2. 1.3 Giới thiệu về Encorder
2.2.5. Hệ thống điều khiển thủy lực và điện tử ở hộp số tự động
2.2.5.1. Khái quát
- Hệ thống điều khiển hộp số tự động gồm 2 phần chính:
2.2.5.1.1 Hệ thống điều khiển thủy lực
- Hệ thống điều khiển thủy lực gồm bơm dầu, các van điều khiển thủy lực, bộ điều khiển áp suất và các bộ tích năng. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động như hình 2.16.
Hình 2.16: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động
A – Hệ thống điều khiển thủy lực; B – Thân van bộ điều khiển thủy lực;
1 – Bơm dầu; 2 – Van bướm ga; 3 – ECT; 4 – Van điều chỉnh áp suất; 5 – Các van điều khiển ly hợp, phanh và khóa biến mô; 6 – Solenoid chuyển số và khóa biến mô; 7 – Các bộ ly hợp và phanh; 8 – Điều khiển chuyển số; 9 –Điều khiển khóa biến mô.
1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 B A
33
2.2.5.1.2.. Hệ thống điều khiển điện tử
- Hệ thống điều khiển điện tử gồm có các cảm biến tín hiệu đầu vào, các con tắc điều khiển, van điện từ solenoid, bộ điều khiển điện tử ECU động cơ và ECT. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động như hình 4.16.
Hình 2.17 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điện tử hộp số tự động
A – Các cảm biến và con tắc; B – ECT; C – Các van điện; 1 – Công tắc chọn chế độ hoạt động; 2 – Công tắc khởi động số trung gian; 3 – Cảm biến vị trí bướm ga; 4 – Cảm biến
nhiệt độ nước làm mát; 5 – Cảm biến tốc độ xe; 6 – Cảm biến tốc độ trụng thứ cấp; 7 - Công tắc đèn phanh; 8 – Công tắc chính OD; 9 – ECT điều khiển chạy tự động; 10 – Điều khiển thời điểm chuyển số; 11 – Điều khiển khóa biến mô; 12 – Hệ thống tự chẩn đoán; 13 – Hệ thống dự phòng; 14 – Van điện từ số 1 (Van chuyển số); 15 – Van điện từ
số 2 (Van chuyển số);
16 – Van điện từ số 3 (Khóa biến mô); 17 – Đèn báo số OD “OFF”.
- Hộp số điều khiển việc chuyển số dựa trên hai tín hiệu chính là: Tốc độ của xe và độ mở của bướm ga (tải của động cơ). Quá trình điều khiển chuyển số theo nguyên lý chung: Bộ điều khiển điện tử trung tâm ECT sẽ nhận các tín hiệu từ các cảm biến vị trí bướm ga và cảm biến tốc độ của xe, ECT sẽ xử lý tín hiệu và quyết định thời điểm chuyển số. Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng điện còn thực hiện chức năng tự chuẩn đoán, chức năng an toàn khi có sự cố xảy ra trong hộp số khi đang lái xe.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 1 12 13 14 15 16 117 B C A
34 - Cảm biến tốc độ xe xác định tốc độ của xe và gởi tín hiệu này đến ECT dưới
dạng các tín hiệu điện.
- Cảm biến vị trí bướm ga xác định góc mở bướm ga và biến đổi tín hiệu này thành tín hiệu điện rồi gởi đến ECT.
- ECT quyết định thời điểm chuyển số trên cơ sở các tín hiệu về tốc độ xe và góc mở cánh bướm ga và điều khiển các van điện trong bộ điều khiển thuỷ lực, để điều khiển chuyển động của các van chuyển số. Những van này lại điều khiển áp suất thuỷ lực đến các li hợp và phanh trong cụm bánh răng hành tinh để điều khiển việc chuyển số.
2.2.5.2. Hệ thống điều khiển thủy lực
2.2.5.2.1. Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống điều khiển thủy lực
- Nhận biết các tín hiệu chính: góc mở bướm ga và tín hiệu xe… - Cung cấp dầu đến các bộ ly hợp, bộ phanh để điều khiển chuyển số. - Cung cấp dầu có áp suất đến bộ biến mô, bôi trơn, làm mát hộp số.
2.2.5.2.2. Các bộ phận chính của hệ thống điều khiển thủy lực a. Bơm dầu
- Cấu tạo bơm dầu sử dụng trong hộp số tự động như hình 2.18
Hình 2.18 Cấu tạo bơm dầu
1 - Vỏ bơm; 2 - Bánh răng chủ động; 3 - Bánh răng bị động.
- Bơm dầu được đặt giữa vách bộ biến mô và hộp số hành tinh nó là loại bơm bánh răng lệch tâm. Kết cấu gồm: Bánh răng chủ động, bánh răng bị động, vỏ bơm. Bơm dầu được dẫn động từ động cơ qua vỏ bộ biến mô.
35 - Nguyên lý làm việc là do sự không đồng tâm của trục quay nên khi các bánh răng ăn khớp tạo nên các khoang dầu. Khi trục chủ động quay, khoang dầu tạo nên bởi giữa các bề mặt răng tăng dần thể tích ứng với quá trình hút, khi khoang dầu bị thu hẹp thể tích tăng lên ép dầu cung cấp cho hệ thống thủy lực.
b. Van điều khiển
- Van điều khiển được điều khiển bằng cần chọn số, có nhiệm vụ cung cấp áp suất chuẩn tới các van chuyển số từ đó cung cấp đến các phanh và ly hợp. - Van này được nối với cần chọn số ở khoang lái, tùy vào vị trí cần chọn số mà
van sẽ cung cấp dầu có áp suất chuẩn từ một khoang đến các khoang khác để có các chế độ số “P”, “R”, “N”, “2”, “D” và “L” như hình 2.19
Hình 2.19 Van điều khiển
A – Áp suất chuẩn; 1 – Dãy “P”, “R” và “L”; 2 – Dãy “R”; 3 - Dãy “D”,”2” và “L’; 4 – Dãy “2” và “L”.
c. Van điều áp sơ cấp
- Van điều áp sơ cấp điều chỉnh áp suất thủy lực đến từng bộ phận, tương ứng với công suất của động cơ để tránh mất mát công suất bơm.
36
A – Áp suất cơ bản (Dãy ‘R’); B – Từ bơm dầu; C – Cửa xả;
D – Tới van điều áp thứ cấp; E – Áp suất bướm ga; 1 – Van điều áp sơ cấp; 2 – Áp suất cơ bản; 3 – Lò xo.
- Khi áp suất thủy lực từ bơm dầu tăng thì lò xo van bị nén, đường dẫn dầu ra cửa xả được mở và áp suất dầu cơ bản được giữ không đổi. Ngoài ra, một áp suất bướm ga cũng được điều chỉnh bằng van và khi góc mở của bướm ga tăng lên thì áp suất cơ bản tăng để ngăn không cho ly hợp và phanh bị trượt.
- Ở vị trí “R”, áp suất cơ bản được tăng lên hơn nữa để ngăn không cho ly hợp và phanh bị trượt.
d. Van điều áp thứ cấp
- Van điều áp thứ cấp nhận áp suất chuẩn từ van điều áp sơ cấp để tạo ra áp suất biến mô và bôi trơn.
Hình 2.21 Van điều áp thứ cấp
A – Áp suất bộ biến mô; B – Tới van rơle khoá biến mô; C - Áp suất bôi trơn.
- Van này điều chỉnh áp suất bộ biến mô và áp suất bôi trơn nhờ sự cân bằng giữa hai lực. Sự cân bằng của hai lực này điều chỉnh áp suất dầu của bộ biến mô và áp suất bôi trơn. Áp suất bộ biến mô được cung cấp từ van điều áp sơ cấp và được truyền tới rơle khóa biến mô.
e. Van bướm ga
- Hộp số tự động điều khiển áp suất bướm ga bằng một van điện từ tuyến tính (SLT) thay cho van bướm ga như hình 2.22
37
Hình 2.22 Van bướm ga
A – Áp suất cơ bản; B – Áp suất bướm ga; C – ECU động cơ và ECT; D – Van điện từ tuyến tính SLT.
- Hộp số tự động điều khiển áp suất bướm ga bằng ECU động cơ và ECT chuyển các tín hiệu đến van điện từ tuyến tính theo các tín hiệu từ cảm biến vị trí van bướm ga (góc mở bàn đạp).
f. Van chuyển số
- Ta chuyển số bằng cách thay đổi sự vận hành của các ly hợp và phanh. Các van chuyển số chuyển mạch đường dẫn dầu làm cho áp suất thủy lực tác động lên các phanh và ly hợp. Có các van chuyển số 1 – 2, 2 – 3, 3 – 4.
- Hình 2.23 biểu diễn van chuyển số 1 – 2. Khi áp suất thủy lực tác động lên phía trên chuyển số thì hộp số được giữa ở số 1 vì van chuyển số ở dưới cùng và các đường dẫn đầu tới các ly hợp và phanh bị cắt. Tuy nhiên, khi áp suất thủy lực tác động bị cắt do hoạt động của van điện từ thì lực lò xo sẽ đẩy van lên, và đường dẫn dầu tới B2 mở ra, và hộp số được chuyển sang số 2.
38
Hình 2.23 Van chuyển số 1 – 2
a – Van chuyển số 1; b – Van chuyển số 2; A – Áp suất cơ bản; B2 – Phanh B2 hoạt động; 1 – Van điện từ; 2 – Lò xo.
g. Van điện từ
- Van điện từ hoạt động nhờ các tín hiệu từ ECU động cơ và ECT để vận hành các van chuyển số và điều khiển áp suất thủy lực.
- Có hai loại van điện từ:
- Một van điện từ chuyển số mở và đóng các đường dầu theo các tín hiệu ECU (Mở đường dầu theo tín hiệu mở và đóng lại theo tín hiệu đóng);
- Một van điện từ tuyến tính điều khiển áp suất thủy lực tuyến tính theo dòng điện phát đi từ ECU.
- Các van điện từ chuyển số được sử dụng để chuyển số và cả van điện từ tuyến tính được sử dụng cho chức năng điều khiển áp suất thủy lực.
39
Hình 2.24 Van điện từ
a – Van điện từ chuyển số; b – Van điện từ tuyến tính; A – Áp suất cơ bản; B – Áp suất điều khiển; C – Xả; 1 – Van điều khiển; 2 – Lò xo hồi; 3 – Lõi cuộn dây.
h. Van rơle khóa biến mô và van tín hiệu khóa biến mô
- Van rơle khóa biến mô và van tín hiệu khóa biến mô (khóa biến mô “OFF”) thể hiện như hình 2.25. Các van này đóng – mở khóa biến mô.
Hình 2.25 Van rơle khóa biến mô và van tín hiệu khóa biến mô
A – Áp suất cơ bản; B – Áp suất C2; C – Áp suất bộ biến mô; D – Tới phía trước bộ biến mô; E – Từ phía sau bộ biến mô; F – Tới bộ làm mát dầu; 1 – Van tín hiệu khóa biến mô;
40 - Van rơle khóa biến mô đảo chiều dòng dầu thông qua bộ biến mô (ly hợp khóa
biến mô) theo một áp suất tín hiệu từ van tín hiệu khóa biến mô.
- Khi áp suất tín hiệu tác động lên phía dưới của van rơle khóa biến mô thì van rơle khóa biến mô được đẩy lên và mở đường dẫn dầu sang phía sau của ly hợp khóa biến mô và làm cho nó hoạt động.
- Nếu áp suất tín hiệu bị cắt thì van rơle khóa biến mô bị đẩy xuống dưới do áp suất cơ bản và lực lò xo tác động lên đỉnh van rơle và sẽ mở đường đầu vào phía trước ly hợp khóa biến mô làm cho nó nhả ra.
i. Van ngắt giảm áp
- Van ngắt giảm áp điều chỉnh áp suất ngắt giảm áp tác động lên van bướm ga, và được kích hoạt do áp suất cơ bản và áp suất bướm ga. Tác động áp suất ngắt giảm áp lên van bướm ga bằng cách này sẽ làm giảm áp suất bướm ga để ngăn ngừa tổn thất công suất không cần thiết từ bơm dầu.
- Van ngắt giảm áp được thể hiện như hình 2.26.
Hình 2.26 Van ngắt giảm áp
1 – Áp suất ngắt giảm; 2 – Áp suất cơ bản; 3 – Van ngắt giảm áp; 4 – Áp suất bướm ga;
j. Van điều biến bướm ga
- Van điều biến bướm ga tạo ra áp suất điều biến bướm ga, áp suất điều biến bướm ga hơi thấp hơn so với áp suất bướm ga khi van bướm ga mở to. Việc làm này làm cho áp suất điều khiển bướm ga tác động lên van điều áp sơ cấp để cho
41 các thay đổi trong áp suất cơ bản phù hợp hơn với công suất phát ra của động cơ.
- Biểu thay đổi áp suất điều biến bướm ga khia van điều biến bướm ga hoạt động như hình 2.27.
Hình 2.27 Biểu đồ thay đổi áp suất điều biến bướm ga
1 – Áp suất cơ bản; 2 – Áp suất bướm ga; 3 – Áp suất điều biến bướm ga.
k. Bộ tích năng
- Bộ tích năng hoạt động để giảm chấn động khi chuyển số. Có sự khác biệt về diện tích bề mặt của phía hoạt động và phía sau của piston bộ tích năng. Khi áp suất cơ bản từ van điều khiển tác động lên phía hoạt động thì piston từ từ đi lên và áp suất cơ bản truyền tới các ly hợp và phanh sẽ tăng dần.
Hình 2.28 Bộ tích năng
A – Áp suất cơ bản từ van điều khiển; B – Tới ly hợp và phanh; C – Áp suất điều khiển; D – Xả; 1 – Phía hoạt động; 2 – Phía sau phần chịu áp; 3 – Piston.
42 - Một vài kiểu điều khiển áp suất thủy lực tác động lên bộ tích năng bằng một van
điện từ tuyến tính để quá trình chuyển số được êm dịu hơn.
2.2.5.3. Hệ thống điều khiển điện tử
2.2.5.3.1. Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống điều khiển điện tử
- Nhận biết các tín hiệu góc mở bướm ga và tốc độ xe… - Kết hợp với hệ thống điều khiển thủy lực điều khiển:
+ Thời điểm chuyển số; + Thời điểm khóa biến mô; + Áp suất mạch dầu chính. - Tự kiểm tra chuẩn đoán. - Chế độ dự phòng.
2.2.5.3.2. Các cảm biến và con tắc
Các cảm biến và con tắc đóng vai trò thu thập các dữ liệu để quyết định các thông số điều khiển khác nhau và biến đổi chúng thành các tín hiệu điện, và các tín hiệu đó được truyền tới ECU động cơ và ECT.
a. Cảm biến vị trí bướm ga (TPS)
- Cảm biến vị trí bướm ga là biến trở được lắp trên cổ họng gió của đường ống nạp, nó xác định góc mở bướm ga thông qua giá trị điện trở của biến trở và gửi thông tin này về ECT ECU dưới dạng tín hiệu điện áp để điều khiển thời điểm chuyển số và khóa biến mô.
- ECT ECU sử dụng tín hiệu TPS để điều khiển: + Áp suất mạch dầu chính;
+ Thời điểm chuyển số;
+ Thời điểm đóng ly hợp khóa biến mô; + Xuống số cưỡng bức.
43
Hình 2.29 Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính 1 - Cảm biến vị trí bướm ga; 2 - ECU điều khiển.
- Loại này bao gồm 2 tiếp điểm trượt, ở mỗi đầu của nó lắp các tiếp điểm để tạo tín hiệu IDL và VTA. Một điện áp không đổi 5V được cấp cho cực VC từ ECU động cơ. Khi tiếp điểm trượt dọc điện trở theo góc mở bướm ga, điện áp tác dụng tại cực VTA
tỉ lệ với góc này.
- Các gởi tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga kiểu gián tiếp như hình 4.29
Hình 2.30 Cách gửi tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga kiểu gián tiếp 1 - Cảm biến vị trí bướm ga; 2, 3 - Chiều mở và đóng; 4 - Bộ điều khiển ECU.
- ECU động cơ biến đổi điện áp VTA thành tín hiệu góc mở bướm ga khác nhau để báo cho ECT ECU biết góc mở của bướm ga. Những tín hiệu này bao gồm các tập hợp khác nhau của các điện áp tại các cực L1, L2, L3 và/hoặc IDL của ECT ECU. Khi bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp điểm IDL nối với cực E, gửi tín hiệu IDL đến ECT ECU để báo rằng bướm ga đóng hoàn toàn.
44 - Để đảm bảo rằng ECT ECU luôn nhận được thông tin chính xác về tốc độ của xe,
người ta dùng 2 cảm biến tốc độ như hình 4.30.
Hình 2.31 Cảm biến tốc độ xe và cảm biến tốc độ trục thứ cấp 1 – Cảm biến tốc độ xe (VSS); 2 – Cảm biến tốc độ trục thứ cấp (OSS); 3 – Bộ điều khiển ECT ECU.
- ECT ECU sử dụng tín hiệu VSS và OSS để điều khiển: - Áp suất mạch dầu chính;
- Thời điểm chuyển số;
- Thời điểm đóng ngắt bộ biến mô.
- Để đạt độ chính xác hơn nữa, ECT ECU liên tục so sánh 2 tín hiệu này để xem