Nghiên cứu các hệ thống 4WD trên ô tô hiện đại
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (12.31 MB, 71 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
-----------***-----------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU CÁC HỆ THỐNG 4WD TRÊN Ô TÔ
HIỆN ĐẠI
SVTH:
CAO VĂN TUẤN
MSSV: 13145314
SVTH:
NGUYỄN THẾ LÂM
MSSV: 13145136
GVHD:
GV. ThS. HUỲNH PHƯỚC SƠN
TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: công nghệ kỹ thuật ô tô
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU CÁC HỆ THỐNG 4WD TRÊN Ô TÔ
HIỆN ĐẠI
SVTH: CAO VĂN TUẤN
MSSV: 13145314
SVTH: NGUYỄN THẾ LÂM
MSSV: 13145136
GVHD: GV. ThS HUỲNH PHƯỚC SƠN
TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn: Khung gầm
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: Cao Văn Tuấn
MSSV: 13145314 Hội đồng: …………
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thế Lâm
MSSV:13145136
Hội đồng: …………
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CÁC HỆ THỐNG 4WD TRÊN Ô TÔ HIỆN ĐẠI
Ngành đào tạo: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
Họ và tên GV hướng dẫn: Th.S Huỳnh Phước Sơn (9238)
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy)
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):
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
3. Đánh giá:
TT
1.
2.
Điểm
tối đa
Mục đánh giá
Hình thức và kết cấu ĐATN
Điểm đạt
được
30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…
5
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
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
4. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày
tháng 07 năm 2017
Giảng viên hướng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn: Khung Gầm
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: Cao Văn Tuấn
MSSV: 13145314
Hội đồng…………
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thế Lâm
MSSV: 13145136
Hội đồng…………
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CÁC HỆ THỐNG 4WD TRÊN Ô TÔ HIỆN ĐẠI
Ngành đào tạo: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) Dương Tuấn Tùng (4109)
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 và tồn tại của ĐATN:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
5. Câu hỏi:
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
6. Đánh giá:
TT
1.
Điểm tối
đa
Mục đánh giá
Hình thức và kết cấu ĐATN
2.
Điểm đạt
được
30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…
5
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
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
7. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày
tháng 07 năm 2017
Giảng viên phản biện
((Ký, ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ
THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CÁC HỆ THỐNG 4WD TRÊN Ô TÔ HIỆN ĐẠI
Họ và tên Sinh viên: Cao Văn Tuấn
Nguyễn Thế Lâm
MSSV: 13145314
MSSV: 13145136
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 07 năm 2017
LỜI NÓI ĐẦU
Trong bối cảnh nền khoa học kỹ thuật thế giới đã và đang phát triển như hiện nay
với nhiều thành công rực rỡ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội, đặc biệt là
sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô. Chúng ta đã tạo ra được những sản phẩm
xe hơi không đơn thuần chỉ là phương tiện đi lại, vận chuyển mà còn thể hiện sự
tiện nghi, sang trọng cũng như trí tuệ và sự sang tạo không ngừng của nhận loại.
Song hành với đó là sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp ô tô nước nhà
vài năm trở lại đây đóng góp khơng nhỏ vào sự phát triển của đất nước. chính vì vậy
nhóm chúng em đã tìm hiểu về hệ thống 4WD trên xe hơi. Tuy nhiên chỉ đi sâu
nghiên cứu hệ thống 4WD trên hai dịng xe chính là Huyndai Santafe và BMW.
LỜI CẢM ƠN
-
Trong suốt q trình học tập và hồn thành đồ án tốt nghiệp này, chúng em đã
nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cơ, các anh chị, các em và
các bạn. Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc chúng em xin được bày tỏ lời cảm
ơn chân thành tới.
-
Ban giám hiệu nhà trường, cùng tồn thể giảng viên, khoa Cơ Khí Động Lực,
chun ngành Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
TP. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ chúng em trong q trình
học tập và hồn thành đồ án tốt nghiệp.
-
Thầy Huỳnh Phước Sơn, người thầy kính mến đã hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động
viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt quá trình học tập và
hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Chúng em cũng gửi lời cám ơn tới các quý thầy trong
Hội Đồng và tổ phản biện, cũng là những người thầy đáng kính đã truyền đạt cho
chúng em những kiến thức, kỹ năng thực hành quý báu trong chuyên nghành công
nghệ ô tô.
-
Chúng em xin gửi lời cám ơn tới tất cả các thầy cơ trong các khoa, phịng tại
trường Đại Học Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh. Những người đi
trước trên hành trình đi tìm tri thức, những người đã hướng dẫn, hỗ trợ chúng em
suốt bốn năm học đại học.
-
Cuối cùng, trong quá trình thực hiện đồ án, do trình độ tiếng Anh cịn hạn hẹp
cũng như kinh nghiệm thực tiễn cịn hạn chế nên khó có thể tránh khỏi sai sót, rất
mong q Thầy Cơ bỏ qua. Qua đó, chúng em cũng rất mong nhận được ý kiến
đóng góp của q Thầy Cơ để chúng em có thể hồn thiện tốt đồ án tốt nghiệp này.
-
TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu các hệ thống 4WD trên ô tô hiện đại là nghiên cứu về cấu tạo,
thành phần, chức năng, nguyên lý làm việc của hệ thống 4WD hiện đại của các
hãng xe. Sau đó so sánh những điểm khác nhau giữa hệ thống 4WD hiện đại và
-
4WD thông thường.
Để giải quyết những vấn đề trên, chúng em đã có những hướng tiếp cận và cách
giải quyết các vấn đề như:
xác định rõ sẽ nghiên cứu hệ thống 4WD của 2 hãng xe đó là Hyundai và BMW,
cụ thể hơn là dòng Santafe của Hyundai và X5 của BMW.
Từ những kiến thức cơ bản như Lý Thuyết Ơ tơ hay lý thuyết về 4WD thường
xun đã được học tại trường, chúng em đã lập ra một mục lục cơ bản để đặt ra
hướng đi đúng của quá trình nghiên cứu.
Tiến hành tìm các tài liệu liên quan đến đề tài thông qua các trang mạng, các tài
liệu của trường và những tài liệu của thầy hướng dẫn.
Tiến hành giải quyết từng mục trong phần mục lục mà chúng em đã làm trước
đó.
Khi gặp những phần nào khó khăn, chúng em sẽ lên tham khảo các trang cộng
đồng mạng về kĩ thuật, và nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng chúng em đã
-
cơ bản giải quyết những khó khăn đó.
Qua quá trình nghiên cứu chúng em đạt được các mục tiêu mà chúng em đặt ra
trước khi nghiên cứu, giúp chúng em có thêm kiến thức chuyên ngành mới bên
cạnh đó còn giúp tăng cường các kỹ năng cho bản thân như kỹ năng làm việc
nhóm, kỹ năng sử dụng các phần mềm chuyên dùng, kỹ năng tìm kiếm tài liệu,
tăng cường tiếng anh về chuyên ngành…
MỤC L
Chương 1........................................................................................................................... 1
1.1. Lý do chọn đề tài.......................................................................................................1
1.2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu..............................................................1
Chương 2........................................................................................................................... 2
2.1. Hệ thống 4WD là gì?................................................................................................2
2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống 4WD....................................................5
2.3. Phân loại...................................................................................................................6
Chương 3........................................................................................................................... 8
3.1. Hệ thống 4wd trên xe hyundai santafe......................................................................8
3.1.1. Hệ thống 4WD trên Hyundai Santafe VGT [4]......................................................8
3.1.1.1. Thành phần của hệ thống..............................................................................10
3.1.1.2. Hoạt động điều khiển của hệ thống...............................................................14
3.1.2. Hệ thống 4WD Hyundai Santafe điều khiển bằng cơ khí WGT [5].....................22
3.1.2.1. Các thành phần của hệ thống........................................................................23
3.1.2.2. Hoạt động của hệ thống:...............................................................................29
3.2. Hệ thống xdrive của hãng BMW.............................................................................31
3.2.1. Tổng quan..........................................................................................................31
3.2.2. Cấu tạo chung....................................................................................................33
3.2.2.1. Hộp số phụ ATC350/450 [3]...........................................................................34
3.2.2.2. Hộp số phụ ATC400. [3].................................................................................37
3.2.2.3. Servomotor...................................................................................................40
3.2.2.4. Bộ điều khiển hộp số phụ VTG/VGSG.........................................................41
3.2.3. Hoạt động của xDrive........................................................................................45
3.2.4. xDrive kết hợp với hệ thống DPC [6]..................................................................49
Chương 4......................................................................................................................... 56
4.1. Kết luận................................................................................................................... 56
4.2. Kiến nghị................................................................................................................56
Y
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.
-
ABS – Antilock Braking System
ADB-X – Automatic Differential Brake X
ASC –X – Automatic Stability Control X
ATC – Active Traction Control
-
DDU – Double Differential Unit
DSC – Dynamic Stability Control
DPC – Dynamic Performance Control
DME/DDE – Digital Engine Electronics/Digital Diesel Electronics
ESC/ESP – Electronic Stability Control
ECM – Electronic Magnetic Clutch
FLSS – Front Left Speed Sensor
FRSS - Front Right Speed Sensor
FF – Front Front
ITM – Interactive Torque Management
ITMCM – Interactive Torque Management Control Module
HAC – Hill Start Assist Control
HDC – Hill Descent Control
RLSS – Rear Left Speed Sensor
RRSS – Rear Right Speed Sensor
FR – Front Rear
TCC – Transfer Case Clutch
TCS – Traction Control System
TPS – Throttle Position Sensor
VCU – Viscous Coupling Unit
VTG – Variable Timing Gear
VGT – Variable Geometric Turbocharger
WGT – Wast-Gate turbocharger
4WD – Four Wheel Drive
2WD – Two Wheel Drive
DANH MỤC CÁC HÌNH.
Hình 2.1 So sánh 2WD với 4WD.......................................................................................2
Hình 2.2 Hiện tượng phanh góc hẹp...................................................................................4
Hình 2.3 Cấu tạo hệ thống 4WD........................................................................................5
Hình 2.4 Hệ thống truyền lực 4WD gián đoạn ở trạng thái 2WD......................................6
Hình 2.5 Hệ thống truyền lực 4WD gián đoạn ở trạng thái 4WD.....................................6
Hình 2.6 hệ thống truyền lực 4WD thường xuyên trên xe FF............................................7
Hình 2.7 hệ thống truyền lực 4WD thường xuyên trên xe FR............................................7
Hình 3.1 Kết cấu hệ thống 4WD trên Hyundai Santafe......................................................8
Hình 3.2 Cấu tạo của hệ thống 4WD trên HYUNDAI SANTAFE.....................................9
Hình 3.3 Hộp số phụ của Hyundai Santafe......................................................................10
Hình 3.4 Vị trí khớp nối ITM...........................................................................................11
Hình 3.5 Cấu tạo khớp nối ITM.......................................................................................12
Hình 3.6 Thành phần của khớp nối ITM..........................................................................12
Hình 3.7 Hoạt động của bộ ly hợp sơ cấp........................................................................13
Hình 3.8 Hoạt động khuyếch đại lực................................................................................13
Hình 3.9 Hoạt động của bộ ly hợp thứ cấp (ma sát ướt)...................................................14
Hình 3.10 Sơ đồ đường truyền cơng suất.........................................................................15
Hình 3.11 Sơ đồ điều khiển..............................................................................................16
Hình 3.12 Mạch điện của hệ thống...................................................................................17
Hình 3.13 Vị trí cảm biến góc lái.....................................................................................18
Hình 3.14 Cảm biến góc lái..............................................................................................18
Hình 3.15 Tín hiệu cảm biến góc lái................................................................................19
Hình 3.16 Cảm biến tốc độ bánh xe.................................................................................19
Hình 3.17 Tín hiệu hoạt động ABS..................................................................................20
Hình 3.18 Biểu đồ tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga........................................................21
Hình 3.19 Cơng tắc khóa 4WD........................................................................................21
Hình 3.20 Hiển thị đèn cảnh báo 4WD............................................................................22
Hình 3.21 Kết cấu hệ thống 4WD Hyundai Santafe WGT...............................................22
Hình 3.22 Cấu tạo bộ vi sai kép DDU..............................................................................23
Hình 3.23 Các bộ phận trong bộ vi sai kép DDU.............................................................24
Hình 3.24 Nguyên lý làm việc của DDU..........................................................................25
Hình 3.25 Khớp nối VCU................................................................................................27
Hình 3.26 Cầu tạo của khớp nối thủy lực VCU................................................................28
Hình 3.27 Thành phần của khớp nối VCU.......................................................................28
Hình 3.28 Nguyên lý làm việc của khớp nối thủy lực VCU.............................................28
Hình 3.29 Dịng cơng suất khi xe trên đường bình thường...............................................30
Hình 3.30 Dịng cơng suất khi khớp nối VCU hoạt động.................................................30
Hình 3.31 xDrive hoạt động khi trên đường cao tốc........................................................32
Hình 3.32 xDrive hoạt động trên off-road........................................................................32
Hình 3.33 Sơ đồ cấu tạo hệ thống xDrive........................................................................33
Hình 3.34 Cấu tạo ATC350..............................................................................................34
Hình 3.35 Hộp số phụ ATC450........................................................................................35
Hình 3.36 Hoạt động điều khiển của servomotor.............................................................35
Hình 3.37 Hộp số phụ ATC400........................................................................................37
Hình 3.38 Cấu tạo ATC400..............................................................................................38
Hình 3.39 Dịng năng lượng của ATC400........................................................................38
Hình 3.40 Hoạt động của cần điều khiển..........................................................................39
Hình 3.41 Thành phần của servomotor.............................................................................41
Hình 3.42 Bộ điều khiển VGSG/VTG trên E83...............................................................41
Hình 3.43 Bộ điều khiển VTG trên F15/F25....................................................................42
Hình 3.44 Sơ đồ điều khiển VTG.....................................................................................42
Hình 3.45 Đèn cảnh báo DSC/xDrive trên taplo..............................................................44
Hình 3.46 Phân phối moment khi vượt qua đường băng tuyết.........................................46
Hình 3.47 Phân phối moment khi xe bắt đầu đi trên đường băng tuyết............................47
Hình 3.48 Khi xe dánh lái thừa........................................................................................47
Hình 3.49 Khi xe quay vịng thiếu...................................................................................48
Hình 3.50 Vị trí của hệ thống DPC trên xe.......................................................................49
Hình 3.51 Tổng quan về hệ thống DPC...........................................................................50
Hình 3.52 Thành phần của hệ thống DPC........................................................................50
Hình 3.53 Cấu tạo cơ cấu chấp hành của hệ thống DPC..................................................51
Hình 3.54 Thành phần cơ bản của cơ cấu chấp hành.......................................................52
Hình 3.55 Phân phối moment khi trên đường thẳng.........................................................52
Hình 3.56 Dịng năng lượng khi xe đi thẳng....................................................................53
Hình 3.57 Trường hợp xe trên quay vịng sang trái và đánh lái thiếu...............................53
Hình 3.58 Hoạt động của DPC khi xe quay vịng sang trái..............................................54
Hình 3.59 Dịng năng lượng khi quay vịng sang trái.......................................................54
Hình 3.60 Hoạt động của DPC khi xe quay vòng sang phải.............................................55
DANH MỤC CÁC BẢNG.
Bảng 3.1: Thơng số kỹ thuật của khớp nối ITM...........................................................................11.
Bảng 3.2: Tín hiệu cảm biến tốc độ bánh xe ................................................................................20.
Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài.
Ngày nay, những chiếc ô tô đã trở nên quen thuộc với chúng ta hơn bao giờ hết và
mỗi chúng ta dù ít, hay nhiều đều hưởng tiện ích mà chúng mang lại. Nhưng song
song cùng với sự phát triển của ngành giao thông vận tải là những vụ tai nạn và
môi trường bị ô nhiễm ngày càng tăng bởi rất nhiều nguyên nhân, trong đó có
nguyên nhân thuộc về các phương tiện tham gia giao thơng trên đường (tính an
tồn…), ơ tơ cũng là một trong số các phương tiện đó. Vì vậy, trong giai đoạn phát
triển của ngành kĩ thuật ô tơ hiện nay, tính năng của xe nhằm đảm bảo an tồn cho
con người và giảm ơ nhiễm mơi trường, tạo cảm giác thỏa mái khi lái xe được đưa
lên hàng đầu.
Để đạt được những tính năng đó thì ngồi các hệ thống như ABS, ESC hoặc
DSC…. Hệ thống 4WD cũng được tính tốn cải thiện một cách tối ưu nhất về kết
cấu hệ thống, tính linh hoạt, hoạt động nhanh, chính xác nhất theo từng điều kiện
trạng thái lái xe.
Trên thị trường xe Việt Nam hiện nay, sự phát triển của hệ thống 4WD rất được
chú ý, do điều kiện địa hình nước ta nhiều đồi núi, điều kiện đường xá khơng được
tốt. Trên các dịng xe có 4WD thường tạo cảm giác cho người về sự chắc chắn và
an toàn.
1.2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Mục tiêu nghiên cứu các hệ thống 4WD trên ô tơ hiện đại: Cấu tạo, ngun lý làm
việc, những tính năng mới của hệ thống này.
Đối tượng nghiên cứu: Cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống 4WD hiện đại
của các hãng xe.
Phạm vi nghiên cứu: Cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ thống 4WD trên xe du lịch
4-7 ghế ngồi, xe bán tải.
1
Phương pháp nghiên cứu: Tham khảo tài liệu của các hãng như Hyundai, BMW,
internet. Sau đó, tổng hợp và phân tích tài liệu, giải quyết những vẫn đề đã đưa ra
và kết luận.
CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG 4WD
2.1. Hệ thống 4wd là gì?
Khác với hệ thống 2WD chỉ phân phối monment từ hộp số đến cầu trước hoặc cầu
sau. Hệ thống 4WD là hệ thống phân phối moment đến cả cầu trước và cầu sau. Vì
vậy, những chiếc xe có trang bị hệ thống 4WD có các ưu điểm vượt trội hơn
những chiếc xe thông thường (2WD) như:
2
Hình 2.1 So sánh 2WD với 4WD
Tính ổn định khi quay vòng: Do lực từ động cơ được phân phối đều đến tất cả
bốn bánh xe trong xe 4WD, thay vì chỉ có hai bánh truyền lực, nên tải trọng tác
dụng trên mỗi bánh sẽ giảm, và cho phép mỗi lốp đều có lực bám dư. Khi lực
bám lớn thì lực quay vịng của lốp có xu hướng giảm và ngượi lại. Vì vậy nếu lực
được phân phối cho mỗi bánh nhỏ hơn thì tính ổn định quay vịng tăng lên nhiều,
vì vậy có thể có thể nâng được giới hạn quay vịng.
Tính ổn định khi chạy trên đường thẳng: Khi xe chuyển động thẳng, nếu lực
của động cơ truyền từ bánh xe xuống mặt đường nhỏ hơn lực bám, khả năng bám
thừa sẽ được sử dụng để đảm bảo hướng chuyển động thẳng của xe. Vì vậy xe
4WD truyền lực động cơ đến cả bốn bánh như nhau, có thể sử dụng được lực
bám của cả bốn bánh nên xe 4WD có lực bám lớn hơn xe 2WD khi có cùng cơng
suất động cơ. Lực bám lớn hơn này có thể được sử dụng để đảm bảo hướng
chuyển động thẳng của xe.
Tính năng khởi hành và tăng tốc: Công suất động cơ được truyền qua hệ thống
truyền lực và tới mặt đường. Lực kéo của động cơ bị giới hạn bởi khả năng bám
đường của bánh xe. Được xác định bởi mối quan hệ giữa bánh xe chủ động và
mặt đường. Nếu lực kéo này lớn hơn khả năng bám của bánh xe chủ động thì
bánh xe có thể bị trượt quay. Trên xe 2WD cơng suất chỉ được truyền đến các
bánh trước hoặc sau, độ lớn của lực động truyền xuống đường được giới hạn bởi
khả năng bám của hai bánh xe này. Trên xe 4WD lực động cơ được truyền đến cả
bốn bánh, nên có thể sử dụng được khả năng bám của cả bốn bánh. Tức là độ
bám của xe 4WD gần gấp đơi độ bám của các xe 2WD, vì vậy xe 4WD, ngay cả
khi khởi hành hay tăng tốc nhanh, bánh xe cũng khó bị trượt quay và thậm chí
ngay cả trên đường trơn, việc khởi hành hay tăng tốc cũng tương đối dễ dàng.
Tính năng leo dốc: Vì có lực bám gần gấp hai lần lực bám của xe 2WD, xe
4WD có thể leo các dốc mà xe 2WD không thể leo được.
Chạy trên các đường gồ ghề và có tuyết: Khi khởi hành trên đường có hệ số
ma sát thấp như đường tuyết hay đường đóng bang, bánh xe dễ bị trượt, công
suất động cơ càng lớn thì bánh xe trượt càng nhiều làm xe khó khởi hành trên
những loại đường như vậy. Lực thực tế tác dụng lên đường trơn được xác định
không phải bởi công suất động cơ mà bằng hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt
3
đường. Vì vậy, xe 4WD với bốn bánh chủ động có thể cung cấp lực kéo gấp đơi
xe 2WD. Do đó xe 4WD có thể đạt được tính năng thơng qua tuyệt vời trên
đường có hệ số ma sát thấp. Khi chạy trên các đường cát, bùn hoặc cực kỳ gồ ghề
cần có cơng suất lớn hơn. Vì cả 4 bánh xe của xe 4WD đều truyền lực, các bánh
xe trước và sau sẽ hỗ trợ lẫn nhau, nên có thể đạt được tính năng thơng qua trên
đường xóc rất cao.
Bên cạnh những ưu điểm đó thì hệ thống 4WD cịn một số nhược điểm như:
Hiện tượng phanh góc hẹp: Khi nối trực tiếp trục các đăng giữa cầu trước và
cầu sau, không thể triệt tiêu được sự chênh lệch về tốc độ quay giữa các bán trục
trước và bán trục sau. Điều này làm cho hệ thống truyền lực phải chịu lực quá
mức. Trên các đường có hệ số ma sát thấp, nếu có lốp xe nào bị trượt, có thể triệt
tiêu được sự chênh lệch về tốc độ quay giữa các bán trục trước và sau, nhưng trên
đường có hệ số ma sát cao, chẳng hạn như đường lát đá khơ, thì sự trượt khó xảy
ra, tạo ra điều kiện rất giống như việc phanh xe. Điều này được gọi là “hiện
tượng phanh góc hẹp”.
Hình 2.2 Hiện tượng phanh góc hẹp.
Trọng lượng tăng lên: Do số bộ phận tăng lên, nên trọng lượng (của xe) tăng
lên.
Cấu tạo phức tạp: Cần phải có một hộp số phụ, trục các đăng, bộ vi sai v.v... để
phân phối công suất đến các bánh trước và sau, làm cho cấu tạo phức tạp.
Các nguồn rung động và tiếng ồn tăng lên: Việc tăng các bộ phận quay (hộp số
phụ, trục các đăng v.v...) làm tăng số nguồn phát sinh rung động và tiếng ồn.
Giá thành tăng: Do cấu tạo của xe phức tạp hơn và số bộ phận tăng lên dẫn đến
giá thành của xe tăng lên.
2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống 4WD.
4
Hình 2.3 Cấu tạo hệ thống 4WD.
-
Hệ thống 4WD gồm:
Bộ vi sai cầu trước/sau.
Hộp số phụ.
Trục cạc đăng.
Khớp nối điều khiển bằng điện tử (nếu có).
Nguyên lý làm việc của hệ thống: Moment được cấp từ hộp số (sàn/ tự động) đến
hộp số phụ. Nhờ hộp số phụ, moment được phân phối đến cả cầu trước và cầu sau
nhờ trục cạc đăng. Tỷ lệ phân phối thì phụ thuộc vào điều kiện đường và trạng thái
lái xe. Nếu trên xe có trang bị khớp nối điều khiển bằng điện tử, moment được
phân phối đến hai cầu nhờ khớp nối và có bộ điều khiển bằng điện tử điều khiển.
2.3. Phân loại.
-
Có thể phân loại 4WD thành các loại sau đây theo các khác biệt về loại dẫn động
và điều khiển [1].
5
4WD gián đoạn: Với loại 4WD này, người lái phải chuyển đổi giữa chế độ 2WD
và 4WD bằng hộp số phụ theo điều kiện của đường sá. Bình thường, xe chạy
theo chế độ 2WD, còn khi đường xấu và có tuyết, v.v... thì sử dụng 4WD. Tuy
nhiên, vì hệ thống 4 WD gián đoạn có các hệ thống truyền lực phía trước và phía
sau nối trực tiếp với nhau, nên xảy ra hiện tượng phanh khi quay vòng, và xe
khơng thể quay vịng được êm. Vì vậy, cần phải chuyển từ chế độ 4WD về 2WD
khi xe chạy trên đường bình thường.
Hình 2.4 Hệ thống truyền lực 4WD gián đoạn ở trạng thái 2WD.
Hình 2.5 Hệ thống truyền lực 4WD gián đoạn ở trạng thái 4WD.
4WD thường xuyên: Có thể sử dụng xe tại mọi thời điểm trong mọi điều kiện
chạy xe và đường xá, từ đường xá bình thường đến đường xá gồ ghề và đường xá
6
có hệ số ma sát thấp, đó là loại 4WD thường xuyên. Ngoài ra, các xe 4WD
thường được trang bị bộ vi sai trung tâm.
Hình 2.6 hệ thống truyền lực 4WD thường xuyên trên xe FF.
Hình 2.7 hệ thống truyền lực 4WD thường xuyên trên xe FR.
Chương 3
HỆ THỐNG 4WD TRÊN MỘT SỐ DÒNG XE HIỆN ĐẠI
7
3.1. Hệ thống 4WD trên xe hyundai santafe. [2]
-
Trên dòng xe Santafe của Hyundai có hai hệ thống 4WD:
Hệ thống 4WD sử dụng khớp nối quản lý moment ITM (interactive torque
management) điều khiển bằng điện tử. Sự phân bố moment được điều khiển
thông qua khớp nối ITM. Hệ thống này có trên các dịng xe Hyundai Santafe sử
dụng động cơ tăng áp điều khiển bằng điện tử VGT (Variable Geometric
Turbocharge).
Hệ thống 4WD điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí, gồm 2 bộ phận chính bộ vi sai
kép (DDU) và khớp nối nhớt (VCU). Bộ vi sai kép là loại vi sai đặc biệt, được sử
dụng cho vi sai trước và vi sai trung tâm. Nó phân phối moment trong khoảng 60:
40 giữa cầu trước và sau (trong điều kiện vận hành tiêu chuẩn) và 50: 50 trong
trường hợp khớp nối nhớt hoạt động do bánh xe bị trượt. Hệ thống này có trên
các dịng xe Hyundai Santafe sử dụng động cơ tăng áp điều khiển bằng cơ khí
WGT (Wast -Gate Turbocharge).
3.1.1. Hệ thống 4WD trên Hyundai Santafe VGT.
Hình 0 Kết cấu hệ thống 4WD trên Hyundai Santafe.
-
Hệ thống 4WD trên xe Hyundai Santafe VTG là loại 4WD gián đoạn giúp phân
phối moment hợp lý giữa cầu trước và cầu sau theo điều kiện loại đường khác
-
nhau. Mang lại hiệu quả và sự an toàn khi lái xe. [3]
Hệ thống có thiết kế nhỏ gọn nên giảm trọng lượng của xe và giúp giảm tiêu hao
năng lượng.
8
-
Hoạt động điều khiển moment được thay đổi từ 100% cầu trước đến 50% cho mỗi
-
cầu.
Hệ thống sử dụng khớp nối điều khiển bằng điện tử ITM giúp truyền moment lên
-
tới 1200Nm, độ chính xác cao.
Hệ thống này cịn kết hợp với các hệ thống hiện đại khác như: hệ thống cân bằng
điện tử ESC, hệ thống chống bó cứng khi phanh ABS, hệ thống kiểm soát lực kéo
TCS, hệ tống hỗ trợ leo dốc HAC…
Hình 3.2 Cấu tạo của hệ thống 4WD trên HYUNDAI SANTAFE.
Hệ thống 4WD trên Hyundai Santafe VTG gồm các thành phần chính sau:
Hộp số phụ (T/F case).
Vi sai cầu trước và sau.
Trục cạc đăng.
Khớp nối ITM (Interactive Torque Management).
Bộ điều khiển ITMMC
3.1.1.1. Thành phần của hệ thống
Hộp số phụ.
9
Hình 3.3 Hộp số phụ của Hyundai Santafe.
-
Chức năng của hộp số phụ: Phân phối và biến đổi moment từ hộp số truyền chính
-
tới cho cầu trước và cầu sau thông qua các bánh răng của hộp số phụ.
Hộp số phụ có cấu tạo: Do hốp số phụ được gắn ở cầu trước, nên trục đầu vào của
hộp số phụ là trục rỗng để trục dẫn động bánh xe trước bên phải có thể đi qua và
nối với vi sai trước. Để phân phối và biến đổi moment đến hai cầu thì hộp số phụ
sử dụng hai bộ bánh răng (bộ bánh răng trụ răng nghiêng và bộ bánh răng côn răng
nghiêng).
Khớp nối ITM (Interactive Torque Management). [4]
-
Khớp nối ITM hoạt động nhờ quá trình điều khiển của bộ 4WD control module
-
(ITMCM) thông qua mạng CAN.
Dựa vào những thông tin cơ bản như: moment đầu vào (cảm biến vị trí bướm ga),
tín hiệu góc lái, tốc độ bánh xe, tín hiệu phanh cũng như tín hiệu hoạt động ABS.
Bộ điều khiển của hệ thống 4WD (ITMCM) sẽ phán đoán trạng thái lái xe, sau đó
-
đưa ra quyết định tối ưu nhất để phân phối moment tại khớp nối ITM.
Thông số kỹ thuật của khớp nối ITM.
Moment
1200Nm
10
Khối lượng
8Kg
Điện áp hoạt động
12V
Nhiệt độ hoạt động
-400C đến 1500c
Dầu khớp nối ITM
Mobil Fluid – LT(0.15L)
Bộ ly hợp sơ cấp
3 đĩa ăn khớp trong, 4 đĩa ăn khớp ngoài
Bộ ly hợp ma sát ướt
10 đĩa ăn khớp trong, 10 đĩa ăn khớp ngồi
Bảng 3.1: Thơng số kỹ thuật của khớp nối ITM.
-
Khớp nối được gắn với trục cạc đăng và vi sai cầu sau.
Hình 3.4 Vị trí khớp nối ITM.
11
