Nghiên cứu đặc tính động lực học ô tô với hệ thống tuyền lực kiểu ly hợp kép.doc

Tải tài liệu tại sividoc.com
Viết đề tài giá sinh viên – ZALO:0973.287.149-TEAMLUANVAN.COM
i
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
----------------------------------
ĐÀM HỮU VŨ
NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
VỚI HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ KIỂU LY HỢP KÉP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực
Thái Nguyên - Năm 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Đàm Hữu Vũ, học viên lớp cao học K20 chuyên ngành Kỹ thuật Cơ
khí động lực. Sau hai năm học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thầy cô
giáo và đặc biệt là sự giúp đỡ của TS. Nguyễn Khắc Tuân, thầy giáo hướng dẫn
tốt nghiệp đến nay tôi đã đi đến cuối chặng đường để kết thúc khóa học.
Tôi đã quyết định chọn dề tài “ Nghiên cứu đặc tính động lực học ô tô với
hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp kép”
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự
hướng dẫn của thầy giáo TS. Nguyễn Khắc Tuân và chỉ tham khảo các tài liệu
đã được liệt kê. Tôi không sao chép công trình và của cá nhân nào khác dưới bất
cứ hình thức nào.
Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quay định.
Người thực hiện
Đàm Hữu Vũ

iii
LỜI CẢM ƠN
Có được kết quả này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.
Nguyễn Khắc Tuân, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình
nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối Ban lãnh đạo và phòng Đào tạo của trường
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi
hoàn thành bài luận văn này.
Tác giả cũng chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa kỹ thuật ô tô và
máy động lực trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện bản
luận văn này.
Tôi xin cảm ơn các đồng nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời
gian học tập nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Mặc dù đã cố gắng hết sức mình nhưng do năng lực bản thân còn nhiều
hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những sai sót, tác giả rất mong nhận
được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô các nhà khoa học và đồng nghiệp.
Tác giả
Đàm Hữu Vũ

iv
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................iii
MỤC LỤC............................................................................................................iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH...................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU...................................................................................x
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...................................................xi
MỞ ĐẦU...............................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài............................................................................................1
2. Mục đích, nội dung và phạm vi nghiên cứu của đề tài ..................................2
2.1 Mục đích nghiên cứu của đề tài................................................................2
2.2 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu .........................................2
2.3 Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................2
2.4 Nội dung nghiên cứu.................................................................................2
Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU...........................................4
1.1 Tổng quan về hệ thống truyền lực ...............................................................4
1.2 Tổng quan các hộp số trên ô tô ....................................................................5
1.2.1 Hộp số thường (MT)..............................................................................5
1.2.2 Hộp số tự động (AT)..............................................................................7
1.2.3 Hộp số vô cấp (CVT).............................................................................9
1.3 Tổng quan hộp số ly hợp kép (DCT) .........................................................11
1.3.1 Giới thiệu .............................................................................................11
1.3.2 Phân loại hộp số DCT..........................................................................13
1.4 Các nghiên cứu trong và ngoài nước .........................................................19
1.4.1 Các nghiên cứu trong nước..................................................................19
1.4.2 Các nghiên cứu ngoài nước .................................................................21
1.5 Kết luận chương 1......................................................................................22

v
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT........................................................................24
2.1 Cấu tạo của hệ thống truyền lực cơ khí với ly hợp kép .............................24
2.1.1 Cấu tạo và hoạt động............................................................................24
2.1.2 Điều khiển hệ thống truyền lực với ly hợp kép ...................................29
2.2. Mô phỏng ô tô trang bị hệ thống truyền lực kiểu ly hợp kép ...................32
2.2.1. Phương pháp mô phỏng......................................................................32
2.2.1.1 Phương pháp mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi phân
liên kết giữa các vật trong hệ.....................................................................33
2.2.1.2 Phương pháp mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kết........34
2.2.2 Mô phỏng hệ thống truyền lực ô tô kiểu cơ khí với ly hợp kép bằng
phương pháp thứ nhất ...................................................................................35
2.2.2.1 Mô hình động cơ đốt trong ............................................................36
2.2.2.2 Mô hình hộp số ly hợp kép ............................................................36
2.2.2.3 Mô hình thân xe.............................................................................38
2.2.3 Mô phỏng hệ thống truyền lực ô tô bằng phương pháp thứ hai ..........39
2.3 Kết luận chương 2......................................................................................43
Chương 3. NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ VỚI HỆ
THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ KIỂU LY HỢP KÉP...................................45
3.1 Xây dựng mô hình nghiên cứu...................................................................45
3.1.1. Mô hình động cơ.................................................................................45
3.1.2 Mô hình hộp số ....................................................................................46
3.1.3 Mô hình khối điều khiển hộp số ..........................................................48
3.1.4. Mô hình lốp.........................................................................................49
3.1.5 Mô hình thân xe ...................................................................................50
3.1.6 Mô hình toàn xe ...................................................................................52
3.2 Mô phỏng và phân tích kết quả..................................................................53
3.2.1 Kết quả mô phỏng trường hợp 1: ô tô chuyển động theo chu trình thử
ECE 15 ..........................................................................................................54

vi
3.2.2 Kết quả mô phỏng trường hợp 2: ô tô chuyển động theo chu trình thử
UEDC............................................................................................................58
3.2.3 Kết quả mô phỏng trường hợp 3: ô tô tăng tốc từ 0 đến 100 km/h .....61
3.3 Kết luận chương 3......................................................................................64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................65
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................66

vii
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Hệ thống truyền lực trên ô tô. ................................................................4
Hình 1.2 Hộp số thường........................................................................................5
Hình 1.3 Sơ đồ hộp số thường loại 3 trục .............................................................6
Hình 1.4 Hộp số tự động .......................................................................................7
Hình 1.5 Sơ đồ cơ cấu hành tinh Wilson ..............................................................8
Hình 1.6 Hộp số CVT .........................................................................................10
Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý của hộp số với ly hợp kép [10] .................................13
Hình 1.8 Hộp số DCT sử dụng ly hợp ma sát khô..............................................14
Hình 1.9 Hộp số DCT ma sát ướt có 2 ly hợp lồng nhau ...................................15
Hình 1.10 Hộp số DCT ma sát ướt có 2 ly hợp song song .................................15
Hình 1.11 Hộp số DCT sử dụng 2 trục thứ cấp ..................................................16
Hình 1.12 Hộp số DCT sử dụng 1 trục thứ cấp ..................................................17
Hình 1.13 Hộp số DCT sử dụng các cấp số khác nhau.......................................18
Hình 2.1 Sơ đồ hộp số DCT................................................................................24
Hình 2.2 Hoạt động của một hộp số ly hợp kép khi sang số ..............................25
Hình 2.3 Cấu tạo của ly hợp kép ma sát khô hãng Ford .....................................26
Hình 2.4 Cơ cấu điều khiển đóng ngắt ly hợp ....................................................27
Hình 2.5 Trạng thái làm việc của các ly hợp ......................................................28
Hình 2.6 Sơ đồ điều khiển thời điểm chuyển số .................................................30
Hình 2.7 Sơ đồ chuyển số ở chế độ thường ........................................................31
Hình 2.8 Sơ đồ chuyển số ở chế độ tải nặng.......................................................32
Hình 2.9 Sơ đồ các phương pháp mô phỏng.......................................................33
Hình 2.10 Mô hình động lực học hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp kép...35
Hình 2.11 Đồ thị mô men của động cơ ...............................................................36
Hình 2.12 Mô hình cụm ly hợp kép (a) và mô hình ô tô trang bị hệ thống truyền
lực kiểu ly hợp kép xây dựng bằng phần mềm Modelica(b) [27].......................40

viii
Hình 2.13. Mô hình mô phỏng ô tô với hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp kép
bằng phần mềm Matlab [26] ...............................................................................40
Hình 2.14. Mô hình mô phỏng ô tô với hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp kép
bằng công cụ VeSyMA – Powertrain..................................................................41
Hình 2.15 Chu trình thử đô thị NEDC ................................................................42
Hình 2.16 Kết quả mô phỏng các thông số vận tốc, momen của động cơ và vận
tốc ô tô khi làm việc theo chu trình thử đô thị UNDC bằng công cụ VeSyMA –
Powertrain ...........................................................................................................42
Hình 3.1 Mô hình động cơ đốt trong...................................................................45
Hình3.2Kết quả mô phỏng công suất động cơ phụ thuộcvào độ mở bướm ga...46
Hình 3.3 Sơ đồ hộp số 6 cấp với ly hợp kép.......................................................46
Hình 3.4 Mô hình mô phỏng hộp số 6 cấp..........................................................47
Hình 3.5 Sơ đồ cấu trúc Simulink.......................................................................47
Hình 3.6 Mô hình khối điều khiển hộp số...........................................................48
Hình 3.7 Mô hình mô phỏng tác động của người lái ..........................................48
Hình 3.8 Sơ đồ khối điều khiển sang số xây dựng bằng State flow ...................49
Hình 3.9 Sơ đồ Simulink Simscape mô tả lốp ....................................................50
Hình 3.10 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô.................................................................51
Hình 3.11 Sơ đồ khối Simulink mô tả thân xe....................................................52
Hình 3.12 Mô hình mô phỏng toàn xe ô tô trang bị hệ thống truyền lực cơ khí với
ly hợp kép............................................................................................................53
Hình 3.13 Chu trình thử ECE 15.........................................................................54
Hình 3.14 Đồ thị thay đổi các thông số của động cơ..........................................54
Hình 3.15 Đồ thị vận tốc và gia tốc của ô tô khi làm việc theo chu trình ..........55
ECE 15 ................................................................................................................55
Hình 3.16 Đồ thị lực kéo và lực phanh ...............................................................56
Hình 3.17 Kết quả mô phỏng quá trình chuyển số..............................................56

ix
Hình 3.18 Đồ thị gia tốc và quãng đường tăng tốc trong giai đoạn đầu tiên chu
trình ECE 15........................................................................................................57
Hình 3.19 Đồ thị lực kéo trong giai đoạn tăng tốc đầu tiên chu trình ECE 15...57
Hình 3.20 Đồ thị vận tốc và gia tốc của ô tô khi hoạt động theo chu trình thử
UEDC ..................................................................................................................58
Hình 3.21 Đồ thị lực kéo và quãng đường di chuyển của ô tô khi hoạt động theo
chu trình UEDC...................................................................................................59
Hình 3.22 Đồ thị quá trình chuyển số và sự thay đổi lực kéo khi chuyển số .....60
Hình 3.23 Đồ thị gia tốc và quãng đường tăng tốc trong giai đoạn tăng tốc đầu
tiên của chu trình UEDC .....................................................................................61
Hình 3.24 Đồ thị sang số và sự thay đổi lực kéo trong giai đoạn tăng tốc đầu tiên
của chu trình UEDC ............................................................................................61
Hình 3.25 Đồ thị vận tốc và quá trình chuyển số khi ô tô tăng tốc đến 100
km/h.....................................................................................................................62
Hình 3.26 Đồ thị gia tốc và quãng đường tăng tốc khi ô tô tăng tốc đến 100
km/h.....................................................................................................................62
Hình 3.27 Đồ thị trạng thái làm việc của các ly hợp khi ô tô tăng tốc đến 100 km/h
63
Hình 3.28 Đồ thị lực kéo khi ô tô tăng tốc đến 100 km/h...................................63

x
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1 Sơ đồ chuyển số theo chế độ lái xe và vị trí cần số............................30
Bảng 3.1 Giá trị các hệ số B, C, D, E ứng với một số loại đường [14] ..............50
Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của ô tô...................................................................53

xi
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
TT Ý NGHĨA KÍ HIỆU
1 Hệ thống truyền lực HTTL
2 Hộp số ly hợp kép DCT
3 Khối lượng của ô tô m
4 Góc nghiêng của đường β
5 Gia tốc trọng trường g
6 Tốc độ ô tô Vx
7 Ly hợp 1, ly hợp 2 C1, C2
8
Mô men truyền qua các ly hợp số chẵn và ly hợp số
TCL1, TCL2
lẻ
9 Độ cứng xoắn và hệ số cản của bán trục
K2, C2
10 Tỉ số truyền của cặp bánh răng số chẵn và số lẻ
i
g 1
,i
g 2
11 Tỉ số truyền của truyền lực chính if
12 Mô men xoắn trên bán trục
T
out
13 Hệ số cản lăn 
14 Góc quay ccuar trục khuỷu động cơ θe
15 độ mở bướm ga e

1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngành công nghiệp sản xuất ôtô hiện nay phát triển rất nhanh và đa dạng,
ôtô được sử dụng rộng rãi đáp ứng nhu cầu của ngày càng cao của người tiêu
dùng và các nền kinh tế. Việc nghiên cứu phát triển ôtô nhằm nâng cao năng
suất và tăng tính kinh tế trong sử dụng ôtô và độ tin cậy cao, giảm ô nhiễm môi
trường luôn là vấn đề mà nhiều nhà khoa học quan tâm giải quyết.
Hệ thống truyền lực trong đó có hệ thống truyền lực kiểu cơ khí có ly hợp
kép là một trong những tổng thành quan trọng của ô tô. Đặc tính động lực học
được đặc trưng bởi các yếu tố như lực kéo, công suất kéo, các lực cản, nhân tố
động lực học, thời gian và quãng đường tăng tốc, vận tốc, gia tốc, khi chuyển
động trong điều kiện mặt đường khác nhau hoặc do tác động điều kiện tăng giảm
ga, quay vòng khi phanh. Các đặc tính này ảnh hưởng đến khả năng khởi hành
và tăng tốc của ô tô, vận tốc trung bình, năng suất và giá thành vận tải, độ êm
dịu và tính an toàn trong chuyển động. Việc tính toán chính xác các chỉ tiêu
đánh giá tính động lực học của ô tô là một vấn đề rất khó thực hiện. Cùng với sự
phát triển nhanh của ngành công nghệ thông tin và các thiết bị, phần mềm
nghiên cứu ngày càng chính xác hơn, nên nhiều bài toán được giải quyết một
cách nhanh chóng với độ chính xác cao giúp cho quá trình tính toán, thiết kế và
chế tạo được thuận lợi và chính xác hơn rất nhiều tạo điều kiện cho ngành công
nghiệp ô tô ngày càng phát triển và đảm bảo được các yêu cầu của người sử
dụng. Ngày nay cũng đã có nhiều thiết bị và phương pháp thực nghiệm để có thể
kiểm tra chất lượng và tình trạng kỹ thuật của xe trong quá trình sử dụng rất
thuận tiện và đảm bảo độ chính xác cao giúp cho việc hiệu chỉnh thiết kế và
chọn chế độ sử dụng cho các loại xe ô tô có hiệu quả.
Từ những yêu cầu đó, dưới sự hướng dẫn của thầy
đề tài: “Nghiên cứu đặc tính động lực học ô tô với hệ
cô giáo tôi đã hoàn thành
thống tuyền lực kiểu ly

2
hợp kép” nhằm cung cấp cơ sở lý thuyết ban đầu cho quá trình khai thác cũng
như cải tiến loại xe tính năng cho phù hợp với điều kiện ở Việt nam là cần thiết.
2. Mục đích, nội dung và phạm vi nghiên cứu của đề tài
2.1 Mục đích nghiên cứu của đề tài
Hệ thống truyền lực là một trong những tổng thành quan trọng của ô tô.
Hiện nay các dòng xe được sử dụng ở Việt nam được trang bị từ hệ thống truyền
lực cơ khí đơn giản đến các loại hệ thống truyền lực có hộp số tự động hay hộp
số vô cấp có bộ truyền đai tương đối phong phú và có nhiều tài liệu hướng dẫn
sử dụng cũng như nghiên cứu tính năng của chúng. Nhưng hệ thống truyền lực
có sử dụng ly hợp kép thì còn rất hạn chế về mặt tài liệu. Do đó việc nghiên cứu
tính năng của ly hợp kép nhằm phục vụ cho quá trình khai thác cũng như phục
vụ cải tiến tính năng cho phù hợp với điều kiện ở Việt nam là cần thiết. Trên cơ
sở đó tác giả đã thực hiện nghiên cứu với đề tài ” Nghiên cứu đặc tính động lực
học của ô tô với hệ thống truyền lực kiểu ly hợp kép”.
2.2 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu đặc tính động lực học của ô tô với hệ thống truyền lực kiểu ly
hợp kép. Do hạn chế về mặt thời gian và kinh phí nên đề tài mới chỉ dừng lại ở
việc nghiên cứu lý thuyết.
2.3 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn là nghiên cứu lý
thuyết, tính toán mô phỏng trên phần mềm Matlab
Cách thức tiến hành là tách từng cụm trong hệ thống để nghiên cứu mô
phỏng, trên cơ sở các cụm đã được xây dựng mô hình nghiên cứu ghép nối các
cụm thành hệ thống truyền lực hoàn chỉnh.
2.4 Nội dung nghiên cứu

3
- Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
- Xây dựng mô hình nghiên cứu ô tô trang bị hộp số cơ khí kiểu ly hợp kép
để xác định các thông số đặc trưng cho tính năng động lực học và khảo sát quá
trình động lực học của hệ thống truyền lực với ly hợp kép DCT theo một số chu
trình thử mẫu.
- Mô phỏng, nghiên cứu sự thay đổi của các thông số động lực học của ô
tô trong các điều kiện làm việc tiêu chuẩn theo 02 chu trình thử: ECE15, UEDC
và trường hợp ô tô tăng tốc từ 0 đến 100 km/h.

4
Chương1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN
CỨU 1.1 Tổng quan về hệ thống truyền lực
Hệ thống truyền lực của ô tô đóng vai trò của bộ phận kết nối động cơ với
các bánh xe chủ động, truyền và biến đổi mô men xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ
động phù hợp với chế độ làm việc của động cơ và mô men cản chuyển động; cắt
dòng công suất trong thời gian ngắn hoặc dài; thực hiện đổi chiều chuyển động
giúp ô tô chuyển động lùi; tạo khả năng chuyển động êm dịu và thay đổi tốc độ cần
thiết trên đường. Cấu tạo của hệ thống truyền lực trên xe ô tô gồm có ly hợp, hộp
số, trục các đăng, cầu chủ động (vi sai và bán trục) như hình 1.1.
Hình 1.1 Hệ thống truyền lực trên ô tô.
- Ly hợp đóng vai trò rất quan trọng, dùng để truyền hay ngắt công suất từ
động cơ đến hệ thống truyền lực khi chuyển số hoặc khi ngắt công suất tạm thời,
giúp cho chuyển số dễ dàng và êm dịu. Ngoài ra ly hợp còn có vai trò của khớp
nối an toàn và giảm dao động xoắn của hệ thống truyền lưc.
- Hộp số có nhiệm vụ biến đổi mô men xoắn của động cơ truyền tới các bánh
xe sao cho phù hợp với các chế độ chuyển động, mở rộng vùng tốc độ chuyển
động của ô tô, trong khi vùng tốc độ làm việc của động cơ bị giới hạn.

5
- Truyền động các đăng dùng để truyền mô men xoắn giữa hai trục không
đồng tâm hoặc có dịch chuyển tương đối với nhau.
- Cầu chủ động nhận công suất từ động cơ truyền tới để phân phối đến các
bánh xe theo phương vuông góc. Cầu xe nâng đỡ các phần gắn lên nó như hệ
thống treo, sát xi.
1.2 Tổng quan các hộp số trên ô tô
Các hộp số trên ôtô dùng để thay đổi tỷ số giữa động cơ và cầu chủ động.
Nói một cách khác khi không có hộp số, chiếc xe chỉ chạy được ở một tốc độ
duy nhất với một tốc độ cực đại nhất định. Ngoài ra khả năng tăng tốc từ khi
xuất phát cùng với khả năng leo dốc của xe cũng bị hạn chế nếu như nó không
sử dụng hộp số. Vì vậy hộp số sử dụng một hệ thống bánh răng khác nhau từ
thấp đến cao để biến momen xoắn của động cơ phù hợp với điều kiện vận hành(
khởi hành, tăng tốc, leo dốc…). Các số có thể cài theo cách thông thường bằng
tay hoặc tự động [9-11].
1.2.1 Hộp số thường (MT)
Cấu tạo của hộp số thường (loại 3 trục)
Hình 1.2 Hộp số thường

6
z2'
z1'
z3' III
V 3 IV
z4'
2 II
L
za
I 1
zL1
za'
z4
z3
z2 z1
zL2
zL1'
Hình 1.3 Sơ đồ hộp số thường loại 3 trục
Trục sơ cấp và trục thứ cấp được bố trí đồng trục với nhau, trục trung gian.
Các bánh răng Z1 , Z2 , Z3 , Z4 , ZL1 , ZL2 , Za , Z1

, Z 2

, Z3

, Z 4

, ZL1

, Z a

bánh răng Za
được chế tạo liền với trục sơ cấp. Các bánh răng trên trục thứ cấp Z1

, Z 2

, Z3

, Z 4

được quay trơn trên trục. Còn các bánh răng Z1 , Z2 , Z3 , Z4 , Z a

trên trục
trung gian được cố định trên trục. Các ống gài liên kết then hoa với trục và có
các vấu răng ở 2 phía để ăn khớp với các bánh răng cần gài.
Nguyên lý hoạt động
- Vị trí tay số 1: Khi gạt cần 1 sang bên trái, lúc này, momen truyền từ
trục sơ cấp qua cặp bánh răng luôn ăn khớp za-za’, trục trung gian, cặp bánh
răng số 1 rồi đi ra trục thứ cấp.
- Vị trí tay số 2: Gạt cần 2 sang bên phải, momen truyền từ trục sơ cấp qua
cặp bánh răng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng số 2 rồi
đến trục thứ cấp.
- Vị trí tay số 3: Gạt cần 2 sang bên trái, momen từ trục sơ cấp truyền qua
cặp bánh răng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng số 3 rồi
tới trục thứ cấp.

7
- Vị trí tay số 4: Khi gạt cần 3 sang bên phải, momen được truyền từ trục
sơ cấp, qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, rồi qua cặp bánh
răng số 4 ra trục thứ cấp.
-Vị trí tay số 5: Khi gạt cần 3 sang bên trái, lúc này, trục sơ cấp và thứ cấp
được nối với nhau, momen được truyền thẳng từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp.
- Vị trí tay số lùi: Gạt cần 1 sang bên phải, momen được truyền từ trục sơ
cấp, qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, qua 2 cặp bánh răng
ZL1-ZL1
’
, ZL2-Z1
’
, rồi tới trục thứ cấp.
Ưu điểm:
- Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, bền.
- Hiệu suất cao.
Nhược điểm:
- Người lái phải phối hợp điều khiển hệ thống ly hợp, sang sốnên giảm
tính êm dịu, người lái phải thao tác nhiều khi chuyển số.
1.2.2 Hộp số tự động (AT)
Hình 1.4 Hộp số tự động
Hiện nay có rất nhiều hộp số tự động, chúng được cấu tạo theo một vài
cách khác nhau nhưng các chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của chúng
là giống nhau.

8
- Hộp số cơ cấu hành tinh Wilson (nối tiếp, song song).
- Hộp số cơ cấu hành tinh Simpson.
- Hộp số cơ cấu hành tinh ravigneaux.
Hộp số tự động bao gồm các bộ phận chính sau:
- Bộ biến mô.
- Hộp số hành tinh và cơ cấu chuyển số (ly hợp và phanh đai).
- Hệ thống điều khiển chuyển số (thường là hệ thống thủy lực hoặc hệ
thống thủy lực điện từ) để điều khiển các ly hợp và phanh đai.
Sơ đồ cấu tạo (cơ cấu hành tinh Wilson):
Trôcụ sơs¬cấcÊp
C0
C
2
B1
C1
Z1
Z2
Z3
B
2 B3
F
1
F
2
Z6
Z
5
Z4
Trôcụ thứ c
ấ
cÊp thø
Hình 1.5 Sơ đồ cơ cấu hành tinh Wilson
Nguyên lý hoạt động chung của hộp số tự động là sử dụng các phanh để
hạn chế một bậc tự do của cơ cấu hành tinh.
Ưu điểm:
- Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và
thường xuyên phải chuyển số.

9
- Chuyển số một cách tự động và êm dịu tùy thuộc vào chế độ loạt động
của động cơ và sức cản của mặt đường.
- Do có sử dụng biến mô nên thay đổi được momen do động cơ phát ra
một cách liên tục trong khoảng nhỏ.
- Giảm độ ồn khi làm việc.
- Kích thước nhỏ gọn.
- Chuyển số liên tục không ảnh hưởng tới dòng lực từ động cơ.
Nhược điểm:
- Kết cấu phức tạp.
- Hiệu suất thấp.
- Công nghệ chế tạo đòi hỏi có độ chính xác cao.
- Khả năng tăng tốc kém hơn hộp số thường.
- Việc sửa chữa hộp số tự động khá phức tạp và tốn kém.
1.2.3 Hộp số vô cấp (CVT)

10
1: puli đầu vào 2: puli đầu ra 3: đai
Hình 1.6 Hộp số CVT
Không giống như những hộp số tự động truyển thống, hộp số vô cấp CVT
không có các cặp bánh răng ăn khớp để tạo tỷ số truyền. Điều này có nghĩa là nó
không có sự ăn khớp giữa các bánh răng. Loại CVT thông thường nhất hoạt
động trên một hệ thống puli (ròng rọc) 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.
Cấu tạo của hộp số vô cấp gồm:
- Đai truyền bằng kim loại hay cao su có công suất cao.
- Một hệ puli có đầu vào thay đổi gắn với trục quay động cơ.
- Một hệ puli đầu ra dẫn đến bánh xe.
- CVT cũng có bộ vi xử lí và các cảm biến để theo dõi và điều khiển.
Mỗi puli được tạo thành từ hai khối hình nón có góc nghiêng 20 độ và đặt
đối diện với nhau. Một dây đai chạy trong rãnh giữa hai khối hình nón này. Dây
đai hình chữ V có ưu điểm hơn nếu chúng được làm từ cao su vì có ma sát cao,
hạn chế trượt. Hai khối hình nón này có thể thay đổi khoảng cách giữa chúng.
Khi hai khối hình nón tách ra xa nhau, dây đai ngập sâu vào trong rãnh và bán
kính của dây đai quấn quanh puli sẽ giảm đi. Khi hai khối hình nón này ở gần
nhau thì bán kính của dây đai tăng lên. CVT có thể sử dụng áp suất thủy lực
hoặc lò xo để tạo ra lực cần thiết thay đổi khoảng cách giữa hai khối hình nón.
Hệ puli và dây đai có đường kính thay đổi này thường đi với nhau thành
một cặp. Một trong số đó là puli chủ động được nối với trục quay của động cơ.
Puli chủ động cũng được gọi là puli đầu vào bởi vì nó nhận năng lượng trực tiếp
từ động cơ đưa vào hộp số. Puli thứ hai gọi là puli bị động nối với puli chủ động
hay còn gọi là puli đầu ra và nó truyền momen đến trục truyền động dẫn đến
bánh xe

11
Khi một puli tăng bán kính của nó và cái khác giảm bán kính để giữ cho
dây đai luôn bám chặt vào giữa hai khối hình nón, chúng sẽ tạo ra vô số các tỷ
số truyền từ mức thấp nhất cho đến cao nhất. Về mặt nguyên lý, hộp số CVT
hoạt động với vô số cấp độ có thể chạy ở bất cứ thời điểm nào, đối với bất cứ
loại động cơ và tốc độ xe nào của xe.
Điều đặc biệt là CVT vẫn có chế độ sang số bằng tay. Máy tính có thể ra
lệnh cho dây cua-roa chuyển lên vị trí khác một cách đột ngột, không theo kiểu
tuần tự. Tuy nhiên, các hãng vẫn khuyến cáo khả năng tiết kiệm xăng chỉ tốt ở
kiểu tự động.
Ưu điểm:
- Tạo cảm giác điều khiển mềm và êm hơn.
- Nâng cao hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu nên giảm khí thải, thân thiện với
môi trường.
- Tăng tốc tốt hơn.
Nhược điểm:
- Công nghệ chế tạo phức tạp, các chi tiết phải được tính toán và chế tạo chính
xác.
- Do truyền động bằng dây đai nên làm hạn chế về công suất của xe (công
suất của động cơ không được lớn quá sẽ gây ra trượt).
- Mòn dây đai.
- Kích thước và trọng lượng lớn.
Để nâng cao hiệu suất, tính kinh tế nhiên liệu, quá trình chuyển số êm dịu
khi sang số và khả năng tăng tốc vượt trội, các nhà thiết kế đã tiến hành nghiên
cứu tự động hoá điều khiển sang số và thời điểm chuyển số cho hệ thống truyền
lực cơ khí với ly hợp kép (DCT - Dual Clutch Transmission).
1.3 Tổng quan hộp số ly hợp kép (DCT)
1.3.1 Giới thiệu

12
Người đã sáng tạo ra hệ thống ly hợp kép là một kỹ sư ôtô người Pháp tên là
Adolphe Kegresse được biết đến nhiều nhất trong vai trò người đã phát triển loại xe
half-track (với bánh lốp đằng trước và bánh xích phía sau), giúp chiếc xe có thể
vượt qua nhiều loại địa hình phức tạp. Năm 1939, Kegresse đã có những ý tưởng
đầu tiên về hệ thống hộp số trang bị ly hợp kép. Nhưng không may là tình hình tài
chính bất lợi đã ngăn cản kế hoạch phát triển xa hơn của dự án này[10].
Đến đầu những năm 80 khi hệ thống điều khiển điện tử phát triển, máy
tính đã tham gia vào quá trình chuyển số và DCT đã có điều kiện thuận lợi để
phát triển xa hơn và Porsche đã đặt những nền tảng đầu tiên của mình trong việc
nghiên cứu và phát triển hệ thống ly hợp kép. Năm 1982, những mẫu xe đua
được trang bị hệ thống ly hợp kép của Porsche đã giành được nhiều thành công
trong các giải đua xe thế giới.
Tuy nhiên hệ thống ly hợp kép chỉ được hạn chế lắp đặt trong các mẫu xe
đua và hệ thống này chỉ được thương mại hóa khi Volkswagen là hang tiên
phong trong việc sản xuất đại trà hộp số ly hợp kép. Hiện nay những chiếc xe
trang bị công nghệ DCT được bán chủ yếu ở thị trường Châu Âu với các hang
sản xuất lớn như: Volkswagen, Audi, Porsche…
Trong loại HTTL này, hộp số được thiết kế đặc biệt và gắn với bộ ly hợp
kép nhằm khắc phục nhược điểm cố hữu của HTTL cơ khí truyền thống là hiện
tượng ngắt dòng công suất trong quá trình chuyển số.
Về nguyên lý cấu tạo, hộp số với ly hợp kép được thiết kế từ ý tưởng ghép
2 hộp số với 2 ly hợp C1 và C2 hoàn toàn độc lập với nhau như trên hình 1.7a.
Một hộp số có các cấp số lẻ 1, 3, 5, …, hộp số còn lại có các số chẵn 2, 4, 6, …

13
a) Nguyên lý b) Sơ đồ cấu tạo
Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý của hộp số với ly hợp kép [10]
Tuy nhiên, nếu thiết kế hộp số theo nguyên tắc trên thì kết cấu sẽ cồng kềnh,
hộp số chiếm nhiều không gian, nên trong thực tế người ta ghép 2 hộp số trong một
khối chung bằng cách sử dụng 2 trục lồng vào nhau như trên hình 1.7b.
Hộp số trên hình 1.7b gồm có 6 cấp: 3 số lẻ (1, 3, 5) được điều khiển bởi
ly hợp 1, còn các số chẵn 2, 4, 6 được điều khiển bởi ly hợp 2. Hộp số ly hợp,
quá trình chuyển số xảy ra liên tục, không gây ngắt dòng công suất như trong
các hộp số cơ khí thường (chỉ có một ly hợp).
Bộ phận chính trong hộp số ly hợp kép chính là bộ ly hợp kép. Các ly hợp
này có thể là loại ma sát khô hoặc ma sát ướt. Ly hợp ma sát ướt thường sử dụng hệ
thống thủy lực để điều khiển đóng mở và đồng thời làm mát các đĩa ma sát. Nhờ có
cơ chế làm mát nên ly hợp ma sát ướt có khả năng truyền mô men lớn hơn so với ly
hợp ma sát khô. Vì vậy, người ta thường sử dụng ly hợp ma sát khô cho các ô tô
loại nhỏ, còn đối với các loại ô tô lớn thì phải sử dụng ly hợp ma sát ướt.
1.3.2 Phân loại hộp số DCT
Ly hợp kép là một trong những bộ phận quan trọng của DCT, tính năng
công tác của nó trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng của việc khởi động và sang
số của ô tô. Để đảm bảo độ tin cậy của việc truyền lực, cắt dứt khoát, đóng êm
dịu, sang số nhanh, thể tích bé, khối lượng nhẹ, tuổi thọ dài… thì cho dù nhìn từ
góc độ tính năng kết cấu hay là chế tạo sản xuất và điều khiển thao tác thì yêu
cầu đối với ly hợp kép trong hệ thống truyền lực có DCT đều rất cao.

14
Theo loại ly hợp được sử dụng
Hiện nay, ly hợp trên DCT thường sử dụng 2 dạng là ly hợp 1 đĩa dạng
khô và ly hợp nhiều đĩa dạng ướt.
a. Hộp số sử dụng ly hợp ma sát khô
Hệ thống ly hợp kép ma sát khô (hình 1.8) được đánh giá có hiệu suất cao
hơn và có tính điều khiển tốt hơn. Hơn nữa ly hợp kép khô có thể được điều
khiển bằng điện nên có công suất cao hơn, không đòi hỏi phải bảo dưỡng nhiều,
thân thiện với môi trường.
Hình 1.8 Hộp số DCT sử dụng ly hợp ma sát khô
b. Hộp số sử dụng ly hợp ma sát ướt
Ly hợp kép ướt là một bộ phận rất quan trọng trong hộp số tự động có ly
hợp kép, nó liên kết động cơ và hộp số tự động, thực hiện việc truyền mô men.
+ Hai ly hợp lồng vào nhau (một ly hợp ở trong và một ly hợp ở ngoài)

15
Hình 1.9 Hộp số DCT ma sát ướt có 2 ly hợp lồng nhau
+ Hai ly hợp đặt song song với nhau:
Hình 1.10 Hộp số DCT
Theo số trục sơ cấp của hộp
ma sát ướt có 2 ly hợp song
song số
a. Hộp số sử dụng 2 trục thứ cấp

16
Hình 1.11 Hộp số DCT sử dụng 2 trục thứ cấp

17
b. Hộp số sử dụng 1 trục thứ cấp:
Hình 1.12 Hộp số DCT sử dụng 1 trục thứ cấp
Ưu điểm:
- Giúp cho người lái cảm thấy thuận tiện, thoải mái khi lái xe
- Đường truyền công suất từ động cơ xuống hộp số gần như không bị ngắt
quãng khi chuyển số, do đó làm tăng tính tiết kiệm nhiên liệu.
- Chuyển số nhẹ nhàng, êm dịu.
Nhược điểm:
- Cấu tạo phức tạp.
Theo sơ đồ và số cấp

18
Hình 1.13 Hộp số DCT sử dụng các cấp số khác nhau
DCT kết hợp lợi thế của hộp số cơ khí MT(có hiệu suất cao) với hộp số tự
động ATs (có thể thay đổi công suất). Do trong hộp số sử dụng ly hợp kép
không có biến mô men thủy lực nên tỉ số truyền ở số 1 cần cao hơn để đảm bảo
khời hành xe.
Hình 1.14 trình bày một số sơ đồ hệ thống truyền lực kiểu ly hợp kép. DCT
đầu tiên cho xe khách, DQ250 của hãng Volkswagen được sản xuất năm 2003[23].
Một mô-đun ly hợp kép nhiều đĩa kiểu ướt của được áp dụng để chia bánh răng
thành bánh răng lẻ và bánh răng số chẵn. Một ưu điểm của DCT so với AT là chỉ có
một ly hợp gây ra tổn thất kéo. Vào năm 2007, hãng Volkswagen đã giới thiệu
DCT bảy cấp của mình với một mô-đun ly hợp kép khô từ LuK[24]. So với DQ250,
DQ200 hộp số này có hiệu suất cao hơn nhưng mô-men xoắn thấp hơn. DQ500
xuất hiện trên thị trường vào năm 2009[25] và là một hộp số ly hợp kép bảy tốc độ
với mô-đun ly hợp kép kiểu nhiểu đĩa ướt. VW sử dụng DCT này với sản lượng lớn
hơn và cao hơn phương tiện. Thành công của VW DCT đặt ra một

19
chuẩn mực về mặtcủa tốc độ thay đổi, hiệu suất thể thao và hiệu quả. Thành công
của VW DCT đặt ra một chuẩn mực về mặt của tốc độ thay đổi, hiệu suất thể thao
và hiệu quả. Các nhà sản xuất xe hoặc truyền dẫn khác, chẳng hạn như GETRAG,
Great Wall và Geely, đã bắt đầu phát triển riêng hộp số ly hợp kép của hãng. Honda
đã phát triển DCT tám tốc độ vào năm 2014 với một bộ biến mô men thủy lực siêu
phẳng, việc áp dụng giúp xe khởi động mạnh mẽ và trơn tru. Ngoài ra, thay để thay
thế mô-đun ly hợp kép tích hợp trong DCT thông thường, bộ ly hợp kép được bố trí
riêng biệt trên các trục song song để giảm quán tính[26].
DCT chủ yếu được áp dụng cho xe dẫn động cầu trước FWD. Để đạt được
tốc độ cao hơn, DCT phải có nhiều bộ truyền hành tinh. Do đó, số cấp của DCT
hiện tại ít hơn số lượng AT.
1.4 Các nghiên cứu trong và ngoài nước
Với những ưu điểm của ly hợp kép là ít bị tổn thất công suất và không bị
ngắt quãng khi chuyển số, tăng tính tiết kiệm nhiên liệu, chuyển số nhẹ nhàng và
êm dịu, giúp người lái có cảm giác thoải mái khi lái xe. Vì vậy, các nhà nghiên
cứu, thiết kế tập trung nghiên cứu để hoàn thiện, tối ưu và điều khiển để ngày
càng hoàn thiện trang bị cho các hãng xe sử dụng ly hợp kép trở nên phổ biến.
Dưới đây là tóm tắt các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về lĩnh vực
nghiên cứu của luận văn.
1.4.1 Các nghiên cứu trong nước
- Công trình của Nguyễn Lương Huy luận văn thạc sĩ kỹ thuật trường Đại
học Nông Nghiệp Hà Nội, 2010 “Nghiên cứu đặc tính động lực học quá trình
chuyển số của ô tô có hộp số tự động AT”. Trong luận văn tác giả đưa ra một
phương pháp xây dựng đường đặc tính động lực học của quá trình sang số của ô
tô có hộp số tự động AT bằng phần mềm Matlab-simulink, kết quả khảo sát lý
thuyết cơ bản phù hợp với quy luật của các xe có hệ thống truyền lực tự động.[1]
- Công trình của Chu Thành Khải luận văn thạc sĩ trường Đại học Sư phạm
Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, 2015 “Nghiên cứu động học và động lực học

20
hộp số tự động- mô phỏng hộp số”. Tác giả nghiên cứu và sử dụng matlab mô
phỏng đưa ra kết quả về mối quan hệ động học và động lực học của bộ truyền
bánh tinh trong hộp số tự động,[2]
- Công trình của Vũ Anh Sơn luận văn thạc sĩ, 2010 “Nghiên cứu đặc tính
động lực học của ôtô với hệ thống truyền lực cơ khí và hệ thống truyền lực thủy
cơ”. Tác giả sử dụng phần mềm matlab để tính toán và mô phỏng một số thông số
động lực học, nhân tố động lực học, gia tốc, tình trạng mặt đường, đặc tính động cơ
làm cơ sở so sánh sự phụ thuộc của ô tô có hộp số cơ khí khi chuyển động với
ô tô có hộp số thuỷ cơ khi chuyển động trong các trường hợp được khảonghiệm.[3]
- Công trình của Phạm Trung Dũng luận văn thạc sĩ trường Đại học Giao
thông vận tải Hà Nội, 2014.trong luận văn cao học: “Nghiên cứu hệ thống truyền
lực với ly hợp kép trên xe con”, tác giả dùng ứng dụng Matlab mô phỏng hệ thống
truyền lực ly hợp kép DCT trên xe con. Phân tích ảnh hưởng của ly hợp kép đến
động lực học, đưa ra tối ưu hóa quá trình khởi hành và chuyển số.[4]
- Tác giả Hồ Hữu Hải, Trần Văn Nghĩa Tuyển tập hội nghị quốc tế về kỹ
thuật ô tô 10/1999 đã trình bày nghiên cứu đặc tính động lực học của hệ thống
truyền lực ô tô với sự trợ giúp của ALASKA.[5]
- Một số bài báo nghiên cứu về hệ thống truyền lực đăng trên các tạp chí
chuyên ngành như tác giả Nguyễn Trọng Hoan tạp chí Công nghiệp số 6, 04-
2003 đã mô phỏng và tính toán tải trọng cực đại tác dụng lên hệ thống truyền lực
ô tô.[6]
Công trình của Khiếu Hữu Hùng trong luận văn cao học trường Đại học
Bách khoa Hà Nội, 2005. Trong luận văn: "Khảo sát dao động xoắn của trục khuỷu
động cơ và ảnh hưởng của nó đến hệ thống truyền lực ôtô",tác giả đã nghiên cứu
dao động xoắn cưỡng bức của trục khuỷu động cơ và xét ảnh hưởng của nó đến hệ
thống truyền lực. Trong đó tác giả đã xây dựng mô hình của hệ thống truyền lực
gồm 5 khối lượng chỉ đặc trưng bởi một thông số là mô men quán tính và tác giả đã
coi cụm hộp số, cụm cầu xe, cụm ly hợp là các cụm chỉ là 1 khối

21
lượng, nhưng trong thực tế, các cụm đó bao gồm nhiều chi tiết, các chi tiết ấy có
những đặc tính riêng ảnh hưởng đến sự làm việc chung của hệ thống truyền lực.[8]
Trong các tài liệu[10] các tác giả đã trình bày một số nghiên cứu về chế độ tải trọng
trong hệ thống truyền lực nói chung và phân tích kết cấu của các hộp số
tự động, hộp số ly hợp kép.
Ngoài ra, còn có một số các công trình khác Trần Văn Như và một số tác
giả khác[12,13] nghiên cứu về xây dựng các mô hình mô phỏng động lực học hệ
thống truyền lực kiểu CVT.
1.4.2 Các nghiên cứu ngoài nước
Năm 1940 giáo sư Rudolph Franke, trường đại học Darmstadt là người
đầu tiên đăng ký sở hữu trí tuệ về hộp số DCT. Cuối thập niên 90, đầu thế kỷ 20,
công ty BorgWarner kết hợp với một hãng xe của Trung quốc đã lần đầu tiên
hợp tác sản xuất hàng loạt hộp sô DCT cho các dạng xe phổ biến.[9]
Năm 2002, Thomas C.Bowen, người mỹ phát minh ra một loại ly hợp kép có
trục trung gian trên hộp số tự động. Năm 2005, Andres Hegerath và Bergheim đã
phát minh ra một loại ly hợp kép loại ướt dạng trục song song. Năm 2006, gần 10
xe Audi A3, Audi TT của một công ty ô tô Đức đã lắp đặt hộp số DCT.
Nhóm tác giả Chunsheng Ni, Tongli Lu, Jianwu Zhang năm 2009 trong
bài báo ‘’Gearshift control for dry dual-clutch transmissions’’ trên tạp chí
WSEAS Transactions on Systems, 8(11), 1177-1186. Tác giả mô phỏng tổng thể
truyền động ly hợp kép khô (DCT) khi xem xét các quy tắc tham gia ly hợp kép
để chuyển số dựa trên tốc độ động cơ và tốc độ ly hợp, và ước tính mô-men
xoắn ly hợp kép.[15]
Các tác giả Marius-Valentin BAȚAUS, Nicolae VASILIU trong bài báo “
Modelling of a dual clutch tranmission for real - time simulation” tạp chí
scientificbulletin.upb.ro U.P.B. Sci. Bull., Series D, ISSN 1454-2358 ,Vol. 74, Iss.
2, 2012[16] đã mô phỏng trong thời gian thực hệ thống truyền lực với hộp số tự

22
động ly hợp kép đồng thời phát triển hệ thống điều khiển thủy lực ly hợp. Ngoài
ra các tác giả E.Galvagno, M.Velardocchia, A. Vigliani trong bài báo “Dynamic
and kinematic model of a dual clutch transmission” tạp chí Mechanism and
Machine Theory, Volume 46, Issue 6, June 2011[17] đã đưa ra các phương trình
toán học mô tả động học và động lực học hệ thống truyền lực ly hợp kép DCT.
Tác giả Lıu Fei trong luận văn cao học “Research and design structure of
Dual clutch automatic transmission” Chongqing University, 2010 đã tính toán
thiết kế kết cấu của ly hợp kép hệ thống truyền lực với hộp số tự động ly hợp
kép.[18]
Các tác giả Zhu Lei, Zhu Hua Bing, He Chun Hua, Zhang Lei, Wang Shao
Jie trong bài báo “ Transmission scheme and structural design of a new type of
DCT” tạp chí Journal of Hefei University of 20 technology, Vol.34 No.6, Jun 2011
đã đưa ra một loại phương án chuyền động của một mô hình DCT mới, qua phân
tích đặc điểm kết cấu và nguyên lý dựa trên tham số xe cơ sở tiến hành xác định tỷ
số truyền động hợp lý và thiết kế kết cấu của hộp số tự động ly hợp kép.[19]
Bài báo ‘’Predicting the launch feel of automatic and dual clutch
transmissions’’. In Proceedings of the 9th International MODELICA Conference;
September 3-5; 2012; Munich; Germany (No. 076, pp. 295-302). Linköping
University Electronic Press của nhóm tác giả Roberts, N., & Dempsey, M. (2012,
November) mô tả hiệu quả nhiệt độ dầu khi khởi động xe trang bị ly hợp kép ướt
đến trạng thái ổn định và chuyển đổi mô men xoắn động.[20]
Nhóm tác giả Goetz, M., Levesley, M. C., & Crolla, D. A. (2003). Có bài
’’Dynamic modelling of a twin clutch transmission for controller design. In
Materials Science Forum (Vol. 440, pp. 253-260). Trans Tech Publications’’.
Dùng mô hình động mô tả sự ảnh hưởng hệ số ma sát của ly hợp kép đến việc
thiết kế bộ điều khiển sang số.[21]
1.5 Kết luận chương 1
Qua nghiên cứu chương 1 tác giả đưa ra một số kết luận như sau:

23
- Phân tích tổng quan về hệ thống truyền lực,
- Phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động, đánh giá ưu nhược điểm của
các hộp số trên ô tô, đặc biệt là hộp số cơ khí với ly hợp kép DCT mà tác giả đi
sâu nghiên cứu trong luận văn này.
- Phân tích quá trình ra đời của hệ thống truyền lực ly hợp kép với những
khó khăn, sự phát triển và thành tựu đạt được của các hãng xe sử dụng loại ly
hợp kép.
- Phân tích được các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có liên
quan, từ đó đưa ra điểm mới trong luận văn này.
Các kết quả trong chương này là cơ sở lý thuyết cho vấn đề nghiên cứu
trong chương tiếp theo.

24
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Cấu tạo của hệ thống truyền lực cơ khí với ly hợp kép
2.1.1 Cấu tạo và hoạt động
Sự khác biệt đầu tiên của hộp số DCT so với các loại hộp số khác đó là có
sử dụng bộ đôi ly hợp ma sát ướt. Hai ly hợp được lồng vào nhau, một ly hợp
nằm trong và một ly hợp nằm phía ngoài. Bộ đôi ly hợp ở đây thuộc loại ly hợp
ma sát ướt, nghĩa là các đĩa ma sát được ngâm trong dầu và sự tách, nối của nó
được điều khiển bằng cơ cấu chấp hành: thủy lực - điện từ. Hai ly hợp này hoạt
động hoàn toàn độc lập với nhau.
1: Bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 2: bánh răng thuộc bộ vi sai; 3:
trục sơ cấp số1; 4: trục khuỷu động cơ; 5: trục sơ cấp số 2; 6: Ly hợp 2; 7: Ly
hợp 1; 8: bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 9: bánh răng ăn khớp với bộ
đồng tốc;BR: Cặp bánh răng số
Hình 2.1 Sơ đồ hộp số DCT
Sự khác biệt thứ hai của DCT đó chính là hệ thống trục sơ cấp gồm hai trục
đồng trục lồng nhau. Trục thứ nhất (màu đỏ): một đầu (bên trái) liên kết với ly hợp
thứ nhất (màu đỏ) bằng then hoa, trên thân trục bao gồm 3 bánh răng có kích thước
khác nhau ăn khớp với các bánh răng trên trục thứ cấp, tạo ra các cấp số: 1,

25
3, 5. Trục còn lại (màu xanh) được chế tạo rỗng để bao bọc gọn hệ thống trục
thứ nhất, một đầu lắp với ly hợp thứ hai (màu xanh), trên thân trục gồm 2 bánh
răng trên trục thứ cấp thứ hai tạo ra 3 cấp số 2, 4, 6 và thêm một số lùi.
Hình 2.2 Hoạt động của một hộp số ly hợp kép khi sang số
Nguyên lý hoạt động: Hộp số DCT có thể chuyển số nhanh chóng và êm dịu.
Khi chuyển số, hệ thống điều khiển mở ly hợp ứng với số truyền hiện tại đồng thời
đóng ly hợp ứng với số truyền được chọn tiếp theo. Giả sử nếu xe đang chạy với số
2, ly hợp của số chẵn số đóng, mô men của động cơ được truyền tới bánh chủ động
(hình 2.2a) trong khi vận tốc của xe tăng lên, máy tính sẽ xác định thời điểm
chuyển số tiếp theo (số 3), số 3 sẽ được lựa chọn trước, ô tô vẫn chuyển động ở số
2 (hình 2.2b), ly hợp tương ứng với tay số 3 vẫn mở vào thời điểm quyết

26
định chuyển số, ly hợp của số 2 sẽ mở và đồng thời ly hợp số 3 sẽ đóng. Mô
men của động cơ truyền đến bánh chủ động là tổng mô men truyền qua 2 ly hợp,
2 ly hợp này ở trạng thái trượt (hình 2.2c) đến khi ly hợp của số 2 được mở hoàn
toàn, mô men của động cơ được truyền đến bánh chủ động bằng ly hợp của số 3
(hình 2.2d). Thời gian chuyển số là khoảng 0.8s.
Hộp số DCT được sử dụng theo cách hoàn toàn tự động, tuy nhiên cũng
có thể điều khiển theo cách bán tự động. Cách điều khiển này cho phép người lái
xe chọn tay số và quyết định thời điểm chuyển số nhờ vào nút bấm. Việc gài số
và đóng mở ly hợp được máy tính kiểm soát và ra lệnh cho bộ phận chấp hành
điện hoặc thuỷ lực thực hiện. Hộp số DCT cho phép giảm thời gian sang số, bởi
vì các bánh răng cho số được chọn tiếp theo được cài sẵn khi đang chuyển động
ở tay số hiện thời. Nhược điểm của hộp số DCT là không thể chuyển trực tiếp
giữa hai tay số cùng một ly hợp quản lý mà phải chuyển tiếp qua số trung gian.
DCT kết hợp những ưu điểm của hộp số tự động (chuyển số êm dịu, và
nhanh chóng) với hiệu suất truyền lực và tính kinh tế nhiên liệu của hộp số cơ
khí. DCT mang lại tính tiện nghi điều khiển của một hộp số tự động, đồng thời
kết cấu tiên tiến của nó thì đem đến tính động lực học cao, loại bỏ sự ngắt quãng
khi chuyển số của hộp số cơ khí.
Hình 2.3 Cấu tạo của ly hợp kép ma sát khô hãng Ford

27
1. Trục khuỷu; 2. Bánh đà; 3. Đĩa trung tâm; 4. ổ bi đỡ; 5. Đĩa ép ly hợp 1; 6. Đĩa
ma sát ly hợp 1; 7. Đĩa ép ly hợp 2; 8. Đĩa ma sát ly hợp 2; 9. Ổ bi mở ly hợp số 1;
10; Ổ bi mở ly hợp số 2; 11. Vòng giữ; 12. Trục sơ cấp số 1 hộp số ( trục đặc);
13. Trục sơ cấp ly hợp số 2 ( trục rỗng); 14. Lò xo ép ly hợp 1; 15. Lò xo ép ly
hợp số 2
Cụm ly hợp kép
Bộ phận chính của hộp số ly hợp kép đó chính là cụm ly hợp kép. Ngoài ly
hợp kép kiểu ma sát ướt trình bày trên hình 2.1 còn sử dụng ly hợp kép kiểu ma
sát khô như trên hình 2.3. Do ly hợp ma sát ướt có cơ chế làm mát nên có khả
năng truyền mô men lớn hơn ly hợp ma sát khô. Vì vậy, người ta thường sử
dụng ly hợp ma sát khô cho các ô tô loại nhỏ, còn các ô tô lớn phải sử dụng ly
hợp ma sát ướt.
Hình 2.4 Cơ cấu điều khiển đóng ngắt ly hợp
Để điều khiển đóng ngắt ly hợp trên hình 2.3, người ta sử dụng hai càng
mở 2 và 5 (hình 2.4) được điều khiển bởi hai động cơ servo độc lập. Trên hình
2.5 trình bày trạng thái làm việc của hai ly hợp.

28
a) Ly hợp số lẻ b) Ly hợp số chẵn
Hình 2.5 Trạng thái làm việc của các ly hợp
Khi làm việc ở các số lẻ 1, 3 hoặc 5, mô tơ servo của ly hợp số 1 kích hoạt
bằng điện. Lúc này đòn mở lớn và ổ bị mở được điều khiển chuyển động về phía
trước. Lò so ép bên ngoài truyền chuyển động này tới vòng giữ làm cho hướng
chuyển động ngược với chiều tác dụng của lực. Do đó, đĩa ép của ly hợp 1 được
kéo về phía đĩa ép trung gian để đóng ly hợp. Đĩa ma sát truyền mô men từ động
cơ đến trục đặc.
Trong trường hợp một trong các số chẵn 2, 4, 6 hoặc số lùi được sử dụng
thì mô tơ servo điều khiển ly hợp số 2 được kích hoạt. Lò so ép số 2 được tác
động thông qua ổ bi mở làm cho đĩa ép của ly hợp số 2 chuyển động về phía đĩa
ép trung gian và truyền chuyển động cho đĩa ma sát. Mô men của động cơ được
truyền tới trục rỗng đồng thời ly hợp số 1 được mở ra.

29
Khối điều khiển
Dựa vào thông tin từ các cảm biến: cảm biến vị trí số, cảm biến tốc độ xe,
cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến tốc độ động cơ… đưa về, máy tính sẽ ra lệnh
điều khiển thông qua cơ cấu chấp hành.
Cơ cấu chấp hành
Trong DCT van điều khiển điện từ đóng vai trò là cơ cấu chấp hành, thực
hiện việc đóng mở các đường dầu. Van điều khiển từ bao gồm lõi thép từ, cuộn
dây.
2.1.2 Điều khiển hệ thống truyền lực với ly hợp kép
Nguyên tắc của việc điều khiển chuyển số
Về cơ bản việc chuyển cấp số trên ô tô trong quá trình hoạt động là tự
động hoặc không tự động đều tuân theo nguyên tắc lực kéo của ô tô phải đảm
bảo lớn hơn lực cản chuyển động để đảm bảo ô tô có thể hoạt động được trong
các điều kiện khai thác khác nhau. Với hộp số có cấp điều khiển sang số tự
động, việc lựa chọn thời điểm chuyến số cần phải tính toán sao cho phù hợp với
điều kiện khai thác cụ thể. Thời điểm chuyển số sẽ phụ thuộc vào các thông số
đầu vào sau đây: vị trí của bướm ga, tốc độ của động cơ, tốc độ trục thứ cấp của
hộp số (tốc độ của ô tô), vị trí của cấp số truyền hiện tại và chế độ đi số hiện tại.
Điều khiển thời điểm chuyển số
Việc thay đổi cấp số truyền của hộp số kết hợp với ly hợp kép (DCT) do
bộ điều khiển ECT đảm nhận với các thông số đầu vào là tín hiệu của bàn đạp
ga, tốc độ chuyển động của ô tô (tốc độ trục thứ cấp của hộp số), vị trí của cần
số, vị trí số truyền hiện tại,…Việc điều khiển dựa trên nguyên tắc ô tô có thể
chuyển động một cách hợp lý ở các chế độ khác nhau phụ thuộc điều kiện khai
thác hay mong muốn của người lái.

30
Dựa vào nguyên tắc đã nêu ở trên, ECT sẽ tính toán và điều khiển việc
đóng hay mở ly hợp 1 hoặc ly hợp 2 đồng thời chọn tay số tiếp theo dựa trên
điều kiện khai thác cụ thể.
Hình 2.6 Sơ đồ điều khiển thời điểm chuyển số
Sơ đồ chuyển số: ECT được lập trình để lựa chọn sơ đồ chuyển số
theo chế độ lái xe và vị trí cần số.
Bảng 2. 1 Sơ đồ chuyển số theo chế độ lái xe và vị trí cần số
Sơ đồ chuyển số ở chế độ bình thường
Tương ứng với chế độ lái xe trong thành phố, ngoại ô hay đường cao tốc.
Phù hợpvới tiêu hao nhiên liệu thấp và tính năng tăng tốc tốt.
Ví dụ: Hộp số sẽ chuyển lên số tại thời điểm khi bướm ga mở 50% theo sơ đồ trên

31
hình 2.7. Để đảm bảo cho ô tô hoạt động bình thường , việc chuyển từ số 1 lên số
2 xảy ra khi tốc độ trục thứ cấp hộp số là 1.500 v/p, từ số 2 lên số 3 xảy ra tại
2.500 v/p và từ số 3 lên số truyền tăng xảy ra tại 4000 v/p.
Hình 2.7 Sơ đồ chuyển số ở chế độ thường
Sơ đồ chuyển số ở chế độ tải nặng
Cũng tương tự như đã phân tích ở trên, khi ô tô hoạt động ở chế độ tải
nặng, việc sang số của ô tô cũng thay đổi, khi đó tốc độ động cơ khi chuyển số
lên và xuống cao hơn so với khi ở chế độ bình thường.
Ví dụ: Như sơ đồ sau khi bướm ga mở 50%, việc chuyển từ số 1 lên số 2
xảy ra khi tốc độ trục thứ cấp hộp số là 1.800 v/p, từ số 2 lên số 3 xảy ra tại
3.100 v/p và từ số 3 lên số truyền tăng xảy ra tại 4500 v/p.

32
Hình 2.8 Sơ đồ chuyển số ở chế độ tải nặng
Chế độ khi tay số ở vị trí R hoặc N
Khi tay số ở vị trí R, Hộp số sẽ được điều khiển để hoạt động ở tay số có tỷ
số truyền cao nhất giống như các hộp số cơ khí có cấp thông thường.Còn tại vị trí
N thì các ly hợp sẽ không làm việc và động cơ không truyền mômen đến hộp số
đồng thời cơ cấu gài số trong hộp số cũng ở vị trí trung gian.
2.2. Mô phỏng ô tô trang bị hệ thống truyền lực kiểu ly hợp kép
2.2.1. Phương pháp mô phỏng
Thông thường, để nghiên cứu quá trình động học và động lực học của một
hệ thống bất kỳ có thể thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
hoặc phương pháp mô phỏng []. Ngày nay, do sự phát triển của công cụ và các
phần mềm mô phỏng chuyên dụng, việc nghiên cứu các hệ thống thông qua mô
phỏng càng được sử dụng phổ biến do những ưu điểm nổi bật như: tiết kiệm chi
phí nghiên cứu, kết quả nghiên cứu thu được nhanh chóng, trực quan…Cũng
như các hệ thống kỹ thuật khác, việc nghiên cứu mô phỏng xác định các thông
số động học động lực học của ô tô sẽ làm cơ sở lý thuyết ban đầu cho việc thiết
kế tính toán và hoàn thiện kết cấu của ô tô nói chung.
Có thể phân biệt thành hai phương pháp mô phỏng như trên hình 2.9:

33
- Phương pháp 1:Mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi phân liên kết
giữa các vật trong hệ;
- Phương pháp 2: Mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kết.
Đối với phương pháp thứ nhất, việc mô phỏng được thực hiện theo 5 bước.
Đầu tiên, trên cơ sở hệ thống thực cần nghiên cứu xây dựng mô hình tính toán
trên cơ sở đơn giản hóa hệ thống bằng các giả thiết phù hợp với mục đích và yêu
cầu nghiên cứu. Bước tiếp theo, dựa trên mô hình tính toán sẽ xây dựng mô hình
toán học mô tả hoạt động của hệ thống. Với các hệ thống đơn giản, việc giải các
mô hình toán học không quá khó khăn và tốn nhiều thời gian. Tuy nhiên, trên
thực tế mô hình toán học mô tả hoạt động của các hệ thống kỹ thuật thường rất
phức tạp do vậy, người ta thường phải sử dụng các phần mềm hỗ trợ tính toán
như Matlab, Maple, Mathcad... Bước cuối cùng đó là phân tích đánh giá kết quả
thu được[10].
a) b)
Hình 2.9 Sơ đồ các phương pháp mô phỏng
a. Mô phỏng thông qua xây dựng hệ phương trình vi phân
b. Mô phỏng thông qua mô tả vật và liên kết
2.2.1.1 Phương pháp mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi phân
liên kết giữa các vật trong hệ

34
Đây là cách thức truyền thống đã được sử dụng trong nhiều năm qua, khi mô
phỏng theo phương pháp này trước tiên ta phải phân tích mô hình thành cơ hệ nhiều
vật và xây dựng các hệ phương trình vi phân cân bằng cho từng vật. Phương pháp
này tuy mất nhiều thời gian hơn nhưng lại giúp chúng ta kiểm soát mô hình một
cách cụ thể rõ ràng hơn. Trình tự của phương pháp này thực hiện như sau:
+Xây dựng mô hình tính toán: Để xây dựng được mô hình tính toán
trước tiên cần xây dựng mô hình cơ học từ hệ thống thực, xây dựng mô hình
động lực học và đơn giản hóa mô hình này để nhận được mô hình tính toán.
+ Xây dựng mô hình toán học: Mô hình toán học là hệ các phương trình
toán học biểu diễn hoạt động của hệ thống theo mô hình tính toán. Mô hình toán
học có thể nhận được bằng nhiều phương pháp khác nhau[10] như phương pháp
+ Giải mô hình toán học bằng phần mềm chuyên dùng: Khi có được mô
hình tính toán ta có thể nghiên cứu dao động của hệ bằng các phần mềm chuyên
dụng. Khảo sát dao động của hệ trên miền thời gian và miền tần số xác định các
thông số “ra”, khi thay đổi các thông số “vào” và các thông số kết cấu. Các phần
mềm chuyên dùng để giải quyết các mô hình toán có thể kể tới như: MatrixX(từ
các hệ tích hợp), EASY5(của hãng Boeing) và Matlab với công cụ Simulink
(của Mathworks. Inc). Các phần mềm này đều có các khả năng tương đương, tùy
thuộc vào mục tiêu bài toán mà ta lựa chọn phần mềm phù hợp.
+ Phân tích kết quả:
Đây là bước cuối cùng của việc mô phỏng, dựa trên việc phân tích kết quả sẽ
cung cấp thêm các thông tin để giải quyết mục tiêu ban đầu mà bài toán đặt ra.
2.2.1.2 Phương pháp mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kết
Mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kết là một cách thức mô phỏng
thông qua các vật chuẩn và các liên kết chuẩn có sẵn trong một số phần mềm
chuyên dụng. Để thực hiện cách này, sau khi nghiên cứu hệ thống sẽ chia hệ thống
thành các vật và các liên kết giữa chúng mà không cần quan tâm đến việc thiết lập

35
các hệ phương trình. Hiện nay có các phần mềm chuyên dụng để mô phỏng dạng
này như Alaska, Adam, Modelica, Universal, Carsim. Một số phần mềm tích
hợp các modul mô phỏng chuyên dụng cho các hệ thống trên ô tô như: hệ thống
treo, hệ thống truyền lực như Simdriveline, Simmachanic, Maplesim...
Ưu điểm của phương pháp mô phỏng thông qua mô tả vật và liên kết là
không mất thời gian để thiết lập hệ phương trình cân bằng cho các vật của cơ hệ
nhờ sử dụng các modul chuẩn có sẵn trong các phần mềm. Do đó, thời gian thiết
lập mô hình và lập trình trên máy tính sẽ được rút ngắn.
Tuy nhiên, cách thức mô phỏng theo phương pháp này có một số nhược
điểm. Nhược điểm thứ nhất đó là các phần mềm chuyên dụng dạng này mặc dù
đã xuất hiện ở thị trường Việt Nam nhưng chi phí cho việc mua các phần mềm
này còn quá cao và hiện tại chỉ là các bản demo nên độ tin cậy thấp. Nhược điểm
thứ hai là khó nghiên cứu rõ bản chất của các quá trình diễn ra trong các modul
chuẩn và chưa thể can thiệp vào chúng, vì thế sẽ hạn chế khả năng nghiên cứu
mở rộng cũng như việc kiểm soát quá trình tính toán và kết quả chưa rõ ràng.
2.2.2 Mô phỏng hệ thống truyền lực ô tô kiểu cơ khí với ly hợp kép bằng
phương pháp thứ nhất
Hình 2.10 Mô hình động lực học hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp kép
Trên hình 2.10 trình bày mô hình động lực học hệ thống truyền lực cơ khí
kiểu ly hợp kép. Để xây dựng được hệ phương trình vi phân mô tả hoạt động của

36
hệ thống ta sử dụng phương pháp tách vật và xây dựng hệ phương trình mô tả
từng cụm chi tiết của hệ thống truyền lực gồm: động cơ, ly hợp, hộp số và thân
xe như sau.
2.2.2.1 Mô hình động cơ đốt trong
Khi thay đổi góc mở bướm ga, công suất của động cơ đặc trưng bởi mô
men là hàm số phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Nghĩa là có thể xây dựng mô hình
toán học mô tả động cơ là hàm của độ mở bướm gae và tốc độ của động cơ ωe
như sau:
T
e  f (e ,e )
(2.1)
I e .e TeTin
Trong đó: Te và Tin là mô men xoắn của động cơ và bánh đà; Ie là mô
men quán tính của trục khuỷu động cơ
Hình 2.11 Đồ thị mô men của động cơ
Trên đồ thị hình 2.11 biểu diễn quan hệ giữa mô men xoắn động cơ và độ
mở bướm ga mô phỏng theo công thức (2.1) khi độ mở thay đổi từ 0 đến 100%.
2.2.2.2 Mô hình hộp số ly hợp kép

37
Ta có phương trình cân bằng với trục vào của ly hợp kép:
Tin K1 ( e in ) C1(ein ) (2.2)
Trong đó: θe và θinlà góc quay của trục khuỷu động cơ và bánh đà
K1 và C1 là độ cứng xoắn và hệ số cản của trục vào ly
hợp Mô men truyền qua ly hợp có thể biểu diễn như sau
I inin Tin TCL1 TCL 2 (2.3)
Trong đó:
TCL1 và TCL2 là mô men truyền qua các ly hợp số chẵn và ly hợp số
lẻ; Iin là mô men quán tính của bánh đà
Mô hình phần còn lại của hệ thống truyền lực được viết như sau:
I
CL1

CL1 T
CL1T
g1
I
1
1 T
g 1
i
g1T
1
I
CL 2
CL 2 T
CL 2T
g 2 (2.4)
I 22 Tg 2 ig 2T2
I
out
out T
f 1
i
f T
f 2
i
f
T
out
Trong đó
I CL1 , I CL 2 , I1 , I 2 , Iout - lần lượt là mô men quán tính của ly hợp số lẻ, ly hợp
số chẵn, bánh răng số lẻ, bánh răng số chẵn và mô men quán tính của bán trục.
CL1 ,CL 2 ,1 ,2 ,out - lần lượt là các tốc độ góc của ly hợp số lẻ, ly hợp số
chẵn, bánh răng số lẻ, bánh răng số chẵn và mô men quán tính của bán trục.
ig 1 ,ig 2 - tỉ số truyền của cặp bánh răng số chẵn và số
lẻ if - tỉ số truyền của truyền lực chính;
- mô men xoắn trên bán trục;
Tg 1 , Tg 2 , T1 ,T2 là các mô men trên các khâu của hệ thống truyền lực (hình)
Phương trình cân bằng mô men trên trục bán trục có thể biểu diễn như sau
Tout  K 2 (outw ) C2 (outw ) (2.5)
Trong đó:
T
out

38
θout và θwlà góc quay của bán trục và bánh xe
K2 và C2 là độ cứng xoắn và hệ số cản của bán trục.
2.2.2.3 Mô hình thân xe
Mô men Tw tác dụng lên bánh xe chủ động tạo ra lực kéo, lực này dùng để
khắc phục các lực cản chuyển động và tăng tốc ô tô. Mô hình động lực học của ô
tô, vì vậy có thể viết như sau:
T  T mR dv
out w
dt
(2.6)
 1 
2
Tw

 .m. g C D A v  R
2
 
Trong đó
R là bán kính lăn của bánh xe
M - khối lượng của ô tô
 - hệ số cản lăn
- mật độ không khí
CD - hệ số cản không khí
A - diện tích cản chính diện của ô tô.
Dựa trên hệ phương trình mô tả các cụm, chi tiết đã xây dựng ta có mô
hình toán học của ô tô trang bị hệ thống truyền lực kiểu ly hợp kép như sau:

39
Tin K1 e in C1ein
I inin Tin TCL1 TCL 2
I
CL1

CL1 T
CL1T
g1
I
1

1 T
g 1
i
g1T
1
I
CL 2

CL 2 T
CL 2T
g 2
I22
 T
g 2
i
g 2T
2 (2.7)
I
out
out T
f 1
i
f  T f 2i f
T
out
T
out  K 2 out w C2 outw
T  T mR dv
out w
dt
 1 2 
Tw   .m. g C D A v  R
2
 
Dựa trên mô hình toán (2.7), với sự trợ giúp của phần mềm Matlab ta có
thể xác định được các thông số động học, động lực học của ô tô như mô men
xoắn, lực kéo tại bánh xe chủ động, vận tốc, gia tốc của ô tô. Chính vì vậy, bằng
phương pháp mô phỏng này cho phép ta nghiên cứu một cách chi tiết ảnh hưởng
của hệ thống truyền lực đến tính năng động lực học của ô tô trang bị hệ thống
truyền lực kiểu ly hợp kép.
2.2.3 Mô phỏng hệ thống truyền lực ô tô bằng phương pháp thứ hai
Để mô phỏng hệ thống truyền lực ô tô với ly hợp kép có thể sử dụng
phương pháp thứ hai với sự trợ giúp của nhiều phần mềm nghiên cứu khác nhau
như: Simdriveline (Matlab); Maple sim; Modelical... Các phần mềm này cho
phép xây dựng mô hình nghiên cứu một cách trực quan, nhanh chóng và cho
phép thay đổi thông số đầu vào để nhận kết quả đầu ra dưới dạng đồ thị hoặc
bảng số. Trên các hình trình bày mô hình nghiên cứu HTTL kiểu ly hợp kép sử
dụng các phần mềm khác nhau:

40
a)
b)
Hình 2.12 Mô hình cụm ly hợp kép (a) và mô hình ô tô trang bị hệ thống
truyền lực kiểu ly hợp kép xây dựng bằng phần mềm Modelica(b) [27]
c
Hình 2.13. Mô hình mô phỏng ô tô với hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp
kép bằng phần mềm Matlab[26]

41
c
Hình 2.14. Mô hình mô phỏng ô tô với hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp
kép bằng công cụ VeSyMA - Powertrain

42
Hình 2.15 Chu trình thử đô thị NEDC
Hình 2.16 Kết quả mô phỏng các thông số vận tốc, momen của động cơ và
vận tốcô tô khi làm việc theo chu trình thử đô thị UNDC bằng công cụ
VeSyMA – Powertrain

43
Trên hình 2.16 trình bày kết quả mô phỏng các thông số vận tốc, momen
của động cơ và vận tốc ô tô khi làm việc theo chu trình thử đô thị UNDC (hình
2.15) bằng công cụ VeSyMA – Powertrain.
Đặc điểm chung của các phần mềm kể trên đó là cho phép linh hoạt thay
đổi kết cấu của hệ thống truyền lực nhờ thư viện các phần tử rất phong phú được
tích hợp sẵn trong phần mềm để nhận được kết quả đầu ra dưới dạng đồ thị hoặc
bảng số. Vì vậy, sử dụng phương pháp mô phỏng nhờ các phần mềm này rất
thích hợp cho việc nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền lực ở giai đoạn lựa chọn
thiết kế ban đầu.
Tuy nhiên, trên thực tế cả hai phương pháp trên đều tồn tại những nhược
điểm riêng. Vì thế, để tận dụng ưu điểm của cả hai phương pháp này, ngày nay
một số phần mềm như Matlab cho phép ta sử dụng kết hợp cả hai phương pháp
trên bằng cách sử dụng các khối thư viện phần tử có sẵn trong các modul như
Simscape kết hợp với các khối do người dùng tự xây dựng bằng công cụ
Simulink vì vậy cho phép việc nghiên cứu mô phỏng các hệ thống ô tô một cách
linh hoạt hiệu quả.
2.3 Kết luận chương 2
Qua nghiên cứu trong chương 2 có thể rút ra một số kết luận sau đây:
- Để nghiên cứu hệ thống truyền lực với ly hợp kép có thể sử dụng hai
phương pháp mô phỏng:
i) phương pháp mô phỏng thông qua xây dựng hệ phương trình vi phân mô
tả hệ, giải mô hình toán và phân tích kết quả;
ii) phương pháp mô phỏng thông qua mô tả vật và liên kết bằng các phần
mềm chuyên dùng như Maple sim, Universal mechanic, GT-power, Matlab...
- Để đảm bảo chủ động linh hoạt trong việc nghiên cứu đặc tính động lực
học của ô tô trang bị hệ thống truyền lực cơ khí kiểu ly hợp kép, trong luận văn
này tác giả lựa chọn phần mềm Matlab với các modul State flow, Simulink,
Simscape làm công cụ mô phỏng.

44
- Hộp số cơ khí với ly hợp kép có thể bố trí thành nhiều cấp và sử dụng ly
hợp kép kiểu ma sát ướt hoặc ma sát khô. Trong luận văn này, tác giả chọn đối
tượng nghiên cứu là hộp số cơ khí với ly hợp kép kiểu ma sát khô 6 cấp.

45
Chương 3. NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ VỚI
HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ KIỂU LY HỢP KÉP
3.1 Xây dựng mô hình nghiên cứu
Để nghiên cứu đặc tính động lực học của ô tô với hệ thống truyền lực cơ
khí kiểu ly hợp kép, trong luận văn này tác giả lựa chọn phương pháp nghiên
cứu bằng mô phỏng với sự trợ giúp của phần mềm Matlab Simulink. Một mô
hình nghiên cứu được xây dựng dựa trên mô hình con của các cụm chi tiết độc
lập gồm: động cơ, hộp số, khối điều khiển, bánh xe, thân xe. Mô hình hệ thống
truyền lực kiểu ly hợp kép gồm 6 cấp số được lựa chọn nghiên cứu.
3.1.1. Mô hình động cơ
Để mô phỏng động cơ tác giả sử dụng mô hình động cơ Generic Engine
(hình 3.1), mô hình này cho phép xác định quan hệ phụ thuộc của tốc độ, mô
men xoắn, công suất động cơ vào độ mở của bướm ga (Th).
Hình 3.1 Mô hình động cơ đốt trong

46
Hình3.2 Kết quả mô phỏng công suất động cơ phụ thuộc vào độ mở bướm ga
3.1.2 Mô hình hộp số
Hình 3.3 Sơ đồ hộp số 6 cấp với ly hợp kép
Trong luận văn này tác giả lựa chọn hộp số 6 cấp với ly hợp kép (hình
3.3) làm đối tượng nghiên cứu. Đối với hộp số loại này, ly hợp số chẵn thực hiện
việc truyền công suất tới các bánh răng số 2,4,6 và số lùi, ly hợp số lẻ thực hiện
việc truyền công suất tới các bánh răng số 1,3 và 5.
Trên hình 3.4 trình bày mô hình mô phỏng hộp số 6 cấp kể trên. Mô hình
được xây dựng dựa trên các khối chức năng gồm 07 bộ truyền bánh răng tương ứng
với 6tay số tiến 1,2,3,4,5,6 và số lùi. Ngoài ra, mỗi cặp bánh răng được liên kết với
một ly hợp vấu được điều khiển bởi các cơ cấu chấp hành (CCCH). Trạng

47
thái làm việc của “Ly hợp số chẵn” và “ Ly hợp số lẻ” tùy thuộc vào áp suất điều
khiển Pdem (hình 3.5) nhận được từ khối điều khiển hộp số.
Hình 3.4 Mô hình mô phỏng hộp số 6 cấp
Hình 3.5 Sơ đồ cấu trúc Simulink

48
3.1.3 Mô hình khối điều khiển hộp số
Hình 3.6 Mô hình khối điều khiển hộp số
Khối điều khiển hộp số (hình 3.6) được xây dựng dựa trên 4 tín hiệu đầu
vào là độ trượt ly hợp (Cslip), vận tốc thực của ô tô (Va); vận tốc yêu cầu
(V_dem) và tốc độ của động cơ. Các tín hiệu điều khiển tương ứng với tín hiệu
vào gồm: tay số (Gdem), áp suất điều khiển ly hợp (Pdem) và mô men xoắn cần
thiết từ động cơ (Tdem). Trong đó tín hiệu Gdem và Pdem sẽ được gửi tới khối
hộp số để thực hiện điều khiển chuyển số phù hợp.
Hình 3.7 Mô hình mô phỏng tác động của người lái
Trên hình 3.7 minh họa mô phỏng tín hiệu tác động từ người lái, còn trên
hình 3.8 là mô hình mô phỏng điều khiển sang số. Để xác định việc chuyển sang
tay số cần thiết, tín hiệu cần cung cấp cho mô hình 3.8 gồm tay số hiện hành, mức
ga, vận tốc ô tô, độ trượt của các ly hợp số chẵn và ly hợp số lẻ. Mô hình 3.7 gồm

49
2 tín hiệu đầu vào là vận tốc yêu cầu (Vdem) và vận tốc thực của ô tô (Va), và
hai tín hiệu đầu ra, trong đó tín hiệu mức ga (Ga) là một trong những tín hiệu
quan trọng cho việc điều khiển sang số, tín hiệu ra thứ hai là lực phanh (Pp) để
đảm bảo duy trì vận tốc theo yêu cầu.
Hình 3.8 Sơ đồ khối điều khiển sang số xây dựng bằng State flow
3.1.4. Mô hình lốp
Do mối quan hệ giữa lực kéo và độ trượt rất phức tạp, người ta thường sử
dụng các công thức gần đúng để mô tả quan hệ này. Biểu thức thể hiện quan hệ
giữa lực kéo và độ trượt được gọi là mô hình lốp. Ngày nay, có nhiều mô hình
lốp khác nhau như mô hình Pacejca, mô hình Burchkhardt[1,2]…
Trong các công thức trên, công thức xây dựng bởi Pacejca còn gọi là công
thức Magic formula, được coi là công thức mô tả tốt nhất quan hệ giữa lực Fx và
độ trượt. Công thức Magic formula được viết như sau:
x
 
 
 D sin
C arctan Bx E Bxarctan Bx

 (3.1)
F
 
Trong đó: D, C,B, E là các hệ số (bảng 3.1)

50
Bảng 3.1 Giá trị các hệ số B, C, D, E ứng với một số loại đường [14]
Loại đường B C D E
Nhựa khô 10 1.9 1 0.97
Nhựa ướt 12 2.3 0.82 1
Tuyết 5 2 0.3 1
Đóng băng 4 2 0.1 1
Hình 3.9 Sơ đồ Simulink Simscape mô tả lốp
Để mô hình hóa lốp xe ở cầu trước và cầu sau, khối Tyre được sử dụng
dựa trên công thức Magic Fomular. Khối này được lấy từ thư viện Tyre &
vehicle trong Simscape Driveline. Mỗi khối lốp bao gồm 5 kết nối: A, H, N, S,
M. Trong đó, cổng kết nối N là cổng đầu vào tín hiện phản lực pháp tuyến; kết
nối S là độ trượt của lốp. Cổng tín hiệu vật lý M chấp nhận một vectơ bốn phần
tử tương ứng với các hệ số Công thức ma thuật (Magic Fomular) B, C, D và E
được thể hiện trong Bảng 3.1 [1,2].
3.1.5 Mô hình thân xe
Chuyển động của ô tô là do kết quả các lực tác dụng lên xe. Trên hình
3.10 trình bày sơ đồ lực tác dụng lên ô tô trong trường hợp tổng quát.

51
a
L
b
V
x F
h
d
F g
zf
mg
F
xf F
zr
F

xr
Hình 3.10 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô
Phương trình vi phân mô tả động lực học của thân xe được viết như sau:
̇= − − . .
= ( + )
= 1
. ( + )2 ( + )
(3.2)
2
−ℎ( + . .+ . ̇) + . . .
=
( + )
ℎ( + . .+ . ̇) + . . .
=
( + )
+
= mg
Trong đó:
g - gia tốc trọng trường;
β- góc nghiêng của đường;
m: khối lượng của ô tô;
h- chiều cao trọng tâm;
a, b- khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước và cầu sau;

Nghiên cứu đặc tính động lực học ô tô với hệ thống tuyền lực kiểu ly hợp kép.doc

Nghiên cứu đặc tính động lực học ô tô với hệ thống tuyền lực kiểu ly hợp kép.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Nghiên cứu đặc tính động lực học ô tô với hệ thống tuyền lực kiểu ly hợp kép.doc

Similar to Nghiên cứu đặc tính động lực học ô tô với hệ thống tuyền lực kiểu ly hợp kép.doc (20)

More from DV Viết Luận văn luanvanmaster.com ZALO 0973287149

More from DV Viết Luận văn luanvanmaster.com ZALO 0973287149 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Nghiên cứu đặc tính động lực học ô tô với hệ thống tuyền lực kiểu ly hợp kép.doc