CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG TREO ĐIỆN TỬ ppt

Sơ đồ khối Các cụm đầu vào Bộ điều khiển Công tắc lựa chọn Cảm biến tay lái Công tắc đèn phanh Cảm biến tốc độ Cảm biến vị trí bướm ga ECU động cơ Công tắc khởi động số trung gian đối vớ

HỆ THỐNG TREO ĐIỆN TỬ

1 Lịch sử phát triển của hệ thống treo điện tử

• Hệ thống treo điều khiển bằng điện tử do Toyota phát minh và giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1984 và được gọi tên là TEMS(Toyota Electronical Modulated Suspension) tức là “Hệ thống treo điều khiển bằng điện tử của Toyota”

• Hệ thống này hiệân đang được áp dụng trên các model : Toyota Supra (MA70), Cressida (MX73)

2 Sơ đồ khối

Các cụm đầu vào Bộ điều khiển

Công tắc lựa chọn

Cảm biến tay lái

Công tắc đèn phanh

Cảm biến tốc độ

Cảm biến vị

trí bướm ga

ECU động cơ

Công tắc khởi động số trung

gian (đối với hộp số tự

động)

TEMS ECU

Giắc kiểm tra

Giảm chấn

Đèn báo TEMS

Các cụm đầu ra

Môtơ và cuộn dây điện từ ở mỗi giảm chấn

3 Sơ đồ mạch điện

4 Sơ đồ cấu tạo

5 Cấu tạo và hoạt động của các bộ phận

5.1 Công tắc lựa chọn

Công tắcc lựa chọn được lắp ở công xôn giũa(cạnh tần số) và được điều khiển bởi người lái để lựa chọn các chế độ lực giảm chấn, bình thường hay thể thao Các đèn LED trong công tắc lựa chon bật sáng khi khoá điện ở vị trí ON

Khi ở chế độ thể thao

cung cấp điện áp 12V

đến cực SW-S của

TEMS ECU, và khi ở

chế độ bình thường là

0V.

5.2 Cảm biến tay lái

Cảm biến này phát hiện góc và hướng quay volăng Nó bao gồm 1 cụm cảm biến tay lái và 1 đĩa có đục rãnh Cụm cảm biến tay lái được gắn vào ống trục lái, nó có hai đèn LED và hai Transitor quang Đĩa có rãnh được gắn vào trục lái chính và quay cùng nó

Đĩa rãnh có 20 rãnh và được đục quanh chu vi của nó và quay giữa đèn LED và Trasitor quang của cụm cảm biến tay lái

Transitor quang là một loại transitor mà bình thường không cho dòng điện

đi qua, nhưng nó sẽ cho dòng đi qua khi có ánh sáng chiếu vào nó

Khi volăng quay đĩa rãnh đục lỗ quay theo Hai đèn LED phát sáng do dòng điện từ cực Vs củ TEMS ECU chạy qua Aùnh sáng từ đèn LED chiếu qua đĩa rãnh đến các transitor quang Transitor quang bật, tắt liên tục do ánh sáng của đèn LED

Các transitor tr1 và tr2 sinh ra các tín hiệu tắt mở, vì vậy dòng điện từ cực

SS1 và SS2 của TEMS ECU chạy qua Tr1 và Tr2 phụ thuộc tín hiệu tắt mở này từ transitor quang Nếu quy ước thời gian dòng điện chạy qua là 1 và thời gian dòng điện không chạy qua là 0 thì sẽ có các tín hiệu như hình vẽ dưới TEMS ECU nhận biết góc và hướng quay của volang theo sự thay đổi của những tín hiệu

5.3 Công tắc đèn phanh

Công tắc này được gắn trên giá đỡ bàn đạp phanh Nó bật khi đạp phanh Dòng điện 12V tác động lên cực STP của TEMS ECU Tìn hiệu này được ECU sử dụng để nhận biết phanh có được đạp hay không

5.4 Cảm biến tốc độ

Cảm biến này gắn trong côngtơmet, bao gồm một nam châm và một công tắc lưỡi gà Ưùng với một vòng quay của nam châm cùng với dây côngtơmet, bốn xung được sinh ra bởi công tắc lưỡi gà Những tín hiệu này được gởi đén cực SPD của TEMS ECU để báo cho ECU biết tốc độ xe

5.5 Cảm biến vị trí bướm ga

Sơ đồ mạch điện và chuyển đổi tín hiệu

Cảm biến này được gắn ở họng hút để cảm nhận độ mở bướm ga Nó gửi các tín hiệu đến TEMS ECU qua ECU động cơ dưới dạng tín hiệu điện áp Một điện áp không đổi 5V từ ECU động cơ được cấp lên cực Vc của cảm biến

Khi tiếp điểm trượt dọc biến trở mở theo độ mở bướm ga, điện áp tác dụng lên cực VAT tỉ lệ với độ mở bướm ga

ECU động cơ biến đổi điện áp VAT này thành một trong tám tín hiệu bướm ga khác nhau để báo cho TEMS ECU biết độ mở bướm ga Bảng dưới chỉ

ra điện áp cực L1, L2 và L3 theo sự thay đổi góc mở bướm ga, ô trắng chỉ thị điện áp cao(5V) ô đậm chỉ thị rằng điện áp thấp (0V)

5.6 Công tắc khởi động số trung gian

Công tắc này được gắn trên hộp số tự động và nhận biết vị trí cần số Khi cần số ở vị trí N hay P, công tắc này bật làm điện áp cực NTR của TEMS ECU bằng 0V vì vậy ECU biết được tay số đang ở vị trí N hay P

(Lưu ý rằng các xe có TEMS được sản xuất hiện nay không dùng công tắc mà là một cảm biến.)

5.7 Bộ chấp hành

Bộ chấp hành được đặt ở đỉnh của mỗi xilanh, được dẫn động bằng điện từ nên có thể áp dụng một cách chính xác với các điều kiện hoạt động thay đổi liên tục Nam chân điện từ bao gồm bốn lõi startor và hai cặp cuộn dây

Dòng điện qua mỗ cặp cuộn day startor làm quay nam châm vĩnh cửu được gắn với cần điều khiển giảm chấn ECU thay đội cực của các lõi startor từ N sang S hay ngược lại, hay ở trạng thái không phân cực Nam châm vĩnh cửu quay bởi sức hút của lực điện từ do các cuôn dây startor tạo ra

Bốn bộ chấp hành lắp ở bốn giảm chấn được nối song song và cả bốn bộ hoạt động đồng thời, nam châm điện được ECU kích hoạt khoảng 0,15 giây mỗi lần

Sơ đồ mạch điện

Điện áp tại các cực ECU khi lực giảm chấn thay đổi chỉ ra như bảng dưới đây:

Lực giảm chấn Điện áp ở các cực ECU

Các chế độ hoạt động

 Lực giảm chấn mềm:

Khi lực giảm chấn chuyển động từ chế độ cứng hay trung bình sang mềm, dòng điện đi từ cực S- qua cực S+ của ECU đến nam châm điện làm nam châm vĩnh cửu quay ngược chiều kim đồng hồ đến vị trí mềm

 Lực giảm chấn trung bình

Khi lực giảm chấn chuyển từ chế độ cứng hay mềm sang trung bình, dòng điện từ cực S+ đến S- của ECU rồi đến nam châm điện, làm nam châm vĩnh cửu quay theo chiều kim đồng hồ đến vị trí trung bình

 Lực giảm chấn cứng

Khi lực giảm chấn chuyển từ chế độ mềm hay trung bình sang cứng, dòng điện từ cực SOL của ECU đến nam châm điện, làm nam châm vĩnh cửu quay ngược hoặc xuôi kim đồng hồ đến vị trí cứng

Lực giảm chấn mềm Lực giảm chấn trung bình Lực giảm chấn cứng

5.8 Giảm chấn

Cấu tạo và hoạt động của giám chấn về cơ bản giống như kiểu thông thường Kiểu giảm chấn này khác với kiểu thông thường ở chổ lực giảm chấn có thể điều chỉnh bằng cách mở hay đóng các lỗ tiếu lưu phụ Cần piston và van quay (chúng quay cùng một cụm với cần điều khiển) có các lỗ tiết lưu ở 3 mức như hình vẽ dưới Khi van quay quay, các lỗ tiết lưu được mở và đóng như bảng bên dưới và lực giảm chấn thay đổi theo 3 giai đoạn

Đặc tính lực giảm chấn

Lực giảm chấn nhẹ:Tất cả các lỗ tiết lưu đều mở, dòng dầu như hình vẽ: ï

Lực giảm chấn trung bình: Lỗ B mở, lỗ A và C đóng dòng dầu như hình vẽ:

Lực giảm chấn cứng: Tất cả các lỗ đều đóng dòng dầu như hình vẽ:

5.9 Đèn báo TEMS

Các đèn báo này (các đèn LED) cho biết lực giảm chấn hiện tại, chúng được gắn trong bản đồng hồ TEMS ECU phát dòng điện từ các cực SL, ML hay

FL tuỳ theo lực giảm chấn để bật sáng các đèn như hình vẽ Chúng cũng được sử dụng làm các đèn báo cho chức năng chẩn đoán cũng như dự phòng

Khoảng 2 giây sau khi khóa điện bật, tất cả 3 đèn đều sáng để kiểm tra xem các đèn Led có bị cháy không

6 Nguyên lý hoạt động

• Tài xế có thể chọn lựa một trong hai chế độ bình thường hoặc thể thao bằng các công tắc lựa chọn, khi đó ECU sẽ thay đổi độ cứng của giảm chấn

• Tùy theo tín hiệu của các cảm biến: tay lái, tốc độ, bướm ga, công tắc đèn phanh, công tắc số trung gian ECU cũng sẽ thay đổi độ cứng của giảm chấn

7 Các chế độ hoạt động của tems

7.1 Điều khiển chống chúi đuôi xe

Nó hạn chế sự chúi xe khi khởi hành hay khi tăng tốc đột ngột ECU phát

ra dòng điện từ cực SOL, đặt bộ chấp hành ở vị trí cứng dưới các điều kiện sau:

 ECU nhận thấy rằng tốc độ xe nhỏ hơn 20km/h

 ECU nhận được tín hiệu của cảm biến vị trí bướm ga rằng bướm ga mở rộng hay mở đột ngột

Khoảng 3 giây sau khi điều này xảy ra, hay sau khi xe đạt tốc độ 50km/h, chức năng chống chúi đuôi xe không còn tác dụng Dòng điện từ cực S+ hay cực S- đến bộ chấp hành như trước khi TEMS được đặt ở chế độ cứng Nó thay đổi lực giảm chấn trở về giá trị ban đầu

Công tắc lựa chọn

Lực giảm chấn

Mềm Cứng

Trung bình

Cứng

Sơ đồ hoạt động

7.2 Đ iều khiển chống nghiêng ngang

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 được 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 được chỉ ra ở đồ thị sau:

Công tắc lựa chọn

Cứng

Trung bình

Cứng

Sơ đồ hoạt động

7.3 Chống chúi mũi

Sơ đồ hoạt động

Nó hạn chế hiện tượng chúi đầu xe khi phanh Khi ECU phát hiện rằng

phanh đang hoạt động từ công tắc đèn phanh, ECU sẽ phát một dòng điện từ cực SOL, đặt bộ chấp hành ở vị trí cứng, vì vậy hạn chế được hiện tượng chúi đầu xe

- Điều khiển chống hiện tượng chúi đầu xe mất tác dụng khoảng 2 giây sau khi công tắc đèn phanh tắt và dòng điện đi từ cực S+ hay cực S- đến bộ chấp hành như trước khi TEMS được đặt ở vị trí cứng Nó thay đổi lực giảm chấn về chế độ được đặt ban đầu

7.4 Hoạt động ở tốc độ cao( Chỉ ở chế độ bình thường)

Sơ đồ hoạt động

Nó cải thiện khả năng ổn định lái ở tốc độ cao khi ECU nhận biết rằng tốc độ của xe lớn hơn hoặc bằng 120km/h, nó phát dòng điện từ cực S+ qua bộ chấp hành đến cực S-, thay đổi bộ chấp hành từ vị trí mềm sang vị trí trung bình để tăng lực giảm chấn một chút Vì vậy cải thiện được khả năng lái ổn định ở tốc độ cao

- Điều khiển khi tốc độ cao kết thúc khi tốc độ giảm xuống dưới 100km/h và dòng điện lại bắt đầu chạy từ cực S- đến bộ chấp hành như trước khi TEMS được đặt ở

vị trí trung bình điều này thay đổi lực giảm chấn ban đầu về chế độ mềm

Công tắc lựa chọn

Cứng

Trung bình (không thay đổi)

7.5 Chống chúi đuôi khi chuyển số( Chỉ có ở xe hộp số tự động)

Khi ECU phát hiện rằng tốc độ xe nhỏ hơn 10km/h và nó cũng đồng thời phát hiện cần số ở vị trí “N” hay “P”, ECU phát dòng điện từ cực SOL đặt bộ chấp hành ở vị trí cứng, vì vậy hạn chế sự chúi đuôi xe khi khởi hành

Điều khiển chống chúi đuôi chấm dứt khoảng 5 giây sau khi cần số chuyển từ

vị trí “N” hay “P” sang vị trí khác hay sau khi xe đạt tới tốc độ lớn hơn bằng 15km/h, dòng điện từ cực S+ hay cực S- đến bộ chấp hành giống như trước khi TEMS được đặt ở chế độ cứng Nó thay đổi lực giảm chấn trở về chế độ ban đầu

Sơ đồ hoạt động

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Tài liệu TCCS (Hệ thống điều khiển bằng máy tính của Toyota) – 1998

2 TEMS (Điều khiển hệ thống treo bằng điện tử) – Toyota – 1998

3 Understanding Automotive Electronics – Briben WB –1998

4 Automotive sensor – Professor B E John – 1994