2.1.1 Hệ thống điều khiển thủy lực
Các ly hợp và phanh vận hành bộ truyền bánh răng làm việc nhờ áp suất thủy lực. Bộ điều khiển thủy lực sinh ra và điều chỉnh áp suất thủy lực này và thay đổi các đường dẫn nó. Áp suất thủy lực vận hành qua nhiều đường dẫn áp suất thủy lực khác nhau. Hình
2.1 bên dưới thể hiện mạch thủy lực của hộp số kiểu A140E.
Chức năng của bộ điều khiển thủy lực có ba chức năng sau.
- Tạo ra áp suất thủy lực: Bơm dầu có chức năng tạo ra áp suất thủy lực. Bơm dầu sản ra áp suất thủy lực cần thiết cho hoạt động của hộp số tự động bằng việc dẫn động vỏ bộ biến mô (động cơ).
- Điều chỉnh áp suất thủy lực: Áo suất thủy lực tạo ra từ bơm dầu được điều chỉnh bằng van điều áp sơ cấp.
- Chuyển các số ( làm cho các ly hợp và phanh hoạt động): Khi ly hợp và phanh của bộ truyền bánh răng hành tinh được đưa vào vận hành thì việc chuyển các số được thực hiện. Đường dẫn dầu được tạo ra tùy thuộc vào vị trí chuyên số do van điều khiển thực hiện. khi tốc độ xe tăng thì các tín hiệu được chuyển tới các van điện từ từ ECU động cơ và ECT các van điện từ sẽ vận hành các van chuyển số để có các số tốc độ.
Hình 2.2 Hệ thống điều khiển thủy lực
Các bộ phận chính của hệ thống điều khiển thủy lực. 2.1.1.1.1 Bơm dầu:
Bơm dầu được thiết kế để đưa dầu đến bộ phận biến mô, bôi trơn bộ bánh răng hành tinh và cung cấp áp suất suất hoạt động đến hệ thống điều khiển thủy lực. Các bánh
răng dẫn động của bơm dầu được dẫn động liên tục bằng động cơ qua các bánh bơm của bộ biến mô
Hình 2.3 Bơm dầu của hộp số
2.1.1.1.2 Thân van
Thân van bao gồm một thân van trên và thân van dưới. Thân van giống như một mê cung gồm rất nhiều đường dẫn để dầu hộp số chảy qua. Rất nhiều van được lắp vào các đường dẫn đó, trong các van có áp suất thủy lực điều khiển và chuyển mạch chất lỏng từ đường dẫn này sang đường dẫn khác. Trên thân van này có chứa 3 van điện từ để điều khiển.
Hình 2.4 Thân van của hộp số tự động
2.1.1.1.3 Van điều áp sơ cấp:
Van điều áp sơ cấp điều chỉnh áp suất thủy lực tới từng bộ phần phù hợp với công suất động cơ để tránh tổn thất công suất bơm. Khi áp suất thủy lực từ bơm dầu tăng thì lò xo van nén, và đường dẫn dầu ra cửa xả được xả, và áp suất dầu cơ bản được giữ không đổi. Ở vị trí “R” áp suất cơ bản được tăng lên hơn nữa để ngăn khong cho các li hợp và phanh bị trượt.
Hình 2.5 Van điều áp sơ cấp
2.1.1.1.4 Van điều khiển:
Van điều khiển được nối với cần chuyển số và thanh nối hoặc cáp. Khi thay đổi vị trí của cần chuyển số sẽ chuyển mạch đường dẫn dầu của van điều khiển và cho dầu hoạt động trong từng vị trí chuyển số.
2.1.1.1.5 Van chuyển số:
Ta chuyển số bằng cách thay đổi sự vận hành của các ly hợp và phanh. Các van chuyển mạch đường dẫn dầu làm cho áp suất thủy lực tác động lên các phanh và ly hợp. Có các van chuyển số 1-2, 2-3, 3-4. Ví dụ về sự vận hành ở van chuyển số 1-2. Khi áp suất thủy lực tác động lên phía trên van chuyển số thì hộp số đưuọc giữ ở số 1 vì van chuyển số ở dưới cùng và các đường dẫn dầu tới các ly hợp và phanh bị cắt. Tuy nhiên, khi áp suất thủy lực tác động bị cắt do hoặt động cả van điện từ thì lực lò xo sẽ đẩy van lên, và đường dẫn dầu tới B2 mở ra, và hộp số được chuyển sang số 2.
Hình 2.7 Van chuyển số 1-2
2.1.1.1.6 Van điện từ:
Van điện từ hoạt động nhờ các tín hiệu từ ECU động cơ và ECT để vận hành các van chuyển số và điều khiển áp suất thủy lực. Có hai loại van điện từ. Một van điện từ chuyển số mở và đóng các đường dẫn dầu theo các tín hiệu từ ECU ( mở đường dẫn dầu theo tín hiệu mở, và đóng lại theo tín hiệu đóng). Một van điện từ tuyến tính điều khiển
áp suất thủy lực tuyến tính theo dòng điện phát ra từ ECU. Các van điện từ chuyển số được sử dụng để chuyển số và các van điện từ tuyến tính được sử dụng cho chức năng điều khiển áp suất thủy lực.
Hình 2.8 Van điện từ
Hoạt động khi chuyển số
Hoạt động khi chuyển số ở đây được mô tả bằng việc sử dụng các van điện từ và van chuyển số
2.1.1.2.1 Tại số 1
Để chuyển từ số trung gian sang số 1 thì đường dẫn dầu tới C1 được mở bằng cách chuyển mạch van điều khiển. Do van điện từ số 1 bật “ON” và van điện từ số 2 bị tắt “OFF” nên đường dẫn dầu tới C0 được mở. Sự hoạt đồng của C1 và F2 tạo ra đường dẫn dầu cho số 1. Ở các bị trí “D” và “2” phanh động cơ không bị tác động do hoạt động của F2. Ở vị trí “L”, đường dẫn từ B3 được mở và phanh bằng động cơ hoạt động. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Ly hợp C1 từ van điều khiển - Ly hợp C0 từ van chuyển số 3-4 - Phanh B3 từ van chuyển số 2-3
Hình 2.9 Sơ đồ hoạt động của vạn điện từ và van chuyển số ở vị trí số 1
2.1.1.2.2 Tại số 2
Van điện từ số 2 được chuyển từ tắt “OFF” sang bật “ON” theo các tín hiệu từ ECU. Có nghĩa là van điện từ số 1 và số 2 đều bật. Áp suất thủy lực cấp lên phía trên các van chuyển số 1-2 và 3-4 được cả ra và van chuyển số 1-2 được đẩy lên do lực lò xo. Do đó, đường dẫn dầu mở vào B2. C1 và B2(F1) hoạt động để chuyển số sang số 2. Ở dãy “D” phanh bằng động cơ không bị tác động do hoạt động của F1. Ở dãy “2” đường dẫn dầu vào B2 được mở, và phanh động cơ được tác động.
- Ly hợp C1 từ van điều khiển - Ly hợp C0 từ van chuyển số 3-4 - Phanh B2 từ van chuyển số 1-2 - B1 từ van chuyển số 1-2
Hình 2.10 Chuyển số tại số 2 của van điện từ và van chuyển số
2.1.1.2.3 Tại số 3
Van điện từ số 1 được chuyển từ bật “ON” sang tắt “OFF” theo các tín hiệu từ ECU. Van điện từ số 1 tắt “OFF” và van điện từ số 2 bật “ON”. Áp suất thủy lực bắt đầu được tác động lên phía trên van chuyển số 2-3 và đẩy van chuyển số 2-3 xuống. Do đó, đường dẫn dầu mở vào C2. C1 và C2 hoạt động chuyển sang số 3.
Áp suất thủy lực đến bộ truyền bánh răng hành tinh. - Ly hợp C1 từ van điều khiển
- Ly hợp C0 từ van chuyển số 3-4 - Phanh B2 từ van chuyển số 1-2 - Ly hợp C2 từ vna chuyển số 2-3.
-
Hình 2.11 Chuyển số tại vị trí số 3 của van điện từ và van chuyển số
2.1.1.2.4 Tại số O/D
Van điện từ số 2 được chuyển từ bật “ON” sang tắt “OFF” theo các tín hiệu từ ECU. (Van điện từ số 1 tắt, và van điện từ số 2 tắt). Áp suất thủy lực bắt đầu tác động lên phía trên của van chuyển số 1-2 và 3-4 và đẩy van chuyển số 3-4 xuống. Áp suất cơ bản từ van chuyển số 2-3 tác động vào dưới van chuyển số 1-2, do đó van chuyển số 1- 2 không di động). Vì vậy, đường dẫn dầu đang tác động lên C0 từ B0 được chuyển từ mạch và tốc độ được chuyển lên số truyền tăng O/D. Khi công tắt số truyền tăng tắt
“OFF”, nó không thể chuyển lên số O/D. Vì ECU không gửi tín hiệu ngắt van điện từ số 2.
Áp suất thủy lực trền đến bộ bánh răng hành tinh. - Ly hợp C1 từ van điều khiển
- Ly hợp C0 từ van chuyển số 3-4 - Phanh B2 từ van chuyển số 1-2 - Ly hợp C2 từ van chuyển só 2-3
Hình 2.12 Chuyển số OD của van điện từ và van chuyển số
2.1.2 Hệ thống điều khiển điện tử
Hộp số A140E điều khiển việc chuyển số dựa trên hai tín hiệu chính là: Tốc độ của xe và độ mở của bướm ga (tải của động cơ). Quá trình điều khiển chuyển số theo nguyên lý chung: Bộ điều khiển điện tử trung tâm ECT sẽ nhận các tín hiệu từ các cảm biến vị trí bướm ga và cảm biến tốc độ của xe, ECT sẽ xử lý tín hiệu và quyết định thời
điểm chuyển số. Ngoài ra ECT còn có các chức năng chuẩn đoán và an toàn khi có một cảm biến bị hỏng.
- Cảm biến tốc độ xe xác định tốc độ của xe và gửi tín hiệu này đến ECT dưới dạng các tín hiệu điện.
- Cảm biến vị trí bướm ga xác định góc mở bướm ga và biến đổi tín hiệu này thành tín hiệu điện rồi gởi đến ECT.
- ECT quyết định thời điểm chuyển số trên cơ sở các tín hiệu về tốc độ xe và góc mở cánh bướm ga và điều khiển các van điện trong bộ điều khiển thuỷ lực, để điều khiển chuyển động của các van chuyển số. Những van này lại điều khiển áp suất thuỷ lực đến các ly hợp và phanh trong cụm bánh răng hành tinh để điều khiển việc chuyển
số.
Các bộ phận điều khiển điện tử của hệ thống điều khiển
Bên dưới là hình tổng quan về tên gọi và vị trí các bộ phận trên xe ( camry SV20)
2.1.2.1.1 Cảm biến vị trí cánh bướm ga (TPS)
Hình 2.15 Cảm biến vị trí cảnh bướm ga
Chức năng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cảm biến vị trí bướm ga có nhiệm vụ xác định độ mở của bướm ga và gửi thông tin về bộ xử lý trung tâm giúp điều chỉnh lượng phun nhiên liệu tối ưu theo độ mở bướm ga. Trên các dòng xe sử dụng hộp số tự động, vị trí bướm ga là thông số quan trọng để kiểm soát quá trình chuyển số.
Loại tuyến tính:
Loại cảm biến này gồm có 2 con trượt và một điện trở và các tiếp điểm cho các tín hiệu IDL và VTA được cung cấp ở các đầu của mỗi tiếp điểm. Khi tiếp điểm trượt tuyến tính làm thay đổi điện áp ở cực VTA tỷ lệ thuận với góc mở của bướm ga. Khi bướm ga được đóng hoàn toàn, tiếp điểm của tín hiệu IDL được nối với cực E2.
Hình 2.16 Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính
Các tín hiệu gởi từ cảm biến vị trí bướm ga kiểu gián tiếp như hình 2.17
Hình 2.17 Sơ đồ điện cảm biến cánh bướm ga loại tuyến tính
1 - Cảm biến vị trí bướm ga; 2, 3 - Chiều mở và đóng; 4 - Bộ điều khiển ECU.
ECU động cơ biến đổi điện áp VTA thành tín hiệu góc mở bướm ga khác nhau để báo cho ECT ECU biết góc mở của bướm ga. Những tín hiệu này bao gồm các tập hợp khác nhau của các điện áp tại các cực L1, L2, L3 và/hoặc IDL của ECT ECU. Khi
bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp điểm IDL nối với cực E, gửi tín hiệu IDL đến ECT ECU để báo rằng bướm ga đóng hoàn toàn.
2.1.2.1.2 Cảm biến bàn đạp ga.
Chức năng:
Cảm biến bàn đạp chân ga được sử dụng để đo độ mở của bàn đạp chân ga khi người lái xe nhấn vào bàn đạp. Lúc này, tín hiệu từ cảm biến bàn đạp ga sẽ được gửi về ECU và ECU sẽ sử dụng các dữ liệu này để điều khiển mô tơ bướm ga mở bướm ga cho động cơ tăng tốc theo độ mở của bàn đạp chân ga và theo chế độ lái hiện thời hợp lý nhất.
– Với động cơ phun dầu điện tử Common Rail thì tín hiệu từ cảm biến bàn đạp ga truyền về ECU và ECU sử dụng nó để điều khiển lượng phun nhiên liệu để tăng tốc động cơ.
– Hộp ECU điều khiển hộp số tự động cũng sử dụng tín hiệu cảm biến chân ga để điều khiển thời điểm chuyển số trong hộp số tự động, nếu người tài xế đạp ga gấp ECU hộp số sẽ điều khiển Kick Down (về số thấp) để tăng tốc chiếc xe.
Nguyên lý:
Cảm biến bàn đạp ga có cấu tạo khá giống với cảm biến bướm ga, nhưng do yêu cầu về sự an toàn cũng như độ tin cậy về thông tin nên hầu hết các dòng xe ô tô đều sử dụng 2 tín hiệu cảm biến bàn đạp ga để báo về ECU. Một số xe tải sử dụng 1 tín hiệu cảm biến và 1 công tắc IDL ở cảm biến bàn đạp chân ga. Cảm biến bàn đạp ga có 2 loại chính đó là: Loại tuyến tính và loại phần tử hall. Còn trên hộp số A140E sử dụng loại tuyến tính.
Cảm biến có dạng biến trở cấu trúc và nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống cảm biến bước ga kiểu tuyến tính không có tiếp điểm cầm chừng. Nguồn cung cấp cho cảm biến là nguồn 5V từ ECU, tín hiệu VPA từ con trượt gửi về ECU động cơ để xác định vị trí của bàn đạp ga. Để tăng độ tin cậy của cảm biến, người ta sử dụng hai cảm biến bàn đạp ga có tín hiệu VPA và VPA2 khác nhau.
2.1.2.1.3 Cảm biến tốc độ
Để đảm bảo rằng ECT ECU luôn nhận được thông tin chính xác về tốc độ của xe, người ta dùng 2 cảm biến tốc độ như hình 2.19.
Hình 2.19 Cảm biến tốc độ xe và cảm biến tốc độ trục thứ cấp
1 – Cảm biến tốc độ xe (VSS); 2 – Cảm biến tốc độ trục thứ cấp (OSS); 3 – Bộ điều khiển ECT ECU.
Để đạt độ chính xác hơn nữa, ECT ECU liên tục so sánh 2 tín hiệu này để xem chúng có giống nhau không:
Khi cả 2 tín hiệu tốc độ đều giống nhau, các tín hiệu từ cảm biến tốc độ trục thứ cấp sẽ được ưu tiên sử dụng trong việc điều khiển chuyển số (hình 2.20)
Hình 2.20 Các tín hiệu tốc độ đều giống nhau
1 – Cảm biến tốc độ xe (VSS); 2 – Cảm biến tốc độ trục thứ cấp (OSS); 3 – Bộ điều khiển ECT ECU; 4, 5, 6 – Các van Solenoid.
Khi tín hiệu từ cảm biến tốc độ số 2 trục thứ cấp sai, ngay lập tức ECU không sử dụng tín hiệu này mà sử dụng tín hiệu từ cảm biến tốc độ xe số 1 để điều khiển số (hình 2.21).
Hình 2.21 Các tín hiệu tốc độ khác nhau
1 – Cảm biến tốc độ xe (VSS); 2 – Cảm biến tốc độ trục thứ cấp (OSS); 3 – Bộ điều khiển ECT ECU; 4, 5, 6 – Các van Solenoid.
Chức năng:
Cảm biến tốc độ xe nhận biết tốc độ thực tế mà xe đang chạy. Nó phát ra một tín hiệu xung gửi lên đồng hồ taplo để báo cho người tài xế nhận biết được tốc độ thực tế xe đang chạy và đo số Km xe đã chạy. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ngoài ra các ECU điều khiển còn sử dụng tín hiệu cảm biến tốc độ xe để thực hiện điều khiển các chức năng khác nhau, ví dụ:
- ECU điều khiển động cơ sử dụng tín hiệu cảm biến tốc độ xe để điều khiển hệ thống ISC, và điều khiển tỷ lệ hỗn hợp không khí – nhiên liệu trong quá trình giảm tốc và tăng tốc, v.v…
- ECU điều khiển hộp số tự động sử dụng tín hiệu cảm biến tốc độ xe để điều khiển thời điểm chuyển số.
- ECU điều khiển trợ lực lái điện tử sử dụng tín hiệu cảm biến tốc độ xe để điều khiển mô tơ trợ lực theo các tốc độ khác nhau.
- ECU điện thân xe sử dụng tín hiệu cảm biến tốc độ xe để điều khiển lock cửa tự