NGUYÊN LÝ CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

Đặt vấn đề: Hiện nay, ECU Engine Control Unit động cơ & ECT Electronic Control Transmission điều khiển thời điểm chuyển số và khoá biến mô bằng cách điều khiển các van điện từ của bộ đ

1

NGUYÊN LÝ CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

1 Đặt vấn đề:

Hiện nay, ECU (Engine Control Unit) động cơ & ECT (Electronic Control Transmission ) điều khiển thời điểm chuyển số và khoá biến mô bằng cách điều khiển các van điện từ của bộ điều khiển thuỷ lực để duy trì điếu kiện lái tối ưu với việc dùng các tín hiệu từ các cảm biến và các các công tắc lắp trên động cơ và hộp số tự động

Hình 1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điện tử hộp số tự động trên ô tô

2 Nội dung:

2.1 Các cảm biến, công tắc

a) Nhiệm vụ

Các cảm biến/công tắc đóng vai trò thu thập các dạng dữ liệu để quyết định các thông số điều khiển khác nhau và biến đổi chúng thành các tín hiệu điện, và các tín hiệu đó sẽ được truyền tới ECU động cơ & ECT

b) Các cảm biến, công tắc

Hình 2 Các cảm biến công tắc của bộ điều khiển điện tử hộp số tự động

2

1- Cảm biến vị trí bướm ga/ cảm biến vị trí bàn đạp ga: Cảm biến này phát hiện

góc mở của bướm ga

2- Công tắc bàn đạp ga: Phát hiện xem bàn đạp ga có bị nhấn xuống hết mức hay

không

3- Cảm biến vị trí trục khuỷu: Phát hiện tốc độ động cơ

4- Cảm biến tốc độ của hộp số:

- Cảm biến tốc độ đầu vào tua-bin : Nó phát hiện tốc độ trục sơ cấp của hộp số tự

động

- Cảm biến tốc độ bánh răng trung gian: Nó phát hiện tốc độ trục thứ cấp của hộp

số tự động

5- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát: Nó phát hiện nhiệt độ nước làm mát

6- Cảm biến tốc độ của xe: Phát hiện tốc độ của xe

7- Cảm biến nhiệt độ dầu số tự động: Phát hiện nhiệt độ dầu số tự động trong hộp số

tự động

8- Công tắc chính O/D: Công tắc chính O/D là công tắc huỷ O/D

Khi công tắc được tắt “OFF”, thì không lên số O/D được, ngày cả khi đã đạt được tốc độ để sang số O/D Nếu công tắc được tắt “OFF” trong khi đang lái ở số truyền tăng thì hộp số chuyển xuống số 3

Ngoài ra, đèn báo O/D OFF được bật sáng trong khi công tắc chính O/D ở

“OFF”

Hình 3 Công tắc chính O/D bật

9- Công tắc khởi động số trung gian: Công tắc khởi động số trung gian truyền vị trí

cần chuyển số đến ECU động cơ & ECT ECU nhận thông tin về vị trí mà hộp số đang hoạt động từ cảm biến vị trí chuyển số đặt trong công tắc khởi động số trung gian, sau

đó quyết định phương thức chuyển số thích hợp

* Chú ý:

3

-Các tiếp điểm của công tắc này còn được sử dụng để bật đèn báo vị trí cần số để báo cho lái xe biết vị trí đang nằm của cần số

- Ngoài ra, ECU còn điều khiển sao cho máy khởi động chỉ có thể vận hành khi cần số

ở các vị trí “P” và “N” và sao cho khi cần số ở vị trí “R” thì tín hiệu chuông báo số lùi xe được phát ra và đèn lùi bật sáng

- Các tín hiệu chuyển tới ECU từ công tắc khởi động số trung gian thay đổi tuỳ theo kiểu xe

Hình 4: Sơ đồ mạch khởi động theo vị trí tay số trung gian

10- Công tắc đèn phanh: Khi bàn đạp phanh bị ấn xuống thì ECU động cơ & ECT

huỷ trạng thái khoá biến mô Điều này tránh cho động cơ khỏi bị chết do khoá biến

mô

Hình 5: Mạch đèn phanh

11- Công tắc chọn phương thức lái:

Công tắc chọn phương thức lái cho phép người lái xe chọn chế độ lái Các công tắc chế độ được lắp đặt tuỳ thuộc vào kiểu xe và thị trường

Chế độ tải nặng: Chế độ này đặt thời điểm chuyển số vào dãy tốc độ cao của động

4

cơ

Chế độ tuyết : Chế độ này đặt tốc độ số 2 là tốc độ chuyển bánh (xe bắt đầu chạy) Chế độ tiết kiệm: Chế độ này làm sớm thời điểm chuyển số để giảm tiêu hao nhiên liệu khi lái xe

Chế độ điều khiển tay: Chế độ này tạo khả năng giữ tốc độ bằng việc sử dụng vị trí cần chuyển số

Hình 6 Mạch điện chọn chế độ lái

2.2 Các điều khiển cơ bản:

ECU động cơ & ECT thực hiện các điều khiển sau đây

Điều khiển thời điểm chuyển số

Điều khiển khoá biến mô

Điều khiển khoá biến mô linh hoạt

Các điều khiển khác

Hình 7 Các điều khiển chính của ECU động cơ & ECT

5

2.2.1 Điều khiển thời điểm chuyển số:

Hình 8 Sơ đồ khối mô tả quá trình điều khiển thời điểm chuyển số

ECU động cơ & ECT đã lập trình vào trong bộ nhớ của nó về phương thức chuyển số tối ưu cho một vị trí cần số và mỗi chế độ lái

Trên cơ sở phương thức chuyển số, ECU sẽ Bật hoặc Tắt các van điện từ theo tín hiệu tốc độ xe từ cảm biến tốc độ xe, tín hiệu góc mở bướm ga từ cảm biến vị trí bướm ga và các tín hiệu khác của các cảm biến/ công tắc

Với cách như vậy, ECU vận hành từng van điện từ , mở hoặc đóng các đường dẫn dầu vào các li hợp và phanh, cho phép hộp số chuyển số lên hoặc xuống

* Chú ý: Khi xe đang chạy, bạn có thể đánh giá được là hộp số tự động có hỏng hóc hay không bằng việc theo dõi sự phù hợp của các điểm chuyển số với sơ đồ chuyển số tự động

Hình 9 Mô tả về quá trình chuyển số trong hộp số tự động

6

Quan hệ giữa tốc độ xe và số của hộp số thay đổi theo góc mở của bàn đạp ga thậm chí trong cùng một số tốc độ của xe Khi lái, trong khi vẫn giữ độ mở của bàn đạp ga không đổi, tốc độ xe tăng lên và hộp số được chuyển lên số trên

Khi bàn đạp ga được nhả ra ở điểm A trong hình bên trái và độ mở của bàn đạp

ga đạt điểm B, thì hộp số sẽ chuyển từ số 3 lên số O/D

Ngược lại, nếu tiếp tục đạp ga ở điểm A và độ mở của bàn đạp ga đạt điểm C, thì hộp số sẽ chuyển từ số 3 về số 2

*Chú ý :

- Khi nhiệt độ nước làm mát thấp thì hộp số không chuyển lên số O/D

- Tốc độ mà ở đó hộp số chuyển lên số cao và tốc độ mà ở đó hộp số chuyển xuống số thấp xảy ra trong một khoảng nhất định bất kể ở số nào Khoảng này được gọi là độ trễ Độ trễ là một đặc tính được thiết kế cho mọi hộp số tự động để ngăn không cho hộp số chuyển số lên và xuống quá thường xuyên

Hình 10 Thời điểm chuyển số ở các chế độ tải khác nhau

Sự điều khiển thời điểm chuyển số khác nhau tuỳ theo chế độ của công tắc chọn phuơng thức lái

ECU xác định phương thúc áp dụng và điều khiển thời điểm chuyển số

Chú ý:

7

Đối với chế độ tăng tốc, điểm chuyển số và điểm khoá biến mô được đặt ở một tốc độ động cơ cao hơn so với chế độ bình thường, nó cho phép lái xe thể thao với tốc

độ động cơ cao hơn

2.2.2 Điều khiển thời điểm khóa biến mô

a) Điều khiển khóa biến mô

ECU động cơ & ECT đã lặp trình trong bộ nhớ của nó một phương thức vận hành li hợp khoá biến mô cho từng chế độ lái Trên cơ sở phương thức khoá biến mô này ECU sẽ Bật hoặc Tắt van điện từ tuỳ thuộc vào các tín hiệu tốc độ xe và các tín hiệu mở bướm ga

ECU sẽ bật van điện từ để vận hành hệ thống khoá biến mô nếu 3 điều kiện sau đây đồng thời tồn tại

1 Xe đang chạy ở số 2 hoặc số 3 hoặc ở số O/D (dãy ”D”)

2 Tốc độ xe bằng hoặc cao hơn tốc độ quy định và góc mở bướm ga bằng hoặc lớn hơn trị số quy định

3 ECU không nhận được tín hiệu huỷ hệ thống khoá biến mô

Hình 11: Sơ đồ khối quá trình khóa biến mô

ECU điều khiển thời điểm khoá biến mô nhằm giảm chấn trong khi chuyển số Nếu hộp số chuyển số lên hoặc xuống trong khi hệ thống khoá biến mô đang hoạt động thì ECU sẽ huỷ tác động của hệ thống khoá biến mô

8

Điều này giúp cho việc giảm chấn khi chuyển số Sau khi việc chuyển số lên hoặc xuống được hoàn tất thì ECU sẽ tái kích hoạt hệ thống khoá Tuy nhiên, ECU sẽ buộc phải huỷ sự khoá biến mô trong các điều kiện sau

1 Công tắc đèn phanh chuyển sang “ON” (trong khi phanh)

2 Các tiếp điểm IDL của cảm biến vị trí bướm ga đóng

3 Nhiệt độ nước làm mát thấp hơn một nhiệt độ nhất định

4 Tốc độ xe tụt xuống khoảng 10 km/giờ hoặc thấp hơn so với tốc độ đã định trong khi hệ thống điều khiển chạy xe tự động vẫn đang hoạt động

b) Điều khiển khóa biến mô linh hoạt

Hình 12: Sơ đồ khối quá trình khóa biến mô linh hoạt

Hệ thống li hợp khoá biến mô linh hoạt mở rộng phạm vi hoạt động của khoá biến mô bằng cách ổn định và giữ một độ trượt nhẹ của li hợp khoá biến mô để nâng cao mức tiết kiệm nhiên liệu

ECU động cơ & ECT quyết định phạm vi hoạt động của khoá biến mô linh hoạt từ góc

mở bướm ga và tốc độ xe, và sau đó ECU phát một tín hiệu tới van điện từ tuyến tính (SLU)

Ngoài ra, ECU còn sử dụng tín hiệu cảm biến tốc độ động cơ và tốc độ đầu vào hộp số

để phát hiện sự chênh lệch giữa tốc độ bánh bơm bộ biến mô (động cơ) và tốc độ bánh tua-bin (hộp số)

Điều này tạo ra sự điều khiển phản hồi để tối ưu hoá việc phân bổ truyền công suất của

bộ biến mô (truyền công suất qua dầu) và li hợp khoá biến mô (truyền công suất cơ học)

2.2.3 Các điều khiển khác

a) Điều khiển tối ưu áp suất cơ bản

ECT dùng cảm biến vị trí bướm ga để phát hiện góc mở bàn đạp ga (tải) và điều khiển

áp suất cơ bản

Áp suất cơ bản được điều khiển nhờ một van điện từ tuyến tính (SLT) Thông qua việc sử dụng van điện từ tuyến tính (SLT), áp suất cơ bản được điều khiển một cách

9

tối ưu phù hợp với thông tin về mômen của động cơ, cũng như với các điều kiện vận hành bên trong của bộ biến mô và hộp số

Theo đó, áp suất cơ bản có thể được điều khiển chính xác theo công suất của động cơ, điều kiện di chuyển và nhiệt độ của ATF, do đó thực hiện các đặc tính chuyển số êm

và tối ưu hoá tải trọng làm việc của bơm dầu

- Chú ý:

+ Để điều khiển áp suất cơ bản một số kiểu xe sử dụng cáp bướm ga theo cách giống như hộp số tự động điều khiển thuỷ lực hoàn toàn

+ Nếu van điện từ (SLT) hỏng thì van bên trong sẽ được cố định ở phía trên (phía Hi),

do đó sẽ có chấn động lớn hơn trong khi chuyển số

Hình 13: Sơ đồ khối quá trình điều khiển tối ưu áp suất cơ bản

b) Điều khiển tối ưu áp suất li hợp

Hình 14 Điều khiển tối ưu áp suất ly hợp

Van điện từ tuyết tính (SLT) được sử dụng để điều khiển tối ưu áp suất li hợp ECU giám sát các tín hiệu từ các loại cảm biến khác nhau như cảm biến tốc độ đầu vào tua-bin, cho phép van điện từ tuyến tính (SLT) điều khiển một cách sát sao áp suất li

10

hợp theo công suất động cơ và các điều kiện lái Kết quả là các đặc tính chuyển số êm

được thực hiện

c) Điều khiển áp suất từ li hợp tới li hợp

Khi hộp số tự động chuyển số thì áp suất thuỷ lực được xả ra từ một phần tử và được sử dụng cho phần tử khác

Sự điều khiển áp suất từ li hợp tới li hợp được thiết kế để làm cho quá trình này diễn ra được êm Việc điều khiển này là: ECU phát một tín hiệu tới van điện từ tuyến tính (SLT) và áp suất thuỷ lực tác động lên phía đối áp của bộ tích năng được tối ưu

hoá

d) Điều khiển mômen động cơ

Hình 15 Sơ đồ khối quá trình điều khiển tốc độ động cơ

Việc ăn khớp của các li hợp và phanh của bộ truyền bánh răng hành tinh trong hộp số được điều khiển một cách trơn chu bằng cách làm chậm thời điểm đánh lửa của động

cơ khi hộp số đang được lên số hoặc xuống số

Khi ECU quyết định thời điểm chuyển số theo các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau,

nó sẽ kích hoạt các van điện từ điều khiển chuyển số để thực hiện chuyển số Khi việc chuyển số bắt đầu thì ECU làm muộn thời điểm đánh lửa động cơ để giảm mômen

11

động cơ Kết quả là lực làm ăn khớp các li hợp và phanh của bộ truyền bánh răng hành

tinh bị yếu đi, và việc chuyển số sẽ được êm

e) Ổn định xe khi chuyển từ "N" sang "D"

Hình 16 Sơ đồ ổn định xe khi chuyển từ N sang D

Khi hộp số được chuyển từ vị trí “N” sang vị trí “D” thì hệ thống chống chúi xe ngăn không cho nó chuyển trực tiếp chuyển về số 1 bằng cách chuyển sang số 2 hoặc 3, sau

đó mới lùi số về số 1 Việc này nhằm giảm chấn động chuyển số và hiện tượng chúi

xe

Chức năng điều khiển chống chúi xe chỉ hoạt động khi tất cả các điều kiện sau đây đồng thời tồn tại

Xe được dừng lại

Công tắc đèn phanh ở “ON”

Hộp số được chuyển từ vị trí “N” sang “D”

Nước làm mát được làm ấm lên

f) Điều khiển chuyển số khi lên dốc/xuống dốc

Trong một hộp số tự động thông thường khi tăng tốc/ giảm tốc trên dốc thì việc chuyển số diễn ra thường xuyên tuỳ thuộc vào các điều kiện ảnh hưởng tới sự lái xe

êm dịu Để thực hiện điều khiển chuyển số khi lái lên dốc/ xuống dốc, thì ECU động

cơ & ECT sử dụng cảm biến vị trí bướm ga và các tín hiệu cảm biến tốc độ để chọn vị trí số tối ưu

Khi ECU xác định leo dốc thì việc chuyển lên số O/D bị hạn chế để việc lái được êm

12

Ngoài ra, khi ECU xác định xuống dốc và có hoạt động của phanh, hộp số được chuyển xuống số 3 và phanh bằng động cơ hoạt động

* Chú ý: Việc leo dốc và xuống dốc được quyết định bằng việc so sánh gia tốc thực tế được tính toán từ tín hiệu cảm biến tốc độ với gia tốc tiêu chuẩn được lưu trong bộ nhớ của ECU ABS

Hình 17 Sơ đồ khối điều khiển chuyển số khi lên dốc/xuống dốc

13

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Giáo trình sửa chữa chẩn đoán gầm ô tô – Đại học Sao Đỏ

2 Tài liệu Kỹ thuật viên chẩn đoán gầm xe- Tài liệu đào tạo Kỹ thuật viên Toyota