TỔNG QUAN
Với sự phát triển kinh tế, ô tô ngày càng trở thành phương tiện thiết yếu, nâng cao chất lượng cuộc sống và hỗ trợ phát triển kinh tế Do đó, hiểu biết về ô tô là rất quan trọng Khi mua xe, cần lựa chọn hệ thống dẫn động phù hợp với nhu cầu sử dụng, bao gồm 2WD (dẫn động cầu trước hoặc cầu sau), 4WD và AWD, mỗi loại đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
Để nắm bắt rõ hơn về hàm lượng khoa học – kỹ thuật và ứng dụng công nghệ hiện đại trong ngành ô tô, chúng em đã chọn đề tài “Tìm hiểu hệ thống dẫn động xDrive trên xe BMW” cho đồ án tốt nghiệp, với sự cho phép của bộ môn và thầy hướng dẫn Nội dung nghiên cứu sẽ tập trung vào việc phân tích và đánh giá hệ thống dẫn động này.
- Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive
- Nguyên tắc hoạt động của hộp số phụ
- Sự phối hợp của hệ thống xDrive với các hệ thống khác trên xe ( hệ thống DSC )
- Các tính năng mới của xDrive trên dòng xe BMW
Dựa trên lý thuyết đã học về ô tô và các nghiên cứu trước đây về hệ thống dẫn động như 2WD, 4WD, và AWD, chúng em đã tiến hành nghiên cứu hệ thống dẫn động mới xDrive trên dòng xe BMW Thông qua việc kế thừa và học hỏi từ các đồ án, báo cáo và thông tin trên các tạp chí khoa học, chúng em mong muốn tìm hiểu sâu hơn về công nghệ tiên tiến này trong ô tô.
Sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
Để có hướng nghiên cứu phù hợp, bạn nên tham khảo tài liệu chuyên ngành từ các hãng, tài liệu trên internet, sách báo nước ngoài, cũng như tài liệu chuyên ngành ô tô có sẵn trong thư viện và nhiều nguồn tài liệu khác.
Nhóm em đã thực hiện nghiên cứu về hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian xDrive của BMW, một phần quan trọng trong ô tô và hệ thống khung gầm Nội dung chính của đề tài tập trung vào hệ thống treo, bao gồm bánh xe, trục truyền động đến 2 cầu xe, bán trục cầu xe và vi sai điều chỉnh lực Đồng thời, chúng em cũng xem xét hai bộ phận thiết yếu là động cơ và hộp số, cùng với việc phân tích các chức năng hoạt động của hệ thống AWD thông qua nhiều cảm biến như cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến góc đánh lái và cảm biến đo gia tốc Kết quả cuối cùng là một báo cáo hoàn chỉnh về hệ thống dẫn động 4 bánh xDrive của BMW.
TÌM HIỂU CHUNG VỀ CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG TRÊN Ô TÔ
Hệ thống dẫn động 2WD
Hình 1.1 Hình ảnh của chiếc xe trang bị hệ thống 2WD
1.1.1 Hệ thống dẫn động cầu trước (FWD)
Khoảng 70% xe mới hiện nay sử dụng dẫn động cầu trước do động cơ thường được đặt ở phía trước, giúp giảm chi tiết cấu thành và hạ thấp chi phí sản xuất Kiểu dẫn động này cũng làm giảm khối lượng xe, từ đó tiết kiệm nhiên liệu Thiết kế gọn gàng và đơn giản không cần trục truyền động và trục cầu sau, cho phép bố trí dễ dàng các hệ thống phụ trợ như treo, phanh, dẫn nhiên liệu và khí xả Điều này cũng tạo ra không gian nội thất rộng rãi hơn và tăng diện tích khoang hành lý do không còn cần thiết phải có những hốc lớn cho cơ cấu truyền động.
Hệ thống dẫn động cầu trước, mặc dù có nhiều ưu điểm, vẫn tồn tại một số nhược điểm ảnh hưởng đến khả năng vận hành của xe Một trong những vấn đề chính là sự phân bố trọng lượng không đều, khi phần đầu xe nặng hơn, dẫn đến việc xe khó có thể tăng tốc nhanh và thường thua thiệt so với xe dẫn động cầu sau trên các đoạn đường thẳng.
Hệ thống dẫn động bánh trước (FWD) thường gặp phải hiện tượng mất lái khi vào cua do trọng lượng dồn về phía trước, khiến phần đuôi xe nhẹ hơn và bánh sau dễ bị trượt, đặc biệt trên mặt đường trơn trượt Thêm vào đó, sự phân bố trọng lượng không đồng đều giữa cầu trước và cầu sau khiến bánh trước chịu tải nặng hơn, trong khi bánh sau chỉ đóng vai trò nâng đỡ và hỗ trợ chuyển động của xe.
1.1.2 Hệ thống dẫn động cầu sau (RWD)
Hệ thống dẫn động cầu trước (FWD) có những nhược điểm mà hệ thống dẫn động cầu sau (RWD) khắc phục hiệu quả Việc chuyển nhiều kết cấu cơ khí từ trước ra sau giúp cải thiện sự cân bằng trọng lượng, từ đó nâng cao khả năng vận hành ổn định của xe Bên cạnh đó, việc phân bố trọng lượng đồng đều giữa hai cầu cũng giúp tăng tuổi thọ và độ bền cho các chi tiết cơ khí, hệ thống phanh và hệ thống treo trên xe.
Thiết kế chủ động quay của các bánh sau cung cấp lực đẩy thay vì lực kéo, giúp xe tăng tốc nhanh chóng bằng cách dồn năng lượng về phía sau, từ đó tăng khả năng bám đường cho các bánh dẫn động Điều này đặc biệt hiệu quả cho những xe cần tăng hoặc giảm tốc độ nhanh, lý do khiến nhiều nhà sản xuất chọn thiết kế RWD cho xe thể thao và xe đua tốc độ.
Hệ thống RWD gặp phải một số hạn chế như chi phí sản xuất cao, hệ truyền động phức tạp và tăng trọng lượng xe, dẫn đến tiêu thụ nhiên liệu cao hơn Tuy nhiên, nhờ vào tiến bộ khoa học và kỹ thuật, nhiều nhược điểm này đang được khắc phục Các hệ thống treo độc lập cho phép tối ưu hóa không gian cabin, trong khi hệ thống kiểm soát hành trình và ổn định thân xe giúp cải thiện khả năng vận hành trên đường trơn trượt Thêm vào đó, việc phát triển lốp xe phù hợp và sử dụng vật liệu nhẹ cũng mang lại hiệu quả tích cực cho xe RWD.
Hệ thống dẫn động 4WD
Hình 1.2 Hình ảnh của chiếc xe trang bị hệ thống 4WD và 2WD
Hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian (4WD) cho phép người điều khiển chuyển đổi giữa chế độ 2 bánh và 4 bánh thông qua một cơ cấu gài điện Khi hoạt động ở chế độ 2 bánh (ký hiệu là 2H), hệ thống truyền mômen xoắn tới bánh sau giống như xe dẫn động cầu sau (RWD) Ở chế độ 4 bánh (ký hiệu là 4H), hệ thống có thể hoạt động với các cấp độ Low hoặc High khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất.
Hệ thống dẫn động 4 bánh bán thời gian 4WD được các nhà sản xuất xe hơi chế tạo để giúp xe vượt qua những địa hình khó khăn mà hệ thống 2 bánh không thể xử lý Ví dụ, khi xe có dẫn động cầu trước phải đối mặt với một vũng lầy lớn, bánh trước có thể bị lún do thiếu độ bám Trong trường hợp này, nếu có cơ cấu chuyển mômen xoắn linh hoạt giữa bánh trước và bánh sau, xe sẽ dễ dàng vượt qua vũng lầy Các mẫu xe 4WD thường có chế độ dẫn động Low và High; chế độ Low cung cấp momen xoắn cao hơn cho những đoạn đường gồ ghề, dốc hoặc sình lầy Khi hoạt động ở chế độ này, xe thường được trang bị thêm bộ khoá vi sai trung tâm để giảm thiểu chênh lệch không cần thiết.
Hệ thống khóa vi sai giúp phân phối mô men xoắn linh hoạt giữa bánh trước và bánh sau, hỗ trợ xe vượt qua địa hình không bằng phẳng dễ dàng Chế độ High được thiết kế để sử dụng trên các đoạn đường trơn trượt như khi trời mưa hoặc có tuyết, đảm bảo an toàn và hiệu suất tối ưu cho xe.
Hệ thống dẫn động AWD
Hình 1.3 Hình ảnh của chiếc xe trang bị hệ thống AWD
Hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian AWD là công nghệ tiên tiến, cho phép phân phối mômen xoắn linh hoạt đến từng bánh xe, mang lại độ bám đường và khả năng vận hành tối ưu Khác với hệ thống 4WD, AWD luôn hoạt động ở chế độ 4 bánh, đảm bảo hiệu suất cao trong mọi điều kiện địa hình.
Hiện nay, có nhiều mẫu thiết kế hệ thống dẫn động tất cả các bánh (AWD) khác nhau được áp dụng cho các hãng xe, giúp nâng cao khả năng bám đường và ổn định thân xe trong nhiều tình huống Một số hệ thống AWD sử dụng chất lỏng silicon để điều chỉnh tốc độ giữa các trục, và chúng sẽ khóa lại khi có sự chênh lệch tốc độ quá lớn Mặc dù hệ thống AWD cũng phức tạp như 4WD, nhưng công nghệ và mức độ tự động của AWD thường cao hơn.
Các hãng xe như Porsche, Subaru, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Jaguar và Volvo đều trang bị hệ thống dẫn động AWD khác nhau cho từng loại xe, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng đa dạng của khách hàng Đặc biệt, hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian (AWD) xDrive của BMW đến từ vùng Bavaria, Đức, là một ví dụ điển hình cho sự phát triển công nghệ này.
TÌM HIỂU CHUNG VỀ HỆ THỐNG XDRIVE
Giới thiệu về hệ thống dẫn động xDrive
Hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian thông minh xDrive của BMW là công nghệ tiên tiến, mang lại độ bám đường chính xác và ổn định ngay cả trong những khúc cua nhanh xDrive đảm bảo tiếp xúc tối ưu với mặt đường trơn trượt mà không làm giảm cảm giác lái, đặc biệt khi kết hợp với hệ thống dẫn động cầu sau Công nghệ này phân phối lực kéo hiệu quả đến từng bánh xe, giúp tăng tốc ổn định khi ra khỏi khúc cua Trong điều kiện bất lợi, hệ thống cân bằng điện tử DSC (Dynamic Stability Control) hoạt động song song với xDrive, ghi nhận dấu hiệu thiếu lái hoặc thừa lái và nhanh chóng phân phối 100% sức mạnh động cơ đến trục trước hoặc sau Nhờ đó, BMW đã mang đến một hệ thống dẫn động 4 bánh toàn thời gian với những đặc tính nổi bật như xử lý chính xác và khả năng vào cua tối ưu.
Hình 2.1 Hình ảnh của chiếc xe BMW sử dụng hệ thống xDrive
Hình 2.2 Khung gầm của xe BMW có trang bị hệ thống xDrive
Tìm hiểu chung về các bộ phận của hệ thống xDrive
Hình 2.3 Hệ thống dẫn động xDrive trang bị hộp số phụ 2.2.1 Hộp số phụ
Hệ thống xDrive của BMW hoạt động thông qua hộp số phụ, được coi là trung tâm của hệ thống này Hộp số phụ có hai loại: hộp số dùng xích (ATC 400 và ATC 500) và hộp số dùng bánh răng (ATC 300) Cụ thể, ATC 400 được trang bị trên BMW X3 (E83) và ATC 500 trên BMW X5 (E53), đại diện cho hai mẫu xe tiêu biểu trong phân khúc xe SAV (Sport Activity Vehicle) của BMW.
Hình 2.4 Các bộ phận của hộp số phụ
Bảng 2.1 Các bộ phận hộp số phụ
Hộp số phụ ATC 400 và ATC 500 có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương tự nhau, nhưng vẫn tồn tại một số điểm khác biệt Cụ thể, hộp số phụ ATC 500 được kết nối trực tiếp với trục truyền động đến các bán trục của cầu trước, trong khi hộp số phụ ATC 400 lại liên kết thông qua một mặt bích Những khác biệt này ảnh hưởng đến hiệu suất và khả năng vận hành của từng loại hộp số.
Trên ATC 500, hệ thống ly hợp nhiều đĩa ma sát được trang bị thêm một đĩa ly hợp ma sát, với khoảng cách giữa trục đầu vào từ hộp số chính đến trục truyền động đầu ra cầu trước là 19mm, ngắn hơn so với ATC 400.
Mục lục Giải thích Mục lục Giải thích
1 Trục đầu vào từ hộp số chính 5 Các đĩa ly hợp ma sát
2 Trục đầu ra đến cầu sau 6 Cần điều chỉnh
3 Trục đầu ra đến cầu trước 7 Xích
4 Mô tơ trợ lực 8 Đĩa cam
2.2.2 Dòng truyền năng lượng trên hộp số phụ ATC 400 và ATC 500
Khi các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ tách ra, mômen xoắn không được truyền tới cầu trước, mà toàn bộ được chuyển đến cầu sau Lúc này, trục đầu vào từ hộp số chính nối thẳng với mặt bích đầu ra của trục truyền động tới cầu sau Các ly hợp nhiều đĩa ma sát hoạt động như bộ phận trung gian, có nhiệm vụ kết nối hoặc ngắt kết nối giữa đầu ra của trục truyền động đến cầu sau và cầu trước khi cần thiết.
Hệ thống xDrive có khả năng điều chỉnh mômen xoắn giữa cầu trước và cầu sau bằng cách thay đổi áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát, tùy thuộc vào tình trạng lái xe, điều kiện mặt đường và lực kéo tại từng bánh xe Chẳng hạn, khi lực kéo ở cầu trước và cầu sau là như nhau và người lái đạp hết ga ở vị trí dừng số 1, cầu sau sẽ duy trì mômen xoắn tốt hơn do sự thay đổi trọng lượng xe theo quán tính, dẫn đến tải trọng tăng ở cầu sau Nhờ đó, các bánh xe ở cầu sau có lực bám tốt hơn, và xDrive sẽ tự động điều chỉnh để cầu sau nhận được nhiều mômen xoắn hơn cầu trước.
Khi cầu trước gặp lực kéo cao và cầu sau bị trượt, hệ thống xDrive sẽ điều khiển các đĩa ly hợp ma sát để truyền 100% mômen xoắn đến cầu trước Trong tình huống này, mômen xoắn truyền tới cầu sau gần như không có, và khi mômen xoắn tăng lên ở cầu trước, mômen xoắn ở cầu sau sẽ giảm tương ứng.
Hình 2.5 Đường truyền năng lượng của hộp số phụ ATC 400 và ATC 500
Cấu tạo hộp số phụ
2.3.1 Cần điều chỉnh đĩa ly hợp
Hình 2.6 Cần điều chỉnh đĩa ly hợp
2.3.2 Mô tơ trợ lực cùng cảm biến vị trí mô tơ
Bộ phận dẫn động bao gồm một mô tơ điện 1 chiều và bánh vít dẫn động, được trang bị cảm biến Hall để xác định vị trí và tốc độ của trục mô tơ Vị trí này ảnh hưởng đến tỷ lệ đóng mở của bộ ly hợp nhiều đĩa ma sát Ngoài ra, cảm biến nhiệt độ trong mô tơ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG) để bảo vệ mô tơ khỏi quá tải Do đó, tỷ lệ đóng của các đĩa ly hợp ma sát bị hạn chế trong một số giai đoạn Nếu các giá trị đo không đủ để bảo vệ mô tơ, điều khiển sẽ bị gián đoạn và các đĩa ly hợp ma sát mở hoàn toàn, cho phép toàn bộ mômen xoắn truyền đến cầu sau.
Hình 2.7 Mô tơ trợ lực cùng cảm biến vị trí mô tơ
Bảng 2.2 Các bộ phận mô tơ trợ lực cùng cảm biến vị trí mô tơ
2 Cảm biến vị trí mô tơ (cảm biến Hall)
Hình 2.8 Điện trở hiệu chỉnh
Bảng 2.3 Các bộ phận điện trở hiệu chỉnh
Bộ phận này có nhiệm vụ so sánh giá trị điện trở thu được từ quá trình chạy tham khảo với các giá trị tiêu chuẩn đã được lập trình, nhằm thiết lập sơ đồ làm việc tối ưu cho hộp số phụ Các sơ đồ này thể hiện đường đặc tính mômen xoắn động cơ, ảnh hưởng đến quá trình khóa các đĩa ly hợp trong bộ ly hợp kiểm soát điện tử nhiều đĩa ma sát Mặc dù có thể xuất hiện một số sai số nhỏ trong quá trình điện trở làm việc, nhưng những thay đổi này thường không đáng kể Quá trình chạy tham khảo là kiểm tra thực tế của bộ ly hợp nhiều đĩa ma sát trên băng thử ly hợp Mỗi khi bugi ngắt tia lửa điện trong quá trình cháy giãn nở, bộ điều khiển hộp số phụ sẽ đo giá trị điện trở để hình thành sơ đồ làm việc tối ưu.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive
Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG) điều chỉnh áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ dựa trên thông tin từ bộ điều khiển DSC VGSG xử lý và lưu trữ nguồn điện cần thiết cho quá trình này, chuyển đổi thông tin thành chuyển động quay của mô tơ trợ lực Để xác định vị trí mô tơ và mức độ hao mòn của các đĩa ly hợp, VGSG kiểm tra các yếu tố liên quan thông qua điều khiển điện trở hiệu chỉnh sau mỗi lần bugi ngắt đánh lửa Cảm biến Hall tích hợp trong mô tơ trợ lực xác định vị trí trục mô tơ, trong khi các đĩa ly hợp sẽ đóng hoặc mở hoàn toàn trong quá trình chạy tham khảo Sau đó, hệ thống tối ưu hóa sơ đồ làm việc cho hộp số phụ, và dòng điện tiêu thụ để dẫn động các đĩa ly hợp ma sát sẽ được sử dụng để xác định vị trí mô tơ trợ lực, thay thế tín hiệu từ cảm biến Hall, cho phép VGSG xác định thời điểm bắt đầu và ngừng quá trình dẫn động.
VGSG xử lý và lưu trữ thông tin liên quan đến đĩa ly hợp ma sát và dầu bôi trơn để chống hao mòn Nếu hệ thống cân bằng điện tử DSC bị hỏng và không gửi được thông tin cho VGSG, hệ thống AWD vẫn có thể hoạt động nhờ vào chức năng dự phòng tích hợp, cho phép dẫn động các đĩa ly hợp ma sát của hộp số phụ trong tình huống khẩn cấp.
SỰ PHỐI HỢP CỦA HỆ THỐNG XDRIVE VỚI HỆ THỐNG KHÁC
Tìm hiểu về hệ thống DSC (Dynamic Stability Control)
Hệ thống DSC (Dynamic Stability Control) của BMW là một công nghệ cân bằng điện tử tiên tiến, được thiết kế và sản xuất bởi Bosch Global, một trong những hãng hàng đầu về cơ khí và điều khiển điện tử tại Đức Ra mắt lần đầu vào năm 1995 trên các mẫu xe 750iL và 850Ci với động cơ V12 5.4L, hệ thống này đã được giới thiệu rộng rãi đến khách hàng qua các mẫu BMW 740i/L và 750i/L vào năm 1997 DSC không chỉ là một trong những hệ thống an toàn ưu tiên hàng đầu của BMW mà còn là nền tảng cho nhiều hãng xe khác phát triển và áp dụng công nghệ tương tự trong các sản phẩm của họ.
Hình 3.1 Xe BMW trang bị DSC hoạt động ổn định trên đường tuyết
Nguyên lý hoạt động của DSC
Hệ thống cân bằng điện tử DSC là trung tâm kiểm soát khung gầm trên xe BMW, liên tục ghi nhận các thông số để duy trì sự ổn định Các cảm biến như tốc độ bánh xe, góc đánh lái, gia tốc ngang và dọc, cùng cảm biến xoay trục đứng cung cấp thông tin để phát hiện tình huống nguy hiểm Hệ thống giám sát cảm biến góc đánh lái để xác định lộ trình, trong khi cảm biến gia tốc ngang đo lực tác động từ lốp với mặt đường Cảm biến xoay theo trục đứng theo dõi góc xoay, và cảm biến áp suất phanh xác định lực quán tính khi phanh Khi DSC phát hiện sự bất thường, nó can thiệp bằng cách giảm mômen xoắn và phanh từng bánh xe để khôi phục sự cân bằng, tùy thuộc vào nhiều yếu tố liên quan để xử lý các tình huống nguy hiểm.
Tìm hiểu chung về các bộ phận của hệ thống xDrive / DSC
- Mô đun điều khiển DSC8 - Công tắc đèn phanh
- Cảm biến áp suất phanh - Nút nhấn DSC
- Cảm biến gia tốc xoay kết hợp gia tốc ngang - Điện trở hiệu chỉnh
- Cảm biến tốc độ bánh xe - Cảm biến vị trí mô tơ hộp số phụ
- Cảm biến góc đánh lái - Mô tơ trợ lực hộp số phụ
- Công tắc cảnh báo mức dầu phanh - Bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG)
3.3.1 Mô đun điều khiển DSC8
Mô đun điều khiển DSC8 được đặt trong khoang động cơ bao gồm 3 bộ phận chính:
- Phần thân cùng cảm biến áp suất phanh
Hình 3.2 Mô đun điều khiển DSC8
Hình 3.3 Đường dầu đến và đi của mô đun điều khiển DSC8
3.3.2 Cảm biến áp suất phanh
Cảm biến áp suất dầu phanh có vai trò quan trọng trong việc xác định và thông báo sự gia tăng áp suất từ xy lanh phanh chính đến bộ điều khiển thủy lực Nó giúp bộ phận kiểm soát ổn định phanh điều chỉnh áp suất phanh đến các bánh xe một cách phù hợp Cảm biến này được lắp đặt tại đường dầu phanh dẫn đến cầu trước của xe, đảm bảo hiệu suất phanh an toàn và hiệu quả.
Cảm biến hoạt động nhờ vào nguồn điện từ bộ điều khiển DSC, cung cấp tín hiệu điện áp thay đổi tuyến tính từ 0.5V đến 4.5V, tương ứng với mức độ đạp phanh của người lái.
Hình 3.4 Cảm biến áp suất phanh được tích hợp trên mô đun điều khiển DSC8
3.3.3 Cảm biến gia tốc xoay kết hợp gia tốc ngang
Cảm biến gia tốc xoay kết hợp gia tốc ngang trong DSC III, được sử dụng trên hầu hết các dòng xe BMW hiện nay, đã tích hợp hai cảm biến trước đây tách rời trong DSC I và DSC II Được đặt dưới ghế lái, cảm biến này có kích thước nhỏ gọn và nhẹ, được bảo vệ bởi lớp vỏ nhựa để tránh dao động từ hệ thống khung gầm Mặc dù là một bộ phận kết hợp, nguyên tắc hoạt động của nó vẫn không thay đổi, cho phép cảm biến hoạt động như hai cảm biến riêng lẻ Để hiểu rõ hơn về cách thức vận hành, cần tìm hiểu nguyên lý hoạt động của cả hai cảm biến gia tốc xoay và gia tốc ngang.
3.3.4 Cảm biến gia tốc xoay
Hình 3.6 Vị trí đặt và chiều lực xoay của cảm biến đo gia tốc xoay
Bộ điều khiển DSC8 cung cấp nguồn điện 12V cho cảm biến đo gia tốc xoay, vừa phục vụ cho hoạt động của cảm biến, vừa dùng để nối đất Tín hiệu này sẽ được cảm biến sử dụng để xuất ra kết quả.
∙ Tín hiệu mặc định 2.5 V dùng để xác định góc xoay xe (dây số 3 của cảm biến)
∙ Tín hiệu dưới dạng tuyến tính thay đổi từ 0.7V đến 4.3V và ngược lại (dây số 4 của cảm biến)
Hình 3.7 Mạch điện cảm biến đo gia tốc xoay
Sau khi cảm biến xác định góc xoay của xe dựa trên tín hiệu tham khảo 2.5V, nếu góc này vượt quá mức an toàn, một tín hiệu tuyến tính từ 0.7V đến 4.3V sẽ được sử dụng để điều chỉnh lại góc xoay trong khoảng từ -50 ° đến +50 ° Tín hiệu này có thể điều chỉnh tăng hoặc giảm trị số Vol tương ứng Đồng thời, khi kết hợp với các tín hiệu góc đánh lái, tốc độ bánh xe và gia tốc lực ngang từ cảm biến, cảm biến đo gia tốc xoay sẽ xác nhận tình trạng góc xoay của xe, từ đó gửi tín hiệu đến bộ điều khiển DSC8.
Bộ điều khiển DSC8 gửi tín hiệu Vol đến cảm biến qua dây số 5 để xác định tình trạng làm việc của cảm biến Cảm biến phản hồi tín hiệu cho DSC8 qua dây số 2 mỗi 20ms DSC8 so sánh tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến góc đánh lái và cảm biến đo gia tốc lực ngang với tín hiệu từ cảm biến đo gia tốc xoay Nếu có sự sai lệch hoặc cảm biến không phản hồi, DSC8 sẽ phát hiện vấn đề và cảnh báo người điều khiển qua đèn Check Engine, đồng thời đưa ra phương án xử lý thay thế.
3.3.5 Cảm biến gia tốc ngang
Hình 3.8 Vị trí đặt và lực ngang của cảm biến đo gia tốc ngang
Cảm biến nhận nguồn điện từ bộ điều khiển DSC để hoạt động và thực hiện nối đất Đồng thời, nó cung cấp tín hiệu điện áp dưới dạng thay đổi tuyến tính, cho phép đo lường giá trị biến đổi của gia tốc lực ngang tác động lên xe từ cả hai phía trong quá trình di chuyển.
- Giá trị của cảm biến có thể thay đổi từ 0.5V đến 4.5V tùy thuộc vào sự thay đổi của giá trị gia tốc lực ngang này (-1.5g đến +3.5g)
Khi xe đứng yên trên đường thẳng, cảm biến ghi nhận giá trị khoảng 1.7V, được coi là giá trị danh định do gia tốc lực ngang bằng 0 (0.0g) Cảm biến hoạt động theo nguyên lý điện dung, khi xe di chuyển, lực ngang tác động làm một tấm điện dung chuyển động trong khi tấm còn lại giữ nguyên Tín hiệu Vol thu được tỷ lệ thuận với gia tốc lực ngang tác động lên xe Dựa vào tín hiệu này cùng với các cảm biến quan trọng khác, bộ điều khiển DSC8 sẽ phân tích và đưa ra phương án xử lý tối ưu cho xe.
Cảm biến gia tốc xoay kết hợp gia tốc ngang hoạt động dựa trên hai nền tảng riêng lẽ mà không có sự thay đổi trong nguyên lý hoạt động Khi cảm biến hoạt động, nó xác định góc xoay thông qua giá trị 2.5V và tính toán dựa trên giá trị Vol thay đổi từ 0.7V đến 4.3V Đồng thời, cảm biến cũng đo lường gia tốc lực ngang tác động lên xe qua tín hiệu Vol thay đổi từ 0.5V đến 4.5V.
3.3.6 Cảm biến gia tốc ngang và xoay kết hợp
Hình 3.9 Mạch điện cảm biến đo gia tốc xoay kết hợp gia tốc ngang
3.3.7 Cảm biến tốc độ bánh xe
Hiện nay, tất cả các cảm biến đo tốc độ bánh xe trên xe BMW đều áp dụng công nghệ cảm biến hoạt động theo hiệu ứng Hall, nhờ vào những ưu điểm vượt trội so với các loại cảm biến khác.
- Tốc độ truyền tín hiệu sẵn có của cảm biến Hall khoảng 0.3 km/h
- Tín hiệu truyền đi không phụ thuộc vào tốc độ bên ngoài
- Tín hiệu xuất ra dưới dạng sóng vuông
Cảm biến Hall bao gồm ba bộ phận chính: vòng bao cảm biến với mạch đánh giá tích hợp, bộ truyền tín hiệu hiệu ứng Hall và nam châm vĩnh cửu Nguyên lý hoạt động của nó dựa vào bộ điều khiển DSC8 cung cấp nguồn điện ổn định 8V cho cảm biến Cảm biến ở bánh trước và sau có hai dây, một dây nhận nguồn điện 8V và một dây nối đất để gửi tín hiệu tốc độ bánh xe về bộ điều khiển DSC8 Tín hiệu này có thể đạt mức thấp từ 0.35V đến 1.3V khi cảm biến hoạt động.
Khi cảm biến đối diện với một răng trên vòng đo xung, giá trị biến đổi trên khe hở sẽ nằm trong khoảng từ 1.9V đến 3.9V.
Hình 3.10 Mạch điện cảm biến Hall
3.3.8 Cảm biến góc đánh lái
Cảm biến thường được lắp đặt ở dưới cùng của trục lái, ngay trên khớp nối với các bộ phận của hệ thống treo Cảm biến bao gồm một bộ tạo xung điện áp và một bộ xử lý Bộ tạo xung điện áp có nhiệm vụ tạo ra hai tín hiệu điện áp để xác định hai giá trị thay đổi của trục lái, đó là góc lái và góc xoay Các tín hiệu này hoạt động xen kẽ với nhau, cách nhau một khoảng thời gian nhất định.
Sau khi xác nhận sự thay đổi của trục lái từ các tín hiệu thu được, bộ xử lý sẽ phân tích và chuyển đổi các tín hiệu này từ dạng xung sang dạng số, sau đó gửi tới bộ điều khiển DSC8 qua mạng CAN.
Hình 3.11 Giá trị điện áp thay đổi của bộ tạo xung điện áp cảm biến góc đánh lái
Bộ điều khiển DSC8 thu thập và so sánh thông tin từ cảm biến góc lái với các cảm biến khác để xác minh tính hợp lý Sau mỗi lần xử lý, cảm biến góc đánh lái cần hiệu chỉnh giá trị điện áp về mức 0 ° bằng cách gửi mã xác minh ID đến bộ điều khiển Nếu giá trị cảm biến truyền đến là hợp lý, DSC8 sẽ phản hồi để điều chỉnh điện áp về mức 0 ° theo yêu cầu.
3.3.9 Công tắc cảnh báo mức dầu phanh:
Nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive / DSC8
Hệ thống xDrive hoạt động kết hợp với bộ điều khiển DSC8, tương tự như các phiên bản trước đó Bộ điều khiển này được trang bị hai bộ vi xử lý để thu thập và xử lý thông tin cần thiết cho việc vận hành hệ thống Thêm vào đó, nó còn có hai relay bán dẫn nhằm kiểm tra bơm dầu phanh và các van điện từ trong quá trình hoạt động của hệ thống.
- 1 relay cho mô tơ bơm
- 1 relay cho các van điện từ
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống xDrive / DSC8 chủ yếu liên quan đến việc điều khiển lực kéo và lực phanh tại các bánh xe, nhằm thích ứng với các điều kiện bề mặt đường khác nhau Ưu điểm nổi bật của xDrive / DSC8 là khả năng linh hoạt và khoa học trong việc sử dụng lực kéo từ động cơ, giúp xe nhanh chóng thoát khỏi các tình huống khó khăn Để đạt được điều này, hệ thống thực hiện nhiều thao tác, trong đó hai thao tác chính là phanh bánh bị trượt và truyền momen xoắn đến các bánh còn lại.
Hệ thống xDrive / DSC8 tích hợp nhiều chức năng liên quan đến phanh, mỗi chức năng đảm nhận nhiệm vụ riêng biệt Tuy nhiên, sự ổn định của các chức năng này sẽ bị ảnh hưởng nếu không đảm bảo điều kiện hoạt động thích hợp.
Hệ thống phanh có 36 bộ phận, bao gồm mô tơ bơm và các van điện từ, có thể gặp phải sự cố Hệ thống xDrive / DSC8 được trang bị chức năng kiểm tra các vấn đề này.
Khi người điều khiển xe bắt đầu tăng tốc từ 0 km/h đến 6 km/h, hệ thống sẽ tự động kiểm tra hoạt động của mô tơ bơm dầu phanh và các van điện từ Nếu tại tốc độ 6 km/h, người lái đạp phanh và xe có dấu hiệu giảm tốc, quá trình kiểm tra sẽ tiếp tục diễn ra tại tốc độ 15 km/h và tăng dần theo tốc độ xe Nếu không có dấu hiệu dừng lại, có thể một trong hai bộ phận này gặp sự cố, và hệ thống sẽ phát tín hiệu cảnh báo qua đèn hiển thị cùng với phương án điều khiển thay thế Trước đó, DSC cũng đã thực hiện kiểm tra tốc độ bánh xe tại 2.75 km/h.
Khi kết hợp với hệ thống xDrive, bộ điều khiển DSC8 có khả năng tính toán áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ Áp suất khóa này cần được duy trì và điều chỉnh tối ưu để phù hợp với các tình huống lái xe khác nhau, vì nó ảnh hưởng lớn đến việc phân bố mômen xoắn từ động cơ đến cầu trước và cầu sau.
Bộ điều khiển DSC8 sử dụng mạng PT - CAN để truyền thông tin về áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát đến bộ điều khiển hộp số phụ (VGSG) VGSG tiếp nhận tín hiệu này để điều khiển các bộ phận như mô tơ trợ lực, đĩa ly hợp ma sát, cần điều chỉnh và dầu bôi trơn nhằm giảm ma sát Dữ liệu phản hồi từ VGSG sẽ trở lại bộ điều khiển DSC8, giúp điều khiển các chức năng hoạt động hiệu quả.
Sơ đồ mạch điện của hệ thống xDrive / DSC
Hình 3.15 Sơ đồ mạch điện của hệ thống xDrive / DSC Bảng 3.1 Các bộ phận trong hệ thống điện của xDrive / DSC
Mục lục Chú thích Mục lục Chú thích
1 Bộ điều khiển hộp số phụ 12 Cảm biến mức dầu phanh
2 Mô tơ trợ lực 13 Nút nhấn HDC
3 Bảng hiển thị 14 Cảm biến tốc độ bánh xe
4 Công tắc đèn hiển thị 15 Cảm biến áp suất dầu phanh
5 Cảm biến tốc độ bánh xe 16 Cảm biến tốc độ bánh xe
6 Van điện từ, mô đun DSC8 17 Cảm biến góc đánh lái
7 Mô tơ bơm, mô đun DSC8 18 Cảm biến gia tốc ngang và xoay xe
8 Cảm biến tốc độ bánh xe 19 EGS
9 Bộ điều khiển DSC8 20 DME / DDE
10 Nút nhấn RPA 21 Điện trở hiệu chỉnh
11 Nút nhấn DSC 22 Cảm biến vị trí mô tơ
Các chức năng của hệ thống xDrive / DSC
3.6.1 Các chức năng liên quan đến hệ thống cân bằng điện tử DSC
- Kiểm soát ổn định chuyển động (ASC) - Kiểm soát lực phanh (DBC)
- Phanh bán trục (ADB) - Kiểm soát lực kéo (DTC)
- Chống bó cứng phanh (ABS)
- Phân bố lực phanh điện tử (EBD)
3.6.2 Chức năng liên quan đến hệ thống điều khiển hộp số phụ
- Điều khiển hộp số phụ (TCC)
3.6.1.1 ASC hoạt động kết hợp ADB (ASC / ADB)
Chức năng kiểm soát ổn định chuyển động ASC (Automatic Stability Control) giúp người điều khiển tăng tốc an toàn khi ra khỏi các vòng cua, đảm bảo lực kéo tối đa được truyền đến các bánh xe chủ động.
ASC là một chức năng quan trọng trong hệ thống cân bằng điện tử DSC (Dynamic Stability Control), có nhiệm vụ ngăn ngừa mất lực kéo ở các bánh xe chủ động khi xe giảm tốc hoặc tăng tốc trong các tình huống nguy hiểm Hệ thống hoạt động bằng cách phát hiện dấu hiệu trượt ở bánh xe và ngay lập tức phanh bánh đó để khôi phục độ bám Nếu cả hai bánh ở cầu chủ động có nguy cơ trượt, DSC sẽ điều chỉnh lực kéo, giảm mômen xoắn từ động cơ đến cầu sau và tăng cường cho cầu trước, giúp xe thoát khỏi tình trạng trượt.
Hình 3.16 Mô phỏng hoạt động chức năng kiểm soát ổn định chuyển động ASC
Chức năng ASC giúp phanh bánh xe có nguy cơ trượt cho đến khi bánh xe này phục hồi lực bám với mặt đường, hoạt động kết hợp với phanh bán trục ADB ADB có khả năng phanh từng bánh trên cầu chủ động khi phát hiện trượt, đồng thời giảm mômen xoắn truyền đến bánh đối diện, nhằm tối ưu hóa lực kéo cho bánh bị trượt Điều này giúp bánh xe lấy lại lực bám với mặt đường, giúp xe thoát khỏi tình trạng nguy hiểm.
Hình 3.17 Mô phỏng hoạt động chức năng phanh bán trục ADB
3.6.1.2 ABS hoạt động kết hợp EBD (ABS / EBD)
Hệ thống phanh chống bó cứng (ABS) hiện nay được coi là tiêu chuẩn an toàn thiết yếu trên ô tô, giúp ngăn chặn tình trạng các bánh xe bị khóa cứng khi phanh gấp Khi người lái xe đạp phanh mạnh, ABS sẽ tự động điều chỉnh áp suất phanh đến từng bánh xe, đảm bảo bánh xe không chỉ giữ được khả năng xoay theo hướng lái mà còn có thể dừng lại an toàn Hệ thống này hoạt động hiệu quả trên nhiều loại bề mặt đường, bao gồm cả những nơi có ma sát thấp như đường tuyết và đường ướt.
Ngoài các nguyên nhân chủ quan như điều kiện mặt đường, những yếu tố khách quan như chướng ngại vật bất ngờ, người đi bộ hoặc động vật băng qua đường đột ngột cũng có thể khiến tài xế phải phanh gấp Trong những tình huống nguy hiểm khi tham gia giao thông, hệ thống ABS sẽ giúp ngăn chặn tình trạng khóa cứng bánh xe, đảm bảo rằng xe vẫn được điều khiển một cách an toàn và dưới sự kiểm soát của người lái.
Hình 3.18 Mô phỏng hoạt động chức năng chống bó cứng phanh ABS
Chức năng chống bó cứng phanh ABS mang lại nhiều ưu điểm nhưng cũng có hạn chế lớn là không giám sát sự thay đổi tải trọng trên các cầu xe khi phanh Khi xe phanh, gia tốc theo trục dọc và lực quán tính tác động lên xe sẽ làm thay đổi tải trọng giữa cầu trước và cầu sau, với cầu trước chịu nhiều tải trọng hơn do có động cơ Tuy nhiên, ABS không thể xác định và phân phối lực phanh một cách hợp lý trong trường hợp này.
Chức năng phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake-Force Distribution) được phát triển để hoạt động song song với ABS, nhằm tối ưu hóa hiệu quả phanh của xe, đặc biệt khi tải trọng thay đổi do lực quán tính EBD có thể được coi là một sự mở rộng quan trọng của hệ thống ABS, giúp nâng cao khả năng phanh trong mọi tình huống.
EBD, hay phân phối lực phanh điện tử, là công nghệ tiên tiến giúp tự động điều chỉnh lực phanh trên các bánh xe, hiện đang trở thành tiêu chuẩn trên nhiều mẫu xe hiện đại, bao gồm cả BMW Hệ thống này đảm bảo lực phanh được phân phối hợp lý dựa trên tải trọng của xe, đặc biệt là khi xe có động cơ đặt phía trước, nơi tải trọng ở bánh trước lớn hơn Khi phanh, lực quán tính làm thay đổi tải trọng, tăng ở bánh trước và giảm ở bánh sau Ngoài ra, trong trường hợp xe quay vòng, tải trọng cũng tăng ở bánh ngoài và giảm ở bánh trong, do đó cần điều chỉnh lực phanh EBD xử lý hiệu quả những tình huống này bằng cách tính toán tốc độ giữa các bánh xe, từ đó điều chỉnh lực phanh để đảm bảo hiệu quả phanh tối ưu.
Chức năng hỗ trợ tự động phanh EBD hoạt động dựa trên hệ thống chống bó cứng phanh ABS, nhưng được cải tiến với cảm biến G (G-Sensor) để xác định tải trọng thay đổi Khi phanh, cảm biến G sẽ gửi tín hiệu G+ cho bánh xe có tải trọng lớn hơn và G- cho bánh xe đối diện, từ đó điều chỉnh áp lực phanh cho từng bên Ví dụ, khi xe vào cua bên phải quá nhanh, cảm biến sẽ nhận diện sự nghiêng về bên trái và gửi tín hiệu đến bộ điều khiển DSC8 để điều chỉnh lực phanh Nếu xe có nguy cơ mất lái, EBD sẽ tự động tăng lực phanh cho hai bánh bên trái, giúp duy trì ổn định cho xe ngay cả khi người lái chưa đạp phanh.
Hệ thống EBD đảm bảo cả 4 bánh xe nhận lực phanh đồng đều, tuy nhiên, điều này có thể gây ra tình trạng 2 bánh bên phải nhận lực phanh quá mức Kết quả là xe có thể mất cân bằng và dễ trượt khỏi mặt đường.
Hình 3.19 Sơ đồ phân phối lực phanh của EBD khi xe vào cua
Khi xe phanh gấp để tránh chướng ngại vật, trọng lượng xe dồn về hai bánh trước cùng với khối động cơ Lúc này, EBD tự động điều chỉnh lực phanh cho bánh sau, giúp tối ưu hóa hiệu suất phanh và giảm quãng đường dừng xe.
Hình 3.20 Sơ đồ phân phối lực phanh của EBD khi xe thắng gấp
3.6.1.3 Kiểm soát lực phanh DBC (Dynamic Braking Control)
Khi gặp tình huống nguy hiểm, người lái thường đạp phanh mạnh, nhưng lực phanh có thể không đủ để dừng xe an toàn Chức năng kiểm soát lực phanh DBC sẽ can thiệp, tăng áp suất phanh tối đa ở các bánh xe, giúp xe dừng lại nhanh chóng trong khoảng cách ngắn nhất DBC hoạt động dựa trên thông tin về tốc độ và lực đạp phanh của người lái, nhận diện tình huống nguy hiểm và điều chỉnh lực phanh tối đa khi cần thiết Đồng thời, DBC phối hợp với chức năng chống bó cứng phanh ABS để ngăn xe bị trượt khi phanh với lực tối đa.
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, thuộc hệ thống cân bằng điện tử DSC, có thể được bật hoặc tắt qua nút nhấn DTC theo quyết định của người điều khiển, nhưng nhà sản xuất không khuyến khích điều này do những lợi ích tuyệt vời mà chức năng DTC mang lại DTC thu nhận thông tin từ các cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến gia tốc và cảm biến góc đánh lái, đồng thời điều chỉnh hệ thống bướm ga để tối ưu hóa công suất máy theo lực kéo của từng bánh xe Chức năng này cũng tác động vào hệ thống phanh ABS để điều chỉnh phanh các bánh xe có nguy cơ trượt, từ đó hạn chế tối đa tình trạng trượt và khóa cứng, giúp xe duy trì ổn định trên mọi loại đường.
TIỀM HIỂU VỀ HỆ THỐNG XDRIVE KẾT HỢP VỚI DSC8+
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
3 Hộp số phụ 6 Trục dẫn động bên trái cầu trước
Hộp số phụ ATC 300
Hộp số phụ ATC 300 được dùng trên E60 / E61 là sản phẩm của dòng xe BMW 5 Series
Do không gian hạn chế của hệ thống truyền lực trên BMW 5 Series, hộp số phụ ATC 400 của BMW X3 không thể được sử dụng để phân phối tỷ lệ mômen giống như trên BMW X3 Thay vào đó, hộp số phụ ATC 300 với các thiết kế đã được sửa đổi được áp dụng Mặc dù ATC 300 không thể dẫn dòng công suất theo hướng chéo như ATC 400 và ATC 500 khi sử dụng xích, nhưng nó có khả năng chuyển dòng mômen theo hình chữ L nhờ vào các bánh răng trụ tròn (bánh răng nhỏ).
Hộp số phụ ATC 300 đã được sửa đổi để cải thiện cơ cấu dẫn động và quá trình hoạt động của cần điều chỉnh Sự khác biệt chính giữa ATC 300 và các phiên bản ATC 400, ATC 500 là ATC 300 sử dụng cơ cấu bánh răng, trong khi ATC 400 và ATC 500 hoạt động bằng xích.
Hình 4.2 Hộp số phụ ATC 300 cùng các bộ phận
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
Dòng truyền năng lượng trên hộp số phụ ATC 300
Khi các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ tách ra, mômen xoắn sẽ không được truyền tới cầu trước, mà toàn bộ mômen xoắn sẽ được chuyển đến cầu sau Lúc này, trục đầu vào từ hộp số chính được kết nối trực tiếp với mặt bích đầu ra của trục truyền động đến cầu sau Các ly hợp nhiều đĩa ma sát đóng vai trò là bộ phận trung gian, kết nối hoặc ngắt kết nối giữa đầu ra của trục truyền động tới cầu sau và đầu ra của trục truyền động tới cầu trước khi cần thiết.
Hệ thống xDrive điều chỉnh mômen xoắn giữa cầu trước và cầu sau thông qua việc thay đổi áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát, dựa trên nhiều yếu tố như tình trạng lái xe, điều kiện mặt đường và lực kéo ở mỗi bánh xe Khi lực kéo giữa cầu trước và cầu sau bằng nhau, nếu người lái đạp hết ga ở vị trí dừng số 1, cầu sau sẽ duy trì mômen xoắn tốt hơn nhờ vào sự thay đổi trọng lượng xe, làm tăng tải trọng ở cầu sau và cải thiện lực bám cho các bánh xe Lúc này, xDrive sẽ tự động điều chỉnh để cầu sau nhận được nhiều mômen xoắn hơn, tối ưu hóa hiệu suất lái xe.
Khi cầu trước gặp phải bề mặt có lực kéo cao trong khi cầu sau đang trượt, hệ thống xDrive sẽ điều khiển các đĩa ly hợp ma sát để truyền 100% mômen xoắn đến cầu trước Tình trạng lực kéo hiện tại khiến mômen xoắn truyền tới cầu sau gần như không có Do đó, khi mômen xoắn tăng ở cầu trước, mômen xoắn ở cầu sau sẽ giảm tương ứng.
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
Xanh Đậm Chuyển động quay để dẫn động các đĩa ly hợp ma sát
Cấu tạo hộp số phụ ATC 300
Bộ phận dẫn động quay bánh răng nhỏ, kết hợp với bánh răng trên cam điều khiển, làm cho cam quay và cần điều chỉnh ép vào đĩa ly hợp Cần điều chỉnh này chuyển đổi chuyển động quay thành lực dọc trục, nén hoặc kéo các đĩa ly hợp ma sát trong bộ ly hợp kiểm soát điện tử nhiều đĩa, đảm bảo tỷ lệ thuận với mômen xoắn từ động cơ.
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
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
Cảm biến DSC được lắp đặt dưới ghế hành khách phía trước, bên cạnh hệ thống truyền lực Ngoài các cảm biến đo gia tốc ngang và gia tốc xoay, DSC còn tích hợp cảm biến đo gia tốc theo chiều dọc, hỗ trợ chức năng khởi hành ngang dốc.
Hình 4.4 Cảm biến DSC (Y-Sensor-2)
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
1 Tấm bảo vệ va đập
2 Bộ điều khiển hộp số phụ
Bộ điều khiển hộp số phụ điều chỉnh áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong bộ ly hợp nhiều đĩa, giúp phân chia lực kéo giữa cầu trước và cầu sau một cách hợp lý theo yêu cầu.
Bộ điều khiển hộp số phụ nhận yêu cầu áp suất khóa từ bộ điều khiển DSC8+ và điều chỉnh mômen khóa cho các đĩa ly hợp ma sát một cách phù hợp.
Chức năng yêu cầu cho nhiệm vụ này là điều khiển hộp số phụ (TCC), với việc cung cấp điện cho mạch điện cần thiết cho cơ cấu dẫn động, được tích hợp trong bộ điều khiển hộp số phụ VGSG.
Yêu cầu tạo áp suất khóa cho các đĩa ly hợp ma sát được chuyển đổi thành chuyển động quay của mô tơ dẫn động Sau mỗi lần bugi ngắt đánh lửa, quá trình chạy tham khảo của điện trở hiệu chỉnh được thực hiện để xác định đường đặc tính mômen động cơ, ảnh hưởng đến áp suất khóa các ly hợp ma sát theo góc quay của mô tơ, đồng thời xem xét tác động của sự hao mòn do ma sát.
Trong quá trình chạy tham khảo, ly hợp ma sát sẽ hoàn toàn đóng hoặc mở Công suất đầu vào được đo dựa trên góc thiết lập của mô tơ dẫn động trong quá trình này, từ đó quyết định thời điểm bắt đầu hoặc ngưng quá trình ngắt ly hợp Cảm biến Hall tích hợp trong mô tơ dẫn động có nhiệm vụ xác định góc thiết lập chính xác.
Bộ điều khiển hộp số phụ tối ưu hóa hiệu suất hoạt động bằng cách tính toán các yếu tố liên quan đến từng đĩa ly hợp và dầu bôi trơn, nhằm giảm ma sát cho các đĩa ly hợp Khi cần thiết, bộ phận này còn giới hạn áp suất khóa để giảm lực ma sát, đảm bảo sự hoạt động mượt mà và hiệu quả của hệ thống.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống xDrive / DSC8+
Bộ điều khiển DSC8+ của hệ thống xDrive được trang bị 2 bộ vi xử lý, tương tự như bộ điều khiển DSC8 trước đó Để đảm bảo việc kiểm tra bơm dầu phanh và các van điện từ diễn ra hoàn hảo, DSC8+ còn tích hợp thêm 2 relay bán dẫn, một cho mô tơ bơm dầu phanh và một cho các van điện từ.
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống xDrive/DSC8+ tương tự như xDrive/DSC, bắt đầu từ việc kiểm tra khả năng hoạt động của mô tơ bơm dầu phanh và các van điện từ khi xe di chuyển từ 0 km/h đến 6 km/h Nếu có dấu hiệu giảm tốc tại tốc độ này, quá trình kiểm tra sẽ tiếp tục ở 15 km/h và tăng dần, nhằm đảm bảo các bộ phận vẫn hoạt động ổn định Nếu phát hiện sự cố, hệ thống sẽ cảnh báo qua đèn hiển thị và đưa ra phương án điều khiển thay thế DSC cũng kiểm tra tốc độ bánh xe tại 2.75 km/h và kết hợp với xDrive để tính toán áp suất khóa các đĩa ly hợp ma sát trong hộp số phụ, điều này rất quan trọng cho việc phân bố mô men xoắn Bộ điều khiển DSC8+ sử dụng mạng PT-CAN để gửi thông tin áp suất khóa cho VGSG, giúp điều khiển các bộ phận của hộp số phụ và giảm ma sát Dữ liệu này sau đó được gửi ngược lại DSC8+ để điều chỉnh các chức năng hoạt động.
Sơ đồ mạch thủy lực của hệ thống xDrive / DSC8+ trên BMW 5 Series (E60 / E61)
Hình 4.6 Sơ đồ mạch thủy lực của hệ thống xDrive / DSC8+
Bảng 4.5 Các bộ phận trong hệ thống hoạt động thủy lực của xDrive / DSC8+
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
Sơ đồ mạch điện hệ thống xDrive / DSC8+ trên BMW 5 Series (E60 / E61)
Hình 4.7 Sơ đồ mạch điện hệ thống xDrive / DSC8+
Bảng 4.6 Các bộ phận trong hệ thống hoạt động điện của xDrive / DSC8+
2 Cảm biến nhiệt độ bên ngoài
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)
8 Mô tơ điện, cơ cấu dẫn động
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
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
20 Công tắc trung tâm của bảng điều khiển trung tâm (SZM)
22 Công tắc đèn phanh (BLS)
23 Cảm biến mòn phanh, bánh trước bên trái
24 Cảm biến mức dầu phanh
25 Cảm biến tốc độ bánh xe, bánh trước bên trái
27 Màn hình thông tin trung tâm
28 Cảm biến gia tốc xoay xe/theo chiều dọc/theo chiều ngang
29 Cảm biến đèn báo trời mưa (RLS)
30 Hệ thống truy cập dữ liệu trên xe (CAS)