Hệ thống chống bó cứng phanh ABS

Hệ thống phanh sử dụng trên ôtô là một cơ cấu an toàn quan trọng, nhằm giảm tốc hay dừng xe trong những trường hợp cần thiết. Nó là một trong những bộ phận chính của ôtô, đóng vai trò quyết định cho việc điều khiển ôtô lưu thông trên đường. Chất lượng phanh của ôtô được đánh giá qua hiệu quả phanh (như quãng đường phanh, gia tốc chậm dần khi phanh, thời gian và lực phanh) và đồng thời bảo đảm cho ôtô chạy ổn định khi phanh. Đây là mấu chốt mà các nhà nghiên cứu ôtô luôn quan tâm và tìm giải pháp. Một trong những vấn đề được quan tâm hơn là phanh khi ôtô trên đường trơn hay đường có hệ số bám ϕ thấp sẽ xảy ra hiện tượng trượt lết trên đường do bánh xe sớm bị hãm cứng. Do vậy, quãng đường phanh dài hơn và hiệu quả phanh kém. Hơn nữa, nếu bánh xe bị hãm cứng thì ôtô sẽ mất ổn định gây khó khăn cho việc điều khiển. Trong trường hợp quay vòng, điều này dẫn đến hiện tượng quay vòng thiếu hoặc thừa làm mất ổn định khi quay vòng. Để giải quyết về bài toán phanh, hệ thống phanh chống hãm cứng cho ôtô đã ra đời, gọi là “Anti – lock Braking System” viết tắt là ABS. Ngày nay, ABS đã giữ một vai trò quan trọng không thể thiếu trong các xe hiện hiện đại, đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc đối với phần lớn các nước trên thế giới. Ở thị trường Việt Nam, ngoài một phần lớn các xe nhập cũ đã qua sử dụng, một số lọai xe được lắp ráp trong nước cũng đang trang bị hệ thống này. Tại cuộc hội thảo khoa học “Quản lý – Kỹ thuật trong công tác đăng kiểm phương tiện cơ giới đường bộ – Nha Trang 2000”, các nhà quản lý, khoa học và chuyên gia đầu ngành cũng đã đề xuất đến vấn đề ban hành các tiêu chuẩn quy định về việc sử dụng ô tô có trang bị hệ thống ABS với các mốc thời gian cụ thể. Trước tiên là ô tô khách liên tỉnh, trong tương lai sẽ không dùng ô tô không có trang bị ABS.

Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS GVHD: NGUYỄN HỒNG SƠN A - MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Hệ thống phanh sử dụng ôtô cấu an toàn quan trọng, nhằm giảm tốc hay dừng xe trường hợp cần thiết Nó phận ơtơ, đóng vai trị định cho việc điều khiển ôtô lưu thông đường Chất lượng phanh ôtô đánh giá qua hiệu phanh (như quãng đường phanh, gia tốc chậm dần phanh, thời gian lực phanh) đồng thời bảo đảm cho ôtô chạy ổn định phanh Đây mấu chốt mà nhà nghiên cứu ôtô quan tâm tìm giải pháp Một vấn đề quan tâm phanh ôtô đường trơn hay đường có hệ số bám ϕ thấp xảy tượng trượt lết đường bánh xe sớm bị hãm cứng Do vậy, quãng đường phanh dài hiệu phanh Hơn nữa, bánh xe bị hãm cứng ơtơ ổn định gây khó khăn cho việc điều khiển Trong trường hợp quay vòng, điều dẫn đến tượng quay vòng thiếu thừa làm ổn định quay vịng Để giải tốn phanh, hệ thống phanh chống hãm cứng cho ôtô đời, gọi “Anti – lock Braking System” viết tắt ABS Ngày nay, ABS giữ vai trò quan trọng thiếu xe hiện đại, trở thành tiêu chuẩn bắt buộc phần lớn nước giới Ở thị trường Việt Nam, phần lớn xe nhập cũ qua sử dụng, số lọai xe lắp ráp nước trang bị hệ thống Tại hội thảo khoa học “Quản lý – Kỹ thuật công tác đăng kiểm phương tiện giới đường – Nha Trang 2000”, nhà quản lý, khoa học chuyên gia đầu ngành đề xuất đến vấn đề ban hành tiêu chuẩn quy định việc sử dụng tơ có trang bị hệ thống ABS với mốc thời gian cụ thể Trước tiên ô tô khách liên tỉnh, tương lai khơng dùng tơ khơng có trang bị ABS SVTH: Lớp ĐHOT2 Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS GVHD: NGUYỄN HỒNG SƠN Với xu hội nhập, thị trường ôtô nước ta sôi động, ngày nhiều chủng loại lẫn số lượng Việc khai thác bảo trì sửa chữa quan trọng cho thị trường ôtô nay, nhằm sử dụng khai thác lắp lẫn thay có hiệu tối đa hệ thống nói chung ABS nói riêng Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, chế tạo điều khiển ABS có chức làm việc tối ưu nhằm thay điều khiển xe hư hỏng, giải toán kinh tế khan phụ tùng thị trường cung cấp cho hãng lắp ráp xe Việt nam Đối tượng nghiên cứu giới hạn đề tài Đề tài thực việc cấu tạo, nguyên lý hoạt động ABS loại kênh Không nghiên cứu chế tạo mạch tự chẩn đoán, cấu chấp hành cảm biến Phương pháp nghiên cứu Mục tiêu đề tài nghiên cứu ABS để phục vụ cho việc sửa chữa thay thế, lắp cho tơ có trang bị ABS Phương pháp nghiên cứu phương pháp sưu tầm tài liệu, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, phương pháp thiết kế mạch, phương pháp lập trình vi điều khiển Từ nguồn tài liệu liên quan đến nghiên cứu trình phanh chống hãm cứng, chế tạo mạch điều khiển Sàn lọc, phân tích, tính tốn q trình điều khiển phanh chống hãm cứng Nội dung nghiên cứu Việc nghiên cứu sở lý thuyết trình phanh chống hãm cứng quan trọng, chế độ hoạt động ABS Bên cạnh nghiên cứu hệ thống với ABS SVTH: Lớp ĐHOT2 Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS GVHD: NGUYỄN HỒNG SƠN MỤC LỤC I - Giới thiệu chung: 1.Thế ABS 2.Lịch sử ABS 3.Các loại ABS: II - Cấu tạo nguyên lý hoạt động ABS 2.1 Cấu tạo: 2.1.1 Cảm biến tốc độ (Speed sensors) 10 2.1.3 Bộ chấp hành ABS (Brake actuator) 12 2.1.4 ECU ABS 14 2.1.4.1 Điều khiển tốc độ xe 14 2.1.4.2 Điều khiển rơle 16 2.1.4.3 Chức kiểm tra ban đầu 17 2.1.4.4 Chức chuẩn đoán 17 2.1.4.5 Chức kiểm tra cảm biến 17 2.1.4.6 Chức dự phòng 18 2.2 Nguyên lý hoạt động ABS 18 2.2.1 Hệ số bám (trượt) 18 2.2.2 Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động) 20 2.2.3 Khi phanh gấp (ABS hoạt động) 20 III- ABS kết hợp với hệ thống khác 23 3.1 ABS kết hợp với TRC: 23 3.1.1 Bộ chấp hành phanh TRC 24 Chế độ tăng áp: 29 3.1.2 ECU ABS TRC 31 3.2 ABS kết hợp với BA (Brake assist) 33 3.2.1 Cấu tạo 33 3.2.2 Nuyên lý hoạt động 33 IV Hệ thống phanh khí kiểu tang trống có ABS 36 4.1 Cấu tạo 36 4.2 Nguyên lý hoạt động: 39 V - Hệ thống phanh khí kiểu đĩa ABS 40 5.1 Cấu tạo 40 5.2 Nguyên lý hoạt động: 41 VI- EBS (electronically controlled braking system) hệ thống phanh điện khí nén 41 6.1 Giới thiệu 42 6.2 Cấu tạo 42 6.3 Nguyên lý hoạt động: 46 C- KẾT LUẬN 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 SVTH: Lớp ĐHOT2 Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS GVHD: NGUYỄN HỒNG SƠN B - NỘI DUNG I - Giới thiệu chung: 1.Thế ABS Ở hệ thống phanh thường chức để giảm tốc độ hay dừng xe cách sử dụng loại lực cản Loại thứ lực cản má phanh đĩa phanh loại thứ hai lốp mặt đường Phanh ổn định nhờ vào: Lực cản hệ thống phanh < Lực cản lốp mặt đường Tuy nhiên mối liên hệ bị đảo ngược bánh xe bó cứng bắt đầu trượt: ổn định lái Lực cản hệ thống phanh > Lực cản lốp mặt đường Còn ABS điều khiển áp suất dầu tác dụng lên xylanh bánh xe để ngăn khơng cho bị bó cứng phanh đường trơn hay phanh gấp Nó đảm bảo tính ổn định đẫn hướng q trình phanh, nên xe lái Bảng so sánh hệ thống phanh khơng có ABS hệ thống phanh có ABS Loại đường Tốc độ bắt đầu phanh V, m/s Qng đường phanh Sp, m Có ABS Khơng có ABS Lợi hiệu phanh % Đường bê tông khô 13.88 10.6 13.1 19.1 Đường bê tông ướt 13.88 18.7 23.7 21.1 Đường bê tông khô 27.77 41.1 50.0 17.8 Đường bê tông ướt 27.77 62.5 100.0 37.5 SVTH: Lớp ĐHOT2 Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS GVHD: NGUYỄN HỒNG SƠN 2.Lịch sử ABS Phanh ABS giới thiệu lần vào thập niên 1960 máy bay thương mại Khi máy bay có trọng lượng 50 đáp xuống đường băng bị đóng băng tốc độ 210 km/h, người phi công phanh cách nhịp liên tục bàn đạp phanh máy bay trị giá 20 triệu đô la trượt khỏi đường băng trở thành đống sắt vụn Để khắc phục tượng trên, người ta bắt đầu ứng dụng phanh ABS vào máy bay Với cơng nghệ thời đó, chi tiết phanh ABS lớn đắt tiền ABS sử dụng Hidrô – khí hoạt động khơng tin cậy khơng đủ nhanh tình Điểm bất lợi máy tính thập niên 60 lớn cống kềnh Và khơng có vấn đề ta lắp máy tính điều khiển ABS có kích thước nhỏ máy giặt lên máy bay to nhà để đặt lên ơtơ điều khơng thể Cũng vào thập niên này, người ta chế tạo vi mạch nhỏ hay chip điện tử Vì vậy, máy tính nhỏ hơn, mạnh đời ứng dụng nhiều lĩnh vực Trải qua nhiều thập kỷ, vi xử lý sử dụng nhiều ơtơ cho phép đạt độ xác cao Ngày nay, nhiều hệ thống ôtô trang bị hệ thống điện tử như: hộp số tự động, hệ thống treo,… Hệ thống phanh ABS điều khiển điện tử Bộ điều khiển ABS, gọi ABS ECU (Electronic Control Unit) theo dõi tốc độ bánh xe nhờ vào cảm biến bánh xe Nếu xảy tượng trượt phanh, cảm biến gửi tín hiệu thơng báo cho ECU, ECU điều khiển áp suất dầu phanh đến bánh xe bị trượt thông qua van điện từ (solenoid) bên chia dầu HCU (Hydraulic Control Unit) làm áp suất dầu giảm loại bỏ trượt bánh xe Ngày nay, với phát triển vượt bậc kỹ thuật điện tử, điều khiển tự động phần mềm tính tốn, lập trình cực mạnh cho phép nghiên cứu đưa vào ứng dụng phương pháp điều khiển ABS điều khiển mờ, điều khiển thơng minh, tối ưu hóa trình điều khiển ABS SVTH: Lớp ĐHOT2 Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS GVHD: NGUYỄN HỒNG SƠN Các công ty BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX công ty đầu việc nghiên cứu, cải tiến chế tạo ABS cung cấp cho công ty sản xuất ơtơ tồn giới 3.Các loại ABS: a) Phân loại theo chất tạo áp suất phanh: + Phanh khí + Phanh thủy lực b) Phân loại theo cách bố trí cảm biến: Van điều khiển Cảm biến I, II mạch dẫn động phanh SVTH: Lớp ĐHOT2 Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS GVHD: NGUYỄN HỒNG SƠN c) Phân loại theo chấp hành: + Van điện vị trí có van điều khiển lưu lượng + Van điện vị trí có van điều khiển tăng áp SVTH: Lớp ĐHOT2 Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS GVHD: NGUYỄN HỒNG SƠN + Van điện vị trí có van khí + Van điện vị trí II - Cấu tạo nguyên lý hoạt động ABS SVTH: Lớp ĐHOT2 Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS GVHD: NGUYỄN HỒNG SƠN 2.1 Cấu tạo: Sơ đồ bố trí phận hệ thống xe Đèn báo kết nối Cảm biến tốc độ Cảm biến giảm tốc ECU ABS Bộ chấp hành Công tắc phanh Cảm biến tốc độ Sơ đồ điều khiển phanh hệ thống SVTH: Lớp ĐHOT2 Hệ Th hống Chống g Bó Cứng Phanh P ABS GVH HD: NGUYỄ ỄN HỒNG SƠN 2.1.1 Cảm biến b tốc độ (Speed ( senssors) a) Cấấu tạo Cảảm biến tốcc độ bánh xe x trước sau bao gồm m nam m châm vĩnhh cữu, cuộnn dây lõii từ.Vị trí lắắp cảm biếnn tốc độ hayy rôto cảm biến b n số lượnng rôto cảm biến b thay đổ ổi theo kiểuu xe Dây cáp cảm m biến Đuôi lõi từ Bệ lõi từ Cuộn giây Đầu lõi từ Rôto gắn trêên bán trục b) Hooạt động Vàành ngồi c rơtoo có rănng, nên khii rôto quay,, sinh mộột điện áp xoay x chiều có tần số tỷ ỷ lệ với tốc độ quay củủa rôto n báo choo ABS ECU U biết tốc độộ bánh xe Điiện áp AC Tốc độ cao Tốcc độ thấp 2.1.2 Cảm biến b giảm tốc t (chỉ có vài xe) Viiệc sử dụng g cảm biến giảm tốc chho phép AB BS đo trực tiếp giảm m sốc bánh b xe troong q trìn nh phanh Ví V cho phép p biếết rỏ trrạng tthái c mặt đườ ờng Kết quuả là, mức độ xáác phannh cải thiện để tráánh cho cácc bánh xe khhơng bị bó cứng Cảảm biến giảảm tốc đ gọi cảm biến “G” “ a Cảm biến a) n giảm tốc đặt dọc Cảảm biến giảảm tốc bao gồm hai cặặp đèn LED D photottransistor, m đĩa xẻ rảnh mộột mạch biến đổi tín hiệệu SVTH H: Lớp ĐHOT2 10 ... ĐHOT2 Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS GVHD: NGUYỄN HỒNG SƠN + Van điện vị trí có van khí + Van điện vị trí II - Cấu tạo nguyên lý hoạt động ABS SVTH: Lớp ĐHOT2 Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS. .. hướng q trình phanh, nên xe lái Bảng so sánh hệ thống phanh ABS hệ thống phanh có ABS Loại đường Tốc độ bắt đầu phanh V, m/s Quãng đường phanh Sp, m Có ABS Khơng có ABS Lợi hiệu phanh % Đường... độ xác cao Ngày nay, nhiều hệ thống ôtô trang bị hệ thống điện tử như: hộp số tự động, hệ thống treo,… Hệ thống phanh ABS điều khiển điện tử Bộ điều khiển ABS, gọi ABS ECU (Electronic Control