Cïng víi sù ph¸t triÓn nh vò b•o cña khoa häc kÜ thuËt nãi chung vµ kü thuËt ®iÖn ®iÖn tö, tù ®éng hãa nãi riªng chÊt lîng xe « t« ®• cã nh÷ng tiÕn bé ®¸ng kÓ. ChÝnh kü thuËt nµy ®• lµm thay ®æi h¼n néi dung truyÒn thèng cña « t«, kh«ng chØ ®¬n thuÇn lµ nh÷ng côm kÕt cÊu c¬ khÝ mµ lµ nh÷ng modul ®iÖn tö tinh x¶o vµ v× vËy ngµy nay khã cã thÓ ph©n biÖt r¹ch rßi mét c¬ cÊu lµ c¬ khÝ hay ®iÖn tö mµ thay vµo ®ã lµ c¸c c¬ cÊu, hÖ thèng c¬ ®iÖn tö. Cã thÓ nãi hÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ®iÖn tö trªn xe hiÖn nay ®Òu lµ c¸c hÖ thèng c¬ ®iÖn tö thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng vÒ ®iÒu khiÓn ®o lêng vµ kiÓm tra. Møc ®é tù ®éng hãa vµ m¸y tÝnh hãa ngµy cµng cao.
Mục lục Lời nói đầu Chơng Tổng quan hệ thống ABS 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống ABS 1.2 Hệ thống ABS .3 1.2.1 Nguyên lý hoạt động ABS 1.2.2 Sơ đồ hệ thống phanh có ABS .4 1.2.3 Quá trình điều khiển ABS 1.2.4 Các phơng án bố trí hệ thống điều khiển ABS Chơng Các phần tử hệ thống ABS .11 2.1 ECU điều khiển 11 2.1.1 Điều chỉnh tốc độ bánh xe 11 2.2.2 Kiểm tra ban đầu 12 2.2.3 Chẩn đoán 12 2.2 Bộ chấp hành hệ thống ABS 12 2.2.1 Khi phanh bình thờng (hệ thống ABS không hoạt động) 14 2.2.2 Khi phanh khẩn cấp (ABS hoạt động) 14 2.3 Cảm biến tốc độ bánh xe 16 2.4 Cảm biến gia tốc 17 2.5 Cảm biến gia tốc ngang 18 2.6 Đồng hồ táp lô 18 Chơng 3: Kết luận 20 Tài liệu tham khảo 22 Lời nói đầu Cùng với phát triển nh vũ bão khoa học kĩ thuật nói chung kỹ thuật điện - điện tử, tự động hóa nói riêng chất lợng xe ô tô có tiến đáng kể Chính kỹ thuật làm thay đổi hẳn nội dung truyền thống ô tô, không đơn cụm kết cấu khí mà modul điện tử tinh xảo ngày khó phân biệt rạch ròi cấu khí hay điện tử mà thay vào cấu, hệ thống điện tử Có thể nói hầu hết thiết bị điện - điện tử xe hệ thống điện tử thực chức điều khiển đo lờng kiểm tra Mức độ tự động hóa máy tính hóa ngày cao Hệ thống phanh hệ thống quan trọng xe ô tô nói chung Hệ thống phanh nhằm mục đích giảm vận tốc dừng xe hẳn cần thiết Lúc đó, ngời lái giảm lợng nhiên liệu cung cấp vào động cơ, đồng thời phanh để hãm xe lại Nhờ có hệ thống phanh mà ngòi lái nâng cao vận tốc chuyển động trung bình ô tô bảo đảm an toàn chuyển động Tuy nhiên, phanh mạnh đột ngột bánh xe bị bó cứng trợt lết, điều làm cho xe ổn định chuyển động Nếu bánh xe trớc bị bó cứng lái xe lái, điều khiển đợc xe Nếu bánh sau bị bó cứng, lực cản ma sát bánh khác nên lực ngang bánh khác xe bị lắc đuôi Còn bánh xe bị bó hoàn toàn xe xe bị điều khiển hoàn toàn, điều đặc biệt nguy hiểm xe chuyển động với vận tốc cao hay chuyển động đờng cong Nh vậy, việc chống hãm cứng bánh xe phanh cần thiết để đảm bảo an toàn cho xe trờng hợp Đây nguyên nhân đời hệ thống chống hãm cứng bánh xe Anti-lock Braking System hay Antiblockiersystem (ABS) Với cố gắng thân giúp đỡ tận tình thầy giáo T.S Đào Hoa Việt thực tiểu luận Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS Mặc dù cố gắng trình bày nhng hạn chế thời gian kinh nghiệm nên viết tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy giáo bạn cho ý kiến đóng góp Chơng Tổng quan hệ thống ABS 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống ABS Hệ thống ABS đợc sử dụng máy bay thơng mại vào năm 1949, chống tợng trợt khỏi đờng băng máy bay hạ cánh Nhng công nghệ năm hạn chế kết cấu hệ thống ABS cồng kềnh, hoạt động không tin cậy, trình làm việc cha linh hoạt tình Năm 1969, công nghệ kỹ thuật điện tử phát triển, vi mạch (microchip) đời, hệ thống ABS lần đợc lắp ô tô Công ty Toyota sử dụng lần vào năm 1971, hệ thống ABS kênh điều khiển đồng thời bánh sau Năm 1980 kỹ thuật điều khiển điện tử, vi xử lý (digital microprocessors / microcontrollers) thay cho hệ thống điều khiển tơng tự (analog) đơn giản trớc Trong giai đoạn đầu, hệ thống ABS đợc lắp xe du lịch cao cấp, đắt tiền, theo yêu cầu thị trờng, hệ thống đợc đa vào sử dụng rộng rãi Đến nay, ABS trở thành tiêu chuẩn bắt buộc đối với loại xe du lịch xe hoạt động vùng đờng băng tuyết dễ trơn trợt Mặt khác, hệ thống ABS không thiết kế hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực mà ứng dụng rộng rãi hệ thống phanh dẫn động khí nén xe tải xe khách cỡ lớn Nhằm nâng cao tính ổn định an toàn xe hoạt động, hệ thống ABS đợc thiết kế kết hợp với nhiều hệ thống khác: - Hệ thống kiểm soát lực kéo Traction Regulator Control (TRS) hay Acceleraion Slip Regulator (ASR) - Hệ thống phân phối lực phanh điện tử Electronic Brakeforce Distribution (EBD) hệ thống trợ lực phanh khẩn cấp Brake Assit System (BAS) - Hệ thống làm tăng lực phanh bánh xe Brake Assist System (BAS), để quãng đờng phanh ngắn trờng hợp phanh gấp Ngày nay, với hỗ trợ kỹ thuật điện tử, điều khiển tự động, phần mềm tính toán, lập trình mạnh nh Matlab Simulink, Matlab - Stateflow cho phép nghiên cứu ứng dụng phơng pháp điều khiển hệ thống ABS nh điều khiển mờ, điều khiển thông minh, tối u hoá trình điều khiển ABS 1.2 Hệ thống ABS 1.2.1 Nguyên lý hoạt động ABS Nguyên lý hoạt động ABS điều khiển áp suất dầu cấu chấp hành hệ thống phanh giữ cho bánh xe trình phanh có độ trợt thay đổi giới hạn hẹp quanh giá trị để tận dụng đợc hết khả bám, hiệu phanh cao nhất, đồng thời tính ổn định tính dẫn hớng tốt 1.2.2 Sơ đồ hệ thống phanh có ABS a Sơ đồ trạng thái đơn giản kênh ABS Có nhiều phơng án điều khiển mô men phanh cấu phanh, phổ biến loại đợc trình bày dới dạng sơ đồ trạng thái không gian hình 1.1, giải thích chế độ hoạt động khối ABS đơn giản: Phanh th ờng Giảm áp suất KTCĐ phanh với ABS đợc K.hoạt Tăng áp chậm Giữ hay tăng, giảm áp suất Tăng áp nhanh Hình 1.1 : Sơ đồ trạng thái biểu diễn hoạt động ABS Khi phanh nhẹ, gia tốc góc bánh xe thay đổi nhỏ hoạt động hệ thống phanh bình thờng (Normal braking), ABS không làm việc Khi phanh gấp hay phanh đờng trơn, gia tốc góc chậm dần bánh xe tăng nhanh, có tợng bánh xe bị hãm cứng, ABS đa tín hiệu điều khiển giảm áp suất phanh để chống lại hãm cứng bánh xe Sau áp suất phanh đợc điều khiển chế độ giữ áp tăng áp/ giảm áp (Hold or build/decay), thực chế độ tăng áp chậm hay tăng áp nhanh (Slow build or fast build) để trì độ trợt tối u Chu kỳ giảm áp giữ áp tăng áp đợc điều khiển lặp lại phụ thuộc vào tình trạng trợt bánh xe với mặt đờng sau kết thúc chế độ phanh với ABS đợc kích hoạt (End antilock) trở trạng thái phanh bình thờng Tuỳ thuộc vào điều kiện bề mặt đờng kết cấu, khả đáp ứng, xử lý nhanh vi xử lý ECU ABS số chu kỳ điều khiển thờng thay đổi khoảng 10 lần /giây b Sơ đồ hệ thống Một hệ thống phanh có ABS đợc thiết kế sở hệ thống phanh thờng có thêm cụm, phận (hình 1.2) Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống ABS - Cụm tín hiệu vào: có nhiệm vụ nhận biết tình trạng bánh xe phanh Tuỳ theo lựa chọn nguyên lý điều chỉnh có cảm biến đo vận tốc góc bánh xe, áp suất dầu dẫn động phanh, gia tốc ô tô cảm biến khác - Bộ điều khiển (ECU): nhận biết xử lý thông tin từ tín hiệu vào để điều khiển chấp hành thuỷ lực cung cấp hay ngừng cung cấp dầu đến xy lanh công tác hay xả bớt dầu từ xy lanh công tác đến thùng chứa dầu hồi - Cụm van điều khiển chấp hành thuỷ lực hoạt động theo lệnh từ ECU làm tăng, giảm hay giữ nguyên áp suất dầu cần để trì giá trị hệ số trợt khoảng tốt (10 ữ 30% ), tránh tợng bánh xe bị hãm cứng Hình 1.3 trình bày đồ thị thay đổi số thông số trình phanh gia tốc chuyển động bánh xe có ABS Hình 1.3: Sự thay đổi thông số mômen phanh ( M p ) áp suất dẫn động phanh (p gia tốc (a) bánh xe phanh có ABS Khi tác dụng lực lên bàn đạp phanh áp suất dẫn động tăng lên, nghĩa mômem phanh M p tăng lên làm giá trị gia tốc chậm dần bánh xe tăng lên làm tăng độ trợt Sau trợt qua điểm cực đại đờng cong x = f (x) gia tốc chậm dần bánh xe bắt đầu tăng đột ngột Điều báo hiệu bánh xe có xu h ớng bị hãm cứng Giai đoạn ứng với đờng cong hình vẽ 1.3 a,b,c gọi pha I (pha bắt đầu phanh hay pha tăng áp) dẫn động phanh Bộ điều khiển hệ thống ABS lúc ghi lại gia tốc thời điểm đạt giá trị tới hạn (đoạn C hình vẽ 1.3.c) lệnh cho chấp hành thuỷ lực phải giảm áp suất dẫn động phanh Sự giảm áp suất đợc bắt đầu với độ trễ định đặc tính hệ thống Quá trình tiến từ điểm đến điểm đợc gọi pha II (pha giảm áp suất dẫn động phanh) Gia tốc bánh xe lúc giảm dần điểm gia tốc tiến dần đến giá trị Giá trị gia tốc lúc tơng ứng với đoạn C hình1.3.c Sau đạt giá trị này, điều khiển lệnh cho chấp hành ổn định áp suất dẫn động Lúc bánh xe tăng tốc chuyển động tơng đối vận tốc bánh xe tiến gần đến vận tốc ô tô, nghĩa độ trợt giảm nh hệ số bám dọc tăng lên (đoạn 2-3) Giai đoạn gọi pha III (pha giữ áp suất ổn định) Bởi mômen phanh M p thời gian đợc giữ cố định gia tốc chậm dần cực đại bánh xe chuyển động tơng đối phát sinh tơng ứng với lúc hệ số bám dọc x đạt giá trị cực đại Gia tốc chậm dần cực đại lúc đợc chọn làm thời điểm phát lệnh tơng ứng với đoạn C hình 1.3.c Lúc điều khiển ghi lại giá trị gia tốc lệnh cho chấp hành tăng áp suất dẫn động phanh Nh vậy, sau thời điểm lại bắt đầu pha I chu kỳ làm việc hệ thống ABS Từ lập luận thấy hệ thống ABS điều khiển mômen phanh thay đổi theo chu kỳ khép kín 1-2-3-1 (hình 1.3.a), lúc bánh xe làm việc vùng có hệ số bám dọc cực đại x max hệ số bám ngag y có giá trị cao Trong trờng hợp bánh xe bị hãm cứng thông số diễn biến theo đờng nét đứt hình 1.3.a Trên hình 1.4 trình bày thay đổi tốc độ góc b bánh xe, tốc độ ô tô (v) độ trợt bánh xe theo thời gian phanh xe có trang bị ABS Hình 1.4: Sự thay đổi tốc độ góc ( x ) bánh xe, tốc độ ô tô (v) độ trợt ( ) theo thời gian (t) phanh có ABS 1.2.3 Quá trình điều khiển ABS Một hệ thống ABS làm việc tối u, đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lợng phanh ô tô phải thoả nãm đồng thời yêu cầu : - Đáp ứng đợc yêu cầu an toàn liên quan đến động lực học phanh chuyển động ô tô Hệ thống phải làm việc ổn định có khả thích ứng cao, điều khiển tốt suốt dải tốc độ xe loại đờng nào; - Hệ thống phải khai thác cách tối u khả phanh bánh xe đờng, giữ tính ổn định hớng khả lái phanh lúc quay vòng giảm quãng đờng phanh - Hệ thống phải có chế độ tự kiểm tra, chẩn đoán an toàn Nếu phát lỗi làm h hỏng làm việc ABS hệ thống thông báo, hệ thống phanh làm việc nh hệ thống phanh bình thờng Nh đề cập trên, mục tiêu hệ thống ABS giữ cho trình phanh có độ trợt thay đổi giới hạn hẹp quanh giá trị ( = 10 ữ 30%) Khi hiệu phanh cao nhất, lực phanh đạt giá trị cực đại giá trị x max , đồng thời tính ổn định xe tốt ( y đạt giá trị cao) 1.2.4 Các phơng án bố trí hệ thống điều khiển ABS Dựa phơng pháp điều khiển: theo ngỡng trợt, độc lập hay phụ thuộc, theo kênh; để có phơng án bố trí hệ thống điều khiển ABS, nhng phơng án phải thoả mãn: - Tận dụng đợc khả bám cực đại bánh xe với mặt đờng trình phanh, làm hiệu phanh tăng tức giảm quãng đờng phanh - Duy trì khả bám ngang vùng có giá trị đủ lớn, nhờ làm tăng tính ổn định chuyển động ổn định quay vòng xe phanh Hình 1.5, trình bày phơng án bố trí hệ thống điều khiển ABS bánh xe : a Phơng án 1: ABS có kênh với bánh xe đợc điều khiển độc lập, có cảm biến bố trí bánh xe van điều khiển độc lập, sử dụng hệ thống phanh bố trí dạng mạch thờng b Phơng án ABS có kênh điều khiển mạch phanh bố trí chéo, có cảm biến bố trí bánh xe van điều khiển Trờng hợp bánh trớc đợc điều khiển độc lập, hai bánh sau đợc điều khiển chung theo ngỡng trợt thấp a Phơng án1 b Phơng án c Phơng án d Phơng án e Phơng án f Phơng án Hình 1.5: Các phơng án bố trí điều khiển ABS c Phơng án ABS có kênh điều khiển, trờng hợp bánh xe sau đợc điều khiển độc lập theo ngỡng trợt thấp, cầu trớc chủ động bố trí theo kiểu: Lực phanh bánh xe cầu trớc đợc điều chỉnh theo ngỡng trợt thấp hay sử dụng cảm biến tốc độ đặt bánh xe d Phơng án Tơng tự phơng án 3, cầu chủ động đợc điều khiển theo mode chọn cao, tức áp suất phanh đợc điều chỉnh theo ngỡng trợt bánh xe bám tốt Điều làm tăng tính ổn định nhng hiệu phanh mômen xoay xe lớn e Phơng án Trên cầu xe đặt cảm biến bánh xe chéo để điều khiển áp suất phanh chung cho cầu xe Cầu trớc đợc điều khiển theo ngỡng trợt cao, cầu sau điều khiển theo ngỡng trợt thấp g Phơng án Sử dụng cho mạch chéo với cảm biến tốc độ đặt cầu sau, áp suất phanh bánh xe chéo Ngoài bánh xe cầu sau đợc điều khiển chung theo ngỡng trợt thấp Hệ thống tạo ổn định cao nhng hiệu quả phanh thấp Hình vẽ 1.6 minh hoạ cho mối liên hệ hiệu phanh ổn định hớng phơng án bố trí điều khiển ABS Hình 1.6: Hiệu phanh ổn định phơng án bố trí ABS 1/ Điều khiển độc lập tất bánh xe; 2/ Các bánh xe cầu trớc đợc điều khiển độc lập, bánh xe cầu sau điều khiển phụ thuộc; 3/ Không có ABS; 4/ Các bánh xe cầu trớc, cầu sau điều khiển phụ thuộc (theo cầu); 5/ Điều khiển phụ thuộc tất cầu 10 Chơng Các phần tử hệ thống ABS Ngoài cụm phận hệ thống phanh ABS gồm cụm chính: cụm tín hiệu vào, ECU điều khiển, phận chấp hành 2.1 ECU điều khiển ECU điều khiển tổng hợp vi xử lý, đợc chia làm cụm : phần xử lý tín hiệu; phần lôgic; phận an toàn; phận chẩn đoán lu giữ mã lỗi Có chức chính: 2.1.1 Điều chỉnh tốc độ bánh xe ECU liên tục nhận đợc tín hiệu từ cảm biến tốc độ tính toán tốc độ, gia tốc góc bánh xe - Khoảng A: Khi đạp bàn đạp phanh, áp suất dầu xi lanh công tác tăng lên tốc độ bánh xe bắt đầu giảm xuống Nếu bánh xe bị bó cứng, ECU điều khiển van điện từ chế độ giảm áp, nh dầu xi lanh xy lanh công tác đợc xả thùng chứa hồi, áp suất dầu giảm xuống Sau áp suất dầu giảm, ECU điều khiển van điện từ chuyển sang chế độ giữ áp theo dõi thay đổi tốc độ bánh xe Gia tốc bánh xe Hình 2.1: Điều khiển chống hãm cứng bánh xe phanh - Khoảng B: Khi áp suất dầu xi lanh công tác giảm, làm cho bánh xe bị phanh tăng tốc độ, lúc ECU điều khiển van điện từ sang chế độ tăng áp đến giá trị định lại chuyển chế độ giữ áp bánh xe bị phanh tốc độ lại giảm xuống - Khoảng C: Khi ECU điều khiển van điện từ làm áp suất dầu xi lanh công tác tăng lên (khoảngB), bánh xe lại có xu hớng bị hãm cứng, ECU lại chuyển van điện từ chế độ giảm áp suất 11 - Khoảng D: Khi áp suất dầu xi lanh công tác giảm (khoảng C), ECU điều khiển van điện từ chuyển sang chế độ tăng áp, áp suất dầu nh khoảng B Quá trình nh lặp lặp lại bánh xe bị phanh dừng lại không bị trợt lết mặt đờng 2.2.2 Kiểm tra ban đầu Chức hoạt động bật khoá điện (sang vị trí ON), xe chạy tốc độ lớn 6km/h, đèn phanh tắt (OFF), hoạt động lần sau bật khoá điện 2.2.3 Chẩn đoán Nếu cố xảy vị trí hệ thống, đèn báo ABS đồng hồ táp lô sáng lên báo cho ngời lái cố xảy lu giữ nhớ dới dạng mã chẩn đoán h hỏng (DTC) 2.2 Bộ chấp hành hệ thống ABS Bộ chấp hành hệ thống ABS có van điện từ, bơm, mô tơ bình chứa Khi chấp hành nhận đợc tín hiệu từ ECU điều khiển van điện từ đóng ngắt áp suất cấu phanh bánh xe tăng lên, giảm xuống giữ nguyên để tối u hoá mức độ trợt bánh xe Bộ chấp hành phanh có nhiều loại nh: - Van điện từ vị trí có van điều khiển lu lợng học, vận hành không theo thị trực tiếp từ ECU để điều khiển áp suất thuỷ lực phanh Hình 2.2: Van điện từ vị trí điều khiển lu lợng - Van điện từ vị trí điều khiển áp suất dầu cấu phanh bánh xe dựa vào tín hiệu ECU 12 Hình 2.3: Van điện từ vị trí điều khiển áp suất thuỷ lực phanh dựa vào tín hiệu ECU - Bộ chấp hành phanh ABS & VSC &TRC&BA: Mạch thuỷ ABS đợc chia thành hệ thống bánh trớc bên phải bánh sau bệ trái; bánh trớc bên trái bánh sau bên phải nh sơ đồ hình 2.4 Hình 2.4: Bộ chấp hành phanh ABS & VSC &TRC&BA Sau trình bày hoạt động hệ thống bánh trớc bên phải bánh sau bên trái 13 2.2.1 Khi phanh bình thờng (hệ thống ABS không hoạt động) Khi phanh xe tốc độ chậm (dới 20km/h) hay phanh từ từ, ECU điều khiển cấu chấp hành ABS không làm việc; cửa A van điện từ giữ áp suất mở, cửa B van điện từ giảm áp suất đóng Dầu từ xi lanh qua cửa A van điện từ giữ đến xy lanh công tác bánh xe, lúc van chiều ngăn không cho dầu đến bơm chế độ phanh thờng: ECU cung cấp tín hiệu điện ampe; van điện mở cửa A, đóng B; Bơm điện không hoạt động; thủy lực không hoạt động 2.2.2 Khi phanh khẩn cấp (ABS hoạt động) - Chế độ giảm áp: ECU điều khiển cấu chấp hành hệ thống ABS đóng mạch van điện từ giữ giảm áp suất, cửa A van điện từ giữ đóng mở cửa B van điện từ giảm, làm cho dầu phanh chảy qua cửa B đến bình chứa để giảm áp suất thuỷ lực xi lanh công tác bánh xe Bơm dầu làm việc dầu phanh chảy vào bình chứa đợc hút trở xi lanh Hình 2.5: Chế độ giảm áp suất chế độ phanh khẩn cấp, pha giảm áp suất: ECU cung cấp tín hiệu điện ampe; van điện mở cửa B, đóng cửa A; Bơm điện hoạt động ; thuỷ lực giảm áp suất - Chế độ giữ áp: ECU điều khiển cấu chấp hành hệ thống ABS đóng mạch van điện từ giữ ngắt mạch van điện từ giảm áp suất, cách đóng kín cửa A cửa B Cả hai phía xy lanh bình chứa không thông với để giữ áp suất dầu xi lanh bánh xe không đổi 14 chế độ phanh khẩn cấp, pha giữ áp suất: ECU cung cấp tín hiệu điện ampe; van điện đóng cửa A, cửa B; Bơm điện hoạt động; thuỷ lực giữ áp suất Hình 2.6: Chế độ giữ áp - Chế độ tăng áp: ECU điều khiển cấu chấp hành hệ thống ABS ngắt mạch van điện từ giữ áp giảm áp suất cách mở a phía van điện từ giữ áp suất đóng cửa b phía van điện từ giảm áp suất giống nh phanh bình thờng; làm cho áp suất dầu xi lanh bánh xe tăng lên chế độ phanh khẩn cấp, pha tăng áp suất: ECU cung cấp tín hiệu điện ampe; van điện mở cửa A, đóng cửa B; Bơm điện hoạt động; thuỷ lực tăng áp suất 15 Hình 2.7: Chế độ tăng áp 2.3 Cảm biến tốc độ bánh xe Cảm biến tốc độ bánh xe dùng để đo vận tốc góc bánh xe gửi ECU d ới dạng tín hiệu điện Cảm biến tốc độ bánh xe có hai loại: cảm biến từ cảm biến Hall Hình 2.8: Cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ Khi bánh xe quay tuỳ theo tốc độ góc bánh xe, tín hiệu liên tục đợc gửi ECU, xung điện áp đợc tạo tốc độ thấp nhỏ 100mV tốc độ cao lớn 100 mV xe Để hệ thống ABS làm việc tốt khe hở lõi từ đỉnh vành khoảng 1mm độ sai lệch nằm giới hạn cho phép Ta có tín hiệu điện áp cảm biến tốc độ bánh xe 16 Hình 2.9: Tín hiệu điện áp cảm biến tốc độ bánh xe 2.4 Cảm biến gia tốc Trên số xe cảm biến tốc độ bánh xe, đợc trang bị thêm cảm biến gia tốc cho phép ECU xác định xác biến thiên vận tốc bánh xe trình phanh Cảm biến gia tốc gọi cảm biến G Cảm biến gia tốc gồm cặp đèn LED (Light Emited Diod) phototransistors (transitstor quang), đĩa xẻ rãnh mạch biến đổi tín hiệu Khi gia tốc xe thay đổi, đĩa xẻ rãnh lắc theo chiều dọc xe tơng ứng với mức độ thay đổi gia tốc Hình 2.10: Vị trí cấu tạo cảm biến gia tốc Các rãnh đĩa ngắt hay cho ánh sáng từ đèn LED đến phototransistors, làm phototransistors đóng mở báo tín hiệu ECU ECU nhận tín hiệu để xác định xác tình trạng mặt đờng điều chỉnh tín hiệu thích hợp Tín hiệu đợc dùng để ECU điều khiển làm chậm tăng mômen xoay xe Sử dụng hai cặp đèn LED phototransistors tạo đóng mở phototransistor, chia mức độ giảm tốc thành mức hình 2.11 17 Hình 2.11: Các chế độ hoạt động cảm biến gia tốc 2.5 Cảm biến gia tốc ngang Cảm biến gia tốc ngang đợc trang bị vài kiểu xe, giúp tăng khả ứng xử xe phanh lúc quay vòng, có tác dụng làm chậm trình tăng mô men xoay xe Hình 2.12: Cảm biến gia tốc ngang Trong trờng hợp cảm biến phototransistors giống nh cảm biến giảm tốc đợc gắn trục ngang xe hay cảm biến bán dẫn đợc sử dụng để đo gia tốc ngang Ngoài ra, cảm biến bán dẫn đợc sử dụng để đo giảm tốc, đo đợc gia tốc ngang gia tốc dọc hình 2.12 2.6 Đồng hồ táp lô Đồng hồ táp lô gồm: đèn báo ABS đèn báo hệ thống phanh 18 - Đèn báo ABS: Khi ECU phát thấy có cố hệ thống ABS hệ thống hỗ trợ phanh đèn bật sáng để báo cho ngời lái - Đèn báo hệ thống phanh: Khi đèn sáng lên đồng thời với đèn báo ABS, báo cho ngời lái biết có cố hệ thống ABS EBD 19 Chơng 3: Kết luận Trên trình bày nguyên lý hoạt động hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS nh phần tử hệ thống Trong nội dung tiểu luận trình bày cách định tính, để hiểu rõ trình hoạt động hệ thống nh phản ứng (quá trình vật lý) hệ thống trình phải tính toán định lợng trực quan mô trình hoạt động Quá trình tính toán thực chất trình thiết lập hệ phơng trình vi phân - đại số giải chúng Có nhiều phơng pháp để giải hệ phơng trình này, song sử dụng phần mềm Matlab Simulink để giải phơng pháp thờng đợc sử dụng Trong phần mềm có công cụ (Toolboxes) mô trạng thái làm việc hệ thống hiệu Simulink Stateflow Ngay phần mềm cung cấp mô hình mô động lực học ô tô sử dụng hệ thống ABS dạng đơn giản Chúng ta hoàn toàn thay đổi mô hình để phù hợp với toán cần sử dụng Hình 3.1 mô hình phần mềm Matlab Simulink cung cấp ABS Braking Model 100 0.2 s T B.s+1 Desired relative slip Bang-bang controller Kf Brake pressure Hydraulic Lag 1/I brake torque Force & torque tire torque ctrl -Kmu-slip friction curve Weight s -1/m slp Wheel Speed 1/Rr Rr Ff s Vehicle speed Mux yout Vehicle speed (angular) ST OP s Stopping distance 1.0 - u(1)/(u(2) + (u(2)==0)*eps) Relative Slip Double click to run model and plot the results Hình 3.1: Mô hình mô động lực học ô tô sử dụng ABS Tuy nhiên, mô cách hoàn toàn khác việc thiết lập giải hệ phơng trình vi phân đại số Hình 3.2 mô hình mô động lực học ô tô 1/2 xe với xe dẫn động phanh dòng xe chuyển động đờng thẳng 20 Hình 3.2: Mô hình mô hệ thống phanh thuỷ lực có ABS Tóm lại, tiểu luận trình bày nguyên lý hoạt động nh phần tử hệ thống ABS nh phơng hớng thiết lập mô trình vật lý hệ thống hoạt động Do trình độ có hạn chế định, kính mong đóng góp ý kiến thầy giáo bạn đồng nghiệp 21 Tài liệu tham khảo Thiết bị điện - điện tử xe, Đào Hoa Việt, Học viện Kỹ thuật quân sự, năm 2005 Cấu tạo gầm xe con, Nguyễn Khắc Trai, NXB Giao thông vận tải, năm 2003 Cấu tạo gầm ô tô tải ô tô buýt, Nguyễn Khắc Trai, NXB Giao thông vận tải, năm 2007 Lý thuyết ô tô máy kéo, Nguyễn Hữu Cẩn, D Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng, NXB Khoa học kỹ thuật, năm 2005 22 [...]... báo ABS và đèn báo hệ thống phanh 18 - Đèn báo ABS: Khi ECU phát hiện thấy có sự cố của hệ thống ABS hoặc hệ thống hỗ trợ phanh thì đèn này bật sáng để báo cho ngời lái - Đèn báo hệ thống phanh: Khi đèn này sáng lên đồng thời với đèn báo ABS, nó báo cho ngời lái biết rằng có sự cố ở hệ thống ABS và EBD 19 Chơng 3: Kết luận Trên đây đã trình bày về nguyên lý hoạt động hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS. .. lực mỗi phanh dựa vào tín hiệu ECU - Bộ chấp hành phanh ABS & VSC &TRC&BA: Mạch thuỷ trong ABS đợc chia thành hệ thống bánh trớc bên phải và bánh sau bệ trái; bánh trớc bên trái và bánh sau bên phải nh trên sơ đồ hình 2.4 Hình 2.4: Bộ chấp hành phanh ABS & VSC &TRC&BA Sau đây chỉ trình bày hoạt động của hệ thống bánh trớc bên phải và bánh sau bên trái 13 2.2.1 Khi phanh bình thờng (hệ thống ABS không... tốc độ lớn hơn 6km/h, đèn phanh tắt (OFF), nó chỉ hoạt động một lần sau mỗi khi bật khoá điện 2.2.3 Chẩn đoán Nếu một sự cố xảy ra ở bất cứ một vị trí nào của hệ thống, đèn báo của ABS trong đồng hồ táp lô sẽ sáng lên và báo cho ngời lái rằng sự cố đã xảy ra và lu giữ trong bộ nhớ dới dạng mã chẩn đoán h hỏng (DTC) 2.2 Bộ chấp hành của hệ thống ABS Bộ chấp hành của hệ thống ABS có van điện từ, bơm,... hoạt động 2.2.2 Khi phanh khẩn cấp (ABS hoạt động) - Chế độ giảm áp: ECU điều khiển cơ cấu chấp hành của hệ thống ABS đóng mạch van điện từ giữ và giảm áp suất, cửa A ở van điện từ giữ đóng và mở cửa B ở van điện từ giảm, làm cho dầu phanh chảy qua cửa B đến bình chứa để giảm áp suất thuỷ lực trong xi lanh công tác ở bánh xe Bơm dầu làm việc dầu phanh chảy vào bình chứa đợc hút trở về xi lanh chính Hình... ABS Tuy nhiên, chúng ta cũng có thể mô phỏng một cách hoàn toàn khác bằng việc thiết lập và giải các hệ phơng trình vi phân đại số Hình 3.2 là mô hình mô phỏng động lực học của ô tô 1/2 xe với xe dẫn động phanh 1 dòng và khi xe chuyển động trên đờng thẳng 20 Hình 3.2: Mô hình mô phỏng hệ thống phanh thuỷ lực có ABS Tóm lại, tiểu luận đã trình bày nguyên lý hoạt động cũng nh các phần tử cơ bản của hệ. .. bánh xe ABS cũng nh các phần tử của hệ thống Trong nội dung của tiểu luận chỉ trình bày một cách định tính, để hiểu rõ hơn quá trình hoạt động của hệ thống cũng nh những phản ứng (quá trình vật lý) của hệ thống trong quá trình đó chúng ta phải tính toán định lợng và trực quan hơn là mô phỏng quá trình hoạt động Quá trình tính toán thực chất là quá trình thiết lập các hệ phơng trình vi phân - đại số và...Chơng 2 Các phần tử của hệ thống ABS Ngoài các cụm bộ phận chính của hệ thống phanh thì ABS gồm 3 cụm chính: cụm tín hiệu vào, ECU điều khiển, bộ phận chấp hành 2.1 ECU điều khiển ECU điều khiển là tổng hợp các vi xử lý, đợc chia làm 4 cụm : phần xử lý tín... nhiều phơng pháp để giải các hệ phơng trình này, song hiện tại sử dụng phần mềm Matlab Simulink để giải là một trong những phơng pháp thờng đợc sử dụng Trong phần mềm này có công cụ (Toolboxes) mô phỏng các trạng thái làm việc của hệ thống rất hiệu quả đó là Simulink và Stateflow Ngay trong phần mềm cũng cung cấp mô hình mô phỏng động lực học của ô tô khi sử dụng hệ thống ABS ở dạng đơn giản Chúng ta... 14 ở chế độ phanh khẩn cấp, pha giữ áp suất: ECU cung cấp tín hiệu điện 2 ampe; van điện đóng cửa A, cửa B; Bơm điện hoạt động; bộ thuỷ lực giữ áp suất Hình 2.6: Chế độ giữ áp - Chế độ tăng áp: ECU điều khiển cơ cấu chấp hành của hệ thống ABS ngắt mạch van điện từ giữ áp và giảm áp suất bằng cách mở a ở phía van điện từ giữ áp suất và đóng cửa b ở phía van điện từ giảm áp suất giống nh khi phanh bình... cấu phanh bánh xe tăng lên, giảm xuống hoặc giữ nguyên để tối u hoá mức độ trợt của bánh xe Bộ chấp hành của phanh có nhiều loại nh: - Van điện từ 2 vị trí có van điều khiển lu lợng bằng cơ học, vận hành không theo chỉ thị trực tiếp từ ECU để điều khiển áp suất thuỷ lực của từng phanh Hình 2.2: Van điện từ 2 vị trí điều khiển lu lợng - Van điện từ 3 vị trí điều khiển áp suất dầu của mỗi cơ cấu phanh