Hệ thống phanh ô tô ngày nay

Hệ thống phanh ô tô ngày nay
• Ngày đăng : 04-12-2009
• Cập nhật :

• Rating:
()
• 26 Views and 0
Replies


Hệ thống phanh ôtô ngày nay
Phanh là hệ thống an toàn chủ động hết sức quan trọng nên luôn được các nhà thiết
kế ôtô quan tâm, không ngừng nghiên cứu hoàn thiện và nâng cao hiệu quả. Đến
nay, hệ thống phanh đã trải qua rất nhiều cải tiến, thay đổi.
Hệ thống chống bó cứng phanh ABS.
Khởi đầu, hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực (phanh dầu) sử dụng trên các xe ôtô
con chỉ là loại đơn giản, trong đó lực phanh các bánh xe tỷ lệ thuận với lực tác động
lên bàn đạp phanh. Hệ thống phanh này đến nay gần như không còn được sử dụng
vì hiệu quả kém, không bảo đảm đủ lực phanh.
Để tăng lực phanh, người ta sử dụng các cơ cấu trợ lực. Phổ biến với các xe con là
loại trợ lực bằng chân không, sử dụng độ chênh lệch giữa áp suất khí quyển và độ
chân không trong đường nạp của động cơ để tạo ra lực bổ trợ phanh. Trợ lực chân
không có thể tác động trực tiếp lên piston của xi-lanh phanh chính hoặc tác động
gián tiếp (có thêm một xi-lanh phụ trợ để tăng áp suất dầu phanh). Tuy vậy, các
dạng trợ lực chân không cũng chỉ tăng áp suất dầu phanh lên được khoảng gấp 2
lần. Phanh dầu còn có thể được trợ lực bằng khí nén giúp đạt được áp suất dầu
phanh khá cao, nhưng do cấu tạo phức tạp, nên chủ yếu áp dụng cho các xe tải.
Khi phanh sẽ xảy ra hiện tượng thay đổi trọng lượng xe đè lên các bánh trước và
sau. Gia tốc phanh càng lớn (phanh càng gấp) thì theo quán tính, trọng lượng dồn
lên cầu trước càng chiếm tỷ lệ cao (trên tổng trọng lượng xe). Vì thế, trước đây các
nhà thiết kế đã tìm mọi cách để làm tăng lực phanh của các bánh xe trước (như

tăng đường kính xi-lanh phanh của các bánh xe, cầu trước lớn hơn cầu sau), hoặc
sử dụng phanh đĩa ở các bánh xe trước (phanh đĩa có ưu điểm là với kích thước
tương đối nhỏ nhưng đạt hiệu quả phanh lớn hơn phanh tang trống vì có thể đạt lực
ép của các piston lên đĩa phanh lớn hơn nhiều). Một phương pháp khác để tăng hiệu
quả phanh bánh trước là lắp ở cơ cấu phanh bánh trước hai guốc phanh với xi-lanh
phanh riêng, bố trí theo sơ đồ đạt hiệu quả phanh cao khi xe tiến (nhờ tác dụng trợ
động).
*Hệ thống chống bó cứng phanh ABS
*Nguyên lý làm việc của hệ thống BAS
Còn để tránh hiện tượng bó cứng các bánh xe khi phanh, dẫn đến rê xe và mất điều
khiển, ở một số xe người ta sử dụng cơ cấu điều chỉnh lực phanh, nhằm thay đổi lực
phanh ở các bánh xe tỷ lệ với lực bám của các bánh xe đó. Cơ cấu điều chỉnh này
được liên kết bằng cơ khí với thân xe và cầu sau. Tuỳ thuộc vào vị trí tương đối của
thân xe với cầu xe (tương ứng là trọng lượng xe tác động lên cầu sau), cơ cấu sẽ
làm thay đổi áp lực của dầu phanh trong các xi-lanh phanh bánh xe sau. Khi trọng
lượng đè lên cầu sau nhỏ thì lực phanh các bánh sau sẽ nhỏ và ngược lại.
Tuy nhiên, những sáng chế cải tiến của các nhà thiết kế nhằm nâng cao hiệu quả
làm việc của hệ thống phanh trong khoảng thời gian 70-80 năm kể từ khi xe ôtô ra
đời vẫn tỏ ra không đáp ứng được yêu cầu. Chỉ với việc áp dụng các thành tựu của
ngành công nghiệp điện tử, hệ thống phanh xe ôtô mới dần đạt được những tính
năng cần thiết.
Việc ứng dụng các thiết bị điện tử trong các bộ phận, hệ thống của xe ôtô nói chung
và hệ thống phanh nói riêng, thể hiện ở sự kết hợp những thành phần cơ học, điện
và điện tử để thực hiện các chức năng cơ học theo sự điều khiển của các modul
(hoặc bộ vi xử lý) điện tử. Đối với hệ thống phanh, ứng dụng thiết bị cơ - điện tử
đầu tiên có thể kể đến là hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking


nay đã trở thành không thể thiếu ở một số mác xe trung và cao cấp. ABS là thiết bị
hỗ trợ cho hệ thống phanh, ngăn chặn hiện tượng trượt của các bánh xe khi phanh

gấp mà không phụ thuộc vào xử trí của người lái, nhưng đồng thời vẫn bảo đảm lực
phanh đạt giá trị cực đại ứng với khả năng bám của bánh xe với mặt đường.
Bước tiếp theo là sự ra đời của hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD
(Electronic Brakeforce Distribution). Hệ thống hỗ trợ phanh gấp BAS (Brake Assist
System) có tác dụng tăng tức thì lực phanh đến mức tối đa trong thời gian ngắn
nhất khi phanh khẩn cấp, xuất hiện cũng nhằm mục đích tăng cường hiệu quả cho
hệ thống phanh. Bên cạnh đó, một số hệ thống khác như: ổn định điện tử ESP
(Electronic Stability Program), chống trượt ETS (Electronic Traction System),... đều
có tác dụng gián tiếp nâng cao hiệu quả phanh bằng các biện pháp như tăng thêm
các xung lực phanh đến các bánh xe khi cần thiết (ESP), hoặc phân phối lại lực kéo
giữa các bánh xe khi xuất hiện trượt lúc phanh (ETS).
Gần đây, hợp tác với Bosch, hãng Mercedes-Benz cho ra đời hệ thống điều khiển
điện tử kiểm soát quá trình phanh với tên gọi Sensotronic Brake Control (SBC) trên
mẫu xe SL. Hiện nay, hệ thống này đã là trang bị tiêu chuẩn trên các xe sedan từ
hạng E của Mercedes-Benz (dòng E-class sản xuất tại Việt Nam cũng có trang bị
SBC).
Hệ thống phanh ôtô ngày nay (2)
Sensotronic Brake Control (SBC) là hệ thống phanh điều khiển điện tử do MercedesBenz kết hợp với hãng Bosch chế tạo, được trang bị đầu tiên cho mẫu xe SL. Hiện
nay, hệ thống này trở thành trang bị tiêu chuẩn cho dòng xe sedan hạng E.
1. Bình tích áp dầu áp suất cao và khối điều khiển. 2. Khối cầu chì. 3. Cụm bàn đạp
phanh. 4. Các cảm biến ở cơ cấu phanh bánh xe. 5. Đường ống dầu.
6. Bộ vi xử lý ESP. 7. Cảm biến tốc độ quay của xe quanh trục thẳng đứng. 8. Cảm
biến góc quay của tay lái. 9. Cảm biến của hệ thống ổn định ESP.
Nếu ở hệ thống phanh dầu đơn giản, lực đạp phanh của người lái tạo nên áp lực dầu
để dịch chuyển các guốc phanh làm phanh bánh xe lại, thì trong hệ thống SBC rất
nhiều bộ phận cơ học được thay bằng điện tử. Chẳng hạn, lực đạp lên bàn đạp
phanh được tiếp nhận như các tín hiệu điều khiển, được truyền dưới dạng các xung
điện đến bộ vi xử lý. Căn cứ vào tín hiệu từ rất nhiều các cảm biến khác nhau theo
dõi quá trình chuyển động của xe, bộ vi xử lý sẽ tính toán lực phanh tối ưu cần thiết
cho từng bánh xe.

Quá trình tính toán này xảy ra chỉ trong vài phần nghìn giây. Hơn nữa, do trong hệ
thống phanh có bình tích dầu áp suất cao nên quá trình phanh diễn ra nhanh hơn
nhiều so với hệ thống phanh đơn giản. Trong hệ thống SBC không cần đến bộ phận
trợ lực chân không, còn bàn đạp phanh và xi-lanh phanh chính (bơm cái) được kết
hợp thành một bộ phận. Bộ phận này là nơi tiếp nhận "mệnh lệnh" phanh từ người
lái, các cảm biến của nó gửi các tín hiệu điều khiển tới bộ vi xử lý căn cứ vào mức
độ đạp lên bàn đạp phanh của người lái. Để cho người lái vẫn có được cảm giác
nặng nhẹ như khi đạp phanh bình thường, các nhà thiết kế đã tạo ra ở khối bàn đạp
một cơ cấu mô phỏng lực cản cơ khí của bàn đạp.
Trường hợp hỏng hệ thống điện tử đã có một hệ thống dự phòng bằng cách tự động
mở van khoá, nối khối bàn đạp phanh trực tiếp với cơ cấu phanh của các bánh
trước. Như vậy, có thể chia hệ thống phanh SBC thành hai phần là khối bàn đạp
phanh và khối thuỷ lực. Khối thuỷ lực gồm có bộ vi xử lý, bình tích dầu cao áp, bơm
dầu diện và 4 cơ cấu phanh bánh xe.
Bộ vi xử lý tiếp nhận tín hiệu từ khối bàn đạp cũng như từ cảm biến của các hệ
thống điện tử khác trên xe. Ví dụ: từ hệ thống chống bó cứng phanh ABS có các tín
hiệu về tốc độ quay của bánh xe; từ hệ thống ổn định điện tử ESP có các thông tin
về vị trí của tay lái và độ rê ngang của xe; còn từ hệ thống điều khiển động cơ là
các thông tin về hoạt động của động cơ và bộ truyền lực (chẳng hạn, xe đang đi ở
số mấy hay động cơ đang ở chế độ hãm - ngớt ga). Đó là tất cả các thông tin ban
đầu làm cơ sở cho bộ vi xử lý ra các "mệnh lệnh" để bảo đảm một chế độ phanh tối
ưu nhất, đạt độ an toàn cao nhất trong từng điều kiện đường sá cụ thể, còn hệ
thống SBC sẽ tính toán lực phanh cần thiết cho mỗi bánh xe.
Áp suất của dầu phanh trong bình tích áp đạt tới 140-160 átmôtphe do một bơm