TỔNG QUAN
Sự phát triển kinh tế đã dẫn đến sự gia tăng số lượng ô tô, trở thành phương tiện thiết yếu trong đời sống và góp phần vào sự phát triển chung Việc hiểu biết về ô tô là rất quan trọng, đặc biệt khi chọn mua xe phù hợp với nhu cầu sử dụng Hiện nay, có nhiều hệ thống dẫn động như 2WD (dẫn động cầu trước và cầu sau), 4WD và AWD, mỗi loại đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
Để hiểu rõ hơn về hàm lượng khoa học – kỹ thuật và sự ứng dụng của công nghệ hiện đại trong ô tô của các hãng nổi tiếng, chúng em đã chọn đề tài “Tìm hiểu hệ thống dẫn động xDrive trên xe BMW” để nghiên cứu trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp Nội dung đề tài này nhằm nghiên cứu và tìm hiểu các khía cạnh liên quan đến hệ thống dẫn động xDrive.
- Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive
- Nguyên tắc hoạt động của hộp số phụ
- Sự phối hợp của hệ thống xDrive với các hệ thống khác trên xe ( hệ thống DSC )
- Các tính năng mới của xDrive trên dòng xe BMW
Dựa trên kiến thức lý thuyết về ô tô và thông qua các đồ án, báo cáo và tài liệu khoa học về các hệ thống dẫn động như 2WD, 4WD và AWD, chúng em đã tiến hành nghiên cứu hệ thống dẫn động mới trên xe ô tô, cụ thể là “hệ thống dẫn động xDrive trên dòng xe BMW”.
Sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
Để có hướng nghiên cứu phù hợp, bạn nên tham khảo tài liệu chuyên ngành từ các hãng, tài liệu trực tuyến, sách báo quốc tế, cũng như tài liệu chuyên ngành ô tô có sẵn trong thư viện và nhiều nguồn tài liệu khác.
Nhóm em đã thực hiện nghiên cứu về hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian xDrive của BMW, một phần quan trọng trong cấu trúc ô tô và hệ thống khung gầm Nội dung chủ yếu xoay quanh các thành phần như hệ thống treo, bánh xe, trục truyền động đến cầu xe, bán trục cầu xe và vi sai điều chỉnh lực Động cơ và hộp số cũng là hai bộ phận thiết yếu cung cấp sức mạnh cho xe Trong quá trình tìm hiểu, nhóm em đã phân tích các chức năng hoạt động của hệ thống AWD thông qua nhiều cảm biến, bao gồm cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến góc đánh lái và cảm biến đo gia tốc Kết quả cuối cùng là một báo cáo hoàn chỉnh về hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian xDrive của BMW.
TÌM HIỂU CHUNG VỀ CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG TRÊN Ô TÔ
Hệ thống dẫn động 2WD
Hình 1.1 Hình ảnh của chiếc xe trang bị hệ thống 2WD
1.1.1 Hệ thống dẫn động cầu trước (FWD)
Khoảng 70% xe mới hiện nay sử dụng kiểu dẫn động cầu trước, chủ yếu do động cơ được đặt ở phía trước Kiểu dẫn động này giúp giảm thiểu chi tiết cấu thành, từ đó hạ thấp chi phí sản xuất và giảm trọng lượng xe, dẫn đến việc tiết kiệm nhiên liệu Thiết kế gọn gàng của hệ thống truyền động và vi sai cho phép bố trí các hệ thống phụ trợ như treo, phanh, đường dẫn nhiên liệu và khí xả một cách hiệu quả Việc loại bỏ các hốc lớn trên khung xe cũng tạo điều kiện cho không gian nội thất rộng rãi hơn, đồng thời tăng diện tích khoang hành lý do không còn vi sai cầu sau.
Hệ thống dẫn động cầu trước, mặc dù có nhiều ưu điểm, vẫn tồn tại một số nhược điểm ảnh hưởng đến tính năng vận hành của xe Một trong những nhược điểm chính là sự phân bố trọng lượng không đều, khi trọng lượng tập trung nhiều hơn ở phần đầu xe, dẫn đến khả năng tăng tốc kém hơn so với xe dẫn động cầu sau, đặc biệt trên các đoạn đường thẳng.
Hệ thống dẫn động bánh trước (FWD) có nhược điểm là trọng lượng dồn về phía trước, làm cho phần đuôi xe nhẹ hơn, dễ gây mất lái khi vào cua Khi đó, bánh sau dễ bị trượt do thiếu ma sát với mặt đường, đặc biệt trong điều kiện trơn trượt Ngoài ra, sự phân bố trọng lượng không đều giữa cầu trước và cầu sau khiến bánh trước phải chịu tải nặng hơn, trong khi bánh sau chỉ đóng vai trò nâng đỡ và hỗ trợ xe di chuyển.
1.1.2 Hệ thống dẫn động cầu sau (RWD)
Hệ thống dẫn động cầu sau (RWD) mang lại nhiều lợi ích so với hệ thống dẫn động cầu trước (FWD), đặc biệt là trong việc cải thiện sự cân bằng trọng lượng của xe Khi các kết cấu cơ khí được chuyển từ phía trước ra phía sau, xe sẽ có khả năng vận hành ổn định hơn Điều này không chỉ giúp phân bổ trọng lượng xe tốt hơn mà còn nâng cao tuổi thọ và độ bền của các chi tiết cơ khí, hệ thống phanh và hệ thống treo.
Một đặc tính quan trọng của thiết kế chủ động quay bánh sau là cung cấp lực đẩy thay vì lực kéo, giúp tăng cường khả năng bám đường khi xe tăng tốc Khi xe tăng tốc quán tính, năng lượng sẽ dồn về phía sau, làm cho các bánh dẫn động có hiệu suất tốt hơn Thiết kế bánh sau chủ động đặc biệt hiệu quả cho những loại xe cần tăng hoặc giảm tốc nhanh chóng, lý do này giải thích tại sao các nhà sản xuất thường áp dụng thiết kế RWD cho xe thể thao và xe đua tốc độ.
Hệ thống RWD có một số hạn chế như chi phí sản xuất và lắp ráp cao, hệ truyền động phức tạp hơn FWD làm giảm không gian nội thất và tăng trọng lượng xe, dẫn đến tiêu thụ nhiên liệu cao hơn Tuy nhiên, nhờ vào những tiến bộ trong khoa học và kỹ thuật, nhiều nhược điểm này đang được khắc phục Các hệ thống treo độc lập cho phép nhà sản xuất lắp đặt trục dẫn động và hộp vi sai gần thân xe hơn, tiết kiệm không gian cabin Hơn nữa, các hệ thống kiểm soát hành trình và ổn định thân xe giúp RWD hoạt động hiệu quả trên đường trơn trượt, cùng với việc phát triển lốp xe và vật liệu nhẹ hơn mang lại nhiều lợi ích tích cực.
Hệ thống dẫn động 4WD
Hình 1.2 Hình ảnh của chiếc xe trang bị hệ thống 4WD và 2WD
Hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian (4WD) cho phép người điều khiển chuyển đổi giữa chế độ 2 bánh và 4 bánh thông qua cơ cấu gài điện Khi ở chế độ dẫn động 2 bánh (ký hiệu 2H), mômen xoắn được truyền đến các bánh sau giống như hệ thống RWD Trong khi đó, chế độ dẫn động 4 bánh (ký hiệu 4H) hoạt động với các cấp độ Low hoặc High khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất.
Hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian 4WD được các nhà sản xuất xe hơi phát triển nhằm giúp xe vượt qua những địa hình khó khăn mà hệ thống 2 bánh không thể xử lý Ví dụ, khi một chiếc xe có hệ thống dẫn động cầu trước gặp phải vũng lầy, bánh trước có thể thiếu độ bám và bị lún Nếu có cơ cấu chuyển mômen xoắn linh hoạt giữa bánh trước và bánh sau, xe sẽ dễ dàng vượt qua chướng ngại này Các mẫu xe 4WD thường có hai chế độ dẫn động: Low và High Chế độ Low cung cấp momen xoắn cao hơn, phù hợp cho các đoạn đường gồ ghề, dốc cao hay sình lầy, và thường đi kèm với bộ khoá vi sai trung tâm để giảm thiểu chênh lệch không cần thiết.
Hệ thống khóa vi sai giúp phân phối momen xoắn linh hoạt giữa các bánh xe bên trái và bên phải, cho phép xe vượt qua địa hình không bằng phẳng một cách dễ dàng Chế độ High được thiết kế đặc biệt để di chuyển trên các bề mặt trơn trượt như đường mưa hoặc tuyết.
Hệ thống dẫn động AWD
Hình 1.3 Hình ảnh của chiếc xe trang bị hệ thống AWD
Hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian AWD là công nghệ tiên tiến, cho phép phân phối mô men xoắn linh hoạt đến từng bánh xe, mang lại độ bám đường và khả năng vận hành tối ưu Khác với hệ thống 4WD, AWD hoạt động liên tục ở chế độ 4 bánh, đảm bảo hiệu suất cao trong mọi điều kiện lái xe.
Hiện nay, có nhiều mẫu thiết kế hệ thống dẫn động tất cả các bánh (AWD) khác nhau được áp dụng cho các hãng xe, giúp nâng cao khả năng bám đường và ổn định thân xe trong nhiều tình huống khác nhau Một số hệ thống AWD sử dụng chất lỏng silicon để điều chỉnh tốc độ giữa các trục, với khả năng khóa khi có sự khác biệt quá lớn Mặc dù hệ thống AWD có độ phức tạp tương đương với 4WD, nhưng công nghệ và mức độ tự động hóa của AWD thường cao hơn.
Các hãng xe như Porsche, Subaru, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Jaguar và Volvo đã phát triển các hệ thống dẫn động AWD khác nhau để đáp ứng nhu cầu sử dụng đa dạng của khách hàng Đặc biệt, BMW nổi bật với hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian xDrive, mang lại hiệu suất và khả năng vận hành tối ưu cho các mẫu xe của hãng.
TÌM HIỂU CHUNG VỀ HỆ THỐNG XDRIVE
Giới thiệu về hệ thống dẫn động xDrive
Hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian thông minh xDrive của BMW là công nghệ tiên tiến, mang lại độ bám đường tối ưu và sự ổn định khi di chuyển, đặc biệt trong các khúc cua nhanh xDrive đảm bảo tiếp xúc với mặt đường ngay cả trong điều kiện trơn trượt, kết hợp với hệ thống dẫn động cầu sau để duy trì cảm giác lái Công nghệ này phân phối lực kéo một cách hiệu quả đến từng bánh xe, cung cấp khả năng tăng tốc ổn định Trong những điều kiện khó khăn, hệ thống cân bằng điện tử DSC hoạt động song song, giúp nhận diện sớm hiện tượng thiếu lái hoặc thừa lái Chỉ trong một phần mười giây, DSC có thể điều chỉnh sức mạnh động cơ đến trục trước hoặc sau, trước khi trở lại tỷ lệ phân phối 40:60 thông thường Với xDrive, BMW mang đến trải nghiệm lái xe vượt trội, kết hợp những ưu điểm nổi bật của hệ thống dẫn động cầu sau như khả năng xử lý chính xác và vào cua tối ưu.
Hình 2.1 Hình ảnh của chiếc xe BMW sử dụng hệ thống xDrive
Hình 2.2 Khung gầm của xe BMW có trang bị hệ thống xDrive
Tìm hiểu chung về các bộ phận của hệ thống xDrive
Hình 2.3 Hệ thống dẫn động xDrive trang bị hộp số phụ 2.2.1 Hộp số phụ
Hệ thống xDrive của BMW hoạt động thông qua hộp số phụ, đóng vai trò trung tâm trong việc dẫn động Có hai loại hộp số phụ được sử dụng: hộp số dùng xích (ATC 400 và ATC 500) và hộp số dùng bánh răng (ATC 300) Cụ thể, hộp số ATC 400 được trang bị trên BMW X3 (E83) và ATC 500 trên BMW X5 (E53), cả hai đều là mẫu xe tiêu biểu trong phân khúc xe SAV (Sport Activity Vehicle) của thương hiệu này.
Hình 2.4 Các bộ phận của hộp số phụ
Bảng 2.1 Các bộ phận hộp số phụ
Hộp số phụ ATC 400 và ATC 500 có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương tự nhau, nhưng có một số điểm khác biệt quan trọng Cụ thể, hộp số phụ ATC 500 được kết nối trực tiếp với trục truyền động đến các bán trục của cầu trước, trong khi hộp số phụ ATC 400 liên kết thông qua một mặt bích Sự khác biệt này ảnh hưởng đến hiệu suất và khả năng truyền động của từng loại hộp số.
ATC 500 được trang bị thêm một đĩa ly hợp ma sát trong bộ ly hợp nhiều đĩa, với khoảng cách giữa trục đầu vào từ hộp số chính đến trục truyền động đầu ra cầu trước là 19mm, ngắn hơn so với ATC 400.
Mục lục Giải thích Mục lục Giải thích
1 Trục đầu vào từ hộp số chính 5 Các đĩa ly hợp ma sát
2 Trục đầu ra đến cầu sau 6 Cần điều chỉnh
3 Trục đầu ra đến cầu trước 7 Xích
4 Mô tơ trợ lực 8 Đĩa cam
2.2.2 Dòng truyền năng lượng trên hộp số phụ ATC 400 và ATC 500
Khi các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ tách ra, mômen xoắn không được truyền đến cầu trước mà chỉ được truyền đến cầu sau Điều này xảy ra vì trục đầu vào từ hộp số chính được nối thẳng với mặt bích đầu ra của trục truyền động tới cầu sau Trong tình huống này, các ly hợp nhiều đĩa ma sát đóng vai trò như một bộ phận trung gian, kết nối hoặc ngắt kết nối giữa đầu ra của trục truyền động đến cầu sau và đầu ra của trục truyền động tới cầu trước khi cần thiết.
Hệ thống xDrive có khả năng điều chỉnh mômen xoắn giữa cầu trước và cầu sau thông qua việc thay đổi áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát, tùy thuộc vào tình trạng lái xe, điều kiện mặt đường và lực kéo ở từng bánh xe Ví dụ, khi lực kéo giữa cầu trước và cầu sau là như nhau và người lái đạp hết ga ở vị trí dừng số 1, cầu sau sẽ duy trì mômen xoắn tốt hơn do sự thay đổi trọng lượng xe theo quán tính, làm tăng tải trọng ở cầu sau Do đó, xDrive sẽ tự động điều chỉnh để cầu sau nhận được nhiều mômen xoắn hơn, cải thiện khả năng bám đường của các bánh xe.
Khi cầu trước đang ở trên bề mặt có lực kéo cao trong khi cầu sau bị trượt, hệ thống xDrive sẽ điều khiển các đĩa ly hợp ma sát để truyền 100% mômen xoắn tới cầu trước Tùy thuộc vào tình trạng lực kéo hiện tại, mômen xoắn truyền tới cầu sau gần như không có Do đó, khi mômen xoắn tăng lên ở cầu trước, lượng mômen xoắn tại cầu sau sẽ giảm tương ứng.
Hình 2.5 Đường truyền năng lượng của hộp số phụ ATC 400 và ATC 500
Cấu tạo hộp số phụ
2.3.1 Cần điều chỉnh đĩa ly hợp
Hình 2.6 Cần điều chỉnh đĩa ly hợp
2.3.2 Mô tơ trợ lực cùng cảm biến vị trí mô tơ
Bộ phận dẫn động bao gồm một mô tơ điện một chiều và bánh vít dẫn động, đi kèm với cảm biến Hall để xác định vị trí và tốc độ trục mô tơ Vị trí trục mô tơ ảnh hưởng đến tỷ lệ đóng mở của bộ ly hợp nhiều đĩa ma sát Ngoài ra, cảm biến nhiệt độ trong mô tơ truyền tín hiệu đến bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG) để bảo vệ mô tơ khỏi quá tải Tỷ lệ đóng của các đĩa ly hợp ma sát được giới hạn trong một số giai đoạn nhằm đảm bảo an toàn Nếu các giá trị đo được không đủ để bảo vệ mô tơ, việc điều khiển sẽ bị gián đoạn và các đĩa ly hợp ma sát sẽ mở hoàn toàn, cho phép toàn bộ mômen xoắn truyền đến cầu sau.
Hình 2.7 Mô tơ trợ lực cùng cảm biến vị trí mô tơ
Bảng 2.2 Các bộ phận mô tơ trợ lực cùng cảm biến vị trí mô tơ
2 Cảm biến vị trí mô tơ (cảm biến Hall)
Hình 2.8 Điện trở hiệu chỉnh
Bảng 2.3 Các bộ phận điện trở hiệu chỉnh
Bộ phận này có nhiệm vụ so sánh giá trị điện trở thu được từ quá trình chạy tham khảo với các giá trị tiêu chuẩn đã được lập trình, nhằm thiết lập sơ đồ làm việc tối ưu cho hộp số phụ Các sơ đồ này thể hiện các đường đặc tính mômen xoắn của động cơ, ảnh hưởng đến quá trình khóa các đĩa ly hợp trong bộ ly hợp kiểm soát điện tử nhiều đĩa ma sát Trong quá trình làm việc, có thể xuất hiện một số sai số nhỏ, dẫn đến sự thay đổi không đáng kể ở các đường đặc tính Chạy tham khảo là quá trình kiểm tra thực tế của bộ ly hợp nhiều đĩa ma sát trên băng thử Mỗi khi bugi ngắt tia lửa điện trong quá trình cháy giãn nở, bộ điều khiển hộp số phụ sẽ đo giá trị điện trở một lần để từ đó hình thành sơ đồ làm việc tối ưu cho hộp số phụ.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive
Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG) điều chỉnh áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ, nhận thông tin từ bộ điều khiển DSC VGSG xử lý, điều khiển và cung cấp nguồn điện cho toàn bộ quá trình, chuyển đổi thông tin thành chuyển động quay của mô tơ trợ lực Để xác định vị trí mô tơ và độ hao mòn của các đĩa ly hợp, VGSG kiểm tra các yếu tố liên quan qua điều khiển điện trở hiệu chỉnh sau mỗi lần bugi ngắt đánh lửa Cảm biến Hall trong mô tơ trợ lực quyết định vị trí trục mô tơ, trong khi các đĩa ly hợp sẽ đóng hoặc mở hoàn toàn trong quá trình chạy tham khảo Sau đó, hệ thống tìm ra sơ đồ làm việc tối ưu cho hộp số phụ, và dòng điện tiêu thụ để dẫn động các đĩa ly hợp ma sát sẽ xác định vị trí mô tơ trợ lực, cho phép VGSG quyết định khi nào bắt đầu và ngưng quá trình dẫn động.
VGSG xử lý và lưu trữ thông tin về đĩa ly hợp ma sát và dầu bôi trơn để ngăn chặn hao mòn Nếu hệ thống cân bằng điện tử DSC gặp sự cố và không gửi được thông tin cho VGSG, hệ thống AWD vẫn có thể hoạt động nhờ vào chức năng dự phòng, cho phép dẫn động các đĩa ly hợp ma sát của hộp số phụ trong tình huống khẩn cấp.
SỰ PHỐI HỢP CỦA HỆ THỐNG XDRIVE VỚI HỆ THỐNG KHÁC
Tìm hiểu về hệ thống DSC (Dynamic Stability Control)
Hệ thống DSC (Dynamic Stability Control) của BMW là một công nghệ cân bằng điện tử tiên tiến, được thiết kế và sản xuất bởi Bosch Global, một công ty nổi tiếng trong lĩnh vực cơ khí và điều khiển điện tử của Đức Ra mắt lần đầu vào năm 1995 trên các mẫu xe 750iL và 850Ci với động cơ 5.4L V12, hệ thống này đã chính thức được giới thiệu đến khách hàng trên BMW 740i/L và 750i/L vào năm 1997 DSC không chỉ là một bước đột phá trong công nghệ an toàn của BMW mà còn là nền tảng cho nhiều hãng xe khác phát triển và ứng dụng hệ thống tương tự trên các mẫu xe của họ.
Hình 3.1 Xe BMW trang bị DSC hoạt động ổn định trên đường tuyết
Nguyên lý hoạt động của DSC
Hệ thống cân bằng điện tử DSC là trung tâm của kiểm soát khung gầm trên xe BMW, liên tục ghi nhận các thông số ảnh hưởng đến sự ổn định của xe Thông tin từ các cảm biến như tốc độ bánh xe, góc đánh lái, gia tốc ngang, gia tốc dọc và gia tốc xoay giúp xác định các tình huống nguy hiểm DSC giám sát cảm biến góc đánh lái để biết hướng di chuyển, trong khi cảm biến gia tốc ngang xác định lực tác dụng từ lốp lên mặt đường Cảm biến xoay theo trục đứng theo dõi góc xoay xe, và cảm biến áp suất phanh đo lực quán tính khi phanh Khi phát hiện sự thay đổi bất thường, DSC can thiệp bằng cách giảm mômen xoắn và phanh từng bánh xe, giúp xe lấy lại sự cân bằng, tùy thuộc vào nhiều yếu tố liên quan và tình huống cụ thể.
Tìm hiểu chung về các bộ phận của hệ thống xDrive / DSC
- Mô đun điều khiển DSC8 - Công tắc đèn phanh
- Cảm biến áp suất phanh - Nút nhấn DSC
- Cảm biến gia tốc xoay kết hợp gia tốc ngang - Điện trở hiệu chỉnh
- Cảm biến tốc độ bánh xe - Cảm biến vị trí mô tơ hộp số phụ
- Cảm biến góc đánh lái - Mô tơ trợ lực hộp số phụ
- Công tắc cảnh báo mức dầu phanh - Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG)
3.3.1 Mô đun điều khiển DSC8
Mô đun điều khiển DSC8 được đặt trong khoang động cơ bao gồm 3 bộ phận chính:
- Phần thân cùng cảm biến áp suất phanh
Hình 3.2 Mô đun điều khiển DSC8
Hình 3.3 Đường dầu đến và đi của mô đun điều khiển DSC8
3.3.2 Cảm biến áp suất phanh
Cảm biến áp suất dầu phanh có vai trò quan trọng trong việc xác định và thông báo mức áp suất dầu phanh từ xy lanh phanh chính đến bộ điều khiển thủy lực Nó giúp bộ phận kiểm soát ổn định phanh điều chỉnh áp suất đến từng bánh xe một cách phù hợp Cảm biến này được lắp đặt ngay tại đường dẫn dầu phanh đến cầu trước của xe.
Cảm biến hoạt động nhờ vào nguồn điện từ bộ điều khiển DSC, cung cấp tín hiệu Vol thay đổi tuyến tính từ 0.5V đến 4.5V, tùy thuộc vào mức độ đạp phanh của người lái.
Hình 3.4 Cảm biến áp suất phanh được tích hợp trên mô đun điều khiển DSC8
3.3.3 Cảm biến gia tốc xoay kết hợp gia tốc ngang
Cảm biến gia tốc xoay và gia tốc ngang trong hệ thống DSC III của BMW đã được kết hợp thành một thiết bị nhỏ gọn, đặt dưới ghế lái và được bảo vệ bằng lớp vỏ nhựa Mặc dù là một bộ phận kết hợp, nguyên tắc hoạt động của cảm biến không thay đổi, vẫn vận hành như hai cảm biến riêng biệt Để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của bộ phận này, cần tìm hiểu nguyên lý hoạt động của cả hai loại cảm biến.
3.3.4 Cảm biến gia tốc xoay
Hình 3.6 Vị trí đặt và chiều lực xoay của cảm biến đo gia tốc xoay
Bộ điều khiển DSC8 cung cấp nguồn điện 12V cho cảm biến đo gia tốc xoay, vừa hỗ trợ hoạt động của cảm biến, vừa đảm bảo kết nối đất Tín hiệu này được cảm biến sử dụng để xuất ra các thông số cần thiết.
∙ Tín hiệu mặc định 2.5 V dùng để xác định góc xoay xe (dây số 3 của cảm biến)
∙ Tín hiệu dưới dạng tuyến tính thay đổi từ 0.7V đến 4.3V và ngược lại (dây số 4 của cảm biến)
Hình 3.7 Mạch điện cảm biến đo gia tốc xoay
Khi cảm biến phát hiện góc xoay của xe vượt quá mức an toàn qua tín hiệu tham khảo 2.5V, một tín hiệu tuyến tính từ 0.7V đến 4.3V sẽ được sử dụng để điều chỉnh góc xoay về mức cho phép từ -50 ° đến +50 ° Đồng thời, cảm biến cũng kết hợp tín hiệu góc đánh lái, tốc độ bánh xe và gia tốc lực ngang để xác định trạng thái góc xoay của xe, từ đó gửi tín hiệu tới bộ điều khiển DSC8 nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.
Bộ điều khiển DSC8 gửi tín hiệu Vol đến cảm biến qua dây số 5 để xác định tình trạng làm việc của cảm biến Cảm biến phản hồi tín hiệu cho bộ điều khiển mỗi 20ms qua dây số 2 DSC8 so sánh các tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến góc đánh lái và cảm biến đo gia tốc lực ngang với tín hiệu từ cảm biến đo gia tốc xoay Nếu có sự sai lệch hoặc cảm biến không phản hồi, DSC8 sẽ nhận biết vấn đề và cảnh báo người điều khiển qua đèn Check Engine, đồng thời đưa ra phương án xử lý thay thế.
3.3.5 Cảm biến gia tốc ngang
Hình 3.8 Vị trí đặt và lực ngang của cảm biến đo gia tốc ngang
Cảm biến sử dụng nguồn điện từ bộ điều khiển DSC để hoạt động và kết nối đất Nó cũng phát ra tín hiệu điện áp dưới dạng thay đổi tuyến tính, cho phép đo lường giá trị biến đổi của gia tốc lực ngang tác động lên xe từ cả hai phía khi xe di chuyển.
- Giá trị của cảm biến có thể thay đổi từ 0.5V đến 4.5V tùy thuộc vào sự thay đổi của giá trị gia tốc lực ngang này (-1.5g đến +3.5g)
Khi xe đứng yên trên đường thẳng, cảm biến ghi nhận giá trị khoảng 1.7V, được coi là giá trị danh định do gia tốc lực ngang bằng 0 (0.0g) Cảm biến này hoạt động theo nguyên lý điện dung, trong đó một tấm điện dung di chuyển khi xe chuyển động, trong khi tấm còn lại giữ cố định Tín hiệu điện thu được tỷ lệ thuận với gia tốc lực ngang tác động lên xe Dựa vào tín hiệu này cùng với các cảm biến quan trọng khác, bộ điều khiển DSC8 sẽ phân tích và đưa ra phương án xử lý tối ưu cho xe.
Cảm biến gia tốc xoay kết hợp gia tốc ngang hoạt động dựa trên hai nền tảng riêng lẽ mà không có sự thay đổi trong nguyên lý hoạt động Khi hoạt động, cảm biến này xác định góc xoay thông qua giá trị 2.5V và tính toán từ giá trị Vol thay đổi tuyến tính từ 0.7V đến 4.3V Đồng thời, nó cũng đo lường gia tốc lực ngang tác động lên xe từ tín hiệu Vol thay đổi tuyến tính từ 0.5V đến 4.5V.
3.3.6 Cảm biến gia tốc ngang và xoay kết hợp
Hình 3.9 Mạch điện cảm biến đo gia tốc xoay kết hợp gia tốc ngang
3.3.7 Cảm biến tốc độ bánh xe
Hiện nay, tất cả các cảm biến đo tốc độ bánh xe trên xe BMW đều sử dụng công nghệ cảm biến hoạt động theo hiệu ứng Hall, vì loại cảm biến này mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các kiểu cảm biến khác.
- Tốc độ truyền tín hiệu sẵn có của cảm biến Hall khoảng 0.3 km/h
- Tín hiệu truyền đi không phụ thuộc vào tốc độ bên ngoài
- Tín hiệu xuất ra dưới dạng sóng vuông
Cảm biến Hall gồm ba thành phần chính: vòng bao cảm biến với mạch đánh giá tích hợp, bộ truyền tín hiệu hiệu ứng Hall và nam châm vĩnh cửu Nguyên lý hoạt động dựa vào bộ điều khiển DSC8 cung cấp nguồn điện ổn định 8V để duy trì hoạt động của cảm biến Các cảm biến ở bánh trước và sau đều có hai dây: một dây nhận nguồn 8V và một dây nối đất, đồng thời gửi tín hiệu tốc độ bánh xe về bộ điều khiển DSC8 Tín hiệu này có thể đạt mức thấp từ 0.35V đến 1.3V khi cảm biến hoạt động.
Cảm biến đối diện với khe hở trên vòng đo xung có mức điện áp dao động từ 1.9V đến 3.9V khi phát hiện một răng cụ thể.
Hình 3.10 Mạch điện cảm biến Hall
3.3.8 Cảm biến góc đánh lái
Cảm biến lái được lắp đặt ở dưới cùng của trục lái, ngay trên khớp nối với hệ thống treo Nó bao gồm một bộ tạo xung điện áp và một bộ xử lý Bộ tạo xung điện áp có nhiệm vụ tạo ra hai tín hiệu điện áp để xác định hai giá trị thay đổi của trục lái, bao gồm góc lái và góc xoay Các tín hiệu này hoạt động xen kẽ với nhau, cách nhau một khoảng thời gian nhất định.
Sau khi xác nhận sự thay đổi của trục lái từ các tín hiệu thu được, bộ xử lý sẽ phân tích và chuyển đổi tín hiệu từ dạng xung sang dạng số Các dữ liệu này sau đó được gửi tới bộ điều khiển DSC8 thông qua mạng CAN.
Hình 3.11 Giá trị điện áp thay đổi của bộ tạo xung điện áp cảm biến góc đánh lái
Bộ điều khiển DSC8 thu thập và so sánh thông tin từ cảm biến góc lái với các giá trị từ cảm biến khác để xác minh tính hợp lý Sau mỗi lần xử lý, cảm biến góc đánh lái cần hiệu chỉnh giá trị điện áp về mức 0 ° bằng cách gửi mã xác minh ID đến DSC8 Nếu giá trị cảm biến hợp lý, DSC8 sẽ phản hồi và điều chỉnh điện áp về mức 0 ° như yêu cầu.
3.3.9 Công tắc cảnh báo mức dầu phanh:
Nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive / DSC8
Hệ thống xDrive kết hợp với bộ điều khiển DSC8, tương tự như các phiên bản trước đó, để tối ưu hóa hiệu suất vận hành Bộ điều khiển DSC8 được trang bị hai bộ vi xử lý nhằm thu thập và xử lý thông tin liên quan đến hoạt động của hệ thống Ngoài ra, nó còn tích hợp hai relay bán dẫn để kiểm tra bơm dầu phanh và các van điện từ trong quá trình hoạt động của hệ thống.
- 1 relay cho mô tơ bơm
- 1 relay cho các van điện từ
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống xDrive / DSC8 chủ yếu tập trung vào việc điều khiển lực kéo và lực phanh tại các bánh xe, phù hợp với điều kiện bề mặt đường Hệ thống xDrive / DSC8 nổi bật với khả năng sử dụng lực kéo từ động cơ một cách linh hoạt, giúp xe thoát khỏi các tình huống khó khăn nhanh chóng Để đạt được điều này, hệ thống thực hiện nhiều thao tác, trong đó phanh bánh bị trượt và truyền momen xoắn đến các bánh khác là hai thao tác quan trọng nhất.
Trong hệ thống xDrive / DSC8, có nhiều chức năng liên quan đến hệ thống phanh, mỗi chức năng đảm nhiệm một nhiệm vụ riêng Tuy nhiên, các chức năng này sẽ không hoạt động ổn định nếu không được bảo trì và kiểm tra định kỳ.
Hệ thống phanh bao gồm 36 bộ phận như mô tơ bơm và các van điện từ, có thể gặp phải sự cố Hệ thống xDrive / DSC8 được trang bị chức năng kiểm tra tình trạng này.
Khi người lái xe bắt đầu khởi động bằng cách nhấn ga và nhả phanh, hệ thống sẽ tự động kiểm tra hiệu suất của mô tơ bơm dầu phanh và các van điện từ khi xe đạt tốc độ 6 km/h Nếu có dấu hiệu giảm tốc khi đạp phanh, quá trình kiểm tra sẽ tiếp tục ở tốc độ 15 km/h và tăng dần theo tốc độ xe Nếu không có dấu hiệu dừng lại, có thể một hoặc cả hai bộ phận gặp sự cố, và hệ thống sẽ phát tín hiệu cảnh báo qua đèn hiển thị cùng với phương án điều khiển thay thế Trước đó, DSC cũng đã thực hiện kiểm tra tốc độ bánh xe ở mức 2.75 km/h.
Khi kết hợp với hệ thống xDrive, bộ điều khiển DSC8 có khả năng tính toán áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ Áp suất khóa này cần được tạo ra và điều chỉnh tối ưu để phù hợp với các tình huống lái xe khác nhau, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc phân bố mômen xoắn từ động cơ đến cầu trước và cầu sau.
Bộ điều khiển DSC8 sử dụng mạng PT-CAN để truyền thông tin về áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát đến bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG) VGSG nhận tín hiệu này để điều khiển các bộ phận của hộp số phụ như mô tơ trợ lực, đĩa ly hợp ma sát, cần điều chỉnh và dầu bôi trơn, nhằm giảm ma sát Dữ liệu phản hồi từ VGSG sẽ trở lại bộ điều khiển DSC8, cho phép điều chỉnh các chức năng hoạt động hiệu quả.
Sơ đồ mạch điện của hệ thống xDrive / DSC
Hình 3.15 Sơ đồ mạch điện của hệ thống xDrive / DSC Bảng 3.1 Các bộ phận trong hệ thống điện của xDrive / DSC
Mục lục Chú thích Mục lục Chú thích
1 Bộ điều khiển hộp số phụ 12 Cảm biến mức dầu phanh
2 Mô tơ trợ lực 13 Nút nhấn HDC
3 Bảng hiển thị 14 Cảm biến tốc độ bánh xe
4 Công tắc đèn hiển thị 15 Cảm biến áp suất dầu phanh
5 Cảm biến tốc độ bánh xe 16 Cảm biến tốc độ bánh xe
6 Van điện từ, mô đun DSC8 17 Cảm biến góc đánh lái
7 Mô tơ bơm, mô đun DSC8 18 Cảm biến gia tốc ngang và xoay xe
8 Cảm biến tốc độ bánh xe 19 EGS
9 Bộ điều khiển DSC8 20 DME / DDE
10 Nút nhấn RPA 21 Điện trở hiệu chỉnh
11 Nút nhấn DSC 22 Cảm biến vị trí mô tơ
Các chức năng của hệ thống xDrive / DSC
3.6.1 Các chức năng liên quan đến hệ thống cân bằng điện tử DSC
- Kiểm soát ổn định chuyển động (ASC) - Kiểm soát lực phanh (DBC)
- Phanh bán trục (ADB) - Kiểm soát lực kéo (DTC)
- Chống bó cứng phanh (ABS)
- Phân bố lực phanh điện tử (EBD)
3.6.2 Chức năng liên quan đến hệ thống điều khiển hộp số phụ
- Điều khiển hộp số phụ (TCC)
3.6.1.1 ASC hoạt động kết hợp ADB (ASC / ADB)
Chức năng kiểm soát ổn định chuyển động ASC (Automatic Stability Control) giúp người điều khiển tăng tốc an toàn khi ra khỏi các vòng cua, tối đa hóa lực kéo tại các bánh xe chủ động.
ASC là chức năng quan trọng trong hệ thống cân bằng điện tử DSC (Dynamic Stability Control), có nhiệm vụ ngăn chặn mất lực kéo ở các bánh xe chủ động khi xe giảm tốc hoặc tăng tốc trong các tình huống nguy hiểm Khi phát hiện dấu hiệu trượt ở một trong hai bánh xe, ASC sẽ tự động phanh bánh đó để khôi phục độ bám Nếu cả hai bánh ở cầu chủ động có nguy cơ trượt, hệ thống DSC sẽ điều chỉnh mômen xoắn từ động cơ, tăng cường lực kéo cho cầu trước để giúp xe thoát khỏi tình trạng trượt.
Hình 3.16 Mô phỏng hoạt động chức năng kiểm soát ổn định chuyển động ASC
Chức năng ASC (Adaptive Stability Control) hoạt động bằng cách phanh bánh xe có nguy cơ trượt cho đến khi bánh xe này khôi phục được lực bám với mặt đường Để thực hiện điều này, ASC phối hợp với chức năng phanh bán trục ADB (Automatic Differential Brake), cho phép phanh từng bánh trên cầu chủ động khi phát hiện trượt ADB sẽ ngắt mômen xoắn truyền đến bánh đối diện, tập trung lực kéo vào bánh bị trượt, giúp bánh này lấy lại lực bám và đưa xe thoát khỏi tình trạng nguy hiểm.
Hình 3.17 Mô phỏng hoạt động chức năng phanh bán trục ADB
3.6.1.2 ABS hoạt động kết hợp EBD (ABS / EBD)
Hệ thống phanh chống bó cứng (ABS) hiện nay được coi là một tiêu chuẩn an toàn bắt buộc trên ô tô Chức năng của ABS là ngăn chặn tình trạng khóa cứng của bánh xe khi người lái đạp phanh mạnh, từ đó giảm thiểu nguy cơ trượt lết trên đường Khi xảy ra tình huống này, ABS sẽ tự động điều chỉnh áp suất phanh đến từng bánh xe, giúp bánh xe không bị khóa cứng và vẫn có thể xoay theo hướng lái, đồng thời đảm bảo xe dừng lại an toàn Hệ thống ABS hoạt động hiệu quả trên nhiều loại mặt đường, bao gồm cả những nơi có hệ số ma sát thấp như đường tuyết và đường ướt.
Ngoài các nguyên nhân chủ quan liên quan đến điều kiện mặt đường, những yếu tố khách quan như chướng ngại vật bất ngờ, người đi bộ hay động vật băng qua đường đột ngột, hoặc các tình huống nguy hiểm trong giao thông cũng có thể khiến người lái phải đạp phanh mạnh Trong những tình huống này, hệ thống ABS sẽ ngăn chặn việc khóa cứng bánh xe, giúp người lái duy trì khả năng điều khiển xe một cách an toàn.
Hình 3.18 Mô phỏng hoạt động chức năng chống bó cứng phanh ABS
Chức năng chống bó cứng phanh ABS mang lại nhiều ưu điểm, nhưng cũng có hạn chế lớn là không giám sát được sự thay đổi về tải trọng ở các cầu xe khi phanh Khi xe phanh, gia tốc theo trục dọc và lực quán tính tác động lên xe và người lái từ phía sau sẽ làm thay đổi tải trọng trên cầu trước và cầu sau, trong đó cầu trước với động cơ chịu nhiều tải trọng hơn Tuy nhiên, ABS không thể xác định và phân phối lực phanh một cách hợp lý.
Chức năng phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake-Force Distribution) đã ra đời nhằm hỗ trợ phanh cùng với hệ thống ABS, giúp xe đạt hiệu quả phanh tối ưu ngay cả khi tải trọng thay đổi do lực quán tính EBD có thể được xem là một phần mở rộng của ABS, góp phần nâng cao hiệu suất phanh của xe.
EBD (Electronic Brakeforce Distribution) là công nghệ phanh tiên tiến, tự động điều chỉnh lực phanh trên các bánh xe, hiện đang được áp dụng rộng rãi trên các dòng xe hiện đại như BMW Lực phanh lý tưởng cần được phân phối đồng đều theo tải trọng trên từng bánh xe, nhưng do động cơ thường đặt ở phía trước, tải trọng trên bánh trước thường lớn hơn Khi phanh, lực quán tính làm thay đổi tải trọng, tăng ở bánh trước và giảm ở bánh sau Ngoài ra, trong trường hợp xe quay vòng, tải trọng cũng thay đổi, với bánh ngoài tăng và bánh trong giảm EBD giải quyết những vấn đề này bằng cách tính toán tốc độ giữa các bánh xe, từ đó điều chỉnh lực phanh để đảm bảo hiệu quả phanh tối ưu trong mọi tình huống.
Chức năng hỗ trợ tự động phanh EBD hoạt động dựa trên hệ thống chống bó cứng phanh ABS, nhưng có thêm cảm biến G (G-Sensor) để xác định tải trọng thay đổi Khi phanh, cảm biến G sẽ gửi tín hiệu G+ cho bánh xe có tải trọng lớn hơn và G- cho bánh xe đối diện Nếu xe vào cua bên phải quá nhanh, cảm biến sẽ nhận biết xe nghiêng về bên trái và gửi tín hiệu đến bộ điều khiển DSC8, thông báo về sự thay đổi trọng lượng Khi đó, EBD sẽ tự động tăng lực phanh cho hai bánh bên trái để ngăn chặn tình trạng mất lái, ngay cả khi người lái chưa đạp phanh.
Hệ thống EBD đảm bảo rằng cả 4 bánh xe đều nhận được lực phanh đồng đều Tuy nhiên, nếu không được điều chỉnh đúng cách, 2 bánh bên phải có thể nhận lực phanh quá mức, dẫn đến tình trạng xe mất cân bằng và dễ trượt ra khỏi mặt đường.
Hình 3.19 Sơ đồ phân phối lực phanh của EBD khi xe vào cua
Khi xe phanh gấp để tránh chướng ngại vật, trọng lượng sẽ dồn về hai bánh trước và khối động cơ Lúc này, hệ thống EBD tự động điều chỉnh lực phanh, giúp bánh sau nhận nhiều lực hơn bình thường, từ đó tối ưu hiệu suất phanh và rút ngắn quãng đường dừng xe.
Hình 3.20 Sơ đồ phân phối lực phanh của EBD khi xe thắng gấp
3.6.1.3 Kiểm soát lực phanh DBC (Dynamic Braking Control)
Khi gặp tình huống nguy hiểm, người lái thường phản ứng bằng cách đạp phanh mạnh, nhưng lực phanh có thể không đủ để dừng xe an toàn Chức năng kiểm soát lực phanh DBC sẽ tự động tăng áp suất phanh ở các bánh xe đến mức tối đa, giúp xe dừng lại nhanh chóng trên quãng đường ngắn nhất DBC hoạt động dựa trên thông tin về tốc độ và lực tác động lên bàn đạp phanh, nhận diện tình huống nguy hiểm, đồng thời thu thập dữ liệu về tốc độ bánh xe và độ mài mòn của má phanh để điều chỉnh lực phanh Chức năng này cũng phối hợp với hệ thống chống bó cứng phanh ABS, đảm bảo xe không bị trượt khi phanh với lực tối đa.
Hình 3.21 Mô phỏng hoạt động chức năng hỗ trợ phanh DBC 3.6.1.4 Kiểm soát lực kéo DTC (Dynamic Traction Control)
Chức năng kiểm soát lực kéo DTC, thuộc hệ thống cân bằng điện tử DSC, có thể được bật hoặc tắt qua nút nhấn DTC theo quyết định của người điều khiển, nhưng nhà sản xuất không khuyến khích điều này do những lợi ích tuyệt vời mà DTC mang lại Chức năng này thu nhận thông tin từ các cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến gia tốc và cảm biến góc lái, đồng thời điều chỉnh hệ thống bướm ga để tối ưu hóa công suất máy phù hợp với lực kéo của từng bánh xe Ngoài ra, DTC còn tác động vào hệ thống phanh ABS để điều chỉnh phanh các bánh xe, giảm thiểu nguy cơ trượt và khóa cứng, giúp xe duy trì sự ổn định trên mọi loại đường.
TIỀM HIỂU VỀ HỆ THỐNG XDRIVE KẾT HỢP VỚI DSC8+
CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG xDrive/DSC8+
- Hộp số phụ ATC 300 - Cảm biến nhiệt độ
- Cần điều chỉnh - Cảm biến tốc độ bánh xe
- Mô tơ trợ lực - Cảm biến DSC (Y-Sensor-2)
- Điện trở hiệu chỉnh - Bộ điều khiển DSC8+
- Cảm biến vị trí mô tơ - Bộ điều khiển hộp số phụ
Hình 4.1 Khung gầm xe BMW trang bị hộp số phụ ATC 300 Bảng 4.1 Các bộ phận cầu trước liên kết với hộp số phụ ATC 300
Mục lục Chú thích Mục lục Chú thích
1 Ống dẫn dầu lưu thông 4 Trục truyền động đến cầu trước
2 Trục dẫn động bên phải cầu trước 5 Bán trục cầu trước
3 Hộp số phụ 6 Trục dẫn động bên trái cầu trước
Hộp số phụ ATC 300
Hộp số phụ ATC 300 được dùng trên E60 / E61 là sản phẩm của dòng xe BMW 5 Series
Do không gian hạn chế của hệ thống truyền lực trên BMW 5 Series, hộp số phụ ATC 400 của BMW X3 không thể được sử dụng để phân phối tỷ lệ mômen giống như trên BMW X3 Thay vào đó, hộp số phụ ATC 300 với các thiết kế đã được sửa đổi được áp dụng Mặc dù ATC 300 không thể dẫn dòng công suất theo hướng chéo như ATC 400 và ATC 500 khi sử dụng xích, nhưng nó có khả năng chuyển dòng mômen theo hình chữ L thông qua việc sử dụng các bánh răng trụ tròn nhỏ.
Hộp số phụ ATC 300 đã được sửa đổi để cải thiện cơ cấu dẫn động và quá trình hoạt động của cần điều chỉnh Điểm khác biệt nổi bật giữa ATC 300 và các phiên bản ATC 400, ATC 500 là ATC 300 sử dụng cơ cấu bánh răng, trong khi ATC 400 và ATC 500 hoạt động bằng xích.
Hình 4.2 Hộp số phụ ATC 300 cùng các bộ phận
Bảng 4.2 Các bộ phận của hộp số phụ ATC 300
Mục lục Chú thích Mục lục Chú thích
1 Trục truyền động đến cầu trước 8 Vỏ ly hợp
2 Mặt bích dẫn động đến cầu trước 9 Mặt bích đầu ra đến cầu sau
3 Cam điều khiển 10 Trục truyền động đến cầu sau
4 Hộp số phụ 11 Mặt cắt các đĩa ly hợp ma sát
5 Bánh răng giảm tốc 12 Cơ cấu dẫn động
6 Bánh răng dẫn động 13 Bánh răng nhỏ dẫn động
7 Cần điều chỉnh 14 Bánh răng đầu ra
Dòng truyền năng lượng trên hộp số phụ ATC 300
Khi các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ bị tách ra, mômen xoắn sẽ không được truyền tới cầu trước, mà toàn bộ mômen xoắn sẽ được chuyển đến cầu sau Lúc này, trục đầu vào từ hộp số chính được kết nối trực tiếp với mặt bích đầu ra của trục truyền động đến cầu sau Các ly hợp nhiều đĩa ma sát đóng vai trò là bộ phận trung gian, giúp kết nối hoặc ngắt kết nối giữa đầu ra của trục truyền động đến cầu sau và đầu ra của trục truyền động tới cầu trước khi cần thiết.
Hệ thống xDrive điều chỉnh mômen xoắn giữa cầu trước và cầu sau bằng cách thay đổi áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát, dựa trên nhiều yếu tố như tình trạng lái xe, điều kiện mặt đường và lực kéo ở mỗi bánh xe Ví dụ, khi lực kéo ở cầu trước và cầu sau bằng nhau và người lái đạp hết ga tại vị trí dừng ở tay số 1, cầu sau sẽ duy trì mômen xoắn tốt hơn nhờ vào sự thay đổi trọng lượng xe do quán tính, làm tăng tải trọng ở cầu sau Khi đó, xDrive sẽ điều chỉnh để cầu sau nhận được nhiều mômen xoắn hơn, giúp cải thiện lực bám của các bánh xe.
Khi cầu trước đang ở trên bề mặt có lực kéo cao và cầu sau bị trượt, hệ thống xDrive sẽ điều khiển các đĩa ly hợp ma sát để cung cấp 100% mômen xoắn cho cầu trước Do tình trạng lực kéo hiện tại, mômen xoắn truyền tới cầu sau gần như không có Điều này có nghĩa là khi mômen xoắn tăng lên ở cầu trước, thì mômen xoắn ở cầu sau sẽ giảm tương ứng.
Hình 4.3 Đường truyền năng lượng của hộp số phụ ATC 300
Bảng 4.3 Đường truyền năng lượng của hộp số phụ ATC 300
Màu Chú thích Đỏ Mômen xoắn từ động cơ đến cầu sau
Xanh Mômen xoắn được truyền đến cầu trước
Xanh Đậm Chuyển động quay để dẫn động các đĩa ly hợp ma sát
Cấu tạo hộp số phụ ATC 300
Bộ phận dẫn động làm cho bánh răng nhỏ quay và ăn khớp với bánh răng trên cam điều khiển, từ đó cam điều khiển quay và cần điều chỉnh ép vào đĩa ly hợp Cần điều chỉnh này chuyển động quay thành lực dọc trục, nén hoặc kéo các đĩa ly hợp ma sát trong bộ ly hợp kiểm soát điện tử nhiều đĩa, đảm bảo tỷ lệ thuận với mômen xoắn từ động cơ.
Bộ điều khiển DSC8+ được đặt trong khoang động cơ bao gồm 3 bộ phận chính:
- Bộ điều khiển các chức năng được tích hợp thêm vào
- Phần thân cùng cảm biến áp suất
Các van đổi chiều được thêm vào cho phép kiểm soát chính xác hơn ở dải áp suất thấp, kết quả thu được là:
- Giảm tiếng ồn khi điều khiển
- Cải thiện chất lượng và tính thoải mái khi điều khiển
- Cải thiện việc tự động can thiệp phanh bằng chức năng kiểm soát hành trình
- Cải thiện tính chính xác của chức năng HDC
- Thực hiện chức năng bổ sung phanh
Cảm biến DSC được lắp đặt dưới ghế hành khách phía trước, cạnh hệ thống truyền lực, và tích hợp cảm biến đo gia tốc theo chiều dọc để hỗ trợ chức năng khởi hành ngang dốc, bên cạnh các cảm biến đo gia tốc ngang và gia tốc xoay xe đã có trước đó.
Hình 4.4 Cảm biến DSC (Y-Sensor-2)
Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG)
Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG) dùng mạng CAN-bus
Tùy vào các loại xe mà cơ cấu chấp hành được đặt ở các vị trí khác nhau:
∙ E60 / E61: dưới tấm thảm phía trước của ghế hành khách trước
∙ E83 (X3): dưới vỏ sàn xe phía sau
∙ E53 (X5): dưới ghế hành khách phía sau bên trái
Hình 4.5 Các bộ phận của bộ điều khiển hộp số phụ
Bảng 4.4 Các bộ phận của bộ điều khiển hộp số phụ
1 Tấm bảo vệ va đập
2 Bộ điều khiển hộp số phụ
Bộ điều khiển hộp số phụ điều chỉnh áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong bộ ly hợp nhiều đĩa, từ đó phân chia lực kéo giữa cầu trước và cầu sau một cách hợp lý theo yêu cầu.
Bộ điều khiển hộp số phụ nhận yêu cầu áp suất khóa từ bộ điều khiển DSC8+ và điều chỉnh mômen khóa của các đĩa ly hợp ma sát một cách phù hợp.
Chức năng yêu cầu cho nhiệm vụ này là điều khiển hộp số phụ (TCC), với việc cung cấp điện cho mạch điện cần thiết cho cơ cấu dẫn động, được tích hợp trong bộ điều khiển hộp số phụ VGSG.
Yêu cầu tạo áp suất khóa cho các đĩa ly hợp ma sát được chuyển thành chuyển động quay của mô tơ dẫn động Sau mỗi lần bugi ngắt đánh lửa, một quá trình chạy tham khảo của điện trở hiệu chỉnh diễn ra nhằm xác định đường đặc tính mômen động cơ Điều này ảnh hưởng đến áp suất khóa của các ly hợp ma sát theo góc quay của mô tơ, đồng thời tính đến sự hao mòn do ma sát gây ra.
Trong quá trình chạy tham khảo, ly hợp ma sát có thể hoàn toàn đóng hoặc mở Công suất đầu vào được đo theo góc thiết lập của mô tơ dẫn động trong quá trình này, giúp xác định thời điểm bắt đầu hoặc ngừng quá trình ngắt ly hợp Cảm biến Hall tích hợp trong mô tơ dẫn động sẽ xác định chính xác góc thiết lập.
Bộ điều khiển hộp số phụ tính toán các yếu tố liên quan đến đĩa ly hợp và dầu bôi trơn nhằm giảm ma sát cho các đĩa ly hợp ma sát Khi cần thiết, bộ phận này sẽ giới hạn áp suất khóa để giảm lực ma sát hiệu quả.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive / DSC8+
Bộ điều khiển DSC8+ của hệ thống xDrive được nâng cấp từ DSC8, tích hợp hai bộ vi xử lý để tối ưu hóa hiệu suất Để đảm bảo việc kiểm tra bơm dầu phanh và các van điện từ diễn ra chính xác, DSC8+ còn được trang bị thêm hai relay bán dẫn: một cho mô tơ bơm dầu phanh và một cho các van điện từ.
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống xDrive / DSC8+ tương tự như xDrive / DSC, bắt đầu từ việc kiểm tra các bộ phận khi xe di chuyển từ 0 km/h đến 6 km/h Hệ thống sẽ kích hoạt mô tơ bơm dầu phanh và các van điện từ để xác định tình trạng hoạt động của chúng Nếu xe có dấu hiệu giảm tốc tại 6 km/h, quá trình kiểm tra sẽ tiếp tục tại 15 km/h và tăng dần Nếu không có dấu hiệu dừng lại, hệ thống sẽ phát tín hiệu cảnh báo và đưa ra phương án điều khiển thay thế DSC cũng kiểm tra tốc độ bánh xe tại 2.75 km/h Khi kết hợp với xDrive, DSC8+ tính toán áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ, điều này rất quan trọng cho việc phân bố mô men xoắn từ động cơ Bộ điều khiển DSC8+ sử dụng mạng PT-CAN để gửi thông tin áp suất khóa đến VGSG, trong khi VGSG điều khiển các bộ phận của hộp số phụ và gửi dữ liệu về DSC8+ để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Sơ đồ mạch thủy lực của hệ thống xDrive / DSC8+ trên BMW 5 Series (E60 / E61)
Hình 4.6 Sơ đồ mạch thủy lực của hệ thống xDrive / DSC8+
Bảng 4.5 Các bộ phận trong hệ thống hoạt động thủy lực của xDrive / DSC8+
1 Xy lanh phanh chính 10 Phanh bánh xe, bánh trước bên trái
2 Cảm biến áp suất 11 Phanh bánh xe, bánh trước bên phải
3 Van đổi chiều 12 Phanh bánh xe, bánh sau bên phải
4 Van áp suất cao 13 Phanh bánh xe, bánh sau bên trái
5 Bơm hồi 14 Van đầu ra, bánh sau bên phải
6 Van đầu vào, bánh trước bên phải 15 Van đầu ra, bánh sau bên trái
7 Van đầu vào, bánh trước bên trái 16 Van đầu vào, bánh sau bên phải
8 Van đầu ra, bánh trước bên phải 17 Van đầu vào, bánh sau bên trái
9 Van đầu ra, bánh trước bên trái
Sơ đồ mạch điện hệ thống xDrive / DSC8+ trên BMW 5 Series (E60 / E61)
Hình 4.7 Sơ đồ mạch điện hệ thống xDrive / DSC8+
Bảng 4.6 Các bộ phận trong hệ thống hoạt động điện của xDrive / DSC8+
2 Cảm biến nhiệt độ bên ngoài
4 Cụm công tắc gắn trên trục lái (SZL) cùng nút nhấn HDC
5 Môđun kiểm soát hệ thống truyền lực điều khiển bằng điện tử (EGS)
6 Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG)
8 Mô tơ điện, cơ cấu dẫn động
10 Cảm biến vị trí mô tơ
11 Modun bàn đạp ga (FPM)
12 Bộ điều khiển mô tơ kỹ thuật số điện (DME)
13 Cảm biến tốc độ bánh xe, bánh trước bên phải
15 Điều khiển lực kéo chuyển động (DSC8+)
16 Cảm biến tốc độ bánh xe, bánh sau bên phải
17 Cảm biến mòn phanh, bánh sau bên phải
18 Cảm biến tốc độ bánh xe, bánh sau bên trái
20 Công tắc trung tâm của bảng điều khiển trung tâm (SZM)
22 Công tắc đèn phanh (BLS)
23 Cảm biến mòn phanh, bánh trước bên trái
24 Cảm biến mức dầu phanh
25 Cảm biến tốc độ bánh xe, bánh trước bên trái
27 Màn hình thông tin trung tâm
28 Cảm biến gia tốc xoay xe/theo chiều dọc/theo chiều ngang
29 Cảm biến đèn báo trời mưa (RLS)
30 Hệ thống truy cập dữ liệu trên xe (CAS)
