Đồ án tốt nghiệp hệ thống ổn định VSC

Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Hệ thống VSC HỆ THỐNG KIỂM SOÁT ỔN ĐỊNH ĐIỆN TỬ VSC Vehicle Stability Control 4.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG VSC 4.1.1 Giới thiệu hệ thống VSC Hệ thống VSC được lắp lần đầu tiên trên xe Lexus LS 400 vào năm 1998. Sau đó được lắp trên các dòng xe sedan Lexus ES, GS năm 2000. Hình 4.1: Giới thiệu về VSC Và bây giờ hệ thống này đã trở thành thiết bò tiêu chuẩn hay tuỳ chọn không thể thiếu trên các xe du lòch hiện đại. 4.1.2 Thế nào là VSC? Bạn đã bao giờ cầm lái và gặp các tình huống sau đây chưa? . Xe vào khúc quanh với tốc độ cao và mặt đường trơn trượt. . Xe chạy với tốc độ cao và tránh xe khác đang lao thẳng tới mình. . Tránh một xe khác đang băng ngang qua đường. Điều gì sẽ xảy ra chắc hẳn là suy nghó “tai nạn” đã nằm trong đầu bạn rồi? Nhưng đối với những xe có trang bò hệ thống VSC thì bạn hoàn toàn yên tâm, vì hệ thống VSC hoạt động hoàn toàn tự động theo từng trạng thái của xe mà không cần sự can thiệp của người lái. 4.1.3 Lòch sử và khuynh hướng phát triển của hệ thống ổn đònh trên ôtô Năm 1971: Hệ thống phanh chống bó cứng ABS. Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại. 41 Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Hệ thống VSC (Anti-lock brake system) Năm 1989: Hệ thống chống trượt khi tăng tốc TRC. (Traction control) Năm 1998: Hệ thống trợ lực phanh khẩn cấp BAS. (Brake asisst system) Năm 1998: Hệ thống kiểm soát ổn đònh điện tử VSC. (Vehicle stability control) Hệ thống kiểm soát ổn đònh kết hợp với hệ thống lái VDIM. (Vehicle dynamics intergrated management) 4.1.4 Tổng quan về VSC Các khảo sát về tai nạn cho thấy khoảng 25% trên tổng số các vụ tai nạn ô tô gây chấn thương nghiêm trọng đều xảy ra do lái xe mất khả năng điều khiển bởi sự trượt ngang của các bánh xe. Các thao tác của người lái khi xe vận hành trên đường trơn ướt hoặc khi bất ngờ xuất hiện các tình huống nguy hiểm có thể khiến các bánh xe vượt quá giới hạn bám ngang cho phép. Lúc này, xe sẽ ở trạng thái quay vòng thiếu hoặc quay vòng thừa. Trạng thái quay vòng thiếu Trạng thái quay vòng thừa Hình 4.2: Các trạng thái trượt ngang Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại. 42 Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Hệ thống VSC Trong khi ABS và TRC chủ yếu được s dụng đ làm ổn đ nh hoạt động của phanh,ử ể ị của bàn đạp ga trong khi phanh và tăng t c, thì h th ng VSC đảm bảo sự ổn đònh việcố ệ ố lái và hướng lái của xe. Hệ thống này khi phát hiện được sự lái đột ngột, sự trượt ngang trên các mặt đường trơn và sau đó tạo ra sự điều khiển tối ưu của phanh ở mỗi bánh xe và công suất của động cơ để giảm độ trượt của bánh trước và độ trượt của bánh sau. Phương pháp điều khiển phanh (kiểm soát các bánh xe) đối với các bánh khác nhau tuỳ thuộc vào từng kiểu xe. 4.1.5 Phương pháp xác đònh trạng thái vận hành của xe - Xác đònh tốc độ và quỹ đạo quay vòng theo mong muốn của người lái. Việc này được thực hiện nhờ khả năng tính toán của VSC- ECU căn cứ trên tín hiệu phát ra từ các cảm biến tốc độ bánh xe và cảm biến góc xoay vô lăng. - Xác đònh tốc độ và quỹ đạo quay vòng thực tế của xe. Dựa vào tín hiệu phát ra từ cảm biến giảm tốc, cảm biến độ lệch của xe, mà VSC ECU có thể biết chính xác tốc độ và quỹ đạo của xe. Khi tốc độ quay vòng thực tế của xe nhỏ hơn giá trò tốc độ quay vòng mà người lái mong muốn, ECU xác đònh xe đang có xu hướng quay trượt bánh trước. Xu hướng quay trượt bánh trước Khi gia tốc ngang và góc trượt của ô tô cùng đồng thời có giá trò lớn, ECU xác đònh xe có xu hướng quay trượt bánh sau. Xu hướng quay trượt bánh sau Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại. 43 Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Hệ thống VSC Hình 4.3: Các xu hướng quay trượt của xe 4.1.6 Sự can thiệp của hệ thống VSC trong các tình huống trượt ngang của x a/ Quay vòng thiếu Giả sử ECU xác đònh các bánh xe ở cầu trước có biểu hiện trượt ngang khi ô tô đang quay vòng sang phải. Tuỳ theo mức độ trượt, ECU sẽ điều khiển giảm công suất động cơ bằng cách đóng bướm ga phụ đồng thời tác động phanh ở 2 bánh trước và bánh sau bên phải của ô tô nhằm kiềm chế sự trượt của xe. b/ Quay vòng thừa Nếu ô tô có biểu hiện xảy ra sự trượt ở các bánh sau khi đang quay vòng sang phải, ECU điều khiển tác động lực phanh ở bánh trước phía ngoài góc cua, tạo ra moment chống lại chống lại xu hướng quay vòng thừa. Ở một vài trường hợp, ECU cũng điều khiển tác động lực phanh cả bánh sau ở bên ngoài nếu cần thiết. Hình 4.4: Các tình huống quay vòng của xe 4.1.7 Ưu điểm của hệ thống VSC . Luôn theo dõi tình trạng vận hành của xe từ lúc xe bắt đầu khởi động. . VSC phản ứng cực nhanh vì hệ thống can thiệp hoàn toàn bằng điện tử. . Điều khiển tối ưu của phanh ở mỗi bánh xe. . Nâng cao hiệu quả phanh trong các tình huống khẩn cấp. . Cải thiện tối đa độ ổn đònh ngang của xe. 4.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VSC 4.2.1 Các bộ phận của VSC Hệ thống VSC có 3 phần chính : Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại. 44 Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Hệ thống VSC - Các chi tiết tương tác với người lái như : đèn và còi cảnh báo VSC nhằm nhắc nhở người lái rằng xe đang trong trạng thái nguy hiểm, công tắc điều khiển bật tắt hệ thống VSC. - Nhóm các chi tiết điện tử nhằm ghi nhận và xử lý thông tin về trạng thái hoạt động của xe, bao gồm : các cảm biến và ECU điều khiển. - Bộ phận chấp hành gồm cụm thuỷ lực với các van điện từ điều chỉnh áp suất dầu phanh, các cơ cấu phanh bánh xe và bướm ga phụ. Hình 4.5: Các bộ phận của VSC 4.2.2 ECU điều khiển trượt Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại. 45 Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Hệ thống VSC Hình 4.6: Sơ đồ khối của hệ thống VSC Hệ thống VSC dùng các van điện từ để điều khiển áp suất thuỷ lực do bơm tạo ra và tác động vào xylanh ở mỗi bánh xe theo 3 chế độ: giảm áp suất, giữ áp suất và tăng áp suất. Do đđó hạn chế được xu hướng quay trượt của bánh xe trước hoặc bánh xe sau. Hình 4.7: Biểu đồ điều khiển của ECU 4.2.3 Bộ chấp hành phanh Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại. 46 Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Hệ thống VSC Hình 4.8: Cụm thủy lực của VSC a/ Hoạt động của VSC VSC điều khiển áp suất thuỷ lực phanh bằng cách điều chỉnh mức truyền áp suất thuỷ lực do bơm trong bộ chấp hành phanh tạo ra, đến mỗi xylanh của bánh xe để khống chế sự quay trượt của bánh trước hay bánh sau. Lúc đo,ù ở các kiểu xe có chức năng nạp trước thì van điện từ nạp trước hoạt động để cùng tác động tới áp suất từ xylanh chính. Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại. 47 Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Hệ thống VSC Hình 4.9: Hoạt động của mạch dầu b/ Điều khiển để khử sự quay trượt của bánh trước Khi xe quay vòng sang phải, việc khống chế để khử sự quay trượt của bánh trước là tác động vào các phanh của bánh trước bên phải, bên trái và phanh của bánh sau bên trong của xe. Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại. 48 Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Hệ thống VSC Phương pháp điều khiển phanh (các bánh xe được điều khiển) đối với các bánh xe khác nhau thay đổi theo từng kiểu xe. Hình 4.10: Hoạt động của mạch dầu khi xe bi trượt bánh trước c/ Điều khiển để khử sự quay trượt của bánh sau Khi xe quay vòng sang phải, việc khống chế để khử sự quay trượt của bánh sau là tác động vào phanh của bánh trước bên trái của xe. Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại. 49 Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Hệ thống VSC Ở một vài trường hợp, ECU cũng điều khiển tác động lực phanh cả bánh sau ở bên ngoài nếu cần thiết. Phương pháp điều khiển phanh (các bánh xe được điều khiển) đối với các bánh xe khác nhau thay đổi theo từng kiểu xe. Hình 4.11: Hoạt động của mạch dầu khi xe bi trượt bánh sau 4.2.4 Cảm biến tốc độ Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại. 50 [...]... trong bình chứa ta phải gạt khoá điện về vò trí OFF và xả áp suất trong hệ thống cung cấp lực Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại 55 Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Hệ thống VSC a/ Sơ đồ mạch thuỷ lực Hình 4.19: Sơ đồ mạch thủy lực trong bộ trợ lực của hệ thống VSC Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại 56 Chương 4 Hệ thống VSC Đồ án tốt nghiệp b/ Cấu tạo của bộ trợ lực phanh Hình 4.19: Cấu tạo của xylanh chính... phanh và cánh bướm ga vẫn được thực hiện y như trong trường hợp phanh bình thường, khi mà xe không có trang bò các hệ thống ABS, EBD, BA, TRC và VSC 4.3.4 Sơ đồ mạch điện Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại 62 Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Hệ thống VSC Hình 4.25: Sơ đồ mạch điện trên xe Lexus LS400-trang1 Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại 63 Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Hệ thống VSC Hình 4.26: Sơ đồ mạch... của rôto Chính điện áp này báo cho VSC- ECU biết tốc độ của bánh xe Cảm biến tốc độ sẽ hoạt động không tốt nêu khe hở A năm ngoài giá trò cho phép Hình 4.12: Các hình ảnh về cảm biến tốc độ bánh xe của hệ thống VSC 4.2.5 Cảm biến giảm tốc Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại 51 Chương 4 Hệ thống VSC Đồ án tốt nghiệp Cảm biến giảm tốc cho phép VSC- ECU đo trực tiếp sự giảm tốc của xe trong quá trình phanh... biến độ lệch trong hệ thống VSC Sau đó mức lệch hướng được nhận biết từ phần phát hiện theo mức lệch và hướng lệch của miếng gốm áp điện, do tác động của lực coriolis được tạo ra quanh cái cộng hưởng Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại 54 Chương 4 Hệ thống VSC Đồ án tốt nghiệp Hình 4.17: Biểu đồ điện áp của cảm biến độ lệch 4.2.8 Đồng hồ táp lô Hình 4.18: Đèn chỉ báo của các hệ thống trên xe 4.2.9... Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại 61 Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Hệ thống VSC Lưu ý: Mã chẩn đoán sẽ bò xóa sau khi nối chân TC với chân E1 của giắc kiểm tra và đạp phanh 8 lần hoặc hơn trong vòng 3 giây Tham khảo: Nói chung tất cả các mà chẩn đoán trong ECU đều sẽ bò xóa khi tháo dây accu Tuy nhiên ở một vài kiểu xe hiện nay, mã chẩn đoán sẽ không bò xóa trừ khi ta thực hiện qui trình trên Hệ thống VSC. .. có các tín hiệu như hình vẽ Hình 4.14: Cảm biến góc xoay vô lăng của hệ thống VSC Hình 4.15: Bộ ngắt quang học của cảm biến góc xoay vô lăng 4.2.7 Cảm biến độ lệch của xe Cảm biến độ lệch của xe được lắp ở mặt cắt ngang bên phải của dầm ngang trong khoang hành lý Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại 53 Chương 4 Hệ thống VSC Đồ án tốt nghiệp Cảm biến độ lệch của xe sử dụng một con quay kiểu rung có hình... hệ thống mới trên ôtô hiện đại 63 Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Hệ thống VSC Hình 4.26: Sơ đồ mạch điện trên xe Lexus LS400-trang 2 Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại 64 Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Hệ thống VSC Hình 4.27: Sơ đồ mạch điện trên xe Lexus LS400-trang 3 Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại 65 ... hiện đại 60 Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Hệ thống VSC Chức năng kiểm tra ban đầu chỉ được thực hiện một lần sau mỗi khi bật công tắc máy 4.3.2 Chức năng chẩn đoán Nếu ECU điều khiển trượt phát hiện một sự cố trong các hệ thống ABS, EBD, BA, TRC v VSC thì tương ứng với từng sự cố được phát hiện đèn sẽ chỉ báo hoặc sáng lên để báo cho người lái về sự cố này Đồng thời các DTC ( mã chẩn đoán hư hỏng) được lưu... hồi, van trượt kiểu pittông, cần phản lực và đóa phản lực bằng cao su c/ Chế độ tăng áp suất ( áp suất thấp) Hình 4.20: Hoạt động của xylanh chính khi VSC tăng áp (áp suất thấp) Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại 57 Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Hệ thống VSC (1) Lực điều khiển của bàn đạp được truyền như sau: từ cần điều khiển đến pittông lực sau đó đến pittông của xylanh chính (2) Chế độ đặt tải ở lò... đến bàn đạp phanh Và một cơ chế trợ lực biến đổi được thực hiện, trong đó tỷ số lực khi áp suất cao thấp hơn khi áp suất thấp Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại 58 Chương 4 Hệ thống VSC Đồ án tốt nghiệp e/ Chế độ giữ áp suất Hình 4.22: Hoạt động của xylanh chính khi VSC giữ áp Trong trạng thái này, lực tác động qua bàn đạp phanh và áp suất của xylanh chính cân bằng với nhau Nói khác đi, các lực của . nghiệp Chương 4. Hệ thống VSC HỆ THỐNG KIỂM SOÁT ỔN ĐỊNH ĐIỆN TỬ VSC Vehicle Stability Control 4.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG VSC 4.1.1 Giới thiệu hệ thống VSC Hệ thống VSC được lắp lần. Các bộ phận của VSC 4.2.2 ECU điều khiển trượt Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại. 45 Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Hệ thống VSC Hình 4.6: Sơ đồ khối của hệ thống VSC Hệ thống VSC dùng các. hệ thống ổn đònh trên ôtô Năm 1971: Hệ thống phanh chống bó cứng ABS. Những hệ thống mới trên ôtô hiện đại. 41 Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Hệ thống VSC (Anti-lock brake system) Năm 1989: Hệ