Chuyên đề hệ thống treo điện tử

Lực giảm chấn sau đó sẽ tự động điều chỉnh đến mộttrong ba chế độ mềm, trung bình, cứng nhờ TEMS ECU bộ điều khiển điện tử dựa trên chế độ đã lựa chọn và điều kiện lái xe.. Điều khiể

Chương 4: HỆ THỐNG TREO ĐIỆN TỬ

A THẾ NÀO LÀ TEMS

Tems là viết tắt của cụm từ “Toyota Electronically Modulated Suspension” tức là hệ thống treo điều khiển điện tử của Toyota Với hệ thống này, người lái xe có thể dùng công tắc có thể lựa chọn một trong hai chế độ lực giảm chấn của giảm chấn, bình thường hay thể thao, mà người tài xế thích Lực giảm chấn sau đó sẽ tự động điều chỉnh đến mộttrong ba chế độ ( mềm, trung bình, cứng ) nhờ TEMS ECU ( bộ điều khiển điện tử ) dựa trên chế độ đã lựa chọn và điều kiện lái xe Nó làm tăng tính êm dịu chuyển động và cải thiện tính ổn định lái

 ĐẶC ĐIỂM

1 Thay đổi chế độ giảm chấn

Người lái có thể lựa chọn chế độ bình thường hay thể thaobằng công tắc lựa chọn chế độ Khi xe chạy ở chế độ bìnhthường, do phải đảm bảo cho việc duy trì tính êm dịu chuyểnđộng, nên ECU đặt lực giảm chấn ở chế độ mềm Ở chếđộ thể thao, lực giảm chấn được đặt ở chế độ trung bình

VỊ TRÍ CÔNG

TẮC LỰA

CHỌN

LỰC GIẢM CHẤN BÌNH THƯỜNG Mềm

THỂ THAO Trung bình

2 Điều khiển chống chúi đuôi xe

Nó hạn chế đuôi xe chúi xuống khi khởi hành hoặc khităng tốc đột ngột Lúc này ECU đặt lực giảm chấn ở chếđộ cứng làm ổn định chuyển động của xe

3 Điều khiển chống nghiêng ngang

Nó giới hạn độ nghiêng ngang của thân xe khi quay vòng.Lúc đó lực giảm chấn được đặt ở chế độ cứng do đó làmổn định chuyển động của xe

4 Chống chúi mũi

Nó hạn chế chúi xuống khi phanh Lúc đó lực giảm chấnđược đặt ở chế độ cứng , làm ổn định chuyển động củaxe

5 Điều khiển tốc độ cao

Khi xe chuyển động ở tốc độ cao lực giảm chấn được đặt

ở chế độ trung bình, cải thiện khả năng điều khiển

6 Chống chúi đuôi khi chuyển số

Nó hạn chế sự chúi đuôi của những xe có hộp số tựđộng khi khởi hành Khi tay số được chuyển đến các vị tríkhác từ số N hay P, lực giảm chấn được đặt ở chế độcứng

B CÁC BỘ PHẬN CHÍNH

I Vị Trí :

II Cấu Tạo và Hoạt Động :

1 Công tắc lựa chọn :

Công tắc lựa chọn được lắp ở dầm công xôn giữa ( cạnhcần số) và được điều khiển bởi người lái để lựa chọn cácchế độ lực giảm chấn, bình thường hay thể thao

Điện áp 12V tác dụng lên

cực SW-S của TEMS ECU khi

nó ở chế độ thể thao và

0V khi nó ở chế độ bình

thường Đó là cách của

ECU biết được người lái đang

ở chế độ nào

Chế độ Điện cực SW-S

Đĩa rãnh có 20 rãnh được đục xung quanh chu vi của nó vàquay giữa hai đèn LED và hai Transistor quang của cụm cảmbiến tay lái

 Hoạt động

Khi vô lăng quay, đĩa rãnh đục lỗ quay theo Hai đèn LEDphát sáng do dòng điện từ cực Vs của TEMS ECU chạy qua.Ánh sáng từ đèn LED chiếu qua đĩa rãnh đén các transitor bịchắn một cách gián đoạn do các lỗ trên đĩa rãnh đặt giữatransitor và đèn LED Transitor quang bật tắt liên tục do ánhsáng của đèn LED

Các transitor ( Tr1 và Tr2 ) sinh ra các tín hiệu tắt mở theo tínhiệu tắt mở của transitor quang Vì vậy, dòng điện từ cựcSS1 và SS2 của TEMS ECU chạy qua Tr1 và Tr2 phụ thuộc tínhịêu tắt mở này từ transitor quang Nếu quy ước thời giandòng điện chạy qua là 1 và không chạy qua là 0 thì sẽ cócác tín hiệu như hình vẽ dưới TEMS ECU nhận biết góc vàhướng quay của vô lăng theo sự thay đổi những tín hiệu này.

3 Công tắc đèn phanh:

Công tắc này được gắn trên giá đỡ bàn đạp phanh làmdòng điện 12V tác dụng lên cực STP của TEMS ECU Tín hiệunày được ECU nhận biết phanh có đang đạp hay không Khikhông đạp phanh thì tại cực STP là 0V

4 Cảm biến tốc độ:

Cảm biến này gắn trong công tơ mét, bao gồm một namchâm và một công tắc lưỡi gà Những tín hiệu này đượcgửi đến cực SPD của TEMS ECU để báo cho ECU biết tốc độxe

5 Cảm biến vị trí bướm ga:

Cảm biến này được gắn ở họng hút để cảm nhận độmở của bướm ga Nó gửi các tín hiêu này đến TEMS ECUqua ECU động cơ dưới dạng tín hiệu điện áp.

Một điện áp không đổi 5V từ ECU động cơ được cấp lêncực Vc của cảm biến này

Khi tiếp điểm trượt dọc biến trở theo độ mở bướm ga,điện áp tác dụng lên cực VTA tỷ lệ với độ mở củabướm ga

ECU động cơ biến đổi điện

áp VTA này thành một trong 8

tín hiệu bướm ga khác nhau để

báo cho TEMS ECU biết độ mở

bướm ga Bảng bên đây chỉ ra

điện áp của cực L1, L2 và L3

theo sự thay đổi góc mở bướm

ga, ô trắng chỉ thị điện áp cao ( 5V ), ô đậm

chỉ thị rằng điện áp thấp ( 0V )

6 Công tắc khởi động số trung gian (chỉ

có ở xe có hộp số tự động)

Công tắc này được gắn trên hộp số tự

động và được sử dụng để biết vị trí cần số

Khi cần số ở vị trí N hay P, công tắc này bật

điện áp tại cực NTR của TEMS ECU bằng 0V Vì vậy ECU biếtđược tay số

đang ở vị trí tay số P hay N

Vị trí cần Điện áp

Bộ chấp hành được dẫn động bằng điện tử nên nó cóthể đáp ứng một cách chính xác với các điều kiện hoạtđộng thay đổi liên tục Nam châm điện từ gồm 4 lõi statorvà 2 cặp cuộn dây stator.

Dòng điện qua mỗi cặp cuộn dây stator làm quay namchâm vĩnh cữu được gắn với cần điều khiển giảm chấn.Ecu thay đổi cực của các lõi stator từ Nø sang S hay ngượclại, hay ở trạng thái không phân cực Nam châm vĩnh cữuquay bởi sức hút của lực điện từ do các cuộn dây stator tạora

 Hoạt động

Bốn bộ chấp hành lắp ở 4 giảm chấn được nối song songvà cả 4 bộ đều hoạt động đồng thời Nam châm điện đượcECU kích thích khoảng 0,15 giây mỗi lần

Điện áp tại các cực ECU khi lực giảm chấn thay đổi được chỉ

ra như bảng dưới

 Lực giảm chấn trung bình

Khi lực giảm chấn chuyển từ chế

độ cứng hay mềm sang trung bình,

dòng điện từ cực S+ đến S- của

ECU rồi đến nam châm điện, làm

nam châm vĩnh cửu quay theo chiều

kim đồng hồ đến vị trí trung bình

 Lực giảm chấn mềm

Khi lực giảm chấn chuyển từ chế

độ cứng hay trung bình sang mềm,

dòng điện đi từ cực S- qua S+ của ECU

đến nam châm điện làm nam châm

vĩnh cửu quay ngược chiều kim đồng

hồ đến vị trí mềm

 Lực giảm chấn cứng

Khi lực giảm chấn chuyển từ chế

độ mềm hay trung bình sang cứng,

dòng điện từ cực SOL của ECU đến

nam châm điện làm nam châm vĩnh

cửu quay ngược hoặc theo chiều kim

đồng hồ đến vị trí cứng

8 Giảm chấn:

 Cấu tạo

Về cơ bản thì cấu tạo và hoạt động của giảm chấn giốngnhư kiểu thông thường Tuy nhiên khác ở chỗ lực giảm chấncó thể điều chỉnh bằng cách mở và đóng các lỗ tiết lưuphụ Cần piston và van quay có các lỗ tiết lưu ở 3 mức nhưhình vẽ dưới Khi van quay quay, các lỗ tiết lưu được mở vàđóng như bảng bên phải và lực giảm chấn thay đổi theo 3giai đoạn

 Hoạt động

 Lực giảm chấn nhẹ

Tất cả các lỗ tiết lưu đều mở, dòng dầu đi như hình vẽdưới:

 Lực giảm chấn trung bình

Lỗ B mở, lỗ A và C đóng, dòng dầu như hình vẽ dưới:

 Lực giảm chấn cứng

Tất cả các lỗ đều đóng, dòng dầu dầu như hình vẽ dưới:

9 Đèn báo TEMS:

Các đèn này lực giảm chấn hiện tại, chúng được gắntrong bảng đồng hồ TEMS ECU phát dòng điện từ cực SL, ML,hay FL tuỳ theo lực giảm chấn để bật sáng các đèn như hìnhvẽ dưới Chúng cũng được sử dụng làm các đèn báo chochức năng chẩn đoán cũng như dự phòng

Khoảng 2 giây sau khi khoá điện bật, tất cả 3 đèn điềusáng để kiểm tra xem các đèn LED có sáng hay không.

C.HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TEMS

I Sơ Đồ Mạch Điện :

II Hệ Thống Điều Khiển TEMS :

TEMS ECU điều khiển những mục sau dựa trên những tín hiệutừ cảm biến

1 Các chế độ giảm chấn:

Lực giảm chấn trong quá trình chuyển động bình thườngđược xác định thông qua việc đặt chế độ của công tắc lựachọn Khi công tắt ở chế độ bình thường, lực giảm chấn làmềm, khi công tắc ở chế độ thể thao, lực giảm chấn làtrung bình

Công tắc lựa chọn

BÌNH THƯỜNG THỂ THAO

2 Điều khiển chống chúi đuôi xe:

Nó hạn chế sự chúi đuôi xe khi khởi hành hay khi tăng tốcđột ngột

ECU phát ra dòng điện từ cực SOL, đặt bộ chấp hành ở vịtrí cứng dưới các điều kiện sau:

 ECU nhận thấy rằng tốc độ xe nhỏ hơn 20 km/h

 ECU nhận được tín hiệu của cảm biến vị trí bướm garằng bướm ga mở rộng hay mở đột ngột

Khoảng 3 giây sau khi điều này xảy ra, hay sau khi tốc độ

xe đạt đến 50 km/h, chức năng chống chuối đuôi xe khôngcòn tác dụng Dòng điện từ cực S+ hay S- đến bộ chấphành như trước khi TEMS được đặt ở chế độ cứng Nó thayđổi lực giảm chấn trở về giá trị ban đầu

Công tắc lựa chọn

BÌNH THƯỜNG THỂ THAO

Cứng

CứngMềm

3 Điều khiển chống nghiêng ngang :

Nó hạn chế sự nghiêng ngang của thân xe khi quay vònghay chuyển động trên đường cong hình chữ S

Các tín hiệu của cảm biến tốc độ được gửi đến cực SPD,và các tín hiệu của cảm biến lái được gửi đến cực SS1 vàSS2 của ECU cho phép ECU biết được tốc độ và góc lái hiệntại Sau đó ECU phát ra dòng điện từ cực SOL để đặt bộchấp hành ở vị trí cứng, do đó hạn chế sự nghiêng ngangcủa thân xe

Khi bộ chấp hành được đặt ở vị trí cứng, mối liên hệgiữa tốc độ xe và góc lái được chỉ ra ở đồ thị

Chức năng chống nghiêng ngang mất tác dụng khoảng 2giây sau đó khi nó được kích hoạt và dòng điện từ cực S+

Công tắc lựa chọn

BÌNH THƯỜNG

Mềm Cứng

hay cực S- đến bộ chấp hành như trước khi tems được đặt ở

vị trí cứng Nó thay đổi lực giảm chấn trở về chế độ banđầu

Tuy nhiên, thời gian điều khiển sẽ kéo dài nếu vô lăngđược điều khiển theo kiểu chạy zic-zăc hay khi vô lăng đượcxoay hơn nữa trong quá trình quay vòng khi lực giảm chấn đãđược đặt sẵn ở chế độ cứng

4 Điều khiển chống chúi đầu:

Nó hạn chế hiện tượng chúi đầu xe khi phanh Khi ECU pháthiện tốc độ lớn hơn hoặc bằng 60 km/h và nếu nhận đượctín hiệu từ hệ thống phanh đang hoạt động từ công tắc đènphanh, ECU sẽ phát môt dòng điện từ cực SOL, đặt bộ chấphành ở vị trí cứng, vì vậy hạn chế hiện tượng chúi đầu xe.Điều khiển chống hiện tượng chúi đầu xe mất tác dụngkhoảng 2 giây sau khi công tắc đèn phanh tắt và dòng điện

đi từ cực S+ hay cực S- đến bộ chấp hành như trước khi TEMSđược đặt ở vị trí cứng Nó thay đổi lực giảm chấn về chếđộ được đặt ban đầu

Công tắc lựa chọn

BÌNH THƯỜNG THỂ THAO

Cứng

Trung bình

Cứng

5 Điều khiển tốc độ cao ( chỉ ở chế độ bình thường ):

Nó cải thiện khả năng ổn định lái ở tốc độ cao Khi ECUnhận biết tốc độ xe lớn hơn hoặc bằng 120 km/h, nó phátdòng điện từ cực S+ qua bộ cháp hành đến cực S-, thay đổibộ chấp hành từ vị trí mềm sang vị trí trung bình để tăng lựcgiảm chấn môt chút Vì vậy cải thiện được khả năng láiổn định ở tốc độ cao

Điều khiển tốc độ cao kết thúc khi tốc độ cao giảmxuống dưới 100 km/h và dòng điện lại bắt đầu chạy từ cựcS- đến bộ chấp hành như trước khi TEMS được đặt ở vị trítrung bình Điều này thay đổi lực giảm chấn ban đầu về chếđộ mềm

6 Chống chúi đuôi xe khi chuyển số ( xe hộp số tự động

Điều khiển chống chúi đuối chấm dứt khoảng 5 giây saukhi cần số chuyển từ vị trí khác hay sau khi xe đạt tốc độ lớn

hơn hoặc bằng 15 km/h, dòng điện từ cực S+ hay cực S- đếnbộ chấp hành giống như trước khi TEMS được đặt ở chế độcứng Nó thay đổi lực giảm chấn trở về chế độ được đặtban đầu.

Hệ thống treo khí với những ưu điểm và hiệu quả giảmchấn của khí nén, nó có thể hấp thụ những rung động nhỏhơn do đó tạo ra tính êm dịu chuyển động tốt hơn lò xo kimloại Hệ thống treo khí cũng có những ưu điểm như có thểđiều khiển được độ cao xe và độ cứng của lò xo

Hệ thống treo khí được mô tả trong tài liệu đào tạo nàycho phép điều khiển lực giảm chấn cũng như độ cứng của

lò xo và độ cao xe, ngoài ra nó còn có chức năng dự phòngvà chuẩn đoán Hệ thống này được gọi là “ hệ thống treokhí điện tử” (EMAS)

Lực giảm chấn 3 giai đoạn Mềm, Trung bình,

CứngĐộ cứng lò xo 2 chế độ Mềm, Cứng

Chiều cao xe 2 chế độ *

(xe ở thị trườngMỹ)

Bình thường, Cao

II Đặc Điểm :

EMAS điều khiển lực giảm chấn cũng như độ cứng lò xovà độ cao gầm xe theo các điều kiện hoạt động khác nhauđể tạo ra tính êm dịu chuyển động và tính ổn định lái tốthơn

1 Thay đổi chế độ:

Lực giảm chấn và độ cứng của lò xo được điều khiểnphù hợp với các điều kiện hoạt động khác nhau của xe dựctrên các chế độ lựa chọn bởi công tắc LRC Độ cao gầm xeđược điều khiển phù hợp với các điều kiện hoạt động khácnhau của xe dựa trên các chế độ lựa chọn bởi công tắcđiều khiển độ cao

 Công tắc LRC

Công tắc LRC có 2 vị trí: NORM

( bình thường ) và SPIRT ( thể

thao ) Chế độ NORM chú trọng

tới tính êm dịu chuyển động

và thường được sử dụng khi xe

hoạt động ở điều kiện bình

thường Chế độ SPORT cải

thiện tính ổn định của xe khi xe

qua vòng ngoặt Lực giảm chấn

và độ cứng lò xo ứng với

mỗi vị trí công tắc LRC

 Công tắc điều khiển độ

cao

Công tắc điều khiển độ cao

cho phép lựa chọn giữa 2 vị trí

NORM ( bình thường) và HIGH

( cao ) Chọn vị trí NORM khi lái xe

trên những đoạn bình thường và HIGH khi lái xe trên nhữngđoạn đường xóc.

2 Điều khiển lực giảm chấn và độ cứng lò xo:

Lực giảm chấn và độ cứng lò xo được điều khiển bằngđiệ tử chống lại những hiện tượng ảnh hưởng đến chuyểnđộng của xe như: nghiêng ngang, chúi đầu và đuôi xe vì vậy,đảm bảo tính êm dịu chuyển động và khả năng điều khiển

3 Điều khiển độ cao gầm xe:

Độ cao của gầm xe được điều khiển bằng điện tử ổnđịnh trạng thái thân xe khi chạy ở tốc độ cao và bù lại sựthay đổi trong việc phân bố tải trọng

B CÁC BỘ PHẬN

I Vị Trí :

II Cấu Tạo Và Hoạt Động :

1 Điều khiển lực giảm chấn và độ cứng lò xo:

a) Công tắc LRC

Công tắc RLC được lắp ở hộp che dầm đỡ giữa và đượcđiều khiển bởi nhười lái để lựa chọn lực giảm chấn và độcứng của lò xo hệ thống treo Công tắc này có thể chọnmột trong 2 vị trí NORM và SPORT

Ở vị trí NORM, điện áp 12V tác dụng lên cực TSW của ECUhệ thống treo Ở vị trí SPORT điện áp giảm xuống còn 0V vìthế, ECU nhận biết được những chế độ này Khi chọn vị tríSPORT, đèn báo LRC ở bảng đồng hồ bật sáng

b) Cảm biến lái

Cảm biến lái được gắn vào cụm công tắc đèn xi nhan,nó phát hiện góc và hướng quay của tay lái Cấu tạo càchức năng tương tự như ở TEMS

Góc và hướng quay của vô lăng được phát hiện bởi các tínhiệu bật- tắt gửi đến SS1 và SS2 của ECU

c) Công tắc đèn phanh

Công tắc này được gắn vào giá bắt bàn đạp, nó bật khiđạp phanh và gửi tín hiệu đến ECU cho đến khi nhả chânphanh

d) Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến này được gắn ở họng

hút và cảm nhận bằng

điện tử độ mở bướm ga

Dữ liệu này được gửi đến

cực L1, L2 và L3 của ECU hệ thống treo qua ECU động cơ &hộp số

Cấu tạo và chức năng của nó giống như loại cảm biến

vị trí bướm ga dùng cho TEMS

Cảm biến vị trí bướm ga phụ được dùng cho hệ thống TRC (điều khiển chống trượt quay bánh xe ) và nó không có liênquan gì đến việc điều khiển treo khí

e) Cảm biến tốc độ số 1

Cảm biến tốc độ số 1 sinh ra 20 tín hiệu trong một vòngquay của trục rôto, trục này được dẫn động bởi trục ra củahộp số qua bánh răng bị động Tần số của các tín hiệuđược biến thành 4 tín hiệu trong một vòng quay của trục rôtobởi mạch biến đổi xung trong bảng đồng hồ và gửi đến ECUf) Bộ chấp hành điều khiển hệ thống treo

 Cấu tạo

Bộ chấp hành điều khiển hệ thống treo được đặt ở đỉnhcủa mỗi xylanh khí Nó dẫn động van quay của giảm chấnvà van khí của xylanh khí nén một cách đồng thời để thayđổi lực giảm chấn và độ cứng hệ thống treo

Cần điều khiển van khí quay cùng với cần điều khiển vanquay Hai cần điều khiển này được nối với nhau bằng mộtcặp bánh răng

Bộ chấp hành được dẫn

động bằng điện từ để có

thay đổi liên tục về điều

kiện hoạt động của xe Nam

châm điện bao gồm 4 lõi

stator để quay nam châm vĩnh

cửu nối với cần điều khiển

van khí

ECU thay đổi sự phân cực

của lõi stator từ cực N thành S hay ngược lại, để lõi ở trạngthái không phân cực Nam châm vĩnh cửu quay bởi lực hútđiện từ do các cuộn stator sinh ra

 Khi vị trí cần thay đổi từ vị trí cứng hay mềm sang trungbình, dòng điện chạy từ cực FCH của ECU đến bộ chấphành