Đề tài hệ THỐNG PHANH ABS

Từ số liệu trên thấy rằng tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỉ lệ lớn nhất vì thế mà hiện nay hệ thống phanh càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế, chế tạo và sử dụng nghiêm ngặt và c

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG TP HỒ CHÍ MINH

LỜI NÓI ĐẦU 3

Chương I Cơ sở lý thuyết và nghiên cứu 4

2.1.Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh 7

2.2 Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định khi phanh 12

3.1 Các trạng thái làm việc của ABS 18

3.1.1 Trạng thái phanh thường 18

3.1.3 Trạng thái giữ áp lực phanh 19

3.1.4 Trạng thái tăng áp lực phanh 19

3.2 Ưu khuyết điểm của hệ thống phanh ABS 20

Chương II Kết cấu và quá trình làm việc của hệ thống phanh ABS 21

1.Sơ đồ chung của hệ thống phanh ABS 21

Các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh ABS 21

1.2 Hệ thống các cảm biến 25

1.2.1 Cảm biến tốc độ bánhxe 25

1.2.2 Vị trí các cảm biến tốc độ trên bánh xe 26

1.3 Cảm biến gia tốc 29

1.3.2 Cảm biến trọng lực (G) 31

1.4 Bộ điều khiển thủy lực .33

1.4.1 Bộ điều khiển thuỷ lực thực hiện nhiệm vụ chống trượt lê 33

1.5 Bơm điện ABS 39

1.6 Nguyên tắc bố trí chung các hệ thống chống hãm cứng trên ô tô 41

Các phương án bố trí của hệ thống ABS 43

3.Những hư hỏng thường gặp và phương pháp xác định hư hỏng 47

3.1Những kiểm tra cần thiết, trước khi kiểm tra sửa chữa ABS 47

3.2 Những lưu ý khi sửa chữa hệ thống phanh ABS và những hư hỏng thường gặp và cách khắc phục 48

3.2.1 Những lưu ý trong kiểm tra sữa chữa hệ thông phanh ABS 48

3.2.2 Các sự cố thường gặp cho hệ thống phanh ABS 50

3.2.2.1.Các sự cố về điện 51

3.2.2.2 Các sự cố về cơ khí của cảm biến tốc độ 51

3.2.2.3 Bảng hư hỏng và cách khắc phục 52

3.3.Kiểm tra hoạt động của hệ thống ABS thông qua đèn báo 54

3.4 Sửa chữa sự cố của ABS và sự tự chẩn đoán 58

3.5 Cách kiểm tra về điện hệ thống ABS bằng hộp đầu nối 60

63

LỜI NÓI ĐẦU

Sản xuất ô tô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, ô tô trở thành

phương tiện quan trọng về hành khách và hàng hóa cho các ngành kinh tế quốc dân,

đồng thời trở thành phương tiện tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển ngay ở nước ta số ô tô tư nhân cùng phát triển cùng với sự tăng trưởng kinh tế, mật độ xe trên đường ngày càng tăng.

Mỹ và Nhật là hai nước sản xuất ô tô nhiều nhất thế giới hàng năm mỗi nước sản xuất khoảng 12 đến 13 triệu chiếc

Do mật độ ô tô trên đường ngày càng tăng và tốc độ chuyển động ngày càng cao cho lên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết hàng đầu luôn phải quan tâm ở nước ta chỉ trong hai năm 1998 đến 2000 mỗi năm có 20.000 vụ tai nạn giao thông làm 7100 người chết và 30772 người bị thương Năm 2002 xẩy ra

27420 vụ tai nạn giao thông, làm 12998 người bị chết và hơn 30.000 người bị thương Đến năm 2006 có 42000 vụ tai nạn giao thông làm hơn 20.000 người chết

Nó không những gây thiệt hại lớn về người mà còn gây thiệt hại lớn về tài sản của nhà nước và của công dân Một trong những nguyên nhân đó là do con người gây ra ( như lái xe say riệu, mệt mỏi, buồn ngủ ) Do hư hỏng máy móc trục trặc về kỹ thuật và đương xá qúa xấu

Trong nguyên nhân hư hỏng máy móc trục trặc kỹ thuật thì tỉ lệ tai nạn giao thông do hệ thống phanh là 52.2 % đến 74.4% Từ số liệu trên thấy rằng tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỉ lệ lớn nhất vì thế mà hiện nay hệ thống phanh càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế, chế tạo và sử dụng nghiêm ngặt và chặt chẽ nhằm tăng hiệu quả phanh tính ổn định hướng, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo

an toàn chuyển động của ô tô

Trong những cải tiến đó thì có hệ thống phanh trang bị ABS No còn được gọi

là hệ thống phanh chống bó cứng bánh là một trong những hệ thống phanh có ưu điển vượt trội nhất hiện nay Nó đảm bảo cho người và phương tiện trên các loại đường làm cho người lái chủ động được tốc độ

Chương I Cơ sở lý thuyết và nghiên cứu.

1 Yêu cầu cơ bản đối với hệ thống phanh ô tô.

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 hợp nguy hiểm

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hoá

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

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh

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

- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

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

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

Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất

cả mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân

Phanh dự trữ: Dùng để phanh ô tô máy kéo trong trường hợp phanh chính hỏng

Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chổ khi dừng xe hoặc khi không làm việc Phanh này thường được điều khiển bằng tay đòn nên gọi là phanh tay

Ngoài ra còn có phanh chậm dần: Trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn (như xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách- lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở

vùng đồi núi,thường xuyên phải chuyển động lên xuống các dốc dài còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để.

Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc

Để giảm dần tốc độ của ô tô máy kéo trước khi dừng hẳn

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

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

Để có hiệu quả phanh cao:

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn

- Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn

bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe phải tỷ

lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên chúng

- Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thuỷ lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe cói trọng lượng toàn bộ lớn

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

Tính năng phanh hay chất lượng quá trình phanh được định lượng thông qua 2 nhóm chỉ tiêu : Hiệu quả phanh và Tính ổn định khi phanh

Hiệu quả phanh đánh giá mức độ giảm tốc độ của ôtô khi người lái tác động lên cơ cấu điều khiển phanh trong trường hợp phanh khẩn cấp

Tính ổn định khi phanh đánh giá khả năng duy trì quỹ đạo của ôtô theo ý muốn của người lái trong quá trình phanh

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 phanh hoặc lực phanh riêng Để đánh giá hiệu quả phanh có thể dung một trong những chỉ tiêu sau: thời gian phanh nhỏ nhất tmin ,

a) Thời gian phanh

Thời gian phanh là một trong những chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh Thời gian phanh 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

ϕ

δ

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 hợp vẫn đóng (δj > 1) thì thời gian phanh sẽ dài hơn so với trường hợp mở ly hợp.

b ) Gia tốc chậm dần phanh :

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

i f

p

P = ± + ω + η ± ( 2.3 )Trong đó: Pj : Lực quán tính sinh ra khi phanh ôtô

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

đường nằm ngang có phương trình:

δ : 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

δ

ϕ

max = (2.5)

Nhận xét: Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh cần phải giảm hệ số δj Vì

vậy khi phanh đột ngột người lái cần tắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực lức đó δj sẽ giảm còn j pmax tăng Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh còn

phụ thuộc vào hệ số bám ϕ của lốp với mặt đường (mà giá trị của hệ số bám lớn nhất

8 , 0

75

,

0

max = ÷

ϕ trên đường nhựa tốt)

c ) Quãng đường phanh :

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

j

dS

g dv

v ⋅ = ⋅ ⋅

δ ϕ

( 2)

2

2 1 min

v g

δ

(2.6 )

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 ϕ.

- 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 bánh xe

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 đầu phanh v1 và theo giá trị hệ số bám như sau:

cao thì quãng đường phanh S càng giảm.

d) Lực phanh và lực phanh riêng:

Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh Chỉ tiêu này được dùng thuận lợi nhất là khi thử phanh ôtô trên bệ thử Lực phanh 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

P

P.max p max ( 2.9 )

Khi đánh giá chất lượng phanh của ôtô có thể sử dụng một trong bốn chỉ tiêu trên Trong đó quãng đường phanh là đặc trưng nhất, vì nó cho phép người lái hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một chướng ngại vật mà họ phải xử lý để tránh khỏi xẩy 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 khi đánh giá chất lượng phanh trên bệ thử

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 ý muốn của người lái trong quá trính phanh Tính ổn định khi phanh được đánh giá bằng 2 chỉ tiêu: Góc quay khi phanh (βp) và hành lang phanh (Bp)

1) Góc quay khi phanh (βp)

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

đấy so với hướng của quỹ đạo đang chuyển động Đó là do tổng các lực phanh sinh

ra ở các bánh xe bên phải khác với tổng các lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên trái

và tạo thành mômen quay vũng Mq quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm A của ôtô

H 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh mà bị quay ngang

Khi phanh mà ôtô bị quay đi một góc quá mức quy định sẽ ảnh hưởng đến an toàn chuyển động trên đường Vậy tính ổn đinh khi phanh là khả năng ôtô giữ được quỹ 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 đi một góc β Trong khi phanh thì ở các bánh xe bên phải có các lực phanh Fp.ph1 ở trục trước 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

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

Fp.ph = Fp.ph1 + Fp.ph2 (2.10)

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

Fp.tr = Fp.tr1 + Fp.tr2 (2.11)

Giả sử rằng tổng các lực phanh bên phải Fp.ph lớn hơn tổng các lực phanh bên trái Fp tr thì ôtô quay vòng theo chiều mũi tên như hình vẽ quanh trọng tâm A của ôtô mômen quay vòng Mq được xác định theo biểu thức:

.

B F F 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 quay vòng Mq thì các bánh xe ở trục trước sẽ có phản lực Ry1 tác dụng từ mặt đường theo phương 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

IZ β = q − y1 − y2. ( 2.13 )

Vì ôtô bị xoay đi một góc β tức là mômen quay vòng lớn hơn rất nhiều so với

các mômen khác do các lực Ry1 và Ry2 sinh ra, để đơn giản bớt ta có thể viết lại như sau:

Với: Iz – mômen quán tính của ôtô quanh trục Z đi qua trọng tâm A

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 β=0 và đưa vào phương trình ( 2.15) ta có C=0 Từ đó rút ra được biểu thức cuối cùng để xác định

góc lệch β do mômen quay vòng gây nên Mà mômen này là do sự chênh lệch lực phanh bên phải và bên trái gây nên:

F

M q = p ph − p tr

Hay: Mqmax = ( Fp.ph.max− 0 , 85 Fp.ph.max) B 2

Từ đó ta có : Mq max = 0 , 075 B Fp max ( 2.18 )

Lấy giá trị Mq.max từ biểu thức (2.18) thay vào biểu thức (2.16) ta tìm được góc lệch cực đại βmax:

2 max ' max

2

075 , 0

t I

F B

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

βmax sau đây:

max

2 max

019,

Góc lệch cực đại βmax cho phép khi phanh không vượt quá 8° hoặc khi phanh thì ôtô không vượt ra ngoài hành lang có chiều rộng 3,5m

3 Quá trình hoạt động hệ thống phanh ABS.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống hãm cứng ABS

H 4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS

Khi bắt đầu phanh, bánh xe quay với tốc độ giảm dần, khi bánh xe đạt tới

giá trị gần bó cứng tín hiệu của các cảm biến gửi về bộ điều khiển trung tâm (ECU) ECU tiếp nhận và lựa chọn chế độ đưa ra tín hiệu điều khiển van điều chỉnh áp suất các đường dầu từ xilanh chính đến xilanh bánh xe do vậy lực phanh ở cơ cấu phanh không tăng được nửa, bánh xe lại có xu hướng lăn với tốc độ cao lên, tín hiệu từ cảm biến lại đưa về bộ điều khiển trung tâm, bộ điều khiển điều khiển van điều chỉnh mở đường dầu tăng thêm áp suất dẫn ra xylanh bánh xe thực hiện tăng lực phanh gây ra

do cơ cấu phanh Nhờ đó bánh xe lại bị phanh và giảm tốc độ quay tới khi gần bị bó cứng, quá trình xảy ra được lặp lại theo chu kỳ liên tục cho tới khi bánh xe dừng hẳn Một chu kỳ thực hiện khoảng 1/10 s, nhờ các bộ tích áp suất thấp, cao, van một chiều

và bơm dầu độ chậm trễ tác động chỉ nhỏ hơn 1/1000s, do vậy ABS làm việc rất

hiệu quả tránh được bó cứng bánh xe Quá trình này coi như là hành động nhấp

phanh liên tục của người lái xe khi phanh, nhưng mức độ chuẩn xác và tần số lớn hơn rất nhiều so với người lái xe có kinh nghiệm

H 4.1 Sơ đồ mối quan hệ các yếu tố trong hệ thống phanh ABS

3.1 Các trạng thái làm việc của ABS.

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

3.1.1 Trạng thái phanh thường

Lúc này ECU chưa cung cấp điện để điều khiển van điện nên đường dầu tới (cổng A) mở, đường dầu về (cổng B) đóng ,áp lực dầu được truyền từ xilanh chính tới

xilanh bánh xe Tuy vậy ECU vẫn luôn tiếp nhận thông tin từ các cảm biến rồi so sánh với các ngưỡng giá trị có sẵn trong bộ nhớ của ECU do nhà chế tạo định sẵn Lực phanh tăng hoặc giảm do sự tác động của người tài xế và bánh xe chưa có khả năng bị hãm cứng

3.1.2 Trạng thái giảm áp lực phanh:

Các tín hiệu từ hệ thống các cảm biên gởi đến ECU tiếp nhận, tính toán, so sánh biết được bánh xe có khả năng bị hãm cứng và quyết định chống hãm cứng bánh xe đó bằng cách đưa dòng điện khoảng 5A nhằm tạo ra lực từ mạnh ở cuộn dây

để đóng đường dầu tới (cổng A), mở đường dầu về (cổngB) do vậy mà áp lực dầu không đến xilanh bánh xe nữa mà từ xilanh bánh xe trở về bình tích trữ làm cho áp lực phanh giảm bánh xe không bị bó cứng nữa Nếu áp lực phanh vẫn còn lớn để làm

bó cứng bánh xe thì ECU sẽ điều khiển bơm ABS bơm dầu từ bình tích trữ về xilanh chính, áp lực phanh giảm nhanh và bánh xe không còn khả năng bị bó cứng nữa

3.1.3 Trạng thái giữ áp lực phanh

Áp lực phanh tăng hoặc giảm ở xilanh bánh xe khi ECU nhận thấy giá trị phù hợp, thì ECU gửi dòng điện tới cuộn dây khoảng 2A vừa đủ để đóng đường tới

(cổng A) và đóng đường về (cổng B) làm cho áp lực phanh không đổi ở xilanh bánh

xe Lúc này ECU tiếp tục điều khiển bơm ABS làm việc để trả dầu từ bình tích năng làm tăng áp lực phanh ở xilanh chính chuẩn bị cho quá trình tăng áp tiếp theo nếu cần thiết

3.1.4 Trạng thái tăng áp lực phanh

Khi áp lực phanh cần được tăng thì ECU ngừng cung cấp dòng điện cho cuộn dây của 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 ra trạng 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

3.2 Ưu khuyết điểm của hệ thống phanh ABS

Tốc độ bánh xe và tốc độ xe gần như nhau, khi tốc độ bánh xe trở về không cũng là lúc xe dừng lại coi như bánh xe không bị bó cứng và trượt trên mặt đường nửa Khi phanh đột ngột, áp lực phanh cực đại nếu bánh xe nào giảm tốc độ quá nhanh thì áp lực dầu sẽ được giảm xuống để bánh xe không bị hãm cứng , sau đó thì bánh xe tăng tốc trở lại do lực phanh giảm ABS lại tác động làm tăng và giữ áp lực dầu sao cho tốc độ bánh xe và tốc độ xe tương ứng với nhau cho đến lúc dừng hẳn

Sự tăng và giảm áp lực xảy ra trong phạm vi nhỏ và tần số không lớn lắm nên tốc độ xe hầu như giảm đều, còn tốc độ bánh xe tăng giảm khi áp lực điều khiển thay đổi

1) Ưu Điểm:

- Mang tính hiện đại

- Quóng đường phanh ngắn

- Có tính an toàn cao, ổn định lái, ổn định hướng

- Xe chạy trên đường trơn trượt có thể ổn định trong khi phanh…

2) Khuyết Điểm:

- Kết cấu phứt tạp, khú bảo quản, sửa chữa ,lắp ráp

- Các bộ phận thay thế phải đúng loại theo nhà chế tạo

- Đòi hỏi người thợ phải có tay nghề cao, kinh nghiệm

Chương II Kết cấu và quá trình làm việc của hệ thống phanh ABS.

1.Sơ đồ chung của hệ thống phanh ABS.

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 đều có cách thiết kế riêng Chính vì vậy mà mỗi loại xe có cách bố trí và cấu tạo hệ thống ABS cũng rất khác nhau Các cụm chính của hệ thống phanh ABS gồm có: Bàn đạp

phanh, bộ cường hoá lực phanh, xilanh chính, cơ cấu phanh ở bánh xe… Đó là các cụm giống như hệ thống phanh chung 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 xác định được tốc độ của bánh xe hoặc gia tốc chậm dần khi phanh, do các cảm biến gởi đến từ đó xử lý thông tin và gửi tín hiệu đến bộ điều khiển thuỷ lực (HCU)

- Cụm điều khiển thuỷ lực (HCU: hydraulic control unit ) nhận tín hiệu từ ECU gửi đến, HCU đóng mở mạch dầu để tăng, giảm hay giữ áp lực phanh đến các bánh xe cho phù hợp nhằm thực hiện chức năng chống hãm cứng

- Hệ thống các cảm biến (sensor): nhận tín hiệu gửi về ECU, từ đó ECU có thông tin để điều khiển quá trình chống hãm cứng Thông thường trên xe có trang bị một 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 travel switch)

Cảm biến mức dầu ( fuild level switch )

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

H 3.1.Sơ đồ cấu tạo của hệ thốnh phanh ABS

1 Cảm biến tốc độ bánh xe ; 2 Bộ điều khiển thuỷ lực; 3 Bộ điều khiển trung tâm;

4 Xilanh chính ; 5 Đèn báoTrong ABS còn có nguồn năng lượng bổ sung như bình dự trữ dầu thấp áp, bơm dầu, các van an toàn…

1.1.2 Cụm điều khiển điện tử

Cụm điều khiển được xem như “bộ não“ của hệ thống phanh ABS tự động điều chỉnh 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 do nhà chế tạo định trước ở bên trong ECU Sau cùng ECU quyết định tính năng làm việc của 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 thêm tín hiệu gia tốc hay tín hiệu trọng lực … Từ hệ thống các cảm biến gửi đến thì ECU nhận được bởi mạch điện nhận tín hiệu các tín hiệu này đuợc chuyển sang khối điều khiển để tiến hành tính toán khả năng hãm cứng của bánh xe và tiến hành so sánh với các giá trị có trong ngưỡng bộ nhớ ECU Sau đó quyết định của cụm vi xử lí chính được đưa tới mạch xuất tín hiệu và được khuyếch đại để đưa tới các bộ phận thi hành chức năng chống hãm cứng theo sơ đồ sau:

H.3.2.Lựơc đồ khối của khối điều khiển ABS với các tín hiệu đầu vào, đầu ra.

Khối điều khiểnABS

Cảm biến tốc độ

bánh sau, bên trái

Công tắc đèn stop

Tín hiệu ra đến

Đèn báo ABSTín hiệu đầu ra

Tất cả các quá trình làm việc ở trên, được kiểm tra theo dõi bởi bộ vi xử lý Bộ phận vi xử lý tiếp nhận các tín hiệu của quá trình nhập, tính toán cũng như xuất tín hiệu, nên kiểm tra quá trình đó một cách chính xác Nếu có sai sót bộ phận này sẽ xuất tín hiệu để báo Ngoài ra: bộ kiểm tra vi xử lý còn có các chức năng tự kiểm tra,

kiểm tra lúc bắt đầu nhận tín hiệu và chẩn đoán các bộ phận hư hỏng của toàn bộ hệ thống ABS

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 biệt các bộ phận vi xử lý trong ECU có mối liên hệ rất chặt chẽ

chính vì vậy mà ECU làm việc rất chính xác và hiệu quả

Theo sơ đồ của mạch điều khiển chống hãm cứng thì sau khi mở công tắc điện, ECU được cung cấp điện và tiến hành một số chức năng kiểm 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 thống chống hãm cứng bị ngắt

- Nếu bánh xe có khả năng bị hãm cứng bộ vi xử lý chính tiến hành phân tích

so sánh với các ngưỡng giá trị cài sẵn trong bộ nhớ của ECU rồi đưa ra quyết định và chuyển đến bộ phận phân tích, bộ phận phân tích đưa tín hiệu đến các bộ phận thi hành chức năng chống hãm cứng như van điện và bơm ABS để thực hiện chức năng chống hãm cứng

Chu trình trên được lặp đi lặp lại liên tục cho đến khi tín hiệu gửi đến từ các cảm biến cho biết tình trạng của bánh xe không còn có khả năng chống hãm cứng thì ECU ngắt tín hiệu cung cấp Cả hệ thống chống hãm cứng trở trạng thái bình thường không hãm cứng

Với sự trang bị của hệ thống phanh ABS thì hiệu quả phanh, tính ổn định 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

1.2 Hệ thống các cảm biến.

1.2.1 Cảm biến tốc độ bánhxe.

Như ta đó biết trên ôtô hiện đại ngày nay một số xe có hê thống phanh ABS được trang bị nhiều cảm biến với chức năng khác nhau nhằm tăng thêm chất lượng của quá trình phanh nhưng cảm biến tốc độ bánh xe là không thể thiếu trong hệ thống phanh ABS

Cảm biến tốc độ bánh xe có nhiệm vụ nhận biết sự thay đổi của tốc độ bánh xe

và gửi tín hiệu về ECU, từ đó ECU nhận biết, xử lý thông tin và điều khiển các bộ phận chống hãm cứng bánh xe

Các cảm biến tốc độ được bố trí ở mỗi bánh xe hay trên cầu chủ động để nhận biết tốc độ của bánh xe dựa trên tốc độ quay của cầu xe.

H 3.3 Vị trí các cảm biến tốc độ trên xe ôtô

1.2.2 Vị trí các cảm biến tốc độ trên bánh xe

1) Đặc điểm cấu tạo của cảm biến tốc độ bánh xe

H 1.1.2 Cấu tạo cảm biến gia tốc bánh xe 1- Dây dẫn điện nối giữa cảm biến và ECU, 2 - Nam châm vĩnh cửu, 3 - Vỏ cảm biến, 4 - Cuộn dây, 5- Trục cảm biến làm bằng thép từ, 6 - Vòng răng cảm biến có nhiệm vụ thay đổi tư trường qua cuộn dây tạo ra xung điện áp gửi về ECU.

Vị trí tương quan giữa cảm biến và vòng răng:

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

H.3.5a 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

H.1.1.2.b Đầu cảm biến đối diện với niềng răng

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

H 1.1.2c Niềng răng nằm bên hông cảm biến

2) Nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ

Nam châm vĩnh cửu tạo ra từ trường khép kín qua các cuộn dây, khi các bánh

xe quay thì vòng răng cũng quay cùng tốc độ Các răng trên vòng răng cắt các từ trường của châm làm thay đổi từ trường qua các cuộn dây Do đó từ thông qua các cuộn dây cũng thay đổi làm xuất hiện dòng điện tự cảm trong cuộn dây Vì vậy ở hai đầu cuộn dây xuất hiện một điện áp xoay chiều Điện áp này thay đổi theo tốc độ quay của bánh xe cả về độ lớn và tần số dao động Nhờ sự thay đổi này mà ECU nhận biết được tốc độ bánh xe

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

1.3.1 Cấu tạo cảm biến gia tốc chậm dần trên xe TOYOTA

1) 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

photo-transistor và lực quán tính khi phanh

Ôtô đang chuyển bình thường nếu phanh đột ngột thì tốc độ ôtô sẽ giảm đột ngột do lực quán tính làm ôtô dồn về phía trước khi đó đĩa cũng xoay đi một góc α nào đó sự thay đổi này cho phép ánh sáng từ các đèn LED đến được các photo-transistor Do vậy photo-transistor dẫn điện, tuỳ theo sự biến thiên của vận tốc mà có một hoặc hai photo-transistor dẫn điện sự thay đổi này là tín hiệu để ECU nhận biết được tốc độ giảm dần của ôtô.

H 1.2.3 Vị trí tương ứng của đèn LED và photo transistor

1) 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 acquy Khi có tác động phanh tuỳ theo mức độ chậm dần của ôtô mà các photo-transistor mở hoặc ngắt tạo sự thay đổi điện

H 3.9 Sơ đồ đấu dây của cảm biến gia tốc

áp tại các chân GS1 và của GS2, do vậy ECU nhận biết mức độ gia tốc xe theo sự biến đổi điên áp này

1.3.2 Cảm biến trọng lực (G)

Cảm biến trọng lực G được sử dụng trong hệ thống ABS của một số xe Dùng nhận 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 quay vòng khi phanh

Cảm biến trọng lực được đặt ở phía trước, bên trái hay bên phải khung xe

H.1.2.4 Vị trí cảm biến trọng lực