Phanh ABS trên xe ôtô

Kết quả nghiên cứuvề phanh ABS cũng là nguồn tư liệu bổ ích giúp cho các sinh viên học về Cơ khí động lực, Ôtô,.. dễ dàng tiếp cận và mở rộng thêm nguồn kiến thức khoa học công nghệ hiện đại về hệ thống phanh trên xe ôtô.

PHANH ABS TRÊN XE ƠTƠ I ĐẶT VẤN ĐỀ Ơtơ dần trở thành phương tiện thiếu lĩnh vực vận chuyển hành khách, hàng hoá cho kinh tế quốc dân Mật độ ôtô đường ngày lớn, tốc độ chuyển động ngày cao vấn đề tai nạn giao thông vấn đề cấp thiết hàng đầu Tính đến năm 2002 xảy 27.489 vụ tai nan giao thông làm chết 12.989 người 30.782 người bị thương Theo thống kê nước tai nạn giao thơng hư hỏng, lỗi kỹ thuật phận/ hệ thống có tới 52.2% đến 74.4% hệ thống phanh Chính mà hệ thống phanh ngày cải tiến nhiều Theo kinh nghiệm lái xe, để tránh cho bánh xe khơng bị bó cứng làm khả quay vô lăng phanh khẩn cấp, người điều khiển nên lặp lại động tác đạp nhả bàn đạp phanh nhiều lần Tuy nhiên, trường hợp khẩn cấp thường khơng có thời gian để thực việc Người lái đạp dí phanh xe trượt mặt đường lốp không quay Cuối xe dừng lại ma sát trượt lốp mặt đường lớn xe khả lái khiến cho xe bị văng tai nạn xảy điều khó tránh khỏi Vậy để chống lại điều này, người ta chế tạo hệ thống phanh ABS với khả chống cho lốp khơng bị khố cứng phanh khẩn cấp, xe không bị lái giảm thiểu tai nạn xảy Thực tế nội dung chương trình, thời gian đào tạo cho mơn học ứng dụng động đốt ôtô, trang thiết bị phòng thực hành thiếu, dẫn đến sinh viên khoa tiếp cận sơ lược hệ thống phanh truyền thống, tính cập nhật với kiến thức đại thực tế chưa cao Vì vậy, chúng em chọn nghiên cứu đề tài "Tìm hiểu hệ thống phanh ABS xe ôtô" II MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Giới thiệu chung cấu tạo hệ thống phanh ABS ABS viết tắt cụm từ “Anti-lock Brake System” Ban đầu, có tên tiếng Đức “Antiblockiersystem” nhà sản xuất thiết bị phụ trợ Bosch nghiên cứu chế tạo ABS mắt Mỹ năm cuối thập niên 1970 coi thiết bị an tồn có khả giảm đáng kể số vụ tai nạn giao thơng Các thử nghiệm điều kiện có kiểm soát cho thấy ABS hiệu cần thiết cho xe thời điểm Cấu tạo hệ thống phanh ABS hiểu theo sơ đồ (hình 1, 2, 3) Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống phanh ABS 1- Cảm biến; 2- Bộ điều khiển (ECU); 3- Bộ chấp hành; 4- Nguồn (ắc quy); 5- Xilanh chính; 6- Xilanh bánh xe; 7- Bàn đạp phanh Hình 2- Sơ đồ cấu tạo bố trí phận HT phanh ABS xe Hình 3- Sơ đồ bố trí phận HT phanh ABS Các thiết bị chống bó cứng phanh ABS đại gồm máy tính (CPU), cảm biến tốc độ bánh, bơm van thủy lực Trong trường hợp phanh gấp, CPU nhận thấy hay nhiều bánh có tốc độ quay chậm mức quy định so với bánh lại, thơng qua bơm van thủy lực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (q trình nhả), giúp bánh xe khơng bị chết cứng (hay gọi “bó”) Tình trạng hoạt động ABS hiển thị qua đèn báo bảng điều khiển, sáng lên bật chìa khóa khởi động tắt sau máy nổ 2-3 giây Nếu đèn tiếp tục sáng động hoạt động, tức hệ thống có trục trặc, cần kiểm tra Hệ thống chống bó phanh (ABS) làm việc hệ thống phanh thơng thường, hệ thống ABS hỏng phanh xe hoạt động bình thường Trong hầu hết trường hợp, phanh xe sử dụng chủ yếu ABS sử dụng đoạn đường trơn trượt hay phanh gấp, lái xe dẫm mạnh lên chân phanh làm cho phanh bị bó lại Nếu xe khơng có ABS, đạp phanh nhiều lần để tránh phanh xe bị bó lại Nếu xe có hệ thống ABS, phải giữ nguyên chân phanh với lực không đổi hệ thống ABS tự hoạt động Khi phanh bị bó đoạn đường trơn trượt phanh gấp, lái xe lái xe xoay theo quán tính Hệ thống ABS ngăn cho bánh xe khơng bị bó lại giữ cho xe đường thẳng Nếu xe lắp đặt ABS bốn bánh, lái xe đồng thời giữ lực tay lái tránh tối đa va chạm - ECU điều khiển trượt: Bộ phận xác định mức trượt bánh xe mặt đường dựa vào tín hiệu từ cảm biến, điều khiển chấp hành phanh Gần đây, số kiểu xe có ECU điều khiển trượt lắp chấp hành phanh - Bộ chấp hành phanh: Bộ chấp hành phanh điều khiển áp suất thuỷ lực xilanh bánh xe tín hiệu ECU điều khiển trượt - Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc độ phát tốc độ bánh xe truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt Ngồi ra, táp lơ điều khiển có: - Đèn báo táp-lơ: Đèn báo ABS, ECU phát thấy trục trặc ABS hệ thống hỗ trợ phanh, đèn bật sáng để báo cho người lái Đèn báo hệ thống phanh, đèn sáng lên đồng thời với đèn báo ABS, báo cho người lái biết có trục trặc hệ thống ABS EBD - Công tắc đèn phanh: Công tắc phát bàn đạp phanh đạp xuống truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt ABS sử dụng tín hiệu cơng tắc đèn phanh Tuy nhiên dù khơng có tín hiệu cơng tắc đèn phanh cơng tắc đèn phanh bị hỏng, việc điều khiển ABS thực lốp bị bó cứng Trong trường hợp này, việc điều khiển bắt đầu hệ số trượt trở nên cao (các bánh xe có xu hướng khố cứng) so với cơng tắc đèn phanh hoạt động bình thường - Cảm biến giảm tốc: có số loại xe Cảm biến giảm tốc cảm nhận mức giảm tốc xe truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt Bộ ECU đánh giá xác điều kiện mặt đường tín hiệu thực biện pháp điều khiển thích hợp Nguyên lý làm việc chống hãm cứng phanh ABS Trong tính tốn động học q trình phanh ơtơ thường sử dụng giá trị hệ số bám cho Các hệ số xác định thực nghiệm theo phương pháp kéo bánh xe bị hãm cứng hoàn toàn, nghĩa bánh xe bị trượt lê 100% Trong trình phanh ô tô thường xảy trượt bánh xe tương mặt đường, mà hệ số bám bánh xe với mặt đường lại phụ thuộc nhiều độ trượt này, làm ảnh hưởng đến chất lượng phanh Sự khác tỷ lệ tốc độ xe tốc độ bánh xe gọi “hệ số trượt” Khi chênh lệch tốc độ xe tốc độ bánh xe trở nên lớn, quay trượt xảy lốp mặt đường Điều tạo nên ma sát cuối tác động lực phanh làm chậm tốc độ xe Mối quan hệ lực phanh hệ số trượt hiểu rõ qua đồ thị (hình 4) Lực phanh khơng tỷ lệ với hệ số trượt, đạt cực đại hệ số trượt nằm khoảng 10-30% Vượt 30%, lực phanh giảm dần Do đó, để trì mức tối đa lực phanh, cần phải trì hệ số trượt giới hạn 10-30% thời điểm Hình 4: Đồ thị Ngồi ra, cần phải giữ lực quay vòng mức cao để trì ổn định hướng Để thực điều này, người ta thiết kế hệ thống ABS để tăng hiệu suất phanh tối đa cách sử dụng hệ số trượt 10-30% điều kiện mặt đường, đồng thời giữ lực quay vòng cao tốt để trì ổn định hướng Trên mặt đường trơn có hệ số ma sát thấp đường có nhựa ướt, nước mưa qng đường phanh tăng lên so với mặt đường có trị số ma sát cao, nên có ABS tác động, phải giảm tốc độ chạy mặt đường Trên đường thơ nhám, sỏi tác động ABS dẫn đến quãng đường hãm dài xe không lắp ABS Ngoài ra, tiếng động độ rung phát sinh tác động ABS báo cho người lái biết ABS hoạt động Nhiệm vụ ABS giữ cho bánh xe trình phanh độ trượt thay đổi giới hạn hẹp quanh giá trị độ trượt tối ưu, đảm bảo tính ổn định hướng tính dẫn hướng tốt phanh, nghĩa đảm bảo chất lượng phanh tốt Để giữ cho bánh xe làm việc vùng độ trượt quanh giá trị độ trượt tối ưu không dẫn tới tượng hãm cứng bánh xe phanh cần phải điều chỉnh áp suất mơi chất (chất lỏng chất khí) dẫn đến cấu phanh Việc điều chỉnh tiến hành theo nguyên lý khác sau đây: - Theo gia tốc chậm dần bánh xe phanh - Theo giá trị độ trượt cho trước - Theo giá trị tỷ số vận tốc góc bánh xe với gia tốc chậm dần Các chế độ làm việc phanh ABS (hình 5) Hình 5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh ABS a- Chế độ phanh bình thường: Chế độ ABS khơng hoạt động, lúc hệ số trượt nhỏ 10%, áp suất dầu phanh từ xilanh đến thẳng xilanh bánh xe thơng qua thủy lực Ở chế độ ECU khơng cung cấp tín hiệu điện cho cuộn dây van điện từ, van 1, 2, đóng lò xo hồi vị van Cửa van A mở nối thông dẫn động dầu phanh từ xilanh đến xilanh Cửa B van bị đóng lại van hồi vị đóng khơng cho dầu phanh bơm bình chứa dầu (bơm dầu khơng hoạt động) Khi nhả bàn đạp phanh dầu qua cửa A van hồi vị trở xilanh b- Chế độ phanh khẩn cấp Khi phanh khẩn cấp bánh xe có nguy bị hãm cứng bị trượt lê Để tránh tình trạng nạy giữ cho bánh xe làm việc độ trượt tối ưu, ECU cấp tín hiệu điều khiển thủy lực (bộ chấp hành) tiến hành liên tục theo chu kỳ pha làm việc sau: - Pha giảm áp suất dẫn động phanh Khi độ trượt bánh xe với mặt đường lớn 30% ECU cấp dòng điện mức cao khoảng 5A cho cuộn dây van điện từ để tạo từ trường đủ mạnh để thắng lực cản lò xo hồi vị Lúc van điện từ chuyển dịch để đóng cửa A mở cửa B Dầu phanh khơng thể từ xilanh đến xilanh bánh xe Dầu phanh bánh xe áp xuất cao thoát qua cửa B chảy thùng chứa, nhờ có bơm điện hoạt động chuyển dầu ngược xilanh - Pha giữ áp suất cố định dẫn động phanh Khi cảm biến vận tốc góc báo hiệu cho ECU tốc độ bánh xe đạt mức lý tưởng (tức độ trượt đạt lý tưởng) Thì ECU cung cấp dòng điện mức trung bình khoảng 2A cho cuộn dây van điện từ, tạo từ trường cân lực hồi vị lò xo hai cửa A B Các A B đóng, lúc dầu phanh giữ nguyên trạng thái, không di chuyển xilanh khơng trở bình chứa Lúc dầu phanh xilanh giữ cố định để trì mức giảm tốc bánh xe giữ cho độ trượt giá trị hợp lý - Pha tăng áp suất dẫn động phanh Khi vận tốc góc bánh xe tăng lên hệ số trượt nhỏ 10% cần tăng cường áp suất xilanh để tiến hành trình phanh tiếp tục, lúc ECU khơng cung cấp điện vào cuộn dây van điện từ, cửa A mở B đóng để xilanh thơng với xilanh dầu phanh từ xilanh đến xilanh Bơm điện hoạt động bình thường, cung cấp nguồn điện 12V với mục đích thường trực để đáp ứng nhu cầu càn chuyển sang pha giảm áp suất Chú ý: Ba pha phanh khẩn cấp lặp lặp lại theo chu kỳ bánh xe dừng hẳn trình phanh bánh xe không bị trượt lê, tức không bị hãm cứng Xây dựng mơ Để nhìn trực quan trình làm việc phanh ABS, sử dụng phần mềm Flash mô số vấn đề sau: - Mô cấu phanh bánh xe (loại phanh đĩa) - Mơ chế độ phanh bình thường - Mô chế độ phanh khẩn cấp với chu kỳ pha làm việc sau: + Chế độ phanh khẩn cấp, pha giảm áp suất ECU có cung cấp tín hiệu điện: mức cao (5A) Van điện: từ đóng cửa A mở cửa B Bơm điện: hoạt động Bộ thủy lực: giảm áp suất + Chế độ phanh khẩn cấp, pha giữ áp suất ECU có cung cấp tín hiệu điện: Mức trung bình (2A) Van điện từ: đóng cửa A đóng cửa B Bơm điện: hoạt động Bộ thủy lực: giữ cố định áp suất + Chế độ phanh khẩn cấp, pha tăng áp suất ECU có cung cấp tín hiệu điện: mức thấp = A Van điện từ: mở cửa A đóng cửa B Bơm điện: hoạt động Bộ thủy lực: tăng áp suất III- KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, nhóm sinh viên chúng em gặt hái kiến thức bổ ích thiết thực Nhưng quan trọng giúp cho thân chúng em có phong cách kinh nghiệm nghiên cứu khoa học, từ đánh thức lòng say mê học hỏi, nghiên cứu, tự nghiên cứu tự học suốt đời Kết nghiên cứu đề tài nguồn tư liệu bổ ích giúp cho sinh viên khóa sau dễ dàng tiếp cận mở rộng thêm nguồn kiến thức khoa học công nghệ đại hệ thống phanh xe ôtô Mặc dù cố gắng nghiên cứu, học hỏi, tìm tòi để thực đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong thầy giáo bạn cho ý kiến đóng góp để đề tài hoàn thiện tốt IV- TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Nguyễn Hữu Cẩn - Phanh ôtô - Nxb khoa học kỹ thuật - 2004 2- Hoàng Đình Long - Kỹ thuật sửa chữa ơtơ - Nxb Giáo dục - 2006 3- SAE HANDBOOK volume Parts and compnents - 1994 4- http://www.caronline.com.vn/html/news_detail.php/He-thong-phanh-ABS 10 ... phanh gấp, lái xe dẫm mạnh lên chân phanh làm cho phanh bị bó lại Nếu xe khơng có ABS, đạp phanh nhiều lần để tránh phanh xe bị bó lại Nếu xe có hệ thống ABS, phải giữ nguyên chân phanh với lực... bó phanh (ABS) làm việc hệ thống phanh thơng thường, hệ thống ABS hỏng phanh xe hoạt động bình thường Trong hầu hết trường hợp, phanh xe sử dụng chủ yếu ABS sử dụng đoạn đường trơn trượt hay phanh. .. thống ABS tự hoạt động Khi phanh bị bó đoạn đường trơn trượt phanh gấp, lái xe lái xe xoay theo qn tính Hệ thống ABS ngăn cho bánh xe khơng bị bó lại giữ cho xe đường thẳng Nếu xe lắp đặt ABS bốn