5.3.1. Tổng quan về điều khiển
Trong thực tế có nhiều trƣờng hợp làm cho thân xe mất ổn định khi chuyển động. Ví dụ, sự phân bố tải trọng lên các bên của cầu xe không đều làm thân xe nghiêng về phía chịu tải nặng, mặt đƣờng gồ ghề hoặc mặt đƣờng nằm nghiêng làm (làm hai bánh xe ở một cầu bên cao bên thấp), khi ta quay vòng do lực quán tính làm thùng xe có xu hƣớng
77 nghiêng ra, hoặc khi ta phanh hoặc tăng tốc dẫn đến sự thay đổi tải trọng ở cầu trƣớc và cầu sau, hay bị gió tạt ngang,…vì thế lúc này sự khác nhau về mức độ và cộ cứng của hệ thống treo ở các bánh xe là cần thiết để giúp thân xe ổn định khi chuyển động. Ngoài ra, việc thay đổi về khoảng sáng của thân xe giúp xe đạt đƣợc khí động học chuyển động tối ƣu trong các điều chuyển động khác nhau, từ đó nâng cao đƣợc tốc độ chuyển động và tăng hiệu suất chuyển động.
Ở tốc độ xe từ 22 dặm/giờ (35 km/giờ) trở xuống (xe di chuyển trên đƣờng bằng phẳng), lúc này mức độ dao động của thân xe nhỏ nên bộ tích áp đƣợc sử dụng làm nguồn cung cấp khí nén cho các thanh chống treo mà không cần tới hoạt động của máy nén giúp đỡ tiêu hao nhiên liệu, tăng tuổi thọ máy nén, giảm rung động và tiếng ồn do máy nén gây ra. Một điều kiện tiên quyết cho điều này là độ chênh lệch áp suất ít nhất là 3 bar giữa bộ tích áp và lò xo khí nén.
Quy trình thay đổi mức độ thân xe: khi nâng thì nâng cầu sau trƣớc và nâng cầu trƣớc sau. Ngƣợc lại, khi hạ thấp thì hạ cầu trƣớc trƣớc rồi đến hạ cầu sau. Trình tự này đảm bảo rằng tầm nhìn phía trƣớc của tài xế sẽ không bị che khuất trong các hoạt động cân bằng, ngay cả trong trƣờng hợp hệ thống điều khiển đèn pha bị lỗi.
78
5.3.2. Điều khiển hệ thống treo khi xe chạy ở chế độ tiêu chuẩn
Hình 5.27. Đồ thị chuyển đổi các chế độ
Chế độ “Automatic” (mức cơ bản)
Đây là chế độ đƣợc ngƣời lái sử dụng trong những điều kiện bình thƣờng.
Trên đƣờng cao tốc sẽ tự động hạ thấp 25 mm diễn ra sau 30 giây với tốc độ 75 dặm/giờ (120 km / giờ) trở lên. Vì khi chạy ở tốc độ cao, ôtô chịu ảnh hƣởng bởi nhiều loại lực cản khác nhau đặc biệt nhất là lực cản của gió nên việc hạ thấp trọng tâm xe làm giảm lực cản gió giúp xe chuyển động ổn định và tiết kiệm nhiên liệu.
Chiếc xe sẽ tự động nâng trở lại mức cơ bản khi tốc độ giảm xuống dƣới 44 dặm / giờ (70 km/giờ) trong 120 giây hoặc nếu tốc độ giảm xuống dƣới 22 dặm/giờ (35 km/giờ). Ở tốc độ này, lực cản gió nhỏ nên xe có thể hoạt động bình thƣờng mà không cần hạ thấp trọng tâm xe.
79
Chế độ “Dynamic” (hạ thấp so với mức cơ bản 20 mm)
Trong trƣờng hợp này, một bản đồ thuật toán giảm xóc đƣợc áp dụng cho toàn bộ phạm vi tốc độ của xe.
Khi tốc độ xe vƣợt quá 75 dặm/giờ (120 km/giờ), trong 30 giây xe sẽ tự động hạ thấp thêm 5 mm (trên đƣờng cao tốc). Chiếc xe đƣợc tự động nâng trở lại mức ban đầu một khi tốc độ giảm xuống dƣới 44 dặm/giờ (70 km/giờ) trong 120 giây hoặc nếu tốc độ giảm xuống dƣới 22 dặm/giờ (35 km/giờ). Thông thƣờng ngƣời lái sẽ chọn chế độ “Dynamic” khi chạy ở tốc độ cao.
Chế độ “Comfort” (mức cơ bản)
Hệ thống treo thậm chí còn đƣợc định hƣớng thoải mái hơn ở chế độ “Automatic”, đặc biệt là ở tốc độ thấp hơn.
Không tự động hạ thấp trên đƣờng cao tốc.
Chế độ “Lift” (nâng lên cao hơn mức cơ bản 25 mm)
Chế độ “Lift” phù hợp cho các đoạn đƣờng có biên độ mấp mô lớn hoặc ngập nƣớc.
Chế độ này chỉ có thể đƣợc chọn ở tốc độ dƣới 50 dặm/giờ (80 km/giờ).
Bộ điều khiển tự động điều khiển rời khỏi chế độ này ở tốc độ 63 dặm/giờ (100 km/giờ). Sau đó, nó trở lại chế độ đã đƣợc chọn trƣớc đó (“Autumotic”, “Dynamic” hoặc “Comfort”).
5.3.3. Điều khiển hệ thống treo khi xe chạy ở chế độ thể thao
Sự khác nhau với điều khiển hệ thống treo khi xe chạy ở chế độ tiêu chuẩn:
- Cùng cấp độ nhƣng bản đồ thuật toán điều khiển giảm xóc khác nhau cho các chế độ “Dynamic”, “Automatic” và “Comfort” ở tốc độ dƣới 75 dặm/giờ (120 km/giờ). ở chế độ này ƣu tiên về tốc độ và độ bốc của xe nên hệ thống treo sẽ đƣợc điều khiển cứng hơn so với chế độ tiêu chuẩn để tăng độ bám đƣờng.
80 Hình 5.28. Đồ thị chuyển đổi các chế độ điều khiển
5.3.4. Điều khiển trong những điều kiện vận hành đặc biệt
Khi quay vòng
Việc điều chỉnh hệ thống treo bị ngắt quãng trong suốt quá trình quay vòng và sẽ liên tục ngay sau đó. Hệ thống nhận ra việc vào cua đang diễn ra bằng các tín hiệu từ cảm biến góc lái và cảm biến gia tốc ngang. Sau đó điều chỉnh lực giảm chấn cho phù hợp với tình hình lái xe hiện tại. Điều này giúp loại bỏ các chuyển động thân xe không mong muốn do động lực lái xe gây ra.
81 Trong đó:
J197 là bộ điều khiển hệ thống treo thích ứng. J104 là bộ điều khiển ESP.
J527 là bộ điều khiển điện tử cột lái. G85 là cảm biến góc lái.
G200 là cảm biến gia tốc ngang.
Khi phanh
Khi phanh việc điều khiển giảm xóc đƣợc sử dụng, đặc biệt là trong quá trình điều khiển phanh ABS / ESP. Giảm xóc đƣợc điều chình giống nhƣ chức năng của áp lực phanh hiện tại. Điều giúp cho xe không bị chúi đầu khi phanh và giảm tối đa sự lắc dọc và lắc ngang.
Hình 5.30. Sự dao động của xe khi phanh Khi khởi động
Trong quá trình khỡi động, do quán tính thân xe bị xổm lên (lắc dọc). Các lực giảm xóc phù hợp với tình hình hiện tại sẽ hạn chế các chuyển động này ở mức tối thiểu.
Chế độ ngủ
Sau 60 giây ở chế độ sau khi chạy mà không nhận đƣợc tín hiệu đầu vào, hệ thống sẽ chuyển sang chế độ ngủ tiết kiệm năng lƣợng. Hệ thống rời khỏi chế độ ngủ nhanh sau 2, 5 và 10 giờ để kiểm tra lại độ cao.
Bất kỳ sự khác biệt nào về chiều cao so với giá trị đã chỉ định đƣợc điều chỉnh bằng bộ tích áp.
82 Sử dụng kích để nâng xe (chế độ bảo dƣỡng)
Không có nhận dạng tự động. Hệ thống treo khí thích ứng phải đƣợc hủy kích hoạt nếu sử dụng kích. Điều này đƣợc thực hiện bằng cách kích hoạt núm điều khiển MMI trong menu CAR -> SETUP.
Chế độ này sẽ bị vô hiệu hóa bằng cách đặt lại trong MMI hoặc bằng cách lái xe ở tốc độ > 9 dặm/giờ (15 km/giờ).
Hình 5.31. Giao diện điều khiển MMI
Chế độ kéo rơ-moóc
Chế độ rơ moóc đƣợc nhận dạng tự động khi rơ moóc đƣợc kết nối điện với xe kéo. Có thể yêu cầu trạng thái hệ thống (bật hoặc tắt chế độ trailer) bằng nút SETUP và đƣợc kích hoạt nếu cần bằng núm điều khiển MMI (xem trên Hình 5.20). Trong trƣờng hợp chạy tiêu chuẩn, không thể chọn chế độ “Dynamic” trong chế độ rơ-moóc.
Mức cực thấp
Mức cực thấp (thấp mức bình thƣờng 65 mm hoặc hơn) đƣợc hiển thị bằng đèn chỉ báo mức thấp và đèn cảnh báo nhấp nháy. Mức thấp có thể xảy ra sau khi chiếc xe đã dừng lại trong một thời gian rất dài.
83 Hình 5.32. Đèn báo khi ở mức cực thấp
Mức cực cao
Mức cực cao (cao hơn 50 mm trở lên so với mức bình thƣờng) đƣợc hiển thị bằng đèn cảnh báo nhấp nháy. Mức cực cao có thể xảy ra trong một thời gian ngắn khi các vật nặng đƣợc dỡ xuống.
Hình 5.33. Đèn báo khi ở mức cực cao
Chức năng chạy khẩn cấp
Nếu phát hiện lỗi của các thành phần hoặc tín hiệu hệ thống, độ tin cậy chức năng đầy đủ của hệ thống thƣờng không còn đƣợc đảm bảo. Do đó, tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của lỗi, chƣơng trình chạy khẩn cấp đƣợc bắt đầu. Lỗi đƣợc lƣu trữ trong bộ nhớ lỗi. Đèn cảnh báo trong bảng điều khiển bổ sung bật.
84 hệ thống điều khiển bị lỗi, bộ truyền động giảm xóc bị mất năng lƣợng và hệ thống đƣợc đặt ở trạng thái treo cứng. (Xem mô tả "Giảm xóc" trong Mục 5.2.1.2.2).
5.4. Hệ thống điều khiển
5.4.1. Sơ đồ mạch hệ thống điều khiển
Hình 5.34. Sơ đồ hệ thống điều khiển của hệ thống treo thích ứng
85 Mạch điện điều khiển của hệ thống treo thích ứng trên Audi A8 2004 (Hình 5.35).
Hình 5.35. Mạch điện điều khiển của hệ thống treo thích ứng
G76 Cảm biến mức xe, phía sau bên trái.
G77 Cảm biến mức xe, phía sau bên phải.
G78 Cảm biến mức xe, phía trƣớc bên trái.
86 G290 Cảm biến nhiệt độ cho máy nén khí thích ứng.
G291 Cảm biến áp suất treo khí nén thích ứng.
J393 Bộ điều khiển trung tâm cho hệ thống tiện nghi (cho tín hiệu cửa).
G341 Cảm biến gia tốc thân xe, phía trƣớc bên trái.
G342 Cảm biến gia tốc thân xe, phía trƣớc.
G343 Cảm biến gia tốc thân xe, phía sau.
J197 điều khiển hệ thống treo khí nén thích ứng. J403 Rơle cho máy nén khí thích ứng.
N11 Van xả khí thích ứng.
N148 Van thanh chống, phía trƣớc bên trái.
N149 Van thanh chống, phía trƣớc bên phải. N150 Van thanh chống, phía sau bên trái.
N151 Van thanh chống, phía sau bên phải.
N311 Van bộ tích áp.
N336 Van để điều chỉnh giảm xóc, phía trƣớc bên trái.
N337 Van để điều chỉnh giảm xóc, phía trƣớc bên phải. N338 Van để điều chỉnh giảm xóc, phía sau bên trái.
N339 Van để điều chỉnh giảm xóc, phía sau bên phải. Động cơ V66 cho máy nén khí thích ứng.
5.4.2. Liên kết với mạng giao tiếp trên xe (CAN, MOST)
Nhằm tối ƣu cho việc điều khiển và hạn chế dây dẫn, các hệ thống điều khiển trên xe đƣợc liên kết với nhau thông qua thiết bị mạng, tạo thành mạng giao tiếp dữ liệu (CAN, MOST). Mỗi hộp điều khiển trên ô tô đều có thể biết đƣợc thông tin của các hộp khác, chỉ có điều, nó chỉ tiếp nhận thông tin mà nó cho là quan trọng và cần cho nó còn lại sẽ bị loại bỏ. Ví dụ, bộ điều khiển hệ thống treo khí nén thích ứng nhận tín hiệu góc lái và trạng thái của hệ thống lái từ bộ điều khiển cột lái điện tử để điều chình lực giảm chấn cho phù hợp với tình trạng chuyển động quay vòng của xe.
87 Hình 5.36. Sơ đồ liên kết của hệ thống treo với mạng giao tiếp trên xe
5.5. Bảo dƣỡng
Mã bộ điều khiển cho cả chế độ chạy tiêu chuẩn và thể thao là 15500.
Khỡi tạo hệ thống
Quá trình điều chỉnh hệ thống bao gồm hiệu chuẩn cảm biến mức xe. Qúa trình này là bắt buộc bất cứ khi nào cảm biến hoặc bộ điều khiển đƣợc thay thế.
Khởi tạo hệ thống đƣợc thực hiện bằng máy kiểm tra chẩn đoán VAS 5051 (từ địa chỉ: 34 – Adaptive air suspention), Hình 5.37.
88 Hình 5.37. Máy kiểm tra chẩn đoán VAS 5051
Chiều cao thân xe tại mỗi bánh xe đƣợc đo từ tâm bánh xe đến mép dƣới hốc đặt bánh xe, Hình 5.38.
89 Các giá trị đo đƣợc truyền lần lƣợt đến bộ điều khiển bằng chức năng 10 “Adaptation”. Kích thƣớc quy định đƣợc lƣu trữ trong bộ điều khiển. Các hệ số hiệu chỉnh có thể đƣợc xác điịnh bằng cách so sánh các giá trị đƣợc chỉ định với các giá trị đo đƣợc.
Chẩn đoán kiểm tra cuối cùng
Chẩn đoán kiểm tra cuối cùng kiểm tra chức năng của máy nén, van điện từ và thanh chống / giảm xóc.
Chẩn đoán đƣợc thực hiện tự động trong ba bƣớc:
Kiểm tra từng thanh chống riêng lẻ bằng cách hạ thấp 20 mm so với mức hiện tại trong khoảng thời gian 30 giây.
Sạc và xả khí bộ tích áp.
Thay đổi dòng điện kích hoạt hoạt động của giảm chấn.
Chẩn đoán kiểm tra cuối cùng đƣợc thực hiện khi xe đứng yên và công tắt máy đƣợc bật. Động cơ có thể đang chạy. Trong chẩn đoán kiểm tra cuối cùng, đèn cảnh báo màu vàng trong bảng điều khiển bổ sung nhấp nháy.
Mỗi bƣớc trong ba bƣớc trên có thể đƣợc chọn riêng biệt (chẩn đoán đƣợc chọn lọc).
Thông tin quan trọng nhất về trạng thái hệ thống đƣợc lƣu trữ trong các khối giá trị đo đƣợc. Thông tin chi tiết về khởi tạo hệ thống, chẩn đoán kiểm tra cuối cùng, khối giá trị đo và mã hóa đơn vị điều khiển có thể đƣợc tìm thấy trong hƣớng dẫn tìm lỗi.
90
KẾT LUẬN
Nội dung đề tài chủ yếu tập trung vào việc chọn lọc thông tin đúng, phù hợp, hệ thống lại và giải thích để làm rõ đƣợc một cách cơ bản về hệ thống treo điều khiển, đặc biệt là “ hệ thống treo bán tích cực”. Đề tài đã trình bày và giải thích về sự quan trọng của hệ thống treo. Giải thích đƣợc về lí do và cơ sở cải tiến từ hệ thống treo bị động đến hệ thống treo điều khiển. Trên cơ sở lý thuyết đƣợc rút ra từ mô hình ¼ xe và những phân tích về ảnh hƣởng của độ cứng C và hệ số giảm chấn K đến dao động của xe, nhóm đã nghiên cứu về hệ thống treo bán tích cực ở khía cạnh: cấp độ điều khiển giảm chấn và giải thích về cơ sở, ý nghĩa của một số thuật toán điều khiển cơ bản định hƣớng thoải mái và bám đƣờng. Một số loại giảm chấn điều khiển đƣợc trình bày khá chi tiết về: cấu tạo, hoạt động và so sánh những ƣu và nhƣợc điểm của nó. Trên cơ sở những lý luận đó, nhóm đã nghiên cứu đƣợc đặc điểm, kết cấu, nguyên lý hoạt động và các hoạt động chức năng của hệ thống treo khí thích ứng (hệ thống treo bán tích cực với giảm chấn đƣợc điều khiển kết hợp với lò xo khí nén) trên dòng xe Audi A8 2004.
Nội dung đề tài trình bày những lý luận cơ bản, đƣợc phân bố theo trình tự từ nguyên nhân dẫn đến kết quả - các phần và các chƣơng giải thích đƣợc ý nghĩa và thể hiện kết quả cho nhau, điều này giúp đọc giả dễ đọc và dễ nắm đƣợc phƣơng pháp tìm hiểu về hệ thống treo điều khiển nói chung và hệ thống treo bán tích cực nói riêng. Đề xuất ứng dụng kết quả của đề tài là làm tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên trong việc học tập và nghiên cứu khoa học kỹ thuật của mình.
Khuyến nghị hƣớng phát triển đề tài là tiếp tục nghiên về phƣơng pháp đánh giá khả năng tối ƣu của hệ thống treo điều khiển và dùng kết quả thực nghiệm đo trên một xe cụ thể thực tế để đánh giá.
Mặc dù thời gian thực hiện đề tài rất hạn chế, nhƣng đƣợc sự giúp đỡ của thầy giáo hƣớng dẫn Ths. Trần Đình Qúy, đến nay chúng tôi đã hoàn thành đề tài của mình. Trong thời gian thực hiện, chúng tôi đã cố gắng để hoàn thiện đồ án một cách tốt nhất nhƣng không tránh khỏi sai sót, rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy. Xin chân thành cảm ơn!
91
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Lâm Mai Long, Dao động và tiếng ồn ô tô, NXB. Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh.
[2] Đặng Qúy (2010), Ô tô 1, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp.hcm.
Tiếng Anh
[3] S.M. Savaresi. et al (2010), Semi-Active Suspension Control Design for Vehicles,
Elsevier Ltd, USA.
[4] B.T. Fijalkowski (2011), Automotive Mechatronics Operational and Practical Issues,
Springer.
[5] Emanuele Guglielmino. et al (2008), Semi-active Suspension Control, Springer.
[6] Wolfgang Bauer (2011), Hydropneumatic Suspension Systems, Springer.
Tài liệu từ internet
[7] http://www.volkspage.net/technik/ssp/ssp/SSP_292.pdf