ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG PHANH ABS
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.79 MB, 49 trang )
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
A - MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hệ thống phanh sử dụng trên ôtô là một cơ cấu an toàn quan trọng, nhằm giảm tốc
hay dừng xe trong những trường hợp cần thiết. Nó là một trong những bộ phận chính
của ôtô, đóng vai trò quyết định cho việc điều khiển ôtô lưu thông trên đường.
Chất lượng phanh của ôtô được đánh giá qua hiệu quả phanh (như quãng đường
phanh, gia tốc chậm dần khi phanh, thời gian và lực phanh) và đồng thời bảo đảm cho
ôtô chạy ổn định khi phanh. Đây là mấu chốt mà các nhà nghiên cứu ôtô luôn quan
tâm và tìm giải pháp.
Một trong những vấn đề được quan tâm hơn là phanh khi ôtô trên đường trơn hay
đường có hệ số bám ϕ thấp sẽ xảy ra hiện tượng trượt lết trên đường do bánh xe sớm
bị hãm cứng. Do vậy, quãng đường phanh dài hơn và hiệu quả phanh kém. Hơn nữa,
nếu bánh xe bị hãm cứng thì ôtô sẽ mất ổn định gây khó khăn cho việc điều khiển.
Trong trường hợp quay vòng, điều này dẫn đến hiện tượng quay vòng thiếu hoặc thừa
làm mất ổn định khi quay vòng.
Để giải quyết về bài toán phanh, hệ thống phanh chống hãm cứng cho ôtô đã ra
đời, gọi là “Anti – lock Braking System” viết tắt là ABS.
Ngày nay, ABS đã giữ một vai trò quan trọng không thể thiếu trong các xe hiện
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 lọai xe
được lắp ráp trong nước cũng đang trang bị hệ thống này. Tại cuộc hội thảo khoa học
“Quản lý – Kỹ thuật trong công tác đăng kiểm phương tiện cơ giới đường bộ – Nha
Trang 2000”, các nhà quản lý, khoa học và chuyên gia đầu ngành cũng đã đề xuất đến
vấn đề ban hành các tiêu chuẩn quy định về việc sử dụng ô tô có trang bị hệ thống
ABS với các mốc thời gian cụ thể. Trước tiên là ô tô khách liên tỉnh, trong tương lai sẽ
không dùng ô tô không có trang bị ABS.
SVTH: Lớp CDOTO
1
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
Với xu thế hội nhập, thị trường ôtô nước ta sẽ sôi động, ngày càng nhiều chủng loại
lẫn số lượng. Việc khai thác và bảo trì sửa chữa là cực kỳ quan trọng cho nền thị
trường ôtô hiện nay, nhằm sử dụng khai thác lắp lẫn thay mới có hiệu quả tối đa của
các hệ thống nói chung và ABS nói riêng.
2 Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu, chế tạo bộ điều khiển ABS có chức năng làm việc tối ưu nhằm thay
thế bộ điều khiển trên xe hư hỏng, giải quyết bài toán kinh tế và khan hiếm phụ tùng
trên thị trường hoặc cung cấp cho các hãng lắp ráp xe tại Việt nam.
3 Đối tượng nghiên cứu và giới hạn đề tài
Đề tài thực hiện việc cấu tạo, nguyên lý hoạt động của ABS loại 4 kênh. Không
nghiên cứu chế tạo mạch tự chẩn đoán, cơ cấu chấp hành và các cảm biến.
4 Phương pháp nghiên cứu
Mục tiêu đề tài nghiên cứu ABS để phục vụ cho việc sửa chữa thay thế, lắp mới
cho ô tô có trang bị ABS. Phương pháp nghiên cứu chính ở đây là phương pháp sưu
tầm tài liệu, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, phương pháp thiết kế mạch,
phương pháp lập trình vi điều khiển.
Từ những nguồn tài liệu liên quan đến nghiên cứu quá trình phanh chống hãm
cứng, chế tạo mạch điều khiển. Sàn lọc, phân tích, tính toán quá trình điều khiển phanh
chống hãm cứng.
5 Nội dung nghiên cứu
Việc nghiên cứu cơ sở lý thuyết quá trình phanh chống hãm cứng rất quan trọng, và
các chế độ hoạt động của ABS. Bên cạnh đó cũng nghiên cứu các hệ thống đi cùng với
ABS.
SVTH: Lớp CDOTO
2
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
MỤC LỤC
I - Giới thiệu chung:....................................................................................................................4
1.Thế nào là ABS....................................................................................................................4
2.Lịch sử của ABS...................................................................................................................5
3.Các loại ABS:.......................................................................................................................6
c)Phân loại theo bộ chấp hành:...................................................................................................7
+ Van điện 3 vị trí có van cơ khí.................................................................................................8
+ Van điện 3 vị trí........................................................................................................................8
.....................................................................................................................................................8
II - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ABS.............................................................................8
2.1 Cấu tạo:.............................................................................................................................9
2.1.1 Cảm biến tốc độ (Speed sensors).............................................................................10
2.1.3 Bộ chấp hành ABS (Brake actuator)........................................................................12
2.1.4 ECU của ABS...........................................................................................................14
2.1.4.1 Điều khiển tốc độ xe.............................................................................................14
2.1.4.2 Điều khiển các rơle...............................................................................................16
2.1.4.3 Chức năng kiểm tra ban đầu..................................................................................17
2.1.4.4 Chức năng chuẩn đoán..........................................................................................17
2.1.4.5 Chức năng kiểm tra cảm biến................................................................................17
2.1.4.6 Chức năng dự phòng.............................................................................................17
2.2 Nguyên lý hoạt động của ABS........................................................................................18
2.2.1 Hệ số bám (trượt).....................................................................................................18
2.2.2 Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động).....................................................19
2.2.3 Khi phanh gấp (ABS hoạt động)..............................................................................20
III- ABS kết hợp với các hệ thống khác....................................................................................23
3.1 ABS kết hợp với TRC:....................................................................................................23
3.1.1 Bộ chấp hành phanh TRC........................................................................................24
Chế độ tăng áp:................................................................................................................29
3.1.2 ECU ABS và TRC....................................................................................................31
3.2 ABS kết hợp với BA (Brake assist).................................................................................33
3.2.1 Cấu tạo.....................................................................................................................33
3.2.2 Nuyên lý hoạt động..................................................................................................33
IV Hệ thống phanh khí kiểu tang trống có ABS.......................................................................36
4.1 Cấu tạo............................................................................................................................36
4.2 Nguyên lý hoạt động:......................................................................................................39
V - Hệ thống phanh khí kiểu đĩa ABS.......................................................................................40
5.1 Cấu tạo............................................................................................................................40
5.2 Nguyên lý hoạt động:......................................................................................................41
VI- EBS (electronically controlled braking system) trên hệ thống phanh điện khí nén..........41
6.1 Giới thiệu........................................................................................................................42
6.2 Cấu tạo............................................................................................................................42
6.3 Nguyên lý hoạt động:......................................................................................................46
C- KẾT LUẬN..........................................................................................................................48
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................49
SVTH: Lớp CDOTO
3
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
B - NỘI DUNG
I - Giới thiệu chung:
1.Thế nào là ABS
Ở hệ thống phanh thường thì chức năng của nó để giảm tốc độ hay dừng xe bằng
cách sử dụng 2 loại lực cản. Loại thứ nhất là lực cản giữa má phanh và đĩa phanh và
loại thứ hai là giữa lốp và mặt đường.
Phanh có thể ổn định là nhờ vào:
Lực cản hệ thống phanh
<
Lực cản giữa lốp
và mặt đường
Tuy nhiên mối liên hệ trên bị đảo ngược thì bánh xe sẽ bó cứng và bắt đầu trượt: mất
ổn định lái
Lực cản hệ thống phanh
>
Lực cản giữa lốp
và mặt đường
Còn đối với ABS điều khiển áp suất dầu tác dụng lên các xylanh bánh xe để ngăn
không cho nó bị bó cứng khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp. Nó cũng đảm
bảo tính ổn định đẫn hướng trong quá trình phanh, nên xe vẫn có thể lái được.
Bảng so sánh hệ thống phanh không có ABS và hệ thống phanh có ABS
Loại đường
Tốc độ bắt đầu
phanh V, m/s
Quãng đường phanh Sp, m
Có ABS
Không có ABS
Lợi về hiệu
quả phanh
Đường bê tông khô
13.88
10.6
13.1
%
19.1
Đường bê tông ướt
Đường bê tông khô
13.88
27.77
18.7
41.1
23.7
50.0
21.1
17.8
Đường bê tông ướt
27.77
62.5
100.0
37.5
SVTH: Lớp CDOTO
4
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
2.Lịch sử của ABS
Phanh ABS được giới thiệu lần đầu tiên vào thập niên 1960 trên các máy bay thương
mại. Khi một máy bay có trọng lượng 50 tấn đáp xuống đường băng bị đóng băng ở
tốc độ 210 km/h, nếu người phi công không thể phanh bằng cách nhịp liên tục trên bàn
đạp phanh thì chiếc máy bay trị giá 20 triệu đô la sẽ trượt khỏi đường băng và trở
thành đống sắt vụn. Để khắc phục hiện tượng trên, người ta bắt đầu ứng dụng phanh
ABS vào máy bay. Với công nghệ thời đó, các chi tiết phanh ABS rất lớn và đắt tiền.
ABS sử dụng Hidrô – cơ khí hoạt động không tin cậy và không đủ nhanh trong mọi
tình huống.
Điểm bất lợi của máy tính thập niên 60 là rất lớn và cống kềnh. Và không có vấn đề
gì nếu ta lắp một máy tính điều khiển ABS có kích thước nhỏ như một cái máy giặt lên
một cái máy bay to như một cái nhà nhưng để đặt nó lên một cái ôtô thì đó là điều
không thể.
Cũng vào thập niên này, người ta chế tạo ra các vi mạch nhỏ hay các chip điện tử. Vì
vậy, các máy tính nhỏ hơn, mạnh hơn được ra đời và ứng dụng trên nhiều lĩnh vực.
Trải qua nhiều thập kỷ, bộ vi xử lý đã được sử dụng nhiều trên ôtô và nó cho phép
đạt độ chính xác rất cao. Ngày nay, rất nhiều hệ thống trên ôtô trang bị hệ thống điện
tử như: hộp số tự động, hệ thống treo,…
Hệ thống phanh ABS được điều khiển bằng điện tử. Bộ điều khiển ABS, được gọi
là ABS ECU (Electronic Control Unit) theo dõi tốc độ các bánh xe nhờ vào các cảm
biến bánh xe. Nếu xảy ra hiện tượng trượt khi phanh, các cảm biến gửi tín hiệu về
thông báo cho ECU, ngay lập tức ECU điều khiển áp suất dầu phanh đến các bánh xe
bị trượt thông qua các van điện từ (solenoid) bên trong bộ chia dầu HCU (Hydraulic
Control Unit) làm áp suất dầu giảm loại bỏ được sự trượt bánh xe.
Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật điện tử, điều khiển tự động và
các phần mềm tính toán, lập trình cực mạnh 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 hóa quá trình điều khiển ABS.
SVTH: Lớp CDOTO
5
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
Các công ty như BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX là những công ty đi đầu trong
việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo ABS và cung cấp cho các công ty sản xuất ôtô trên
toàn thế giới.
3.Các loại ABS:
a) Phân loại theo chất tạo áp suất phanh:
+ Phanh khí
+ Phanh thủy lực
b) Phân loại theo cách bố trí cảm biến:
Van điều khiển
Cảm biến
I, II mạch dẫn
động phanh
SVTH: Lớp CDOTO
6
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
c) Phân loại theo bộ chấp hành:
+ Van điện 2 vị trí có van điều khiển lưu lượng
+ Van điện 2 vị trí có van điều khiển tăng áp
SVTH: Lớp CDOTO
7
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
+ Van điện 3 vị trí có van cơ khí
+ Van điện 3 vị trí
II - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ABS
SVTH: Lớp CDOTO
8
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
2.1 Cấu tạo:
Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống trên xe.
Đèn báo kết nối
Cảm biến tốc độ
Cảm biến giảm tốc
ECU ABS
Bộ chấp hành
Công tắc
phanh
Cảm biến tốc độ
Sơ đồ điều khiển phanh của hệ thống
SVTH: Lớp CDOTO
9
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
2.1.1 Cảm biến tốc độ (Speed sensors)
a) Cấu tạo
Cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau bao gồm một nam châm vĩnh cữu, cuộn dây
và lõi từ.Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay rôto cảm biến cũng như số lượng răng của rôto
cảm biến thay đổi theo kiểu xe.
1 Dây cáp cảm biến
2 Đuôi lõi từ
3 Bệ lõi từ
4 Cuộn giây
5 Đầu lõi từ
6 Rôto gắn trên bán trục
b) Hoạt động
Vành ngoài của các rôto có các răng, nên khi rôto quay, sinh ra một điện áp xoay
chiều có tần số tỷ lệ với tốc độ quay của rôto.
Điện áp AC này báo cho ABS ECU biết tốc độ bánh xe.
Tốc độ cao
Tốc độ thấp
2.1.2
Cảm
biến
giảm tốc (chỉ có ở vài xe)
Việc sử dụng cảm biến giảm tốc cho phép ABS đo trực tiếp sự giảm sốc của bánh
xe trong quá trình phanh. Ví vậy cho phép nó biết rỏ hơn trạng tthái của mặt đường .
Kết quả là, mức độ chính xác khi phanh được cải thiện để tránh cho các bánh xe không
bị bó cứng.
Cảm biến giảm tốc còn được gọi là cảm biến “G”
a) Cảm biến giảm tốc đặt dọc
SVTH: Lớp CDOTO
10
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
Cảm biến giảm tốc bao gồm hai cặp đèn LED và phototransistor, một đĩa xẻ rảnh
và một mạch biến đổi tín hiệu.
Cảm biến giảm tốc nhận biết mức độ giảm tốc độ bánh xe và gửi các tín hiệu về
ABS ECU.
ECU dùng những tín hiệu này để xác định chính xác tình trạng mặt đường và thực
hiện các biện pháp điều khiển thích hợp.
Đĩa cảm biến
Cảm biến
giảm tốc
Transistor
quang
Khi mức độ giảm tốc của xe thay đổi, đĩa xẻ rảnh lắc theo chiều dọc
xe tương ứng với mức độ giảm tốc độ. Các rảnh trên đĩa cắt ánh sáng tứ đèn LED đến
phototransistor và làm phototransistor đóng, mở. Người ta sử dụng 2 cặp đèn LED và
phototransistor. Tổ hợp tạo bởi các phototransistor này tắt và bật, chia mức độ giảm
tốc làm 4 mức và gửi về ABS ECU dưới dạng tín hiệu.
Tốc độ
giảm tốc
Rất thấp
Thấp
Trung bình
Cao
Transistor
quang 1
Transistor
quang 2
Vi trí đĩa
trượt
Transistor Transistor
quang 1
quang 2
ON
ON
SVTH: Lớp CDOTO
11
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
b) Cảm biến gia tốc ngang
Cảm biến gia tốc ngang được trang bị trên một vài kiểu xe, giúp tăng khả năng ứng
xử của xe khi phanh trong lúc đang quay vòng, có tác dụng làm chậm quá trình tăng
moment xoay xe. Trong quá trình quay vòng, các bánh xe phía trong có xu hướng nhấc
lên khỏi mặt đất do lực ly tâm và các yếu tố góc đặt bánh xe. Ngược lại, các bánh xe
bên ngoài bị tì mạnh xuống mặt đường, đặc biệt là các bánh xe phía trước bên ngoài.
Vì vậy, các bánh xe phía trong có xu hướng bó cứng dễ dàng hơn so với các bánh xe ở
ngoài. Cảm biến gia tốc ngang có nhiệm vụ xác định gia tốc ngang của xe khi quay
vòng và gởi tín hiệu về ECU.
Đĩa cảm biến
Phía trước
Số 1
Transistor
quang
Số 2
Cảm biến bán
dẫn
Trong trường hợp này, một cảm biến kiểu phototransistor giống như cảm biến giảm
tốc được gắn theo trục ngang của xe hay một cảm biến kiểu bán dẫn được sử dụng để
đo gia tốc ngang. Ngoài ra, cảm biến kiểu bán dẫn cũng được sử dụng để đo sự giảm
tốc, do nó có thể đo được cả gia tốc ngang và gia tốc dọc.
2.1.3 Bộ chấp hành ABS (Brake actuator)
Bộ chấp hành cấp hay ngắt áp suất dầu từ xi lanh chính đến mỗi xi lanh phanh đĩa
theo tín hiệu từ ECU để điều khiển tốc độ bánh xe .
Có nhiều kiểu bộ chấp hành ABS ở đây chúng ta sẽ mô tả 4 van điện 3 vị trí trong
bộ chấp hành ABS.
SVTH: Lớp CDOTO
12
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
Bộ chấp hành thủy lực có chức năng cung cấp một áp suất dầu tối ưu đến khi các
xylanh phanh bánh xe theo sự điều khiển của ABS ECU, tránh hiện tượng bị bó cứng
bánh xe khi phanh.
Cấu tạo của một bộ chấp hành thủy lực gồm có các bộ phận chính sau: các van điện
từ, motor điện dẫn động bơm dầu, bơm dầu và bình tích áp.
a/ Van điện từ: Van điện từ trong bộ chấp hành có hai loại, loại 2 vị trí và 3 vị trí. Cấu
tạo chung của một van điện gồm có 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.
b/ Motor điện và bơm dầu: Một bơm dầu kiểu piston được dẫn động bỡi 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.
SVTH: Lớp CDOTO
13
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
c/ Bình tích áp: Chứa dầu hồi về từ xylanh phanh bánh xe, nhất thời làm giảm áp suất
dầu ở xylanh phanh bánh xe.
2.1.4 ECU của ABS
Trên cơ sở tín hiệu từ các cảm biến tốc độ của các bánh xe, ABS ECU biết được
tốc độ góc của các bánh xe cũng như tốc độ xe.trong khi phanh mặc dù tốc độ góc của
bánh xe giảm, mức độ giảm tốc sẽ thay đổi phụ thuộc vào cả tốc độ xe khi phanh và
tình trạng mặt đường, như nhựa asphalt khô, mặt đường ướt hoặc đóng băng……
Nói cách khác, ECU đánh giá được mức độ trượt giữa các bánh xe và mặt đường
do sự thay đổi tốc độ góc của bánh xe khi phanh và điều khiển bộ chấp hành ABS để
cung cấp áp suất dầu tối ưu đến các xi lanh bánh xe.
ABS ECU cũng bao gồm chức năng kiểm tra ban đầu, chức năng chẩn đoán,chức
năng kiểm tra cảm biến tốc độ và chức năng dự phòng.
2.1.4.1 Điều khiển tốc độ xe
ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ bánh xe từ bốn cảm biến tốc độ xe bằng
cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của mỗi bánh xe.
Khi đạp phanh, áp suất dầu tại mỗi xy lanh bánh xe bắt đầu tăng và tốc độ mỗi
bánh xe bắt đầu giảm.
Nếu có bất kì bánh xe nào sắp bị bó cứng, ECU giảm áp suất dầu trong xi lanh
bánh xe đó.
SVTH: Lớp CDOTO
14
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
Tốc độ xe
A
Tốc độ
C
D
Tốc độ
bánh xe
Mức độ tăng tốc bánh xe
Tín
hiệu
B
Giảm
Giữ
Tăng
+
-
Áp suất dầu xylanh bánh
xe
Thời gian (s)
- Giai đoạn A
ECU đặt van điện 3 ở chế độ giảm áp theo mức độ giảm tốc của các bánh xe,vì vậy
giảm áp suất dầu trong xi lanh của mỗI xi lanh phanh bánh xe.
Sau khi áp suất giảm,ECU chuyển van điện 3 vị trí sang chế độ “giữ” để theo dõi sự
thay đổI về tốc độ của bánh xe.nếu ECU thấy áp suất dầu cần giảm hơn nữa nó sẽ lạI
gaimr áp suất.
- Giam đoạn B
Khi áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe giảm (giai đoạn A) áp suất dầu cấp cho
bánh xe cũng giảm.
Nó cho phép bánh xe gần bị bó cứng lạI tăng tốc độ.Tuy nhiên,nếu áp suất dầu
giảm, lực phanh tác dụng lên bánh xe trở nên quá nhỏ.Để tránh hiện tượng này ECU
SVTH: Lớp CDOTO
15
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
liên tục đặt van điện 3 vị trí lần lượt ở các chế độ”tăng áp”và chế độ “giữ” khi bánh xe
gần bị bó cứng phục hồi tốc độ.
- Giai đoạn C
Khi áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe tăng từ từ bởI ECU(giai đoạn B)bánh xe
có xu hướng lại bị bó cứng.
Vì vậy, ECU lại chuyển van điện 3 vị trí đến chế độ “giảm áp” để giảm áp suất dầu
bên trong xi lanh bánh xe.
- Giai đoạn D
Do áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe lạI giảm(giai đoạn C),ECU bắt đầu lạI
tăng áp như giai đoạn B
2.1.4.2 Điều khiển các rơle
Điều khiển rơ le van điện
ECU bật rơle của van điện khi tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn:
- Khóa điện bật
- Chức năng kiểm tra ban đầu (nó hoạt động ngay lập tức sau khi khóa điện bật) đã
hoàn thành.
- Không tìm thấy hư hỏng trong quá trình chuẩn đoán (trừ mã 37)
ECU tắt rơle van điện nếu một trong các điều kiện trên không được thỏa mãn.
Điều khiển rơle môtơ bơm
SVTH: Lớp CDOTO
16
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
ECU bật rơle môtơ bơm khi tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn:
- ABS đang hoạt động hay chức năng kiểm tra ban đầu đang được thực hiện.
- Rơle van điện bật
ECU tắt rơle môtơ nếu một trong các điều kiện trên không được thỏa mãn.
2.1.4.3 Chức năng kiểm tra ban đầu
ABS ECU kích hoạt van điện và môtơ bơm theo thứ tự để kiểm tra hệ thống điện
của ABS. Chức năng này hoạt động khi tốc độ xe lớn hơn 6 km/h với đèn phanh tắt.
Nó chỉ hoạt động một lần sau mỗi lần bật khóa điện.
2.1.4.4 Chức năng chuẩn đoán
Nếu hư hỏng xảy ra trong bất cứ hệ thống tín hiệu nào,đèn báo ABS trên bảng đồng
hồ sẽ bật sáng để báo cho lái xe biết hư hỏng đã xảy ra,ABS ECU cũng sẽ lưu mã
chẩn đoán của bất kỳ hư hỏng nào.
2.1.4.5 Chức năng kiểm tra cảm biến
Bên cạnh chức năng chẩn đoán, ABS ECU cũng bao gồm chức năng kiểm tra tốc độ
(nó chẩn đoán tính năng của các cảm biến tốc độ và roto). Một vài kiểu xe cũng bao
gồm chức năng kiểm tra cảm biến giảm tốc để chẩn đoán cảm biến giảm tốc.
Chức năng kiểm tra cảm biến tốc độ
- Kiểm tra điện áp ra của tất cả các cảm biến
- Kiểm tra sự dao động điện áp ra của tất cả các cảm biến
Chức năng kiểm tra cảm biến giảm tốc (chỉ cảm biến giảm tốc kiểu phototransistor)
- Kiểm tra điện áp ra của cảm biến giảm tốc
- Kiểm tra hoạt động của đĩa xẻ rãnh
Những chức năng này được thiết kế chuyên dùng cho kĩ thuật viên,vớI các điều
kiện hoạt động được thiết lập bởi các quy trình đặt biệt để chẩn đoán các tính năng
từng cảm biến.
2.1.4.6 Chức năng dự phòng
SVTH: Lớp CDOTO
17
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
Nếu xảy ra hư hỏng trong hệ thống truyền tín hiệu đến ECU, dòng điện từ ECU
đén bộ chấp hành bị ngắt.Kết quả là,hệ thống phanh hoạt động giống như khi ABS
không hoạt động,do đó đảm bảo được các chức năng phanh bình thường.
2.2 Nguyên lý hoạt động của ABS
2.2.1 Hệ số bám (trượt)
Để ôtô có thể chuyển động được thì vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường phải
có một hệ số bám nhất định. Sự bám giữa bánh xe với mặt đường được đặc trưng bằng
hệ thống hệ số bám ϕ . Về cơ bản, có thể xem hệ số bám ϕ tương tự như hệ số ma sát
giữa hai vật thể cơ học. Tuy nhiên do mối quan hệ truyền động giữa bánh xe và mặt
đường rất phức tạp, vừa có tính chất của một ly hợp ma sát, vừa theo nguyên lý ăn
khớp giữa bánh răng - thanh răng, vì ở đây có sự mấu bám của bề mặt gai lốp vào mặt
đường.
Nếu hệ số bám thấp thì xe bị trượt quay, lúc đó, xe khó chuyển động về phía trước.
Hệ số bám ϕ giữa bánh xe và mặt đường được chia thành hai thành phần: Hệ số bám
trong mặt phẳng dọc, tức là trong mặt phẳng chuyển động của ôtô được gọi là hệ số
bám dọc ϕ x . Ngoài ra còn hệ số bám trong mặt phẳng ngang vuông góc với mặt phẳng
dọc và được gọi là hệ số bám ngang ϕ y (quay vòng).
Qua đồ thị bên dưới cho thấy được hệ số trượt tốt nhất là khoảng 10-30%. Vì lúc
này lực bám dọc và bám ngang là lớn nhất giúp cho xe không bị xoay vòng nhằm ổn
định lái cho người lái.
SVTH: Lớp CDOTO
18
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
Dung sai trượt
ABS
: Lực phanh
: Lực quay
vòng
Lực quay
vòng
Lực
phanh
Bê tông
khô
Nhựa asphalt
ướtt
Nhựa asphalt ướt
Bê tông
khô
Tuyết
Tuyết
o
20
40
60
80
100
Hệ sộ trượt (%)
Hệ số trượt =
Tốc độ xe – Tốc độ bánh xe
100%
Tốc độ xe
Mối liên hệ giữa lực phanh và hệ số bám
Bảng hệ số bám của một số loại đường
Loại đường và tình trạng mặt đường
1/ Đường nhựa, bê tông
Hệ số bám ϕ
- Khô và sạch
0.7-0.8
- Ướt
0.35-0.45
2/ Đường đất
- Pha sét, khô
0.5-0.6
- Ướt
0.2-0.4
3/ Đướng cát
- Khô
0.2-0.3
- Ướt
0.4-0.5
2.2.2 Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động)
SVTH: Lớp CDOTO
19
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
ABS không hoạt động trong quá trình phanh bình thường và ECU không gửi dòng
điện đến cuộn dây của van. Do đó, van 3 vị trí ấn xuống bởi lò xo hồi vị và cửa “A”
vẫn mở trong khi cửa “B” vẫn đóng.
Khi đạp phanh, áp suất dầu trong xi lanhh phanh chính tăng, dầu phanh chảy từ cửa
“A” đến cửa “C” trong van điện 3 vị trí rồi tới xi lanh bánh xe. Dầu phanh không vào
được bơm bởi van một chiều gắn trong mạch bơm.
Khi nhả chân phanh, dầu phanh hồi về từ xi lanh bánh xe về xi lanh chính qua cửa
“C” đến cửa “A” và van một chiều số 3 trong van điện 3 vị trí.
2.2.3 Khi phanh gấp (ABS hoạt động)
Nếu có bất kỳ bánh xe nào bị bó cứng khi phanh gấp, bộ chấp hành ABS điều
khiển áp suất dầu phanh tác dụng lên xy lanh bánh xe đó theo tín hiệu từ ECU.Vì vậy
bánh xe không bị bó cứng.
BỘ PHẬN CHẤP HÀNH
TÍN HIỆU VÀO
Bộ phận chấp hành thủy lực
Cảm biến tốc độ bánh xe
Công tắc báo phanh
ABS ECU
Đèn báo ABS
Cảm biến giảm tốc
SVTH: Lớp CDOTO
Chế độ dự phòng
Cảm biến gia tốc ngang
Chế độ tự chuẩn đoán
20
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
a) Chế độ giảm áp
Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU gửi dòng điện 5A đến cuộn dây của van
điện, làm sinh ra một lực từ mạnh. Van 3 vị trí chuyển động lên phía trên, cửa “A”
đóng trong khi cửa “B” mở .
Kết quả là, dầu phanh từ xi lanh bánh xe qua cửa “C” tới cửa “B” trong van điện 3
vị trí này và chảy về bình dầu.
Cùng lúc đó, mô tơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU, dầu phanh được hồi trả về
xi lanh phanh chính từ bình chứa. Mặt khác cửa “A” đóng ngăn không cho dầu phanh
từ xi lanh chính vào van điện 3 vị trí và van một chiều số 1 và 3. Kết quả là, áp suất
dầu bên trong xi lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bó cứng. Mức độ giảm
áp suất dầu được điều chỉnh bằng cách lặp lại chế độ “ giữ áp” và “giữ”.
Tên chi tiết
Van điện 3 vị trí
Mô tơ bơm
Hoạt động
Cửa “A” đóng
Cửa “B” mở
Hoạt động
b) Chế độ “Giữ”
Khi áp suất bên trong xi lanh bánh xe giảm hay tăng, cảm biến tốc độ gửi tín hiệu
báo rằng tốc độ bánh xe đạt đến giá trị mong muốn, ECU cấp dòng điện 2A đến cuộn
dây của van điện để giữ áp suất trong xi lanh bánh xe không đổi.
Khi dòng điện cấp cho cuộn dây của van bị giảm từ 5A (ở chế độ giảm áp) xuống
còn 2A (ở chế độ giữ), lực từ sinh ra trong cuộn dây cũng giảm. Van điện 3 vị trí
chuyển xuống vị trí giữa nhờ lực của lò xo hồi vị làm đóng cửa”B”.
SVTH: Lớp CDOTO
21
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
Tên chi tiết
Van điện 3 vị trí
Mô tơ bơm
Hoạt động
cửa “A” đóng
Cửa “B” đóng
Hoạt động
c) Chế độ “Tăng áp”
Khi tăng áp suất trong xi lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, ECU ngắt dòng điện
cấp cho cuộn dây van điện. Vì vậy, cửa “A” của van điện 3 vị trí mở, và cửa “B” đóng.
Nó cho phép dầu trong xi lanh phanh chính chảy qua cửa “C” trong van điện 3 vị trí
đến xi llanh bánh xe. Mức độ tăng áp suất dầu được điều khiển nhờ lặp lại các chế độ
“Tăng áp” và “Giữ”.
Tên chi tiết
Van điện 3 vị trí
Mô tơ bơm
SVTH: Lớp CDOTO
Hoạt động
Cửa “ A” mở
Cửa “B” đóng
Hoạt động
22
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
III- ABS kết hợp với các hệ thống khác
3.1 ABS kết hợp với TRC:
Các bộ phận của hệ thống ABS + TRC
TRC (traction control system) là hệ thống điều khiển lực kéo được thiết kế để ngăn
ngừa sự trượt quay của bánh xe chủ động.
Ôtô trượt quay khi tăng tốc đột ngột hoặc hoặc khi làm việc trên mặt đường có hệ số
bám thấp. Kết quả là sẽ làm xấu đi tính năng lái và giảm tính ổn định của ôtô.
SVTH: Lớp CDOTO
23
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
Sơ đồ tổng quát hệ thống TRC và ABS
3.1.1 Bộ chấp hành phanh TRC
a) Cấu tạo
Bộ chấp hành TRC bao gồm 1 cụm bơm để tạo ra áp suất dầu và 1 bộ chấp hành
phanh để truyền áp suất dầu tới và xả ra khỏi các xi lanh phanh đĩa. Áp suất dầu trong
các xi lanh phanh của bánh sau bên phải và trái được điều khiển riêng rẽ bởi bộ chấp
hành ECU ABS và TRC.
-Cụm bơm bao gồm các chi tiết sau :
Chi tiết
Bơm
Bình tích năng
Chức năng
Hút dầu phanh từ bình dầu xy lanh chính, tăng áp suất của nó và
đưa đến bình tích năng. Đây là bơm kiểu piston dẫn động bằng
mô tơ
Tích dầu phanh bị nén bởi bơm và cung cấp đến các xy lanh
phanh bánh xe trong quá trình hoạt động của hệ thống TRC.
Bình tích áp cũng được điền khí N 2 cao áp để bù lạI sự thay đổi
thể tích dầu phanh.
SVTH: Lớp CDOTO
24
Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
GVHD: BÙI QUỐC KHÁNH
Cấu tạo cụm bơm
Bộ chấp hành bướm ga phụ: Bộ chấp hành này được gắn ở họng gió. Nó điều khiển
góc mở cánh bướm ga phụ từ ECU ABS và TRC vì vậy điều khiển được công suất của
động cơ.
SVTH: Lớp CDOTO
25
