Nghiên cứu ECU ABS và các loại cảm biến tốc độ bánh xe hệ thống phanh ABS

MỤC LỤCDANH MỤC BẢNG BIỂU………………………………………………………DANH MỤC HÌNH VẼ………………………………………………………….DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT…………………………………………………...LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………MỞ ĐẦU..CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS..............................1 1.1. Cơ sở lý luận về hiệu quả phanh và các tác động điều khiển……………..3 1.1.1. Quan hệ giữa lốp và mặt đường…………………………………………….3 1.1.2. Động lực học của ô tô trong quá trình phanh ………………………………5 1.2. Cơ sở lý luận của quá trình phanh………………………………………………7 1.2.1. Hiệu quả phanh và tính ổn định hướng của ô tô khi phanh…………………7 1.2.2. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh……………………………………….9 1.2.3. Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định hướng của ô tô khi phanh10 1.2.4. Ổn định động học của ô tô trong quá trình chuyển động10 1.3. Các tác động điều khiển12 1.3.1.Trợ lực và xy lanh chính……………………………………………………12 1.3.2. Điều hòa lực phanh13 1.3.3. Hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS )14 1.3.4. Hệ thống tự động điều khiển tính ổn định và lực kéo ( ASC – T )21 1.4. Các sơ đồ bố trí ABS trên ô tô ngày nay……………………………………….23 1.4.1. Các loại dẫn động phanh thủy lực23 1.4.2. Các cấu trúc điều khiển hệ thống ABS23 1.4.3. Sơ đồ tổng quát của ABS27CHƯƠNG II: ECU ABS VÀ CÁC LOẠI CẢM BIẾN TỐC ĐỘ BÁNH XE…28 2.1. Hộp điều khiển điện tử ( ECU )28 2.1.1. Chức năng của hộp điều khiển ABS ( ECU )28 2.1.2. Phần xử lý tín hiệu28 2.1.3. Phần logic điều khiển29 2.1.4. Bộ phận an toàn29 2.1.5. Bộ phận chẩn đoán và lưu giữ mã lỗi29 2.2. ECU ABS và TRC ……………………………………………………………..31 2.3. Các loại cảm biến tốc độ bánh xe34 2.3.1. Cấu tạo và hoạt động cảm biến bánh xe loại điện từ……………………….34 2.3.2. Cảm biến tốc độ bánh xe Mercedes………………………………………...35 2.3.3. Cảm biến tốc độ loại MRE ………………………………………………...40 2.4. Các phương án bố trí hệ thống điều khiển ABS………………………………..41 2.4.1. Phương án 141 2.4.2. Phương án 242 2.4.3. Phương án 342 2.4.4. Các phương án 4,5,643CHƯƠNG III: CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU ĐIỀU KHIỂN…………………..45 3.1. Một số giải pháp kêt cấu và điều khiển tổng quát45 3.1.1. Điều khiển mô men phanh45 3.1.2. Các phương pháp điều khiển mô men chuyển động47 3.2. Giải pháp tích hợp điều khiển phanh52 3.2.1. Cơ cấu và hệ thống52 3.2.2. Qúa trình điều khiển lực phanh55 CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT MÔ HÌNH HỆ THỐNG ABS...58 4.1. Mục đích của mô hình………………………………………………...………58 4.2. Yêu cầu của mô hình………………………………………………………….58 4.3. Phương án lựa chọn thiết kế…………………………………………………..59 4.3.1. Gới thiệu mô hình…………………………………………………………59 4.3.2. Ưu điểm và nhược điểm…………………………………………………..61 4.4. Chế tạo mô hình…………………………………………………………….…61 4.4.1. Các bộ phận chính của mô hình…………………………………………..62 4.4.2. Các thông số cơ bản của mô hình63 4.5. Kết cấu các chi tiết của hệ thống ABS trên mô hình……………………..…..64 4.5.1. Cơ cấu chấp hành xe lexus ES 300……………………………………....64 4.5.2. Bảng táp lô xây dựng trên mô hình…………………………………..…..65 4.5.3. Kết cấu bộ phận truyền lực và thủy lực………………………………..…66 4.5.4. Các chân giắc kiểm tra sự thông mạch xây dựng trên mô hình68 4.5.5. Sơ đồ mạch điện xe Lexus ES 300 sử dụng lắp đặt trên mô hình…….…68 4.6. Hướng dẫn sử dụng mô hình……………………………………………...70 4.6.1. Cấp nguồn cho hệ thống…………………………………………….……70 4.6.2. Cho mô hình hoạt động……………………………………………….….71 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ73 TÀI LIỆU THAM KHẢO75

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng yên, ngày tháng năm 2013

Giáo viên hướng dẫn

I

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng yên, ngày tháng năm 2013

Giáo viên phản biện

II

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU………

DANH MỤC HÌNH VẼ……….

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT………

LỜI NÓI ĐẦU………

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS 1

1.1 Cơ sở lý luận về hiệu quả phanh và các tác động điều khiển……… 3

1.1.1 Quan hệ giữa lốp và mặt đường……….3

1.1.2 Động lực học của ô tô trong quá trình phanh ………5

1.2 Cơ sở lý luận của quá trình phanh………7

1.2.1 Hiệu quả phanh và tính ổn định hướng của ô tô khi phanh………7

1.2.2 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh……….9

1.2.3 Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định hướng của ô tô khi phanh 10

1.2.4 Ổn định động học của ô tô trong quá trình chuyển động 10

1.3 Các tác động điều khiển 12

1.3.1.Trợ lực và xy lanh chính………12

1.3.2 Điều hòa lực phanh 13

1.3.3 Hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS ) 14

1.3.4 Hệ thống tự động điều khiển tính ổn định và lực kéo ( ASC – T ) 21

1.4 Các sơ đồ bố trí ABS trên ô tô ngày nay……….23

1.4.1 Các loại dẫn động phanh thủy lực 23

1.4.2 Các cấu trúc điều khiển hệ thống ABS 23

1.4.3 Sơ đồ tổng quát của ABS 27

CHƯƠNG II: ECU ABS VÀ CÁC LOẠI CẢM BIẾN TỐC ĐỘ BÁNH XE…28 2.1 Hộp điều khiển điện tử ( ECU ) 28

2.1.1 Chức năng của hộp điều khiển ABS ( ECU ) 28

III

2.1.2 Phần xử lý tín hiệu 28

2.1.3 Phần logic điều khiển 29

2.1.4 Bộ phận an toàn 29

2.1.5 Bộ phận chẩn đoán và lưu giữ mã lỗi 29

2.2 ECU ABS và TRC ……… 31

2.3 Các loại cảm biến tốc độ bánh xe 34

2.3.1 Cấu tạo và hoạt động cảm biến bánh xe loại điện từ……….34

2.3.2 Cảm biến tốc độ bánh xe Mercedes……… 35

2.3.3 Cảm biến tốc độ loại MRE ……… 40

2.4 Các phương án bố trí hệ thống điều khiển ABS……… 41

2.4.1 Phương án 1 41

2.4.2 Phương án 2 42

2.4.3 Phương án 3 42

2.4.4 Các phương án 4,5,6 43

CHƯƠNG III: CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU ĐIỀU KHIỂN……… 45

3.1 Một số giải pháp kêt cấu và điều khiển tổng quát 45

3.1.1 Điều khiển mô men phanh 45

3.1.2 Các phương pháp điều khiển mô men chuyển động 47

3.2 Giải pháp tích hợp điều khiển phanh 52

3.2.1 Cơ cấu và hệ thống 52

3.2.2 Qúa trình điều khiển lực phanh 55

CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT MÔ HÌNH HỆ THỐNG ABS 58

4.1 Mục đích của mô hình……… ………58

4.2 Yêu cầu của mô hình……….58

4.3 Phương án lựa chọn thiết kế……… 59

4.3.1 Gới thiệu mô hình………59

4.3.2 Ưu điểm và nhược điểm……… 61

IV

4.4 Chế tạo mô hình……….…61

4.4.1 Các bộ phận chính của mô hình……… 62

4.4.2 Các thông số cơ bản của mô hình 63

4.5 Kết cấu các chi tiết của hệ thống ABS trên mô hình……… … 64

4.5.1 Cơ cấu chấp hành xe lexus ES 300……… 64

4.5.2 Bảng táp lô xây dựng trên mô hình……… … 65

4.5.3 Kết cấu bộ phận truyền lực và thủy lực……… …66

4.5.4 Các chân giắc kiểm tra sự thông mạch xây dựng trên mô hình 68

4.5.5 Sơ đồ mạch điện xe Lexus ES 300 sử dụng lắp đặt trên mô hình…….…68

4.6 Hướng dẫn sử dụng mô hình……… 70

4.6.1 Cấp nguồn cho hệ thống……….……70

4.6.2 Cho mô hình hoạt động……….….71

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

V

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của một số nước 10Bảng 1.2 Kết quả thí nghiệm hiệu quả phanh của ô tô con có trang bị ABS 20Bảng 1.3 Kết quả thí nghiệp về tính ổn định hướng khi phanh, khi thử ô tô con

có ABS 21Bảng 3.1.Các chi tiết của hệ thống ABS – TRC và chức năng của chúng 54

VI

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Qúa trình hoàn thiện và phát triển hệ thống phanh ABS 2

Hình 1.2 Quan hệ giữa hệ số bám dọc với độ trượt trên các mặt đường khác nhau 3

Hình 1.3 Lực tác dụng lên ô tô khi phanh 5

Hình 1.4 Sơ đồ khảo sát hiện tượng bó cứng bánh xe cầu trước 9

Hình 1.5 Sơ đồ khảo sát hiện tượng bó cứng bánh xe cầu sau 9

Hình 1.6 Sự thay đổi phản lực thẳng đứng khi quay vòng 11

Hình 1.7 Sơ đồ bàn đạp phanh, trợ lực chân không và xy lanh chính 13

Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống phanh chia dòng kiểu KK và TT 14

Hình 1.9 Sơ đồ khối hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe 16

Hình 1.10 Chu kỳ phanh có ABS 17

Hình 1.11 Sơ đồ khối bộ điều khiển điện tử 17

Hình 1.12 Sơ đồ trạng thái điều khiển của ABS 18

Hình 1.13 Lưu đồ thuật toán của quá trình điều khiển ABS 19

Hình 1.14 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển lực kéo 21

Hình 1.15 Các lực tác dụng lên bánh xe khi tăng tốc trên đường có hệ số bám 22

Hình 1.16 Bố trí 4 cảm biến – 4 kênh điều khiển (2 +2) 24

Hình 1.17 Bố trí 4 cảm biến – 3 kênh điều khiển (2+1)và (1+2) 25

Hình 1.18 Bố trí 3 cảm biến – 3 kênh điều khiển (2+1) 26

Hình 1.19 Bố trí ( 2+2) và (0+2) 27

Hình 1.20 Sơ đồ cấu trúc ABS bố trí 4 cảm biến 4 kênh trên ô tô con 27

Hình 2.1 Các chức năng điều khiển của ECU 28

Hình 2.2 Sơ đồ mạch điện ABS (xe toyota celia) 30

Hình 2.3 Điều khiển chống hãm cứng bánh xe khi phanh 31

Hình 2.4 Sơ đồ mạch điện 32

Hình 2.5 Các trạng thái điều khiển tốc độ bánh xe 33

Hình 2.6 Cấu tạo cảm biến tốc độ 35

Hình 2.7 Mô tả sự hoạt động của cảm biến tốc độ bánh xe 35

Hình 2.8 Vị trí cảm biến điện từ tại các bánh xe 36

Hình 2.9 Cấu tạo cơ bản của cảm biến điện từ 36

Hình 2.10 Từ trường bao quanh cảm biến 37

VII

Hình 2.11 Sự thay đổi từ trường khi rô to quay 37

Hình 2.12 Sự thay đổi tín hiệu điện áp khi thay đổi tốc độ 38

Hình 2.13 Bố trí cảm biến tại bộ truyền lực cuối cùng 38

Hình 2.14 Cảm biến ON – OFF 39

Hình 2.15 Tín hiệu ECU ABS nhận được của cảm biến chủ động 40

Hình 2.16 Cảm biến tốc độ lắp trong hộp số hoặc hộp số phụ 40

Hình 2.17 Cảm biến loại MRE dạng sóng 20 chu kỳ 41

Hình 2.18 Các phương án điều khiển ABS 43

Hình 3.1 Sơ đồ tích hợp mạch thủy lực hệ thống phanh ABS/ASC có sử dụng 46

Hình 3.2 Sơ đồ bộ điều khiển thủy lực của ABS/ASC không dùng năng 47

Hình 3.3 Điều khiển lệch hướng với các cách điều khiển khác nhau 48

Hình 3.4 Điều khiển khi vận tốc v <20km/h ở trạng thái “ chọn cao” 50

Hình 3.5 Điều khiển khi vận tốc v>20km/h ở trạng thái “ chọn thấp” 51

Hình 3.6 Bố trí các cụm chi tiết hệ thống phanh ABS –TRC trên xe ô tô 52

Hình 3.7 Sơ đồ hệ thống phanh ABS – TRC 52

Hình 3.8 Sơ đồ mạch điện 53

Hình 3.9 Sơ đồ điều khiển hệ thống phanh ABS-TRC 54

Hình 3.10 Sơ đồ hoạt động của hệ thống phanh ABS –TRC ở chế độ tăng áp 56

Hình 3.11 Sơ đồ hoạt động của hệ thống phanh ABS – TRC 57

Hình 3.12 Sơ đồ hoạt động của hệ thống phanh ABS –TRC ở chế độ giảm áp 57

Hình 4.1 Thiết kế mô hình 3D cơ cấu phanh ABS 59

Hình 4.2 Mô hình hệ thống phanh ABS……… .62

Hình 4.3 Cơ cấu chấp hành xe Lexus ES 300 64

Hình 4.4: Sơ đồ cơ cấu phanh có ABS (Cho xe LEXUS ES 300) 64

Hình 4.5 Bảng táp lô trên mô hình 65

Hình 4.6: kết cấu bộ phận truyền lực và thủy lực 66

Hình 4.7 Chân giắc kiểm tra thông mạch 68

Hình 4.8 Rắc cái trên ABS ECU 68

Hình 4.9a Sơ đồ mạch điện xe Lexus ES 300 69

Hình 4.9b Sơ đồ mạch điện xe Lexus ES 300 70

Hình 4.10 Đèn báo và công tắc nguồn 220V 71

Hình 4.11 Bàn đạp phanh 72

VIII

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

ECU: Hộp điều khiển điện tử

ABS: Hệ thống phanh chống bó cứng xe

ASR: Thiết bị chống trượt quay bánh xe

TRC: Hệ thống điều khiển lực kéo trên các bánh xe chủ động

ESP: Thiết bị kiểm soát ổn định động học của ô tô

VSC: Hệ thống được dùng để kiểm soát khả năng ổn định hướng của ô tô khi phanh khi đi trên đường vòng hay chuyển động thẳng gặp ngoại lực ngẫu nhiên tác độngSBC: Hệ thống phanh thủy lực điện tử

ASC+T: Hệ thống điều khiển bướm ga hay bướm ga phụ và đánh lửa

ASC: Hệ thống bướm ga phụ

BBW: Hệ thống phanh điện là một phân khúc của hệ thống phanh điện tử không có sự

hỗ trợ của hệ thống thủy lực

SL: Điều khiển theo điều kiện bám thấp

IR: Điều khiển độc lập theo từng bánh xe

IRM: Điều khiển độc lập cải biên

DTC: Mã lỗi chẩn đoán

RR: Phía sau phải

RL: Phía sau trái

FL: Phía trước trái

FR: Phía trước phải

SFLH: Van giữ phía trước trái

SFLR: Van giảm phía trước trái

SFRH: Van giữ phía trước phải

SFRR: Van giảm phía trước phải

SRRH: Van giữ phía sau phải

SRRR: Van giảm phía sau phải

SRLH: Van giữ phía sau trái

SRLR: Van giảm phía sau trái

IX

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo mọihoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng công nghiệp hóa, hiệnđại hóa nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người Do đósong song với sự phát triển của mọi nghành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thayđổi khá lớn Nhu cầu của con người dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế,giảm thiểu ô nhiễm môi trường…trong đó vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu Ứngdụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà xản xuất bắt tay vào nghiêncứu, chế tạo hệ thống phanh ABS (Anti- lock Braking System) với những tính năng ưuviệt ABS (chống bó cứng bánh xe khi phanh), EBD (Phân phối lực phanh điện tử),VSC (Ổn định xe), … nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra

Trước những thay đổi của hệ thống phanh trên ôtô khoa cơ khí động lực cáctrường đại học đã không ngừng cập nhập thêm về lý thuyết mà còn xây dựng mô hình

mô phỏng hoạt động của hệ thống phanh ABS, cùng với mô hình các bài tập thực hànhtrên mô hình cũng được xây dựng lên phục vụ cho công tác giảng dạy, thực hành giúpcho quá trình dạy và học được sinh động và dễ hiểu hơn

Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã được học em đã được “Bộ Môn Công Nghệ

Kỹ Thuật ôtô - Khoa Cơ Khí Động Lực – Trường ĐHSPKT Hưng Yên” giao nhận đề

tài “Nghiên cứu ECU ABS và các loại cảm biến tốc độ bánh xe hệ thống phanh ABS”

Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nêntrong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định, em rất mong

sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài được hoànthiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn Th.S Khổng Văn Nguyên là giáo viên trực

tiếp hướng dẫn em và các thầy cô giáo trong bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoànthành đồ án này

Hưng Yên, ngày… tháng …năm 2013

Sinh viên thực hiện

Đặng Trọng Tình

X

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài.

Ngày nay tại Việt Nam, ngành ô tô đang trên đà phát triển và ngày càng khẳng định vị trí

của mình trong sự phát triền của nền công nghiệp Việt Nam Vì thế mà ngày càng có nhiềutrường đại học, cao đẳng cũng như trung học đưa ngành công nghệ ô tô vào giảng dạy Trườngđại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên có thể được xem là một trong những trường có ngànhcông nghệ ô tô phát triển mạnh tại nước ta

Ngành công nghệ ôtô là một trong những ngành ứng dụng rất nhiều hệ thống hiện đại nhằm đápứng được các nhu cầu đòi hỏi sự an toàn, tiện nghi và khả năng phát huy tối đa công suất động cơ, tốc độ

xe của người sử dụng Nên các nhà chế tạo đã không ngừng cải tiến và hoàn thiện các bộ phận trên xe.Đối với những xe có tốc độ cao, khi đang điều khiển trong tình huống bất ngờ có chướng ngại vật xuấthiện phía trước, buộc người tài xế phải đạp phanh gấp, hoặc phanh khi xe đang đi trong đường trơntrượt, nếu đối với phanh thường thì sẽ bị trượt lết ở các bánh xe, làm xe bị mất ổn định lái và mất đi hiệuquả phanh dễ dẫn đến tai nạn Vì vậy, các nhà sản xuất và chế tạo ôtô đã sử dụng hệ thống phanhABS(Anti-lock Braking System) để trang bị cho các xe đời mới, với mục đích là để khắc phục đượcnhững tình trạng đó, nhằm đảm bảo an toàn tuyệt đối cho tài xế cũng như hành khách trên xe Nó cómột tầm quan trọng rất lớn trong việc phanh xe và ABS trở thành tiêu chuẩn của các xe khi xuất xưởng.Trong phạm vi trường “ Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng yên” những năm gần đây khoa cơkhí động lực có rất nhiều đổi mới về công nghệ kỹ thuật phục vụ trong giảng dạy Các tài liệu và

mô hình sử dụng trong công tác đào tạo luôn luôn được đổi mới giúp cho học sinh ,sinh viên cóđiều kiện tiếp xúc và học tập tốt nhất có thể bắt kịp với các công nghệ hiện đại sử dụng trongnghành công nghiệp ô tô hiện nay

Nhận thấy đây là một lĩnh vực cần thiết và rất quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô

hiện nay nên em đã chọn thực hiện đề tài“Nghiên cứu ECU ABS và các loại cảm biến tốc độ bánh xe hệ thống phanh ABS”

2 Giới hạn đề tài.

Do nội dung đề tài khá chuyên sâu và việc sưu tầm tài liệu thích hợp đòi hỏiphải mất rất nhiều thời gian cũng như kiến thức cho nên đề tài chỉ tập trung vào giảiquyết một số vấn đề như sau

-Chức năng của hộp điều khiển ABS , phần xử lý tín hiệu, phần logic điều khiển,

bộ phận an toàn, bộ chẩn đoán và lưu giữ mã lỗi

-Cấu tạo nguyên lý hoạt động cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ, cảm biến

trên xe Mercedes, cảm biến tốc độ loại MRE.

Phần mô hình : Khôi phục một phần mô hình hệ thống ABS dưới xưởng

CKĐL

XI

3 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài.

Mục tiêu của đề tài “Nghiên cứu ECU ABS và các loại cảm biến tốc độ bánh xe

hệ thống phanh ABS” là tạo ra một cơ sở lý thuyết, một tài liệu tham khảo cho sinh viên

chuyên ngành ô tô cũng như các cá nhân có nhu cầu tìm hiểu về ECU ABS, cảm biến tốc

độ bánh xe hoặc có thể xa hơn làm tài liệu hỗ trợ giảng dạy ở bộ môn điện ô tô

Nhiệm vụ chính của đề tài là phân tích được cấu tạo, nguyên lý hoạt động củamột số cảm biến tốc độ bánh xe, chức năng của hộp điều khiển ABS , phần xử lý tínhiệu, phần logic điều khiển, bộ phận an toàn, bộ chẩn đoán và lưu giữ mã lỗi và đồngthời xác định được tầm quan trọng và tính tất yếu của c hệ thống đó trên ô tô

4 Ý nghĩa của đề tài

Đề tài giúp cho những sinh viên năm cuối khi sắp tốt nghiệp có thể củng cố kiến

thức, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên môn cũng như kiến thức ngoài thực tế, xãhội Đề tài còn thiết kế mô hình để sinh viên trong trường đặc biệt là sinh viên cơ khíđộng lực tham khảo, học hỏi, tìm tòi, phát triển

Trong quá trình hoàn thành đề tài đã giúp sinh viên tập làm quen dần với phươngpháp tự nghiên cứu là chính, giúp sinh viên chủ động trong việc tìm hiểu, tham khảohọc tập qua sách vở, trao đổi với bạn bè, học tập qua thầy cô, qua đó giúp cho sinhviên hiểu cặn kẽ vấn đề hơn tạo tiền đề cho việc tự nghiên cứu sách vở

5 Phương pháp nghiên cứu.

Đề tài được thực hiện dựa trên tài liệu chính là Tài liệu đào tạo hệ thống phanh ABSToyota, hệ thống điện thân xe và điều khiển tự động trên ôtô PGS.TS Đỗ văn DũngTrường ĐHSPKT TP.HCM Mô hình điều khiển hệ thống phanh ABS tại xưởng TrườngĐHSPKT Hưng Yên và một số tài liệu từ các hãng xe lớn khác như Toyota, Mercede …v v

Dựa trên các tài liệu đó đề tài tập trung vào các nguyên lý hoạt động, nguyên lý cấutạo và các công dụng cụ thể từ đó nêu ra được tính cấp thiết của hệ thống ABS trên ô tô

6 Các bước thực hiện.

Bước 1: Thu nhập, tìm tòi tài liệu

Bước 2: Xắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic chặt chẽ theotừng bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học, có cơ sở và bản chất nhất định Bước 3: Đọc, nghiên cứu, phân tích tài liệu nói về “Hệ thống phanh ABS”.Phân tích kết cấu, nguyên lý làm việc một cách khoa học

XII

Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích được, hệ thống hoá lại những kiến thứcliên quan (Liên kết từng mặt, từng bộ phận thông tin đã phân tích) tạo ra một hệ thống

lý thuyết đầy đủ và sâu sắc nhấ

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS

ABS là tên gọi được viết từ cụm từ sau: “Anti-lock Brake System”, có thể dịch

ra là “Hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe” Từ tên gọi ta có thể hiểu được rằng,

đây là một hệ thống được trang bị trên ô tô nhằm giúp cho việc phanh các bánh xeđược dễ dàng mà không bị trượt lết và không bị mất điều khiển lái khi phanh gấp hayphanh trên đường trơn, đường có băng, tuyết… Nó thực hiện được điều này là nhờviệc điều khiển áp suất dầu tác dụng lên các bánh xe thông qua các quá trình đặc biệt,

để ngăn cho các bánh xe không bị trượt lết khi phanh Nhằm làm tăng hiệu quả phanh

và giảm đến mức tối thiểu hiện tượng mất ổn định dẫn hướng trong quá trình phanhtrên đường có hệ số bám thấp Vì vậy đây là một hệ thống không thể thiếu trên các ô tôhiện đại, bởi sự an toàn và hiệu quả của nó, giúp cho người lái cảm thấy tự tin khi điềukhiển xe Bởi các ưu điểm sau: Quãng đường phanh ngắn hơn so với phanh thường,phanh ổn định trên đường thẳng, điều khiển được hướng chuyển động của xẹ

ABS được sử dụng lần đầu tiên trên các máy bay thương mại vào năm 1949,chống hiện tượng trượt ra khỏi đường băng khi máy bay hạ cánh Tuy nhiên, kết cấucủa ABS lúc đó còn cồng kềnh, hoạt động không tin cậy và không tác động đủ nhanhtrong mọi tình huống Trong quá trình phát triển, ABS đã được cải tiến từ loại cơ khísang loại điện và hiện nay là loại điện tử

Vào thập niên 1960, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, các vi mạch điện tử(microchip) ra đời, giúp hệ thống ABS lần đầu tiên được lắp trên ôtô vào năm 1969.Sau đó, hệ thống ABS đã được nhiều công ty sản xuất ôtô nghiên cứu và đưa vào ứngdụng từ những năm 1970 Công ty Toyota sử dụng lần đầu tiên cho các xe tại Nhật từnăm 1971, đây là hệ thống ABS 1 kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau Nhưng phảiđến thập niên 1980 hệ thống này mới được phát triển mạnh nhờ hệ thống điều khiển kỹthuật số, vi xử lý (digital microprocessors/microcontrollers) thay cho các hệ thống điềukhiển tương tự (analog) đơn giản trước đó

Lúc đầu hệ thống ABS chỉ được lắp trên các xe du lịch cao cấp, đắt tiền, đượctrang bị theo yêu cầu và theo thị trường Dần dần hệ thống này được đưa vào sử dụngrộng rãi hơn, đến nay ABS gần như đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại

xe tải, một số xe du lịch và cho phần lớn các loại xe hoạt động ở những vùng có đườngbăng, tuyết dễ trơn trượt Hệ thống ABS không chỉ được thiết kế trên các hệ thống

XIII

phanh thủy lực, mà còn ứng dụng rộng rãi trên các hệ thống phanh khí nén của các xetải và xe khách lớn.

Nhằm nâng cao tính ổn định và tính an toàn của xe trong mọi chế độ hoạt độngnhư khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường vòng với tốc độ cao, khiphanh trong những trường hợp khẩn cấp,… hệ thống ABS còn được thiết kế kết hợpvới nhiều hệ thống khác:

Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống kiểm soát lực kéo - Traction control (hayASR) làm giảm bớt công suất động cơ và phanh các bánh xe để chống hiện tượng cácbánh xe bị trượt lăn tại chỗ khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bỡi điều này làmtổn hao vô ích một phần công suất của động cơ và mất tính ổn định chuyển động củaôtô

Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống phân phối lực phanh bằng điện tử EBD(Electronic Brake force Distribution) nhằm phân phối áp suất dầu phanh đến các bánh

xe phù hợp với các chế độ tải trọng và chế độ chạy của xe

Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BAS (Brake AssistSystem) làm tăng thêm lực phanh ở các bánh xe để có quãng đường phanh là ngắnnhất trong trường hợp phanh khẩn cấp Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống ổn địnhôtô bằng điện tử (ESP), không chỉ có tác dụng trong khi dừng xe, mà còn can thiệpvào cả quá trình tăng tốc và chuyển động quay vòng của ôtô, giúp nâng cao hiệu suấtchuyển động của ôtô trong mọi trường hợp

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc và hỗ trợ rất lớn của kỹ thuật điện tử, củangành điều khiển tự động và các phần mềm tính toán, lập trình cực mạnh đã cho phépnghiên cứu và đưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như điềukhiển 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 đầutrong việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo các hệ thống ABS cho ô tô

Mô tả về quá trình hoàn thiện và phát triển hệ thống phanh ABS và các liên hợptrên ôtô con có thể trình bày qua hình 1.1

XIV

Hình 1.1: Quá trình hoàn thiện và phát triển hệ thống phanh ABS và các liên hợp

trên ôtô con

Các chữ viết tắt trên hình có ý nghĩa sau:

- ASR: Thiết bị chống trượt quay bánh xe, thiết bị là một phần của hệ thốngTRC (Traction Control) dùng để điều khiển lực kéo trên các bánh xe chủ động của ôtô

- ESP: Electronic Stability Program – Chương trình kiểm soát ổn định động họccủa ôtô Chương trình là một phần của hệ thống VSC, được dùng để kiểm soát khảnăng ổn định hướng của ôtô khi phanh, khi đi trên đường vòng hay chuyển động thẳnggặp ngoại lực ngẫu nhiên tác động

- SBC: Sensoelectric Braking Control – Hệ thống phanh thủy lực điện tử, được

bố trí theo sự mở rộng kiểm soát nhờ các cảm biến và chương trình điều khiển thíchhợp của ôtô con

- EHB: Electrohydraulic brake – Hệ thống phanh thủy lực điện tử là một phânkhúc của hệ thống phanh điện tử có sự hỗ trợ của hệ thống thủy lực

- BBW: Brake – By – Wirre – Hệ thống phanh điện là một phân khúc của hệthống phanh điện tử không có sự hỗ trợ của hệ thống thủy lực

Ngày nay, hệ thống ABS đã giữ một vai trò quan trọng không thể thiếu trongcác hệ thống phanh hiện đại, đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc đối với phần lớn cácnước trên thế giới

1.1 Cơ sở lý luận về hiệu quả phanh và các tác động điều khiển

1.1.1 Quan hệ giữa lốp và mặt đường.

Lực phanh sinh ra ở mỗi bánh của ôtô trong suốt quá trình phanh là một hàmcủa phản lực từ mặt đường tác dụng vuông góc lên bánh xe và hệ số bám giữa lốp vàmặt đường Quan hệ giữa trọng lượng đặt lên bánh xe và lực phanh được biểu diễn bởicông thức (1-1)

XV

Hình 1.2 Quan hệ giữa hệ số bám dọc với độ trượt trên các mặt đường khác nhau

Wwh - tải trọng tĩnh và động đặt lên bánh xe

Hệ số bám giữa lốp và đường không phải là một hằng số mà là một hàm của cácnhân tố, nó phụ thuộc vào loại bề mặt đường cũng như mức độ trượt dọc giữa lốp vàmặt đường Các đường cong quan hệ giữa hệ số bám dọc với độ trượt bánh xe trên các

bề mặt đường khác nhau trình bày trên hình 1.2

Lực phanh sinh ra phụ thuộc vào mức độ trượt bánh xe Nếu bánh xe trượt hoàntoàn, không có lực phanh Mối quan hệ này là nguyên tắc cơ bản để hiểu quá trìnhphanh và không dễ quan sát khi độ trượt gần 100% ( bánh xe gần trượt lết hoàn toàn)khó nhận thấy khi không có thiết bị chuyên dùng

Lực phanh cao nhất có được khi mức độ trượt nhỏ Khi cung cấp lực phanh quálớn sẽ gây ra trượt 100 % và như thế sẽ không sinh ra lực phanh cực đại, vì vậy cần

điều khiển áp suất phanh cung cấp bằng kỹ năng của người lái hoặc thông qua bộ điều

khiển chống hãm cứng để quãng đường phanh ngắn nhất trên hầu hết các bề mặt

Lực phanh sinh ra biến đổi nhiều theo bề mặt đường Quãng đường phanh vàgia tốc phanh rất dễ nhận ra khi phanh trên đường asphalt khô so sánh với phanh trênđường đóng băng

Khi vượt qua điểm có hệ số bám lớn nhất đường cong () ( - độ trượt) sẽ đixuống Điều này nói lên rằng, khi lực phanh bằng với lực bám cực đại thì tăng thêmlực phanh cũng không có kết quả và giải thích được vì sao một người lái có kinhnghiệm có thể đạt được quãng đường phanh ngắn hơn đáng kể hơn một người lái xethiếu kinh nghiệm

Một đặc điểm khác quan trọng của lốp ôtô trong khi phanh sinh ra lực bênchống lại sự trượt bên phản Lực bên là lực giữ cho lốp xe khỏi trượt theo phươngvuông góc với phương chuyển động của xe Công thức lực bên được viết như sau:

wh y

F   (1-2)

ở đây : Fy - lực bên ( N )

y - hệ số bám ngang giữa lốp và mặt đường

Hệ số bám ngang giảm nhanh khi một bánh xe bắt đầu trượt dọc Khi bánh sautrượt quá lớn dẫn đến mất lực bên sẽ góp phần làm không ổn định phần đuôi xe dẫnđến sự trượt ngang khi có lực bên nhỏ tác động vào xe Bánh xe trượt quá lớn dẫn đếnmất lực bên tác động lên các bánh trước của xe làm tăng khả năng mất lái; hiện tượng

XVI

mất lái này thường xảy ra khi phanh gấp trên đường có hệ số bám thấp như đườngđóng băng, tác dụng lực phanh quá lớn làm cho lốp ở trạng thái trượt 100%.

1.1.2 Động lực học của ô tô trong quá trình phanh.

Trong trường hợp chung khi ôtô đang chạy trên dốc và tiến hành quá trìnhphanh ta có các lực tác dụng lên ôtô như sau:

Phương trình biểu diễn quá trình phanh được thiết lập từ định như sau:

g

W Ma

ở đây: M- khối lượng của xe

ax - gia tốc theo phương chuyển động

W- trọng lượng của xe

g - gia tốc trọng trường

Dx= - ax- gia tốc phanh

Fxf - lực phanh ở cầu trước

Fxr - lực phanh ở cầu sau

DA - lực cản không khí (đưa về một điểm)

 - góc nghiêng của đường

fr - hệ số cản lăn = (Rxf + Rxr)/Wcos

Nếu lực phanh được giữ không đổi và bỏ qua ảnh hưởng lực cản không khí vàcản lăn, thời gian phanh tính theo công thức (1-4), và quãng đường phanh khi vận tốcthay đổi từ V0 đến Vf, phương trình (1-5)

XVII

Hình 1.3 Lực tác dụng lên ô tô khi phanh

xt

V V F

2 2

0 f xt

V V F

M

x- quãng đường phanh

Những công thức gần đúng trên chỉ ra rằng thời gian phanh tỉ lệ với vận tốc của

xe và quãng đường phanh tỉ lệ với bình phương vận tốc

Trong quá trình phanh, tải trọng động thay đổi, nó xuất hiện như là một hàmcủa chiều cao trọng tâm, trọng lượng của xe, chiều dài cơ sở và gia tốc phanh Côngthức (1-6) biểu diễn sự thay đổi của tải trọng động

A A x

L

h D g

W L

h – chiều cao trọng tâm

L – chiều dài cơ sở

g – gia tốc trọng trường

Dx – gia tốc phanh

hA – chiều cao lực cản không khí

Đối với các cầu của xe, tải trọng ở các bánh trước tăng, tải trọng ở các bánh saugiảm trong quá trình phanh, thể hiện ở công thức (1-7) và (1-8),lần lượt:

hWD W

hWD W

ở đây:

Fxmr – lực phanh cực đại ở hai bánh sau

Wrs – trọng lượng tĩnh ở hai bánh sau

Đơn giản công thức (1-3) cho trường hợp  = 00 và lực cản không khí khôngđáng kể, ta có:

xr xf

D g

hF W F

p

xmr rs

(1-9)

L h L

hF W F

p

xmf rs

(1-10)

Mối quan hệ này chỉ ra rằng lực phanh cực đại ở các bánh trước phụ thuộc vàolực phanh ở các bánh sau do gia tốc phanh và tải trọng dồn về phía trước và tương tựlực phanh ở các bánh xe sau phụ thuộc vào lực phanh ở các bánh xe trước

1.2 Cơ sở lý luận của quá trình phanh.

Khi phanh thì ô tô không dừng ngay tại vị trí bắt đầu phanh mà sẽ dừng cách vịtrí bắt đầu phanh một khoảng cách nào đấy Không những thế ôtô còn có thể lệch khỏihướng chuyển động trước lúc bắt đầu phanh Vì vậy để đánh giá quá trình phanh cầnphải nghiên cứu cả hiệu quả phanh và tính ổn định hướng của ôtô khi phanh

1.2.1 Hiệu quả phanh và tính ổn định hướng của ôtô khi phanh.

Các công trình nghiên cứu trước đây đã đề cập rất nhiều tới vấn đề hiệu quảphanh và tính ổn định hướng khi phanh Thời gian phanh hay quãng đường phanh phụthuộc chủ yếu vào vận tốc bắt đầu phanh và hệ số bám khi phanh B

Từ công thức (1-7) và (1-8) cho ta thấy khi phanh tải trọng động dồn về phíatrước nên lực phanh cực đại ở các bánh trước có thể đạt được lớn hơn là lực phanh cựcđại ở bánh sau Mặt khác, lực phanh cực đại giới hạn bởi lực bám Vì vậy, để có thểphanh hiệu quả cần phân phối áp suất tới các bánh trước và sau hợp lý Nếu tác dụnglực phanh đồng đều ở các bánh xe phù hợp với lực bám ở các bánh trước có thể dẫn

XIX

đến hiện tượng các bánh xe sau bị trượt lết do lực phanh quá lớn vượt quá giới hạnbám sẽ làm như vậy lực phanh tác động thêm không hiệu quả Còn ở các bánh trướclực phanh lại không tận dụng được tối đa giới hạn bám Vì vậy vấn đề điều khiển lựcphanh ở các bánh xe là hết sức cần thiết, bởi lẽ khi xảy ra hiện tượng trượt lết các bánh

xe rất dễ bị lệch hướng chuyển động

Trong thực tế, hệ số bám trên mặt đường luôn luôn thay đổi và không đồngnhất Vì thế, lực phanh ở các bánh xe sẽ không đồng đều và điều này cũng là mộtnguyên nhân dẫn đến sự lệch hướng của xe khi chuyển động

Trong hai trường hợp trên, vấn đề cơ bản là điều khiển lực phanh ở các bánh xecho phù hợp với lực bám trên mặt đường để đảm bảo lực phanh tối ưu ở các bánh xe

và như vậy, hiệu quả phanh và tính ổn định hướng của ôtô được đảm bảo

Sự chuyển động an toàn của ôtô phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái chuyển độngcủa ôtô khi phanh Các trạng thái thường xảy ra là ôtô không thể điều khiển khi phanh.Trạng thái này gắn liền với sự bó cứng các bánh xe ở các cầu xe ở đây ta giả thiết sự

bó cứng xảy ra ở từng cầu, có hai khả năng xảy ra:

- Bó cứng ở cầu sau trước

- Bó cứng ở cầu trước trước

Trên hình 1.4 và hình 1.5 chỉ ra hai trường hợp bó cứng cầu sau và bó cứng cầutrước

Trong trường hợp này, nếu do một ngoại lực bất kỳ nào đó, lực quán tính M  x

theo phương y và x có Py và Px Lực Py cân bằng với các phản lực ở các cầu xe St và Ss.Nếu bó cứng cầu sau (Ss = 0) lực bên chỉ tồn tại ở bánh trước và Py.a = St.a và cặpngẫu lực Py, St làm quay ôtô theo chiều mũi tên dẫn tới mất ổn định Nếu bó cứng bánh

xe cầu trước, St = 0 và Ss  0 mô men do cặp ngẫu lực làm quay ôtô theo hướng giảmnhỏ góc  Tức là khi bó cứng bánh xe trước, ôtô chuyển động gần giống trạng tháitrước khi phanh bó cứng, như vậy ôtô chuyển động ổn định hơn

Qua phân tích trên thì khi xe chuyển động thẳng việc xảy ra bó cứng bánh xecầu trước có lợi cho khả năng ổn định hơn Khi ôtô chuyển động trên đường cong,phanh bó cứng các bánh trước làm cho ôtô chuyển động theo hướng mở rộng bán kínhquay vòng Người lái muốn điều chỉnh hướng chuyển động nhưng vì bánh xe không cókhả năng tiếp nhận lực ngang nên việc điều chỉnh không có hiệu quả, ôtô ở trạng tháimất điều khiển Nếu bó cứng bánh xe cầu sau, ôtô chuyển động theo hướng thu nhỏbán kính quay vòng, tuy nhiên vẫn có khả năng điều khiển hướng chuyển động củabánh xe cầu trước, để giảm góc quay thân xe phải đánh ngược vành tay lái Tuy nhiên,việc điều khiển như vậy đòi hỏi người lái phải có kinh nghiệm như nhả

XX

bớt chân phanh và đánh lái ngược lại Nếu người lái không có kinh nghiệm lạiđạp thêm phanh và quay thêm vành lái lúc đó ôtô chuyển động nguy hiểm hơn là domất tính ổn định Sự bó cứng đồng thời các bánh xe hai cầu, không gây nên các lựcbên phụ, ôtô vẫn có thể chuyển động thẳng Song nếu xuất hiện các phản lực bên haykhi phanh trên đường vòng sẽ dẫn tới quay vòng ôtô

1.2.2 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh.

Từ cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu ở các công trình nghiên cứu trước đây có thểdùng 4 chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh như sau:

- Quãng đường phanh x.

- Gia tốc chậm dần khi phanh D x

- Thời gian phanh t.

- Lực phanh hoặc lực phanh riêng F xo

Việc dùng chỉ tiêu nào để đánh giá hiệu quả phanh là tuỳ thuộc vào tìnhhình trang thiết bị đo lường của từng nước và sự phát triển nền công nghiệp của nước

đó Sau đây sẽ trình bày chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của một số nước

1.2.3 Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định hướng của ô tô khi phanh.

Để đánh giá tính ổn định dẫn hướng của ôtô khi phanh người ta dùng một sốchỉ tiêu sau:

- Góc lệch  của ôtô khi phanh, về mặt lý thuyết góc này xác định được

- Hành lang cho phép mà ôtô không được vượt ra ngoài ở cuối quá trình phanh

- Hệ số không đồng đều lực phanh

Bảng 1.1 Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của một số nước

1.2.4 ổn định động học của ô tô trong quá trình chuyển động.

Khi xe quay vòng, dưới tác dụng của lực ly tâm thân xe bị nghiêng quanh trụcnào đó gần sát trục dọc của xe một góc nào đó

Mô men quay do lực ly tâm đặt cách trục nghiêng thân xe là h Khi đó mô menquay do lực ly tâm sẽ là:

h R

v M

Mô men này làm thay đổi các phản lực đặt lên bánh xe Giả sử xe quay vòng, ởcầu trước tải trọng thay đổi một lượng Zt, bánh xe phía trong giảm đi Zt, bánh xe

XXII

phía ngoài tăng lên một lượng Zt Tương tự, ở cầu sau bánh phía trong giảm mộtlượng Zs, và bánh xe phía ngoài tăng một lượng Zs

Giả thiết với vận tốc quay vòng không đổi tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cácbánh xe cầu trước và cầu sau là:

L

b Mg

Z t  ; Z s Mg L a

Khi đó tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe:

t Z L

b Mg

a Mg

Sự chuyển động của ôtô trên đường đòi hỏi phải thực hiện theo quỹ đạo rấtphức tạp, người lái luôn phải điều khiển góc quay vành tay lái Khi chuyển động vớitốc độ cao, mối quan hệ giữa quỹ đạo chuyển động với góc quay vành tay lái càng phảichặt chẽ Trong nhiều trường hợp chỉ cần một sự sai lầm nhỏ trong điều khiển sẽ dẫntới mất quỹ đạo chuyển động và có thể dẫn đến tai nạn giao thông Khi ô tô chuyểnđộng trên đường vòng với tốc độ cao, gặp chướng ngại vật cần phải phanh xe đột ngột

y xh

hg

t

b

aL

Hình 1.6 Sự thay đổi phản lực thẳng đứng khi quay vòng

dẫn tới bánh xe bị trượt lết, gia tốc hướng tâm tăng đột ngột sẽ làm các bánh xe bịtrượt bên làm cho xe mất ổn định và có thể bị lật

Khi ô tô quay vòng có thể xảy ra hiện tượng quay vòng thiếu hoặc quay vòngthừa, nếu xe quay vòng thừa các phản lực thẳng đứng tác dụng lên các bánh phía bêntrong giảm làm cho phản lực bên bị giảm không cân bằng được với lực ly tâm dẫn đếncác bánh xe sau bị trượt bên rất lớn làm cho phần đuôi xe bị văng ra phía ngoài, ôtômất tính ổn định hướng Mô men truyền tới các bánh sau phải giảm đến khi các phảnlực thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe phía trong tăng trở lại có nghĩa là các phảnlực bên của xe cân bằng với lự ly tâm và chúng giữ cho các bánh xe không bị trượt.Điều này được thực hiện bằng cách điều chỉnh mô men động cơ và phanh bánh sau vàbánh trước phía ngoài để nhanh chóng giảm mô men truyền tới bánh xe Các lực phanhtác dụng lên các bánh xe sau và trước phía ngoài sẽ tạo nên mô men ngược chiều với

mô men quay vòng để giảm thiểu khả năng quay vòng thừa Khi xe quay vòng thiếu,các phản lực bên tác dụng lên bánh sau lớn có xu hướng làm cho phần đuôi xe lệch vềphía trong Vì các bánh xe phía trước có góc quay nên không thể tăng phản lực bên

Để khắc phục hiện tượng này cần phải giảm mô men động cơ, nếu cần thiết có thểphanh bánh xe sau phía bên trong, lực phanh này sẽ tạo nên một mô men cùng chiềuvới mô men quay vòng làm tăng mô men quay vòng Vì vậy, hiện tượng quay vòngthiếu được khắc phục

tăng từ 12 tới 36 lần ở xylanh chính để đạt được áp suất cần thiết cho phanh áp suất

cuối cùng ở xylanh chính như sau:

piston

s boost mech op MC

A

F G

G F

Gboost- Tỷ số truyền trợ lực

Fs - Lực hồi vị của lò xo

Apiston- Tiết diện làm việc của xylanh chính

Xylanh chính chia làm hai buồng sơ cấp và thứ cấp để tăng tính an toàn tránh

hệ thống tổng phanh bị mất áp suất trong trường hợp hỏng một buồng của hệ thống

1.3.2 Điều hoà lực phanh.

Vì tải trọng động thay đổi như đã nói ở công thức (1-6), áp suất phanh thíchhợp cho phanh gấp ở các bánh trước thường quá cao cho các bánh sau; kết quả là cácbánh sau có xu hướng bị bó cứng trong khi phanh Vấn đề này có thể giảm đáng kểthông qua việc sử dụng điều hoà lực phanh Các bộ điều hoà phanh cho phép áp suấtphanh ở phía trước và phía sau như nhau khi áp suất phanh nhỏ (tương ứng với gia tốcphanh và tải trọng động thay đổi ít) nhưng thay đổi áp suất ra cầu sau và áp suất ra cầutrước khi tải trọng động thay đổi nhiều

Hình 1.8 biểu diễn hai sơ đồ van điều hoà phổ biến nhất trên các xe khách vàcác xe tải nhẹ Đặc trưng của hệ thống phanh chia dòng kiểu TT là sử dụng trên xe cầusau chủ động và đặc trưng của hệ thống phanh chia dòng kiểu K là được sử dụng trên

xe có cầu trước chủ động

Sử dụng hệ thống phanh chia dòng kiểu K phổ biến trên xe có cầu trước chủđộng Dẫn động phanh kiểu TT khó đáp ứng được các quy định pháp lý về hệ thốngphanh khi một dòng dẫn động trước bị hỏng (trên hệ thống phanh chia dòng dọc) và tảitrọng thay đổi đáng kể dồn về phía trước làm tăng tải trọng cầu trước Hệ thống chiadòng kiểu K có thể sử dụng một phanh trước bất chấp một dòng hỏng và các xe cầutrước chủ động có thể thông qua luật đòi hỏi mặc dù có sự khác nhau lớn giữa

tải trọng cầu trước và cầu sau Tuy nhiên, hệ thống chia dòng kiểu K đòi hỏi hai vanđiều hoà và bơm dầu phức tạp hơn hệ thống chia dòng dọc.

1.3.3 Hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS).

Chức năng cơ bản của hệ thống ABS là chống hãm cứng bánh xe bằng cáchcảm nhận bánh xe chuẩn bị hãm cứng và hoạt động thông qua bộ điều khiển áp suất đểgiảm áp suất phanh ở xylanh bánh xe thích hợp để bánh xe không bị trượt tạo điềukiện thuận lợi cho sự làm việc của phanh

Từ công thức (1-5), quãng đường phanh (cho đến khi vận tốc bằng 0) là mộthàm của vận tốc khi bắt đầu phanh, khối lượng của xe và lực phanh Từ công thức này

có thể thấy rằng với lực phanh cực đại thì quãng đường phanh sẽ nhỏ nhất, tất cả các

hệ số khác giữ không đổi Trên các loại đường khác nhau sẽ có các hệ số bám cực đạikhác nhau Bằng cách giữ cho tất cả các bánh xe của ô tô hoạt động xung quanh vùng

mà hệ số bám lớn nhất, hệ thống chống hãm cứng cho phép lực phanh đạt đến giá trịcao nhất có thể mà gây ra trượt rất nhỏ và vì thế quãng đường phanh ngắn nhất Đây làmột mục đích của hệ thống chống hãm cứng, tuy nhiên mục tiêu này được giảm đi bởicần cho tính ổn định và khả năng dẫn hướng của xe

Mặc dù giảm tốc độ và dừng xe là mục đích cơ bản của hệ thống phanh, lựcbám cực đại có thể không đạt được trong mọi trường hợp Nếu xe phanh ở trên đường

có bề mặt không tốt (đường đóng băng) như vậy lực phanh ở hai bên trái và phải của

xe sẽ khác nhau đáng kể, lực phanh hay lực kéo cực đại cung cấp cho tất cả các bên sẽtạo ra một mô men quay dẫn tới kéo xe lệch sang một bên làm cho xe mất ổn định.Cần phải điều khiển áp suất ở các bánh sau để cải thiện tính ổn định; tương tự ở cầutrước cũng cần hạn chế sự khác nhau của áp suất giữa các xylanh bánh xe hai bên để

không gây ra mô men thay đổi quá mức trên tay lái dẫn đến người lái phải mất sứcđiều chỉnh vô lăng quá lớn để chống lại mô men quay đó.

Nếu hệ thống chống hãm cứng có thể giữ cho lực phanh ở các bánh xe đạt đượcgiá trị lớn nhất tương ứng ở gần vùng lực bám cực đại, thì lực bám bên cao vừa phảichứ không đạt cực đại Điều này làm tăng tính ổn định và là một mục tiêu của hệ thốngchống hãm cứng

Khả năng lái phụ thuộc nhiều vào lực bám bên Điều khiển lực bám cực đại tốt

là cần thiết để đạt được lực bám bên thích hợp và do đó khả năng lái hợp lý Khả nănglái trong khi phanh quan trọng không chỉ cho ổn định hướng chuyển động mà còn chokhả năng lái qua chướng ngại vật Các hệ thống chống hãm cứng thực hiện điều nàythông qua điều khiển vùng lực bám cực đại

Trong tính toán động lực học của quá trình phanh ôtô thường dùng giá trị hệ sốbám cho trong các bảng Các hệ số bám này được xác định bằng thực nghiệm theophương pháp kéo bánh xe bị hãm cứng hoàn toàn, nghĩa là khi bánh xe bị trượt lê100%

Trong quá trình phanh ôtô thường xảy ra sự trượt bánh xe tương đối với mặtđường, mà hệ số bám của bánh xe với mặt đường lại phụ thuộc rất nhiều bởi độ trượtnày, do đó ảnh hưởng tới chất lượng phanh

Trên hình 1.2 trình bày đồ thị thực nghiệm chỉ sự thay đổi hệ số bám dọc x củabánh xe với mặt đường theo độ trượt tương đối  giữa bánh xe với mặt đường

Độ trượt tương đối  được xác định theo biểu thức sau:

R – vận tốc góc của bánh xe đang phanh

rbx – bán kính làm việc của bánh xe

Từ hình 1.2 thấy rằng hệ số bám dọc cực đại max ở giá trị độ trượt tối ưu 0.Thực nghiệm chứng tỏ rằng giá trị max thường tương ứng với  trong khoảng từ 10-30% ở giá trị độ trượt tối ưu 0 thì sẽ đạt được lực phanh cực đại, nghĩa là hiệu quảphanh sẽ cao nhất, đồng thời đảm bảo tốt tính ổn định hướng và tính dẫn hướng khiphanh do hệ số bám ngang y có giá trị cao

Để thực hiện được yêu cầu nói trên thì ở các ôtô hiện đại có trang bị hệ thốngchống hãm cứng bánh xe, gọi tắt là ABS

XXVII

Nhiệm vụ cơ bản của ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh ở độ trượtthay đổi trong một giới hạn hẹp quanh giá trị 0, do đó đảm bảo hiệu quả phanh caonhất đồng thời đảm bảo tính ổn định hướng và tính dẫn hướng tốt khi phanh, nghĩa làđảm bảo chất lượng phanh tốt nhất.

Để giữ cho các bánh xe làm việc ở vùng độ trượt quanh giá trị 0 trong giới hạnhẹp và không dẫn tới hiện tượng hãm cứng bánh xe khi phanh thì cần phải điều chỉnh

áp suất môi chất (chất lỏng hoặc khí) dẫn đến các cơ cấu phanh Việc điều chỉnh này

có thể tiến hành theo các nguyên lý khác nhau sau đây:

- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh

- Theo giá trị độ trượt cho trước

- Theo giá trị của tỷ số tốc độ quay của bánh xe với gia tốc chậm dần của nó.Cũng như các hệ thống khác, các tín hiệu đầu vào và các tín hiệu đầu ra được

bộ điều khiển trung tâm tính toán kỹ lưỡng Hệ thống ABS được mô tả bằng sơ đồkhối trên hình 1.9 Điều quan trọng nhất của các tín hiệu đầu vào là các cảm biến tốc

độ bánh xe và tín hiệu đầu ra chính là trạng thái điều khiển áp suất phanh Mục đíchcủa bộ điều khiển là so sánh tín hiệu từ mỗi cảm biến tốc độ bánh xe để dự tính sự tăngtốc hoặc giảm tốc của từng bánh xe Từ các dữ liệu này và các hàm nội suy chươngtrình hoá trước trong bộ điều khiển, áp suất phanh tới một hay nhiều bánh xe có thểđược điều khiển áp suất phanh có thể giảm, giữ không đổi hoặc cho phép tăng lên

XXVIII

ECU

Cơ cấu phanh

Xylanh chính

Cơ cấu chấp hành

Cảm biến tốc độ bánh xe

Mặt đường

Hình 1.9 Sơ đồ khối hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe

Trên hình 1.10 cho thấy sự thay đổi tốc độ của bánh xe cũng như sự thay đổi áp suấttrong quá trình ABS điều khiển phanh.

Bộ điều khiển điện tử (ABS ECU)

Việc điều khiển bộ điều khiển thuỷ lực và mô tơ bơm điện được thực hiện bởi

Bộ xử lý chính

Tới đèn phanh

Tới hệ thống kiểm tra

ẮC QUY

Hình 1.11 Sơ đồ khối bộ điều khiển điện tử

Hình 1.10 Chu kỳ phanh khi có ABS

ABS ECU ABS ECU có thể được lắp trong khoang động cơ hoặc khoangngười lái Để nâng cao độ tin cậy, các ECU có thể lắp ghép hoặc chế tạo cùng với bộđiều khiển thuỷ lực Bộ điều khiển được lập trình (ABS ECU) để xử lý các thông tin

và phát các lệnh nhả phanh hoặc phanh bánh xe (các bộ điều khiển này thường là loạiđiện tử)

Các nguyên tắc cơ bản điều khiển logic của bộ chống hãm cứng.

Do sự phức tạp của hệ thống chống hãm cứng bánh xe và những đòi hỏi về tính

ổn định và khả năng lái cũng như quãng đường phanh tốt, thuật toán điều khiển phanhđược biểu diễn dễ ràng hơn dưới dạng sơ đồ trạng thái

Sơ đồ trạng thái cho một dòng của hệ thống phanh chống hãm cứng được trình

bày ở hình 1.12 Trong sơ đồ này, khi xe không phanh hoặc giảm tốc độ sẽ ở “trạng

thái phanh bình thường” (Normal braking) Nếu sự hoạt động của bộ chống hãm cứng

được đảm bảo, áp suất phanh trên dòng nào đó làm cho bánh xe bắt đầu bị bó; hoạt

động đầu tiên là giảm áp suất phanh “trạng thái giảm áp”( Decay) kết quả này cho

phép bánh xe hãm cứng tăng tốc dần trở lại Sự điều chính xác áp suất phanh được

biểu thị ở các “trạng thái giữ hoặc tăng/giảm áp” (Hold or Build/Decay) và “tăng áp

chậm” (Slow Build) và điều khiển nhanh được biểu thị bằng “trạng thái tăng áp nhanh” (Fast Build)(điều khiển nhanh được sử dụng trong những điều kiện mặt đường

thay đổi nhanh như sự chuyển tiếp từ đường nhựa sang đường đóng băng) Trong chu

kỳ hãm cứng trạng thái sẽ thay đổi để đạt được áp suất phanh và kết quả bánh xe hoạt

động như hình 1.10 Khi yêu cầu chống hãm cứng dừng lại, “trạng thái kết thúc” (End Antilock) được đóng lại, môtơ bơm và các van được cắt điện và hệ thống trở về “trạng

thái phanh bình thường”(Normal Braking) như ban đầu.

XXX

Giữ áp hoặc tăng áp

Tăng áp nhanh

Phanh bình

thường

Giảm áp

Tăng áp chậmKết thúc

Hình 1.12 Sơ đồ trạng thái điều khiển của ABS

Sơ đồ của một bộ vi điều khiển thông thường được chỉ ra ở hình 1.13 Sau khi

“RESET” và cho giá trị ban đầu, một bộ vi điều khiển đi vào vòng lặp chính bao gồmcác đầu vào của toàn bộ hệ thống và ECU cũng như tính toán tốc độ bánh xe, dự báotốc độ của ôtô, phân tích các điều kiện hoạt động chống hãm cứng/quy tắc điều khiểntrạng thái và hoạt động của van môtơ và bơm

XXXI

RESET

Các giá trị ban đầu

Vòng lặp chính

Tính toán tốc độ bánh xe và xe

Hệ thống điều khiển kiểm tra

Lựa chọn trạng thái

theo quy luật

Trạng thái phân tích

Mô tơ, van điện hoạt động

Cảnh báo chống hãm cứng

Hình 1.13 Lưu đồ thuật toán của quá

trình điều khiển ABS

Có Không

bánh xe

Việc dự đoán trước vận tốc là rất quan trọng tới việc thực hiện điều khiển vìvận tốc của bánh xe liên quan tới vận tốc của xe cũng như độ trượt bánh xe, có thể sửdụng một nhân tố quyết định phù hợp với sự hoạt động của van Việc dự đoán trướcvận tốc của xe trở nên khó khăn một khi các bánh xe bắt đầu bó vì các cảm biến sẽkhông còn là vật chỉ thị tốc độ đáng tin cậy tốc độ ôtô nữa

Một khi đã được xác định các điều kiện để hoạt động chống hãm cứng an toàn,các trạng thái tốc độ bánh xe được phân tích để thiết lập trạng thái thích hợp cho dòngdẫn động đó Chỉ thị của hầu hết các bộ điều khiển chống hãm cứng là độ trượt bánh

xe, gia tốc phanh Một nhân tố khác cần được quan tâm là tác động tới tính ổn định

Để thấy rõ hiệu quả của hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh chúng taxem xét kết quả thí nghiệm trình bày ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Kết quả thí nghiệm hiệu quả phanh của ôtô con có trang bị ABS

Loại đường

Tốc độ bắtđầu phanhKm/h

Quãng đường phanh xp (m)

Lợivềhiệuquảphanh

Đường bê tông khô 100 50 41.1 17.8

Đường bê tông ướt 100 100 62.5 37.5

Từ bảng 1.2 thấy rằng ở tốc độ bắt đầu phanh v0 = 50 km/h lợi về hiệu quảphanh khi có ABS đối với ôtô con khoảng 20% còn khi phanh ở tốc độ 100 km/h lợi

về hiệu quả phanh có ABS lên đến 37,5% trên đường bê tông ướt

Để thấy rõ ưu việt về tính ổn định hướng khi phanh có ABS chúng ta xem xétkết quả thí nghiệm phanh ôtô con có ABS, mỗi bánh xe sau có một cảm biến và một

cơ cấu chấp hành riêng rẽ (bảng 1.3)

Từ số liệu bảng 1.3 thấy rằng khi dùng ABS thì lợi về góc lệch  khi phanh lêntới 90%

Bảng 1.3 Kết quả thí nghiệm về tính ổn định hướng khi phanh khi thử ôtô con có ABS

XXXII

Loại đường Tốc độ bắt đầu

phanh v (km/h)

Góc lệch  khi phanh (độ)Không có ABS Có ABS

Đường đặc biệt có hệ

số bám dọc x< 0,1 32 59,0 6,8

1.3.4 Hệ thống tự động điều khiển tính ổn định và lực kéo (ASC-T).

Ở đường có hệ số bám thấp, chẳng hạn như đường băng, tuyết hay đường ướt,bánh xe chủ động sẽ bị quay tại chỗ nếu xe khởi hành hay tăng tốc nhanh, làm mất mátmômen chủ động và có thể làm trượt xe Mômen cực đại có thể truyền đến các bánh xeđược quyết định bởi hệ số ma sát giữa lốp xe và mặt đường Nếu cố truyền mômen đếncác bánh xe vượt quá mức này, nó sẽ làm bánh xe dễ bị trượt quay Việc đảm bảomômen phù hợp với hệ số ma sát trong các trường hợp này đôi khi không dễ dàng với

cả người lái ở phần lớn các trường hợp, khi khởi hành xe đột ngột, người lái đạp chân

ga quá mạnh và làm bánh xe bị trượt quay, mất mát lực kéo và mômen Hệ thống điềukhiển lực kéo (TRC) giảm mômen xoắn của động cơ khi bánh xe bắt đầu trượt quaykhông phụ thuộc vào ý định của người lái, cùng lúc đó nó điều khiển hệ thống phanh

vì vậy giảm mômen truyền đến mặt đường tới một giá trị phù hợp Vì vậy có thể khởihành và tăng tốc một cách nhanh chóng và ổn định Trên hình 1.14 là sơ đồ khối của

Công tắc điều khiển

ECU

ECU động cơ

Bộ điều khiển thuỷ lực

Chẩn đoán

Đánh lửa

Bướm ga

Xylanh phanh

Hình 1.14 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển lực kéo

Yêu cầu thiết yếu của các hệ thống điều khiển lực kéo là tối ưu hóa tính ổn địnhcủa xe (với cầu sau chủ động) và điều khiển tính dẫn hướng (với cầu trước chủ động)duy trì khả năng bám bên thích hợp Phương thức cơ bản nhất đạt được bằng điềukhiển riêng mô men động cơ Tất cả các bánh xe chủ động được truyền lực kéo nhưnhau, tương ứng với khả năng bám ở bánh xe có lực bám thấp và vì vậy khả năng bámbên ở các bánh xe có độ bám dọc lớn sẽ lớn hơn Khi khả năng bám xấp xỉ ở tất cả cácbánh chủ động, hệ thống làm tăng tính ổn định của xe (điều khiển tính dẫn hướng).Khi tăng lực kéo, các bánh xe trượt lết nên có thể không điều khiển được xe Hệ thốngđiều khiển lực kéo kết hợp chặt chẽ với bộ điều khiển mô men động cơ và bổ sungthêm phanh (hoặc điều khiển vi sai) có thể áp dụng đồng thời để đảm bảo tính ổn địnhcủa xe (điều khiển tính dẫn hướng) và tối ưu sự tăng tốc Bộ điều khiển mômen động

cơ là phương pháp được ưu tiên trên các mặt đường có đủ điều kiện bám đồng nhất,trong khi tác dụng lực phanh (hoặc điều khiển vi sai) cung cấp sự tăng tốc tối ưu ở tất

cả các bánh xe chủ động

Hình 1.15 trình bày lực tác động lên các bánh xe khi tăng tốc trên đường có bềmặt không đồng nhất Lực kéo cực đại có thể đươc tính như sau:

B L L

Lực tăng tốc được truyền khi xe đi thẳng cũng như khi quay vòng về nguyên tắc

là như nhau cũng tương tự như trong quá trình phanh Độ trượt khi phanh là:



 với Rr  VTrong đó:  A và B lần lượt là độ trượt khi tăng tốc và khi phanh

Trên những mặt đường khô, lực tăng tốc cực đại có thể đạt được ở độ trượt từ10-30 %, khi lực kéo tăng khoảng 5-10 % có thể dẫn đến trượt các bánh xe chủ động

Trên mặt đường băng tuyết, lực kéo cực đại đạt được ở độ trượt nhỏ (2-5 %).Trên đường cát xốp, sỏi và đường dày tuyết, hệ số bám khi tăng tốc tăng liên tục cùngvới độ trượt, và nó chỉ đạt giá trị cực đại tại điểm có độ trượt trên 60 % Do đó, tốc độtrượt khoảng 2-20 % đã tìm được vùng hoạt động của ASC sẽ không cung cấp lực kéothích hợp ở mọi điều kiện

Vì lý do này, tất cả các hệ thống ASC kết hợp với công tắc ngưỡng trượt hoặckhoá cắt ASC, điều này cho phép người lái điều chỉnh lại ngưỡng trượt của ASC tớimức cao hơn, hoặc tắt hoàn toàn hệ thống khi cần thiết

1.4 Các sơ đồ bố trí ABS trên ô tô ngày nay.

1.4.1 Các loại dẫn động phanh thủy lực.

Ngày nay trên ôtô con chỉ cho phép chế tạo dẫn động phanh hai dòng, xy lanh

“tăngđem” với các sơ đồ kết cấu dẫn động phanh cơ bản sau:

- Bố trí dẫn động độc lập cho từng cầu (kiểu T);

- Bố trí dẫn động chéo (kiểu K)

Trên cơ sở của hai dạng, hình thành các cấu trúc ABS khác nhau, với việc bố trícụm van điều chỉnh áp suất đặt trên các mạch dẫn động phanh khác nhau Tùy thuộcvào mức độ phức tạp yêu cầu các cấu trúc ABS sẽ có các kết cấu bố trí khác nhau

1.4.2 Các cấu trúc điều khiển hệ thống ABS.

Trong các chương trình thiết lập của ECU-ABS, các môđun điều khiển áp suất

có liên quan trong hệ thống với nhau Tùy thuộc vào loại cảm biến, thiết lập chươngtrình điều khiển có thể phân chia ra một số nguyên tắc điều khiển khác nhau: điềukhiển theo điều kiện bám thấp “SL”, điều khiển độc lập từng bánh xe “IR”, điều khiểnđộc lập cải biên “IRM”

Các khái niệm điều khiển này gắn liền với khả năng đảm bảo hiệu quả phanh vàtránh quay thân xe khi phanh như đã trình bày

XXXV

Hiệu quả làm việc của hệ thống phanh ABS phụ thuộc vào sự làm việc của tất

cả các bánh xe, trước hết phụ thuộc vào các cấu trúc bố trí ABS trên các mạch dẫnđộng phanh cơ bản của ôtô Các mạch dẫn động phanh có điều chỉnh áp suất trong hệthống ABS phụ thuộc vào kết cấu dẫn động phanh cơ sở, yêu cầu của phương phápđiều chỉnh áp suất đối với các bánh xe và số lượng kênh điều chỉnh, cảm biến tốc độbánh xe

a Loại có 4 cảm biến – 4 kênh điều khiển, kiểu dẫn động T.

Các bánh xe cầu trước, cầu sau được điều khiển độc lập (hình1.16) nhờ cáccảm biến và van điều khiển áp suất độc lập “IR/IR” Do điều khiển riêng rẽ cho từngbánh xe nên tạo được hiệu quả phanh cao, các bánh xe dẫn hướng dễ dàng điều khiểnhướng chuyển động Cấu trúc phù hợp với ôtô con thường xuyên sử dụng ở vận tốccao, trên nền đường tốt, đồng nhất

Tuy nhiên, khi đi trên nền đường có hệ số bám khác nhau, lực phanh sinh rakhông bằng nhau giữa bánh xe trái và phải, sẽ xuất hiện mômen quay thân xe xungquanh trục đứng lớn, các lực bên ở các bánh xe khác nhau nhiều Việc xuất hiện lựcbên đồng thời xảy ra góc lệch bên bánh xe, kết quả có thể làm xấu ổn định hướngchuyển động

Hinh 1.16 Bố trí 4 cảm biến – 4 kênh điều khiển ( 2 + 2)

Trong sơ đồ cho phép ứng dụng với các phương pháp bố trí truyền lực với kýhiệu được ghi:

- Động cơ đặt trước, cầu trước chủ động (Front engine, Front drive – FF);

- Động cơ đặt trước, có cầu sau chủ động (Front engine, Rear drive – FR)

XXXVI

Với cấu trúc FF, trọng lượng xe được đặt lớn hơn ở trên các cấu trước, khiphanh tải trọng của xe tăng ở phía trước và tải trọng phanh bố trí cho cầu trước chiếnkhoảng 70% lực phanh của toàn xe Điều này có nghĩa rằng: hầu hết năng lượng phanhtập trung trên cầu trước và cần đạt đến giá trị hệ số bám dọc lớn nhất khi ABS hoạtđộng, do vậy trên các bánh xe cầu trước sử dụng điều khiển độc lập là cần thiết.

Loại ABS điều khiển riêng rẽ ở trên tuy không hoàn toàn tối ưu về tính ổn địnhhướng khi phanh, nhưng được sử dụng với các hệ thống có ABS và liên hợp điềukhiển (sẽ trình bày ở các phần sau)

b Loại có 4 cảm biến – 3 kênh điều khiển dẫn động T.

Loại có 4 cảm biến – 3 kênh điều khiển được sử dụng phổ biến trên xe có ABSđơn giản với 3 cấu trúc như trên hình 1.17

Hình 1.17 Bố trí 4 cảm biến – 3 kênh điều khiển(2 +1) và (1 +2)

Cấu trúc (2+1): Các bánh xe cầu trước điều khiển độc lập, các bánh xe cầu sau

sử dụng hai cảm biến riêng rẽ nhưng chỉ có một van điều khiển chung Các bánh xecủa cầu sau được điều khiển chung theo tín hiệu trượt từ bánh xe có hệ số bám thấphơn (điều khiển chung cả hai bánh xe bởi mạch logic “điều khiển SL”) Cấu trúc nàygiảm được sự xoay thân xe, nâng cao khả năng tiếp nhận lực bên ở cầu sau

Cấu trúc (1+2): Các bánh xe cầu trước sử dụng hai cảm biến riêng nhưng cómột van điều khiển chung, làm việc theo “điều khiển SL”, các bánh xe của cầu sauđiều khiển độc lập “IR”

c Loại có 3 cảm biến – 3 kênh điều khiển, kiểu dẫn động T.

Loại 3 cảm biến – 3 kênh điều khiển trình bày trên hình 1.18

Cấu trúc (2+1) dùng trên xe cấu trúc FR Hai bánh xe trước được điều khiển độc lậpcải biên (IRM” Khi phanh trên nền đường có hệ số bám khác nhau, các bánh xe đượcđiều khiển độc lập đảm bảo khả năng tiêu hao lớn động năng của ôtô, mặt khác do sự

XXXVII

tăng tải nên mômen phanh tại bánh xe cầu trước có hệ số bám cao tăng chậm, giúp chongười lái có đủ thời gian để điều khiển các bánh xe dẫn hướng phù hợp với sự điềuchỉnh trên vành lái Cầu sau chủ động có một cảm biến đặt ở truyền lực chính, còn vanđiều chỉnh bố trí trước khi chia đường dầu ra các bánh.

Hình 1.18 Bố trí 3 cảm biến – 3 kênh điều khiển(2 +1)

Cấu trúc (1+2) dùng trên xe có cấu trúc FF Một van và một cảm biến đặt ở cầutrước, hai cảm biến và hai van điều khiển đặt ở hai bánh xe sau (bộ điều khiển độc lập IR)

Cấu trúc hình thành khả năng điều khiển cân đối lực phanh tại hai bánh xe cầutrước khi chuyển động với vận tốc cao, trên đường tốt Sự gia tăng tải trọng thẳngđứng trên cầu trước cho phép hạn chế khả năng bó cứng các bánh xe cầu trước và tậndụng tối đa lực bám để tăng lực phanh, tiêu hao động năng ôtô khi phanh gấp

d Cấu trúc ABS đối với dẫn động phanh kiểu dẫn động “K”.

Hai sơ đồ sử dụng được trình bày trên hình 1.19

Bộ điều khiển độc lập “IRM/IR” – 4 kênh điều khiển 4 cảm biến bố trí chéo,bánh xe phía trước điều khiển độc lập cải biên “IRM”, các bánh phía sau bố trí độc lập

“IR” Bộ điều khiển dạng 2+2 đặt chéo “IRM/IR” đảm bảo người lái xe dễ dàng điềukhiển trong tình huống phanh cần thiết Sơ đồ (2+2) này được sử dụng nhiều trên cácloại xe có ABS và liên hợp TRC, VSC

Loại 2 cảm biến 2 kênh điều khiển bố trí trên cầu sau, thực hiện “điều khiểnIR”, được sử dụng trên xe loại FF có giá thành rẻ Cũng như các cấu trúc tương tự, cấutrúc này không có khả năng rút ngắn quãng đường phanh khi phanh gấp (thậm chí còngia tăng quãng đường phanh do việc hạn chế lực phanh trên cầu sau và ảnh hưởng xấuđến khả năng ổn định hướng)

XXXVIII

Hình 1.19 Bố trí (2 + 2) và (0 +2)

Các cấu trúc theo sơ đồ 2 kênh, 1 kênh ngày nay không bố trí trên ôtô con nữa,

kể cả cho dạng bố trí dẫn động phanh kiểu K và kiểu T

1.4.3 Sơ đồ tổng quát của ABS.

Trên hình 1.20 trình bày sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống ABS loại “IR/IR”

có 4 cảm biến, 4 kênh điều khiển trên ôtô con phổ thông

Hình 1.20 Sơ đồ cấu trúc ABS bố trí 4 cảm biến 4 kênh trên ô tô con

Các môđun điều khiển ABS là các van điện từ điều chỉnh áp suất dẫn tới xylanh bánh xe Mỗi kênh điều khiển của xe bố trí các môđun điều khiển theo hai dạng:

- Mỗi kênh sử dụng 1 van 3 vị trí (môđun 3 vị trí)

- Mỗi kênh sử dụng 2 van 2 vị trí (môđun gồm 2 van 2 vị trí)

XXXIX

CHƯƠNG II: ECU ABS VÀ CÁC LOẠI CẢM BIẾN TỐC ĐỘ BÁNH XE 2.1 Hộp điều khiển điện tử (ECU).

2.1.1 Chức năng của hộp điều khiển ABS (ECU).

Nhận biết thông tin về tốc độ góc 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 ngưỡngtrượt để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe

Thực hiện chế độ kiểm tra, chẩn đoán, lưu giữ mã code hư hỏng và chế độ an toàn.Cấu tạo của ECU là một tổ hợp các vi xử lý, được chia thành 4 cụm chính đảmnhận các vai trò khác nhau (hình 2.1)

Trong phần này các tín hiệu được cung cấp đến bỡi các cảm biến tốc độ bánh xe

sẽ được biến đổi thành dạng thích hợp để sử dụng cho phần logic điều khiển

Hình 2.1 Các chức năng điều khiển của ECU.

1 cảm biến tốc độ bánh xe 4 tình trạng mặt đường

2 xy lanh phanh bánh xe 5 bộ điều khiển thủy lực

3 áp suất dầu phanh 6 xy lanh phanh chính

XL