Bài thuyết trình: Hệ Thống Phanh ABS Trên Xe: Ford Ranger

Bài thuyết trình: Hệ Thống Phanh ABS Trên Xe: Ford Ranger

THUYẾT TRÌNH:HỆ

THỐNG PHANH ABS

TRÊN XE :FORD RANGER

GVHD: Th/s Nguyễn Thanh Phong SVTH : Nguyễn An Tuấn

I SƠ LƯỢC VỀ XE FORD

RANGER

1 THÔNG SỐ KĨ THUẬT XE FORD RANGER

•

KÍCH THƯỚC XE [1]

TRỌNG LƯỢNG XE [1]

THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ [1]

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của xe Ford

Ranger

11 Đường kính xy lanh x Hành trình piston mm 93 x 92

13 Mô men xoắn cực đại Nm/vòng/phút 268 / 2000

khiển bằng thuỷ lực.

II Hệ thống phanh ABS ( Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh)

1. Giới thiệu chung về hệ thống phanh ABS

• Để tránh cho các lốp không bị bó cứng và làm mất khả năng quay vô lăng trong khi phanh khẩn cấp, người điều khiển nên lặp lại động tác đạp và nhả bàn đạp phanh nhiều lần Tuy nhiên, trong những trường hợp khẩn cấp thường không có thời gian để thực hiện việc này Người lái đạp dí phanh và xe trượt trên mặt đường trong khi các lốp không quay Cuối cùng xe cũng dừng lại do

ma sát trượt giữa lốp và mặt đường lớn nhưng xe mất khả năng lái khiến cho xe bị văng đi và tai nạn xảy ra là điều khó tránh khỏi

• Vậy để chống lại điều này, người ta chế tạo hệ thống phanh ABS với khả năng chống cho các lốp không bị khóa cứng khi phanh khẩn cấp, xe không bị mất lái và giảm thiểu được tai nạn xảy ra

• Mục tiêu của cơ cấu phanh ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trượt thay đổi

trong giới hạn hẹp quanh giá trị để tận dụng được hết khả năng bám , khi đó hiệu quả phanh cao nhất (lực phanh đạt cực đại do giá trị ) đồng thời tính ổn định và tính dẫn hướng của bánh xe là tốt nhất ( đại giá trị cao nhất), thỏa mãn các yêu cầu của cơ cấu phanh là rút ngắn quãng đường phanh, cải thiện tính ổn định và khả năng dẫn hướng của xe trong khi phanh Để giữ cho bánh xe không bị hãm cứng và đảm bảo hiệu quả phanh cao, cơ cấu phanh chống hãm cứng điểu khiển áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường quanh giá trị trong giới hạn hẹp.

2 Chu trình điều khiển của ABS

• Quá trình điều khiển của cơ cấu ABS được thực hiện theo một

chu trình kín như (hình 3.47) Các cụm của chu trình bao gồm:

• - Tín hiệu vào là lực tác dụng lên bàn đạp phanh của người lái xe, thể hiện qua áp suất dầu tạo ra trong xylanh phanh chính

• - Tín hiệu điều khiển bao gồm các cảm biến tốc độ bánh xe và bộ điều khiển (ECU) Tín hiệu tốc độ các bánh xe và các thông số

nhận được từ nó như gia tốc và độ trượt liên tục được nhận biết và phản hồi về hộp điều khiển để xử lý kịp thời

• - Tín hiệu tác động được thực hiện bởi bộ chấp hành, thay đổi áp suất dầu cấp đến các xylanh làm việc ở các cơ cấu phanh bánh xe

• - Đối tượng điều khiển : Là lực phanh giữa bánh xe và mặt

đường ABS hoạt động tạo ra momen phanh thích hợp ở các bánh

xe để duy trì hệ số bám tối ưu giữa bánh xe và mặt đường, tận

dụng khả năng bám cực đại lực phanh là lớn nhất

- Các yếu tố ảnh hưởng: Điều kiện mặt đường, tình trạng phanh, tải trọng của xe,

và tình trạng của lốp ( áp suất, độ mòn…)

Hình 3.47 Chu trình điều khiển kín của ABS

1 Bộ chấp hành thuỷ lực; 2 Xy lanh phanh chính; 3 Xy lanh làm việc; 4 Bộ điều

khiển ECU; 5 Cảm biến tốc độ bánh xe.

• 3 Các Cụm Chi Tiết Phanh ABS

Cảm biến tốc độ bánh xe

Cảm biến tốc độ bánh xe dùng để đo vận tốc góc của bánh xe và gửi về ECU dưới dạng các tín hiệu điện

Cấu tạo:

Gồm một nam châm vĩnh cửu, một quận dây quấn quanh lõi từ, hai đầu cuộn dây được nối với ECU

• Nguyên lý làm việc:

• Khi bánh xe quay, vành răng quay theo, khe hở A giữa hai đầu lõi từ và vành răng thay đổi, từ thông biến thiên làm xuất hiện trong cuộn dây một sức điện động xoay chiều dạng hình sin có biên độ và tần số thay đổi tỉ lệ theo tốc độ góc của bánh xe

(hình 3.49) Tín hiệu này liên tục được gửi về ECU Tuỳ theo cấu tạo của cảm biến, vành răng và khe hở giữa chúng, các

xung điện áp tạo ra có thể nhỏ dưới 100mV ở tốc độ thấp, hoặc cao hơn 100mV ở tốc độ cao

Hình 3.49 Hoạt động của cảm biến tốc.

Khe hở không khí giữa lõi từ và đỉnh răng của vành răng cảm biến chỉ khoảng 1mm và độ sai lệch phải nằm trong giới hạn cho phép Cơ cấu ABS sẽ không làm việc tốt nếu khe hở nằm ngoài giá trị tiêu chuẩn

Cảm biến giảm tốc

Trên một số xe ngoài cảm biên tốc độ bánh xe còn được trang bị thêm một cảm biến giảm tốc cho phép ECU xác định chính xác hơn sự giảm tốc của xe trong quá trình phanh Kết quả là, mức độ đáp ứng của ABS được cải thiện tốt hơn Nó thường được

sử dụng nhiều trên xe 4WD bởi vì nếu một trong các bánh xe bị hãm cứng thì các bánh xe khác cũng có xu hướng bị hãm cứng theo, do tất cả các bánh được nối với

cơ cấu truyền lực nên có tốc độ ảnh hưởng lẫn nhau Cảm biến giảm tốc còn gọi là cảm biến “G”

Hình 3.50 Vị trí và cấu tạo cảm biến giảm tốc

• Cấu tạo của cảm biến như (hình 3.50) gồm hai cặp đèn LED và phototransistors, một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu Đặc điểm của đèn LED là phát sáng khi cấp điện và

phototransistors là dẫn điện khi có ánh sáng chiếu vào Khi mức

độ giảm tốc của xe thay đổi, đĩa xẻ rãnh lắc theo chiều dọc xe tương ứng với mức độ giảm tốc Các rãnh trên đĩa cắt cho ánh sáng từ đèn LED đến phototransistors, làm phototransistors

đóng, mở, báo tín hiệu về ECU ECU nhận những tín hiệu này

để xác định chính xác trạng thái mặt đường và thực hiện các

điều chỉnh thích hợp

• Hộp điều khiển điện tử (ECU)

Nhận biết thông tin về tốc độ góc của các bánh xe, từ đó tính toán ra tốc độ bánh

xe và sự tăng giảm tốc của nó, xác định tốc độ xe, tốc độ chuẩn của bánh xe và ngưỡng trượt, để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe để: Cung cấp tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thuỷ lực Thực hiện chế độ kiểm tra, chẩn

đoán, lưu giữ mã hư hỏng và chế độ an toàn và gửi thông tin thông qua các đèn tín hiệu là sự nhấp nháy của đèn

 Bộ chấp hành thủy lực

Hình 3.51 Bộ chấp hành thuỷ lực

1 Vít; 2 Tấm chắn; 3 Rơ le động cơ bơm; 4.Rơ le solenoid; 5.Động cơ bơm

• Cấu tạo:

• Bộ chấp hành thuỷ lực có chức năng cung cấp áp suất dầu tối

ưu đến các xylanh phanh bánh xe theo sự điều khiển của hộp điều khiển điện tử ECU tránh hiện tượng bị hãm cứng bánh xe khi phanh Cấu tạo của một bộ chấp hành thuỷ lực gồm có các

bộ phận chính sau: các van điện từ, motor điện dẫn động bơm dầu, bơm dầu và bình tích áp, rơ le bơm, rơ le van điện từ

Van điện từ : Van địên từ trong bộ chấp hành có hai loại

là loại 2 vị trí và loại 3 vị trí Cấu tạo chung của một van

điện từ gồm 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

•Motor điện và bơm dầu: Một bơm dầu kiểu piston được dẫn

động bởi 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

Bình tích áp: Bình tích áp chứa dầu hồi về từ xylanh phanh

bánh xe, nhất thời làm giảm áp suất dầu ở xylanh phanh bánh xe

• 5 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Hình 3.52 Sơ đồ mạch điện hệ thống phanh ABS.

ABS WHEEL - SPEED SENSOR LF

LG (F)

W/G (F) BR

(R2)

BR/Y (R2)

BR/R (R2)

BR/W (R2)

BR (R)

BR/Y (R)

BR/R (R)

BR/W (R) L

(F)

Y (F)

W (F)

LG (F2)

W/G (F2)

BR (F2)

BR/Y (F2)

BR/R (F2)

BR/W (F2) L

(F2)

Y (F2)

W (F2)

G (F2)

B (F2)

B (F2)

MAIN FUSE BLOCK

ABS/SOL 20A

ENGINE 15A

W (F)

OFF OFF

ENGINE SWITCH

ST

B

Y/B (R)

G (F)

Main 80A BTN1 60A

ON KEY1 40A

ON KEY2 60A ABS 40A

Cảm biế n G

ABS- Bộ xử lý trung tâm

B/L (F) B/W (F) L/R (F2)

B/W(F) B/W(F2)

W/B(F) W/B(F2)

G/W (R) W/L (R)

W/L (F2)

G/W (F2)

Y/B (F2)

BATTERY

Cơ cấ u chấ p hành Bảng táp lô

Giắ c kế t nố i dữ liệ u

Y/R (F2)

0413-101

0413-101 0413-106

C - 01

C-01

ABS WHEEL - SPEED SENSOR RF ABS WHEEL - SPEED SENSOR LR ABS WHEEL - SPEED SENSOR RR

• ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến tốc độ bánh xe và cảm biến gia tốc từ đó tính toán ra tốc độ bánh xe và sự tăng giảm tốc của nó, xác định tốc độ xe, tốc độ chuẩn của bánh xe và

ngưỡng trượt, để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe ECU điều khiển bằng cường độ dòng điện cấp đến các van điện

3 mức cường độ dòng điện là: 0; 2 và 5A tương ứng với các chế

độ tăng, giữ và giảm áp suất

• Thực hiện chế độ kiểm tra, chẩn đoán, lưu giữ mã hư hỏng

và chế độ an toàn và gửi thông tin thông qua các đèn tín hiệu là

sự nhấp nháy của đèn trên bảng táp lô

• 6 Nguyên lý điều khiển tốc độ bánh xe.

Khi phanh xe áp suất dầu trong mỗi xy lanh bánh xe bắt đầu tăng, tốc độ mỗi bánh

xe bắt đầu giảm Nếu có một bánh xe nào bị bó cứng, ABS ECU sẽ điều khiển bộ chấp hành làm giảm áp suất trong xy lanh bánh xe đó Nghĩa là ABS ECU sẽ tính toán sao cho, khộng để xảy ra hiện tựơng trượt của bánh xe với mặt đường.

Nguyên lý điều khiển gồm các giai đoạn sau:

Các giai đoạn điều khiển tốc độ bánh xe

+ Giai đoạn A:

ABS ECU đặt van điện ba vị trí ở chế độ giảm áp, theo tốc độ giảm tốc của các bánh xe Vì vậy, giảm áp suất dầu trong xy lanh của mỗi bánh xe Sau khi áp suất giảm, ECU chuyển van ba vị trí sang chế độ giữ để theo dõi sự thay đổi của tốc độ bánh xe Nếu ABS ECU thấy cần giảm áp suất dầu thì nó điều khiển giảm áp suất.

+ Giai đoạn B:

Khi áp suất dầu trong xy lanh bánh xe giảm, nó cho phép bánh xe gần bị bó cứng tăng tốc độ Tuy nhiên, nếu áp suất giảm, lực phanh tác dụng lên bánh xe sẽ nhỏ Lúc này ABS ECU liên tục đặt van điện ba vị trí lần lượt ở các chế độ “tăng áp” và

“giữ” khi bánh xe gần bị bó cứng.

• + Giai đoạn C:

Khi áp suất dầu trong xy lanh bánh xe tăng, bánh xe có xu hướng bị bó cứng Vì vậy, ECU lại chuyển van điện ba vị trí đến chế độ “giảm áp” để giảm áp suất dầu bên trong xy lanh bánh xe

+ Giai đoạn D:

Khi áp suất giảm, lúc này ABS ECU lại bắt đầu tăng áp suất Như vậy, lực phanh bánh xe được điều khiển một cách tối ưu