Hệ thống phanh ABS trên xe lexus GS 350

Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo
mọi hoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa
nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người. Do đó
song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự
thay đổi khá lớn. Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện
nghi, kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, … trong đó vấn đề an toàn được
đặt lên hang đầu. Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà
sản xuất bắt tay vào nghiên cứu, chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính
năng ưu việt: chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định hướng, … nhằm hạn
chế những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra.
Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo
viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “KHẢO SÁT HỆ THỐNG
PHANH CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE ANTI-LOCK BRAKING
SYSTEM (ABS) TRÊN XE LEXUS-GS 350”.
Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế
nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định.
Em rất mong sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn
để đề tài được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Nguyễn Hoàng Việt, các thầy
cô giáo trong bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Đà nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2008.
Sinh viên thực hiện:

PHÙNG VIẾT KHƯƠNG
1
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
1. Mục đích ý nghĩa của đề tài.
Sản xuất ô tô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, ô tô trở thành phương tiện vận
chuyển quan trọng về hành khách và hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng

thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển.
Ở nước ta, số ô tô tư nhân cũng đang phát triển cùng với sự tăng trưởng của nền kinh
tế, mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao.
Do mật độ ôtô trên đường ngày càng lớn và tốc độ chuyển động ngày càng cao cho
nên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết luôn phải quan tâm.
Theo thống kê của các nước thì trong tai nạn giao thông đường bộ 60 ÷ 70 % do con
người gây ra 10 ÷ 15 % do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật và 20 ÷ 30% là do
đường sá quá xấu. Trong nguyên nhân do con người gây ra thì theo thống kê cho thấy
10% số vụ tai nạn xảy ra trong trường hợp cần dừng khẩn cấp, tài xế đạp phanh đột
ngột làm xe bị rê bánh và trượt đi, dẫn đến mất lái. Hệ thống chống hãm cứng bánh xe
Antilock Braking System (ABS) giúp khắc phục tình trạng này không phụ thuộc vào
kỹ thuật phanh của người lái. ABS được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong khoảng 15
năm trở lại đây và hiện nay giữ vị trí quan trọng trong danh mục thiết bị tiêu chuẩn của
xe hơi. Nó là hệ thống an toàn chủ động của ôtô, góp phần giảm thiểu tai nạn nguy
hiểm có thể xảy ra khi vận hành vì nó điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu. Tìm
hiểu hệ thống phanh ABS cho phép người sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa, tư vấn và
kiểm định làm việc một cách tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống
này. Đó là lí do em chọn đề tài “KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM
CỨNG BÁNH XE ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM (ABS) XE LEXUS-GS 350”.
Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt động
của các chi tiết trong hệ thống phanh ABS, tính toán hệ thống phanh ABS, ngoài ra em
còn tìm hiểu về các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục các hư hỏng.
Em hy vọng đề tài này như là một tài liệu chung nhất để giúp người sử dụng tự tìm
hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, cũng như cách khắc phục các hỏng hóc nhằm sử
dụng và bảo dưởng hệ thống phanh ABS một cách tốt nhất để đảm bảo an toàn cho
người và tài sản.
2
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
2. Giới thiệu chung về hệ thống phanh ABS.
ABS là một trong hai công nghệ bổ sung cho hệ thống phanh hữu dụng nhất của

ngành công nghiệp ôtô thời gian gần đây. Vai trò chủ yếu của ABS là giúp tài xế duy
trì khả năng kiểm soát xe trong những tình huống phanh gấp.
ABS thực ra là công nghệ điện tử thay thế cho phương pháp phanh hiệu quả nhất
(đặc biệt trên mặt đường trơn trượt) là đạp - nhả pê-đan liên tục, cảm nhận dấu hiệu rê
bánh để xử lý. Do việc thực hiện kỹ thuật này không đơn giản mà các chuyên gia ôtô ở
hãng Bosch, Đức, đã nghiên cứu, chế tạo cơ cấu ABS bao gồm các cảm biến lắp trên
bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động); bộ xử lý điện tử CPU và thiết bị điều áp (đảm
nhiệm thay đổi áp suất trong piston phanh).
Trong trường hợp phanh gấp, nếu CPU nhận thấy một hay nhiều bánh có tốc độ
quay chậm hơn mức quy định nào đó so với các bánh còn lại, thông qua bơm và van
thủy lực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (quá trình nhả), giúp bánh xe
không bị hãm cứng (hay còn gọi là "bó").
Tương tự, nếu một trong các bánh quay quá nhanh, máy tính cũng tự động tác động
lực trở lại, đảm bảo quá trình hãm. Để thực hiện được điều này, hệ thống sẽ thực hiện
động tác ép - nhả má phanh trên phanh đĩa khoảng 15 lần mỗi giây, thay vì tác động
một lần cực mạnh khiến bánh có thể bị "chết" như trên các xe không có ABS.
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.
3
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
Vì vậy lực phanh của ôtô 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:
F
p
≤ Z.φ
Trong đó: F
p
: Lực phanh.
Z: Tải trọng tác dụng lên bánh xe.
φ: Hệ số bám.

Từ đây ta thấy khi phanh gấp (F
p
lớn) hay khi phanh trên các loại đường có hệ số
bám φ thấp như đường băng, tuyết thì phần F
p
dư mà mặt đường không có khả năng
tiếp nhận sẽ làm bánh xe sớm bị bó cứng và trượt lếch trên đường. Mức độ thể hiện
qua hệ số trượt tương đối λ:

)%3015(%100 ÷=
−
=
a
bba
V
rV
ω
λ
Trong đó: V
a
- Tốc độ chuyển động tịnh tiến của ôtô.

b
ω
- Tốc độ góc của bánh xe.
r
b
- Bán kính lăn của bánh xe.
Trên hình 2.1 trình bày đồ thị chỉ sự thay đổi của hệ số bám dọc φ
x

và hệ số
bám ngang φ
y
của bánh xe với mặt đường theo độ trượt tương đối λ giữa bánh xe
với mặt đường.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
ϕ
20
40
60 80
100
λ;%
ϕ
x
y
x max
ϕ
x
ϕ
y
ϕ
λ
0
Hình 2-1 Sự thay đổi hệ số bám dọc φ
x
và hệ số bám ngang φ

y
theo độ
trượt tương đối λ của bánh xe.
Từ đồ thị 2.1 ta thấy rằng hệ số bám dọc có giá trị cực đại φ
max
ở một độ trượt tương
đối λ
0
. Thực nghiệm chứng minh λ
0
thường nằm trong giới hạn (10 ÷ 30)%. Ở giá trị λ
0
4
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
này không những hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang cũng có giá trị
khá cao. Khi λ = 100% là trạng thái bánh xe bị bó cứng và lốp xe bị lếch hoàn toàn
trên đường.
Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là λ
0
thì sẽ đạt
lực phanh cực đại, nghĩa là hiệu quả phanh cao nhất, và đảm bảo ổn định tốt nhất khi
phanh.
2.2. Chức năng nhiệm vụ.
Các bộ điều chỉnh lực phanh, bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫn
động phanh các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:
- Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lượng bám và
tránh quay xe khi phanh).
- Hoặc hãm cứng các bánh xe trước (để đảm bảo điều kiện ổn định).
Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an toàn
nhất vì:

- Khi phanh ngặt, các bánh xe vẫn có thể bị hãm cứng và trượt dọc. Các bánh xe
trượt lết trên đường sẽ gây mòn lốp và giảm hệ số bám.
- Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, còn mất khả năng tiếp tục nhận lực ngang
và không thể thực hiên quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong hoặc đổi hướng để
tránh chướng ngại vật (hình 2.2), đặc biệt là trên các mặt đường có hệ số bám thấp. Do
đó dễ gây ra những tai nạn khi phanh.
Hình 2-2 Quá trình phanh có và không có ABS trên đoạn đường cong.
5
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
Vì vậy mục tiêu của hệ thống phanh ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh
có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị λ
0
, khi đó hiệu quả phanh cao nhất
(lực phanh đạt giá trị cực đại do giá trị φ
max
) đồng thời tính ổn định và tính dẫn hướng
của xe là tốt nhất (φ
y
đạt giá trị cao), thỏa mãn các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh
là rút ngắn quảng đường phanh, cải thiện tính ổn định và khả năng điều khiển lái của
xe trong khi phanh.
Quảng đường phanh: Trong tính toán động lực học quá trình phanh, quảng đường
phanh x được xác định theo phương trình sau:
x =









−
22
2
2
0
f
p
V
V
F
M
Trong đó:
X: là quảng đường phanh.
M: là khối lượng của xe.
V
0
: là vận tốc ban đầu khi bắt đầu phanh.
V
f
: là vận tốc cuối cùng.
Ta thấy quãng đường phanh đến khi xe dừng hẳn (V
f
= 0) phụ thuộc vào vận tốc
ban đầu (V
0
), khối lượng M của xe và lực phanh F
p
. Khi lực phanh đạt cực đại thì

quảng đường phanh là ngắn nhất (xem các nhân tố khác giữ nguyên giá trị). Theo hình
2.1, nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ỏ vùng lân cận λ
0
thì sẽ đạt được lực phanh cực
đại, khi đó quảng đường phanh là ngắn nhất.
Tính ổn định chuyển động và tính ổn định hướng: Duy trì khả năng bám ngang
trong vùng có giá trị đủ lớn nhờ vậy làm tăng tính ổn định chuyển động và ổn định
quay vòng khi phanh “xét theo quan điểm về độ trượt”. Tuy nhiên do sự khác biệt
thường xuyên của tải trọng và hệ số bám trên các bánh xe và các bánh xe được điều
khiển một cách độc lập với cùng một ngưỡng gia tốc nên lực phanh trên các bánh xe sẽ
khác nhau. Sự khác biệt lực phanh trên các bánh xe trái phải sẽ tạo ra mô men quay
vòng cưỡng bức quanh trục thẳng đứng (trục thẳng đứng đi qua trọng tâm xe nếu tổng
lực phanh của các bánh xe bên trái khác tổng lực phanh của các bánh xe bên phải). Mô
men quay vòng cưỡng bức sẽ làm lệch hướng chuyển động của xe khi phanh, làm
giảm ổn định chuyển động. Đối với xe du lịch mô men quán tính của khối lượng nhỏ,
vận tốc đâm xe lớn có thể gây nguy hiểm khi phanh. Ngoài ra trạng thái trượt của các
6
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
bánh xe ở các cầu khác nhau cũng làm thay đổi đặc tính quay vòng của xe khi phanh,
nếu độ trượt của bánh xe cầu trước lớn hơn cầu sau dẫn đến góc lệch hướng trước lớn
hơn góc lệch hướng sau thì xe có xu hướng quay vòng thiếu, nếu độ trượt của bánh xe
sau lớn hơn bánh xe trước thì xe có xu hướng quay vòng thừa.
Trên hình 2.3 là đồ thi biểu diễn hệ số trượt trên các loại đường:
Hình 2-3 Sơ đồ biểu diễn hệ số trượt trên các loại đường.
Tỉ số trượt: Tỉ số khác biệt giữa tốc độ xe và tốc độ bánh xe.
Tỉ số trượt = (tốc độ xe – tốc độ bánh xe).100%/tốc độ xe
Tỉ số trượt 0% là trạng thái bánh xe quay tự do không có lực cản.
Tỉ số trượt 100% là trạng thái trong đó bánh xe bị bó cứng hoàn toàn và
trượt trên mặt đường.
Mối quan hệ giữa lực phanh và tỉ số trượt được biểu diễn bởi đồ thị. Bằng đồ thị ta

có thể dễ dàng hiểu được mối liên hệ giữa lực phanh và hệ số trượt. Lực phanh không
nhất thiết cân đối với tỷ số trượt. Vì vậy để đảm bảo lực phanh lớn nhất thì tỷ số trượt
nằm trong vùng dung sai trượt ABS.
Từ những kết quả phân tích lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng đối với ABS
thì hiệu quả phanh và ổn định phanh phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn sơ đồ phân
phối các mạch điều khiển và mức độ độc lập hay phụ thuộc của việc điều khiển lực
phanh tại các bánh xe. Sự thỏa mãn đồng thời hai chỉ tiêu hiệu quả phanh và ổn định
khi phanh là khá phức tạp và là vấn đề đã và đang nghiên cứu của các nhà chuyên
môn.
7
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
Các hệ thống hãm cứng bánh xe khi phanh có thể sử dụng nguyên lý điều chỉnh sau
đây:
- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh.
- Theo giá trị độ trượt cho trước.
- Theo giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của nó.
Ở các loại đường nhựa khô, hệ số bám dọc vẫn tương đối cao. Tuy nhiên hệ số bám
ngang φ
y
nhỏ, do đó không đảm bảo được lực bám ngang, làm cho xe mất tính ổn định
hướng khi phanh. Vì vậy trang bị ABS trên xe sẽ vẫn rất cần thiết để đảm bảo hiệu quả
phanh tốt nhất. Qua thực nghiệm người ta thấy rằng khi có trang bị hệ thống ABS:
● Đường nhựa khô: hiệu quả phanh đạt khoảng 115% (tăng 15% so với không có
ABS).
● Đường đóng băng: hiệu quả phanh đạt khoảng 150% (tăng 50% so với không
có ABS).
Tóm lại khi có trang bị hệ thống ABS:
- Lợi về hiệu quả phanh (lực phanh lớn hơn do hệ số bám luôn ở phạm vi giá trị
φ
max

).
- Lợi về tính ổn định ngang do φ
y
còn đủ lớn giúp cho xe ổn định ngang.
2.3. Nguyên lý làm việc.
Hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS thực chất là một bộ điều chỉnh lực phanh
có mạch liên hệ ngược. Sơ đồ khối điển hình của một ABS có dạng như trên hình 2.4,
gồm:
Hình 2-4 Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe.
1- Cảm biến tốc độ; 2- Bộ phận điều khiển; 3- Cơ cấu thực hiện; 4- Nguồn năng
lượng; 5- Xilanh chính hoặc tổng van khí nén; 6- Xilanh bánh xe hoặc bầu
phanh.
8
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
- Bộ phận cảm biến 1, bộ phận điều khiển 2, bộ phận chấp hành hay cơ cấu thực
hiện 3 và nguồn năng lượng 4.
- Bộ phận cảm biến 1 có nhiệm vụ phản ánh sự thay đổi của các thông số được chọn
để điều khiển (thường là tốc độ góc hay gia tốc chậm dần của bánh xe hoặc giá trị độ
trượt) và truyền tín hiệu đến bộ phận điều khiển 2. Bộ phận 2 sẽ xử lý tín hiệu và
truyền đến cơ cấu thực hiện 3 để tiến hành giảm hoặc tăng áp suất trong dẫn động
phanh.
- Chất lỏng được truyền từ xi lanh chính (hay tổng van khí nén) 5 qua 3 đến các xi
lanh bánh xe (hay bầu phanh) 6 để ép các guốc phanh và thực hiện quá trình phanh.
Để hiểu được nguyên lý làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe, ta khảo sát
quá trình phanh xe như trên hình 2.5.
Hình 2-5 Các lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh.
Nếu bỏ qua mômen cản lăn rất nhỏ và để đơn giản coi Z
bx
= const, thì phương trình
cân bằng mô men tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi phanh, có dạng:

0)( =−−
t
b
bp
d
d
JMM
ω
ϕ
Ở đây: M
p
- Mô men phanh tạo nên bởi cơ cấu phanh.
M
φ
- Mô men bám của bánh xe với đường.
J
b
- Mô men quán tính của bánh xe.
b
ω
- Tốc độ góc của bánh xe.
Từ đó ta có gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh:
9
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
b
p
t
b
b
J

MM
d
d
)(
ϕ
ω
ε
−
==
Sự thay đổi M
p
, M
φ
, và ε
b
theo độ trượt được thể hiện trên hình 2.6:
Hình 2-6 Sự thay đổi các thông số khi phanh có ABS.
- Đoạn O - 1 – 2 biểu diễn quá trình tăng M
p
khi đạp phanh. Hiệu (M
p
- M
φ
) tỷ lệ
với gia tốc chậm dần ε
b
của bánh xe. Hiệu trên tăng nhiều khi đường M
φ
đi qua điểm
cực đại. Do đó sau thời điểm này, gia tốc ε

b
bắt đầu tăng nhanh. Sự tăng đột ngột của
gia tốc ε
b
chứng tỏ bánh xe sắp bị hãm cứng và được sử dụng làm tín hiệu vào thứ nhất
để điều khiển làm giảm áp suất trong dòng dẫn động. Do có độ chậm tác dụng nhất
định nào đó (phụ thuộc vào tính chất hệ thống), sự giảm áp suất thực tế bắt đầu từ
điểm 2.
- Do M
p
giảm, ε
b
giảm theo và bằng không ở điểm 3 (khi M
p
- M
φ
). Vào thời điểm
tương ứng với điểm 4 – mô men phanh có giá trị cực tiểu không đổi.
- Trên đoạn từ điểm 3 đến điểm 6, mô men phanh nhỏ hơn mô men bám, nên xảy ra
sự tăng tốc bánh xe. Sự tăng gia tốc góc bánh xe được sử dụng làm tín hiệu vào thứ hai
để điều khiển tăng áp suất trong hệ thống phanh (điểm 5).
- Khi tốc độ góc bánh xe tăng lên, độ trượt giảm và bởi vậy φ và M
φ
cũng tăng lên.
- Tiếp theo, chu trình lặp lại. Như vậy, trong quá trình điều khiển, bánh xe lúc thì
tăng tốc lúc thì giảm tốc và buộc M
φ
phải thay đổi theo chu trình kín 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6
- 1, giữ cho độ trượt của bánh xe dao động trong giới hạn λ
1

÷ λ
2
(hình 2.5), đảm bảo
cho hệ số bám có giá trị gần với cực đại nhất.
10
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
Trên hình 2.7 là đồ thị biểu diễn quá trình thay đổi áp suất trong dẫn động và
gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh có ABS theo thời gian.
Hình 2-7 Sự thay đổi áp suất trong dẫn động (a) và gia tốc chậm dần của bánh xe
(b) khi phanh có ABS.
Hình 2.7a cho thấy, quá trình phanh với ABS nói chung có 3 giai đoạn (3pha): tăng
áp suất(1 >2), giảm áp suất (2 >4) và duy trì (giữ) áp suất (4 >5). ABS làm việc với
3 giai đoạn như vậy gọi là ABS 3 pha. Một số ABS có thể không có pha duy trì áp
suất- gọi là ABS 2 pha.
Với các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay, hệ số trượt thay đổi trong
khoảng λ
1
÷ λ
2
= (15 ÷ 30)%. Tần số thay đổi áp suất trong dẫn động khí nén khoảng
(3 ÷ 8) Hz còn trong dẫn động thủy lực đến 20Hz.
Để thấy rõ vai trò của ABS có thể tham khảo số liệu trong bảng 2.1 nhận được khi
thử nghiệm xe du lịch trong hai trường hợp có và không có ABS và đồ thị quá trình
phanh trên hình 2.8; 2.9.
Bảng 2-1 Kết quả thí nghiệm khi phanh ôtô du lịch có trang bị ABS.
(mỗi bánh xe có một cảm biến và điều khiển riêng)
Loại đường
Tốc độ bắt đầu
phanh V(m/s)
Quảng đường phanh S

p
(m)
Mức tăng hiệu
quả phanh (%)
Có ABS Không ABS
Đường bêtông khô
Đường bêtông ướt
13,88
13,88
10,6
18,7
13,1
23,7
19,1
21,1
Đường bêtông khô
Đường bêtông ướt
27,77
27,77
41,1
62,5
50,0
100,0
17,8
37,5

11
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
Hình 2-8 Quá trình phanh điển hình trên mặt đường trơn không có ABS.
Hình 2-9 Quá trình phanh điển hình của ôtô có trang bị ABS.

2.4. Phân loại hệ thống ABS.
Mặc dù có chung một nguyên lý làm việc, nhưng các ABS có thể được thiết kế theo
nhiều sơ đồ kết cấu và biện pháp điều chỉnh áp suất khác nhau. Hệ thống ABS được
phân loại theo các phương pháp sau:
- Theo phương pháp điều khiển, ABS có thể chia thành hai nhóm lớn: điều khiển
bằng cơ khí và điều khiển điện tử.
Hình 2.10 dưới đây là sơ đồ phân loại hệ thống ABS đã được các hãng trên thế giới
chế tạo:
12
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
Hình 2-10 Sơ đồ phân loại hệ thống ABS.
- Theo thành phần kết cấu, các ABS điều khiển điện tử chia ra:
• Loại dùng kết hợp với xi lanh chính của hệ thống phanh cổ điển (còn gọi là
loại không tích hợp).
• Loại bán tích hợp.
• Loại tích hơp.
- Theo phương pháp điều chỉnh (giảm) áp suất, chia ra:
• Dùng bình tích năng và bơm hồi dầu.
• Dùng van xả dầu về bình chứa.
13
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
• Dùng piston đối áp.
Hình 2-11 Các phương pháp điều chỉnh áp suất phanh.
a- Dùng bơm hồi dầu; b- Xả dầu về đường hồi; c-Dùng piston đối áp
1- Bơm dầu; 2- Bình tích năng; 3- Xi lanh chính; 4- Van nạp; 5- Van xả;
6- Cơ cấu phanh; 7- Đường hồi dầu; 8- Van điện từ chính.
- Ngoài ra các ABS còn có thể phân loại theo số lượng cảm biến và số dòng dẫn
động điều khiển riêng rẽ.
2.5. Một số sơ đồ ABS điển hình.
Sau đây sẽ giới thiệu một số sơ đồ ABS phổ biến dùng với dẫn động thủy lực, điều

khiển bằng điện tử.
ABS 1 kênh – RWAL (Rear Wheel Antilock) hay RABS (Rear Antilock Braking
System) là những hệ thống chống hãm cứng hai bánh sau, điều khiển áp suất dòng dẫn
động đi đến đồng thời cả hai phanh bánh sau, nó chỉ là những hệ thống đơn giản được
14
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
thiết kế cho các loại xe thể thao, xe tải nặng, vì các loại xe này rất dễ bị hãm cứng
bánh sau khi phanh trong trường hợp non hoặc không tải.
Sơ đồ hình 2.12 sử dụng một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm biến đặt
trên bánh răng vành chậu của bộ vi sai cầu sau (tài liệu tham khảo [6]). Sơ đồ này hai
bánh sau được điều khiển chung theo modul chọn thấp (select low mode), tức là bánh
xe nào có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau.
Hình 2-12 Sơ đồ ABS 1 kênh 1 cảm biến.
1- Xy lanh chính; 2- Cơ cấu cung cấp năng lượng; 3- Khối thủy lực; 4- Bơm cao áp;
5- Rơle điện; 6- Cảm biến tốc độ; 7- Xy lanh bánh xe.
Sơ đồ hình 2.13 sử dụng hai cảm biến tốc độ bánh xe đặt ở các bánh xe cầu trước và
một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm biến đặt trên bánh răng vành chậu của
bộ vi sai cầu sau (tài liệu tham khảo [4]).
Hình 2-13 Sơ đồ ABS 3 kênh 3 cảm biến.
Trên hình 2.14 là sơ đồ ABS 3 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van
điều khiển (tài liệu tham khảo [4]). Phương án này hai bánh trước được điều khiển độc
15
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
lập, hai bánh sau được điều khiển chung theo modul thấp (select low mode), tức là
bánh xe nào có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau.
Phương án này sẽ loại bỏ được mô men quay vòng cưỡng bức trên cầu sau tính ổn
định tăng nhưng hiệu quả phanh giảm bớt. Hầu hết các xe có bánh sau chủ động và
nhiều xe bánh trước chủ động sử dụng ABS 3 kênh.
Hình 2-14 Sơ đồ ABS 3 kênh 4 cảm biến.
ABS 4 kênh điều khiển phanh 4 bánh xe một cách riêng biệt. Đây là hệ thống hoàn

chỉnh nhưng đắt tiền nhất và yêu cầu mỗi bánh xe phải có một cảm biến tốc độ riêng.
Trên hình 2.15 là sơ đồ ABS 4 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van
điều khiển độc lập (sử dụng phổ biến cho xe động cơ đặt trước bánh trước chủ động).
Với phương án này các bánh xe đều được tự động điều chỉnh lực phanh sao cho luôn
nằm trong vùng có khả năng bám cực đại nên hiệu quả phanh là lớn nhất. Tuy nhiên
khi phanh trên đường có hệ số bám trái và phải không đều thì mô men quay vòng
cưỡng bức lớn tính ổn định giảm.
Hình 2-15 Sơ đồ ABS 4 kênh 4 cảm biến.
16
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
3. Giới thiệu chung về xe Lexus-GS 350.
3.1. Sơ đồ tổng thể của xe.
Trên hình 3.1 là sơ đồ tổng thể xe Lexus-GS 350. Các thông số kỹ thuật chủ yếu
được cho trên bảng 3.1 (tài liệu tham khảo [5]).
Hình 3-1 Sơ đồ tổng thể xe Lexus-GS.
Bảng 3-1 Các thông số kỹ thuật chủ yếu của xe Lexus-GS.
TT Thông số
Ký hiệu
Đơn vị Giá trị
01 Kích thước bao xe:
LxWxH
mm 4826x1821x1425
02 Chiều dài cơ sở
L
0
mm 2850
03 Vết lốp : Trước /sau
S
1
/S

2
mm 1534/1539
04 Công thức bánh xe ** 4x2
05 Số người chỡ Người 05
06 Trọng lượng không tải
G
a
Kg 1220
07 Khoảng sáng gầm xe mm 130
08
Kiểu động cơ
Công suất cực đại/ số vòng
quay
Kiểu
Hp/rpm
V6-3.5L
303/6200
09 Cỡ lốp inch 225/50R17
10 Hệ thống lái Cơ khí có trợ lực
11 Hệ thống phanh chính
Thủy lực trợ lực chân không
Trước và sau đều phanh đĩa
(Có dùng ABS)
3.2. Động cơ.
17
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
Động cơ ôtô Lexus có những đặc điểm kết cấu và những thông số kỹ thuật sau:
Lexus sử dụng động cơ V6 – 3.5L, tỷ số nén ε =11.5, chạy bằng nhiên liệu gas,
điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử, cho công suất cực đại 303 mã lực tại tốc độ
6200 vòng/phút, mô-men xoắn cực đại 274(lb/ft) tại 3600 vòng/phút. Mức tiêu thụ

nhiên liệu trung bình từ 21lít/100km đường trường đến 29lít/100km đường phố.
3.3. Hệ thống truyền lực.
3.3.1. Hộp số.
Hộp số sử dụng trên xe là hộp số tự động 6 số. Tỷ số truyền động bánh răng cuối
cùng là 3.73. Động cơ đặt trước- cầu trước chủ động, do vậy chúng được thiết kế gọn
nhẹ, bộ vi sai lắp ở bên trong nên còn được gọi là “Hộp số có vi sai”.
Hộp số tự động giúp việc chuyển số lên xuống một cách tự động tại thời điểm thích
hợp nhất theo tải động cơ và tốc độ xe.
Uu điểm so với hộp số thường:
Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường
xuyên chuyển số.
Chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe.
Tránh cho động cơ khỏi bị quá tải, do nó nối chúng bằng thuỷ lực (qua biến mô) tốt
hơn so với nối chúng bằng cơ khí.
Hộp số tự động gồm các bộ phận chính sau:
Bộ biến mô.
Bộ bánh răng hành tinh.
Bộ điều khiển thuỷ lực.
Bộ truyền động bánh răng cuối cùng.
Các thanh điều khiển.
18
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
Hình 3-2 Cấu tạo hộp số tự động.
1- Bộ truyền hành tinh; 2- Bộ truyền động cuối cùng; 3- Bộ biến mô.
3.3.2. Các đăng.
Các đăng được nối giữa hộp số và cầu chủ động sau. Trên các-đăng có 2 khớp nối
chử thập và một khớp nối bằng then hoa.
Trong khớp nối chữ thập có lắp các ổ bi kim. Khớp nối then hoa dùng để thay đổi
chiều dài trục các đăng khi dầm cầu sau dao động tương đối so với khung xe.
3.4. Hệ thống lái.

Hệ thống lái xe Lexus là hệ thống lái cơ khí có trợ lực, cơ cấu lái loại bánh răng và
thanh răng.
Bán kính kính quay tối đa bên trái và bên phải là: 866 (mm). Vị trí lái khá thoải
mái, với điểm mù hẹp cho tầm quan sát tốt. Động cơ êm và khoang lái được cách âm
tốt, cho cảm giác lái đằm và chính xác ở tốc độ cao.
19
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
3.5. Hệ thống treo.
Hệ thống treo trước và treo sau đều là hệ thống treo độc lập, tay đòn kép có ưu điểm
là:
- Cho phép tăng độ võng tỉnh và động của hệ thống treo, nhờ đó tăng được độ êm
dịu chuyển động.
- Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng, tăng khả năng bám
đường do đó tăng được tính điều khiển và ổn định của xe.
3.6. Hệ thống phanh.
Hệ thống phanh xe Lexus gồm:
Hệ thống phanh chính (phanh chân): Phanh trước và phanh sau là phanh đĩa điều
khiển bằng thuỷ lực trợ lực chân không, có sử dụng hệ thống chống hãm cứng ABS.
Phanh dừng (phanh tay): phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau.
Dầu phanh: DOT 3 hoặc DOT 4.
Hành trình tự do của bàn đạp: 3-8 [mm].
Điều chỉnh khe hở tự động.
5
4
3
2
1
Hình 3.5. Kết cấu phanh đĩa trên ôtô.
1- Má kẹp; 2- Piston; 3- chốt dẫn hướng; 4- Đĩa Phanh; 5- má phanh.
20

Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
4. Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350.
Sau khi nghiên cứu lý thuyết về chuyên đề phanh ABS. Phần này giới thiệu sơ đồ
phanh ABS cụ thể của xe Lexus, qua đó phân tích nguyên lý làm việc của nó.
4.1. Sơ đồ hệ thống phanh ABS.
Đây là loại ABS dùng với dẫn động thuỷ lực, không tích hợp, bố trí 3 kênh, 4 cảm
biến, và 4 van điều khiển. Hai van để điều khiển bánh trước bên phải và bánh trước
bên trái một cách độc lập, hai van còn lại điều khiển đồng thời bánh sau bên phải và
bên trái. Giảm áp suất bằng van xả và bơm hồi dầu.
Thiết bị của hệ thống ABS gồm: cảm biến lắp trên bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt
động); bộ xử lý điện tử và thiết bị điều áp (đảm nhiệm thay đổi áp suất trong pít-tông
phanh). Kiểu ABS hiệu quả nhất có thể tự động điều chỉnh áp suất dầu phanh trên từng
cụm bánh, số cảm biến đo vận tốc góc, module áp suất, đường điều khiển bằng số
bánh xe.
Trên hình 4.1 là sơ đồ hệ thống phanh ABS, hình 4.2 là sơ đồ bố trí hệ thống phanh
ABS trên xe Lexus (tài liệu tham khảo [6]).
Hình 4-1 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350.
1,2 - Cảm biến tốc độ bánh xe trước; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe sau; 4- ECU và Rơle;
5- Xy lanh chính.
21
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
Hình 4-2 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350.
1,5- Cảm biến tốc độ bánh xe trước; 2- Rôto cảm biến bánh xe trước; 3- Rơle
điều khiển; 4- Khối thủy lực; 6,11- Giắc kiểm tra; 7- ECU; 8- Đèn cảnh báo ABS;
9- Rô to cảm biến bánh xe sau; 10- Cảm biến tốc độ bánh xe sau.
Hệ thống này gồm nhiều bộ phân hợp thành, nó cung cấp thông tin đến ECU.
Những bộ phận này là:
 Cảm biến tốc độ (speed sensors), phát hiện tốc độ góc của bánh xe và truyền
tín hiệu về tốc độ cho khối điều khiển điện tử.
 Khối thủy lực (ABS actuator), kiểm tra và điều chỉnh áp suất phanh.

 Rơle (control relay), kiểm tra hoạt động của bơm và van điện từ.
 Khối điều khiển điện tử (ABS ECU), nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh
xe, xử lý và phát tín hiệu điều khiển khối thủy lực để tăng hoặc giảm áp suất phanh,
đảm bảo cho các bánh xe không bị hãm cứng.
 Đèn báo ABS (ABS warning lamp), báo cho người lái tình trạng của hệ thống.
4.2. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS.
4.2.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh ABS.
22
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
Trên hình 4.3 là sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh ABS (tài liệu tham khảo [6]).
Chu trình điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh khi ABS làm việc có 3 giai đoạn
chính: tăng áp suất, duy trì áp suất; giảm áp suất.
Hình 4-3 Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh ABS.
1, 3, 8, 10- Van điện từ 3 vị trí; 2- Xy lanh bánh xe trước bên trái; 4- Xy lanh bánh xe
sau bên phải; 5- Bầu tích năng; 6- Mô tơ bơm; 7- Xy lanh bánh xe sau bên trái; 9- Xy
lanh bánh xe trước bên phải; 11- Van phân phối; 12- Xy lanh chính.
 Giại đoạn tăng áp suất, (phanh bình thường):
- Trong giai đoạn này hệ thống phanh làm việc như một hệ thống phanh bình
thường không có ABS.
- Giai đoạn này còn gọi là giai đọan tạo áp suất. Người lái hoàn toàn điều khiển áp
suất cung cấp cho các xi lanh bánh xe và các thiết bị liên quan khác.
- Sơ đồ làm việc của hệ thống như trên hình 4.4: Người lái tác dụng lên bàn đạp
phanh ép dầu từ xi lanh chính đi qua cửa “A” (đang mở) rồi qua cửa “C” đến xy lanh
bánh xe (cửa “B” đóng), ép má phanh vào đĩa phanh để thực hiện quá trình phanh.
Van một chiều (7) (thường đóng) ngăn không cho dầu đi đến bơm. Áp suất trong dẫn
23
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
động tỷ lệ với lực đạp. Khi người lái nhả phanh, dầu đi từ xy lanh bánh xe qua cửa “C”
rồi qua cửa “A“ và van một chiều (6) hồi về xy lanh chính.
Hình 4-4 Giai đọan tăng áp suất.

1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe; 4- Lò xo hồi vị;
5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều; 9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp.
 Giai đoạn giảm áp suất:
Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU gửi dòng điện 5A đến cuộn solenoid của van
điện, làm sinh ra một lực từ mạnh. Van điện 3 vị trí chuyển động lên phía trên để đóng
cửa “A” và mở cửa “B” cho chất lỏng từ xi lanh bánh xe đi vào bộ tích năng (1) thoát
về vùng áp suất thấp của hệ thống, do vậy áp suất trong dẫn động phanh được giảm
xuống (hình 4.4), tránh cho các bánh xe khỏi bị hãm cứng.
Cùng lúc đó, môtơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU, dầu phanh được hồi trả về
xy lanh phanh chính từ bình chứa. Mặt khác van một chiều 6 và cửa “A” đóng ngăn
không cho dầu phanh từ xy lanh chính vào van điện 3 vị trí. Kết quả là áp suất dầu bên
trong xy lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bị bó cứng.
24
Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
Hình 4-6 Giai đoạn giảm áp suất.
1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe; 4- Lò xo hồi vị;
5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều; 9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp.
 Giai đọan giữ áp suất:
Sơ đồ làm việc của giai đọan này như trên hình 4.7: Khi áp suất bên trong xy 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 xy lanh bánh xe không đổi.
Khi dòng điện cung cấp cho cuộn Solenoid giảm từ 5A (ở chế độ giảm áp) xuống
2A (ở chế độ giữ) thì lực từ phát ra trong cuộn Solenoid cũng giảm xuống, lúc này
dưới tác dụng của lực lò xo viên bi bị ép chặt trên đế van làm cho cửa “A” và cửa “B”
đóng lại. Các van một chiều (6) và (7) chịu tác dụng của áp suất do lực đạp phanh
cũng đóng lại. Nhờ đó mà áp suất trong dẫn động phanh được giữ không đổi mặc dù
người lái vẫn tiếp tục đạp phanh.
25