Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Biến Mô

Cấu tạo và nguyên lý vận hành của biến mô thủy lực

Biến mô thủy lực là loại khớp nối bằng chất lỏng dùng để truyền năng lượng quay từ động cơ tới hộp số. Vị trí của biến mô được đặt ở ngay chính giữa động cơ và hộp số, nó đảm nhiệm vai trò như là một ly hợp ở hộp số sàn. Chức năng chính của biến mô là nó cho phép tách tải trọng ra khỏi năng lượng chính tới từ động cơ.

Những loại xe sử dụng hộp số tự động sẽ không có ly hợp, vậy nên nó cần phải có một cách khác để động cơ duy trì hoạt động trong khi bánh xe và bánh răng hộp số dần dừng lại. Bộ ly hợp ở hộp số sàn dùng để ngắt đi sự kết nối giữa động cơ với hộp số, và biến mô ở hộp số tự động ở cũng đóng vai trò tương tự.

Khi động cơ chạy ở chế độ không tải, ví dụ như tới đoạn dừng đèn đỏ, momen xoắn truyền qua bộ biến mô tuy nhỏ những vẫn cần sự tác động lên đàn đạp phanh để xe đứng yên. Khi người lái thả chân phanh và đạp chân ga, động cơ tăng tốc và bơm nhiều môi chất hơn vào bộ biến mô thủy lực. Vậy nên năng lượng sẽ được truyền nhiều hơn tới các bánh xe giúp xe chuyển động.

Chức năng của biến mô thủy lực

  • Truyền năng lượng từ động cơ tới trục đầu vào hộp số.
  • Tác động cơ và hộp số khi xe dừng lại.
  • Dẫn động bơm dầu của hộp số.
  • Làm tăng momen xoắn nhận được từ động cơ và truyền nó tới hệ thống truyền động.

Cấu tạo của biến mô thủy lực

Biến mô gồm 3 bộ phận chính:

  1. Bộ bánh bơm

Các bánh bơm được gắn trực tiếp lên vỏ biến mô thủy lực, còn vỏ biến mô được kết nối với trục động cơ. Nó là các cánh quạt cong và có góc cạnh. Bộ bánh bơm gồm có dầu hộp số quay cùng với tốc độ động cơ.

Khi quay cùng động cơ, lực ly tâm sẽ làm dầu chảy ra ngoài. Các cánh của bánh bơm được thiết kế cùng hướng môi chất lỏng về phía các cánh tuabin. Nó hoạt động giống như một máy bơm tâm ly hút môi chấy từ hộp số tự động và đưa tới tuabin.

  1. Stator

Stator có chức năng chính là định hướng đường hồi về cho môi chất từ tuabin để chất lỏng đi chuyển vào bánh bơm theo hướng quay của bánh bơm. Khi chất lỏng di chuyển theo hướng quay của bánh bơm, nó sẽ khiến momen xoắn tăng lên nhiều lần. Stator thay đổi hướng của môi chất lên tới gần 90o.

Stator

  1. Tuabin

Tuabin được với trục đầu vào hộp số tự động. Nó gồm các cánh cong và có góc cạnh. Cách tuabin được thiết kế để có thể thay đổi hướng của môi chất đi vào bánh bơm. Khi tuabin quay, trục đầu vào hộp số cũng quay theo và làm cho phương tiện di chuyển.

Tuabin cũng được gắn một ly hợp khóa, khi biến mô đạt được đến điểm kết nối động cơ và hộp số thì công dụng khóa hoạt động (lúc này biến mô được xem như một khớp nối), qua đó giúp nâng cao hiệu suất của biến mô.

Nguyên lý hoạt động của biến mô thủy lực

Để có thể nắm bắt được nguyên lý hoạt động của biến mô, hãy đặt 2 quạt điện đối diện với nhau. Quạt 1 sẽ kết nối với nguồn điện (bánh bơm kết nối với động cơ), quạt 2 thì không (tuabin nối với hệ thống truyền động).

Nguyên lý hoạt động của biến mô thủy lực

Sau đó, hãy bật quạt 1 hoạt động, không khí sẽ di chuyển từ quạt 1 đập vào các cánh quạt của quạt 2, và quạt 2 cũng sẽ quay với một tốc độ tương đương với quạt 1. Khi xe dừng lại (động cơ vẫn hoạt động), quạt 2 sẽ dừng lại và quạt 1 vẫn hoạt động bình thường.

Nguyên lý hoạt động biến mô thủy lực

Trên cùng một nguyên tắc, biến mô thủy lực hoạt động. Trong đó, bánh bơm đóng vai trò là quạt đầu tiên được kết nối với động cơ, và tuabin hoạt động như quạt thứ 2. Khi động cơ xe hoạt động, bánh bơm quay và lực ly tâm khiến dầu bên trong bộ biến mô  hướng về phía tuabin.

Khi nó chạm vào các cánh tuabin, tuabin sẽ quay. Điều này sẽ làm cho hệ thống truyền động quay và các bánh xe bắt đầu di chuyển. Khi dừng động cơ, tuabin cũng dừng quay nhưng bánh công tắc kết nối với động cơ vẫn tiếp tục di chuyển, điều này sẽ giúp động cơ không bị chết máy.

Nó có 3 giai đoạn hoạt động:

  1. Dừng xe

Trong lúc xe dừng lại và động cơ vẫn dẫn động bánh bơm, nhưng tuabin không thể hoạt động. Điều này chỉ xuất hiện khi xe đứng yên và người lái dậm chân ga để ngăn không cho xe di chuyển.

Ở trường hợp này, sự khuếch đại của momen là tối đa. Khi người lái rời chân phanh và chuyển sang chân ga, bánh bơm bắt đầu di chuyển nhanh hơn và dẫn động tuabin hoạt động, xe sẽ di chuyển. Ở giai đoạn này có sự chệnh lệnh lớn giữa tuabin và tốc độ bánh bơm.

  1. Tăng tốc

Trong quá trình tăng tốc, tốc độ của tuabin liên tục tăng lên những vẫn sẽ có sự khác biệt giữa bánh bơm và tuabin. Sự khuếch đại của momen xoắn sẽ giảm khi tốc độ tuabin tăng (nhỏ hơn trong điện điện xe dừng/tuabin không quay).

  1. Điểm khớp nối

Trong trường hợp này, tuabin đạt được tốc độ xấp xỉ 90% (thường sẽ ở dải tốc độ 60km/h) so với bánh bơm và điểm này sẽ gọi là điểm khớp nối. Sự khuếch đại momen xoắn dần trở về 0 và biến mô sẽ trở thành 1 khớp nối môi chất đúng nghĩa.

Tại điểm khớp nối, ly hợp khóa tuabin vào biến mô và bánh bơm, điều này sẽ làm tuabin và bánh bơm quay cùng một tốc độ, stator cũng bắt đầu quay theo chiều tuabin và bánh bơm.

Điểm khớp nối

Lưu ý: Sự khuếch tán momen xoắn cực đại diễn ra trong lúc dừng xe. Stator được đứng yên trước điểm khớp nối, giúp khuếch tán momen. Khi đạt tới điểm khớp nối, stator sẽ dừng khuếch tán momen và bắt đầu hoạt động với tuabin và bánh bơm.

Các loại biến mô

  1. Biến mô đơn tầng

Biến mô thủy lực đơn tầng được thiết kế đơn giản, bền bỉ và đáng tin cậy.

  1. Biến mô 3 tầng

Biến mô 3 tầng sử dụng vòng của cánh tuabin, thiết kế này giúp momen xoắn tăng gấp 5 lần so với lượng momen xoắn đầu ra của động cơ. Trên thực tế, khi động cơ hoạt động ở chế độ không tải, tùy thuộc vào thiết kế riêng, biến mô 3 tầng được xác định tại 335hp tại 2.400 vg/ph, 420hp tại 2.400 vg/gh, 580 tại 2.200 vg/ph. Biến mô 3 tầng cũng có 3 loại, vỏ xoay và vỏ cố định.

Biến mô 3 tầng

  • Ưu điểm: 
    • Tạo ra mô-men xoắn cực đại như khi sử dụng ly hợp.
    • Loại bỏ bàn đạp ly hợp.
    • Làm cho việc lái xe trở nên đơn giản hơn.

    Nhược điểm: 

    • Hiệu suất nhiên liệu thấp hơn so với phương tiện sử dụng hộp số sàn.

    Ứng dụng:

    • Biến mô được sử dụng trên xe trang bị hộp số tự động. Nó cũng được sử dụng trong truyền tải điện công nghiệp như truyền động băng tải, ống cuộn, hầu như tất cả các xe nâng hiện đại, thiết bị xây dựng và đầu máy xe lửa.
    • Sử dụng trong các hệ thống di chuyển dưới nước.

    Vấn đề của biến mô:

    • Sự rung lắc.
    • Quá nhiệt
    • Sự trượt
    • Khó khăn trong vấn đề tắng tốc sau khi dừng xe (độ trễ biến mô).

Chúc các bạn có những kiến thức ô tô thú vị để học sửa chữa hộp số tự động ô tô tốt nhất!