5.2.2.1. Bộ điều khiển J197
Bộ điều khiển J197 là bộ não của hệ thống, nó nhận các tín hiệu từ các cảm biến sau đó xử lí và tính toán. Kết hợp với các chế độ chọn đƣợc thiết lập trƣớc, những tín hiệu này đƣợc so sánh với những giá trị tính toán trƣớc trong thuật toán để điều khiển máy nén, van điện từ và giảm chấn. Do sự khác biệt giữa thiết lập chạy tiêu chuẩn và thể thao, bộ điều khiển đƣợc sản xuất thành hai phiên bản với ứng dụng phần mềm tƣơng ứng.
60 Mã số phụ tùng chính xác vào 6/2002:
Phần cứng: 4E0 907 553 C = Tiêu chuẩn 4E0 907 553 D = Thể thao
Phần mềm: 4E0 907 553 C = Tiêu chuẩn 4E0 907 553 D = Thể thao
5.2.2.2. Thanh chống treo
Tất cả bốn thanh chống treo đều có cấu trúc nhƣ nhau, chỉ khác là ở thanh chống treo sau có thêm bình khí bổ sung. Giảm chấn ống đôi và lò xo khí đƣợc thiết kế lồng đồng trục với nhau, đƣợc bao bọc bỡi xi-lanh bằng nhôm (Hình 5.4). Các lò xo khí đƣợc điều áp từ một bể chứa không khí ở phía sau xe (bình tích áp), đƣợc cung cấp bởi một máy nén khí trong khoang động cơ. Giảm chấn ống đôi đƣợc điều khiển điện liên tục thông qua việc điều khiển các van tiết lƣu.
Hình 5.4. Thanh chống treo cầu trƣớc (trái) và cầu sau (phải)
5.2.2.2.1. Lò xo khí nén
61
Cấu tạo: Lò xo khí nén đƣợc bọc trong một xi lanh bằng nhôm. Để ngăn bụi bẩn lọt
vào giữa xi lanh và ống thổi khí, khu vực giữa piston và xi lanh đƣợc bịt kín bằng ống bọc ngoài. Ống bọc ngoài có thể đƣợc thay thế trong quá trình bảo dƣỡng, nhƣng ống thổi khí không thể đƣợc thay thế riêng biệt. Trong trƣờng hợp có lỗi, phải thay thế toàn bộ thanh chống treo.
Hoạt động: Áp suất khí trong ống thổi đƣợc điều khiển bỡi bộ điều khiển thông qua
việc điều khiển các van điện từ. Khi khí đƣợc bơm vào làm cho ống thổi khí căn lên và cao lên giúp nâng thân xe lên hoặc tăng độ cứng của lò xo khí. Ngƣợc lại khi khí đƣợc xả ra làm cho ống thổi khí xẹp xuống và thấp xuống giúp hạ thân xe.
Chức năng: Việc nâng hạ thân xe giúp xe đạt đƣợc khí động học chuyển động và sự
ổn định của thân xe tối ƣu khi xe chuyển động trong các điều kiện khác nhau. Lò xo khí nén thay thế lò xo thép giúp làm giảm tổng trọng lƣợng xe. Việc bao bọc lò xo khí nén trong một xi lanh nhôm cho phép giảm độ dày thành ống thổi. Điều này dẫn đến một phản ứng nhạy hơn với địa hình đƣờng gập ghềnh.
5.2.2.2.2. Giảm chấn CDC (Continuous Damper Control)
Giảm chấn CDC là loại giảm chấn ống đôi có van tiết lƣu đƣợc điều khiển bằng điện. Hoạt động của giảm chấn ống đôi tƣơng tự nhƣ đƣợc trình ở Mục 4.2.1, sau đây chỉ mô tả về cấu tạo và hoạt động của van điện từ để điều chỉnh lực giảm chấn.
Hình 5.6, minh họa về cấu trúc và hoạt động van điều tiết điều khiển điện biến đổi liên tục trên piston của ống giảm chấn.
Cấu trúc:
Van giảm xóc chính 3 trong pít-tông 1 đƣợc căng trƣớc về mặt cơ học bởi lò xo 4. Một nam châm điện 5 đƣợc đặt phía trên van và cáp kết nối đƣợc dẫn ra bên ngoài thông qua thanh piston rỗng (Hình 5.6).
62 Hình 5.6. Van giảm xóc điều khiển điện liên tục
1 – Piston; 2 – Xi-lanh trong; 3 – Van; 4 – Lò xo căng van; 5 – Nam châm điện.
Hoạt động: Khi bộ piston 1 di chuyển xuống bên trong ống xi lanh 2 ở tốc độ v. Áp
suất dầu trong buồng bên dƣới van giảm xóc chính 3 tăng tác dụng lên van một lực FP, dòng điện chạy tới nam châm điện 5 hút van với lực FM chống lại lực lò xo FF.
Nếu tổng của lực từ và lực áp suất dầu (FM + FP) vƣợt quá lực lò xo FF, thì lực kết quả FR sẽ mở van. Độ lớn lực từ có thể đƣợc điều chỉnh bằng cách điều chỉnh dòng điện. Dòng điện càng cao, sự cản trở dòng chảy càng thấp và do đó lực giảm chấn thấp và ngƣợc lại.
Lực giảm chấn cao nhất đạt đƣợc khi nam châm điện không đƣợc kích hoạt bằng điện. Đối với lực giảm chấn thấp nhất, nam châm điện phải nhận đƣợc dòng điện xấp xỉ 1800 mA.
Trong chế độ chạy khẩn cấp, nam châm điện không đƣợc kích hoạt bằng điện. Do đó, lực giảm chấn đƣợc đặt ở mức tối đa, đảm bảo điều kiện lái ổn định động.
63
5.2.2.3. Hệ thống khí nén
Hình 5.7. Cụm máy nén và van điện từ
Vị trí lắp đặt ở phía trƣớc bên trái của khoang động cơ. Điều này ngăn chặn dao động của máy nén trong khoang hành khách. Hơn nữa, làm mát hiệu quả hơn có thể đạt đƣợc. Điều này làm tăng thời gian máy nén có thể đƣợc bật, và do đó tăng chất lƣợng điều khiển. Một bộ giảm tiếng ồn bổ sung trong đƣờng hút / xả đảm bảo tiếng ồn dòng chảy tối thiểu, đặc biệt là trong quá trình xả.
64
5.2.2.3.1. Máy nén khí V66
Cấu tạo: Máy nén khí loại piston đƣợc dẫn động bỡi mô tơ điện.
Hình 5.8. Những thành phần của máy nén khí
Chức năng: Máy nén khí hoạt động cung cấp khí nén đến các lò xo khí và bình tích
năng. Thiết bị đƣợc tắt khi cần thiết để ngăn máy nén quá nóng (nhiệt độ đầu xi lanh quá mức). Áp suất hệ thống tĩnh tối đa là 16 bar.
5.2.2.3.2. Các van điện từ
65 4 van lò xo khí N148, N149, N150, N151 và van bộ tích năng N311 đƣợc kết hợp trong một bộ van. Chúng đƣợc thiết kế nhƣ van 2/2 (van có 1 cửa vào và 1 cửa ra) và đƣợc đóng lại khi không có dòng điện. Áp lực ở phía lò xo khí / phía bộ tích năng tác động theo hƣớng đóng.
Các đƣờng áp suất đƣợc mã hóa màu để tránh nhầm lẫn khi kết nối. Sự phân bổ màu sắc trên khối van đƣợc lặp lại bởi các chấm màu tƣơng ứng trên các đầu nối.
Van xả N111
Van xả N111 tạo thành một bộ phận chức năng cùng với van xả khí nén và đƣợc tích hợp vào vỏ máy sấy (xem trên mô tả Hình 5.10).
Van xả N111 là van 3/2 (ba kết nối và hai vị trí chuyển mạch) và đƣợc đóng khi không có dòng điện. N111 chỉ đƣợc sử dụng cho mục đích xả khí (giảm áp).
Để giảm áp, van xả N111 đƣợc điều khiển bởi bộ điều khiển J197 cùng với các van lò xo khí N148, N149, N150, N151 thích hợp.
Van xả khí nén: Van xả khí nén thực hiện hai nhiệm vụ: duy trì áp suất dƣ và giới
hạn áp suất trong hệ thống.
Hoạt động xả khí đồng thời duy trì áp suất dƣ:
Áp suất tối thiểu đƣợc xác định trƣớc (> 3,5 bar) là cần thiết để ngăn ngừa thiệt hại cho lò xo khí (ống thổi chữ U). Van duy trì áp suất dƣ đảm bảo rằng áp suất trong hệ thống treo khí không giảm xuống dƣới 3,5 bar trong quá trình giảm áp (trừ trƣờng hợp rò rỉ ngƣợc dòng từ van xả khí nén).
66 Hình 5.10. Cấu trúc và hoạt động của van xả khí
Ở áp suất lò xo không khí lớn hơn 3,5 bar, thân van nâng lên chống lại khả năng đàn hồi của cả hai lò xo van và mở đế van 1 và 2. Áp suất lò xo không khí sau đó đi đến máy sấy khí qua van tiết lƣu và van một chiều 3b. Sau khi đi qua máy sấy không khí, không khí chảy qua đế van của van giới hạn áp suất (đế van 2) và bộ lọc xả vào môi trƣờng xung quanh.
Khi áp suất khí xả nhỏ hơn 3,5 bar, thân van bị lò xo đẩy xuống đóng kín các đế van và kết thúc quá trình xả. Hoạt động này giúp giữ cho áp suất trong lò xo khí không giảm xuống dƣới 3,5 bar.
Hoạt động giới hạn áp suất:
Chức năng giới hạn áp suất bảo vệ hệ thống ngăn cản áp suất cao vƣợt quá giới hạn cho phép, ví dụ: khi máy nén không tắt do tiếp điểm rơle bị lỗi hoặc bộ điều khiển bị lỗi.
67 Hình 5.11. Hoạt động giới hạn áp suất
Trong trƣờng hợp áp vƣợt quá 13,5 bar, van giới hạn áp suất mở ra và khí đƣợc xả qua bộ lọc xả, giúp áp suất khí trong hệ thống không vƣợt quá 13,5 bar.
5.2.2.3.3. Bộ tích áp
Bộ tích áp đƣợc đặt giữa sàn để chân và bộ giảm thanh phía sau bên trái của xe.
Cấu tạo: Bộ tích áp đƣợc làm bằng nhôm, nó có thể tích 5,8 lít và áp suất hoạt động
tối đa 16 bar.
Hình 5.12. Bộ tích áp
Chức năng: Mục tiêu trong việc thiết kế hệ thống này là đáp ứng đáng tin cậy các yêu
cầu chức năng trong khi vẫn giữ mức tiêu thụ năng lƣợng ở mức tối thiểu (để máy nén hoạt động càng ít càng tốt). Với điều kiện là có đủ áp suất trong bộ tích áp, việc nâng thùng xe có thể đƣợc thực hiện mà không cần máy nén. Áp suất đủ có nghĩa là trƣớc khi xe đƣợc nâng lên, phải có chênh lệch áp suất ít nhất là 3 bar giữa bộ tích áp và lò xo khí.
68
5.2.2.4. Sơ đồ hoạt động của hệ thống khí nén
Hình 5.13. Sơ đồ hệ thống khí nén
Trong đó: 1- Máy nén khí V66; 2- Máy sấy khí; 3a, 3b- Van một chiều; 4- Van tiết lƣu xả khí; 5- Van điện từ xả khí N111; 6- Van xả khí nén; 7- Bộ giảm thanh; 8- Bộ lọc khí; 9a- Van cho thanh chống FL N148; 9b- Van cho thanh chống FR N149; 9c- Van cho thanh chống RL N150; 9d- Van cho thanh chống RR N151; 10- Van cho bộ tích áp N311; 11- Cảm biến áp suất G291; 12- Bộ tích áp; 13a- Lò xo khí nén FL; 13b- Lò xo khí nén FR; 13c- Lò xo khí nén RL; 13d-Lò xo khí nén RR.
Sơ đồ tăng áp
Các van 9a, 9b và 9c, 9d đƣợc kích hoạt bằng điện theo cặp (cầu trƣớc và cầu sau). Máy nén bơm khí qua bộ lọc khí 8 và bộ giảm thanh bổ sung 7. Khí nén đi qua máy sấy khí 2, van một chiều 3a và các van 9 đến lò xo khí nén.
Khi lò xo khí nén đƣợc cung cấp bởi bộ tích áp, van 10 và các van 9 mở ở các cầu thích hợp. Bộ tích áp 12 đƣợc cấp khí bởi máy nén 1 khi van 10 mở. Nếu xe nằm nghiêng, các van 9 cũng đƣợc kích hoạt riêng lẻ.
69 Hình 5.14. Sơ đồ tăng áp
Sơ đồ giảm áp
Hình 5.15. Sơ đồ xả khí
Các van thích hợp 9a, 9b và 9c, 9d và van điện từ xả 5 đƣợc mở. Không khí có thể chạy qua ống xả 5 và chia làm 2 đƣờng. Một đƣờng để mở van xả khí nén 6, một đƣờng qua van tiết lƣu và van một chiều 3b đến bộ sấy khí. Tại đây nó hút ẩm trong bộ sấy khí, sau đó rời khỏi hệ thống thông qua van xả khí 6, bộ giảm thanh 7, bộ lọc khí 8 và xả vào môi trƣờng xung quanh.
5.2.2.5. Các cảm biến
5.2.2.5.1. Cảm biến nhiệt độ máy nén G290
Sử dụng cảm biến nhiệt điện trở âm (NTC). Cảm biến ghi lại nhiệt độ của máy nén đầu xi lanh. Điện trở của nó giảm mạnh khi nhiệt độ tăng (NTC: hệ số nhiệt độ âm). Sự thay
70 đổi điện trở này đƣợc phân tích bởi bộ điều khiển. Nhiệt độ hiện tại tính trong từng trƣờng hợp xác định thời gian chạy máy nén tối đa. Cảm biến không thể đƣợc thay thế riêng trong quá trình bảo dƣỡng, sữa chữa. Vị trí cảm biến xem trên Hình 5.18.
5.2.2.5.2. Các cảm biến gia tốc thân xe G341, G342, G343
Để đạt đƣợc giảm xóc tối ƣu cho mọi điều kiện lái xe, cần có dữ liệu về chuyển động thân xe (khối lƣợng đƣợc treo) và các thành phần cầu xe (khối lƣợng không đƣợc treo) theo thời gian.
Gia tốc của thân xe đƣợc đo bằng ba cảm biến. Hai trong số này nằm trên các đỉnh của thanh chống trục MacPherson phía trƣớc, cảm biến thứ ba đƣợc lắp trong hốc đặt bánh xe phía sau bên phải. Gia tốc khối lƣợng không đƣợc treo đƣợc xác định bằng cách đánh giá các tín hiệu từ cảm biến mức xe (vehicle level sender).
Các cảm biến gia tốc thân xe G341, G342, G343 đƣợc lắp trên thân xe bằng các cái giá giữ. Các cảm biến và giá giữ đƣợc lắp vào nhau thông qua các vấu gấp mép.
Hình 5.16. Cảm biến gia tốc thân xe
Gia tốc của thân xe đƣợc đo bằng ba cảm biến. Hai trong số này nằm trên các đỉnh của thanh chống trục MacPherson phía trƣớc, cảm biến thứ ba đƣợc lắp trong hốc đặt bánh xe phía sau bên phải. Gia tốc khối lƣợng không đƣợc treo đƣợc xác định bằng cách đánh giá các tín hiệu từ cảm biến vị trí thân xe (vehicle level sender).
71
Cấu tạo và hoạt động:
Phần tử cảm biến bao gồm một số lớp silicon và thủy tinh. Lớp silicon ở giữa có dạng lƣỡi gà có lò xo (seismic mass: khối lƣợng chuyển động). Độ nhạy của cảm biến chủ yếu đƣợc xác định bởi mô-đun lò xo và khối lƣợng của lƣỡi gà (trên Hình 5.17).
Khối lƣợng chuyển động đƣợc bọc kim loại hoạt động nhƣ một điện cực chuyển động, cùng với các điện cực đối kháng trên và dƣới, tạo thành các tụ điện. Điện dung của chúng phụ thuộc vào bề mặt điện cực và khoảng cách giữa chúng.
Hình 5.17. Phần tử cảm biến ở trạng thái nghỉ * Các tấm điện cực kim loại
Khi thân xe có gia tốc:
Quán tính lớn làm cho khối lƣợng chuyển động (Seismic mass) bị lệch khỏi vị trí trung tâm của nó. Khoảng cách giữa các điện cực thay đổi. Khi khoảng cách giảm, điện dung tăng.
Trong Hình 5.18, điện dung của tụ C2 lớn hơn ở trạng thái nghỉ, trong khi đó điện dung của tụ C1 giảm. Điện áp cung cấp đƣợc cung cấp bởi bộ điều khiển. Các giá trị điện áp hiện tại của cảm biến gia tốc thân xe có thể đƣợc đọc ra bằng các khối dữ liệu đo đƣợc.
72
5.2.2.5.3. Các cảm biến vị trí thân xe G76, G77, G78, G289
Các cảm biến vị trí thân xe đƣợc gọi là cảm biến góc, sự thay đổi chiều cao của thân xe đƣợc chuyển đổi thành thay đổi góc.Cảm biến góc đƣợc sử dụng trên xe là cảm biến không tiếp xúc hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng.
Một tính năng đặc biệt của cảm biến mức đƣợc sử dụng là nó tạo ra hai tín hiệu đầu ra khác nhau tỷ lệ với góc. Điều này cho phép nó đƣợc sử dụng cho cả hệ thống treo 4 cấp và điều khiển phạm vi đèn pha. Một đầu ra tín hiệu cung cấp một điện áp tỷ lệ với góc (đối với điều khiển phạm vi đèn pha) và đầu ra tín hiệu thứ hai cung cấp tín hiệu PWM tỷ lệ với góc (đối với hệ thống treo khí 4 cấp).
Hình 5.19. Vị trí của cảm biến độ cao thân xe ở cầu trƣớc
73 Vì lý do kỹ thuật, điện áp cho các cảm biến mức bên trái (phía trƣớc bên trái G78 và phía sau bên trái G76) đƣợc cung cấp bởi bộ điều khiển phạm vi đèn pha J431. Nguồn đƣợc cung cấp cho các cảm biến cấp độ bên phải (phía trƣớc bên phải G289 và phía sau bên phải G77) bởi bộ điều khiển hệ thống treo khí 4 cấp J197.
Cấu tạo cảm biến góc cảm ứng:
Cảm biến góc bao gồm hai bộ phận chính là stato và rôto. Stato bao gồm một bảng mạch đa lớp gồm có cuộn dây kích thích, ba cuộn dây thu và các thiết bị điện tử điều khiển / đánh giá. Ba cuộn dây thu có hình dạng ngôi sao và đƣợc bố trí lệch pha. Cuộn dây kích thích đƣợc gắn ở mặt sau của bảng mạch. Rôto bao gồm một vòng dây dẫn kín đƣợc nối với tay quay của cảm biến. Vòng dây dẫn có hình dạng hình học giống nhƣ cuộn dây thu (Hình 5.21).
Hình 5.21. Cấu trúc cảm biến góc cảm ứng
Hoạt động:
Cuộn dây kích thích đƣợc cấp một dòng điện xoay chiều tạo ra từ trƣờng biến thiên xuyên qua vòng đay của rôto. Dòng điện cảm ứng trong rôto tạo ra từ trƣờng biến thiên thứ hai xung quanh vòng dây dẫn (rôto). Cả hai từ trƣờng xen kẽ, từ cuộn kích thích và từ