Tìm hiểu hệ thống phanh ABS khí nén

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

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU HỆ THỐNG PHANH ABS KHÍ NÉ

SV
TH : M
SSV: SV

NGUYỄN ĐÌNH ĐỨC
13145074

VĂN PHI
M TRƯƠNG
13145188
SSV: G
ThS. TRẦN ĐÌNH QUÝ
VHD:

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU..........................................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài.......................................................................................................................1
2. Tình hình ngồi nước..............................................................................................................1

3. Tình hình trong nước..............................................................................................................2
4. Mục tiêu đề tài...........................................................................................................................2
5. Giới hạn đề tài............................................................................................................................2
6. Phương pháp thực hiện đề tài..............................................................................................2
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM CỨNG
ABS................................................................................................................................................................. 4
1.1. Lịch sử phát triển..................................................................................................................4
1.2. Cơ sở chung của hệ thống ABS........................................................................................4
1.3 Quá trình điều khiển của ABS...........................................................................................9
1.4. Phương pháp điều khiển..................................................................................................13
1.5. Cấu tạo về hệ thống ABS..................................................................................................14
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN.............................16
2.1. Lịch sử phát triển của hệ thống ABS khí nén............................................................16
2.2. Hệ thống phanh khí nén thơng thường........................................................................17


2.3. Hệ thống phanh ABS khí nén..........................................................................................31
2.4. Hệ thống phanh ABS khí nén trên xe rơ mc.........................................................52
CHƯƠNG 3 :GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHANH KHÍ ABS NÉN TRÊN MỘT
SỐ DỊNG XE Ở VIỆT NAM..............................................................................................................61
3.1. Giới thiệu hệ thống phanh trên xe khách HYUDAI UNIVERSE......................61
3.2. Giới thiệu hệ thống phanh trên xe THACO MOBIHOME.................................63
3.3. Hình ảnh thực tế các bộ phân phanh ABS khí nén.................................................66
3.4. Bảo dưỡng, sửa chữa, triệu chứng hư hỏng và chẩn đoán...................................71
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐÊ TÀI...............................81
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................82


DANH MỤC VIẾT TẮT

ABS : Anti-lock Braking System
ASR : Anti-Slip Regulation
EBS : Electronically controlled Braking System
ESC : Electronic Stability Control
RSC : Roll Stability Control
ATC : Automatic Traction Control
ECU : Electronic Control Unit


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 : Đường đặc tính trượt..............................................................................................6
Hình 1.2: Đặc tính trượt ứng với các loại đường khác nhau....................................................7
Hình 1.3: Thời điểm quay gây ra bởi sự khác biệt lớn trong hệ số bám..................................9
Hình 1.4: Thời điểm quay gây ra bởi sự khác biệt lớn trong hệ số bám................................10
Hình 1.5: Lưu đồ quá trình điều khiển của ABS...................................................................12
Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống ABS trên xe..................................................................................14
Hình 1.7: Sơ đồ điều khiển của ABS.....................................................................................15
Hình 2.1: Sơ đồ bố trí đơn giản trên xe khơng có ABS........................................................18
Hình 2.2: Hoạt động của máy nén.........................................................................................20
Hình 2.3: Van điều áp...........................................................................................................21
Hình 2.4: Bầu lọc.................................................................................................................22
Hình 2.5: Bình chứa.............................................................................................................23
Hình 2.6: Van an tồn...........................................................................................................24
Hình 2.7: Van xả...................................................................................................................24
Hình 2.8: Van phân phối.......................................................................................................25
Hình 2.9: Bầu phanh hoạt động............................................................................................26
Hình 2.10: Bầu phanh không họat động...............................................................................27


Hình 2.11: Cấu tạo của cơ cấu phanh...................................................................................27

Hình 2.12: Van xả nhanh......................................................................................................28
Hình 2.13: Van rờ le..............................................................................................................29
Hình 2.14: Cấu tạo van rờ le.................................................................................................30
Hình 2.15: Sơ đồ bố trí 4S/4K...............................................................................................33
Hình 2.16: Sơ đồ bố trí 6S/4K...............................................................................................34
Hình 2.17: Sơ đồ bố trí 6S/6K...............................................................................................35
Hình 2.18: Sơ đồ hệ thống ABS khí nén...............................................................................37
Hình 2.19: Sơ đồ nguồn cung cấp khí nén.............................................................................38
Hình 2.20: Sơ đồ mạch cung cấp khí nén cho cầu trước.......................................................39
Hình 2.21: Sơ đồ nguồn cung cấp khí nén cho cầu sau.........................................................40
Hình 2.22: Sơ đồ mạch cung cấp khí nén cho hệ thống [13].................................................41
Hình 2.23: Cấu tạo, hoạt động của cảm biến tốc độ xe.........................................................42
Hình 2.24: Cấu tạo của van chấp hành..................................................................................44
Hình 2.25: Van chấp hành hoạt động ở chế độ tăng áp..........................................................45
Hình 2.26: Van chấp hành hoạt động ở chế độ giảm áp.........................................................46
Hình 2.27: Van chấp hành hoạt động ở chế độ giữ áp...........................................................47
Hình 2.28: Điều khiển khi xe bắt đầu giảm tốc.....................................................................49


Hình 2.29: Điều khiển khi xe tăng tốc...................................................................................50
Hình 2.30: Điều khiển khi xe bắt đầu ổn định.......................................................................51
Hình 2.31: Logic điều khiển của hệ thống.............................................................................52
Hình 2.32: Sơ đồ bố trí trên xe rơ mc................................................................................52
Hình 2.33: Ngun lý hoạt động cơ bản................................................................................54
Hình 2.34: Sơ đồ bố trí trên xe có rơ mc...........................................................................55
Hình 2.35: Khớp nối.............................................................................................................55
Hình 2.36: Van kiểm tra 2 chiều............................................................................................58
Hình 2.36: Sơ đồ bố trí phanh ABS trên xe rơ mc.............................................................59
Hình 2.37: Sơ đồ đường đi trên xe và rơ mc.....................................................................60
Hình 3.1 : Xe HYUNDAI UNIVERSE.................................................................................61

Hình 3.2 : Sơ đồ bố trí trên HYUNDAI UNIVERSE...........................................................63
Hình 3.3 : Xe THACO MOBIHOME...................................................................................64
Hình 3.4 : Sơ đồ bố trí trên xe THACO MOBIHOME..........................................................66
Hình 3.5: Máy nén...............................................................................................................67
Hình 3.6: Bầu lọc và tách ẩm...............................................................................................67
Hình 3.7: Bình chứa.............................................................................................................68
Hình 3.8: Bầu phanh trước...................................................................................................68


Hình 3.9: Bầu phanh sau......................................................................................................69
Hình 3.10: Cảm biến tốc độ bánh xe....................................................................................69
Hình 3.11: ABS- ECU...........................................................................................................70
Hình 3.12: Van chấp hành ABS phía trước............................................................................70
Hình 3.13: Van chấp hanh ABS phía sau trên xe...................................................................71
Hình 3.14: Các bước xử lý lỗi...............................................................................................74
Hình 3.15 : Quy trình sửa chữa van chấp hành.....................................................................75


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Theo thống kê năm 2015 của Bộ Giao Thơng Vận Tải thì số lượng vận chuyển hành
khách khoảng 3.099,2 triệu người và số lượng vận chuyển hàng hóa khoảng 874.024 ,4
nghìn tấn. Qua số liệu cụ thể ta thấy được ngày nay ngành dịch vụ du lịch và hành hóa đang
phát triển nhanh. Để phục vụ cho sự phát triển trên thì ngành giao thơng vận tải phải phát
triển theo. Điều đó địi hỏi các xe hiện nay cần phải phát triển tải trọng và tốc độ để đáp ứng
nhu cầu của thị trường.
Để phát triển tải trọng và tốc độ thì bên cạnh đó cần phải chú ý đến tính an tồn của
xe. Vì những lý do đó hiện nay đa số xe khách và xe đầu kéo đều được trạng bị thêm hệ
thống ABS để tăng tính an toàn.
Hiện này ở nước ta, các loại xe khách và xe đầu kéo ngày càng nhiều nhưng vẫn chưa

có nhiều tài liệu tiếng Việt nên chúng em chọn đề tài “ Tìm Hiểu Hệ Thống Phanh ABS Khí
Nén “ để nghiên cứu.
2. Tình hình ngồi nước
Hệ thống phanh trên ơ tơ đã có q trình phát triển lâu dài, đến nay đã ngày càng
hồn thiện và phát triển mạnh mẽ. Hệ thống ABS được sử dụng trên ô tô vào cuối những
năm 60 và ngày nay đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc của ô tô con và cả ô tô du lịch, xe tải.
Với sự phát triển mạnh mẽ và không ngừng của nền công nghiệp điện tử, hệ thống ABS
ngày càng hiện đại hơn và được tích hợp thêm nhiều hệ thống nhằm tăng cường sự ổn định
và an toàn cho người lái xe như: hệ thống chống trượt TCS, hệ thống phân bố lực phanh
EBD, hệ thống phanh khẩn cấp BAS và ổn định điện tử ESP. Các hãng lớn trên thế giới như
Wabco, Bendix, Bosch…đều đã và đang có các nghiên cứu rất sâu về hệ thống ABS tối ưu
kết cấu van chấp hành cũng như thuật toán điều khiển và thiết kế bộ điều khiển … Sản phẩm
1


của các hãng được thử nghiệm, tối ưu hóa thiết kế và sản xuất thương mại để lắp đặt trên xe
ơ tơ.
3. Tình hình trong nước
Các cơng trình nghiên cứu trong nước đã có nhiều ý nghĩa quan trọng trong việc hồn
thiện cơ sở lý thuyết q trình phanh cũng như giải quyết các vấn đề về điều khiển quá trình
phanh. Tuy nhiên, các nghiên cứu sâu về hệ thống ABS còn hạn chế, chủ yếu tập trung
nghiên cứu ABS cho hệ thống phanh thủy lực bằng mơ hình mơ phỏng, các thực nghiệm chủ
yếu được thực hiện trên mô hình có tính chất minh họa trong phịng thí nghiệm. Đa số các
cơng trình nghiên cứu về hệ thống ABS khí nén đều là đề tài tính toán thiết kế mô phỏng hệ
thống phanh ABS. Chưa nghiên cứu nhiều về phương pháp bảo dưỡng và sửa chữa hư hỏng
trên hệ thống phanh ABS khí nén.
4. Mục tiêu đề tài
Mục tiêu của đề tài là hình thành tài liệu tham khảo về hệ thống phanh ABS khí nén
với nội dung là :
-

Giới thiệu về cấu tạo, công dụng và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS khí
nén

-

Giới thiệu về hệ thống phanh ABS khí nén trên một số dòng xe ở Việt Nam

-

Giới thiệu về phương pháp chuẩn đoán, bảo dưỡng, sửa chữa các hư hỏng trên hệ
thống phanh ABS khí nén

5. Giới hạn đề tài
Chỉ nghiên cứu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, bảo dưỡng, sửa chữa của hệ thống phanh
ABS khí nén
6. Phương pháp thực hiện đề tài
2


Phương pháp thực hiện đề tài là tổng hợp nội dung từ các nguồn tài liệu và kết hợp
tham khảo thực tế.
Các tài liệu tham khảo như:
-

Nguyễn Khắc Trai. Cấu Tạo Gầm Ơ Tơ Tải, Ơ Tơ Bt. NBX Giao Thông Vận Tải

-

Anti-Lock Brake System Hyundai Commercial Vehicles

-

Design and Simulation of an ABS Control Scheme for a Formula Student Prototype

-

MERITOR WABCO. Anti-lock Braking Systems (ABS) For Trucks, Tractors And
Buses.

-

MERITOR WABCO. Anti-lock Braking Systems (ABS) And Anti-Slip Regulation
(ASR).

-

Air Brake Manual .Training & Reference Guide

-

Giampiero Mastinu & Manfred Ploechl. Road and off-Road Vehicle SyStem
dynamics Handbook

-

Technician Guidelines For Antilock Braking Systems. Air-Braked Trucks, Tractors,
and Trailers

-

An Antilock-Braking Systems (ABS) Control: A Technical Review

-

BENDIX. The Air Brake Handbook

-

Systems For Commercial Vehicles. ABS 6 Standard

3


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM CỨNG
ABS
1.1. Lịch sử phát triển
Các chuyên gia đã phát triển lĩnh vực này thông qua chế tạo ra hệ thống ABS cơ bản
đầu tiên và được áp dụng trong ngành công nghiệp hàng không vào năm 1930.[10]
Năm 1945, bộ phận phanh ABS đầu tiên được lắp đặt trên một chiếc Boening B-47 để
trách những va chạm và nổ lốp . Sau đó vào những năm 1950, phanh ABS được lắp đặt vào
máy bay. Nhưng năm 1960, các mẫu xe cao cấp được trạng bị hệ thống ABS ở bánh sau
[10]. Với sự phát triển nhanh chóng của ngàng cơng nghệ điện tử và máy tính có xu hướng
bùng nổ. Năm 1978, hệ thống ABS được hãng Bosch trạng bị trên xe MercedesBen S-Class.
Đây là chiếc xe đầu tiên trạng bị ABS trên bốn bánh. Hãng sản xuất phanh của Nhật đã giới
thiệu phanh ABS dựa trên hệ thống Bosch cũng như thiết kế của họ vào giữa những năm
1980. Hệ thống của Bosch được sử dụng trong năm 1986 trên xe Corvette và Cadillac
Allante, tiếp theo là Ford cũng trạng bị phanh ABS cho xe của họ vào năm 1987. Kể từ cuối
thập niên 1980 và đầu những năm 90, hệ thống ABS đã được tìm thấy trên hầu hết các xe
hàng đầu của mỗi hãng sản xuất. Vào cuối những năm 1990, thực tế tất cả các xe chở khách

và xe tải nhẹ đều được trang bị hệ thống ABS bốn bánh [2]
Hệ thống ABS được cơng nhận đóng góp quan trọng cho an tồn đường bộ vì nó
được thiết kế để giữ cho chiếc xe có thể lại và ổn định trong khi phanh gấp. Khi phanh gấp,
bánh xe dễ bị trượt và bị khóa hay phanh trên đường trơn trượt ( đường ướt , đường tuyến…)
. Điều này gây ra quãng đường phanh dài và mất ổn định của tay lái. Mục tiêu của hệ thống
ABS là điều khiển các bánh xe để đạt độ bám tối đa và ổn định lái được duy trì. Nghĩa là,
làm cho chiếc xe dừng lại trong thời gian ngắn nhất và duy trì sự kiểm sốt hướng.
1.2. Cơ sở chung của hệ thống ABS
1.2.1. Sự trượt của bánh xe
4


a. Khái niệm trượt
Để ơ tơ 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 số
bám. Về cơ bản, có thể xem hệ số bám tương tự như hệ số ma sát giữa hai vật thể cơ học.
Nếu hệ số bám thấp thì xe bị trượt quay, lúc đó xe khó chuyển động về phía trước. Hệ
số bám 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 ô tô được gọi là hệ số bám dọc

x .

Ngoài ra cịn hệ số bám trong mặt phẳng ngang vng góc với mặt phẳng dọc và được gọi là
hệ số bám ngang

y

. Hệ số bám dọc và hệ số bám ngang được xác định lần lượt theo công

thức.

x 

y 

Trong đó :

Fx
Fz
Fy
Fz

Fx là lực phanh theo phương x
Fz là phản lực pháp tuyến giữa bánh xe với mặt đường

b. Đặc tính trượt
Đặc tính trượt là đường cong biểu diễn mỗi quan hệ của hệ số bám và độ trượt. Tại

0

thì hệ số bám dọc cao và hệ số bám ngang cao. Đây là vùng ổn định giúp xe trong quá trình
phanh có thể đạt hiệu quả phanh cao nhất và có thể dẫn hướng được thể hiện trên hình 1.1

5


Hình 1.1 : Đường đặc tính trượt
Giá trị trượt của bánh xe được xác định bằng công thức sau:



  0


Với:

 0  b rd

Trong đó :

 : Vận tốc dọc thực tế của bánh xe và bằng với vận tốc dọc của xe

0

: Vận tốc dọc lý thuyết của bánh xe

b
rd

: Vận tốc góc của bánh xe.

: Bán kính động lực học của bánh xe.
6


Độ trượt được tính tương đối với công thức:



  0
  b rd

.100% 
.100%



Trong quá trình phanh, hệ số bám thay đổi. Đối với các loại đường khác nhau (khơ,
ướt, băng tuyết) thì hệ số bám khác nhau bên cạch đó hệ số bám cịn phụ thuộc vào độ trượt

 khi phanh. Thực nghiệm mô tả sự phụ thuộc này thơng qua đặc tính trượt có dạng như
hình 1.2

Hình 1.2: Đặc tính trượt ứng với các loại đường khác nhau
Từ hình 1.2 ta có những nhận xét sau:
 Hệ số bám dọc

x và hệ số ngang y thay đổi theo độ trượt  . Ban đầu, khi độ trượt

tăng thì hệ số bám dọc tăng lên và nhanh chóng đạt được giá trị cực đại trong khoảng
độ trượt (10-30%). Nếu độ trượt tiếp tục tăng thì

 x giảm, khi độ trượt  =100%
7


(lốp xe bị trượt lết hồn tồn khi phanh) thì hệ số bám dọc

 x giảm (20-30%) so với

hệ số bám cực đại, khi đường ướt còn giảm nhiều hơn nữa(50-60%). Đối với hệ số
bám ngang

y

sẽ giảm nhanh khi độ trượt tăng, ở trạng thái trượt lết hồn tồn thì

giảm xuống gần bằng không.
 Trong hệ thống phanh cổ điển ( phanh khơng có ABS) bánh xe bị bó cứng trong khi
phanh lúc đó độ trượt   100% . Điều này không tốt do chưa tận dụng hết khả
năng bám hay khả năng tiếp nhận phản lực tiếp tuyến.
 Ở hệ thống phanh thường, hệ số bám ngang

y

khi phanh ở giá trị cực đại , độ trượt

  100% thì hệ số bám ngang gần bằng khơng nên khả năng bám ngang khơng cịn

nữa khiến cho xe dễ bị trượt ngang. Dẫn tới không tốt về phương diện ổn định khi
phanh.
1.2.2. Mục tiêu của hệ thống ABS
Hệ thống ABS được xây dựng trên ba mục tiêu chính là giảm tối thiểu quãng đường
phanh, khả năng điểu khiển hướng và khả năng ổn định của xe. Theo [2]
-

Quãng đường phanh (

Sp

) : Bằng cách tối đa hóa khả năng bám dọc của bánh xe để

giảm tối thiểu quãng đường phanh.
-

Ổn định hướng : Khi phanh gấp, bánh xe bị khóa cứng dẫn tới bánh xe bị trượt, lúc

này lực bám ngang gần như mất đi làm cho khả năng điều khiển hướng của người lái xe
khơng cịn dễ xảy ra tại nạn trong khi phanh. Vì vậy, hệ thống ABS phải duy trì đủ lực bám
ngang để đảm bảo được khả năng điều khiển hướng trong quá trình phanh.
-

Ổn định của xe : Lực bám tại các bánh xe không phải lúc nào cũng như bằng nhau,

đặc biệt là những thay đổi đột ngột của hệ số bám tại từng loại mặt đường là không đồng
đều. Sự không cân bằng lực phanh của bánh xe trái và phải sẽ tạo ra một mô men quay

M yaw
8


gây mất ổn định của xe. Được mô tả qua hình 1.3 . Vì vậy, hệ thống ABS phải cân bằng lực
phanh tại bánh xe trái và bánh xe phải, ngay khi lực phanh tổng là tối đa.

Hình 1.3: Thời điểm quay gây ra bởi sự khác biệt lớn trong hệ số bám
1.3 Quá trình điều khiển của ABS
Trên đồ thị biểu điễn một quá trình điều khiển của cơ cấu ABS. Đường  biểu diễn tốc
độ xe giảm dần khi phanh; đường
tế của bánh xe khi phanh; đường

ref là tốc độ chuẩn của bánh xe; b thể hiện tốc độ thực

1 là ngưỡng trượt được xác định từ tốc độ chuẩn ref .

Mục tiêu của ABS là điều khiển sao cho trong quá trình phanh giá trị tốc độ thực tế của bánh
xe

b càng sát với tốc độ chuẩn ref càng tốt (chú ý rằng ref là tốc độ bánh xe khi phanh

dưới điều kiện phanh tối ưu), tức nó phải nằm trên ngưỡng trượt

1

9


Tốc độ chuẩn của bánh xe khi phanh (

ref ) là tốc độ tương ứng với tốc độ bánh xe dưới

điều kiện phanh tối ưu (có độ trượt tối ưu). Để xác định tốc độ chuẩn này, các cảm biến tốc
độ bánh xe liên tục gửi về ECU tín hiệu tốc độ của cả 4 bánh xe. ECU chọn những giá trị
chéo, ví dụ bánh trước phải và bánh sau trái, căn cứ vào các giá trị này ECU làm phép so
sánh và tính tốc độ chuẩn.

Hình 1.4: Thời điểm quay gây ra bởi sự khác biệt lớn trong hệ số bám
Trong đó:

 là vận tốc xe
ref là vận tốc chuẩn của bánh xe
b là vận tốc thực tế của bánh xe
1 giá trị độ trượt

+A, +a,-a, -A là giá trị ngưỡng gia tốc góc bánh xe
10


Trong giai đoạn đầu của quá trình phanh, áp suất phanh trong hệ thống phanh tăng lên
làm cho gia tốc góc bánh xe giảm dần. Giai đoạn này ứng với vùng ổn định (a) của độ thì
đặc tính trượt( hình 1.2 ). Lúc này độ trượt được đảm bảo nằm trọng giới hạn cho phép.
Khi tiếp tục tăng áp suất phanh thì gia tốc bánh xe giảm dần cho đến khi gia tốc góc
bánh xe giảm quá giá trị (-a) thì ECU kích hoạt trạng thái giữ áp (cuối giai đoạn 1). ECU
điều khiển van chấp hành ABS đóng đường dẫn áp suất phanh tới bầu phanh, làm cho áp
suất trong bầu phanh không đổi nhưng do sự trể của quá trình điều khiển nên áp suất chưa
giảm ngay làm cho gia tốc bánh xe tiếp tục giảm.
Ở giai đoạn 2, gia tốc góc bánh xe tiếp tục giảm cho đến khi vượt qua ngưỡng (-A). Lúc
này ECU nhận biết bánh xe sắp bị khóa nên điều khiển van chấp hành ABS chuyển sang
trạng thái giảm áp tại bầu phanh (cuối giai đoạn 2). Lúc này áp suất trong bầu phanh giảm
dẫn đến gia tốc bánh xe tăng lên. Bánh xe thốt khỏi tình trạng bị khóa.
Khi giảm áp suất trong bầu phanh, gia tốc tăng lên và vượt ngưỡng (-a) thì ECU điểu
khiển van chấp hành ABS chuyển sang trạng thái giữ áp (cuối giai đoạn 3). Gia tốc góc bánh
xe tiếp tục tăng lên và vượt ngưỡng (+a) nhưng vẫn nằm trong giới hạn độ trượt cho phép
( vùng a trong đồ thị 1.2 ) nên ECU vẫn giữ trạng giữ áp tại bầu phanh.
Ở cuối giai đoạn 4, gia tốc góc bánh xe tăng lên vượt ngưỡng +A thì lập tức ECU điều
khiển van chấp hành ABS chuyển sang trạng thái tăng áp trong giai đoạn 5. Trong giai đoạn
5, do quán tính nên gia tốc góc bánh xe tăng lên và bắt đầu giảm ở giữa giai đoạn 5.
Trong giai đoạn 6, áp suất phanh được giữ khơng đổi một lần nữa vì gia tốc bánh xe vẫn
còn trên ngưỡng (+a). Ở cuối giai đoạn này gia tốc của bánh xe xuống dưới ngưỡng (+a),
điều này cho thấy các bánh xe đã đi vào vùng ổn định của đường cong đặc tính trượt.
Áp suất phanh tiếp tục được tăng lên từng nấc một trong giai đoạn 7 để giảm tốc độ của
xe cho đến khi gia tốc giảm dần của bánh xe xuống dưới ngưỡng (-a) ở cuối giai đoạn 7. Lúc

11

này áp suất phanh giảm ngay tức thì. Các chu kì mới tiếp tục điều khiển theo nguyên lý trên
đến khi kết thúc quá trình phanh.
Từ hình 1.4 và các luận điểm đã nêu trên, quá trình điều khiển đươc tóm tắt qua lưu
đồ

12


Bắt đầu phanh

Tăng áp
S

.

b  a

Kết thúc
Đ
Giữ áp
S

.

b  A

Đ
Giảm áp

S

.

b  a

Đ
Giữ áp

S
Hình 1.5: Lưu đồ quá trình điều khiển của ABS

.

b   A

Đ

13


1.4. Phương pháp điều khiển
1.4.1. Điều khiển theo ngưỡng
Điều khiển theo ngưỡng trượt thấp (selsect slow): ECU chọn thời điểm bánh xe có
khả năng bám thấp bị hãm cứng để điều khiển áp suất phanh chung cho cả cầu xe. Lúc này,
lực phanh ở các bánh xe là bằng nhau, bằng chính giá trị lực phanh cực đại của bánh xe có
hệ số bám thấp. Đối với bánh xe bên phần đường có hệ số bám cao vẫn cịn nằm trong vùng
ổn định của đường đặc tính trượt và lực phanh chưa đạt cực đại. Vì vậy, cách này cho tính ổn
định cao, nhưng hiệu quả phanh khơng cao vì lực phanh nhỏ, trên các phần đường có hệ số
bám cao thì chưa tận dụng hết khả năng bám của bánh xe với mặt đường.

Điều khiển theo ngưỡng trượt cao (select high): ECU chọn thời điểm mà bánh xe có
hệ số bám cao sắp bị hãm cứng để điều khiển lực phanh chung cho cả cầu xe. Trước đó,
bánh xe ở phần đường có hệ số bám thấp đã bị hãm cứng khi phanh. Cách này cho hiệu quả
phanh cao vì tận dụng hết khả năng bám của các bánh xe, nhưng tính ổn định kém hơn.
1.4.2. Điều khiển độc lập hay phụ thuộc
Trong loại điều khiển độc lập, bánh xe nào đạt tới ngưỡng trượt, tức bắt đầu có xu
hướng bị bó cứng thì điều khiển riêng bánh đó.
Trong loại điều khiển phụ thuộc, ABS điều khiển áp suất phanh chung cho hai bánh
xe trên một cầu hay cả xe theo một tín hiệu chung, có thể theo ngưỡng trượt thấp hay
ngưỡng trượt cao.
1.4.3. Điều khiển theo kênh
Điều khiển một kênh: hai bánh sau được điều khiển chung (ví dụ hệ thống ABS thế hệ
đầu chỉ điều khiển hai bánh sau, vì lý do thiết kế hai bánh sau dễ bị hãm cứng hơn hai bánh
trước khi phanh).

14


Điều khiển hai kênh: một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe trước, một kênh
điều khiển chung cho hai bánh xe sau. Hoặc mỗi kênh điều khiển cho hai bánh chéo nhau.
Điều khiển ba kênh: hai kênh điều khiển độc lập cho hai bánh trước, kênh còn lại điều
khiển chung cho hai bánh sau.
Điều khiển bốn kênh: bốn kênh điều khiển riêng rẽ cho bốn bánh xe.
1.5. Cấu tạo về hệ thống ABS

Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống ABS trên xe
Hệ thống ABS xây dựng trên ba bộ phận chính: ECU, bộ chấp hành, cảm biến [2]
-

ECU: Là bộ trung tâm của hệ thống ABS, trong đó bộ vi xử lý là bộ phận cốt lõi dùng

để tiếp nhận, lọc và khuếch đại tín hiệu từ các cảm biến sau đó thực hiện các phép tính cần
15


thiết để tính toán vận tốc bánh xe và dự đốn thời điểm trượt của bánh xe. Sau đó ECU gửi
tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành.
-

Bộ chấp hành : Là bộ phận dựa trên tín hiệu của ECU để tăng, giữ hoặc giảm áp suất

phanh ở các bánh xe bằng cách kích hoạt các van điện từ trong bộ chấp hành.
-

Cảm biến : Các cảm biến này được kết nối với ECU để cung cấp các thông tin vận tốc

của các bánh xe và sự tăng, giảm tốc của bánh xe.
Trên các xe mới hiện nay, ECU thường được lắp tích hợp chung thành một cụm với
bộ điều khiển thủy lực. Điều này làm giảm xác suất hư hỏng về đường dây điện và dễ kiểm
tra, sửa chữa.

Hình 1.7: Sơ đồ điều khiển của ABS

16


CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN
2.1. Lịch sử phát triển của hệ thống ABS khí nén
Tham khảo tài liệu của hãng WABCO [3]
Năm 1969: Sau thời gian dài nghiên cứu, hệ thống phanh phanh ABS khí nén đầu tiên

được cơng bố tại triển lãm Ơ tơ IAA.
Năm 1974: Hãng WABCO và Mercedes-Benz chính thức ký kết thỏa thuận hợp tác
nhằm thúc đẩy phát triển hệ thống và thực hiện các thử nghiệm trên xe.
Năm 1975: WABCO bắt đầu phát triển hệ thống điều khiển điện tử của riêng mình
dựa trên việc xử lý tín hiệu tương tự (Analog). WABCO đã hợp tác với các hãng khác để mở
rộng sản xuất.
Năm 1980: Giới thiệu thiết bị điện tử được số hóa hồn tồn. Máy vi tính là bộ xử lý
trung tâm. Thử nghiệm cuối cùng được thực hiện vào mùa đơng năm 1980 tại Lapland với
sự có mặt của nhiều chuyên gia từ nhiều nước trên thế giới. Sau đó bộ điều khiển điện tử hệ
thống phanh này được sử dụng trên các xe thương mại.
Năm 1981, hãng Mercedes-Benz và các hãng khác đã phát triển hệ thống ABS của
WABCO. Dòng sản phẩm thuộc thế hệ A gồm hệ thống điều khiển 2 kênh và điều khiển 4
kênh.
Năm 1986, hãng WABCO giới thiệu hệ thống chống trượt quay (qua hệ thống kiểm
soát lực kéo) với bộ điều khiển điện tử thế hệ B gồm 6 kênh điều khiển ABS.
Năm 1989, hãng WABCO giới thiệu cơ cấu chấp hành ABS dành cho mc kéo, kèm
theo bộ chẩn đốn lỗi theo tiêu chuẩn ISO.

17