Đề tài Hệ thống ESP trên xe Mercedes Benz

tua 6.000 vòng/phút, mô-men xoắn đạt cực đại trong khoảng 2.400-5.000 vòng/phút. Với sức mạnh đó, C280 Avantgarde mất 7,3 giây để tăng tốc từ 0 lên 100 km/h, vận tốc tối đa 250 km/h. Bên cạnh đó là những trang thiết bị an toàn, nội thất và giải trí không thể thiếu của một chiếc xe sang như hệ thống điều hòa khí hậu vùng Thermotronic, chống bó cứng phanh ABS, cân bằng điện tử ESP, bộ nhớ vị trí ghế trước, hỗ trợ thăng bằng hai ghế trước, 6 túi khí, 5 năm dây đai an toàn 3 điểm và dàn CD 6 đĩa âm thanh nổi. THÔNG SỐ KỸ THUẬT  Dòng xe C280 Động cơ  V6 Dung tích (lít) 2.996 Công suất (mã lực) 231 Mô-men xoắn cực đại (Nm) 300 Dài (mm) 4.526 Rộng (mm)  1.728 Cao (mm) 1.426 Chiều dài cơ sở (mm)  2.715 Tăng tốc 0-100 km/h (giây) 7,3 Giá (USD) 84.400 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG Hệ thống cân bằng điện từ xuất hiện lần đầu tiên trên 2 chiếc xe của BMW năm 1995, đó là 750iL và 850Ci với động cơ trang bị trên xe là 5.4L V12. Hệ thống cân bằng điện tử này lấy tên là DSC (Dynamic Stability Control) và được sản xuất bởi Bosch Một năm sau , Mercedes-Benz cũng bắt đầu ứng dụng công nghệ này lên mẫu xe của mình và lấy tên là ESP. Mẫu xe đầu tiên của Mercedes-Benz lắp đặt hệ thống cân bằng điện tử là S600. Một điểm nổi bật hơn trong hệ thống ESP của Mercedes là khả năng nhanh chóng lấy lại vị trí ổn định của xe sau khi ESP hoạt động. * Acura : Vehicle Stability Assist (VSA )  * Audi : Electronic Stabilization Program (ESP ) * BMW : Dynamic Stability Control (DSC )  * Chevrolet : StabiliTrak (STS ) * Chrysler : Electronic Stability Program (ESP ) * Fiat : Electronic Stability Program (ESP )  * GM : StabiliTrak (STS ) * Hyundai : Electronic Stability Program (ESP ) * Honda : Electronic Stability Program (ESP) * Kia : Electronic Stability Program (ESP)  THỐNG KÊ TRANG BỊ HỆ THỐNG TRÊN CÁC HÃNG XE * Maserati : Maserati Stability Program (MSP )  * Mazda : Dynamic Stability Control (DSC )  * Mercedes : Electronic Stability Program (ESP )  * Nissan : Vehicle Dynamic Control (VDC )  * Porsche : Porsche Stability Management (PSM )  * Subaru : Vehicle Dynamics Control Systems (VDCS )  * Suzuki : Electronic Stability Program (ESP )  * Toyota : Vehicle Stability Control (VSC )  * Volvo : Dynamic Stability và Traction Control (DSTC )  * VW : Electronic Stability Program (ESP) THỐNG KÊ TRANG BỊ HỆ THỐNG TRÊN CÁC HÃNG XE CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG EBCM (BƠM TẠO ÁP) Steering Angle Sensor SAM Unit (Hộp nhận và phát tín hiệu) Wheel Speed Sensor YAW-Lateral acceleration Sensor CÁC VẤN ĐỀ MÀ XE CẦN TRANG BỊ HỆ THỐNG Kết quả: Ô tô đang chuyển động theo hướng của trục x nhưng sau khi phanh thì ô tô bị lệch một góc β ( β max = 8 0 ) . Trong khi phanh thì ở các bánh xe bên phải có các lực phanh P p.p1 ở cầu trước và P p.p2 ở cầu sau, còn ở các bánh xe bên trái có các lực phanh P p.t1 ở cầu trước và P p.t2 ở cầu sau. Khi chưa trang bị hệ thống ESP : Mất ổn định ở cầu trước và cầu sau khi phanh: Do khi phanh, do tổng các lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên phải khác với tổng các lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên trái và tạo thành mômen quay vòng M q quanh trục thẳng đứng z đi qua trọng tâm T của ô tô . CÁC VẤN ĐỀ CẦN THIẾT MÀ XE PHẢI TRANG BỊ HỆ THỐNG Khi xe quay vòng thừa Xe mất ổn định khi phanh ở trạng thái quay vòng: Có hai trường hợp xe mất ổn định: Khi xe quay vòng thiếu Khi có hiện tượng quay vòng thiếu hoặc quay vòng thừa (understeering or oversteering) xảy ra, hệ thống ESP sẽ nhận biết thông qua các cảm biến góc lái và cảm biến gia tốc ngang, tự động điều khiển một lực phanh chính xác đến các bánh xe tương ứng ở cầu trước hoặc cầu sau để duy trì hướng chuyển động của xe theo sự điều khiển của người lái. Hình (a) cho thấy khi xe có xu hướng quay vòng thiếu thì ESP điều khiển phanh bánh xe sau trái, còn khi xe có xu hướng quay vòng thừa (hình b) thì ESP điều khiển phanh bánh xe trước phải, nhờ vậy giúp cho xe ổn định khi quay vòng.  Hướng xe chạy b. Bánh xe được phanh Momen sinh ra d. Hướng di chuyển của xe khi mat điều khiển e. Hướng di chuyển của (quay vòng thiếu) xe khi mất điều khiển (quay vong thừa) SỰ CẦN THIẾT PHẢI TRANG BỊ HỆ THỐNG ESP + ESP là hệ thống an toàn chủ động. + Cải thiện tính ổn định của ô tô khi phanh ở trạng thái quay vòng làm hạn chế tối đa khả năng ôtô bị trượt ngang khi phanh. SỰ CẦN THIẾT KHI TRANG BỊ HỆ THỐNG ESP + Khắc phục hiện tượngqua y vòng thiếu và quay vòng thừa .. + Cải thiện tính ổn định động cơ khi khởi hành hoặc tăng tốc trên các loại đường có hệ số bám thấp kết với hệ thống ASR CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TỪNG CHI TIẾT TÍN HIỆU VÀO VÀ RA CỦA HỆ THỐNG + Cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau bao gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây và lõi từ.   + Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay roto cảm biến, số lượng răng của roto cảm biến phụ thuộc vào từng loại xe và đời xe.   + Thông thường cảm biến tốc độ bánh trước được lắp vào cam quay và cảm biến tốc độ bánh sau được bắt vào mâm cầu sau.   + Roto cảm biến được lắp trên trục trước chủ động và trục bánh xe sau, cùng quay với bánh xe.  NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG (TRÊN XE W203-210) NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG (TRÊN XE W203-220) Phía ngoài của roto có các răng, nên khi roto quay từ thông trong cuộn dây biến thiên nó sinh ra một điện áp xoay chiều. Điện áp xoay chiều này có tần số tỷ lệ với tốc độ quay của roto và trong quá trình hoạt động nó báo cho ECU biết tốc độ quay của bánh xe.  NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Các cảm biến tốc độ bánh xe hoạt động xác định tốc độ bánh xe quay vòng  của mỗi bánh xe. Ngoài ra, các cảm biến tốc độ bánh xe phát hiện hướng vòng quay (về phía trước hoặc lùi). Khi một bánh xe dừng, cảm biến tốc độ bánh xe truyền một xung mỗi0,75 giây. Xung tức thời chỉ ra giá trị của các cảm biến tốc độ bánh xe Các  ưu điểm của cảm biến tốc độ bánh xe : •  Phát hiện nhanh chóng và chính xác sự hoạt động bánh xe  •  Cải thiện hoạt động sự kiểm soát hộp số •  Cải  thiện sự hoạt động của hệ thống điều khiển Bộ phận này bao  gồm  thiết bị điều khiển thủy lực và bơm thủy lực .   Thiết bị điều khiển thủy lực kích hoạt bơm  thủy lực thông qua các cuộn dây van. 1.Hệ thống điều khiển thủy lực 2.Cụm solenoid-cảm biến áp suất-pist on 3.Bơm thủy lực Thiết bị này chứa  một cảm biến áp lực phanh. Cảm biến áp lực phanh này  lựa chọn  áp lực phanh  thông qua bàn đạp phanh và  bộ tăng áp phanh. Các cảm biến áp lực phanh có một phạm vi đo  từ  0 đến 250 bar VỊ TRÍ CẢM BIẾN ÁP LỰC PHANH C ảm biến góc lái được cài đặt trong cụm   khóa cần lái. C ảm biến góc  lái được trang bị bộ phận phân tích điện tử.  C ảm biến góc  lái bao gồm các thành phần sau : đĩa  mã và bộ cảm biến quang học . Đĩa   mã  được kết nối với bánh lái  thông qua  vòng đệm từ .  Khi  bánh lái di chuyển,  đĩa mã   di chuyển trong phạm vi  bộ cảm  biến quang học. Có  hoa văn dòng   khác  nhau để đánh giá trên đĩa mã. Cụm khóa cần lái Cảm biến quang học Đĩa mã VẬN HÀNH Các cảm biến gia tốc ngang và tốc độ xoay vòng đo: •  Sự xoay vòng của chiếc xe xung quanh trục thẳng đứng  •  Gia tốc ngang  của chiếc xe •  Gia tốc dọc của chiếc xe VỊ TRÍ CỦA CẢM BIẾN GIA TỐC NGANG HÌNH CẢM BIẾN TỐC ĐỘ XOAY A Hộp ( housing) B P hần tử đo(measuring element) C Mạch tích hợp (hybrid circuit) D B ảng mạch dẻo (Flexible circuit board) E Nắp đậy (cover ) BẢNG THÔNG BÁO TRÊN XE W210 BẢNG THÔNG BÁO TRÊN XE W220 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VSC,VSA,DSC hay ESP là tên gọi của hệ thống cân bằng điện tử trên xe hơi. Hệ thống này bao gồm 04 cảm biến tốc độ tại 4 bánh xe, 1 cảm biến đo tốc độ xoay của thân xe nằm ở giữa xe ( yaw sensor), 01 cảm biến góc lái ( steering angle sesor) nằm trên trục tay lái, và bộ não điều khiển ECU điều khiển áp lực dầu phanh nén xuống xi lanh phanh bốn bánh. Từ các tín hiệu nhận được của các cảm biến-máy tính tính toán và ra quyết định can thiệp kịp thời vào hệ thống phanh. Một bánh xe nào đó sẽ được hãm lại một cách độc lập (không phải do người lái đạp phanh) để đảm bảo cho xe không bị drift . Trong tình huống đánh lái đầu tiên người lái giật mình đánh lái nhanh để tránh vật rơi- cảm biến góc lái (SAS) truyền tín hiệu đến bộ điều khiển cân bằng điện tử- tuy nhiên cảm biến đo tốc độ xoay của xe ( yaw sensor) nhận thấy với góc lái này chưa đủ để tránh vật rơi- trong tích tắc ESP tự phanh bánh sau bên phải rất nhanh và mạnh tạo ra một mo men quay làm cho xe nhanh chóng chuyển hướng theo ý muốn của người lái tránh được vật cản. Sau khi tránh được vật cản người lái lại vớt tay lái rất mạnh sang trái để tránh xuống ruộng nhưng lần này lại đánh tay lái quá làm xe có xu hướng bị trượt (drift) momen lực bên trái mạnh hơn momen lực bên phải- một lần nữa ESP lại tự động can thiệp kịp thời phanh bánh trước phải làm cho momen lực giảm và kết quả là chiếc xe không bị drift và trở về trạng thái chạy thẳng - Đó là nhờ công nghệ ESP phát minh bởi Bosh. ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM So sánh hệ thống ESP với các hệ thống khác trên xe cùng hãng Ưu điểm ESP giúp cho xe cải thiện được tính ổn định khi khởi hành, khi tăng tốc và khi quay vòng . Quãng đường phanh sẽ ngắn nhờ kết hợp với hệ thống chống trượt quay ASR khi phanh ô tô trên đường vòng và đường trơn trượt có hệ số bám thấp . Cải thiện tính ổn định ôtô khi phanh ở trạng thái quay vòng làm hạn chế tối đa khả năng ôtô bị trượt ngang khi phanh theo phương ngang. ESP khắc phục hiện tượng quay vòng thiếu hoặc quay vòng thừa. Trong tất cả mọi tình huống, nó đảm bảo rằng xe không bị lệch ra khỏi hướng điều khiển của người lái xe.   Nhược điểm Giá thành của trang thiết bị ESP rất cao. So sánh xe có trang bị hệ thống ESP với các xe không có trang bị hệ thống ESP hoặc không có trang bị các hệ thống tương tự khác: Được áp dụng rộng rãi trong thời gian gần đây, hệ thống cân bằng điện tử ESP cùng với chức năng  ABS  đang góp phần đáng kể nâng cao tính năng an toàn chủ động cho xe hơi. Hiệu quả áp dụng ESP được kiểm nghiệm khi phân tích các tai nạn xảy ra khi người lái không kiểm soát được phương tiện của mình (mặc dù không có tác động từ bên ngoài, chẳng hạn tình trạng xe bị trượt trên đường). Các thống kê mới nhất cho thấy loại tai nạn nghiêm trọng do xe bị trượt trên đường chiếm 20% tổng số sự cố, tỷ lệ tử vong lên đến 43%, trong đó trên 2/3 số vụ là xe văng khỏi mặt đường. Hệ thống ESP đã làm giảm 12% nguy cơ lật xe, hạ mức độ nghiêm trọng của tai nạn từ 15% xuống còn 5%. Khi cơ cấu này kiểm soát phanh không để xe bị trượt trên đường, thì nguy cơ va chạm ngang xe với cây, cột và các cấu trúc bên đường sẽ bớt đi đáng kể. So sánh xe có trang bị hệ thống ESP với các xe không có trang bị hệ thống ESP hoặc không có trang bị các hệ thống tương tự khác: Theo thống kế của Cơ quan quản lý an toàn giao thông xa lộ (NHTSA) và Viện nghiên cứu an toàn giao thông (IIHS) tại Mỹ chỉ riêng trong năm 2004 hệ thống cân bằng điện tử đã làm giảm 35% tỷ lệ tai nạn giao thông, cứu 7.000 mạng sống hàng năm và tính cho đến tháng 6/2006 nếu xe có lắp thiết bị DSC sẽ không có 10.000 tai nạn nghiêm trọng xảy ra. Trong khi một vài người kêu gọi thông qua luật liên bang bắt buộc lắp thiết bị này trên toàn bộ các xe thì số khác lại yêu cầu cơ quan quản lý an toàn giao thông xa lộ NHTSA thay đổi phương pháp đánh giá độ lật để các xe cần phải có DSC mới vượt qua được thử nghiệm. Hiện tại, khoảng 70% số xe thể thao đa dụng SUV và 40% xe du lịch bán tại Mỹ trang bị DSC như thiết bị tiêu chuẩn. So sánh hệ thống ESP với các hệ thống tương tự trên xe khác Ưu điểm Không làm cho xe bị văng lệch: + Đặc biệt là khi chạy vượt qua xe khác + Khi mặt đường có một bên trơn trượt.   + Có cảm biến đo áp suất phanh nhằm phân phối với hệ thống phân bố lực phanh EBD, giúp xe đạt trạng thái ổn định nhất Nhược điểm Chưa tìm thấy KẾT LUẬN + ESP là hệ thống an toàn chủ động giúp ổn định ôtô theo phương ngang. + Cải thiện tính ổn định của ô tô khi phanh ở trạng thái quay vòng làm hạn chế tối đa khả năng ôtô bị trượt ngang khi phanh. + Khắc phục hiện tượng quay vòng thiếu và quay vòng thừa .. + Cải thiện tính ổn định động cơ khi khởi hành hoặc tăng tốc trên các loại đường có hệ số bám thấp kết với hệ thống ASR THE END