● Thông qua can thiệp phanh :
Can thiệp phanh được thông qua bộ điều khiển thủy lực. Điều tiết thủy lực thông qua ESP tương ứng với TCS. Việc điều tiết diễn ra, bằng cách cung cấp dòng điện cho công tắc van, van cao áp tương ứng và van nạp, van xả theo ba giai đoạn: "tăng áp", "duy trì áp suất" và "giảm áp suất”.
● Thông qua can thiệp vào hệ thống điều khiển động cơ :
Bằng cách đánh giá các tín hiệu đầu vào và so sánh trạng thái thực tế/ danh nghĩa của xe, bộ điều khiển ABS/ ESP nhận ra tình huống lái xe không ổn định. Trong một số tình huống nhất định, ESP cần phải can thiệp vào hệ thống điều khiển động cơ. Ví dụ, nếu một người lái xe muốn tăng tốc trong tình huống lái xe không ổn định, thì điều này được ngăn chặn thông qua sự can thiệp của ESP vào hệ thống điều khiển động cơ:
+ Bằng cách điều chỉnh bướm ga + Bằng cách che các xung phun
+ Bằng cách che các xung đánh lửa hoặc bằng cách điều chỉnh thời điểm đánh lửa. ● Thêm vào đó, ESP hoạt động thông qua can thiệp vào hệ thống điều khiển hộp số (trong xe có hộp số tự động) và vào hệ thống điều khiển dẫn động bốn bánh.
127 2.4.5.2. Hoạt động của hệ thống khi xe quay vòng thiếu và quay vòng thừa:
Khi xe vào cua, từ các thông tin thu thập được bộ điều khiển ESP xử lý và xác định được trạng thái quay vòng của xe đang gặp nguy hiểm. Bằng cách hãm từng bánh xe riêng lẻ, ESP tạo ra gia tốc quay quanh trục thẳng đứng của xe. Gia tốc xoay có tác dụng ngược với hướng di chuyển của xe và ổn định việc di chuyển theo hướng mong muốn. Do đó, sự nguy hiểm của quay vòng thiếu và quay vòng thừa được ngăn chặn một cách hiệu quả.
Hình 2.56. Xe khi vào cua bị quay vòng thiếu. [8]
Hình 2.57. Xe khi vào cua bị quay vòng thừa. [8]
2.4.5.3. Khi xe tránh chướng ngại vật.
128 Chiếc xe không có ESP phải tránh một chướng ngại vật đột nhiên xuất hiện. Người lái xe đầu tiên lái rất nhanh về bên trái và ngay sau đó trở lại bên phải. Chiếc xe bắt đầu lắc lư do các chuyển động lái trước đó, và phần đuôi xe bị lắc mạnh. Xuất hiện hiện tượng quay quanh trục dọc do không còn được điều khiển bởi người lái. Chiếc xe bắt đầu trượt.
Hình 2.59. Xe có trang bị ESP khi tránh chướng ngại vật. [8]
Chiếc xe với ESP cố gắng để tránh chướng ngại vật. ESP nhận ra rằng chiếc xe có nguy cơ bị thiếu lái sang bên trái. Chuyển động lái ban đầu được hỗ trợ bằng cách phanh bánh sau bên trái. Đồng thời, sự can thiệp vào hệ thống điều khiển động cơ diễn ra thông qua bus dữ liệu CAN nhằm giảm công truyền động và bổ sung phanh xe thông qua hiệu ứng phanh động cơ.
Trong khi xe có xu hướng cong sang trái, tài xế đánh lái sang phải. Để hỗ trợ cho sự thêm lái này, bánh trước bên phải được phanh. Khi người lái xe muốn quay lại trạng thái ban đầu của mình, giờ anh ta phải đánh lái sang trái một lần nữa. Việc thay đổi làn đường trước có thể dẫn đến việc chiếc xe bị xoay quanh trục thẳng đứng. Bánh trước bên trái được phanh để ngăn chặn phía sau xe bị văng mạnh.
129
2.5. Hệ thống phân phối lực phanh EBD – Electronic Brake pressure Distribution.
2.5.1. Chức năng:
Hình 2.60. Khối lượng cầu trước phân bố nhiều hơn cầu sau. [8]
Phân bổ trọng lượng trên xe khác nhau, tải trọng bánh xe trục sau nhỏ hơn đáng kể so với trục trước (khối lượng động cơ, hộp số, ,…). Khi phanh, trọng lượng xe được phân bố lại, tăng tải trọng ở các bánh trước (ít trượt lết hơn) và giảm đi ở các bánh xe sau (dễ bị trượt lết).
Hình 2.61. Trạng thái tải trọng phân bố khi trục sau bị khóa. [8]
Việc phân phối lực phanh này trước đây được thực hiện hoàn toàn bởi các van cơ khí như van điều hoà lực phanh, van bù tải, van giảm tốc…
Một trường hợp nữa là khi xe quay vòng, tải trọng cũng tăng lên ở các bánh xe phía ngoài, còn phía trong giảm đi, nên lực phanh cũng cần phải phân phối lại do nếu dùng lực phanh như nhau ở các bánh thì các bánh xe có tải trọng ít hơn dễ bị trượt lết hơn. Tuy nhiên, các van điều hòa lực phanh cơ khí không giải quyết được vấn đề này.
Chính vì hạn chế đó nên các van điều hòa lực phanh bằng cơ khí đã được thay thế bởi hệ thống phân phối lực phanh bằng điện tử (EBD). Việc phân phối lực phanh bằng điện tử này cho độ chính xác và hiệu quả cao hơn. Bằng cách tính toán tốc độ khác nhau giữa bánh trước
130 và bánh sau, hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD sẽ điều chỉnh và cân bằng lực phanh giữa bánh trước và bánh sau để mang lại hiệu quả phanh tốt nhất.
2.5.2. Cấu tạo và nguyên lý điều khiển:
Hệ thống EBD hoạt động không cần trang bị thêm bộ phận nào khác, tất cả các bộ phận đều có sẵn trên hệ thống ABS, hệ thống phân phối lực phanh EBD được xem là chức năng mở rộng của ABS.
2.5.2.1. Trường hợp xe bị quăng đuôi khi phanh gấp:
Dựa trên các cảm biến tốc độ, hệ thống điều khiển phát hiện tình trạng lực phanh phân bố nhiều ở trục sau xảy ra trong trường hợp xe bị ném về phía trước. Thông qua các van điện từ trong bộ phận ABS, hệ thống EBD điều chỉnh giảm áp lực phanh cho bánh sau và do đó đảm bảo lực phanh tối đa ở trục trước.
Hình 2.62. Nguyên lý điều khiển áp suất phanh. [8]
Chuyển động quán tính gây ra sự quăng đuôi về phía trước khi phanh và nghiêng bên khi vào cua, hình thành sự thay đổi lớn về phân bố tải trọng lên bánh xe tùy thuộc vào tình huống lái xe. Do đó, áp lực phanh phải được phân phối theo những cách khác nhau. Trái ngược với phân phối áp lực phanh cơ học, hệ thống EBD có thể điều chỉnh áp suất phanh riêng cho từng bánh sau. Do đó cũng có thể cân nhắc điều khiển áp suất tùy vào các điều kiện mặt đường khác nhau.
131 2.5.2.2. Trường hợp trượt một bên bánh sau:
Phân bố áp suất phanh khác nhau giữa hai bánh xe sau bởi điều kiện mặt đường khác nhau ở mỗi bánh xe.
Hình 2.63. Một bên bánh sau bị trượt. [8]
EBD phát hiện sự giảm tốc khác nhau của hai bánh xe trục sau khi phanh và giảm áp lực phanh ở bánh xe tương ứng. Phạm vi hành động của hệ thống EBD kết thúc ngay khi một bánh xe cho thấy xu hướng khóa cứng tăng lên. ABS can thiệp trong trường hợp này.
2.5.2.3. Trượt hợp xe quay vòng:
Khi xe quay vòng, EBD phát hiện trạng thái này và điều khiển bộ chấp hành thủy lực tăng áp suất phanh ở các bánh phía ngoài và giảm áp suất phanh ở các bánh phía trong do tải trọng ở các bánh phía trong giảm và có xu hướng bị bó cứng.
2.5.3. Hoạt động.
Tốc độ bánh xe ở trục trước và sau được so sánh. Nếu chênh lệch vượt quá giá trị tối đa, sự phanh quá mức được phát hiện ở trục sau và hệ thống EBD can thiệp. Hệ thống EBD sau đó đóng các van nạp của ABS cho bánh trục sau, do đó ngăn ngừa sự tăng áp suất và sau đó duy trì áp suất trong xi lanh phanh bánh xe, nếu vẫn còn tình trạng quá phanh, EBD sẽ mở van xả để giảm áp suất phanh, giữ áp để duy trì áp suất và sẽ thực hiện việc tăng áp suất nếu phát hiện sự thiếu phanh ở trục sau.
132 Ở các trường hợp khác xảy ra, hệ thống EBD điều khiển bộ chấp hành ABS hoạt động ở 3 chế độ : “Giảm áp” “Giữ áp” “Tăng áp”
1- Bàn đạp phanh 2- Xy lanh chính 6- Bơm hồi về 7- Buồng áp suất 8- Buồng giảm chấn
9- Van nạp ABS bánh trước 10- Van xả ABS bánh trước
15- Van nạp bánh xe sau trái (Đóng) 16- Van xả bánh xe sau trái (Mở) 17-21 Xylanh bánh xe
18-22 Tốc độ bánh xe
133
2.6. Hệ thống khóa vi sai EDL- Electronic Differential lock.
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