Nghiên cứu hộp số tự động trên xe toyota yaris và xe ford focus

xiii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AT Automatic Transmission Hộp số tự động CVT Continuosly Variable Transmission Hộp số tự động vô cấp DCT Dual Cluth Transmission Hộp số ly hợp kép ECU Elec

i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TRÊN XE

TOYOTA YARIS VÀ XE FORD FOCUS

GVHD : ThS HUỲNH THỊNH SVTH : HỒ ĐỨC DUY

MSSV : 16345003 SVTH : NGUYỄN THẾ HÙNG MSSV : 16345011

Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Mã ngành đào tạo: 52510205

Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ đào tạo:

1 Tên đề tài: Nghiên cứu Hộp số tự động trên xe Toyota Yaris và xe Ford Focus

Nhiệm vụ đề tài:

1) Tổng quan về 2 loại xe Toyota Yaris và Ford Focus

2) Cấu tạo, hoạt động về Hộp số tự động Toyota Yaris

3) Cấu tạo, hoạt động về Hộp số tự động Ford Focus

4) Công nghệ bảo dưỡng, kiểm tra, sửa chữa Hộp số

5) Kết luận

3 Sản phẩm đề tài: 01 tập báo cáo kết quả nghiên cứu và 02 đĩa CD

4 Ngày giao đề tài: 20 10 2017 kế hoạch chính thức 27 11 2017

5 Ngày nộp đề tài: 09/01/2018.

TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

iii

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: HỒ ĐỨC DUY MSSV: 16345003 Hội đồng: 01

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THẾ HÙNG MSSV: 16345011 Hội đồng: 01

Tên đề tài: Nghiên cứu Hộp số tự động trên xe Toyota Yaris và xe Ford Focus

Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV hướng dẫn: ThS Huỳnh Thịnh

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:

2 Nhận xét về kết quả thực hiện ĐATN: 2.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

2.3 Kết quả đạt được:

2.4 Những tồn tại (nếu có):

Đúng format với đầy đủ hình thức và nội dung các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10

Tính cấp thiết của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế 15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành 5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

v

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: HỒ ĐỨC DUY MSSV: 16345003 Hội đồng: 01

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THẾ HÙNG MSSV: 16345011 Hội đồng: 01

Tên đề tài: Nghiên cứu Hộp số tự động trên xe Toyota Yaris và xe Ford Focus

Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV phản biện: ThS Dương Tuấn Tùng

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

3 Kết quả đạt được:

4 Những thiếu sót tồn tại của ĐATN:

5 Câu hỏi:

6 Đánh giá

vi

tối đa

Điểm đạt đƣợc

Đúng format với đầy đủ hình thức và nội dung các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10

Tính cấp thiết của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế 15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành 5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

Họ tên sinh viên: 1 Hồ Đức Duy MSSV: 16345003

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức

Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018

viii

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên nhóm xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô giảng dạy trong trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật nói chung và các thầy cô trong khoa Cơ Khí Động Lực nói riêng vì đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho nhóm những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong những thời gian qua

Đặc biệt cảm ơn đến giáo viên hướng dẫn là ThS Huỳnh Thịnh, thầy đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo hướng dẫn nhóm trong suôt thời gian làm đồ án tốt nghiệp

Sau cùng nhóm xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên, đóng góp ý kiến và giúp đỡ trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ án này

Nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn!

- Cách giải quyết về các vấn đề yêu cầu của đề tài:

Thuyết minh bằng một tập báo cáo lý thuyết nêu rõ các vấn đề mà yêu cầu của đề tài đã đặt ra

- Các kết quả đạt được:

Hiểu được nguyên lý, cấu tạo, cũng như hư hỏng, sửa chữa và tháo lắp trên hai loại hộp

số tự động Đồng thời cũng được tiếp nhận và hiểu được rõ hơn về hộp số tự động và từ

đó rút ra được những kinh nghiệm cho bản thân Hơn nữa với việc tiếp cận chủ yếu với các tài liệu nước ngoài cũng góp phần nâng cao vốn tiếng anh chuyên ngành

x

MỤC LỤC

TRANG

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v

XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN vii

LỜI CẢM ƠN viii

TÓM TẮT ix

MỤC LỤC x

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xiii

DANH MỤC CÁC HÌNH xiv

DANH MỤC CÁC BẢNG xvii

Chương 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 1

1.2.1 Mục tiêu 1

1.2.2 Nhiệm vụ 2

1.3 Phương pháp nghiên cứu 2

1.3.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 2

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 2

1.3.3 Phương pháp phân tích thống kê và mô tả 2

Chương : CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 3

2.1 Giới thiệu về xe Ford Focus 2013 3

2.2 Cấu tạo hộp số tự động Powershift 5

2.2.1 Bộ ly hợp kép 5

2.2.2 Hộp điều khiển hộp số (TCM) 10

2.2.3 Cơ cấu chọn số 14

2.2.4 Cơ cấu đỗ xe 16

2.2.5 Cấu tạo chi tiết hộp số 17

xi

2.3 Nguyên lý hoạt động của hộp số 20

2.3.1 Đường truyền công suất 20

2.3.2 Quy trình điều khiển 27

2.4 Giới thiệu về xe Toyota Yaris 31

2.5 Cấu tạo hộp số CVT trên xe Yaris 32

2.5.1 Biến mô thủy lực và ly hợp khóa biến mô 34

2.5.2 Bơm dầu CVT 36

2.5.3 Cấu tạo hệ truyền vô cấp đai thép 37

2.5.4 Bộ truyền hành tinh 41

2.5.5 Cụm ly hợp 43

2.5.6 Phanh 45

2.5.7 Cụm thân van 45

2.5.8 Các loại cảm biến trên hộp số 48

2.6 Nguyên lý hoạt động của hộp số CVT trên xe Toyota Yaris 50

2.6.1 Đường truyền công suất 50

2.6.2 Hoạt động của cụm van 53

2.6.3 Hệ thống điều khiển điện tử 57

Chương 3: CÔNG NGHỆ KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỘP SỐ POWERSHIFT 63

3.1 Chẩn đoán hộp số 63

3.1.1 Chẩn đoán dựa trên các triệu chứng 63

3.1.2 Chẩn đoán mã lỗi bằng máy chẩn đoán 64

3.2 Quy trình bảo dưỡng, sửa chữa hộp số Powershift 67

3.2.1 Kiểm tra thay dầu hộp số 68

3.2.2 Tháo lắp, kiểm tra hộp số và các chi tiết 69

Chương 4: CÔNG NGHỆ KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỘP SỐ CVT 86

4.1 Chẩn đoán hộp số 86

4.1.1 Chẩn đoán dựa trên các triệu chứng 86

4.1.2 Chẩn đoán mã lỗi bằng máy chẩn đoán 87

4.2 Quy trình bảo dưỡng và sửa chữa hộp số CVT 87

xii

4.2.1 Quy trình kiểm tra, thay dầu hộp số CVT 87

4.2.2 Quy trình tháo hộp số CVT 90

4.2.3 Quy trình kiểm tra các cụm chi tiết 100

4.2.4 Quy trình lắp hộp số CVT 103

Chương 5: KẾT LUẬN 118

5.1 Kết luận 118

5.2 Kiến nghị và hướng phát triển 118

TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

xiii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AT Automatic Transmission (Hộp số tự động)

CVT Continuosly Variable Transmission (Hộp số tự động vô cấp)

DCT Dual Cluth Transmission (Hộp số ly hợp kép)

ECU Electronic Control Unit (Hộp điều khiển điện tử)

TCM Transmission Control Module (Hộp điều khiển hộp số)

ECM Engine Control Module (Hộp điều khiển động cơ)

PCM Powertrain Control Module (Hộp điều khiển hệ thống truyền động)

RAM Random Access Memory (Bộ nhớ dữ liệu tạm thời nằm trong hộp

điều khiển)

ROM Read-only Memory (Bộ nhớ không khả biến nằm trong hộp điều

khiển)

ISS Input Speed Sensor (Cảm biến tốc độ trục sơ cấp)

OSS Output Speed Sensor (Cảm biến tốc độ trục thứ cấp)

TR Transmission Range (Cảm biến dãy số)

“P” Park (Sử dụng khi đỗ xe)

“R” Reverse (Sử dụng khi lùi xe)

“N” Neutral (Vị trí trung gian sử dụng khi xe dừng tạm thời động cơ vẫn

hoạt động)

“D” Drive (Sử dụng khi cần chuyển số một cách tự động)

“S” Sport (Số tiến kiểu thể thao, lái xe có thể chọn số trên xe hộp số tự

động)

“M” Manual (Số tiến, sử dụng để chuyển số bằng tay trên hộp số tự động)

xiv

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Mặt cắt hộp số Powershift 5

Hình 2.2 Cấu tạo hệ thống ly hợp kép 5

Hình 2.3 Mặt cắt chi tiết bộ phận ly hợp 6

Hình 2.4 Sơ đồ hiển thị quá trình đóng mở ly hợp 7

Hình 2.5 Bộ phận ăn khớp 7

Hình 2.6 Bộ chấp hành điều khiển ly hợp 8

Hình 2.7 Hoạt động của bộ chấp hành điều khiển ly hợp 9

Hình 2.8 Các chi tiết của hộp điều khiển hộp số 10

Hình 2.9 Sơ đồ các chi tiết đầu ra, đầu vào của hộp điều khiển hộp số 11

Hình 2.10 Cảm biến ISS số 1 12

Hình 2.11 Cảm biến ISS số 2 12

Hình 2.12 Cảm biến dãy số 12

Hình 2.13 Các mô tơ điện một chiều 13

Hình 2.14 Sơ đồ cấu tạo hoạt động của động cơ điện một chiều 14

Hình 2.15 Cấu tạo bộ chuyển số 14

Hình 2.16 Bộ bánh răng hộp số 15

Hình 2.17 Cơ cấu đỗ xe 16

Hình 2.18 Ly hợp kép và trục sơ cấp đôi 17

Hình 2.19 Các trục thứ cấp các bánh răng quay tự do) 18

Hình 2.20 Bộ vi sai 19

Hình 2.21 Bộ đồng tốc và càng gạt số 19

Hình 2.22 Đường truyền công suất tay số 1 20

Hình 2.23 Đường truyền công suất tay số 2 21

Hình 2.24 Đường truyền công suất tay số 3 22

Hình 2.25 Đường truyền công suất tay số 4 22

Hình 2.26 Đường truyền công suất tay số 5 23

Hình 2.27 Đường truyền công suất tay số 6 23

Hình 2.28 Đường truyền công suất tay số lùi R 24

xv

Hình 2.29 Quy trình chọn số thực tế khi tay số 1 ăn khớp 25

Hình 2.30 Cơ cấu đỗ xe 26

Hình 2.31 So sánh đường mô men trên hộp số ly hợp kép 27

Hình 2.32 Mặt cắt hộp số CVT K410 32

Hình 2.33 Mặt cắt các bộ phận của hộp số 33

Hình 2.34 Mặt cắt bộ biến mô thủy lực 34

Hình 2.35 Mặt cắt biến mô 35

Hình 2.36 Kết cấu khớp khóa biến mô 36

Hình 2.37 Cấu tạo bơm dầu 37

Hình 2.38 Bơm dầu kiểu bánh răng lệch tâm bơm rôto 37

Hình 2.39 Cấu tạo bộ truyền vô cấp 38

Hình 2.40 Cấu tạo piston puli sơ cấp và thứ cấp 39

Hình 2.41 Cấu tạo đai thép 40

Hình 2.42 Puli tỉ số truyền thấp 40

Hình 2.43 Puli tỉ số truyền cao 41

Hình 2.44 Bộ truyền hành tinh 41

Hình 2.45 Khi đi tiến 42

Hình 2.46 Khi đi lùi 43

Hình 2.47 Các bộ phận của ly hợp 43

Hình 2.48 Một số dạng rãnh của đĩa ma sát 44

Hình 2.49 Dạng rãnh của đĩa ép 44

Hình 2.50 Cấu tạo phanh dải nhiều đĩa 45

Hình 2.51 Các chi tiết của cụm thân van 46

Hình 2.52 Cấu tạo cụm thân van 46

Hình 2.53 Hoạt động van điện từ DS1, DS2 47

Hình 2.54 Hoạt động van điện từ DSU 47

Hình 2.55 Hoạt động của van điện từ SL 47

Hình 2.56 Hoạt động của van điện từ SLS 47

Hình 2.57 Cảm biến nhiệt độ 48

Hình 2.58 Cảm biến áp suất dầu 49

xvi

Hình 2.59 Cảm biến tốc dộ NIN 49

Hình 2.60 Cảm biến tốc độ NOUT 49

Hình 2.61 Cảm biến tốc độ NT 50

Hình 2.62 Bộ truyền công suất 50

Hình 2.63 Hộp số hoạt động ở vị trí D nhỏ nhất 51

Hình 2.64 Hộp số hoạt động ở vị trí D lớn nhất 52

Hình 2.65 Hộp số ở vị trí N 52

Hình 2.66 Hộp số ở vị trí R 53

Hình 2.67 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thủy lực 54

Hình 2.68 Sơ đồ điều khiển áp lực nén đai 55

Hình 2.69 Sơ đồ điều khiển tỉ số truyền tốc độ 56

Hình 2.70 Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử 57

Hình 2.71 Sơ đồ điều khiển phối hợp động cơ CVT 57

Hình 2.72 ECU xác định các yếu tố để điều khiển tăng tốc 58

Hình 2.73 Biểu đồ điều khiển khả năng giảm tốc 59

Hình 2.74 So sánh khả năng lên xuống dốc 59

Hình 2.75 So sánh tốc độ thực tế và tốc độ lý thuyết 60

Hình 2.76 Sơ đồ điều khiển tốc độ puli sơ cấp 60

Hình 2.77 ECU điều khiển tỉ số truyền tối ưu để tiết kiệm nhiên liệu 61

Hình 2.78 Chế độ 7 số ảo nằm trong vùng chuyển số tối ưu 61

Hình 2.79 Tương tác giữa góc mở bàn đạp ga và vùng hoạt động khóa biến mô 62

Hình 4.1 Quy trình điều chỉnh mức dầu khi xe đang hoạt động 88

Hình 4.2 Quy trình điều chỉnh mức dầu khi xe đã tắt máy 89

Hình 4.3 Quy trình kiểm tra nhiệt độ dầu 90

xvii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Thông tin cơ bản dòng Ford Focus 2013 tại Việt Nam 4

Bảng 2.2 Đặc tính kỹ thuật xe Ford Focus 2013 4

Bảng 2.3 Thông tin cơ bản xe Toyota Yaris 31

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật xe Toyota Yaris 31

Bảng 2.5 Các loại van trên cụm thân van 48

Bảng 2.6 Chức năng các chi tiết chính hộp số CVT 51

Bảng 2.7 Chức năng dự phòng 62

Bảng 3.1 Triệu chứng hư hỏng trên hộp số Powershift 64

Bảng 3.2 Mã lỗi hộp số Powershift 64

Bảng 4.1 Các hư hỏng thường gặp trên hộp số CVT 86

Bảng 4.2 Mã lỗi trên hộp số CVT 87

Bảng 4.3 Lịch thay dầu của hộp số 87

Bảng 4.4 Áp suất dầu tiêu chuẩn 89

1

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng phát triển thì ngành công nghiệp ô tô là một trong những ngành có tiềm năng và được đầu tư phát triển mạnh mẽ Do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa phát triển mạnh mẽ, nhu cầu của con người ngày càng được nâng cao Để đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy cho con người vận hành và chuyển động của xe, rất nhiều hãng sản xuất như : Ford, Toyota, Mescedes, Kia Motors, Hyundai… đã có nhiều cải tiến về mẫu mã, kiểu dáng công nghệ cũng như chất lượng phục vụ của xe nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng

Trong những cải tiến đó hãng Ford đã sử dụng hộp số Powershift trên dòng xe Ford Focus, hãng Toyota cũng đã sử dụng hộp số CVT trên dòng xe Toyota Yaris mang lại những trải nghiệm mới cho người sử dụng với những tính năng vượt trội so với các thế

hệ cũ

Đối với Việt Nam ta việc tiếp cận được với các công nghệ mới còn nhiều hạn chế, trong giảng dạy chưa cập nhật kịp, các tài liệu hiện có cũng chỉ đa phần bằng tiếng nước ngoài Vì thế nhóm quyết định thực hiện việc nghiên cứu hai loại hộp số mới trên hai dòng xe Ford Focus và Toyota Yaris để có thể cung cấp thêm những thông tin cũng như kiến thức về cấu tạo và công nghệ bảo dưỡng sửa chữa trên các loại hộp số này

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

1.2.1 Mục tiêu

Tìm hiểu tổng quan về hộp số CVT, Powershift trên ô tô

Tìm hiểu về đặc điểm kết cấu, nguyên lý hoạt động của hộp số CVT, Powershift nói chung và hộp số CVT K410 và hộp số Powershift 6DCT250 nói riêng

Xây dựng quy trình bảo dưỡng, kiểm tra, chẩn đoán hộp số CVT K410 và hộp số Powershift 6DCT250

2

1.2.2 Nhiệm vụ

- Giới thiệu tổng quan về hai loại xe Toyota Yaris và Ford Focus

- Cấu tạo, hoạt động của hộp số tự động trên xe Toyota Yaris

- Cấu tạo, hoạt động của hộp số tự động trên xe Ford Focus

- Công nghệ bảo dưỡng, kiểm tra, sửa chữa hộp số

- Kết luận và khuyến nghị

1.3 Phương pháp nghiên cứu

1.3.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Nghiên cứu lý thuyết

Đọc tài liệu, tìm hiểu, quan sát hệ thống trên xe

Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc để hiểu sâu hơn về hệ thống

Nghiên cứu thực nghiệm

Xây dựng bài kiểm tra chẩn đoán

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

a Khái niệm

- Là phương pháp nghiên cứu thu thập thông tin khoa học trên cơ sở nghiên cứu các văn bản, tài liệu đã có sẵn và bằng các thao tác tư duy lôgic để rút ra kết luận khoa học cần thiết

Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích được, hệ thống hoá lại những kiến thức

liên kết từng mặt, từng bộ phận thông tin đã phân tích) tạo ra một hệ thống lý thuyết đầy

đủ và sâu sắc

1.3.3 Phương pháp phân tích thống kê và mô tả

Là phương pháp tổng hợp kết quả nghiên cứu thực tiễn và nghiên cứu tài liệu để đưa ra kết luận chính xác, khoa học

3

Chương 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

2.1 Giới thiệu về xe Ford Focus 2013

Ford Focus thế hệ thứ ba được chính thức giới thiệu trong triển lãm Việt Nam Motorshows tháng 10 2012 tại Hà Nội và bắt đầu giao xe cho khách hàng từ tháng 12/2012

Focus được trang bị công nghệ Ford SYNC® do Ford hợp tác phát triển cùng với Microsoft Hệ thống kết nối được kích hoạt bằng giọng nói này cho phép người lái sử dụng khẩu lệnh điều khiển điện thoại đã kết nối Bluetooth và các thiết bị ngoại vi khác Một tính năng nổi bật khác là hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động Người lái chỉ cần xác định vị trí đỗ xe, điều khiển chân ga và chân thắng, Focus sẽ tự làm những việc còn lại

Tại thời điểm tung ra thị trường, Ford Focus có ba phiên bản sedan gồm: 1.6L Ambiente 5MT, 2.0L Titanium 6AT, 1.6L Trend 6AT và hai phiên bản hatchback gồm 1.6L Trend 6AT, 2.0L Sport 6AT

Các lựa chọn về động cơ gồm 1.6L Duratec Ti-VCT có công suất cực đại 123.4

mã lực, mô men xoắn cực đại 16.2 kg.m; và 2.0L Duratec phun nhiên liệu trực tiếp GDI

có công suất cực đại 167.6 mã lực, mô men xoắn cực đại 20.6 kg.m Các lựa chọn hộp số gồm số tay 5 cấp và tự động 6 cấp ly hợp kép

Về an toàn, các phiên bản đều được trang bị tiêu chuẩn hai túi khí cho hàng ghế trước, đặc biệt, hai phiên bản Sport hatchback và Titanium sedan được trang bị túi khí rèm và túi khí hông Các trang bị an toàn tiêu chuẩn khác gồm chống bó cứng phanh ABS, phân phối lực phanh điện tử EBD, hệ thống cân bằng điện tử ESP trừ Ambiente sedan , kiểm soát lực kéo TC trừ Ambiente sedan , hỗ trợ neo xe & khởi hành ngang dốc trừ Ambiente sedan

Focus được sản xuất cho thị trường toàn cầu nên mẫu xe không được thiết kế đặc biệt cho một cuộc thử nghiệm an toàn nào Cấu trúc vững chãi, chắc chắn giúp Focus được đánh giá cao trong các cuộc thử nghiệm va chạm tại Mỹ và Châu Âu

4

Bảng 2.1 Thông tin cơ bản dòng Ford Focus 2013 tại Việt Nam

Thông số

Ford Focus Ambiente 1.6MT 2013

Ford Focus Sport+

2.0AT 2013

Ford Focus Titanium+

2.0AT 2013

Ford Focus Trend 1.6AT 2013

Ford Focus Trend 1.6AT 2013 Xuất xứ trong nước Lắp ráp trong nước Lắp ráp Lắp ráp

trong nước

Lắp ráp trong nước trong nước Lắp ráp

Hệ thống phanh trước sau Đĩa, Hệ thống chống bó cứng ABS

Hệ thống hỗ trợ Tự động đỗ xe, dừng xe khi gặp chướng ngại,

chống trộm APATS , cân bằng điện từ ESP

Hệ thống âm thanh Bảng điều khiển trung tâm tích hợp CD 1 đĩa

đài AM FM Sony 9 loa, USB, AUX

Hệ thống điện khác Cảm biến gạt mưa, kiểm soát tốc độ tích hợp vô lăng, khóa cửa điện từ xa thông minh

6

ổ bi số ăn khớp 2; 6 - Mô tơ số 2 điều khiển ly hợp; 7 - Đĩa ma sát số 2; 8 - Đĩa ly hợp số

2; 9 - Đĩa lái; 10 - Đĩa ly hợp số 1; 11 - Đĩa ma sát số 1

1 – Đĩa gắn biến mô; 2 – Đĩa ép số 1; 3 – Đĩa dẫn động; 4 – Đĩa ly hợp; 5 – Đĩa ép số 2;

6 – Lò xo giảm chấn; 7 – Trục sơ cấp (Trục rỗng); 8 – Trục sơ cấp (Trục đặc);

9 – Vòng bi của đĩa dẫn động

Mô men xoắn truyền đi trong mỗi trường hợp thông qua đĩa ly hợp với bố cục song song cho hai truyền lực phụ Để an toàn bộ ly hợp kép thường mở Loại ly hợp này được gọi là “Ly hợp động” Ở ly hợp động áp lực tiếp xúc bằng không nếu không có lực

ép hoặc chỉ có một lực nhỏ tác động vào lò xo

Bộ ly hợp được trang bị cùng với hệ thống kiểm soát hành trình theo thứ tự để giữ cho bộ chấp hành theo hành trình cần thiết

Để giảm chấn cho ly hợp các lò xo giảm chấn được gắn vào các đĩa ly hợp

7

Đĩa dẫn động của bộ ly hợp kép được gắn vào trục thứ cấp (trục rỗng) của hộp số

Hình 2.4 Sơ đồ hiển thị quá trình đóng mở ly hợp

A – Ly hợp ở trạng thái bình thường (mở); B – Ly hợp ở trạng thái hoạt động đóng

1 – Ly hợp số 1 đóng; 2 – Đĩa ép số 2; 3 – Đĩa dẫn động; 4 – Đĩa ép số 1;

5 – Đĩa ly hợp số 1; 6 – Trục sơ cấp (trục đặc); 7 – Trục sơ cấp (trục rỗng); 8 – Lò xo đòn

nhả số 2; 9 – Lò xo đòn nhả số 1 Hai lò xo đòn nhả giúp cho ly hợp mở ở trạng thái bình thường Ly hợp được đóng lại thông qua sự dẫn động ăn khớp của ổ bi thích hợp tương ứng với độ nén của lò xo đòn

nhả Khi áp lực vào lò xo đòn nhả, đĩa ép tương ứng sẽ ép vào đĩa ly hợp và đĩa dẫn động

Hình 2.5 Bộ phận ăn khớp

8

1 – Vòng bi ăn khớp số 2 điều khiển lò xo nén số 2 của ly hợp số 2);

2 – Vòng bi ăn khớp số 1 điều khiển lò xo nén số 1 của ly hợp số 1);

3 – Phần lót; 4 - Ống dẫn hướng Hai vòng bi ăn khớp được lắp trên ống dẫn hướng theo cách mà chúng có thể chuyển động một cách độc lập với nhau nhờ các rãnh trượt

Hai vòng bi ăn khớp được trang bị mỗi đĩa ăn cứng ăn khớp, chúng được lắp hở trên vòng bi ăn khớp và truyền lực từ trục

Hình 2.6 Bộ chấp hành điều khiển ly hợp

1 – Động cơ điện một chiều; 2 – Lò xo đòn nhả; 3 – Đai ốc bi tuần hoàn;

4 – Con lăn; 5 – Đòn bẩy ăn khớp Lực cần thiết để đóng ly hợp rất lớn được tạo ra bởi một lò xo nén thông qua nguyên tắc đòn bẩy, lực này đến từ đầu phía dưới đòn bẩy Nó có dạng như một bàn cân

và con lăn nằm giữa cần gạt để tạo nên đòn bẩy

Động cơ điện một chiều được gắn trực tiếp lên vỏ ly hợp, động cơ điện một chiều truyền động thanh ren của trục vít qua răng bánh răng Thông qua sự chuyển động xoay của thanh ren làm cho đai ốc bi tuần hoàn đẩy con lăn chuyển động tịnh tiến, nhờ vào sự

di chuyển của con lăn mà trọng tâm đòn bẩy thay đổi làm lực ép thay đổi

9

Hình 2.7 Hoạt động của bộ chấp hành điều khiển ly hợp

A – Ly hợp mở (động cơ điện một chiều không kích hoạt);

B – Ly hợp đóng động cơ điện một chiều kích hoạt) Khi động cơ điện một chiều không đƣợc kích hoạt thì ly hợp mở Nếu muốn đóng

ly hợp, động cơ điện một chiều đƣợc điều khiển bởi TCM làm cho vít me bi chuyển động dẫn đến con lăn di chuyển xuống nhờ đai ốc bi tuần hoàn Do chuyển động tịnh tiến của con lăn trọng tâm của đòn bẩy thay đổi, trọng tâm đòn bẩy thay đổi làm cho lực tác động lên đầu kia của đòn bẩy tăng lên đẩy vòng bi ăn khớp lên, vòng bi ăn khớp sẽ ép chặt vào

lò xo nén và làm cho ly hợp chuyển sang trạng thái đóng

Để giữ cho ly hợp ở trạng thái đóng động cơ điện một chiều sẽ đƣợc cung cấp một dòng điện liên tục

Ngay khi dòng điện cung cấp cho động cơ điện một chiều đƣợc ngắt bởi TCM, lò

xo nén sẽ đƣợc nới lỏng dần và ly hợp sẽ mở Lúc đó vòng bi ăn khớp sẽ xoay về vị trí

cũ, khi đòn bẩy trở về vị trí cũ hình dáng của đòn bẩy sẽ làm cho con lăn trở về vị trí ban đầu

10

2.2.2 Hộp điều khiển hộp số (TCM)

Hình 2.8 Các chi tiết của hộp điều khiển hộp số

1 – Vỏ sau; 2 – Giắc nối; 3 – Bộ phận điều khiển; 4 – Vòng đệm; 5 – Cuộn dây stator

(động cơ điện một chiều số 1); 6 – Vòng bi động cơ điện một chiều;

7 – Rô to với cực từ (động cơ điện một chiều số 1); 8 – Vỏ trước; 9 - Rô to với cực từ (động cơ điện một chiều số 2); 10 - Cuộn dây stator động cơ điện một chiều số 2); 11 –

Các giắc cắm của bộ điều khiển

Bộ điều khiển và hai động cơ điện một chiều để chuyển số được tích hợp trong hộp điều khiển hộp số (TCM) Chức năng chính của TCM là thu thập các tín hiệu đầu vào

từ các cảm biến, đánh giá các tín hiệu này và điều khiển bộ chấp hành thích hợp Khi sửa chữa nếu muốn thay thế ta chỉ có thể thay thế cả cụm TCM

11

Hình 2.9 Sơ đồ các chi tiết đầu ra, đầu vào của hộp điều khiển hộp số

1 – Cụm đồng hồ, đèn tín hiệu; 2 – Hộp điều khiển hệ thống điện thân xe; 3 – Động cơ điện một chiều điều khiển chuyển số; 4,5 – Động cơ điện một chiều điều khiển bộ chấp hành ly hợp; 6 – Hộp điều khiển hộp số (TCM); 7 - Cảm biến tốc độ trên trục sơ cấp đặc;

8 – Cảm biến tốc độ trên trục sơ cấp đặc; 9 – Cảm biến tốc độ trên trục thứ cấp;

10 – Cảm biến dãy số; 11 – Cảm biến hall trên động cơ điều khiển ly hợp;

12 – Cảm biến hall trên động cơ điều khiển chuyển số; 13 – Cần chọn số; 14 – Hộp điều khiển hệ thống truyền động; 15 – Phanh chống bó cứng; 16 – Cảm biến vị trí tay lái

12

Hình 2.10 Cảm biến ISS số 1

Cảm biến sẽ xác định tốc độ quay của bánh răng tay số 3 nằm trên trục sơ cấp (trục đặc , nó là một cảm biến điện từ dùng để xác định tốc độ quay và chiều quay của bánh răng, tín hiệu sẽ đƣợc xử lý và truyền đến TCM

Hình 2.11 Cảm biến ISS số 2

Cảm biến sẽ xác định tốc độ quay của bánh răng tay số 4 nằm trên trục sơ cấp (trục rỗng , nó là một cảm biến điện từ chỉ dùng để xác định tốc độ quay của bánh răng, tín hiệu sẽ đƣợc xử lý và truyền đến TCM

Hình 2.12 Cảm biến dãy số

1 – Cảm biến TR; 2 – Tấm ốp; 3 – Trục chấp hành

13

Cảm biến dãy số được gắn trên vỏ hộp số, tấm đệm được gắn trên trục chấp hành ở

cả hai bên cảm biến, khi xe cần chuyển số xoay cũng sẽ làm trục chấp hành xoay vì thế tấm đệm cũng sẽ xoay

Cảm biến dãy số là một cảm biến cảm ứng không tiếp xúc kép, nó có chức năng giống như máy biến áp Đầu tiên dòng điện một chiều sẽ được chuyển thành dòng điện xoay chiều, tấm ốp di chuyển khi cần chuyển số di chuyển làm cho từ trường thay đổi và điện áp xoay chiều trong cuộn thứ cấp thay đổi, sự thay đổi này được đánh giá bởi mạch điện tử tích hợp và chuyển thành tín hiệu xung truyền đến TCM, nhờ tín hiệu này TCM xác định được vị trí của cần gạt số

Hình 2.13 Các mô tơ điện một chiều

1, 4 – Động cơ điện một chiều điều khiển ly hợp; 2, 3 – Động cơ điện một chiều điều

khiển chuyển số nằm trong bộ TCM

14

Hình 2.14 Sơ đồ cấu tạo hoạt động của động cơ điện một chiều

1 – Bộ điều khiển trong TCM; 2 – Cuộn stator; 3 – Lõi rotor; 4 – Cảm biến hall Các cuộn dây stator được kích hoạt bởi các thiết bị điện tử trong TCM bằng cách tạo ra các từ trường xoay đều, rotor chạy theo chiều từ trường Thông qua các cảm biến Hall, TCM sẽ nhận được thông tin về vị trí của rotor và tính được số vòng quay của rotor Thông tin này được TCM yêu cầu để điều khiển hoạt động của cần gạt số

2.2.3 Cơ cấu chọn số

Hình 2.15 Cấu tạo bộ chuyển số

để đảm bảo mỗi thời điểm chỉ có một số đƣợc chọn

Mỗi trống chọn số điều khiển hai càng gạt số Tổng góc quay của trống chọn số đƣợc giới hạn bởi hai điểm dừng, hai điểm này nằm trên phần vỏ hộp số

Góc quay của trống số số một là 200o và trống số hai là 290o, vì thế trống số hai đƣợc sử dụng để chọn 4 tay số

2.2.4 Cơ cấu đỗ xe

Hình 2.17 Cơ cấu đỗ xe

1 – Cần chuyển số; 2 – Cam điều khiển; 3 – Lò xo xoắn;

4 – Bánh răng khóa khi đỗ xe; 5 – Chốt khóa đỗ xe

Có một cơ cấu khóa khi đỗ xe tích hợp trong trục sơ cấp thứ hai nhằm giúp đỗ xe

an toàn tránh khỏi việc xe tự động trôi khi phanh không hoạt động

Cơ cấu cần đƣợc kích hoạt ngay khi cả hai ly hợp đƣợc ngắt lúc vừa tắt động cơ

Cơ cấu hoạt động khi cần gạt số chuyển sang tay số P đỗ xe , lúc này chốt khóa

đỗ xe 5 ăn khớp với bánh răng khóa đỗ xe 4 trên trục

Nếu khi chốt khóa đỗ xe không ăn khớp đƣợc với bánh răng khóa lò xo xoắn sẽ ép chốt khóa và bánh răng, khi xe di chuyển làm trục xoay, chốt khóa sẽ ăn khớp và răng tiếp theo trên bánh răng vì đƣợc lò xo xoắn ép xuống

Mỗi trục này kết nối với một ly hợp nhờ các chốt nằm bên ngoài trục

Sự sắp xếp này đảm bảo hai ly hợp được kết nối một cách gọn gàng

Không giống như các ly hợp thường thấy ở hộp số sàn, ở trạng thái nghỉ ngơi ly hợp được giữ bởi lò xo nghĩa là lúc đó nó không truyền mô men và cần phải được kích hoạt để đóng lại, việc đóng cần có một dòng điện kích đến bộ điều khiển

Hộp số điện tử đảm bảo khi hoạt động cùng một lúc chỉ có một ly hợp đóng

18

2.2.5.2 Hai trục thứ cấp hộp số

Hình 2.19 Các trục thứ cấp (các bánh răng quay tự do)

Mỗi hộp số có 2 trục thứ cấp Không giống như suy nghĩ ban đầu, chúng không mang theo các bánh răng tương ứng với bánh răng trên trục sơ cấp thay vào đó các bánh răng trên đó được xác định theo thứ tự của các càng chuyển số

Các bánh răng trên trục thứ cấp không cố định mà quay tự do, giống như hộp số sàn chúng được kết nối với bộ động tốc để cài đúng tốc độ và khóa số

Các tay số 1, 3, 4, 5, 6 và số lùi được kết nối với bộ đồng tốc đơn trong khi đó tay

số 2 kết nối với bộ đồng tốc kép

Bánh răng tay số 2 và số lùi được đặt trên cùng một trục mặc dù cả hai đều quay

tự do khi không ăn khớp

Lưu ý rằng hai bánh răng số lùi màu cam được ăn khớp trực tiếp với nhau và không liên kết với cả hai trục sơ cấp

Như ta thây các trục sơ cấp và thứ cấp không cùng nằm trên một mặt phẳng thay vào đó chúng được sắp xếp theo hình tam giác

19

2.2.5.3 Bộ vi sai

Hình 2.20 Bộ vi sai

Cả hai trục thứ cấp đều truyền mô men thông qua bánh răng nhỏ trên trục đến trục

vi sai màu xanh lá cây

Trục vi sai này không nằm trên cùng mặt phẳng với trục thứ cấp và 4 trục trên được sắp xếp thành hình bình hành

Bộ vi sai này được sử dụng cùng mục đích với các loại vi sai thông thường là cho phép các bánh xe quay với các tốc độ khác nhau

2.2.5.4 Bộ đồng tốc và càng gạt số

Hình 2.21 Bộ đồng tốc và càng gạt số

20

Có 4 bộ đồng tốc và các phần liên quan cho phép các bánh răng quay tự do này đồng bộ tốc độ của trục thứ cấp và khóa các bánh răng 3 trong số các bộ này dùng để ăn khớp hai bánh răng ở các thời điểm khác nhau trong khi đó 1 bộ chỉ sử dụng cho một bánh răng

Mỗi bộ đồng tốc này có một càng gạt tương ứng, nó di chuyển bộ đồng tốc sang hai bên để khóa số và về giữa để nhả số

2.3 Nguyên lý hoạt động của hộp số

2.3.1 Đường truyền công suất

2.3.1.1 Đường truyền công suất ở tay số 1

Hình 2.22 Đường truyền công suất tay số 1

Ly hợp số 1 hoạt động, mô men xoắn từ động cơ được truyền đến từ trục sơ cấp đặc bên trong màu vàng

21

2.3.1.2 Đường truyền công suất ở tay số

Hình 2.23 Đường truyền công suất tay số 2

Ly hợp số 1 không hoạt động

Ly hợp số 2 hoạt động, mô men từ động cơ được truyền đến trục sơ cấp rỗng bên ngoài màu xanh

Trục và càng gạt tay số 2 và số 6 hoạt động khóa vào bánh răng số 2 từ đó truyền

mô men từ trục sơ cấp đến trục thứ cấp và lực được truyền đến bộ vi sai qua bánh răng trung gian ra ngoài

2.3.1.3 Đường truyền công suất ở tay số 3, 4, 5, 6

Cách vận hành chuyển số ở các tay số còn lại tương tự như tay số 1 và 2, quá trình chuyển số thông qua việc đóng mở giữa 2 ly hợp, ta có các đường công suất như các hình

ở dưới

22

Hình 2.24 Đường truyền công suất tay số 3

Hình 2.25 Đường truyền công suất tay số 4

23

Hình 2.26 Đường truyền công suất tay số 5

Hình 2.27 Đường truyền công suất tay số 6