Nghiên cứu cơ cấu chấp hành thủy lực phanh ABS của xe Toyota Hiace

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1. ABS (Anti lock Brake System ): Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh.
2. EBD (Electronic Brake force Distribution): Hệ thống phân phối lực phanh.
3. BAS (Brake Assist System): Hệ thống hỗ trợ lực khẩn cấp.
4. ECU (Electronic Control Unit): Bộ điều khiển trung tâm.
5. ESP (Electronic Stability Program): Hệ thống ổn định xe bằng điện tử
6. TRC (Traction Control): Hệ thống kiểm soát lực kéo
7. VSC (Vehicle Stability Control): Hệ thống ổn định động học của ôtô
8. BBW (Brake – By – Wire): Hệ thống phanh điện
9. DTC (Diagnostic Trouble Code): Mã lỗi chẩn đoán
10. HCU (Hydraulic Control Unit ): Bộ điều khiển thủy lực
11. SST (Specialized Service Tool): Dụng cụ sửa chữa chuyên dùng
12. DLC (Data Link Connector/Cable): Giắc chẩn đoán trên xe
13. LED (Light Emitting Diodes): Điốt phát sáng (Đèn LED)
14. RR (Rear right): Phía sau phải
15. RL (Rear left): Phía sau trái
16. FL (Front left): Phía trước trái
17. FR (Front right): Phía trước phải
18. SFLH (Solenoid front left hold): Van giữ phía trước trái
19. SFLR (Solenoid front left reduced): Van giảm phía trước trái
20. SFRH (Solenoid front right hold): Van giữ phía trước phải
1


21. SFRR (Solenoid front right reduced): Van giảm phía trước phải
22. SRRH (Solenoid rear right hold): Van giữ phía sau phải
23. SRRR (Solenoid rear right reduced): Van giảm phía sau phải
24. SRLH (Solenoid rear left hold): Van giữ phía sau trái
25. SRLR (Solenoid rear left reduced): Van giảm phía sau trái

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sơ đồ so sánh giữa xe có trang bị ABS và không có ABS............................5
Hình1.2 Quá trình phát triển của các hệ thống phanh trên ô tô.......................................7
Hình 1.3 Quan hệ lực bám dọc và ngang với độ trượt dọc của bánh xe.........................9
Hình 1.4 Quan hệ giữa hệ số bám và độ trượt với các loại đường10
Hình 1.5 Mối quan hệ giữa
và với các loại lốp10
λ
ϕx
Hình 1.6 Mối quan hệ giữa

ϕx

,

ϕy

với

λ

ứng với góc lệch bên α 11

Hình 1.7 Góc lệch của ô tô khi phanh...........................................................................13
Hình 1.8 Sơ đồ điều khiển của hệ thống ABS...............................................................15
Hình 1.9 Sự thay đổi mô men phanh, áp suất dẫn động phanh và gia tốc của bánh xe
khi phanh có ABS............................................................................................................16
Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống phanh ABS thủy lực...........................................................18
Hình 1.11 Vị trí lắp cảm biến........................................................................................19

Hình 1.12 cấu tạo cảm biến tốc độ loại điện từ..............................................................20
Hình1.13 Nguyên lý hoạt động của cảm biến................................................................21
Hình 1.14 Sơ đồ mạch điện hệ thống phanh ABS........................................................21
Hình 1.15 Sơ đồ bộ chấp hành thủy lực........................................................................22
Hình 2.1 Xe toyota HIACE ............................................................................................23
Hinh 2.2 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe toyota hiace............................................24
Hình 2.3 Mô tả hệ thống phanh ABS trên xe Toyota hiace..........................................25
Hình 2.4 Cơ cấu chấp hành ABS thuỷ lực.....................................................................26
2


Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8
Hình 2.6

Sơ đồ hệ thống phanh ABS dùng van 3 vị trí.................................................28
Chế độ phanh thường (ABS không hoạt động).............................................29
Chế độ giảm áp..............................................................................................30
Chế độ giữ áp.................................................................................................31
Chế độ tăng áp................................................................................................32

Hình 2.10 Sơ đồ 3 kênh kiểu 4 bánh..............................................................................33
Hình 2.11 Sơ đồ bộ chấp hành thủy lực 4 van 3 vị trí...................................................34
Hình 2.12 Sơ đồ biểu diễn của các van điện 3 và 2 vị trí.............................................35
Hình 2.13 Van giữ áp................................................................. 35
Hình 2.14 Van giảm áp..................................................................................................35
Hình 2.15 Giai đoạn tăng áp, ABS chưa hoạt động......................................................36
Hình 2.16 Pha giữ áp, ABS hoạt động...........................................................................36

Hình 2.17 Pha giảm áp, ABS hoạt động........................................................................36
Hình 2.18 Pha tăng áp, ABS hoạt động........................................................................37
Hình 2.19 Đồ thị quá trình phanh ABS.........................................................................37
Hình 2.20 Tháo bộ chấp hành và rowle ABS................................................................42
Hình 2.21 Nối thiết bị kiểm tra bộ chấp hành...............................................................42
Hình 2.22 Thiêt bị kiểm tra bộ chấp hành của Toyota..................................................42
Hình 2.23 Đạp phanh kiểm tra bộ chấp hành.................................................................43
Hình 2.24 Nhả chân phanh kiểm tra độ rung.................................................................43
Hình 2.25 Xoay công tắc ở vị trí “Front RH”...............................................................44
Hình 2.26 Lắp các giắc nối............................................................................................52
Hình 3.1 Thiết kế mô hình 3D cơ cấu phanh ABS........................................................54
Hình 3.2 Mô hình hệ thống phanh ABS........................................................................57
Hình 3.3 Cơ cấu chấp hành xe Lexus ES 300...............................................................59
Hình 3.5 Bảng táp lô trên mô hình................................................................................60
Hình 3.6 Kết cấu bộ phận truyền lực và thủy lực..........................................................61
Hình 3.7 Chân giắc kiểm tra thông mạch.......................................................................62
Hình 3.8 Rắc cái trên ABS ECU...................................................................................62
Hình 3.9a,b Sơ đồ mạch điện xe Lexus ES 300.............................................................63

3


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật của xe Toyota hiace...........................................................23
Bảng 2.2 chức năng của các bộ phận.............................................................................25
Bảng 2.3 Trạng thái của van điện từ 3 vị trí và của motor bơm ở chế độ thường........29
Bảng 2.4 Trạng thái của van điện từ 3 vị trí và motor bơm ở trạng thái giảm áp........30
Bảng 2.5 Trạng thái của van điện từ 3 vị trí và motor bơm ở trạng thái giữ áp...........31
Bảng 2.6 Trạng thái của van điện từ 3 vị trí và motor bơm ở trạng thái giảm áp........32
Bảng 2.7 Bảng trạng thái làm việc của các van và bơm dầu........................................39

Bảng 2.8 Các triệu chứng hư hỏng................................................................................41
Bảng 2.9 Mã DTC hệ thống ABS xe toyota hiace........................................................44
Bảng 2.10 Mã DTC của chế độ thử ABS......................................................................45

4


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, nền kinh tế xã hội phát triển mạnh mẽ, nhu cầu di chuyển đi lại tăng
cao, Ô tô là phương tiện tham gia lưu thông trên đường bộ với số lượng lớn. Khi cuộc
sống ngày một nâng cao thì yêu cầu về an toàn cho người và phương tiện cũng phải và
một trong những cơ cấu đảm bảo an toàn trong ô tô là hệ thống phanh ABS.
Do mật độ trên đường lớn và tốc độ chuyển động ngày càng cao cho nên vấn đề
tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết hàng đầu luôn cần phải quan tâm. Ở
nước ta trong nhưng năm gần đây số lượng vụ tai nạn giao thông và số người chết do
tai nạn là rất lớn. Theo thống kê của các nước thì số vụ tai nạn giao thông đường bộ
60-70% do con người gây ra, 10-15% do hư hỏng máy móc, trục trặc về kĩ thuật và 2030% do đường xá. Trong nguyên nhân hư hỏng máy móc, truc trặc về kĩ thuật thì tỉ lệ
tai nạn do các cum của ô tô gây nên được thống kê như sau: Phanh chân52,2-74,4%,
phanh tay 4,9-16,1%, lái 4,9-19,2%, chiếu sáng 2,3-8,7%, bánh xe 2,5-10%, các hư
hỏng khác 2-18,2%.
Từ các số liệu nêu trên thấy rằng, tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỉ lệ lớn nhất
trong các tai nạn do kĩ thuật gây nên. Chính vì thế mà ngày nay hệ thống phanh ngày
càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng
nghiêm ngặt và chặt chẽ.
Chính vì thế em đã chọn đề tài “ Nghiên cứu cơ cấu chấp hành thủy lực ABS
của xe TOYOTA HIACE” để tìm hiểu về bộ chấp hành phanh ABS trên xe
TOYOTA HIACE . Đồng thời giúp cho việc bảo dưỡng, sửa chữa cơ cấu chấp hành
của hệ thống phanh ABS đạt hiệu quả, đảm bảo an toàn cho người và xe trong quá
trình vận hành
Em xin chân thành cảm ơn Th.S. Khổng Văn Nguyên và Th.S. Bùi Đức Hạnh

người trực tiếp hướng dẫn cùng các thầy trong bộ môn công nghệ ôtô, Khoa Cơ Khí
Động Lực - Trường ĐHSPKT Hưng Yên đã giúp đỡ chúng em trong quá trình thực
hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hưng yên, ngày...tháng... năm …..
Sinh viên

Trần Đăng Nam
5


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề.
Hệ thống phanh là hệ thống an toàn chủ động của ô tô, dùng để giảm tốc độ hay
dừng và đỗ ôtô trong những trường hợp cần thiết. Nó là một trong những cụm tổng
thành chính và đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển ô tô trên đường.
Chất lượng của một hệ thống phanh trên ô tô được đánh giá thông qua tính hiệu
quả phanh (thể hiện qua các chỉ tiêu như quãng đường phanh, gia tốc chậm dần, thời
gian phanh và lực phanh), đồng thời đảm bảo tính ổn định chuyển động của ô tô khi
phanh. Đây là vấn đề luôn được quan tâm và nghiên cứu của các nhà khoa học, các
chuyên gia kỹ thuật trong ngành công nghiệp ô tô.
Nền công nghiệp ô tô đang ngày càng phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng nhanh,
mật độ lưu thông trên đường ngày càng lớn. Các xe ngày càng được thiết kế với công
suất cao hơn, tốc độ chuyển động nhanh hơn thì yêu cầu đặt ra với hệ thống phanh
cũng càng cao và nghiêm ngặt hơn. Một ô tô có hệ thống phanh tốt, có độ tin cậy cao
thì mới có khả năng phát huy hết công suất, xe mới có khả năng chạy ở tốc độ cao,
tăng tính kinh tế nhiên liệu, tính an toàn và hiệu quả vận chuyển của ô tô.
Một vấn đề lớn và cũng là bài toán quan trọng cần phải giải quyết đối với hoạt
động của hệ thống phanh, đó là khi ô tô phanh gấp hay phanh trên các loại đường có

hệ số bám β thấp như đường trơn, đường đóng băng, tuyết thì dễ xảy ra hiện tượng
sớm bị hãm cứng bánh xe, tức hiện tượng xe bị trựơt lết trên đường khi phanh. Khi đó
quãng đường phanh sẽ kéo dài hơn, tức hiệu quả phanh thấp đi, đồng thời dẫn đến tình
trạng mất ổn định hướng và khả năng điều khiển của ô tô. Nếu các bánh xe trước sớm
bị bó cứng làm cho xe không thể chuyển hướng theo sự điều khiển được, nếu các bánh
sau bị bó cứng, do sự khác nhau về hệ số bám giữa bánh trái và bánh phải với mặt
đường nên làm đuôi xe bị lạng, xe bị trượt ngang của các bánh xe dễ dẫn đến các hiện
tượng quay vòng thừa làm mất tính ổn định khi xe quay vòng.
Để giải quyết bài toán về vấn đề hiệu quả và tính ổn định khi phanh này, phần
lớn các ô tô hiện đại đều được trang bị hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe khi
phanh, gọi là cơ cấu “ Anti- lock Bracking System’’ và thường được viết và gọi tắt là
hệ thống ABS. Hệ thống hoạt động chống hiện tượng bị hãm cứng của bánh xe bằng
cách điều khiển thay đổi áp suất dầu tác dụng lên các cơ cấu phanh ở các bánh xe ngăn
không cho nó bị hãm cứng khi phanh khi phanh trên đường trơn khi phanh gấp, đảm
bảo tính hiệu quả và tính ổn định của ô tô trong quá trình phanh.

6


Ngày nay, hệ thống ABS đã giữ vai trò quan trọng không thể thiếu trong các hệ
thống phanh hiện đại, đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc đối với phần lớn các nước trên
thế giới. Ở thị trường Việt Nam, ngoài một phần lớn các xe nhập cũ đã qua sử dụng,
một số loại xe được lắp ráp trong nước cũng đã trang bị cơ cấu này.
Để sử dụng và khai thác có hiệu quả tất cả các tính năng ưu việt của cơ cấu ABS
nói riêng và của ô tô nói chung, việc nghiên cứu và nắm vững cơ cấu này là cần thiết.
Với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy, học tập và nghiên cứu
về cơ cấu này, đề tài “Nghiên cứu cơ cấu chấp hành ABS thủy lực của xe Toyota
hiace” đã được thực hiện với nhiệm vụ chính.
Kết hợp các kiến thức về cơ sở lý thuyết hệ thống phanh ABS với mô hình hệ
thống phanh ABS tạo ra các bài tập thực hành phục vụ cho công tác giảng dạy, thực

hành giúp cho quá trình dạy và học được sinh động và dễ hiểu hơn.

2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu chế độ điều khiển của hệ thống phanh ABS

- Nghiên cứu khảo sát kết cấu một số cơ cấu chấp hành của hệ thống phanh ABS
thủy lực.
- Nghiên cứu cụm cơ cấu chấp hành của hệ thống phanh thuỷ lực ABS HIACE.
- khôi phục lại mô hình của cơ cấu chấp hành ABS thủy lực sử dụng van 2 vị trí
trong xưởng trung tâm.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng ngiên cứu: Nghiên cứu bộ chấp hành ABS thủy lực của hệ thống
phanh ABS HIACE.
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu khả năng ứng dụng của cơ cấu chấp hành ABS
thủy lực xe Toyota HIACE.

4. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết: các biện pháp nhằm đảm bảo tính ổn định hướng của ô tô
trong quá trình phanh, các hệ thống phanh tích cực trên ô tô.
- Ngiên cứu thực nghiệm: Khôi phục lại mô hình phanh ABS trong xưởng trung
tâm tại trường SPKT Hưng Yên

5. Giới hạn đề tài
-Tìm hiểu về tổng quan hệ thống phanh ABS
-Nghiên cứu và tìm hiểu về bộ cơ cấu chấp hành phanh ABS trên xe Toyota
hiace.
7

-Khôi phục lạ 1 phần hệ thống phanh ABS của mô hình phanh ABS trong xưởng
CKĐL.

8


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ABS
1.1. Lịch sử phát triển của cơ cấu ABS.
Để giải quyết bài toán về vấn đề hiệu quả và tính ổn định khi phanh, phần lớn các
ô tô hiện đại đều được trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh, gọi là hệ
thống “Anti lock Brake System’’ và thường được viết và gọi tắt là ABS.
Hệ thống hoạt động chống hiện tượng bị hãm cứng của bánh xe bằng cách điều
khiển thay đổi áp suất dầu tác dụng lên các cơ cấu phanh ở các bánh xe ngăn không
cho nó bị hãm cứng khi phanh trên đường trơn khi phanh gấp, đảm bảo tính hiệu quả
và tính ổn định của ô tô trong quá trình phanh.
Các hệ thống ABS thủy lực hiện nay được phát triển từ những hệ thống đầu tiên
dùng trên tàu hỏa vào những năm đầu thế kỷ 19. Sau đó, các hệ thống phanh chống bó
cứng bánh xe được phát triển trên các máy bay để trợ giúp cho quá trình hạ cánh trên
đường băng trơn trượt. Những ô tô đầu tiên sử dụng ABS là vào năm 1954, trên một
vài mẫu xe Lincoln với các thiết bị của hệ thống ABS lấy từ một máy bay của Pháp.
Vào đầu những năm 60 của thế kỷ trước, các hãng xe của Mỹ đều đưa ra một số dòng
xe của mình có sử dụng ABS. Các hệ thống đầu tiên này sử dụng các bộ tính toán
tương tự và bộ chấp hành chân không. Vì bộ chấp hành chân không có thời gian đáp
ứng chậm, nên kết quả là quãng đường phanh bị kéo dài trong quá trình phanh. Vào
những năm 70, tới lượt các hãng xe châu Âu là Mercedes và BMW đưa ra các hệ
thống ABS có điều khiển điện tử. Vào năm 1985, Mercedes, BMW và Audi sử dụng
hệ thống ABS của Bosch và hãng Ford giới thiệu hệ thống Teves đầu tiên. Cuối những
năm 80, hệ thống phanh ABS được sử dụng trên rất nhiều dòng xe cao cấp và xe thể
thao.

Hình 1.1 Sơ đồ so sánh giữa xe có trang bị ABS và không có ABS
9


Hiện nay, hệ thống phanh ABS trở thành tiêu chuẩn trên tất cả các ô tô con và
ngày một trở nên phức tạp. Các hệ thống ABS hiện nay khác nhau cả về cấu trúc phần
cứng cũng như thuật toán điều khiển. Các bộ phận trong hệ thống phanh ABS được cải
tiến và áp dụng các công nghệ khác nhau, nhằm tăng tốc độ và hiệu quả hoạt động.
Các thuật toán điều khiển cũng được nghiên cứu và áp dụng các lý thuyết điều khiển
tự động mới, đem lại hiệu quả điều khiển cao trong khi vẫn tiết kiệm chi phí sản xuất.
Với sự hiểu biết đơn giản và kinh nghiệm, tránh hiện tượng các bánh xe bị hãm
cứng trong quá trình phanh khi lái xe trên đường trơn trượt, người lái xe đạp phanh
bằng cách nhấn liên tục lên bàn đạp phanh để duy trì lực bám ngăn không cho bánh xe
bị trượt lết và đồng thời có thể điều khiển được hướng chuyển động của xe. Về cơ bản
chức năng của cơ cấu phanh ABS cũng giống như vậy nhưng hiệu quả, độ chính xác
và an toàn cao hơn.
Vào thập niên 60, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, các vi mạch điện tử ra đời, giúp
cơ cấu ABS lần đầu tiên được lắp trên ô tô vào năm 1969, sau đó cơ cấu ABS được
nhiều công ty sản suất ô tô nghiên cứu và đưa vào ứng dụng vào năm 1970. Công ty
Toyota sử dụng lần đầu tiên cho các xe tại Nhật Bản vào năm 1971 đây là cơ cấu ABS
một kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau. Nhưng phải đến thập niên 80 cơ cấu này
mới được phát triển mạnh nhờ cơ cấu điều khiển kĩ thuật số, vi sử lý thay cho các cơ
cấu điều khiển tương tự đơn giản trước đó.
Lúc đầu cơ cấu ABS chỉ được lắp ráp trên các xe du lịch với, đắt tiền, được trang
bị theo yêu cầu và theo thị trường. Dần dần cơ cấu này được đưa vào sử dụng rộng rãi
hơn, đến nay ABS gần như trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại xe du lịch
và cho phần lớn các loại xe hoạt động ở những vùng có đường băng, tuyết dễ trơn
trượt, ngày nay cơ cấu ABS không chỉ được thiết kế trên các cơ cấu phanh thuỷ lực mà
còn ứng dụng rộng rãi trên các cơ cấu phanh khí nén của các xe tải và xe khách lớn.
Nhằm nâng cao tính ổn định và tính an toàn của xe trong mọi chế độ hoạt động

như khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường vòng với tốc độ cao, khi
phanh trong những trường hợp khẩn cấp … Cơ cấu ABS còn được thiết kế kết hợp với
nhiều cơ cấu khác.
Hệ thống phanh ABS kết hợp với hệ thống kiểm soát lực kéo Traction Control
(hay TRC) làm giảm bớt công suất động cơ và phanh các bánh xe để tránh hiện tượng
các bánh xe bị trượt lăn tại chỗ khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bởi điều này
làm tổn hao vô ích một phần công suất của động cơ và mất tính ổn định chuyển động
của ô tô.
Hệ thống phanh ABS kết hợp với hệ thống BAS (Break Assist System) làm tăng
thêm lực phanh ở các bánh xe để có quãng đường phanh là ngắn nhất trong trường hợp
phanh khẩn cấp.
10


Hệ thống phanh BBW bắt đầu được thử nghiệm từ những năm 1997, các hệ
thống phanh này dựa trên cơ sở điều khiển điện tử, cũng như các hệ thống: Steer-bywire (hệ thống lái điều khiển bằng điện tử), Drive-by-wire (hệ thống truyền lực điều
khiển bằng điện tử) tạo nên các kết cấu thông minh trên ô tô con.
Hệ thống BBW không thể vắng mặt các cơ cấu cơ khí, và có thể phân chia thành:
- BBW có hỗ trợ thủy lực viết tắt là EHB (Electric Hydraulic Brake)
- BBW không hỗ trợ thủy lực, EMB (Electric Mechanical Brake)
Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấu kiểm soát lực kéo Traction Control (hay ASR)
làm giảm bớt công suất động cơ và phanh các bánh xe để tránh hiện tượng các bánh xe
bị trượt lăn tại chỗ khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bởi điều này làm tổn hao vô
ích một phần công suất của động cơ và mất tính ổn định chuyển động của ô tô.
Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấu phân phối lực phanh bằng điện tử EBD
(Electronic Break force Distribution) nhằm phân phối áp suất dầu phanh đến các bánh
xe phù hợp với các chế độ tải trọng và các chế độ chạy của xe.
Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấu ổn định ô tô bằng điện tử (ESP) không chỉ có tác
dụng trong khi dừng xe, mà còn can thiệp vào cả quá trình tăng tốc và chuyển động
quay vòng của ô tô, giúp nâng cao hiệu quả chuyển động của ô tô trong mọi trường

hợp.
Ngày nay với sự phát triển vượt bậc và hỗ trợ rất lớn của kĩ thuật điện tử của
ngành điều khiển tự động và các phần mềm tính toán, lập trình đã cho phép nghiên cứu
và đưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như điều khiển mờ
điều khiển thông minh, tối ưu hoá quá trình điều khiển ABS.

Hình 1.2 Quá trình phát triển của các hệ thống phanh trên ô tô
11


Các công ty như BOSCH, AISIN, DENCO, BENDI là những công ty đi đầu
trong việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo các cơ cấu ABS và cung cấp cho các công ty
sản xuất ô tô trên toàn thế giới.
Quá trình phát triển của hệ thống phanh nói chung trên xe ô tô có thể được khái
quát bằng các mốc thời gian như trong hình 1.2 trên đây.

1.2. Sự lăn - bám - trượt của bánh xe với mặt đường khi phanh
Trong quá trình chuyển động bánh xe lăn, bám, trượt trên mặt đường và tiếp
nhận các phản lực từ mặt đường. Lực bám phụ thuộc vào sự lăn - bám - trượt của bánh
xe với mặt đường khi phanh.
Lực bám của bánh xe với mặt đường được đặc trưng bởi hệ số bám ϕ và hệ số
bám ϕ gồm 2 thành phần: hệ số bám dọc ϕx và hệ số bám ngang ϕy. Trên thực tế, hệ số
bám của bánh xe ô tô với mặt đường phụ thuộc vào loại đường và tình trạng mặt
đường; kết cấu, vật liệu, độ cứng, áp suất lốp xe; tải trọng lên bánh xe, vận tốc chuyển
động của xe; điều kiện, nhiệt độ môi trường hoạt động của ô tô.
1.2.1. Độ trượt dọc của bánh xe khi phanh
Độ trượt của bánh xe được gắn liền với khái niệm: khi ô tô thay đổi vận tốc
( phanh, khởi hành, tăng tốc) tải trọng, phản lực từ mặt đường, mô men tác dụng lên
bánh xe thay đổi làm cho lốp xe bị biến dạng theo chu vi lốp. Các lớp ở vùng tiếp xúc
bị biến dạng, gây nên dịch chuyển tương đối với nền đường. Để đánh giá mức độ trượt

sử dụng khái niệm độ trượt tương đối λ.
Đánh giá sự trượt dọc của bánh xe nhờ độ trượt λ và được định nghĩa trong
trường hợp bánh xe bị phanh :
v − rbω
rω
λ=
100% = 1( − b ) 100%
v
v
(1.1)
Trong đó:
v : vận tốc dịch dọc của bánh xe tại vết tiếp xúc. (m/s)
ω : vận tốc góc của bánh xe khi phanh. (rad/s)
rb: bán kính lăn của bánh xe. (m)
Hiện tượng trượt lết của các bánh xe khi phanh làm giảm hiệu quả phanh và gây
mất ổn định hướng. Để tránh hiện tượng này, quá trình phanh phải được điều khiển
theo đường đặc tính trượt lý tưởng.
Trên các ô tô ngày nay sử dụng cả hai thông số gia tốc phanh và độ trượt của
bánh xe làm thông số ngưỡng điều chỉnh thay đổi áp suất phanh của bánh xe, đồng
12


thời sử dụng chế độ điều chỉnh mức thấp với mục đích đảm bảo khả năng quản lý độ
trượt ở vùng ổn định.
1.2.2. Quan hệ vật lý của lực bám dọc, lực bám ngang với độ trượt của bánh xe
Hình 1.3 trình bày quan hệ giữa lực bám dọc và lực bám ngang của bánh xe với
mặt đường phụ thuộc vào độ trượt dọc của bánh xe khi phanh.
Trong vùng làm việc có độ trượt dọc từ 0,17 đến 0,3, trị số lực bám dọc của bánh
xe với đường có giá trị lớn nhất (hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại ϕxmax ở độ trượt tối
ưu λ0 ), đồng thời với vùng làm việc này, lực bám ngang của bánh xe với mặt đường

cũng lớn. Vì vậy, để có thể phát huy lực phanh lớn (hiệu quả phanh cao) và tính ổn
định hướng của xe khi phanh tốt nhất phải duy trì trị số lực phanh ở các bánh xe sao
cho độ trượt dọc nằm trong vùng độ trượt tối ưu nói trên

Hình 1.3 Quan hệ lực bám dọc và ngang với độ trượt dọc của bánh xe
Các hệ số bám dọc ϕx và hệ số bám ngang ϕy đều thay đổi theo độ trượt λ . Ban
đầu khi tăng độ trượt λ thì hệ số bám dọc trục ϕx tăng lên nhanh chóng và đạt giá trị
cực đại trong khoảng độ trượt λ = 10 đến 30 %. Nếu độ trượt tiếp tục tăng thì ϕx
giảm, khi độ trượt λ lên đến 100% (lốp xe bị trượt lết hoàn toàn khi phanh) thì hệ số
bám dọc ϕx giảm khoảng 20% đến 30% so với hệ số bám cực đại. Khi đường ướt
còncó thể giảm nhiều hơn nữa, đến đến 60 %. Đối với hệ số bám ngang ϕy sẽ giảm
nhanh khi độ trượt tăng, ở trạng thái trượt lết hoàn toàn thì ϕy giảm xuống gần bằng
không.

13


Hình 1.4 Quan hệ giữa hệ số bám và độ trượt với các loại đường
Mối quan hệ giữa hệ số bám dọc ϕx và hệ số bám ngang ϕy theo độ trượt tương
đối

λ

của bánh xe ứng với các loại đường khác nhau được chỉ ra trên (Hình 1.4). Thực

nghiệm chứng tỏ rằng ứng với các loại đường khác nhau thì giá trị λ0 thường nằm
trong giới hạn từ 10 đến 30 %. Ở giá trị độ trượt tối ưu λ0 này, không những đảm bảo
hệ số bám dọc ϕx có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang ϕy cũng có giá trị khá cao,
giúp cho lực bám dọc và lực bám ngang của bánh xe duy trì ở mức cao nhằm làm tăng
tính ổn định của ô tô khi phanh.

Hình 1.5 Mối quan hệ giữa

ϕx

và

λ

với các loại lốp

14


1: Lốp bố tròn chạy trên đường bê tông khô; 2:Lốp bố chéo chạy trên đường nhựa
ướt.
3: Lốp bố tròn chạy trên đường tuyết; 4: Lốp bố tròn chạy trên đường đóng băng.
Trên (hình 1.5) trình bày mối quan hệ hệ số bám dọc và độ trượt với các loại lốp
ô tô (kích thước, kết cấu, áp suất hơi lốp) khác nhau chạy trên các loại đường có hệ số
bám khác nhau. Do đó, trong quá trình sử sụng không tùy tiện thay đổi kiểu, loại lốp
do nhà chế tạo quy định cho mỗi loại xe. Phạm vi điều khiển của hệ thống ABS ứng
với từng điều kiện cụ thể là khác nhau.
Theo đó ta thấy đối với loại lốp bố tròn chạy trên đường bê tông khô (đường cong 1)
thì giá trị ϕxmax đạt được ứng với độ trượt khoảng 10% so với loại lốp bố chéo chạy trên
đường nhựa ướt (đường cong 2) là 30%. Độ trượt tối ưu λ0 để đạt giá trị hệ số bám
cực đại trong hai trường hợp trên là khác nhau. Vì vậy phạm vi điều khiển ABS của
chúng, trường hợp lốp bố tròn chạy trên đường bê tông khô sẽ có quá trình điều khiển
ABS xảy ra sớm hơn. Tương tự là phạm vi điều khiển của hệ thống ABS đối với loại
lốp bố tròn chạy trên đường tuyết và đường đóng băng (đường cong 3 và 4).
Khi phanh trên đường vòng, xe chịu sự tác động của lực ngang nên các bánh xe

sẽ có một góc trượt α . Đồ thị (hình 1.6) thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám dọc ϕx
o
o
và hệ số bám ngang ϕy với độ trượt λ ứng với góc trượt α = 2 và α = 10 . Ta nhận
o
thấy rằng khi góc trượt lớn ( ví dụ α = 10 ) thì tính ổn định của xe giảm đi rất nhiều.
Trong trường hợp này hệ thống ABS sẽ ưu tiên điều khiển ổn định của xe hơn là

quãng đường phanh. Vì vậy ABS sẽ can thiệp sớm khi hệ số bám dọc ϕx còn giá trị rất
nhỏ ( ϕ x ≈ 0,35 ), trong khi hệ số bám ngang ϕy đạt được giá trị cực đại của nó là 0,8,
quá trình điều khiển này cũng được kéo dài hơn bình thường. Nhờ vậy xe giữ được
tính ổn định khi phanh trên đường vòng, mặc dù quãng đường phanh có thể dài hơn so
với khi chạy thẳng.

15


Hình 1.6 Mối quan hệ giữa

ϕx

,

ϕy

với

λ

ứng với góc lệch bên α .

Như vậy, trên cơ sở quan hệ giữa hệ số bám và độ trượt, hệ thống ABS được
nghiên cứu nhằm duy trì độ trượt của bánh xe nằm trong vùng giá trị trượt tối ưu.

1.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh
Dựa trên các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình phanh, có thể thấy rõ các ưu
điểm và hiệu quả của hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe so với hệ thống phanh
thường.
1.3.1. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh
Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh gồm :
- Quãng đường phanh Sp
- Gia tốc chậm dần khi phanh ax
- Thời gian phanh tp
- Lực phanh Fx và lực phanh riêng
Trong các chỉ tiêu đánh giá tính hiệu quả phanh, thì chỉ tiêu quãng đường phanh
là đặc trưng và có ý nghĩa quan trọng nhất vì nó mang tính trực quan giúp người lái xe
xử lý tình huống hợp lý nhất. Trong các cơ sở lý thuyết về hệ thống phanh của ô tô đã
xây dựng được biểu thức xác định quãng đường phanh nhỏ nhất như sau:
V1

S min

V

δ
δ 1
δ
=∫
vdv =
vdv =

(v12 − v22 )
∫
ϕ
.
g
ϕ
.
g
2
ϕ
.
g
V2
V2

(1.2)

Trong đó:
S min

: quãng đường phanh nhỏ nhất. (m)
16


v1 : vận tốc của ô tô ứng với thời điểm bắt đầu phanh. (m/s)
v2 : vận tốc của ô tô ở cuối quá trình phanh. (m/s)

δ : hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô

g: gia tốc trọng trường (g=9,81m/s2)

Khi phanh đến lúc ô tô dừng hẳn, v2 =0 ta có:
S min

δ .v12
=
2ϕ .g

(1.3)

Từ hai biểu thức trên ta thấy giá trị quãng đường phanh nhỏ nhất S min ngoài sự
phụ thuộc vào các yếu tố như hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô δ
, vận tốc của ô tô lúc bắt đầu phanh v1 , còn phụ thuộc vào giá trị hệ số bám ϕx. Xét
trường hợp khi phanh của hai hệ thống phanh thường và hệ thống phanh chống hãm
cứng có cùng vận tốc lúc bắt đầu phanh v1 , để đạt tính hiệu quả phanh cao, tức S min có
giá trị tối ưu thì cần phải giảm hệ số δ , đồng thời phải duy trì hệ số bám ϕ ở mức cao.
Để giảm hệ số ϕ thì khi phanh cần phải cắt ly hợp để giảm ảnh hưởng của các
khối lượng quay. Trong trường hợp này δ ≈ 1 .

Nhờ hoạt động của hệ thống ABS duy trì độ trượt của bánh xe khi phanh nằm
trong giới hạn hẹp quanh giá trị λ 0 để có giá trị ϕxmax trong khi hệ thống phanh thường
khi phanh gấp thì hệ số bám ϕx giảm rất nhanh theo độ trượt. Do đó hệ thống ABS
hoạt động sẽ cho quãng đường phanh ngắn hơn là hệ thống phanh thường.
1.3.2. Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định hướng
Tính ổn định hướng và tính ổn định quay vòng của ô tô khi phanh được hiểu là
khả năng ô tô giữ được quỹ đạo chuyển động như ý muốn ban đầu của người lái trong
quá trình phanh.

17

Hình 1.7 Góc lệch của ô tô khi phanh
Trong thực tế cuối quá trình phanh thì trục dọc của ô tô có thể lệch đi một góc β
(hình 1.7) so với hướng chuyển động ban đầu (trục X). Sở dĩ như vậy là do tổng các
lực phanh sinh ra ở bánh xe bên phải (
bánh xe bên trái (

Pp.tr

Pp. ph

) khác với tổng các lực phanh sinh ra ở

) và tạo thành mô men quay vòng

Mq

quanh trục thẳng đứng Z đi

qua trọng tâm A của ô tô. Khi ô tô bị lệch đi một góc β quá mức quy định sẽ ảnh
hưởng đến an toàn chuyển động trên đường.
M

Vì mô men quay vòng q lớn hơn nhiều so với mô men do các phản lực từ mặt
đường tác dụng lên các bánh xe theo phương ngang R y1 và Ry2 sinh ra, nên có thể bỏ
qua Ry1 và Ry2. Cơ sở lý thuyết ô tô cũng đã xây dựng được biểu thức xác định giá trị
góc lệch β :
M  δ .v 
β = q  1 
2 I z  ϕ .g 

2

(1.4)

Hay:

(P
β=

p . ph

− Pp.tr ).B  δ .v1 


4I z
 ϕ .g 

2

(1.5)

Trong đó:
Iz - Mô men quán tính của ô tô quanh trục Z thẳng góc với mặt phẳng XOY và đi qua
trọng tâm A của ô tô.
B - Chiều rộng cơ sở của ô tô. (m)

18


Góc lệch β là một thông số đặc trưng cho tính ổn định của ô tô khi phanh, β

càng nhỏ, tính ổn định của ô tô khi phanh càng cao. Các biểu thức (2.4), (2.5) cho thấy
β tỷ lệ nghịch với bình phương hệ số bám ϕ . Như vậy cũng giống như phần đánh giá

tính hiệu quả phanh, hệ số bám ϕ có ảnh hưởng rất lớn đến góc lệch β . Giá trị ϕ
ϕ
càng lớn thì β càng nhỏ, ô tô càng ổn định khi phanh. Với giá trị hệ số bám ngang y

được duy trì ở mức cao khi hệ thống ABS làm việc sẽ dẫn đến độ lệch β có giá trị nhỏ
hơn, tức tính ổn định cao hơn khi phanh thường và bị hãm cứng.
Trong trường hợp phanh khi xe đang quay vòng sẽ xuất hiện một lực ngang Y.
Khi phanh ở trạng thái bánh xe bị hãm cứng và trượt dọc hoàn toàn, do khả năng bám
ngang kém hay không còn nữa làm cho bánh xe bị trượt ngang. Khi đó ngoài góc lái α,
bán kính quay vòng còn ảnh hưởng bởi các góc lệch hướng β1 và β2 khác nhau ở các
cầu trước và cầu sau do hiện tượng trượt khác nhau ở các bánh xe ở các cầu, dẫn đến
hiện tượng quay vòng thiếu, quay vòng thừa làm mất tính ổn định quay vòng của ô tô.
Khi ABS hoạt động sẽ duy trì

ϕy

ở giá trị cao sẽ hạn chế hiện tượng này.

Tóm lại, khi có trang bị hệ thống ABS sẽ đạt được các tiêu chí sau:
- Lợi về hiệu quả phanh (lực phanh lớn hơn do hệ số bám ϕx luôn ở phạm vi lân
cận giá trị ϕxmax).
- Lợi về tính ổn định ngang do

ϕy

còn đủ lớn cho xe ổn định ngang.

1.4. Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh
Hệ thống ABS là hệ thống điều khiển điện tử, làm nhiệm vụ tự động điều chỉnh
áp suất trong dẫn động phanh tới các bánh xe nhằm duy trì độ trượt trong giới hạn sao
cho phát huy được lực phanh lớn nhất (trong vùng có hệ số bám ϕx lớn nhất) đồng thời
ϕ

vẫn đảm bảo tính ổn định hướng chuyển động của xe (vùng có trị số số y lớn) trên các
loại đường khác nhau, thỏa mãn các yêu cầu của hệ thống phanh là rút ngắn quãng
đường phanh, cải thiện tính ổn định và khả năng dẫn hướng của xe trong khi phanh.
Việc điều chỉnh này có thể được thực hiện bằng cách theo dõi giá trị gia tốc góc hay
độ trượt của bánh xe khi phanh.
1.4.1. Chu trình điều khiển ABS
Quá trình điều khiển của hệ thống ABS được thực hiện theo một chu trình kín
như (hình 1.8). Các cụm của chu trình bao gồm:

19


Tín hiệuvòng

Hình 1.8 Sơ đồ điều khiển của hệ thống ABS
1: Bộ chấp hành thuỷ lực; 2: Xy lanh phanh chính.
3: Xy lanh bánh xe; 4: Bộ điều khiển ECU; 5: Cảm biến tốc độ bánh xe.
- Tín hiệu vào: là lực tác dụng lên bàn đạp phanh của người lái xe, thể hiện qua
áp suất dầu tạo ra trong xy lanh phanh chính.
- Tín hiệu điều khiển: bao gồm các cảm biến tốc độ bánh xe và bộ điều khiển
(ECU). Tín hiệu tốc độ các bánh xe và các thông số nhận được từ nó như gia tốc và độ
trượt liên tục được nhận biết và phản hồi về hộp điều khiển để xử lý kịp thời.
- Tín hiệu tác động: được thực hiện bởi bộ chấp hành, thay đổi áp suất dầu cấp
đến các xy lanh làm việc ở các cơ cấu phanh bánh xe.

- Đối tượng điều khiển: là lực phanh giữa bánh xe và mặt đường. ABS hoạt động
tạo ra mô men phanh thích hợp ở các bánh xe để duy trì hệ số bám tối ưu giữa bánh xe
và mặt đường, tận dụng khả năng bám cực đại lực phanh là lớn nhất.
- Các yếu tố ảnh hưởng: như điều kiện mặt đường, tình trạng phanh, tải trọng của
xe, và tình trạng của lốp (áp suất, độ mòn…).
Chu trình làm việc của ABS như sau:
Khi bắt đầu phanh, bánh xe quay với tốc độ quay giảm dần, nếu bánh xe đạt tới
giá trị gần bó cứng, tín hiệu của cảm biến chuyển về bộ điều khiển trung tâm. ECUABS lựa chọn chế độ, đưa ra tín hiệu điều khiển van điều chỉnh áp suất (giữ hay cắt
đường dầu từ xy lanh chính tới xy lanh bánh xe), lực phanh ở cơ cấu phanh không tăng
được nữa, bánh xe có xu hướng lăn với tốc độ cao lên, tín hiệu từ cảm biến lại đưa về
ECU-ABS. ECU-ABS cung cấp lệnh điều khiển cụm van thủy lực điện từ, giảm áp lực
phanh, sao cho bánh xe không bó cứng.
Nếu vận tốc góc của bánh xe lại tăng cao, cảm biến tiếp nhận thông tin này đưa
về bộ điều khiển điện tử và lại tăng tiếp áp lực điều khiển, nhờ đó bánh xe lại bị phanh
và giảm tốc độ quay tới khi gần bó cứng. Quá trình xảy ra được lặp lại theo chu kỳ liên
20


tục, tới khi bánh xe dừng hẳn. Cứ như vậy, hệ thống điện tử kiểm soát chế độ lăn có
trượt của bánh xe, trong lúc vị trí bàn đạp phanh không thay đổi.
Một chu kỳ điều khiển thực hiện khoảng chừng 1/10 s, do vậy ABS làm việc rất
hiệu quả, giúp cho bánh xe luôn nằm trong trạng thái phanh với độ trượt tối ưu, tránh
được hiện tượng bó cứng bánh xe. .
1.4.2. Quá trình điều khiển trong hệ thống ABS

a) Sự thay đổi mô men phanh

b) Áp suất dẫn động phanh

c) Gia tốc bánh xe

Hình 1.9 Sự thay đổi mô men phanh, áp suất dẫn động phanh và gia tốc của
bánh xe khi phanh có ABS.
Trên hình 1.9 trình bày đồ thị chỉ sự thay đổi của một số thông số của hệ thống
phanh và chuyển động của bánh xe khi có trang bị hệ thống phanh ABS.
Vận tốc của bánh xe tiến gần đến vận tốc của ô tô, nghĩa là độ trượt sẽ giảm và
như vậy hệ số bám dọc ϕx tăng lên (đoạn 2-3). Giai đoạn này gọi là pha iii (pha giữ áp
suất ổn định).
Khi tác động lên bàn đạp phanh thì áp suất dẫn động tăng lên, nghĩa là mô men
phanh Mp tăng lên làm tăng giá trị gia tốc chậm dần của bánh xe và làm tăng độ trượt
của nó. Sau khi vượt qua điểm cực đại trên đường cong ϕx = ƒ (λ) thì gia tốc chậm dần
21


của bánh xe bắt đầu tăng đột ngột. Điều này báo hiệu bánh xe có xu hướng bị hãm
cứng. Giai đoạn này của quá trình phanh có ABS sẽ ứng với các đường cong (0-1) trên
Hình 1.9 a, b, c. Giai đoạn này gọi là pha i (pha bắt đầu phanh hay là pha tăng áp suất
trong dẫn động phanh).
Bộ điều khiển của hệ thống phanh ABS lúc này sẽ ghi lại gia tốc tại thời điểm 1
đạt giá trị tới hạn (đoạn c1 trên hình c) và ra lệnh cho bộ chấp hành thủy lực phải giảm
áp suất trong dẫn động phanh. Sự giảm áp suất được bắt đầu với độ chậm trễ nhất định
do đặc tính của cơ cấu. Quá trình diễn biến từ điểm 1 đến điểm 2 được gọi là pha ii
(pha giảm áp suất trong dẫn động phanh). Gia tốc của bánh xe lúc này giảm dần và tại
điểm 2 gia tốc tiến dần đến giá trị 0. Giá trị gia tốc lúc này tương ứng với đoạn c2 trên
hình c. Sau khi đạt giá trị này, bộ điều khiển ra lệnh cho bộ chấp hành ổn định áp suất
trong dẫn động. Lúc này bánh xe sẽ tăng tốc trong chuyển động tương đối và vận tốc
Bởi vì mô men phanh trong thời gian này được giữ cố định cho nên gia tốc chậm
dần cực đại của bánh xe trong chuyển động tương đối sẽ phát sinh tương ứng với lúc
hệ số bám dọc ϕx đạt giá tri cực đại. Gia tốc cực đại này được chọn làm thời điểm phát
lệnh và tương ứng với đoạn C3 trên (hình c). Lúc này bộ điều khiển ghi lại giá trị của

gia tốc này và gia lệnh cho bộ chấp hành tăng áp suất dẫn động phanh.
Như vậy sau điểm 3 lại bắt đầu pha 1 của chu kỳ làm việc tiếp theo của hệ thống
phanh ABS. Từ lập luận trên thấy rằng hệ thống phanh ABS điều khiển mô men phanh
thay đổi theo chu kỳ khép kín 1-2-3-1 (Hình a), lúc đó bánh xe làm việc ở vùng có hệ
số bám dọc cực đại ϕxmax và hệ số bám ngang

ϕy

cũng có giá trị cao. Trong trường hợp

bánh xe bị hãm cứng thì các thông số diễn biến theo đường nét đứt trên.
Chất lượng điều chỉnh Mp phụ thuộc vào tần số chu kỳ thay đổi áp suất dầu trong
dẫn động, giá trị độ trượt λ c ủa bánh xe thay đổi phụ thuộc vào tần số này.

1.5. Cấu tạo hệ thống ABS
Sơ
thống
ABS trình
hình 2.8.
phần của
phanh
có:

đồ
hệ
phanh
bày trên
Các thành
hệ thống
ABS gồm

22


Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống phanh ABS thủy lực
Các thành phần của một hệ thống phanh thông thường: bàn đạp phanh, trợ lực,
xy lanh phanh chính, xy lanh phanh bánh xe, cơ cấu phanh bánh xe, ống dẫn thủy
lực…
-Bộ chấp hành ABS.
-ABS ECU.
-Công tắc bàn đạp phanh.
-Các cảm biến tốc độ.
-Hộp rơ le điều khiển bộ chấp hành.
-Các thiết bị hiển thị chế độ làm việc hệ thống ABS (đèn báo).
Các thành phần vốn có trong các hệ thống phanh thông thường ở hệ thống
phanh ABS cũng đảm nhiệm các chức năng vốn có của chúng như:
Bàn đạp phanh và xy lanh phanh chính: Tạo áp suất dầu trong hệ thống.
Trợ lực phanh: Giảm lực bàn đạp cần thiết mà vẫn đảm bảo áp suất phanh.
Cơ cấu phanh bánh xe: Tạo mô men phanh để phanh bánh xe.
Cảm biến tốc độ: Đo chuyển động quay của bánh xe bằng tín hiệu điện áp tương
ứng và gửi về ABS ECU.
Cảm biến gia tốc: Đo gia tốc chuyển động của thân xe bằng tín hiệu điện áp và
gửi về ABS ECU.
Công tắc bàn đạp phanh: Đưa tín hiệu điện báo sự kiện người lái đạp bàn đạp
phanh về ABS ECU.
ABS ECU: Nhận các tín hiệu đầu vào, xử lý theo chương trình được lập sẵn, điều
khiển hoạt động của các bộ phận chấp hành. Truyền nhận dữ liệu với các hệ thống
điện tử khác trên xe (hệ thống chuẩn đoán,…).
23

Hộp rơ le: Điều khiển các thiết bị chấp hành khác (các van điện từ, bơm, đèn báo
hoạt động ABS) theo tín hiệu điều khiển từ ABS ECU.
1.5.1. Cảm biến tốc độ bánh xe
Vị trí lắp cảm biến: (Hình 1.11 )

Hình 1.11 Vị trí lắp cảm biến.
Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay rotor cảm biến cũng như số lượng cảm biến thay
đổi theo kiểu 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. Rotor cảm biến được lắp trên
trục trước chủ động và trục bánh xe sau, cùng quay với bánh xe.
Nhiệm vụ: Cảm biến tốc độ bánh xe có nhiệm vụ cơ bản là biến chuyển động
quay của bánh xe tương ứng thành tín hiệu điện áp xoay chiều có tần số tỉ lệ thuận với
tốc độ quay của bánh xe.
Cấu tạo: Cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau bao gồm một nam châm vĩnh cửu
để từ hoá cuộn dây (cuộn dây có điện trở từ 1,69 ÷ 1,75 Ω), cuộn dây dùng để phát
dòng điện xoay chiều và một lõi từ. Rotor cảm biến là một đĩa mép ngoài có răng và
các răng cách đều nhau và A là khe hở giữa hai đầu lõi từ và vành răng (Hình 1.12).

Hình 1.12 Cấu tạo cảm biến tốc độ loại điện từ
Nguyên lý hoạt động:
Khi bánh xe quay, các cảm biến tạo ra các tín hiệu điện từ. Những cảm biến này
được ví như "con mắt" của bộ điều khiển điện tử (ECU), giúp cho ECU cảm nhận
24


được tốc độ và tình trạng bị khóa của bánh xe. Mỗi cảm biến có sử dụng cơ cấu rotor
bánh răng, còn được gọi là "vòng cảm biến", "vòng kích thích" hay "vòng từ trở",
được gắn trên may ơ hoặc trục bánh xe và cùng quay với bánh xe.

Hình 1.13 Nguyên lý hoạt động của cảm biến
1: Nam châm vĩnh cửu

4: Hướng quay của vành răng

2: Cuộn dây

5: Khe hở giữa vành răng và đầu cảm biến;

3: Vòng răng cảm biến
Khi bánh răng của vòng cảm biến đi ngang qua cuộn dây cảm biến, một tín hiệu
điện xoay chiều được tạo ra. Tần số và biên độ tín hiệu tăng khi tốc độ bánh xe tăng.
Nếu bánh xe đứng yên, tần số tín hiệu cảm biến sẽ bằng 0. Hệ thống đánh giá logic
trong bộ điều khiển điện tử sẽ hình thành một tốc độ chuẩn của xe để theo đó mà tác
động trong quá trình điều khiển của phanh. Các thay đổi của một hay nhiều bánh xe sẽ
được ghi nhận theo thực tế và khi chúng giảm tốc độ nhiều quá (so với tốc độ chuẩn)
thì sẽ được nhận biết như là một nguy cơ bị bó cứng. Tín hiệu điện từ được truyền về
ECU bằng một cặp dây dẫn (hình 1.13). Tuỳ theo cấu tạo của cảm biến, vành răng và
khe hở giữa chúng, các xung điện áp tạo ra có thể nhỏ dưới 100 mV ở tốc độ thấp,
hoặc cao hơn 100 mV ở tốc độ cao.
Khe hở không khí A giữa lõi từ và đỉnh răng của vành răng cảm biến chỉ khoảng
1mm và độ sai lệch phải nằm trong giới hạn cho phép. Hệ thống ABS sẽ không làm
việc tốt nếu khe hở nằm ngoài giá trị tiêu chuẩn.
1.5.2. Hộp điều khiển điện tử (ECU)
Chức năng của hộp điều khiển ABS (ECU):
Hệ thống điều khiển điện tử ABS làm các nhiệm vụ cụ thể như sau:
+ Nhận, xử lý tín hiệu từ các cảm biến vận tốc bánh xe và tính toán vận tốc các
bánh xe tương ứng.
+ Nhận, xử lý tín hiệu từ các cảm biến áp suất phanh và tính toán áp suất phanh
tại các kênh tương ứng.

25