Cấu tạo và hoạt động của Torque Converter
Đợi mãi không thấy ai trả lời nên em tự tìm và thấy được trang này:
http://auto.howstuffworks.com/auto-parts/towing/towing-capacity/information/torque-converter.htm, xin dịch lại cho cụ nào có nhu cầu (thứ lỗi trước cho vốn tiếng Anh dở ẹc của em).
Giới thiệu
"Như chúng ta đã biết, ở xe MT, động cơ được nối với bộ truyền động (hộp số) bởi côn. Nếu không có cơ chế này, chiếc xe sẽ không thể dừng lại hẳn mà không làm chết máy. Nhưng ở xe AT, người ta không dùng côn để ngắt truyền động từ động cơ, mà thay vào đó, một thiết bị thần kỳ được sử dụng, gọi là bộ chuyển đổi mômen (Torque Converter). Ở bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu tại sao xe AT cần bộ chuyển đổi mômen, cách làm việc của bộ chuyển đổi mômen, và những ưu nhược điểm của nó.
Phần cơ bản
Cũng giống như xe MT, xe AT cần một cách nào đó để khiến cho động cơ vẫn chạy trong khi các bánh răng của bộ truyền động (hộp số) ngừng quay. Xe MT sử dụng côn để ngắt hoàn toàn động cơ khỏi hộp số, còn xe AT sử dụng bộ chuyển đổi mômen (Torque Converter).
Bộ chuyển đổi mômen là một loại kết nối bằng dầu (fluid coupling), cho phép động cơ quay một cách tương đối độc lập so với bộ truyền động (hộp số). Trong trường hợp động cơ quay chậm, ví dụ như xe đang dừng chờ đèn đỏ, lực mômen truyền qua bộ chuyển đổi mômen là rất nhỏ, khiến cho việc giữ xe đứng lại cần một lực nhỏ trên bàn đạp phanh. Nếu chúng ta đạp ga khi xe đang đứng yên, sẽ cần một lực phanh lớn hơn để giữ xe lại, bởi vì khi đạp ga, động cơ sẽ quay nhanh hơn và bơm nhiều dầu vào bộ chuyển đổi mômen, khiến cho lực mômen được truyền nhiều hơn đến các bánh xe.
Bên trong bộ chuyển đổi mômen
Như hình minh họa bên dưới, có 4 bộ phận bên trong bộ chuyển đổi mômen:
- Bơm (Pump)
- Tuốc bin (Turbine)
- Stator
- Dầu truyền lực (Transmission Fluid)
Phần vỏ của bộ chuyển đổi mômen được chốt với bánh đà của động cơ, nên phần này xoay đồng tốc với động cơ. Các lá thép (fin) cấu thành bộ phận bơm của bộ chuyển đổi mômen được gắn vào phần vỏ, vì vậy cũng xoay đồng tốc với động cơ.
Hình: Các bộ phận của bộ chuyển đổi mômen (từ trái sang): Tuốc bin, Stator, Bơm.
Bộ phận bơm trong bộ chuyển đổi mômen là một dạng bơm ly tâm. Khi bơm xoay, dầu bị tống ra bên ngoài (cũng giống như nước bị tách ra khỏi quần áo khi được vắt trong máy giặt), khi đó, chân không hình thành ở giữa và hút dầu vào giữa bơm (như hình minh họa bên dưới).
Hình (từ trên xuống dưới): Hướng xoay của bơm - Dầu được bơm vào từ trung tâm - Dầu thoát ra ngoài qua các khe bên.
Dầu trong bơm khi bị tống ra sẽ đi vào các lá thép của tuốc bin, tuốc bin được nối với bộ truyền động (hộp số) và làm cho xe chạy. Như hình bên dưới, những lá thép của tuốc bin được uốn cong, làm cho dầu phải đổi hướng từ khi đi vào tuốc bin cho đến khi thoát khỏi đó qua phần trung tâm. Sự đổi hướng này khiến cho tuốc bin xoay.
Hình (từ trên xuống dưới): Hướng xoay của tuốc bin - Dầu thoát ra ngoài ở trung tâm - Dầu được bơm vào từ các khe bên.
(Nguyên nhân của việc dầu có thể làm xoay tuốc bin
: Để cần đổi hướng của một vật thể đang di chuyển, chúng ta cần tác động một lực lên vật thể đó, bất kể vật thể là một chiếc xe hay một giọt nước. Và vật thể gây ra lực tác động đó cũng phải chịu một lực phản hồi theo hướng ngược lại (theo định luật 3 Newton). Vì vậy, cấu trúc của tuốc bin làm cho dầu đổi hướng, và phản lực của sự đổi hướng này khiến cho tuốc bin xoay).
Dầu thoát khỏi tuốc bin ở phần trung tâm, di chuyển ở một hướng khác so với khi chúng được đưa vào tuốc bin. Nếu nhìn vào mũi tên ở hình trên, chúng ta thấy dầu thoát khỏi tuốc bin ở hướng ngược lại so với hướng mà bơm (hoặc động cơ) đang quay. Nếu dầu tiếp xúc với bơm, nó sẽ làm động cơ quay chậm lại và làm giảm công suất. Vì lý do đó mà bộ chuyển đổi mômen cần một bộ phận là stator.
Stator
Stator nằm ở phần giữa của bộ chuyển đổi mômen. Công việc của nó là chuyển hướng luồng chảy của dầu từ tuốc bin trước khi được dẫn lại về bơm. Cơ cầu này làm tăng đáng kể hiệu quả của bộ chuyển đổi mômen.
Hình (từ trên xuống dưới): Hướng xoay của stator - Hướng dầu đi vào.
Các lá thép trong stator được thiết kế rất đặc biệt khiến cho nó đổi hướng gần như hoàn toàn dòng chảy của dầu. Stator được kết nói với trục cố định của bộ truyền động (hộp số) thông qua một khớp một chiều (chỉ cho phép xoay theo 1 chiều nhất định, chiều xoay này được thể hiện ở hình vẽ phía bên trên). Bằng cơ chế này, stator không thể xoay cùng với dầu, mà chỉ có thể xoay theo hương ngược lại, khiến cho dầu phải đổi hướng khi tiếp xúc với các lá thép của stator.
Một vài điểm thú vị xảy ra khi xe chạy. Ở vận tốc khoảng 64km/h, cả bơm và tuốc bin quay với vận tốc gần như nhau (bơm luôn luôn quay nhanh hơn một chút). Khi đó, dầu từ tuốc bin được đưa trở về bơm với cùng một hướng, vì vậy tại thời điểm này bộ phận stator là không cần thiết.
Ngay cả khi tuốc bin làm thay đổi dòng chảy của dầu và tống nó ra phia sau, nhưng cuối cùng dầu vẫn chảy cùng hướng với tuốc bin, vì tuốc bin xoay nhanh hơn ở một hướng, trong khi dầu được bơm vào ở một hướng khác. Cũng giống như nếu chúng ta đứng trên môt chiếc xe đang di chuyển về phía trước với vận tốc 100km/h, và ném một quả bóng với vận tốc 60km/h về hướng ngược lại với hướng xe chạy, thì quả bóng vẫn di chuyển với vận tốc 40km/h cùng hướng xe. Điều này tương tự như những gì trong tuốc bin: dầu được tống ra ngoài ở một hướng, những không nhanh bằng khi đi vào bơm với hướng ngược lại.
Ở những tốc độ đó, thực chất dầu sẽ đập vào phía sau các lá thép của stator, làm cho stator quay theo quán tính với khớp một chiều của nó, vì vậy không làm cản trở dòng chảy của dầu khi đi qua.
Ưu điểm và nhược điểm
Ngoài chức năng quan trọng là cho phép xe dừng hẳn mà không làm chết máy, bộ chuyển đổi mômen giúp cho chiếc xe có nhiều mômen xoắn hơn khi tăng tốc từ vị trí đứng yên. Các bộ chuyển đổi mômen hiện đại có thể tăng mômen xoắn của động cơ lên gấp 2 hoặc 3 lần. Hiệu ứng này chỉ xảy ra khi động cơ quay nhanh hơn rất nhiều so với bộ truyền động (hộp số).
Ở những tốc độ cao hơn, bộ truyền động (hộp số) bắt kịp với động cơ, và cuối cùng sẽ xoay với vận tốc gần như tương đương. Ở mức lý tưởng, bộ truyền động (hộp số) sẽ xoay với vận tốc bằng chính xác với với vận tốc của động cơ, mọi sự chênh lệch sẽ làm lãng phí công suất. Đây là một phần lý do khiến cho xe AT ăn xăng hơn xe MT.
Để đối phó với hiệu ứng này, một vài mẫu xe có bộ chuyển đổi mômen được thiết kế với bộ khớp móc nối. Khi hai nửa của bộ chuyển đổi mômen đạt tới tốc độ nhất định, khớp này sẽ khóa hai phần lại, giúp giảm sự chênh lệch về tốc độ và tăng cường hiệu quả cho bộ chuyển đổi mômen."
(dịch từ
http://auto.howstuffworks.com/auto-parts/towing/towing-capacity/information/torque-converter.htm)
