3.2.Giao diện hiển thị dạng Graph ......................................................................53
3.5.4. Khảo sát trạng thái chuyển số bằng thực nghiệm trên mơ hình ......................53
3.5.4.1.Khảo sát đồ thị chuyển số theo góc mở bƣớm ga .........................................53
3.5.4.2.Khảo sát đồ thị chuyển số theo tốc độ động cơ.............................................54
3.5.4.3.Khảo sát đồ thị chuyển số theo tốc độ xe ......................................................55
Chƣơng 4 THIẾT KẾ BÀI TẬP THỰC HÀ NH TRÊN MƠ HÌNH .......................56

4.1.Bài thực hành số 1: THỰC HÀNH VẼ SƠ ĐỒ CHUYỂN SỐ S – 1 VỊ TRÍ “D”
CHẾ ĐỘ BÌNH THƢỜNG .......................................................................................56
4.1.1.Mục tiêu ...........................................................................................................56
4.1.2.Phƣơng tiện - dụng cụ - thiết bị........................................................................57
4.1.3.Nội dung thực hiện ...........................................................................................57
4.1.4. khảo sát và ghi nhận kết quả ...........................................................................57
4.1.5.Thông số kỹ thuật của hộp số U340E ..............................................................58
4.1.6. Khảo sát ở vị trí “D” chế độ bình thƣờng với các số liệu trên đồng hồ.......59
4.1.7.Vẽ đồ thị chuyển số ứng với các số liệu đã cho ...............................................60
4.2. Bài thực hành số 2 THỰC HÀNH VẼ SƠ ĐỒ CHUYỂN SỐ S – 1 VỊ TRÍ “D”
CHẾ ĐỘ TẢI NẶNG ................................................................................................61
4.2.1. Mục tiêu ..........................................................................................................61
4.2.2. Phƣơng tiện - dụng cụ - thiết bị.......................................................................62
4.2.3. Nội dung thực hiện ..........................................................................................62
4.2.4. khảo sát và ghi nhận kết quả ...........................................................................62
4.2.5. Thông số kỹ thuật của hộp số U340E .............................................................63
4.2.6. Khảo sát ở vị trí “D” chế độ bình thƣờng với các số liệu trên đồng hồ.......63
4.2.7. Vẽ đồ thị chuyển số ứng với các số liệu đã cho……………………………. 64

viii


4.3. Bài thực hành số 3: THỰC HÀNH KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN
SỬA CHỮA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
……………………………………………………………………………………...65
4.3.1. Mục tiêu ..........................................................................................................65
4.3.2. Phƣơng tiện - dụng cụ - thiết bị.......................................................................66
4.3.3. Nội dung thực hiện ..........................................................................................66
4.3.4. khảo sát và ghi nhận kết quả ...........................................................................66
4.3.5. Thông số kỹ thuật của hộp số U340E .............................................................67

4.3.6. Chức năng cấu tạo, nguyên lý các cảm biến………………………………..67
4.3.6.1.Cảm biến ga loại tuyến tính………………………………………………..67
4.3.6.2. Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát………………………………………… 68
4.3.6.3. Cảm biến tốc độ…………………………………………………………...68
4.3.6.4. cảm biến đo gió……………………………………………………………69
4.3.6.5. Cụm thân van và các van điện từ………………………………………… 70
4.3.7. Thực hành kiểm tra cảm biến ga…………………………………………… 72
4.3.8. Thực hành kiểm tra cảm biến nhiệt độ nƣớc………………………………. 73
4.3.9. Thực hành kiểm tra cảm biến tốc độ xe………………………………….... 73
4.3.10.Thực hành kiểm tra các van solenoid và áp suất dầu thủy lực………….....73

4.3.11. Thực hành kiểm tra cảm biến đo gió………………………………………73
4.3.12. Thực hành chẩn đoán báo lỗi………………………………………………74
CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN…………………………..75
5.1. Kết luận………………………………………………………………………..75
5.2.Kiến nghị và hƣớng phát triển của đề tài………………………………………76
Phụ lục……………………………………………………………………………..77

ix


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN
1.1.Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu
Ngày nay lĩnh vực khoa học kỹ thuật phát triển nhanh chóng và gần như chiếm
lĩnh trong 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 cơng nghiệp ơ tơ 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 tồn hơn.Với mục đích đó thì lĩnh vực điện điện tử đã được
ứng dụng trên ô tô rất thành cơng, nó gồm một bộ xử lý trung tâm (hay cịn gọi là
ECU) với những thơng tin thu thập được từ các cảm biến gửi về ECU và ECU sẽ tín
tốn 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 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, tác giả quyết định thực hiện đề tài “Điều khiển hộp số tự
động bằng phần mềm LabVIEW”, mục đích phục vụ công tác dạy và học được tốt
hơn.
1


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

1.2. Các kết quả nghiên cứu
1.2.1. Kết quả nghiên cứu trong nƣớc
Hiện nay người ta chỉ mới áp dụng phần mềm LabVIEW để điều khiển họ vi
điều khiển AVR, điều khiển tốc độ động cơ DC và một số thiết bị khác. Trong

ngành ô tô, việc ứng dụng phần mềm labVIEW để điều khiển hộp số tự động thì
chưa được sản suất, sử dụng nhiều trong các trường học. Cách đây năm năm với đề
tài “Nghiên cứu chế tạo mơ hình hộp số tự động giao tiếp máy tính”, của anh
Huỳnh Hồng Việt, luận văn Thạc sĩ, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ
Chí Minh, năm 2011. Phải nói đề tài khá thành công và ứng dụng hiệu quả trong
lĩnh vực dạy học chun ngành ơ tơ, mơ hình giảng dạy có giao tiếp với máy tính
thơng qua phần mềm LabVIEW, mục đích hiển thị các thơng số của hộp số và động
cơ trên máy tính để học sinh tiếp thu bài giảng hiệu quả.
1.2.2. Kết quả nghiên cứu ngoài nƣớc
Hiện nay ở ngoài nước, người ta ứng dụng LabVIEW để đo áp suất trong xi lanh,
giải pháp xây dựng mô hình linh hoạt tối ưu hóa, chi phí thấp, mục đích đo áp suất
bên trong xi lanh hiển thị trên PC thông qua phần mềm LabVIEW.
Để thực hiện được người ta cần biết một vài thông số cơ bản của động cơ như:
Hiệu suất động cơ, tỷ số nén, công suất động cơ, moment xoắn do động cơ tạo ra, tỷ
lệ hổn hợp nhiên liệu được điều chỉnh đúng với từng chế độ hoạt động….

Hình 1.1: Sử dụng LabVIEW để đo áp suất của động cơ đốt trong
2


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

1.3.Tính thực tiễn và phạm vi nghiên cứu
1.3.1.Tính thực tiễn
Với nhiều ưu điểm của hộp số tự động, nên hộp số tự động được dùng phổ
biến trong các dòng xe ngày nay, tuy nhiên hộp số có cấu tạo phức tạp, quá nhiều
chi tiết, nên việc học, tìm hiểu, sửa chữa nó thật khó khăn cho sinh viên và thợ sửa
chữa ơ tơ. Qua nhiều năm công tác trong lĩnh vực dạy nghề, thực tế giảng dạy, Tác
giả và các đồng nghiệp đã gặp khó khăn trong việc sửa chữa hộp số cũng như
truyền đạt kiến thức đến người học. Từ đó Tác giả quyết định thực hiện đề tài “Điều

khiển hộp số tự động bằng phần mềm LabVIEW” với ý tưởng dùng phần mềm
LabVIEW để truy xuất các tín hiệu hoạt động của động cơ và hộp số trên máy tính
để học sinh tiếp thu bài giảng một cách sinh động, dễ hiểu và nâng cao kỹ năng
nghề trong quá trình thực tập. Tác giả bổ sung một số phương tiện hỗ trợ như: đồng
hồ áp suất báo thay đổi các tay số, đèn báo van solenoid điều khiển mạch dầu được
bố trí ngay trên mơ hình đồng thời kết nối mạch giao tiếp giữa PC với mơ hình
thơng qua phần mềm LabVIEW, hiển thị ngay các thông số hoạt động của động cơ
và hộp số trên PC như: Số vòng quay động cơ, đồng hồ báo tốc độ, vị trí tay số, các
cảm biến và chức năng báo lỗi. Ý tưởng đề tài tích hợp nhiều chức năng và thuận
tiện cho việc giảng dạy nhiều Moldul trên cùng một mơ hình.
 Mơ hình dùng giảng dạy lý thuyết, cấu tạo và nguyên lý hộp số tự động
gồm bốn nội dung:
+ Bộ biến mô thủy lực
+ Bộ truyền bánh răng hành tinh
+ Bộ điều khiển thủy lực
+ Hệ thống điều khiển điện tử
 Thực hành đấu dây hệ thống điều khiển ECU và ECT thơng qua màn hình
PC người học thực tập và kiểm tra đánh giá bài làm của mình
 Thực hành đấu dây tín hiệu đầu vào, qui trình tìm pan sửa chữa lỗi trên ô tô

3


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

1.3.2.Phạm vi nghiên cứu
Để phục vụ trong dạy học nên phạm vi nghiên cứu chủ yếu tập trung vào các
phần liên quan gồm: Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý của hộp số, hệ thống điều
khiển, mạch giao tiếp giữa PC với mơ hình thơng qua phần mềm LabVIEW để hiển
thị các thông số hoạt động thực của động cơ và hộp số trên PC.

1.4. Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu
1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu
Từ những kiến thức đã học, tìm hiểu nghiên cứu và thực tế giảng dạy, tác giả
thực hiện đề tài trên với mục đích giúp giáo viên có phương tiện dạy học mới và
học sinh tiếp thu bài học hiệu quả khi nhìn thấy được các thơng số của động cơ và
hộp số hiển thị trên PC, đồng thời từ PC có thể điều khiển các chế độ hoạt động của
hộp số tự động và động cơ trên máy tính.
1.4.2. Đối tƣợng nghiên cứu
 Sử dụng động cơ 1SZ –FE, hộp số tự động U340E
 Điều khiển hộp số tự động có giao tiếp với máy tính thông qua phần mềm
LabVIEW.
 Ứng dụng phần mềm LabVIEW
 Thiết kế bài giảng thực hành trên mơ hình.

4


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

CHƢƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
2.1. Tổng quan về hộp số tự động trên ô tô
2.1.1. Lịch sử phát triển
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn của xã hội và của người tiêu dùng, nên các
hãng sản xuất ô tô trên thế giới phát triển mạnh và bắt đầu có sự cạnh tranh.Từ yêu
cầu thực tế muốn nâng cao chất lượng xe của mình, đồng thời tìm những bước tiến
về công nghệ mới nhằm giữ vững thị trường đã có cùng tham vọng mở rộng thị
trường, các hãng sản xuất xe trên thế giới đã bước vào cuộc đua tích hợp các hệ
thống tự động lên các dịng xe xuất xưởng như: hộp số tự động, hệ thống chống

hãm cứng bánh xe khi phanh, hệ thống chỉnh góc đèn xe tự động, hệ thống treo khí
nén, hệ thống camera cảnh báo khi lùi xe, hệ thống định vị toàn cầu,…Đây là bước
tiến quan trọng thứ hai trong nền công nghiệp sản xuất ô tô sau khi động cơ đốt
trong được phát minh và xe ô tô ra đời.
Cho đến nửa đầu thập kỷ 70, hộp số được TOYOTA sử dụng phổ biến nhất là
hộp số cơ khí điều khiển bằng tay bình thường. Bắt đầu từ năm 1977 hộp số tự động
được sử dụng lần đầu tiên trên xe CROWN và số lượng hộp số tự động được sử
dụng trên xe tăng mạnh. Ngày nay hộp số tự động được trang bị thậm chí trên cả xe
hai cầu chủ động, xe tải nhỏ và cả xe tải.
2.1.2.Ƣu nhƣợc điểm của hộp số tự động
2.1.2.1.Ƣu điểm
- Do loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên phải chuyển số nên
giảm đi sự mệt mỏi cho lái xe.
- Nó tránh cho động cơ và dòng dẫn động khỏi bị quá tải do nó nối chúng bằng
thủy lực ( qua biến mơ) 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 bánh

5


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

bơm sang bánh tua bin mà khơng qua một cơ cấu cơ khí nào nên khơng có sự ngắt
qng dịng cơng suất vì vậy đạt hiệu suất cao.
- Thời gian sang số và hành trình tăng tốc nhanh.
- Khơng cần bộ đồng tốc, không bị va đập khi sang số.
2.1.2.2.Nhƣợc điểm
- Kết cấu của hộp số tự động thường phức tạp hơn hộp số cơ khí.
- Tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn sử dụng hộp số cơ khí .

- Khi vận hành có thể xảy ra hiện tượng “ Trượt” hiệu suất sử dụng năng lượng
bị giảm, đặc biệt là ở tốc độ thấp do 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.
2.2. Giới thiệu chung về hộp số tự động U340E

Hình 2.1. Hộp số tự động U340E [1]

6


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

Hình 2.2. Mặt cắt ngang hộp số U340E [1]
Thông số kỹ thuật của hộp số tự động U340E:
Bảng 2.1. Bảng thông số kỹ thuật của hộp số U340E
Loại hộp số

U340E (CR - CR)

Thể tích dầu hộp số

6,4 lít

Tay số

P, R, N, D, 2, L

Các tỷ số truyền tay số ( D )

2,847; 1,552; 1,000; 0,700

Các tỷ số truyền tay số lùi ( R )

2,343

Loại dầu

Toyota Genuine ATF WS

Khối lượng

68,5 KG

2.3. Các bộ phận chính và chức năng cơ bản của chúng
Hiện nay có rất nhiều loại hộp số tự động khác nhau và cấu tạo theo những cách
khác nhau, tuy nhiên về cơ bản thì nguyên lý và chức năng hoạt động của chúng là
giống nhau. Hộp số tự động bao gồm những bộ phận chính các bộ phận này vận
hành chính xác và kết hợp chặt chẽ với nhau chúng thực hiện phần lớn các chức
năng của hộp số tự động. Để hiểu biết về hộp số tự động, trước hết phải hiểu rõ các

7


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

nguyên lý cơ bản của các bộ phận trong hộp số tự động. Hộp số tự động gồm các bộ
phận chính sau:
- Bộ biến mô.
- Bộ bánh răng hành tinh.
- Bộ điều khiển thủy lực.

- Hệ thống điều khiển điện tử.
2.3.1. Biến mô thủy lực
Biến mô thủy lực được gắn ở trục vào sơ cấp hộp số được lắp vào trục khuỷu
bằng bulông thông qua tấm truyền động. Biến mô giống như bánh đà vừa tạo lực
quán tính và cân bằng động cơ.
Một số chức năng của bộ biến mô:
- Khuếch đại mô men do động cơ tạo ra.
- Đóng vai trị như một ly hợp thủy lực thực hiện truyền hay không truyền mômen
từ động cơ đến hộp số.
- Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống thủy lực.
- Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực.
2.3.2. Bộ bánh răng hành tinh
Bộ bánh răng bao gồm: Các bánh răng hành tinh, ly hợp và phanh hãm điều
khiển hoạt động của bánh răng hành tinh nhờ dẫn động bằng áp suất dầu thủy lực để
thay đổi tốc độ đầu ra, các trục để truyền công suất và các vòng bi giúp cho truyền
động quay của trục được êm.
Chức năng của bộ bánh răng hành tinh như sau:
- Mục đích đạt được mơmen và tốc độ quay phù hợp với các chế độ chạy xe và điều
khiển của lái xe là nhờ sự thay đổi tỷ số truyền bánh răng
- Thay đổi chiều quay bánh răng để chạy lùi.
- Cung cấp vị trí số trung gian để cho phép động cơ chạy không tải khi xe đỗ.
2.3.3. Hệ thống điều khiển thủy lực
Bao gồm bơm dầu, các loại van với các chức năng khác nhau, các khoang và
ống dẫn dầu, phanh và các bộ phận khác của hệ thống điều khiển thủy lực.

8


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

Chức năng của hệ thống điều khiển thủy lực như sau:
- Cung cấp dầu thủy lực đến bộ biến mô.
- Hiệu chỉnh áp suất thủy lực do bơm dầu tạo ra.
- Chuyển hóa tốc độ xe và tải trọng động cơ thành “tín hiệu” thủy lực.
- Cung cấp áp suất thủy lực đến các ly hợp và phanh để điều khiển
hoạt động của bánh răng hành tinh.
- Bôi trơn dầu lên các chi tiết chuyển động quay.
- Làm mát bộ biến mô và hộp số bằng dầu.
2.3.4. Hệ thống điều khiển điện tử
Trong hộp số tự động việc kiểm soát thời điểm chuyển số, thời điểm khóa
biến mơ thích hợp và điều khiển hộp số được điều khiển bằng một máy tính. ECU
động cơ và ECU - ECT điều khiển thời điểm chuyển số và khóa biến mơ bằng cách
điều khiển các van điện từ để duy trì điều kiện lái tối ưu với việc dùng các tín hiệu
từ các cảm biến và các công tắc lắp trên động cơ và trên hộp số tự động. Ngoài ra hệ
thống điều khiển điện tử cịn có chức năng chẩn đốn và an tồn khi có hư hỏng ở
hộp số.
2.4. Cấu tạo và nguyên lý điều khiển của hộp số tự động U340E
2.4.1. Cấu tạo
2.4.1.1. Bộ biến mô
Bộ biến mô làm nhiệm vụ vừa truyền vừa khuyếch đại mômen từ động cơ vào
hộp số bằng việc sử dụng dầu hộp số tự động như một môi chất. Bộ biến mô gồm
bánh bơm, bánh tua bin, khớp một chiều, stato và vỏ biến mô chứa tất cả các bộ phận
đó, bộ biến mơ được đổ đầy dầu do bơm dầu cung cấp. Động cơ quay và bánh bơm
quay, và dầu bị đẩy ra từ bánh bơm thành một dòng mạnh làm quay bánh tua bin.

9


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

Hình 2.3. Bộ biến mô [1]
- Bánh bơm: Gắn với vỏ biến mô lắp với trục khuỷu động cơ để truyền mô
men, tốc độ của động cơ.
- Bánh tua bin: Nhận mô men từ bánh bơm gắn với trục sơ cấp của hộp số.
- Bánh Stator: Gắn vào trục hộp số thông qua khớp 1 chiều, có nhiệm vụ đổi
chiều đường dẫn dầu từ bánh tua bin quay về bánh bơm và tạo ra hệ số khuếch đại
mơ men.
- Ly hợp khóa biến mơ: Liên kết bánh bơm và bánh tua bin, nó được gắn với
trục của hộp số tự động
 Đặc tính của biến mơ
Đặc tính mối quan hệ của biến mơ gồm hai tỷ số truyền mô men và hiệu suất
phụ thuộc vào tỷ số truyền tốc độ được thể hiện ở Hình 2.4.

Hình 2.4. Đặc tính của bộ biến mơ [2]

10


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

Tỉ số truyền mô men (t) =

Tỉ số truyền tốc độ (e) =
Hiệu suất truyền động (n) =

Mô men đầu ra của rô to tuabin
Mô men đầu vào của cánh bơm
Tốc độ của rô to tuabin
Tốc độ của cánh bơm
Công suất đầu ra của rô to tuabin*100%

Công suất đầu vào của cánh bơm
Mô men đầu ra của rô to tuabin*e*100%

=

Mô men đầu vào của cánh bơm

Khi xe bắt đầu dịch chuyển thì bánh tuabin bắt đầu quay. Khi tốc độ xe tăng
lên, tốc độ tuabin tăng tỷ lệ với cánh bơm. Khi tuabin tăng tốc độ thì dịng chất lỏng
bị bật trở lại.
Sự quay của tuabin làm chất lỏng quay theo chiều kim đồng hồ. Điều này làm chất
lỏng đi từ trước ra sau cánh stato. Stato được đẩy theo chiều kim đồng hồ. Chính
điều này làm ly hợp một chiều stato quay tự do. Stato quay tự do theo cánh bơm và
tuabin. Cho phép dòng chất lỏng từ tuabin quay trở lại cánh bơm dễ dàng.
Khi bánh tuabin đạt đến tốc độ khoảng 90% tốc độ cánh bơm, sự kết nối xảy ra. Khi
tốc độ của cánh bơm và tuabin là gần bằng nhau kết nối hồn tồn nghĩa là khơng
cịn hiện tượng trượt. Lực ly tâm quay tuabin tác dụng lên chất lỏng là đủ lớn để
dừng dịng xốy, tại điểm này khơng có sự khuếch đại mơ men. Bộ biến mô là một
thiết bị truyền công suất đơn giản. Nhưng nó khơng phải là một thiết bị hồn tồn
tối ưu, thực sự tại tốc độ giữ nó hồn tồn khơng có hiệu suất, nếu cơng suất đưa
vào nó thì khơng có cơng suất đưa đến hộp số.Tất cả cơng suất đưa vào biến mô
được chuyển thành nhiệt trong chất lỏng. Hiệu quả của bộ biến mô trong suốt giai
đoạn khuếch đại mômen và giai đoạn nối là khoảng 90% đến 95%.
Cơ cấu li hợp khố biến mơ truyền cơng suất động cơ tới hộp số tự động một cách
trực tiếp và cơ học. Do bộ biến mơ sử dụng dịng thuỷ lực để gián tiếp truyền cơng
suất nên có sự tổn hao cơng suất. Vì vậy, li hợp được lắp trong bộ biến mô để nối

11

Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

trực tiếp động cơ với hộp số để giảm tổn thất công suất. Khi xe đạt được một tốc độ
nhất định, thì cơ cấu li hợp khố biến mơ được sử dụng để nâng cao hiệu quả sử
dụng công suất và nhiên liệu. Li hợp khố biến mơ được lắp trong moayơ của bánh
tuabin, phía trước bánh tuabin. Lị xo giảm chấn sẽ hấp thụ lực xoắn khi ăn khớp li
hợp để ngăn không cho sinh ra va đập. Một loại vật liệu ma sát (cùng dạng vật liệu
sử dụng trong các phanh và đĩa li hợp) được gắn lên vỏ biến mô hoặc piston khố
của bộ biến mơ để ngăn sự trượt ở thời điểm ăn khớp li hợp.
 Hoạt động của cơ cấu khóa biến mơ

Hình 2.5: Khi ly hợp nhả khớp [1]
- Nhả khớp: ECU cấp điện cho van điện từ số 3 làm van khóa, lúc này dầu vào đẩy
piton van xuống mở đường dầu về carte, làm cho áp suất ở A ˃ B nên Piton bị đẩy
khóa đường dầu về. Do đó đường dầu vào với áp lực lớn sau cơ cấu khóa biến mơ và
thực hiện nhả khớp

Hình 2.6: Khi ly hợp ăn khớp [1]
- Ăn khớp: ECU không cấp điện cho van điện từ số 3 làm van mở lúc này dầu vào
qua van về carte nên piton bị đẩy lên mở mạch dầu B2 vào, lúc này áp suất ở A˂B

12


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

piton bị đẩy lên mở đường thay đổi áp lực dầu, tại đây áp suất dầu rất lớn nên thực
hiện khóa biến mơ như hình vẽ.
2.4.1.2. Bộ truyền bánh răng hành tinh

Hình 2.7. Bộ bánh răng hành tinh [2]
Các bánh răng trong bộ truyền bánh răng hành tinh khuếch đại mômen phải
phù hợp với hoạt động của xe. Sự cần thiết của bộ bánh răng hành tinh trong hộp số
tự động sử dụng để thực hiện điều đó.
Một bộ bánh răng hành tinh có thể sử dụng để đảo chiều quay, thay đổi giảm
tốc, tăng tốc, và truyền động trực tiếp.
Trong hệ mặt trời thì bộ bánh răng hành tinh cũng giống như vậy. Bánh răng
mặt trời ở giữa xung quanh là bánh răng hành tinh và ngoài cùng là bánh răng bao,
các bánh răng hành tinh quay trên trục của nó và được giữ trên cần dẫn. Tất cả bộ
truyền bánh răng hành tinh sử dụng cách sắp xếp này.
2.4.1.3.Bộ truyền bánh răng hành tinh trong hộp số tự động
Bộ truyền bánh răng hành tinh (dùng 2 bộ bánh răng hành tinh).

Hình 2.8. Bộ bánh răng hành tinh [1]

13


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

Chức năng các chi tiết trong bộ truyền bánh răng hành tinh
CHỨC NĂNG

CHI TIẾT
C1

Nối trục sơ cấp và bánh răng mặt trời bộ

Ly hợp số tiến

hành tinh trước
C2

Ly hợp số truyền thẳng

Nối trục trung gian và cần dẫn bộ hành tinh
sau

C3

Nối trục trung gian và bánh răng mặt trời bộ

Ly hợp số lùi

hành tinh sau
B1

Phanh O/D và số 2

Giữ bánh răng mặt trời bộ hành tinh sau

B2

Phanh số 2

Ngăn bánh răng mặt trời bộ hành tinh sau
quay ngược chiều kim đồng hồ

B3

Phanh số lùi và số 1

Giữ bánh răng bao bộ hành tinh trước và cần
dẫn sau quay ngược chiều kim đồng hồ

F1

Khớp 1 chiều số 2

Ngăn bánh răng mặt trời sau bộ hành tinh
sau quay ngược chiều kim đồng hồ

F2

Khớp 1 chiều số 1

Ngăn bánh răng bao bộ hành tinh trước và
cần dẫn bộ hành tinh sau quay ngược chiều
kim đồng hồ.

Bảng 2.2. Bản đồ tay số

14


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

2.4.2. Sơ đồ ngun lý dịng truyền cơng suất
- Tay số 1 dãy “D” : Các ly hợp C1 và khớp một chiều F2 hoạt động:

Hình 2.9. Sơ đồ truyền cơng suất ở tay số 1 dãy D [1]
Nguyên lý hoạt động: Trục sơ cấp làm quay bánh răng mặt trời của bộ truyền
hành tinh trước theo chiều kim đồng hồ nhờ C1. Bánh răng mặt trời quay và truyền
chuyển động cho bánh răng hành tinh quay ngược chiều kim đồng hồ. Trong bánh
răng hành tinh sau, khớp 1 chiều F2 khóa để cắt mô men từ bánh răng bao của bộ
truyền hành tinh thứ nhất sang cần dẫn của bộ truyền hành tinh thứ 2, nên mô men
chỉ được truyền từ cần dẫn của bộ truyền hành tinh thứ nhất sang bánh răng chủ
động truyền lực cuối và tới bánh rằng bị động của truyền lực cuối. Bằng cách này
tạo ra được tỷ số giảm tốc lớn.
- Tay số 2 dãy “D”: Các ly hợp C1, Phanh B2 và khớp một chiều F1 hoạt động:

Hình 2.10. Sơ đồ truyền cơng suất ở tay số 2 dãy D [1]

15


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

Trục sơ cấp làm quay bánh răng mặt trời của bộ truyền hành tinh trước theo
chiều kim đồng hồ nhờ C1. Do bánh răng mặt trời của bộ hành tinh sau bị B2 và F1
cố định nên công suất không được truyền tới bộ truyền bánh răng hành tinh sau.
Cần dẫn trước truyền mô men cho bánh răng chủ động truyền lực cuối và tới bánh
rằng bị động của truyền lực cuối. Tỷ số giảm tốc thấp hơn so với số 1.
- Tay số 3 dãy “D” : Các ly hợp C1, C2 phanh B2 hoạt động:

Hình 2.11. Sơ đồ truyền cơng suất ở tay số 3 dãy D [1]
Trục sơ cấp làm quay bánh răng mặt trời của bộ hành tinh trước theo chiều
kim đồng hồ nhờ C1, và đồng thời làm quay bánh răng hành tinh theo chiều kim
đồng hồ nhờ C2. Do bánh răng bao của bộ truyền hành tinh trước và bánh răng mặt
trời quay với nhau cùng một tốc độ nên toàn bộ truyền bánh răng hành tinh cũng

quay với cùng tốc độ và công suất được dẫn từ cần dẫn phía trước tới trục thứ cấp.
- Tay số 4 dãy “D” : Các ly hợp C2, Phanh B1, B2 và khớp một chiều F1 hoạt động:

Hình 2.12. Sơ đồ truyền công suất ở tay số 4 dãy D [1]

16


Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

- Tay số 2 dãy “2”: Các ly hợp C1, phanh B1, B2 và khớp một chiều F1 hoạt động:

Hình 2.13. Sơ đồ truyền công suất ở tay số 2 dãy 2 [1]
Trục sơ cấp làm quay bánh răng mặt trời của bộ truyền hành tinh trước theo chiều
kim đồng hồ nhờ C1. Do bánh răng mặt trời của bộ hành tinh sau bị B2 và F1 cố
định nên công suất không được truyền tới bộ truyền bánh răng hành tinh sau. Cần
dẫn trước truyền mô men cho bánh răng chủ động truyền lực cuối và tới bánh rằng
bị động của truyền lực cuối. Tỷ số giảm tốc thấp hơn so với số 1.
- Tay số 1 dãy “L” : Các ly hợp C1 phanh B3 và khớp một chiều F2 hoạt động:

Hình 2.14. Sơ đồ truyền công suất ở tay số 1 dãy L [1]
Nguyên lý hoạt động: Trục sơ cấp làm quay bánh răng mặt trời của bộ truyền
hành tinh trước theo chiều kim đồng hồ nhờ C1. Bánh răng mặt trời quay và truyền
chuyển động cho bánh răng hành tinh quay ngược chiều kim đồng hồ. Trong bánh
17