khoasdd
Tài xế O-H
CHƯƠNG 2:HỆ THỐNG PHANH, TREO, LÁI
2.1. Hệ thống phanh
2.1.1. Hệ thống phanh trên Lexus RX400H (2007):
Hình 2.1. Sơ đồ phân bố hệ thống phanh trên Lexus RX400H (2007)
Lexus 400H (2007) được trang bị hệ thống phanh trước và sau đều là loại phanh đĩa. Hệ thống phanh được trang bị:
Hệ thống phanh chống bó cứng (ABS).
Hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD).
Hệ thống kiểm soát lực kéo (TRC).
Hệ thống kiểm soát ổn định điện tử (VSC).
Hệ thống phanh khẩn cấp (EBA).
Hệ thống trợ lực phanh (Trợ lực thủy lực).
Hệ thống đèn báo trạng thái phanh.
Hệ thống cảm biến áp suất lốp.
Hệ thống phanh tái sinh (RBS).
Hệ thống điều khiển tích hợp (VDIM).
Bảng 2.1. Thông số cơ bản hệ thống phanh trên Lexus RX400H:
Xy lanh chính | Tham số | Song song |
Đường kính mm | 19,05 | |
Cơ cấu phanh trước | Diện tích đệm ma sát (cm²) | 56,2 x 2 |
Đường kính xi lanh làm việc (mm) | 42,9 x 2 | |
Kích thước đĩa (D x T) (mm) | 334 x 30 | |
Cơ cấu phanh sau | Diện tích đệm ma sát (cm²) | 27,7 x 2 |
Đường kính xi lanh làm việc (mm) | 44,5 | |
Kích thước đĩa (DxT) (mm) | 310 x 18 | |
Phanh tay | Kiểu | Phanh cơ khí |
Đường kính trong của trống (mm) | 190.0 |
Để kiểm soát riêng biệt và độc lập áp suất trong tất cả các xi lanh làm việc, hệ thống điều khiển phanh điện tử (ECB) được sử dụng. Đã triển khai hoạt động chung của hệ thống phanh với hệ thống thu hồi năng lượng.
Sự hợp tác được tực hiện thông qua việc kiểm soát kết hợp áp suất trong xi lanh làm việc và chế độ tái tạo của hộp số. Trong điều khiển kết hợp, việc phân phối lực phanh tối ưu được thực hiện và giảm mức tiêu thụ nhiên liệu.
VDIM (Quản lý Tích hợp Động lực học Xe) là một hệ thống kiểm soát phanh tổng thể của xe giám sát việc kiểm soát phanh, kiểm soát mô-men xoắn của bánh xe và kiểm soát trợ lực lái.
Bảng 2.2. Chức năng các hệ thống của hệ thống phanh trên xe Lexus RX400H:
Kiểm soát phanh | Miêu tả | |
Kiểm soát phanh điện tử (ESB) | Khi nhận được tín hiệu từ bộ điều khiển hệ thống chống bó cứng/chống trượt, kênh điều khiển này thực hiện điều khiển áp suất độc lập trong xi lanh làm việc trên tất cả các bánh xe | |
Hợp tác với hệ thống phục hồi năng lượng | Điều chỉnh phanh của các xi lanh làm việc để tối đa hóa việc sử dụng phanh tái tạo trong hộp số. | |
Hệ thống VDIM | ABS (Hệ thống chống bó cứng phanh) | Hệ thống chống bó cứng phanh giúp ngăn bánh xe bị bó cứng khi phanh gấp, phanh gấp hoặc khi phanh trên bề mặt trơn trượt. |
EBD (Điều áp điện tử trong xi lanh làm việc) | Bộ điều chỉnh áp suất điện tử sử dụng bộ điều biến áp suất ABS để phân phối hợp lý lực phanh giữa bánh trước và bánh sau dựa trên các thông số lái. Ngoài ra, hệ thống điều chỉnh lực phanh ở bánh phải và trái khi phanh gấp trên đường cong, nâng cao khả năng điều khiển của xe. | |
Trợ lực phanh khẩn cấp | Mục đích chính của bộ trợ lực phanh khẩn cấp là giúp người lái trong quá trình phanh khẩn cấp tạo ra lực cần thiết nếu bản thân người lái không thể làm được và tăng hiệu quả phanh. | |
TRC (Kiểm soát lực kéo) | Hệ thống kiểm soát lực kéo được thiết kế để chống trượt bánh xe khi nhấn mạnh chân ga hoặc khi khởi hành hoặc tăng tốc trên đường trơn trượt. | |
VSC (Chương trình ổn định) | Hệ thống kiểm soát độ ổn định được thiết kế để chống trượt nếu bánh trước hoặc bánh sau lăn nhiều khi vào cua. | |
Hỗ trợ khởi hành ngang dốc hoặc hệ thống dừng xuống dốc | Khi xe bắt đầu di chuyển lên dốc hoặc trơn trượt, hệ thống HAC sẽ phát hiện thời điểm bắt đầu lùi xe và tiến hành điều chỉnh áp suất ở cả 4 xi-lanh công tác để giảm tốc độ lùi xe. | |
Phối hợp với chỉ đạo | Cung cấp sự kết hợp giữa Bộ điều khiển lái trợ lực điện (EPS ESI) và Bộ điều khiển lái tỷ số biến thiên (VGRS ECU) tùy theo điều kiện lái xe. |
2.1.2. Phần cơ:
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh trên xe Lexus RX400H (2007)
Trong đó: 1. Cảm biến tốc độ. 2. Đĩa phanh. 3. Càng phanh. 4. Đường dẫn điện. 5. Bàn đạp phanh. 6. Đường dẫn dầu.
Hình 2.3. Một số bộ phận của hệ thống phanh trên xe
Bảng 2.3. Các thành phần của hệ thống phanh:
Thành phần | Mục đích | ||
Phân phối thủy lực (Với bộ điều biến khối đúc trong phanh áp lực hệ thống) | Phần thủy lực | Các thành phần chính của phần thủy lực là máy bơm, động cơ truyền động bơm, bộ tích lũy, van giảm áp và cảm biến áp suất bộ tích lũy. Phần thủy lực tạo ra áp suất và dự trữ áp suất trong bộ truyền động phanh, được sử dụng trong quá trình phanh. Cảm biến áp suất bộ tích lũy được đặt trong bộ biến điệu áp lực. | |
Phần điều khiển | Các thành phần chính của phần điều khiển là 2 van điện từ ngắt xi lanh chính, 4 van điện từ cấp áp và 4 van điện từ giảm áp. Các van ngắt xi lanh chính 2 chiều được kích hoạt bởi bộ phận kiểm soát chống bó cứng / lực kéo và được thiết kế để mở và đóng kênh giữa xi lanh chính và các xi lanh làm việc. Việc cung cấp áp suất và van giảm áp suất (tất cả trong dòng) được điều khiển bởi bộ điều khiển chống bó cứng/điều khiển lực kéo và được thiết kế để tăng và giảm áp suất tương ứng trong quá trình làm việc xi lanh. Bộ điều biến áp suất được trang bị các cảm biến áp suất trong xi lanh chính và trong các xi lanh làm việc. | ||
Xi lanh phanh chính | Tạo áp suất dầu phanh theo lực tác dụng lên bàn đạp phanh. Trong trường hợp mất điện, áp suất do xi lanh chính tạo ra tương ứng với lực tác dụng lên bàn đạp phanh sẽ được tác động trực tiếp lên các xi lanh phụ. | ||
Mô phỏng bàn đạp phanh | Trong quá trình phanh, nó tạo ra tín hiệu hành trình của bàn đạp phanh tỷ lệ thuận với lực tác dụng lên bàn đạp. | ||
| Bình chứa xy lanh chính | Lưu trữ dầu phanh. | ||
| Mức dầu phanh của cảm biến tiếp xúc (thấp) | Xác định việc giảm mức dầu phanh đến mức khẩn cấp. | ||
| Đơn vị cung cấp điện khẩn cấp | Được thiết kế để ổn định nguồn điện của hệ thống phanh. Bổ sung sự thiếu hụt năng lượng của hệ thống phanh bằng cách xả một tụ điện lớn khi điện áp của nguồn chính giảm xuống dưới 12 V. | ||
| Cảm biến hành trình bàn đạp phanh | Xác định mức độ di chuyển của bàn đạp phanh khi người lái nhấn nó. | ||
| Cảm biến gia tốc góc và dọc xe | Cho biết gia tốc góc quanh trục thẳng đứng. Xác định gia tốc của ô tô theo hướng dọc (tiến và lùi) và theo hướng ngang. | ||
| Cảm biến vị trí trục lái | Xác định hướng và góc quay của trục lái so với vị trí tâm của nó. | ||
| Cảm biến tốc độ bánh xe | Xác định tốc độ quay của mỗi bánh trong 4 bánh. | ||
| Công tắc đèn dừng | Phát hiện áp lực trên bàn đạp phanh. | ||
| Công tắc điều khiển lực kéo (TRC) | Hủy kiểm soát mô-men xoắn của truyền động hybrid. | ||
| Cảm biến kích hoạt phanh đỗ xe | Phát hiện áp lực lên bàn đạp phanh tay. | ||
| Rơle điện 1, 2 bơm phanh | Rơle bao gồm các chế độ tốc độ khác nhau của bơm thủy lực. Nếu một trong các rơle bị hỏng, máy bơm sẽ được bật bằng một rơle khác. | ||
| Rơle chính | Theo lệnh của bộ điều khiển hệ thống chống khóa / chống trượt, rơle chính bật và tắt các van điện từ trong bộ điều biến áp suất. | ||
| Bảng điều khiển | Hiển thị đa thông số | Hiển thị thông báo cho người lái xe về sự cố của hệ thống VSC. | |
| Thiết bị báo hiệu ABS | Bằng cách kích hoạt nó, nó sẽ cảnh báo người lái rằng bộ phận kiểm soát chống bó cứng phanh / kiểm soát lực kéo đã phát hiện ra sự cố trong hệ thống ABS, EBD hoặc trong bộ trợ lực phanh khẩn cấp. | ||
| ECB /Đèn tín hiệu VSC | Bằng cách kích hoạt, nó sẽ cảnh báo người lái về sự cố nhỏ của hệ thống phanh, điều này không ảnh hưởng đến độ lớn của lực phanh đã phát triển (ví dụ: sự cố của phanh tái tạo). | ||
| Đèn cảnh báo phanh | Bằng cách kích hoạt, nó sẽ cảnh báo người lái rằng bộ phận kiểm soát chống bó cứng phanh / kiểm soát lực kéo đã phát hiện ra lỗi trong quá trình phân bổ lực phanh .Nhắc nhở người lái đạp phanh đỗ hoặc cảnh báo mức chất lỏng thấp trong bình chứa xi lanh chính. | ||
| Báo động trượt bánh xe | Khi nhấp nháy, nó cảnh báo người lái về việc kích hoạt hệ thống ABS, VSC hoặc TRC. | ||
| Còi cảnh báo VSC | Cảnh báo người lái bằng âm thanh liên tục về sự cố trong hệ thống thủy lực (áp suất) hoặc sự cố mất điện của hệ thống phanh. Âm thanh ngắt quãng cảnh báo người lái về việc xe bị trượt. | ||
| Bộ điều khiển hệ thống chống khóa / chống trượt | Dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, nó theo dõi trạng thái của ô tô, cùng với bộ điều khiển HV ECU, EPS ECU và VGRS ECU, tính toán giá trị cần thiết của lực phanh và theo đó, điều khiển hoạt động của áp suất bộ điều chế. | ||
| Bộ điều khiển mạch cao áp (HV ECU) | Khi nhận được tín hiệu từ bộ điều khiển hệ thống chống bó cứng, chống trượt, nó sẽ kích hoạt phanh tái tạo. Gửi giá trị mô-men xoắn phanh thực tế của phanh tái tạo đến bộ điều khiển chống bó cứng / kiểm soát lực kéo. Dựa trên các tín hiệu điều khiển đầu ra của bộ điều khiển ABS/TRAC, điều chỉnh mô-men xoắn của hộp số hybrid trong quá trình vận hành hệ thống kiểm soát ổn định, kiểm soát lực kéo và kiểm soát hành trình thích ứng* với máy đo khoảng cách định vị. | ||
| bộ điều khiển EPS | Hoạt động cùng với Bộ điều khiển Chống bó cứng/Kiểm soát Trượt, điều chỉnh lượng mô-men xoắn hỗ trợ cho hệ thống lái trợ lực điện. | ||
| Bộ điều khiển lái với tỷ số truyền thay đổi chế độ | Hoạt động cùng với bộ điều khiển hệ thống chống khóa / chống trượt, nó đặt góc quay của các bánh xe điều khiển. | ||
2.1.2.1. Hệ thống ABS:
Để điều khiển chống bó cứng bánh xe, trên xe được trang bị bốn cảm biến tốc độ bánh xe, ECU chứa chương trình chống bó cứng và bộ chấp hành ABS. Bộ chấp hành được bố trí trên đường dầu thủy lực đóng vai trò trung gian giữa bàn đạp phanh và cơ cấu phanh. Khi phát hiện bó cứng, ECU có nhiệm vụ điều khiển bộ chấp hành thay đổi giá trị áp lực dầu đến cơ cấu phanh theo 3 chế độ:
Giai đoạn tăng áp lực phanh: ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý và điều khiển bộ chấp hành ABS mở các van điện số 10, 11, 12, 13, 20, 21.
Hình 2.4.1. Sơ đồ thủy lực khi tăng áp lực phanh
Giai đoạn giữ áp lực phanh: ECU điều khiển bộ chấp hành ABS đóng tất cả van điện để giữ áp lực dầu không đổi.Hình 2.4.2. Sơ đồ thủy lực khi giữ áp lực phanh
Giai đoạn giảm áp lực phanh: Các van điện 14, 15, 18, 19 sẽ được mở ra.
Hình 2.4.3 Sơ đồ thủy lực khi giảm áp lực phanh
Các giai đoạn trên được lặp đi lặp lại liên tục cho đến khi kết thúc quá trình phanh. Với các dòng xe cao cấp như hybrid thì vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu. Vì vậy, cần thiết phải có thêm các hệ thống khác để giúp tăng mức độ an toàn và hỗ trợ người lái trong quá trình phanh.
2.1.2.2. Hệ thống EBA:
Khi phát hiện người lái có hành động phanh gấp, hệ thống EBA sẽ tự động tăng nhanh áp lực dầu để làm giảm thời gian chậm tác dụng của cơ cấu phanh. Lúc này, ECU điều khiển mở van điện 12, 13, 20, 21 để áp lực dầu từ bơm và bình tích năng trực tiếp đến các bánh xe.
Hình 2.5. Sơ đồ thủy lực khi EBA hoạt động
2.1.2.3. Hệ thống EBD:
Trong tình huống xe chở một khối lượng lớn, lực quán tính sẽ làm cho trọng lượng dồn về cầu trước khi phanh, dẫn đến quãng đường phanh sẽ lớn hơn. Hoặc khi đánh lái, trọng lượng của xe sẽ dồn sang 2 bánh xe phía ngoài. Hệ thống EBD sẽ giúp phân bố lực phanh một cách tối ưu nhất dựa trên sự phân bố tải trọng lên các bánh xe.
Hệ thống EBD có thể tính được trọng lượng tác động lên từng bánh xe và thay đổi lực phanh ngay lập tức để thích ứng với sự thay đổi trọng lượng đột ngột giúp xe hoạt động ổn định.
Hình 2.6. Sơ đồ thủy lực khi hệ thống EBD tăng lực phanh lên cầu trước
2.1.2.4. Hệ thống TRC:
Hệ thống TRC giúp xe hạn chế trượt khi tăng tốc trên các mặt đường trơn. Khi có một bánh xe quay nhanh hơn các bánh còn lại, hệ thống TRC sẽ tự động điều khiển lực phanh thích hợp để giảm tốc độ của nó, giúp tăng độ bám đường. Đường đi của dầu khi hệ thống TRC tăng lực phanh ở cầu sau.
Trong nhiều trường hợp, việc tự động tăng lực phanh của hệ thống TRC là đủ để giảm sự trượt ở các bánh xe. Tuy nhiên, trên một số xe hiện đại thì hệ thống TRC còn có khả năng giảm động năng truyền từ động cơ đến bánh xe bị trượt. Trong quá trình đó, người lái có thể cảm nhận được sự rung động của bàn đạp ga, cũng giống như sự rung động của bàn đạp phanh khi hệ thống ABS làm việc.
Hình 2.7. Sơ đồ thủy lực khi hệ thống TRC hoạt động
2.1.2.5. Hệ thống VSC:
VSC là một trong những hệ thống an toàn tiến bộ bậc nhất. Hệ thống được thiết kế đặc biệt giúp cho người lái có thể điều chỉnh được hướng chuyển động của xe khi xe bị trượt ngang ngoài ý muốn.
- Hình 2.8.1. Sơ đồ hoạt động của hệ thống VSCHệ thống VSC liên tục theo dõi độ trượt ngang của xe, nhằm điều khiển giữ cho xe chuyển động theo một quỹ đạo ổn định. Khi xảy ra hiện tượng quay vòng thừa hoặc thiếu thì hệ thống VSC sẽ tự động đóng bướm ga đồng thời tăng lực phanh trên từng bánh xe riêng biệt, ở thời điểm thích hợp để giúp khắc phục hiện tượng trượt ngang.
Khi ECU điều khiển trượt phát hiện có hiện tượng trượt ngang xảy ra nhờ các cảm biến: Cảm biến góc lái, cảm biến tốc độ, cảm biến xoay xe, cảm biến gia tốc và cảm biến áp suất dầu phanh, sau đó sẽ tính toán giá trị áp lực phanh thích hợp và cung cấp đến bánh xe cần phanh. Quá trình này được diễn ra một cách tự động, tức là người lái không đặt chân lên bàn đạp phanh.
Hệ thống VSC hiếm khi hoạt động và không phải là hệ thống giúp người lái đi qua khúc cua với tốc độ cao hơn mà phải lái xe đúng với vận tốc quy định là yếu tố hàng đầu quyết định cho sự an toàn.
Hình 2.8.2. Sơ đồ thủy lực khi Hệ thống VSC hoạt động2.1.2.6. Phanh tái sinh RBS:
Công nghệ phanh tái sinh là công nghệ mới; thông minh và hiện đại được trang bị trên xe. Với cơ cấu hoạt động như những hệ thống phanh trước đó nhưng ở hệ thống phanh tái sinh có thể chuyển đổi động năng của xe thành năng lượng điện đến acquy, giúp tăng hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu.
Khi bắt đầu đạp phanh, cầu trước sẽ được kết nối với động cơ điện, lúc này động cơ điện trở thành máy phát cung cấp điện sạc cho acquy đồng thời làm giảm tốc độ của xe. Khi cần gia tốc phanh lớn để dừng xe trong quãng đường ngắn nhất thì ECU sẽ tính toán và điều khiển tăng áp lực dầu phanh thích hợp tác động lên các bánh xe.
Hai vấn đề cơ bản xảy ra khi sử dụng phanh tái sinh:- Một là làm thế nào để phân bố tổng lực phanh yêu cầu giữa phanh tái sinh và phanh ma sát cơ khí để thu lại động năng của xe nhiều nhất có thể.
- Hai là làm thế nào để phân phối tổng lực phanh trên cầu trước; cầu sau và các bánh xe sao cho đạt được trạng thái phanh tôt nhất. Điều này đã được lập trình và điều khiển hoàn toàn tự động bởi ECU.
Hình 2.9. Sơ đồ hoạt động của phanh tái sinh2.1.2.7. Hệ thống DVIM:
Đây là một hệ thống xử lý và điều khiển xe tích hợp; thông minh; hiện đại và mang tính công nghệ rất cao được trang bị trên xe. Hệ thống VDIM tích hợp phanh điều khiển điện tử (ECB); hệ thống chống bó cứng phanh (ABS); hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD); hệ thống điều khiển lực kéo (TRC); hệ thống điều khiển ổn định thân xe (VSC); hệ thống treo biến đổi thích ứng (AVS); trợ lực lái điện tử (EPS) và hệ thống điều khiển góc lái điện tử (VGRS) hoạt động đồng thời cùng nhau chứ không còn ưu tiên trước sau và hoạt động độc lập như trước đây. Hệ thống này là giải pháp giúp nó ngăn chặn các sự cố trượt của lốp xe; trước khi xảy ra thay vì can thiệp để khắc phục sau khi đã xảy ra rồi như hệ thống VSC; điều này chứng tỏ VDIM là một hệ thống an toàn hiện đại bậc nhất được lắp đặt trên xe.
2.1.3. Phần điện:
Hình 2.10.1. Sơ đồ điều khiển hệ thống phanh trên Lexus RX400H (2007) -1
Hình 2.10.2. Sơ đồ điều khiển hệ thống phanh trên Lexus RX400H (2007) - 2
2.2. Hệ thống treo:
2.2.1. Hệ thống treo trên Lexus RX400H:
2.2.1.1. Hệ thống treo trước:
Lexus RX400H (2007) được trang bị hệ thống treo trước độc lập với bộ lò xo cuộn và thanh xoắn giúp giảm thiểu sự rung động và cải thiện độ ổn định trên mọi cấp độ tốc độ. Nó cũng được trang bị bộ giảm xóc MacPherson giúp hấp thụ các va đập từ đường bumpy. Hệ thống này được tích hợp với bộ điều khiển điện tử để giúp điều chỉnh độ cứng của treo phù hợp với tình hình đường đi và tốc độ xe.
*Ưu điểm:
Hình 2.11. Cấu tạo hệ thống treo MacPherson
Thiết kế đơn giản, sử dụng ít linh kiện giúp cho việc sửa chữa bảo dưỡng đơn giản và tiết kiệm hơn. Với việc thường sử dụng cho các bánh trước; hệ thống treo này giúp giảm khối lượng phần đầu xe; giải phóng không gian cho khoang lái.
Hệ thống treo MacPherson được xem là một cấu trúc quan trọng trong cấu trúc va chạm phía trước của ô tô; nên việc chế tạo những chiếc xe vượt qua các vụ va chạm chồng chéo nhỏ; nghiêm ngặt hơn sẽ dễ dàng hơn với hệ thống treo độc lập xương đòn kép.
*Nhược điểm: Hệ thống treo macpherson có bánh xe lắc ngang so với mặt đường. Độ chụm của xe dễ bị lệch hơn và chủ xe cần đi kiểm tra góc đặt bánh xe nhiều hơn.
2.2.1.2. Hệ thống treo sau:
Lexus RX400H (2007) được trang bị hệ thống treo sau độc lập đa liên kết với thanh xoắn, giúp tăng cường tính ổn định và giảm rung lắc khi di chuyển trên đường. Hệ thống này còn có tính năng tự động điều chỉnh độ cứng của lò xo để phù hợp với tình trạng đường đi và tải trọng trên xe.
*Ưu điểm:
Hiệu suất vận hành tốt: Hệ thống treo sau được thiết kế để cung cấp sự ổn định và khả năng kiểm soát tốt trên mọi địa hình.
Tiết kiệm nhiên liệu: Hệ thống treo sau có tính năng tái sử dụng năng lượng, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí thải.
*Nhược điểm:
Chi phí sửa chữa cao: Nếu hệ thống treo sau gặp sự cố, chi phí sửa chữa có thể rất đắt đỏ.
Khó khăn trong việc tìm kiếm phụ tùng thay thế: Do đây là một hệ thống treo đặc biệt, nên việc tìm kiếm phụ tùng thay thế có thể khó khăn và tốn nhiều thời gian.
Khả năng bị hỏng cao hơn so với hệ thống treo trước: Hệ thống treo sau có nhiều bộ phận di chuyển và chịu một lượng lớn các lực tác động, do đó, khả năng bị hỏng cao hơn so với hệ thống treo trước.
Yêu cầu bảo trì thường xuyên: Hệ thống treo sau trên RX400H (2007) yêu cầu bảo trì thường xuyên và định kỳ để đảm bảo tính an toàn và hiệu suất tốt nhất.
2.2.2. Hệ thống treo khí nén (Air Suspension):
Hệ thống treo khí nén - điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý không khí có tính đàn hồi khi bị nén. Với những ưu điểm và hiệu quả giảm chấn của khí nén, nó có thể hấp thụ những rung động nhỏ do đó tạo tính êm dịu chuyển động tốt hơn so với lò xo kim loại, dễ dàng điều khiển được độ cao sàn xe và độ cứng lò xo giảm chấn.
Hình 2.12. Sơ đồ hệ thống treo khí nén
1: Giảm xóc khí nén tự động điều chỉnh độ giảm chấn; 2: cảm biến gia tốc của xe;
3: ECU (hộp điều khiển điện tử của hệ thống treo); 4: Cảm biến độ cao của xe;
5: Cụm van phân phối và cảm biến áp suất khí nén; 6: Máy nén khí;
7: bình chứa khí nén; 8: dường dẫn khí.
Khi hoạt động máy nén cung cấp khí tới mỗi xi lanh khí theo các đường dẫn riêng, do đó độ cao của xe sẽ tăng lên tương ứng tại mỗi xi lanh tuỳ theo lượng khí được cấp vào. Ngược lại độ cao của xe giảm xuống khi không khí trong các xi lanh được giải phóng ra ngoài thông qua các van. Ở mỗi xi lanh khí nén có một van điều khiển hoạt động ở theo hai chế độ bật - tắt (on - off) để nạp hoặc xả khí theo lệnh của ECU. Với sự điều khiển của ECU, độ cứng, độ đàn hồi của từng giảm chấn trên các bánh xe tự động thay đổi theo độ nhấp nhô của mặt đường và do đó hoàn toàn có thể khống chế chiều cao ổn định của xe.
Tổ hợp các chế độ của của "giảm chấn, độ cứng lò xo, chiều cao xe" sẽ tạo ra sự êm dịu tối ưu nhất khi xe hoạt động. Ví dụ: Bạn chọn chế độ "Comfort" thì ECU sẽ điều khiển lực giảm chấn là "mềm", độ cứng lò xo là "mềm" và chiều cao xe là "trung bình". Nhưng ở chế độ "Sport" cần cải thiện tính ổn định của xe khi chạy ở vận tốc cao, quay vòng ngoặt… thì lực giảm chấn là "trung bình", độ cứng lò xo "cứng", chiều cao xe "thấp".
*Các bộ phận chính của hệ thống treo EAS:
Giảm xóc khí nén: Trong mỗi xi lanh, có một giảm chấn để thay đổi lực giảm chấn theo 3 chế độ (mềm, trung bình, cứng), một buồng khí chính và một buồng khí phụ để thay đổi độ cứng lò xo theo 2 chế độ (mềm, cứng). Cũng có một màng để thay đổi độ cao xe theo 2 chế độ (bình thường, cao) hoặc 3 chế độ (thấp, bình thường, cao). Lượng khí vào buồng chính của 4 xi lanh khí thông qua van điều khiển độ cao. Van này có nhiệm vụ cấp và xả khí nén vào và ra khỏi buồng chính trong 4 xi lanh khí nén (phía trước bên phải và trái, phía sau bên phải và trái). Khí nén trong hệ thống được cung cấp bởi máy nén khí.
Cảm biến độ cao xe: Cảm biến điều khiển độ cao trước được gắn vào thân xe còn đầu thanh điều khiển được nối với giá đỡ dưới của giảm chấn. Với hệ thống treo sau, các cảm biến được gắn vào thân xe và đầu thanh điều khiển được nối với đòn treo dưới. Những cảm biến này liên tục theo dõi khoảng cách giữa thân xe và các đòn treo để phát hiện độ cao gầm xe do đó quyết định thay đổi lượng khí trong mỗi xi lanh khí.
Cảm biến tốc độ: Cảm biến này gắn trong công tơ mét, nó ghi nhận và gửi tín hiệu tốc độ xe đến ECU hệ thống treo.
ECU hệ thống treo: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ tất cả các cảm biến để điều khiển lực của giảm chấn và độ cứng của lò xo, độ cao xe theo điều kiện hoạt động của xe thông qua bộ chấp hành điều khiển hệ thống. Bộ chấp hành điều khiển hệ thống treo được đặt ở mỗi đỉnh của mỗi xi lanh khí. Nó đồng thời dẫn động van quay của giảm chấn và van khí của xi lanh khí nén để thay đổi lực giảm chấn và độ cứng hệ thống treo. Bộ chấp hành điều khiển điện tử phản ứng chính xác với sự thay đổi liên tục về điều kiện hoạt động của xe.
2.3. Hệ thống lái
2.3.1. Hệ thống lái trên Lexus RX400H (2007):
Lexus RX400H (2007) được trang bị hệ thống trợ lực lái điện EPS. Nó sử dụng một động cơ điện để cung cấp lực tác động cho tay lái thay vì sử dụng bơm thủy lực như trên các hệ thống lái truyền thống. Hệ thống EPS này giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí thải ra môi trường, đồng thời giúp tăng tính năng ổn định và độ chính xác trong việc điều khiển tay lái của người lái.
Hình 2.13. Cấu tạo trợ lực lái điện trên RX400H (2007)2.3.2. Hệ thống lái điện (EPS):
Hệ thống EPS bao gồm: vô lăng; cụm cột lái có thể thu gọn được lắp lên thân xe; trục trung gian, và cơ cấu lái và cụm mô tơ trợ lực, dẫn động lái. Ví dụ trên xe Tesla sử dụng dẫn động truyền thống gồm thước lái, rotuyn lái trong và rotuyn lái ngoài liên kết với nhau điều khiển các bánh xe dẫn hướng.
Trợ lực điện EPS có mô tơ bố trí trên thước lái. Đây là kiểu bố trí cho các phiên bản xe cao cấp Mercedes, Audi, Lexus… Bộ phần trợ lực gồm mô tơ trợ lực, hộp điều khiển trợ lực được bố trí chung trong cụm động cơ, cảm biến mô men bố trí cơ cấu lái.
Hình 2.14.1. Vị trí chi tiết của hệ thống EPS trên xe Tesla
1. Vô lăng; 2. Cụm cột lái;3. Cụm thước lái bố trí mô tơ trợ lực
Hình 2.14.2. Các bộ phận bố trí trên trục lái
1. Thanh liên kết phía dưới, 2. Thanh liên kết phía trên;
3.Bộ phận trượt hiệu chỉnh vị trí vô lăng; 4.Trục lái;
5.Cụm công tắc điều khiển trên trục lái; 6. Vô lăng
Hình 2.14.3. Cụm thước lái
1. Mô tơ điều khiển trợ lực lái; 2. Thước lái; 3. Chụp bụi,
4. Rotuyn lái trong; 5.Rotuyn lái ngoài.
2.3.2.1. Hộp điều khiển trợ lực lái:
Hộp điều khiển trợ lực lái EPS ECU là một bộ phận kín được gắn trên động cơ. Nó chứa bộ vi xử lý có chương trình điều khiển quyết định tín hiệu điều khiển động cơ trợ lực. ECU được lập trình sẵn với dữ liệu chạy xe, thông số vận hành để tính toán dòng điện cấp cho động cơ, dựa trên tín hiệu được gửi bởi cảm biến mô-men xoắn và tín hiệu dữ liệu CAN từ các hệ thống trên xe (phanh, treo, lái). ECU cũng chứa các chương trình chẩn đoán và báo lỗi có thể truy xuất các thông tin khi sửa chữa.
Hình 2.15.1. Hộp điều khiển trợ lực lái EPS ECU
Hình 2.15.2. Sơ đồ kết nối các tín hiệu điều khiển trợ lực lái2.3.2.2. Động cơ điều khiển trợ lực lái:
Động cơ không chổi than có tích hợp mạch điều khiển điện tử. Động cơ được đặt song song với thước lái và được kết nối với thước lái thông qua đai ốc ổ đĩa và đai cao su và bộ truyền cơ khí. Mô men từ động cơ điện truyền động qua bộ truyền và cơ cấu cơ trợ lực điều khiển bánh xe dẫn hướng.
Hình 2.16. Động cơ điều khiển trợ lực2.3.2.3. Cảm biến mô men:
Cảm biến mô men là bộ phận quan trọng nhất để điều khiển trợ lực. Cảm biến này xác định giá trị mô men cản tại bánh xe dẫn hướng, đây cũng chính là tín hiệu gửi đến ECU để tính toán điều khiển mô men trợ lực. Cảm biến mô men trên xe tesla sử dụng thanh cơ cấu thanh xoắn cơ khí kết hợp bộ cảm ứng điện từ để xác định mô men cản. Ứng với trạng thái cản lớn thanh xoắn sẽ biến dạng một góc lớn, bộ phận cảm ứng sẽ khuếch đại tín hiệu gửi đến ECU.
Hình 2.17. Cảm biến mô men xe Tesla2.3.2.4. Hoạt động hệ thống trợ lực lái:
Khi người lái quay vô lăng, thanh xoắn biến dạng tùy theo mô men cản làm cho điện trở trong phần tử cảm biến mô-men xoắn thay đổi. ECU nhận được sự thay đổi về điện trở này, phân tích thông tin cùng với các đầu vào từ các cảm biến khác của xe, chẳng hạn như tốc độ, góc quay,… ECU sau đó tạo ra tín hiệu hiện tại để cung cấp mức hỗ trợ chính xác cho tình huống.
Động cơ nhận tín hiệu hiện tại từ ECU và chuyển đổi thành chuyển động quay. Vòng quay của động cơ được chuyển đến đai ốc truyền động qua đai cao su và được chuyển thành chuyển động thẳng của thước lái thông qua một loạt vòng bi được đặt trong rãnh xoắn ốc được gia công vào thước lái. Dòng điện và lực của động cơ trên thước lái tỷ lệ thuận với đầu vào mô-men xoắn từ người lái. Tay lái điện nhạy cảm với tốc độ, vì vậy tay lái nhận được nhiều sự trợ giúp hơn ở tốc độ thấp và ít trợ giúp hơn ở tốc độ cao. EPS có 3 chế độ khác nhau: Tiện nghi, Thể thao và Tiêu chuẩn. Tiện nghi cung cấp hỗ trợ lái nhiều nhất. Thể thao cung cấp sự trợ giúp ít nhất, để cung cấp cho người lái phản hồi lái tối đa. Tiêu chuẩn cung cấp một sự cân bằng giữa mô men trợ lực và lực tác động từ người lái.
