CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG TREO CÓ ĐIỀU KHIỂN TRÊN Ô TÔ DU LỊCH

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TREO CÓ ĐIỀU KHIỂN 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống treo 1.1.1 Công dụng của hệ thống treo Hệ thống treo là tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TREO CÓ ĐIỀU KHIỂN 5

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống treo _51.1.1 Công dụng của hệ thống treo _51.1.2 Những yêu cầu của hệ thống treo 51.1.3 Phân loại hệ thống treo 61.1.3.1 Theo cấu tạo của phần tử hướng _61.1.3.2 Theo cấu tạo của phần tử đàn hồi _71.1.3.3 Theo phương pháp dập tắt dao động 81.2 Giới thiệu về hệ thống treo có điều khiển _81.2.1 Khái quát chung về hệ thống treo có điều khiển 81.2.2 Giới thiệu về hệ thống treo tích cực _91.2.3 Giới thiệu về hệ thống treo bán tích cực _12

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HTT CÓ ĐIỀU KHIỂN _14

2.1 Cơ sở lý thuyết điều khiển _142.1.1 Lý thuyết điều khiển _142.1.2 Các nguyên tắc điều khiển 142.1.3 Phân loại hệ thống điều khiển _162.1.4 Các phương pháp điều khiển 172.1.4.1 Các phương pháp điều khiển thông thường 172.1.4.2 Các phương pháp điều khiển thông minh _182.2 Hệ thống treo điều khiển điện tử EMS 182.2.1 Giới thiệu về EMS 182.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống EMS 192.2.2.1 Điều khiển lực giảm chấn và độ cứng của lò xo 192.2.2.2 Điều khiển độ cao của xe 242.3 Kết cấu một số giảm chấn có điều khiển 282.3.1 Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi _292.3.1.1 Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi kiểu “ ON/OFF” _292.3.1.2 Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi liên tục _302.3.2 Giảm chấn từ hóa MR (Magneto-Rheological) 322.3.3 Giảm chấn ma sát 34

CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO CÓ ĐIỀU KHIỂN _36

3.1 Xây dựng mô hình khảo sát hệ thống treo có điều khiển bán tích cực 363.1.1 Cơ sở xây dựng mô hình khảo sát hệ thống treo có điều khiển 363.1.2 Thiết lập phương trình trạng thái mô tả hệ thống treo bán tích cực _383.1.3 Khảo sát các thông số ảnh hưởng dựa trên đặc tính tần số biên độ _433.2 Mô phỏng HTT bán tích cực và so sánh với hệ thống treo bị động 45

3.2.1 Các thông số của hệ thống treo xe du lịch 453.2.2 Mô phỏng thiết kế bộ phục hồi chu trình LTR _463.2.3 Mô phỏng thiết kế bộ điều khiển bán tích cực. 483.2.4 Nhận xét kết quả khảo sát 503.2.4.1 Khảo sát trong miền tần số đối với bộ điều khiển LQG (không tínhnhiễu đo lường và kích thích). 503.2.4.2 Nhận xét kết quả mô phỏng 51

CHƯƠNG 4 CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT HT TREO Ô TÔ DU LỊCH _53

4.1 Chẩn đoán kỹ thuật hệ thống treo 534.1.1 Mục đích của chẩn đoán kỹ thuật _534.1.2 Ý nghĩa của chẩn đoán kỹ thuật 544.2 Một số tiêu chuẩn trong kiểm tra hệ thống treo _554.2.1 Tiêu chuẩn về độ ồn _554.2.2 Tiêu chuẩn về độ bám đường của ECE 574.3 Đánh giá chất lượng hệ thống treo _574.3.1 Chất lượng của hệ thống treo 574.3.2 Độ bám dính bánh xe trên nền đường _584.4 Phương pháp và thiết bị chẩn đoán _604.4.1 Bằng quan sát 604.4.2 Chẩn đoán trên đường _604.4.2.1 Độ ồn trong 604.4.2.2 Độ ồn ngoài 604.4.2.3 Đo trên mặt đường xấu _614.4.3 Đo trên bệ chẩn đoán chuyên dụng _614.4.3.1 Mục đích 614.4.3.2 Sơ đồ nguyên lý _624.4.3.3 Phương pháp đo _634.4.3.4 Kết quả đo _634.4.4 Chẩn đoán trạng thái giảm chấn khi đã tháo khỏi xe 644.5 Chẩn đoán, kiểm tra hệ thống treo khí và điều khiển điện tử (EMS) _654.5.1 Chẩn đoán và chức năng an toàn _654.5.2 Kiểm tra tín hiệu đầu vào _664.5.3 Kiểm tra tình trạng điều khiển lực giảm chấn _67

KẾT LUẬN _68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC _70

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô và kỹ thuật điện tử thì tất

cả các hệ thống trên ô tô nói chung và hệ thống treo nói riêng ngày được hoànthiện hơn, chất lượng hơn và tối ưu hơn

Hiện nay, với lượng xe tham gia giao thông rất lớn nên ngoài việc đảm bảocho ô tô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, thì cảm giác êm dịu thoải mái là vôcùng cần thiết Nó không chỉ đơn thuần an toàn cho ô tô mà còn cho cả ngườilái, hành khách, hàng hóa, môi trường xung quanh ô tô chuyển động và cả vềmặt kinh tế Vì thế, trên ô tô một trong những bộ phận có tính quyết định đếnkhả năng đó là hệ thống treo

Đối với sinh viên ngành cơ khí động lực việc chuẩn đoán kỹ thuật về hệthống treo càng có ý nghĩa thiết thực hơn Bên cạnh đó cần phải khẳng định một

ý nghĩa tương đối trong thực tiễn hiện tại chẳng hạn như là: Giúp cho người cán

bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật trong việc quản lý có thể chẩn đoán tốt hoạt độngcủa ô tô trong điều kiện làm việc cụ thể Giúp cho người sử dụng có sự am hiểunhất định để vận hành ô tô, để tạo sự thuận lợi trong việc bảo dưỡng, bảo trì ô

tô Và đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật kịp thời nhanh chóng phát hiện, tìm ranhững hư hỏng cục bộ, nguyên nhân của hư hỏng và biện pháp khắc phục, bảodưỡng, sửa chữa những hư hỏng của hệ thống treo ô tô

Cũng vì những lý do trên, em đã lựa chọn đề tài đồ án tốt nghiệp là: “CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG TREO CÓ ĐIỀU KHIỂN TRÊN Ô TÔ DU LỊCH”

Đồ án tốt nghiệp gồm các nội dung chính như sau:

-Mở đầu

-Chương1 Giới thiệu hệ thống treo có điều khiển.

-Chương 2 Phân tích kết cấu hệ thống treo.

-Chương 3 Tính toán mô phỏng hệ thống treo có điều khiển.

-Chương 4 Chẩn đoán kỹ thuật hệ thống treo.

-Kết luận

Qua thời gian 3 tháng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Huy Sơn

và các thầy trong bộ môn ô tô quân sự, em đã hoàn thành nội dung đồ án đượcgiao Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên đồ án của em sẽ không tránh khỏinhững thiếu sót Em rất mong sự chỉ bảo của các thầy để đề tài tốt nghiệp của

em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TREO CÓ ĐIỀU KHIỂN

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống treo

1.1.1 Công dụng của hệ thống treo

Hệ thống treo là tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe (cầu xe)với khung xe (hoặc vỏ xe) để đảm bảo độ êm dịu chuyển động và an toànchuyển động trên cơ sở tạo các dao động của thân xe và của các bánh xe Giảmcác tải trọng va đập cho xe khi chuyển động trên địa hình không bằng phẳng.Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực dọc trục và mô men tácđộng giữa bánh xe và khung xe (vỏ xe)

Hệ thống treo hoàn chỉnh gồm 4 bộ phận chính với các chức năng riêngbiệt :

- Bộ phận đàn hồi: Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các lực thẳngđứng từ đường, giảm tải trọng động và đảm bảo độ êm dịu chuyển động cho xekhi xe chuyển động trên các loại đường khác nhau

- Bộ phận giảm chấn: Giảm chấn có chức năng dập tắt dao động tần số thấp củathân xe và của bánh xe bằng cách biến cơ năng của các dao động thành nhiệtnăng

- Bộ phận dẫn hướng: Dùng để truyền các lực ngang, lực dọc trục và mô men từmặt đường lên khung xe (vỏ xe) Động học của bộ phận dẫn hướng xác địnhdịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tínhquay vòng của ô tô

- Bộ phận ổn định: Chống xoắn khung xe

1.1.2 Những yêu cầu của hệ thống treo

- Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của

xe như chạy trên nền đường tốt hoặc xe có khả năng chạy trên nhiều địa hình

- Bánh xe có khả năng dịch chuyển trong một giới hạn không gian hạn chế

- Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệthống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá huỷ các quan

hệ động lực học và động học của truyền động bánh xe

- Không gây nên va đập tại các mối liên kết khung hoặc vỏ

- Có độ đàn hồi cao, nhỏ gọn

- Có độ tin cậy lớn, trong điều kiện sử dụng phù hợp với tính năng kỹ thuậtkhông gặp phải những hư hỏng bất thường

- Giá thành thấp, độ phức tạp của các kết cấu không quá lớn

- Có khả năng chống rung và chống va đập của các bộ phận trong hệ thống

- Đảm bảo điều kiện làm việc của xe ở tốc độ cao

1.1.3 Phân loại hệ thống treo

Hệ thống treo ô tô thường được phân loại dựa vào cấu tạo của phần tử đàn hồi,phần tử hướng và theo phương pháp dập tắt dao động

1.1.3.1 Theo cấu tạo của phần tử hướng

- Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên phảicủa một cầu được liên kết cứng với nhau bằng dầm cầu liền hoặc vỏ cầu cứng.Khi đó dao động hoặc chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc mặt phẳngthẳng đứng) của bánh xe bên này làm ảnh hưởng, tác động đến bánh xe bên kia

và ngược lại

Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc.

1-Thân xe; 2-Giảm chấn; 3-Dầm cầu; 4-Nhíp

Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc là cấu tạo đơn giản giá thành khôngcao và đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho các xe có tốc độ chuyển động khôngcao Nếu hệ thống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi loại nhíp thì nó đảmnhiệm cả chức năng của phần tử hướng Hệ thống treo phụ thuộc được sử dụng

ở rất nhiều xe như: các loại xe tải hạng nhẹ; cầu trước các xe tải như HINOFF3H, KAMAZ 55111

- Hệ thống treo độc lập: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh xe bênphải không có liên kết cứng với nhau, chúng chỉ được nối gián tiếp với nhauthông qua khung xe hoặc vỏ xe Chính vì vậy mà dao động hay chuyển dịch củacác bánh xe là độc lập nhau Ưu điểm của hệ thống treo độc lập là bảo đảm độ

êm dịu chuyển động của xe nhưng kết cấu phức tạp, giá thành đắt nên chỉ được

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống treo cân bằng

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống treo cân bằng

Hệ thống treo cân bằng thường gặp ở những xe nhiều cầu có tính năng thôngqua cao Những xe đó có ba hoặc bốn cầu trong đó bố trí hai cầu liền nhau Hệthống treo của những cầu này thường là hệ thống treo cân bằng phụ thuộc

1.1.3.2 Theo cấu tạo của phần tử đàn hồi

- Phần tử đàn hồi là kim loại gồm: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn Đây là loạiphổ biến nhất ở các ô tô quân sự và xe bọc thép bánh hơi

- Phần tử đàn hồi là khí nén gồm: phần tử đàn hồi khí nén có bình chứa làcao su kết hợp sợi vải bọc cao su làm cốt, dạng màng phân chia và dạng liên hợp

- Phần tử đàn hồi là thuỷ khí có loại kháng áp và loại không kháng áp

- Phần tử đàn hồi là cao su có loại làm việc ở chế độ nén và làm việc ởchế độ xoắn

1.1.3.3 Theo phương pháp dập tắt dao động

- Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thuỷ lực, gồm giảm chấn dạng đòn

và dạng ống

- Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học giữa các chi tiết của phần tử đàn hồi

và trong phần tử hướng

1.2 Giới thiệu về hệ thống treo có điều khiển

1.2.1 Khái quát chung về hệ thống treo có điều khiển

Khi xe ô tô chuyển động trên mặt đường không bằng phẳng, xe phải chịutải trọng dao động do mặt đường mấp mô gây ra Những dao động này ảnhhưởng xấu đến tuổi thọ của xe và đặc biệt là gây ra cảm giác không thoải máicho hành khách trên xe Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của dao động ô tôtới cơ thể con người đều đi tới kết luận nếu con người phải chịu đựng lâu trongmôi trường dao động ô tô sẽ mắc những bệnh thần kinh và não Vì vậy mà tính

êm dịu trong chuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng của xe Đểđáp ứng những yêu cầu về độ êm dịu khi chuyển động thì hệ thống treo trên xehiện đại đã có những công nghệ và giải pháp điều khiển hệ thống treo qua đóđáp ứng được yêu cầu đặt ra Qua các tài liệu nghiên cứu về hệ thống treo điềukhiển có thể phân loại các phương pháp điều khiển hệ thống treo như sau:

Theo vị trí dập tắt dao động:

-Điều khiển dập tắt dao động khối lượng phần treo

-Điều khiển dập tắt dao động khối lượng phần không treo.

-Điều khiển kết hợp

Theo mức độ điều khiển:

-Hệ thống treo bán tích cực

-Hệ thống treo tích cực

Theo tín hiệu phản hồi:

-Điều khiển theo phản hồi trạng thái

-Điều khiển theo phản hồi tín hiệu ra

Theo nguyên tắc điều khiển:

-Điều khiển cục bộ

-Điều khiển toàn cục

Các giải pháp điều khiển rất đa dạng, từ những phân tích trên, trong nội dung

đồ án tiến hành phân tích từng giải pháp cụ thể trong đó tập trung vào một số giảipháp chính là theo mức độ điều khiển

1.2.2 Giới thiệu về hệ thống treo tích cực

Hệ thống treo tích cực hay còn gọi là treo thích ứng, là một công nghệ trên ô

tô, nó điều khiển sự chuyển động thẳng đứng của bánh xe thông qua hệ thống vimạch, thay vì chuyển động của bánh xe được xác định hoàn toàn bởi mặt đường

Do đó hệ thống này hầu như loại bỏ được vấn đề nghiêng ngang, sự chúi đầu hayđuôi xe trong những trường hợp xe vào cua, phanh hoặc tăng tốc Công nghệ nàygiúp chiếc xe đạt được tính êm dịu và tính năng lái cao hơn, bằng cách giữ chobánh xe vuông góc với mặt đường khi vào cua, nhờ đó tăng thêm độ bám và sựđiều khiển xe Vi mạch điều khiển sẽ phát tín hiệu chuyển động của thân xe từ cáccảm biến gắn trên xe và dùng các dữ liệu được tính toán bởi thuật toán điều khiển,

từ đó sẽ điều khiển hoạt động của hệ thống treo

Hệ thống treo tích cực sử dụng các bộ chấp hành riêng biệt để tạo ra các lựcđến từng bộ phận đàn hồi một cách độc lập ở mỗi bánh xe để cải thiện tính năngvận hành Nhược điểm của thiết kế này là chi phí cao, làm thêm sự phức tạp cũngnhư làm tăng khối lượng cho toàn hệ thống, phải bảo dưỡng khá thường xuyên vàsửa chữa khi cần phải cài đặt Việc bảo dưỡng cũng là một vấn đề khi chỉ có những

đại lý ủy quyền của hãng mới có dụng cụ và kỹ thuật viên đủ khả năng sửa chữacũng như chẩn đoán hư hỏng một cách chính xác Các hệ thống treo tích cực cơbản nhất hiện đang được sử dụng trên ô tô được thể hiện trên hình 1.4.

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý các hệ thống treo tích cực

a- Hệ thống Lotus, b- Hệ thống Wiliams, c- Hệ thống điều chỉnh mô đun đàn hồi thủy lực có điều chỉnh áp suất thủy

lực bổ trợ và lo xo đàn hồi xoắn ốc, d- Hệ thống Horvat, 1- Thân xe, 2- Cảm biến thủy lực, 3- Cảm biến hành trình, 4- Bình tích năng, 5- Bơm cấp, 6- Van điều khiển, 7- Xylanh dẫn hướng, 8- Cảm biến gia tốc, 9- Van tiết lưu, 10- Van tỷ lệ, 11- Nguồn cấp khí, 12- Van phân phối khí, 13- Van điều hòa,

14-Bình chứa dầu, 15- Piston van giảm chấn , 16- Lò xo xoắn ốc,

17- Mô đun đàn hồi bổ sung

Hệ thống đòi hỏi nhiều năng lượng nhất là hệ thống Lotus (hình 1.4a) Phầnchính của thiết bị là bốn mô đun thủy lực, bình tích năng bổ trợ, các phần chính nàyluôn liên hệ với từng cảm biến tải trọng sinh ra giữa bánh xe và thân xe Cảm biếntải trọng cung cấp thông tin cho mạch điều khiển và đưa tải trọng đặt lên bánh xe

về giá trị tĩnh Nếu như một bánh xe vượt qua mô cao trên mặt đường, tải trọng của

bánh xe tăng lên và bánh xe có xu hướng bị nâng lên gần thân xe Trên hệ thốngtreo tích cực khả năng tăng tải trọng cho bánh xe sẽ bị giảm bớt Van tự động điềuchỉnh trong mô đun sẽ tháo bớt chất lỏng ra khỏi xi lanh nhờ đó bánh xe có khảnăng đảm bảo ở giá trị tải trọng tức thời Điều này có nghĩa là mô đun đàn hồi củabánh xe không tác động thêm tải trọng do ảnh hưởng của sự không bằng phẳng củamặt đường Như vậy có thể nói chỉ có bánh xe bị nâng cao để vượt qua mấp mô màthân xe không bị gây nên tác động xấu Để thân xe không bị dịch chuyển khi vượtqua chướng ngại vật tiếp theo cần thiết đưa thêm một mạch điều khiển phụ thuộcvào chiều cao hành trình bánh xe để giữ cho thân xe ở vị trí thiết kế Việc này đề rayêu cầu cho hệ thống treo tích cực phải có khả năng khắc phục chiều cao mấp môbất kỳ theo thiết kế, với thời gian vô cùng ngắn (vài miligiây) Thực hiện điều đócần tiêu hao công suất chừng 10kW để nâng cao tính tiện nghi của ô tô con Với ô

tô tải nhỏ và ô tô buýt năng lượng tiêu thụ cho tự động điều chỉnh còn cao hơn rấtnhiều

Hệ thống treo như thế có yêu cầu rất cao về quan hệ động học thân xe vớibánh xe so với hệ thống treo thụ động truyền thống Thân xe cần phải được giữ ổnđịnh trong khoảng làm việc rộng của bánh xe và bánh xe cần phải lăn theo hìnhdạng hình học của mặt đường Bởi vậy hành trình dịch chuyển của bánh xe đòi hỏilớn hơn nhiều so với hệ thống treo thụ động Việc này còn liên quan tới sự thay đổi

độ chụm bánh xe xuất hiện ở hành trình nén và trả, đặc biệt là khi chuyển độngthẳng

Trên hình 1.4c là hệ thống tương tự hệ thống đàn hồi thủy khí nhưng chỉđiều chỉnh chuyển dịch thân xe xuất hiện khi vượt mấp mô liên tục Hệ thống sửdụng bóng khí làm bộ phận đàn hồi, vì không đòi hỏi nhiều năng lượng được thểhiện trên hình 1.4d Trên hệ thống đàn hồi thủy khí cần phải có bình tích năngphụ để chứa chất lỏng có áp suất dư thừa, đảm bảo sự chuyển dịch theo yêu cầucủa thân xe Lượng dầu này cũng nhận được từ bình chứa tích năng chính với ápsuất lớn nhất Sự khác nhau về áp suất hai bình được thực hiện nhờ van tiết lưu Trên hệ thống đàn hồi bằng khí nén, khí nén được cung cấp vào mô đunlấy từ bình chứa trung tâm (đảm bảo về cả thể tích lẫn áp suất) Trong các bóng

khí nén, lượng khí tuy lớn nhưng áp suất thấp hơn bình chứa trung tâm, do vậybình chứa trung tâm cần thể tích nhỏ và áp suất cao hơn, để có khả năng cấp khívào các bóng khí tương ứng So với loại sử dụng mô đun thủy-khí thì tổn thấtnăng lượng nhỏ hơn nhiều Ngoài ưu điểm tiêu thụ ít năng lượng hệ thống này

sử dụng hệ thống treo Mc.Pherson và có thể san đều tải trọng theo lực bên nếu

bố trí hợp lý bóng khí nén và giảm chấn (vị trí bóng khí có thể nằm chéo haygiảm chấn nằm xiên đối xứng)

1.2.3 Giới thiệu về hệ thống treo bán tích cực

Hệ thống treo bán tích cực là hệ thống treo có khả năng dập tắt nhanh daođộng thẳng đứng trong khoảng làm việc rộng, được tạo nên bởi sự điều khiểnthông qua núm chọn hay nhờ điều khiển điện tử

Hình 1.5:Sơ đồ hệ thống treo bán tích cực

1- Đồng hồ tốc độ, 2- Núm chọn, 3- Bộ điều khiển từ, 4- Giảm chấn,

5-Block van điều khiển, 6- Cảm biến mặt đường

Trên hình 1.5 là sơ đồ hệ thống treo có giảm chấn làm việc theo vị trí númđiều khiển Tính chất điều chỉnh của dao động khi xe hoạt động được chọn theocác chế độ đường định trước theo ý đồ sử dụng của lái xe, có thể là thành phố,

xa lộ, liên tỉnh, đường ngắn, đường trường, đường đua… Ba chương trình hoạtđộng được thiết lập sẵn phụ thuộc vào trạng thái làm việc của giảm chấn thôngqua núm chọn trên bảng điều khiển của xe Lực cản giảm chấn có thể tăng hay

giảm tùy thuộc vào sự tăng giảm của tốc độ dịch chuyển piston giảm chấn thôngqua thay đổi các lỗ van tiết lưu để thay đổi dòng chảy chất lỏng bên trong.

Trên xe còn sử dụng ba chế độ điều chỉnh khoảng sáng gầm xe chọn sẵnbằng núm chọn, bộ điều khiển điện tử 3 duy trì các khoảng làm việc trong vùngđược thiết lập (hình 1.5b) Mục đích chính của hệ thống thiết lập và điều chỉnhchiều cao thân xe nhằm đảm bảo khả năng hoạt động ở tốc độ cao, duy trì ổnđịnh góc nghiêng ngang bánh xe, tối ưu hệ số cản không khí, áp lực không khítác động lên đầu xe

Hệ thống là bán tích cực vì không hoàn thiện các chế độ tự động:

- Không có cảm biến xác định lực trong giảm chấn

- Không có khả năng tự chuyển sang chế độ làm việc khác, khi tốc độdịch chuyển của piston giảm chấn vượt quá giá trị cho phép

- Không điều chỉnh chế độ làm việc theo các thông tin của trạng tháilàm việc tức thời

Kết luận chương 1: Hệ thống treo có điều khiển là hệ thống treo sử dụng những

công nghệ hiện đại áp dụng vào các xe hiện đại ngày nay Cũng nhờ các côngnghệ hiện đại trên mà xe ô tô hiện đại nói chung cũng như xe du lịch nói riêngngày càng nâng cao tính êm dịu khi chuyển động Vì vậy hành khách ngày càngcảm thấy thoải mái khi ngồi trên xe trên những hành trình dài hay khi đi trênnhững mặt đường xấu Nhược điểm của sử dụng hệ thống treo có điều khiển làrất phức tạp, chi phí cao và khó sửa chữa bảo dưỡng Việc sửa chữa hay bảodưỡng hệ thống phải được làm ở những trung tâm của hãng có đầy đủ các trangthiết bị kỹ thuật phục vụ bảo dưỡng sửa chữa Tuy nhiên những nhược điểm trênkhông phải là những nhược điểm đáng kể do đó hệ thống treo có điều khiểnđang ngày càng được áp dụng phổ biến cho các xe du lịch hiện đại

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG

TREO CÓ ĐIỀU KHIỂN 2.1 Cơ sở lý thuyết điều khiển

2.1.1 Lý thuyết điều khiển

Điều khiển là quá trình thu thập thông tin, xử lý thông tin và tác động lên

hệ thống để đáp ứng của hệ thống “gần” với mục đích định trước Điều khiển tựđộng là quá trình điều khiển không có sự tác động của con người Các thànhphần cơ bản của hệ thống điều khiển

Hình 2.1: Lưu đồ hệ thống điều khiển tự động

r(t): Tín hiệu vào, tín hiệu chuẩn, c(t): Tín hiệu ra, c ht (t): Tín hiệu hồi tiếp

e(t): Sai số, u(t): Tín hiệu điều khiển.

2.1.2 Các nguyên tắc điều khiển

+ Nguyên tắc thông tin phản hồi: Muốn hệ thống điều khiển có chất lượng caothì bắt buộc phải có phản hồi thông tin, tức phải có đo lường các tín hiệu từ đốitượng

Các sơ đồ điều khiển dựa trên nguyên tắc phản hồi thông tin:

- Điều khiển bù nhiễu

Nguyên tắc bù nhiễu là sử dụng thiết bị bù nhiễu để giảm ảnh hưởng củacác tác động không mong muốn Đây là nguyên nhân trực tiếp gây ra các sailệch về quá trình điều khiển của hệ thống Thiết bị bù nhiễu này tác động trựctiếp vào đối tượng điều khiển và trong suốt qua trình điều khiển của bộ điềukhiển

- Điều khiển san bằng sai lệch

Hình 2.2: Lưu đồ hệ thống điều khiển san bằng sai lệch

Tín hiệu ra c(t) được đưa vào so sánh với tín hiệu vào r(t) thông qua tínhiệu thu được từ cảm biến, nhằm tạo nên tín hiệu tác động lên đầu vào bộ điềukhiển và các tín hiệu này quay trở lại điều khiển vào đối tượng Tăng độ chínhxác cho quá trình điều khiển

- Điều khiển phối hợp

Nguyên tắc điều khiển phối hợp là sử dụng cả hai nguyên tắc trên, vừa cóhồi tiếp theo sai lệch vừa dùng các thiết bị để bù nhiễu

Hình 2.3: Lưu đồ hệ thống điều khiển phối hợp

+ Nguyên tắc điều khiển đa dạng tương xứng

Muốn quá trình điều khiển có chất lượng thì sự đa dạng của bộ điều khiển phảitương xứng với sự đa dạng của đối tượng Tính đa dạng của bộ điều khiển thể hiện ởkhả năng thu thập thông tin, lưu trữ thông tin, truyền tin, phân tích xử lý, chọn quyếtđịnh,

+ Nguyên tắc bổ sung ngoài

Một hệ thống luôn tồn tại và hoạt động trong môi trường cụ thể và có tácđộng qua lại chặt chẽ với môi trường đó Nguyên tắc bổ sung ngoài thừa nhận cómột đối tượng chưa biết (hộp đen) tác động vào hệ thống và ta phải điều khiển

cả hệ thống lẫn hộp đen

+ Nguyên tắc dự trữ

Để đề phòng các xảy ra các tính huống xấu, trong điều kiện bình thườngkhông sử dụng hết toàn bộ khả năng điều khiển hiện có Vốn dự trữ không sửdụng, nhưng cần thiết phải duy trì để đảm bảo cho hệ thống vận hành an toàn.+ Nguyên tắc phân cấp

Một hệ thống điều khiển phức tạp cần xây dựng nhiều lớp điều khiển bổsung cho trung tâm Cấu trúc phân cấp thường sử dụng là cấu trúc hình cây

Đa số hệ thống điều khiển hiện nay có thể chia làm 3 cấp:

- Cấp thực thi: điều khiển thiết bị, đọc tín hiệu từ cảm biến

- Cấp phối hợp

- Cấp tổ chức và quản lý

2.1.3 Phân loại hệ thống điều khiển

+ Hệ thống liên tục: Hệ thống được mô tả bằng phương trình vi phân

+ Hệ thống rời rạc: Hệ thống được mô tả bằng phương trình sai phân

+ Hệ thống tuyến tính: Hệ thống được mô tả bởi hệ phương trình vi phân / saiphân tuyến tính

+ Hệ thống phi tuyến: Hệ thống mô tả bởi hệ phương trình vi phân / sai phân phituyến

+ Hệ thống bất biến theo thời gian: Hệ số của phương trình vi phân / sai phân

mô tả hệ thống không đổi

+ Hệ thống biến đổi theo thời gian: Hệ số của phương trình vi phân / sai phân

mô tả hệ thống thay đổi theo thời gian

+ Hệ thống một ngõ vào - một ngõ ra (hệ SISO): (Single Input - Single Output).+ Hệ thống nhiều ngõ vào - nhiều ngõ ra (hệ MIMO): (Multi Input - MultiOutput)

2.1.4 Các phương pháp điều khiển

2.1.4.1 Các phương pháp điều khiển thông thường

+ Các phương pháp điều khiển kinh điển

Bao gồm các phương pháp điều khiển đơn giản nhưng có cơ sở toán họcchặt chẽ Sử dụng các công thức toán học để phân tích và thiết kế hệ thống chophép bảo đảm tính ổn định và bền vững Thông thường không hiệu quả khi điềukhiển hệ phi tuyến Một số phương pháp điều khiển kinh điển như điều khiểnĐóng - Mở, điều khiển liên tục bộ điều khiển PID…

+ Các PP điều khiển hiện đại :

- Điều khiển tối ưu

Một hệ điều khiển được thiết kế ở chế độ làm việc tốt nhất là hệ luôn ởtrạng thái tối ưu theo một tiêu chuẩn chất lượng nào đó (đạt được giá trị cực trị ).Trạng thái tối ưu có đạt được hay không tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng đặt

ra, vào sự hiểu biết về đối tượng và các tác động lên đối tượng, vào điều kiệnlàm việc của hệ điều khiển …

- Điều khiển thích nghi

Thích nghi là quá trình thay đổi thông số và cấu trúc hay tác động điềukhiển trên cơ sở lượng thông tin có được trong quá trình làm việc với mục đíchđạt được một trạng thái nhất định, thường là tối ưu khi thiếu lượng thông tin banđầu cũng như khi điều kiện làm việc thay đổi

2.1.4.2 Các phương pháp điều khiển thông minh

Sử dụng nhiều cách tiếp cận tính toán thông minh nhân tạo khác nhau nhưmạng Neuron, Xác suất Bayesian, logic mờ, máy học, lập trình tiến hóa và giảithuật di truyền để điều khiển một hệ thống động lực Có thể phân loại như sau:

- Trí tuệ nhân tạo và hệ chuyên gia

- Giải thuật di truyền

- Mạng Neuron nhận dạng, dự báo và điều khiển

Các phương pháp điều khiển thông minh rất phức tạp về mặt nội dung cầnđược nghiên cứu trong thời gian dài Từ các phương pháp trên, trong nội đungcủa đề tài chọn và áp dụng trong nghiên cứu điều khiển hệ thống treo là cácphương pháp điều khiển thông thưởng đây là các phương pháp có nhiều ưu điểmnổi bật thuận lợi cho quá trình thiết kế và điều khiển trong thực tế

2.2 Hệ thống treo điều khiển điện tử EMS

2.2.1 Giới thiệu về EMS

EMS là viết tắt của “Electronically-Modulated Suspension” (Hệ thống treođiều biến điện tử) Kích thước của lỗ tiết lưu trong bộ giảm chấn được thay đổi,nhờ thế mà lưu lượng dầu được điều chỉnh và dẫn đến thay đổi lực giảm chấn.Lực giảm chấn được điều khiển tự động nhờ ECU của EMS tuỳ theo vị trí củacông tắc chọn và điều kiện chạy xe Nhờ thế mà độ êm và độ ổn định của xeđược nâng cao Hệ thống cũng có các chức năng chẩn đoán và an toàn khi có sự

cố Hệ thống treo khí dùng một ECU để điều khiển các lò xo khí tức là những

đệm khí nén có tính đàn hồi Có những kiểu phối hợp EMS với hệ thống treokhí.

Hệ thống treo khí có các đặc tính sau đây:

-Lực giảm chấn có thể thay đổi được

-Độ cứng lò xo và chiều cao xe có thể thay đổi bằng cách điều chỉnh thể tích không khí

- Có các chức năng chẩn đoán và an toàn khi có sự cố

Hình 2.4: Sơ đồ khái quát của EMS 2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống EMS

2.2.2.1 Điều khiển lực giảm chấn và độ cứng của lò xo

- Công tắc RLC

Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động công tắc RLC

Công tắc RLC được lắp ở hộp che dầm đỡ giữa và được điều khiển bởingười lái để lựa chọn lực giảm chấn và độ cứng của lò xo hệ thống treo Côngtắc này có thể chọn một trong 2 vị trí NORM và SPORT

Ở vị trí NORM, điện áp 12V tác dụng lên cực TSW của ECU hệ thống treo

Ở vị trí SPORT điện áp giảm xuống còn 0V vì thế, ECU nhận biết được nhữngchế độ này Khi chọn vị trí SPORT, đèn báo LRC ở bảng đồng hồ bật sáng

- Cảm biến lái

Hình 2.6: Sơ đồ hoạt động cảm biến lái

Cảm biến lái được gắn vào cụm công tắc đèn xi nhan, nó phát hiện góc vàhướng quay của tay lái Góc và hướng quay của vô lăng được phát hiện bởi cáctín hiệu bật- tắt gửi đến SS1 và SS2 của ECU

- Công tắc đèn phanh

Công tắc này được gắn vào giá bắt bàn đạp, nó bật khi đạp phanh và gửi tínhiệu đến ECU cho đến khi nhả chân phanh

- Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến này được gắn ở họng hút và cảm nhận bằng điện tử độ mở bướm

ga Dữ liệu này được gửi đến cực L1, L2 và L3 của ECU hệ thống treo qua ECUđộng cơ và hộp số

- Cảm biến tốc độ số 1

Cảm biến tốc độ số 1 sinh ra 20 tín hiệu trong một vòng quay của trục rôto,trục này được dẫn động bởi trục ra của hộp số qua bánh răng bị động Tần sốcủa các tín hiệu được biến thành 4 tín hiệu trong một vòng quay của trục rôtobởi mạch biến đổi xung trong bảng đồng hồ và gửi đến ECU

Hình 2.7: Sơ đồ hoạt động cảm biến tốc độ số 1

- Bộ chấp hành điều khiển hệ thống treo

Hình 2.8: Cấu tạo bộ chấp hành điều khiển

Bộ chấp hành điều khiển hệ thống treo được đặt ở đỉnh của mỗi xylanh khí

Nó dẫn động van quay của giảm chấn và van khí của xylanh khí nén một cáchđồng thời để thay đổi lực giảm chấn và độ cứng hệ thống treo Cần điều khiểnvan khí quay cùng với cần điều khiển van quay Hai cần điều khiển này đượcnối với nhau bằng một cặp bánh răng Bộ chấp hành được dẫn động bằng điện từ

để có thể phản ứng chính xác với sự thay đổi liên tục về điều kiện hoạt động của

xe Nam châm điện bao gồm 4 lõi stator để quay nam châm vĩnh cửu nối với cầnđiều khiển van khí ECU thay đổi sự phân cực của lõi stator từ cực N thành Shay ngược lại, để lõi ở trạng thái không phân cực Nam châm vĩnh cửu quay bởilực hút điện từ do các cuộn stator sinh ra

Bộ chấp hành được chia làm 2 nhóm: một nhóm cho phía trước và một nhómcho phía sau Mô tả dưới đây là hoạt động của một bộ chấp hành phía trước :-Khi vị trí cần thay đổi từ vị trí trung bình hay cứng sang mềm, dòng điện từ cựcFS- đến cực FS+ của ECU qua bộ chấp hành

-Khi cần thay đổi từ vị trí cứng hay mềm sang trung bình, dòng điện chạy từ cựcFCH của ECU đến bộ chấp hành

-Khi vị trí cần thay đổi từ vị trí mềm hay trung bình sang cứng, dòng điện từ cựcFS+ đến cực FS- của ECU qua bộ chấp hành

Hình 2.9: Sơ đồ hoạt động bộ chấp hành điều khiển

- Xylanh khí nén

Mỗi xylanh khí bao gồm một giảm chấn thay đổi có chứa khí nitơ ở áp suất thấp

và dầu, một buồng khí chính và một buồng khí phụ có chứa khí nén

+ Giảm chấn: Bộ chấp hành thay đổi lực giảm chấn bằng cách mở và đóngcác lỗ tiết lưu trên van quay Nó làm thay đổi lượng dầu đi qua các lỗ trênpiston Có hai cặp lỗ tiết lưu trong van quay, các van này gắn liền với cần điềukhiển và nó được dẫn động bởi bộ chấp hành điều khiển hệ thống treo Cầnpiston cũng có 2 lỗ Van quay, quay bên trong cần trong cần piston và đóng mởcác lỗ, nó thay đổi lượng dầu đi qua các lỗ này, lực giảm chấn được đặt ở mộttrong ba chế độ

Hình 2.10: Cấu tạo giảm chấn

+ Các buồng và van khí:

Hình 2.11: Cấu tạo buồng van khí

Buồng khí của xylanh khí được chia thành buồng khí chính và buồng khí phụ.Một van khí được gắn ở phần gối đỡ trên của xylanh khí Van khí quay bởi bộchấp hành điều khiển hệ thống treo qua cần điều khiển van khí để mở hay đóngđường khí thông giữa buồng khí chính và buồng khí phụ Vì vậy độ cứng hệthống treo được điều khiển theo hai chế độ Khi van mở, buồng khí chính vàbuồng khí phụ đóng vai trò như một lò xo, chúng được kết nối với nhau nhưhình vẽ Kết quả là thể tích buồng khí tăng đặt độ cứng hệ thống treo ở chế độmềm.Khi van đóng, đường khí thông giữa buồng khí chính và buồng khí phụ bịbịt kín Kết quả là chỉ buồng khí chính đóng vai trò như một lò xo, đặt độ cứng

hệ thống treo ở chế độ cứng

2.2.2.2 Điều khiển độ cao của xe

Độ cao xe được điều khiển bằng cách thay đổi thể tích khí nén trong xylanh khí

Độ cao tăng hay giảm khi thể tích khí nén tăng hay giảm

- Các ống khí

Hệ thống sử dụng hai loại ống khí, ống thép và ống nilông mềm Ống thépđược dùng để nối van điều khiển độ cao số 1 và van số 2 và nó được gắn vàotrong thân xe Ống nilông mềm được dùng để nối các chi tiết chuyển động,chẳng hạn như các van điều khiển độ cao và các xylanh khí Các đầu nối nhanhđược sử dụng cho ống nilông mềm nhằm mục đích dễ tháo lắp và bao kín tốt

- Công tắc điều khiển độ cao

Hình 2.12: Công tắc điều chỉnh độ cao

Công tắc điều khiển độ cao được lắp ở vỏ che dầm đỡ giữa và được điều khiểnbởi người lái để lựa chọn độ cao gầm xe theo mong muốn Ở vị trí NORM, điện

áp 12V tác dụng lên cực HSW của ECU hê thống treo Ở vị trí HIGH, cực HSWđược nối với đất và điện áp bằng 0V ECU xác định độ cao gầm xe theo điện ápcực HSW

- Cảm biến điều khiển độ cao

Cảm biến điều khiển độ cao trước được gắn vào thân xe còn đầu thanh điềukhiển được nối với giá đỡ giảm chấn dưới Với hệ thống treo sau, các cảm biếnđược gắn vào thân xe và đầu thanh điều khiển được nối với đòn treo dưới số 1.Những cảm biến này liến 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 xylanh Mỗicảm biến bao gồm một đĩa đục lỗ và 4 cặp công tắc quang học Đĩa đục lỗ quaygiữa đèn LED và transitor quang của mỗi công tắc quang học theo chuyển độngcủa thanh điều khiển

- Công tắc ON/OFF điều khiển độ cao

Công tắc này được gắn trong khoang chứa hành lý Nó ngăn không cho điềukhiển độ cao gầm xe trong khi đang nâng xe, khi đang kéo rơmoóc hay khi đang

đỗ trên đường gồ ghề Việc này được thực hiện bằng cách ngăn không cho khínén trong xylanh khí nén xả ra ngoài để không làm giảm độ cao xe Khi công tắc

bật đến vị trí OFF, cực NSW được nối mass, chấm dứt điều khiển độ cao gầm xebằng ECU.

- Công tắc cửa

Hình 2.13: Công tắc cửa

Những công tắc này được lắp cạnh khung cửa sao cho nó tiếp xúc với cánh cửakhi đóng lại Khi tất cả các cánh cửa đều đóng, điện áp acqui tác dụng lên cựcDOOR của ECU Khi có bất kỳ cửa nào mở, điện áp cực DOOR giảm xuống0V, vì vậy ECU biết được cửa có mở hay không

- Tiết chế IC

Tiết chế IC được gắn trong máy phát Cực L của nó phát ra điện áp ắc qui khiđộng cơ hoạt động, và điện áp 1,5V hay nhỏ hơn khi động cơ không hoạt động.Cực L được nối với cực REG của ecu để báo cho ECU biết động cơ có đang hoạt động hay không Tín hiệu phát hiện sẽ được sử dụng cho cức năng kiểm tracảm biến và cho chức năng dự phòng

Hình 2.14: Sơ đồ nguyên lý hoạt động tiết chế IC

- Rơ le điều khiển độ cao số 2

Rơle này được gắn gần ECU hệ thống treo trong khoang hành lý Khi khoáđiện bật ON, một tín hiệu từ cực MRLY của ECU làm dòng điện chạy đến cáccảm biến điều khiển độ cao và cực IGB của ECU động cơ.

- Rơ le điều khiển độ cao số 1

Rơle này đựơc gắn ở hộp rơle số 6 dưới đèn pha trái Khi nó hoạt động bởitín hiệu từ cực RCMP của ECU, nó gửi dòng điện đến môtơ máy nén điều khiển

độ caođểcung cấp khí nén cho các xylanh khí

- Máy nén điều khiển độ cao

Máy nén này cung cấp khí nén để tăng độ cao xe Máy nén dùng piston tịnhtiến và một thanh truyền đển nén không khí Mô tơ hoạt động nhờ dòng điện cấpqua rơle điều khiển độ cao số 1 ECU biết được tình trạng hoạt động của môtơbằng cách đo điện áp tại cực RM+ và RM- của ECU và dừng việc điều khiển độcao khi phát hiện thấy sự khác thường

- Van xả và bộ hút ẩm khí điều khiển độ cao

Bộ hút ẩm hút hơi nước ra khỏi khí nén bởi máy nén Hơi nước trong khôngkhí được hút bởi một quá chất hút ẩm ( keo ôxit silic ) được đổ trong bộ làmkhô Hơi ẩm bị giữ lại sẽ được xả vào trong khí quyển khi độ cao gầm xe giảm( tức là khi van xả mở ) Van xả điều khiển độ cao được gắn ở đầu bộ hút ẩm.Khi nó nhận tín hiệu từ cực SLEX của ecu để giảm độ cao gầm xe, nó xả khínén từ xylanh khí vào khí quyển

Hình 2.15: Van xả và bộ hút ẩm khí điều khiển độ cao

- Van điều khiển độ cao số 1 và số 2

Hình 2.16: Van điều khiển độ cao số 1 và số 2

Van điều khiển độ cao điều khiển lưu lượng khí nén đến và ra khỏi xylanh khíphụ thuộc vào các tín hiệu từ ECU Van điều khiển độ cao số 1 được sử dụngcho hệ thống treo trước Nó có 2 van từ điều khiển 2 xylanh khí bên trái và bênphải một cách riêng rẽ Van điều khiển độ cao số 2 được sử dụng cho hệ thốngtreo sau và bao gồm 2 van từ Không giống như van từ số 1, chúng không hoạtđộng riêng rẽ Trong van điều khiển độ cao số 2, có 1 van an toàn để tránh ápsuất tăng quá cao bên trong ống khí ( 10kgf/cm hay lớn lơn )

- Xylanh khí

Hình 2.17: Cấu tạo xylanh khí

Mỗi xylanh khí bao gồm một giảm chấn có lực giảm chấn thay đổi, giảm chấnchứa khí nitơ ở áp suất thấp, và một buồng phụ chứa khí nén Buồng khí chính làmột buồng có thể tích thay đổi và có 1 màng ở đáy Lượng khí nén trong buồngkhí chính tăng hay giảm để điều chỉnh độ cao xe

- Giắc điều khiển độ cao

Giắc này được đặt gần ECU hệ thống treo bên trong khoang hành lý Nó chophép kiểm tra dễ dàng hệ thống điều khiển độ cao xe bằng cách nối các cựctương ứng, không cần đi qua ECU Trong giắc này cũng có 2 cực 8 và 9 để xoácác mã chẩn đoán chứa trong bộ nhớ

2.3 Kết cấu một số giảm chấn có điều khiển

Giảm chấn trong hệ thống treo có tác dụng dập tắt dao động của khốilượng được treo và khối lượng không được treo Có hai loại giảm chấn là giảmchấn tích cực và giảm chấn bị động Với loại giảm chấn tích cực (hệ số cản củagiảm chấn có thể thay đổi được), lực giảm chấn được thay đổi tùy theo điều kiệnlàm việc của xe Về đặc tính, giảm chấn tích cực được chia thành hai loại cơbản: loại hệ số cản của giảm chấn có thể thay đổi liên tục và loại hệ số cản củagiảm chấn thay đổi kiểu “ON/OFF” Về mặt kết cấu giảm chấn tích cực được

chia thành 4 loại: giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi; giảm chấn điệnhóa; giảm chấn từ hóa và loại giảm chấn ma sát tích cực.

2.3.1 Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi

2.3.1.1 Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi kiểu “ ON/OFF”

Hình 2.18: Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi liên tục kiểu

“ON/OFF”

a) kết cấu ; b) các chế độ giảm chấn; c) đường đặc tính;

1-nắp; 2,3- vòng chắn dầu; 4- lò xo; 5- ống dẫn hướng; 6- vỏ ngoài; 7- xi lanh; 8-cần điều khiển; 9-cần piston; 10- van quay; 11-piston; 12,13,14- lỗ tiết lưu; 16-đế van; 17-lò xo; 19-van giảm tải; 20- tai nối;

21-van nạp

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thayđổi kiểu “ON/OFF” về cơ bản giống như giảm chấn bị động, chỉ khác ở chỗ lực

giảm chấn có thể điều chỉnh được bằng cách đóng mở các lỗ tiết lưu phụ Trên(hình 2.18a) là kết cấu giảm chấn tích cực của hãng TOYOTA Giảm chấn có

ba cặp lỗ tiết lưu trong van quay, các van này gắn liền với cần điều khiển và nóđược dẫn động bởi bộ chấp hành điều khiển giảm chấn, cần piston cũng có ba lỗ.Van quay quay bên trong cần piston và đóng mở các lỗ làm thay đổi lượng dầu

đi qua Cần Piston và van quay (chúng quay cùng một cụm với cần điều khiển)

có các lỗ tiết lưu ở ba trạng thái (hình 2.18b) Khi van quay quay (chúng quaycùng một cụm với cần điều khiển) có các lỗ tiết lưu ở ba trạng thái (hình 2.18b).Khi van quay quay, các lỗ tiết lưu được mở hoặc đống Đường đặc tính của giảmchấn ở 3 chế độ: cứng, trung bình và mềm thể hiện trên (hình 2.18c)

2.3.1.2 Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi liên tục

Giảm thủy lực có van tiết lưu thay đổi thường được sử dụng trên các ô tô

có tải trọng lớn Kết cầu gần giống như giảm chấn bị động thông thường, sựkhác biệt chính của giảm chấn này là diện tích lỗ van tiết lưu có thể thay đổi đểthay đổi hệ số cản Giảm chấn này có ưu điểm là hệ số cản thay đổi với đáp ứngnhanh, chính xác, van tiết lưu có thể hoạt động với tần số đóng mở từ 0÷100Hz.Trên (hình 2.19) thể hiện kết cấu của giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổiliên tục

Kết cấu van tiết lưu (hình 2.20) bao gồm bốn thành phần chủ yếu: bộkhuyếch đại năng lượng; nam châm điện; van trượt và bộ biến đổi vị trí Bộkhuyếch đại năng lượng dùng để biến đổi tín hiệu điều khiển thành dòng điệncảm ứng Nam châm điện dùng để tạo ra lực điện từ từ dòng cảm ứng tác độnglên thanh trượt của van Bộ biến đổi vị trí được xem như khâu tuyến tính khôngtrễ trong khoảng tần số 0 ÷100Hz

Đường đặc tính của giảm chấn thể hiện trên (hình 2.21), mỗi đường congphụ thuộc vào vận tốc của piston và độ mở của mặt cắt tiết diện nơi dầu đi qua

từ khoang này đến khoang khác trong thân của giảm chấn

(a)

Hình 2.19: Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi liên tục

a) sơ đồ thủy lực; b) mặt cắt ngang giảm chấn (bình điều áp, lọc dầu, và van một chiều không thể hiện ); 1-van trượt; 2- nam châm điện;

3- bộ biến đổi vị trí; 4-piston van một chiều

Hình 2.20: Kết cấu van tiết lưu

1-van trượt; 2- nam chân điện; 3- bộ biến đổi vị trí

1-piston phản ứng; 2- đế piston; 3- cán piston; 5-khoang chứa Nitơ;

6-dây dẫn; 7- thân giảm chấn; 8- chất lỏng MR

Chất từ hóa là chất liệu có đặc trưng bởi sự thay đổi trong thuộc tính từ học(độ co giãn, độ dẻo, hay độ nhớt) dưới tác dụng của điện tử Chất lỏng từ hóagồm các hạt nhiễm từ dư trong lòng chất lỏng mang nó Các hạt nhiễm từ nàythường là các hạt gốc Cacbonyl Các loại dung môi chứa các hạt nhiễm từ nhưdầu silicone, dầu lửa, dầu tổng hợp có thể được sử dụng cho chất lỏng từ hóa

Chất lỏng này phải được chọn để thích nghi với nhiệt độ cao Chất lỏng phải liênkết với các hạt nhiễm từ, không được thay đổi tính chất không mong muốn vàmất chất lượng Chất lỏng từ hóa phải chứa các chất phụ gia để ngăn không chođóng cặn và phân tán của các hạt nhiễm từ Kết cấu giảm chấn MR thể hiện trên(hình 2.22).

Nguyên lý làm việc thể hiện trên (hình 2.23) Ở trạng thái trả (hình 2.23c),chất lỏng MR di chuyển từ phía trên piston xuống dưới qua van tiết lưu MR,piston phản ứng di chuyển lên trên bù vào lượng chất lỏng MR do cần pistonchiếm chỗ Trạng thái nén (hình 2.23b), chất lỏng MR di chuyển từ phía dướipiston lên phía trên qua van tiết lưu MR, piston phản ứng dịch chuyển xuốngdưới tạo không gian cho piston giảm chấn Van tiết lưu MR là lỗ có kích thước

đã định có khả năng cung cấp từ trường, sử dụng nam châm điện để điều chỉnh

lỗ Từ trường này làm thay đổi tính nhớt của chất lỏng MR, là nguyên nhân gâythay đổi áp lực của dòng chất lỏng qua lỗ tiết lưu Áp lực thay đổi tỷ lệ trực tiếpvới lực cần thiết để dịch chuyển cần piston Hiểu theo cách thông thường, đặctính của giảm chất MR là hàm của dòng điện chạy vào cuộn dây nam châm điện.Nhờ mối quan hệ này hệ số cản của giảm chất MR dễ dàng điều khiển được theothời gian thực Đường đặc tính thể hiện trên (hình 2.24)

Hình 2.23: Nguyên lý động lực học giảm chấn MR

a- sơ đồ nguyên lý; b- trạng thái nén; c- trạng thái trả.

vận tốc piston [m/s]

Hình 2.24: Đường đặc tính giảm chấn MR 2.3.3 Giảm chấn ma sát

Hình 2 25: Giảm chấn ma sát tích cực

1-vỏ ngoài; 2- gia tốc kế; 3- vật liệu tích cực (cung cấp lực ma sát biến đổi );

4- lò xo bị động.

Giảm chấn ma sát tích cực (hình 2.25) được sử dụng từ lâu vì đây là loạigiảm chấn đơn giản và hiệu quả Giảm chấn ma sát tích cực đòi hòi sự kết nốitrực tiếp giữa hai phần tử chuyển động tương đối với nhau Loại giảm chấn này

có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt và môi trường chân không, nhữngnơi mà giảm chấn thủy lực bị hạn chế Trái ngược với các giảm chấn sử dụngchất lỏng, giảm chấn ma sát có thể cách ly dao động rất tốt khi lực truyền quagiảm chấn ma sát có giới hạn Với hệ thống điều khiển phản hồi dải tần thấp,giảm chấn này có thể triệt tiêu dao động, duy trì khả năng cách ly dao động rấttốt Giảm chấn ma sát tích cực có thể sinh ra lực giảm chấn đáng kể khi cóchuyển động tương đối giữa hai đầu giảm chấn nhỏ, điều này không thể có đốivới các giảm chấn sử dụng chất lỏng

Kết luận chương 2: Hệ thống treo có điều khiển có kết cấu phức tạp và

đa dạng hơn hẳn các hệ thống treo thông thường Trong nội dung của đồ án chỉtrình bày hệ thống treo khí có điều khiển điện tử của Toyota áp dụng cho các xe

du lịch của hãng Toyota Trên thực tế còn có một số các hệ thống treo có điềukhiển như: hệ thống treo điều khiển điện tử của BOSCH, hệ thống treo bằng khínén (airmatic) của MERCEDES…