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 ch
Trang 1CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG
1.1 Lý do chon đề tài
Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng trước nhiều khó khăn, thử thách và cả những cơ hội đầy tiềm năng Ngành ô tô Việt Nam cũng không ngoại lệ Khi thế giới bắt đầu sản xuất ô tô chúng ta chỉ được nhìn thấy chúng trong tranh ảnh, hiện nay khi công nghệ về sản xuất
ô tô của thế giới đã lên tới đỉnh cao chúng ta mới bắt đầu sửa chữa và lắp ráp
Bên cạnh đó thị trường ô tô Việt Nam là một thị trường đầy tiềm năng theo như nhận định của nhiều hãng sản xuất ô tô trên thế giới nhưng hiện nay chúng ta mới chỉ khai thác được ở mức độ buôn bán, lắp ráp và sửa chữa
Mức thuế 200% đối với xe nhập khẩu vẫn không ngăn được người dân Việt Nam mua những chiếc xe trị giá cả vài trăm nghìn đến hàng triệu đô la, vì đây
là một nhu cầu thiết yếu mà số ngoại tệ này là không nhỏ đối với Việt Nam chúng ta nhất là trong thời kỳ phát triển đất nước như hiện nay 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 Việc nghiên cứu hộp số tự động sẽ giúp chúng ta nắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa và cải tiến chúng Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác Các dòng hộp số tự động ra đời với các bước đột phá mới về kết cấu cũng như cách vận hành, điều khiển ngày càng đa dạng, ngoài ra hộp số tự động còn giúp giảm tiêu hao nhiêu liệu, giúp cho người lái có thể thoải mái hơn trong khi lái Bên cạnh đó công nghệ sản xuất ngày càng được nâng cao, công nghệ điều khiển và các
Trang 2chi tiết bên trong hộp số ngày càng nhỏ, gọn, giá thành hợp lý, dễ sửa chữa….Ngày nay, các nhà sản xuất ô tô đã đưa rất nhiều các loại hộp số tự động và ngày càng cải thiện để đáp ứng nhu cầu sử dụng của con người
Hãng xe hơi Mazda thuộc phân phối của công ty cổ phần ô Tô trường hải cũng vậy Để đáp ứng nhu cầu cũng như sự gắn bó của chiếc xe và tài xế với phương thức thiết kế KODO, mazda luôn mong muốn đem lại sự kết nối giữa chiếc xe và chủ nhân của mình Để đáp ứng được sự mong muốn đó mazda
đã đem lại cho thị trường ô tô nhiều công nghệ và hộp số tự động FW6A-EL
đã nằm trong những nghiên cứu đó
Vì vậy với đề tài tốt nghiệp, em chọn đề tài tìm hiểu hộp số tự động
FW6A-EL trên xe mazda cx5 nhằm tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc của từ cụm tổng thành và cả toàn hệ thống, song với đó quy trình tháo rã và đại tu hộp
số FW6A-EL đem lại sự thực tế trong quá trình trình bày lý thuyết
1.2 Mục tiêu tìm hiểu
-Tìm hiểu chủ yếu về cấu tạo, nguyên lý hoạ t động, điều khiển cũng như quy trình tháo lắp của hộp số
-Tìm hiểu dựa trên tài liệu trên internet và cẩm nang sửa chửa MESI (Mazda Electronic Service Information)
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
2.1 Lịch sử phát triển của hộp số tự động (HSTD)
Trang 3Hình 2.1 Lịch sử phát triển HSTD
Vào năm 1894, hai kỹ sư người Pháp Louis-Rene Panhard và Emile
Levassor đưa ra bản phác thảo đầu tiên của hộp số tự động (HSTD)
Năm 1904, Sturtevant giới thiệu hộp số tự động với quả văng ly tâm điều khiển sự
ăn khớp của các bánh răng theo tốc độ, Quá trình sang số không cần đến sự đóng
mở của ly hợp Tuy nhiên bộ truyền này gặp lỗi đó là trọng lượng thường lệch sang
một bên Năm 1939, hộp số GM Hydra-Matic được ra đời Hydra-Matic gồm 3 bộ
truyền bánh răng hành tinh và bộ điều khiển thủy lực Bộ kết nối thủy lực làm
nhiệm vụ truyền công suất từ động cơ sang hộp số thay cho ly hợp
Trang 4Đến năm 1948 hộp số tự động hoàn toàn mới xuất hiện, sử dụng biến mô thủy
lực và bộ truyền bánh răng hành tinh như ngày nay 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 khớp ngoài, kết cấu AT
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 hộp số 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
Hiện nay các dòng hộp số tự động được sử dụng trên xe gồm có các hộp số sau:
- Hộp số tự động sử dụng bộ truyền động bánh răng hành tinh
- Hộp số vô cấp
- Hộp số ly hợp kép
2.2 Các dòng hộp số tự động trên xe ngày nay
2.2.1 Hộp số tự động sử dụng bộ truyền động bánh răng hành tinh
Hộp số tự động là hộp số có tính tối ưu, nó giúp chúng ta giảm bớt được nhiều thao tác khi vận hành xe, chủ yếu tập trung vào quan sát, lái xe và xử lý tính huống
Trang 5Hình 2.2.1a HSTD sử dụng bộ truyền bánh răng hành tinh
Xe số tự động là mẫu xe phổ biến hiện nay cho cả người mới lái và người
đã có kinh nghiệm Vì tính tiện dụng và dễ sử dụng của nó hơn nhiều so với
xe số thường truyền thống Ở xe sử dụng hộp số thường, cần sang số được
sử dụng để chuyển số khi đạp chân ga nhằm mục đích tăng tốc độ xe Khi lái xe lên dốc hay khi dộng cơ không có đủ lực để leo dốc tại số đang chạy thì người lái xe phải đạp bàn đạp ly hợp và chuyển số về số thấp Vì các lý
do đó, nên điều cần thiết đối với người lái xe là phải thường xuyên nhận biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp Còn ở hộp số tự động, những nhận biết như vậy của người lái xe là không cần thiết Người lái xe không cần phải chuyển số mà việc chuyển số lên hay xuống số để thích hợp nhất được thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ và tốc độ xe Với các xe có hộp số tự động thì người lái xe không cần phải suy tính khi nào cần lên số hoặc xuống số Các bánh răng tự động chuyển số tuỳ thuộc vào tốc độ xe và mức đạp bàn đạp ga
Một hộp số mà trong đó việc chuyển số bánh răng được điều khiển bằng một ECU (Bộ điều khiển
Trang 6điện tử) được gọi là ECT - Hộp số điều khiển điện tử, và một hộp số không sử dụng ECU được gọi là hộp số tự động thuần thuỷ lực Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng ECT Đối với một số kiểu xe thì phương thức chuyển số có thể được chọn tuỳ theo ý muốn của lái xe và điều kiện đường xá Cách này giúp cho việc tiết kiệm nhiên liệu, tính năng và vận hành xe được tốt hơn
Hình 2.2.1b Các bộ phận của HSTD sử dụng bộ truyền động bánh răng hành tinh
Hộp số tự động sử dụng bộ truyền động bánh răng hành tinh gồm có
ba bộ phận chính
- Bộ biến mô (Torque Converter) có chức năng truyền công suất từ động cơ đến trục đầu vào của hộp số
- Bộ truyền động bánh răng (Gearset and Shift Mechanism) gồm các
bộ bánh răng hành tinh, các ly hợp một chiều và cơ cấu phanh liên kết với nhau có chức năng truyền công suất từ trục đầu vào theo từng cấp số được chọn đến trục đầu ra hộp số
Trang 7- Bộ điều khiển hộp số (Transmission Control Unit) nhận tín hiệu đầu vào từ các cảm biến để nhận biết được tốc độ và tải của động cơ từ
đó lựa chọn số phù hợp với tải và tốc độ của xe
Ưu điểm: Hộp số tự động nó làm giảm mệt mỏi cho người lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên phải sang số vì thế
nó sẽ giúp lái xe thoải mái khi hoạt động trong đô thị thường xuyên bị kẹt xe, tắc đường Sử dụng hộp số tự động giúp xe bạn khó chết máy, dễ dàng khởi động giữa dốc, tăng ga không bị giật, giá trị bán lại của xe đã qua sử dụng dùng số tự động cao hơn Hộp số tự động 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 kỹ thuật lái xe khó khăn và phức tạp như vận hành ly hợp Đồng thời nó cũng tránh cho động cơ và dòng dẫn động khỏi bị quá tải do nó nối chúng bằng thủy lực tốt hơn so với nối bằng cơ khí Vì thế, tỷ lệ người sử dụng xe số tự động ngày càng cao và trở thành xu hướng hiện đại do đó hộp số tự động đang được trang bị trên hầu hết các mẫu xe ô tô hiện nay, các thao tác được thực hiện một cách đơn giản, nhẹ nhàng
Nhược điểm: Với thiết kế cầu kỳ, phức tạp, khi xe gặp vấn đề liên quan đến hộp số sẽ khó để sửa chữa kèm theo đó là chi phí không hề nhỏ Với việc trang bị hộp số nhiều cấp khiến những dòng xe được trang bị hộp số tự động cũng có mức tiêu hao nhiên liệu khá cao
2.2.2 Hộp số tự động vô cấp (CVT- Continuously Variable Transmission)
Trang 8Hộp số tự động vô cấp CVT hoạt động trên một hệ thống puli và dây đai truyền cho phép một sự thay đổi vô cấp và liên tục giữa giới hạn thấp nhất và cao nhất mà không có sự tách biệt riêng rẽ các vị trí số
Hình 2.2.2 Hộp số vô cấp
Về cơ bản, hộp vố vô cấp CVT có nguyên lý hoạt động tương tự như hộp
số tự động, từ cách thức tự động chuyển số, các ký hiệu trên cần số
điều này đáp ứng xu hướng lựa chọn xe số tự động ngày càng cao của người tiêu dùng, mang đến sự thoải mái khi di chuyển trên đường, đặc biệt là trong điều kiện đường thành phố đông đúc, thường xuyên kẹt xe
Hộp số tự động sử dụng cơ cấu bánh răng để thay đổi tỷ sổ truyền từ đó đưa ra các cấp số phù hợp truyền tải sức mạnh động cơ đến các bánh xe
Còn với hộp số vô cấp CVT, cơ cấu vận hành thay đổi tỷ số truyền được thực hiện qua các puli có khả năng biến thiên đường kính liên tục và một dây đai truyền bằng kim loại hoặc dây xích thực hiện quá trình dẫn truyền liên tục giữa các puli nhằm tạo ra các cấp tỷ số truyền khác nhau một cách trơn tru, mượt mà Hộp số tự động vô cấp CVT mang đến cho người lái những trải nghiệm lái xe hơi tương tự như những mẫu xe được
Trang 9trang bị hộp số tự động nhưng nguyên lý hoạt động thì hoàn toàn khác Hộp số vô cấp tạo tỷ số truyền và sang số nhờ vào hoạt động của hệ thống puli và dây đai truyền cho phép đổi số liên tục, không tách biệt tiêng rẽ các số
Hộp số vô cấp CVT có tỷ số truyền biến thiên vô cấp đang được áp dụng trên nhiều dòng xe bán chạy tại thị trường Việt Nam như Mitsubishi Mirage, Toyota Altis, Honda CR-V Không chỉ các dòng xe hướng đến nhu cầu sử dụng xe gia đình, những mẫu xe gầm cao thể thao cũng được trang bị kiểu hộp số này như
Nissan Juke, tất cả các dòng xe của Subaru như Forester, XV, Legacy
Ưu điểm: Hoạt động đều đặn, từ lúc đứng yên cho tới khi đạt được tốc độ bình thường thì hộp vô số cấp có khả năng tăng tốc không ngừng Được đánh giá cao với ưu điểm vượt trội trong việc giúp xe vận hành êm ái trong trường hợp chấm dứt tình trạng
"shift-shock" (hẫng) khi vào số Có khả năng thích ứng tốt khi có
sự thay đổi về trạng thái tăng giảm ga cũng như vận tốc Khi giảm tốc độ không còn xảy ra hiện tượng đuối số, nhất là mỗi khi xe leo dốc Tăng tốc nhanh hơn, giảm thất thoát lực hiệu quả hơn so với các hộp số tự động bình thường Khả năng kiểm soát tốt về khí thải, mức độ tiêu thụ nhiên liệu của động cơ
Nhược điểm: Dây đai truyền động trên hộp số vô cấp có tuổi thọ chưa cao do phải chịu sự ma sát liên tục với các puli Dây đai dễ
bị trượt và kéo giãn, làm giảm hiệu suất hoạt động Không chịu được mô- men xoắn cao nên không ứng dụng được với dòng xe thể thao Hộp số vô cấp chỉ mới áp dụng được cho những mẫu xe trang bị động cơ có dung tích dưới 3.5L và phổ biến nhất ở dung
Trang 10tích 1.0 - 2.5L Việc áp dụng hộp số vô cấp với những động cơ dung tích lớn có mô-men xoắn cao không phù hợp do phạm vi công suất bị giới hạn bởi khả năng tải của dây đai, vì thế CVT không được áp dụng với Xe thể thao
2.2.3 Hộp số ly hợp kép (DCT- Dual Clutch Tranmission)
Hộp số ly hợp kép là loại hộp số loại bỏ được nhược điểm của hộp số sàn và số tự động khi vừa mang lại cảm giác sang số êm ái, nhưng vẫn rất tiết kiệm nhiên liệu Với loại hộp số này, người lái có thể sử dụng chức năng của hộp số tự động và cũng có thể lái xe theo ý của người lái thông qua việc sử dụng lẫy chuyển số đã được trang bị trên vô lăng
Người đã sáng tạo ra hệ thống ly hợp kép là một kỹ sư ô tô trẻ tuổi, Adolphe Kegresse được biết đến nhiều nhất trong vai trò người đã phát triển loại xe halftrack (với bánh lốp đằng trước và bánh xích phía sau), giúp chiếc xe có thể vượt
qua nhiều loại địa hình phức tạp khác nhau Năm 1939, Kegresse đã thai nghén ý tưởng về hệ thống hộp số trang bị ly hợp kép với hy vọng sử dụng nó trong chiếc
xe huyền thoại Citroen “Traction” Porsche và Audi phát triển những
ý tưởng về hệ thống ly hợp kép, mặc dù nó chỉ được sử dụng trên những phiên bản xe đua hạn chế Những chiếc 956 và 962 phiên bản xe đua đã được lắp đặt hệ thống Porsche Dual Klutch (hệ thống ly hợp kép Porsche) Năm 1986, chiếc 962
đã chiến thắng giải đua Monza 1000km dành cho xe prototype (Monza 1000km
World Sports Prototype Championship), chiến thắng đầu tiên dành cho
chiếc xe được trang bị hệ thống PDK cùng hộp số bán tự động với nút bấm chuyển số Audi cũng làm nên lịch sử năm 1985 khi chiếc Sport Quatro S1 Rally được trang bị hộp số với ly hợp kép, đã chiến thắng đỉnh Pikes Peak trong
một cuộc đua lên đỉnh ngọn núi cao đến 4300m
Tuy nhiên, việc sản xuất thương mại hộp số với ly hợp kép không được tiến hành cho đến hiện nay, khi VW là người tiên phong trong việc sản xuất đại trà hộp số với ly hợp kép dưới sự cho phép của công ty
Trang 11BorgWarners’ DualTronic Hiện nay, những chiếc xe được trang bị công nghệ DCTs chỉ có bán tại châu Âu bao gồm: Beatle, Golf, Touran và Jetta của Volkswagen; TT và A3 của Audi; Altea, Toledo, Leon của Seat
và Skoda Octavia Ford là đại gia thứ hai ứng dụng sản xuất công nghệ
ly hợp kép, với sự liên kết của Ford Châu Âu và nhà sản xuất mà Ford góp 50% vốn trong liên doanh GETRAG-Ford Đây chính là hệ thống
mà Ford gọi là Powershift System, một hộp số sáu tốc độ với hệ thống ly hợp kép xuất hiện lần đầu tại triển lãm Ôtô Quốc tế Frankfurt 2005
Hình 2.2.3 Hộp số ly hợp kép
Hộp số ly hợp kép gồm có ly hợp và các bánh răng nhưng không có chân côn hay biến mô Xét về nguyên tắc hoạt động thì Ford sử dụng ly hợp khô còn một số hãng sử dụng ly hợp ướt Hai ly hợp khô điều khiển điện tử, mỗi chiếc đảm nhiệm một dãy số Đối với ly hợp thứ nhất thì sẽ đảm nhiệm dãy số 1, 3, 5 Ly hợp thứ hai thì sẽ điều khiển dãy 2, 4, 6
Trong quá trình di chuyển, khi người điều khiển chuyển về chế độ D thì
Trang 12PowerShift sẽ ở vị trí số 1, kích hoạt ly hợp dãy lẻ, ly hợp dãy chẵn nhả nhưng bánh răng ở vị trí số 2 đã sẵn sàng Tốc độ và vòng tua của máy sẽ tăng dần lên khi đạp ga, máy tính tính toán bắt đầu hoạt động và cho tới thời điểm thích hợp ly hợp dãy lẻ nhả Tương tự như vậy thì xe sẽ ở các cấp số phù hợp với từng tốc độ Máy tính sẽ tính toán về cấp thích hợp khi người lái nhả chân ga và giảm tốc độ cho tới khi nhấn ga trở lại, xe sẽ
ở trạng thái tăng tốc cách tốt nhất Hệ thống điều khiển điện tử đóng- nhả hai ly hợp sẽ trực tiếp tác động tới việc chuyển số Thời gian chuyển
số nhanh, quá trình tăng tốc êm, không có bị trễ như số tự động AT thông thường
Ưu điểm: Chuyển số trong thời gian ngắn, tốc độ chuyển số nhanh, chuyển số êm, tiết kiệm nhiên liệu
Nhược điểm: Chương trình điều khiển phải thật chính xác, khi hỏng
khó sửa chữa
