Tìm hiểu về hệ thống phanh ABS xe ôtô. Lập quy trình bảo đưỡng mô hinh phanh ABS tại phòng thí nghiệm ô tô

Hệ thống này chống hiện tượng bị hãm cứng của bánh xe bằng cách điều khiểnthay đổi áp suất dầu tác dụng lên các cơ cấu phanh ở các bánh xe để ngăn không chochúng bị hãm cứng khi phanh tr

LỜI NÓI ĐẦU

1 Mục đích ý nghĩa đề tài

Hiện nay ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và vậnchuyển hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành phương tiệngiao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển Ở nước ta, số người sử dụng ô

tô ngày càng nhiều cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, giao thông vận tải, chonên mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao dẫn đến tai nạn giao thông ngàycàng nhiều Do đó để đảm bảo tính an toàn vấn đề tai nạn giao thông là một trongnhững hướng giải quyết cần thiết nhất, luôn được quan tâm của các nhà thiết kế và chếtạo ô tô mà hệ thống phanh đóng vai trò rất quan trọng

Phanh sử dụng ABS là một trong những nghành công nghệ bổ sung cho hệ thốngphanh hữu dụng nhất của ngành công nghiệp ôtô thời gian gần đây Vai trò chủ yếucủa ABS là giúp tài xế duy trì khả năng kiểm soát xe trong những tình huống phanhgấp, giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng hoàn toàn khi phanh ngặt Nó góp phầngiảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờ điểu khiển quá trình phanh một cách tối ưu

Trong đồ án này của em “Tìm hiểu về hệ thống phanh ABS xe ôtô Lập quy trình bảo đưỡng mô hinh phanh ABS tại phòng thí nghiệm ô tô ”, để hiểu rõ về công

dụng và cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống từ đó tìm ra cách sử dụng tốt nhất,

do hệ thống ABS mới được biết đến tại Việt Nam

2 Mục đích nghiên cứu.

- Củng cố và nâng cao kiến thức chuyên môn về hệ thống phanh ABS trên ô tô

- Nghiên cứu nhằm giúp cho học sinh, sinh viên dễ dàng hiểu về cấu tạo,nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS trên ô tô hiện nay

3 Đối tượng nghiên cứu.

- Hệ thống phanh ABS trên ô tô

- Mô hình hệ thống phanh ABS tại phòng thí nghiệm ô tô

4 Nhiệm vụ nghiên cứu.

- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thông phanh ABS trên ô tô

- Lập quy trình bảo dưỡng mô hình hệ thống phanh ABS tại phòng thí nghiệm ôtô

- Thời gian nghiên cứu: 2 tháng

- Nội dung nghiên cứu: “ Tìm hiểu về hệ thống phanh ABS xe ôtô Lập quy trình bảo đưỡng mô hinh phanh ABS tại phòng thí nghiệm ô tô

6 Phương pháp nghiên cứu.

- Nghiên cứu từ các nguồn tài liệu như sách, giáo trình, các bài giảng, các bản

vẽ, sách tạp chí, nguồn tài liệu từ internet- Nghiên cứu từ thực tiễn

- Nghiên cứu từ thực nghiệm

- Tham khảo ý kiến của giảng viên

Áp dụng các phương pháp nghiên cứu: Quan sát, tư duy, kiểm tra, thực nghiệm

Cùng với sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn Phạm Văn Thắng trong khoa CNKT

Ô TÔ Mặc dù vậy trong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót chưa thể hoàn chỉnhđược Mong các thầy và các bạn góp để đồ án được hoàn thiện tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hải Dương.Ngày….Tháng….Năm 2014

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hữu Đại

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN Ô TÔ 1.1 Giới thiệu về phanh ABS

1.1.1 Lịch sử của ABS

Phanh ABS được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1960 trên các máy bay thươngmại Điểm bất lợi của máy tính thập niên 60 là rất lớn và cồng kềnh Năm 1969 hệthống ABS lần đầu tiên được lắp trên ôtô Năm 1970 hệ thống ABS đã được nhiềucông ty sản xuất ôtô nghiên cứu vàđưa vào ứng dụng năm 1971 Công ty Toyota sửdụng lần đầu tiên chocác xe tại Nhật đây là hệ thống ABS 1 kênh điều khiển đồng thờihai bánh sau Năm 1980 hệ thống này phát triển mạnh nhờ hệ thống điều khiển kỹthuật số, vi xử lý (digital microprocessors/ microcontrollers) thay cho các hệ thốngđiều khiển tương tự (analog) đơn giản trước đó

Ngày nay, với sự hỗ trợ rất lớn của kỹ thuật điện tử đã cho phép nghiên cứu vàđưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như điều khiển mờ,điều khiển thông minh, tối ưu hóa quá trình điều khiển ABS Lúc đầu hệ thống ABSchỉ được lắp trên các xe du lịch cao cấp, đắt tiền, được trang bị theo yêu cầu riêng.Hiện nay, hệ thống ABS đã giữ một vai trò quan trọng không thể thiếu trong các hệthống phanh hiện đại, đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc đối với phần lớn các nước trênthế giới

Ngoài ra hệ thống ABS còn được thiết kế kết hợp vớinhiều hệ thống khác:+ Hệ thống kiểm soát lực kéo - Traction control

+ Hệ thống phân phối lực phanh bằng điện tử

Chất lượng của một hệ thống phanh trên ôtô được đánh giá thông quatính hiệuquả phanh (quãng đường phanh, thời gian phanh và lực phanh),đồng thời đảmbảo tính ổn định chuyển động của ôtô khi phanh Khi ôtô phanh gấp hay phanh trêncác loại đường trơn, đường đóng băng, tuyết thì dễ xảy ra hiện tượng sớm bị hãm cứngbánh xe (hiện tượng bánh xe bị trượt lết trên đường khi phanh) Khi đó,quãng đườngphanh sẽ dài hơn (hiệu quả phanh thấp đi) đồng thời dẫn đến tình trạng mất tính ổnđịnh hướng và khả năng điều khiển của ôtô Nếu các bánh xe trước sớm bị bó cứng thì

xe không thể chuyển hướng theo sự điều khiển của tài xế Nếu các bánh sau bị bócứng thì sự khác nhau về hệ số bám giữa bánh trái và bánh phải với mặt đường sẽ làmcho đuôi xe bị lạng,xe bị trượt ngang Trong trường hợp xe phanh khi đang quayvòng: hiện tượng trượt ngang của các bánh xe dễ dẫn đến các hiện tượng quay vòng

Để giải quyết vấn đề nêu trên, phần lớn các ô tô hiện nay đều được trang bị hệthống chống hãm cứng bánh xe khi phanh, gọi là hệ thống “Antilock Braking System”

- ABS Hệ thống này chống hiện tượng bị hãm cứng của bánh xe bằng cách điều khiểnthay đổi áp suất dầu tác dụng lên các cơ cấu phanh ở các bánh xe để ngăn không chochúng bị hãm cứng khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp, đảm bảo tính hiệuquả và tính ổn định của ôtô trong quá trình phanh

bắt đầuphanh

V, m/s

quãng đường phanh Sp, m Lợi về hiệu

quả phanh

%

Bảng 1.1 So sánh hệ thống phanh không có ABS và hệ thống phanh có ABS

1.1.3 Mục tiêu của cơ cấu ABS

Mục tiêu của cơ cấu phanh ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độtrượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị λ0 để tận dụng được hết khả năng bám ,khiđó hiệu quả phanh cao nhất, đồng thời tính ổn địnhvà tính dẫn hướng của bánh xe

là tốt nhất, thỏa mãn các yêu cầucủa cơ cấu phanh là rút ngắn quãng đường phanh, cảithiện tính ổn định và khả năng dẫnhướng của xe trong khi phanh.Để giữ cho bánh xekhông bị hãm cứng và đảm bảo hiệu quả phanh cao, cơ cấuphanh chống hãm cứngđiểu khiển áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đườngquanh giá trị λ0 trong giới hạn hẹp Cơ cấu chống hãm cứng được thiết kế trên cơ sở cơcấu phanh thường và trang bị các cụm bộ phận chính sau

- Cụm tín hiệu vào : Có nhiệm vụ nhận biết tình trạng của các bánh xe khi

phanh Tùy theo sự lựa chọn nguyên lý điều chỉnh có thể dùng các cảm biến đo vận tốcgóc của các bánh xe, cảm biến áp suất trong dẫn động phanh, cảm biếm giảm tốc của ô

tô và các cảm biếm khác

- Bộ điều khiển (ECU): Nhận và xử lý các thông tin từ cụm tín hiệu vào để điều

khiển bộ chấp hành thủy lực cung cấp áp suất dầu đã được tính toán tối ưu cho mỗixylanh phanh bánh xe

- Cụm van điều khiển: trong bộ chấp hành thủy lực hoạt động theo lệnh từ bộ

điều khiển làm tăng, giảm hay giữ nguyên áp suất dầu khi cần để đảm bảo hệ số trượtdao động trong khoảng tốt nhất, tránh hãm cứng bánh xe

- Các cơ cấu chống hãm cứng bánh xe: hiện nay thường được sử dụng nguyên

lý điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc chậm dần của bánh xe đượcphanh

1.2 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại

- Hoặc hãm cứng các bánh xe trước (để đảm bảo điều kiện ổn định)

Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an toàn nhất,vì:

)%

30 15 (

% 100

r - Bán kính lăn của bánh xe

- Còn ôtô, khi phanh với tốc độ 180km/h trên đường khô, bề mặt lốp có thể bịmòn vẹt đi một lớp dày tới 6mm.- Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, còn mất khảnăng tiếp nhận lực ngang, và không thể thực hiện quay vòng khi phanh trên đoạnđường cong hoặc đổi hướng để tránh chướng ngại vật, đặc biệt là trên các mặt đường

có hệ số bám thấp Do đó dễ gây ra những tai nạn nguy hiểm khi phanh

Vì thế để đảm bảo đồng thời hiệu quả phanh và tính ổn định cao Ngoài ra còngiảm mòn và nâng cao tuổi thọ cho lốp, cần tiến hành quá trình phanh ở giới hạn bắtđầu hãm các bánh xe, nghĩa là đảm bảo sao cho các bánh xe trong quá trình phanhkhông bị trượt lết hoàn toàn mà chỉ trượt cục bộ trong giới hạn λ=(15÷30)% Đó chính

là chức năng và nhiệm vụ của hệ thống chống hãm cứng bánh xe

Để giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng hoàn toàn khi phanh ngặt, cần phảiđiều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đườngthay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị tối ưu Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe

Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh.

- Theo độ trượt cho trước

- Theo tỷ số vận tốc góc của bánh xe và gia tốc chậm dần của nó

Như vậy hệ thống chống hãm cứng bánh xe là một trong các hệ thống an toànchủ động của một ôtô hiện đại Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờđiều khiển quá trình phanh một cách tối ưu

1.2.2 Yêu cầu

Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:

Làm việc bền vững, tin cậy

Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợpnguy hiểm

Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàncho hành khách và hàng hóa

- Giữ cho ô tô đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ôtô khi phanh

- Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khiquay vòng

- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn dịnh trong mọi điềukiện sử dụng

Có khả năng thoát nhiệt tốt

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiểnnhỏ

- Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệthống phanh của ô tô bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh:

- Phanh làm việc: phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở mọichế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn được gọi là phanhchân

- Phanh dự trữ: dùng phanh ô tô khi phanh chính hỏng

- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ Dùng để giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ khidừng xe hoặc khi không làm việc Phanh này thường được điều khiển bằng tay đònnên còn được gọi là phanh tay

- Phanh chậm dần: trên các ô tô tải trọng lớn (như: xe tải, trọng lượng toàn bộlớn hơn 12 tấn; xe khách, trọng lượng lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi,thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có loại phanh thứ tư làphanh chậm dần, dùng để:

+ Phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô không tăng quá giới hạn cho phép khixuống dốc

+ Để giảm dần tốc độ ô tô trước khi dừng hẳn

Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng củanhau nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận là điều khiển và dẫn động độc lập.

Ngoài ra còn để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phânthành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làmviệc bình thường

Để có hiệu quả phanh cao:

Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn

Phân phối mômen phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộtrọng lượng bám để tạo lực phanh Muốn vậy lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệthuận với phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng Trong trường hợpcần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực

để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng lớn

Để quá trình phanh được êm dịu và để người lái được cảm giác, điều khiểnđược đúng cường độ phanh, dẫn động phanh cần phải có cơ cấu đảm bảo quan hệ tỷ lệthuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh

xe Đồng thời không có hiện tượng tự xiết khi phanh

Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh, sự phân bố lựcphanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau:

- Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau Sailệch cho phép không được vượt quá 15% lực phanh lớn nhất

- Không xảy ra hiện tượng khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh Vì: cácbánh xe trước trượt sẽ làm cho ô tô bị trượt ngang; các bánh xe sau trượt có thể làm ô

tô mất tính điều khiển, quay đầu xe Ngoài ra các bánh xe bị trượt còn gây mòn lốp,giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám

Để đảm bảo yêu cầu này, trên ô tô hiện đại người ta sử dụng các bộ điều chỉnh lựcphanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System-ABS)

1.2.3 Phân loại

- Phân loại theo chất tạo áp suất phanh: Phanh khí, phanh thủy lực

a) Điều khiển theo ngưỡng trượt

- Điều khiển theo ngưỡng trượt thấp(slow mode): Khi các bánh xe trái và phải

chạy trên các phần đường có hệ số bám khác nhau ECU chọn thời điểm bắtđầu bị hãm cứng của bánh xe có khả năng bám thấp để điều khiển áp suất phanhchung cho cả cầu xe Lúc này, lực phanh ở các bánh xe là bằng nhau, bằngchính giá trị lực phanh cực đại củabánh xe có hệ số bám thấp Bánh xe bên phầnđường có hệ số bám cao vẫn còn nằm trong vùng ổn định của đường đặc tính trượt vàlực phanh chưa đạtcực đại Phương pháp này cho tính ổn định cao, nhưng hiệu quảphanh thấp vì lực

phanh nhỏ

- Điều khiển theo ngưỡng trượt cao(high mode): ECU chọn thời điểm bánh xe

có khả năng bám cao bị hãm cứng để điều khiển chung cho cả cầu xe Trước đó, bánh

xe ở phần đường có hệ số bám thấp đã bị hãm cứng khi phanh Phương pháp này chohiệu quả phanh cao vì tận dụnghết khả năng bám của các bánh xe, nhưng tính ổn địnhkém

b) Điều khiển độc lập hay phụ thuộc

- Điều khiển độc lập: bánh xe nào đạt tới ngưỡng trượt (bắt đầu có xu

hướng bị bó cứng) thì điều khiển riêng bánh đó

- Điều khiển phụ thuộc: ABS điều khiển áp suất phanh chung cho hai bánh xe

trên một cầu hay cả xe theo một tín hiệu chung,có thể theo ngưỡng trượt thấp hayngưỡng trượt cao

c) Điều khiển theo kênh

- Loại 1 kênh: Hai bánh sau được điều khiển chung (ở thế hệ đầu, chỉ trang bịABS cho hai bánh sau vì dễ bị hãm cứng hơn hai bánh trước khi phanh)

- Loại 2 kênh: Một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe trước, một kênh điềukhiển chung cho hai bánh xe sau Hoặc một kênhđiều khiển cho hai bánh chéo nhau

- Loại 3 kênh: Hai kênh điều khiển độc lập cho hai bánh trước, kênh còn

lại điều khiển chung cho hai bánh sau

- Loại 4 kênh: Bốn kênh điều khiển riêng rẽ cho 4 bánh

Hiện nay loại ABS điều khiển theo 3 và 4 kênh được sử dụng rộng rãi

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHANH ABS 2.1 Cấu tạo và nguyên lí làm việc của phanh ABS

2.1.1 Cấu tạo

ABS là viết tắt của cụm từ “Anti-lock Brake System” Ban đầu, nó có tên tiếngĐức là “Antiblockiersystem” do nhà sản xuất thiết bị phụ trợ Bosch nghiên cứu chếtạo ABS ra mắt tại Mỹ những năm cuối thập niên 1970 và ngay lập tức được coi làthiết bị an toàn có khả năng giảm đáng kể số vụ tai nạn giao thông Các thử nghiệmdưới điều kiện có kiểm soát cho thấy ABS khá hiệu quả và cần thiết cho các xe trongthời điểm hiện tại

Cấu tạo của hệ thống phanh ABS có thể hiểu theo sơ đồ :

Hình 2.1: Cấu tạo của hệ thống phanh

Hình 2.2: Sơ đồ bố trí các bộ phận của HT phanh ABS

Các thiết bị chống bó cứng phanh ABS hiện đại gồm một máy tính (CPU), 4cảm biến tốc độ trên từng bánh, bơm và các van thủy lực Trong trường hợp phanhgấp, nếu CPU nhận thấy một hay nhiều bánh có tốc độ quay chậm hơn mức quy địnhnào đó so với các bánh còn lại, thông qua bơm và van thủy lực, ABS tự động giảm ápsuất tác động lên đĩa (quá trình nhả), giúp bánh xe không bị chết cứng (hay còn gọi là

“bó”)

ABS chỉ được sử dụng trên các đoạn đường trơn trượt hay phanh gấp, lái xedẫm quá mạnh lên chân phanh làm cho phanh bị bó lại Nếu xe không có ABS, có thểđạp phanh nhiều lần để tránh phanh xe bị bó lại Nếu xe có hệ thống ABS, phải giữnguyên chân phanh với một lực không đổi để cho hệ thống ABS tự hoạt động

Khi phanh bị bó trên đoạn đường trơn trượt hoặc khi phanh gấp, lái xe sẽ mấtlái còn xe sẽ xoay theo quán tính Hệ thống ABS ngăn cho các bánh xe không bị bó lại

và giữ cho xe luôn ở trên đường thẳng Nếu xe được lắp đặt ABS trên bốn bánh, lái xeđồng thời giữ được lực tay lái và như vậy sẽ tránh được tối đa va chạm

- ECU điều khiển trượt: Bộ phận này xác định mức trượt giữa bánh xe và mặt

đường dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến, và điều khiển bộ chấp hành của phanh.Gần đây, một số kiểu xe có ECU điều khiển trượt lắp trong bộ chấp hành của phanh

- Bộ chấp hành của phanh: Bộ chấp hành của phanh điều khiển áp suất thuỷ lực

của các xilanh ở bánh xe bằng tín hiệu ra của ECU điều khiển trượt

- Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từng bánh xe và truyền

tín hiệu đến ECU điều khiển trượt

Ngoài ra, trên táp lô điều khiển còn có:

- Đèn báo táp-lô: Đèn báo của ABS, khi ECU phát hiện thấy sự trục trặc ở ABS

hoặc hệ thống hỗ trợ phanh, đèn này bật sáng để báo cho người lái Đèn báo hệ thốngphanh, khi đèn này sáng lên đồng thời với đèn báo của ABS, nó báo cho người lái biếtrằng có trục trặc ở hệ thống ABS và EBD

- Công tắc đèn phanh: Công tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã được đạp

xuống và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt ABS sử dụng tín hiệu của công tắc

đèn phanh.Tuy nhiên dù không có tín hiệu công tắc đèn phanh vì công tắc đèn phanh

bị hỏng, việc điều khiển ABS vẫn được thực hiện khi các lốp bị bó cứng Trong trườnghợp này, việc điều khiển bắt đầu khi hệ số trượt đã trở nên cao hơn (các bánh xe có xuhướng khoá cứng) so với khi công tắc đèn phanh hoạt động bình thường

- Cảm biến giảm tốc: chỉ có ở một số loại xe Cảm biến giảm tốc cảm nhận mức

giảm tốc của xe và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt Bộ ECU đánh giá chínhxác các điều kiện của mặt đường bằng các tín hiệu này và sẽ thực hiện các biện phápđiều khiển thích hợp

2.1.2 Nguyên lý làm việc của bộ chống hãm cứng phanh ABS

Trong tính toán động học của quá trình phanh ôtô thường sử dụng giá trị hệ sốbám đã cho

Hình 2.3: Đồ thị lực phanh

Các hệ số này được xác định bằng thực nghiệm theo phương pháp kéo bánh xe

bị hãm cứng hoàn toàn, nghĩa là bánh xe bị trượt lê 100% Trong quá trình phanh ô tôthường xảy ra sù trượt bánh xe tương đối với mặt đường, mà hệ số bám của bánh xevới mặt đường lại phụ thuộc rất nhiều bởi độ trượt này, do đó làm ảnh hưởng đến chấtlượng phanh Sự khác nhau về tỷ lệ giữa tốc độ của xe và tốc độ của các bánh xe đượcgọi là “hệ số trượt” Khi sự chênh lệch giữa tốc độ của xe và tốc độ của các bánh xe trởnên quá lớn, sự quay trượt sẽ xảy ra giữa các lốp và mặt đường Điều này cũng tạo nên

ma sát và cuối cùng có thể tác động như một lực phanh và làm chậm tốc độ của xe

Mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt có thể hiểu rõ hơn qua đồ thị Lựcphanh không tỷ lệ với hệ số trượt, và đạt được cực đại khi hệ số trượt nằm trongkhoảng 10-30% Vượt quá 30%, lực phanh sẽ giảm dần Do đó, để duy trì mức tối đa

Ngoài ra, cũng cần phải giữ lực quay vòng ở mức cao để duy trì sự ổn định vềhướng Để thực hiện điều này, người ta thiết kế hệ thống ABS để tăng hiệu suất phanhtối đa bằng cách sử dụng hệ số trượt là 10-30% bất kể các điều kiện của mặt đường,đồng thời giữ lực quay vòng càng cao càng tốt để duy trì sự ổn định về hướng

Ngoài ra, tiếng động và độ rung phát sinh khi tác động ABS báo cho người láibiết rằng ABS đang hoạt động

Nhiệm vô cơ bản của ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh ở đé trượtthay đổi trong một giới hạn hẹp quanh giá trị độ trượt tối ưu, do đó đảm bảo tính ổnđịnh hướng và tính dẫn hướng tốt khi phanh, nghĩa là đảm bảo chất lượng phanh tốtnhất

Để giữ cho các bánh xe làm việc ở vùng đé trượt quanh giá trị đé trượt tối ưu vàkhông dẫn tới hiện tượng hãm cứng bánh xe khi phanh thì cần phải điều chỉnh áp suấtmôi chất (chất lỏng hoặc chất khí) dẫn đến các cơ cấu phanh

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh ABS

+ Chế độ phanh bình thường: Chế độ này ABS không hoạt động, lúc đó hệ số

trượt nhỏ hơn 10%, áp suất dầu phanh đi từ xilanh chính đến thẳng xilanh bánh xethông qua bộ thủy lực

+ Chế độ phanh khẩn cấp:

Pha giảm áp suất dẫn động phanh

Khi độ trượt của bánh xe với mặt đường lớn hơn 30% Dầu phanh ở bánh xedưới áp xuất cao sẽ thoát qua cửa B chảy về thùng chứa, nhờ có bơm điện hoạt động sẽchuyển dầu ngược về xilanh chính

- Pha giữ áp suất cố định trong dẫn động phanh:

Lóc đó dầu phanh trong xilanh con được giữ cố định để duy trì mức giảm tốccủa bánh xe và giữ cho độ trượt ở giá trị hợp lý

- Pha tăng áp suất trong dẫn động phanh:

Khi vận tốc góc của bánh xe tăng lên và hệ số trượt nhỏ hơn 10% cần tăngcường áp suất trong xilanh con để tiến hành quá trình phanh tiếp tục

5 Cảm biến tốc độ bánh xe

Quá trình điều khiển của hệ thống ABS được thực hiện theo một chu trình kín(như hình vẽ) 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 xy lanh phanh chính

- Tín hiệu điều khiển bao gồm các cảm biến tốc độ bánh xe và hộpđiều khiển (ECU) Tín hiệu tốc độ các bánh xe và các thông số nhận được từ nó nhưgia tốc và độ trượt liên tục được nhận biết và phản hồi về hộp điều khiển để

- Các nhân tố ảnh hưởng: như điều kiện mặt đường, tình trạng phanh,tải trọng của xe, và tình trạng của lốp (áp suất, độ mòn,…)

Hoạt động:

- Các cảm biến tốc độ bánh xe nhận biết tốc độ góc của các bánh xe và gửi tín

- ABS ECU theo dõi tình trạng các bánh xe bằng cáchtính tốc độ xe và sự thayđổi tốc độ bánh xe, xác định mức độ trượt dựa trên tốc độ các bánh xe.

- Khi phanh gấp hay phanh trên những đường ướt, trơn trượt có hệ số bám thấp,ECU điều khiển bộ chấp hành thủy lực cung cấpáp suất dầu tối ưu cho mỗi xy lanhphanh bánh xe theo các chế độ tăng áp, giữ áp hay giảm áp để duy trì độ trượt nằmtrong giới hạn tốt nhất, tránhbị hãm cứng bánh xe khi phanh

2.1.3 Các trạng thái làm việc của ABS.

ABS trong hệ thống phanh thuỷ lực là một bộ tự điều chỉnh áp suất dầu đưa vàoxilanh bánh xe sao cho phù hợp với chế độ lăn bánh của bánh xe nhằm hạn chế hoàntoàn khả năng trượt lết của bánh xe khi phanh.Van điện là một trong những bộ phậnquan trọng thực hiện các trạng thái phanh một cách tốt nhất Tuỳ theo loại van điện sửdụng trong hệ thống phanh mà hệ thống ABS làm việc với nhiều trạng thái khác nhau

- Trạng thái phanh thường

Lúc này ECU chưa cung cấp điện để điều khiển van điện nên đường dầu tới (cổngA) mở, đường dầu về (cổng B) đóng ,áp lực dầu được truyền từ xilanh chính tớixilanh bánh xe Tuy vậy ECU vẫn luôn tiếp nhận thông tin từ các cảm biến rồi so sánhvới các ngưỡng giá trị có sẵn trong bộ nhớ của ECU do nhà chế tạo định sẵn Lựcphanh tăng hoặc giảm do sự tác động của người tài xế và bánh xe chưa có khả năng bịhãm cứng

- Trạng thái giảm áp lực phanh

Các tín hiệu từ hệ thống các cảm biên gởi đến ECU tiếp nhận, tính toán, so sánhbiết được bánh xe có khả năng bị hãm cứng và quyết định chống hãm cứng bánh xe đóbằng cách đưa dòng điện khoảng 5A nhằm tạo ra lực từ mạnh ở cuộn dây để đóngđường dầu tới (cổng A), mở đường dầu về (cổngB) do vậy mà áp lực dầu không đếnxilanh bánh xe nữa mà từ xilanh bánh xe trở về bình tích trữ làm cho áp lực phanhgiảm bánh xe không bị bó cứng nữa Nếu áp lực phanh vẫn còn lớn để làm bó cứngbánh xe thì ECU sẽ điều khiển bơm ABS bơm dầu từ bình tích trữ về xilanh chính, áplực phanh giảm nhanh và bánh xe không còn khả năng bị bó cứng nữa

- Trạng thái giữ áp lực phanh

Áp lực phanh tăng hoặc giảm ở xilanh bánh xe khi ECU nhận thấy giá trị phù hợp, thìECU gửi dòng điện tới cuộn dây khoảng 2A vừa đủ để đóng đường tới (cổng A) vàđóng đường về (cổng B) làm cho áp lực phanh không đổi ở xilanh bánh xe Lúc nàyECU tiếp tục điều khiển bơm ABS làm việc để trả dầu từ bình tích năng làm tăng áplực phanh ở xilanh chính chuẩn bị cho quá trình tăng áp tiếp theo nếu cần thiết

-Trạng thái tăng áp lực phanh

Khi áp lực phanh cần được tăng thì ECU ngừng cung cấp dòng điện cho cuộn dâycủa van điều khiển, van mở đường dầu tới (cổng A) và đóng đường dầu về (cổng B),dầu đi từ xilanh chính tới xilanh bánh xe Đồng thời ECU điều khiển cho bơm ABS

hoạt động bơm dầu về xilanh chính của bánh xe nhằm làm tăng áp lực phanh Thực ratrạng thái tăng áp lực phanh cũng chính là trạng thái phanh thường.

Nhận xét: Trạng thái làm việc của hệ thống phanh ABS thay đổi liên tục theo

tình trạng của ôtô và mặt đường

2.2 Các cơ sở lý thuyết của quá trình phanh ô tô.

2.2.1 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh.

Gia tốc chậm dần lớn nhất jmax , quảng đường phanh nhỏ nhất Smin và lực phanhhoặc lực phanh riêng Để đánh giá hiệu quả phanh có thể dung một trong những chỉtiêu sau: thời gian phanh nhỏ nhất tmin ,

- Thời gian phanh

Thời gian phanh là một trong những chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh.Thời gianphanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt

Trong trường hợp tổng quát ta có :

Trong trường hợp phanh khẩn cấp :

dv g j

 1 2min

dv g







(2.2 )trong đó :

v1 - vận tốc của xe tại thời điểm bắt đầu phanh,

v2 - vận tốc của xe tại thời điểm kết thúc phanh

Công thức (2.2) cho thấy, thời gian phanh sẽ dài khi vận tốc bắt đầu phanh lớn,thời gian phanh sẽ ngắn khi hệ số bám lớn Thời gian phanh trong trường hợp ly hợpvẫn đóng (j> 1) thì thời gian phanh sẽ dài hơn so với trường hợp mở ly hợp

- Gia tốc chậm dần phanh :

Gia tốc chậm dần đều khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánhgiá chất lượng phanh và là đại lượng đặc trưng cho mức độ giảm tốc độ của ôtô trongquá trình phanh Khi phân tích các lực tác dụng lên ôtô, có thể viết phương trình cânbằng lực kéo khi phanh ôtô như sau:

i f

p

j P P P P P

P       ( 2.3 )

Pp: Lực phanh sinh ra ở các bánh xe.

Pf: Lực cản lăn

Pω: Lực cản không khí

Pi: Lực cản lên dốc

Pη: Lực để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí

Thực nghiệm chứng tỏ rằng các lực cản lại chuyển động của ôtô có giá trị rất bé

so với lực phanh Vì thế có thể bỏ qua các lực cản P f ;P ω ; P η và khi phanh trên đườngnằm ngang có phương trình:

j

 : Hệ số tính đến ảnh hưởng của các trọng khối quay của ôtô

j pmax: Gia tốc chậm dần khi phanh

g: Gia tốc trọng trường.

Từ biểu thức (2.4) có thể xác định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh:

j p

G j

hệ số bám  của lốp với mặt đường (mà giá trị của hệ số bám lớn nhất

8 , 0 75

,

0

- Quãng đường phanh :

Quãng đường phanh (Sp) là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượngphanh của ôtô Vì vậy trong tớnh năng kỹ thuật của ô tô, các nhà chế tạo cho biếtquãng đường phanh của ô tô ứng với vận tốc bắt đầu phanh đã định So với các chỉtiêu khác thì quãng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái xe có thể nhận thức được mộtcách trực quan, dễ dàng tạo điều kiện cho người lái xe xử lý tốt trong khi phanh ôtôtrên đường

Để xác định quãng đường phanh nhỏ nhất, có thể sử dụng biểu thức sau:

j p

g dt

dv j

Rồi nhân cả 2 vế phương trình trên với dSp ta có :

p j

dS dt

2

1

v v g dv

v g

Từ biểu thức trên ta thấy quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào:

- Vận tốc chuyển động của ôtô lúc bắt đầu phanh v1

- Hệ số bám 

- Hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay δj

Muốn giảm quãng đường phanh thì ta cần phải giảm δi.Vì vậy nếu người lái cắt

ly hợp trước khi phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn Ta thấy ở biểu thức trên

Smin phụ thuộc vào hệ số bám, mà hệ số bám phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên bánhxe

Do vậy Smin phụ thuộc vào trọng lượng toàn bộ của ôtô G

Ta có đồ thị thể hiện sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất theo vận tốc bắt đầuphanh v1 và theo giá trị hệ số bám như sau:

Từ đồ thị thấy rằng: Ở vận tốc bắt đầu phanh v 1càng cao thì quãng đường phanh

quãng đường phanh S càng giảm.

- Lực phanh và lực phanh riêng:

Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá chất lượngphanh.Chỉ tiêu này được dùng thuận lợi nhất là khi thử phanh ôtô trên bệ thử Lựcphanh sinh ra ở bánh xe được xác định theo biểu thức sau:

rb

p p

M

P 

( 2.7 )Trong đó: Pp là lực phanh của ôtô

Mp là mô men của các cơ cấu phanh

Và rb là bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Lực phanh riêng P là lực phanh được tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ G của

Lực phanh riêng P lớn nhất khi lực phanh P p cực đại :

P

max

( 2.9 )Khi đánh giá chất lượng phanh của ôtô có thể sử dụng một trong bốn chỉ tiêutrên Trong đó quãng đường phanh là đặc trưng nhất, vì nó cho phép người lái hìnhdung được vị trí xe sẽ dừng trước một chướng ngại vật mà họ phải xử lý để tránh khỏixẩy ra tai nạn khi người lái phanh ở một vị trí nào đấy Do đó chỉ tiêu này thường dùng

để đánh giá hiệu quả tác động của phanh Lực phanh và lực phanh riêng thuận lợi khiđánh giá chất lượng phanh trên bệ thử

2.2.2 Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định khi phanh

Tính ổn định phanh là khả năng đảm bảo quỹ đạo chuyển động của ôtô theo ýmuốn của người lái trong quá trính phanh Tính ổn định khi phanh được đánh giá bằng

2 chỉ tiêu: Góc quay khi phanh (p) và hành lang phanh (B p)

+ Góc quay khi phanh (p )

Trong quá trình phanh ôtô thì trục dọc của ôtô bị nghiêng đi một góc  nào đấy

so với hướng của quỹ đạo đang chuyển động Đó là do tổng các lực phanh sinh ra ởcác bánh xe bên phải khác với tổng các lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên trái và tạothành mômen quay vũng Mq quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm Acủa ôtô

Khi phanh mà ôtô bị quay đi một góc quá mức quy định sẽ ảnh hưởng đến antoàn chuyển động trên đường Vậy tính ổn đinh khi phanh là khả năng ôtô giữ đượcquỹ đạo chuyển động như ý muốn của người lái trong quá trình phanh

Giả sử ôtô chuyển động theo hướng trục X nhưng sau khi phanh ôtô bị lệch đimột góc  Trong khi phanh thì ở các bánh xe bên phải có các lực phanh Fp.ph1 ở trụctrước và Fp.ph2 ở trục sau, còn các bánh xe bên trái có các lực phanh Fp.tr1 ở trục trước

và Fp.tr2 ở trục sau

Hình 2.7: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà bị quay ngang

Tổng các lực phanh ở các bánh xe bên phải là:

F B F

M q  p ph  p tr  p ph  p tr

(2.12 )

Do có sự ma sát giữa bánh xe và mặt đường cho nên khi xuất hiện mômen quayvòng Mq thì các bánh xe ở trục trước sẽ có phản lực Ry1 tác dụng từ mặt đường theophương ngang và ở các bánh xe sau sẽ có phản lực Ry2 tác dụng

Phương trình chuyển động của ôtô đối với trọng tâm A được viết

dưới dạng sau :

b R a R M

lấy tích phân hai lần phương trình (2.14) ta được :

C t I

Để tìm giá trị của C ta sử dụng điều kiện ban đầu khi t=0 thì =0 và đưa vàophương trình ( 2.15) ta có C=0 Từ đó rút ra được biểu thức cuối cùng để xác định góclệch do mômen quay vòng gây nên Mà mômen này là do sự chênh lệch lực phanhbên phải và bên trái gây nên:

Giả sử rằng các bánh xe ở phía bên phải có lực phanh lớn nhất Fp.ph max theo điềukiện bám giữa bánh xe với mặt đường, thì lực phanh thấp nhất giữa các bánh xe ở phíabên trái cho phép là:

B F

F

M q  p ph  p tr

2

85 ,

max max

B F

F

M q  p ph  p ph

Từ đó ta có : M q max  0 , 075 B.F p max ( 2.18 )Lấy giá trị Mq.max từ biểu thức (2.18) thay vào biểu thức (2.16) ta tìm được góclệch cực đại max:

2 max ' max

.2

075,

I

F B

'

2

G

F p 

( 2.20 )Thay giá trị của biểu thức (2.19) vào (2.20) cuối cùng ta biểu thức xác định maxsau đây:

2 max

019 ,



( 2.21Góc lệch cực đại max cho phép khi phanh không vượt quá 8 hoặc khi phanh thìôtô không vượt ra ngoài hành lang có chiều rộng 3,5m

2.3 Các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh ABS

Hệ thống ABS ngày nay bố trí trên xe rất đa dạng, mỗi hãng xe đềucó cách thiết

kế riêng Chính vì vậy mà mỗi loại xe có cách bố trí và cấu tạo hệ thống ABS cũng rấtkhác nhau Các cụm chính của hệ thống phanh ABS gồm có: Bàn đạp phanh, bộ cườnghoá lực phanh, xi-lanh chính, cơ cấu phanh ở bánh xe Đó là các cụm giống như hệthống phanh chung

5 Đèn báo

Ngoài ra còn có thêm

+ Cụm điều khiển điện tử (ECU: electronic control unit): Được xem như một

bộ não của hệ thống ABS Tiếp nhận thông tin từ hệ thống các cảm biến tức là xácđịnh được tốc độ của bánh xe hoặc gia tốc chậm dần khi phanh do các cảm biến gởiđến từ đó xử lý thông tin và gởi tín hiệu đến bộ điều khiển thuỷ lực (HCU)

+ Cụm điều khiển thuỷ lực (HCU: hydraulic control unit ) Nhận tín hiệu từ

ECU gởi đến, HCU đóng mở mạch dầu để tăng, giảm hay giữ áp lực phanh đến cácbánh xe cho phù hợp nhằm thực hiện chức năng chống hãm cứng

+ Hệ thống các cảm biến (sensor): Nhận tín hiệu gởi về ECU, từ đó ECU có

thông tin để điều khiển quá trình chống hãm cứng Thông thường trên xe có trang bịmột số loại cảm biến sau:

- Cảm biến tốc độ bánh xe (wheel speed sensor).

- Cảm biến gia tốc khi phanh (acceleration sensor )

- Cảm biến trọng lực G (force sensor)

- Cảm biến hành trình pedal phanh (brake pedal travelswitch)

- Cảm biến mức dầu ( fuild level switch )

Thông thường chỉ cần cảm biến tốc độ bánh xe là đủ nhưng để tăng tính ưu việtcủa hệ thống phanh một số xe còn trang bị thêm cảm biến gia tốc (acceleration sensor)hay cảm biến trọng lực G (force sensor)

Trong ABS còn có nguồn năng lượng bổ sung như bình dự trữ dầu thấp áp,bơm dầu, các van an toàn…

2.3.1 Cụm điều khiển điện tử

Hình 2.9: Lựơc đồ khối của khối điều khiển ABS với các tín hiệu đầu

vào, đầu ra

Cụm điều khiển được xem như “bộ não“ của hệ thống phanh ABS tự động điềuchỉnh với độ chính xác cao Nhiệm vụ của ECU nhận biết tình trạng làm việc của của

xe từ các cảm biến cung cấp căn cứ vào đó mà tính toán khả năng hãm cứng của bánh

xe khi phanh Từ các thông số tính toán được, ECU so sánh với các thông số có sẵn donhà chế tạo định trước ở bên trong ECU Sau cùng ECU quyết định tính năng làm việccủa cả hệ thống Đặc điểm cấu tạo rất phứt tạp, mỗi hãng luôn có một đặc trưng riêng

và còn tuỳ thuộc vào từng loại xe

+ Nguyên Lý Hoạt Động Của ECU

Khi có tín hiệu phanh, tín hiệu tốc độ bánh xe, đối với một số xe còn có thêmtín hiệu gia tốc hay tín hiệu trọng lực Từ hệ thống các cảm biến gởi đến thì ECU nhậnđược bởi mạch điện nhận tín hiệu các tín hiệu này đuợc chuyển sang khối điều khiển

trị có trong ngưỡng bộ nhớ ECU Sau đó quyết định của cụm vi xử lí chính được đưatới mạch xuất tín hiệu và được khuyếch đại để đưa tới các bộ phận thi hành chức năngchống hãm cứng theo sơ đồ sau:

Tất cả các quá trình làm việc ở trên, được kiểm tra theo dõi bởi bộ vi xử lý Bộphận vi xử lý tiếp nhận các tín hiệu của quá trình nhập, tính toán cũng như xuất tínhiệu, nên kiểm tra quá trình đó một cách chính xác Nếu có sai sót bộ phận này sẽ xuấttín hiệu để báo Ngoài ra: bộ kiểm tra vi xử lý còn có các chức năng tự kiểm tra, kiểmtra lúc bắt đầu nhận tín hiệu và chẩn đoán các bộ phận hư hỏng của toàn bộ hệ thốngABS Trong ECU còn có bộ ổn định điện áp Điện áp từ bình đến ECU được ổn định,

do đó ECU làm việc ổn định và tăng độ chính xác trong quá trình điều khiển Đặc biệtcác bộ phận vi xử lý trong ECU có mối liên hệ rât chặt chẽ chính vì vậy mà ECU làmviệc rất chính xác và hiệu qua Theo sơ đồ của mạch điều khiển chống hãm cứng thìsau khi mở công tắc điện, ECU được cung cấp điện và tiến hành một số chức năngkiểm tra ban đầu cho hệ thống ABS Nếu có sai sót thì hệ thống ABS không hoạt động

và ngược lại ECU tiến hành tính toán, kiểm tra khả năng hãm cứng của bánh xe

Qua kết quả nhận được ECU tiến hành lựa chọn:

- Nếu phanh thường thì bánh xe không có khả năng chống hãm cứng nên hệ thốngchống hãm cứng bị ngắt

- Nếu bánh xe có khả năng bị hãm cứng bộ vi xử lý chính tiến hành phân tích sosánh với các ngưỡng giá trị cài sẵn trong bộ nhớ của ECU rồi đưa ra quyết định vàchuyển đến bộ phận phân tích, bộ phận phân tích đưa tín hiệu đến các bộ phận thi hànhchức năng chống hãm cứng như van điện và bơm ABS để thực hiện chức năng chốnghãm cứng Chu trình trên được lặp đi lặp lại liên tục cho đến khi tín hiệu gửi đến từ cáccảm biến cho biết tình trạng của bánh xe không còn có khả năng chống hãm cứng thìECU ngắt tín hiệu cung cấp Cả hệ thống chống hãm cứng trở trạng thái bình thườngkhông hãm cứng Với sự trang bị của hệ thống phanh ABS thì hiệu quả phanh, tính ổnđịnh khi phanh được nâng cao Tuy nhiên tránh lắp lẫn ECU của các loại xe với nhau,điều đó giảm độ chính xác của ECU

2.3.2 Các hệ thống cảm biến trên ô tô

2.3.2.1 Cảm biến tốc độ bánh xe

Như ta đã biết trên ôtô hiện đại ngày nay một số xe có hê thống phanh ABSđược trang bị nhiều cảm biến với chức năng khác nhau nhằm tăng thêm chất lượng củaquá trình phanh nhưng cảm biến tốc độ bánh xe là không thể thiếu trong hệ thốngphanh ABS Cảm biến tốc độ bánh xe có nhiệm vụ nhận biết sự thay đổi của tốc độbánh xe và gởi tín hiệu về ECU, từ đó ECU nhận biết, xử lý thông tin và điều khiểncác bộ phận chống hãm cứng bánh xe Các cảm biến tốc độ được bố trí ở mỗi bánh xehay trên cầu chủ động để nhận biết tốc độ của bánh xe dựa trên tốc độ quay của cầu xe

Hình 2.10: Vị trí các cảm biến tốc độ trên xe ôtô

+ Đặc Điểm Cấu Tạo Của Cảm Biến Tốc Độ Bánh Xe

Hình 2.11: Cấu tạo cảm biến gia tốc bánh xe

+ Vị Trí Tương Quan Giữa Cảm Biến Và Vòng Răng

• Lắp đặt theo vị trí chu vi, trục hướng tâm bánh răng

Hình 2.12: Trục cảm biến vuông góc trục vòng răng bánh xe

• Lắp đặt theo vị trí trục song song, đầu cảm biến đối diện với niềng răng

Hình 2.13: Đầu cảm biến đối diện với niềng răng

• Lắp đặt cảm biến theo vị trí trục cảm biến song song với trục bánh răng

Hình 2.14: Niềng răng nằm bên hông cảm biến + Nguyên Lý Làm Việc Của Cảm Biến Tốc Độ

Hình 2.15: Nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ.

Nam châm vĩnh cửu (2) tạo ra từ trường khép kín qua các cuộndây, khi cácbánh xe quay thì vòng răng cũng quay cùng tốc độ Các răng trên vòng răng cắt các từtrường của châm làm thay đổi từ trường qua các cuộn dây Do đó từ thông qua cáccuộn dây cũng thay đổi làm xuất hiện dòng điện tự cảm trong cuộn dây Vì vậy ở haiđầu cuộn dây xuất hiện một điện áp xoay chiều Điện áp này thay đổi theo tốc độ quaycủa bánh xe cả về độ lớn và tần số dao động Nhờ sự thay đổi này mà ECU nhận biếtđược tốc độ bánh xe

Hình 2.16: Dạng xung điện áp ở hai đầu cuộn dây cảm biến tốc độ

quanh một trục

- Phần tĩnh gồm hai cặp đi-ôt phát quang (LED) và photo-transistor

đi-ôt phát quang và photo transistor được bố trí đối diện nhau qua đĩa Các dây dẫn nốivới ECU

+ Nguyên lý Làm Việc Của Cảm Biến Gia Tốc

Nguyên lý làm việc của cảm biến gia tốc dựa vào tính năng dẫn điện của phototransistor và lực quán tính khi phanh Ôtô đang chuyển bình thường nếu phanh độtngột thì tốc độ ôtô sẽ giảm đột ngột do lực quán tính làm ôtô dồn về phía trước khi đóđĩa cũng xoay đi một góc α nào đó sự thay đổi này cho phép ánh sáng từ các đèn LEDđến được các photo transistor Do vậy photo transistor dẫn điện, tuỳ theo sự biến thiêncủa vận tốc mà có một hoặc hai photo transistor dẫn điện sự thay đổi này là tín hiệu đểECU nhận biết được tốc độ giảm dần của ôtô

Hình 2.18 : Vị trí tương ứng của đèn LED và Photo transistor

+ Sơ Đồ Mạch Điện

ECU cung cấp một điện áp ổn định khoảng 5V cho cảm biến gia tốc Trong khi

đó cảm biến vẫn nhận nguồn 12V từ ac-quy Khi có tác động phanh tuỳ theo mức độchậm dần của ôtô mà các photo transistor mở hoặc ngắt tạo sự thay đổi điện áp tại cácchân GS1 và của GS2 ECU, do vậy ECU nhận biết mức độ gia tốc xe theo sự biến đổiđiên áp này

2.3.2.3 Cảm biến trọng lực (G)

Cảm biến trọng lực G được sử dụng trong hệ thống ABS của một số xe Dùngnhận biết sự phân bố trọng lực lên các bánh xe bên trái hay bên phải khi quay vòng.Đặc biệt là lúc vừa phanh vừa quay vòng, nhờ cảm biến này giúp ôtô ổn định quayvòng khi phanh Cảm biến trọng lực được đặt ở phía trước, bên trái hay bên phảikhung xe

+ Đặc Điểm Cấu Tạo

Hình 2.21: Đặc điểm cấu tạo của cảm biến trọng lực(G)

5 dung dịch silicon

+ Nguyên Lý Hoạt Động

Cuộn dây sơ cấp nhận nguồn điện từ ác-quy, làm phát sinh ra từ trường xungquanh lõi cảm biến, từ trường này làm phát sinh điện áp trong một hoặc hai cuộn thứcấp và dòng điện từ cuộn thứ cấp được truyền tới ECU Do hai cuộn thứ cấp đặt ngượcchiều nhau làm cho lõi cảm biến dịch qua trái hay qua phải làm cho điện áp trong cuộndây thứ cấp thay đổi ECU đo điện áp này để biết được vị trí của lõi cảm biến và mức

độ phân bố trọng lực lên các bánh xe khi quay vòng

Hình 2.22: Nguyên lí làm việc cảm biến gia tốc trọng lực G

+ Sơ Đồ Mạch Điện

2.3.2.4 Bộ điều khiển thủy lực HCU

Bộ điều khiển thuỷ lực(HCU) thực hiện nhiệm vụ chống trượt lê khi nhận đượctín hiệu điều khiển từ ECU gởi đến HCU làm thay đổi áp lực phanh đến các xi-lanhbánh xe bằng cách đóng mở các van điện và hoạt động của bơm ABS

+Các bộ phận chính trong bộ điều khiển thuỷ lực gồm:

- Các van điện với nhiệm vụ chính là để đóng mở các mạch dầu

vị trí không có gì khác nhau chúng bao gồm các bộ phận chính sau:

- Cuộn dây: dùng tạo ra lực từ đóng mở các van dầu khi nhận được sự điều khiểncủa ECU

- Lõi thép từ và cơ cấu các lò xo để đóng mở các mạch dầu do tác động của cuộndây

Mối quan hệ giữa cường độ dòng điện điều khiển, áp lực phanh, gia tốc xe, tốc độbánh xe trong hệ thống phanh ABS sử dụng van điện ba vị trí như sau:

Khi phanh bình thường thì ECU chưa hoạt động nhưng khi áp lực phanh tăng vàtốc độ bánh xe giảm, nếu khả năng hãm cứng xảy ra thì ECU sẽ làm việc

Khoảng A trên hình vẽ (0) thể hiện ECU nhận biết bánh xe bị trượt lê nên điềukhiển van điện ở vị trí giảm áp lực phanh, dòng điện ECU gởi đến cuộn dây khoảng5A, vì vậy mà áp lực phanh ở xi-lanh con giảm sau đó ECU tiếp tục điều khiển van

điện giữ áp lực phanh và tiếp tục nhận biết sự thay đổi của tốc độ bánh xe Bắt đầu tạikhoảng B tốc độ bánh xe bắt đầu tăng lên nên vì vậy mà gia tốc mang giá trị dương.ECU tiếp tục điều khiển tăng áp lực phanh và giữ áp lực phanh một cách liên tục đó làphần B của đồ thị giúp cho bánh xe tiếp tục giảm tốc độ nhanh hơn Nhưng áp lựcphanh cứ tăng dần có thể làm cho bánh xe bị hãm cứng lần nữa nên ECU lại điềukhiển giảm áp lực phanh (phần C trên đồ thị), sau đó tiếp tục giữ áp lực phanh, tốc độbánh xe lại tăng lên Không đủ áp lực phanh để dừng bánh xe nên ECU lại tiếp tụctăng áp lực phanh (phần D trên đồ thị) Quá trình này lặp đi lặp lại liên tục cho đến khitốc độ bánh xe nhỏ hơn 8km/h

+ Sơ Đồ Mạch Điện Điều Khiển Của Van Điện BaVị Trí

Hình 2.26: Sơ đồ đấu dây một van điện ba vị trí

ECU điều khiển van điện qua rơ-le bằng cách đóng hoặc ngắt nguồn điện 12Vđến cuộn dây rơ-le qua các cọc SR và R của ECU Khi rơ-le đóng thì điện nguồn từ ac-quy tới cuộn dây van điện và được ECU điều khiển dòng qua rơ-le bằng cách mởtransistor một phần (dòng qua cuộn dây là 2A) hoặc toàn phần (dòng qua cuộn dây là5A ) ECU kiểm soát sự hoạt động của rơ-le cũng như cuộn dây thông qua cộc ASTcủa ECU, do đó sự thay đổi điện áp tại tại cộc này khi hệ thống làm việc

+ Nguyên Lý Hoạt Động Của Van Điện Hai Vị Trí

•Vị Trí 1

ECU không cung cấp dòng cho cuộn dây nên lò xo mở

Hình 2.27: Vị trí tăng áp lực phanh của van điện hai vị trí

Van dầu tới (cổng A) van dầu về đóng (cổng B) Dầu được chuyển từ xi- lanhchính tới xi-lanh con Chính vì vậy mà áp lực dầu tăng nhưng chưa đủ lớn để bánh xe

bị hãm cứng

• Vị Trí 2

Hình 2.28: Vị trí giảm áp lực phanh của van điện hai vị trí

ECU cung cấp dòng cho cuộn dây nên tạo ra lực từ ép lò xo lại làm đóng vandầu tới ( cổng A ) và mở van dầu về (cổng B) Tuy nhiên để điều khiển khả năng

chống hãm cứng tốt hơn thì van điện hai vị trí kết hợp với một van điệnphụ hoặc mộtvan tăng áp lực được điều khiển từ ECU

•Vị Trí 3

Là vị trí mà áp lực dầu trong xi-lanh bánh xe không đổi ECU cung cấp dòngkhoảng 2A đến cuộn dây, lực từ sinh ra chỉ vừa đủ để hút ống thép đi một ít đủ đểđóng van dầu tới (cổng A) và van dầu về (cổng B) cũng đóng Chính vì vậy mà áp lựcphanh trong xi-lanh bánh xe giữ nguyên không đổi

2.3.2.6 Bơm điện ABS

Bơm điện được trang bị trên hệ thống phanh ABS bằng cách đẩy dầu từ Bơmđiện được trang bị trên hệ thống phanh ABS bằng cách đẩy dầu từ xi-lanh bánh xe hồi

về xi-lanh chính khi giảm áp lực phanh mặc khác làm tăng áp lực dầu ở xi-lanh chính,thuận lợi cho việc tăng áp lực phanh của hệ thống nhất là khi người tài xế đạp mạnhpedal

+ Đặc Điểm Cấu Tạo Bơm Điện ABS

Như bất kì một loại bơm điện nào bao gồm phần dẫn động và phần bơm dầu

Hình 2.29: Bơm điện

- Phần dẫn động gồm một mô-tơ điện một chiều có thành phần rô-tô vàsta-todùng dẫn động bơm làm việc

Phần bơm dầu gồm một đường vào và một đường ra Bơm hoạt động nhờ vào

sự điều khiển từ ECU

+ Nguyên Lý Làm Việc

Dòng điện được gởi tới các cuộn dây trong bơm tạo ra lực từ dẫn động làm

rô-tô quay Khi hệ thống ABS cần giảm áp lực phanh thì van điện mở dầu trở về bộ tích