quang duy nang
Tài xế O-H
MỤC LỤC
I - Giới thiệu chung:5
1.Thế nào là ABS. 5
2.Lịch sử của ABS. 6
3.Các loại ABS:7
II - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ABS. 9
2.1 Cấu tạo:10
2.1.1 Cảm biến tốc độ (Speed sensors)11
2.1.3 Bộ chấp hành ABS (Brake actuator)13
2.1.4 ECU của ABS. 15
2.1.4.1 Điều khiển tốc độ xe. 15
2.1.4.2 Điều khiển các rơle. 17
2.1.4.3 Chức năng kiểm tra ban đầu. 18
2.1.4.4 Chức năng chuẩn đoán. 18
2.1.4.5 Chức năng kiểm tra cảm biến. 18
2.1.4.6 Chức năng dự phòng. 19
2.2 Nguyên lý hoạt động của ABS. 19
2.2.1 Hệ số bám (trượt)19
2.2.2 Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động)21
2.2.3 Khi phanh gấp (ABS hoạt động)21
III- ABS kết hợp với các hệ thống khác. 24
3.1 ABS kết hợp với TRC:24
3.1.1 Bộ chấp hành phanh TRC.. 25
Chế độ tăng áp:30
3.1.2 ECU ABS và TRC.. 32
3.2 ABS kết hợp với BA (Brake assist)34
3.2.1 Cấu tạo. 34
3.2.2 Nuyên lý hoạt động. 34
IV Hệ thống phanh khí kiểu tang trống có ABS. 37
4.1 Cấu tạo. 37
4.2 Nguyên lý hoạt động:40
V - Hệ thống phanh khí kiểu đĩa ABS. 41
5.1 Cấu tạo. 41
5.2 Nguyên lý hoạt động:42
VI- EBS (electronically controlled braking system) trên hệ thống phanh điện khí nén. 42
6.1 Giới thiệu. 43
6.2 Cấu tạo. 43
6.3 Nguyên lý hoạt động:47
C- KẾT LUẬN.. 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 50
I - Giới thiệu chung:
1.Thế nào là ABS
Ở hệ thống phanh thường thì chức năng của nó để giảm tốc độ hay dừng xe bằng cách sử dụng 2 loại lực cản. Loại thứ nhất là lực cản giữa má phanh và đĩa phanh và loại thứ hai là giữa lốp và mặt đường.
Phanh có thể ổn định là nhờ vào:
Lực cản giữa lốp
và mặt đường
Lực cản hệ thống phanh
<
Tuy nhiên mối liên hệ trên bị đảo ngược thì bánh xe sẽ bó cứng và bắt đầu trượt: mất ổn định lái
Lực cản giữa lốp
và mặt đường
Lực cản hệ thống phanh
>
Còn đối với ABS điều khiển áp suất dầu tác dụng lên các xylanh bánh xe để ngăn không cho nó bị bó cứng khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp. Nó cũng đảm bảo tính ổn định đẫn hướng trong quá trình phanh, nên xe vẫn có thể lái được.
Bảng so sánh hệ thống phanh không có ABS và hệ thống phanh có ABS
Loại đường
Tốc độ bắt đầu phanh V, m/s
Quãng đường phanh Sp, m
Lợi về hiệu quả phanh %
Có ABS
Không có ABS
Đường bê tông khô
Đường bê tông ướt
13.88
13.88
10.6
18.7
13.1
23.7
19.1
21.1
Đường bê tông khô
Đường bê tông ướt
27.77
27.77
41.1
62.5
50.0
100.0
17.8
37.5
2.Lịch sử của ABS
Phanh ABS được giới thiệu lần đầu tiên vào thập niên 1960 trên các máy bay thương mại. Khi một máy bay có trọng lượng 50 tấn đáp xuống đường băng bị đóng băng ở tốc độ 210 km/h, nếu người phi công không thể phanh bằng cách nhịp liên tục trên bàn đạp phanh thì chiếc máy bay trị giá 20 triệu đô la sẽ trượt khỏi đường băng và trở thành đống sắt vụn. Để khắc phục hiện tượng trên, người ta bắt đầu ứng dụng phanh ABS vào máy bay. Với công nghệ thời đó, các chi tiết phanh ABS rất lớn và đắt tiền. ABS sử dụng Hidrô – cơ khí hoạt động không tin cậy và không đủ nhanh trong mọi tình huống.
Điểm bất lợi của máy tính thập niên 60 là rất lớn và cống kềnh. Và không có vấn đề gì nếu ta lắp một máy tính điều khiển ABS có kích thước nhỏ như một cái máy giặt lên một cái máy bay to như một cái nhà nhưng để đặt nó lên một cái ôtô thì đó là điều không thể.
Cũng vào thập niên này, người ta chế tạo ra các vi mạch nhỏ hay các chip điện tử. Vì vậy, các máy tính nhỏ hơn, mạnh hơn được ra đời và ứng dụng trên nhiều lĩnh vực.
Trải qua nhiều thập kỷ, bộ vi xử lý đã được sử dụng nhiều trên ôtô và nó cho phép đạt độ chính xác rất cao. Ngày nay, rất nhiều hệ thống trên ôtô trang bị hệ thống điện tử như: hộp số tự động, hệ thống treo,…
Hệ thống phanh ABS được điều khiển bằng điện tử. Bộ điều khiển ABS, được gọi là ABS ECU (Electronic Control Unit) theo dõi tốc độ các bánh xe nhờ vào các cảm biến bánh xe. Nếu xảy ra hiện tượng trượt khi phanh, các cảm biến gửi tín hiệu về thông báo cho ECU, ngay lập tức ECU điều khiển áp suất dầu phanh đến các bánh xe bị trượt thông qua các van điện từ (solenoid) bên trong bộ chia dầu HCU (Hydraulic Control Unit) làm áp suất dầu giảm loại bỏ được sự trượt bánh xe.
Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật điện tử, điều khiển tự động và các phần mềm tính toán, lập trình cực mạnh đã cho phép nghiên cứu và đưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như điều khiển mờ, điều khiển thông minh, tối ưu hóa quá trình điều khiển ABS.
Các công ty như BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX là những công ty đi đầu trong việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo ABS và cung cấp cho các công ty sản xuất ôtô trên toàn thế giới.
3.Các loại ABS:
a) Phân loại theo chất tạo áp suất phanh:
+ Phanh khí
+ Phanh thủy lực
b) Phân loại theo cách bố trí cảm biến:
c) Phân loại theo bộ chấp hành:
+ Van điện 2 vị trí có van điều khiển lưu lượng
+ Van điện 2 vị trí có van điều khiển tăng áp
+ Van điện 3 vị trí có van cơ khí
+ Van điện 3 vị trí
II - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ABS
2.1 Cấu tạo:
Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống trên xe.
Sơ đồ điều khiển phanh của hệ thống
2.1.1 Cảm biến tốc độ (Speed sensors)
a) Cấu tạo
Cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau bao gồm một nam châm vĩnh cữu, cuộn dây và lõi từ.Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay rôto cảm biến cũng như số lượng răng của rôto cảm biến thay đổi theo kiểu xe.
1 Dây cáp cảm biến
2 Đuôi lõi từ
3 Bệ lõi từ
4 Cuộn giây
5 Đầu lõi từ
6 Rôto gắn trên bán trục
b) Hoạt động
Vành ngoài của các rôto có các răng, nên khi rôto quay, sinh ra một điện áp xoay chiều có tần số tỷ lệ với tốc độ quay của rôto.
Điện áp AC này báo cho ABS ECU biết tốc độ bánh xe.
2.1.2 Cảm biến giảm tốc (chỉ có ở vài xe)
Việc sử dụng cảm biến giảm tốc cho phép ABS đo trực tiếp sự giảm sốc của bánh xe trong quá trình phanh. Ví vậy cho phép nó biết rỏ hơn trạng tthái của mặt đường . Kết quả là, mức độ chính xác khi phanh được cải thiện để tránh cho các bánh xe không bị bó cứng.
Cảm biến giảm tốc còn được gọi là cảm biến “G”
a) Cảm biến giảm tốc đặt dọc
Cảm biến giảm tốc bao gồm hai cặp đèn LED và phototransistor, một đĩa xẻ rảnh và một mạch biến đổi tín hiệu.
Cảm biến giảm tốc nhận biết mức độ giảm tốc độ bánh xe và gửi các tín hiệu về ABS ECU.
ECU dùng những tín hiệu này để xác định chính xác tình trạng mặt đường và thực hiện các biện pháp điều khiển thích hợp.
Khi mức độ giảm tốc của xe thay đổi, đĩa xẻ rảnh lắc theo chiều dọc xe tương ứng với mức độ giảm tốc độ. Các rảnh trên đĩa cắt ánh sáng tứ đèn LED đến phototransistor và làm phototransistor đóng, mở. Người ta sử dụng 2 cặp đèn LED và phototransistor. Tổ hợp tạo bởi các phototransistor này tắt và bật, chia mức độ giảm tốc làm 4 mức và gửi về ABS ECU dưới dạng tín hiệu.
b) Cảm biến giam tốc ngang
Cảm biến gia tốc ngang được trang bị trên một vài kiểu xe, giúp tăng khả năng ứng xử của xe khi phanh trong lúc đang quay vòng, có tác dụng làm chậm quá trình tăng moment xoay xe. Trong quá trình quay vòng, các bánh xe phía trong có xu hướng nhấc lên khỏi mặt đất do lực ly tâm và các yếu tố góc đặt bánh xe. Ngược lại, các bánh xe bên ngoài bị tì mạnh xuống mặt đường, đặc biệt là các bánh xe phía trước bên ngoài. Vì vậy, các bánh xe phía trong có xu hướng bó cứng dễ dàng hơn so với các bánh xe ở ngoài. Cảm biến gia tốc ngang có nhiệm vụ xác định giam tốc ngang của xe khi quay vòng và gởi tín hiệu về ECU.
Trong trường hợp này, một cảm biến kiểu phototransistor giống như cảm biến giảm tốc được gắn theo trục ngang của xe hay một cảm biến kiểu bán dẫn được sử dụng để đo gia tốc ngang. Ngoài ra, cảm biến kiểu bán dẫn cũng được sử dụng để đo sự giảm tốc, do nó có thể đo được cả gia tốc ngang và gia tốc dọc.
2.1.3 Bộ chấp hành ABS (Brake actuator)
Bộ chấp hành cấp hay ngắt áp suất dầu từ xi lanh chính đến mỗi xi lanh phanh đĩa theo tín hiệu từ ECU để điều khiển tốc độ bánh xe .
Có nhiều kiểu bộ chấp hành ABS ở đây chúng ta sẽ mô tả 4 van điện 3 vị trí trong bộ chấp hành ABS.
Bộ chấp hành thủy lực có chức năng cung cấp một áp suất dầu tối ưu đến khi các xylanh phanh bánh xe theo sự điều khiển của ABS ECU, tránh hiện tượng bị bó cứng bánh xe khi phanh.
Cấu tạo của một bộ chấp hành thủy lực gồm có các bộ phận chính sau: các van điện từ, motor điện dẫn động bơm dầu, bơm dầu và bình tích áp.
a/ Van điện từ: Van điện từ trong bộ chấp hành có hai loại, loại 2 vị trí và 3 vị trí. Cấu tạo chung của một van điện gồm có một cuộn dây điện, lõi van, các cửa van và van một chiều. Van điện từ có chức năng đóng mở các cửa van theo sự điều khiển của ECU để điều chỉnh áp suất dầu đến các xylanh bánh xe.
b/ Motor điện và bơm dầu: Một bơm dầu kiểu piston được dẫn động bỡi một motor điện, có chức năng đưa ngược dầu từ bình tích áp về xylanh chính trong các chế độ giảm và giữ áp. Bơm được chia ra làm hai buồng làm việc độc lập thông qua hai piston trái và phải được điều khiển bằng cam lệch tâm. Các van một chiều chỉ cho dòng dầu đi từ bơm về xylanh chính.
c/ Bình tích áp: Chứa dầu hồi về từ xylanh phanh bánh xe, nhất thời làm giảm áp suất dầu ở xylanh phanh bánh xe.
2.1.4 ECU của ABS
Trên cơ sở tín hiệu từ các cảm biến tốc độ của các bánh xe, ABS ECU biết được tốc độ góc của các bánh xe cũng như tốc độ xe.trong khi phanh mặc dù tốc độ góc của bánh xe giảm, mức độ giảm tốc sẽ thay đổi phụ thuộc vào cả tốc độ xe khi phanh và tình trạng mặt đường, như nhựa asphalt khô, mặt đường ướt hoặc đóng băng……
Nói cách khác, ECU đánh giá được mức độ trượt giữa các bánh xe và mặt đường do sự thay đổi tốc độ góc của bánh xe khi phanh và điều khiển bộ chấp hành ABS để cung cấp áp suất dầu tối ưu đến các xi lanh bánh xe.
ABS ECU cũng bao gồm chức năng kiểm tra ban đầu, chức năng chẩn đoán,chức năng kiểm tra cảm biến tốc độ và chức năng dự phòng.
2.1.4.1 Điều khiển tốc độ xe
ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ bánh xe từ bốn cảm biến tốc độ xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của mỗi bánh xe.
Khi đạp phanh, áp suất dầu tại mỗi xy lanh bánh xe bắt đầu tăng và tốc độ mỗi bánh xe bắt đầu giảm.
Nếu có bất kì bánh xe nào sắp bị bó cứng, ECU giảm áp suất dầu trong xi lanh bánh xe đó.
- Giai đoạn A
ECU đặt van điện 3 ở chế độ giảm áp theo mức độ giảm tốc của các bánh xe,vì vậy giảm áp suất dầu trong xi lanh của mỗI xi lanh phanh bánh xe.
Sau khi áp suất giảm,ECU chuyển van điện 3 vị trí sang chế độ “giữ” để theo dõi sự thay đổI về tốc độ của bánh xe.nếu ECU thấy áp suất dầu cần giảm hơn nữa nó sẽ lạI gaimr áp suất.
- Giam đoạn B
Khi áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe giảm (giai đoạn A) áp suất dầu cấp cho bánh xe cũng giảm.
Nó cho phép bánh xe gần bị bó cứng lạI tăng tốc độ.Tuy nhiên,nếu áp suất dầu giảm, lực phanh tác dụng lên bánh xe trở nên quá nhỏ.Để tránh hiện tượng này ECU liên tục đặt van điện 3 vị trí lần lượt ở các chế độ”tăng áp”và chế độ “giữ” khi bánh xe gần bị bó cứng phục hồi tốc độ.
- Giai đoạn C
Khi áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe tăng từ từ bởI ECU(giai đoạn B)bánh xe có xu hướng lại bị bó cứng.
Vì vậy, ECU lại chuyển van điện 3 vị trí đến chế độ “giảm áp” để giảm áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe.
- Giai đoạn D
Do áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe lạI giảm(giai đoạn C),ECU bắt đầu lạI tăng áp như giai đoạn B
2.1.4.2 Điều khiển các rơle
Điều khiển rơ le van điện
ECU bật rơle của van điện khi tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn:
- Khóa điện bật
- Chức năng kiểm tra ban đầu (nó hoạt động ngay lập tức sau khi khóa điện bật) đã hoàn thành.
- Không tìm thấy hư hỏng trong quá trình chuẩn đoán (trừ mã 37)
ECU tắt rơle van điện nếu một trong các điều kiện trên không được thỏa mãn.
Điều khiển rơle môtơ bơm
ECU bật rơle môtơ bơm khi tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn:
- ABS đang hoạt động hay chức năng kiểm tra ban đầu đang được thực hiện.
- Rơle van điện bật
ECU tắt rơle môtơ nếu một trong các điều kiện trên không được thỏa mãn.
2.1.4.3 Chức năng kiểm tra ban đầu
ABS ECU kích hoạt van điện và môtơ bơm theo thứ tự để kiểm tra hệ thống điện của ABS. Chức năng này hoạt động khi tốc độ xe lớn hơn 6 km/h với đèn phanh tắt. Nó chỉ hoạt động một lần sau mỗi lần bật khóa điện.
2.1.4.4 Chức năng chuẩn đoán
Nếu hư hỏng xảy ra trong bất cứ hệ thống tín hiệu nào,đèn báo ABS trên bảng đồng hồ sẽ bật sáng để báo cho lái xe biết hư hỏng đã xảy ra,ABS ECU cũng sẽ lưu mã chẩn đoán của bất kỳ hư hỏng nào.
2.1.4.5 Chức năng kiểm tra cảm biến
Bên cạnh chức năng chẩn đoán, ABS ECU cũng bao gồm chức năng kiểm tra tốc độ (nó chẩn đoán tính năng của các cảm biến tốc độ và roto). Một vài kiểu xe cũng bao gồm chức năng kiểm tra cảm biến giảm tốc để chẩn đoán cảm biến giảm tốc.
Chức năng kiểm tra cảm biến tốc độ
- Kiểm tra điện áp ra của tất cả các cảm biến
- Kiểm tra sự dao động điện áp ra của tất cả các cảm biến
Chức năng kiểm tra cảm biến giảm tốc (chỉ cảm biến giảm tốc kiểu phototransistor)
- Kiểm tra điện áp ra của cảm biến giảm tốc
- Kiểm tra hoạt động của đĩa xẻ rãnh
Những chức năng này được thiết kế chuyên dùng cho kĩ thuật viên,vớI các điều kiện hoạt động được thiết lập bởi các quy trình đặt biệt để chẩn đoán các tính năng từng cảm biến.
2.1.4.6 Chức năng dự phòng
Nếu xảy ra hư hỏng trong hệ thống truyền tín hiệu đến ECU, dòng điện từ ECU đén bộ chấp hành bị ngắt.Kết quả là,hệ thống phanh hoạt động giống như khi ABS không hoạt động,do đó đảm bảo được các chức năng phanh bình thường.
2.2 Nguyên lý hoạt động của ABS
2.2.1 Hệ số bám (trượt)
Để ôtô có thể chuyển động được thì vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường phải có một hệ số bám nhất định. Sự bám giữa bánh xe với mặt đường được đặc trưng bằng hệ thống hệ số bám
. Về cơ bản, có thể xem hệ số bám
tương tự như hệ số ma sát giữa hai vật thể cơ học. Tuy nhiên do mối quan hệ truyền động giữa bánh xe và mặt đường rất phức tạp, vừa có tính chất của một ly hợp ma sát, vừa theo nguyên lý ăn khớp giữa bánh răng - thanh răng, vì ở đây có sự mấu bám của bề mặt gai lốp vào mặt đường.
Nếu hệ số bám thấp thì xe bị trượt quay, lúc đó, xe khó chuyển động về phía trước. Hệ số bám
giữa bánh xe và mặt đường được chia thành hai thành phần: Hệ số bám trong mặt phẳng dọc, tức là trong mặt phẳng chuyển động của ôtô được gọi là hệ số bám dọc
. Ngoài ra còn hệ số bám trong mặt phẳng ngang vuông góc với mặt phẳng dọc và được gọi là hệ số bám ngang
(quay vòng).
Qua đồ thị bên dưới cho thấy được hệ số trượt tốt nhất là khoảng 10-30%. Vì lúc này lực bám dọc và bám ngang là lớn nhất giúp cho xe không bị xoay vòng nhằm ổn định lái cho người lái.
Mối liên hệ giữa lực phanh và hệ số bám
Bảng hệ số bám của một số loại đường
Loại đường và tình trạng mặt đường
Hệ số bám
1/ Đường nhựa, bê tông
- Khô và sạch
- Ướt
2/ Đường đất
- Pha sét, khô
- Ướt
3/ Đướng cát
- Khô
- Ướt
0.7-0.8
0.35-0.45
0.5-0.6
0.2-0.4
0.2-0.3
0.4-0.5
2.2.2 Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động)
ABS không hoạt động trong quá trình phanh bình thường và ECU không gửi dòng điện đến cuộn dây của van. Do đó, van 3 vị trí ấn xuống bởi lò xo hồi vị và cửa “A” vẫn mở trong khi cửa “B” vẫn đóng.
Khi đạp phanh, áp suất dầu trong xi lanhh phanh chính tăng, dầu phanh chảy từ cửa “A” đến cửa “C” trong van điện 3 vị trí rồi tới xi lanh bánh xe. Dầu phanh không vào được bơm bởi van một chiều gắn trong mạch bơm.
Khi nhả chân phanh, dầu phanh hồi về từ xi lanh bánh xe về xi lanh chính qua cửa “C” đến cửa “A” và van một chiều số 3 trong van điện 3 vị trí.
2.2.3 Khi phanh gấp (ABS hoạt động)
Nếu có bất kỳ bánh xe nào bị bó cứng khi phanh gấp, bộ chấp hành ABS điều khiển áp suất dầu phanh tác dụng lên xy lanh bánh xe đó theo tín hiệu từ ECU.Vì vậy bánh xe không bị bó cứng.
TÍN HIỆU VÀO
Cảm biến tốc độ bánh xe
Công tắc báo phanh
Cảm biến giảm tốc
Cảm biến gia tốc ngang
BỘ PHẬN CHẤP HÀNH
Bộ phận chấp hành thủy lực
Đèn báo ABS
Chế độ dự phòng
Chế độ tự chuẩn đoán
ABS ECU
a) Chế độ giảm áp
Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU gửi dòng điện 5A đến cuộn dây của van điện, làm sinh ra một lực từ mạnh. Van 3 vị trí chuyển động lên phía trên, cửa “A” đóng trong khi cửa “B” mở .
Kết quả là, dầu phanh từ xi lanh bánh xe qua cửa “C” tới cửa “B” trong van điện 3 vị trí này và chảy về bình dầu.
Cùng lúc đó, mô tơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU, dầu phanh được hồi trả về xi lanh phanh chính từ bình chứa. Mặt khác cửa “A” đóng ngăn không cho dầu phanh từ xi lanh chính vào van điện 3 vị trí và van một chiều số 1 và 3. Kết quả là, áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bó cứng. Mức độ giảm áp suất dầu được điều chỉnh bằng cách lặp lại chế độ “ giữ áp” và “giữ”.
Tên chi tiết
Hoạt động
Van điện 3 vị trí
Cửa “A” đóng
Cửa “B” mở
Mô tơ bơm
Hoạt động
b) Chế độ “Giữ”
Khi áp suất bên trong xi lanh bánh xe giảm hay tăng, cảm biến tốc độ gửi tín hiệu báo rằng tốc độ bánh xe đạt đến giá trị mong muốn, ECU cấp dòng điện 2A đến cuộn dây của van điện để giữ áp suất trong xi lanh bánh xe không đổi.
Khi dòng điện cấp cho cuộn dây của van bị giảm từ 5A (ở chế độ giảm áp) xuống còn 2A (ở chế độ giữ), lực từ sinh ra trong cuộn dây cũng giảm. Van điện 3 vị trí chuyển xuống vị trí giữa nhờ lực của lò xo hồi vị làm đóng cửa”B”.
Tên chi tiết
Hoạt động
Van điện 3 vị trí
cửa “A” đóng
Cửa “B” đóng
Mô tơ bơm
Hoạt động
c) Chế độ “Tăng áp”
Khi tăng áp suất trong xi lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, ECU ngắt dòng điện cấp cho cuộn dây van điện. Vì vậy, cửa “A” của van điện 3 vị trí mở, và cửa “B” đóng. Nó cho phép dầu trong xi lanh phanh chính chảy qua cửa “C” trong van điện 3 vị trí đến xi llanh bánh xe. Mức độ tăng áp suất dầu được điều khiển nhờ lặp lại các chế độ “Tăng áp” và “Giữ”.
Tên chi tiết
Hoạt động
Van điện 3 vị trí
Cửa “ A” mở
Cửa “B” đóng
Mô tơ bơm
Hoạt động
III- ABS kết hợp với các hệ thống khác
3.1 ABS kết hợp với TRC:
Các bộ phận của hệ thống ABS + TRC
TRC (traction control system) là hệ thống điều khiển lực kéo được thiết kế để ngăn ngừa sự trượt quay của bánh xe chủ động.
Ôtô trượt quay khi tăng tốc đột ngột hoặc hoặc khi làm việc trên mặt đường có hệ số bám thấp. Kết quả là sẽ làm xấu đi tính năng lái và giảm tính ổn định của ôtô.
Sơ đồ tổng quát hệ thống TRC và ABS
3.1.1 Bộ chấp hành phanh TRC
a) Cấu tạo
Bộ chấp hành TRC bao gồm 1 cụm bơm để tạo ra áp suất dầu và 1 bộ chấp hành phanh để truyền áp suất dầu tới và xả ra khỏi các xi lanh phanh đĩa. Áp suất dầu trong các xi lanh phanh của bánh sau bên phải và trái được điều khiển riêng rẽ bởi bộ chấp hành ECU ABS và TRC.
-Cụm bơm bao gồm các chi tiết sau :
Chi tiết
Chức năng
Bơm
Hút dầu phanh từ bình dầu xy lanh chính, tăng áp suất của nó và đưa đến bình tích năng. Đây là bơm kiểu piston dẫn động bằng mô tơ
Bình tích năng
Tích dầu phanh bị nén bởi bơm và cung cấp đến các xy lanh phanh bánh xe trong quá trình hoạt động của hệ thống TRC. Bình tích áp cũng được điền khí N2 cao áp để bù lạI sự thay đổi thể tích dầu phanh.
Cấu tạo cụm bơm
Bộ chấp hành bướm ga phụ: Bộ chấp hành này được gắn ở họng gió. Nó điều khiển góc mở cánh bướm ga phụ từ ECU ABS và TRC vì vậy điều khiển được công suất của động cơ.
Cấu tạo: Gồm một nam châm vihx cửu, một cuộn dây và một trục roto. Nó là một moto bước.
Hoạt động:
TRC không hoạt động bướm ga mở hoàn toàn
TRC hoạt động cụ bộ bướm ga phụ mở 50%
TRC hoạt động hoàn toàn bướm ga phụ đóng hoàn toàn
-Bộ chấp hành phanh: Bộ chấp hành phanh gồm 4 chi tiết sau:
Chi tiết
Chức năng
Van điện cắt bình tích năng
Truyền áp suất dầu từ bình tích năng đến các xylanh phanh bánh xe trong quá trình TRC hoạt động.
Van điện cắt xylanh phanh chính
Khi áp suất dầu trong bình tích năng được truyền đến xylanh phanh đĩa, van điện này ngăn không cho dầu phanh hồi về xylanh phanh chính.
Van điện cắt bình dầu
Trong quá trình TRC hoạt động, van điện này hồI dầu phanh từ xylanh phanh bánh xe về bình dầu của xylanh chính.
Công tắc áp suất hay cảm biến áp suất
Theo dõi áp suất trong bình tích năng và gửI tín hiệu này đến ECU ABS và TRC. ECU sẽ điều khiển hoạt động của bơm trên cơ sở những tín hiệu này.
b.Hoạt Động
Sơ Sơ đồ khối
ECU ABS và TRC
Cảm biến tốc độ bánh xe
Bộ chấp hành phanh
-Trong quá trình phanh bình thường ( TRC không hoạt động )
Tất cả các van điện trong bộ chấp hành phanh TRC đêu tắt khi phanh
TRC đều tắt khi đạp phanh .
Khi đạp phanh với hệ thống TRC trong điều khiển này, áp suất dầu sinh ra trong xi lanh chính tác dụng lên các xi lanh phanh bánh xe qua van điện cắt xi lanh phanh chính và van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS. Khi nhả phanh, dầu phanh hồi từ xi lanh phanh bánh xe về xi lanh phanh chính.
Tên chi tiết
Van điện
Van
Van điện cắt xi lanh phanh chính
Tắt
Mở
Van điện cắt bình tích năng
Tắt
Đóng
Van điện cắt bình dầu phanh
Tắt
Đóng
Van điện 3 vị trí ABS
Tắt (0A)
Cửa "A" mở Cửa "B " đóng
-Trong quá trình tăng tốc (TRC hoạt động )
Nếu bánh sau bị trượt quay trong quá trình tăng tốc, ECU ABS và TRC điều khiển mô men xoắn của động cơ và phanh các bánh sau để tránh hiện tượng này.
Áp suất dầu trong xi lanh phanh bánh sau bên phải và trái được điều khiển riêng rẽ theo 3 chế độ (tăng áp, giữ, giảm áp), như mô tả sau đây:
Chế độ tăng áp:
Khi đạp ga và 1 bánh sau bắt đầu trượt, ECU phát tín hiệu để bật tất cả các van điện của bộ chấp hành TRC.
Cùng lúc đó van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS cũng chuyển sang chế độ tăng áp. Ở chế độ này, van điện cắt xi lanh phanh chính bật (đóng) và van điện cắt bình tích năng bật (mở). Nó làm cho dầu cao áp trong bình tích năng tác dụng lên xi lanh phanh bánh xe qua van điện cắt bình tích năng và van điện 3 vị trí trong ABS.
Khi công tắc áp suất phát hiện có sự giảm áp bình tích năng (không phụ thuộc vào hoạt động của TRC), ECU bật bơm TRC để tăng áp suất dầu.
Tên chi tiết
Van điện
Van
Van điện cắt xi lanh phanh chính
Bật
Đóng
Van điện cắt bình tích năng
Bật
Mở
Van điện cắt bình dầu phanh
Bật
Mở
Van điện 3 vị trí ABS
Tắt (0A)
Cửa "A" mở Cửa "B " đóng
Chế độ giữ:
Khi áp suất dầu trong các xi lanh phanh bánh sau tăng hay giảm đến giá trị yêu cầu, hệ thống được chuyển đến chế độ giữ. Sự thay đổi chế độ được thực hiện bằng cách thay đổi trạng thái van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS. Kết quả là, áp suất trong bình tích năng bị ngăn không cho thải ra ngoài, giữ nguyên áp suất dầu trong xi lanh bánh xe.
Tên chi tiết
Van điện
Van
Van điện cắt xi lanh phanh chính
Bật
Đóng
Van điện cắt bình tích năng
Bật
Mở
Van điện cắt bình dầu phanh
Bật
Mở
Van điện 3 vị trí ABS
Bật (2A)
Cửa "A" đóng Cửa "B " đóng
Chế độ giảm áp
Khi cần giảm áp suất dầu trong các xi lanh phanh bánh sau, ECU ABS và TRC chuyển van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS đến chế độ giảm áp. Nó làm cho áp suất dầu trong xi lanh phanh bánh xe hồi về bình dầu của xi lanh phanh chính qua van điện 3 vị trí của ABS và van điện cắt bình dầu. Kết quả là, Áp suất dầu giảm. Lúc này, bơm bộ chấp hành ABS vẫn không hoạt động.
Tên chi tiết
Van điện
Van
Van điện cắt xi lanh phanh chính
Bật
Đóng
Van điện cắt bình tích năng
Bật
Mở
Van điện cắt bình dầu phanh
Bật
Mở
Van điện 3 vị trí ABS
Bật (2A)
Cửa "A" đóng Cửa "B " mở
3.1.2 ECU ABS và TRC
Nó sử dụng các tín hiệu tốc độ từ 4 cảm biến tốc độ bánh xe và tính toán mức độ trượt giữa các bánh xe và mặt đường rồi giảm moment xoắn động cơ và tốc độ góc bánh xe một cách tương ứng, vì vậy điều khiển được tốc độ bánh xe. Bên cạnh đó ECU ABS và TRC có các chức năng kiểm tra ban đầu, chuẩn đoán và dự phòng.
Điều khiển tốc độ xe:
ECU liên tục nhận được tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe và nó cũng liên tục tính tốc độ của từng bánh xe. Cùng lúc đó nó ước lượng tốc độ xe trên cơ sở tốc độ của 2 bánh trước và đặt ra một ra một tốc độ điều khiển tiêu chuẩn.
Nếu đập ga đột ngột trên đường trơn và các bánh sau (bánh chủ động) bắt đầu trượt quay, tốc độ bánh sau sẽ vượt quá tốc độ tiêu chuẩn. Vì vậy ECU gửi tín hiệu đóng bướm ga phụ đến bộ chấp hành bướm ga phụ. Cùng lúc đó nó gửi tín hiệu đến bộ chấp hành phanh TRC và để cấp dầu phanh đến xylanh bánh sau. Van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS được chuyển chế độ áp suất bánh sau vì vậy bánh sau không bị trượt quay.
Khi khởi hành hay tăng tốc đột ngột, nếu các bánh sau trượt quay, tốc độ của chúng sẽ không khớp với tốc độ quay của bánh trước. ECU ABS và TRC biết được tình trạng này và sẽ kích hoạt hệ thống TRC.
ECU ABS và TRC đóng bướm ga phụ, giảm lượng khí nạp và vì vậy giảm moment xoắn của động cơ.
Cùng lúc đó nó điều khiển các van điện bộ chấp hành phanh TRC và đặt bộ chấp hành ABS ở chế độ tăng áp. Áp suất dầu phanh trong bình tích năng TRC tới lúc này, cung cấp áp suất thích hợp tác dụng các xylanh bánh xe để tạo hiệu quả phanh.
Khi phanh bắt đầu tác dụng, sự tăng tốc của các bánh sau bắt đầu giảm thì ECU ABS và TRC chuyển van 3 vị trí ABS về chế độ giữ áp.
Nếu sự tăng tốc của các bánh sau giảm quá nhiều, nó chuyển van đến chế độ giảm áp làm giảm áp suất dầu phanh đến các xilanh phanh bánh sau và khôi phục lại sự tăng tốc của các bánh sau.
Nhờ lặp lại các hoạt động như trên, ECU ABS và TRC đảm bảo tốc độ điều khiển tiêu chuẩn.
Đồ thị mô tả hoạt động của ECU ABS và TRC điều khiển tốc độ bánh xe
Bên cạnh đó hệ thống này cũng có chức năng: điều khiển các rơle, chức năng kiểm tra ban đầu, chức năng tự chuẩn đoán, chức năng dự phòng cũng tương tự như ECU ABS.
3.2 ABS kết hợp với BA (Brake assist)
3.2.1 Cấu tạo
Hệ thống bao gồm 10 van trong đó có 2 van trợ lực phanh BA, 4 van giữ áp, 4 van giảm áp được chia đều cho 2 bánh xe 1 bánh trước 1 bánh sau.
3.2.2 Nuyên lý hoạt động
Các chế độ hoạt động của ABS có BA:
Ở chế độ phanh bình thường: hệ thống hoạt động bình thường lúc này bơm trong bộ chấp hành không hoạt động, Cửa van BA mở và cửa van giữ mỏ dầu đi từ van BA qua van giữ rồi đến các xilanh bánh xe.
Ở chế độ phanh gấp thì ABS hoạt động:
Chế độ giảm áp:
ECU gửi điện áp đến bơm và mở van BA và điện áp đến van giảm áp mở làm cho dầu từ các xilanh bánh xe được bơm trở về bình chứa và gửi điện áp đến van giữ làm đóng van này. Làm giảm áp suất trong các xilanh bánh xe.
Ở chế độ giữ áp: ECU gữi tín hiệu điện áp đến van giữ làm đóng cửa van này lại và cũng gửi điện áp đến bơm, và ngắt điện áp đến van giảm áp đóng van này lại, làm áp suất trong xilanh bánh xe được giữ lại.
Ở chế độ tăng áp: ở chế độ này chỉ khác với chế độ ABS chưa hoạt động là ECU ngắt tín hiệu đến van BA, van giữ và van giảm áp nhưng lại cấp điện áp đến bơm.
IV Hệ thống phanh khí kiểu tang trống có ABS
4.1 Cấu tạo
Về cấu trúc không khác gì nhiều so với hệ thống phanh khí trên xe tải, nhưng hệ thống này có thêm van điều biến ABS, các cảm biến tốc độ bánh xe và hộp ECU để điều khiển lực phanh.
Hộp ECU:
ECU sẽ nhận và phân giải các xung điện thế được phát ra từ các cảm biến khi răng roto quay đi qua cảm biến và sử dụng thông tin này để đưa ra quyết định: bánh xe nào bị bó cứng và khi nào thì van điều biến ABS hoạt động.
ECU kết nối với lại các cảm biến, van điều biến ABS, nguồn điện, …Trong suốt quá trình phanh ECU luôn sử dụng xung điện áp từ cảm biến để theo dõi tốc độ của xe. Nếu ECU quyết định xung mà nhỏ nhất gây ra bó phanh thì các chu kỳ của van điều biến ABS hiệu chỉnh áp suất không khí cần thiết để cung cấp cho phanh tốt nhất.
Van điều biến ABS:
Nó điều chỉnh áp suất khí trong quá trình phanh khi ABS hoạt động. Khi không nhận được lệnh từ ECU thì nó cho dòng khí đi qua và không gây ảnh hưởng đến áp suất phanh.
ECU điều khiển van điều biến một trong hai chế độ sau: thay đổi áp suất đến bầu phanh hoặc giữ áp suất.
Tuy nhiên nó không tự động phanh, hoặc tăng áp suất phanh cao hơn người lái cung cấp.
Đặc trưng của van này gồm 2 solenoid thường thì nó có 3 lỗ: lỗ cấp, lỗ phân phối, và lỗ xả.
+ Lỗ cấp lấy không khí từ nguồn cấp như bình trích trữ
+ Lỗ phân phối cho không khí đi đến bầu phanh
+ Lỗ xả là xả không khí ra ngoài từ bầu phanh
Cảm biến tốc độ: Bao gồm hai bộ phận chính là bộ kích từ và bộ phận thu từ, ngoài ra còn có các bộ phận khác dây dẫn kết nối và thiết bị lắp ghép.
+ Bộ kích từ (roto) được gắn trên bánh xe và có khắc rãnh thường thì có khoảng 100 rãnh và cũng phụ thuộc vào nhà thiết kế.
+ Bộ phận thu từ gọi là cảm biến cuộn dây và nam châm nó tạo ra tín hiệu xung điện khi các rãnh trên roto đi qua trước nó. ECU sẽ sử dụng các xung này để đo tốc độ bánh xe.
Trên các xe chỉ có cầu sau không có kéo romooc thì các cảm biến gắn trên cầu, nếu có romooc thì các cảm biến cũng được gắn trên các bánh xe.
Vị trí các bộ phận cảm biến gắn trên bánh xe
Vị trí các cảm biến gắn trên các cầu
4.2 Nguyên lý hoạt động:
Các cảm biến thu tín hiệu xung điện và gữi nó đến ECU để cấp cho ECU tốc độ bánh xe. Khi xung gữi đến cho ECU biết bánh xe nào đang chuẩn bị bó cứng thì ECU sẽ gữi tín hiệu đến van điều biến để giảm hoặc giữ áp suất phanh của bánh xe đang chuẩn bị bó cứng. Sau khi ECU điều khiển lực phanh xong thì nó sẽ tìm kiếm lực phanh lớn nhất có nguy cơ gây ra bó cứng phanh để nó điều chỉnh.
Khi ECU hoạt động để điều biến áp suất phanh, nó sẽ tắt phanh phụ cho đến khi nguy cơ bó phanh không còn.
ECU tiếp tục tự kiểm tra hoạt động, nếu phát hiện ra hư hỏng xảy ra ở phần điện thì nó sẽ ngắt các phần của hệ thống ảnh hưởng đến ABS hoặc giữ nguyên chương trình ABS. khi sự cố xảy ra thì đèn ABS sẽ báo.
V - Hệ thống phanh khí kiểu đĩa ABS
5.1 Cấu tạo
1- ECU ABS, 2- Van điều khiển áp suất, 3- Van rơle, 4-Cảm biến góc lái, 5-Cảm biến gia tốc ngang và dọc, 6-Van phân phối trên bàn đạp phanh, 7-Cảm biến tốc độ xe, 8- Phanh kiểu lò xo, 9- Bầu phanh, 10-Đĩa phanh, V1 và V2 không khí từ bình tích trữ tới, HBV dòng khí sử dụng thắng tay.
Nắp chụp ECU:
Lắp ráp trên khung
Van phân phối cầu sau: Dùng để phân phối khí nén đến các xilanh bánh xe. Sử dụng điện áp 12V đến 24V.
Van điều khiển áp suất: Dùng để điều khiển áp suất đến các bầu phanh: tăng, giữ, hoặc giảm áp. Sử dụng điện áp từ 12V đến 24V
5.2 Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý hoạt động không khác gì đối với hệ thống phanh khí tang trống, nhưng nó phải tích hợp tất cả các cảm biến của hệ thống lái, cảm biến gia tốc, cảm biến tốc độ, …để điều khiển lực phanh cho phù hợp.
Tín hiệu ra
Các van điều khiển áp suất
Các van rơle
Tín hiệu vào
Cảm biến tốc độ xe
Cảm biến gia tốc
Cảm biến góc lái
Nguồn cấp 12V
ECU
VI- EBS (electronically controlled braking system) trên hệ thống phanh điện khí nén
6.1 Giới thiệu
Với việc có thêm hệ thống này thì các mức hao mòn đều giảm xuống, bởi vì nhiệt độ khi phanh được giảm xuống đồng thời hiệu quả phân phối phanh cũng tốt hơn. Vì nó được tích hợp cả ABS và ASR (anti-slip control).
Hệ thống này được giới thiệu năm 1996 và được chạy thử nghiệm với xe chở hàng, xe tải và các nhà chế tạo đã thành công khi hệ thống này hoạt động rất tốt nó có tính an toàn cao và độ chính xác khi phanh rất tốt.
Do hệ thống này kết hợp ABS với hệ thống điều khiển bằng điện nên rất chính xác và an toàn.
1-Bộ phân phối khí
2-Bộ phát tín hiệu phanh
3-Hộp điều khiển
4-Van rơle phân phối
5-Bộ điều biến đến các cầu
6-Van ABS
7-Các cảm biến
8- Van điều khiển romoc
9-Van điều khiển phanh đậu xe
10-Van xả khí
Các loại xe sử dụng ABS trong hệ thống phanh
6.2 Cấu tạo
Chức năng của từng chi tiết:
+ Bộ phận phân phối khí là dùng để phân phối các dòng khí đến các bộ phận trong hệ thống bao gồm: máy nén, bình tích trữ, đường ống phân phối.
+ Bộ phát tín hiệu tạo ra tín hiệu điện và van làm trễ không khí qui định từ bàn đạp phanh báo cho hộp điều khiển khi bắt đầu phanh.
+ Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ các cảm biến rồi quyết định đóng mở van nào cho hợp lý. Có các loại khác nhau để điều khiển ví dụ: loại 4 cảm biến 3 van phân phối (4S/3M), 4 cảm biến 4 van phân phối (4S/4M), 6 cảm biến 6 van phân phối (6S/6M).
+ Van rơle phân phối để điều khiển áp suất cầu trước với van điều khiển ABS gắn phía sau.
+ Bộ điều biến cầu dùng điều khiển áp suất cầu sau.
+ Van ABS có tác dụng giảm, giữ, tăng áp suất đến các bầu phanh bánh xe.
+ Van điều khiển romoc để điều khiển các bầu phanh của các bánh xe romoc khi xe kéo romoc.
+ Van xả khí là khi còn phanh nữa khí sẽ thoát ra theo van này.
+ Các cảm biến tốc độ xe nhận tín hiệu từ roto gắn trên bánh xe để gửi tín hiệu dạng xung điện thế vè hộp để hộp nhận biết và hộp so sánh với chuẩn để đưa ra chế độ thích hợp.
+ Giắc nối từ hộp nối đến các bộ phận chấp hành các van các cảm biến
6.3 Nguyên lý hoạt động:
Về nguyên lý hoạt động thì nó không khác gì với hệ thống phanh ABS khí bình thường. Nhưng nó ổn định hơn ABS và xử lý nhanh hơn nhờ điều khiển nhiều hệ thống trên xe được nhiều thông tin từ xe.
Tín hiệu vào
Bộ phát tín hiệu phanh
Các cảm biến tốc độ xe
Điện áp cấp vào từ 12 đến 14V
Tín hiệu ra
Van rơle phân phối
Bộ điều biến đến các cầu Van ABS
Van điều khiển romoc
Phanh bằng động cơ
Hộp số
Hệ thống phanh phụ
So sánh EBS với phanh khí thường:
+ Hiệu quả phanh tốt hơn
+ Thời gian bảo dưỡng lâu hơn
+ Độ chính xác cao
+ Độ an toàn cao
Xe không có EBS
Xe có EBS
Đường đặc tính so sánh khoảng cách phanh của EBS và phanh khí thường.
Hình bên dưới cho thấy rõ khoảng cách của xe khi phanh trên xe có EBS thì ngắn hơn hệ thống phanh thường.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình lý thuyết khung gầm ô tô (ĐHCN tp.HCM)
2. Toyota training (team 2)
3. Cẩm nang sửa chửa ô tô.
4. Giáo trình kỹ thuật sửa chữa động cơ – Lê Xuân Tới Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật tp.HCM.
5. Và các tài liệu ebook khác.
I - Giới thiệu chung:5
1.Thế nào là ABS. 5
2.Lịch sử của ABS. 6
3.Các loại ABS:7
II - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ABS. 9
2.1 Cấu tạo:10
2.1.1 Cảm biến tốc độ (Speed sensors)11
2.1.3 Bộ chấp hành ABS (Brake actuator)13
2.1.4 ECU của ABS. 15
2.1.4.1 Điều khiển tốc độ xe. 15
2.1.4.2 Điều khiển các rơle. 17
2.1.4.3 Chức năng kiểm tra ban đầu. 18
2.1.4.4 Chức năng chuẩn đoán. 18
2.1.4.5 Chức năng kiểm tra cảm biến. 18
2.1.4.6 Chức năng dự phòng. 19
2.2 Nguyên lý hoạt động của ABS. 19
2.2.1 Hệ số bám (trượt)19
2.2.2 Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động)21
2.2.3 Khi phanh gấp (ABS hoạt động)21
III- ABS kết hợp với các hệ thống khác. 24
3.1 ABS kết hợp với TRC:24
3.1.1 Bộ chấp hành phanh TRC.. 25
Chế độ tăng áp:30
3.1.2 ECU ABS và TRC.. 32
3.2 ABS kết hợp với BA (Brake assist)34
3.2.1 Cấu tạo. 34
3.2.2 Nuyên lý hoạt động. 34
IV Hệ thống phanh khí kiểu tang trống có ABS. 37
4.1 Cấu tạo. 37
4.2 Nguyên lý hoạt động:40
V - Hệ thống phanh khí kiểu đĩa ABS. 41
5.1 Cấu tạo. 41
5.2 Nguyên lý hoạt động:42
VI- EBS (electronically controlled braking system) trên hệ thống phanh điện khí nén. 42
6.1 Giới thiệu. 43
6.2 Cấu tạo. 43
6.3 Nguyên lý hoạt động:47
C- KẾT LUẬN.. 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 50
I - Giới thiệu chung:
1.Thế nào là ABS
Ở hệ thống phanh thường thì chức năng của nó để giảm tốc độ hay dừng xe bằng cách sử dụng 2 loại lực cản. Loại thứ nhất là lực cản giữa má phanh và đĩa phanh và loại thứ hai là giữa lốp và mặt đường.
Phanh có thể ổn định là nhờ vào:
Lực cản giữa lốp
và mặt đường
Lực cản hệ thống phanh
<
Tuy nhiên mối liên hệ trên bị đảo ngược thì bánh xe sẽ bó cứng và bắt đầu trượt: mất ổn định lái
Lực cản giữa lốp
và mặt đường
Lực cản hệ thống phanh
>
Còn đối với ABS điều khiển áp suất dầu tác dụng lên các xylanh bánh xe để ngăn không cho nó bị bó cứng khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp. Nó cũng đảm bảo tính ổn định đẫn hướng trong quá trình phanh, nên xe vẫn có thể lái được.
Bảng so sánh hệ thống phanh không có ABS và hệ thống phanh có ABS
Loại đường
Tốc độ bắt đầu phanh V, m/s
Quãng đường phanh Sp, m
Lợi về hiệu quả phanh %
Có ABS
Không có ABS
Đường bê tông khô
Đường bê tông ướt
13.88
13.88
10.6
18.7
13.1
23.7
19.1
21.1
Đường bê tông khô
Đường bê tông ướt
27.77
27.77
41.1
62.5
50.0
100.0
17.8
37.5
2.Lịch sử của ABS
Phanh ABS được giới thiệu lần đầu tiên vào thập niên 1960 trên các máy bay thương mại. Khi một máy bay có trọng lượng 50 tấn đáp xuống đường băng bị đóng băng ở tốc độ 210 km/h, nếu người phi công không thể phanh bằng cách nhịp liên tục trên bàn đạp phanh thì chiếc máy bay trị giá 20 triệu đô la sẽ trượt khỏi đường băng và trở thành đống sắt vụn. Để khắc phục hiện tượng trên, người ta bắt đầu ứng dụng phanh ABS vào máy bay. Với công nghệ thời đó, các chi tiết phanh ABS rất lớn và đắt tiền. ABS sử dụng Hidrô – cơ khí hoạt động không tin cậy và không đủ nhanh trong mọi tình huống.
Điểm bất lợi của máy tính thập niên 60 là rất lớn và cống kềnh. Và không có vấn đề gì nếu ta lắp một máy tính điều khiển ABS có kích thước nhỏ như một cái máy giặt lên một cái máy bay to như một cái nhà nhưng để đặt nó lên một cái ôtô thì đó là điều không thể.
Cũng vào thập niên này, người ta chế tạo ra các vi mạch nhỏ hay các chip điện tử. Vì vậy, các máy tính nhỏ hơn, mạnh hơn được ra đời và ứng dụng trên nhiều lĩnh vực.
Trải qua nhiều thập kỷ, bộ vi xử lý đã được sử dụng nhiều trên ôtô và nó cho phép đạt độ chính xác rất cao. Ngày nay, rất nhiều hệ thống trên ôtô trang bị hệ thống điện tử như: hộp số tự động, hệ thống treo,…
Hệ thống phanh ABS được điều khiển bằng điện tử. Bộ điều khiển ABS, được gọi là ABS ECU (Electronic Control Unit) theo dõi tốc độ các bánh xe nhờ vào các cảm biến bánh xe. Nếu xảy ra hiện tượng trượt khi phanh, các cảm biến gửi tín hiệu về thông báo cho ECU, ngay lập tức ECU điều khiển áp suất dầu phanh đến các bánh xe bị trượt thông qua các van điện từ (solenoid) bên trong bộ chia dầu HCU (Hydraulic Control Unit) làm áp suất dầu giảm loại bỏ được sự trượt bánh xe.
Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật điện tử, điều khiển tự động và các phần mềm tính toán, lập trình cực mạnh đã cho phép nghiên cứu và đưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như điều khiển mờ, điều khiển thông minh, tối ưu hóa quá trình điều khiển ABS.
Các công ty như BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX là những công ty đi đầu trong việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo ABS và cung cấp cho các công ty sản xuất ôtô trên toàn thế giới.
3.Các loại ABS:
a) Phân loại theo chất tạo áp suất phanh:
+ Phanh khí
+ Phanh thủy lực
b) Phân loại theo cách bố trí cảm biến:
c) Phân loại theo bộ chấp hành:
+ Van điện 2 vị trí có van điều khiển lưu lượng
+ Van điện 3 vị trí có van cơ khí
+ Van điện 3 vị trí
II - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ABS
2.1 Cấu tạo:
Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống trên xe.
Sơ đồ điều khiển phanh của hệ thống
2.1.1 Cảm biến tốc độ (Speed sensors)
a) Cấu tạo
Cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau bao gồm một nam châm vĩnh cữu, cuộn dây và lõi từ.Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay rôto cảm biến cũng như số lượng răng của rôto cảm biến thay đổi theo kiểu xe.
1 Dây cáp cảm biến
2 Đuôi lõi từ
3 Bệ lõi từ
4 Cuộn giây
5 Đầu lõi từ
6 Rôto gắn trên bán trục
b) Hoạt động
Vành ngoài của các rôto có các răng, nên khi rôto quay, sinh ra một điện áp xoay chiều có tần số tỷ lệ với tốc độ quay của rôto.
Điện áp AC này báo cho ABS ECU biết tốc độ bánh xe.
2.1.2 Cảm biến giảm tốc (chỉ có ở vài xe)
Việc sử dụng cảm biến giảm tốc cho phép ABS đo trực tiếp sự giảm sốc của bánh xe trong quá trình phanh. Ví vậy cho phép nó biết rỏ hơn trạng tthái của mặt đường . Kết quả là, mức độ chính xác khi phanh được cải thiện để tránh cho các bánh xe không bị bó cứng.
Cảm biến giảm tốc còn được gọi là cảm biến “G”
a) Cảm biến giảm tốc đặt dọc
Cảm biến giảm tốc bao gồm hai cặp đèn LED và phototransistor, một đĩa xẻ rảnh và một mạch biến đổi tín hiệu.
Cảm biến giảm tốc nhận biết mức độ giảm tốc độ bánh xe và gửi các tín hiệu về ABS ECU.
ECU dùng những tín hiệu này để xác định chính xác tình trạng mặt đường và thực hiện các biện pháp điều khiển thích hợp.
b) Cảm biến giam tốc ngang
Trong trường hợp này, một cảm biến kiểu phototransistor giống như cảm biến giảm tốc được gắn theo trục ngang của xe hay một cảm biến kiểu bán dẫn được sử dụng để đo gia tốc ngang. Ngoài ra, cảm biến kiểu bán dẫn cũng được sử dụng để đo sự giảm tốc, do nó có thể đo được cả gia tốc ngang và gia tốc dọc.
2.1.3 Bộ chấp hành ABS (Brake actuator)
Bộ chấp hành cấp hay ngắt áp suất dầu từ xi lanh chính đến mỗi xi lanh phanh đĩa theo tín hiệu từ ECU để điều khiển tốc độ bánh xe .
Có nhiều kiểu bộ chấp hành ABS ở đây chúng ta sẽ mô tả 4 van điện 3 vị trí trong bộ chấp hành ABS.
Bộ chấp hành thủy lực có chức năng cung cấp một áp suất dầu tối ưu đến khi các xylanh phanh bánh xe theo sự điều khiển của ABS ECU, tránh hiện tượng bị bó cứng bánh xe khi phanh.
Cấu tạo của một bộ chấp hành thủy lực gồm có các bộ phận chính sau: các van điện từ, motor điện dẫn động bơm dầu, bơm dầu và bình tích áp.
a/ Van điện từ: Van điện từ trong bộ chấp hành có hai loại, loại 2 vị trí và 3 vị trí. Cấu tạo chung của một van điện gồm có một cuộn dây điện, lõi van, các cửa van và van một chiều. Van điện từ có chức năng đóng mở các cửa van theo sự điều khiển của ECU để điều chỉnh áp suất dầu đến các xylanh bánh xe.
b/ Motor điện và bơm dầu: Một bơm dầu kiểu piston được dẫn động bỡi một motor điện, có chức năng đưa ngược dầu từ bình tích áp về xylanh chính trong các chế độ giảm và giữ áp. Bơm được chia ra làm hai buồng làm việc độc lập thông qua hai piston trái và phải được điều khiển bằng cam lệch tâm. Các van một chiều chỉ cho dòng dầu đi từ bơm về xylanh chính.
c/ Bình tích áp: Chứa dầu hồi về từ xylanh phanh bánh xe, nhất thời làm giảm áp suất dầu ở xylanh phanh bánh xe.
2.1.4 ECU của ABS
Trên cơ sở tín hiệu từ các cảm biến tốc độ của các bánh xe, ABS ECU biết được tốc độ góc của các bánh xe cũng như tốc độ xe.trong khi phanh mặc dù tốc độ góc của bánh xe giảm, mức độ giảm tốc sẽ thay đổi phụ thuộc vào cả tốc độ xe khi phanh và tình trạng mặt đường, như nhựa asphalt khô, mặt đường ướt hoặc đóng băng……
Nói cách khác, ECU đánh giá được mức độ trượt giữa các bánh xe và mặt đường do sự thay đổi tốc độ góc của bánh xe khi phanh và điều khiển bộ chấp hành ABS để cung cấp áp suất dầu tối ưu đến các xi lanh bánh xe.
ABS ECU cũng bao gồm chức năng kiểm tra ban đầu, chức năng chẩn đoán,chức năng kiểm tra cảm biến tốc độ và chức năng dự phòng.
2.1.4.1 Điều khiển tốc độ xe
ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ bánh xe từ bốn cảm biến tốc độ xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của mỗi bánh xe.
Khi đạp phanh, áp suất dầu tại mỗi xy lanh bánh xe bắt đầu tăng và tốc độ mỗi bánh xe bắt đầu giảm.
Nếu có bất kì bánh xe nào sắp bị bó cứng, ECU giảm áp suất dầu trong xi lanh bánh xe đó.
- Giai đoạn A
ECU đặt van điện 3 ở chế độ giảm áp theo mức độ giảm tốc của các bánh xe,vì vậy giảm áp suất dầu trong xi lanh của mỗI xi lanh phanh bánh xe.
Sau khi áp suất giảm,ECU chuyển van điện 3 vị trí sang chế độ “giữ” để theo dõi sự thay đổI về tốc độ của bánh xe.nếu ECU thấy áp suất dầu cần giảm hơn nữa nó sẽ lạI gaimr áp suất.
- Giam đoạn B
Khi áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe giảm (giai đoạn A) áp suất dầu cấp cho bánh xe cũng giảm.
Nó cho phép bánh xe gần bị bó cứng lạI tăng tốc độ.Tuy nhiên,nếu áp suất dầu giảm, lực phanh tác dụng lên bánh xe trở nên quá nhỏ.Để tránh hiện tượng này ECU liên tục đặt van điện 3 vị trí lần lượt ở các chế độ”tăng áp”và chế độ “giữ” khi bánh xe gần bị bó cứng phục hồi tốc độ.
- Giai đoạn C
Khi áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe tăng từ từ bởI ECU(giai đoạn B)bánh xe có xu hướng lại bị bó cứng.
Vì vậy, ECU lại chuyển van điện 3 vị trí đến chế độ “giảm áp” để giảm áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe.
- Giai đoạn D
Do áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe lạI giảm(giai đoạn C),ECU bắt đầu lạI tăng áp như giai đoạn B
2.1.4.2 Điều khiển các rơle
Điều khiển rơ le van điện
ECU bật rơle của van điện khi tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn:
- Khóa điện bật
- Chức năng kiểm tra ban đầu (nó hoạt động ngay lập tức sau khi khóa điện bật) đã hoàn thành.
- Không tìm thấy hư hỏng trong quá trình chuẩn đoán (trừ mã 37)
ECU tắt rơle van điện nếu một trong các điều kiện trên không được thỏa mãn.
Điều khiển rơle môtơ bơm
ECU bật rơle môtơ bơm khi tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn:
- ABS đang hoạt động hay chức năng kiểm tra ban đầu đang được thực hiện.
- Rơle van điện bật
ECU tắt rơle môtơ nếu một trong các điều kiện trên không được thỏa mãn.
2.1.4.3 Chức năng kiểm tra ban đầu
ABS ECU kích hoạt van điện và môtơ bơm theo thứ tự để kiểm tra hệ thống điện của ABS. Chức năng này hoạt động khi tốc độ xe lớn hơn 6 km/h với đèn phanh tắt. Nó chỉ hoạt động một lần sau mỗi lần bật khóa điện.
2.1.4.4 Chức năng chuẩn đoán
Nếu hư hỏng xảy ra trong bất cứ hệ thống tín hiệu nào,đèn báo ABS trên bảng đồng hồ sẽ bật sáng để báo cho lái xe biết hư hỏng đã xảy ra,ABS ECU cũng sẽ lưu mã chẩn đoán của bất kỳ hư hỏng nào.
2.1.4.5 Chức năng kiểm tra cảm biến
Bên cạnh chức năng chẩn đoán, ABS ECU cũng bao gồm chức năng kiểm tra tốc độ (nó chẩn đoán tính năng của các cảm biến tốc độ và roto). Một vài kiểu xe cũng bao gồm chức năng kiểm tra cảm biến giảm tốc để chẩn đoán cảm biến giảm tốc.
Chức năng kiểm tra cảm biến tốc độ
- Kiểm tra điện áp ra của tất cả các cảm biến
- Kiểm tra sự dao động điện áp ra của tất cả các cảm biến
Chức năng kiểm tra cảm biến giảm tốc (chỉ cảm biến giảm tốc kiểu phototransistor)
- Kiểm tra điện áp ra của cảm biến giảm tốc
- Kiểm tra hoạt động của đĩa xẻ rãnh
Những chức năng này được thiết kế chuyên dùng cho kĩ thuật viên,vớI các điều kiện hoạt động được thiết lập bởi các quy trình đặt biệt để chẩn đoán các tính năng từng cảm biến.
2.1.4.6 Chức năng dự phòng
Nếu xảy ra hư hỏng trong hệ thống truyền tín hiệu đến ECU, dòng điện từ ECU đén bộ chấp hành bị ngắt.Kết quả là,hệ thống phanh hoạt động giống như khi ABS không hoạt động,do đó đảm bảo được các chức năng phanh bình thường.
2.2 Nguyên lý hoạt động của ABS
2.2.1 Hệ số bám (trượt)
Để ôtô có thể chuyển động được thì vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường phải có một hệ số bám nhất định. Sự bám giữa bánh xe với mặt đường được đặc trưng bằng hệ thống hệ số bám
Nếu hệ số bám thấp thì xe bị trượt quay, lúc đó, xe khó chuyển động về phía trước. Hệ số bám
Qua đồ thị bên dưới cho thấy được hệ số trượt tốt nhất là khoảng 10-30%. Vì lúc này lực bám dọc và bám ngang là lớn nhất giúp cho xe không bị xoay vòng nhằm ổn định lái cho người lái.
Mối liên hệ giữa lực phanh và hệ số bám
Bảng hệ số bám của một số loại đường
Loại đường và tình trạng mặt đường
Hệ số bám
1/ Đường nhựa, bê tông
- Khô và sạch
- Ướt
2/ Đường đất
- Pha sét, khô
- Ướt
3/ Đướng cát
- Khô
- Ướt
0.7-0.8
0.35-0.45
0.5-0.6
0.2-0.4
0.2-0.3
0.4-0.5
2.2.2 Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động)
ABS không hoạt động trong quá trình phanh bình thường và ECU không gửi dòng điện đến cuộn dây của van. Do đó, van 3 vị trí ấn xuống bởi lò xo hồi vị và cửa “A” vẫn mở trong khi cửa “B” vẫn đóng.
Khi đạp phanh, áp suất dầu trong xi lanhh phanh chính tăng, dầu phanh chảy từ cửa “A” đến cửa “C” trong van điện 3 vị trí rồi tới xi lanh bánh xe. Dầu phanh không vào được bơm bởi van một chiều gắn trong mạch bơm.
Khi nhả chân phanh, dầu phanh hồi về từ xi lanh bánh xe về xi lanh chính qua cửa “C” đến cửa “A” và van một chiều số 3 trong van điện 3 vị trí.
2.2.3 Khi phanh gấp (ABS hoạt động)
Nếu có bất kỳ bánh xe nào bị bó cứng khi phanh gấp, bộ chấp hành ABS điều khiển áp suất dầu phanh tác dụng lên xy lanh bánh xe đó theo tín hiệu từ ECU.Vì vậy bánh xe không bị bó cứng.
TÍN HIỆU VÀO
Cảm biến tốc độ bánh xe
Cảm biến giảm tốc
Cảm biến gia tốc ngang
BỘ PHẬN CHẤP HÀNH
Bộ phận chấp hành thủy lực
Đèn báo ABS
Chế độ dự phòng
Chế độ tự chuẩn đoán
ABS ECU
a) Chế độ giảm áp
Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU gửi dòng điện 5A đến cuộn dây của van điện, làm sinh ra một lực từ mạnh. Van 3 vị trí chuyển động lên phía trên, cửa “A” đóng trong khi cửa “B” mở .
Kết quả là, dầu phanh từ xi lanh bánh xe qua cửa “C” tới cửa “B” trong van điện 3 vị trí này và chảy về bình dầu.
Tên chi tiết
Hoạt động
Van điện 3 vị trí
Cửa “A” đóng
Cửa “B” mở
Mô tơ bơm
Hoạt động
b) Chế độ “Giữ”
Khi áp suất bên trong xi lanh bánh xe giảm hay tăng, cảm biến tốc độ gửi tín hiệu báo rằng tốc độ bánh xe đạt đến giá trị mong muốn, ECU cấp dòng điện 2A đến cuộn dây của van điện để giữ áp suất trong xi lanh bánh xe không đổi.
Tên chi tiết
Hoạt động
Van điện 3 vị trí
cửa “A” đóng
Cửa “B” đóng
Mô tơ bơm
Hoạt động
c) Chế độ “Tăng áp”
Khi tăng áp suất trong xi lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, ECU ngắt dòng điện cấp cho cuộn dây van điện. Vì vậy, cửa “A” của van điện 3 vị trí mở, và cửa “B” đóng. Nó cho phép dầu trong xi lanh phanh chính chảy qua cửa “C” trong van điện 3 vị trí đến xi llanh bánh xe. Mức độ tăng áp suất dầu được điều khiển nhờ lặp lại các chế độ “Tăng áp” và “Giữ”.
Tên chi tiết
Hoạt động
Van điện 3 vị trí
Cửa “ A” mở
Cửa “B” đóng
Mô tơ bơm
Hoạt động
III- ABS kết hợp với các hệ thống khác
3.1 ABS kết hợp với TRC:
Các bộ phận của hệ thống ABS + TRC
TRC (traction control system) là hệ thống điều khiển lực kéo được thiết kế để ngăn ngừa sự trượt quay của bánh xe chủ động.
Ôtô trượt quay khi tăng tốc đột ngột hoặc hoặc khi làm việc trên mặt đường có hệ số bám thấp. Kết quả là sẽ làm xấu đi tính năng lái và giảm tính ổn định của ôtô.
Sơ đồ tổng quát hệ thống TRC và ABS
3.1.1 Bộ chấp hành phanh TRC
a) Cấu tạo
Bộ chấp hành TRC bao gồm 1 cụm bơm để tạo ra áp suất dầu và 1 bộ chấp hành phanh để truyền áp suất dầu tới và xả ra khỏi các xi lanh phanh đĩa. Áp suất dầu trong các xi lanh phanh của bánh sau bên phải và trái được điều khiển riêng rẽ bởi bộ chấp hành ECU ABS và TRC.
-Cụm bơm bao gồm các chi tiết sau :
Chi tiết
Chức năng
Bơm
Hút dầu phanh từ bình dầu xy lanh chính, tăng áp suất của nó và đưa đến bình tích năng. Đây là bơm kiểu piston dẫn động bằng mô tơ
Bình tích năng
Tích dầu phanh bị nén bởi bơm và cung cấp đến các xy lanh phanh bánh xe trong quá trình hoạt động của hệ thống TRC. Bình tích áp cũng được điền khí N2 cao áp để bù lạI sự thay đổi thể tích dầu phanh.
Cấu tạo cụm bơm
Bộ chấp hành bướm ga phụ: Bộ chấp hành này được gắn ở họng gió. Nó điều khiển góc mở cánh bướm ga phụ từ ECU ABS và TRC vì vậy điều khiển được công suất của động cơ.
Cấu tạo: Gồm một nam châm vihx cửu, một cuộn dây và một trục roto. Nó là một moto bước.
Hoạt động:
TRC không hoạt động bướm ga mở hoàn toàn
TRC hoạt động cụ bộ bướm ga phụ mở 50%
TRC hoạt động hoàn toàn bướm ga phụ đóng hoàn toàn
-Bộ chấp hành phanh: Bộ chấp hành phanh gồm 4 chi tiết sau:
Chi tiết
Chức năng
Van điện cắt bình tích năng
Truyền áp suất dầu từ bình tích năng đến các xylanh phanh bánh xe trong quá trình TRC hoạt động.
Van điện cắt xylanh phanh chính
Khi áp suất dầu trong bình tích năng được truyền đến xylanh phanh đĩa, van điện này ngăn không cho dầu phanh hồi về xylanh phanh chính.
Van điện cắt bình dầu
Trong quá trình TRC hoạt động, van điện này hồI dầu phanh từ xylanh phanh bánh xe về bình dầu của xylanh chính.
Công tắc áp suất hay cảm biến áp suất
Theo dõi áp suất trong bình tích năng và gửI tín hiệu này đến ECU ABS và TRC. ECU sẽ điều khiển hoạt động của bơm trên cơ sở những tín hiệu này.
b.Hoạt Động
Sơ Sơ đồ khối
ECU ABS và TRC
Cảm biến tốc độ bánh xe
Bộ chấp hành phanh
-Trong quá trình phanh bình thường ( TRC không hoạt động )
Tất cả các van điện trong bộ chấp hành phanh TRC đêu tắt khi phanh
TRC đều tắt khi đạp phanh .
Khi đạp phanh với hệ thống TRC trong điều khiển này, áp suất dầu sinh ra trong xi lanh chính tác dụng lên các xi lanh phanh bánh xe qua van điện cắt xi lanh phanh chính và van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS. Khi nhả phanh, dầu phanh hồi từ xi lanh phanh bánh xe về xi lanh phanh chính.
Tên chi tiết
Van điện
Van
Van điện cắt xi lanh phanh chính
Tắt
Mở
Van điện cắt bình tích năng
Tắt
Đóng
Van điện cắt bình dầu phanh
Tắt
Đóng
Van điện 3 vị trí ABS
Tắt (0A)
Cửa "A" mở Cửa "B " đóng
-Trong quá trình tăng tốc (TRC hoạt động )
Nếu bánh sau bị trượt quay trong quá trình tăng tốc, ECU ABS và TRC điều khiển mô men xoắn của động cơ và phanh các bánh sau để tránh hiện tượng này.
Áp suất dầu trong xi lanh phanh bánh sau bên phải và trái được điều khiển riêng rẽ theo 3 chế độ (tăng áp, giữ, giảm áp), như mô tả sau đây:
Chế độ tăng áp:
Khi đạp ga và 1 bánh sau bắt đầu trượt, ECU phát tín hiệu để bật tất cả các van điện của bộ chấp hành TRC.
Cùng lúc đó van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS cũng chuyển sang chế độ tăng áp. Ở chế độ này, van điện cắt xi lanh phanh chính bật (đóng) và van điện cắt bình tích năng bật (mở). Nó làm cho dầu cao áp trong bình tích năng tác dụng lên xi lanh phanh bánh xe qua van điện cắt bình tích năng và van điện 3 vị trí trong ABS.
Khi công tắc áp suất phát hiện có sự giảm áp bình tích năng (không phụ thuộc vào hoạt động của TRC), ECU bật bơm TRC để tăng áp suất dầu.
Tên chi tiết
Van điện
Van
Van điện cắt xi lanh phanh chính
Bật
Đóng
Van điện cắt bình tích năng
Bật
Mở
Van điện cắt bình dầu phanh
Bật
Mở
Van điện 3 vị trí ABS
Tắt (0A)
Cửa "A" mở Cửa "B " đóng
Chế độ giữ:
Khi áp suất dầu trong các xi lanh phanh bánh sau tăng hay giảm đến giá trị yêu cầu, hệ thống được chuyển đến chế độ giữ. Sự thay đổi chế độ được thực hiện bằng cách thay đổi trạng thái van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS. Kết quả là, áp suất trong bình tích năng bị ngăn không cho thải ra ngoài, giữ nguyên áp suất dầu trong xi lanh bánh xe.
Tên chi tiết
Van điện
Van
Van điện cắt xi lanh phanh chính
Bật
Đóng
Van điện cắt bình tích năng
Bật
Mở
Van điện cắt bình dầu phanh
Bật
Mở
Van điện 3 vị trí ABS
Bật (2A)
Cửa "A" đóng Cửa "B " đóng
Chế độ giảm áp
Khi cần giảm áp suất dầu trong các xi lanh phanh bánh sau, ECU ABS và TRC chuyển van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS đến chế độ giảm áp. Nó làm cho áp suất dầu trong xi lanh phanh bánh xe hồi về bình dầu của xi lanh phanh chính qua van điện 3 vị trí của ABS và van điện cắt bình dầu. Kết quả là, Áp suất dầu giảm. Lúc này, bơm bộ chấp hành ABS vẫn không hoạt động.
Tên chi tiết
Van điện
Van
Van điện cắt xi lanh phanh chính
Bật
Đóng
Van điện cắt bình tích năng
Bật
Mở
Van điện cắt bình dầu phanh
Bật
Mở
Van điện 3 vị trí ABS
Bật (2A)
Cửa "A" đóng Cửa "B " mở
3.1.2 ECU ABS và TRC
Nó sử dụng các tín hiệu tốc độ từ 4 cảm biến tốc độ bánh xe và tính toán mức độ trượt giữa các bánh xe và mặt đường rồi giảm moment xoắn động cơ và tốc độ góc bánh xe một cách tương ứng, vì vậy điều khiển được tốc độ bánh xe. Bên cạnh đó ECU ABS và TRC có các chức năng kiểm tra ban đầu, chuẩn đoán và dự phòng.
Điều khiển tốc độ xe:
ECU liên tục nhận được tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe và nó cũng liên tục tính tốc độ của từng bánh xe. Cùng lúc đó nó ước lượng tốc độ xe trên cơ sở tốc độ của 2 bánh trước và đặt ra một ra một tốc độ điều khiển tiêu chuẩn.
Nếu đập ga đột ngột trên đường trơn và các bánh sau (bánh chủ động) bắt đầu trượt quay, tốc độ bánh sau sẽ vượt quá tốc độ tiêu chuẩn. Vì vậy ECU gửi tín hiệu đóng bướm ga phụ đến bộ chấp hành bướm ga phụ. Cùng lúc đó nó gửi tín hiệu đến bộ chấp hành phanh TRC và để cấp dầu phanh đến xylanh bánh sau. Van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS được chuyển chế độ áp suất bánh sau vì vậy bánh sau không bị trượt quay.
Khi khởi hành hay tăng tốc đột ngột, nếu các bánh sau trượt quay, tốc độ của chúng sẽ không khớp với tốc độ quay của bánh trước. ECU ABS và TRC biết được tình trạng này và sẽ kích hoạt hệ thống TRC.
ECU ABS và TRC đóng bướm ga phụ, giảm lượng khí nạp và vì vậy giảm moment xoắn của động cơ.
Cùng lúc đó nó điều khiển các van điện bộ chấp hành phanh TRC và đặt bộ chấp hành ABS ở chế độ tăng áp. Áp suất dầu phanh trong bình tích năng TRC tới lúc này, cung cấp áp suất thích hợp tác dụng các xylanh bánh xe để tạo hiệu quả phanh.
Khi phanh bắt đầu tác dụng, sự tăng tốc của các bánh sau bắt đầu giảm thì ECU ABS và TRC chuyển van 3 vị trí ABS về chế độ giữ áp.
Nếu sự tăng tốc của các bánh sau giảm quá nhiều, nó chuyển van đến chế độ giảm áp làm giảm áp suất dầu phanh đến các xilanh phanh bánh sau và khôi phục lại sự tăng tốc của các bánh sau.
Đồ thị mô tả hoạt động của ECU ABS và TRC điều khiển tốc độ bánh xe
Bên cạnh đó hệ thống này cũng có chức năng: điều khiển các rơle, chức năng kiểm tra ban đầu, chức năng tự chuẩn đoán, chức năng dự phòng cũng tương tự như ECU ABS.
3.2 ABS kết hợp với BA (Brake assist)
3.2.1 Cấu tạo
Hệ thống bao gồm 10 van trong đó có 2 van trợ lực phanh BA, 4 van giữ áp, 4 van giảm áp được chia đều cho 2 bánh xe 1 bánh trước 1 bánh sau.
3.2.2 Nuyên lý hoạt động
Các chế độ hoạt động của ABS có BA:
Ở chế độ phanh bình thường: hệ thống hoạt động bình thường lúc này bơm trong bộ chấp hành không hoạt động, Cửa van BA mở và cửa van giữ mỏ dầu đi từ van BA qua van giữ rồi đến các xilanh bánh xe.
Ở chế độ phanh gấp thì ABS hoạt động:
Chế độ giảm áp:
ECU gửi điện áp đến bơm và mở van BA và điện áp đến van giảm áp mở làm cho dầu từ các xilanh bánh xe được bơm trở về bình chứa và gửi điện áp đến van giữ làm đóng van này. Làm giảm áp suất trong các xilanh bánh xe.
Ở chế độ giữ áp: ECU gữi tín hiệu điện áp đến van giữ làm đóng cửa van này lại và cũng gửi điện áp đến bơm, và ngắt điện áp đến van giảm áp đóng van này lại, làm áp suất trong xilanh bánh xe được giữ lại.
Ở chế độ tăng áp: ở chế độ này chỉ khác với chế độ ABS chưa hoạt động là ECU ngắt tín hiệu đến van BA, van giữ và van giảm áp nhưng lại cấp điện áp đến bơm.
IV Hệ thống phanh khí kiểu tang trống có ABS
- Cảm biến tốc độ xe
- Roto gắn trên bánh xe
- Hộp ECU
- Van ABS
- Van phân phối
- Bầu phanh
Về cấu trúc không khác gì nhiều so với hệ thống phanh khí trên xe tải, nhưng hệ thống này có thêm van điều biến ABS, các cảm biến tốc độ bánh xe và hộp ECU để điều khiển lực phanh.
Hộp ECU:
ECU sẽ nhận và phân giải các xung điện thế được phát ra từ các cảm biến khi răng roto quay đi qua cảm biến và sử dụng thông tin này để đưa ra quyết định: bánh xe nào bị bó cứng và khi nào thì van điều biến ABS hoạt động.
ECU kết nối với lại các cảm biến, van điều biến ABS, nguồn điện, …Trong suốt quá trình phanh ECU luôn sử dụng xung điện áp từ cảm biến để theo dõi tốc độ của xe. Nếu ECU quyết định xung mà nhỏ nhất gây ra bó phanh thì các chu kỳ của van điều biến ABS hiệu chỉnh áp suất không khí cần thiết để cung cấp cho phanh tốt nhất.
Van điều biến ABS:
ECU điều khiển van điều biến một trong hai chế độ sau: thay đổi áp suất đến bầu phanh hoặc giữ áp suất.
Tuy nhiên nó không tự động phanh, hoặc tăng áp suất phanh cao hơn người lái cung cấp.
Đặc trưng của van này gồm 2 solenoid thường thì nó có 3 lỗ: lỗ cấp, lỗ phân phối, và lỗ xả.
+ Lỗ cấp lấy không khí từ nguồn cấp như bình trích trữ
+ Lỗ phân phối cho không khí đi đến bầu phanh
+ Lỗ xả là xả không khí ra ngoài từ bầu phanh
Cảm biến tốc độ: Bao gồm hai bộ phận chính là bộ kích từ và bộ phận thu từ, ngoài ra còn có các bộ phận khác dây dẫn kết nối và thiết bị lắp ghép.
+ Bộ kích từ (roto) được gắn trên bánh xe và có khắc rãnh thường thì có khoảng 100 rãnh và cũng phụ thuộc vào nhà thiết kế.
+ Bộ phận thu từ gọi là cảm biến cuộn dây và nam châm nó tạo ra tín hiệu xung điện khi các rãnh trên roto đi qua trước nó. ECU sẽ sử dụng các xung này để đo tốc độ bánh xe.
Trên các xe chỉ có cầu sau không có kéo romooc thì các cảm biến gắn trên cầu, nếu có romooc thì các cảm biến cũng được gắn trên các bánh xe.
Vị trí các bộ phận cảm biến gắn trên bánh xe
Vị trí các cảm biến gắn trên các cầu
4.2 Nguyên lý hoạt động:
Các cảm biến thu tín hiệu xung điện và gữi nó đến ECU để cấp cho ECU tốc độ bánh xe. Khi xung gữi đến cho ECU biết bánh xe nào đang chuẩn bị bó cứng thì ECU sẽ gữi tín hiệu đến van điều biến để giảm hoặc giữ áp suất phanh của bánh xe đang chuẩn bị bó cứng. Sau khi ECU điều khiển lực phanh xong thì nó sẽ tìm kiếm lực phanh lớn nhất có nguy cơ gây ra bó cứng phanh để nó điều chỉnh.
Khi ECU hoạt động để điều biến áp suất phanh, nó sẽ tắt phanh phụ cho đến khi nguy cơ bó phanh không còn.
ECU tiếp tục tự kiểm tra hoạt động, nếu phát hiện ra hư hỏng xảy ra ở phần điện thì nó sẽ ngắt các phần của hệ thống ảnh hưởng đến ABS hoặc giữ nguyên chương trình ABS. khi sự cố xảy ra thì đèn ABS sẽ báo.
V - Hệ thống phanh khí kiểu đĩa ABS
5.1 Cấu tạo
1- ECU ABS, 2- Van điều khiển áp suất, 3- Van rơle, 4-Cảm biến góc lái, 5-Cảm biến gia tốc ngang và dọc, 6-Van phân phối trên bàn đạp phanh, 7-Cảm biến tốc độ xe, 8- Phanh kiểu lò xo, 9- Bầu phanh, 10-Đĩa phanh, V1 và V2 không khí từ bình tích trữ tới, HBV dòng khí sử dụng thắng tay.
Lắp ráp trên khung
Van phân phối cầu sau: Dùng để phân phối khí nén đến các xilanh bánh xe. Sử dụng điện áp 12V đến 24V.
Van điều khiển áp suất: Dùng để điều khiển áp suất đến các bầu phanh: tăng, giữ, hoặc giảm áp. Sử dụng điện áp từ 12V đến 24V
5.2 Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý hoạt động không khác gì đối với hệ thống phanh khí tang trống, nhưng nó phải tích hợp tất cả các cảm biến của hệ thống lái, cảm biến gia tốc, cảm biến tốc độ, …để điều khiển lực phanh cho phù hợp.
Tín hiệu ra
Các van điều khiển áp suất
Các van rơle
Tín hiệu vào
Cảm biến tốc độ xe
Cảm biến góc lái
Nguồn cấp 12V
ECU
VI- EBS (electronically controlled braking system) trên hệ thống phanh điện khí nén
6.1 Giới thiệu
Với việc có thêm hệ thống này thì các mức hao mòn đều giảm xuống, bởi vì nhiệt độ khi phanh được giảm xuống đồng thời hiệu quả phân phối phanh cũng tốt hơn. Vì nó được tích hợp cả ABS và ASR (anti-slip control).
Hệ thống này được giới thiệu năm 1996 và được chạy thử nghiệm với xe chở hàng, xe tải và các nhà chế tạo đã thành công khi hệ thống này hoạt động rất tốt nó có tính an toàn cao và độ chính xác khi phanh rất tốt.
Do hệ thống này kết hợp ABS với hệ thống điều khiển bằng điện nên rất chính xác và an toàn.
1-Bộ phân phối khí
2-Bộ phát tín hiệu phanh
3-Hộp điều khiển
4-Van rơle phân phối
5-Bộ điều biến đến các cầu
6-Van ABS
7-Các cảm biến
8- Van điều khiển romoc
9-Van điều khiển phanh đậu xe
10-Van xả khí
Các loại xe sử dụng ABS trong hệ thống phanh
Chức năng của từng chi tiết:
+ Bộ phận phân phối khí là dùng để phân phối các dòng khí đến các bộ phận trong hệ thống bao gồm: máy nén, bình tích trữ, đường ống phân phối.
+ Bộ phát tín hiệu tạo ra tín hiệu điện và van làm trễ không khí qui định từ bàn đạp phanh báo cho hộp điều khiển khi bắt đầu phanh.
+ Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ các cảm biến rồi quyết định đóng mở van nào cho hợp lý. Có các loại khác nhau để điều khiển ví dụ: loại 4 cảm biến 3 van phân phối (4S/3M), 4 cảm biến 4 van phân phối (4S/4M), 6 cảm biến 6 van phân phối (6S/6M).
+ Van rơle phân phối để điều khiển áp suất cầu trước với van điều khiển ABS gắn phía sau.
+ Bộ điều biến cầu dùng điều khiển áp suất cầu sau.
+ Van ABS có tác dụng giảm, giữ, tăng áp suất đến các bầu phanh bánh xe.
+ Van điều khiển romoc để điều khiển các bầu phanh của các bánh xe romoc khi xe kéo romoc.
+ Van xả khí là khi còn phanh nữa khí sẽ thoát ra theo van này.
+ Các cảm biến tốc độ xe nhận tín hiệu từ roto gắn trên bánh xe để gửi tín hiệu dạng xung điện thế vè hộp để hộp nhận biết và hộp so sánh với chuẩn để đưa ra chế độ thích hợp.
+ Giắc nối từ hộp nối đến các bộ phận chấp hành các van các cảm biến
6.3 Nguyên lý hoạt động:
Về nguyên lý hoạt động thì nó không khác gì với hệ thống phanh ABS khí bình thường. Nhưng nó ổn định hơn ABS và xử lý nhanh hơn nhờ điều khiển nhiều hệ thống trên xe được nhiều thông tin từ xe.
Tín hiệu vào
Bộ phát tín hiệu phanh
Điện áp cấp vào từ 12 đến 14V
Tín hiệu ra
Van rơle phân phối
Bộ điều biến đến các cầu Van ABS
Van điều khiển romoc
Phanh bằng động cơ
Hộp số
Hệ thống phanh phụ
So sánh EBS với phanh khí thường:
+ Hiệu quả phanh tốt hơn
+ Thời gian bảo dưỡng lâu hơn
+ Độ chính xác cao
+ Độ an toàn cao
Xe không có EBS
Xe có EBS
Đường đặc tính so sánh khoảng cách phanh của EBS và phanh khí thường.
Hình bên dưới cho thấy rõ khoảng cách của xe khi phanh trên xe có EBS thì ngắn hơn hệ thống phanh thường.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình lý thuyết khung gầm ô tô (ĐHCN tp.HCM)
2. Toyota training (team 2)
3. Cẩm nang sửa chửa ô tô.
4. Giáo trình kỹ thuật sửa chữa động cơ – Lê Xuân Tới Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật tp.HCM.
5. Và các tài liệu ebook khác.
