thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh abs và máy tính để thí nghiệm và mô phỏng hoạt động thực abs trên máy tính

2.1.1.2.Yêu cầu: Hệ thống phanh của ô tô cần đáp ứng các yêu cầu sau:  Đảm bảo đạt được tính năng phanh cao  Lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu điều khiển phanh không quá lớn để việc đ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH GIAO TIẾP

GIỮA HỆ THỐNG PHANH ABS VÀ MÁY TÍNH

ĐỂ THÍ NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG

THỰC ABS TRÊN MÁY TÍNH

  

Công trình nghiên cứu khoa học cấp trường

Tên đề tài:

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH GIAO TIẾP GIỮA

HỆ THỐNG PHANH ABS VÀ MÁY TÍNH ĐỂ THÍ NGHIỆM VÀ MƠ PHỎNG HOẠT ĐỘNG THỰC ABS TRÊN MÁY TÍNH

Mã số: T2009-16

Chủ nhiệm: KS Nguyễn Trọng Thức

Tham gia: GVC.ThS Nguyễn Văn Thình

Tp HCM 2010

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 1

MỤC LỤC

1.1 Đặt vấn đề 02

1.2 Mục tiêu - nhiệm vụ nghiên cứu 02

1.3 Tầm quan trọng của vấn đề 02

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 02

1.5 Phương pháp nghiên cứu 03

Chương 2 Cơ sở lý luận 2.1 Tổng quan về hệ thống phanh ôtô 04

2.2 Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh chống trượt lê 09

2.3 Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chống hãm cứng (ABS) trên ôtô 24

Chương 3 Thiết kế thi công 3.1 Sơ đồ khối 48

3.2 Phần mềm giao tiếp 50

3.3 Mô hình thực tế 58

Chương 4 Kết luận – Hướng phát triển 62

Chương 5 Tài liệu tham khảo 63

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 2

Chương 1: DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề:

Ngày nay, chúng ta đang tiến bước vào thế kỷ mới, thế kỷ của nền kinh tế tri thức Thế kỷ mà kỹ thuật số dần dần khẳng định vị trí của mình và là sự kế thừa của kỹ thuật tương tự Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, nhiều sản phẩm công nghệ cao được tích hợp với mật độ ngày càng nhỏ và tinh vi đã ra đời Trong đó, sự ra đời của các bộ vi điều khiển ngày càng hoàn thiện và làm việc với tốc độ cao, chính xác đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực điều khiển để đáp ứng nhu cầu xã hội

Không đứng ngoài sự phát triển chung ấy, ngành công nghệ ôtô đã có những tiến

bộ vượt bậc về công nghệ và đặc biệt là đã ứng dụng được những công nghệ mới nhất của các ngành công nghệ hỗ trợ lên xe nhằm đem lại sự tiện nghi, sang trọng và kinh tế… Những đòi hỏi ngày càng cao của người sử dụng càng trở nên khó khăn hơn, là sự thách thức lớn đối với những nhà kỹ thuật Nhờ kỹ thuật điện - điện tử và công nghệ thông tin đã giúp cho các nhà kỹ thuật giải quyết bài toán khó một cách đơn giản hơn và chính xác hơn

Do đó, các ôtô sản xuất hiện nay đều được trang bị hệ thống điện – điện tử khá phức tạp như hệ thống phun xăng, hệ thống đánh lửa, hệ thống kiểm soát khí thải, hệ thống phanh chống hãm cứng …

Để bắt kịp đà tăng trưởng của công nghệ điện – điện tử và công nghệ thông tin hiện đại ngày nay, mỗi bản thân chúng ta cần phải tiếp thu thêm những kiến thức về mảng công nghệ này Do đó, những người thực hiện đã bắt tay vào nghiên cứu đề tài:

“Thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp giữa hệ thống phanh ABS và máy tính để

thí nghiệm và mô phỏng hoạt động thực ABS trên máy tính”

1.2 Mục tiêu - nhiệm vụ nghiên cứu:

Mục tiêu của đề tài này là xây dựng một mô hình thí nghiệm hoạt động giống những điều kiện thực tế trên xe nhờ vào sự trợ giúp máy tính Qua đó, giúp sinh viên tìm hiểu về hoạt động của hệ thống ABS cũng như các ứng dụng của nó thông qua việc thí nghiệm trên

mô hình thực tế

1.3 Tầm quan trọng của vấn đề:

Trong xã hội ngày càng phát triển lượng kiến thức cần được truyền tải trong nhà trường ngày càng tăng mà thời gian cho phép thì có giới hạn và ngày càng phải rút ngắn, khi đó sự nổ lực của cả người học và người dạy là rất cần thiết Đặc biệt là trong lĩnh vực nghiên cứu, dạy và học Việc ứng dụng phần mềm Labview sẽ mở ra một cách tiếp cận mới trực quan hơn thông qua sự mô phỏng giả lập các tín hiệu Việc này phù hợp với xu hướng chung trong nghiên cứu, giảng dạy khoa học kỹ thuật

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu :

Đối tuợng nghiên cứu bao gồm phần mềm lập trình Labview, Vi điều khiển và hệ thống phanh chống hãm cứng ABS của Toyota Trên cơ sở đó nghiên cứu và thực hiện chuơng trình và mô hình thực tế nhằm giao tiếp giữa máy vi tính và hệ thống phanh chống hãm cứng ABS Các thông số đo, hiển thị và điều chỉnh:

 Tín hiệu của cảm biến tốc độ bánh xe

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 3

 Tín hiệu điều khiển của ECU ABS

 Tín hiệu phanh

1.5 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu:

 Tham khảo tài liệu: đọc nhiều tài liệu về hệ thống phanh ABS, các loại ECU điều khiển phanh ABS, các sơ đồ mạch kết nối của ECU, phần mềm lập trình LabVIEW Các tài liệu về kỹ thuật điện tử, vi mạch Các tài liệu trên mạng, sách báo… Ngoài ra,

để thực hiện có hiệu quả, những người thực hiện còn trao đổi với bạn bè, đồng nghiệp, học tập kinh nghiệm ở thầy cô và những người đi trước

 Quan sát: hoạt động của các loại ECU

 Thực nghiệm: lắp đặt trên board và viết chương trình thử nghiệm

Phương tiện nghiên cứu:

 Phương tiện sử dụng để thu thập tài liệu: sách giáo khoa, giáo trình thực tập, mạng Internet, máy tính PC, …

 Phương tiện phục vụ thí nghiệm: máy tính PC, cáp kết nối nạp Vi điều khiển và một

số linh kiện khác

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 4

Chương 2:

CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ:

2.1.1 Chức năng , yêu cầu và phân loại hệ thống phanh của ôtô:

của ô tô tiêu hao dần cho các nội lực cản chuyện động như lực cản của đường ( Fψ), lực

cản của không khí ( Fw), lực ma sát (Fms),… tuy nhiên các lực cản tự nhiên nói trên sẽ

không đủ lớn khi muốn giảm nhanh vận tốc của ô tô hoặc duy trì vận tốc của ô tô khi xe đang chạy xuông dốc bởi vậy, ô tô phải được trang bị hệ thống phanh để tạo ra một loại

lực cản nhân tạo – lực phanh (Fp) – trong những trường hợp cần thiết Quá trình tạo ra và

duy trì lực phanh được gọi là quá trình phanh Căn cứ vào mục đích phanh, có thể phân biệt

các quá trình phanh:

 Phanh chậm dần: được sử dụng để dừng xe ở một vị trí đã định hoặc giảm

từ từ vận tốc của xe Trong quá trình phanh chậm dần, động năng của xe đựơc tiêu hao bởi

cả hai loại lực cản : lực cản tự nhiên và lực cản nhân tạo

Quá trình này có thể được thực hiện nhờ hệ thống phanh chính hoặc hệ thống phanh hãm chuyên dụng (hệ thống phanh hãm chuyên dụng thường được trang bị cho các loại xe tải cỡ lớn để hãm ô tô khi chuyển động xuống dốc trên đoạn đường dốc dài nhằm tránh phải sử dụng phanh chính và đảm bảo hệ thống phanh chính luôn trong tình trạng kĩ thuật tốt, sẵn sàng cho sử dụng trong những trường hợp phanh khẩn cấp) Ngoài ra người điều khiển còn có thể sử dụng động cơ và hộp số như một hệ thống phanh phụ Phương pháp phanh bằng động cơ được thực hiện khi không cắt ly hợp, lực phanh được hình thành trên các bánh xe là do moment phanh của động cơ, moment ma sát trọng hệ thống truyền lực và

ở các bánh xe sinh ra Phương pháp này thường được sử dụng khi cần giảm từ từ vận tốc của ô tô hoặc sử dụng chuyển dộng xuống dốc dài với vận tốc vừa phải

 Phanh khẩn cấp: là quá trình phanh khi lái xe phát hiện tình huống phải

phanh để dừng xe trong thời gian ngắn nhất có thể khi phanh khẩn cấp, động năng của xe

bị tiêu hao chủ yếu bởi lực cản nhân tạo (khoảng 90%), còn lại là các lực cản khác

 Phanh tại chổ: được sử dụng để ngăn sự chuyển động của xe khi đang đỗ

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 5

Hệ thống phanh không chỉ đảm bảo tính an toàn khi vận hành mà còn cho phép

nâng cao vận tốc trung bình của ô tô, qua đó nâng cao hiệu quả khai thác Xu hướng chung

là vận tốc của ô tô ngày càng được nâng cao, bởi vậy việc nghiêng cứu hoàn thiện hệ thống phanh ô tô luôn là một yêu cầu cần thiết

2.1.1.2.Yêu cầu:

Hệ thống phanh của ô tô cần đáp ứng các yêu cầu sau:

 Đảm bảo đạt được tính năng phanh cao

 Lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu điều khiển phanh không quá lớn để việc điều khiển nhẹ nhàng Đảm bảo tỉ lệ thuận giữa lực tác dụng lên cơ cấu điều khiển phanh và lực phanh trên bánh xe

 Thời gian phản ứng của hệ thống phanh ngắn

 Hoạt động tin cậy trong thời gian dài

2.1.1.3.Phân loại hệ thống phanh:

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 6

 Hệ thống phanh chính ( phanh chân): là hệ thống được người lái sử dụng

trong những tình huống thông thường khi thực hiện quá trình phanh Hệ thống phanh chính được sử dụng phổ biến hiện nay là hệ thống phanh thủy lực và phanh khí nén

 Hệ thống phanh phụ (phanh tay): là hệ thống phanh có chức năng chính là

giữ xe đứng yên trên đường bằng hay đường dốc khi xe không chuyển động Ngoài ra, hệ thống phanh phụ còn có thể được sử dụng trong một số tình huống đặc biệt như hệ thống phanh chính bị sự cố hoặc hiệu quả phanh không đạt yêu

cầu Hệ thống phanh phụ thường là loại phanh kiểu truyền động cơ khí

 Hệ thống phanh cơ khí: Dùng để dừng ô tô những đoạn đường đèo dốc, hay

giữ cho ô tô cố định ở một vị trí nào đó trên đoạn đường thẳng mà không cần

sự tác động của người điều khiển hoặc dùng để giảm tốc độ hay dừng hẳn khi phanh chân bất ngờ bị mất tác động trong lúc ô tô đang di chuyển và phanh tay có thể kết hợp cùng với phanh chân cùng tác động để phanh ô tô khẩn cấp - nhằm rút ngắn đi quãng đường phanh và thời gian phanh

 Hệ thống phanh thủy lực: Hệ thống phanh sử dụng loại chất lỏng (thường là dầu thủy lực) để tạo ra moment phanh

 Hệ thống phanh khí nén: Hệ thống phanh sử dụng không khí nén để tạo ra

moment phanh

 Hệ thống phanh hãm: Là hệ thống phanh có chức năng giảm hoặc duy trì

tốc độ xe ở một trị số nhất định mà không cần dừng xe lại Hệ thống phanh hãm thường được trang bị cho những xe có trọng tải lớn và được sử dụng trong trường hợp xe chạy xuống dốc trong thời gian dài thay vì phải sử dụng hệ thống phanh chính nhằm đảm bảo tình trạng kỹ thuật tốt cho hệ thống phanh chính

Hệ thống phanh hãm thường dùng là phanh phanh điên hoặc phanh thủy lực

 Hệ thống phanh tang trống: là hệ thống phanh được trang bị cơ cấu phanh tang

trống Trong cơ cấu phanh tang trống, moment phanh được tạo ra bằng cách ép các má phanh vào trống phanh quay cùng với bánh xe

 Hệ thống phanh đĩa: là hệ thống phanh được trang bị cơ cấu phanh

đĩa Trong cơ cấu phanh đĩa, moment phanh được tạo ra bằng cách ép má phanh vào đĩa phanh gắn trên bánh xe

 Hệ thống phanh điện: là hệ thống phanh được trang bị cơ cấu phanh điện Hệ

thống phanh điện làm việc dựa trên nguyên lý sử dụng lực điện từ để cản lại chuyển động của bánh xe khi người lái xe đóng dòng điện phanh

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 7

 Hệ thống phanh không có trợ lực và hệ thống phanh có trợ lực: Ở hệ

thống phanh không có trợ lực, toàn bộ năng lượng cần thiết để tạo ra lực phanh là do người lái xe tạo ra Ở hệ thống có phanh trợ lực chỉ một phần năng lượng cần thiết để tạo ra lực phanh là xuất phát từ người lái xe, phần còn lại

do bộ phận trợ lực phanh tạo ra Đa số ô tô hiện nay đều trang bị hệ thống

phanh có trợ lực

 H ệ thống phanh c ó đ i ề u hoà lực phanh: Phanh có bộ điều hòa lực

phanh là hệ thống phanh mà áp suất trong dẫn động phanh có bộ điều chỉnh nhằm tận dụng trọng lượng bám khi tải trên các bánh trước và các bánh sau thay đổi, việc điều chỉnh đó nhờ bộ điều hòa lực phanh

 Hệ thống phanh chống trƣợt lê: Hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe

là h ệ thống phanh có nhiệm vụ ngăn cản sự t r ư ợ c lế t của bánh xe giữ cho

c á c bánh xe không b ị hã m c ứ ng trong q u á t r ình phanh Ngày nay hệ thống ABS đư ợc trang bị hầu hết trên cá c ô tô hiệ n đạ i đ ờ i mớ i, c á c ô

tô có t ính năng cao và một số ô tô 12 chỗ, hệ thống ABS tuy giá thành cao nhưng hiệu quả nên được sự dụng rất phổ biến

2.1.2 Các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh ô tô:

Hệ thống phanh của ô tô được cấu thành từ những bộ phận cơ bản sau đây :

 Bộ phận điều khiển phanh

 Bộ phận cung cấp năng năng phanh

 Dẫn động phanh

 Cơ cấu phanh Ngoài ra, trên một số ôtô kéo remorque, hệ thống phanh còn được trang bị bộ phận phận điều khiển phanh trên remorque

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 8

2.1.2.1 Bộ phận điều khiển phanh:

Bộ phận điều khiển phanh có nhiệm vụ nhận lực tác dụng của người lái để

truyền đến dẫn động phanh Nó bao gồm các chi tiết: bàn đạp phanh, các khớp làm mở van khí trong hệ thống phanh khí nén hay hệ thống phanh thủy lực có bộ trợ lực khí nén Bộ phận điều khiển phanh được lắp đặt trong khoang điều khiển, nơi mà người lái có thể tác động được một cách dễ dàng Tín hiệu điều khiển có thể được truyền đi nhờ các phương tiện cơ khí, thủy lực, khí nén bao gồm cả việc sử dụng trợ lực hay không trợ lực

Ngày nay, bộ phận điều khiển phanh còn có sự trợ giúp của các thiết bị điện tử nhằm nâng cao hiệu quả phanh và giảm sự mệt nhọc cho người điều khiển

2.1.2.2 Bộ phận cung cấp năng lượng phanh

Bộ phận cung c ấ p năng lư ợ ng đ ư ợ c bố t r í truớc dẫn động phanh Nguồn năng l ư ợ n g cung cấp năng l ư ợ n g c ầ n t h i ế t cho q u á t r ì n h phanh Trong trường hợp hệ thống phanh khí nếu thiếu nguồn cung cấp năng lượng là máy nén không khí , trong trường hợp hệ thống phanh không có trợ lực thì nguồn cung cấp năng lượng chính là lái xe

2.1.2.3 Dẫn động phanh:

Dẫn động phanh:

 Bằng thủy lực (loại xi lanh chính 1 dòng và 2 dòng)

 Bằng khí nén:

- Loại một tầng: dùng trên xe du lịch và xa tải nhẹ

- Loại hai tầng: dùng trên các xe tải nặng

2.1.2.4 cơ cấu phanh :

Cơ cấu phanh là bộ phận có chức năng trực tiếp tạo ra lực phanh Nguyên lý hoạt động chung của cơ cấu phanh là tạo ra ngoại lực có tác dụng cản chuyển động của ôtô trong quá trình phanh trên cơ sở các nguyên lý ma sát, thủy lực, điện từ, khí động, v.v Cho đến nay, đa số các cơ cấu phanh được sử dụng là cơ cấu phanh kiểu ma sát, trong đó moment phanh được tạo ra nhờ ma sát giữa má phanh và bộ phận chuyển động quay liên kết với các bánh xe của ôtô

Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống phanh ôtô

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 9

Căn cứ vào nguyên lý tạo moment phanh có thể phân biệt :

• Cơ cấu phanh ma sát

• Cơ cấu phanh thuỷ lực

• Cơ cấu phanh điện

2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HÊ THỐNG PHANH CHỐNG TRƢỢT LÊ

2.2.1 Động lực học quá trình phanh ôtô:

Hình 2.5: Lực và momen tác dụng lên ôtô khi phanh

G - Trọng lực, G- Trọng ượng bám, Fg - Lực cản dốc,

Z - Lực đỡ, Ff - Lực cản lăn, Fw - Lực cản của không khí,

Fj - Lực quán tính, Fm - Lực kéo remorque, Fp - Lực phanh

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 10

G b1 - Trọng lực phân bố trên trục trước G b2 - Trọng lực phân bố trên trục sau,

G- Trọng lượng bám của xe, G 1 - Trọng lượng bám của các bánh xe trước, GY

- Lực nghiêng G 2 - Trọng lượng bám của các bánh xe sau,

Lực xuất hiện khi xe trên đường dốc Lực cản dốc có phương song song với mặt đường, ngược chiều tiến của xe khi lên dốc, cùng chiều tiến khi xe xuống dốc, điểm đặt tại trọng tâm của xe

Phản lực của mặt đường có điểm đặt tại tâm vùng tiếp xúc Để tiện trong nghiên cứu, người ta thường phân tích phản lực của mặt đường thành 3 thành phần : Z, X và Y

Hình 3.6: Phân bố trọng lực trên các trục của ôtô

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 11

Hình 2.7: Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe

G b1 - Trọng lực phân bố trên trục trước G b2 - Trọng lực phân bố trên trục sau

G- Trọng lượng bám của xe G 1 - Trọng lượng

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 12

f1, f2 lực cản lăn ở các bánh xe trước và bánh sau

Fw = 0,5Pw.Cw.A(V+V0)2 (5) Trong đó : Fw : mật độ của không khí (kg/m3)

Trong đó : J : gia tốc của ôtô

δ j : hệ số quán tính quay ( hệ số tính đến ảnh hưởng của gia tốc đến các khối lượng chuyển động quay )

Trong đó : n : số lượng remorque

Q : là trọng lượng của một remorque

r M

F  (8a)

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 13

b

p p

r

M

F' max  .max (8b)

rb - bán kính của bánh xe

Mp.max - moment phanh cực đại

F'p.max - lực phanh tiềm năng

Moment phanh là moment cản chuyển động quay của bánh xe xuất hiện khi má phanh được ép vào tang trống hoặc đĩa phanh Trong trường hợp cơ cấu phanh tang trống hoặc cơ cấu phanh đĩa, moment phanh được xác định bằng công thức sau :

trong đó :

T - lực ma sát giữa má phanh và bề mặt của tang trống hoặc bề mặt của đĩa phanh

rt - khoảng cách giữa điểm đặt của lực ma sát và đường tâm của trục quay,

Hình 2.8 : Moment phanh và lực phanh

Lực phanh tính theo công thức (8b) là lực phanh lớn nhất mà hệ thống phanh có thể tạo ra Tuy nhiên, nếu hệ thống phanh tạo ra lực phanh lớn hơn lực bám thì bánh xe sẽ trượt lê, tức là xe vẫn chuyển động mà bánh xe không quay Để tránh hiện tượng trượt lê, lực phanh thực tế được hình thành tại vùng tiếp xúc chỉ có thể nhỏ hơn hoặc bằng lực bám:

Biểu thức (9) được gọi là điều kiện bám khi phanh.

2.2.2 Phương trình cân bằng lực phanh:

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 14

Phương trình cân bằng lực tác dụng lên ôtô trong quá trình phanh trong trường hợp tổng quát có thể biểu diễn như sau :

Ff1 + Ff2 ± Fg + Fw + Fm + Fms + Fp1 + Fp2 - Fj = 0 (10a) hoặc

Fψ + Fw + Fm + Fms + Fp - Fj = 0 (10b)

Để thuận tiện khi phân tích các yếu tố ảnh hưởng và các biện pháp nâng cao tính năng phanh, chúng ta xét trường hợp phanh như sau :

 Ôtô chạy trên đường bằng (α =0), không kéo remorque (Fm = 0)

 Bỏ qua ảnh hưởng của lực cản của đường (Fψ), lực cản của không khí (Fw)

và lực ma sát (Fms) Trong trường hợp phanh khẩn cấp, để đảm bảo hiệu quả phanh cao, hệ thống phanh phải tạo ra được lực phanh lớn nhất có thể Trong trường hợp đó, các lực cản

tự nhiên (Fψ, Fw, Fms) thường rất nhỏ so với lực phanh (Fp)

Với những giả định nêu trên, phương trình cân bằng lực phanh trong trường hợp phanh khẩn cấp có dạng :

g j





max

2.2.3 Các chỉ tiêu đánh giá tính năng phanh :

 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

2.2.3.1 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh:

 Thời gian phanh:

 Trong trường hợp tổng quát ta có :

p

j dv

dt 

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 15

b p v

v p

p

r

M j

dv

p

.

max 

max min

.

.

1 1

v g

dv g j

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

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

Công thức (11) 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 Thời gian phanh bao gồm:

 Thời gian phản ứng của lái xe (t 1 ) :khoảng thời gian tính từ thời điểm lái

xe quyết định phanh đến thời điểm chạm đến cơ cấu điều khiển phanh Thời gian phản ứng (t1) phụ thuộc vào khả năng và kỹ năng của lái xe và thường nằm trong khoảng 0.3÷0.8 s

 Thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh (t 2 ) :khoảng thời gian tính

từ thời điểm cơ cấu điều khiển phanh bắt đầu được tác động đến thời điểm xuất hiện gia tốc phanh Thời gian t2 phụ thuộc vào kiểu dẫn động phanh và tình trạng kỹ thuật của nó

t2 = 0.05÷0.1 s đối với dẫn động phanh thuỷ lực

t2 = 0.2÷0.4 s đối với dẫn động phanh khí nén

 Thời gian giảm tốc phanh từ 0 đến giá trị j pôđ (t 3 ):coi như quy luật tăng

này là tuyến tính

t3 = 0.2÷0.4 s đối với dẫn động phanh thuỷ lực

t3 = 0.5÷0.75 s đối với dẫn động phanh khí nén

 Thời gian phanh với giảm tốc phanh ổn định (t 4 ) : lực phanh và giảm tốc

phanh có giá trị không đổi t4 = 1.5÷1.8 s

 Thời gian nhả phanh , lực phanh giảm đến 0 (t 5 )

t5 = 0.2 s đối với dẫn động phanh thuỷ lực

t5= 1.5÷2 s đối với dẫn động phanh khí nén

 Gia tốc phanh

Gia tốc phanh (jp) là đại lượng đặc trưng cho mức độ giảm tốc độ của ôtô trong quá trình phanh

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 16

 Gia tốc phanh tức thời : jp = dv/dt

 Gia tốc phanh trung bình trong quá trình phanh :

p m

p

t

v v

g j





max 

g dt

dv j

p g ds

ds dt

dv

.

.







p j

ds

g dv

min

g dv

v g

2 min

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 17

 Hiệu suất phanh:

G

Fp

2.2.3.2 Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định khi phanh:

Tính ổn định phanh là khả năng đảm bảo quỹ đạo của ôtô theo ý muốn của người

lái trong quỏ trình phanh Tính ổn định khi phanh được đánh giá bằng 2 chỉ tiêu: Góc quay

 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

moment quay vòng Mq quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm A của ôtô

Hình 3.9: Đặc tính động học quá trình phanh

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 18

Hình 2.10: 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 gúc 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 cỏc bánh xe bên phải là:

2

2

2

Phương trình chuyển động của ôtô đối với trọng tâm A được viết dưới dạng sau :

b Ry Ry

Mq

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 19

Vì ôtô bị xoay đi một góc β tức là moment quay vòng lớn hơn rất nhiều so với các moment do các lực Ry1 và Ry2 sinh ra, để đơn giản bớt ta có thể viết lại như sau:

Iz

Mq 

2

Với: t - thời gian phanh

Để tìm giá trị của C ta sử dụng điều kiện ban đầu khi t = 0 thì β = 0 và đưa vào phương trình (19) ta có C = 0 Từ đó rút ra được biểu thức cuối cùng để xác định góc lệch

β do moment quay vòng gây nên Mà moment này là do sự chênh lệch lực phanh bên phải

và bên trái gây nên:

Qua biểu thức trên ta thấy β tỷ lệ thuận với Mq, với bình phương thời gian phanh t

và tỷ lệ nghịch với moment quán tính Iz của ôtô quanh trục Z đi qua trọng tâm của nó Theo yêu cầu của nhà chế tạo thì khi ôtô xuất xưởng thì phải bảo đảm lực phanh ở các bánh xe trên cùng một trục là như nhau và độ chênh lệch lực phanh ở các bánh xe trên cùng một trục không vượt quá 15% so với giá trị lực phanh cực đại ở các bánh xe ở trục này

Giả sử rằng các bánh xe ở phái bên phải có lực phanh lớn nhất Fp.phmax theo điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường, thì lực phanh thấp nhất giữa các bánh xe ở phái bên trái cho phép là:

Fp.trmin = 0.85.Fp.phmax (21)

Lúc này mômen cực đại Mqmax được xác đinh như sau:

2

max

B tr Fp ph Fp

2 max

85 0 max

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 20

Từ đó ta có :

2 min

2 max

max

B tr

Fp

B ph

2

' 075 0

t Iz



Iz

t G B

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

2 min

2 max

max

B tr

Fp

B ph

Fp

2.2.3.3 Các biện pháp nâng cao tính năng phanh

Điều kiện để có tính năng phanh cao :

 Tạo ra lực phanh lớn để đạt hiệu quả phanh cao

 Đảm bảo lực phanh tại các bánh xe trên cùng một trục bằng nhau để tính ổn định khi phanh cao

Có nhiều biện pháp nhằm thoả mãn một phần 2 điều kiện kể trên ở những mức độ khác nhau, ví dụ :

 Mặt đường có hệ số bám lớn

 Lốp xe có hệ số bám lớn

 Bố trí cơ cấu phanh tại tất cả các bánh xe

 Điều hòa lực phanh

Ma sát tĩnh và ma sát động: Kéo một vật từ trạng thái đang đứng yên sang trạng thái di động cần nhiều sức hơn lúc kéo vật đó tiếp tục di động Điều này có nghĩa là khi

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 21

kéo một vật đang đứng yên hay ma sát tĩnh lớn hơn ma sát của vật đang di đông hay ma sát động

Hệ thống phanh trên ôtô được chế tạo dựa trên 2 lực ma sát: đó là ma sát giữa bố phanh và đĩa phanh (hay trống phanh) và lực ma sát giữa vỏ xe với mặt đường

Nếu lực ma sát của hệ thống phanh nhỏ hơn lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường thì xe không thể giảm tốc một cách nhanh chóng được

Nếu lực ma sát của hệ thống phanh lớn hơn lực ma sát giữa bánh xe với mặt đường thì bánh xe sẽ bị hãm cứng và trượt lết trên mặt đường, do ma sát động nhỏ hơn ma sát tĩnh nên vỏ xe càng bị trượt nhiều hơn sẽ làm giảm hiệu quả phanh và mất ổn định hướng làm khó điều khiển xe…

Với xe có trang bị hệ thống phanh ABS thì ABS sẽ điều khiển áp lực dầu tác dụng lên các xi-lanh bánh xe làm cho các bánh xe giảm cùng tốc độ và không bị hãm cứng, giúp duy trì ổn định hướng tốt hơn khi phanh gấp

2.2.4.2 Hệ số trượt và hệ số bám:

Trong tính toán động lực học của quá trình phanh ôtô thường sử dụng giá trị hệ số bám cho trong các bảng Hệ số bám này được xác định bằng thực nghiệm bánh xe đang chuyển động bị hãm cứng hoàn toàn, nghĩa là khi bánh xe bị trượt lê 100%

1/ Đường nhựa, bê tông

0.5-0.6 0.2-0.4

Hình 3.11: Ma sát tỉnh lớn hơn ma sát động

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 22

3/ Đường cát

- Khô

- Ướt

0.2-0.3 0.4-0.5

Thực tế , hệ số bám của bánh xe ôtô với mặt đường ngoài việc phụ thuộc vào lọai đường và tình trạng mặt đường còn phụ thuộc khá nhiều bởi độ trượt của bánh xe tương đối với mặt đường trong quá trình phanh

Độ trượt tương đối được xác định theo biểu thức:

v

r w

xmax ở giá trị độ trượt tối ưu λ0

Thực nghiệm chứng tỏ rằng giá trị λ0 thường nằm trong giới hạn từ 15÷25% Ở giá trị độ trượt tối ưu λ0 không những đảm bảo hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang  y cũng có giá trị khá cao

Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là λ0 thì sẽ đạt được lực phanh cực đại:

Fpmax = xmax.Gb Nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao nhất và đảm bảo ổn định tốt khi phanh Để độ trượt nằm trong giới hạn hẹp quanh giá trị λ0 thì hệ thống phanh thường được gắn thêm hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh, nhờ vậy sẽ đảm bảo hiệu quả phanh, tính ổn định, tính dẫn hướng khi phanh nhờ có giá trị xmax, y đạt giá trị cao Theo đồ thị thấy rằng nếu phanh mà các bánh xe bị bó cứng ngay từ đầu thì hiệu quả phanh, tính ổn định khi phanh, tính dẫn hướng sẽ giảm đột ngột do x giảm đi một nữa và y giảm đi một vài lần

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 23

2.2.4.3 Tác hại của trượt lết:

Trong quá trình hãm bánh xe, sự ma sát của bố phanh và trống phanh (đĩa phanh)

sẽ làm chậm dần tốc độ quay của bánh xe, sau đó sự ma sát giữa mặt đuờng và vỏ xe làm

xe dừng lại Khi hãm phanh thật nhanh, nếu các bánh xe bị khoá cứng, lực quán tính của xe đang chuyển động sẽ làm cho các bánh xe bị trượt lết trên mặt đường

Khi bánh xe bị trượt lê hoàn toàn thì ma sát giữa lốp xe với mặt đường là ma sát động Ngược lại, nếu hệ thống phanh giảm tốc độ của các bánh xe một cách không quá đột ngột thì các bánh xe vẫn tiếp tục quay chậm dần trên mặt đường thì ma sát giữ lốp xe với mặt đường lúc bấy giờ là ma sát tĩnh Do ma sát tĩnh giữa lốp xe với mặt đường hãm đứng bánh xe nhanh hơn ma sát động giữa bánh xe với mặt đường nên trượt lê sẽ làm giảm chất lượng phanh, làm mất tính dẫn hướng cũng

như làm mất tính ổn định khi phanh

Ngoài ra khi các bánh xe bị hãm cứng hoàn toàn thì công ma sát giữa trống phanh

và má phanh cũng như sự cản lăn hoàn toàn không có nữa, tất cả năng lượng hầu như biến thành nhiệt ở khu vực tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường Sự trượt lê ngoài việc làm giảm hiệu quả phanh còn làm tăng thêm độ mòn lốp, tăng độ trượt dọc và ảnh hưởng xấu đến tính ổn định ngang của xe

2.2.4.4 Nguyên lý điều chỉnh:

Để khắc phục hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh nhằm làm tăng tính hiệu quả

và ổn định của quá trình phanh, trên ôtô hiện đại thường lắp hệ thống chống hãm cứng bánh xe gọi tắt là ABS (anti-lock braking system)

Hệ thống phanh ABS dựa vào nguyên lý điều chỉnh sau:

- Gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh

- Giá trị độ trượt cho trước

- Giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của nó mà

hệ thống chống hãm cứng ra đời, đảm bảo hiệu quả phanh cao và điều chỉnh áp suất trong

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 24

dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường thay đổi quanh giá trị λ0 trong giới hạn hẹp

Mục đích của hệ thống này là chống hãm cứng bánh xe trong quá trình phanh, mặt khác còn luôn tạo việc duy trì độ trượt của các bánh xe nằm trong giới hạn tối ưu để tận dụng được khả năng bám cao nhất

2 3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM CỨNG (ABS) TRÊN ÔTÔ

2.3.1 Giới thiệu sơ lƣợc về hệ hống ABS:

Hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe được viết tắt là hệ thống ABS đã được sử dụng vào những năm cuối thập niên 60, mới đầu chúng chỉ được trang bị trên những xe hiện đại, đến giữa thập niên 80 mới trở thành phổ biến và cho đến ngày nay nó trở thành một trang bị tiêu chuẩn Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành tin học, ngành điện tử và ngành tự động hóa đã tạo điều kiện cho ngành ôtô thiết kế, chế tạo thành công các hệ thống chống hãm cứng bánh xe ngày càng nhỏ gọn và có độ tin cậy và hiệu quả cao

Chức năng Hệ thống phanh trống trượt (ABS) là hệ thống phanh được thiết kế để ngăn việc bánh xe bị khóa gây ra trượt và vẫn duy trì sự điều khiển của người lái xe nhờ sử dụng các cảm biến điện từ được gắn ở bốn bánh xe

Ngoài những yêu cầu như của hệ thống phanh bình thường thì hệ thống ABS cần phải có thêm những yêu cầu sau:

- Khi phanh gấp phải đảm bảo tính ổn định phanh và tính ổn định lái cho xe ( giữ xe chuyển động đúng quỹ đạo)

- Nếu có sự cố thì hệ thống ABS vẫn làm việc được như một hệ thống phanh thường

- Thích ứng nhanh áp suất phanh với các giá trị độ bám khác nhau, làm việc ổn định trên mặt đường có hệ số bám thấp

- Phải giảm được quãng đường phanh tối ưu nhờ tận dụng được lực bám lớn nhất giữa bánh xe với mặt đường

- Khi xe đang chạy ta tác động phanh làm cho các bánh xe bị khoá cứng thì xe sẽ trượt trên mặt đường và xe mất điều khiển Như vậy rất dễ xảy ra tai nạn Do vậy hệ thống ABS được thiết kế để ngăn cản sự trượt của xe và duy trì sự điều khiển của người lái

- Đối với mặt đường khô và tốt, khoảng dừng của xe sau khi tác động phanh ở xe

có trang bị hệ thống ABS và xe không có trang bị hệ thống ABS là tương tự nhau Nhưng khi mặt đường ẩm, ướt có hệ số ma sát nhỏ thì xe có trang bị hệ thống ABS có khoảng dừng xe ngắn hơn và vẫn không mất điều khiển

- Hệ thống ABS cho phép bánh xe quay theo chu kỳ nhưng vẫn tạo ra công suất phanh đầy đủ

- Hệ thống ABS dựa trên một hệ thống phanh tiêu chuẩn và thêm vào 1, 2, 3, hoặc 4 bộ điều tiết hay van điều khiển, 1 đến 4 cảm biến tốc độ và một bộ điều khiển bằng van điện tử Bộ điều tiết dùng để tạo ra chu kỳ áp suất thuỷ lực ở

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 25

cụm phanh; cảm biến tốc độ xác định tốc độ quay của bánh xe và bộ điều khiển điện tử kiểm tra tốc độ vỏ xe và vận hành của các van của bộ điều tiết nhằm ngăn cản việc bánh xe bị hãm cứng

- Khi một bánh xe bị hãm cứng và bắt đầu trượt, hệ thống ABS sẽ tạo ra việc nhả phanh theo chu kỳ cho đến khi bánh xe quay ở tốc độ thích hợp Sau đó nó sẽ tạo ra chu kỳ phanh trở lại Nếu bánh xe bị hãm cứng, chu kỳ nhả, phanh sẽ được lặp lại Chu kỳ này sẽ xảy ra rất nhanh, có thể lên đến 5 đến 15 lần trong 1 giây

Nguyên lý làm việc: khi xe chuyển động ở tốc đô không đổi, tốc độ của xe và bánh

xe là như nhau (nói cách khác các bánh xe không trượt Tuy nhiên khi người lái đạp phanh

để giảm tốc độ ,tốc độ của các bánh xe giảm từ từ và không thể bằng tốc độ thân xe lúc này đang chuyển động nhờ quán tính của nó Sự khác nhau giữa tốc độ thân xe và tốc độ bánh

xe được biểu diễn bằng một hê số gọi là hệ số trượt

Tốc độ xe – tốc độ bánh xe

Hệ số trượt =  x100%

Tốc độ xe

Hình 2.13: Đồ thị mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt

Hình 2.13 chỉ ra các đường đặc tính trượt, thể hiện mối quan hệ giữa hệsố bám dọc x

và hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối  của bánh xe ứng với các loại đường khác nhau

Từ các đồ thị trên ,chúng ta có thể rút ra một số nhận xét như sau:

- Các hệ số bám dọc x và hệ số bám ngang y đều thay đổi theo độ trượt  Lúc đầu, khi tăng độ trượt  thì hệ số bám dọc x tăng lên nhanh chóng và đạt giá trị cực đại

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 26

trong khoảng độ trượt  =10  30% Nếu độ trượt tiếp tục tăng thì x giảm, khi độ trượt 

= 100% (lốp xe bị trượt lết hoàn toàn khi phanh) thì hệ số bám dọc x giảm 20  30% so

với hệ số bám cực đại Khi đường ướt, còn có thể giảm nhiều hơn nữa, đến 50  60% Đối

với hệ số bám ngang y, sẽ giảm nhanh khi độ trượt tăng, ở trạng thái trượt lết hoàn toàn thì y giảm xuống gần bằng không

- Hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại xmax ở giá trị độ trượt tối ưu0 Thực nghiệm chứng tỏ rằng ứng với các loại đường khác nhau thì giá trị 0 thường nằm chung trong giới

hạn từ 10 30 % Ở giá trị độ trượt tối ưu 0 này, không những đảm bảo hệ số bám dọc x

có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang y cũng có giá trị khá cao

- Vùng màu hồng gọi là vùng ổn định, ứng với khi mới bắt đầu phanh, vùng còn lại

là vùng không ổn định của đường đặc tính trượt Ở hệ thốnh phanh thường, khi độ trượt tăng đến giới hạn bị hãm cứng  = 100% (vùng còn lại), do thực tế sử dụng x <xmax nên chưa tận dụng hết khả năng bám (khả năng tiếp nhận phản lực tiếp tuyến P = Z b )

- Ở hệ thốnh phanh thường, khi phanh đén giới hạn bị hãm cứng = 100% thì hệ số

bám ngang y giảm xuống gần bằng không, thậm chí đối với loại đường có hệ số bám dọc cao như đường bêtông khô, nên khả năng bám ngang không còn nữa, chỉ cần một lực ngang nhỏ tác dụng cũng đủ làm cho xe bị trượt ngang (không tốt về phương diện ổn định khi phanh)

Như vậy ,nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là 0 thì sẽ đạt

được lực phanh cực đại P pmax = xmax G b , nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao nhất và đảm bảo

độ ổn định tốt khi phanh nhờ y ở giá trị cao Một hệ thống phanh chống hãm cứng

(anticlock braking system) được thiết kế để thực hiện mục tiêu này

2.3.2 Các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh ABS:

Hình 2.14: Sơ đồ 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

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 27

nhau Các cụm chính của hệ thống phanh ABS gồm có: Bàn đạp phanh, bộ cường hoá lực phanh, xi-lanh 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 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 các bánh 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 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)

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

2.3.2.1 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

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 28

 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 gởi 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:

Hình 3.15 Sơ đồ mạch điện hệ thống ABS

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 29

Hình 2.16 Lược đồ khối của khối điều khiển ABS

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 rât chặt chẽ chính vì vậy

mà ECU làm việc rất chính xác và hiệu qua.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

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 30

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

2.3.2.2 Hệ thống các cảm biến:

 Cảm biến tốc độ bánh xe:

Như ta đã 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 gởi 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

Hình 2.17: Vị trí các cảm biến tốc độ trên xe ôtô

 Đặc điểm cấu tạo của cảm biến tốc độ bánh xe:

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Trang 31

Hình 2.18: 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 - Vòngrăng cảm biến có nhiệm vụ thay đổi tư trường qua cuộn dây tạo ra xung

điện áp gởi về ECU

 Vị trí tương quan giữa cảm biến và vòng răng:

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

Hình 2.19 a: 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