Giáo trình Chuyên đề tốt nghiệp 2 (Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô) - CĐ Kinh tế Kỹ thuật TP.HCM

Giáo trình chuyên đề tốt nghiệp 2 được biên soạn nhằm phục vụ giảng dạy và là tài liệu học tập cho sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô, học phần Chuyên đề tốt nghiệp 2. Giáo trình được biên soạn gồm 6 bài được trình bày như sau: Hệ thống phanh ABS; Hệ thống điều khiển lực kéo; Hệ thống ổn định ô tô bằng điện tử EPS; Hệ thống treo có điều khiển điện tử; Hệ thống trợ lực lái điện;Hệ thống túi khí.

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH



ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH



GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP 2 NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

MỤC LỤC

5 Bài 3: Hệ thống ổn định ô tô bằng điện tử EPS 28

6 Bài 4: Hệ thống treo có điều khiển điện tử 35

Giáo trình chuyên đề tốt nghiệp 2 được biên soạn nhằm phục vụ giảng dạy và là tài liệu học tập cho sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô, học phần Chuyên đề tốt nghiệp 2

Giáo trình được biên soạn gồm 6 bài Mỗi bài học ứng với một hệ thống an toàn và tiện nghi được trang bị trên ô tô

Tác giả gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể giảng viên Khoa Công nghệ ô tô vì sự hỗ trợ nhiệt tình trong quá trình biên soạn

…………., ngày……tháng……năm………

Tác giả

1 Trần Hồng Tính

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Chuyên đề tốt nghiệp 2

Mã mô đun:

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun:

- Vị trí: Mô đun được bố trí cho học viên học sau khi đã hoàn tất các mô đun chuyên ngành và học song song với Khóa luận tốt nghiệp

- Tính chất: Mô đun học phần tốt nghiệp tự chọn

- Ý nghĩa và vai trò của mô đun: mô đun cung cấp kiến thức cho người học về các công nghệ mới an toàn được trang bị trên ô tô ngày nay nhằm đáp ứng yêu cầu về an toàn và tiện nghi ngày càng cao

Mục tiêu của mô đun:

- Kiến thức:

+ Trình bày được các quá trình điều khiển ABS, ESP, TRC, EPS, SRS, Treo điện tử + Mô tả được cấu tạo, nguyên lý làm việc của các chi tiết trong hệ thống ABS, ESP, TRC, EPS, SRS, Treo điện tử

+ Phân tích được mối quan hệ giữa các tín hiệu đầu vào và các tín hiệu điều khiển hệ thống ABS, ESP, TRC, EPS, SRS, Treo điện tử

BÀI 1: HỆ THỐNG PHANH ABS

Hình 1.1: Hệ thống phanh ABS

Xe không có ABS sẽ bị mất lái (hình trái) trong khi xe có ABS vẫn giữ được hướng đi theo ý muốn Tuy nhiên, ABS không làm hộ tài xế điều này mà hoàn toàn phụ thuộc kỹ năng của người điều khiển ABS chỉ là công cụ trợ giúp

Mục tiêu:

- Trình bày được lý thuyết về khả năng trượt của bánh xe khi phanh

- Trình bày được các quá trình điều khiển ABS

- Mô tả được cấu tạo, nguyên lý làm việc của các chi tiết trong hệ thống ABS

- Phân tích được mối quan hệ giữa các tín hiệu đầu vào và các tín hiệu điều khiển hệ thống ABS

- Vận dụng kiến thức vào thực hành

Nội dung chính:

1.1 Sự bó cứng bánh xe và khả năng ổn định hướng của ô tô

- Trong quá trình di chuyển của ô tô, hệ thống phanh được người điều khiển sử dụng liên tục nhằm giảm tốc độ của xe theo mong muốn Tuy nhiên trong quá trình phanh, đôi lúc trong quá trình phanh do người tài xế ấn mạnh bàn đạp phanh có thể gây ra hiện tượng

- Khi bánh xe bị bó cứng dẫn đến việc dẫn hướng của bánh xe dẫn hướng không có điều

đó làm mất tính ổn định của phương tiện khi phương tiện di chuyển Sự mất ổn định này gây ra nguy hiểm cho người lái

- Để đảm bảo tính ổn định của phương tiện trong quá trình phanh, bánh xe dẫn hướng vẫn phải được điều khiển dẫn hướng và đảm bảo tính dẫn hướng của xe

1.2 Cơ sở lý thuyết về chống hãm cứng bánh xe khi phanh

- Độ bám giữa bánh xe với mặt đường được đặc trưng bởi hệ số bám Tùy theo chiều của phản lực mặt đường tác dụng lên bánh xe mà hệ số bám có tên gọi khác nhau Nếu xét khả năng bám theo chiều dọc ( khi dưới bánh xe chỉ có phản lực dọc: lực kéo hoặc lực

phanh) thì hệ số bám được gọi là hệ số bám dọc φx =

GbFkmax

Với:

Fkmax: Lực kéo tiếp tuyến cực đạo giữa bánh xe và mặt đường

Gb: Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe( được gọi là trọng lượng bám)

Nếu xét khả năng bám theo chiều ngang ( khi dưới bánh xe chỉ có phản lực ngang Yb), thì

hệ số bám được gọi là hệ số bám ngang φy và được định nghĩa như sau:

φx =

Gb

Ybmax

Ở đây : Ybmax : Phản lực ngang cực đại của mặt đường tác dụng lên bánh xe

Trường hợp tổng quát: dưới bánh xe chịu tác dụng của lực tổng hợp của lực dọc Xb và phản lực ngang Yb, thì xét khả năng bám theo chiều của véc tơ lực Q Xb2 + Yb 2 là

hợp lực của Xb và Yb Lúc này hệ số bám gọi là hệ số bám tổng quát φtq và được định nghĩa:

φtq =

Gb

Q max

Với Qmax là giá trị cực đại của lực Q

Thông thường, chúng ta thuồng xuyên sử dụng hệ số bám φx nên nó còn có thể được ký hiệu đơn giản là φ

- Hệ số bám φ giữa bánh xe chủ động với mặt đường trước hết phụ thuộc vào vật liệu làm đường, nguyên liệu chế tạo lốp, tình trạng mặt đường, kết cấu của hoa lốp, tải trọng tác dụng lên bánh xe, áp suất lốp…

- Lực bám: từ định nghĩa chúng ta có thể xác định được lực kéo tiếp tuyến cực đại phát sinh theo điều kiện bám giữa bánh xe chủ động và mặt đường như sau:

Nếu bánh xe đang phanh, để bánh xe không bị trượt lết thì lực phanh cực đại ở bánh xe

đó phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám dọc:

Khi dưới bánh xe có phản lực ngang tác dụng thì khả năng bám theo chiều ngang được thể hiện qua lực bám ngang Fφy:

Fφy = φy.Zb với φy là hệ số bám ngang

Ybmax = Fφy

Trong trường hợp tổng quát, khi dưới bánh xe có tác dụng đồng thời cả phản lực dọc Xb

và phản lực ngang Yb thì khả năng bám theo chiều dọc của vec tơ hợp lực Q được thể hiện qua lực bám tổng quát Fφt:

Fφt = φtq .Zb

- Như vậy để tránh cho bánh xe có hiện tượng trượt lết trên đường, đảm bảm tính ổn định của bánh xe dẫn hướng trong quá trình phanh đòi hỏi Fpmax ≤ Fφx

1.3 Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh ABS

1.3.1 Mục tiêu và hiệu quả của hệ thống phanh ABS

1.3.1.1 Mục tiêu của hệ thống phanh ABS

- Từ yêu cầu đảm bảo tính ổn định của bánh xe dẫn hướng trong quá trình phanh, hệ thống phanh ABS đã được nghiên cứu, phát triển và sử dụng trên ô tô

1.3.1.2 Hiệu quả của hệ thống ABS

- Hệ thống phanh ABS có nhiệm vụ điều khiển quá trình phanh tránh cho bánh xe không

bị hãm cứng( trượt lết) trên đường nhờ đó đảm bảo sự ổn định hướng của xe khi phanh

- Hệ thống điều khiển của phanh ABS có nhiệm vụ duy trì độ trượt của bánh xe trong quá trình phanh nằm trong giới hạn là 0.17 đến 0.3 Đó là vùng làm việc tốt nhất của xe trong quá trình phanh

- Hệ thống phanh ABS giúp giảm quãng đường phanh, nâng cao hiệu quả phanh;

- Nâng cao tính an toàn chuyển động của xe khi phanh, tăng tính kinh kế của xe( giảm thiểu va chạm)

1.3.2 Quá trình điều khiển của ABS

1.3.2.1 Nguyên lý điều khiển của ABS

- Hệ thống phanh ABS ngày nay kết hợp với hệ thống EBD, BAS làm tăng tính an toàn cho xe khi phanh, đồng thời trở thành trang bị an toàn trên hầu hết các xe ô tô ngày nay

Hệ thống phanh ABS gồm 3 cụm chi tiết

- Cụm tín hiệu đầu vào: cung cấp tín hiệu đầu vào đến bộ chấp hành, ví dụ cảm biến tốc

độ số vòng quay của bánh xe để xác nhận tốc độ góc của bánh xe Nếu tóc độ gốc của bánh xe giảm thì cảm biến sẽ báo tốc số vòng quay giảm về hộp

- ECU ABS nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ quay của bánh xe, xử lý tín hiệu điều khiển

Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống phanh ABS

Với:

Speed sensors: các cảm biến tốc độ tại bánh xe( cảm tốc độ quay của bánh xe);

DLC3: giắc chẩn đoán;

Brake fluid level warning switch: Cảm biến mức dầu phanh

Stop light switch: công tắc đèn báo phanh

Brake actuator: Bộ chấp hành phanh

Skid control ECU: Bộ điều khiển chông trượt

Combination meter: Cụm đồng hồ taplo

Speed meter: đồng hồ tốc độ

ABS warning light: Đèn cảnh báo ABS

Brake system warning light: đèn báo phanh

Vị trí của các cụm chi tiết trên xe

Hình 1.3: Sơ đồ bố trí các hệ thống ABS trên xe

Cấu trúc của cảm biến tốc độ

Hình 1.4: Vị trí cảm biến tốc độ

- Cảm biến tốc độ dùng trên bánh của hệ thống phanh ABS có 2 loại: loại điện từ và loại diode

1.3.2.3 Quá trình điều khiển ABS

1.3.2.3.1 Hệ thống ABS chưa hoạt động

+ Hai van giữ và giảm áp( holding valve and reduction valve) ở trạng thái OFF

1.3.2.3.2 Trạng thái bình thường, phanh ABS hoạt động ở chế độ giữ

- Sơ đồ nguyên lý:

Hình 1.6: Sơ đồ hoạt động hệ thống phanh ABS khi ở chế độ giữ

- Hoạt động: Khi áp lực dầu phanh do xi lanh phanh chính tăng lên, tốc độ bánh xe giảm ECU ABS lúc này điều khiển hoạt động của bộ chấp hành bằng cách điều khiển van giữ

áp đóng

1.3.2.3.3 Trạng thái bình thường, phanh ABS hoạt động ở chế độ giảm

- Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.7: Sơ đồ hoạt động hệ thống phanh ABS khi chưa hoạt động

- Hoạt động: Khi cảm biến tốc độ bánh xe báo tốc độ tại bánh xe bằng 0, bắt đầu có hiện tượng trượt lết ECU ABS điều khiển van từ giảm áp hoạt động để xả áp từ xi lanh phanh bánh xe về thùng chứa( reservoir)

1.3.3 Các phương pháp điều khiển của ABS

1.3.3.1 Điều khiển theo ngưỡng trượt

- Điều khiển theo ngưỡng trượt thấp (slow mode): Ví dụ: khi các bánh xe trái và phải chạy trên các phần đường có hệ số bám khác nhau ECU chọn thời điểm bắt đầu bị hãm cứng của bánh xe có khả năng bám thấp, để điều khiển áp suất phanh chung cho cả cầu

xe Lúc này, lực phanh ở các bánh xe là bằng nhau, bằng chính giá trị lực phanh cực đại của bánh xe có hệ số bám thấp Bánh xe bên phần đường có hệ số bám cao vẫn còn nằm

năng bám cao bị hãm cứng để điều khiển chung cho cả cầu xe Trước đó, bánh xe ở phần đường có hệ số bám thấp đã bị hãm cứng khi phanh Cách này cho hiệu quả phanh cao vì tận dụng hết khả năng bám của các bánh xe, nhưng tính ổn định kém

1.3.3.2 Điều khiển độc lập hay phụ thuộc

- Trong loại điều khiển độc lập, bánh xe nào đạt tới ngưỡng trượt, tức bắt đầu có xu hướng bị bó cứng thì điều khiển riêng bánh đó

- Trong loại điều khiển phụ thuộc, ABS điều khiển áp suất phanh chung cho hai bánh xe trên một cầu hay cả xe theo một tín hiệu chung, có thể theo ngưỡng trượt thấp hay ngưỡng trượt cao

1.3.3.3 Điều khiển theo kênh

- Loại 1 kênh: Hai bánh sau được điều khiển chung (có ở ABS thế hệ đầu, chỉ trang bị ABS cho hai bánh sau vì dễ bị hãm cứng hơn hai bánh trước khi phanh)

- Loại 2 kênh: Một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe trước, một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe sau Hoặc một kênh điều khiển cho hai bánh chéo nhau

- Loại 3 kênh: Hai kênh điều khiển độc lập cho hai bánh trước, kênh còn lại điều khiển chung cho hai bánh sau

- Loại 4 kênh: Bốn kênh điều khiển riêng rẽ cho 4 bánh

Hiện nay loại ABS điều khiển theo 3 và 4 kênh được sử dụng rộng rãi Ưu và nhược điểm của từng loại được thể hiện qua các phương án bố trí sau

1.3.4 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

1.3.4.1 Các cảm biến tín hiệu đầu vào

Hình 1.8: Sơ đồ mạch điện hệ thống phanh ABS

Với:

- Brake master cylinder: xi lanh phanh chính

- Pressure sensor: Cảm biến áp suất

- Brake assist switching valve: Công tắc phanh khẩn cấp

- Holding valve: van giữ

- Pump: bơm dầu phanh của bộ phanh ABS

- Reservoir: Bình chứa

- Recduction valve: van giảm áp

- Skid Control ECU: ECU điều khiển chống trượt

- Front left: phía trước bên trái, rear right: phía sau bên phải, rear left: phía sau bên trái, Front right: phía trước bên phải

1.3.4.2 Hộp điều khiển điện tử (ECU)

Chức năng của hộp điều khiển ABS (ABS Control Module):

 Nhận biết thông tin về tốc độ góc các bánh xe, từ đó tính toán ra tốc độ bánh xe

và sự tăng giảm tốc của nó, xác định tốc độ xe, tốc độ chuẩn của bánh xe và

ngưỡng trượt để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe

 Cung cấp tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thủy lực

 Thực hiện chế độ kiểm tra, chẩn đoán, lưu giữ mã code hư hỏng và chế độ an toàn

Hình 1.9: Sơ đồ hộp ECU hệ thống phanh ABS

- Cơ chế hoạt động của hộp ECU ABS điều khiển quá trình phanh chống bó cứng

Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động phanh ABS

Hình 1.11: Hoạt động phanh ABS

Bảng tín hiệu điều khiển đến các van tư của bộ chấp hành ABS

Hình 1.12: Bảng trạng thái hoạt động của bộ chấp hành ABS

Với:

- Motor relay: rờ le điều khiển motor

- Solenoid relay: rờ le điều khiển van từ

- RF main solenoid:Van từ chính điều khiển đường dầu đến bánh xe trước bên phải

- LF main solenoid:Van từ chính điều khiển đường dầu đến bánh xe trước bên trái

- RR main solenoid:Van từ chính điều khiển đường dầu đến bánh xe sau bên phải

- LR main solenoid:Van từ chính điều khiển đường dầu đến bánh xe sau bên trái

- RF sub - solenoid:Van từ thứ cấp điều khiển đường dầu đến bánh xe trước bên phải

- LF sub - solenoid:Van từ thứ cấp điều khiển đường dầu đến bánh xe trước bên trái Nguyên lý điều khiển quá trình hoạt động phanh ABS

Giai đoạn A

- ECU đặt van điện 3 ở chế độ giảm áp theo mức độ giảm tốc của các bánh xe,vì vậy

- Sau khi áp suất giảm,ECU chuyển van điện 3 vị trí sang chế độ “giữ” để theo dõi sự thay đổI về tốc độ của bánh xe.nếu ECU thấy áp suất dầu cần giảm hơn nữa nó sẽ lạI giảm áp suất

Hình 1.14: Sơ đồ mạch dầu thủy lực phanh ABS

Bộ chấp hành phanh ABS được điều khiển bởi ECU ABS và hoạt động theo các trang thái của van điện 3 vị trí như sau:

Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động)

- ABS không hoạt động trong quá trình phanh bình thường và ECU không gửi dòng điện đến cuộn dây của van Do đó, van 3 vị trí ấn xuống bởi lò xo hồi vị và cửa “A” vẫn mở trong khi cửa “B” vẫn đóng

- Khi đạp phanh, áp suất dầu trong xi lanhh phanh chính tăng, dầu phanh chảy từ cửa “A” đến cửa “C” trong van điện 3 vị trí rồi tới xi lanh bánh xe Dầu phanh không vào được bơm bởi van một chiều gắn trong mạch bơm

- Khi nhả chân phanh, dầu phanh hồi về từ xi lanh bánh xe về xi lanh chính qua cửa “C” đến cửa “A” và van một chiều số 3 trong van điện 3 vị trí

Hình 1.15: Hoạt động nguyên lý hệ thống phanh ABS khi không hoạt động

Khi phanh gấp (ABS hoạt động)

- Nếu có bất kỳ bánh xe nào bị bó cứng khi phanh gấp, bộ chấp hành ABS điều khiển áp suất dầu phanh tác dụng lên xy lanh bánh xe đó theo tín hiệu từ ECU.Vì vậy bánh xe không bị bó cứng

a) Chế độ giảm áp

- Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU gửi dòng điện 5A đến cuộn dây của van điện, làm sinh ra một lực từ mạnh Van 3 vị trí chuyển động lên phía trên, cửa “A” đóng trong khi cửa “B” mở

- Kết quả là, dầu phanh từ xi lanh bánh xe qua cửa “C” tới cửa “B” trong van điện 3 vị trí này và chảy về bình dầu

- Cùng lúc đó, mô tơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU, dầu phanh được hồi trả về xi lanh phanh chính từ bình chứa Mặt khác cửa “A” đóng ngăn không cho dầu phanh từ xi lanh chính vào van điện 3 vị trí và van một chiều số 1 và 3 Kết quả là, áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bó cứng Mức độ giảm áp suất dầu được điều chỉnh bằng cách lặp lại chế độ “ giữ áp” và “giữ”

Hình 1.16: Hoạt động nguyên lý hệ thống phanh ABS khi hoạt động chế độ giảm áp

b) Chế độ “Giữ”

 Khi áp suất bên trong xi lanh bánh xe giảm hay tăng, cảm biến tốc độ gửi tín hiệu báo rằng tốc độ bánh xe đạt đến giá trị mong muốn, ECU cấp dòng điện 2A đến cuộn dây của van điện để giữ áp suất trong xi lanh bánh xe không đổi

 Khi dòng điện cấp cho cuộn dây của van bị giảm từ 5A (ở chế độ giảm áp) xuống còn 2A (ở chế độ giữ), lực từ sinh ra trong cuộn dây cũng giảm Van điện 3 vị trí chuyển xuống vị trí giữa nhờ lực của lò xo hồi vị làm đóng cửa”B”

Hình 1.17: Hoạt động nguyên lý hệ thống phanh ABS khi hoạt động chế độ giữ áp

c) Chế độ “Tăng áp”

 Khi tăng áp suất trong xi lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, ECU ngắt dòng điện cấp cho cuộn dây van điện Vì vậy, cửa “A” của van điện 3 vị trí mở, và cửa “B” đóng Nó cho phép dầu trong xi lanh phanh chính chảy qua cửa “C” trong van điện

3 vị trí đến xi llanh bánh xe Mức độ tăng áp suất dầu được điều khiển nhờ lặp lại các chế độ “Tăng áp” và “Giữ”

Hình 1.18: Hoạt động nguyên lý hệ thống phanh ABS khi hoạt động chế độ tăng áp

Những lưu ý về hệ thống ABS

 Nhiều người lầm tưởng tác động chủ yếu của ABS là giảm quãng đường phanh Thực tế không phải như vậy Giảm quãng đường phanh không giúp xe an toàn hơn

và trên thực tế, có vô số phương pháp thực hiện điều này mà không cần ABS

 Lợi ích hàng đầu của ABS là cho phép tài xế tiếp tục kiểm soát được hướng lái và chống hiện tượng trượt khi phanh gấp

 Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy tỷ lệ tai nạn giữa xe có và không có ABS gần như không khác biệt Điều này được giải thích là nhiều người sử dụng, hoặc ít nhất là quan niệm về ABS không đúng Ngoài ra, tâm lý ỉ lại vào ABS khiến một số người phóng nhanh vượt ẩu trong khi nếu đi xe không có thiết bị này, họ lại rất cẩn thận

1.4 Bài thực hành số 1: Bảo dưỡng hệ thống ABS

1 Mức dầu phanh Kiểm tra mức dầu phanh - Lượng dầu phanh

nằm trong mức yêu cầu

2 Rò rỉ Kiểm tra sự rò rỉ của dầu phanh tại

xi lanh chính, đường ống, xi lanh phanh bánh xe, bộ chấp hành

- Không có sự rò rỉ dầu phanh

3 Hành trình tự do của

bàn đạp phanh Điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp phanh

- Hành trình tự do nằm trong khoảng yêu cầu của nhà chế tạo

4 Tình trạng của hệ

thống phanh khi đạp

Đạp bàn đạp phanh và kiểm tra - Không có hiện

tượng hẫng bàn đạp phanh

- Không có hiện

tượng bàn đạp phanh quá sâu hoặc quá cạn

- Đèn báo chỉ sáng

để kiểm tra chức năng hoạt động của

hệ thống Tắt sau khi kiểm tra xong

6 Xóa lỗi của hệ thống

phanh ABS

- Xác nhận mã lỗi, tiến hành sửa chữa, xóa mã lỗi bằng máy chẩn đoán

- Không có mã lỗi

BÀI 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LỰC KÉO TRC Giới thiệu:

- TRC là viết tắt tiếng anh của Traction Control System (hệ thống kiểm soát lực kéo) sử dụng các cảm biến điện tử nhận biết tình trạng bám đường của lốp xe từ đó điều chỉnh lực kéo giữa các bánh xe sao cho giữ cho xe luôn cân bằng

- TRC giúp xe được vận hành ổn định và giữ đúng hướng lái xe kể cả trong các điều kiện mặt đường có độ bám kém, trơn trượt

- Khi đi trên một con đường mưa ướt nhiều bùn đất, trường hợp trên xe không trang bị TRC, bạn bắt đầu nhấn bàn đạp ga để tăng tốc thì ngay lập tức cảm thấy chiếc xe bắt đầu

có hiện tượng “trượt quay“, thậm chí xảy ra “mất hướng lái“ theo phương ngang đưa bạn rơi vào tình trạng nguy hiểm, tai nạn có thể xảy ra bất cứ lúc nào

- Trường hợp xe được trang bị TRC, các cảm biến điện tử lắp trên xe luôn thu nhận thông tin về tình trạng tiếp xúc giữa mặt đường và lốp xe trong khoảng hàng trăm xung nhịp/1 giây và từ đó liên tục điều tiết lực kéo giữa 2 cặp bánh trước – sau giúp cho xe triệt tiêu nhanh chóng hiện tượng trượt, mất kiểm soát tay lái

Hình 2.1: Công dụng hệ thống TRC

Mục tiêu:

- Trình bày được các quá trình điều khiển TRC

- Mô tả được cấu tạo, nguyên lý làm việc của các chi tiết trong hệ thống TRC

- Phân tích được mối quan hệ giữa các tín hiệu đầu vào và các tín hiệu điều khiển hệ

- Bên cạnh đó, sự biến dạng theo hướng tiếp tuyến của các thớ lốp dưới tác dụng của mô

ment xoắn Mk cũng làm giảm vận tốc tịnh tiến của xe, gây nên hiện tượng trượt Điều đó được giải thích như sau: khi các phần tử của lốp đi vào vùng tiếp xúc sẽ bị nén lại làm cho bán kính thực tế của bánh xe nhỏ lại, do đó quãng đường xe đi được sau một vòng quay sẽ giảm đi Do đó moment xoắn chính là nguyên nhân gây ra sự trượt ở bánh xe chủ động

- Khi bánh xe đang phanh, dưới tác dụng của mô ment phanh, đất sẽ bị nén lại cùng chiều với chiều chuyển động của xe Do đó trục của bánh xe tiến về phía trước một đoạn so với trường hợp không biến dạng Vì thế vận tốc thực tế của xe được tăng lên, đó là bản chất của hiện tượng trượt lết Mặt khác sự biến dạng theo hướng tiếp tuyến của các thớ lốp dưới tác dụng của mô ment phanh cũng làm tăng vận tốc của xe, tạo nên sự trượt lết của các bánh xe đang phanh

- Ngoài ra, tải trọng, chất liệu chế tạo của lốp xe, áp suất bánh xe, điều kiện của mặt đường cũng là nguyên nhân gây ra sự trượt của bánh xe

Hình 2.2: Sự trượt của mặt đường

2.2 Lực bám và hệ số bám của bánh xe chủ động với mặt đường

- Lực bám: từ định nghĩa chúng ta có thể xác định được lực kéo tiếp tuyến cực đại phát sinh theo điều kiện bám giữa bánh xe chủ động và mặt đường như sau:

Nếu bánh xe đang phanh, để bánh xe không bị trượt lết thì lực phanh cực đại ở bánh xe

đó phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám dọc:

Fpmax ≤ Fφx

Với Fpmax là lực phanh cực đại

Khi dưới bánh xe có phản lực ngang tác dụng thì khả năng bám theo chiều ngang được thể hiện qua lực bám ngang Fφy:

Fφy = φy.Zb với φy là hệ số bám ngang

Ybmax = Fφy

Trong trường hợp tổng quát, khi dưới bánh xe có tác dụng đồng thời cả phản lực dọc Xb

và phản lực ngang Yb thì khả năng bám theo chiều dọc của vec tơ hợp lực Q được thể hiện qua lực bám tổng quát Fφt:

Fφt = φtq .Zb

- Như vậy để tránh cho bánh xe có hiện tượng trượt lết trên đường, đảm bảm tính ổn định

- Hệ số bám φ giữa bánh xe chủ động và mặt đường trước hết phụ thuộc vào vật liệu làm đường, vật liệu chế tạo lốp, tình trạng bề mặt đường, kiểu gai lốp, áp suất bánh xe, tải trọng tác dụng lên xe

2.4 Hệ thống điều khiển lực kéo

2.4.1 Khái quát chung

- Traction Control System là hệ thống kiểm soát lực kéo được trang bị ngày càng phổ biến để ngăn hiện tượng trượt bánh khi tăng tốc đột ngột trên xe Hệ thống này đặc biệt hữu ích không chỉ với những mẫu xe hiệu suất cao mà còn rất cần thiết khi xe vận hành trong điều kiện đường có độ bám thấp như đường ướt, cát đất, băng tuyết

2.4.2 Hệ thống điều khiển lực kéo TRC

2.4.2.1 Hiệu quả về lực kéo khi khởi hành

- Traction control hoạt động để đảm bảo xe không bị mất ma sát (giữa lốp xe và mặt đường) trong quá trình gia tốc Theo một cách khác, bạn có thể hình dung khi xe bạn tăng tốc từ một tốc độ ổn định nào đó, traction control hoạt động để đảm bảo sự tiếp xúc lớn nhất giữa lốp xe với mặt đường, thậm chí ngay cả trong tình trạng đường xấu Ví dụ, một mặt đường bị ướt hoặc đóng băng sẽ làm giảm đáng kể ma sát giữa lốp xe với mặt đường

Vì lốp xe là bộ phận duy nhất của xe thực sự tiếp xúc với mặt đất, nên khi xảy ra hiện tượng mất ma sát đều dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng

- Ngược lại với ABS hoạt động khi xe giảm tốc độ, traction control lại hoạt động khi xe tăng tốc Tuy vậy bạn vẫn có thể hình dung hệ thống traction control hoạt động như thế nào thông qua hệ thống ABS vì có nhiều điểm chung đối với hai hệ thống này ABS hoạt động nhờ một cảm biến trượt, có khả năng phát hiện hiện tượng trượt của lốp xe khi phanh, và hệ thống sẽ tiếp tục điều chỉnh lực phanh để đảm bảo độ tiếp xúc lớn nhất giữa lốp xe và mặt đường Bạn có thể nghe thấy tiếng kêu phát ra khi hệ thống hoạt động (âm thanh ken két) và thực sự cảm thấy trên sự rung động từ bàn đạp phanh

2.4.2.2 Hiệu quả về tính ổn định khởi hành

- Hệ thống điều khiển lực kéo TRC có mục đích là ngăn cản sự trượt của bánh xe chủ động khi khởi hành Moment lớn nhất có thể được truyền đến bánh xe được xác định bằng hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường Nếu moment đủ lớn đến giá trị quy định, bánh xe bị trượt quay Hệ thống TRC hoạt động trong các điều kiện: đường sỏi đá, đường trơn trượt, tăng tốc khi vào cua hoặc khi tăng tốc

- Khi hệ thống TRC hoạt động sẽ giảm moment xoắn của động cơ và tốc độ của bánh xe điều khiển nhằm cải thiện tính ổn định của xe khi khởi động, khi tăng tắc hoặc trên

đường trơn trượt

2.4.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

2.4.3.1 Sơ đồ bố trí chung hệ thống TRC

Hình 2.3: Sơ đồ bố trí của hệ thống phanh ABS & TRC

2.4.3.2 Sơ đồ khối hệ thống TRC

Hình 2.4: Sơ đồ khối hệ thống TRC

- ECU ABS & TRC nhận tín hiệu từ tín hiệu đầu vào( cảm biến tốc độ xe, cảm biến vị trí bướm ga….) để xác định tình trạng hoạt động của xe sau đó ECU ABS & TRC xử lý để điều khiển hoạt động của bộ chấp hành nhằm kiểm soát lực kéo tại bánh xe chủ động 2.4.3.3 Cụm tín hiệu đầu vào

- Cụm tín hiệu đầu vào gồm có:

+ Tín hiệu cảm biến tốc độ bánh xe truyền tín hiệu tốc độ thực tế tại bánh xe về ECU ABS & TRC

+ Bình ắc quy: báo tín hiệu điện áp ắc quy về hộp ECU ABS & TRC

+ Công tắc TRC off: báo tín hiệu chế độ kiểm soát lực kéo off

+ Công tắc đèn báo phanh: báo tín hiệu từ bàn đạp phanh về ECU ABS & TRC để xác định tình trạng đạp phanh của người điều khiển

- Ngoài ra: còn có cảm biến vị trí bướm ga để xác định góc mở của bướm ga Tuy nhiên tín hiệu góc mở bướm ga được điều khiển gián tiếp thông qua hộp ECM điều khiển động

cơ thông qua đường truyền tín hiệu liên kết

2.4.3.4 Bộ điều khiển trung tâm TRC & ABS ECU

- ECU ABS & TRC nhận tín hiệu từ cảm biến để xác định tình trạng hoạt động thực tế của xe Sau đó ECU ABS & TRC sẽ kích hoạt điều khiển các tín hiệu đầu ra của bộ chấp hành nhằm tiến hành điều khiển quá trình kiểm soát lực kéo

- Bộ ECU ABS & TRC điều khiển liên kết nhận tín hiệu

2.4.3.5 Cơ cấu chấp hành

- Bộ chấp hành gồm:

+ Van từ chính điều khiển nhiên liệu chính: Master cut selenoid valve

+ Van từ điều khiển cắt dầu thùng chứa: reservoir cut selenoid valve

+ Van từ điều chỉnh áp suất: pressure regulator valve

+ Front right wheel brake: phanh bánh xe phía trước bên phải

+ Front left wheel brake: phanh bánh xe phía trước bên trái

+ Rear right wheel brake: phanh bánh xe phía tsau bên phải

+ Rear left wheel brake: phanh bánh xe phía sau bên trái

+ Reservoir: bình chứa dầu

2.4.3.6 Nguyên lý làm việc của TRC

2.4.3.6.1 Hoạt động cở chế độ bình thường

- Khi hoạt động ở chế độ bình thường: hệ thống TRC không được kích hoạt, tất cả bộ chấp hành valve ở chế độ OFF Van từ chính cắt dầu mở cho phép dầu chảy từ xi lanh chính đến van giữ áp suất đến xi lanh phanh bánh xe Trong trường hợp này hệ thống phanh hoạt động như một hệ thống phanh không có ABS và TRC

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý hoạt động phanh TRC

Tên chi tiết Tín hiệu từ hộp

ABS & TRC ECU

2.4.3.6.2 Hoạt động ở chế độ tăng áp

- Khi hoạt động ở chế độ tăng tốc hoặc khi có sự trượt bề mặt, nếu bánh xe dẫn động bắt

+ Van từ cắt dầu chính mở, khóa mạch dầu đến xi lanh chính;

+ Van từ cắt dầu thùng chứ mở đường dầu từ xi lanh chính đến bơm;

+ Bơm dầu quay để tăng áp và đưa dầu có áp suất cao đến van từ giữ áp và đến xi lanh bánh xe

Bảng hoạt động van dầu ở chế độ tăng áp

Tên chi tiết Tín hiệu từ hộp

ABS & TRC ECU

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý hoạt động phanh TRC ở chế độ tăng áp

2.4.3.6.3 Hoạt động ở chế độ giữ áp

Khi áp suất dầu trong xi lanh bánh xe được xác định là tăng hoặc giảm áp suất, Hộp điều khiển ABS & TRC điều khiển hệ thống như sau:

- Van Pressure Holding Valve( van giữ áp) được mở, khóa áp suất trong bơm

- Van từ cắt dầu bình chứa ( Reservoir cut selenoid valve) được tắt, khóa dầu từ xinh lanh phanh chính vào hệ thống

Tên chi tiết Tín hiệu từ hộp

ABS & TRC ECU

Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý hoạt động phanh TRC ở chế độ giữ áp

2.4.3.6.4 Hoạt động ở chế độ giảm áp

Khi áp suất dầu trong xi lanh phanh bánh xe cần phải giảm:

- Reservoir cut selenoid valve ( van từ cắt dầu thùng chứa) thì tắt và lò xo hồi đẩy piston khóa đường dầu từ xi lanh phanh chính đến bơm

- Van từ cắt dầu xi lanh phanh chính ( Master cut solenoid) mở, khóa dầu từ xi lanh phanh chính đến xi lanh phanh bánh xe

- Van giảm áp ( pressure reduction valve) thì mở, cho phép áp suất dầu chảy đến bình chứa và bơm, làm giảm áp suất của xi lanh phanh bánh xe và bánh xe quay được

Tên chi tiết Tín hiệu từ hộp

ABS & TRC ECU

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý hoạt động phanh TRC ở chế độ giảm áp

2.5 Bài thực hành số 2: Tra cứu sơ đồ mạch điện hệ thống TRC

- Đọc sơ đồ mạch điện và xác định vị trí ủa các cụm chi tiết hệ thống phanh ABS & TRC trên mô hình

BÀI 3: HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH Ô TÔ BẰNG ĐIỆN TỬ ESP Giới thiệu:

Ô tô ngày nay được trang bị nhiều hệ thống nhằm tăng tính tiện nghi của ô tô Để đảm bảo tính năng an toàn khi xe vào cua các hãng sản xuất ô tô này nay trang bị hệ thống cân bằng điện tử trên xe

Mục tiêu:

- Trình bày được các quá trình điều khiển ESP

- Mô tả được cấu tạo, nguyên lý làm việc của các chi tiết trong hệ thống ESP

- Phân tích được mối quan hệ giữa các tín hiệu đầu vào và các tín hiệu điều khiển hệ thống ESP

- Ứng dụng kiến thức vào thực tế làm việc tại các công ty, xí nghệp ô tô

Nội dung chính:

3.1 Khái quát chung

Hình 3.1 Khi xe vào đường cua

Hệ thống cân bằng điện tử trên xe ô tô hay còn được nhắc tới với cái tên ESP hoặc VSC

là một trong những hệ thống đảm bảo an toàn cho người lái xe Hệ thống cân bằng điện

tử trên xe ô tô giúp xe hoạt động ổn định và giúp người lái kiềm soát được chiếc xe của mình một cách chính xác nhất, tránh được các trường hợp lệch góc lái, xe bị xỉa đầu hoặc văng đuôi khi vào cua với tốc độ cao

Hình 3.2 Lý thuyết cân bằng xe khi vào cua

3.2 Nguyên lý cơ bản của hệ thống ESP

Hệ thống cân bằng điện từ trên xe ô tô được xem là một trong những hệ thống tổng tận dụng thông tin từ các cảm biến truyền về hệ thống tổng ECU sau đó quyết định sử dụng các chương trình khác như kiểm soát góc lái, hệ thống phân bổ lực phanh điện từ EBD,

và hệ thống chống trượt bánh xe DOHC để kiểm soát toàn bộ chiếc xe

Hình 3.3 Khi xe có cân bằng điện tử

Cứ mỗi 1 giây, các hệ thống cảm biển sẽ hoạt động trên 30 lần để kiểm tra độ trượt và độ xoay của bánh xe để quyết định lực phanh và vị trí phanh của các bánh khác nhau nhằm đảm báo góc lái của xe đúng với ý định của người lái Đồng thời trong lúc đó, hệ thống ECU sẽ can thiệp vào bướm ga giúp xe giảm tốc độ giúp xe tránh bị văng khỏi quỹ đạo

Hệ thống cân bằng điện tử trên xe ô tô tác động lên hệ thống ABS

ABS là hệ thống chống bó cứng phanh giúp xe vào cua hoặc tránh chướng ngại vật đồng thời hãm phanh mà không bị trượt bánh Theo đó, hệ thống cân bằng điện tử trên xe ô tô

có tác động trực tiếp đến hệ thống chống bó cứng phanh ABS