Các sơ đồ bố trí ABS khí nén cho ô tô tải và ô tô buýt nhiều cầu

Các sơ đồ bố trí ABS khí nén cho ô tô tải và ô tô buýt nhiều cầu

Các sơ đồ dẫn động phanh ABS cơ bản
So với ô tô con, ô tô tải và ô tô buýt có khối lượng, chiều dài lớn, vận tốc trung bình
thấp, do vậy dẫn động phanh ABS khí nén cần đáp ứng các yêu cầu:
- Phù hợp với các hệ thống khí nén cơ sở.
- Đảm bảo hiệu quả thay đổi lực phanh trong giới hạn rộng.
- Đảm bảo khả năng ổn định góc quay thân xe khi phanh, nhằm giữ hướng chuyển
động của ô tô.
- Đơn giản kết cấu, số lượng các cụm ít, dễ dàng đồng hóa giữa các loại xe, giá
thành không cao.
Dưới dây là các sơ đồ tiêu biểu sử dụng cho hệ thống phanh ABS khí nén trên ô tô tải
và ô tô buýt 3 cầu hiện nay.
1 Phương án AS/3K
A)Với mô đun ABS điều chỉnh trực tiếp.
Sơ đồ trên hình 1 trình bày các cụm cơ bản và đường dẫn khí nén của hệ thống ABS
bố trí cho ô tô 3 cầu. Sơ đồ với 4 cảm biến (Sensor – S) và 3 kênh (kanal – K) điều
chỉnh áp suất khí nén (2 cảm biến đặt tại bánh xe cầu trước và 2 cảm biến đặt trên
các vành răng bị động của cầu xe). Kênh điều khiển áp suất được phân bố riêng biệt
cho các cầu xe thông qua 3 mô đun ABS.

Hình1: Sơ đồ hệ thống phanh khí nén ABS loại 4S/3K: 1.cảm biến, 2. Nguồn khí nén,
3. bầu phanh, 4.Van phanh 2 dòng, 5. Mô đun ABS điều chỉnh trực tiếp
Hệ thống phanh khí nén cơ bản thuộc loại hai dòng dẫn động độc lập: một dòng cho
cầu trước với bầu phanh dạng màng, dòng còn lại bố trí cho các cầu sau thông qua
bình phanh tích năng. Nguồn cung cấp khí nén bao gồm: máy nén khí, bộ tự động
điều tiết áp suất sau bơm, bầu lọc khí ẩm, van bảo vệ và chia dòng nhiều ngả, các
bình chứa và van xả dầu và nước.
Mô đun ABS 5 mắc nối tiếp sau van phân phối 2 dòng trên đường dẫn khí ra các cầu.
Mô đun làm việc nhờ sự điều khiển ECU-ABS, có đường dẫn khí vào và đường dẫ khí
ra bầu phanh 3. Ngoài ra, trên thân mô đun còn có lỗ thoát khí khi điều chỉnh áp

suất (xem bài trước).
Ba kênh điều khiển ở ba cầu thực hiện theo hai phương pháp khác nhau:
Ở cầu trước: có 2 cảm biến xác định tốc độ bánh xe, nhưng chỉ có một mô đun ABS.
Tín hiệu tốc độ trên bánh xe được ECU tính toán so với tốc độ ô tô, từ đó xác định sự
trượt riêng biệt của từng bánh xe. Tại một thời điểm nhất định, nếu bãnh xe nào
(trong hai bánh phải và trái) có độ trượt tới giới hạn cho phép trước, mô đun sẽ được
điều khiển theo tín hieuj này. Điều đó có nghĩa bánh xe có độ trượt lớn nằm trên
đường có hệ số bám thấp hơn., và mô đun được điều khiển có khả năng tiếp nhận


lực bên cao, giúp cho các bánh xe dẫn hướng thực hiện điều khiển hướng chuyển
động của ô tô. Như vậy trên cầu trước lựa chọn điều khiển SL cho phép ưu tiên khả
năng ổn định chuyển động.
Trên các cầu sau, sử dụng một cảm biến và một kênh điều khiển cho cả hai bánh xe
trên cùng một cầu. Giá trị độ trượt được tính toán từ vận tốc góc quay của vành răng
bị động trong truyền lực chính, tức là vận tốc góc trung bình giữa hai bãnh xe. ECU
tính toán độ trượt từ vận tốc góc trung bình của vành răng bị động do cảm biến
chuyển tín hiệu về và tốc độ ô tô, xác định độ trượt và gia tốc góc trung bình của hai
bánh xe. Do vậy các giá trị được lựa chọn (độ trượt, gia tốc góc) để làm giới hạn thực
hiện điều khiển độc lập từng bánh xe. Trong trường hợp này, hiệu quả giảm tốc độ ô
tô không cao, song lại giải quyết cho phép có khả năng sau đều lực phanh đảm bảo
hạn chế góc quay ngang thân xe.
Với sơ đồ bố trí như vậy có những ư nhược điểm sau:
Ưu điểm: Sơ đồ bố trí ít cảm biến, cầu trúc đơn giản. Lực phanh được điều chỉnh đều
cho hai phía bánh xe, đáp ứng điều kiện ổn định cần thiết cho ô tô.
Nhược điểm: Vận tốc góc ở trên các cầu sau chỉ xác định với giá trị trung bình, do
vậy giá trị giới hạn điều chỉnh được chọn thấp, không tận dụng được tối đa lực bám
giữa các bánh xe riêng biệt, dẫn tới làm giảm hiệu quả của hệ thống ABS.
Khi bắt đầu phanh, các mô đun ABS đặt nối tiếp yêu cầu nạp đầy khí trên đường ống
từ van phân phối 2 dòng tới bầu phanh (với áp suất tăng dần 0 Kpa đến 750 Kpa).

Chiều dài đường ống càng lớn, càng làm tăng độ trễ làm việc của hệ thống, do vậy
sẽ ảnh hưởng tới thời gian chậm tác dụng cho phép (0.56s).
Tuy nhiên với ưu điểm: kết cấu đơn giản và đảm bảo khả năng ổn định nên hệ thống
được sử dụng trên ô tô tải nhiều cầu có chiều dài thân xe nhỏ và đường dẫn khí
ngắn.
Cấu trúc như vậy cũng còn thấy trên một số ô tô tải có tải trọng vừa và lớn, với lí do
hạn chế giá thành chế tạo, nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường.
B) Với mô đun ABS có van R12
Sơ đồ tổng quát của hệ thống không có gì thay đổi lớn, ngoại trừ việc sử dụng mô
đun điều chỉnh có van R12. Sơ đồ bố trí các cụm và đường dẫn khí trình bày trên
hình 2. Từ các bình chứa khí nén riêng biệt dẫn động riêng cho hai dòng phanh, khí
nén được chia thành 2 ngả: một đường tới van phanh 4 và một đường dẫn tới mô
đun ABS 5. Khi phanh, van phân phối cấp tín hiệu khí nén cho mô đun ABS, mở
thông đường khí nén tới các bầu phanh bánh xe.
Như vậy, trên mô đun ABS có 3 đường khí: đường nối với bình chứa khí nén, đường
nối với van phân phối, đường nối tới bầu phanh bánh xe. Ngoài ra, trên mô đun còn
có lỗ thoát khí điều chỉnh áp suất (xem bài trước). Các mô đun ABS được bố trí gần
bầu phanh bánh xe, nhằm thu ngắn chiều dài nạp khí. Do vậy sơ đồ sử dụng mô đun
có van R12 cho phép giảm nhỏ thời gian nạp khí trên đường ống và giảm thời gian
chậm tác dụng của hệ thống.
Các ưu nhược điểm cơ bản giống như sơ đồ trên hình 1. Tuy nhiên, nổi bật hơn là hệ
thống phanh khí nén cho phép có khả năng thỏa mãn tiêu chuẩn về độ trễ tác dụng,
sơ đồ này thường dùng cho các ô tô nhiều cầu có chiều dài xe lớn.
Ngày nay phần lớn các xe tải nhiều cầu có chiều dài lớn và đoàn xe sử dụng mô đun
ABS có van R12, với lợi thế về khả năng đồng hóa linh kiện và giảm nhỏ thời gian
chậm tác dụng.
2. Phương án 6S/3K
Phương án sử dụng 6 cảm biến 3 kênh điều khiển được trình bày trên hình 2.
Trên cầu trước: 2 cảm biến tốc độ bánh xe trên cùng một cầu, mô đun ABS điều
khiển lực phanh cho hai bánh xe dẫn hướng. Cấu trúc và phương pháp điều khiển ở

cầu trước tương tự như phương án trước trên hình 1 .


Hình2: Sơ đồ ABS loại 6S/3K: 1. Cảm biến, 2.Nguồn khí nén, 3.Bầu phanh, 4.Van
phanh 2 dòng, 5.Mô đun ABS có van R12
Trên các cầu sau sử dụng 4 cảm biến riêng rẽ cho từng bánh xe, hai mô đun ABS bố
trí điều khiển các bánh xe khác cầu ở cùng một phía. Tín hiệu điều khiển mô đun
ABS cho hai bánh xe cùng phía theo nguyên tắc SL.
Sơ đồ được ứng dụng cho các đầu kéo thường xuyên kéo bán rơ mooc nặng, trên
đường tốt và dài ở tốc độ không cao. Khi đầu kéo cần di chuyển một mình có thể
nâng một cầu sau mà không ảnh hưởng lớn đến sự hoạt động của hệ thống ABS. Đầu
kéo có khoảng lệch hệ số bám giữa hai bánh xe cùng phía không đáng kể, do vậy
cho phép tận dụng khả năng bám của các bánh xe cao.
Việc sử dụng một kênh điều khiển cho cầu trước dẫn hướng cho phép lực phanh trên
2 bánh xe gần bằng nhau, vì vậy ít phát sinh mômen phụ tác dụng lên vành lái. So
với phương án khác, phương án này có số lượng kênh điều khiển nhỏ, giá thành
thấp.
Sự quay thân xe do chênh lệch tải trọng phanh trên cầu sau giữa hai phía có thể xảy
ra, nhưng đầu kéo thường có tỷ lệ Jz/B (mô men quán tính khối lượng/ chiều rộng cơ
sở) lớn, nên gia tốc quay thân xe nhỏ, người lái có thể kịp thời điều chỉnh vành lái khi
phanh.
3. Phương án 6S/4K
Sơ đồ phương án 6 cảm biến và 4 kênh điều khiển được trình bày ở hình 4. Sơ đồ
này được phát triển trên cơ sở sơ đồ miêu tả ở hình 1.


Trên cầu trước, sử dụng hai mô đun ABS 5 điều khiển độc lập cho từng bánh xe với
cảm biến 1 đo vận tốc riêng biệt. Để hạn chế khả năng sai lệch lực phanh trên cầu
trước, hệ thống điều khiển được thiết lập trên nguyên tắc IRM (xem các bài về hệ
thống phanh trên ô tô con), do vậy cho phép tăng được lực phanh cho cầu trước

(diều này lừa hết sức cần thiết vì khi phanh tải trọng thẳng đứng cảu cầu trước tăng
cao).
Trên các cầu sau bố trí 4 cảm biến và 2 kênh điều chỉnh, làm việc dựa trên nguyên
tắc SL. Việc bố trí mỗi cầu xe một kênh điều khiển và với SL sẽ giúp xe ổn định
hướng tốt khi đi trên đường có hệ số bám khác nhau, hay khi quay vòng. Nhờ cấu
trúc như vậy lực phanh trên các cầu sau phân bố tương đối đồng đều cho phép hạn
chế sự quay thân xe.
Sơ đồ được ứng dụng trên các ô tô buýt hai tầng có tải trọng lớn, các loại ô tô tải
chuyên dụng chở hàng đặc chủng đòi hỏi tính ổn định cao.
Trên ô tô buýt lớn (có 1 cầu sau chủ động với công thức bánh xe 4×2) sử dụng
4S/3K: cầu trước bố trí 2 cảm biến và 1 kênh điều khiển. Cấu trúc như vậy trong một
số tài liệu được gọi tên là “hệ thống ABS tiêu chuẩn”, với phương pháp bố trí 3 nút
điều chỉnh, đảm bảo khả năng ổn định chuyển động của ô tô đồng thời cho hiệu quả
phanh tốt.
4. Phương án 6S/6K
Sơ đồ phương án 6 cảm biến và 6 kênh điều khiển được trình bày ở hình 5. Mỗi bánh
xe có cảm biến và mô đun ABS điều chỉnh độc lập.


Hình 4: Sơ đồ Hẹ thống phanh khí nén ABS loại 6S/6K
Hệ thống sử dụng điều khiển độc lập cải biên IRM cho mỗi cầu xe. Với cấu trúc này
lực phanh trên tất cả các cầu xe được phát huy tối đa, đáp ứng tốt nhất khả năng
tiêu hao động năng ô tô khi phanh. Mặt khác khi xuất hiện sự sai lệch lực phanh trên
các bánh xe của cùng một cầu, bên bánh xe có hệ số bám cao sẽ được chậm tăng áp
suất phanh, đảm bảo hạn chế tối đa sự chênh lực phanh, đồng thời giảm gia tốc góc
quay thân xe, giúp cho người lái có khả năng điều chỉnh vành lái, tránh rơi vào tình
trạng khó điều khiển.
Tuy vậy hệ thống rất phức tạp, nhiều đường dẫn, giá thành của sản phẩm cao, chỉ
được sử dụng trên các loại xe yêu cầu cao về ổn định và chất lượng phanh.
Trên ô tô buýt có công thức bánh xe 4×2, sử dụng sơ đồ 4S/4K: các bánh xe bố trí

theo quy luật điều khiển IRM cũng được phân tích tương tự. Xe buýt hiện đại thường
xuyên hoạt động trên đường xa lộ với vận tốc vận tải lớn nhất trên 100km/h sử dụng
sơ đồ điều khiển 4S/4K này, kèm theo các thiết bị tiện nghi cao cấp, giúp cho việc
vận tải hành khách nhanh chóng và an toàn.
Ngày nay các hệ thống ABS khí nén khá đa dạng, và đang trong giai đoạn hoàn
thiện, đặc biệt là các nguyên tắc điều khiển đang thực nghiệm theo hướng tối ưu với
các tiêu chí yêu cầu của quá trình phanh