Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
∞∞∞∞∞∞∞∞

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THI CƠNG CẢI TẠO MƠ HÌNH HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHANH CHỐNG HÃM CỨNG
ABS.

GVHD: ThS. HUỲNH THỊNH
SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG NGÂN.
MSSV: 14145174
SVTH: NGUYỄN PHƯỚC THỊNH.
MSSV: 14145277

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07, năm 2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
∞∞∞∞∞∞∞∞

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ

Tên đề tài

NGHIÊN CỨU THI CƠNG CẢI TẠO MƠ HÌNH HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHANH CHỐNG HÃM CỨNG
ABS.

GVHD: ThS. HUỲNH THỊNH
SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG NGÂN.
MSSV: 14145174
SVTH: NGUYỄN PHƯỚC THỊNH.
MSSV: 1414527

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07, năm 2018


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
TP. Hồ Chí Minh, ngày ….. tháng ..… năm ……

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. Nguyễn Trường Ngân

MSSV: 14145174

2. Nguyễn Phước Thịnh

MSSV: 14145277

Chun ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ

Mã ngành đào tạo: ......................

Hệ đào tạo: Đại học Chính Qui

Mã hệ đào tạo: ...........................

Khóa: 2014-2018

Lớp: ............................................

1. Tên đề tài
Nghiên cứu thi cơng cải tạo mơ hình điều khiển hệ thống phanh chống hãm cứng ABS
2. Nhiệm vụ đề tài
-

Nghiên cứu tổng quan về hệ thống phanh chống hãm cứng trên ô tô.

-

Thiết kế, cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh ABS.

-

Thi cơng và thực nghiệm mơ hình.

-

Kết luận

3. Sản phẩm của đề tài
-

01 mơ hình hệ thống.

-

01 bản thuyết minh.

4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 31.03.2018
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 23.07.2018

TRƯỞNG BỘ MƠN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn: Khung Gầm

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Trường Ngân

MSSV: 14145174 ................ Hội đồng:…………

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Phước Thịnh

MSSV: 14145277 ................. Hội đồng:…………

Tên đề tài: Nghiên cứu thi công cải tạo mơ hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS.
Ngành đào tạo: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ
Họ và tên GV hướng dẫn: ThS. Huỳnh Thịnh
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy)
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................

2.3.Kết quả đạt được:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................


..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2.4. Những tồn tại (nếu có):
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

3. Đánh giá:
TT
1.

2.

Điểm
tối đa

Mục đánh giá
Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm cho
SV1

Điểm
cho SV2

30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các
mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ
thuật, khoa học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc
quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc
thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên
ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng 07 năm 2018

Giảng viên hướng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn: Khung Gầm

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Trường Ngân ..................MSSV:

14145174...Hội đồng…………

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Phước Thịnh ...................MSSV:

14145277...Hội đồng…………

Tên đề tài: Nghiên cứu thi cơng cải tạo mơ hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS.
Ngành đào tạo: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV)..................................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

3. Kết quả đạt được:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

5. Câu hỏi:
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................

6. Đánh giá:
TT
1.

2.

Điểm
tối đa

Mục đánh giá
Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm đạt
được

30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

7. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng 07 năm 2018

Giảng viên phản biện
((Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN

Tên đề tài: Nghiên cứu thi cơng cải tạo mơ hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng
ABS.
Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Trường Ngân
Nguyễn Phước Thịnh

MSSV: 14145174
MSSV: 14145277

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng
theo yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 07 năm 2018

LỜI CẢM ƠN
Con đường đi đến thành công không bao giờ là dễ dàng cho tất cả mọi người, đó sẽ
luôn là một con đường không bằng phẳng trải đầy hoa hồng mà cịn chứa đựng sự vất
vả, khó khăn, thách thức và sự cố gắng, kiên trì lâu dài để có thể chạm đến mục tiêu.
Trong suốt khoảng thời gian đại học nhiều cơ hội và thử thách tại trường, nhóm chúng
tơi đã nỗ lực, kiên trì vượt qua những khó khăn để trưởng thành từng ngày và hiện tại
nhóm có thể đi được gần hết con đường bốn năm đại học này của mình tất cả là nhờ
vào sự quan tâm, hỗ trợ và giúp đỡ rất lớn từ thầy cơ, gia đình và bạn bè. Nguồn động
viên và giúp đỡ này chính là động lực to lớn nhất để nhóm hồn thành tốt chương
trình học của mình.
Với lịng biết ơn sâu sắc nhất, nhóm xin gửi đến các thầy cơ trong Khoa Cơ Khí
Động Lực – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã cùng với
những tri thức tâm huyết của mình đã truyền dạy cho nhóm trong suốt khoảng thời
gian học tập vừa qua. Nhóm chúng tơi chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Tồn,
thầy Đặng Q, thầy Trần Đình Q, thầy Lâm Mai Long, thầy Thái Huy Phát,.. của
Bộ môn Khung Gầm với những kiến thức được dạy giúp nhóm hồn thành đồ án này.
Và đăc biệt, nhóm xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến giáo viên hướng dẫn thầy
Huỳnh Thịnh, người đã ln tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nhóm trong việc giải quyết
những vấn đề mà nhóm gặp phải trong suốt thời gian thực hiện đồ án. Sự hỗ trợ tận
tình từ thầy đã giúp nhóm chúng tơi hồn thành đề tài một cách sn sẻ và thành cơng.
Đề tài được thực hiện trong vịng 3 tháng nên khơng thể nào tránh khỏi những thiếu
sót, vì vậy nhóm ln mong nhận được những ý kiến đóng góp hữu ích giúp đề tài trở
nên hồn thiện hơn.
Nhóm xin chân thành cảm ơn!
SVTH:

Nguyễn Trường Ngân
Nguyễn Phước Thịnh.

i


TĨM TẮT
Ngành ơ tơ ngày càng phát triển mạnh song song với nó là sự phát triển mạnh của
hệ thống an tồn tiện nghi trên ơ tơ. Chính vì vậy mà hệ thống phanh càng được chú ý
vì nó gắn liền với sự an toàn của người sử dụng. Với đề tài “Nghiên cứu thi cơng cải
tạo mơ hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS” thì sẽ nghiên cứu lý
thuyết sau đó đi sâu vào chế tạo và thực nghiệm mơ hình sao nó gần giống với hoạt
động thực tế trên xe, trực quan, sinh động hơn để cho việc quan sát học tập dễ dàng
hơn.
Việc nghiên cứu đề tài thông qua nghiên cứu cuốn “Brakes, Brake Control and
Driver Assistance System” của tác giả Konrad Reif, cuốn “Vehicle Dynamics and
Control 2012” của tác giả Rajesh Rajamani và các tài liệu đào tạo kỹ thuật viên của
Toyota.
Với thời gian hơn 3 tháng nghiên cứu và xây dựng mô hình, nhóm đã hồn thành
nhiệm vụ đề tài đặt ra. Nội dung được thể hiện qua 5 chương:
-

Chương 1: Tổng quan.

-

Chương 2: Cơ sở lý thuyết, cấu tạo, nguyên lý hoạt động hệ thống phanh
ABS.

-

Chương 3: Thiết kế mơ hình hệ thống phanh ABS.

-

Chương 4: Thi công và thực nghiệm mơ hình.

-

Chương 5: Kết luận.

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................ i
TÓM TẮT..................................................................................................................... ii
MỤC LỤC...................................................................................................................iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH..........................................................................................viii
Chương 1.....................................................................................................................1
TỔNG QUAN..............................................................................................................1
1.1

Lý do chọn đề tài.............................................................................................1

1.2

Mục tiêu đề tài:................................................................................................1

1.3

Nhiệm vụ đề tài:..............................................................................................2

1.4

Đối tượng nghiên cứu:.....................................................................................2

1.5

Phạm vi nghiên cứu:........................................................................................2

1.6

Phương pháp nghiên cứu:................................................................................2

1.7

Các nghiên cứu trong nước và nước ngồi.......................................................2

Chương 2.....................................................................................................................6
CƠ SỞ LÍ THUYẾT CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ
THỐNG PHANH ABS................................................................................................6
2.1

Lý thuyết hệ thống ABS...................................................................................6

2.1.1

ABS là gì?.................................................................................................6

2.1.2

Lịch sử phát triển hệ thống phanh ABS.....................................................6

2.1.3

Mục tiêu của ABS.....................................................................................6

2.2

.Nghiên cứu hệ thống ABS..............................................................................7

2.2.1

Mối quan hệ giữa lực phanh và độ trượt...................................................7

2.2.2

Mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt...............................................8
iii


2.2.3
2.3

Hiệu quả của ABS...................................................................................10

Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của hệ thống phanh ABS..............................11

2.3.1

Cấu tạo hệ thống ABS.............................................................................11

2.3.2

Nguyên tắc điều khiển cơ bản của cơ cấu ABS như sau:.........................13

2.3.3

Các bộ phận chính trong hệ thống...........................................................13

Chương 3.................................................................................................................... 25
THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS................................................25
3.1

Lựa chọn phương án thiết kế:........................................................................25

3.2

Thiết kế mơ hình............................................................................................26

3.2.1

Khung mơ hình.......................................................................................26

3.2.2

Bố trí các cụm chi tiết trên bảng..............................................................27

3.3

Các bộ phận chính:........................................................................................27

3.3.1

Hệ thống phanh thủy lực:........................................................................27

3.3.2

Hệ thống điều khiển ABS:.......................................................................32

3.3.3

Hệ thống điều khiển mô phỏng hoạt động mơ hình:................................35

Chương 4.................................................................................................................... 40
THI CƠNG VÀ THỰC NGHIỆM...........................................................................40
4.1

Thi cơng.........................................................................................................40

4.1.1

Khung mơ hình.......................................................................................40

4.1.2

Bảng đặt cụm chi tiết...............................................................................40

4.1.3

Thiết kế, thi cơng lại đường dây điện......................................................41

4.2

Thực nghiệm..................................................................................................44

4.2.1

Hoạt động mơ hình..................................................................................44

4.2.2

Thực nghiệm...........................................................................................47
iv


4.2.3

Các bài tập vận dụng mơ hình.................................................................51

Chương 5.................................................................................................................... 55
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ...........................................................................55
5.1

Kết luận.........................................................................................................55

5.2

Khuyến nghị..................................................................................................55

Tài liệu tham khảo.......................................................................................................56

v


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Fp

Lực phanh.

Z

Tải trọng tác dụng lên bánh xe.

Φ

Hệ số bám.

Va

Vận tốc của bánh xe.

Ωb

Tốc độ góc của bánh xe.

Rb

Bán kính lăn của bánh xe.

Smin

Quãng đường phanh nhỏ nhất.

v1

Vận tốc của ô tô ứng với thời điểm bắt đầu

phanh.
v2

Vận tốc của ơ tơ ở cuối q trình phanh.

δ

Hệ số tính đến ảnh hưởng của các trọng khối

quay của ô tô.
2

G

Gia tốc trọng trường (g=9.81m/s ).

Ymax

Lực ngang cực đại tác dụng lên bánh xe.

Gb

Trọng lượng tác dụng lên bánh xe.

Iz

Mơ men qn tính của 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.
ECU (electronic control unit)

Cụm điều khiển điện tử.

ABS (Anti-lock Braking System)

Hệ thống phanh chống hãm cứng.

HCU (hycdraulic ontrol unit)

Cụm điều khiển thủy lực.

BATT (Battery)

Chân dương ắc quy.

STP (Stop)

Tín hiệu cơng tắc đèn phanh.

PKB (Parking Brake)

Tín hiệu phanh tay và đèn báo mức dầu thắng.

W (Warning)

Chân đèn báo ABS.

IG (Ignition)

Chân dương sau công tắc IG.

MR (Motor Relay)

Chân điều khiển rơ le mô tơ.

MT (Motor Test)

Chân kiểm tra mô tơ.
vi


AST (Actuator Solenoid Test)

Chân kiểm tra bộ chấp hành.

SFR (Solenoid Front Right)

Cuộn dây solenoid trước phải.

SFL (Solenoid Front Left)

Cuộn dây solenoid trước trái

SRR (Solenoid Rear Right)

Cuộn dây solenoid sau phải.

SRL (Solenoid Rear Left)

Cuộn dây solenoid sau trái.

SR (Solenoid Relay)

Chân điều khiển Rơ le (cuộn dây bộ chấp hành).

R (Relay)

Chân âm điều khiển rơ le.

FR+ (Front Right)

Chân dương cảm biến tốc độ trước phải.

FR- (Front Right)

Chân âm cảm biến tốc độ trước phải.

FL+ (Front Left)

Chân dương cảm biến tốc độ trước trái.

FL- (Front Left)

Chân âm cảm biến tốc độ trước trái.

RR+ (Rear Right)

Chân dương cảm biến tốc độ sau phải.

RR- (Rear Right)

Chân âm cảm biến tốc độ sau phải.

RL+ (Rear Left)

Chân dương cảm biến tốc độ sau trái.

RL- (Rear Left)

Chân âm cảm biến tốc độ sau trái.

GND (Ground)

Mass hộp ECU ABS.

TC

Chân chẩn đốn.

TS

Chân Chẩn đốn.

SFR (Solenoid Front Right)

Chân tín hiệu đến cuộn dây solenoid trước phải.

SFL (Solenoid Front Left)

Chân tín hiệu đến cuộn dây solenoid trước trái.

SRR (Solenoid Rear Right)

Chân tín hiệu đến cuộn dây solenoid sau phải.

SRL (Solenoid Rear Left)

Chân tín hiệu đến cuộn dây solenoid sau trái).

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Hệ thống mơ phỏng trạng thái hoạt động thực tế của ABS trong quá trình chạy và
phanh dùng trong đào tạo thực hành và thử nghiệm ABS.........................................................2
Hình 1.2: Mơ hình đào tạo hệ thống phanh ABS - EBD - BAS - TCS - VSC...........................3
Hình 1.3: Hệ thống kiểm sốt phanh ABS.................................................................................4
Hình 2.1 Sự thay đổi của hệ số bám dọc φX và hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương đối λ
của bánh xe.................................................................................................................................8
Hình 2.2. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt.....................................9
Hình 2.3 Xe hoạt động có và khơng có ABS............................................................................11

Hình 2.4 Sơ đồ điều khiển cơ cấu phanh thường.....................................................................12
Hình 2.5 Sơ đồ khối các cụm chức năng của cơ cấu ABS.......................................................13
Hình 2.6 Sơ đồ điều khiển của cơ cấu ABS.............................................................................13
Hình 2.7 Cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ........................................................................14
Hình 2.8 Tín hiệu điện áp ở cảm biến tốc độ bánh xe..............................................................14
Hình 2.9 Nguyên lý điều khiển tốc độ của ABS......................................................................16
Hình 2.10 Sơ đồ mạch điều khiển các rơ le.............................................................................17
Hình 2.11: Đồ thị quá trình kiểm tra ban đầu...........................................................................18
Hình 2.13 Bộ chấp hành thuỷ lực.............................................................................................20
Hình 2.14: Cấu tạo van điện 3 vị trí.........................................................................................20
Hình 2.15: Chế độ phanh bình thường của van 3 vị trí............................................................22
Hình 2.16: Chế độ giảm áp của van 3 vị trí khi ABS hoạt động..............................................23
Hình 2.17: Chế độ giữ áp của van 3 vị trí khi ABS hoạt động.................................................23
Hình 2.18: Chế độ tăng áp của van 3 vị trí khi ABS hoạt động...............................................24
Hình 3.1: Mơ hình ABS ở xưởng.............................................................................................25
Hình 3.2: Mơ hình ABS kiểu truyền thống..............................................................................25
Hình 3.3: Mẫu ý tưởng thiết kế................................................................................................26
Hình 3.4: Kích thước khung mơ hình trên bản vẽ thiết kế.......................................................26
Hình 3.5: Các cụm chi tiết trên bảng........................................................................................27
Hình 3.6: Sơ đồ tổng quan một hệ thống phanh thủy lực........................................................28
Hình 3.7: Xi lanh chính, bầu trợ lực, bình dầu, bàn đạp..........................................................28
Hình 3.8: Xilanh chính và bình dầu.........................................................................................29
viii


Hình 3.9: Cấu tạo của bầu trợ lực phanh..................................................................................29
Hình 3.10: Cấu tạo phanh tang trống.......................................................................................30
Hình 3.11: P van kép................................................................................................................31
Hình 3.12: đồng hồ đo áp suất.................................................................................................31
Hình 3.13: sơ đồ điều khiển của ECU ABS.............................................................................32

Hình 3.14: Hộp ECU ABS.......................................................................................................32
Hình 3.15: Cảm biến tốc độ và vịng răng cảm biến................................................................33
Hình 3.16: Cách bố trí các cảm biến, vịng răng cảm biến......................................................34
Hình 3.17: Bộ chấp hành ABS.................................................................................................34
Hình 3.18: Sơ đồ khối hệ thống mơ phỏng hoạt động.............................................................35
Hình 3.19: Motor và vịng răng cảm biến................................................................................35
Hình 3.20: Mạch cầu H IR 2184..............................................................................................36
Hình 3.21: Sơ đồ mắc dây........................................................................................................37
Hình 3.22: Mạch arduino Uno..................................................................................................38
Hình 4.1 Khung mơ hình..........................................................................................................40
Hình 4.2: Mặt bố trí các cụm chi tiết........................................................................................41
Hình 4.3 Sơ đồ mạch điện........................................................................................................41
Hình 4.4: Bố trí hệ thống đèn báo............................................................................................42
Hình 4.5: Bố trí motor và cảm biến..........................................................................................42
Hình 4.6 Bảng pan và giắc đo..................................................................................................43
Hình 4.7: Bố trí ống dầu...........................................................................................................43
Hình 4.8: Tổng quan mơ hình..................................................................................................43
Hình 4.9 ABS hoạt động bình thường......................................................................................45
Hình 4.10 ABS báo lỗi.............................................................................................................45
Hình 4.11: Tổng phanh.............................................................................................................47
Hình 4.12: Hai bánh trước........................................................................................................47
Hình 4.13: Bánh trước trái.......................................................................................................47
Hình 4.14: Bánh sau phải.........................................................................................................47

ix


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Mô tả hoạt động của van điện 3 vị trí.........................................................................21
Bảng 2: Các cụm chi tiết bố trí.................................................................................................27

Bảng 3: Thơng số arduino........................................................................................................38
Bảng 4: Mã lỗi của các hư hỏng trong hệ thống ABS..............................................................45

x


Chương 1

TỔNG QUAN
1.1 Lý do chọn đề tài
Ngày nay tại Việt Nam, ngành ô tô đang trên đà phát triển và ngày càng khẳng
định vị trí của mình trong sự phát triền của nền cơng nghiệp Việt Nam. Vì thế mà ngày
càng có nhiều trường đại học, cao đẳng cũng như trung học đưa ngành công nghệ ô tô
vào giảng dạy.
Ngành công nghệ ôtô là một trong những ngành ứng dụng rất nhiều hệ thống hiện
đại nhằm đáp ứng được các nhu cầu địi hỏi sự an tồn, tiện nghi và khả năng phát huy
tối đa công suất động cơ, tốc độ xe của người sử dụng. Nên các nhà chế tạo đã khơng
ngừng cải tiến và hồn thiện các bộ phận trên xe. Đối với những xe có tốc độ cao, khi
đang điều khiển trong tình huống bất ngờ có chướng ngại vật xuất hiện phía trước,
buộc người tài xế phải đạp phanh gấp, hoặc phanh khi xe đang đi trong đường trơn
trượt, nếu đối với phanh thường thì sẽ bị trượt lết ở các bánh xe, làm xe bị mất ổn định
lái và mất đi hiệu quả phanh dễ dẫn đến tai nạn. Vì vậy, các nhà sản xuất và chế tạo
ôtô đã sử dụng hệ thống phanh ABS (Anti-lock Braking System) để trang bị cho các
xe đời mới, với mục đích là để khắc phục được những tình trạng đó, nhằm đảm bảo
an tồn tuyệt đối cho tài xế củng như hành khách trên xe. Hệ thống được sử dụng
rộng rãi trên hầu hết các loại xe của các hãng nổi tiếng. Nó có một tầm quan trọng rất
lớn trong việc phanh xe và ABS trở thành tiêu chuẩn của các xe khi xuất xưởng.
Trong đào tạo về hệ thống phanh ABS, hiện tại có nhiều tài liệu và mơ hình phục
vụ giảng dạy. Tuy nhiên, các thiết bị này khá cồng kềnh, không trực quan và thích hợp
giảng dạy thực tập tại xưởng. Vì vậy, nhóm thực hiện đồ án đã lựa chọn đề tài

“Nghiên cứu thi cơng cải tạo mơ hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng
ABS” nhằm nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mơ hình điều khiển hệ thống phanh ABS
với kích thước gọn nhẹ hơn, thuận tiện trong việc giảng dạy trên lớp cũng như tại
xưởng thực tập.
1.2 Mục tiêu đề tài:

1


Nghiên cứu thi cơng cải tạo mơ hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng
ABS
1.3 Nhiệm vụ đề tài:
-

Nghiên cứu tổng quan về hệ thống phanh chống hãm cứng trên ơ tơ.

-

Thiết kế, cải tạo mơ hình hệ thống điều khiển phanh ABS.

-

Thi cơng và thực nghiệm mơ hình.

-

Kết luận
1.4 Đối tượng nghiên cứu:
Nghiên cứu kết cấu, cấu tạo của bộ điều khiển phanh ABS.
Nghiên cứa nghuyên lý hoạt động, hư hỏng cách sữa chữa của hệ thống ABS.

1.5 Phạm vi nghiên cứu:
Do giới hạn về thời gian và kinh phí nên phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới

hạn ở hệ thống phanh thủy lực có trang bị hệ thống phanh ABS kiểu van điện 3 vị trí
của Toyota.
1.6 Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu chính ở đây là phương pháp tham khảo tài liệu kết hợp
với phương pháp thực nghiệm phù hợp với nhiệm vụ đề tài.
1.7 Các nghiên cứu trong nước và nước ngoài
Trong nước:

2


Hình 1.1: Hệ thống mơ phỏng trạng thái hoạt động thực tế của ABS trong quá trình
chạy và phanh dùng trong đào tạo thực hành và thử nghiệm ABS.
o Các thành phần của nó là giống như ABS thực tế như: ECU, bơm thủy lực, cảm
biến tốc độ, 4 bánh xe, chủ hệ thống chân không…
o Các thiết bị đặc biệt xem xét qn tính và trượt trong q trình lái xe và phanh
được cài đặt chất lượng giáo dục cao hơn.
o Hệ thống lái xe của ABS được cài đặt bên trong để được an toàn, và RPM của 4
bánh xe được điều khiển bằng biến tần. ABS hoạt động để kiểm soát phanh tị
bánh xe bằng cách điều khiển thủy lực dựa trên sự khác biệt tốc độ bánh xe
o Các mạch thủy lực và điện của ABS được in màu, và lắp đặt tại bảng điều
khiển. Thiết bị đo áp lực và đồng hồ rpm kỹ thuật số của 4 bánh xe, thiết bị đo
áp lực của tổng thể hệ thống chân không và xi lanh chủ, đèn ABS chỉ được cài
đặt.
Được cung cấp bởi công ty CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ VÀ PHÁT TRIỂN
CÔNG NGHIỆP SJC VIỆT NAM.

Hình 1.2: Mơ hình đào tạo hệ thống phanh ABS - EBD - BAS - TCS - VSC.
Sản phẩm của cơng ty: CƠNG TY THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ XÂY DỰNG
SONG HƯNG THUẬN
Chú ý: Điện áp sử dụng 380V
3


Mơ tả hoạt động:
o Mơ hình có thể hoạt động được. Các moay ơ gắn bánh xe được dẫn động bằng
mô tơ điện 3 pha công suất lớn, tốc độ có thể hiển thị và thay đổi được nhờ
biến tần. Có thể thay đổi tải trọng tác động lên bánh xe. Tổng phanh được trợ
lực nhờ bơm hút chân không.
o Trên mặt panel 1 có bố trí khố điện, đèn Check ABS..., giắc chẩn đoán OBD,
bộ giắc điện đo kiểm, bàn đạp phanh, cơng tắc khẩn cấp, rơle cầu chì...
o Trên mặt panel 2 có bố trí sơ đồ mạch điện điều khiển, sơ đồ hệ thống thủy lực,
các đồng hồ đo áp suất...
Ưu điểm:
-

Mô tả đầy đủ hoạt động của một hệ thống trên xe hoàn chỉnh.

-

Chạy ở các chế độ, mô phỏng các loại mặt đường.

Nhược điểm:
-

Thường to, nặng, cồng kềnh.

-

Chi phí hơi cao.

-

Điện áp sử dụng là 3 pha, có thể gây nguy hiểm nếu khơng cẩn thận.

Quốc tế:

4


Hình 1.3: Hệ thống kiểm sốt phanh ABS
Nhà sản xuất:Autoedu
Mơ tả, chức năng, sử dụng
o Hệ thống điều khiển lực phanh ABS được lắp đặt trên khung di động, khung
nhôm có bánh xe để thực hiện cơng việc trong phịng thí nghiệm.
o Mơ hình là một cơng cụ đào tạo tuyệt vời cho sinh viên làm quen với cấu trúc
của hệ thống kiểm soát lực phanh, các thành phần, chế độ vận hành và khả
năng đo lường và chẩn đoán của nó.
o Mơ hình ABS dùng để quan sát lực phanh, với sự giúp đỡ của đồng hồ đo gắn
kết, có thể thấy tổng áp lực của xi lanh chính và của mỗi xi lanh phanh cá nhân
khả năng phân phối lực phanh
o Hệ thống phanh thủy lực gốc của xe được lắp đặt, chỉ thay cho đĩa phanh, má
phanh trống được sử dụng để nhìn rõ hơn khi áp suất tăng và phanh xuất hiện;
o Một sơ đồ mạch điện với các mạch dầu và các tiếp điểm đo của các thành phần
hiện có được lắp đặt trên giá đỡ.
o Mô phỏng lỗi cho phép theo dõi các thay đổi trong chế độ làm việc của hệ
thống.

Ưu điểm:
-

Gọn nhẹ, dể di chuyển.

-

Cách vận hành dễ dàng, dễ quan sát các chế độ hoạt động cảu hệ thống.

Nhược điểm:
-

Mơ hình ở nước ngồi nên giá thành cao.

-

Khó vận chuyển về Việt Nam.

5


Chương 2

CƠ SỞ LÍ THUYẾT CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG
CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS
2.1 Lý thuyết hệ thống ABS
2.1.1

ABS là gì?

ABS là hệ thống ngăn các bánh xe bị bó cứng và xe mất kiểm sốt khi phanh dưới
áp lực phanh lớn, nhất là trên mặt đường trơn ướt hoặc đóng băng để tài xế có thể tiếp
tục điều khiển được tay lái, đưa xe vào vị trí an tồn trong tình trạng khẩn cấp.
2.1.2

Lịch sử phát triển hệ thống phanh 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 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
thành một đống sắt vụn. Để khắc phục hiện tượng này, người ta bắt đầu ứng dụng
phanh ABS vào máy bay.
Cùng với ý tưởng đó, những nhà sản xuất ơ tơ hàng đầu lúc bấy giờ cũng mong
muốn trang bị hệ thống phanh ABS này lên những chiếc ô tô của họ. Vì cụm phanh
ABS trên máy bay vơ cùng lớn và cồng kềnh, nên việc lắp cụm phanh lên ô tơ rất khó
khăn. Nhờ sự phát triển của ngành cơng nghiệp điện tử, chíp và vi mạch đã giúp cải
tiến cụm phanh ABS được tinh gọn hơn và trang bị lên ô tô dễ dàng.
Hệ thống phanh ABS được sử dụng lần đầu tiên trên một dòng xe sản xuất hàng loạt
vào năm 1978. Theo thời gian, ABS liên tục được phát triển và cải tiến, trở thành một
trong những trang bị tiêu chuẩn trên hầu hết các dòng xe mới được bán ra ở Tây Âu.
2.1.3

Mục tiêu của ABS

Mục tiêu của cơ cấu phanh ABS là giữ cho bánh xe trong q trình phanh có độ
trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị λo để tận dụng được tối đa khả năng
bám đường, khi đó hiệu quả phanh đạt giá trị cao nhất, tính ổn định và tính dẫn hướng
của bánh xe là tốt nhất, rút ngắn quãng đường phanh, cải thiện tính ổn định, khả năng
dẫn hướng của bánh xe khi phanh.

6


Để giữ cho bánh xe không bị hãm cứng và đảm bảo hiệu quả phanh, cơ cấu phanh
ABS khiển áp suất dẫn động trong phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường
quanh giá trị λo trong giới hạn hẹp.
Cơ cấu chống hãm cứng được thiết kế trên cơ sở cơ cấu phanh thường và được
trang bị các cụm bộ phận chính sau:
 Cụm tín hiệu vào: Có nhiệm vụ nhận biết tình trạng của các bánh xe khi phanh.
Tuỳ theo sự lựa chọn nguyên lý điều chỉnh có thể dùng các cảm biến đo vận tốc
góc của bánh xe, cảm biến áp suất trong dẫn động phanh, cảm biến giảm tốc
của ô tô và các cảm biến khác.
 Bộ điều khiển (ECU): Nhận và xử lý các thơng tin từ cụm tín hiệu vào để điều
khiển bộ chấp hành thuỷ lực cung cấp áp suất dầu đã được tính tốn tối ưu cho
mỗi xylanh phanh bánh xe.
 Cụm van điều khiển trong bộ chấp hành thuỷ lực hoạt động theo lệnh từ bộ
điều khiển làm tăng, giảm hay giữ nguyên áp suất dầu khi cần để đảm bảo hệ
số trượt dao động trong khoảng tốt nhất (10% - 30%), tránh hãm cứng bánh xe.
 Các cơ cấu chống hãm cứng bánh xe hiện nay thường được sử dụng nguyên lý
điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc chậm dần của bánh xe
được phanh.
2.2 .Nghiên cứu hệ thống ABS
2.2.1

Mối quan hệ giữa lực phanh và độ trượt

Lực phanh tạo ra ở cơ cấu phanh nhưng mặt đường là nơi tiếp nhận lực phanh đó.
Vì vậy lực phanh của ô tô bị giới hạn bởi khả năng bám của bánh xe với mặt đường,
mà đặc trưng là hệ số bám φ, theo mối quan hệ sau:
Fp ≤ Z.φ

Trong đó:
Fp: Lực phanh.
Z: Tải trọng tác dụng lên bánh xe.
φ: Hệ số bám.
7