Hệ thống phanh ABS và túi khí trên ô tô

1
Phần một
KẾ HOẠCH BÀI GIẢNG
I. Ý ĐỊNH BÀI GIẢNG
1. Mục đích
Nhằm huấn luyện cho cán bộ, lái xe và thợ sửa chữa ô tô những nội dung
cơ bản nhất về tác dụng, cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống chống bó
cứng bánh xe (ABS) và túi khí (AIR BAG); làm cơ sở hoàn thành tốt nhiệm vụ
của Ngành Xe - Máy trong năm học mới.
2. Yêu cầu
- Nắm chắc tác dụng, cấu tạo lớn của hệ thống chống bó cứng bánh xe
(ABS) và túi khí (AIR BAG).
- Hiểu được cấu tạo từng bộ phận và nguyên lý làm việc của hệ thống .
- Biết cách vận dụng nội dung tập huấn vào việc thực hiện nhiệm vụ của
bản thân trong năm học mới.
3. Nội dung chính, trọng tâm, trọng điểm
- Tác dụng.
- Cấu tạo.
- Nguyên lý làm việc.
- Trọng tâm: Mục I.
4. Thời gian
Tổng số : 90 phút (02 tiết)
- Ngày : 90 phút
- Lên lớp : 90 phút
5. Tổ chức
- Lên lớp : Theo đội hình lớp tập huấn, hình thức tập trung.
- Luyện tập: Không
6. Địa điểm
Phòng huấn luyện kỹ thuật tại Khu Kỹ thuật.
7. Vật chất, tài liệu
- Giảng viên: Bài giảng, máy và màn chiếu;

- Học viên: Vở viết, sách, bút viết.


2
Phần hai
NỘI DUNG BÀI GIẢNG
Mở đầu
Nâng cao độ an toàn cho người và hàng hóa trên xe ô tô là một yêu cầu
cấp thiết, bắt buộc trong thiết kế các xe ô tô. Trên các xe thế hệ mới được trang
bị nhiều hệ thống đảm bảo an toàn chủ động, bị động như ABS, EBD, AB, túi
khí, TRC… Do vậy, việc nắm vững tác dụng và cách sử dụng những hệ thống
này là rất quan trọng và cần thiết.
Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc
chuyển động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định. Đối với ôtô
hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó bảo đảm cho
ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển.
Nguyên tắc của việc phanh xe là tạo ma sát giữa phần quay và phần đứng yên
của các cụm liên kết với bánh xe: giữa tang trống với má phanh hoặc đĩa phanh
với má phanh. Quá trình phanh, trong nhiều trường hợp xuất hiện hiện tượng
trượt lết của bánh xe trên mặt đường, lúc này các bánh xe bị bó cứng hoàn toàn,
đối với các bánh xe dẫn hướng thì không còn khả năng điều khiển được
nữa (không thực hiện việc đánh lái được), điều đó đặc biệt gây nguy hiểm cho
xe nếu trong trường hợp phía trước có vật cản. Đó chính là nhược điểm lớn nhất
của hệ thống phanh thông thường trang bị trên ô tô. Còn đối với hệ thống phanh
ABS những nhược điểm trên được khắc phục hoàn toàn nhờ kỹ thuật điểu khiển
điện tử, công nghệ vi tính hóa...
Phạm vi bài giảng huấn luyện những vấn đề cơ bản nhất về tác dụng, câu
tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS và túi khí
(Air Bag) giúp cho đội ngũ thợ sửa chữa, lái xe ô tô hiểu rõ hơn các hệ thống
này, làm cơ sở khai thác, sử dụng hệ thống này một cách hiệu quả và hoàn thành

tốt nhiệm vụ trong năm học mới.


3
I. HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE ABS

1.Tác dụng
- Đảm bảo bánh xe không bị trượt lết khi phanh, từ đó nâng cao hiệu quả
và chất lượng phanh xe.
- Đảm bảo xe không bị mất lái trong quá trình phanh.
2. Cấu tạo

a) Cảm biến tốc độ
Cảm biến tốc độ bánh xe dùng để đo vận tốc góc của bánh xe và gửi về
ECU dưới dạng các tín hiệu điện. Số lượng 4 chiếc, bố trí ở đầu trục bánh xe.
Cấu tạo: Gồm một nam châm vĩnh cửu, một quận dây quấn quanh lõi từ,
hai đầu cuộn dây được nối với ECU

Hình 2. Cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ.


4
Nguyên lý làm việc: Khi bánh xe quay, vành răng quay theo, khe hở A
giữa hai đầu lõi từ và vành răng thay đổi, từ thông biến thiên làm xuất hiện trong
cuộn dây một sức điện động xoay chiều dạng hình sin có biên độ và tần số thay
đổi tỉ lệ theo tốc độ góc của bánh xe (hình 3). Tín hiệu này liên tục được gửi về
ECU. Tuỳ theo cấu tạo của cảm biến, vành răng và khe hở giữa chúng, các
xung điện áp tạo ra có thể nhỏ dưới 100mV ở tốc độ thấp, hoặc cao hơn
100mV ở tốc độ cao.

Hình 3. Hoạt động của cảm biến tốc.

b) Cảm biến giảm tốc
Trên một số xe ngoài cảm biên tốc độ bánh xe còn được trang bị thêm
một cảm biến giảm tốc cho phép ECU xác định chính xác hơn sự giảm tốc của
xe trong quá trình phanh. Kết quả là, mức độ đáp ứng của ABS được cải thiện
tốt hơn. Nó thường được sử dụng nhiều trên xe 4WD bởi vì nếu một trong các
bánh xe bị hãm cứng thì các bánh xe khác cũng có xu hướng bị hãm cứng theo,
do tất cả các bánh được nối với cơ cấu truyền lực nên có tốc độ ảnh hưởng lẫn
nhau. Cảm biến giảm tốc còn gọi là cảm biến “G”.

Hình 4. Vị trí và cấu tạo cảm biến giảm tốc.


5
Cấu tạo của cảm biến như (hình 4) gồm hai cặp đèn LED và
phototransistors, một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu. Đặc điểm của
đèn LED là phát sáng khi cấp điện và phototransistors là dẫn điện khi có ánh
sáng chiếu vào. Khi mức độ giảm tốc của xe thay đổi, đĩa xẻ rãnh lắc theo chiều
dọc xe tương ứng với mức độ giảm tốc. Các rãnh trên đĩa cắt cho ánh sáng từ
đèn LED đến phototransistors, làm phototransistors đóng, mở, báo tín hiệu về
ECU. ECU nhận những tín hiệu này để xác định chính xác trạng thái mặt đường
và thực hiện các điều chỉnh thích hợp.
c) Hộp điều khiển điện tử (ECU)
Nhận biết thông tin về tốc độ góc của các bánh xe, từ đó tính toán ra tốc
độ bánh xe và sự tăng giảm tốc của nó, xác định tốc độ xe, tốc độ chuẩn của
bánh xe và ngưỡng trượt, để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe để:
Cung cấp tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thuỷ lực. Thực hiện chế độ kiểm
tra, chẩn đoán, lưu giữ mã hư hỏng và chế độ an toàn và gửi thông tin thông qua
các đèn tín hiệu là sự nhấp nháy của đèn.

d) Bộ chấp hành thủy lực

Hình 5. Bộ chấp hành thuỷ lực.
1. Vít; 2. Tấm chắn; 3. Rơ le động cơ bơm; 4.Rơ le solenoid; 5.Động cơ bơm.

Bộ chấp hành thuỷ lực có chức năng cung cấp áp suất dầu tối ưu đến các
xylanh phanh bánh xe theo sự điều khiển của hộp điều khiển điện tử ECU tránh
hiện tượng bị hãm cứng bánh xe khi phanh.


6
Cấu tạo của một bộ chấp hành thuỷ lực gồm có các bộ phận chính sau: các
van điện từ, motor điện dẫn động bơm dầu, bơm dầu và bình tích áp, rơ le bơm,
rơ le van điện từ.
- Van điện từ: Van địên từ trong bộ chấp hành có hai loại là loại 2 vị trí và
loại 3 vị trí. Cấu tạo chung của một van điện từ gồm một cuộn dây điện, lõi van,
các cửa van và van một chiều. Van điện từ có chức năng đóng mở các cửa van
theo sự điều khiển của ECU để điều chỉnh áp suất dầu đến các xylanh bánh xe.
- Motor điện và bơm dầu: Một bơm dầu kiểu piston được dẫn động bởi
một motor điện có chức năng đưa ngược dầu từ bình tích áp về xylanh chính
trong các chế độ giảm và giữ áp. Bơm được chia ra làm hai buồng làm việc độc
lập thông qua hai piston trái và phải được điều khiển bằng cam lệch tâm, các van
một chiều chỉ cho dòng dầu đi từ bơm về xylanh chính.
- Bình tích áp: Bình tích áp chứa dầu hồi về từ xylanh phanh bánh xe,
nhất thời làm giảm áp suất dầu ở xylanh phanh bánh xe.
3. Nguyên lý làm việc
a) Nguyên lý xây dựng hệ điều khiển phanh
Trong quá trình phanh ô tô thường xảy ra sự trượt tương đối giữa bánh xe
với mặt đường dẫn đến hiện tượng trượt lết của bánh xe trên đường. Đánh giá
sự ảnh hưởng của sự trượt khi phanh bằng khái niệm độ trượt:

λ=

v − v0
.100%
v

Trong đó: v 0 là vận tốc lý thuyết của bánh xe, m/s; v là vận tốc thực
của bánh xe, m/s; vλ = v − v0 . Khi λ = 100% bánh xe bị hãm cứng và trượt
lết hoàn toàn trên mặt đường.
Hệ số bám dọc có giá trị cực đại ϕ xmax ở giá trị độ trượt tối ưu λ 0, giá trị λ0
thường nằm trong giới hạn từ 10÷30%. Ở giá trị độ trượt tối ưu λ 0 không những
đảm bảo hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang ϕ y cũng có giá trị
khá cao. Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là
λ0 thì sẽ đạt được lực phanh cực đại: P pmax = ϕ xmax.Rk, nghĩa là hiệu quả phanh sẽ
cao nhất và đảm bảo ổn định tốt khi phanh.


7
Hệ thống chống hãm cứng bánh xe ra đời, đã điều chỉnh áp suất trong dẫn
động phanh theo nguyên lý điều chỉnh theo gia tốc chậm dần sao cho độ trượt
của bánh xe với mặt đường thay đổi quanh giá trị λ 0 trong giới hạn hẹp và đảm
bảo hiệu quả phanh cao. Mục tiêu của hệ thống ABS là giữ cho bánh xe trong
quá trình phanh có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp (10 ÷ 30%) quanh giá trị
λ0, gọi là phạm vi điều khiển của hệ thống ABS. Khi đó, hiệu quả phanh cao
nhất (lực phanh đạt giá trị cực đại do có giá trị ϕxmax) đồng thời tính ổn định
hướng của xe là tốt nhất ( do ϕy đạt giá trị cao), thỏa mãn các yêu cầu cơ bản của
hệ thống phanh là rút ngắn quãng đường phanh, cải thiện tính ổn định hướng và
khả năng điều khiển của người lái trong khi phanh.
b) Nguyên lý hoạt động

ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến tốc độ bánh xe và cảm biến gia tốc từ
đó tính toán ra tốc độ bánh xe và sự tăng giảm tốc của nó, xác định tốc độ xe,
tốc độ chuẩn của bánh xe và ngưỡng trượt, để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng
của bánh xe → ECU điều khiển bằng cường độ dòng điện cấp đến các van điện
3 mức cường độ dòng điện là: 0; 2 và 5A tương ứng với các chế độ tăng, giữ và
giảm áp suất.
Thực hiện chế độ kiểm tra, chẩn đoán, lưu giữ mã hư hỏng và chế độ an
toàn và gửi thông tin thông qua các đèn tín hiệu là sự nhấp nháy của đèn trên
bảng táp lô.
II. Hệ thống túi khí
1. Tác dụng
Các túi khí được thiết kế để làm giảm nguy cơ đầu hay mặt của lái xe hay
hành khách phía trước đập thẳng vào vành tay lái hay bảng táp lô bảo vệ lái xe
và hành khách ngồi phía trước được tốt hơn ngoài biện pháp bảo vệ chính bằng
dây an toàn.
2. Cấu tạo
a ) Bộ thổi khí và túi khí:


8
Bộ thổi khí chứa ngòi nổ, chất cháy mồi, chất tạo khí... Túi khí được làm
bằng ny lông có phủ một lớp chất dẽo trên bề mặt bên trong.
Túi khí có các lỗ thoát khí ở bên dưới để nhanh chóng xả khí nitơ sau khi
túi khí đã bị nổ
b) Cáp xoắn
Được dùng để nối điện từ phía thân xe (cố định) đến vành tay lái (chuyển
động quay). Vỏ được lắp trong cụm công tắc tổng. Rôto quay cùng với vành tay
lái. Cáp có chiều dài khoảng 4,8 (m) và được đặt bên trong vỏ sao cho nó bị
chùng. Một đầu của cáp được gắn vào vỏ, còn đầu kia gắn vào rôto. Khi vành
tay lái quay sang phải hay trái, nó có thể quay được chỉ bằng độ chùng của cáp

(2 và ½ vòng).
c) SAS unit
SAS unit được lắp trên sàn xe nó bao gồm bộ xử lý trung tâm và cảm biến
va chạm. Bộ xử lý trung tâm nhận các tín hiệu từ cảm biến va chạm , đánh giá
xem có cần kíchhoạt túi khí hay không và chẩn đoán hư hỏng trong hệ thống.
3. Nguyên lý làm việc
Cảm biến túi khí trung tâm nhận tín hiệu va đập khi bị xe bị tai nạn, tín
hiệu này được truyền tới bộ xử lý trung tâm, bộ xử lý trung tâm cho dòng điện
chạy đến ngòi nổ và nóng lên. Kết quả là nhiệt này làm bắt cháy chất cháy (chứa
trong ngòi nổ) và làm lửa lan truyền ngay lập tức đến chất mồi và chất tạo khí.
Chất tạo khí tạo ra một lượng lớn khí nitơ, khí này đi qua màng lọc, được làm
mát và sau đó đi vào túi. Túi phồng lên ngay lập tức bởi khí. Nó xé rách mặt
vành tay lái hay cửa túi khí và phồng lên trong khoang hành khách. Túi khí xẹp
nhanh xuống sau khi nổ do khí thoát qua các lỗ khí xả khí. Nó làm giảm lực va
đập vào túi khí cũng như bảo đảm tầm nhìn rộng. Cảm biến dự phòng có tác
dụng chống kích hoạt túi khí khi va đập không đủ lớn.

Kết luận


9
Hệ thống an toàn chủ động và bị động là những hệ thống rất quan trọng
đảm bảo an toàn cho người, xe và hành hóa trên xe. Cùng với sự phát triển của
khoa học công nghệ thì việc ứng dụng công nghệ thông tin, kỹ thuật số vào điều
hòa ô tô ngày càng nhiều, hệ thống ngày càng phức tạp và có nhiều tính năng
hơn, mang lại sự an toàn, yên tâm cho người sử dụng.
Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn tuyệt đối khi điều khiển xe trên đường vẫn
quan trọng nhất là ý thức chấp hành giao thông, trình độ điều khiển, sức khỏe và
tâm lý của người điều khiển xe ô tô.
Bài giảng đã tập trung giới thiệu về tác dụng, tính năng, cầu tạo, nguyên

lý làm việc của hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS và hệ thống túi khí (Air
Bag). Trọng tâm là tác dụng, cấu tạo của các hệ thống này.
Trên cơ sở nội dung cơ bản này, người học cần phải tiếp tục nghiên cứu,
vận dụng kiến thức vào công việc cụ thể tại đơn vị trong năm học tới trên từng
cương vị của mình.

.