CHUYÊN ĐỀ AN TOÀN VÀ ỔN ĐỊNH TRÊN Ô TÔ

Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN KHUNG GẦM -o0o - TIỂU LUẬN MƠN HỌC CHUN ĐỀ AN TỒN & ỔN ĐỊNH Ơ TƠ GVHD: GVC.ThS.NGUYỄN VĂN TỒN TP.HCM, tháng 10 năm 2011 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề MỤC LỤC HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE – ABS TRÊN TOYOTA I.TỔNG QUAN II.PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ABS THEO KIỂU ĐIỀU KHIỂN III.CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA ABS IV CẤU TRÚC HỆ THỐNG PHANH ABS V QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CỦA ABS VI SƠ ĐỒ, CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC PHẦN TỬ VÀ HỆ THỐNG KHẢO SÁT HỆ THỐNG ABS TRÊN TOYOTA LEXUS KIỂM TRA & SỬA CHỮA HỆ THỐNG THẮNG ABS VII ABS KẾT HỢP VỚI CÁC HỆ THỐNG KHÁC GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG ABS KẾT HỢP VỚI HỆ THỐNG EBD VÀ BAS HỆ THỐNG ABS CĨ KIỂM SỐT SỰ QUAY CỦA BÁNH XE CHỦ ĐỘNG (TRC) 4.HỆ THỐNG ABS CÓ TRANG BỊ VSC HỆ THỐNG PHANH ABS VỚI CHỨC NĂNG HỖ TRỢ PHANH KHẨN CẤP (BAS HAY BA) TRÊN TOYOTA ABS KẾT HỢP VỚI HỆ THỐNG TRACTION CONTROL (TRC) TRÊN TOYOTA HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH XE BẰNG ĐIỆN TỬ (ESP) TRÊN MERCEDES Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE - ABS I.TỔNG QUAN: Hệ thống phanh (Brake System) cấu an toàn chủ động ôtô, dùng để giảm tốc độ hay dừng đỗ ôtô trường hợp cần thiết Nó cụm tổng thành đóng vai trị quan trọng việc điều khiển ơtơ đường Chất lượng hệ thống phanh ôtô đánh giá thông qua tính hiệu phanh (thể qua tiêu quãng đường phanh, gia tốc chậm dần, thời gian phanh lực phanh), đồng thời đảm bảo tính ổn định chuyển động ôtô phanh Khi ôtô phanh gấp hay phanh loại đường có hệ số bám ϕ thấp đường trơn, đường đóng băng, tuyết dễ xảy tượng sớm bị hãm cứng bánh xe, tức tượng bánh xe bị trượt lết đường phanh Khi đó, quãng đường phanh dài hơn, tức hiệu phanh thấp đi, đồng thời, dẫn đến tình trạng tính ổn định hướng khả điều khiển ơtơ Nếu bánh xe trước sớm bị bó cứng, xe chuyển hướng theo điều khiển tài xế; bánh sau bị bó cứng, khác hệ số bám bánh trái bánh phải với mặt đường làm cho đuôi xe bị lạng, xe bị trượt ngang Trong trường hợp xe phanh quay vòng, tượng trượt ngang bánh xe dễ dẫn đến tượng quay vịng thiếu hay quay vịng thừa làm tính ổn định xe quay vòng Để giải vấn đề nêu trên, phần lớn ô tô trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe phanh, gọi hệ thống “Anti-lock Braking System” - ABS Hệ thống chống tượng bị hãm cứng bánh xe cách điều khiển thay đổi áp suất dầu tác dụng lên cấu phanh bánh xe để ngăn không cho chúng bị hãm cứng phanh đường trơn hay phanh gấp, đảm bảo tính hiệu tính ổn định ơtơ q trình phanh Ngày nay, hệ thống ABS giữ vai trị quan trọng khơng thể thiếu hệ thống phanh đại, trở thành tiêu chuẩn bắt buộc phần lớn nước giới Lịch sử phát triển: Để tránh tượng bánh xe bị hãm cứng trình phanh lái xe đường trơn, người lái xe đạp phanh cách nhịp liên tục lên bàn đạp phanh để trì lực bám, ngăn khơng cho bánh xe bị trượt lết đồng thời điều khiển hướng chuyển động xe Về bản, chức hệ thống phanh ABS giống hiệu quả, độ xác an toàn cao Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề ABS sử dụng lần máy bay thương mại vào năm 1949, chống tượng trượt khỏi đường băng máy bay hạ cánh Tuy nhiên, kết cấu ABS lúc cịn cồng kềnh, hoạt động khơng tin cậy khơng tác động đủ nhanh tình Trong trình phát triển, ABS cải tiến từ loại khí sang loại điện loại điện tử Vào thập niên 1960, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, vi mạch điện tử (microchip) đời, giúp hệ thống ABS lần lắp ơtơ vào năm 1969 Sau đó, hệ thống ABS nhiều công ty sản xuất ôtô nghiên cứu đưa vào ứng dụng từ năm 1970s Công ty Toyota sử dụng lần cho xe Nhật từ năm 1971, hệ thống ABS kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau Nhưng phải đến thập niên 1980s hệ thống phát triển mạnh nhờ hệ thống điều khiển kỹ thuật số, vi xử lý (digital microprocessors/microcontrollers) thay cho hệ thống điều khiển tương tự (analog) đơn giản trước Lúc đầu hệ thống ABS lắp xe du lịch cao cấp, đắt tiền, trang bị theo yêu cầu theo thị trường Dần dần hệ thống đưa vào sử dụng rộng rãi hơn, đến ABS gần trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất loại xe tải, số xe du lịch cho phần lớn loại xe hoạt động vùng có đường băng, tuyết dễ trơn trượt Hệ thống ABS không thiết kế hệ thống phanh thủy lực, mà ứng dụng rộng rãi hệ thống phanh khí nén xe tải xe khách lớn Nhằm nâng cao tính ổn định tính an tồn xe chế độ hoạt động xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, vào đường vòng với tốc độ cao, phanh trường hợp khẩn cấp,… hệ thống ABS thiết kế kết hợp với nhiều hệ thống khác: Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống kiểm soát lực kéo - Traction control (hay ASR) làm giảm bớt công suất động phanh bánh xe để chống tượng bánh xe bị trượt lăn chỗ xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bỡi điều làm tổn hao vơ ích phần cơng suất động tính ổn định chuyển động ôtô Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake force Distribution) nhằm phân phối áp suất dầu phanh đến bánh xe phù hợp với chế độ tải trọng chế độ chạy xe Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BAS (Brake Assist System) làm tăng thêm lực phanh bánh xe để có quãng đường phanh ngắn trường hợp phanh khẩn cấp Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống ổn định ôtô điện tử (ESP), khơng có tác dụng dừng xe, mà cịn can thiệp vào q trình tăng tốc chuyển động quay vịng ơtơ, giúp nâng cao hiệu suất chuyển động ôtô trường hợp Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề Ngày nay, với phát triển vượt bậc hỗ trợ lớn kỹ thuật điện tử, ngành 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 q trình điều khiển ABS Các công ty BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX công ty đầu việc nghiên cứu, cải tiến chế tạo hệ thống ABS cho ô tô II.PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ABS THEO KIỂU ĐIỀU KHIỂN ABS điều khiển theo phương pháp sau: Điều khiển theo ngưỡng trượt - Điều khiển theo ngưỡng trượt thấp (slow mode): Ví dụ: bánh xe trái phải chạy phần đường có hệ số bám khác ECU chọn thời điểm bắt đầu bị hãm cứng bánh xe có khả bám thấp, để điều khiển áp suất phanh chung cho cầu xe Lúc này, lực phanh bánh xe nhau, giá trị lực phanh cực đại bánh xe có hệ số bám thấp Bánh xe bên phần đường có hệ số bám cao cịn nằm vùng ổn định đường đặc tính trượt lực phanh chưa đạt cực đại Vì vậy, cách cho tính ổn định cao, hiệu phanh thấp lực phanh nhỏ - Điều khiển theo ngưỡng trượt cao (high mode): ECU chọn thời điểm bánh xe có khả bám cao bị hãm cứng để điều khiển chung cho cầu xe Trước đó, bánh xe phần đường có hệ số bám thấp bị hãm cứng phanh Cách cho hiệu phanh cao tận dụng hết khả bám bánh xe, tính ổn định Điều khiển độc lập hay phụ thuộc - Trong loại điều khiển độc lập, bánh xe đạt tới ngưỡng trượt, tức bắt đầu có xu hướng bị bó cứng điều khiển riêng bánh - Trong loại điều khiển phụ thuộc, ABS điều khiển áp suất phanh chung cho hai bánh xe cầu hay xe theo tín hiệu chung, theo ngưỡng trượt thấp hay ngưỡng trượt cao Điều khiển theo kênh - Loại kênh: Hai bánh sau điều khiển chung (có ABS hệ đầu, trang bị ABS cho hai bánh sau dễ bị hãm cứng hai bánh trước phanh) - Loại kênh: Một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe trước, kênh điều khiển chung cho hai bánh xe sau Hoặc kênh điều khiển cho hai bánh chéo - Loại kênh: Hai kênh điều khiển độc lập cho hai bánh trước, kênh lại điều khiển chung cho hai bánh sau Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề - Loại kênh: Bốn kênh điều khiển riêng rẽ cho bánh Hiện loại ABS điều khiển theo kênh sử dụng rộng rãi Ưu nhược điểm loại thể qua phương án bố trí sau III.CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA ABS Việc bố trí sơ đồ điều khiển ABS phải thỏa mãn đồng thời hai yếu tố: - Tận dụng khả bám cực đại bánh xe với mặt đường trình phanh, nhờ làm tăng hiêu phanh tức làm giảm quãng đường phanh - Duy trì khả bám ngang vùng có giá trị đủ lớn nhờ làm tăng tính ổn định chuyển động (driving stability) ổn định quay vòng (steering stability) xe phanh (xét theo quan điểm độ trượt) Kết phân tích lý thuyết thực nghiệm cho thấy: ABS, hiệu phanh ổn định phanh phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn sơ đồ phân phối mạch điều khiển mức độ độc lập hay phụ thuộc việc điều khiển lực phanh bánh xe Sự thỏa mãn đồng thời hai tiêu hiệu phanh tính ổn định phanh xe phức tạp, tùy theo phạm vi điều kiện sử dụng mà chọn phương án điều khiển khác Phương án 1: ABS có kênh với bánh xe điều khiển độc lập ABS có cảm biến bố trí bốn bánh xe van điều khiển độc lập, sử dụng cho hệ thống phanh bố trí dạng mạch thường ( mạch dẫn động cho hai bánh xe cầu trước, mạch đẫn động cho hai bánh xe cầu sau) Với phương án này, bánh xe tự động hiệu chỉnh lực phanh cho ln nằm vùng có khả bám cực đại nên hiệu phanh lớn Tuy nhiên phanh đường có hệ số bám trái phải khơng moment xoay xe lớn khó trì ổn định hướng cách hiệu chỉnh tay lái Ổn định quay vịng giảm nhiều Vì với phương án cần phải bố trí thêm cảm biến gia tốc ngang để kịp thời hiệu chỉnh lực phanh bánh xe để tăng cường tính ổn định chuyển động ổn định quay vòng phanh Phương án 2: ABS có kênh điều khiển mạch phanh bố trí chéo Sử dụng cho hệ thống phanh có dạng bố trí mạch chéo (một buồng xy lanh phân bố cho bánh trước bánh sau chéo nhau) ABS có cảm biến bố trí bánh xe van điều khiển Trong trường hợp này, bánh trước điều khiển độc lập, bánh sau điều khiển chung theo ngưỡng trượt thấp, tức bánh xe có khả bám thấp định áp lực phanh chung cho cầu sau Phương án loại bỏ mô men quay vịng cầu sau, tính ổn định tăng hiệu phanh giảm bớt Phương án 3: ABS có kênh điều khiển Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề Trong trường hợp bánh xe sau điều khiển theo ngưỡng trượt thấp, cịn cầu trước chủ động có hai phương án sau: - Đối với xe có chiều dài sở lớn moment quán tính trục đứng qua trọng tâm xe cao – tức có nhiều khả cản trở độ lệch hướng phanh, cần sử dụng van điều khiển chung cho cầu trước cảm biến tốc độ đặt vi sai Lực phanh hai bánh xe cầu trước điều chỉnh theo ngưỡng trượt thấp Hệ thống cho tính ổn định phanh cao hiệu phanh lại thấp - Đối với xe có chiều dài sở nhỏ moment qn tính thấp để tăng hiệu phanh mà đảm bảo tính ổn định, người ta hai bánh trước điều khiển độc lập Tuy nhiên phải sử dụng phận làm chậm gia tăng moment xoay xe Hệ thống sử dụng cảm biến tốc độ đặt bánh xe Phương án Phương án Phương án Phương án Hình: Các phương án điều khiển ABS Các phương án 4, 5, Phương án Phương án Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề Đều loại có hai kênh điều khiển Trong đó: - Phương án tương tự phương án Tuy nhiên cầu trước chủ động điều khiển theo mode chọn cao, tức áp suất phanh điều chỉnh theo ngưỡng bánh xe bám tốt Điều làm tăng hiệu phanh tính ổn định lại moment xoay xe lớn - Phương án 5, cầu có cảm biến đặt bánh xe chéo để điều khiển áp suất phanh chung cho cầu Cầu trước điều khiển theo ngưỡng trượt cao, cầu sau điều khiển theo ngưỡng trượt thấp - Phương án sử dụng cho loại mạch chéo Với hai cảm biến tốc độ đặt cầu sau, áp suất phanh bánh xe chéo Ngoài bánh xe cầu sau điều khiển chung theo ngưỡng trượt thấp Hệ thống tạo độ ổn định cao hiệu phanh thấp Quá trình phanh quay vịng chịu ảnh hưởng việc bố trí phương án điều khiển ABS: Nếu việc điều khiển phanh tất bánh xe độc lập quay vịng lực phanh bánh xe ngồi lớn tải trọng chúng tăng lên quay vòng Điều tạo moment xoay xe cầu làm tăng tính quay vịng thiếu Nếu độ trượt cầu trước cầu sau không trình phanh (do kết việc chọn ngưỡng trượt thấp hay cao cầu, phân bố tải trọng cầu phanh) tạo trượt ngang không đồng cầu Nếu cầu trước trượt ngang nhiều làm tăng tính quay vịng thiếu, ngược lại cầu sau trượt ngang nhiều làm tăng tính quay vịng thừa Một số sơ đồ bố trí thực tế Khố điện Rơle cuộn dây Đèn báo LSP & BV ABS ECU AM1 ALT MAIN Hộp cấu lái Cảm biến gia tốc Bộ chấp hành Cảm biến tốc độ Xi-lanh Bơm trợ lực lái bình chứa dầu Sơ đồ hệ thống phanh ABS điều khiển bánh sau Xi-lanh bánh sau Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề Xi lanh Bộ chấp hành ABS Van chiều Bơm van chiều Van điện ba vị trí Cảm biến G ABS ECU Xi lanh bánh xe trước trái Xi lanh bánh xe trước phải Xi lanh bánh Xi lanh bánh xe sau trái xe sau phải Sơ đồ hệ thống phanh ABS điều khiển tất bánh Sơ đồ hệ thống phanh ABS van điện vị trí Cảm biến tốc độ Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Van điện ba vị trí Cảm biến tốc độ bánh xe Xi lanh bánh xe trước bên phải Chuyên Đề Van điện ba vị trí Mơ tơ bơm Xi lanh bánh xe trước bên trái Sơ đồ hệ thống phanh ABS van vị trí IV CẤU TRÚC HỆ THỐNG PHANH ABS Sơ đồ hệ thống phanh ABS xe Xi lanh bánh xe sau bên phải Xi lanh bánh xe sau bên trái Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề Bộ chấp hành bướm ga phụ Bộ chấp hành gắn họng gió Nó điều khiển góc mở bướm ga phụ từ ECU ABS TRC điều khiển cơng suất động Bướm ga Bướm ga phụ Bánh cam Bánh dẫn động Bộ chấp hành bướm ga phụ Hình 5.39: Vị trí chấp hành bướm ga phụ Cấu tạo: Bộ chấp hành bướm ga phụ gồm nam châm vĩnh cửu, cuộn dây trục rôto Bộ chấp hành mơtơ bước, quay tín hiệu từ ECU ABS TRC Một bánh chủ động gắn từ trục rôto để dẫn động bánh cam ( gắn đầu trục bướm ga phụ), điều góc mở bướm ga phụ Cuộn dây Bánh dẫn động Trục rôtor Nam châm vĩnh cửu Hình 5.40: Cấu tạo chấp hành bướm ga Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề Hoạt động: - Khi TRC không hoạt động, bướm ga mở hoàn toàn Bánh cam Bánh cam Đến buồng khí nạp Bướm Bướmgagachính Bánh dẫn động Bướm ga Bướm gaphụ phụ Hình 5.41: Vị trí bướm ga phụ mở hoàn toàn - TRC hoạt động cục bướm ga phụ mở 50% Hình 5.42: Vị trí bướm ga phụ mở 50% - TRC hoạt động hoàn tồn bướm ga phụ đóng hồn tồn Hình 5.43: Vị trí bướm ga phụ đóng hồn tồn Cảm biến vị trí bướm ga phụ Cảm biến gắn với trục bướm ga phụ Nó biến đổi góc mở bướm ga phụ thành tín hiệu điện áp gởi tín hiệu tới ECU ABS TRC qua ECU ECT động Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Tiếp điểm cho vị trí tín hiệu bướm ga Chuyên Đề Điện trở Mở Đóng Đĩa tiếp điểm IDL2 Tiếp điểm cho tính hiệu IDL Hình 5.44: Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga Bộ chấp hành phanh TRC Cấu tạo: Bộ chấp hành phanh TRC bao gồm cụm bơm để tạo áp suất dầu chấp hành phanh để truyền áp suất dầu tới xả khỏi xi lanh phanh đĩa Áp suất dầu xi lanh bánh sau bên phải trái điều khiển riêng rẽ chấp hành ABS theo tín hiệu từ ECU ABS TRC Cụm bơm: Cụm bơm gồm chi tiết sau: Chi tiết Chức Bơm Hút dầu phanh từ bình dầu xi lanh phanh chính, tăng áp suất đưa đến bình tích Đây bơm kiểu piston dẫn động mơtơ Bình tích Tích dầu phanh bị nén bơm cung cấp tới xi lanh bánh xe trình hoạt động hệ thống TRC Bình tích áp điền khí N2 cao áp để bù lại thay đổi thể tích dầu phanh Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề Khí nitơ áp suất cao Rơ le mơtơ TRC Bình tích Dầu phanh Mơtơ bơm Hình 5.45: Cấu tạo cụm bơm Bộ chấp hành phanh Bộ chấp hành phanh gồm chi tiết sau: Chi tiết Chức Van điện cắt bình Truyền áp suất dầu từ bình tích đến xilanh tích phanh bánh xe q trình hệ thống TRC hoạt động áp suất dầu bình tích truyền tới xi Van điện cắt xi lanh phanh đĩa, van điện ngăn không cho dầu phanh lanh phanh hồi xi lanh phanh Trong trình hệ thống TRC hoạt động, van điện Van điện cắt bình hồi dầu phanh từ xi lanh phanh bánh xe bình dầu dầu xi lanh phanh Cơng tắc áp suất theo dõi áp suất bình tích gửi tín hiệu hay cảm biến áp đến ECU ABS TRC ECU điều khiển hoạt động suất bơm sở tín hiệu Hoạt động: - Q trình phanh bình thường (TRC khơng hoạt động) Tất van điện chấp hành phanh TRC tắt đạp phanh Khi đạp phanh với hệ thống TRC điều kiện này, áp suất dầu sinh xi lanh tác dụng lên xi lanh phanh bánh xe qua van điện cắt xi lanh phanh van điện ba vị trí chấp hành ABS Khi nhả phanh, dầu phanh hồi từ xi lanh bánh xe xi lanh phanh Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Tên chi tiết Chuyên Đề Van điện Van Van điện cắt xi lanh phanh Tắt Mở Van điện cắt bình tích Tắt Đóng Van điện cắt bình dầu phanh Tắt Đóng Van điện vị trí ABS Tắt (0A) Cửa “A” mở, cửa “B” đóng Bình tích Cơng tắc cảm biến áp suất Van điện cắt bình chứa(tắt) Bơm TRC Van điện cắt xy lanh (tắt) Cửa “A” Van điện cắt bình tích (tắt) Bơm ABS Xy lanh bánh sau Cửa “B” Van điện vị trí ABS ABS & TRC ECU Bình chứa Hình 5.46: Sơ đồ chấp hành phanh TRC phanh bình thường - Quá trình tăng tốc (TRC hoạt động) Nếu bánh sau bị trượt quay trình tăng tốc ECU –ABS TRC điều khiển moment xoắn động phanh bánh sau để tránh tượng Ap suất dầu xi lanh phanh bánh sau bên phải trái điều khiển riêng rẽ theo chế độ (tăng áp, giữ giảm áp) : + Chế độ “tăng áp” Khi đạp ga bánh sau bắt đầu trượt, ECU phát tín hiệu để bật tất van điện chấp hành TRC Cùng lúc van điện vị trí chấp hành ABS chuyển sang chế độ tăng áp Ở chế độ này, van điện xi lanh phanh bật (đóng) van điện cắt bình tích bật (mở) Nó làm cho dầu cao áp bình tích tác dụng lên xi lanh phanh bánh xe qua van điện cắt Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề bình tích van điện vị trí ABS Khi cơng tắc áp suất phát có giảm áp bình tích (khơng phụ thuộc hoạt động TRC), ECU bật bơm TRC để tăng áp suất dầu Tên chi tiết Van điện Van Van điện cắt xi lanh phanh Bật Đóng Van điện cắt bình tích Bật Mở Van điện cắt bình dầu phanh Bật Mở Van điện vị trí ABS Tắt (0A) Cửa “A” mở Cửa “B” đóng Bình tích năngtích Bình Cơng tắc hay cảm biến áp suất Bơm TRC Van an toàn Van điện cắt xy lanh (bật) Cửa “A” Van điện cắt bình chứa (tắt) Van điện cắt bình tích ( bật) Bơm ABS 0(A) Cửa B đóng Chế độ tăng áp ABS & TRC ECU Bình chứa Hình 5.47: Sơ đồ hoạt động chấp hành phanh TRC chế độ tăng áp Chế độ “ giữ áp” Khi áp suất dầu xi lanh phanh bánh sau tăng hay giảm đến giá trị yêu cầu, hệ thống chuyển đến chế độ giữ áp Sự thay đổi chế độ thực cách thay đổi trạng thái van điện vị trí ABS Kết áp suất bình tích bị ngăn khơng cho xả ngoài, giữ nguyên áp suất dầu xy lanh bánh xe Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Tên chi tiết Chuyên Đề Van điện Van Van điện cắt xi lanh phanh Bật Đóng Van điện cắt bình tích Bật Mở Van điện cắt bình dầu phanh Bật Mở Van điện vị trí ABS Bật (2A) Cửa “A” đóng, cửa “B” đóng Chế độ giữ Công tắt hay cảm biến áp suất Bơm TRC Van an tồn Van điện cắt xy lanh (bật) Cửa “A” Van điện cắt bình chứa (bật) Van điện cắt bình chức năng( bật) ABS & TRC ECU Cửa“A” Chế độ “giữ” Bình chứa Hình 5.48 : Sơ đồ hoạt động chấp hành phanh TRC chế độ giư áp Chế độ “giảm áp” Khi cần giảm áp suất dầu xi lanh phanh bánh sau, ECU – ABS TRC chuyển van điện vị trí ABS đến chế độ giảm áp Nó làm cho áp suất dầu xi lanh phanh bánh xe hồi bình dầu xi lanh phanh qua van điện vị trí ABS van điện cắt bình dầu Kết là, áp suất dầu giảm Lúc này, bơm ABS không hoạt động Tên chi tiết Van điện Van Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề Van điện cắt xi lanh phanh Bật Đóng Van điện cắt bình tích Bật Mở Van điện cắt bình dầu phanh Bật Mở Van điện vị trí ABS Bật (5A) Cửa “A” đóng Cửa “B” mở Bình tích Cơng tắc hay cảm biến áp suất Bơm TRC Van an toàn Van điện cắt xy lanh (bật) Cửa “A” Van điện cắt bình chứa (bật) Van điện cắt bình tích Bơm ABS Cửa “B” ABS & TRC ECU (Chế độ “giảm áp) ( bật) Bình chứa Hình 5.49: Sơ đồ hoạt động chấp hành phanh TRC chế độ giảm áp ECU – ABS TRC Nó sử dụng tín hiệu tốc độ từ cảm biến tốc độ bánh xe tính tốn mức độ trượt bánh xe mặt đường giảm moment xoắn động tốc độ góc bánh xe cách tương ứng, điều khiển tốc độ bánh xe Bên cạnh ECU – ABS TRC có chức kiểm tra ban đầu, chẩn đốn dự phịng Điều khiển tốc độ bánh xe: ECU liên tục nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe liên tục tính tốc độ bánh xe Cùng lúc đó, ước lượng tốc độ xe sở tốc độ hai bánh trước đặt tốc độ điều khiển tiêu chuẩn Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề Nếu đạp ga đột ngột đường trơn bánh sau (bánh chủ động) bắt đầu trượt quay, tốc độ bánh sau vượt tốc độ tiêu chuẩn Vì vậy, ECU gửi tín hiệu đóng bướm ga phụ đến chấp hành bướm ga phụ Cùng lúc đó, gửi tín hiệu đến chấp hành phanh TRC để cấp dầu phanh đến xy lanh bánh sau Van điện vị trí chấp hành ABS chuyển chế độ áp suất bánh sau bánh sau không bị trượt quay Khi khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bánh sau bị truợt quay, tốc độ chúng không khớp với tốc độ quay bánh trước ECU ABS vàTRC biết tình trạng kích hoạt hệ thống TRC ECU ABS TRC đóng bướm ga phụ, giảm lượng khí nạp giảm mơmen xoắn động Cùng lúc điều khiển van điện chấp hành phanh TRC đặt chấp hành ABS chế độ “tăng áp” Áp suất dầu phanh trong bình tích TRC tới lúc này, cung cấp áp suất thích hợptác dụng lên xi lanh bánh xe để tạo hiệu phanh Khi phanh bắt đầu tác dụng, tăng tốc bánh sau bắt đầu giảm ECU – ABS TRC chuyển van điện vị trí ABS chế độ “Giữ áp” Nếu tăng tốc bánh sau giảm nhiều, chuyển van đến chế độ giảm áp làm giảm áp suất dầu phanh đến xi lanh phanh bánh sau khôi phục lại tăng tốc bánh sau Nhờ lặp lại hoạt động trên, ECU – ABS TRC đảm bảo tốc độ điều khiển tiêu chuẩn Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề Đạp ga Tốc độ bánh sau Tốc độ điều khiển tiêu chuẩn Cao Tốc độ Tốc độ xe Thấp + Sự giảm tốc độ bánh sau - Van điện chấp Bật hành phanh TRC tắt Van điện “Tăng” vị trí ABS “Giữ” “Giảm” Cao Áp suất xilanh bánh sau Mở hồn tồn Góc mở bướm ga Đóng hồn tồn Bướm ga Bướm ga phụ Thời gian Hình 5.50: Hoạt động ABS-ECU&TRC điều khiển tốc độ bánh xe Điều khiển rơle: - Rơle phanh TRC rơle bướm ga TRC Khi khơng có hư hỏng TRC, ABS hay hệ thống điều khiển điện tử động ECU bật rơle phanh TRC rơle bướm ga khoá điện bật ON Những rơle tắt khoá điện tắt OFF Nếu ECU phát có hư hỏng, tắt rơle Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề ABS & TRC ECU + ABS Rơle bướm ga TRC TSR RĐiều khiển SRC ALT SMC SAC Rơle mơ tơ TRC Hình 5.51: Sơ dồ mạch điện điều khiển rơ le phanh TRC ABS & TRC ECU + Cầu chì TRC Rơ le bướm ga TRC TRC R- BM BTH Đến mô tơ bướm ga phụ Điều khiển Hình 5.52: Sơ đồ mạch điện điều khiển rơle bướm ga TRC - Rơle môtơ bơm TRC ECU ABS TRC bật rơle môtơ bướm điều kiện sau thỏa mãn: + Rơle bật + Tốc độ động lớn 5000 v/ phút + Cần số vị trí khác P N Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề + Tín hiệu IDL1 tắt + Tín hiệu cơng tắc áp suất bật ABS & TRC ECU Relay phanh TRC + TMR ABS Hộp cầu chì Relay môtô bôm R- ALT Từ ECU động ECT Từ công tắc khởi động số trung gian Từ cảm biến vị trí bướm ga Từ cảm biến hay cơng tắc áp suất Accu Mơtơ bơm TRC Hình 5.53: Sơ đồ mạch điều khiển rơle môtơ bơm Chức kiểm tra ban đầu - Bộ chấp hành bướm ga: Khi điều kiện sau: cần số vị trí N hay P, bướm ga đóng hồn tồn, xe dừng ECU điều khiển chấp hành bướm ga phụ để đóng hồn tồn sau mở hồn tồn bướm ga phụ Nó tiến hành kiểm tra mạch điện chấp hành bướm ga phụ cảm biến vị trí bướm ga, hoạt động bướm ga phụ sau khóa điện bật ON Cùng lúc đó, góc mở bướm ga phụ đóng hồn tồn ghi lại nhớ ECU ABS TRC - Van điện chấp hành phanh TRC Khi điều kiện sau thỏa mãn: Cần số vị trí P hay N, xe dừng, máy nổ ECU – ABS TRC điều khiển van điện chấp hành phanh TRC tiến hành kiểm tra ban đầu sau khóa điện bật ON Chức tự chẩn đoán Nếu ECU phát thấy hư hỏng hệ thống TRC, bật sáng đèn báo TRC đồng hồ để báo cho người lái biết có hư hỏng xảy Nó lưu lại mã hư hỏng Mã chẩn đoán hiển thị qua việc nháy đèn báo TRC điều kiện sau thỏa mãn Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM - Khoá điện bật ON - Nối chân TC E1 giắc kiểm tra hay TDCL - Xe dừng (0 km ) Chuyên Đề Chức dự phòng: Nếu ECU – ABS TRC phát thấy có hư hỏng hệ thống TRC khơng hoạt động tắt rơ le bướm ga, rơ le môtơ TRC, rơ le TRC ngăn khơng cho TRC hoạt động Nếu ECU – ABS TRC phát thấy có hư hỏng hệ thống TRC họat động ngưng điều khiển tắt rơ le mơtơ TRC, rơ le TRC Khi ECU ngăn không cho hệ thống TRC hoạt động, động hệ thống phanh hoạt động giống kiểu xe khơng có TRC HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH XE BẰNG ĐIỆN TỬ (ESP) Chương trình ổn định xe điện tử (Electronic Stability Program - ESP) hệ thống an tồn chủ động cải thiện tính ổn định xe tất tình chuyển động Hệ thống trang bị xe Mercedes, BMW… Hệ thống ESP (hình 5-54) làm việc cách can thiệp vào hệ thống phanh, tác động riêng rẽ nhiều bánh xe cầu trước cầu sau ESP giúp ổn định xe phanh, quay vòng, khởi hành tăng tốc Để tăng cường cho việc điều khiển phanh có hiệu quả, ESP tác động đến động hộp số Hệ thống ESP bao gồm liên kết tích hợp hệ thống chức sau: Hệ thống ABS chống hãm cứng bánh xe phanh, trì khả lái tính ổn định xe lúc giảm tốc Ví dụ: có bánh xe có xu hướng bị hãm cứng (hiện tượng trượt lết bánh xe mặt đường) áp lực phanh bánh kiểm sốt Sự kiểm sốt điều khiển chấp hành thủy lực Các van điện từ chấp hành điều hòa áp suất phanh qua giai đoạn tăng áp, giữ áp giảm áp Hệ thống ASR (Acceleration Slip Regulator) khắc phục tượng quay trơn bánh xe chủ động khởi hành tăng tốc đột ngột Nó giúp cải thiện tính ổn định xe cách điều chỉnh lực kéo bánh xe chủ động Khi bánh xe chủ động bị quay trơn, cảm biến tốc độ bánh xe gửi tín hiệu đến điều khiển điện tử Bộ điều khiển điện tử điều khiển chấp hành thủy lực cung cấp dầu phanh đến bánh xe Ap suất phanh điều khiển chế độ tăng áp, giữ áp giảm áp Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề Đồng thời với điều khiển phanh, hệ thống ESP gửi tín hiệu đến hộp điều khiển động cơ, điều khiển đóng bớt vị trí cánh bướm ga lại làm chậm thời điểm đánh lửa để giảm bớt moment xoắn động Hình 5.54: Sơ đồ vị trí hệ thống ESP xe Mercedes - Cảm biến tốc độ bánh xe; – Cụm giắc chẩn đoán; - Hộp điều khiển điện tử ESP; - Công tắc ESP OFF; - Đèn báo ABS; – Đèn báo ESP; – Đèn báo EPC (E –gas) – Cảm biến gia tốc ngang; – Hộp điều khiển làm trễ moment xoay xe; 10 – Đèn báo lỗi ESP; 11 – Cảm biến góc lái; 12 – Công tắc báo phanh; 13 – Bơm cung cấp ESP; 14 – Công tắc phanh đậu xe; 15 – Cảm biến áp suất xy lanh chính; 16 – Xy lanh chính; 17 – Bộ chấp hành thủy lực ESP Hệ thống EBR (Engine Brake Regulation) chống tượng trượt bánh xe chủ động chạy trớn đảm bảo tính ổn định xe Khi xe chạy trớn (ví dụ xuống dốc), bướm ga đóng, có chế độ phanh động Trường hợp lực cản động lớn dẫn đến tượng bánh xe chủ động bị trượt lết Hộp điều khiển ESP nhận biết tượng gửi tín hiệu đến hộp điều khiển động cơ, làm tăng moment xoắn động để giảm trượt bánh xe chủ động Quá trình diễn mà người lái xe không nhận biết Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề ESP khắc phục tượng quay vòng thiếu quay vòng thừa Trong tất tình huống, đảm bảo xe khơng bị lệch khỏi hướng điều khiển người lái xe Khi có tượng quay vịng thiếu quay vòng thừa (understeering or oversteering) xảy ra, hệ thống ESP nhận biết thơng qua cảm biến góc lái cảm biến gia tốc ngang, tự động điều khiển lực phanh xác đến bánh xe tương ứng cầu trước cầu sau để trì hướng chuyển động xe theo điều khiển người lái Hình 5-55a cho thấy xe có xu hướng quay vịng thiếu ESP điều khiển phanh bánh xe sau trái, cịn xe có xu hướng quay vịng thừa (hình 5.55b) ESP điều khiển phanh bánh xe trước phải, nhờ giúp cho xe ổn định quay vịng (a) (b) Hình 5-55: ESP điều khiển phanh chống tượng quay vòng thiếu quay vòng thừa Đồng thời với điều khiển phanh, hệ thống ESP gửi tín hiệu đến hộp điều khiển động cơ, điều khiển giảm bớt moment xoắn động Nhờ vậy, xe đạt tính ổn định cao quay vòng ... TP.HCM Chuyên Đề HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE - ABS I.TỔNG QUAN: Hệ thống phanh (Brake System) cấu an toàn chủ động ? ?tô, dùng để giảm tốc độ hay dừng đỗ ? ?tô trường hợp cần thiết Nó cụm tổng... lượng phanh ? ?tô phải thỏa mãn đồng thời yêu cầu sau: - Trước hết, ABS phải đáp ứng yêu cầu an toàn liên quan đến động lực học phanh chuyển động ? ?tô Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Chuyên Đề - Hệ... gia tốc chậm dần, thời gian phanh lực phanh), đồng thời đảm bảo tính ổn định chuyển động ? ?tô phanh Khi ? ?tô phanh gấp hay phanh loại đường có hệ số bám ϕ thấp đường trơn, đường đóng băng, tuyết