Khi gặp những trường hợp nguy hiểm, người điều khiển thường có xu hướng đạp phanh nhanh với lực mạnh, tuy nhiên lực phanh thực tế tạo ra không đủ để giúp xe dừng lại an toàn. Lúc này, chức năng kiểm soát lực phanh DBC sẽ can thiệp bằng cách tăng áp suất phanh ở các bánh xe lên mức tối đa, giúp xe nhanh chóng dừng lại trên quãng đường ngắn nhất có thể. DBC hoạt động dựa trên các thông tin thu được về tốc độ và lực mà người lái tác động lên bàn đạp phanh để có thể nhận dạng được tình huống nguy hiểm sắp xảy ra, bên cạnh đó DBC cũng thu thập các thông tin về tốc độ các bánh xe hiện tại và độ mài mòn của các má phanh để có thể điều chỉnh lực phanh lên mức tối đa khi được yêu cầu. Ngoài ra, chức năng này cũng hoạt động song song với chức năng chống bó cứng phanh ABS để đảm bảo xe sẽ không bị trượt lết khi phanh với lực tối đa.
44
Hình 3.21 Mô phỏng hoạt động chức năng hỗ trợ phanh DBC 3.6.1.4 Kiểm soát lực kéo DTC (Dynamic Traction Control)
Chức năng kiểm soát lực kéo DTC là một trong các chức năng của hệ thống cân bằng điện tử DSC, chức năng này có thể bật hoặc tắt thông qua nút nhấn DTC tùy vào quyết định của người điều khiển. Tuy nhiên, nhà sản xuất không khuyến khích khách hàng làm việc này bởi vì các lợi ích mà chức năng DTC lại là rất tuyệt vời. Chức năng có nhiệm vụ thu nhận các thông tin từ các cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến gia tốc ngang, dọc cũng như cảm biến góc đánh lái đồng thời DTC cũng có khả năng tác động vào hệ thống bướm ga để tăng giảm công suất máy sao cho phù hợp với lực kéo hiện có ở mỗi bánh xe, tác động vào hệ thống phanh ABS để điều chỉnh phanh các bánh xe cơ nguy cơ trượt để từ đó hạn chế tối đa sự trượt, sự khóa cứng có thể xảy ra ở các bánh xe, giúp xe ổn định chuyển động trên bất kỳ cung đường nào.
45
CHƯƠNG 4. TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG XDRIVE KẾT HỢP VỚI DSC8+ 4.1 CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG xDrive/DSC8+
- Hộp số phụ ATC 300 - Cảm biến nhiệt độ - Cần điều chỉnh - Cảm biến tốc độ bánh xe - Mô tơ trợ lực - Cảm biến DSC (Y-Sensor-2) - Điện trở hiệu chỉnh - Bộ điều khiển DSC8+ - Cảm biến vị trí mô tơ - Bộ điều khiển hộp số phụ
Hình 4.1 Khung gầm xe BMW trang bị hộp số phụ ATC 300 Bảng 4.1 Các bộ phận cầu trước liên kết với hộp số phụ ATC 300
Mục lục Chú thích Mục lục Chú thích
1 Ống dẫn dầu lưu thông 4 Trục truyền động đến cầu trước 2 Trục dẫn động bên phải cầu trước 5 Bán trục cầu trước
46
4.2 Hộp số phụ ATC 300
Hộp số phụ ATC 300 được dùng trên E60 / E61 là sản phẩm của dòng xe BMW 5 Series. Vì không gian hoạt động có phần hạn chế của hệ thống truyền lực trên BMW 5 Series nên không thể dùng hộp số phụ ATC 400 của BMW X3 để phân phối cùng một tỷ lệ mômen giống như BMW X3 được nên hộp số phụ ATC 300 cùng những thiết kế đã được sửa đổi được sử dụng. Tuy ATC 300 không thể dẫn dòng công suất theo hướng đường chéo giống ATC 400 và ATC 500 khi dùng xích nhưng ATC 300 có thể chuyển dòng mômen theo hình chữ L bằng cách sử dụng các bánh răng trụ tròn (bánh răng nhỏ).
Vì ATC 300 đã được sửa đổi cho phù hợp nên cơ cấu dẫn động và quá trình hoạt động của cần điều chỉnh cũng được thay đổi cho phù hợp.
Điểm khác biệt giữa hộp số phụ ATC 300 và ATC 400, ATC 500 là hộp số phụ ATC 300 hoạt động bằng cơ cấu bánh răng còn ATC 400 và ATC 500 dùng xích.
47
Bảng 4.2 Các bộ phận của hộp số phụ ATC 300
Mục lục Chú thích Mục lục Chú thích
1 Trục truyền động đến cầu trước 8 Vỏ ly hợp
2 Mặt bích dẫn động đến cầu trước 9 Mặt bích đầu ra đến cầu sau
3 Cam điều khiển 10 Trục truyền động đến cầu sau
4 Hộp số phụ 11 Mặt cắt các đĩa ly hợp ma sát
5 Bánh răng giảm tốc 12 Cơ cấu dẫn động
6 Bánh răng dẫn động 13 Bánh răng nhỏ dẫn động
7 Cần điều chỉnh 14 Bánh răng đầu ra
4.3 Dòng truyền năng lượng trên hộp số phụ ATC 300
Khi các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ bị tách ra, sẽ không có mômen xoắn được truyền tới cầu trước. Tất cả mômen xoắn lúc này được truyền đến cầu sau bởi vì trục đầu vào từ hộp số chính đã được nối thẳng với mặt bích đầu ra của trục truyền động đến cầu sau ngay tại lúc này. Các ly hợp nhiều đĩa ma sát có nhiệm vụ như một bộ phận trung gian nhằm liên kết hoặc ngắt liên kết giữa đầu ra của trục truyền động đến cầu sau với đầu ra của trục truyền động tới cầu trước khi được yêu cầu.
Hệ thống xDrive có thể tăng hoặc giảm mômen xoắn đến cầu trước hay cầu sau bằng cách điều chỉnh áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát. Việc điều chỉnh này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố có thể kể đến như tình trạng lái xe, điều kiện mặt đường cũng như lực kéo hiện có ở mỗi bánh xe. Một ví dụ cụ thể, trong trường hợp lực kéo ở cầu trước và cầu sau là như nhau đồng thời người lái đạp hết ga tại vị trí dừng ở tay số 1, thì cầu sau có khả năng duy trì mômen xoắn tốt hơn cầu trước vì sẽ có sự thay đổi trọng lượng của xe theo quán tính từ trước ra sau khiến cho tải trọng ở cầu sau tăng lên giúp các bánh xe ở cầu sau có lực bám với mặt đường tốt hơn ở cầu trước, lúc này xDrive sẽ điều chỉnh để cầu sau nhận được nhiều mômen xoắn hơn cầu trước.
Một ví dụ khác đó là khi cầu trước đang nằm trên bề mặt có lực kéo cao và cầu sau đang bị trượt. Trong trường hợp này, xDrive sẽ điều khiển các đĩa ly hợp ma sát ăn khớp hoàn toàn để cung cấp 100% mômen xoắn đến cầu trước. Dựa vào tình trạng lực kéo hiện tại, thì hầu như không có mômen xoắn truyền tới cầu sau. Chắc chắn khi mà càng nhiều mômen xoắn được truyền tới cầu trước thì ở cầu sau lượng mômen xoắn sẽ giảm đi tương ứng.
48
Hình 4.3 Đường truyền năng lượng của hộp số phụ ATC 300
Bảng 4.3 Đường truyền năng lượng của hộp số phụ ATC 300
Màu Chú thích
Đỏ Mômen xoắn từ động cơ đến cầu sau
Xanh Mômen xoắn được truyền đến cầu trước
49
4.4 Cấu tạo hộp số phụ ATC 300 4.4.1 Cần điều chỉnh 4.4.1 Cần điều chỉnh
Bộ phận dẫn động hoạt động làm cho bánh răng nhỏ dẫn động quay và ăn khớp với bánh răng trên cam điều khiển làm cho cam điều khiển quay và cần điều chỉnh ép vào đĩa ly hợp. Cần điều chỉnh biến chuyển động quay thành lực dọc trục. Lực này sẽ nén hoặc kéo các đĩa ly hợp ma sát trong bộ ly hợp kiểm soát điện tử nhiều đĩa sao cho tỷ lệ thuận với mômen xoắn được cung cấp từ động cơ.
4.4.2 Bộ điều khiển DSC8+
Bộ điều khiển DSC8+ được đặt trong khoang động cơ bao gồm 3 bộ phận chính: - Bộ điều khiển các chức năng được tích hợp thêm vào
- Phần thân cùng cảm biến áp suất - Mô tơ bơm
Các van đổi chiều được thêm vào cho phép kiểm soát chính xác hơn ở dải áp suất thấp, kết quả thu được là:
- Giảm tiếng ồn khi điều khiển
- Cải thiện chất lượng và tính thoải mái khi điều khiển
- Cải thiện việc tự động can thiệp phanh bằng chức năng kiểm soát hành trình - Cải thiện tính chính xác của chức năng HDC
- Thực hiện chức năng bổ sung phanh
4.4.3 Cảm biến DSC (Y-sensor-2)
Cảm biến này được đặt dưới ghế hành khách phía trước cạnh không gian của hệ thống truyền lực. Ngoài các cảm biến đo gia tốc ngang và gia tốc xoay xe đã có trước đó, cảm biến DSC còn tích hợp cảm biến đo gia tốc theo chiều dọc để hỗ trợ cho chức năng khởi hành ngang dốc.
50
Hình 4.4 Cảm biến DSC (Y-Sensor-2)
4.5 Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG)
Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG) dùng mạng CAN-bus
Tùy vào các loại xe mà cơ cấu chấp hành được đặt ở các vị trí khác nhau: ∙ E60 / E61: dưới tấm thảm phía trước của ghế hành khách trước
∙ E83 (X3): dưới vỏ sàn xe phía sau
∙ E53 (X5): dưới ghế hành khách phía sau bên trái
Hình 4.5 Các bộ phận của bộ điều khiển hộp số phụ
Bảng 4.4 Các bộ phận của bộ điều khiển hộp số phụ
Mục lục Chú thích
1 Tấm bảo vệ va đập
2 Bộ điều khiển hộp số phụ
51 Bộ điều khiển hộp số phụ có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong bộ ly hợp nhiều đĩa, vì thế có thể chia lực kéo giữa cầu trước và cầu sau cho phù hợp với yêu cầu đặt ra.
Bộ điều khiển hộp số phụ nhận yêu cầu về áp suất khóa cần thiết từ bộ điều khiển DSC8+ và điều chỉnh yêu cầu về mômen khóa các đĩa ly hợp ma sát hiện có một cách phù hợp.
Chức năng yêu cầu cho nhiệm vụ này là điều khiển hộp số phụ (TCC). Việc điều khiển và cung cấp điện cho mạch điện cần cho cơ cấu dẫn động được tích hợp trong bộ điều khiển hộp số phụ VGSG.
Các yêu cầu về việc tạo ra áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát cần thiết được chuyển thành chuyển động quay tương ứng của mô tơ dẫn động. Sau mỗi lần bugi ngắt đánh lửa, một quá trình chạy tham khảo của điện trở hiệu chỉnh được thực hiện để có thể xác định đường đặc tính mômen động cơ ảnh hưởng đến áp suất khóa các ly hợp ma sát tương ứng với góc quay của mô tơ dẫn động, có tính đến ảnh hưởng của sự hao mòn gây ra bởi ma sát.
Trong quá trình chạy tham khảo, các ly hợp ma sat sẽ đóng hoàn toàn hoặc mở hoàn toàn. Công suất đầu vào được đo ứng với góc thiết lập mô tơ dẫn động trong quá trình đóng và mở vì vậy có thể quyết định bắt đầu hay ngưng quá trình ngắt ly hợp. Cảm biến Hall được tích hợp trong mô tơ dẫn động sẽ xác định góc thiết lập.
Bộ điều khiển hộp số phụ cũng tính toán các yếu tố liên quan đến từng đĩa ly hợp và dầu bôi trơn để giảm ma sát cho các đĩa ly hợp ma sát. Khi cần thiết, bộ phận này giới hạn áp suất khóa để giảm lực ma sát.
52
4.6. Nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive / DSC8+
Giống như bộ điều khiển DSC8 hoạt động kết hợp xDrive trước đó, bộ điều khiển DSC8+ của hệ thống xDrive / DSC8+ cũng được tích hợp 2 bộ vi xử lý. Để việc kiểm tra bơm dầu phanh và các van điện từ được thực hiện một cách hoàn hảo, cũng sẽ có 2 relay bán dẫn được tích hợp thêm vào bộ điều khiển DSC8+, 1 cho mô tơ bơm dầu phanh và 1 cho các van điện từ.
Nguyên tắc hoạt động của xDrive / DSC8+ về cơ bản giống hoàn toàn với hệ thống xDrive / DSC. Khi người điều khiển bắt đầu khởi hành bằng việc tác động vào bàn đạp ga và nhả bàn đạp phanh để đưa xe di chuyển từ 0 km/h đến khi vượt qua 6 km/h (ví dụ 6.5 km/h) thì lúc này hệ thống sẽ tự tiến hành kiểm tra bằng dòng điện, trong đó mô tơ bơm dầu phanh và tất cả các van điện từ sẽ được kích hoạt hoạt động trong thời gian rất ngắn để xác định khả năng làm việc của hai bộ phận này như thế nào, có hư hỏng hay còn làm việc ổn định. Nếu ngay tại tốc độ 6 km/h, người điều khiển đạp phanh và xe có dấu hiệu của sự giảm tốc thì quá trình tự kiểm tra này sẽ được thực hiện tại tốc độ 15 km/h và cứ thế tăng lên trong suốt quá trình xe chạy vì lúc này hệ thống sẽ xác định được rằng hai bộ phận này vẫn hoạt động tốt, còn không có dấu hiệu nào cho thấy xe sẽ dừng lại thì một trong hai bộ phận trên hoặc cả hai đã gặp vấn đề. Lúc đó, hệ thống sẽ phát tín hiệu cảnh báo thông qua đèn hiển thị và đưa ra phương án điều khiển thay thế. Trước đó, việc kiểm tra tốc độ bánh xe cũng được DSC tiến hành tại tốc độ 2.75 km/h. Khi kết hợp với hệ thống xDrive, bộ điều khiển DSC8+ cũng có thể thực hiện nhiệm vụ tính toán áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ. Áp suất khóa này luôn phải được tạo ra và luôn phải được điều chỉnh tối ưu để phù hợp với tất cả các tình trạng lái xe tương ứng bởi vì sự phân bố momen xoắn từ động cơ đến cầu trước và cầu sau phụ thuộc nhiều vào giá trị áp suất khóa này. Bộ điều khiển DSC8+ dùng mạng PT- CAN để gửi các thông tin có liên quan đến áp suất khóa các đĩa ly hợp cho bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG). Ngược lại, VGSG sẽ nhận các tín hiệu này để điều khiển các bộ phận của hộp số phụ như mô tơ trợ lực, các đĩa ly hợp, cần điều chỉnh,... và dầu bôi trơn để giảm ma sát. Từ đó, gửi ngược các dữ liệu này đến DSC8+ để bộ phận này điều khiển các chức năng hoạt động của mình
53
4.7 Sơ đồ mạch thủy lực của hệ thống xDrive / DSC8+ trên BMW 5 Series (E60 / E61)
54
Bảng 4.5 Các bộ phận trong hệ thống hoạt động thủy lực của xDrive / DSC8+ Mục
lục
Chú thích Mục
lục
Chú thích
1 Xy lanh phanh chính 10 Phanh bánh xe, bánh trước bên trái 2 Cảm biến áp suất 11 Phanh bánh xe, bánh trước bên phải
3 Van đổi chiều 12 Phanh bánh xe, bánh sau bên phải
4 Van áp suất cao 13 Phanh bánh xe, bánh sau bên trái
5 Bơm hồi 14 Van đầu ra, bánh sau bên phải
6 Van đầu vào, bánh trước bên phải 15 Van đầu ra, bánh sau bên trái 7 Van đầu vào, bánh trước bên trái 16 Van đầu vào, bánh sau bên phải 8 Van đầu ra, bánh trước bên phải 17 Van đầu vào, bánh sau bên trái 9 Van đầu ra, bánh trước bên trái
55
4.8 Sơ đồ mạch điện hệ thống xDrive / DSC8+ trên BMW 5 Series (E60 / E61)
56
Bảng 4.6 Các bộ phận trong hệ thống hoạt động điện của xDrive / DSC8+ Mục
lục
Chú thích
1 Bảng hiển thị
2 Cảm biến nhiệt độ bên ngoài
3 Môđun đầu vào (SGM)
4 Cụm công tắc gắn trên trục lái (SZL) cùng nút nhấn HDC 5 Môđun kiểm soát hệ thống truyền lực điều khiển bằng điện tử (EGS)
6 Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG)
7 Cảm biến nhiệt độ
8 Mô tơ điện, cơ cấu dẫn động
9 Điện trở hiệu chỉnh
10 Cảm biến vị trí mô tơ
11 Modun bàn đạp ga (FPM)
12 Bộ điều khiển mô tơ kỹ thuật số điện (DME) 13 Cảm biến tốc độ bánh xe, bánh trước bên phải
14 Công tắc phanh tay
15 Điều khiển lực kéo chuyển động (DSC8+)
16 Cảm biến tốc độ bánh xe, bánh sau bên phải
17 Cảm biến mòn phanh, bánh sau bên phải
18 Cảm biến tốc độ bánh xe, bánh sau bên trái
19 Nút nhấn DSC
20 Công tắc trung tâm của bảng điều khiển trung tâm (SZM)
21 Bộ điều khiển (CON)
22 Công tắc đèn phanh (BLS)
23 Cảm biến mòn phanh, bánh trước bên trái
24 Cảm biến mức dầu phanh