ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Ô TÔ

1 ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LY HỢP 1.1 CÁC YÊU CẦU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN LY TỰ ĐỘNG LY HỢP 1.1.1 Sự cần thiết ly hợp Ly hợp cấu có nhiệm vụ cắt nối dòng truyền lực từ động đến bánh xe chủ động ô tô theo yêu cầu điều khiển Sự cần thiết ly hợp ô tô lý sau đây: - Khi khởi hành, ô tô thay đổi trạng thái từ đứng yên sang chuyển động với qn tính lớn Vì động không đủ sức để kéo ô tô chuyển động mà phải có ly hợp để thực trình tăng tốc cách từ từ - Khi chuyển số (đối với hộp số có cấp), tốc độ ô tô thay đổi tương ứng với tỷ số truyền gài có chênh lệch tốc độ góc lớn phần tử chủ động bị động hộp số Nếu khơng có ly hợp để tách động khỏi hệ thống truyền lực q trình chuyển số khó khăn, gây tải trọng động va đập mạnh - Khi phanh, để giảm tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực để ô tô dừng lại nhanh, cần có ly hợp để cắt dòng cơng suất từ động truyền đến bánh xe - Trong q trình làm việc tơ, ly hợp cần thiết để đảm bảo cho tơ chuyển động với tốc độ nhỏ động không bị chết máy tải - Nhờ trượt mình, ly hợp cấu an toàn, tránh cho hệ thống truyền lực khỏi tải trọng động lớn xuất vận hành Như ly hợp cấu khơng thể khơng có tơ 1.1.2 u cầu phải giảm nhẹ việc điều khiển ly hợp Sự có mặt ly hợp ô tô đương nhiên làm cho thao tác người lái trình điều khiển xe, thao tác để đóng mở ly hợp - Việc điều khiển ly hợp ô tơ tải trọng lớn đòi hỏi người lái phải tác dụng lực vật lý lớn nên tăng cường độ lao động mức độ mệt mỏi - Việc điều khiển ô tô điều kiện đường xấu, tăng tốc, vượt dốc hay chuyển động điều kiện đường thành phố đơng người, đòi hỏi người lái phải thường xuyên tác dụng lên bàn đạp ly hợp chuyển số Điều dẫn đến mệt mỏi, làm giảm suất lao động tính an tồn chuyển động ô tô Theo số liệu thống kê, ô tô chuyển động điều kiện thành phố, km đường chạy người lái cần thực khoảng 10 lần đóng mở ly hợp - Việc tăng nhanh ô tô du lịch dung tích nhỏ nhỏ theo phát triển điều kiện kinh tế xã hội, làm tăng số lượng lái xe nghiệp dư có trình độ tay nghề khơng cao Khi khơng có hệ thống điều khiển tự động, người lái điều khiển ly hợp theo kinh nghiệm trình độ mình, nên khó khăn cho người lái có tay nghề khơng cao việc điều khiển tơ Do đó, nảy sinh yêu cầu: ô tô phải đơn giản điều khiển Tất lý dẫn đến yêu cầu: phải giảm nhẹ đơn giản hóa việc điều khiển ly hợp ô tô để tăng suất làm việc, tăng tính an tồn chuyển động, làm cho số đông lái xe nghiệp dư sở hữu xe riêng điều khiển xe dễ dàng mà khơng u cầu cao trình độ 1.1.3 Các phương pháp giảm nhẹ việc điều khiển ly hợp Để giảm nhẹ việc điều khiển ly hợp ô tô người ta thường dùng hai phương pháp sau: - Dùng trợ lực cho điều khiển ly hợp xe tải trọng lớn - Tự động hóa q trình điều khiển ly hợp Để tự động hóa việc điều khiển ly hợp, giá trị lực ép ly hợp cần thiết kế cho thay đổi cách tự động theo số vòng quay động chế độ làm việc tơ Để thực u cầu sử dụng cấu mở ly hợp loại dẫn động khí, chân khơng, khí nén, thủy lực hay điện từ mà tùy theo số vòng quay động cơ: giá trị lực ly tâm, độ chân không, áp suất khí nén hay chất lỏng dẫn động mở ly hợp cường độ dòng điện cuộn dây cấu điện từ thay đổi tương ứng Khi dùng phương pháp tự động hóa điều khiển ly hợp, lúc ly hợp điều khiển không cần tham gia người lái mà phụ thuộc vào điều kiện chuyển động Tự động hóa điều khiển ly hợp phương tiện hiệu để đơn giản giảm nhẹ điều khiển tơ Nó có ý nghĩa đặc biệt người lái có trình độ khơng cao lúc tơ hai bàn đạp bàn đạp ga bàn đạp phanh 1.1.4 Yêu cầu hệ thống điều khiển tự động ly hợp Để xác định yêu cầu hệ thống điều khiển tự động ly hợp ta tiến hành phân tích làm việc ly hợp theo mơ hình hình J1 Je e 1 Me M M1 Trên hình ký hiệu có ý nghĩa sau: Me : Mơmen xoắn động cơ; M1 : Mômen truyền qua ly hợp; M : Mômen cản chuyển động đường; e, 1 : Tốc độ góc phần chủ động bị động ly hợp; Je : Mơmen qn tính tất chi tiết liên quan qui dẫn trục chủ động ly hợp; J1 : Mômen quán tính tất chi tiết liên quan khối lượng chuyển động tịnh tiến ô tô qui dẫn trục bị động ly hợp Chế độ làm việc ly hợp phụ thuộc vào quan hệ mômen M e, M1, M, Je J1: - Để đảm bảo khởi hành tăng tốc ô tô êm dịu, tức với gia tốc d1 / dt nhỏ, cần đảm bảo điều kiện: d1 M − M  = có giá trị nhỏ dt J1 Khi khởi hành ô tô, 1 = e > 0, tức khởi hành ô tô xảy với trượt ly hợp giá trị M1 > M chút • Sau tăng tốc tơ, để tránh q nóng mài mòn, ly hợp cần phải làm việc khơng có trượt, tức cần phải đảm bảo cho 1 = e Để thực điều này, trình tăng tốc tơ cần phải để giá trị d1 d e  trường hợp này, chế độ chuyển động ổn định dt dt đảm bảo đẳng thức 1 = e Các yêu cầu thực được, q trình tăng tốc tơ, giá trị M1 tăng lên từ từ để đảm bảo cho hiệu M1 - M tăng Me M1 giảm • Để đảm bảo cho ly hợp làm việc không trượt cần thiết trì điều kiện M1 > Me • Chế độ chuyển động ổn định tô đặc trưng tốc độ ô tô số vòng quay động khơng đổi đạt Me = M Tùy theo quan hệ mơmen chế độ tải, ly hợp làm việc lâu dài với trượt Khảo sát ly hợp mà giá trị mơmen truyền được, tăng lên theo số vòng quay trục khuỷu động (đặc tính ly tâm) Giả thiết rằng: số vòng quay động không đổi, giá trị M không phụ thuộc vào việc ly hợp làm việc có bị trượt hay không, tức không phụ thuộc vào trạng thái trượt ly hợp Trên hình … biểu diễn đường cong mômen xoắn động M e (với độ mở bướm ga  xác định), mômen M1 truyền ly hợp phụ thuộc vào số vòng quay động đường thẳng tương ứng với giá trị mômen cản M khác - Khi M =M1 , chế độ chuyển động ổn định tơ tương ứng với số vòng quay n1 mà đường Me cắt đường thẳng (1) điểm a Mômen ly hợp M1 lớn giá trị Me1, trượt ly hợp không xảy - Với gia tăng M, tốc độ quay trục khuỷu động tương ứng với chế độ chuyển động ổn định ô tô giá trị mômen M giảm Giá trị cực đại M (đường thẳng 2) mà ly hợp làm việc mà khơng bị trượt, không vượt giá trị Me2 = M12 tương ứng với trường hợp Me2 = M12 = M2 (điểm b) M1 M (Kg.m) Me M1 Me  b b a a 2 M  M  M  M  M  M  M  M (Kg.m) 800 1200 1600 n2 n 2000 2400 n (vg/ph) 400 800 1200 n0 1600 2000 n (vg/ph) - Sự tăng mơmen cản (ví dụ đến giá trị M3) khơng làm giảm số vòng quay trục khuỷu, n e giảm thấp giá trị n2 mơmen động Me lớn mơmen M1, điều làm tăng tốc trục khuỷu đến giá trị n2 Mặt khác, M > M12 tơ chuyển động chậm dần số vòng quay trục bị động tương ứng giảm Như vậy, M > M2 tốc độ chuyển động ô tơ giảm số vòng quay động khơng đổi, điều xảy nhờ trượt ly hợp Khi ly hợp trượt, tốc độ tơ giảm giá trị mômen cản M  giảm chút lực cản ô tô giảm giảm tốc độ Nếu giá trị M, giảm tốc độ chuyển động, giảm đến giá trị M2, chế độ chuyển động ổn định ô tô (với tốc độ không đổi) xác lập lại Me2 = M12 = M2, ly hợp trường hợp làm việc với trượt Chế độ làm việc có khả xảy nhiều giá trị M3 M2 khác không nhiều, M3 lớn M2 nhiều làm dừng tơ Để tránh điều đó, người lái tăng độ mở bướm ga để chuyển sang đặc tính động với mơmen xoắn lớn Cần phải ý rằng, ly hợp ma sát với đặc tính ly tâm, giá trị mơmen M1 thường phụ thuộc khơng vào số vòng quay trục chủ động, mà phụ thuộc vào giá trị độ trượt Khi ly hợp làm việc với trượt, đệm ma sát bị đốt nóng làm giảm hệ số ma sát mơmen truyền Vì thế, sau ly hợp bắt đầu trượt, số vòng quay trục chủ động khơng đổi, giá trị mômen M1 giảm chút, làm cho ô tô chuyển động chậm lại nhanh Như vậy, ly hợp làm việc với trượt, giá trị M1 M (do V giảm) đồng thời giảm Nếu với tốc độ V > 0, đẳng thức M1 = M đảm bảo tơ chuyển động ổn định với trượt ly hợp Nếu giảm M1 xảy nhanh giảm M để tránh bị dừng tơ người lái cần phải tăng ga để tăng số vòng quay trục chủ động ly hợp tương ứng giá trị M1 tăng lớn M Khả ly hợp làm việc bị trượt thời gian kéo dài tăng lên lớn giá trị M1 tăng theo tăng độ trượt (hình ) - Khi giá trị M < M1 (ví dụ M = M0) tương ứng với số vòng quay n = n2 mà M11 > M0 - Sự trượt ly hợp không xảy M = M1, trường hợp đường thẳng M1 cắt đường cong Me = f(n) điểm a, mà đường cong M11 = f(n) (đường cong ứng với độ trượt S = 0) qua - Nếu M tăng lên, ví dụ đến giá trị M2 ô tô chuyển động ổn định với điều kiện: đường cong mômen ly hợp phải qua điểm  (trên hình …) ứng với độ trượt S = S2 Các giá trị khác M nằm giới hạn từ M2 đến M3 cho phép ô tô chuyển động ổn định với trượt ly hợp phụ thuộc vào giá trị M, độ trượt thay đổi từ đến 100% Ví dụ, M = M3 ly hợp làm việc ổn định với độ trượt 100% đường Me = f(n) cắt đường cong điểm b ứng với điều kiện Me3 = M13 = M3 Như vậy, ly hợp với đặc tính ly tâm có quan hệ M1 = f(n,s) nêu làm việc ổn định với độ trượt yêu cầu, điều cần thiết để tơ động tốt với tốc độ nhỏ Tuy vậy, đặc tính M1 = f(n,s) làm tăng khả xảy trường hợp ly hợp làm việc lâu dài với trượt, dẫn đến nóng mài mòn nhanh bề mặt làm việc Các ly hợp thủy lực ly hợp điện từ - bột ly hợp có đặc tính dạng M1 = f(n,s) nói Đối với ly hợp điện từ - bột thay đổi độ trượt S ảnh hưởng đến giá trị M1 nhiều so với ly hợp thủy lực Ngoài chế độ chuyển động ổn định mô tả trên, ly hợp làm việc với trượt cần trì tốc độ chuyển động V xác định (ví dụ: chuyển động xuống dốc) Số vòng quay trục khuỷu tương ứng với tốc độ ly hợp làm việc không trượt thấp giá trị n mà đẳng thức M e = M1 = M thỏa mãn Trong trường hợp này, người lái bắt buộc phải thường xuyên tác dụng lên bàn đạp ga: lúc tăng lúc giảm ga, ly hợp làm việc với trượt thời gian dài Khả xảy trường hợp ly tâm làm việc lâu dài với trượt với ly hợp có đặc tính M1 = f(n,s) bất kỳ, với điều kiện: số vòng quay nhỏ đường cong M1 = f(n,s) ly hợp phải nằm đường cong Me = f(n) Qua phân tích thấy, hệ thống điều khiển tự động ly hợp phải đáp ứng yêu cầu sau sau: • Khi gài số truyền thấp, cần phải làm để mômen M truyền ly hợp vùng số vòng quay xác định trục khuỷu (bắt đầu từ số vòng quay không tải) nhỏ mômen xoắn động Me, giao điểm đường M1 = f(n) Me = f(n) (khi mở hết bướm ga) tương ứng với số vòng quay no trục khuỷu, mà động tạo mơmen xoắn gần với mơmen xoắn max Yêu cầu nhằm đảm bảo khả khởi hành tơ đường dốc Ở số vòng quay trục khuỷu n > no, mômen M1 cần lớn Me để tránh cho ly hợp khỏi bị trượt • Khi gài số truyền cao, để tránh khả trượt lâu dài ly hợp, giao điểm đường cong M1 = f(n) Me = f(n) cần phải dịch phía số vòng quay nhỏ động • Để đảm bảo động tơ tốc độ nhỏ, ly hợp cần có khả làm việc với trượt bướm ga cố định góc mở nhỏ • Sau chuyển số, đặc biệt từ số cao xuống số thấp, để tránh gây giật ô tô đóng ly hợp, hệ thống tự động cần sơ làm đồng tốc độ phần tử chủ động bị động ly hợp, đảm bảo cường độ đóng ly hợp cần thiết Để nhận tiêu động lực cao, cường độ đóng ly hợp cần tăng theo góc mở bướm ga • Sự mở ly hợp q trình chuyển số cần thực khoảng thời gian từ 0,15 ÷ 0,25 giây Để thực yêu cầu trên, hệ thống điều khiển tự động ly hợp, việc điều chỉnh mômen truyền ly hợp thực phương sau: - Sau truyền lệnh để đóng ly hợp, giá trị mơmen M (hình) tăng từ từ thời gian t từ đến giá trị max Cường độ tăng mômen M tăng lên tăng độ mở bướm ga  Phương pháp điều chỉnh sử dụng hệ thống BCR đặt ô tô Renault – 4CV, hệ thống Kulomat ô tô Opel-Capital Volkswagen - Giá trị mômen M1 không phụ thuộc vào số vòng quay động tăng theo góc mở bướm ga  (hình) Phương pháp điều chỉnh sử dụng hệ thống Bendix-Aviasen Electromatic M (Kg.m) 10 M (Kg.m) 1 2 Me 1 2 1 3 2 M1 3 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 S 400 800 1200 1600 2000 n (vg/ph) - Giá trị mômen M1 tăng theo số vòng quay động (hình) Phương pháp điều chỉnh phổ biến sử dụng hệ thống Sakxomat, Olimat, Eger, Newton-Drive, Ximkamatic,… - Giá trị mômen M1 tăng với tăng số vòng quay động góc mở bướm ga (hình) Phương pháp điều chỉnh sử dụng hệ thống Pherlek đặt ô tô Renault-4CV Renault-Dophin Khi khơng có hệ thống điều khiển tự động, sau người lái nhả bàn đạp ly hợp, giá trị mômen M1 lớn giá trị mômen xoắn động Me, nhờ loại trừ khả ly hợp làm việc lâu dài với trượt Tình hình tương tự hệ thống tự động đóng hồn tồn ly hợp xảy khơng phụ thuộc vào số vòng quay động góc mở bướm ga Tuy nhiên hệ thống không đảm bảo khả động ô tô với tốc độ nhỏ, với góc mở bướm ga nhỏ xảy đóng hồn tồn ly hợp với tăng mơmen M đến giá trị cực đại Do đó, làm việc ly hợp với trượt cần thiết để động ô tô Nhược điểm khơng có hệ thống tự động mà thay đổi mơmen M1 điều chỉnh theo góc mở bướm ga số vòng quay động Tuy vậy, hệ thống lại xuất nguy trượt lâu dài ly hợp, chế độ chuyển động xác định ô tô, ly hợp đóng khơng hồn tồn - Tốc độ góc bánh xe lại giảm xuống, gia tốc chậm dần tăng lên, bánh đà lại dịch chuyển sang trái,… Quá trình tiếp diễn theo chu kỳ bánh xe dừng hẳn 4.3.1.2 Dùng với dẫn động thủy lực Hệ thống ABS S.C.S hãng LUCAS – GIRLING xuất thị trường vào năm 1984, ABS hoàn toàn điều khiển khí lắp đặt xe Ford Escort Orion, với dẫn động phanh thủy lực Nó nghiên cứu để lắp cho xe cỡ nhỏ trung bình, bánh trước chủ động dẫn động phanh phân dòng chéo Hình 4.11 sơ đồ bố trí ABS S.C.S Các phanh trước điều khiển riêng rẽ Các phanh sau điều khiển theo phanh bánh xe trước tương ứng Cấu tạo: gồm điều chỉnh áp suất dẫn động truyền đai từ bán trục cầu trước Mỗi điều chỉnh có cảm biến dạng quán tính (bánh đà), bơm thủy lực cụm van thủy lực Hình 4.12 cấu tạo, hình 4.13 sơ đồ nguyên lý điều chỉnh Nguyên lý làm việc: - Giai đoạn phanh bình thường: • Dầu từ xylanh thẳng đến dẫn động qua van (13) mở Van xả (7) đóng Trục dẫn động (1) bánh đà (2) nối với qua ly hợp ma sát (5) quay tốc độ góc Piston bơm (11) bị lò xo ép chặt xuống phía tách khỏi cam (10) Áp suất dẫn động phanh tỷ lệ thuận với lực tác dụng lên bàn đạp - Giai đoạn giảm áp suất (hình 4.15): • Khi bánh xe bị phanh lại → tốc độ trục (1) giảm Bánh đà (2) quay theo quán tính → làm viên bi trượt rãnh nghiêng → tách hai phần ly hợp → bánh đà (2) bị đẩy sang trái → tác dụng lên cần điều khiển (9) → làm cho van xả (7) mở → khoang phía trượt (15) thơng với bình chứa Thanh (15) dịch chuyển lên → làm áp suất phanh giảm xuống van (13) đóng lại → cắt đường thơng dẫn động xylanh Piston (11) lúc bị đẩy lên → tiếp xúc với cam lệch tâm (10) → bơm bắt đầu làm việc Tuy chừng van xả (7) mở bơm làm việc khơng tải - Giai đoạn tăng áp suất (hình 4.16): • Khi tốc độ bánh xe tăng lên bánh đà quay chậm lại → viên bi tụt xuống mặt vát nghiêng → cho phép bánh đà dịch sang phải (về vị trí ban đầu) nối với trục (1) qua đĩa ma sát (5) → van xả (7) lại đóng lại nhờ đòn (9) → bơm làm việc có tải → tạo áp suất ép (15) dịch chuyển xuống → van (13) lại mở → nối thông xylanh với dẫn động Piston (11) lại tách khỏi cam (10) → bơm ngừng làm việc Quá trình phanh lặp lại theo chu kỳ đảm bảo cho bánh xe phanh mức độ trượt tối ưu mà khơng bị hãm cứng hồn tồn Các hệ thống ABS điều khiển khí có ưu điểm là: Đơn giản, giá thành thấp Nhưng có nhược điểm là: Do ma sát quán tính lớn nên độ nhạy Các cảm biến khí khơng thể cung cấp đầy đủ kịp thời thông tin tốc độ quay bánh xe Đồng thời, khối điều khiển khí khơng thể điều khiển phanh hoạt động đủ nhanh để tránh cho bánh xe không bị hãm cứng Vì ABS loại sử dụng giai đoạn đầu, mà công nghệ điện tử chưa phát triển, công nghiệp chưa chế tạo vi xử lý nhỏ gọn, tốc độ cao làm việc bền vững tin cậy xe giá thành thấp 4.3.2 Sơ đồ điều khiển điện tử 4.3.2.1 Dùng với dẫn động khí nén Trên hình 4.17 sơ đồ khối, hình 4.18 phận chấp hành (hay gọi mơdun khí nén) ABS dùng cho dẫn động phanh khí nén điều khiển tín hiệu điện từ khối điều khiển điện tử Bộ phận gồm van cắt nối đường dẫn khí nén, điều khiển rơ le điện từ van phân phối khí nén làm sở van tăng tốc Khi phanh, khơng khí nén từ van phanh, theo đường ống vào khoang A, sau qua khoang B khoang C, ép piston tỷ lệ xuống Piston dịch chuyển xuống tỳ vào van 5, cắt đường thông khoang E với khí Sau mở đường cho khơng khí nén từ bình chứa qua khoang D E đến buồng phanh Nếu bánh xe bắt đầu bị phanh cứng, khối điều khiển điện tử (khơng thể hình 4.18) đồng thời truyền tín hiệu điều khiển đến nam châm điện từ 3, điều khiển chúng đóng van lại mở van Lúc khoang B C nối thơng với khí xảy trình tự động giảm áp suất Khi gia tốc góc bánh xe đạt giá trị đó, khối điều khiển điện tử cắt điện áp truyền đến nam châm điện Do van 6, tác dụng lò xo lại đóng lại bắt đầu pha giữ (duy trì áp suất dẫn động mơmen phanh khơng đổi) Khi gia tốc góc đạt ngưỡng thứ hai, khối điện tử cắt tiếp điện áp nam châm điện từ 2, cho phép van mở nối khoang làm việc C với đường khí nén Sau chu trình lặp lại với lược đồ hình 4.19 4.3.2.2 Dùng với dẫn động thủy lực a Loại khơng tích hợp a1 Giảm áp suất van xả bơm hồi dầu Trên hình 4.20 sơ đồ điển hình ABS khơng tích hợp dùng với hệ thống pahnh cổ điển có xylanh ABS khơng tích hợp loại bổ sung vào hệ thống phanh chuẩn thông thường nên thường gọi ABS “REMOTE” “ADD.ON” Nó có chức chống hãm cứng bánh xe Hệ thống thủy lực bố trí tách biệt với xylanh cổ điển Cấu tạo ABS khơng tích hợp gồm: • Hệ thống phanh chuẩn bình thường • Cảm biến tốc độ bánh xe (Wheel Sensor): loại cảm biến điện từ, để nhận truyền tín hiệu tốc độ bánh xe cho khối điều khiển điện tử • Khối điều khiển điện tử: gọi khối điều khiển phanh chống hãm cứng (CAB: Control Anti – Lock Brake) mô đun điện tử điều khiển phanh (EBCM: Electronic Brake Control Module) Đây não bộ, máy tính trung tâm điều khiển ABS - Bộ điều khiển điện tử nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe →xử lý phát tín hiệu điều khiển khối thủy lực để tăng giảm áp suất phụ thuộc vào gia tốc góc bánh xe → đảm bảo cho bánh xe khơng bị hãm cứng - Ngồi ra, khối điều khiển điện tử thực chức tự kiểm tra (Self Test) cho ngừng chức ABS phát thấy hệ thống có trục trặc → cho phép hệ thống phanh tiếp tục làm việc hệ thống phanh bình thường khơng có ABS • Khối thủy lực: có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất dẫn động phanh theo tín hiệu điều khiển khối điều khiển điện tử để tránh cho bánh xe khỏi bị hãm cứng phanh a2 Giảm áp suất piston đối áp Một ABS khơng tích hợp, điều chỉnh áp suất phanh piston đối áp hệ thống HONDA A.L.B Trên hình 4.36 sơ đồ cấu tạo phần thủy lực hệ thống Hình 4.37 sơ đồ làm việc hệ thống giai đoạn tăng áp suất (phanh bình thường): Người lái tác dụng lên bàn đạp làm piston dịch chuyển → ép dầu từ khoang E xylanh đến khoang A xylanh điều chỉnh → ép piston dịch chuyển sang trái → ép dầu khoang B đến xylanh bánh xe → thực q trình phanh Lúc khoang C thơng với bình chứa van xả mở → khơng có đối áp tác dụng lên piston Hình 4.38 sơ đồ làm việc hệ thống giai đoạn trì áp suất: Lúc van xả điều khiển đóng lại → piston khơng thể dịch chuyển tiếp dù người lái tiếp tục tác dụng lên bàn đạp → kết áp suất dòng phanh thơng với xylanh bánh xe giữ khơng đổi Hình 4.39 sơ đồ làm việc hệ thống giai đoạn giảm áp suất: Lúc van nạp điều khiển mở dầu cao áp từ phía tích bơm dầu vào khoang C → tạo đối áp ép piston dịch chuyển sang phải → áp suất phanh giảm Hình 4.40 sơ đồ tổng thể mạch thủy lực hệ thống Trên hình 4.41 kết cấu phận điều chỉnh áp suất ABS Mỗi xylanh phanh bánh xe có xylanh (mơ đun) điều chỉnh riêng Mỗi xylanh điều chỉnh có lắp công tắc kiểu đội Công tắc làm việc phụ thuộc vào dịch chuyển piston điều chỉnh Trong trường hợp xylanh bị rò rỉ, cơng tắc đóng mạch đèn báo trục trặc Hình 4.42 sơ đồ kết cấu xylanh điều chỉnh Hình 4.43 sơ đồ kết cấu van điện từ Cac van điều khiển khối điều khiển điện tử Hình 4.44 sơ đồ kết cấu bơm dầu Đây dạng piston dẫn động động điện Khi bơm làm việc nén dầu vào tích Khi áp suất đạt giới hạn quy định → cơng tắc áp suất đóng mạch → gửi tín hiệu đến khối điều chỉnh điện tử để điều khiển cắt mạch cung cấp bơm Ngược lại, áp suất giảm giới hạn cho phép → mạch cung cấp bơm lại điều khiển đóng lại → bơm làm việc để tăng áp suất hệ thống Áp suất bình tích dao động giới hạn từ 200 đến 300 bar Bơm ABS HONDA A.L.B có đặc tính kỹ thuật sau: - Cơng suất 200 W - Đường kính piston mm - Hành trình piston 4,5 mm - Lưu lượng bơm 100 cm3/ph b Loại nửa tích hợp Trong hệ thống phanh dùng ABS loại tích hợp, khơng trợ lực để giảm nhẹ lực đạp Xylanh khơng bố trí riêng rẽ mà tích hợp vào kết cấu khối thủy lực thành kết cấu nhỏ gọn với mô đun (cụm) chính: - Xylanh khuếch đại thủy lực - Cụm cao áp bao gồm: bơm tích thủy lực - Cụm điều chỉnh áp suất với van điện từ Hệ thống ABS TEVES MK II hệ thống chế tạo hàng loạt theo kiểu Trên hình 4.46 2.47 sơ đồ bố trí sơ đồ khối hệ thống Trên hình 4.48 phận khối thủy lực Hình 4.49 sơ đồ tổng thể ABS TEVES Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh, piston xylanh (2) ép dầu qua khối thủy lực (8) đến xylanh bánh xe (13) Từ bình chứa (9), cụm bơm thủy lực (4/7) cung cấp dầu cao áp cho tích (5) Cảm biến áp suất (6) – dùng để điều khiển làm việc cụm bơm theo giới hạn áp suất định Khi phanh, chất lỏng cao áp đến dẫn động phanh qua khuếch trợ lực cho người lái Nguyên lý làm việc: Q trình làm việc ABS nửa tích hợp TEVES bao gồm giai đoạn tuân theo nguyên lý chung tất loại ABS khác Nó khác giải pháp điều chỉnh (giữ giảm) áp suất dùng khuếch đại áp suất thay cho trợ lực thông thường - Giai đoạn tăng áp suất: • Người lái tác dụng lên bàn đạp → ép dầu từ xylanh đến xylanh bánh xe trước qua van nạp (thường mở) khối thủy lực • Khi dịch chuyển, bàn đạp phanh đồng thời tác dụng lên trụ trượt van phân phối → mở đường thông cho dầu cao áp từ tích đến xylanh bánh xe sau 10 qua van nạp (bánh sau) thường mở điều chỉnh lực phanh 11 • Chất lỏng cao áp tác dụng lên piston khuếch đại thủy lực → tạo lực phụ hỗ trợ người lái ép piston xylanh • Các van xả van điện từ lúc đóng - Giai đoạn giữ áp suất: • Khi phát thấy, giả sử bánh sau có khả bị hãm cứng → điều khiển điện tử phát tín hiệu cho đóng van nạp dòng sau lại → bắt đầu giai đoạn giữ cho áp suất cho dòng sau (hình 4.51) Do sơ đồ kênh cảm biến, nên áp suất xylanh bánh xe sau xác định theo nguyên tắc “Select low” (tính tốn áp suất theo bánh xe có hệ số bám thấp hơn) • Để tránh hãm cứng bánh xe trước → điều khiển điện tử cho đóng van nạp dòng trước lại → cắt đường thơng với xylanh - Giai đoạn giảm áp suất: • Nếu thấy bánh xe sau khả bị hãm cứng, ABS thực giai đoạn giảm áp suất cho dòng sau → cách cho mở van xả dòng sau (thường đóng) (hình 4.52) → nối thơng dòng sau với bình chứa → cho chất lỏng cao áp hồi vùng áp suất thấp → áp suất dòng sau giảm Khi nguy hãm cứng bánh xe khơng → hệ thống lại bắt đầu chu trình tăng áp suất • Nếu thấy bánh xe trước (giả sử bánh phải) nguy bị hãm cứng → điều khiển điện tử cho mở van dòng phanh tương ứng → nối thơng với bình chứa Sau tiếp tục điều khiển van điện từ mở → cho dầu cao áp vào từ khuếch đại vào khoang A xylanh (hình 4.53) Độ chênh áp khoang A khoang B tác dụng lên van C piston xylanh với lò xo → ép đóng chặt lên đế van Khi nguy hãm cứng bánh xe loại trừ → van xả lại đóng lại vàn nạp mở • Do áp suất khoang B giảm xuống → áp suất khoang A tác dụng làm van piston xylanh mở → nối thơng khoang A với khoang B dòng phanh bánh xe trước → cho chất lỏng từ khoang A vào dẫn động bù cho lượng dầu xả bình chứa Khi áp suất hai khoang A B đạt đến trạng thái cân → van piston đóng lại, van điện từ đóng lại → hệ thống lại trở giai đoạn tăng áp suất chu trình (hình 4.54) Bảng … Trạng thái van điện từ trình làm việc ABS Bánh xe trước phải trái Điều kiện phanh + Phanh bình thường Van Van nạp xả M Đ M Van Bánh xe sau Van Van nạp xả Đ M Đ Đ Đ Đ Đ M Đ Đ Đ M M Đ Đ M Đ Đ Đ Đ M Đ ĐT + Bánh xe sau: - Nguy hãm cứng bánh xe - Vẫn nguy bị hãm cứng - Nguy hãm cứng loại bỏ + Bánh xe trước - Nguy hãm cứng bánh xe - Vẫn nguy bị hãm cứng Đ M M M Đ - Nguy hãm cứng loại M Đ M M Đ bỏ c Loại tích hợp ABS loại tích hợp ABS hệ thứ Khác với hệ thống trước, ABS tích hợp: - Xylanh thay phân phối kép - Bình chứa, phân phối van điện từ tích hợp thành cụm gọi khối tạo áp suất phanh, đảm bảo đồng thời chức phanh bình thường chức chống hãm cứng bánh xe c1 Cấu tạo Trên hình 4.74 sơ đồ cụm ABS tích hợp hãng BENDIX, bao gồm: - Khối tạo áp suất phanh (Group de Pression de Freinage – G.P.F.) gồm: • Bình chứa (1) • Bộ phân phối (2) • Các van điện từ (3) - Khối cung cấp chất lỏng cao áp hay bơm điện (Group Electro Pomp – G.E.P.), gồm: • Bơm (4) • Mơ tơ dẫn động bơm (5) • Bộ tích (6) • Các cảm biến áp suất - Khối điều khiển điện tử, gồm: • Máy tính (bộ vi xử lý) • Các cảm biến tốc độ bánh xe • Các đèn tín hiệu kiểm tra theo dõi c2 Nguyên lý làm việc Hình 4.75 sơ đồ khối ABS BENDIX Nguyên lý làm việc hệ thống tuân theo nguyên lý chung ABS giai đoạn giữ áp suất Hình 4.76 sơ đồ hệ thống chưa làm việc: lúc van nạp phân phối đóng → khơng cho dầu cao áp từ tích vào dẫn động Tất van điện từ trạng thái mở - Giai đoạn tăng áp suất (hình 4.77): • Người lái tác dụng lên bàn đạp → qua lò xo → đẩy trụ trượt phân phối dịch chuyển → mở van nạp phân phối → cho dầu cao áp từ tích vào dòng dẫn động phanh Các van điện từ cửa mở Van By-pass 10 → mở nhờ lò xo → dầu phanh tự qua van đến dòng phanh sau - Giai đoạn ABS làm việc (hình 4.78): • Giả sử bánh xe trước bên phải có nguy bị hãm cứng → điều khiển điện tử phát lệnh cho đóng van tương ứng lại (hình 4.78a-2) → buộc dầu phanh phải qua tiết lưu để đến xylanh bánh xe → tốc độ tăng áp suất giảm • Nếu bánh xe nguy bị hãm cứng → Bộ điều khiển điện tử tiếp tục cho đóng van cửa mở lại van cửa (đã đóng giai đoạn trước) → nối trực tiếp dòng phanh trước bên phải với bình chứa → áp suất phanh giảm nhanh (hình 4.78a-3) → bánh xe tăng tốc nhẹ nguy hãm cứng chưa hết → Bộ điều khiển điện tử lại cho đóng van cửa để giảm tốc độ giảm áp suất (hình 4.78a-4) → lúc muốn bình chứa dầu phải qua tiết lưu (8) • Giả sử bánh sau bên phải có nguy bị hãm cứng → Bộ điều khiển điện tử cho đóng van cửa tương ứng lại → cho chất lỏng hồi bình chứa → độ chênh áp van 10 đóng lại cắt đường thơng phân phối dòng phanh sau → áp suất dòng sau giảm nhanh (hình 2.78b-2) → bánh xe tăng tốc → điều khiển điện tử lại kích hoạt van cửa → cho nối đường thơng phân phối dòng phanh sau qua tiết lưu, cắt đường hồi từ phanh sau bình chứa → áp suất dòng sau tăng chậm (hình 2.78b-3) SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ABS: HỆ THỐNG CHỐNG TRƯỢT QUAY ASR (ACCELERATION SLIP REGULATION) 5.1 KHÁI NIỆM Trên mặt đường trơn, đất mềm (bùn, băng, tuyết, nước, …) bánh xe truyền lực kéo lớn khí: khởi hành, tăng tốc leo dốc … bánh xe chủ động bị trượt quay - Nếu bánh xe chủ động bị trượt quay xe không chuyển động bánh xe tìm bề mặt có hệ số bám đủ lớn - Nếu bánh chủ động bánh trước tính điều khiển dẫn hướng xấu bị bánh xe khơng tiếp nhận lực ngang - Ngồi trượt quay gây mòn lốp tương tự trượt lết phanh Để khắc phục tượng cần sử dụng hệ thống chống trượt “Acceleration Slip Regulation” viết tắt ASR Để chống trượt quay bánh xe truyền lực kéo lớn cần phải điều chỉnh giá trị lực kéo cho phù hợp lực bám Như thấy hệ thống ASR có logic làm việc thành phần cấu tạo phần giống ABS (cảm biến tốc độ bánh xe, van điện từ, …), khác chỗ bên điều chỉnh lực phanh bên điều chỉnh lực kéo Vì dùng chung phận giống nhau, bổ sung số phận chức khác vào hệ thống ABS để hệ thống ABS/ASR hồn chỉnh (hình 5.1 hình 4.2) 5.2 NGUN LÝ LÀM VIỆC Để điều chỉnh lực kéo sử dụng hai biện pháp khác chia thành nhóm sau: - Can thiệp vào hệ thống phanh (hình 5.3) - Can thiệp vào hệ thống đánh lửa (hoặc hệ thống phun nhiên liệu) độ mở bướm ga (hình 5.4 5.5) - Kết hợp hai biện pháp (hình 5.6) Khi tác dụng lên bàn đạp ga, người lái làm tăng mômen động Nếu mơmen truyền tồn cho mặt đường xe tăng tốc bình thường Ngược lại, mơmen q lớn vượt q mơmen bám bánh xe bị trượt quay làm giảm tính ổn định điều khiển tơ Khi ASR điều chỉnh vài phần giây độ trượt bánh xe để nhận giá trị hệ số bám max Nó tác dụng đến vị trí bướm ga, đến góc đánh lửa sớm, đến thời gian phun Nó làm xung đánh lửa hiệu chỉnh vị trí cần điều khiển bơm cao áp Nó tạo áp suất dẫn động phanh bánh xe để phanh bánh xe lại mà khơng cần có tác động người lái lên bàn đạp phanh, trường hợp này, ABS cần bổ sung thêm khối thủy lực khác dùng cho ASR Sơ đồ thủy lực hệ thống ABS/ASR kết hợp hình 5.7 - Quá trình phanh bình thường: chất lỏng có áp từ xylanh đến dòng phanh sau qua van đảo chiều (11) van điện từ (7) (8) trạng thái khơng cung cấp - Q trình phanh ABS: van điện từ làm việc theo điều khiển tương ứng với giai đoạn: tăng → giữ → giảm áp suất xylanh phanh bánh xe - Giai đoạn ASR làm việc: Bộ tích thủy lực (15) cung cấp bơm cao áp (14) đưa chất lỏng có áp đến dòng phanh sau qua van đảo chiều (11) lúc cung cấp điện Theo tín hiệu lệnh từ khối điều khiển điện tử, van (7) (8) có trạng thái quen thuộc: mở thông đường cao áp, cắt nối đường thơng bình chứa Bơm đẩy hồi dầu ABS (3) làm việc liên tục phép giảm nhanh áp suất phanh Trong mạch có van hạn chế áp suất điều chỉnh áp suất theo tải trọng Khi điều chỉnh phanh khơng thể cải thiện tình hình phận điều chỉnh động tham gia làm việc - Nguyên lý làm việc phận điều chỉnh động (hình 3.8): • Tùy thuộc vào loại động cơ, điều khiển điện tử can thiệp vào độ mở bướm ga, hệ thống đánh lửa (hoặc) hệ thống phun người lái giữ chân bàn đạp ga Thời điểm đánh lửa trước hết làm muộn Nếu nguy trượt quay còn, xung đánh lửa phun nhiên liệu khử bỏ • Tất hệ thống trở lại bình thường bánh xe có tốc độ quay phù hợp với mặt đường tính điều khiển cần thiết Trong trường hợp sử dụng hệ thống điều chỉnh mômen động cơ, khối điều khiển điện tử ABS tích hợp chung với khối điều khiển đánh lửa điều khiển phun Mạch kiểm tra theo dõi (an toàn) liên tục giám sát chức - Khi ASR kích hoạt phanh hoạt động để điều chỉnh lực kéo, phanh bị nóng làm việc liên tục Vì thế, đồng thời với việc kích hoạt phanh làm việc hệ thống truyền tín hiệu để điều khiển giảm ga, cắt bớt phun nhiên liệu, làm muộn thời điểm đánh lửa, … để giảm công suất động giảm lực kéo - ASR cung cấp cho phanh bánh xe áp suất cần thiết đủ để giảm trượt quay bánh xe Giá trị áp suất phụ thuộc điều kiện đường xá giá trị công suất truyền cho bánh xe chủ động - Nếu hệ thống phanh bị q nóng, chương trình cài đặt bên điều khiển cho hệ thống điều chỉnh lực kéo phanh ngừng làm việc Người lái nên chờ cho phanh nguội sử dụng ga nhỏ lái xe