Đề tài Hệ thống Air Suspension Level control trên xe BMW X5

) Các thông số kỹ thuật của xe Hộp số truyền động Hộp số 6 số tự động Hãng sản xuất BMW X5 Động cơ Loại động cơ 4.4 lít Kiểu động cơ V8 Dung tích xi lanh (cc) 4395cc Loại xe SUV Thời gian tăng tốc từ 0 đến 100km/h 5,3 giây Nhiên liệu Xăng Tiêu thụ nhiên liệu 19.3 lít - 10.8 lít/100km Kích thước, trọng lượng Dài 4851mm Rộng 1994mm Cao (mm) 1764mm Chiều dài cơ sở (mm) 2933mm Chiều rộng cơ sở trước/sau 1660/1672mm Trọng lượng không tải (kg) 2380 kg Dung tích bình nhiên liệu (lít) 85lít Cửa, chỗ ngồi Số 5cửa , 5chỗ 3) Khái quát chung về sự phát triển của hệ thống Hệ thống treo sử dụng nhíp lá, lò xo xoắn ra đời từ rất sớm nhưng chưa thể đáp ứng đòi hỏi cao về độ êm dịu của xe con . H ệ thống treo khí nén cũng không phải là một phát minh mới, nó xuất hiện từ những năm 1950 cùng với hệ thống treo Mc Pherson. Ở hệ thống treo khí nén người ta sử dụng những gối cao su chứa khí nén thay vì dùng lò xo xoắn, nhíp lá hay thanh xoắn. Ngày nay các nhà thiết kế ôtô đã ứng dụng nhiều thành tựu mới của công nghệ vật liệu, kỹ thuật cơ - điện tử để cho ra đời hệ thống treo có tính năng kỹ thuật tiên tiến, đó là hệ thống treo khí nén - điện tử hiện đang dùng cho dòng xe cao cấp như Audi, BMW, Lexus . Hệ thống treo khí đã được sử dụng lần đầu tiên trên dòng E39 của BMW 4) Cấu tạo chung của hệ thống 5) Các vấn đề gặp phải trước khi trang bị hệ thống trên xe . Với hệ giảm chấn quá mềm  hệ thống treo sẽ tạo ra nhiều rung động đàn hồi khi làm việc . N gược lại  với hệ  quá cứng sẽ làm cho xe bị xóc mạnh. Sự dung hoà giữa hai đặc điểm trên chính là ý tưởng  để các nhà thiết kế đưa ra hệ thống treo khí nén - điện tử. 6) Sự cần thiết phải trang bị hệ thốngtrên xe Khi ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng, xe thường chịu tải trọng dao động do bề mặt đường mấp mô sinh ra. Những dao động này ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ của xe và đặc biệt là gây cảm giác không thoải mái đối với người ngồi trong xe. N ếu con người phải chịu đựng lâu trong môi trường dao động của ôtô sẽ mắc những bệnh về thần kinh và não. II ) Cấu tao của hệ thống trên xe 1.1) Các chi tiết của hệ thống  1.2) Hệ thống treo khí nén 1 trục  Bộ phận cung cấp khí Lò xo khí Bộ điều khiển Cảm biến độ cao xe 1 .3 Hệ thống treo khí nén 2 trục : CHỈ DẪN GIẢI THÍCH CHỈ DẪN GIẢI THÍCH 1 Bộ cung cấp khí (LVA) 6 Giảm xóc trước (dạng chống) 2 Bộ tích áp 7 Bộ điều khiển (EHC) 3 Bộ van bộ tích áp 8 cảm biến độ cao sau 4 Bổ sung lượng khí 9 cảm biến độ cao trước 5 Giảm xóc khí sau GIẢM CHẤN PHÍA TRƯỚC REAR SHOCK: GIẢM CHẤN PHÍA SAU   1 .3) Cấu tạo của hệ thống treo khí 1 trục  Bộ cung cấp khí Bộ nén khí Khối van điện từ Motor điện Cửa hút Lọc khí Máy nén piston Lọc sấy khí Van một chiều van điện từ bên trái van điện từ bên phải Giảm xóc khí nén trái Giảm xóc khí nén phải Van xả Van nén giới hạn Van tiết lưu Van một chiều 1.4). Cấu tạo của hệ thống treo khí 2 trục Bộ cấp khí Bộ tích năng áp suất Bộ van bộ tích năng Motor điện Cửa hút Lọc khí Máy nén piston Van một chiều Lọc khí (sấy) Van tiết lưu Van tích năng áp suất CB áp suất tích năng Áp suất tích năng Van điện từ trước trái Van điện từ trước phải Giảm xóc khí nén trước trái Giảm xóc khí néntrước phải Van điện từ sau trái Van điện từ sau phải Giảm xóc khí sau trái Giảm xóc khí sau phải Van dẫn hướng Van xả Lọc Cửa xả Van thông áp suất cao Lọc Cửa xả  2) Các chi tiết điện - điện tử của hệ thống 2.1) Bộ cung cấp khí  CHỈ DẪN GIẢI THÍCH CHỈ DẪN GIẢI THÍCH 1 Định vị cao su (cao su treo) 6 Sấy khí (lọc khí sấy) 2 Bộ phận đỡ 7 Máy nén 3 relay máy nén 8 Van điện từ phải (solenoid) 4 Motor điện 9 Van điện từ trái (solenoid) 5 Lọc khí 2.2. Bộ nén khí 2.3) Bộ điều khiển (EHC)  2.4) Cấu tạo giảm xóc 1. Lò xo phụ 2. Ống khí 3. Giảm xóc 2 .5) Cấu tạo giảm xóc  2.6) Bộ van bộ tích áp  CHỈ DẪN GIẢI THÍCH CHỈ DẪN GIẢI THÍCH 1 Bơm tích áp 6 Van bộ tích áp 2 Cảm biến áp suất 7 Đầu nối ống dẫn khí 3 ống nối từ bộ van tới bộ tích áp 2.7) CẢM BIẾN ĐỘ CAO  2.8) Nút điều khiển 2.9) Nút điều khiển Nút bấm điều khiển trên dòng E53 với treo khí 02 trục. Lái xe có thể cài đặt chiều cao xe ở 3 chế độ khác nhau + đường xấu (+25 mm), khe hở so với mặt đất cao + Tiêu chuẩn, độ cao bình thường + Đường dẫn (+35 mm), cho đường vào, ra, tải và không tải.  2.10)  BẢNG ĐIỀU KHIỂN Bộ điều khiển Nguyên nhân Biển báo hiệu Tin điều khiển kiểm tra Thông tin bảng điều khiển EHC Hỏng điện hoặc mất chức năng, Hỏng hệ thống cảm biến điều khiển độ cao Hỏng hệ thống cảm biến điều khiển độ cao. Khoảng sáng gầm và chế độ lái. Có thể kiểm tra sớm bằng dịch vụ BMW. EHC Hỏng hệ thống cảm biến điều khiển độ cao Hỏng hệ thống cảm biến điều khiển độ cao Hỏng hệ thống cảm biến điều khiển độ cao. Có thể giảm chế độ lái.có vấn đề được kiểm tra bởi dv BMW III.1)Nguyên lý hoạt động điều khiển độ cao Lái xe có thể cài độ cao xe ở ba chế độ khác nhau:• Off - road (+25 mm) tốc độ 50 km / h.• Tiêu chuẩn (0 mm), chiều cao xe bình thường.• Access (-35 mm): lối ra vào, có tải và không tải, tốc độ 35 km/h.Hoặc có thể được kích hoạt trong chế độ tiêu chuẩn với tốc độ < 25 km/h. Những chiều cao khác nhau được lựa chọn bởi núm điều chỉnh. Đèn báo trên táp lô phát sáng cho thấy chế độ hiện tại được cài đặt.  III.2 ) Nguyên lý của hệ thống treo khí 1 trục  Bộ cung cấp khí Bộ nén khí Khối van điện từ Motor điện Cửa hút Lọc khí Máy nén piston Lọc sấy khí Van một chiều van điện từ bên trái van điện từ bên phải Giảm xóc khí nén trái Giảm xóc khí nén phải Van xả Van nén giới hạn Van tiết lưu Van một chiều *Quá trình tăng áp: Khi bật khóa, điều chỉnh chế độ tăng áp hoặc di chuyển qua đường đèo núi, các cảm biến sẽ nhận tín hệu gửi về ECU điều khiển môtơ điện hoạt động kéo máy nén hút không khí qua lọc khí tới lọc sấy khí qua van 1 chiều tới 2 solenoild trái và phải của bộ giảm sóc, lúc này solenoild mở để không khí đi vào bộ giảm sóc để tăng lượng không khí bên trong vào bộ giảm sóc kết quả là khung xe được nâng lên. *Quá trình giảm áp: Khi điều chỉnh chế độ giảm áp hoặc đi trên mặt đường bằng phẳng với tốc độ cao, các cảm biến sẽ nhận tín hiệu gửi về ECU điều khiển solenoild trái và phải của bộ giảm sóc mở để không khí từ bộ giảm sóc qua van xả qua van giới hạn thoát ra ngoài, khối lượng khí ở bộ giảm sóc được điều chỉnh thông qua van nén giới hạn. Khi xe đứng yên hoặc di chuyển bình thường, các cảm biến sẽ nhận tín hiệu gửi về ECU điều khiển solenoild trái và phải sẽ mở để không khí không vào được hệ thống. Solenoild trái và phải mở để cân bằng áp lực của 2 bộ giảm sóc. Khi xe di chuyển các cảm biến độ cao liên tục gửi tín hiệu về ECU để luôn điều khiển các solenoild đóng, mở để nâng hoặc hạ biến đổi độ cứng hay mềm cho bộ giảm sóc. III.3.Nguyên lý của hệ thống treo khí 2 trục Bộ cấp khí Bộ tích năng áp suất Bộ van bộ tích năng Motor điện Cửa hút Lọc khí Máy nén piston Van một chiều Lọc khí (sấy) Van tiết lưu Van tích năng áp suất CB áp suất tích năng Áp suất tích năng Van điện từ trước trái Van điện từ trước phải Giảm xóc khí nén trước trái Giảm xóc khí néntrước phải Van điện từ sau trái Van điện từ sau phải Giảm xóc khí sau trái Giảm xóc khí sau phải Van dẫn hướng Van xả Lọc Cửa xả Van thông áp suất cao Lọc Cửa xả *Quá trình tăng áp : Khi bật khóa, điều chỉnh chế độ tăng áp hoặc di chuyển qua đường đèo núi, các cảm biến sẽ nhận tín hiệu gửi về ECU điều khiển môtơ điện hoạt động kéo máy nén hút không khí qua van 1 chiều tới lọc sấy khí qua van tiết lưu tới 4 solenoild trái và phải của bộ giảm sóc, lúc này các solenoild của bộ giảm sóc mở để không khí đi vào, van tích năng áp suất xả thông áp suất cao và van dẫn hướng đóng. Khi chỉnh chế độ cứng hoặc mềm của bộ giảm sóc khí, các cảm biến sẽ nhận tín hiệu gửi về ECU điều khiển môtơ điện hoạt động kéo máy nén hút không khí qua van một chiều qua lọc khí sấy qua van tiết lưu tới bộ tích năng nhờ cảm biến áp suất tích năng đóng mở solenoild để cho lượng không khí phù hợp vào bộ tích năng. Lúc này các solenoild còn lại đóng. *Quá trình giảm áp: Khi chỉnh chế độ giảm áp hoặc đi trên mặt đường bằng phẳng với tốc độ cao, các cảm biến sẽ nhận tín hiệu gửi về ECU điều khiển van thông áp suất cao, solenoild các bộ giảm sóc mở, các solenoild còn lại đóng để không khí từ bộ giảm sóc thoát ra ngoài, các cảm biến độ cao sẽ liên tục gửi tín hiệu về ECU để điều khiển lượng khí phù hợp. Khi di chuyển các cảm biến sẽ nhận tín hiệu gửi về ECU điều khiển solenoild xả mở để không khí không đi vào hệ thống, solenoild bộ giảm sóc và van tích năng áp suất mở, sonenoild bộ dẫn hướng và thông áp suất cao đóng để duy trì chế độ giảm sóc. Khi xe di chuyển các cảm biến độ cao liên tục gửi tín hiệu về ECU để luôn điều khiển các solenoild đóng, mở để nâng hoặc hạ biến đổi độ cứng hay mềm cho bộ giảm sóc. IV. Ưu và nhược điểm của hệ thống Ưu điểm: "Thông minh" và "linh hoạt" đó là những gì có thể nói về hệ thống treo khí nén - điện tử. Khả năng điều chỉnh độ cứng của từng xi lanh khí cho phép đáp ứng với độ nghiêng khung xe và tốc độ xe khi vào cua, góc cua và góc quay vô lăng của người lái. Như vậy, khi xe chạy, độ cứng các ống giảm xóc có thể tự động thay đổi sao cho cơ chế hoạt động của hệ thống treo được thích hợp và hiệu quả nhất đối với từng hành trình. T hích nghi với tải trọng của xe, thay đổi độ cao gầm xe cho phù hợp với điều kiện hành trình. H ấp thụ những rung động nhỏ , do đó tạo tính êm dịu chuyển động tốt hơn so với lò xo kim loại, dễ dàng điều khiển được độ cao sàn xe và độ cứng lò xo giảm chấn. Ưu điểm: C ác lò xo xoắn được thay thế bằng túi khí cao su nên giảm bớt một phần trọng lượng xe. Bớt được khối lượng này sẽ cho phép các lốp xe chịu tải tốt hơn trên các điều kiện mặt đường không bằng phẳng mà ít ảnh hưởng đến độ cân bằng của xe, vì vậy cảm giác khi lái sẽ nhẹ nhàng và dễ chịu . N hững chỗ mấp mô hay ổ gà trên mặt đường hầu như không ảnh hưởng nhiều đến người ngồi trong xe. Nhược điểm: Chi phí trang bị hệ thống rất mắc tiền  IV) So sánh xe BMW X5 có trang bị hệ thống treo khí với các xe có trang bị các hệ thống tương tự khác  Để tạo thoải mái cho những người ngồi trong xe khi đi vào những đoạn đường xóc mà hệ thống treo hiện nay chưa khắc phục được, BOSCH Coporation đã giới thiệu hệ thống treo mới được điều khiển điện tử gồm có một m ô tơ điện từ thẳng đứng, thiết bị khuếch đại công suất ở mỗi bánh xe cùng với một bộ điều khiển. Mô tơ điện từ thẳng đứng được lắp đặt ở mỗi bánh xe, đóng vai trò kết nối giữa bánh xe và khung xe. Bên trong mô tơ là nam châm điện và lõi của cuộn dây, khi năng lượng điện được cấp vào cuộn dây mô tơ sẽ co ngắn lại hoặc giãn dài ra để tạo ra chuyển động giữa bánh xe và thân xe. Hệ thống treo của Bosch được điều khiển nhờ một bộ điều khiển được nghiên cứu trong 24 năm. Bộ điều khiển này được vận hành nhờ cảm biến để cung cấp thông tin xung quanh chiếc xe và gửi yêu cầu tới bộ khuếch đại công suất. Mục tiêu của bộ điều khiển là phân tích tính toán và điều khiển bộ khuếch đại tác động vào mô tơ điện từ giúp xe đạt được độ êm dịu cao khi đi vào những những đoạn đường xấu. Hệ thống treo trước Hệ thống treo sau Hệ thống treo của BOSCH bố trí phía trước sử dụng kiểu Macpherson và phía sau sử dụng loại treo độc lập với hai thanh liên kết. Mô tơ điện từ sẽ đóng vai trò liên kết giữa bánh xe và thân xe, lò xo xoắn sẽ hỗ trợ tải trọng của xe, thêm vào đó hệ thống treo của BOSCH còn có giảm chấn ở mỗi bánh xe. Nhờ vậy sẽ ngăn cản tác động trở lại thân xe từ bánh xe và tạo cảm giác thoải mái cho những người ngồi bên trong. Airmatic - hệ thống treo bằng khí nén của Mercedes Tính năng hệ thống treo của mỗi loại xe bao giờ cũng là kết quả dung hoà giữa hai lựa chọn: độ an toàn và độ êm dịu. Mercedes đã phát minh ra kết cấu Airmatic lắp trên các xe Hạng E đời mới. Trong hệ thống treo Airmatic, việc giảm xóc cho từng bánh xe riêng biệt được thực hiện không phải bằng lò xo như thông thường, mà bằng khí nén. Lượng hơi cần thiết sẽ được nhanh chóng nạp hoặc xả thông qua các van điện từ dẫn vào một kết cấu giảm xóc đặc biệt. Hệ thống này bao gồm: các ống giảm xóc bằng hơi trước và sau; máy nén khí; bình khí nén trung tâm; hộp điều khiển; các cảm biến có chức năng thông báo cho hộp điều khiển về tốc độ, tải trọng và góc xoay bánh lái. Các thành phần của Airmatic liên hệ với nhau bởi các đường dẫn khí và được nối vào bộ điện của xe thông qua lớp tiếp xúc đa chức năng của hệ truyền dữ liệu điện tử CAN (Controller Area Network). Nhờ chức năng “Wake-up”, Airmatic được kích hoạt ngay khi mở cửa xe, nhằm điều chỉnh độ cao gầm xe và độ đàn hồi của các ống giảm xóc trước khi xe khởi hành V. Kết luận Khi xe ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng, xe thường chịu tải trọng và dao động do bề mặt đường mấp mô sinh ra. Do đó, sử dụng hệ thống treo khí nén trên xe BMW sẽ : Tạo cảm giác dễ chịu cho người ngồi trong xe Nâng cao tính ổn định và tuổi thọ của xe Chiếc xe tự động hạ thấp xuống khi tốc độ vượt quá 120km/h để đảm bảo an toàn và khả năng vận hành êm ái Cho phép người lái lựa chọn 4 cấp độ khác nhau, điều chỉnh ở mức tự động hoặc chủ động nếu như con đường không được bằng phẳng Chi phí đắt, khách hàng phải trả một khoản chi phí lớn khi lắp đặt hệ thống treo khí nén kết hợp điều khiển điện tử Tự động điều chỉnh với tải trọng của xe, thay đổi chiều cao gầm xe cho phù hợp với điều kiện hành trình. Có khả năng điều chỉnh độ cứng của từng xy lanh khí cho phép đáp ứng với độ nghiêng của khung xe và tốc độ khi xe vào cua. Hệ thống treo trước đây thường là các lò xo xoắn, ngày nay được thay thế bằng khối khí cao su nên giảm bớt được một phần trọng lượng.