LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo mọi hoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người Do đó song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự
thay đôi khá lớn Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghỉ, kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, trong đó vấn đề an toàn được
đặt lên hang đầu Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào nghiên cứu, chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính
năng ưu việt: chống bó cứng bánh xe khi phanh, ôn định hướng, nhăm han
chế những tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra
Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “KHẢO SÁT HỆ THÔNG
PHANH CHONG HAM CUNG BANH XE ANTI-LOCK BRAKING
SYSTEM (ABS) TREN XE LEXUS-GS 350”
Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện không thê tránh khỏi những thiếu sót nhất định
Em rất mong sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cá các bạn
dé đề tài được hoàn thiện hơn
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Hoàng Việt, các thầy cô giáo trong bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này
Đà nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2008 Sinh viên thực hiện:
Trang 21 Mục đích ý nghĩa của đề tài
Sản xuất ô tô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển Ở nước ta, số ô tô tư nhân cũng đang phát triển cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao
Do mật độ ôtô trên đường ngày càng lớn và tốc độ chuyên động ngày càng cao cho
nên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết luôn phải quan tâm
Theo thống kê của các nước thì trong tai nạn giao thông đường bộ 60 + 70 % do con
người gây ra 10 + 15 4 do hư hỏng máy móc, trục trac kỹ thuật và 20 + 30% là do
đường sá quá xấu Trong nguyên nhân do con người gây ra thì theo thống kê cho thấy 10% số vụ tai nạn xảy ra trong trường hợp cần dừng khẩn cấp, tài xế đạp phanh đột ngột làm xe bị rê bánh và trượt đi, dẫn đến mất lái Hệ thống chống hãm cứng bánh xe Antilock Braking System (ABS) giúp khắc phục tình trạng này không phụ thuộc vào kỹ thuật phanh của người lái ABS được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong khoảng l5 năm trở lại đây và hiện nay giữ vị trí quan trọng trong danh mục thiết bị tiêu chuẩn của xe hơi Nó là hệ thống an toàn chủ động của ôtô, góp phần giảm thiểu tai nạn nguy hiểm có thể xảy ra khi vận hành vì nó điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu Tìm hiểu hệ thống phanh ABS cho phép người sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa, tư vẫn và kiểm định làm việc một cách tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống này Đó là lí do em chọn dé tai “KHAO SAT HE THONG PHANH CHONG HAM CUNG BANH XE ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM (ABS) XE LEXUS-GS 350”
Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt động của các chỉ tiết trong hệ thống phanh ABS, tính toán hệ thống phanh ABS, ngoài ra em còn tìm hiểu về các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục các hư hỏng
Trang 32 Giới thiệu chung về hệ thống phanh ABS
ABS là một trong hai công nghệ bô sung cho hệ thống phanh hữu dụng nhất của
ngành công nghiệp ôtô thời gian gần đây Vai trò chủ yếu của ABS là giúp tài xế duy
trì khả năng kiểm soát xe trong những tình huống phanh gấp
ABS thực ra là công nghệ điện tử thay thế cho phương pháp phanh hiệu quá nhất (đặc biệt trên mặt đường trơn trượt) là đạp - nhả pê-đan liên tục, cảm nhận dấu hiệu rê bánh để xử lý Do việc thực hiện kỹ thuật này không đơn giản mà các chuyên gia ôtô ở hãng Bosch, Đức, đã nghiên cứu, chế tạo cơ cầu ABS bao gồm các cảm biến lắp trên bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động); bộ xử lý điện tử CPU và thiết bị điều áp (đảm nhiệm thay đôi áp suất trong piston phanh)
Trong trường hợp phanh gấp, nếu CPU nhận thấy một hay nhiều bánh có tốc độ quay chậm hơn mức quy định nào đó so với các bánh còn lại, thông qua bơm và van thủy lực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (quá trình nhả), giúp bánh xe không bị hãm cứng (hay còn gọi là "bó")
Tương tự, nếu một trong các bánh quay quá nhanh, máy tính cũng tự động tác động lực trở lại, đảm bảo quá trình hãm Để thực hiện được điều này, hệ thống sẽ thực hiện động tác ép - nhả má phanh trên phanh đĩa khoảng 15 lần mỗi giây, thay vì tác động một lần cực mạnh khiến bánh có thê bị "chết" như trên các xe không có ABS
2.1 Mỗi quan hệ giữa lực phanh và độ trượt
Trang 4Vì vậy lực phanh của ôtô bị giới hạn bởi khả năng bám của bánh xe với mặt đường, mà đặc trưng là hệ số bám 0, theo mối quan hệ sau:
F,<Z.0
Trong d6: F,: Luc phanh
Z: Tai trong tac dụng lên bảnh xe
ọ: Hệ số bám
Từ đây ta thấy khi phanh gấp (F; lớn) hay khi phanh trên các loại đường có hệ số bám ọ thấp như đường băng, tuyết thì phần Fp dư mà mặt đường không có khả năng tiếp nhận sẽ làm bánh xe sớm bị bó cứng và trượt lếch trên đường Mức độ thể hiện qua hệ số trượt tương đối À:
A = 100% = (15 +30)%
Trong do: V, - Tốc độ chuyên động tịnh tiến của ôtô ø, - Tốc độ góc của bánh xe
tf» - Bán kính lăn của bánh xe
Trên hình 2.1 trình bày đồ thị chỉ sự thay đổi của hệ số bám dọc ọ, và hệ số bám ngang gy, của bánh xe với mặt đường theo độ trượt tương đối A giữa bánh xe với mặt đường 20 40 60 80 100 A;%
Hình 2-1 Sự thay đổi hệ số bám dọc ọ, và hệ số bám ngang ọ, theo độ trượt tương đối À của bánh xe
Từ đồ thị 2.1 ta thay rang hệ số bám dọc có giá trị cực đại 0„¿„ ở một độ trượt tương
Trang 5Àe này không những hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang cũng có giá trị khá cao Khi À = 100% là trạng thái bánh xe bị bó cứng và lốp xe bị lếch hoàn toàn trên đường
Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là ^À¿ thì sẽ đạt lực phanh cực đại, nghĩa là hiệu quả phanh cao nhất, và đám bảo ôn định tốt nhất khi phanh
2.2 Chức năng nhiệm vụ
Các bộ điều chỉnh lực phanh, bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫn động phanh các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:
- Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lượng bám và tránh quay xe khi phanh)
- Hoặc hãm cứng các bánh xe trước (để đảm bảo điều kiện ôn định)
Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quá cao và an toàn
nhất vì:
- Khi phanh ngặt, các bánh xe vẫn có thể bị hãm cứng và trượt dọc Các bánh xe trượt lết trên đường sẽ gây mòn lốp và giảm hệ số bám
- Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, còn mắt khả năng tiếp tục nhận lực ngang
và không thể thực hiên quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong hoặc đôi hướng để tránh chướng ngại vật (hình 2.2), đặc biệt là trên các mặt đường có hệ số bám thấp Do đó dễ gây ra những tai nạn khi phanh
Trang 6Vì vậy mục tiêu của hệ thống phanh ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trượt thay đôi trong giới hạn hẹp quanh giá trị Ào, khi đó hiệu quả phanh cao nhất (lực phanh đạt giá trị cực đại do giá trị 0„„„) đồng thời tính ôn định và tính dẫn hướng của xe là tốt nhất (@y đạt giá trị cao), thỏa mãn các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh là rút ngắn quảng đường phanh, cai thién tinh 6n định và khả năng điều khiển lái của xe trong khi phanh
Quảng đường phanh: Trong tính toán động lực học quả trình phanh, quảng đường
phanh x được xác định theo phương trình sau:
Trong đó:
X: là quảng đường phanh M: là khối lượng của xe
Vo: là vận tốc ban đầu khi bắt đầu phanh
Vz là vận tốc cuối cùng
Ta thấy quãng đường phanh đến khi xe dừng hắn (V¿;= 0) phụ thuộc vào vận tốc ban đầu (Vụ), khối lượng M của xe và lực phanh Fạ Khi lực phanh đạt cực đại thì quảng đường phanh là ngắn nhất (xem các nhân tố khác giữ nguyên giá trị) Theo hình 2.1, nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra 6 ving lân cận ^¿ thì sẽ đạt được lực phanh cực
đại, khi đó quảng đường phanh là ngắn nhất
Trang 7bánh xe ở các cầu khác nhau cũng làm thay đổi đặc tính quay vòng của xe khi phanh,
nếu độ trượt của bánh xe cầu trước lớn hơn cầu sau dẫn đến góc lệch hướng trước lớn hơn góc lệch hướng sau thì xe có xu hướng quay vòng thiếu, nếu độ trượt của bánh xe
sau lớn hơn bánh xe trước thì xe có xu hướng quay vòng thừa Trên hình 2.3 là đồ thi biểu diễn hệ số trượt trên các loại đường: Dung sai trượt <t— >» ABS Lire Lực phanh — sey vồng = Đề tông khả = ` ` — ` —d P ` ` Niura asphalt wit ——— Li phanh a ` ~~ > Lire quay vong ae Toytt — Sy [y= [Se 0 20 40 60 86 10B Hẻ số trượt (3)
Hình 2-3 Sơ đồ biểu diễn hệ số trượt trên các loại đường Tỉ số trượt: Tỉ số khác biệt giữa tốc độ xe và tốc độ bánh xe
Tỉ số trượt = (tốc độ xe — tốc độ bánh xe).100%/tốc độ xe
Tỉ số trượt 0% là trạng thái bánh xe quay tự do không có lực cản
Tỉ số trượt 100% là trạng thái trong đó bánh xe bị bó cứng hoàn toàn và trượt trên mặt đường
Mối quan hệ giữa lực phanh và tỉ số trượt được biểu diễn bởi đồ thị Bằng dé thi ta có thê dễ dàng hiểu được mối liên hệ giữa lực phanh và hệ số trượt Lực phanh không nhất thiết cân đối với tỷ số trượt Vì vậy để đảm bảo lực phanh lớn nhất thì tỷ số trượt năm trong vùng dung sai trượt ABS
Từ những kết quả phân tích lý thuyết và thực nghiệm cho thấy răng đối với ABS thì hiệu quả phanh và ôn định phanh phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn sơ đồ phân phối các mạch điều khiển và mức độ độc lập hay phụ thuộc của việc điều khiển lực phanh tại các bánh xe Sự thỏa mãn đồng thời hai chỉ tiêu hiệu quả phanh và ổn định khi phanh là khá phức tạp và là vấn đề đã và đang nghiên cứu của các nhà chuyên
A
Trang 8Các hệ thống hãm cứng bánh xe khi phanh có thê sử dụng nguyên lý điều chỉnh sau đây:
Theo gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh - Theo giá trị độ trượt cho trước
- _ Theo giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của nó Ở các loại đường nhựa khô, hệ số bám dọc vẫn tương đối cao Tuy nhiên hệ số bám ngang ọ„ nhỏ, do đó không đảm bảo được lực bảm ngang, làm cho xe mat tính ôn định hướng khi phanh Vì vậy trang bị ABS trên xe sẽ vẫn rất cần thiết để đảm bảo hiệu quả phanh tốt nhất Qua thực nghiệm người ta thấy răng khi có trang bị hệ thống ABS:
® Đường nhựa khơ: hiệu quả phanh đạt khoảng 115% (tăng 15% so với không có
ABS)
e Đường dong bang: hiéu qua phanh dat khoang 150% (tang 50% so với không
có ABS)
Tóm lại khi có trang bi hệ thống ABS:
- Lợi về hiệu quả phanh (lực phanh lớn hơn do hệ số bám luôn ở phạm vỉ giá trị
max):
- Lợi về tính ôn định ngang do @y con du lén giúp cho xe ôn định ngang 2.3 Nguyên lý làm việc
Hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS thực chất là một bộ điều chỉnh lực phanh có mạch liên hệ ngược Sơ đồ khối điển hình của một ABS có dạng như trên hình 2.4, gôm:
Hình 2-4 Sơ đồ tông quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe
1- Cảm biến tốc độ; 2- Bộ phận điều khiển; 3- Cơ cầu thực hiện; 4- Nguồn năng lượng; 5- Xilanh chính hoặc tổng van khí nén; 6- Xilanh bánh xe hoặc bầu
Trang 9- Bộ phận cảm biến 1, bộ phận điều khiển 2, bộ phận chấp hành hay cơ cấu thực hiện 3 và nguồn năng lượng 4
- Bộ phận cảm biến 1 có nhiệm vụ phản ánh sự thay đôi của các thông số được chọn để điều khiển (thường là tốc độ góc hay gia tốc chậm dần của bánh xe hoặc giá trị độ trượt) và truyền tín hiệu đến bộ phận điều khiển 2 Bộ phận 2 sẽ xử lý tín hiệu và truyền đến cơ cấu thực hiện 3 để tiến hành giảm hoặc tăng áp suất trong dẫn động phanh
- Chất lỏng được truyền từ xi lanh chính (hay tông van khí nén) 5 qua 3 đến các xi lanh bánh xe (hay bầu phanh) 6 để ép các guốc phanh và thực hiện quá trình phanh
Đề hiểu được nguyên lý làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe, ta khảo sắt quá trình phanh xe như trên hình 2.5, M; = J,(do,/dt) | si Thy
Hình 2-5 Các lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh
Nếu bỏ qua mômen cản lăn rất nhỏ và để don gian coi Zp, = const, thì phương trình
cân bằng mô men tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi phanh, có dạng: do,
M,-M,-J,( 3 )=0
1
O day: M, - M6 men phanh tao nén béi co cau phanh
M, - M6 men bam của bánh xe với đường J, - M6 men quan tính của bánh xe
œ, - Tốc độ góc của bánh xe
Trang 10£ _ do, _, —M,) "hd J, Sự thay đổi M,, Mg, va & theo d6 trượt được thê hiện trên hình 2.6: é / 1c 1đ 6 M, Pp My Pole oe | / | L8, / He +2 - A, Ay A
Hình 2-6 Sự thay đôi các thông số khi phanh có ABS
- Đoạn O - 1 - 2 biểu diễn quá trình tăng M, khi đạp phanh Hiệu (M; - M,) tỷ lệ với gia tốc chậm dan sp của bánh xe Hiệu trên tăng nhiều khi đường M, di qua diém cuc dai Do do sau thoi diém nay, gia tốc , bat dau tăng nhanh Sự tăng đột ngột của gia tốc e, chứng tỏ bánh xe sắp bị hãm cứng và được sử dụng làm tín hiệu vào thứ nhất để điều khiển làm giảm áp suất trong dòng dẫn động Do có độ chậm tác dụng nhất định nào đó (phụ thuộc vào tính chất hệ thống), sự giảm áp suất thực tế bắt đầu từ điểm 2
- Do M, giảm, s; giảm theo và bằng không ở điểm 3 (khi Mạ - Mụ) Vào thời điểm tương ứng với điểm 4 — m6 men phanh có giá trị cực tiểu không đổi
- Trên đoạn từ điểm 3 đến điểm 6, mô men phanh nhỏ hơn mô men bám, nên xảy ra sự tăng tốc bánh xe Sự tăng gia tốc góc bánh xe được sử dụng làm tín hiệu vào thứ hai để điều khiến tăng áp suất trong hệ thống phanh (điểm 5)
- Khi tốc độ góc bánh xe tăng lên, độ trượt giảm và bởi vậy và Mụạ cũng tăng lên - Tiép theo, chu trinh lap lai Nhu vay, trong qua trinh điều khiển, bánh xe lúc thì tăng tốc lúc thì giảm tốc và buộc M, phải thay đổi theo chu trình kín 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 1, giữ cho độ trượt của bánh xe dao động trong giới hạn À¡ + À¿ (hình 2.5), đảm bao cho hệ sô bám có giá trị gân với cực đại nhât
Trang 11Trên hình 2.7 là đồ thị biểu diễn quá trình thay đổi áp suất trong dẫn động và gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh có ABS theo thời gian Ậ Ậ £ Eũ Pua } I } Đụ, b 2 Dị > O w/a D sf -— , 4 J5 NI 6) ! o 7 5 at) b)
Hình 2-7 Sự thay đôi áp suất trong dẫn động (a) và gia tốc chậm dần của bánh xe (b) khi phanh có ABS
Hình 2.7a cho thấy, quá trình phanh với ABS nói chung có 3 giai đoạn (3pha): tăng áp suất(1 >2), giảm áp suất (2 >4) và duy trì (giữ) áp suất (4 >5) ABS làm việc với 3 giai đoạn như vậy gọi là ABS 3 pha Một số ABS có thể không có pha duy trì áp suất- gọi là ABS 2 pha
Với các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay, hệ số trượt thay đôi trong khoảng À;¡ + À¿ = (15 + 30)% Tần số thay đổi áp suất trong dẫn động khí nén khoáng (3 + 8) Hz con trong dẫn động thủy lực đến 20Hz
Để thấy rõ vai trò của ABS có thể tham khảo số liệu trong bảng 2.1 nhận được khi thử nghiệm xe du lịch trong hai trường hợp có và không có ABS và đồ thị quá trình phanh trên hình 2.8; 2.9
Bảng 2-1 Kết quả thí nghiệm khi phanh ôtô du lịch có trang bị ABS
(mỗi bánh xe có một cảm biên và điều khiên riêng) Tốc độ bắt đầu | Quảng đường phanh S,(m) Mức tăng hiệu Loại đường
phanh V(m/s) | Có ABS Không ABS quả phanh (%)
Đường bêtông khô | 13,88 10,6 13,1 19,1
Đường bêtông ướt | 13,88 18,7 23,7 21,1
Đường bêtông khô | 27,77 41,1 50,0 17,8
Đường bêtông ướt | 27,77 62,5 100,0 37,5
Trang 12
V, p, @, Wy p Bánh xe gừng quay c ————` : `¬———————_— Banh xe bj ham cứng và trượt Xe dừng chuyển động Hình 2-§ Quá trình phanh điển hình trên mặt đường trơn không có ABS ữ| áp sua a ual or, Giam ap suat Tăng áp suất Đạp phanh
Hình 2-9 Quá trình phanh điển hình của ôtô có trang bi ABS 2.4 Phân loại hệ thông ABS
Mặc dù có chung một nguyên lý làm việc, nhưng các ABS có thê được thiết kế theo nhiều sơ đồ kết cấu và biện pháp điều chỉnh áp suất khác nhau Hệ thống ABS được
phân loại theo các phương pháp sau:
- Theo phương pháp điều khiển, ABS có thể chia thành hai nhóm lớn: điều khiển bằng cơ khí và điều khiến điện tử
Hình 2.10 dưới đây là sơ đồ phân loại hệ thống ABS đã được các hãng trên thế giới
chê tạo:
Trang 13Hình 2-10 Sơ đồ phân loại hệ thống ABS - Theo thành phần kết cấu, các ABS điều khiến điện tử chia ra:
© Loại dùng kết hợp với xi lanh chính của hệ thống phanh cô điển (còn gọi là loại không tích hợp)
° _ Loại bán tích hợp ¢ Loại tích hơp
- Theo phương pháp điều chỉnh (giảm) áp suất, chia ra:
- Dùng bình tích năng và bơm hồi dầu
° _ Dùng van xả dâu về bình chứa
Trang 14¢ Ding piston déi ap
Hình 2-11 Các phương pháp điều chỉnh áp suất phanh
a- Dùng bơm hồi dầu; b- Xả dầu về đường hồi; c-Dùng piston đối áp
1- Bom dầu; 2- Bình tích năng; 3- X1 lanh chính; 4- Van nạp; 5- Van xả; 6- Cơ câu phanh; 7- Đường hổi dầu; 8- Van điện từ chính
- Ngoài ra các ABS còn có thê phân loại theo số lượng cảm biến và số dòng dẫn động điều khiến riêng rẽ
2.5 Một số sơ đồ ABS điễn hình
Sau đây sẽ giới thiệu một số sơ đồ ABS phô biến dùng với dẫn động thủy lực, điều khiển bằng điện tử
ABS 1 kênh - RWAL (Rear Wheel Antilock) hay RABS (Rear Antilock Braking System) là những hệ thống chống hãm cứng hai bánh sau, điều khiển áp suất dòng dẫn động đi đến đồng thời cả hai phanh bánh sau, nó chỉ là những hệ thống đơn giản được
Trang 15thiết kế cho các loại xe thể thao, xe tải nặng, vì các loại xe này rất dễ bị hãm cứng bánh sau khi phanh trong trường hợp non hoặc không tải
Sơ đồ hình 2.12 sử dụng một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm biến đặt trên bánh răng vành chậu của bộ vi sai cầu sau (tài liệu tham khảo [6]) Sơ đồ này hai bánh sau được điều khiển chung theo modul chọn thấp (select low mode), tức là bánh xe nào có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau
Hình 2-12 Sơ đồ ABS 1 kênh 1 cảm biến
1- Xy lanh chính; 2- Cơ cầu cung cấp năng lượng; 3- Khối thủy lực; 4- Bơm cao áp; 5- Rơle điện; 6- Cảm biến tốc độ; 7- Xy lanh bánh xe
Sơ đồ hình 2.13 sử dụng hai cảm biến tốc độ bánh xe đặt ở các bánh xe cầu trước và một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm biến đặt trên bánh răng vành chậu của bộ vi sai cầu sau (tài liệu tham khảo [4])
Hình 2-13 Sơ đồ ABS 3 kênh 3 cảm biến
Trang 16lập, hai bánh sau được điều khiển chung theo modul thap (select low mode), tức là bánh xe nào có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau Phương án này sẽ loại bỏ được mô men quay vòng cưỡng bức trên cầu sau tính ốn định tăng nhưng hiệu quả phanh giảm bớt Hầu hết các xe có bánh sau chủ động và nhiều xe bánh trước chủ động sử dụng ABS 3 kênh
Hình 2-14 Sơ đồ ABS 3 kênh 4 cảm biến
ABS 4 kênh điều khiển phanh 4 bánh xe một cách riêng biệt Đây là hệ thống hoàn chỉnh nhưng đất tiền nhất và yêu cầu mỗi bánh xe phải có một cảm biến tốc độ riêng
Trên hình 2.15 là sơ đồ ABS 4 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van
điều khiển độc lập (sử dụng phô biến cho xe động cơ đặt trước bánh trước chủ động) Với phương án này các bánh xe đều được tự động điều chỉnh lực phanh sao cho luôn năm trong vùng có khả năng bám cực đại nên hiệu quả phanh là lớn nhất Tuy nhiên
khi phanh trên đường có hệ số bám trái và phải không đều thì mô men quay vòng cưỡng bức lớn tính ôn định giảm
I Cam biến
iv an dién tir
Hình 2-15 Sơ đồ ABS 4 kênh 4 cảm biến
Trang 173 Giới thiệu chung về xe Lexus-GS 350 3.1 So dé tong thé cia xe
Trên hình 3.1 là sơ đồ tông thể xe Lexus-GS 350 Các thông số kỹ thuật chủ yếu được cho trên bảng 3.1 (tài liệu tham khảo [Š])
Hình 3-1 Sơ đồ tông thể xe Lexus-GS
Bảng 3-1 Các thông số kỹ thuật chủ yếu của xe Lexus-GS
TT | Thông số Ký hiệu |Đơnvj | Giá trị
01 | Kích thước bao xe: LxWxH |mm 4826x1821x1425
02 | Chiéu dai cơ sở Lo mm 2850
03 | Vết lốp : Trước /sau Si mm 1534/1539
04 | Công thức bánh xe ** 4x2
05 | Sô người chỡ Người |05
06 | Trọng lượng không tải G, Kg 1220 07 | Khoảng sáng gâm xe mm 130 Kiêu động cơ sa 08 | Công suất cực đại/ số vòng Men V6-d.sL Hprpm | 303/6200 quay 09 | Cỡ lốp inch 225/50R17
10 | Hệ thông lái Cơ khí có trợ lực
Thủy lực trợ lực chân không 11 | Hệ thống phanh chính Trước và sau đều phanh đĩa (Có dùng ABS)
Trang 18
3.2 Động cơ
Động cơ ôtô Lexus có những đặc điểm kết cấu và những thông số kỹ thuật sau: Lexus su dung déng co V6 — 3.5L, tỷ số nén ¢ =11.5, chay bang nhiên liệu gas,
điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử, cho công suất cực đại 303 mã lực tại tốc độ 6200 vòng/phút, mô-men xoắn cực đại 274(Ib/f) tại 3600 vòng/phút Mức tiêu thụ nhiên liệu trung bình từ 211ít/100km đường trường đến 291ít/100km đường phố
3.3 Hệ thống truyền lực 3.3.1 Hộp số
Hộp số sử dụng trên xe là hộp số tự động 6 số Tỷ số truyền động bánh răng cuối cùng là 3.73 Động cơ đặt trước- cầu trước chủ động, do vậy chúng được thiết kế gọn nhẹ, bộ vi sai lắp ở bên trong nên còn được gọi là “Hộp số có vi sai”
Hộp số tự động giúp việc chuyên số lên xuống một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ và tốc độ xe
Uu điểm so với hộp số thường:
Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên chuyển số
Chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe Tránh cho động cơ khỏi bị quá tải, do nó nối chúng bằng thuỷ lực (qua biến mô) tốt hơn so với nối chúng bằng cơ khí
Hộp số tự động gồm các bộ phận chính sau: Bộ biến mô
Bộ bánh răng hành tĩnh
Bộ điều khiến thuỷ lực
Bộ truyền động bánh răng cuối cùng
Các thanh điều khiến
Trang 19Hình 3-2 Cấu tạo hộp số tự động 1- Bộ truyền hành tinh; 2- Bộ truyền động cuối cùng: 3- Bộ biến mô 3.3.2 Các đăng
Các đăng được nôi giữa hộp sô và câu chủ động sau Trên các-đăng có 2 khớp nôi chử thập và một khớp nối bằng then hoa
Trong khớp nối chữ thập có lắp các Ô bi kim Khớp nối then hoa dùng để thay đổi chiều dài trục các đăng khi dầm cầu sau dao động tương đối so với khung xe
3.4 Hệ thông lái
Hệ thống lái xe Lexus là hệ thống lái cơ khí có trợ lực, cơ cấu lái loại bánh răng và thanh răng
Bán kính kính quay tối đa bên trái và bên phải là: 866 (mm) Vị trí lái khá thoải mái, với điểm mù hẹp cho tầm quan sát tốt Động cơ êm và khoang lái được cách âm
tôt, cho cảm giác lái đăm và chính xác ở tôc độ cao
Trang 203.5 Hệ thống treo Hệ thống treo trước và treo sau đều là hệ thống treo độc lập, tay đòn kép có ưu điểm là: - Cho phép tăng độ võng tỉnh và động của hệ thống treo, nhờ đó tăng được độ êm dịu chuyên động
- Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng, tăng khả năng bám
đường do đó tăng được tính điều khiển và Ôn định của xe 3.6 Hệ thống phanh
Hệ thống phanh xe Lexus gồm:
Hệ thống phanh chính (phanh chân): Phanh trước và phanh sau là phanh đĩa điều khiển bằng thuỷ lực trợ lực chân không, có sử dụng hệ thống chống hãm cứng ABS
Phanh dừng (phanh tay): phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau
Dâu phanh: DOT 3 hoặc DOT 4
Hành trình ty do cua ban dap: 3-8 [mm] Điều chỉnh khe hở tự động
Hình 3.5 Kết cấu phanh đĩa trên Ơtơ
1- Ma kep; 2- Piston; 3- chét dan hướng: 4- Đĩa Phanh; 5- má phanh
Trang 214 Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
Sau khi nghiên cứu lý thuyết về chuyên đề phanh ABS Phần này giới thiệu sơ đồ phanh ABS cụ thê của xe Lexus, qua đó phân tích nguyên lý làm việc của nó
4.1 Sơ đồ hệ thông phanh ABS
Đây là loại ABS dùng với dẫn động thuỷ lực, không tích hợp, bố trí 3 kênh, 4 cảm
biến, và 4 van điều khiển Hai van để điều khiển bánh trước bên phải và bánh trước
bên trái một cách độc lập, hai van còn lại điều khiển đồng thời bánh sau bên phải và bên trái Giảm áp suất bằng van xả và bơm hồi dầu
Thiết bị của hệ thống ABS gồm: cảm biến lắp trên bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động); bộ xử lý điện tử và thiết bị điều áp (đảm nhiệm thay đồi áp suất trong pít-tông phanh) Kiểu ABS hiệu quả nhất có thể tự động điều chỉnh áp suất dầu phanh trên từng cụm bánh, số cảm biến đo vận tốc góc, module áp suat, duong điều khiển bằng số bánh xe
Trên hình 4.1 là sơ đồ hệ thống phanh ABS, hình 4.2 là sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS trên xe Lexus (tài liệu tham khảo [6]) —”—~n=.mS mm mm mẮm m1 mm m mm mớn mớn ee ee -=== Phường điện ring din _—m | by yy _ —=— = ee
Hình 4-1 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
1,2 - Cảm biến tốc độ bánh xe trước; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe sau; 4- ECU va Role:
5- Xy lanh chính
Trang 22
Hình 4-2 Sơ đồ bồ trí hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350
1,5- Cảm biến tốc độ bánh xe trước; 2- Rôto cảm biến bánh xe trước; 3- Role
điều khiển; 4- Khối thủy lực; 6,11- Giắc kiểm tra; 7- ECU; 8- Dén canh bdo ABS;
9- Rô to cảm biến bánh xe sau; 10- Cảm biến tốc độ bánh xe sau
Hệ thống này gồm nhiều bộ phân hợp thành, nó cung cấp thông tin đến ECU
Những bộ phận này là:
e Cảm biến tốc độ (speed sensors), phát hiện tốc độ góc của bánh xe và truyền
tín hiệu về tốc độ cho khối điều khiển điện tử
« Khối thủy lực (ABS actuator), kiểm tra và điều chỉnh áp suất phanh
° Role (control relay), kiém tra hoạt động của bơm và van điện từ
« Khối điều khiến điện tử (ABS ECU), nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe, xử lý và phát tín hiệu điều khiển khối thủy lực để tăng hoặc giảm áp suất phanh, đảm bảo cho các bánh xe không bị hãm cứng
« Đèn báo ABS (ABS warning lamp), báo cho người lái tình trạng của hệ thống 4.2 Sơ đô và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh 1BS trên xe Lexus-GS
4.2.1 Sơ đô nguyên lý hệ thống phanh ABS
Trang 23Trên hình 4.3 là sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh ABS (tài liệu tham khảo [6]) Chu trình điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh khi ABS làm việc có 3 giai đoạn chính: tăng áp suất, duy trì áp suất; giảm áp suất
Hình 4-3 Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh ABS
1, 3, 8, 10- Van điện từ 3 vị trí; 2- Xy lanh bánh xe trước bên trái; 4- Xy lanh bánh xe sau bên phải; 5- Bầu tích năng; 6- Mô tơ bơm; 7- Xy lanh bánh xe sau bên trai; 9- Xy
lanh bánh xe trước bên phải; 11- Van phân phối; 12- Xy lanh chính
e Giại đoạn tăng áp suất, (phanh bình thường):
- Trong giai đoạn này hệ thống phanh làm việc như một hệ thống phanh bình thường không có ABS
- Giai đoạn này còn gọi là giai đọan tạo áp suất Người lái hoàn toàn điều khiển áp suất cung cấp cho các xi lanh bánh xe và các thiết bị liên quan khác
- Sơ đồ làm việc của hệ thống như trên hình 4.4: Người lái tác dụng lên bàn đạp
phanh ép dầu từ xi lanh chính đi qua cửa “A” (đang mở) rồi qua cửa “C” đến xy lanh
bánh xe (cửa “B” đóng), ép má phanh vào đĩa phanh để thực hiện quá trình phanh Van
một chiều (7) (thường đóng) ngăn không cho dầu đi đến bơm Áp suất trong dẫn động
Trang 24tỷ lệ với lực đạp Khi người lái nhả phanh, dầu đi từ xy lanh bánh xe qua cửa “C” rồi qua cửa “A““ và van một chiều (6) hồi về xy lanh chính " 9 Nha pedal nhanh + An pedal phanh 8 rl 5 5 i rae 0A 4= Ty 7 ì = 0 V ~ THÍ í x 1n ABS ECU te HỊ pe ae Ra Cire "nàn Của h đồng } Phối
Hình 4-4 Giai đọan tăng áp suất
1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe; 4- Lò xo hồi vị; 5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều; 9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp e Giai đoạn giảm áp suất:
Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU gửi dòng điện 5A đến cuộn solenoid của van điện, làm sinh ra một lực từ mạnh Van điện 3 vị trí chuyển động lên phía trên đề đóng cửa “A” và mở cửa “B” cho chất lỏng từ xỉ lanh bánh xe đi vào bộ tích năng (1) thoát về vùng áp suất thấp của hệ thống, do vậy áp suất trong dẫn động phanh được giảm xuống (hình 4.4), tránh cho các bánh xe khỏi bị hãm cứng
Cùng lúc đó, môtơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU, dầu phanh được hồi trả về
xy lanh phanh chính từ bình chứa Mặt khác van một chiều 6 và cửa “A” đóng ngăn không cho dầu phanh từ xy lanh chính vào van điện 3 vị trí Kết quá là áp suất dầu bên trong xy lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bị bó cứng
Trang 253
Hình 4-6 Giai đoạn giảm áp suất
1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe; 4- Lò xo hồi vị; 5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều; 9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp e« Giai đọan giữ áp suất:
Sơ đồ làm việc của giai đọan này như trên hình 4.7: Khi áp suất bên trong xy lanh bánh xe giảm hay tăng, cảm biến tốc độ gửi tín hiệu báo rằng tốc độ bánh xe đạt đến giá trị mong muốn, ECU cấp dòng điện 2A đến cuộn dây của van điện để giữ áp suất
trong xy lanh bánh xe không đổi
Khi dòng điện cung cấp cho cuộn Solenoid giảm từ 5A (ở chế độ giảm áp) xuống 2A (ở chế độ giữ) thì lực từ phát ra trong cuộn Solenoid cũng giảm xuống, lúc này dưới tác dụng của lực lò xo viên bi bị ép chặt trên để van làm cho cửa “A” và cửa “B” đóng lại Các van một chiều (6) và (7) chịu tác dụng của áp suất do lực đạp phanh cũng đóng lại Nhờ đó mà áp suất trong dẫn động phanh được giữ không đôi mặc dù
người lái vẫn tiếp tục đạp phanh
Trang 26Bs [ —_—#4 ry @ 12V DÉỆ l6U ABS ECU 1 secant YS Cita "B" déng | & 3 a | † ¬ l
Hình 4-7 Giai đoạn giữ áp suất
1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe; 4- Lò xo hồi vị; 5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều; 9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp Khi cần tăng áp suất trong xy lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, ECU ngắt dòng
điện cấp cho van điện Vì vậy cửa “A” của van điện 3 vị trí mở, va cửa “B” đóng Nó cho phép dầu trong xy lanh phanh chính chảy qua cửa “C” trong van điện 3 vị trí đến xy lanh bánh xe Mức độ tăng áp suất dầu được điều khiển nhờ lặp lại các chế độ “tăng áp” và “giữ áp”
Trang 27ABS ECU
Hình 4-8 Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo
1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe; 4- Lò xo hồi vị; 5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều; 9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp Trong quá trình ABS làm việc, thông qua công tắc cảm biến hành trình của bàn đạp phanh, bộ điều khiển điện tử cũng đồng thời truyền tín hiệu kích hoạt cụm bơm môtơ (10) làm việc để bù lại lượng dầu xả về bình chứa, để giữ hành trình bàn đạp không bị tăng lên
Chu trình cứ thế lặp đi lặp lại giữ cho bánh xe được phanh ở giới hạn trượt cục bộ tối ưu mà không bị hãm cứng hoàn toàn
Trên hình 4.9 là biểu đồ mô tả quá trình điều khiến tốc độ bánh xe khi phanh (tài liệu tham khảo [6])
Trang 28- a— <= Thin gian (3) Ap suat trong xy lanh bánh Thời gian (s) Hình 4-9 Biểu đồ mô tả quá trình điều khiển tốc độ bánh xe khi phanh
ECU liên tiếp tiếp nhận tín hiệu tốc độ bánh xe từ cảm biến tốc độ bánh xe Bằng
cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc độ của mỗi bánh xe, ECU đánh giá được tốc độ của xe Khi đạp phanh, áp suất dầu trong mỗi xy lanh bánh xe bắt đầu tăng và tốc độ bánh xe bắt đầu giảm xuống Nếu các bánh xe gần như bị khóa cứng ECU sẽ chuyển sang giai đoạn giảm áp suất dầu để dừng sự tăng áp suất trong xy lanh bánh xe của các bánh xe đó
Trang 29Doan A:
ECU đóng van điện từ để giảm áp suất dựa vào tốc độ trên mỗi bánh xe, vì thế áp suất dầu trong xy lanh bánh xe giảm xuống
Sau sự giảm áp suất, ECU chuyên van điện từ đến vị trí giữ áp suất và tiếp theo nó theo dõi sự thay đối tốc độ của mỗi bánh xe
Nếu ECU thấy rằng cần phải giám áp suất dầu trong hệ thống thêm nữa, nó sẽ quay trở lại giai đọan giảm áp suất
Đoạn B:
Khi áp suất dầu trong xy lanh bánh xe giảm xuống (đoạn A) Điều này cho phép bánh xe không bị khóa cứng và tốc độ bánh xe tăng lên Tuy nhiên, nếu áp suất dầu giảm xuống thì lực đạp phanh cũng thấp nhất Để ngăn cản điều này, ECU đóng van điện từ lần lượt đến vị trí tăng áp suất và giữ áp suất
Đoạn C:
Khi áp suất từ từ tăng lên trong xy lanh bánh xe (đoạn B), bánh xe có khuynh hướng bị hãm cứng trở lại, ECU lại chuyển van điện từ sang giai đoạn giảm áp suất, để giảm áp suất trong xy lanh bánh xe
Đoạn D:
Từ khi áp suất trong xy lanh bánh xe giảm trở lại (đoạn C), ECU bắt đầu tăng áp
suất trở lại như trong đoạn B
Chu trình giữ, giảm và tăng áp suất được lặp lại nhiều lần giữ cho bánh xe khơng bị trượt lê hồn tồn mà chỉ bỊ trượt cục bộ trong giới hạn (10 ~ 30)% hệ số trượt,
4.2.2 Sơ đồ điện
Trên hình 4.10 là sơ đồ điện của hệ thống phanh ABS Bốn cảm biến được cấp điện trực tiếp từ ECU, hai cảm biến của hai bánh sau nối mat qua pin RSS (Rear Speed Sensor), hai cảm biến của hai bánh trước nối mát qua pin FSS (Front Speed Sensor) ECU được cấp điện từ ắc quy (5) qua cầu chì chính (6) và hộp cầu chì bảo vệ (10)
Khối thủy lực (19) gồm: mô tơ bơm (18) được cấp điện từ ắc quy (5) được điều
khiển bởi rơle mô tơ bơm (15), nối với ECU qua pin MT và các van thủy lực được điều khiển bởi rơle điện từ (14), nối mát với ECU qua pin AST
Trang 30Cụm rơle điều khiển ABS gồm: rơle điều khiển van điện từ (14) và rơle điều khiển môtơ bơm (15) Hai rơle này không thể thay thế và chúng làm việc theo lệnh của ECU
Hình 4-10 Sơ đồ điện của hệ thống ABS
1- Cảm biến tốc độ bánh sau bên trái; 2- Cảm biến tốc độ bánh sau bên phải; 3- Cảm biến tốc độ bánh trước bên trái; 4- Cảm biến tốc độ bánh trước bên phải; 5- Ắc quy;
6- Cầu chì chính; 7,8,13- rơle điều khiển đèn; 9- đèn báo phanh tay; 10- Hộp cầu chì;
11- Đèn cảnh báo ABS; 12- Đèn báo phanh đã làm việc; 14- rơle điện từ; 15- Role
Trang 31môtơ bơm; 16- Cụm rơle điều khiển ABS; 17- Bộ kết nối dữ liệu; 18- Môtơ bơm;
19- Khối thủy lực;
Đèn cảnh báo ABS (11) đặt trên bảng điều khiển được thực hiện bằng công tắc đánh lửa IGI (Ignition Switch) và được nối đến ECU ABS qua pin W, khi có tín hiệu lỗi bộ vi xử lý, bật đèn này sáng cho người lái xe biết được hệ thống ABS không làm việc và hệ thống phanh hoạt động theo phanh bình thường
Đèn Stop Light (12) nối với ECU qua pin STP (Stop) Khi hệ thống ABS làm việc đèn này sẽ sáng lên báo cho người lái biết hệ thống ABS đã làm việc
Đèn cảnh báo phanh tay (9) nỗi với ECU qua pin PKB (Parking Brake Switch) Khi sử dụng phanh tay đèn này sẽ sáng để báo cho người lái biết
Bộ kết nối đữ liệu (17) nối với ECU qua pin Ts và Tc, nối với đèn cảnh báo ABS (11) qua pin Wa, nối với với rơle điện từ qua pin Wb
Trên hình 4.11 là sơ đồ rơle điều khiển ABS:
Hai rơle được cấp điện trực tiếp từ ắc quy qua cầu chì chính (3) và qua hộp cầu chì (4), khi có tín hiệu bánh xe sắp bị hãm cứng từ cảm biến tốc độ bánh xe, ECU sẽ cấp điện áp 12V đến các cuộn solenoid của mỗi rơle để điều khiển đóng sang vị trí làm
việc của hai rơle này Cụ thé là kích hoạt rơle van điện từ để đóng, mở các vị trí làm việc trong van điện từ và kích hoạt rơle môtơ bơm để điều khiển bơm hoạt động cung cấp dầu vào trong piston xy lanh chính
ECU điều khiển Rơle van điện từ đóng sang vị trí làm việc khi gặp các điều kiện
sau:
- công tắc đánh lửa bậc ở vị trí ON
- Chức năng kiểm tra đầu tiên đã hoàn thành
Khi không gặp các điều kiện trên thì ECU điều khiến rơle van điện tir 6 vi tri OFF ECU điều khién role méto bom dong sang vi tri lam viéc khi gap cac diéu kién sau: - Trong khi ABS lam việc hoặc trong khi kiểm tra đầu tiên
- Khi rơle điều khiển van điện từ bậc ở vị trí ON
Trang 32Khi không gặp các điều kiện trên thì ECU điều khiển rơle môtơ bơm ở vị trí OFF
ABS ECU 12V
ABS ECU
Hinh 4-11 So dé role diéu khién ABS
1- Khéi thủy lực; 2- Ắc quy; 3- Cầu chì chính; 4- Hộp cầu chì; 5- Cụm rơle điều khiển ABS; 6- Role diéu khién méto bom; 7- Role diéu khién van điện từ
Cac ky hiéu mau day trong mach dién:
W-B: White — Blue (trắng — xanh sẵm); W-R: White - Red (trắng - đỏ); R: Red
(đỏ); R-W: Red —- White (đỏ - trắng); W: White (trắng); GR-R: Green — Red (xanh lá
cây — đỏ); GR-G: Green — Gold (xanh lá cây - vàng); GR-L: Green — Light (xanh
nhạt); W-L: White — Light (trang sang)
4.3 Kết cầu các bộ phận chính của hệ théng phanh ABS
4.3.1 Xy lanh phanh chính Là loại xy lanh kép được thiết kế sao cho nếu một mạch dầu bị hỏng thì mạch dầu khác vẫn tiếp tục làm việc nhằm Cung cấp một lượng dầu tối
thiểu để phanh xe Đây là một trong những thiết bị an toàn nhất của xe
Trang 33i aiil ằ ¡Ê _ EL =— Š 4 3 Hình 4-9 Kết cầu xy lanh chính 1,5- Piston; 2,3,4- Nút cao su làm kín; 6- Lỗ cung cấp dầu; 7- Lỗ bù dầu; 8,9- Lò xo hồi vị
Ở vị trí chưa làm việc, các piston bi đây về vị trí ban đâu bởi các lò xo hôi vị, các khoang phía trước piston được nối thông với bình chứa qua lỗ cung cấp dầu (6)
Khi phanh piston bị đây sang trái ép dầu phía trước piston đi đến xy lanh bánh xe Khi nhả phanh đột ngột đầu phía sau piston chui qua lỗ bù, bù vào khoảng không
4.3.2 Trợ lực phanh gian phía trước đầu piston
Trợ lực phanh được dùng là loại trợ lực chân không Nó là bộ phận rat quan trong, giúp người lái giảm lực đạp lên bàn đạp mà hiệu quả phanh vẫn cao Trong bầu trợ lực có các piston và van dùng đê điêu khiên sự làm việc của hệ thông trợ lực và đảm bảo sự tỉ lệ giữa lực đạp và lực phanh
Trang 347
Hình 4-8 Bầu trợ lực
I- PIiston; 2- Van chân không; 3- Van không khí; 4- Vòng cao su; 5- Cần đây; 6- Phần tử lọc; 7- Vỏ Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực chân không:
Bầu trợ lực chân không có hai khoang A và B được phân cách bởi piston 1 (hoặc màng) Van chân không 2, làm nhiệm vụ: Nối thông hai khoang A và B khi nhả phanh và cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh Van không khí 3, làm nhiệm vụ: cắt
đường thông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở đường thông của
khoang A khi đạp phanh Vòng cao su 4 là cơ câu tỷ lệ: Làm nhiệm vụ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh
Khoang B của bầu trợ lực luôn luôn được nối với đường nạp động cơ qua van một chiều, vì thế thường xuyên có áp suất chân không
Khi nhả phanh: van chân không 2 mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang B qua van này và có cùng áp suất chân không
Khi phanh: người lái tác dụng lên bàn đạp đầy cần 5 dịch chuyển sang phải làm van chân không 2 đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn van không khí 3 mở ra cho không khí qua phần tử lọc 6 đi vào khoang A Độ chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (màng) của bầu trợ lực và qua
Trang 35phanh Khi lực tác dụng lên piston 1 tăng thì biến dạng của vòng cao su 4 cũng tăng theo làm cho piston hơi dịch về phía trước so với cần 5, làm cho van không khí 3 đóng lại,
giữ cho độ chênh áp không đổi, tức là lực trợ lực không đôi Muốn tăng lực phanh,
người lái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần 5 lại dịch chuyển sang phải làm van không khí 3 mở ra cho không khí đi thêm vào khoang A Độ chênh áp tăng lên, vòng cao su 4 biến dạng nhiều hơn làm piston hơi dịch về phía trước so với cần 5, làm cho van không khí 3 đóng lại đảm bảo cho độ chênh áp hay lực trợ lực không đôi và tỷ lệ với lực đạp Khi lực phanh đạt cực đại thì van không khí mở ra hoàn toàn và độ chênh áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị cực đại
Bộ trợ lực chân không có hiệu quá thấp, nên thường được sử dụng trên các ô tô du lịch và tải nhỏ
4.3.3 Cảm biến tốc độ bánh xe (Revolution sensor) là 4 cảm biến riêng biệt cho từng bánh xe, nhận và truyền tín hiệu tốc độ của bánh xe về cho khối điều khên điện tử ECU
Cảm biến tốc độ bánh xe thực chất là một máy phát điện cỡ nhỏ Cấu tạo của nó gồm:
Trang 36Hình 4-5 Cảm biến tốc độ bánh xe sau 1- Nam châm vĩnh cửu; 2- Cuộn dây điện; 4- Cảm biến tốc độ; 5- Rôto cảm biến
Bộ cảm biến làm việc như sau (hình 4.6):
- Khi mỗi răng của vòng răng đi ngang qua nam châm thì từ thông qua cuộn dây sẽ tăng lên và ngược lại, khi răng đã đi qua thì từ thông sẽ giảm đi Sự thay đổi từ thông này sẽ tạo ra một suất điện động thay đôi trong cuộn dây và truyền tín hiệu này đến bộ
điều khiển điện tử
- Bộ điều khiển điện tử sử dụng tín hiệu là tần số của điện áp này như một đại lượng đo tốc độ bánh xe Bộ điều khiển điện tử kiểm tra tần số truyền về của tất cả các cảm biến và kích hoạt hệ thống điều khiển chống hãm cứng nếu một hoặc một số cảm biến cho biết bánh xe có khả năng bị hãm cứng
Trang 371- Rôto cảm biến; 2- Cuộn dậy; 3- Nam châm vĩnh cửu
4.3.4 Cảm biến giảm tốc Việc sử dụng cảm biến giảm tốc cho phép ABS ECU đo trực tiếp sự giảm tốc của xe trong quá trình phanh Vì vậy cho phép nó biết rõ hơn trạng thái của mặt đường Kết quả là mức độ chính xác khi phanh được cải thiện để tránh cho các bánh xe không bị bó cứng
Cấu tạo của cảm biến giảm tốc gồm hai cặp đèn LED (diod phát quang) và phototransistor (transistor quang), một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu Transistor quang Hình 4-7 Cảm biến giảm tốc Cảm biến giảm tốc nhận biết mức độ giảm tốc độ của xe và gửi các tín hiệu về ABS ECU
ECU dùng những tín hiệu này để xác định chính xác tình trạng mặt đường và thực hiện các biện pháp điều khiến thích hop
Hoạt động của cảm biến giảm tốc như sau: Khi mức độ giảm tốc của xe thay đổi, dia xé rảnh lắc theo chiều đọc xe tương ứng với mức độ giảm tốc 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 Tô hợp tạo bởi các phototransistor này tắt và bật, chia mức độ giảm tốc thành bốn mức và gởi về ECU dưới dạng tín hiệu
Trang 38Bia xé ranh Cam hién iam toc LED oa Photo transistor Tat
Hinh 4-8 Hoat d6ng cua cam bién giam tốc
4.3.5 Cảm biến gia tốc ngang là một cảm biễn kiêu phototransistor giống như cảm
biến giảm tốc được gắn theo trục ngang của xe hay một cảm biến kiểu bán dẫn được
sử dụng để đo gia tốc ngang Ngoài ra cảm biến kiểu bán dẫn cũng được sử dụng để đo
sự giảm tốc do nó có thể đo được cả gia tốc ngang và gia tốc đọc Phía trước + Đa xẻ rãnh LEBs iv 3 Cảm hiển bản dẫn, Transistor quang
Kieu transistor quang Kiéu ban dan Hình 4-9 Cảm biến gia tốc ngang
Cảm biến gia tốc ngang được lắp đặt dưới ghế sau và cung cấp cho hộp điều khiển những thông tin về lực ngang xuất hiện trong khi xe chuyển động cong Khi giá trị gia tốc càng lớn nó kích hoạt sự chuyển đổi trong sự phân bố lực phanh
4.3.6 Khối điều khiển điện tử ECU ECU là não bộ, trung tâm điều khiển của hệ thống, gồm hai bộ vi xử lý và các mạch khác cần thiết cho hoạt động của nó
ECU nhận biết được tốc độ quay của bánh xe, cũng như tốc độ chuyên động tịnh tiến của xe nhờ tín hiệu truyền về từ các cảm biến tốc độ bánh xe Trong khi phanh sự giảm tốc độ xe tùy theo lực đạp phanh, tốc độ xe lúc phanh, và điều kiện mặt đường
Trang 39ECU giám sát điều kiện trượt giữa bánh xe và mặt đường nhờ bộ kiểm tra sự thay đổi tốc độ bánh xe trong khi phanh Nó xử lý và phát tín hiệu điều khiển cho khối thuỷ lực cung cấp những giá trị áp suất tốt nhất trong xi lanh bánh xe để điều chỉnh tốc độ bánh xe, duy trì lực phanh lớn nhất từ 10 + 30% tỷ lệ trượt
Ngoài ra ECU còn thực hiện chức năng tự kiểm tra và cho ngừng chức năng ABS nếu phát hiện hệ thống có trục trặc (như: Thiếu dầu, không đủ áp suất trợ lực hoặc mất
tín hiệu từ các cảm biến tốc độ, .) lúc đó hệ thống điều khiển điện tử ngưng hoạt động nó cho phép hệ thống phanh tiếp tục làm việc như một hệ thống phanh bình thường, không có ABS Những trục trặc trong hệ thống sẽ được cảnh báo băng đèn ABS trên bảng điều khiển Việc xác định chính xác vị trí và tình trạng hư hỏng sẽ được tiễn hành thông qua mã chân đoán theo tần suất và thời gian thể hiện ở đèn cảnh báo Các tín hiệu vào đến bộ vi xử lý được xử lý một cách độc lập Chỉ khi nào kết quả có tính đồng nhất thì ECU mới điều khiển khối thủy lực - điện tử Nếu các tín hiệu vào
không đồng nhất — chan hạn khi hệ thống khóa cứng bánh xe bị lỗi thì các cầu chì và phanh đảm bảo hoạt động theo phanh bình thường Đồng thời, đèn cảnh báo trên táp-lô sẽ sáng lên để báo cho người lái biết
Các tín hiệu truyền về từ các cảm biến tốc độ đến ECU được chuyên đổi thành tín hiệu sóng vuông bằng bộ khuyếch đại trên đường vào
Tần số của các tín hiệu này cung cấp phù hợp với giá trị tốc độ, sự gia tốc hoặc sự giảm tốc của mỗi bánh xe đến ECU Khi người lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh, các bánh xe có thể giảm tốc đến giá trị khác nhau: Bằng việc so sánh tốc độ mỗi bánh xe với tốc độ tham khảo (reference speed) hệ thống có thể luôn luôn kiểm tra độ trượt của mỗi bánh xe
Nếu lực phanh là nguyên nhân làm một bánh xe trượt đối với bánh xe khác, ECU điều khiển van điện từ của khối thủy lực - điện tử làm giảm lực phanh trên bánh trượt Hệ thống ABS can thiệp bằng việc tính toán ngưỡng giảm tốc, gia tốc và trượt của các bánh xe Ngay khi mối liên hệ ngưỡng gia tốc/giảm tốc và trượt vượt quá giới hạn, ECU điều khiển các van điện từ của khối thủy lực — điện tử băng cách điều chỉnh áp suất phanh theo 3 giai đoạn là gia tăng, duy trì và giảm áp suất ECU điều khiển các
giai đoạn khác nhau ứng với cung cấp xung cường độ điện thế khác nhau đến các van
điện từ
Trang 40Trong điều kiện giảm lực phanh và phân chỉa mômen không đúng (trượt- aquaplaning), ECU nhận biết nhờ các cảm biến số vòng quay trên mỗi bánh xe với điều kiện bất thường, như sự truyền động và bánh xe chủ động có khuynh hướng quay ở tốc độ khác nhau
ECU được trang bị mạch an toàn hệ thống kiểm soát có hiệu lực khi khởi động và
vận hành
Mạch an toàn hoạt động theo nguyên tắc tự kiểm tra
1 Khi bật khóa, hệ thống kiểm tra ECU, van điều khiển điện từ và sự kết nỗi của các cảm biến: Nếu kết quả OK, đèn cảnh báo ABS sáng lên trên bảng tap-lô và tắt đi sau 4 giây
2 Sau khi khởi động động cơ, hệ thống chạy van điện từ và bơm hồi để kiểm tra ngay sau khi đạt tốc độ tmg voi 6 km/h;
3 Khi đạt vận tốc 24km/h thì hệ thống kiểm tra tín hiệu tốc độ của 4 bánh xe 4 Khi di chuyến, hệ thống thường xuyên kiểm tra vận tốc chu vi (peripheral
speed) của các bánh xe so với tốc độ tham khảo (reference speed), các điều kiện bộ nhớ và điều khiển hoạt d6ng cua hai role
5 Khi di chuyên, hệ thống thường xuyên kiểm tra điện áp bình ắc quy
4.3.7 Khối thuỷ lực- điện tử (Electric-bydraulic Uniÿ Gồm có 2 hai phần gắn liền nhau: Khối điện tử và khối thủy lực-điện tử (hình 4.10)
ECU điều khiển khối thủy lực-điện tử theo các tín hiệu truyền về từ các cảm biến và được so với các bản đồ mà chương trình đã được nạp sẵn trong bộ nhớ của nó Khối thủy lực được nối đến xy lanh chính và các chỉ tiết hệ thống phanh ABS băng các ông
dẫn chính của hệ thống phanh Như vậy, khối thủy lực điện tử có nhiệm vụ điều chỉnh
áp suất trong dẫn động phanh theo tín hiệu điều khiến của ECU, tránh cho các bánh xe khỏi bị hãm cứng khi phanh