2.6.1. Chức năng:
Khóa vi sai điện tử EDL ban đầu được thiết kế như một thiết bị hỗ trợ khởi động. EDL can thiệp vào động lực học của xe nếu một trong các bánh xe quay khi tăng tốc. Bánh xe quay được hãm. Nhờ sự can thiệp cụ thể của phanh, lực kéo của bánh xe bị quay được giảm xuống và làm tăng moment truyền động tại bánh xe đó.
Bộ vi sai có thể truyền nhiều lực kéo hơn ở bánh xe không bị quay trên trục truyền động. Chiếc xe tăng tốc nhanh hơn và vẫn ổn định khi lái. Vì hiệu ứng tương ứng với khóa vi sai cơ học, hệ thống được gọi là khóa vi sai điện tử.
Hình 2.65. Chức năng của EDL. [8]
Khi xe không có EDL, lúc này khi xe có hiện tượng một bánh bị trượt quay, cơ cấu vi sai cơ khí sẽ khóa lại giúp cho tốc độ ở hai bánh xe như nhau. Tuy nhiên điều này chỉ giúp tăng tốc với tốc độ rất chậm.
Khi xe có trang bị EDL, bánh xe trên mặt đường bị ướt được phanh và độ trượt bị giới hạn lại. Kết quả là công suất truyền động được truyền thông qua vi sai và đến bánh xe không bị trượt giúp cho việc tăng tốc diễn ra nhanh hơn.
Sự can thiệp của EDL có thể diễn ra với tốc độ 80 km/h (có thể lên đến 120 km/h) và cả khi vào cua. Nếu có trạng thái đạp phanh và đạt nhiệt độ lớn nhất ở đĩa phanh được ghi nhận bởi bộ điều khiển ABS, hệ thống EDL bị vô hiệu hóa ngay lập tức.
134 2.6.2. Cấu tạo và hoạt động:
Về cơ bản, hệ thống phanh ABS có tích hợp EDL khác với hệ thống phanh ABS thuần túy ở chổ hệ thống ABS có EDL có thể độc lập tạo áp lực phanh. EDL sử dụng các cảm biến tốc độ của hệ thống ABS mà không cần bất kỳ phần mở rộng kỹ thuật nào. Phần mềm trong bộ điều khiển ABS được mở rộng bằng chức năng EDL. Điều này đạt được bằng các van bổ sung và bơm hồi về trong bộ phận thủy lực.
Nếu bộ điều khiển phát hiện tình huống EDL phải can thiệp, áp lực phanh trong mạch phanh của bánh xe bị quay có thể được tăng lên mà không cần phải đạp bàn đạp phanh.
Hoạt động:
Dựa trên tốc độ bánh xe, EDL xác định rằng một trong các bánh xe của trục truyền lực có độ trượt cao hơn, tức là nó đang quay nhanh hơn bánh xe khác ở cùng một trục. EDL do đó phải phanh bánh xe quay để công suất truyền động cũng có thể được truyền lại ở bánh xe không bị trượt nhiều hơn. Quy trình diễn ra theo ba giai đoạn: "tăng áp lực", "duy trì áp lực" và "giảm áp lực".
135
Quá trình tăng áp:
Để tăng suất, van công tắc được đóng lại và van áp suất cao được mở. Bơm hồi về bắt đầu làm việc và lấy dầu phanh từ xy-lanh phanh chính. Kết quả là, áp lực phanh tích tụ trong xy-lanh phanh của bánh xe đang quay và bánh xe bị hãm.
Hình 2.66. Quá trình tăng áp. [8]
Quá trình giữ áp:
Để duy trì áp suất phanh trong mạch phanh của bánh xe, chỉ có bơm dòng hồi về bị vô hiệu hóa. Van công tắc vẫn đóng. Một áp lực phanh không đổi được duy trì tại phanh bánh xe.
Hình 2.67. Quá trình giữ áp. [8]
25 - Van công tắc 26 - Van áp suất cao 6 - Bơm hồi về 9 - Van nạp
17 - Xylanh bánh xe
25 - Van công tắc (Đóng) 6 - Bơm hồi vị bị vô hiệu hóa
136
Quá trình giảm áp:
Để giảm áp lực phanh, van công tắc và van nạp được mở và bơm vẫn bị vô hiệu hóa.
137
2.7. Hệ thống lái bốn bánh AWS - All Wheel Steering.
2.7.1. Chức năng:
Hệ thống hoạt động dựa vào việc so sánh tốc độ ở các bánh xe và dựa vào tình huống lái nhằm thực hiện hai trạng thái hoạt động của xe :
Trạng thái khi xe vào khúc quanh- chế độ lái ngược.
Trạng thái khi xe chuyển hướng chuyển động- chế độ lái song song . 2.7.1.1. Trạng thái khi xe vào khúc quanh (đánh lái ngược):
Khi xe vào khúc quanh, xe dễ gặp hai hiện tượng nguy hiểm : quay vòng thiếu và quay vòng thừa. Hệ thống lái bốn bánh đảm bảo cho việc vào khúc quanh êm dịu và vẫn đảm bảo không bị mất mát tốc độ khi vào khúc quanh.
Để đạt được yêu cầu trên, điều kiện hoạt động của hệ thống là phải dưới 60 km/h. Lúc này khi xe vào cua, hệ thống sẽ điều khiển hai bánh sau đánh lái ngược chiều với hai bánh trước, giúp xe có thể chuyển hướng ở những khúc quanh gắt.
Bán kính R2, bán kính của xe sử dụng AWS, nhỏ hơn bán kính R1, bán kính của xe sử dụng hệ thống lái thông thường. (Do xe có AWS tạo ra góc lệch hướng ở các bánh sau lớn hơn so với các xe không có AWS).
Hình 2.69. Lợi ích của AWS khi xe vào cua [9]
2.7.1.2. Trạng thái khi xe chuyển hướng chuyển động (chế độ lái song song):
Trường hợp 1: Chỉ sử dụng hệ thống lái phía trước.
Tài xế thực hiện thao tác vào cua hoặc thay đổi hướng bằng cách xoay bánh xe trục trước hướng vào trong Các bánh trước bắt đầu truyền lực ma sát bên do biến dạng (bắt buộc) của bề mặt tiếp xúc lốp khi quay bánh xe vào trong. Để tạo ra chuyển động xoay theo trục thẳng đứng của xe, các bánh sau phải có khả năng hấp thụ lực ma sát bên.
138 Lực ma sát bên bây giờ thay đổi hướng do khối
lượng của xe đẩy về phía bên ngoài góc, kết quả là gia tốc ngang có thể được tạo ra. Sự thay đổi hướng di chuyển ở trục trước tạo ra mô-men xoắn tương đối cao (mô-men xoắn quanh trục dọc của xe) cho đến khi đạt được điều kiện ổn định. Điều này có thể gây ảnh hưởng xấu đến sự êm dịu và khiến chiếc xe trở nên không ổn định.
Trường hợp 2: Xe sử dụng hệ thống lái trục sau:
Tài xế thực hiện thao tác vào cua hoặc thay đổi hướng bằng cách xoay bánh xe trục trước vào trong. Hệ thống đáp ứng bằng cách khởi động chế độ lái song song của bánh sau. Do sự biến dạng của các bề mặt tiếp xúc lốp ở cả 4 bánh, nên những lực ma sát bên như nhau sẽ tạo hiệu ứng song song với các bánh xe trục trước và các bánh sau. Kết quả là mô-men quay quanh trục dọc xe thấp hơn nhiều so với một chiếc xe chỉ có điều khiển lái ở các bánh xe phía trước. Sự thay đổi hướng di chuyển bắt đầu hài hòa và êm dịu hơn rất nhiều và nguy cơ dao động xoay thân xe đã giảm.
Trạng thái ổn định bắt đầu đạt được và xe đi theo quỹ đạo như mong muốn của người lái xe.
139
Hình 2.70. Xe có hệ thống AWS đem lại sự ổn định hơn. [9]
2.7.2. Cấu tạo:
Toàn bộ thiết bị bao gồm bộ phận điều khiển, bộ truyền lực và bộ điều khiển điện tử được gắn vào khung phụ và đồng thời điều khiển cả hai bánh xe qua cùng một góc. Việc điều chỉnh góc tối đa chỉ là khoảng 5 độ, không cần thiết phải sử dụng gối quay như trên trục trước.
140
Hình 2.72. Cấu tạo hệ thống. [9]
Mô-tơ điện dẫn động trục quay thông qua đai truyền động. Sự chuyển động quay của trục quay được chuyển thành chuyển động tịnh tiến của đòn lái. Đầu thanh lái truyền chuyển động tịnh tiến đến các rotuyn bánh xe sau và các bánh được lái song song về bên phải hoặc bên trái
141 (tùy thuộc vào chiều quay của mô-tơ điện). Hệ thống sẽ tự khóa do tỷ số truyền và ren hình thanh giữa đòn lái và trục quay.
Mô-tơ điện chỉ được kích hoạt trong quá trình điều chỉnh góc lái, nếu không mô-tơ sẽ không hoạt động nhờ vào hiện tượng tự khóa của cơ cấu trục vít. Hành trình điều chỉnh tối đa của trục lái (từ vị trí trung tâm) xấp xỉ 9 mm, tương đương với góc khóa bánh xe 5 độ.
2.7.2.1. Cảm biến vị trí trung tâm :
Cảm biến có công dụng cảm nhận vị trí “0”, tức là "vị trí trung tâm" của thanh đòn lái ở trạng thái không được điều khiển/ trung tính. Cảm biến hoạt động trên cơ sở nguyên lý hiệu ứng Hall. Với mục đích này, trục chính có một chốt được gắn một nam châm vĩnh cửu (chốt từ). Cảm biến vị trí thanh đòn lái thu được tín hiệu tương tự (analog) xác định góc nhỏ quanh vị trí “0”. Cảm biến hiệu ứng Hall thực tế được xác định trước bởi 2 công tắc hiệu ứng Hall bổ sung trên mạch in của cảm biến. Các công tắc này được sử dụng để phát hiện hướng chuyển động của trục chính.
Hình 2.73. Chức năng cảm biến vị trí. [9]
2.7.2.2. Mô-tơ điện:
Mô-tơ điện được dùng là mô-tơ điện ba pha không chổi than AC. Dòng điện ba pha được tạo ra nhờ vào bộ chuyển đổi AC/DC đã được tích hợp vào bộ điều khiển. Cảm biến vị trí rotor được tích hợp trên mô-tơ. Cảm biến vị trí này xác định vị trí rotor với độ chính xác cao.
142 2.7.2.3. Bộ điều khiển lái trục sau:
Bộ điều khiển được đặt phía sau mô-tơ điện vào được che kín bởi lớp kim loại nhằm tránh sự tiếp xúc với nước và bụi bẩn.
Bộ điều khiển sử dụng giao tiếp FlexRay (một giao thức giao tiếp gần giống với CAN, tốc độ truyền tải lên đến 10 Mbps trong khi đó CAN chỉ đạt 1-5 Mbps).
2.7.3. Hoạt động của hệ thống:
Hình 2.75. Sơ đồ điều khiển. [9]
Hệ thống yêu cầu những dữ liệu cần thiết sau:
- Tốc độ bánh xe: Hộp điều khiển ABS sẽ giao tiếp với bộ điều khiển hệ thống qua giao
thức Flexray, từ đó bộ điều khiển sẽ xác định được tốc độ bánh xe và tiến hành so sánh tốc độ các bánh xe với nhau, đồng thời so sánh với tốc độ xe tham chiếu của ESP. - Góc lái: giá trị này được đo bởi cảm biến góc lái G85 và được truyền thông qua
FlexRay. Từ đó bộ điều khiển sẽ xác định góc lái cho trục sau, đây là thông tin chính cần thiết nhất bên cạnh tốc độ xe, …
143 2.7.3.1. Chế độ kiểm tra của hệ thống:
Khi bật công tắt máy sang vị trí ON, bộ điều khiển sẽ kiểm tra sự hoạt động sau:
Khả năng trợ lực được tạo bởi bộ trợ lực lái phải lớn hơn 20% của khả năng trợ lực lớn nhất.
Nguồn ắc quy của xe được kết nối.
Bộ điều khiển lái chưa từng được thay thế (thông tin xe được nhận từ FlexRay)
Hệ thống lái trục sau đã được nạp chương trình điều khiển và mã hóa. 2.7.3.2. Phản hồi từ điều khiển của tài xế:
Khi bộ điều khiển được mã hóa, bản đồ dữ liệu sẽ tiến hành định nghĩa góc lái của trục sau dựa vào tốc độ xe và góc lái trục trước được lưu trữ trong các bộ điều khiển. Các bản đồ dữ liệu này khác với hành vi lái của tài xế (đầu vào lái xe). Tùy thuộc vào lựa chọn chế độ của tài xế, ở đó là những bản đồ dữ liệu khác nhau hỗ trợ các chế độ lái xe, từ hướng êm dịu đến thể thao.
Nếu tài xế đánh lái ở trạng thái xe ở tốc độ thấp dưới 60 km/h, bánh xe sau được đánh lái ngược góc tối đa xấp xỉ 5 độ. Góc lái của trục sau sẽ tăng theo góc lái ở trục trước (do tài xế thay đổi). Ở tốc độ cao hơn 70 km/h, khi xe chuyển hướng, xe góc lái nhỏ hơn so với khi xe vào cua, vì vậy hệ thống đánh giá được tình huống lái xe và áp dụng chế độ lái song song. 2.7.3.3. Chức năng chọn chế độ:
Tài xế có thể can thiệp trực tiếp vào chức năng của trục lái sau, bằng cách vào mục Audi drive select để lựa chọn các chế độ lái khác nhau.
144
CHƯƠNG 3. KẾT LUẬN
Sau 15 tuần làm đồ án với đề tài “Nghiên cứu hệ thống truyền động hybrid và các hệ thống ổn định trên dòng xe Audi”, chúng em đã cơ bản hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn. Trong đề tài này, chúng em đã tìm hiểu về cấu tạo, tính năng hoạt động của công nghệ Hybrid kết hợp với hộp số tự động tám cấp song song với cái hệ thống an toàn khác như hệ thống treo khí tự động, hệ thống ABS, hệ thống TCS, ESP…
Phần đầu của đồ án trình bày nguyên lý, cấu tạo, hoạt động của hệ thống truyền động Hybrid kết hợp với hộp số tự động tám cấp, từ đó đưa ra nhận xét, đánh giá ưu nhược điểm của các hệ thống này. Phần hai giới thiệu một số hệ thống ổn định trên các dòng xe Audi như hệ thống treo khí tự động điều chỉnh, hệ thống chống bó cứng phanh ABS, hệ thống kiểm soát lực kéo TCS, hệ thống cân bằng điện tử ESP, hệ thống phân phối lực phanh EBD, hệ thống khóa vi sai điện tử EDL và hệ thống lái bốn bánh AWS.
Tuy nhiên, do thời gian hạn chế, nhiều phần chưa được trang bị trong thời gian học tại trường, tài liệu tham khảo còn hạn chế nên phải cố gắng hoàn thiện thêm. Một số thiếu sót như chi tiết hoạt động của từng hệ thống, các thông số, chẩn đoán và sửa chữa chưa được bổ sung. Qua đề tài này, chúng em đã được bổ sung thêm nhiều kiến thức chuyên ngành quý báu, đặc biệt là về các hệ thống hiện đại trên dòng xe Audi. Đồng thời qua đó, bản thân chúng em cũng phải cố gắng trau dồi kiến thức để đáp ứng yêu cầu của người làm việc trong ngành ô tô.
145
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Audi, Self - Study Programme 601, Audi Hybrid with 8 – speed automatic gearbox OBW.
[2] Audi, Self - Study Programme 457, Audi A8 2018 Power Transmission. [3] Audi, Self - Study Programme 615, Audi A8 Hybrid and Audi A6 Hybrid.
[4] Fiat Chrysler Automobiles, 8 – speed Automatic Transmission Diagnosis and Repair. [5] Audi, Self - Study Programme 142, Dual Mass Flywheel.
[6] JTEKT Torsen NA, Torsen sensing LSD.
[7] Audi, Self - Study Programme 242, Selfleveling suspension in Audi A6. [8] Audi, Self - Study Programme 374, Traction Control and Assist Systems. [9] Audi, Self - Study Programme 633, Audi Q7 (type 4M), Chassis.