Các giải pháp kết cấu và điều khiển
E31, 38, 39 ABS/ASC+T Mark
Có bình tích năng E36 M50 B25 Bosch ABS/ASC+T Van điều khiển 3/3 Không có piston
E34 M50 B25
Bosch ABS/ASC+T 2 van điều khiển 2/2
E31, 38, 39ABS/ASC+T Mark IV ABS/ASC+T Mark IV Không bình tích năng E36 M52 B25, 28 ABS/ASC-DDE Mark IV G Không bình tích năng E36 M51 tds td ABS/ASC-EZA Mark IV G E36 M44 DSC1 E31 DSC2 E31, E38 DSC3 E38
Khi ô tô khởi hành hay tăng tốc tốc độ đột ngột trên đờng có hệ số bám thấp thì rất có thể các bánh xe chủ động bị trợt quay tại chỗ dẫn đến làm mất mát mô men chủ động và có thể làm trợt xe. Mô men cực đại có thể truyền đến các bánh xe đợc quyết định bởi hệ số ma sát giữa lốp xe và mặt đờng. Nếu cố truyền mômen đến các bánh xe vợt quá mức này, nó sẽ làm bánh xe dễ bị trợt quay. Khi ôtô chuyển động trên đờng với tốc độ cao, đặc biệt là trên đờng vòng, gặp chớng ngại vật cần phải phanh ngặt các bánh xe sẽ bị trợt lết, gia tốc hớng tâm tăng đột ngột làm các bánh xe bị trợt bên và có thể gây lật xe. Để giải quyết vấn đề này, hệ thống phanh ABS/ASC+T đa ra các các cách điều khiển nh sau: điều khiển áp suất phanh ở các xylanh bánh xe đồng thời giảm mô men động cơ truyền đến các bánh xe chủ động.
3-2.1 Điều khiển mô men phanh
Phanh ở các bánh xe chủ động không thể biến đổi phần lớn động năng thành nhiệt, ít nhất là trong quá trình điều khiển phanh ngắn. Thêm vào đó, thời gian phản ứng có thể đợc giữ rất ngắn, làm hạn chế độ tăng của mức trợt tới mức rất thấp.
Hệ thống ASC dựa vào hiện tợng tác dụng phanh hợp lý để điều chỉnh mức độ trợt ở các bánh xe chủ động. Việc tăng lực kéo khi khởi hành và tăng tốc trên mặt đờng có mức bám khác nhau giữa bên trái và bên phải là đặc biệt quan trọng đối với hệ thống ASC.
Khái niệm bộ phận thủy lực đợc chia làm 2 loại: loại có năng lợng tích lũy và loại không có năng lợng tích luỹ. Hệ thống điều khiển hai chế độ bao gồm tác dụng phanh nhanh kết hợp với năng lợng thủy lực tích lũy luôn phải kèm theo bộ điều khiển động cơ dựa trên cơ sở điều khiển bớm ga.
Điều khiển mômen phanh với năng lợng tích lũy.
Hệ thống ASC này thiết kế cho xe cầu sau chủ động, mômen động cơ đ- ợc điều chỉnh bởi bộ điều khiển đặc tính động cơ (EPS). Việc điều khiển mô
men động cơ để tăng tính ổn định của xe phải phù hợp với quá trình phanh, điều này cũng đảm bảo tối u lực kéo ở tất cả các bánh xe chủ động, đặc biệt tận dụng khả năng bám ngang. Hệ thống này tối u tính ổn định của xe và khả năng kéo với mức phù hợp cao. Hình 3-2 minh họa sơ đồ bộ tích hợp thuỷ lực ABS/ASC.
Bơm sơ cấp hút dầu từ bầu dầu của xylanh chính cung cấp cho bơm hồi dầu ABS dới áp suất không cao. Để đáp ứng nhu cầu của hệ thống ABS, bơm hồi ABS hai nhánh đợc thêm piston thứ 3, piston này đảm nhận tích áp cho bình tích năng của ASC. Để phanh nhanh trong thời gian ngắn, áp suất trong xylanh bánh xe phải tăng từ 0 tới 50 bar trong thời gian dới 200ms. Một bơm thuỷ lực có lu lợng hạn chế sẽ không thể tăng áp suất trong thời gian yêu cầu, do đó cần thiết sử dụng bình tích năng áp suất cao để cung cấp dầu phanh nhanh chóng.
Khi hệ thống điều khiển lực kéo đợc kích hoạt, van chuyển đổi chuyển tới vị trí mở và dầu phanh từ bầu dầu đợc cung cấp tới 2 van điều khiển ABS/ASC. Trong khi van điện ABS đáp ứng yêu cầu của mạch thuỷ lực ABS,
Bơm sơ cấp Van chuyển đổi Bình tích năng Công tắc áp suất Khoang tích năng Các bánh sau
Hình 3-2 . Sơ đồ tích hợp mạch thủy lực hệ thống phanh ABS/ASC có sử dụng năng lượng tích lũy
2 van điện đợc dùng cho bộ thuỷ lực ABS/ASC để cho phép điều khiển riêng rẽ từng xylanh bánh xe ở tất cả các bánh xe chủ động.
Hai van điện điều chỉnh áp suất phanh ở tất cả các bánh xe chủ động theo các lệnh điều khiển của ASC. Bình tích năng đợc điều khiển bởi công tắc áp suất và tiếp tục hoạt động trong quá trình xe hoạt động bình thờng. Đặc biệt bơm có độ ồn nhỏ nên đáp ứng điều kiện kỹ thuật khắt khe.
Hệ thống ABS/ASC với phanh sử dụng năng lợng tích lũy (bộ phận thủy lực của ABS và ASC riêng).
Một kiểu sử dụng bình tích năng áp suất cao để cung cấp dầu áp suất cao cho hệ thống phanh ASC. Một bơm dẫn động bằng động cơ cung cấp dầu cho bình tích năng. Hệ thống bao gồm mỗi xylanh bánh xe bị động một piston. Thêm một van 3 vị trí ABS cũng đợc lắp đặt để phân phối dầu cung cấp từ bầu dầu tới nhánh sơ cấp của piston và phân phối dầu phanh có ở nhánh thứ cấp. Bộ điều khiển ABS/ASC phát lệnh thay đổi vị trí của van điện để điều
Bộ điều khiển Thủy lực ABS Bộ điều khiển Thủy lực ASC Piston Bình tích năng áp suất cung cấp Bánh bị động Thực hiện phanh bánh xe chủ động Công tắc áp suất
Hình 3-3 . Sơ đồ bộ điều khiển thủy lực của hệ thống ASCsử dụng năng lượng tích lũy bằng piston
khiển áp suất của bình tích năng, duy trì, cắt hoạt động để giữ mức áp suất ở nhánh sơ cấp của piston. Lúc đầu, van trung tâm đóng để không nối với xylanh chính. Sự thay đổi áp suất dầu phanh trên nhánh thứ cấp của piston cung cấp mức áp suất dầu thích hợp trong xylanh bánh xe.
ASC thiết kế dựa vào năng lợng tích lũy để kích hoạt các piston luôn luôn thích hợp trong các trờng hợp xe trang bị bình tích năng cung cấp cho các mục đích khác.
Điều khiển mômen phanh không có bình tích năng.
Mỗi bộ điều khiển thủy lực ASC đã trình bày đòi hỏi một bình tích năng áp suất cao để chắc chắn rằng áp suất phanh đợc cung cấp đủ nhanh. Điều này có nghĩa là tăng thêm sự phức tạp và kèm theo tăng phí tổn.
Một hệ thống khác sử dụng mạch hồi của bơm điện ABS để điều chỉnh lực phanh ở tất cả các bánh xe chủ động. Bơm hồi thiết lập một nhánh sơ cấp, vì vậy sử dụng bơm hồi ABS là một nguồn năng lợng rẻ cho quá trình phanh. Chức năng phanh ASC có thể vì thế đợc chấp nhận bởi sự đơn giản của hệ thống. Hình 3-4 trình bày sơ đồ thuỷ lực của một xe khách với sơ đồ phanh kiểu K và bánh trớc chủ động. Khi van cấp mở, bơm sơ cấp hút dầu phanh từ bầu dầu và đẩy vào trong mạch trớc khi cấp trực tiếp tới van điều khiển ABS/ASR ở các bánh chủ động. Van điều khiển điều chỉnh lực phanh bằng cách tăng, giữ và giảm áp suất phù hợp với các lệnh tơng ứng từ bộ điều khiển. Dầu hồi bởi van điều khiển ở trạng thái giảm áp suất đợc hồi về họng hút của bơm. Một van chuyển đổi nối nhánh áp suất cao của bơm hồi với mạch phanh thứ hai (phân phối phanh bánh trớc khác) và van giảm áp suất có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất của hệ thống ASC. Hệ thống ASC có thể đợc đặt ở xe cầu sau chủ động với sơ đồ phanh kiểu TT với phí tổn vừa phải: vì tất cả các phanh ở bánh chủ động cùng mạch phanh, chỉ đòi hỏi một van chuyển đổi đơn.
Tới 2 bánh chủ động Bộ điều khiển thủy lực ABS/ASR Van chuyển đổi Bơm hồi Khoang tích năng Các bánh xe bị động
Hình 3-4 Sơ đồ bộ điều khiển thuỷ lực của ABS/ASC không dùng năng lượng tích lũy.
Nguyên tắc của quá trình phanh không có năng lợng tích lũy đã đợc phát triển hơn nữa cho thế hệ ASC đa vào ứng dụng từ năm 1993 (hình 3-5).
Bộ điều khiển thủy lực ABS/ASR Van ASC Van gián cách Bơm tuần hoàn Các van điều khiển Bánh xe bị động (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3-5. Bộ điều khiển mô men phanh không có năng lượng tích lũy.
Bơm tuần hoàn hút dầu từ xylanh chính qua van điện điều khiển, bỏ đ- ờng nạp. Trong khi ấy, van hồi có thể đợc tích hợp trong van ASC. Kết cấu nh vậy cho phép tạo ra một hệ thống độc lập, lắp đặt đơn giản và tăng tính an toàn. Hơn nữa, việc giảm bớt các cụm chi tiết làm tăng độ tin cậy.
Van 3/3 đợc dùng ở các loại trớc đó có thể thay thế bằng van điện 2/2 rất nhỏ gọn.
3-2.2 Các phơng pháp điều khiển mô men truyền động
Có nhiều cách thức điều khiển đợc sử dụng, có thể sử dụng dạng đơn lẻ hoặc có sự kết hợp để điều chỉnh mômen động cơ:
- Điều khiển bớm ga với sự trợ giúp của bộ điều khiển điện tử đặc tính động cơ hoặc cơ cấu tự động điều khiển bớm ga (ADS)
- Điều khiển góc đánh lửa sớm.
- Gián đoạn đánh lửa kết hợp với gián đoạn phun nhiên liệu. - Gián đoạn phun nhiên liệu.
Hình 3-6 cho phép so sánh ba phơng pháp sử dụng để giảm mô men truyền tới bánh xe chủ động.
Việc giảm mômen ở các bánh xe chủ động xảy ra khi mômen truyền tới bánh xe chủ động vợt quá khả năng bám. Việc điều khiển mômen động cơ là
Bướm ga và phanh
ASC điều khiển Bướm ga
Thời gian
Bướm ga và đánh lửa/phun nhiên liệu
Hình 3-6. Điều khiển lệch hướng với các cách điều khiển khác nhau
một biện pháp lôgíc. Nó là phơng pháp phù hợp nhất trong các trờng hợp các lực bám của cả 2 bánh chủ động là nh nhau. Đồng thời, thời gian phản ứng cho cách điều khiển riêng động cơ cũng phải đợc xem xét để tính ổn định xe đợc đảm bảo.
Nếu điều khiển riêng vị trí bớm ga, thời gian phản ứng của bớm ga, sự phản ứng trễ trên đờng nạp, các lực quán tính trong động cơ làm cho thời gian thc hiện giảm trợt dài. Sự điều chỉnh riêng bớm ga không thể đảm bảo tính ổn định của xe cầu sau chủ động. Trên xe cầu trớc chủ động và hai cầu chủ động, điều khiển riêng bớm ga có thể hiệu quả nếu thời gian phản ứng trễ nhỏ.
Sự kết hợp điều chỉnh bớm ga với cắt phun nhiên liệu làm giảm mô men và giảm thời gian trợt bánh xe. Do đó, cách điều khiển này có thể đợc sử dụng để đảm bảo tính ổn định của xe bất cứ là cầu nào bị động.
Nói chung, cũng có thể thiết kế hệ thống ASC độc lập dựa trên cơ sở hệ thống đánh lửa và phun nhiên liệu. Cách thức này sử dụng một hệ thống phun nhiên liệu liên tục. Hệ thống phun nhiên liệu xen kẽ cắt nhiên liệu từng xylanh, trong khi bộ phận đánh lửa đợc điều chỉnh khoảng thời gian làm việc bằng bộ xử lý. Mặc dù, cách này có thể đợc dùng để đảm bảo tính ổn định của xe không tính đến cầu nào chủ động.
Các hệ thống ASC+T, mô men động cơ đợc giảm bằng cách điều khiển bớm ga hay bớm ga phụ và đánh lửa. Tuỳ thuộc vào mức độ trợt bánh xe, góc mở bớm ga hoặc bớm ga phụ giảm xuống. Vì mục đích này (tuỳ thuộc vào động cơ), bớm ga đợc điều khiển trực tiếp bằng bộ điều khiển điện tử công suất động cơ EML, trong khi bớm ga phụ hoạt động thông qua hoạt động của cơ cấu chấp hành đợc điều khiển bằng bộ điều khiển ASC hoặc một bộ điều khiển riêng.
Nếu mô men động cơ cần phải giảm nhanh, để thực hiện đợc điều này có thể dùng phơng pháp đánh lửa trễ hoặc giảm thời gian đánh lửa và giảm l- ợng nhiên liệu. Mô men động cơ đợc giảm bằng cách đánh lửa trễ đợc u tiên.
Điều khiển Lôgic của ASC
Có thể tác dụng phanh để điều khiển độ trợt bánh xe khi vận tốc tới 80km/h. áp suất phanh có thể điều chỉnh riêng từng bánh xe bị động. Mức độ trợt quyết định phanh bánh bên trái hay bên phải để giảm mô men ở bánh xe t- ơng ứng.
Khi điều khiển mô men động cơ, bộ điều khiển ASC quyết định hoạt động theo chế độ “chọn thấp” hoặc “chọn cao”.
Trạng thái “ chọn thấp”: có nghĩa là hoạt động điều khiển hệ thống điều khiển động cơ quyết định bởi độ trợt quay bánh xe trên đờng có hệ số bám thấp, mức độ trợt rất cao.
Trạng thái “ chọn cao”: hoạt động điều khiển hệ thống điều khiển động cơ quyết định bởi độ trợt quay bánh xe trên đờng có hệ số bám cao, độ trợt rất thấp.
Hoạt động của bộ điều khiển theo Trạng thái “ chọn cao”: ở V<20km/h. Trạng thái “ chọn thấp” : ở V>20km/h.
Tuỳ thuộc vào mức độ trợt ở từng trờng hợp cụ thể mà áp suất phanh đ- ợc điều chỉnh ở bánh sau trái hoặc sau phải. Mô men động cơ giảm tuỳ thuộc vào quá trình điều khiển dựa trên tiêu chuẩn “ chọn thấp” và “ chọn cao” và độ trợt bánh xe. V (km/h) 15 0 15 0 RS RS VRL VFL VRR VFR t Md=160 Nm Md=120 Nm RL=30 bar RR=30 bar
Điều khiển ban đầu của động cơ/phanh
Trạng thái “ chọn cao” điều khiển ở V<20km/h. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
RS: ngỡng điều khiển áp suất phanh và mô men động cơ. Điều khiển ở trạng thái “chọn cao”
Tác dụng phanh và điều chỉnh động cơ cùng đợc điều khiển, áp suất phanh đợc điều chỉnh ở từng bánh xe. ASC điều khiển ở tốc độ <20km/h, trạng thái “chọn cao” đợc giữ tới khi v=40km/h.
Sau khi tốc độ > 40km/h, hệ thống chuyển sang chế độ “chọn thấp”. Điều khiển ở trạng thái “chọn thấp”
Khi ở trạng thái điều khiển “chọn thấp”, trọng tâm là tính ổn định của xe. Điều này giải thích tại sao mô men động cơ giảm thực chất tới giá trị nhất định, lu tâm đến mức độ trợt cao hơn ở bánh xe bên hoặc bên phải. Nếu cần thiết có thể tác dụng phanh ở tốc độ tối đa là 80 km/h.
3-3 Giải pháp tích hợp Điều khiển phanh và lực kéo của ôtô thông qua hệ thống phanh abs/ASC+t có bình tích năng.
Hình 3-9. Bố trí các cụm chi tiết hệ thống phanh ABS-TRC trên xe ô tô
Cơ cấu chấp hành TRC Công tắc khởi động số trung gian Công tắc đèn phanh
Rơ le mô tơ TRC Cảm biến bánh
xe sau Động cơ & ECT