Chuyên đề Hệ thống chống trượt TCS trên xe volkswagen

iểm soát xe ,gây tiêu hao nhiên liệu hơn so với các dòng xe có trang bị hệ thống TCS.Vậy ta có thể thấy sự cần thiết phải trang bị hệ thống TCS trên xe là rất cần thiết vì nó giúp ta dễ điều khiển xe hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn khi ta điều khiển xe như các tình trạng trên. Phần II: Cấu tạo của hệ thống trên xe. I) Các chi tiết và nguyên lý làm việc của hệ thống TCS. Cấu tạo: 1) BỘ CHẤP HÀNH BƯỚM GA PHỤ Vị trí: được đặt ở gần họng gió. Điểu khiển bởi tín hiệu từ ECU ABS & TCS. Công dụng: Điều khiển góc mở bướm ga theo tin hiệu nhận được từ ECU ABS & TCS. Cấu tạo: Là một motor bước, bao gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây, một trục rô to và một bánh răng để dẫn động trục bướm ga. 2) CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA PHỤ. Vị trí: Gắn ở trục cánh bướm ga phụ. Hoạt động: Biến vị trí cánh bướm ga thành tín hiệu điện áp chuyển về ECU ABS và TCS thông qua ECU ECT và động cơ. 3) BỘ CHẤP HÀNH PHANH TCS. Gồm: Cụm bơm: Công dụng: Tạo áp suất dầu Bộ chấp hành phanh: Công dụng: Để truyền áp lực dầu và xả dầu ở xy lanh bánh xe A) CỤM BƠM : gồm bơm và bình tích năng   - Bơm: Bơm kiểu piston. Bơm dầu từ bình dầu xy lanh phanh chính, tăng áp suất và đưa đến bình tích năng. - Bình tích năng: Tích dầu phanh bị nén bởi bơm, cung cấp đến các xylanh bánh xe trong quá trình hoạt động của TCS. Khí N 2 được điền đầy vào bình tích năng để bù lại sự thay đổi thể tích dầu phanh.  SƠ ĐỒ CẤU TẠO CỤM BƠM B) BỘ CHẤP HÀNH PHANH .  Gồm 4 chi tiết:  Van điện cắt bình tích năng: Truyền áp suất dầu đến các xylanh bánh xe khi TCS hoạt động. Van điện cắt xy lanh phanh chính: Ngắt không cho dầu từ xylanh bánh xe hồi về xylanh phanh chính khi TCS hoạt động. Van điện cắt bình dầu: Cho phép dầu trong xylanh bánh xe hồi về bình dầu xylanh chính trong quá trình hoạt động của TCS. Cảm biến áp suất: Theo dõi áp suất bình tích năng và gửi tín hiệu này về ECU ABS để điều khiển bơm. 4) CÔNG TẮC HAY CẢM BIẾN ÁP SUẤT . Có 2 kiểu cảm biến áp suất: loại tiếp điểm và không tiếp điểm. TCS 5) ECU ABS &TCS. ECU ABS & TCS kết hợp chức năng của 2 ECU riêng rẽ. Sử dụng tín hiệu tốc độ từ 4 bánh xe, tính toán mức độ trượt rồi giảm moment xoắn động cơ và tốc độ góc của bánh xe một cách tương ứng. A) Điều khiển tốc độ xe . ECU luôn nhận được tín hiệu từ cảm biến tốc độ ở các bánh xe, nó ước lượng tốc độ xe thông qua tốc độ 2 bánh trước và đưa ra một tốc độ tiêu chuẩn. Khi bánh sau (bánh chủ động) bị trượt quay, tốc độ của nó sẽ lớn hơn tốc độ tiêu chuẩn. ECU ABS & TCS nhận biết được điều này và phát ra những tín hiệu cần thiết kích hoạt hệ thống TCS. Điều kiện bánh xe sẽ được kích hoạt nếu tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn: - Bướm ga chính không được đóng hoàn toàn. - Hộp số phải ở tay số L, 2, D hay R. - Xe phải chạy ở tốc độ > 9km/h , công tắc đèn phanh phải tắt ( nó có thể sáng nếu tốc độ xe < 9km/h ). - Công tắc cắt TCS phải tắt. - ABS không hoạt động. - Hệ thống không được ở chế độ kiểm tra hay chuẩn đoán hư hỏng. B) Điều khiển các rơle : Gồm có 3 rơle Rơ le chính TCS, rơle bướm ga TCS và rơle motor bơm: - Khi không có hư hỏng trong hệ thống TCS, ABS hay hệ thống điện tử điều khiển động cơ, ECU sẽ bật rơle chính TCS và rơle bướm ga TCS.  - Các rơ le bị ngắt khi contact máy OFF hay bất kỳ hệ thống nào vừa kể trên có hư hỏng. Rơle motor bơm: Rơle motor bơm mở khi tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn : - Rơle chính TCS bật  - Tốc độ động cơ > 500 vòng /ph - Cần số ở vị trí khác với P và N - Tín hiệu IDN tắt - Tín hiệu công tắc áp suất bật  Chức năng kiểm tra ban đầu . Bộ chấp hành bướm ga: Khi các điều kiện sau được thỏa mãn, ECU điều khiển cho bướm ga phụ đóng hoàn toàn sau đó mở hoàn toàn để kiểm tra mạch điện tử của bộ chấp hành, cảm biến cũng như hoạt động của bướm ga khi contact ON. Điều kiện :  - Cần số ở vị trí P hay N - Bướm ga chính đóng hoàn toàn - Xe dừng  Van điện bộ chấp hành phanh TCS: Khi các điều kiện sau được thỏa mãn thì ECU ABS & TCS điều khiển cho van điện bộ chấp hành phanh hoạt động và tiến hành kiển tra ngay khi contact bật ON. Điều kiện : - Cần số ở vị trí P hay N - Xe dừng - Máy đang nổ D) Chức năng tự chuẩn đoán : Nếu ECU phát hiện có hư hỏng, đèn báo trên bảng đồng hồ sẽ sáng (nhấp nháy) báo cho người lái biết là đang có hư hỏng. TCS Đèn TCS Mã chuẩn đoán được hiển thị thông qua đèn nháy TCS trên táp lô khi các điều kiện sau được thỏa mãn: - Khóa điện bật ON - Nối giữa chân TC và E1 ở đầu kiểm tra - Xe dừng E) Chức năng dự phòng . Nếu ECU ABS & TCS phát hiện hư hỏng trong khi TCS không hoạt động nó sẽ ngắt tất cả các rơle : Rơle motor TCS, rơle chính , rơle bướm ga không cho TCS hoạt động Khi có sự cố , ECU ngăn không cho TCS hoạt động thì động cơ và hệ thống phanh hoạt động giống như không có TCS II) CÁC CHI TIẾT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TCS. A) Tín hiệu đầu vào. 1) Cảm biến tốc độ bánh xe. a) Nhiệm vụ:  Cảm biến tốc độ bánh xe được gắn ở gần bánh xe, có nhiệm vụ nhận biết về tốc độ góc của bánh xe trong quá trình ôtô hoạt động và báo về cho bộ xử lý trung tâm ABS/TCS ECU b) Cấu tạo cảm biến tốc độ loại HALL : Cảm biến tốc độ bánh xe bao gồm 2 phần: một đĩa nam châm quay được đặt trong cụm may ơ bánh xe, một IC Hall đặt cố định trên cụm may ơ. c) Nguyên lý làm việc:  Khi bánh xe quay => đĩa nam châm gắn với trục bánh xe quay theo => từ trường biến thiên. Cảm biến Hall cảm nhận được sự biến thiên này và tạo tín hiệu điện áp đầu ra tương ứng Hiệu ứng Hall là một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi áp dụng một từ trường vuông góc lên một bản làm bằng kim loại hay chất bán dẫn hay chất dẫn điện nói chung (thanh Hall) đang có dòng điện chạy qua. Lúc đó người ta nhận được hiệu điện thế (hiệu thế Hall) sinh ra tại hai mặt đối diện của thanh Hall. Tỷ số giữa hiệu thế Hall và dòng điện chạy qua thanh Hall gọi là điện trở Hall, đặc trưng cho vật liệu làm nên thanh Hall. Hiệu ứng này được khám phá bởi Edwin Herbert Hall vào năm 1879 Cơ chế hiệu ứng Hall trên một thanh Hall kim loại . 1: electron . 2: thanh Hall. 3: nam châm . 4: từ trường . 5: nguồn điện. Màu đỏ trên thanh Hall thể hiện sự tập trung của điện tích dương, còn màu xanh, ngược lại, là nơi tập trung điện tích âm. Trên các hình B, C, D, chiều của nguồn điện và/hoặc từ trường được đổi ngược 2) Công tắc TCS và đèn báo TCS. Làm việc để báo cho người điều khiển xe biết hệ thống Đèn cảnh báo bố trí trên đồng hồ sẽ chớp liên tục khi hệ thống TCS đang hoạt động. 3) Công tắc báo phanh. Công tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã được đạp xuống và truyền tín hiệu đến ECU 4) Cảm biến vị trí bướm ga. a. Chøc n¨ng : C¶m biÕn vÞ trÝ b­ím ga ®­îc g¾n víi trôc cña b­ím ga . Nã biÕn ®æi gãc më cña b­ím ga thµnh tÝn hiÖu ®iÖn ¸p vµ göi tÝn hiÖu ®iÖn ¸p nµy ®Õn ECU. b. CÊu t¹o vµ nguyªn lý : C¶m biÕn vÞ trÝ b­ím ga lµ mét biÕn trë hay mét triÕt ¸p. Nã cã mét cuén ®iÖn trë cã d¹ng nöa vßng trßn, mét ®Çu nèi mass vµ ®Çu kia nèi víi nguån ®iÖn ¸p tõ ECU. Mét l¸ tr­ît nèi víi trôc xoay cña b­ím ga tr­ît trªn cuén d©y ®iÖn trë. Khi vÞ trÝ b­ím ga thay ®æi l¸ tr­ît trªn cuén ®iÖn trë thay ®æi. NÕu b­ím ga ®ãng l¸ tr­ît sÏ ë cuèi phÝa nèi mass cña cuén ®iÖn trë , chØ cã mét tÝn hiÖu ®iÖn ¸p nhá göi ®Õn ECU. Khi b­ím ga më cµng réng th× l¸ tr­ît vÒ phÝa ®Çu cuén ®iÖn trë nèi nguån cµng nhiÒu , tÝn hiÖu ®iÖn ¸p göi ®Õn ECU t¨ng lªn. §é lín cña tÝn hiÖu ®iÖn ¸p cho ECU biÕt vÞ trÝ cña b­ím ga. 5) Bộ chấp hành bướm ga phụ. a. Khái niệm: Khi xe khởi hành hay tăng tốc ở những đường có hệ số ma sát thấp, các bánh xe chủ động bị trượt quay.Khi đó để điều khiển được công suất của động cơ thì người lái phải giảm bớt lượng khí nạp bằng cánh đóng bớt bướm ga như thế nào để đảm bảo tốc độ chuyển động của ô tô là tối ưu, sự trượt của các bánh xe chủ động không xảy ra, đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu cho ô tô luôn luôn gây ra khó khăn cho lái xe ngay cả đối với những người có nhiều kinh nghiệm. §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy, ë mét sè xe hiÖn nay cã l¾p thªm bé chÊp hµnh b­ím ga phô. Còng gièng nh­ b­ím ga chÝnh, bé chÊp hµnh b­ím ga phô còng ®­îc g¾n ë häng giã, ®iÒu khiÓn l­îng khÝ n¹p vµo ®éng c¬. Nh­ng kh¸c víi b­ím ga chÝnh (®é më cña b­ím ga chÝnh hoµn toµn phô thuéc vµo ng­êi l¸i) th× ë b­ím ga phô gãc më cña nã hoµn toµn phô thuéc vµo tÝn hiÖu tõ ECU TCS mµ kh«ng phô thuéc vµo ng­êi l¸i. Do ®ã khi mµ sù tr­ît gi÷a b¸nh xe chñ ®éng víi mÆt ®­êng x¶y ra (do t¨ng tèc hoÆc khëi hµnh ...) ECU sÏ nhËn biÕt ®­îc sù tr­ît nµy th«ng qua c¸c c¶m biÕn ®Æt t¹i c¸c b¸nh xe, ECU sÏ tÝnh to¸n ®Ó ®iÒu khiÓn bé chÊp hµnh b­ím ga phô ®ãng mét phÇn hay ®ãng hoµn toµn b­ím ga phô. Nh­ vËy, sÏ gi¶m ®­îc m« men xo¾n cña ®éng c¬, gi¶m m« men kÐo ë b¸nh xe chñ ®éng, gi¶m ®­îc sù tr­ît quay cña b¸nh xe chñ ®éng. b . CÊu t¹o Bộ chấp hành bướm ga phụ bao gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây và một rô to, hoạt động như một mô tơ bước.Trên trục rô to được gắn một bánh xe chủ động được ăn khớp với một bánh răng (bánh răng này được gắn ở đầu trục của bướm ga phụ).Khi mà tín hiệu từ ECU được gửi đến bộ chấp hành bướm ga phụ điều khiển mô tơ quay làm thay đổi góc mở bướm ga phụ Khi mµ sù tr­ît gi÷a b¸nh xe chñ ®éng víi mÆt ®­êng kh«ng x¶y ra th× bé chÊp hµnh b­ím ga phô kh«ng ho¹t ®éng hay b­ím ga phô më hoµn toµn . NghÜa lµ toµn bé l­îng khÝ n¹p qua b­ím ga chÝnh sÏ ®­îc ®­a ®Õn ®­êng èng n¹p cña ®éng c¬ . Bé xö lý trung t©m ECU TCS a) NhiÖm vô . ECU TCS sö dông c¸c tÝn hiÖu tõ c¸c c¶m biÕn tèc ®é b¸nh xe vµ tÝnh to¸n møc ®é tr­ît gi÷a c¸c b¸nh xe víi mÆt ®­êng , råi gi¶m m« men xo¾n cña ®éng c¬ vµ tèc ®é gãc b¸nh xe mét c¸ch t­¬ng øng. V× vËy ®iÒu khiÓn ®­îc tèc ®é b¸nh xe. Bªn c¹nh ®ã ECU TCS cßn cã chøc n¨ng kiÓm tra ban ®Çu , chÈn ®o¸n vµ dù phßng . b) CÊu t¹o . ECU TCS cã cÊu t¹o rÊt phøc t¹p: Bao gåm c¸c phÇn tö vi xö lý, xö lý tÝn hiÖu ®Çu vµo, xö lý trung gian, xö lý tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña bé chÊp hµnh . c) Nguyªn lý . ECU TCS liªn tôc nhËn c¸c tÝn hiÖu tõ 4 c¶m biÕn tèc ®é b¸nh xe, vµ nã còng liªn tôc tÝnh tèc ®é cña tõng b¸nh xe cïng lóc ®ã nã ­íc l­îng tèc ®é xe trªn c¬ së tèc ®é cña 2 b¸nh sau vµ ®Æt ra mét tèc ®é ®iÒu khiÓn tiªu chuÈn . NÕu ®¹p ga ®ét ngét trªn ®­êng tr¬n vµ c¸c b¸nh sau (b¸nh chñ ®éng) b¾t ®Çu tr­ît quay, tèc ®é b¸nh sau sÏ v­ît qu¸ tèc ®é tiªu chuÈn. V× vËy ECU sÏ göi mét tÝn hiÖu ®ãng bít b­ím ga phô ®Õn bé chÊp hµnh b­ím ga phô, cïng lóc ®ã nã göi mét tÝn hiÖu ®Õn bé chÊp hµnh phanh TCS ®Ó cÊp dÇu phanh cao ¸p ®Õn c¸c xilanh phanh b¸nh sau. Van ®iÖn 3 vÞ trÝ cña bé chÊp hµnh ABS ®­îc chuyÓn chÕ ®é ®Ó ®iÒu khiÓn ¸p suÊt dÇu phanh b¸nh sau vµ v× vËy tr¸nh cho b¸nh sau kh«ng bÞ tr­ît quay. TCS Khi khëi hµnh hay t¨ng tèc ®ét ngét nÕu c¸c b¸nh sau bÞ tr­ît quay tèc ®é cña chóng sÏ kh«ng khíp víi tèc ®é quay cña c¸c b¸nh tr­íc. ECU TCS biÕt ®­îc t×nh tr¹ng nµy vµ kÝch ho¹t hÖ thèng TCS 1) ECU TCS ®ãng b­ím ga phô gi¶m l­îng khÝ n¹p vµ v× vËy gi¶m m« men xo¾n cña ®éng c¬. 2) Cïng lóc ®ã nã ®iÒu khiÓn c¸c van ®iÖn cña bé chÊp hµnh TCS vµ ®Æt bé chÊp hµnh ABS ë chÕ ®é t¨ng ¸p. Áp suÊt dÇu phanh t¹o ra bëi b¬m TCS cung cÊp ¸p suÊt thÝch hîp ®Õn c¸c xilanh phanh b¸nh xe ®Ó t¹o hiÖu qu¶ phanh. 3) Khi phanh b¾t ®Çu t¸c dông sù t¨ng tèc cña c¸c b¸nh sau b¾t ®Çu gi¶m vµ ECU TCS chuyÓn van ®iÖn 3 vÞ trÝ cña ABS vÒ chÕ ®é gi÷. 4) NÕu sù t¨ng tèc cña c¸c b¸nh sau gi¶m qu¸ nhiÒu nã chuyÓn van ®Õn chÕ ®é gi¶m ¸p lµm gi¶m ¸p suÊt dÇu trong xilanh phanh b¸nh xe vµ kh«i phôc l¹i sù t¨ng tèc cña c¸c b¸nh sau. Nhê lÆp l¹i c¸c ho¹t ®éng nh­ trªn. ECU TCS ®¶m b¶o tèc ®é ®iÒu khiÓn tiªu chuÈn. C¸c ®iÒu kiÖn kÝch ho¹t ®iÒu khiÓn tèc ®é b¸nh xe. §iÒu khiÓn tèc ®é b¸nh xe sÏ ho¹t ®éng nÕu tÊt c¶ c¸c ®iÒu kiÖn sau ®©y ®­îc tho¶ m·n B­ím ga chÝnh kh«ng ®­îc ®ãng hoµn toµn. Hép sè ph¶i ë c¸c sè L , 2, D , hay R. Xe ph¶i ch¹y ë tèc ®é lín h¬n 9 km/h vµ c«ng t¾c ®Ìn phanh ph¶i t¾t. C«ng t¾c c¾t TCS t¾t. ABS kh«ng ho¹t ®éng. HÖ thèng kh«ng ë chÕ ®é kiÓm tra c¶m biÕn hay chÕ ®é ph¸t m· chÈn ®o¸n. B)Tín hiệu đầu ra. Bơm tuần hoàn: Bơm tuần hoàn được dùng để chuyển dung dịch từ các valve giảm áp trở về các đường ống, và để khắc phục tình trạng mất áp suất phanh do ảnh hưởng từ quá trình làm việc của các valve sẽ rút dung dịch từ hệ thống. Bơm có thể tạo ra áp suất bằng với áp suất trong hệ thống phanh, một số hệ thống rút dung dịch này trở về tới bình chứa ở xilanh chính. Đa số các hệ thống bơm sử dụng một hoặc hai piston, được điều khiển bởi TCS ECU,TCS ECU nhận tín hiệu từ contac hành trình pedan phanh hoặc từ contac áp suất của bộ tích trữ rồi phát tín hiệu điều khiển bơm. Một số hệ thống lưu trữ dung dịch từ các valve trong một bộ tích trữ trước khi khởi động bơm. Phần III: Nguyên lý làm việc của hệ thống TCS trên xe. Sô ñoà khoái quaù trình laøm vieäc cuûa heä thoáng coù theå ñöôïc moâ hình hoaù nhö sau: Caùc baùnh chuû ñoäng tröôït quay Ñieàu khieån vaø ñaùnh giaù Ñieàu khieån moâmen xoaén ñoäng cô vaø löïc phanh Chuyeån ñoäng eâm dòu Caûm bieán ECU TCS ECU ABS Giaûm moâmen xoaén nhôø böôùm ga phuï Phanh baùnh xe chuû ñoäng Cấu trúc hệ thống. Sô ñoà mạch dầu heä thoáng. 1) Ñieàu khieån moâ men xoaén ñoäng cô. ECU lieân tuïc nhaän ñöôïc caùc tín hieäu töø caûm bieán toác ñoä baùnh xe vaø noù cuõng lieân tuïc tính toác ñoä cuûa töøng baùnh xe. Cuøng luùc ñoù, noù öôùc löôïng toác ñoä xe treân cô sôû toác ñoä cuûa 2 baùnh bò ñoäng vaø ñaët ra moät toác ñoä ñieàu khieån tieâu chuaån. Toác ñoä Söï giaûm toác doä baùnh chuû ñoäng Van ñieän boä chaáp haønh Van ñieän 3 vò trí ABS Aùp suaát xylanh baùnh chuû ñoäng Goùc môû böôùm ga Đối với can thiệp thông qua các đơn vị điều khiển động cơ, TCS đã xác định được mô-men xoắn thực tế của động cơ để tính toán một mô-men xoắn lý thuyết của động cơ. Điều này được chuyển đến các đơn vị điều khiển động cơ. Tùy thuộc vào hệ thống quản lý, các đơn vị điều khiển động cơ có các tùy chọn sau đây: ● Mô-men xoắn động cơ được giảm bằng cách điều chỉnh bướm ga. ● Trong trường hợp có sự can thiệp thông qua hệ thống phun, động cơ sẽ giảm lượng phun nhiên liệu. ● Trong trường hợp có sự can thiệp kiểm soát thông qua các hệ thống đánh lửa, xung đánh lửa có thể được giảm hoặc thời điểm đánh lửa có thể được điều chỉnh theo hướng "chậm". ● Trên xe trang bị hộp số tự động, TCS phát đi một tín hiệu để các đơn vị điều khiển hộp số, thay đổi số có thể bị loại bỏ.  Cảm biến tốc độ bánh xe Bánh trước, trái Bánh trước, phải Bánh sau, trái Bánh sau, phải Cụm điều khiển TCS/ABS Mô-men xoắn thực tế của động cơ Mô-men xoắn danh nghĩa của động cơ Bướm ga Kim phun Hệ thống đánh lửa Điều khiển hộp số ECU 2) Ñieàu khieån quaù trình phanh. a) Trong quaù trình phanh bình thöôøng (TCS khoâng hoaït ñoäng): Taát caû caùc van ñieän trong boä chaáp haønh phanh TCS ñeàu taét khi ñaïp phanh. Khi ñaïp phanh vôùi heä thoáng TCS trong ñieàu kieän naøy, aùp suaát daàu sinh ra trong xy lanh chính taùc duïng leân caùc xi lanh ph