Khảo sát phương pháp thiết kế kết cấu hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe ( ABS ) ôtô hiện đại

2.1 Sự phát triển của hệ thống phanh ABS Các hiện tượng giảm hiệu quả phanh, mất ổn định trong quá trình phanh cũng như ổn định động học trong quá trình quay vòng được trình bày ở chươn

Bộ giáo dục đào tạo Bộ quốc phòng

Bộ giáo dục đào tạo Bộ quốc phòng

Học viện kỹ thuật quân sự

Bộ giáo dục và đào tạo Bộ quốc phòng

Học viện kỹ thuật quân sự

Ngày giao đề tài luận văn : 24/10/2003

Ngày hoàn thành luận văn : 24/05/2004

Các ký hiệu sử dụng trong luận văn

1 Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước m a

các chữ viết tắt

ABS - (Anti – lock brake System): Hệ thống chống hãm cứng bánh xe ASC - (Automatic Stability Control): Tự động điều khiển ổn định

CAN- (Controlled Area Network): Mạng điều khiển nội bộ

DME - (Digital Motor Electronics): Bộ điều khiển mô tơ kỹ thuật số

DSC - (Dynamic Stability Control): Điều khiển ổn định động

EML- (Electronic output control): Bộ điều khiển điện tử công suất động cơ ECT - (Electronic Controlled Transmission): Bộ điều khiển hộp số tự động ECU - (Electric Control Unit): Bộ điều khiển điện tử

TRC - (Traction Control System): Hệ thống điều khiển lực kéo

4WD- (4 Wheels Drive): Xe hai cầu chủ động

FWD- (Front Wheels Drive): Xe cầu trước chủ động

RWD- (Rear Wheels Drive): Xe cầu sau chủ động

FF - Động cơ đặt phía trước, bánh trước chủ động

FR - Động cơ đặt phía trước, bánh sau chủ động

Mục lục

Trang

Trang nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp

Danh mục các chữ viết tắt Danh mục các ký hiệu Danh mục các bảng biểu, hình vẽ Mục lục Mở đầu 1

Chương I - Tổng quan về điều khiển quá trình phanh ôtô 3

1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

1.2 Lý thuyết về điều khiển quá trình phanh ôtô 4

1.2.1 Phương trình động lực học khi phanh 1.2.2 Quan hệ lực giữa bánh xe và mặt đường 8

1.2.3 Lực phanh sinh ra ở bánh xe 11

1.2.4 Nguyên lý xây dựng hệ thống điều chỉnh lực phanh 18

1.2.5 Điều khiển lực kéo khi bánh xe bị trượt quay 24

1.2.5.1 Điều khiển lực kéo 1.2.5.2 Các phương pháp điều khiển mô men truyền động 27

1.2.6 Ôn định động học của xe khi quay vòng 28

Chương II – Kết cấu và sơ đồ hệ thống phanh ABS điển hình 31

2.1 Sự phát triển của hệ thống phanh ABS 2.2 Phân loại hệ thống phanh ABS 33

2.3 Kết cấu các bộ phận trong hệ thống phanh và các chức năng cơ bản của

chúng 34

2.3.1 Cảm biến tốc độ bánh xe 35

2.3.2 Cảm biến gia tốc 37

2.3.3 Cơ cấu chấp hành 40

2.3.4 Bộ điều khiển điện tử 45

2.4 Một số hệ thống phanh ABS điển hình 50

2.4.1 Hệ thống điều khiển lực kéo TRC 52

2.4.1.1 Các bộ phận cơ bản của hệ thống điều khiển lực kéo 2.4.1.2 Cơ cấu chấp hành bướm ga phụ 55

2.4.1.3 Cảm biến vị trí bướm ga phụ 56

2.4.1.4 Bộ điều khiển điện tử (ECU ABS & TRC ) 56

2.4.1.5 Quá trình điều khiển lực phanh 59

2.4.2 Hệ thống điều khiển ổn định động khi xe quay vòng DSC 62

2.4.2.1 Hệ thống thuỷ lực của DSC 63

2.4.2.2 Hoạt động của DSC khi xe quay vòng thừa 65

2.4.2.3 Hoạt động của DSC khi xe quay vòng thiếu 70

Chương III – Sơ đồ thuật toán của quá trình điều khiển và xác định hiệu quả phanh bằng phương pháp mô phỏng trên máy tính 74

3.1 Sơ đồ thuật toán của quá trình điều khiển

3.2 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh 76

3.2.1 Gia tốc phanh 78

3.2.2 Thời gian phanh 79

3.2.3 Quãng đường phanh 80

3.2.4 Lực phanh và lực phanh riêng 81

3.2.5 Giản đồ phanh và chỉ tiêu phanh thực tế 82

3.2.6 Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định hướng của ôtô khi phanh 88

3.3 Xác định hiệu quả phanh bằng phương pháp mô phỏng 89

3.3.1 Xây dựng mô hình toán 90

3.3.2 Mô phỏng hệ thống phanh ABS 92

Kết luận 99

Phụ lục 1 - File dữ liệu

Phụ lục 2 – File chương trình chạy

Tài liệu tham khảo

Tài liệu tham khảo

[1] TS Nguyễn phúc Hiểu, TS Vũ đức Lập (2002), Lý thuyết ôtô quân sự

[2] TS Đào hoa Việt, Đặng sỹ Vạc (2002), ứng dụng kỹ thuật tự động trên xe [3] Nguyễn Hữu Cẩn, Cơ sở khoa học và thành tựu mới về phanh ô tô

[4] Tài liệu đào tạo của TOYOTA, (ABS) và Hệ thống điều khiển lực kéo

[5] Nguyễn tăng Cường (1998), SIMULINK – Mô phỏng các hệ động học [6] Nguyễn thành Trí, Châu ngọc Thạch (2002), Hệ thống thắng trên xe ôtô [7] Nguyễn Khắc Trai (1997), Tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động củaôtô [8] BMW Service Training (1996), Dynamic Stability Control DSC

[9] Roneld K.Jurgen, Automotive Electronics Handbook (2nd Edition)

[10] Tom Denton (2000), Automobile Electrical and Electronic systems

(2nd Edition)

[11] Manfred Burckhardt (1995), Fahrwerktechnik: Radschlupf – Regelsysteme

Phô lôc 1 File d÷ liÖu

%DATA Data la file du lieu de chay chuong trinh mo phong

%trong moi truong MatLab Simulink

% Xem them file Run

fprintf( 'Nap du lieu cho mo hinh phanh ABS ' )

ctrl = 1;

disp('done.');

return

Phô lôc 2 File ch−¬ng tr×nh ch¹y

%Run la file nap du lieu va chay chuong trinh mo phong mo hinh phanh

% Xem them file DATA

title( 'Toc do cua xe va toc do banh xe' )

ylabel( 'Toc do(rad/s)' )

xlabel( 'Thoi gian(s)' )

set(gca, 'Position' ,[0.1300 0.1500 0.7750 0.750])

set(get(gca, 'xlabel' ), 'FontSize' ,10)

set(get(gca, 'ylabel' ), 'FontSize' ,10)

set(get(gca, 'title' ), 'FontSize' ,10)

h = findobj(0, 'Name' , 'Do truot ABS' );

title( 'Do truot' )

xlabel( 'Thoi gian(s)' )

ylabel( 'Do truot tuong doi chuan hoa' )

set(gca, 'Position' ,[0.1300 0.1500 0.7750 0.750])

set(get(gca, 'xlabel' ), 'FontSize' ,10)

set(get(gca, 'ylabel' ), 'FontSize' ,10)

set(get(gca, 'title' ), 'FontSize' ,10)

return

Danh mục các bảng biểu, hình vẽ

Bảng Trang

2.1 Phân loại các kiểu hệ thống phanh ABS 33

2.2 Chức năng của các bộ phận trong hệ thống TRC 54

3.1 Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh 77

3.2 Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ôtô lưu hành trên đường bộ 87

3.3 Kết quả thí nghiệm hiệu quả phanh của ôtô con có trang bị ABS 88

3.4 Kết quả thí nghiệm về tính ổn định hướng khi phanh 89

Hình

1.1 Lực tác dụng lên ôtô khi phanh 5

1.2 Quan hệ giữa hệ số bám dọc ϕx với độ trượt tương đối trên các mặt đường khác nhau 9

1.3 Sự thay đổi hệ số bám ngang ϕy giữa bánh xe với mặt đường 10

1.4 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe ôtô khi phanh 11

1.5 Lực tác dụng lên bánh xe khi phanh có lực ngang tác dụng 13

1.6 Sơ đồ khảo sát hiện tượng hãm cứng bánh xe cầu sau 15

1.7 Sơ đồ khảo sát hiện tượng hãm cứng bánh xe cầu trước 15

1.8 Sơ đồ hệ thống phanh chia dòngkiểu K và kiểu TT 17

1.9 Đặc tính thay đổi các thông số của bánh xe khi phanh gấp 21

1.10 Sự thay đổi các thông số của bánh xe khi phanh bình thường 22

1.11 Sơ đồ khối hệ thồng phanh ABS 23

1.12 Chu kỳ phanh khi có ABS 24

1.13 Lực tác dụng lên bánh xe khi tăng tốc trên đường có hệ số bám không đồng

nhất 25

1.14 Quan hệ giữa hệ số bám dọc với độ trượt tăng tốc trên các mặt đường khác nhau khi tăng tốc 26

1.15 đồ thị hệ số bám ngang theo góc trượt 26

1.16 Các phương pháp điều khiển mô men động cơ 27

1.17 sự thay đổi phản lực thẳng đứng khi xe quay vòng 29

2.1 Sự phát triển của hệ thống phanh ABS 32

2.2 Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống phanh ABS trên xe 35

2.3 Cảm biến tốc độ của bánh xe trước, sau trên xe Corvette 36

2.4 Cảm biến tốc độ bánh xe đặt trên cầu sau 36

2.5 Cảm biến điện cảm và tần số tín hiệu tốc độ của bánh xe 37

2.6 Vị trí giữa các răng trên vòng cảm biến và tín hiệu tương ứng 37

2.7 Cảm biến gia tốc và vị trí lắp đặt của chúng trên xe 38

2.8 Hai loại cảm biến khác nhau 39

2.9 Cơ cấu chấp hành của Bosch được đặt trên khung xe 40

2.10 Cơ cấu chấp hành của Teves 41

2.11 Hai loại cơ cấu chấp hành khác nhau 41

2.12 Hoạt động của cơ cấu chấp hành khi phanh bình thường 42

2.13 Hoạt động của cơ cấu chấp hành ở chế dộ giảm áp 43

2.14 Hoạt động của cơ cấu chấp hành ở chế độ giữ 44

2.15 Hoạt động của cơ cấu chấp hành ở chế độ tăng áp 45

2.16 Sơ đồ khối bộ điều khiển điện tử 46

2.17 Sơ đồ mạch điện của bộ điều khiển điện tử 47

2.18 Biếu đồ dừng xe của hệ thồng phanh ABS 47

2.19 Hệ thống phanh ABS của Teves 50

2.20 Sơ đồ bố trí minh hoạ các van trong hệ thống phanh ABS 51

2.21 Cơ cấu chấp hành của Delco ABS – VI 52

2.22 Sơ đồ bố trí các bộ phận trên xe 53

2.23 Sơ đồ hệ thống TRC 53

2.24 Cơ cấu chấp hành bướm ga phụ 55

2.25 Cảm biến vị trí bướm ga phụ 56

2.26 Sơ đồ khối bộ điều khiển điện tử của hệ thống TRC 57

2.27 Các trạnh thaí điều khiển tốc độ bánh xe 58

2.28 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ở chế độ tăng áp 60

2.29 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ở chế độ giữ 61

2.30 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ở chế độ giảm áp 62

2.31 DSC kết nối qua mạng điều khiển nội bộ 63

2.32 Sơ đồ mạch thuỷ lực của hệ thống DSC 64

2.33 Tăng áp xuất ở bánh sau phải 66

2.34 Giữ áp xuất ở bánh sau phải 66

2.35 Giảm áp xuất ở bánh sau phải 67

2.36 Trạng thái tăng áp của bánh xe trước/sau phải khi xe quay vòng thừa 68

2.37 Trạng thái giữ áp của bánh xe trước/sau phải khi xe quay vòng thừa 68

2.38 Trạng thái giảm áp của bánh xe trước/sau phải khi xe quay vòng thừa 69

2.39 DSC điều khiển khi xe quay vòng thừa 70

2.40 Tăng áp xuất của bánh sau trái 71

2.41 DSC điều khiển khi xe quay vòng thiếu 72

2.42 Phanh khi quay vòng trái khi gia tốc lệch bên quá 0.6g 73

3.1 Sơ đồ trạng thái điều khiển của hệ thống phanh ABS 75

3.2 Lưu đồ thuật toán của quá trình điều khiển 76

3.3 Đồ thị sự thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất theo vận tốc 81

3.4 Giản đồ phanh 83

3.5 Sơ đồ mô phỏng hệ thống phanh ABS 92 3.6 Các kết quả thu được ( Từ hình 3.6 ữ 3.17 ) 93 ữ 97

Chương II kết cấu và sơ đồ hệ thống phanh (ABS) điển hình

2.1 Sự phát triển của hệ thống phanh (ABS)

Các hiện tượng giảm hiệu quả phanh, mất ổn định trong quá trình phanh cũng như ổn định động học trong quá trình quay vòng được trình bày ở (chương I), nguyên nhân gây nên các hiện tượng này đó chính là mối quan hệ giữa lực phanh hay lực kéo với hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường Bởi vậy, các giải pháp kết cấu và điều khiển chủ yếu tập trung giải quyết vấn đề lực kéo hay lực phanh phù hợp với hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường

Để tạo điều kiện cho người lái dễ dàng điều khiển xe trong các tình huống nguy hiểm, các hãng xe ôtô nổi tiếng trên thế giới đã nghiên cứu phát triển các hệ thống đảm bảo an toàn chủ động cũng như an toàn thụ động Một trong các phương pháp đảm bảo an toàn chủ động đó là hệ thống phanh Với

hệ thống phanh thông thường ban đầu chỉ đảm bảo an toàn ở tốc độ chuyển

động thấp và trên đường có hệ số bám cao Khi ôtô chuyển động với tốc độ cao thì hệ thống phanh thông thường không đáp ứng được tính an toàn nữa

Từ những năm 1970, các hãng ôtô lớn trên thế giới đã bắt đầu nghiên cứu và đưa vào ứng dụng các hệ thống phanh hiện đại ABS, ASC, ASC+T và DSC Hệ thống phanh ABS là hệ thống điều khiển phanh thuần túy, trong khi ASC và ASC+T là hệ thống điều khiển tính ổn định của xe và điều khiển lực kéo Từ khi hệ thống DSC) ra đời, lần đầu tiên động lực học bên được đưa vào tính toán và xử lý

Sự phát triển của hệ thống phanh ABS kết hợp với các hệ thống điều khiển khác được trình bày ở hình 2.1

Sù ph¸t triÓn cña c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn

ABS / ASC / ASC + T / DSC

E36 M51 tds td

ABS/ASC-EZA Mark IV

G E36 M44

DSC1 E31

DSC2 E31, E38

DSC3 E38

H×nh 2.1 Sù ph¸t triÓn cña hÖ thèng phanhABS

2.2 Phân loại hệ thống phanh ABS

Căn cứ vào nguồn cung cấp năng lượng cho hệ thống phanh, người ta

có thể phân hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh thành hai loại:

Nguồn năng lượng là một mô tơ riêng:

Nguồn năng lượng là một bơm trợ lực lái

Căn cứ vào kiểu điều khiển dẫn động cơ cấu phanh người ta cũng phân thành hai loại:

Kiểu điều khiển hai bánh xe sau

Kiểu điều khiển tất cả các bánh xe

Bảng 2.1 phân loại các kiểu hệ thống phanh ABS của h∙ng xe TOYOTA

Nguồn Van điện ( số lượng )

Van khác ( số lượng )

Mạch dầu(1) +

ECU ABS (2) +

Bánh chủ động

Van điện 2 vị trí(4) và van

điều khiển lưu lượng (4)

van điều khiển thay đổi

(1)+ - Trong trường hợp (ABS) điều khiển 4 bánh, những xe có mạch phanh chéo ( dùng phổ biến cho xe Toyota FF - động cơ đặt phía trước, bánh trước chủ động ) thường mạch dầu có 4 kênh, những xe có mạch phanh thông thường ( dùng phổ biến cho các xe Toyota FR - động cơ đặt trước, bánh sau chủ động ) thường mạch dầu có 3 kênh, tuy nhiên, nó thay đổi ở một vài kiểu

xe

(2)+ - ECU ABS điều khiển bánh riêng rẽ:

1ch ( 1 kênh ): chỉ điều khiển các bánh sau

3ch ( 3 kênh ): điều khiển độc lập bánh trước, điều khiển đồng thời các bánh sau

4ch ( 4 kênh ): điều khiển 3 kênh hay điều khiển độc lập tất cả các bánh xe

2.3 Kết cấu các bộ phận của hệ thống phanh ABS và các chức

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống phanh ABS trên xe

2.3.1 Cảm biến tốc độ bánh xe

Cảm biến tốc độ bánh xe là một cảm biến điện tử nó tạo ra tín hiệu

điện khi bánh xe quay, những cảm biến này được xem như con mắt của bộ

điều khiển điện tử, nó cho phép bộ điều khiển điện tử nhìn thấy mức độ giảm tốc hoặc mức độ hãm cứng của bánh xe Mỗi cảm biến sử dụng một cơ cấu rotor có răng, và được gọi là vòng cảm biến, vòng kích thích hay vòng từ trở,

được gắn trên moayơ hoặc trục bánh xe và cùng quay với bánh xe Hầu hết các vòng cảm biến đều có thể thay thế được, khi thay thế phải đảm bảo vòng thay thế đúng số răng như vòng cũ và được định vị đúng, khe hở giữa cảm biến và vòng cảm biến được xác định chính xác (khe hở thường nằm trong khoảng 0,3 – 0,5 mm) để sự cảm ứng điện có thể xảy ra

1 Cảm biến phía trước 2 Cơ cấu chuyển hướng bánh trước

3 Vòng cảm biến 4 Cụm moay ơ, ổ bi 5 Cảm biến phía sau

6 trục 7 Cơ cấu chuyển hướng bánh sau 8 trục truyền động sau

Hình 2.3 Cảm biến tốc độ bánh xe trước và bánh xe sau trên xe Corvette

Hình 2.4 Đối với xe vận tải nhỏ thường dùng cảm biến tốc độ bánh xe đặt

trong trục sau, vòng cảm biến được đặt trên hộp vi sai

Cảm biến tốc độ bánh xe gồm có một cuộn dây cảm ứng quấn quanh một lõi sắt từ, cảm biến tốc độ bánh xe được đặt kế bên vòng cảm biến Khi bánh xe quay mỗi lần một răng của vòng cảm biến đi ngang qua cảm biến tốc

độ, cảm biến tốc độ xẽ nhận được sự thay đổi của từ thông trong mạch và tạo

ra một tín hiệu điện xoay chiều, tần số của tín hiệu này sẽ tỷ lệ với tốc độ của bánh xe, nếu bánh xe đứng yên tần số tín hiệu cảm biến sẽ bằng không Tín hiệu từ cảm biến sẽ đ−ợc truyền đến bộ điều khiển, từ đó bộ điều khiển sẽ nhận biết đ−ợc tốc độ của bánh xe

phanh vì vậy nó biết rõ hơn tốc độ của bánh xe khi phanh, kết quả là mức độ chính xác khi phanh được cải thiện để tránh cho các bánh xe không bị hãm cứng Ngoài ra bộ điều khiển điện tử còn sử dụng cảm biến giảm tốc để phát hiện chính xác định hệ số bám của bánh xe với bề mặt đường

Ví dụ: Trong trường hợp xe 4WD ( 4 bánh xe hai cầu đều là chủ động ), nếu một trong các bánh xe bị hãm cứng trên mặt đường có hệ số bám thấp, bánh xe bị hãm cứng sẽ làm các bánh xe khác bị hãm cứng theo Hiện tượng này xảy ra bởi vì tất cả các bánh xe được nối với hệ thống truyền lực, nên tốc

độ các bánh xe có ảnh hưởng lẫn nhau Vì vậy cảm biến giảm tốc được sử dụng nhiều ở kiểu xe 4WD

Cảm biến giảm tốc bao gồm hai cặp đèn LED ( diod phát quang ) và phototransistor ( transistor quang ), một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu Cảm biến giảm tốc nhận biết được mức độ giảm tốc của xe và gửi các tín hiệu điện về bộ điều khiển điện tử Bộ điều khiển điện tử dùng những tín hiệu này để xác định chính xác tình trạng mặt đường và thực hiện các biện pháp

điều khiển thích hợp

Hình 2.7 Cảm biến giảm tốc và vị trí lắp đặt trên xe

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

đến phototransistor và làm phototransistor đóng, mở Người ta sử dụng hai cặp

đèn LED và phototransistor Tổ hợp tạo bởi các cặp phototransistor này tắt và bật, chia mức độ giảm tốc thành bốn mức và gửi về bộ điều khiển điện tử dưới dạng tín hiệu

Trên một vài kiểu xe, gia tốc ngang (hay còn gọi là gia tốc lệch bên) cũng được đo để xác định xe có ở trạng thái quay vòng hay không Trong quá trình quay vòng các bánh xe phía trong có xu hướng nhấc lên khỏi mặt đất do lực ly tâm, ngược lại các bánh xe phía ngoài bị tỳ mạnh xuống mặt đường Nói cách khác bánh xe phía trong có xu hướng bị hãm cứng dễ ràng hơn trong khi các bánh xe phía ngoài khó bị hãm cứng hơn Vì vậy sau khi xem xe có ở trạng thái quay vòng hay không, áp suất dầu đến bánh xe sau phía ngoài được tăng lên cao hơn bánh xe phía trong để giảm quãng đường phanh Ngoài ra cảm biến kiểu bán dẫn cũng thường được sử dụng để đo sự giảm tốc do nó có thể đo được cả gia tốc dọc và gia tốc ngang hình 2.8

Hình 2.8 Hai loại cảm biến khác nhau

2.3.3 Cơ cấu chấp hành abs

Cơ cấu chấp hành ABS còn được gọi là bộ điều tiết hay là bộ điều khiển thuỷ lực, có nhiệm vụ cấp hay ngắt áp suất dầu phanh từ xi lanh phanh chính

đến mỗi xi lanh phanh ở các bánh xe theo tín hiệu từ bộ điều khiển điện tử để

điều khiển tốc độ bánh xe Trong khi phanh bình thường cơ cấu chấp hành không làm thay đổi hoạt động bình thường của hệ thống phanh Trong khi phanh gấp áp suất trong hệ thống tăng theo một cách bình thường Nếu bánh

xe bắt đầu bị hãm cứng, cơ cấu chấp hành sẽ dừng mọi sự gia tăng áp suất thuỷ lực ở xi lanh hoặc calip (xilanh phanh đĩa) bánh xe Nó có thể duy trì áp suất trong hệ thống, nếu tác động này không đủ làm cho bánh xe quay ở tốc

độ thích hợp, cơ cấu chấp hành sẽ giảm áp suất Ngay sau khi bánh xe quay trở lại cơ cấu chấp hành lại tác động làm tăng áp suất trong xi lanh hoặc calip bánh xe, chu kỳ trên được lặp đi lặp lại với tần số khoảng (5 ữ15) lần trong một giây

Những thiết kế ban đầu của Bosch, cơ cấu chấp hành là một bộ phận riêng rẽ được đặt trên khung xe giữa xi lanh chính và xi lanh bánh xe và được nối tới bộ điều khiển điện tử và nguồn điện Cơ cấu chấp hành chỉ điều khiển bánh xe sau bằng một van điều khiển đơn được vận hành bằng điện

Hình 2.9 Cơ cấu chấp hành của Bosch được đặt trên khung xe

Còn các thiết kế ban đầu của Teves kết hợp tất cả các van thành một

khối, đặt trực tiếp trên xi lanh chính và thiết bị này là một tổ hợp gồm: xilanh

chính, booster ( bầu trợ lực ) điện - thuỷ lực và khối van

1 Booster thuỷ lực 2 Xilanh chính 3 Khối van (ABS)

4 Động cơ điện 5 Bơm cao áp 6 Bình tích năng

7 Cảm biến áp suất 8 Bình chứa

Hình 2.10 Cơ cấu chấp hành ABS của Teves

Hình 2.11 Hai loại cơ cấu chấp hành khác nhau

Hoạt động của cơ cấu chấp hành ABS.

A Khi phanh bình thường ( ABS không hoạt động )

Hệ thống phanh ABS sẽ không hoạt động trong quá trình phanh bình

thường và bộ điều khiển điện tử không gửi điện áp đến cuộn dây của van điện

từ Do đó van điện 3 vị trí bị ấn xuống bởi lò so hồi vị và của ‘A’ vẫn mở

trong khi cửa ‘B’ vẫn đóng

Khi đạp phanh, áp suất dầu trong xi lanh phanh chính tăng, dầu phanh

đi từ cửa ‘A’ đến cửa ‘C’ trong van điện 3 vị trí rồi tới xi lanh bánh xe Dầu

phanh không vào được bơm bởi van một chiều số ‘1’ gắn trong mạch bơm khi

nhả chân phanh, dầu phanh hồi từ bánh xe về xi lanh chính qua cửa ‘C’ đến

của ‘A’ và van một chiều số ‘3’ trong van điện 3 vị trí

Hình 2.12 Hoạt động của cơ cấu chấp hành khi phanh bình thường

B Khi phanh gấp ( ABS hoạt động )

Khi phanh gấp, nếu có bất kỳ bánh xe nào gần bị hãm cứng, cơ cấu

chấp hành sẽ điều khiển áp suất dầu phanh tác dụng lên xi lanh bánh xe đó

theo ba chế độ ( giảm áp, tăng áp và giữ áp ) phụ thuộc vào tín hiệu từ bộ điều

khiển điện tử, vì vậy bánh xe đó không bị hãm cứng

Khi một bánh xe gần bị hãm cứng, bộ điều khiển điện tử gửi dòng điện

(5A) đến cuộn dây của van điện, làm sinh ra một lực từ mạnh Van điện 3 vị

trí chuyển động lên phía trên, cửa ‘A’ đóng trong khi cửa ‘B’ mở Kết quả là

dầu phanh từ xi lanh bánh xe qua cửa ‘C’ tới cửa ‘B’ trong van điện 3 vị trí và

chảy về bình dầu Cùng lúc đó mô tơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ bộ điều

khiển điện tử, dầu phanh đ−ợc hồi trả về xi lanh phanh chính từ bình chứa, mặt

khác cửa ‘A’ đóng ngăn không cho dầu phanh từ xi lanh chính vào van điện 3

vị trí và van một chiều số (1) và số (3) Kết quả là áp suất dầu bên trong xi

lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bị hãm cứng Mức độ giảm áp

suất dầu đ−ợc điều chỉnh bằng cách lặp lại các chế độ ‘giảm áp’ và ‘giữ’

bình chứa

bơm

van 1 chiều số 1 cửa 'a' đóng

5 A

xy lanh chính

Cửa 'b' mở cuộn dây

Hình 2.13 Hoạt động của cơ cấu chấp hành ở chế độ giảm áp

phanh chính đi qua cửa ‘C’ trong van điện 3 vị trí đến xi lanh bánh xe Mức độ

tăng áp suất dầu được điều khiển nhờ lặp lại các chế độ ‘Tăng áp’ và ‘Giữ’

Hình 2.15 Hoạt động của cơ cấu chấp hành ở chế độ tăng áp

2.3.4 Bộ điều khiển điện tử abs.

Việc điều khiển cơ cấu chấp hành và mô tơ/bơm điện được thực hiện

bởi bộ điều khiển điện tử, nó có thể được lắp trong khoang động cơ hoặc

khoang người lái Bộ điều khiển điện tử là một bộ vi sử lý có bộ nhớ khoảng

8K Bộ điều khiển điện tử nhận tín hiệu từ các cảm biến tốc độ bánh xe, và

tạo tín hiệu điều khiển tác động lên các van điện từ Bộ vi sử lý sẽ so sánh tốc

độ của mỗi bánh xe với nhau và với dữ liệu của chương trình lưu trong bộ nhớ

của nó Khi bộ điều khiển ‘nhận thấy’ tần số tín hiệu của bánh xe nào đó giảm

rất nhanh, nó sẽ phát tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành Cơ cấu chấp

hành sẽ tác động để phanh ở bánh xe đó nhả ra, cho phép tốc độ bánh xe đó