Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống phanh chống bó cứng ABS (viết tắt của từ Anti Lock Brake System) là hệ thống an toàn trên ô tô. ABS là hệ thống phanh được điều khiển điện tử giúp bánh xe không bị bó cứng trong những tình huống khẩn cấp cần giảm tốc. Điều này sẽ ngăn chặn hiện tượng trượt bánh và giúp người lái dễ dàng kiểm soát hướng đánh lái hơn. Đảm bảo sự ổn định của thân xe. Đối với những xe không được trang bị hệ thống phanh ABS rất dễ xảy ra tình trạng trượt bánh, do độ bám của bánh xe thấp hơn mức cho phép, lực truyền xuống bánh xe không giúp xe tiến lên được và ngược lại dễ mất kiểm soát.
CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG PHANH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 5.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE ABS: 5.1.1 Tổng quan: Hệ thống phanh (Brake System) cấu an toàn chủ động ôtô, dùng để giảm tốc độ hay dừng đỗ ôtô trường hợp cần thiết Nó cụm tổng thành đóng vai trò quan trọng việc điều khiển ôtô đường Chất lượng hệ thống phanh ôtô đánh giá thông qua tính hiệu phanh (thể qua tiêu quãng đường phanh, gia tốc chậm dần, thời gian phanh lực phanh), đồng thời đảm bảo tính ổn định chuyển động ôtô phanh Khi ôtô phanh gấp hay phanh loại đường có hệ số bám thấp đường trơn, đường đóng băng, tuyết dễ xảy tượng sớm bị hãm cứng bánh xe, tức tượng bánh xe bị trượt lết đường phanh Khi đó, quãng đường phanh dài hơn, tức hiệu phanh thấp đi, đồng thời, dẫn đến tình trạng tính ổn định hướng khả điều khiển ôtô Nếu bánh xe trước sớm bị bó cứng, xe chuyển hướng theo điều khiển tài xế; bánh sau bị bó cứng, khác hệ số bám bánh trái bánh phải với mặt đường làm cho đuôi xe bị lạng, xe bị trượt ngang Trong trường hợp xe phanh quay vòng, tượng trượt ngang bánh xe dễ dẫn đến tượng quay vòng thiếu hay quay vòng thừa làm tính ổn định xe quay vòng Để giải vấn đề nêu trên, phần lớn ô tô trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe phanh, gọi hệ thống “Anti-lock Braking System” - ABS Hệ thống chống tượng bị hãm cứng bánh xe cách điều khiển thay đổi áp suất dầu tác dụng lên cấu phanh bánh xe để ngăn không cho chúng bị hãm cứng phanh đường trơn hay phanh gấp, đảm bảo tính hiệu tính ổn định ôtô trình phanh Ngày nay, hệ thống ABS giữ vai trò quan trọng thiếu hệ thống phanh đại, trở thành tiêu chuẩn bắt buộc phần lớn nước giới 5.1.2 Lịch sử phát triển: Để tránh tượng bánh xe bị hãm cứng trình phanh lái xe đường trơn, người lái xe đạp phanh cách nhịp liên tục lên bàn đạp phanh để trì lực bám, ngăn không cho bánh xe bị trượt lết đồng thời điều khiển hướng chuyển động xe Về bản, chức hệ thống phanh ABS giống hiệu quả, độ xác an toàn cao ABS sử dụng lần máy bay thương mại vào năm 1949, chống tượng trượt khỏi đường băng máy bay hạ cánh Tuy nhiên, kết cấu ABS lúc cồng kềnh, hoạt động không tin cậy không tác động đủ nhanh tình Trong trình phát triển, ABS cải tiến từ loại khí sang loại điện loại điện tử Vào thập niên 1960, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, vi mạch điện tử (microchip) đời, giúp hệ thống ABS lần lắp ôtô vào năm 1969 Sau đó, hệ thống ABS nhiều công ty sản xuất ôtô nghiên cứu đưa vào ứng dụng từ năm 1970s Công ty Toyota sử dụng lần cho xe Nhật từ năm 1971, hệ thống ABS kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau Nhưng phải đến thập niên 1980s hệ thống phát triển mạnh nhờ hệ thống điều khiển kỹ thuật số, vi xử lý (digital microprocessors/microcontrollers) thay cho hệ thống điều khiển tương tự (analog) đơn giản trước Lúc đầu hệ thống ABS lắp xe du lịch cao cấp, đắt tiền, trang bị theo yêu cầu theo thị trường Dần dần hệ thống đưa vào sử dụng rộng rãi hơn, đến ABS gần trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất loại xe tải, số xe du lịch cho phần lớn loại xe hoạt động vùng có đường băng, tuyết dễ trơn trượt Hệ thống ABS không thiết kế hệ thống phanh thủy lực, mà ứng dụng rộng rãi hệ thống phanh khí nén xe tải xe khách lớn Nhằm nâng cao tính ổn định tính an toàn xe chế độ hoạt động xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, vào đường vòng với tốc độ cao, phanh trường hợp khẩn cấp,… hệ thống ABS thiết kế kết hợp với nhiều hệ thống khác: Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống kiểm soát lực kéo - Traction control (hay ASR) làm giảm bớt công suất động phanh bánh xe để chống tượng bánh xe bị trượt lăn chỗ xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bỡi điều làm tổn hao vô ích phần công suất động tính ổn định chuyển động ôtô Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake force Distribution) nhằm phân phối áp suất dầu phanh đến bánh xe phù hợp với chế độ tải trọng chế độ chạy xe Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BAS (Brake Assist System) làm tăng thêm lực phanh bánh xe để có quãng đường phanh ngắn trường hợp phanh khẩn cấp Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống ổn định ôtô điện tử (ESP), tác dụng dừng xe, mà can thiệp vào trình tăng tốc chuyển động quay vòng ôtô, giúp nâng cao hiệu suất chuyển động ôtô trường hợp Ngày nay, với phát triển vượt bậc hỗ trợ lớn kỹ thuật điện tử, ngành điều khiển tự động phần mềm tính toán, lập trình cực mạnh cho phép nghiên cứu đưa vào ứng dụng phương pháp điều khiển ABS điều khiển mờ, điều khiển thông minh, tối ưu hóa trình điều khiển ABS Các công ty BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX công ty đầu việc nghiên cứu, cải tiến chế tạo hệ thống ABS cho ô tô 5.2 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ABS THEO KIỂU ĐIỀU KHIỂN ABS điều khiển theo phương pháp sau: 5.2.1 Điều khiển theo ngưỡng trượt: - Điều khiển theo ngưỡng trượt thấp (slow mode): Ví dụ: bánh xe trái phải chạy phần đường có hệ số bám khác ECU chọn thời điểm bắt đầu bị hãm cứng bánh xe có khả bám thấp, để điều khiển áp suất phanh chung cho cầu xe Lúc này, lực phanh bánh xe nhau, giá trị lực phanh cực đại bánh xe có hệ số bám thấp Bánh xe bên phần đường có hệ số bám cao nằm vùng ổn định đường đặc tính trượt lực phanh chưa đạt cực đại Vì vậy, cách cho tính ổn định cao, hiệu phanh thấp lực phanh nhỏ - Điều khiển theo ngưỡng trượt cao (high mode): ECU chọn thời điểm bánh xe có khả bám cao bị hãm cứng để điều khiển chung cho cầu xe Trước đó, bánh xe phần đường có hệ số bám thấp bị hãm cứng phanh Cách cho hiệu phanh cao tận dụng hết khả bám bánh xe, tính ổn định 5.2.2 Điều khiển độc lập hay phụ thuộc: - Trong loại điều khiển độc lập, bánh xe đạt tới ngưỡng trượt, tức bắt đầu có xu hướng bị bó cứng điều khiển riêng bánh - Trong loại điều khiển phụ thuộc, ABS điều khiển áp suất phanh chung cho hai bánh xe cầu hay xe theo tín hiệu chung, theo ngưỡng trượt thấp hay ngưỡng trượt cao 5.2.3 Điều khiển theo kênh: - Loại kênh: Hai bánh sau điều khiển chung (có ABS hệ đầu, trang bị ABS cho hai bánh sau dễ bị hãm cứng hai bánh trước phanh) - Loại kênh: Một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe trước, kênh điều khiển chung cho hai bánh xe sau Hoặc kênh điều khiển cho hai bánh chéo - Loại kênh: Hai kênh điều khiển độc lập cho hai bánh trước, kênh lại điều khiển chung cho hai bánh sau - Loại kênh: Bốn kênh điều khiển riêng rẽ cho bánh Hiện loại ABS điều khiển theo kênh sử dụng rộng rãi Ưu nhược điểm loại thể qua phương án bố trí sau 5.3 CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA ABS Việc bố trí sơ đồ điều khiển ABS phải thỏa mãn đồng thời hai yếu tố: - Tận dụng khả bám cực đại bánh xe với mặt đường trình phanh, nhờ làm tăng hiêäu phanh tức làm giảm quãng đường phanh - Duy trì khả bám ngang vùng có giá trị đủ lớn nhờ làm tăng tính ổn định chuyển động (driving stability) ổn định quay vòng (steering stability) xe phanh (xét theo quan điểm độ trượt) Kết phân tích lý thuyết thực nghiệm cho thấy: ABS, hiệu phanh ổn định phanh phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn sơ đồ phân phối mạch điều khiển mức độ độc lập hay phụ thuộc việc điều khiển lực phanh bánh xe Sự thỏa mãn đồng thời hai tiêu hiệu phanh tính ổn định phanh xe phức tạp, tùy theo phạm vi điều kiện sử dụng mà chọn phương án điều khiển khác Hình 5-1 trình bày phương án bố trí hệ thống điều khiển ABS bánh xe phân tích theo quan điểm hiệu ổn định phanh 5.3.1 Phương án 1: ABS có kênh với bánh xe điều khiển độc lập ABS có cảm biến bố trí bốn bánh xe van điều khiển độc lập, sử dụng cho hệ thống phanh bố trí dạng mạch thường ( mạch dẫn động cho hai bánh xe cầu trước, mạch đẫn động cho hai bánh xe cầu sau) Với phương án này, bánh xe tự động hiệu chỉnh lực phanh cho nằm vùng có khả bám cực đại nên hiệu phanh lớn Tuy nhiên phanh đường có hệ số bám trái phải không moment xoay xe lớn khó trì ổn định hướng cách hiệu chỉnh tay lái Ổn định quay vòng giảm nhiều Vì với phương án cần phải bố trí thêm cảm biến gia tốc ngang để kịp thời hiệu chỉnh lực phanh bánh xe để tăng cường tính ổn định chuyển động ổn định quay vòng phanh 5.3.2 Phương án 2: ABS có kênh điều khiển mạch phanh bố trí chéo Sử dụng cho hệ thống phanh có dạng bố trí mạch chéo (một buồng xy lanh phân bố cho bánh trước bánh sau chéo nhau) ABS có cảm biến bố trí bánh xe van điều khiển Trong trường hợp này, bánh trước điều khiển độc lập, bánh sau điều khiển chung theo ngưỡng trượt thấp, tức bánh xe có khả bám thấp định áp lực phanh chung cho cầu sau Phương án loại bỏ mô men quay vòng cầu sau, tính ổn định tăng hiệu phanh giảm bớt 5.3.3 Phương án 3: ABS có kênh điều khiển Trong trường hợp bánh xe sau điều khiển theo ngưỡng trượt thấp, cầu trước chủ động có hai phương án sau: - Đối với xe có chiều dài sở lớn moment quán tính trục đứng qua trọng tâm xe cao – tức có nhiều khả cản trở độ lệch hướng phanh, cần sử dụng van điều khiển chung cho cầu trước cảm biến tốc độ đặt vi sai Lực phanh hai bánh xe cầu trước điều chỉnh theo ngưỡng trượt thấp Hệ thống cho tính ổn định phanh cao hiệu phanh lại thấp - Đối với xe có chiều dài sở nhỏ moment quán tính thấp để tăng hiệu phanh mà đảm bảo tính ổn định, người ta hai bánh trước điều khiển độc lập Tuy nhiên phải sử dụng phận làm chậm gia tăng moment xoay xe Hệ thống sử dụng cảm biến tốc độ đặt bánh xe a Phương án b Phương án c Phương án d Phương án e Phương án f Phương án Hình 5-1: Các phương án điều khiển ABS 5.3.4 Các phương án 4,5,6: Đều loại có hai kênh điều khiển Trong đó: - Phương án tương tự phương án Tuy nhiên cầu trước chủ động điều khiển theo mode chọn cao, tức áp suất phanh điều chỉnh theo ngưỡng bánh xe bám tốt Điều làm tăng hiệu phanh tính ổn định lại moment xoay xe lớn - Phương án 5, cầu có cảm biến đặt bánh xe chéo để điều khiển áp suất phanh chung cho cầu Cầu trước điều khiển theo ngưỡng trượt cao, cầu sau điều khiển theo ngưỡng trượt thấp - Phương án sử dụng cho loại mạch chéo Với hai cảm biến tốc độ đặt cầu sau, áp suất phanh bánh xe chéo Ngoài bánh xe cầu sau điều khiển chung theo ngưỡng trượt thấp Hệ thống tạo độ ổn định cao hiệu phanh thấp Quá trình phanh quay vòng chịu ảnh hưởng việc bố trí phương án điều khiển ABS: - Nếu việc điều khiển phanh tất bánh xe độc lập quay vòng lực phanh bánh xe lớn tải trọng chúng tăng lên quay vòng Điều tạo moment xoay xe cầu làm tăng tính quay vòng thiếu - Nếu độ trượt cầu trước cầu sau không trình phanh (do kết việc chọn ngưỡng trượt thấp hay cao cầu, phân bố tải trọng cầu phanh) tạo trượt ngang không đồng cầu Nếu cầu trước trượt ngang nhiều làm tăng tính quay vòng thiếu, ngược lại cầu sau trượt ngang nhiều làm tăng tính quay vòng thừa 5.3.5 Một số sơ đồ bố trí thực tế Khoá điện Rơle cuộn dây Đèn báo LSP & BV ABS ECU AM1 ALT MAIN Hộp cấu lái Cảm biến gia tốc Bộ chấp hành Xi-lanh bánh sau Cảm biến tốc độ Xi-lanh Bơm trợ lực lái bình chứa dầu Hình 5.2: Sơ đồ hệ thống phanh ABS điều khiển bánh sau Xi lanh Bộ chấp hành ABS Van chiều Bơm van chiều Van điện ba vị trí Cảm biến G ABS ECU Xi lanh bánh xe trước trái Xi lanh bánh xe trước phải Cảm biến tốc độ Xi lanh baùnh Xi lanh baùnh xe sau traùi xe sau phải Hình 5.3: Sơ đồ hệ thống phanh ABS điều khiển tất bánh Hình 5.4 : Sơ đồ hệ thống phanh ABS van điện vị trí Van điện ba vị trí Cảm biến tốc độ bánh xe Xi lanh bánh xe trước bên phải Van điện ba vị trí Mô tơ bơm Xi lanh bánh xe trước bên trái Xi lanh bánh xe sau bên phải Xi lanh bánh xe sau bên trái Hình 5.5: Sơ đồ hệ thống phanh ABS van vị trí 5.4 CẤU TRÚC HỆ THỐNG PHANH ABS: Cấu trúc hệ thống phanh ABS trình bày hình 5.6 2 1 Hình 5.6: Sơ đồ hệ thống phanh ABS xe Cảm biến tốc độ bánh xe Xi lanh Xi lanh cụm thủy lực Hộp điều khiển Đèn báo ABS Nguyên lý: Khi xe chuyển động tốc độ không đổi, tốc độ xe bánh xe (nói cách khác bánh xe không trượt) Tuy nhiên người lái đạp phanh để giảm tốc độ, tốc độ bánh xe giảm từ từ tốc độ thân xe lúc chuyển động nhờ quán tính Sự khác Lực phanh Dung sai trượt ABS :Lực phanh :Lực quay vòng Bê tông khô Lực quay vòng tốc độ thân xe tốc độ bánh xe biểu diễn hệ số gọi hệ số trượt Tốc độ xe – tốc độ bánh xe Hệ số trượt = x100% Tốc độ xe Nhựa asphalt ướt Bê tông khô Nhựa asphalt Tuyết ướt Tuyết 20 60 80 100 40 Hệ số trượt(%) Hình 5.7: Đồ thị mối quan hệ lực phanh hệ số trượt Hình 5.7 đường đặc tính trượt, thể mối quan hệ hệ số bám dọc x hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối bánh xe ứng với loại đường khác Từ đồ thị trên, rút số nhận xét sau: - Các hệ số bám dọc x hệ số bám ngang y thay đổi theo độ trượt Lúc đầu, tăng độ trượt hệ số bám dọc x tăng lên nhanh chóng đạt giá trị cực đại khoảng độ trượt =10 30% Nếu độ trượt tiếp tục tăng x giảm, độ trượt = 100% (lốp xe bị trượt lết hoàn toàn phanh) hệ số bám dọc x giảm 20 30% so với hệ số bám cực đại Khi đường ướt giảm nhiều nữa, đến 50 60% Đối với hệ số bám ngang y, giảm nhanh độ trượt tăng, trạng thái trượt lết hoàn toàn y giảm xuống gần không - Hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại x max giá trị độ trượt tối ưu 0 Thực nghiệm chứng tỏ ứng với loại đường khác giá trị 0 thường nằm chung giới hạn từ 10 30 % Ở giá trị độ trượt tối ưu 0 này, đảm bảo hệ số bám dọc x có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang y có giá trị cao - Vùng a gọi vùng ổn định, ứng với bắt đầu phanh, vùng b vùng không ổn định đường đặc tính trượt Ở hệ thống phanh thường, độ trượt tăng đến giới hạn bị hãm cứng = 100% (vùng b), thực tế sử dụng x < x max nên chưa tận dụng hết khả bám (khả tiếp nhận phản lực tiếp tuyến P = Zb ) - Ở hệ thống phanh thường, phanh đến giới hạn bị hãm cứng = 100% hệ số bám ngang y giảm xuống gần không, chí loại đường có hệ số bám dọc cao đường bêtông khô, nên khả bám ngang không nữa, cần lực ngang nhỏ tác dụng đủ làm cho xe bị trượt ngang, không tốt phương diện ổn định phanh Như vậy, giữ cho trình phanh xảy độ trượt bánh xe 0 đạt lực phanh cực đại Ppmax = xmax Gb, nghóa hiệu phanh cao đảm bảo độ ổn định tốt phanh nhờ y giá trị cao Một hệ thống phanh chống hãm cứng (ABS) thiết kế để thực mục tiêu 5.5 QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CỦA ABS 5.5.1 Yêu cầu hệ thống điều khiển ABS Một hệ thống ABS hoạt động tối ưu, đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng phanh ôtô phải thỏa mãn đồng thời yêu cầu sau: - Trước hết, ABS phải đáp ứng yêu cầu an toàn liên quan đến động lực học phanh chuyển động ôtô - Hệ thống phải làm việc ổn định có khả thích ứng cao, điều khiển tốt suốt dải tốc độ xe loại đường (thay đổi từ đường bêtông khô có bám tốt đến đường đóng băng có bám kém) - Hệ thống phải khai thác cách tối ưu khả phanh bánh xe đường, giữ tính ổn định điều khiển giảm quãng đường phanh Điều không phụ thuộc vào việc phanh đột ngột hay phanh từ từ người lái xe - Khi phanh xe đường có hệ số bám khác moment xoay xe quanh trục đứng qua trọng tâm xe luôn xảy tránh khỏi, với hỗ trợ hệ thống ABS, làm cho tăng chậm để người lái xe có đủ thời gian bù trừ moment cách điều chỉnh hệ thống lái cách dễ dàng - Phải trì độ ổn định khả lái phanh lúc quay vòng - Hệ thống phải có chế độ tự kiểm tra, chẩn đoán dự phòng, báo cho lái xe biết hư hỏng chuyển sang làm việc hệ thống phanh bình thường 5.5.2 Phạm vi điều khiển ABS Mục tiêu hệ thống ABS giữ cho bánh xe trình phanh có độ trượt thay đổi giới hạn hẹp quanh giá trị o ( = 10 -30%, đồ thị đặc tính trượt), gọi phạm vi điều khiển hệ thống ABS Khi đó, hiệu phanh cao (lực phanh đạt cực đại giá trị xmax) đồng thời tính ổn định xe tốt (y đạt giá trị cao), thỏa mãn yêu cầu hệ 10 Sơ đồ mạch điện ABS + TRC Đèn báo phanh Côn g tắc Côn g tắc báo phanh tay mức dầu phanh Cầu chì STOP Cầu chì GAUGE Đèn phanh Đèn ABS ECU -IG ECU +B IG Rơle phanh TRC BAT LBL1 IG1 PKB AM1 FL WA STP Đèn báo vị trí cần số (số ‘P’) Đèn báo vị trí cần số (số ‘N’) PL NL Côn g tắc TRC Bộ chấp hành phanh TRC TSR TRC TDCL CSW WT ND SAC SMC SRC PR TC D/G TS E2 Rơle bướm ga TRC Đèn check BM or BTH TTR ABS FL Giắc kiểm tra TR5 TMR IDL1 Cảm biến vị trí bướm ga IDL1 E2 Môtơ bơm TRC M W MTT ML+ ML- Giắc sửa chữa ACM A A B B MR R- BCM IDL2 VTH VSH TR2 NEO FR+ SR SFR FRFL+ SFL SRR FLRR+ SRL RRRL+ MT M AST RL- VTA1 VC VTA2 IDL2 VTH VSH TR2 NEO Cảm biến tốc độ bánh trước phải Cảm biến tốc độ bánh trước trái Cảm biến tốc độ bánh sau phải Cảm biến tốc độ bánh sau trái GND GND E1 E1 Hình 5.38: Sơ đồ mạch điện hệ thống phanh ABS + TRC 41 Bộ chấp hành bướm ga phụ Bộ chấp hành gắn họng gió Nó điều khiển góc mở bướm ga phụ từ ECU ABS TRC điều khiển công suất động Bướm ga Bướm ga phụ Bánh cam Bánh dẫn động Bộ chấp hành bướm ga phụ Hình 5.39: Vị trí chấp hành bướm ga phụ Cấu tạo: Bộ chấp hành bướm ga phụ gồm nam châm vónh cửu, cuộn dây trục rôto Bộ chấp hành môtơ bước, quay tín hiệu từ ECU ABS TRC Một bánh chủ động gắn từ trục rôto để dẫn động bánh cam ( gắn đầu trục bướm ga phụ), điều góc mở bướm ga phụ Cuộn dây Bánh dẫn động Trục rôto Nam châm vónh cửu Hình 5.40: Cấu tạo chấp hành bướm ga Hoạt động: -TRC không hoạt động bướm ga mở hoàn toàn 42 Bánnhh ră rănnggcam cam Bánh dẫn động Đếnn buồ Đế buồnngg khí nạ khí nạpp Bướ Bướm m ga gachính Bướ Bướm m ga gaphụ phụ Hình 5.41: Vị trí bướm ga phụ mở hoàn toàn -TRC hoạt động cục bướm ga phụ mở 50% Hình 5.42: Vị trí bướm ga phụ mở 50% -TRC hoạt động hoàn toàn bướm ga phụ đóng hoàn toàn Hình 5.43: Vị trí bướm ga phụ đóng hoàn toàn Cảm biến vị trí bướm ga phụ Cảm biến gắn với trục bướm ga phụ Nó biến đổi góc mở bướm ga phụ thành tín hiệu điện áp gởi tín hiệu tới ECU ABS TRC qua ECU ECT động Tiếp điểm cho vị trí tín hiệu bướm ga Điện trở Mở Đóa tiếp điểm IDL2 Đóng Tiếp điểm cho tính hiệu IDL Hình 5.44: Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga 43 Bộ chấp hành phanh TRC Cấu tạo: Bộ chấp hành phanh TRC bao gồm cụm bơm để tạo áp suất dầu chấp hành phanh để truyền áp suất dầu tới xả khỏi xi lanh phanh đóa Áp suất dầu xi lanh bánh sau bên phải trái điều khiển riêng rẽ chấp hành ABS theo tín hiệu từ ECU ABS TRC Cụm bơm: Cụm bơm gồm chi tiết sau: Chi tiết Chức Bơm Hút dầu phanh từ bình dầu xi lanh phanh chính, tăng áp suất đưa đến bình tích Đây bơm kiểu piston dẫn động môtơ Bình tích Tích dầu phanh bị nén bơm cung cấp tới xi lanh bánh xe trình hoạt động hệ thống TRC Bình tích áp điền khí N2 cao áp để bù lại thay đổi thể tích dầu phanh Khí nitơ áp suất cao Rơ le môtơ TRC Bình tích Dầu phanh Môtơ bơm Hình 5.45: Cấu tạo cụm bơm Bộ chấp hành phanh Bộ chấp hành phanh gồm chi tiết sau: Chi tiết Chức Van điện cắt bình Truyền áp suất dầu từ bình tích đến xilanh tích phanh bánh xe trình hệ thống TRC hoạt động Khi áp suất dầu bình tích truyền tới xi Van điện cắt xi lanh phanh đóa, van điện ngăn không cho dầu phanh lanh phanh hồi xi lanh phanh 44 Van điện cắt bình dầu Trong trình hệ thống TRC hoạt động, van điện hồi dầu phanh từ xi lanh phanh bánh xe bình dầu xi lanh phanh theo dõi áp suất bình tích gửi tín hiệu đến ECU ABS TRC ECU điều khiển hoạt động bơm sở tín hiệu Công tắc áp suất hay cảm biến áp suất Hoạt động: Quá trình phanh bình thường (TRC không hoạt động) Tất van điện chấp hành phanh TRC tắt đạp phanh Khi đạp phanh với hệ thống TRC điều kiện này, áp suất dầu sinh xi lanh tác dụng lên xi lanh phanh bánh xe qua van điện cắt xi lanh phanh van điện ba vị trí chấp hành ABS Khi nhả phanh, dầu phanh hồi từ xi lanh bánh xe xi lanh phanh Tên chi tiết Van điện Van Van điện cắt xi lanh phanh Tắt Mở Van điện cắt bình tích Tắt Đóng Van điện cắt bình dầu phanh Tắt Đóng Van điện vị trí ABS Tắt (0A) Cửa “A” mở, cửa “B” đóng Bình tích Công tắc cảm biến áp suất Van điện cắt bình chứa(tắt) Bơm TRC Van điện cắt xy lanh (tắt) Cửa “A” Van điện cắt bình tích (tắt) Bơm ABS Xy lanh bánh sau Cửa “B” Van điện vị trí ABS ABS & TRC ECU Bình chứa Hình 5.46: Sơ đồ chấp hành phanh TRC phanh bình thường 45 Quá trình tăng tốc (TRC hoạt động) Nếu bánh sau bị trượt quay trình tăng tốc ECU –ABS TRC điều khiển moment xoắn động phanh bánh sau để tránh tượng p suất dầu xi lanh phanh bánh sau bên phải trái điều khiển riêng rẽ theo chế độ (tăng áp, giữ giảm áp) : Chế độ “tăng áp” Khi đạp ga bánh sau bắt đầu trượt, ECU phát tín hiệu để bật tất van điện chấp hành TRC Cùng lúc van điện vị trí chấp hành ABS chuyển sang chế độ tăng áp Ở chế độ này, van điện xi lanh phanh bật (đóng) van điện cắt bình tích bật (mở) Nó làm cho dầu cao áp bình tích tác dụng lên xi lanh phanh bánh xe qua van điện cắt bình tích van điện vị trí ABS Khi công tắc áp suất phát có giảm áp bình tích (không phụ thuộc hoạt động TRC), ECU bật bơm TRC để tăng áp suất dầu Tên chi tiết Van điện Van Van điện cắt xi lanh phanh Bật Đóng Van điện cắt bình tích Bật Mở Van điện cắt bình dầu phanh Bật Mở Cửa “A” mở Van điện vị trí ABS Tắt (0A) Cửa “B” đóng Bình tích nă ng Bình tích Công tắc hay cảm biến áp suất Van an toàn Bơm TRC Van điện cắt xy lanh (bật) Van điện cắt bình chứa (tắt) Cửa “A” Van điện cắt bình tích Bơm ABS ( bật) 0(A) Cửa B đóng Chế độ tăng áp ABS & TRC ECU Bình chứa Hình 5.47: Sơ đồ hoạt động chấp hành phanh TRC chế độ tăng áp 46 Chế độ “ giữ áp” Khi áp suất dầu xi lanh phanh bánh sau tăng hay giảm đến giá trị yêu cầu, hệ thống chuyển đến chế độ giữ áp Sự thay đổi chế độ thực cách thay đổi trạng thái van điện vị trí ABS Kết áp suất bình tích bị ngăn không cho xả ngoài, giữ nguyên áp suất dầu xy lanh bánh xe Tên chi tiết Van điện cắt xi lanh phanh Van điện cắt bình tích Van điện cắt bình dầu phanh Van điện Van Bật Đóng Bật Bật Van điện vị trí ABS Bật (2A) Mở Mở Cửa “A” đóng, cửa “B” đóng Chế độ giữ Công tắt hay cảm biến áp suất Van an toàn Bơm TRC Van điện cắt xy lanh (bật) Cửa “A” Van điện cắt bình chứa (bật) Van điện cắt bình chức năng( bật) Cửa“A” Chế độ “giữ” ABS & TRC ECU Bình chứa Hình 5.48 : Sơ đồ hoạt động chấp hành phanh TRC chế độ gi áp Chế độ “giảm áp” Khi cần giảm áp suất dầu xi lanh phanh bánh sau, ECU – ABS TRC chuyển van điện vị trí ABS đến chế độ giảm áp Nó làm cho áp suất dầu xi lanh phanh bánh xe hồi bình dầu xi lanh phanh qua van điện vị trí ABS van điện cắt bình dầu Kết là, áp suất dầu giảm Lúc này, bơm ABS không hoạt động 47 Tên chi tiết Van điện cắt xi lanh phanh Van điện cắt bình tích Van điện cắt bình dầu phanh Van điện Van Bật Đóng Bật Bật Van điện vị trí ABS Bật (5A) Mở Mở Cửa “A” đóng Cửa “B” mở Bình tích Công tắc hay cảm biến áp suất Bơm TRC Van an toàn Van điện cắt xy lanh (bật) Cửa “A” Van điện cắt bình chứa (bật) Van điện cắt bình tích ( Bơm ABS Cửa “B” (Chế độ “giảm áp) ABS & TRC ECU Bình chứa Hình 5.49: Sơ đồ hoạt động chấp hành phanh TRC chế độ giảm áp ECU – ABS TRC Nó sử dụng tín hiệu tốc độ từ cảm biến tốc độ bánh xe tính toán mức độ trượt bánh xe mặt đường giảm moment xoắn động tốc độ góc bánh xe cách tương ứng, điều khiển tốc độ bánh xe Bên cạnh ECU – ABS TRC có chức kiểm tra ban đầu, chẩn đoán dự phòng Điều khiển tốc độ bánh xe: ECU liên tục nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe liên tục tính tốc độ bánh xe Cùng lúc đó, ước lượng tốc độ xe sở tốc độ hai bánh trước đặt tốc độ điều khiển tiêu chuẩn Nếu đạp ga đột ngột đường trơn bánh sau (bánh chủ động) bắt đầu trượt quay, tốc độ bánh sau vượt tốc độ tiêu chuẩn Vì vậy, ECU gửi tín hiệu đóng bướm ga phụ đến chấp hành bướm ga phụ Cùng lúc đó, 48 gửi tín hiệu đến chấp hành phanh TRC để cấp dầu phanh đến xy lanh bánh sau Van điện vị trí chấp hành ABS chuyển chế độ áp suất bánh sau bánh sau không bị trượt quay Khi khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bánh sau bị trït quay, tốc độ chúng không khớp với tốc độ quay bánh trước ECU ABS vàTRC biết tình trạng kích hoạt hệ thống TRC ECU ABS TRC đóng bướm ga phụ, giảm lượng khí nạp giảm mômen xoắn động Cùng lúc điều khiển van điện chấp hành phanh TRC đặt chấp hành ABS chế độ “tăng áp” Áp suất dầu phanh trong bình tích TRC tới lúc này, cung cấp áp suất thích hợptác dụng lên xi lanh bánh xe để tạo hiệu phanh Khi phanh bắt đầu tác dụng, tăng tốc bánh sau bắt đầu giảm ECU – ABS TRC chuyển van điện vị trí ABS chế độ “Giữ áp” Nếu tăng tốc bánh sau giảm nhiều, chuyển van đến chế độ giảm áp làm giảm áp suất dầu phanh đến xi lanh phanh bánh sau khôi phục lại tăng tốc bánh sau Nhờ lặp lại hoạt động trên, ECU – ABS TRC đảm bảo tốc độ điều khiển tiêu chuẩn 49 Đạp ga Tốc độ Tốc độ điều khiển tiêu chuẩn bánh sau Cao Tốc độ Tốc độ xe Thấp + Sự giảm tốc độ bánh sau - Van điện chấp Bật hành phanh TRC tắt Van điện “Tăng” “Giữ” vị trí ABS “Giảm” Cao Áp suất xilanh bánh sau Mở hoàn toàn Góc mở bướm ga Đóng hoàn toàn Bướm ga Bướm ga phụ Thời gian Hình 5.50: Đồ thị mô tả hoạt động ABS-ECU&TRC điều khiển tốc độ bánh xe Điều khiển rơle: Rơle phanh TRC rơle bướm ga TRC Khi hư hỏng TRC, ABS hay hệ thống điều khiển điện tử động ECU bật rơle phanh TRC rơle bướm ga khoá điện bật ON Những rơle tắt khoá điện tắt OFF Nếu ECU phát có hư hỏng, tắt rơle 50 ABS & TRC ECU + ABS Rơle bướm ga TRC TSR RĐiều khiển SRC ALT SMC SAC Rơle mô tơ TRC Hình 5.51: Sơ dồ mạch điện điều khiển rơ le phanh TRC ABS & TRC ECU + Cầu chì TRC Rơ le bướm ga TRC TRC R- BM BTH Đến mô tơ bướm ga phụ Điều khiển Hình 5.52: Sơ đồ mạch điện điều khiển rơle bướm ga TRC Rơle môtơ bơm TRC ECU ABS TRC bật rơle môtơ bướm điều kiện sau thỏa mãn: 51 Rơle bật Tốc độ động lớn 5000 v/ phút Cần số vị trí khác P N Tín hiệu IDL1 tắt Tín hiệu công tắc áp suất bật ABS & TRC ECU Relay phanh TRC + TMR ABS Hộp cầu chì Relay mơtơ bơm R- ALT Từ ECU động ECT Từ công tắc khởi động số trung gian Từ cảm biến vị trí bướm ga Từ cảm biến hay công tắc áp suất Accu Mơtơ bơm TRC Hình 5.53: Sơ đồ mạch điều khiển rơle môtơ bơm Chức kiểm tra ban đầu : Bộ chấp hành bướm ga : Khi điều kiện sau: cần số vị trí N hay P, bướm ga đóng hoàn toàn, xe dừng ECU điều khiển chấp hành bướm ga phụ để đóng hoàn toàn sau mở hoàn toàn bướm ga phụ Nó tiến hành kiểm tra mạch điện chấp hành bướm ga phụ cảm biến vị trí bướm ga, hoạt động bướm ga phụ sau khóa điện bật ON Cùng lúc đó, góc mở bướm ga phụ đóng hoàn toàn ghi lại nhớ ECU ABS TRC Van điện chấp hành phanh TRC: Khi điều kiện sau thỏa mãn: Cần số vị trí P hay N, xe dừng, máy nổ ECU – ABS TRC điều khiển van điện chấp hành phanh TRC tiến hành kiểm tra ban đầu sau khóa điện bật ON Chức tự chẩn đoán: Nếu ECU phát thấy hư hỏng hệ thống TRC, bật sáng đèn báo TRC đồng hồ để báo cho người lái biết có hư hỏng xảy Nó lưu lại mã hư hỏng Mã chẩn đoán hiển thị qua việc nháy đèn báo TRC điều kiện sau thỏa mãn Khoá điện bật ON Nối chân TC E1 giắc kiểm tra hay TDCL Xe dừng (0 km ) 52 Chức dự phòng: Nếu ECU – ABS TRC phát thấy có hư hỏng hệ thống TRC không hoạt động tắt rơ le bướm ga, rơ le môtơ TRC, rơ le TRC ngăn không cho TRC hoạt động Nếu ECU – ABS TRC phát thấy có hư hỏng hệ thống TRC họat động ngưng điều khiển tắt rơ le môtơ TRC, rơ le TRC Khi ECU ngăn không cho hệ thống TRC hoạt động, động hệ thống phanh hoạt động giống kiểu xe TRC 5.7.4 HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH XE BẰNG ĐIỆN TỬ (ESP) Chương trình ổn định xe điện tử (Electronic Stability Program - ESP) hệ thống an toàn chủ động cải thiện tính ổn định xe tất tình chuyển động Hệ thống trang bị xe Mercedes, BMW… Hệ thống ESP (hình 5-54) làm việc cách can thiệp vào hệ thống phanh, tác động riêng rẽ nhiều bánh xe cầu trước cầu sau ESP giúp ổn định xe phanh, quay vòng, khởi hành tăng tốc Để tăng cường cho việc điều khiển phanh có hiệu quả, ESP tác động đến động hộp số Hệ thống ESP bao gồm liên kết tích hợp hệ thống chức sau: Hệ thống ABS chống hãm cứng bánh xe phanh, trì khả lái tính ổn định xe lúc giảm tốc Ví dụ: có bánh xe có xu hướng bị hãm cứng (hiện tượng trượt lết bánh xe mặt đường) áp lực phanh bánh kiểm soát Sự kiểm soát điều khiển chấp hành thủy lực Các van điện từ chấp hành điều hòa áp suất phanh qua giai đoạn tăng áp, giữ áp giảm áp Hệ thống ASR (Acceleration Slip Regulator) khắc phục tượng quay trơn bánh xe chủ động khởi hành tăng tốc đột ngột Nó giúp cải thiện tính ổn định xe cách điều chỉnh lực kéo bánh xe chủ động Khi bánh xe chủ động bị quay trơn, cảm biến tốc độ bánh xe gửi tín hiệu đến điều khiển điện tử Bộ điều khiển điện tử điều khiển chấp hành thủy lực cung cấp dầu phanh đến bánh xe p suất phanh điều khiển chế độ tăng áp, giữ áp giảm áp Đồng thời với điều khiển phanh, hệ thống ESP gửi tín hiệu đến hộp điều khiển động cơ, điều khiển đóng bớt vị trí cánh bướm ga lại làm chậm thời điểm đánh lửa để giảm bớt moment xoắn động 53 Hình 5.54: Sơ đồ vị trí hệ thống ESP xe Mercedes - Cảm biến tốc độ bánh xe; – Cụm giắc chẩn đoán; - Hộp điều khiển điện tử ESP; - Công tắc ESP OFF; - Đèn báo ABS; – Đèn báo ESP; – Đèn báo EPC (E –gas) – Cảm biến gia tốc ngang; – Hộp điều khiển làm trễ moment xoay xe; 10 – Đèn báo lỗi ESP; 11 – Cảm biến góc lái; 12 – Công tắc báo phanh; 13 – Bơm cung cấp ESP; 14 – Công tắc phanh đậu xe; 15 – Cảm biến áp suất xy lanh chính; 16 – Xy lanh chính; 17 – Bộ chấp hành thủy lực ESP Hệ thống EBR (Engine Brake Regulation) chống tượng trượt bánh xe chủ động chạy trớn đảm bảo tính ổn định xe Khi xe chạy trớn (ví dụ xuống dốc), cánh bướm ga đóng, có chế độ phanh động Trường hợp lực cản động lớn dẫn đến tượng bánh xe chủ động bị trượt lết Hộp điều khiển ESP nhận biết tượng gửi tín hiệu đến hộp điều khiển động cơ, làm tăng moment xoắn động để giảm trượt bánh xe chủ động Quá trình diễn mà người lái xe không nhận biết ESP khắc phục tượng quay vòng thiếu quay vòng thừa Trong tất tình huống, đảm bảo xe không bị lệch khỏi hướng điều khiển người lái xe 54 Khi có tượng quay vòng thiếu quay vòng thừa (understeering or oversteering) xảy ra, hệ thống ESP nhận biết thông qua cảm biến góc lái cảm biến gia tốc ngang, tự động điều khiển lực phanh xác đến bánh xe tương ứng cầu trước cầu sau để trì hướng chuyển động xe theo điều khiển người lái Hình 5-55a cho thấy xe có xu hướng quay vòng thiếu ESP điều khiển phanh bánh xe sau trái, xe có xu hướng quay vòng thừa (hình 5.55b) ESP điều khiển phanh bánh xe trước phải, nhờ giúp cho xe ổn định quay vòng (a) (b) Hình 5-55: ESP điều khiển phanh chống tượng quay vòng thiếu quay vòng thừa Đồng thời với điều khiển phanh, hệ thống ESP gửi tín hiệu đến hộp điều khiển động cơ, điều khiển giảm bớt momentt xoắn động Nhờ xe đạt tính ổn định cao quay vòng 55