MỤC LỤC
MỤC LỤC.................................................................................................................................................1
DANH MỤC HÌNH....................................................................................................................................3
DANH MỤC BẢNG BIỂU.........................................................................................................................8
LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................................................9
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..........................................................................10
1.1. Mục đích, ý nghĩa vấn đề nghiên cứu..............................................................................................10
1.2. Tổng quan về hệ thống điều khiển điện tử cho ổn định chuyển động trên ô tô ..............................10
1.2.1. Tổng quan về hộp số tự động điều khiển điện tử.........................................................................10
1.2.2. Tổng quan về hệ thống treo khí có điều khiển điện tử trên Toyota...............................................20
1.2.3. Tổng quan về hệ thống trợ lực lái điện.........................................................................................22
Chương 2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG...................................................................24
2.1. Khái quát..........................................................................................................................................24
2.2. Cấu tạo.............................................................................................................................................25
2.2.1. Cảm biến vị trí bướm ga...............................................................................................................26
2.2.2. Cảm biến tốc độ động cơ..............................................................................................................27
2.2.3. Cảm biến tốc độ hộp số/cảm biến tốc độ xe.................................................................................28
2.2.4. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát..................................................................................................28
2.2.5. Cảm biến nhiệt độ dầu hộp số......................................................................................................29
2.2.6. Công tắc chính O/D.......................................................................................................................29
2.2.7. Công tắc khởi động số trung gian.................................................................................................30
2.2.8. Công tắc đèn phanh......................................................................................................................31
2.2.9. Công tắc chọn phương thức lái....................................................................................................31
2.3. Các điều khiển chính.......................................................................................................................32
2.3.1. Mô tả.............................................................................................................................................32
2.3.2. Điều khiển thời điểm chuyển số...................................................................................................32
2.3.3. Điều khiển khoá biến mô..............................................................................................................35
2.3.4. Điều khiển khoá biến mô linh hoạt...............................................................................................37
Chương 3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TREO, LÁI ................................................................38
3.1. Hệ thống treo khí có điều khiển điện tử trên xe Toyota...................................................................38
3.1.1. Hệ thống treo điều khiển điện tử TEMS.......................................................................................38
3.1.2. Hệ thống treo khí nén có điều khiển điện tử EMAS.....................................................................56
3.1.3. Hệ thống điều khiển.....................................................................................................................74
3.2. Hệ thống trợ lực lái điện.................................................................................................................83
3.2.1. Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điện, vị trí các chi tiết........................................................................83
3.2.2. Cấu tạo các cụm chi tiết hệ thống lái trợ lực điện.......................................................................84
3.2.3. Sơ đồ mạch điện điều khiển trợ lái điện......................................................................................93
Chương 4. KHAI THÁC BẢO DƯỠNG CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ....94
4.1. Khai thác bảo dưỡng hệ thống điều khiển hộp số tự động............................................................94
4.1.1. Chẩn đoán...................................................................................................................................94
4.1.2. Kiểm tra.......................................................................................................................................96
4.2. Khai thác bảo dưỡng hệ thống treo khí có điều khiển điện tử trên xe Toyota ..............................98
4.2.1. Các chức năng kiểm tra..............................................................................................................98
4.2.2. ECU hệ thống treo....................................................................................................................103
4.3. Khai thác bảo dưỡng hệ thống trợ lực lái điện.............................................................................105
4.3.1. Kiểm tra bằng mắt.....................................................................................................................105
4.3.2. Đọc bộ thử lỗi............................................................................................................................105
KẾT LUẬN..........................................................................................................................................107
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................................109
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghiệp ô tô trên thế giới ngày nay đã đạt được những thành tựu cao về khoa học kĩ thuật. Sự cạnh tranh gay gắt trên thị trường ô tô đã thúc đẩy việc đầu tư về nghiên cứu các công nghệ mới cho ô tô. Điều này đã làm cho chiếc ô tô hiện đại ngày nay được trang bị nhiều công nghệ tiên tiến dẫn đến mẫu mã, kết cấu chất lượng sử dụng rất tốt. Và việc tạo sự ổn định chuyển động cho ô tô cũng là vấn đề được các nhà sản xuất ô tô chú trọng phát triển.
Vì vậy là học viên chuyên ngành Xe – Máy quân sự, tôi đã chọn đề tài: "Nghiên cứu khai thác hệ thống điều khiển điện tử cho ổn định chuyển động trên ô tô" làm đề tài tốt nghiệp của mình. Rất mong với đề tài này tôi sẽ củng cố tốt hơn kiến thức của mình để khi ra trường để có thể đóng góp vào công tác kỹ thuật Xe – Máy ở đơn vị sau này và góp phần vào sự phát triển chung của ngành Xe – Máy quân sự.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đến thầy hướng dẫn: Ths……………. đã hướng dẫn tận tình, giúp tôi vượt qua những khó khăn vướng mắc trong khi hoàn thành đồ án của mình. Bên cạnh đó tôi cũng gửi lời cảm ơn các thầy trong khoa Ô tô đã tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này.
TP.Hồ Chí Minh, ngày ... tháng ... năm 20...
Học viên thực hiện
.........................
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Mục đích, ý nghĩa vấn đề nghiên cứu
Nước ta đang trong thời kì cách mạng công nghiệp là thứ tư với nền khoa học – kỹ thuật ngày càng phát triển và những ứng dụng công nghệ hiện đại trên ô tô ngày càng nhiều. Đặc biệt ứng dụng các hệ thống điều khiển điện tử vào để tăng tính tiện nghi cho ô tô và tạo cảm giác thoải mái cho người lái.
1.2. Tổng quan về hệ thống điều khiển điện tử cho ổn định chuyển động trên ô tô
1.2.1. Tổng quan về hộp số tự động điều khiển điện tử
a. Giới thiệu về hộp số tự động
Với các xe có hộp số tự động thì người lái xe không cần phải suy tính khi nào cần lên số hoặc xuống số. Các bánh răng tự động chuyển số tùy thuộc vào tốc độ xe và mức đạp bàn đạp ga. Một hộp số mà trong đó việc chuyển số bánh răng được điều khiển bằng một ECU (Electronic Control Unit) được gọi là ECT (Electronic Control Tranmission), và một hộp số không sử dụng ECU được gọi là hộp số tự động thuần thủy lực. Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng ECT.
Hộp số ECT sử dụng áp suất thủy lực để tự động chuyển số theo các tín hiệu điều khiển của ECU. Nhờ các bộ cảm biến, ECU điều khiển các van điện từ theo tình trạng của động cơ và của xe.
b. Các thành phần hộp số tự động
Bộ biến mô:
Bộ biến mô vừa truyền vừa khuếch đại momen từ động cơ vào hộp số (Bộ truyền bánh răng hành tinh) bằng việc sử dụng dầu hộp số tự động (ATF – Automatic Tranmission Fluid) như một môi chất. Bộ biến mô gồm bánh bơm, bánh tua bin, khớp một chiều, stator và vỏ biến mô chứa tất cả các bộ phận đó. Bộ biến mô được điền đầy ATF do bơm dầu cung cấp. Sơ đồ cấu tạo biến mô như Hình 1.1.
Staror nằm giữa bánh bơm và bánh turbine. Qua khớp một chiều nó được lắp trên trục stator và trục này được cố định trên vỏ hộp số.
Dòng dầu trở về từ bánh turbine vào bánh bơm theo hướng cản sự quay của bánh bơm. Do đó, stator đổi chiều của dòng dầu sao cho nó tác động lên phía sau của các cánh trên bánh bơm và bổ sung thêm lực đẩy cho bánh bơm do đó làm tăng momen.
- Các phanh (B1, B2 và B3)
Có hai kiểu phần tử cố định phanh: kiểu dải và kiểu nhiều đĩa ướt. Kiểu dải được sử dụng cho phanh B1 và kiểu nhiều đĩa ướt cho phanh B2 và B3. Trong một số hộp số tự động, hệ thống nhiều đĩa ướt còn được sử dụng cho phanh B1.
Khi áp suất thủy lực tác động lên piston thì piston di chuyển sang phía trái xong xi lanh và nén các lò xo. Cần đẩy piston chuyển sang bên trái cùng với piston và đẩy một đầu của dải phanh. Do đầu kia của dải phanh bị cố định vào vỏ hộp số nên đường kính của dải phanh giảm xuống và dải phanh xiết vào trống làm cho nó không chuyển động được. Tại thời điểm này, sinh ra một lực ma sát lớn giữa dải phanh và trống phanh làm cho trống phanh hoặc một phần tử của bộ truyền bánh răng hành tinh không thể chuyển động được.
- Phanh kiểu nhiều đĩa ướt (B2 và B3)
Phanh B2 hoạt động thông qua khớp một chiều số 1 để ngăn không cho các bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ. Các đĩa ma sát được gài bằng then hoa vào vòng lăn ngoài của khớp một chiều số 1 và các đĩa thép được cố định vào vỏ hộp số. Vòng lăn trong của khớp một chiều số 1 (các bánh răng mặt trời trước và sau) được thiết kế sao cho khi quay ngược chiều kim đồng hồ thì nó sẽ bị khóa, nhưng khi quay theo chiều kim đồng hồ thì nó có thể xoay tự do. Mục đích của phanh B3 là ngăn không cho cần dẫn sau quay. Các đĩa ma sát ăn khớp với moay ơ B3 của cần dẫn sau. Moay ơ B3 và cần dẫn sau được bố trí liền một cụm và quay cùng nhau. Các đĩa thép được cố định vào vỏ hộp số.
Khớp một chiều:
Khi bộ truyền bánh răng hành tinh được thiết kế mà không tính đến va đập khi chuyển số thì B2, F1 và F2 là không cần thiết. Chỉ cần C1, C2, B1 và B3 là đủ. Ngoài ra, rất khó thực hiện việc áp suất thủy lực tác động lên phanh đúng vào thời điểm áp suất thủy lực vận hành ly hợp được xả. Do đó, khớp một chiều số 1 (F1) tác động qua phanh B2 để ngăn không cho bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ. Khớp một chiều số 2 (F2) ngăn không cho cần dẫn sau quay ngược chiều kim đồng hồ. Vòng lăn ngoài của khớp một chiều số 2 được cố định vào vỏ hộp số.
c. Hộp số tự động điều khiển điện tử (Electronic control transmission – ECT)
ECU động cơ và ECT điều khiển thời điểm chuyển số và khóa biến mô bằng cách điều khiển các van điện từ của bộ điều khiển thủy lực để duy trì điều kiện lái tối ưu với việc dùng các tín hiệu từ các cảm biến và các công tắc trên động cơ và hộp số tự động. Ngoài ra ECU còn có các chức năng chẩn đoán và an toàn khi một cảm biến bị hỏng.
1.2.2. Tổng quan về hệ thống treo khí có điều khiển điện tử trên Toyota
a. Hệ thống treo điều khiển điện tử TEMS
TEMS là viết tắt của cụm từ “Toyota Electronically Modulated Suspension” tức là hệ thống treo điều khiển điện tử của Toyota. Với hệ thống này, người lái xe có thể dùng công tắc có thể lựa chọn một trong hai chế độ lực giảm chấn của giảm chấn, bình thường hay thể thao, mà người tài xế thích. Lực giảm chấn sau đó sẽ tự động điều chỉnh đến một trong ba chế độ (mềm, trung bình, cứng) nhờ TEMS ECU (bộ điều khiển điện tử) dựa trên chế độ đã lựa chọn và điều kiện lái xe. Nó làm tăng tính êm dịu chuyển động và cải thiện tính ổn định lái.
b. Hệ thống treo khí có điều khiển điện tử EMAS
Hiện nay, phần tử đàn hồi của hệ thống treo khí như lò xo trụ, thanh xoắn, nhíp lá được sử dụng hầu hết ở các xe du lịch.
Hệ thống treo khí nén với những ưu điểm và hiệu quả giảm chấn của khí nén, nó có thể hấp thụ những rung động nhỏ hơn do đó tạo ra tính êm dịu chuyển động tốt hơn lò xo kim loại. Hệ thống treo khí cũng có những ưu điểm như có thể điều khiển được độ cao xe và độ cứng của phần tử đàn hồi.
1.2.3. Tổng quan về hệ thống trợ lực lái điện
a. Sự cần thiết của trợ lực lái:
Để cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều sử dụng lốp rộng bản, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường. Kết quả là cần một lực lái lớn .Lực lái có thể giảm bằng cách tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái. Tuy nhiên việc đó còn đòi hỏi phải quay vôlăng nhiều hơn khi xe quay vòng, dẫn đến không thể thực hiện được việc ngoặt gấp.
Vì vậy, để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi vẫn chỉ cần lực lái nhỏ, cần phải có một vài thiết bị trợ giúp hệ thống lái. Nói cách khác trợ lực lái được sử dụng ở xe hạng nặng thì ngày nay cũng được dùng trên các xe du lịch gọn nhẹ.
b. Nguyên lý của trợ lực lái:
Trợ lực lái có 2 kiểu thiết bị sinh lực, một kiểu là thiết bị thuỷ lực, sử dụng công suất của động cơ, kiểu kia sử dụng môtơ điện. Ở kiểu thứ nhất một bơm được dẫn động bằng động cơ. Ở kiểu thứ 2, một mô tơ điện độc lập đặt trong khoang hành lý phía trước dùng để dẫn động bơm. Cả hai kiểu đều tạo ra áp suât dầu, áp sất này tác dụng lên piston nằm trong xylanh trợ lực để trục răng trợ giúp thêm cho lực cản thanh răng.
Chương 2
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
2.1. Khái quát
ECU động cơ & ECT điều khiển thời điểm chuyển số và khoá biến mô bằng cách điều khiển các van điện từ của bộ điều khiển thuỷ lực để duy trì điếu kiện lái tối ưu với việc dùng các tín hiệu từ các cảm biến và các các công tắc lắp trên động cơ và hộp số tự động. Ngoài ra ECU còn có các chức năng chẩn đoán và an toàn khi một cảm biến vv...bị hỏng.
2.2. Cấu tạo
Các cảm biến/công tắc đóng vai trò thu thập các dạng dữ liệu để quyết định các thông số điều khiển khác nhau và biến đổi chúng thành các tín hiệu điện, và các tín hiệu đó sẽ được truyền tới ECU động cơ & ECT.
Các cảm biến/công tắc gồm các loại sau :
2.2.1. Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến này phát hiện góc mở của bướm ga.
Loại này có cấu tạo gồm hai con trượt, ở đầu mỗi con trượt được thiết kế có các tiếp điểm cho tín hiệu cầm chừng và tín hiệu góc mở cánh bướm ga. Cảm biến vị trí bướm ga kiểu này có cấu tạo như Hình 2.3.
2.2.2. Cảm biến tốc độ động cơ
Nó phát hiện tốc độ động cơ. Cảm biến tốc độ động cơ (Engine speed; crankshaft angle sensor hay còn gọi là tín hiệu NE) dùng để báo cho ECU biết tốc độ động cơ để ECU tính toán tìm góc đánh lửa tối ưu và lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xilanh. Cảm biến này cũng dùng vào mục đích điều khiển tốc độ cầm chừng hoặc cắt nhiên liệu ở chế độ cầm chừng cưỡng bức.
2.2.4. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Nó phát hiện nhiệt độ nước làm mát. Dùng để xác định nhiệt độ động cơ thông qua nhiệt độ nước làm mát rồi báo cho ECU, căn cứ vào đó ECU sẽ tính toán để điều chỉnh lượng xăng phun cho phù hợp với chế độ nhiệt của động cơ… Cảm biến nhiệt độ nước làm mát có cấu tạo là một điện trở nhiệt (thermistor).
2.2.7. Công tắc khởi động số trung gian
Công tắc khởi động số trung gian truyền vị trí cần chuyển số đến ECU động cơ & ECT. ECU nhận thông tin về vị trí mà hộp số đang hoạt động từ cảm biến vị trí chuyển số đặt trong công tắc khởi động số trung gian, sau đó quyết định phương thức chuyển số thích hợp.
2.3. Các điều khiển chính
2.3.1. Mô tả
ECU động cơ & ECT thực hiện các điều khiển sau đây:
Điều khiển thời điểm chuyển số
Điều khiển khoá biến mô linh hoạt
Các điều khiển khác
2.3.2. Điều khiển thời điểm chuyển số
ECU động cơ & ECT đã lập trình vào trong bộ nhớ của nó về phương thức chuyển số tối ưu cho một vị trí cần số và mỗi chế độ lái.
Trên cơ sở phương thức chuyển số, ECU sẽ Bật hoặc Tắt các van điện từ theo tín hiệu tốc độ xe từ cảm biến tốc độ xe, tín hiệu góc mở bướm ga từ cảm biến vị trí bướm ga và các tín hiệu khác của các cảm biến/ công tắc.
Tham khảo:
Tốc độ mà ở đó hộp số chuyển lên số cao và tốc độ mà ở đó hộp số chuyển xuống số thấp xảy ra trong một khoảng nhất định bất kể ở số nào. Khoảng này được gọi là độ trễ.
Độ trễ là một đặc tính được thiết kế cho mọi hộp số tự động để ngăn không cho hộp số chuyển số lên và xuống quá thường xuyên.
2.3.4. Điều khiển khoá biến mô linh hoạt
Hệ thống li hợp khoá biến mô linh hoạt mở rộng phạm vi hoạt động của khoá biến mô bằng cách ổn định và giữ một độ trượt nhẹ của li hợp khoá biến mô để nâng cao mức tiết kiệm nhiên liệu.
ECU động cơ & ECT quyết định phạm vi hoạt động của khoá biến mô linh hoạt từ góc mở bướm ga và tốc độ xe, và sau đó ECU phát một tín hiệu tới van điện từ tuyến tính (SLU).
Ngoài ra, ECU còn sử dụng tín hiệu cảm biến tốc độ động cơ và tốc độ đầu vào hộp số để phát hiện sự chênh lệch giữa tốc độ bánh bơm bộ biến mô (động cơ) và tốc độ bánh tua-bin (hộp số).
Chương 3
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TREO, LÁI
3.1. Hệ thống treo khí có điều khiển điện tử trên xe Toyota
3.1.1. Hệ thống treo điều khiển điện tử TEMS
a. Giới thiệu chung về hệ thống treo điều khiển điện tử TEMS
TEMS là viết tắt của cụm từ “Toyota Electronically Modulated Suspension” tức là hệ thống treo điều khiển điện tử của Toyota. Với hệ thống này, người lái xe có thể dùng công tắc có thể lựa chọn một trong hai chế độ lực giảm chấn của giảm chấn, bình thường hay thể thao, mà người tài xế thích. Lực giảm chấn sau đó sẽ tự động điều chỉnh đến một trong ba chế độ (mềm, trung bình, cứng) nhờ TEMS ECU (bộ điều khiển điện tử) dựa trên chế độ đã lựa chọn và điều kiện lái xe. Nó làm tăng tính êm dịu chuyển động và cải thiện tính ổn định lái.
b. Đặc điểm và các chế độ làm việc của TEMS
Thay đổi chế độ giảm chấn
Người lái có thể lựa chọn chế độ bình thường hay thể thao bằng công tắc lựa chọn chế độ. Khi xe chạy ở chế độ bình thường, do phải đảm bảo cho việc duy trì tính êm dịu chuyển động, nên ECU đặt lực giảm chấn ở chế độ mềm. Ở chế độ thể thao, lực giảm chấn được đặt ở chế độ trung bình.
c. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống treo có điều khiển TEMS
- Sơ đồ bố trí
Bố trí chung hệ thống TEMS thể hiện như hình 3.1.
- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các cụm trên hệ thống treo TEMS
Công tắc lựa chọn:
Công tắc lựa chọn được lắp ở gần cần số và được điều khiển bỡi người lái để lựa chọn các chế độ lực giảm chấn, bình thường hay thể thao.
Điện áp 12V tác dụng lên cực SW-S của TEMS ECU khi nó ở chế độ thể thao và 0V khi nó ở chế độ bình thường. Căn cứ vào giá trị điện áp mà TEMS ECU nhận biết được chế độ giảm chấn đã được chọn.
Hoạt động:
Khi vô lăng quay, đĩa rãnh đục lỗ quay theo. Hai đèn LED phát sáng do dòng điện từ cực VS của TEMS ECU chạy qua. Ánh sáng từ đèn LED chiếu qua đĩa rãnh đèn các transitor bị chắn một cách gián đoạn do các lỗ trên đĩa rãnh đặt giữa các transitor và đèn LED. Transitor quang bật tắt liên tục do ánh sáng của đèn LED.
Cảm biến tốc độ:
Cảm biến này gắn trong công tơ mét, bao gồm một nam châm và một công tắc lưỡi gà. Những tín hiệu này được gửi đến cực SPD của TEMS ECU để báo cho ECU biết tốc độ xe.
Công tắc khởi động trung gian:
Công tắc này được gắn trên hộp số tự động và được sử dụng để biết vị trí cần số. Khi cần số ở vị trí N hay P, công tắc này bật điện áp tại cực NTR của TEMS ECU bằng 0V. Vì vậy ECU biết được tay số đang ở vị trí tay số P hay N.
Giảm chấn:
Cấu tạo
Về cơ bản thì cấu tạo và hoạt động của giảm chấn giống như kiểu thông thường. Tuy nhiên khác ở chỗ lực giảm chấn có thể điều chỉnh bằng cách mở và đóng các lỗ tiết lưu phụ. Cần piston và van quay có các lỗ tiết lưu ở ba mức như hình vẽ dưới. Khi van quay quay, các lỗ tiết lưu A,B,C được mở hoặc đóng làm lực giảm chấn thay đổi theo ba chế độ.
Giảm chấn mềm:
Khi nam châm quay về vị trí mềm, tất cả các lỗ tiết lưu A,B,C đều mở, dòng dầu đi qua các lỗ tiết lưu ở hành trình nén và hành trình giãn.
Giảm chấn cứng:
Khi nam châm quay về vị trí cứng tất cả các lỗ tiết lưu A,B,C đều đóng.
Hệ thống điều khiển TEMS
Sơ đồ mạch điện:
Các chế độ giảm chấn
Lực giảm chấn trong quá trình chuyển động bình thường được xác định thông qua việc đặt chế độ của công tắc lựa chọn. Khi công tắt ở chế độ bình thường, lực giảm chấn là mềm, khi công tắc ở chế độ thể thao, lực giảm chấn là trung bình.
Điều khiển chống chúi đuôi xe khi sang số (xe có hộp số tự động):
TEMS ECU hạn chế sự chúi đuôi xe khi khởi hành trên xe có hộp số tự động.
Khi ECU phát hiện tốc độ xe nhỏ hơn 10 km/h và nó cũng đồng thời phát hiện cần số ở vị trí “R” hay “D”, ECU phát dòng điện từ cực SOL, đặt giảm chấn ở vị trí cứng, vì vậy hạn chế sự chúi đuôi xe khi chuyển số.
Điều khiển chống nghiêng ngang:
TEMS ECU hạn chế sự nghiêng ngang của thân xe khi quay vòng hay chuyển động trên đường cong hình chữ S. Các tín hiệu của cảm biến tốc độ được gửi đến cực SPD, và các tín hiệu của cảm biến lái được gửi đến cực SS1 và SS2 của ECU cho phép ECU biết được tốc độ và góc lái hiện tại. Sau đó ECU phát ra dòng điện từ cực SOL để đặt bộ chấp hành ở vị trí cứng, do đó hạn chế sự nghiêng ngang của thân xe.Khi bộ chấp hành được đặt ở vị trí cứng, mối liên hệ giữa tốc độ xe và góc lái.
3.1.2. Hệ thống treo khí nén có điều khiển điện tử EMAS
a. Đặc điểm và các chế độ làm việc của EMAS
Đặc điểm
EMAS điều khiển lực cản giảm chấn cũng như lực đàn hồi và độ cao gầm xe theo sự lựa chọn của người lái hay tự động điều khiển phù hợp với các điều kiện hoạt động khác nhau để tạo ra tính êm dịu và an toàn chuyển động.
Lựa chọn chế độ làm việc
Lực giảm chấn và lực đàn hồi được điều khiển phù hợp với các điều kiện hoạt động khác nhau của xe dựa trên các chế độ lựa chọn bởi công tắc LRC. Độ cao gầm xe được điều khiển phù hợp với các điều kiện hoạt động khác nhau của xe dựa trên các chế độ lựa chọn bởi công tắc điều khiển độ cao.
Tự động điều khiển các chế độ
Điều khiển lực giảm chấn và lực đàn hồi
Lực giảm chấn và độ cứng lò xo được điều khiển bằng điệ tử chống lại những hiện tượng ảnh hưởng đến chuyển động của xe như: nghiêng ngang, chúi đầu và đuôi xe..vì vậy, đảm bảo tính êm dịu chuyển động và khả năng điều khiển.
Điều khiển độ cao gầm xe
Độ cao của gầm xe được điều khiển bằng điện tử ổn định trạng thái thân xe khi chạy ở tốc độ cao và bù lại sự thay đổi trong việc phân bố tải trọng.
b. Cấu tạo các bộ phận trong hệ thống treo khí nén điều khiển điện tử EMAS
Giảm chấn
Bộ chấp hành thay đổi lực giảm chấn bằng cách mở và đóng các lỗ tiết lưu trên van quay, nó làm thay đổi lượng dầu đi qua các lỗ trên piston.
Cấu tạo
Có hai cặp lỗ tiết lưu trong van quay, các van này gắn liền với cần điều khiển và nó được dẫn động bởi bộ chấp hành điều khiển hệ thống treo. Cần piston cũng có 2 lỗ, van quay quay bên trong cần piston và đóng mở các lỗ, nó thay đổi lượng dầu đi qua các lỗ này, nhờ đó lực giảm chấn được đặt ở một trong ba chế độ.
Nguyên lý hoạt động
Giảm chấn mềm: tất cả các lỗ tiết lưu đều mở, đường khí đi theo chiều mũi tên như hình 3.42
Giảm chấn trung bình: lỗ B mở và lỗ A đóng, đường dầu đi theo chiều mũi tên như hình 3.42.
Cảm biến điều khiển độ cao
Cảm biến điều khiển độ cao trước được gắn vào thân xe còn đầu thanh điều khiển được nối với giá đỡ giảm chấn dưới.
Với hệ thống treo sau, các cảm biến được gắn vào thân xe và đầu thanh điều khiển được nối với đòn treo dưới số 1.
Những cảm biến này liên tục theo dõi khoảng cách giữa thân xe và các đòn treo để phát hiện độ cao gầm xe do đó quyết định lượng khí trong mỗi xi lanh.
Cấu tạo
Mỗi cảm biến bao gồm một đĩa đục lỗ và bốn cặp công tắc quang học. Đĩa đục lỗ quay giữa đèn LED và transitor quang của mỗi công tắc quang học theo chuyển động của thanh điều khiển.
Nguyên lý hoạt động:
Các thay đổi về độ cao của xe làm cảm biến nâng hạ trong khoảng L như trên Hình 3.51.
Nó làm đĩa đục lỗ quay, mở hay che ánh sáng giữa 4 cặp đèn led transitor quang. Từ đó độ cao xe phân biệt theo 16 bước nhờ vào sự kết hợp của các tín hiệu ON, OFF từ bốn transitor quang.
Giắc điều khiển độ cao
Giắc này được đặt gần ECU hệ thống treo bên trong khoang hành lý. Nó cho phép kiểm tra dễ dàng hệ thống điều khiển độ cao xe bằng cách nối các cực tương ứng, không cần đi qua ECU.
Máy nén này cung cấp khí nén để tăng độ cao xe. Máy nén dùng piston tịnh tiến và một thanh truyền đển nén không khí. Mô tơ hoạt động nhờ dòng điện cấp qua rơle điều khiển độ cao số 1. ECU biết được tình trạng hoạt động của môtơ bằng cách đo điện áp tại cực RM+ và RM- của ECU và dừng việc điều khiển độ cao khi phát hiện thấy sự khác thường.
Xi lanh khí thay đổi độ cao
Buồng khí của xi lanh chính được chia thành buồng khí chính và buồng khí phụ. Buồng khí chính là một buồng có thể tích thay đổi và có 1 màng ở đáy. Lượng khí nén trong buồng khí chính tăng hay giảm để điều chỉnh độ cao xe.
3.1.3. Hệ thống điều khiển
a. Các chế độ điều khiển
ECU hệ thống treo điều khiển lực giảm chấn, độ cứng hệ thống treo, độ cao xe, dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, vị trí của công tắc LRC và công tắc điều khiển độ cao.
Điều khiển lực giảm chấn và độ cứng hệ thống treo
Các chế độ hệ thống treo
Lực giảm chấn và độ cứng hệ thống treo được xác định theo vị trí công tắc LRC. Khi công tắc ở vị trí NORM, lực giảm chấn và độ cứng hệ thống treo là mềm. Khi công tắc ở vị trí SPORT lực giảm chấn là trung bình và độ cứng hệ thống treo là cứng.
Điều khiển chống chúi đầu xe
Nó điều khiển chống chúi đầu khi phanh. ECU hạn chế việc chúi đầu bằng cách cấp một dòng điện từ cực FS+ và RS+ của ECU và đặt bộ chấp hành đến vị trí cứng với các điều kiện sau:
Khi đạp phanh với tốc độ xe lớn hơn hoặc bằng 60km/h,
Khi đạp phanh trong quá trình giảm tốc và tín hiệu đến cực SHFL của ECU báo rằng độ cao xe phía trước là nhỏ
Điều khiển tốc độ cao
Chức năng điều khiển này hạ thấp đô cao xe khi xe đang chạy ở tốc độ cao nhằm cải thiện tính ổn định chuyển động. Khi tốc độ xe lớn hơn 140km/h, độ cao xe được hạ xuống giá trị bình thường. Đèn NORM sẽ bật sáng ngay cả khi công tắt điều khiển độ cao ở vị trí HIGH. Chức năng điều khiển này chấm dứt trả xe về độ cao ban đầu khi tốc độ xe giảm xuống dưới 120km/h.
Điều khiển trên đường không bằng phẳng
Chức năng điều khiển này hạn chế sự lắc dọc và sự nhún xảy ra khi xe chạy trên đường xóc. Tuỳ thuộc vào sự thay đổi độ cao xe phía trước và phía sau, ECU thực hiện việc điều chỉnh này một cách độc lập cho phía trước và phía sau.
Phía trước: Khi cảm biến điều khiển độ cao phía trước bên trái hay bên phải phát hiện ra mặt đường hơi không bằng phẳng, ECU điều khiển bộ chấp hành để đặt lực giảm chấn về chế độ trung bình và độ cứng hệ thống treo về chế độ cứng ( đối với vị trí NORM của công tắc LRC ) bằng cách phát ra một dòng điện từ cực FCH của nó.
Phía sau: Chức năng điều khiển này kết thúc khi các cảm biến điều khiển độ cao không phát hiện thấy sự nhấp nhô của mặt đường. Việc điều khiển này không được thực hiện khi tốc độ xe nhỏ hơn 8km/h. Nếu tốc độ giảm xuống nhỏ hơn 8km/h trong quá trình điều khiển này, điều khiển bị cắt để giữ vị trí bộ chấp hành cố định đến khi tốc độ xe tăng lên lớn hơn hoặc bằng 8km/h.
b. Sơ đồ mạch điện điều khiển
Sơ đồ hệ thống điều khiển treo EMAS như hình 3.65.
3.2. Hệ thống trợ lực lái điện
3.2.1. Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điện, vị trí các chi tiết
Sơ đồ hệ thống
Sơ đồ khối hệ thống lái trợ lực điện như hình 3.66.
VT1: tín hiệu cảm biến mô men xoắn số 1
VT2: tín hiệu cảm biến mô men xoắn số 2
1 : tín hiệu điện điều khiển mô tơ
Bố trí chung hệ thống lái trợ lực điện
3.2.2. Cấu tạo các cụm chi tiết hệ thống lái trợ lực điện
a. Cảm biến mô men xoắn
Cảm biến mômen xoắn phát hiện trạng thái của thanh xoắn, chuyển thành tín hiệu điện gửi đến ECU, ECU sẽ tính toán mô men xoắn
Để cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều sử dụng lốp rộng bản, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường. Kết quả là cần một lực lái lớn .Lực lái có thể giảm bằng cách tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái. Tuy nhiên việc đó còn đòi hỏi phải quay vôlăng nhiều hơn khi xe quay vòng, dẫn đến không thể thực hiện được việc ngoặt gấp.
c. Nguyên lý hoạt động
- Khi không quay tay lái
Nếu lái xe chạy thẳng và không quay tay lái. Điện áp danh nghĩa được xác định bởi ECU để chỉ ra vị trí trung gian. Vì vậy nó không cung cấp dòng điện đến mô tơ hệ thống lái.
- Khi quay tay lái
Khi người lái xe quay tay lái về phía bên phải hoặc bên trái, sự xoắn tạo ra trong thanh xoắn làm dịch chuyển tương đối giữa rô to số 2 và rô to số 3. Sự thay đổi này được chuyển thành 2 tín hiệu điện, VT1 và VT2 và gửi đến ECU điều khiển hệ thống lái. Khi quay tay lái sang trái, cảm biến mômen tạo ra điện áp đầu ra thấp hơn điện áp chuẩn. chiều quay và giá trị điện áp được thể hiện qua sơ đồ trên hình 3.73.
e. Đèn cảnh báo P/S
Chiếu sang để cảnh báo người lái xe khi ECU phát hiện sự cố trong hệ thống EPS.
f. ECU động cơ và ABS-ECU
ECU động cơ gửi tín hiệu tốc độ động cơ đến ESP-ECU. ABS-ECU nhận biết tốc độ bánh xe và gửi tín hiệu đến EPS-ECU.
g. Động cơ điện
- Chức năng: Tạo ra năng lượng phù hợp với tín hiệu điện nhận được từ EPS-ECU.
- Cấu tạo:
Động cơ điện trong hệ thống lái bao gồm: rô to, stator, trục động cơ và cơ cấu giảm tốc. Đây là động cơ điện một chiều. Mômen do động cơ điện tạo ra được truyền đến cơ cấu giảm tốc kiểu trục vít bánh vít, sau đó truyền đến trục lái.
i. Cơ cấu hấp thụ năng lượng
Cơ cấu hấp thụ năng lượng trong hệ thống lái bao gồm giá đỡ dễ vỡ, trục trung gian và ống trục lái. Trục lái được lắp với thanh tăng cứng trên bảng táp lô thông qua giá đỡ dễ vỡ. Trục lái và cơ cấu lái được nối với nhau qua trục trung gian, trục trung gian có thể co ngắn lại được.
Khi có va chạm, trục trung gian co ngắn lại làm giảm hiện tượng vành lái nhô vào cabin tác dụng xấu đến người lái.
3.2.3. Sơ đồ mạch điện điều khiển trợ lái điện
Sơ đồ mạch điện điều khiển trợ lực lái điện như hình 3.79.
Chương 4
KHAI THÁC BẢO DƯỠNG CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
4.1. Khai thác bảo dưỡng hệ thống điều khiển hộp số tự động
4.1.1. Chẩn đoán
ECU được trang bị một hệ thống tự chẩn đoán cho phép xác định được chi tiết hay mạch điện hư hỏng một cách dễ dàng và nhanh chóng khi xử lý sự cố ECT.
ECU thường xuyên theo dõi cảm biến tốc độ, các van điện từ và mạch điện của chúng và trong trường hợp có hư hỏng sẽ nháy đèn O/D OFF để báo cho lái xe, lưu mã hư hỏng trong bộ nhớ và chỉ ra bản chất của hư hỏng bằng mã chẩn đoán.
a. Đèn báo
Về mặt kỹ thuật, đèn báo sẽ chỉ nháy trong các trường hợp sau:
- Cảm biến tốc độ xe: xe đã chạy vài cây số mà cảm biến tốc độ bị hỏng.
- Van điện từ: tốc độ trục thứ cấp hộp số chạy quá điểm chuyển số một vài lần mà không có chuyển số.
c. Mã chẩn đoán
Có 5 loại mã chẩn đoán được hiển thị, mã số được xác định bởi số lần nháy đèn O/D OFF.
4.1.2. Kiểm tra
a. Bật khóa điện và công tắc O/D chính
Không khởi động động cơ.
Chú ý: Đèn báo và mã chẩn đoán chỉ có thể đọc được khi công tắc chính bật (ON). Nếu nó tắt (OFF), đèn O/D OFF sẽ liên tục sáng và không nháy.
c. Đọc mã chẩn đoán
Đọc mã chẩn đoán bằng số lần nháy đèn báo O/D OFF.
Nếu trong trường hợp có hư hỏng, đèn sẽ nháy với chu kỳ 1 giây, số lần nháy sẽ bằng với chữ số đầu tiên của mã chẩn đoán, sau 1,5 giây dừng lại là số thứ hai của mã chẩn đoán. Nếu có 2 mã hay nhiều hơn, sẽ có 2,5 giấy dừng giữa các mã.
4.2. Khai thác bảo dưỡng hệ thống treo khí có điều khiển điện tử trên xe Toyota
4.2.1. Các chức năng kiểm tra
a. Kiểm tra cảm biến
Chức năng cảm biến được tiến hành khi khoá điện bật ON. Các cực Ts và E1 của giắc kiểm tra trong khoang động cơ được nối với nhau và vô lăng, chân phanh…. Nhờ chức năng này, các tín hiệu từ các cảm biến tương ứng gửi về ECU được kiểm tra. Kết quả kiểm tra cảm biến được bảo bởi đèn vị trí bình thường
c. Chức năng báo mã chuẫn đoán
Mã chuẩn đoán được báo khi thoả mãn các điều kiện:
Khoá điện bật ON
Cực TC và E1 của giắc kiểm tra hay giắc chuẩn đoán TDCL được nối với nhau.
Báo hư hỏng
Mã chuẩn đoán tương ứng được báo bởi đèn chỉ độ cao NORM như ví dụ dưới đây. Ở truòng hợp này mã 12 và 31 được hiển thị. Nếu có nhiều hư hỏng xảy ra cùng một lúc, mã chuẩn đoán nhỏ nhất xẽ được báo đầu tiên.
4.2.2. ECU hệ thống treo
a. Kiểm tra mạch và mạch hệ thống
Kiểm tra mạch của hệ thống treo như bảng 4.2.
b. Kiểm tra hoạt động của ECU
Kiểm tra ECU hệ thống treo như bảng 4.3.
4.3. Khai thác bảo dưỡng hệ thống trợ lực lái điện
4.3.1. Kiểm tra bằng mắt
Kiểm tra các đường dây dẫn có nằm đúng chỗ và ổ cắm có bị rỉ sét hay không.
4.3.2. Đọc bộ thử lỗi
Khi đèn kiểm tra Servoelectric sáng lên, phải đọc bộ trữ lỗi với sự hỗ trợ của thiết bị chẩn đoán.
Các thành phần sau đây được ghi trong bộ trữ lỗi khi hệ thống có sự cố :
Bộ điều khiển điện tử trục dẫn động lái. Trợ lực lái bị tắt đi, nhưng xe vẫn còn lái được.
Cảm biến đo vị trí vành tay lái và momen lái. Tín hiệu thiếu sót được thay bằng một trị số mặc định. Lực trợ lái được giữ nguyên. Chức năng “ trở về vị trí ban đầu chủ động” bị tắt đi.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu, thu thập tài liệu và vận dụng những kiến thức đã được trang bị để thực hiện nhiệm vụ đồ án cùng với sự hướng dẫn tận tình và tâm huyết của thầy giáo : Thạc sĩ ……………… cùng với sự giúp đỡ của các thầy trong Khoa Ôtô và với sự nỗ lực của bản thân, đến nay đồ án của tôi đã hoàn thành được các nội dung đã được giao trong nhiệm vụ đồ án.
Sau khi nghiên cứu, hoàn thành đồ án tốt nghiệp “ Nghiên cứu khai thác hệ thống điều khiển điện tử cho ổn định chuyển động trên ô tô ” đã giúp tôi thấy được khả năng làm việc của và làm rõ được các ưu, nhược điểm của nó. Mặt khác, đã giúp bản thân củng cố lại được nhiều kiến thức và nâng cao sự hiểu biết về một số kiến thức chuyên ngành tạo thuận lợi trong công việc sau này tại đơn vị bản thân công tác, cũng như làm tiền đề cho việc tìm hiểu sâu hơn về các hệ thống điều khiển điện tử hiện đại trên các dòng xe khác nhau.
Với nhiệm vụ được giao, đồ án đã đạt được các nội dung sau:
- Tạo tài liệu bổ ích cho học viên, sinh viên nghiên cứu về hệ thống điều khiển điện tử cho ổn định chuyển động trên ô tô.
- Khái quát kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống điều khiển hộp số tự động, treo khí nén và trợ lực lái điện.
- Lập quy trình chuẩn đoán, kiểm tra hệ thống điều khiển tự động.
Tuy nhiên đề tài cũng còn một số hạn chế nhất định như:
- Chưa thể trình bày được đầy đủ các mạch điện trong hệ thống điều khiển điện tử.
- Chưa tính toán, thiết kế các vi mạch điều khiển và khả năng chịu tải của dây dẫn.
Mặc dù trong quá trình thực hiện nhiệm vụ đồ án bản thân đã nỗ lực và cố gắng rất nhiều nhưng kinh nghiệm thực tế còn nhiều hạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi những sai sót nhất định, do vậy tôi rất mong nhận được sự đóng góp và chỉ dạy tận tình của các thầy giáo trong Khoa Ôtô để đồ án của tôi được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo: Thạc sĩ ………………, cùng các thầy trong Khoa Ôtô, cùng toàn thể các đồng chí trong đơn vị đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm đồ án.
Tôi xin chân thành cảm ơn !
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS-TS Đỗ Văn Dũng, “Hệ thống điện và điện tử trên ô tô hiện đại”, Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP. HCM, 2007.
2. Phạm Quốc Thái, “Bài giảng môn học Trang bị điện và điện tử trên ô tô”, Đại học Đà Nẵng, 2007.
3. Phạm Ngọc Tuấn, “Giáo trình Trang bị điện”, Trường Sỹ Quan Kỹ Thuật Quân Sự, 2007.
4. Công ty ô tô TOYOTA Việt Nam, “TOYOTA GSIC - Global Service Information Center”, 2015.
5. Chu Văn Cung, “Giáo trình bảo dưỡng và sửa chữa hộp số tự động”, Trường Cao đẳng nghề Đắk Lắk, 2014.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"