Các loại hệ thống kiểm soát lực kéo
Các tình huống lái xe quan trọng không bị hạn chế phanh, chúng cũng có thể xảy ra khi bắt đầu dừng và tăng tốc khi di chuyển (đặc biệt là trên dốc trơn trượt) và khi vào cua. Những điều kiện này có thể khiến trình điều khiển gặp nhiều khó khăn hơn khả năng xử lý Kết quả là: Lỗi lái xe nguy hiểm. Kiểm soát lực kéo là một hệ thống được phát triển để giải quyết những vấn đề này. Mục đích chính của Kiểm soát độ bám đường, một phiên bản mở rộng của ABS, là giảm bớt các yêu cầu đặt ra cho người lái bằng cách duy trì sự ổn định của xe và phản ứng lái khi tăng tốc (với điều kiện không vượt quá giới hạn vật lý).
Các loại hệ thống kiểm soát lực kéo
Hệ thống kiểm soát lực kéo TCS hay ASR hoặc TRC
Khái niệm hệ thống kiểm soát lực kéo TCS hay ASR hoặc TRC là giống nhau, tùy các hãng xe ô tô mà người ta đặt các tên khác nhau. Từ TCS hay TRC được viết tắt bởi Traction Control System, còn từ ASR được viết tắt bởi Anti Slip Regulation các từ TCS/ASR/TRC đều có ý nghĩa là hệ thống kiểm soát lực kéo. Bánh xe bị trượt quá mức dẫn đến giảm hệ số lực kéo. Lực truyền động cũng như độ ổn định của xe do hệ số lực bên giảm xuống. Hệ thống Kiểm soát độ bám đường phải có khả năng hạn chế sự quay của bánh xe trong quá trình tăng tốc ban đầu hoặc khi di chuyển trong các điều kiện sau:
– Khi làn đường trơn trượt ở một hoặc cả hai bên
– Khi phương tiện đi ra từ các bãi đậu xe đóng băng và đường cao tốc
– Trong khi tăng tốc khi vào cua
– Khi bắt đầu trên một gradient
Hệ thống kiểm soát lực kéo cũng phải can thiệp trong các trường hợp sau
– Khi một bánh xe quay, cũng giống như khi nó khóa, các lực bên mà nó có thể truyền bị hạn chế, xe trở nên mất ổn định.
– Trượt quay cũng dẫn đến tăng ứng suất lốp và hệ thống truyền lực (ví dụ trên bộ vi sai)
– Kiểm soát lực kéo phải sẵn sàng can thiệp tự động mọi lúc.
– Kiểm soát lực kéo sử dụng sự khác biệt về tỷ lệ trượt ở bánh lái để phân biệt giữa trượt cua và trượt gia tốc.
Ví dụ trên các dòng xe KIA cung cấp hai loại Hệ thống Kiểm soát Lực kéo.
Hệ thống kiểm soát lực kéo can thiệp phanh (BTCS) cải thiện độ bám đường bằng cách phanh riêng từng bánh xe đang trượt. Hệ thống Kiểm soát Lực kéo Toàn bộ (FTCS) hoạt động theo cách tương tự nhưng cũng làm giảm mô-men xoắn của động cơ nếu không thể giảm độ trượt của bánh xe.
Chức năng chung của hệ thống kiểm soát lực kéo TCS/ASR/TRC
Chức năng kiểm soát độ bám đường của Hệ thống Kiểm soát Lực kéo Phanh (BTCS) áp dụng phanh trên các bánh lái để ma sát bề mặt được sử dụng tối ưu trong mọi điều kiện lái xe. Ngoài ra, trên các xe có Hệ thống Kiểm soát Lực kéo Toàn bộ (FTCS), có thể giảm mô-men xoắn của động cơ (Yêu cầu Giảm Mô-men xoắn). Để hiểu chức năng TCS, tốt nhất là giả sử rằng mặt đường trơn, với các mức độ ma sát khác nhau dưới hai bánh xe truyền động. Tốc độ quay của bánh sau được dùng làm tham chiếu để so sánh tốc độ của các bánh dẫn động riêng lẻ. Khi một trong hai bánh lái quay nhanh hơn bánh sau, điều này được mô tả là bánh xe quay. Độ lớn của vòng quay bánh xe này và tốc độ của ô tô quyết định đến cách thức hoạt động của hệ thống.
Lực kéo được ưu tiên ở tốc độ dưới 22km / h và hệ thống sau đó hoạt động chủ yếu bằng phanh. Mục đích là để cung cấp một lượng mômen phanh nhất định cho bánh xe dẫn động có ma sát thấp nhất (bánh xe quay đầu tiên). Điều này cho phép nhiều lực hơn được truyền sang bánh lái khác, bánh này có lực kéo tối đa. Thông qua việc phân bổ lực này cho các bánh xe, lực ma sát có sẵn có thể được tận dụng để đạt được hiệu quả tối đa. Trên Hệ thống kiểm soát lực kéo hoàn toàn (FTCS), ở tốc độ cao hơn, ưu tiên chuyển lực sang bên để duy trì kiểm soát lái. Sau đó hệ thống hoạt động chủ yếu bằng cách giới hạn mô-men xoắn của động cơ.
Chức năng chung của hệ thống kiểm soát lực kéo TCS/ASR/TRC ở tốc độ thấp
Khi bắt đầu trên bề mặt trơn trượt, điều sau sẽ xảy ra:
Bánh xe có ma sát thấp nhất bắt đầu quay trước. Khi tốc độ quay của bánh xe đạt 8,5 km / h, quá trình điều biến TCS bắt đầu bằng cách tác dụng phanh của bánh xe đang quay.
Khi bánh xe được phanh, lực kéo bổ sung được truyền sang bánh xe kia vẫn bám đường. Hệ thống TCS ngăn chặn sự trượt của các bánh lái thông qua kiểm soát mô-men xoắn phanh, và nó cải thiện hiệu suất tăng tốc và độ ổn định của xe.
Nếu trong quá trình tăng tốc, một trong các bánh xe dẫn động có xu hướng quay do mô-men xoắn của động cơ quá mức, áp suất trong xi lanh bánh xe sẽ được tăng lên để ngăn không cho quay. Xu hướng quay sẽ được phát hiện bởi các cảm biến tốc độ bánh xe.
Chu kỳ kiểm soát lực kéo:
Biểu đồ kiểm soát lực kéo trên xe ô tô
Giai đoạn 0 – Giai đoạn1: Khi xu hướng quay của bánh xe được phát hiện.
Giai đoạn 1 – Giai đoạn 2: Khi xu hướng quay của bánh xe giảm.
Giai đoạn 2 – Giai đoạn 3: Khi bánh xe giảm tốc dưới ngưỡng và giảm độ quay của bánh xe dưới ngưỡng trượt.
Giai đoạn 3 – Giai đoạn 4: Khi tốc độ bánh xe nằm trong ngưỡng trượt.
Giai đoạn 4 – Giai đoạn 5: Khi gia tốc của bánh xe vượt quá ngưỡng và độ quay của bánh xe vượt qua ngưỡng trượt.
Quy trình trên được lặp lại để kiểm soát bánh xe và ngưỡng trượt được sửa đổi tùy theo mức độ thấp để có được gia tốc tối đa
Xe có Hệ thống kiểm soát lực kéo đầy đủ (FTCS):
Nếu mặt đường không có nhiều ma sát, bánh xe kia cũng có thể bắt đầu quay và khi đạt vận tốc 6,5 km / h, bộ điều khiển TCS / ABS sẽ gửi yêu cầu đến Mô-đun kiểm soát động cơ (ECM) / Mô-đun kiểm soát hệ thống truyền lực (PCM ) để hạn chế mô-men xoắn của động cơ mà sau đó ngăn cản bánh xe quay thêm. Giới hạn trên cho phép quay của bánh xe trước khi thực hiện điều biến sau đó giảm dần cho đến khi đạt được tốc độ xe 22 km / h và sau đó tăng trở lại để giới hạn mô-men xoắn động cơ và ứng dụng phanh. Độ quay của bánh xe tương đối cao được chấp nhận khi bắt đầu để giữ được cảm giác thể thao và cũng cho phép bánh xe tự đào xuống bề mặt cứng hơn bất cứ khi nào điều kiện cần thiết.
Logic phát hiện quá nhiệt đĩa phanh
Logic nhiệt độ phanh được áp dụng để tránh quá nhiệt phanh của các bánh dẫn động trong quá trình can thiệp TCS. Nhiệt độ đĩa phanh được tính toán bằng một mô hình toán học cho từng bánh dẫn động riêng biệt. Sau khi đánh lửa, tính toán bắt đầu ở 30 ° C và sau đó tính toán nhiệt độ đĩa cho mỗi bánh dẫn động, theo khoảng thời gian phanh được áp dụng trong quá trình can thiệp TCS. Nếu nhiệt độ tính toán trên 400 ° C, chức năng TCS sẽ tạm thời vô hiệu hóa điều khiển TCS cho bánh xe này. Chức năng TCS sẽ được bật lại khi nhiệt độ tính toán dưới 250 ° C. Nếu tình trạng quá nhiệt được phát hiện, Bộ điều khiển Hệ thống Kiểm soát Lực kéo (TCSCU) sẽ lưu trữ DTC “Phanh quá nhiệt”. DTC này chỉ có thể được xóa bằng cách sử dụng HI-SCAN Pro.
Tín hiệu đầu vào và đầu ra
Bộ điều khiển là một phần không thể thiếu của bộ ABS / TCS. Một cảm biến bánh xe ở mỗi bánh xe sẽ gửi tín hiệu tốc độ bánh xe đến mô-đun điều khiển. Các đầu vào liên quan khác của TCS là ví dụ:
– Công tắc đèn phanh
– Tín hiệu 4WD
Bộ điều khiển nhận được nguồn điện liên tục từ mạch +30 và được thiết kế cho điện áp làm việc từ 9 đến 16V. Khi bật khóa điện, bộ điều khiển được cấp điện và đèn cảnh báo TCS bật sáng như một phần của quá trình kiểm tra chức năng. Nếu hệ thống hoạt động theo thứ tự, đèn sẽ tắt sau 3-5 giây. Các thành phần TCS cũng như các thành phần ABS được giám sát liên tục bởi bộ phận điều khiển. Khái niệm an toàn luôn được ưu tiên cho chức năng phanh. Các van TCS được kết hợp trong mạch thủy lực để luôn có thể phanh các bánh xe không dẫn động. Để ngăn ngừa nhiệt độ phanh quá cao do chức năng TCS gây ra, nhiệt độ của phanh được tính toán tại bất kỳ thời điểm nào khi Hệ thống Kiểm soát Lực kéo hoạt động. Chức năng TCS sẽ bị tắt khi nhiệt độ phanh vượt quá một giới hạn nhất định. ECU kết hợp chức năng ABS và EBD (vui lòng tham khảo phần ABS để giải thích chi tiết).
Bộ điều khiển giám sát các chức năng bên trong của chính nó và các thành phần khác của hệ thống ABS / TCS. Nếu lỗi bên trong xảy ra trong mô-đun điều khiển, mã sự cố chẩn đoán sẽ được tạo ra, đèn cảnh báo ABS và TCS sẽ bật sáng và hệ thống ABS / TCS sẽ bị vô hiệu hóa.
Tín hiệu công tắc đèn dừng
Khi nhấn bàn đạp phanh, dòng điện được đưa qua công tắc đèn phanh đến bộ phận điều khiển.
Thông tin về trạng thái của công tắc đèn phanh (ON / OFF) được sử dụng bởi bộ điều khiển như sau:
Nếu đạp phanh trong khi chức năng TCS đang hoạt động (đèn phanh bật), chế độ kiểm soát lực kéo sẽ bị ngắt và chức năng phanh sẽ được chọn để thay thế.
Công tắc TCS/ASR/TRC và đèn cảnh báo
Chức năng của hệ thống kiểm soát lực kéo TCS/ASR/TRC có thể được BẬT / TẮT bằng công tắc có lò xo trên bảng điều khiển. Công tắc được kết nối với bộ điều khiển TCS / ABS và khối nối khoang hành khách. Khối tiếp giáp khoang hành khách cấp nguồn B + (30) và khi nhấn nút, mạch được nối đất và chức năng TCS sẽ hoạt động hoặc ngắt tùy thuộc vào trạng thái hiện tại. Tắt chức năng TCS sẽ làm cho đèn TCS OFF trên thiết bị chính sáng lên. Đèn Cảnh báo TCS-OFF cũng sẽ được bật nếu TCSCU phát hiện ra lỗi.
Xin lưu ý rằng công tắc TCS có thể không được áp dụng cho xe ngay cả khi nó được trang bị TCS.
Nguyên lý hoạt động của đèn TCS/ASR/TRC
Đèn TCS/ASR/TRC nằm bên trong cụm đồng hồ. Nó hoạt động khi chức năng TCS đang hoạt động. Đèn bật sáng với độ trễ ngắn (300ms) khi chế độ TCS được bật và sau đó bật sáng miễn là hệ thống vẫn hoạt động. Khi bật lửa, đèn sáng trong 3-5 giây.
Cấu tạo bộ van thủy lực điều khiển hệ thống TCS/TRC
Bộ điều khiển điện tử thủy lực (HECU) về cơ bản bao gồm các phần tử van giống như một mô-đun ABS (tham khảo phần ABS), chỉ có hai Van điều khiển lực kéo đã được thêm vào.
Lưu ý: Trong trường hợp BOSCH 5.3 có 4 van để điều khiển chức năng TCS
Bộ phận van, là một phần không thể thiếu của bộ thủy lực, điều khiển áp suất phanh đến cụm thước cặp của các bánh xe dẫn động trong quá trình điều chế TCS. Khối van bao gồm mười van điện từ: bốn đầu vào và bốn đầu ra (một cặp cho mỗi bánh xe), hai Van điều khiển lực kéo (một van trên mỗi mạch). Giải thích về van Đầu vào và Đầu ra và vị trí của chúng được đưa ra trong phần ABS. Các Van Kiểm soát Lực kéo thường mở nhưng sẽ được đóng lại trong quá trình điều biến TCS để tách mạch phanh sau khỏi mạch phanh trước.
Mạch thủy lực hệ thống phanh
Bơm hồi dầu
Bơm hồi dầu, được tích hợp vào bộ thủy lực, bao gồm một động cơ D.C. để kích hoạt bơm thủy lực. Máy bơm được bật liên tục trong quá trình điều chế TCS. Bơm thủy lực và động cơ điện là một phần không thể thiếu của khối van và không thể thay thế tách rời nhau.
Van điều khiển lực kéo
Thông thường, Van điều khiển lực kéo vẫn mở và áp suất phanh từ M / C có thể được áp dụng cho mỗi bánh xe thông qua Van điều khiển lực kéo.
Khi bánh xe quay xảy ra trên một (hoặc hai) bánh xe dẫn động, Van điều khiển lực kéo sẽ đóng lại và áp suất phanh tạo ra do kích hoạt động cơ được áp dụng cho bánh xe quay.
Van giảm áp:
Khi động cơ bơm tạo ra áp suất trong toàn bộ thời gian điều chế TCS, áp suất quá mức được giải phóng thông qua van giảm áp cho phép dầu phanh quay trở lại xi lanh chủ.
Van con thoi thủy lực:
Trong quá trình TCS hoạt động, dầu phanh được cung cấp cho bơm động cơ từ Xi lanh chính thông qua Van thủy lực thường mở. Van này đóng khi phanh được áp dụng.
Khi hệ thống kiểm soát lực kéo TCS kích hoạt
Hệ thống TCS hoạt động khi người lái xe không tạo áp lực bằng cách nhấn bàn đạp phanh xuống. Do đó CU phải mở Van điện (ESV) để cho phép bơm hút dầu phanh ra khỏi xi lanh chính. Chất lỏng có áp suất đi qua Van điện từ phía trước dẫn động xung (ISV) đến các xi lanh bánh xe. Các van điện từ đầu vào của xi lanh bánh sau vẫn đóng. Các van điện từ đầu ra cũng được điều khiển theo chu kỳ xung tạo ra hiệu ứng “áp dụng” (Chế độ giữ) và “nhả” (Chế độ đổ) (các) phanh của (các) bánh trước thích hợp.
Mối quan hệ thống phanh ABS & điều khiển lực kéo (ABS + TRC)
– Hệ thống điều khiển lực kéo (traction control system) được thiết kế để ngăn ngừa sự trượt quay (spinning) của bánh xe chủ động.
– Ô tô sẽ bị trượt quay khi tăng tốc đột ngột hoặc khi làm việc trên mặt đường có hệ số bám thấp. Kết quả là sẽ làm xấu đi tính năng lái và giảm tính ổn định của ôtô.
– Khi ôtô hoạt động trên mặt đường có hệ số bám thấp (đường bóng quá hoặc trơn, ướt), dễ dẫn tới sự không đồng đều lực kéo ở hai bánh xe trái và phải. Dưới những điều kiện này, hiệu quả gia tốc của cả hai bánh xe bị giới hạn bởi khả năng bám của bên bánh xe có lực kéo nhỏ.
– Hệ thống điều khiển lực kéo (TRC) ngăn chặn sự trượt quay của các bánh xe cho phép các bánh xe có lực bám trên bề mặt đường để tận dụng được tối đa lực gia tốc khi chạy trên đường.
– Yêu cầu thiết yếu đối với hệ thống được thiết kế là tối ưu hóa độ ổn định của ôtô (đối với ôtô dẫn động cầu sau – RWD) và khả năng kiểm soát tay lái (đối với ôtô dẫn động cầu trước FWD).
