Hình 2.29: Hệ thống kiểm soát lực kéo TCS.
Hệ thống kiểm soát lực kéo TCS – Traction Control System hay còn gọi với những tên khác như TRC, ASR, DSC. Khi người lái tăng tốc nhanh trên các đường trơn trượt, tuyết hay đóng băng bánh xe chủ động sẽ bị trượt quay làm mất moment chủ động và có thể làm trượt xe vì lúc này mặt đường có hệ số ma sát thấp làm giảm ma sát giữa bánh xe và mặt đường. Hệ thống TCS được phát triển để khắc phục điều này bằng cách giảm moment xoắn của động cơ khi bánh xe bắt đầu trượt quay và
Thành phần Hoạt động
Van cắt xylanh chính (1), (4) ON (cửa A đóng); (cửa D đóng) Van hút dầu (2), (3) OFF (cửa B mở); (cửa C mở) Van tăng áp (5), (6), (7),(8) Mở
Van giảm áp (9), (10), (11), (12) Đóng
77 điều khiển hệ thống phanh vì vậy giảm moment truyền đến mặt đường đến một giá trị thích hợp giúp xe có thể khởi hành và tăng tốc nhanh chống và ổn định hơn.
Hình 2.30: Cấu tạo hệ thống TCS.
Hệ thống TCS củng được thiết kế dựa trên cơ sở tích hợp với hệ thống ABS và có cấu tạo bao gồm:
ECU điều khiển trượt. ECM.
Cảm biến tốc độ bánh xe.
Cảm biến vị trí bướm ga chính/phụ. Bộ chấp hành phanh.
78
ECU điều khiển trượt:
Dựa trên tín hiệu từ các cảm biến tốc độ bánh xe và cảm biến vị trí bướm ga để đánh giá điều kiện chuyển động của xe, tính toán độ trượt của bánh xe so với mặt đường từ đó giảm giá trị moment xoắn của động cơ và tốc độ góc bánh xe một cách tương ứng và gửi tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành bướm ga phụ và bộ chấp hành phanh. Ngoài ra, ECU còn có chức năng kiểm tra ban đầu để kiểm tra hoạt động của các bộ chấp hành và hoạt động của các cảm biến. Chức năng dự phòng để tắt hệ thống TCS khi có hư hỏng xảy ra trong hệ thống TCS.
Hình 2.31: Sơ đồ điều khiển của ECU.
Áp suất thủy lực do bơm tạo ra được van điện từ ngắt xilanh chính điều chỉnh đến áp suất cần thiết. Do đó xilanh bánh xe được điều khiển theo 3 chế độ giảm áp, giữ áp và tăng áp để hạn chế độ trượt ở bánh chủ động. Khi tốc độ của bánh xe chủ động vượt tốc độ bắt đầu điều khiển, áp suất thủy lực của phanh tăng lên. Do đó, tốc độ của bánh xe dẫn động giảm xuống.
79
Hình 2.32: Đồ thị điều khiển áp suất phanh theo tốc độ bắt đầu điều khiển.
Điều khiển tốc độ xe: ECU dựa trên tính hiệu cảm biến tốc độ bánh xe để tính toán tốc độ từng bánh xe, tính toán tốc độ xe và đặt ra ‘tốc độ điều khiển tiêu chuẩn” (là tốc độ thực tế của xe). Nếu người lái đạp ga đột ngột trên đường trơn trượt và bánh chủ động bắt đầu quay vòng, tốc độ bánh chủ động sẽ lớn hơn tốc độ tiêu chuẩn. ECU xác định bánh sau bị trượt quay bằng cách so sánh tốc độ bánh sau và bánh trước, khi bị trượt quay tốc độ bánh sau sẽ không khớp với tốc độ quay của bánh trước. Lúc này, ECU gửi tín hiệu đến bộ chấp hành bướm ga phụ để đóng bướm ga phụ giảm lượng khí nạp vì vậy làm giảm moment xoắn của động cơ và bộ chấp hành TCS để cấp dầu phanh đến xilanh bánh sau, bộ chấp hành ABS được điều khiển ở chế độ tăng áp để khắc để khắc phục hiện tượng quay vòng ở bánh sau. Khi sự tăng tốc ở bánh sau giảm, ECU điều khiển van điện về chế độ giữ áp. Nếu sự tăng tốc ở bánh sau giảm quá nhiều, van điện được chuyển sang chế độ giảm áp và khôi phục lại sự tăng tốc của bánh sau. Qua đó ECU đảm bảo được tốc độ tiêu chuẩn.
ECM: Nhận tín hiệu vị trí mở bướm ga chính và phụ sau đó gửi tín hiệu này đến ECU ABS/TCS.
Cảm biến tốc độ bánh xe: phát hiện tốc độ bánh xe và gửi tín hiệu này cho ECU ABS/TCS dưới dạng tín hiệu điện áp.
80 Cảm biến vị trí bướm ga chính/phụ: Phát hiện vị trí cánh bướm ga và gửi tín hiệu đó cho ECU. Cảm biến vị trí bướm ga được đặt ở thân bướm ga. Cảm biến sử dụng nguồn điện 5V từ ECU và tạo ra một tín hiệu tương tự (analog), giá trị điện áp đó tỷ lệ thuận với vị trí cánh bướm ga. Giá trị điện áp tăng khi độ mở bướm ga tăng (0. 5V - 5V). Khi vị tài xế đạp bàn đạp ga, điện trở của biến trở bên trong bàn đạp ga thay đổi tương ứng với độ mở của bướm ga.
Hình 2.33: Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga.
Bộ chấp hành phanh TCS: Bộ chấp hành có chức năng tạo, tích và cung cấp áp suất dầu đến bộ chấp hành ABS dựa trên tín hiệu ECU điều khiển trượt. Bộ chấp hành TCS bao gồm:
Cụm bơm: Bơm có nhiệm vụ hút dầu từ bình chứa, tạo ra áp suất dầu phanh cần thiết cho hệ thông TCS hoạt động.
Van điện cắt xilanh chính: Khi áp suất dầu từ bơm được truyền đến xilanh bánh xe van điện này ngăn không cho dầu phanh hồi về xilanh chính.
Van điện cắt bình chứa: Trong quá trình TCS hoạt động van điện này hồi dầu phanh từ xilanh phanh bánh xe về bình dầu của xilanh phanh chính.
Van điều chỉnh áp suất: Điều chỉnh áp suất dầu phanh do bơm TCS tạo ra. Van giảm áp: giảm áp suất dầu phanh nếu trục trặc xảy ra trong hệ thống,
81 Van kiểm tra: Ngăn dầu phanh từ xilanh bánh xe đến bơm TCS.
Hình 2.34: Cấu tạo cụm van.
Khi nhấn bàn đạp ga, áp suất thủy lực trong mỗi xilanh bánh xe được điều khiển để khống chế sự quay trượt của bánh dẫn động. Người ta sử dụng một van điện từ tuyến tính để làm van điện từ ngắt xilanh chính. Áp suất thủy lực được điều khiển theo tuyến tính để khử các thay đổi áp suất này bằng cách điều chỉnh độ lớn của dòng điện trong van điện từ này như được điều khiển bằng ECU.
Bộ chấp hành ABS: điều khiển áp suất dầu đến các xilanh bánh xe sau độc lập từ tín hiệu ECU. Bộ chấp hành ABS có cấu tạo bao gồm van điện 3 vị trí, bình chứa và bơm. Van điện 3 vị trí điều khiển chế độ giảm, giữ, tăng trong quá trình ABS hoạt động tùy theo tín hiệu từ ECU ABS.
82 Bộ chấp hành bướm ga phụ: Điều khiển góc mở bướm ga theo tín hiệu nhận được từ ECU ABS/TCS. Bộ chấp hành bướm ga phụ được đặt giữa bướm ga chính và lọc gió. Được điều khiển bởi tín hiệu từ ECU ABS/TCS. Bộ chấp hành bướm ga phụ bao gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây và một rôto và một bánh răng chủ động được gắn ở đầu trục rôto để dẫn động bánh răng cam (gắn ở đầu trục bướm ga phụ) để điều khiển được góc mở bướm ga phụ.
Hình 2.35: Cấu tạo bộ chấp hành bướm ga phụ.
Khi mà sự trượt giữa bánh xe chủ động với mặt đường không xảy ra thì bộ chấp hành bướm ga phụ không hoạt động hay bướm ga phụ mở hoàn toàn. Nghĩa là toàn bộ lượng khí nạp qua bướm ga chính sẽ được đưa đến đường ống nạp của động cơ. Khi mà sự trượt xảy ra cục bộ hoặc hoàn toàn thì bộ chấp hành bướm ga phụ hoạt động. Tuỳ theo tín hiệu điện áp gửi đến bộ chấp hành mà bộ chấp hành bướm ga phụ sẽ điều khiển góc mở bướm ga phụ đóng một phần hay đóng hoàn toàn, làm giảm lượng nhiên liệu đưa vào đường ống nạp của động cơ.
83
Các chế độ hoạt động của hệ thống TCS:
Quá trình phanh bình thường (TCS không hoạt động)
Khi người lái đạp bàn đạp phanh, lúc này các van điện của bộ chấp hành TCS tắt, áp suất dầu sinh ra trong xilanh chính đi qua van cắt xilanh chính đến van điện 3 vị trí và đến xilanh bánh xe thực hiện quá trình phanh. Khi người lái nhả phanh, dầu phanh từ xilanh bánh xe trở về xilanh chính.
Chế độ tăng áp
Khi người lái nhấn bàn đạp ga đột ngột làm cho bánh sau bị trượt quay, lúc này ECU điều khiển bật tất cả các van điện trong bộ chấp hành TCS. Van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS chuyển sang chế độ tăng áp để giảm tốc độ bánh sau. Ở chế độ này van điện cắt xilanh chính bật (của A & C mở, cửa B đóng). Làm cho dầu áp suất cao từ bơm TCS đến van điện 3 vị trí và truyền cho xilanh bánh xe thông qua van điện cắt xilanh chính. Áp xuất bơm TCS được duy trì liên tục bởi van điều chỉnh áp suất. Van ngắt bình chứa đóng ngăn không cho dầu hồi về bình chứa.
84 Chế độ tăng áp có thể được tóm tắt trong bảng sau:
Bảng 2.7: hoạt động của các van khi hệ thống TCS ở chế độ tăng áp.
Chế độ giữ áp:
Khi áp suất dầu ở xilanh bánh sau đạt đến giá trị yêu cầu, để giảm số vòng quay của bánh xe xuống một giới hạn nhất định, hạn chế sự trượt của bánh xe ta cần giữ áp suất ở xilanh bánh xe ở một mức nhất định vì vậy hệ thống được chuyển sang chế độ giữ áp. ECU ABS/TCS điều khiển van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS sang chế độ giữ áp. Lúc này áp suất dầu trong xilanh chính được giữ nguyên.
Thành phần Hoạt động
Bơm TCS Mở
Bộ chấp hành phanh TCS
Van điện từ ngắt xilanh chính Cửa A mở Cửa B đóng Van điện từ ngắt bình chứa Mở
Bộ chấp hành
ABS Van điện từ 3 vị trí Cửa D mở
85
Hình 2.38: Chế độ giữ áp.
Chế độ giữ áp có thể được tóm tắt trong bảng sau:
Bảng 2.8: Hoạt động của các van khi hệ thống TCS ở chế độ giữ áp.
Thành phần Hoạt động
Bơm TCS Mở
Bộ chấp hành phanh TCS
Van điện từ ngắt xilanh chính Cửa A mở Cửa B đóng Van điện từ ngắt bình chứa Mở
Bộ chấp hành
ABS Van điện từ 3 vị trí Cửa D đóng Cửa E đóng
86 Chế độ giảm áp:
Khi bánh xe hết bị trượt quay, ECU điều khiển van điện 3 vị trí chuyển sang chế độ giảm áp. Lúc này áp suất dầu trong xilanh chính được hồi về bình chứa qua van điện 3 vị trí và van cắt bình dầu. kết quả là áp suất dầu trong xilanh chính giảm.
Hình 2.49: Chế độ giảm áp.
Chế độ giảm áp có thể được tóm tắt trong bảng sau:
Bảng 2.9: Hoạt động của các van khi hệ thống TCS ở chế độ tăng áp.
Thành phần Hoạt động
Bơm TCS Mở
Bộ chấp hành phanh TCS
Van điện từ ngắt xilanh chính Cửa A mở Cửa B đóng Van điện từ ngắt bình chứa Mở
Bộ chấp hành
ABS Van điện từ 3 vị trí Cửa D đóng
87