ABS SỬ DỤNG TRÊN ƠTƠ. 1.4.1. Sơđồ cấu tạo.
Hệ thống phanh ABS rất đa dạng, mỗi hãng xe lại cĩ cách bố trí riêng nhưng các bộ phận cơ bản của ABS thì hồn tồn giống nhau. Một hệ thống phanh ABS cơ bản cĩ sơ đồ cấu tạo như hình vẽ:
Ngồi các bộ phận cơ bản như của hệ thống phanh thường (dẫn động phanh, cơ cấu phanh) trong hệ thống phanh chống bĩ cứng bánh xe cịn cĩ các bộ phận khác như sau:
• Bộ điều khiển trung tâm (ABSECU): Tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến về tình trạng làm việc của bánh xe và căn cứ vào đĩ tính tốn khả năng bĩ cứng của bánh xe. Từ các thơng số tính tốn được ABSECU sẽ tự động so sánh với các thơng số đã được lập trình sẵn sau đĩ đưa ra tín hiệu điều khiển bộ thực hiện làm việc.
• Bộ thực hiện: Đây là bộ điều khiển thủy lực của hệ thống phanh ABS, thực chất nĩ là bơm thủy lực và các van điện từ. Từ các tín hiệu điều khiển được đưa tới từ
H. 1- 16: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh ABS
1. Bàn đạp phanh; 2. Trợ lực; 3. Xylanh chính; 4. Bộ thực hiện; 5.Cảm biến tốc độ bánh xe 6. ABSECU; 7. Cơ cấu phanh đĩa; 8. Cơng tác đèn phanh .
1 2 3 4 5 6 7 8
ABSECU bộ thực hiện sẽ đĩng mở các mạch dầu để điều chỉnh áp suất dầu tới các bánh xe do đĩ tránh được hiện tượng trượt lê mà vẫn đảm bảo hiệu quả phanh.
• Cảm biến tốc độ bánh xe: Trong hệ thống phanh ABS cảm biến tốc độ bánh xe cĩ nhiệm vụ xác định tình trạng làm việc của bánh xe sau đĩ gửi tín hiệu thu được về bộ điều khiển trung tâm (ABSECU). Hệ thống phanh ABS cĩ thể thay thế cảm biến tốc độ bánh xe bằng cảm biến gia tốc, cảm biến độ trượt…
1.4.2. Nguyên lý hoạt động.
Khi phanh, cảm biến tốc độ bánh xe xác định tình trạng của bánh xe rồi chuyển thành tín hiệu điện gửi về bộ điều khiển trung tâm (6). Từ các tín hiệu nhận được, bộ điều khiển trung tâm sẽ xử lý thơng tin theo một chương trình đã được lập trình sẵn sau đĩ đưa ra tín hiệu điều khiển bộ thực hiện (4). Tùy theo tín hiệu điều khiển từ bộ xử lý trung tâm bộ thực hiện sẽ đĩng hoặc mở các đường dầu từ xylanh chính (3) tới xylanh bánh xe, do đĩ áp suất dầu tác dụng lên xylanh bánh xe sẽ được điều chỉnh hay lực phanh được điều chỉnh theo tình trạng của bánh xe.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS cĩ thể biểu diễn qua sơ đồ nguyên lý sau:
Trên xe cĩ trang bị hệ thống phanh chống bĩ cứng ABS, trong quá trình phanh bình thường (quá trình phanh cĩ độ trượt δ <10%) thì ABS khơng hoạt động,
Cảm biến tốc độ bánh xe
ABSECU
Bộ thực hiện Cơ cấu phanh
Gửi tín hiệu về So sánh Đưa ra tín hiệu điều khiển Đĩng mở các van Điều chỉnh áp lực phanh tình trạng bánh xe
ABSECU khơng gứi tín hiệu điều khiển tới bộ thực hiện, hệ thống phanh hoạt động bình thường như phanh thủy lực. Phanh ABS chỉ hoạt động trong quá trình phanh gấp lúc bánh xe cĩ nguy cơ bị bĩ cứng và bị trượt lê hồn tồn.
1.4.3. Các sơđồ ABS được sử dụng trên ơtơ.
Trên xe ơtơ hiện nay, hệ thống phanh ABS được bố trí theo rất nhiều dạng khác nhau. Tùy thuộc vào từng hãng xe và yêu cầu thực tế trong sử dụng mà người ta cĩ cách bố trí hợp lý. Trong các dạng sơ đồ bố trí thì thường sử dụng các sơ đồ sau:
Ghi chú: Ký hiệu sơ đồ là: abcd Trong đĩ:
a – Số cảm biến vận tốc gĩc ở bánh xe trước. b – Số bộ thực hiện ở cầu trước.
c – Số cảm biến vận tốc gĩc ở bánh xe sau. d – Số bộ thực hiện ở cầu sau.
• Sơđồ bố trí dạng 2222.
Mỗi bánh xe đều cĩ cảm biến và bộ thực hiện riêng, do đĩ mơ men phanh sẽ là tối ưu cho từng bánh. Nhưng khi xe chạy trên đường mà hệ số bám ở các bánh xe khác nhau thì sẽ gây ra hiện tượng quay vịng.
ABSECU
Cảm biến
Bộ thực hiện
• Sơđồ bố trí dạng 2221.
Ở bánh xe trước mỗi bánh xe cĩ một cảm biến và một bộ thực hiện, cịn bánh xe sau cĩ hai cảm biến nhưng chỉ cĩ một bộ thực hiện. Trong quá trình phanh ở bánh sau tín hiệu gửi về cĩ thể là từ bánh xe cĩ hệ số bám kém hơn hoặc tốt hơn tùy theo người thiết kế lựa chọn.
• Sơđồ bố trí dạng 2122.
Cơ cấu phanh bánh sau điều khiển riêng rẽ, cơ cấu phanh bánh trước điều khiển chung với tín hiệu điều khiển từ bánh xe cĩ hệ số bám thấp hơn. Khi sử dụng kiểu bố trí này sẽ khơng sinh ra mơ men trên vơ lăng lái.
ABS ECU Bộ thực
hiện
Cảm biến
H. 1-19: Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS dạng 2221
ABSECU Bộ thực
hiện
Cảm biến
• Sơđồ bố trí dạng 2121.
Các bánh xe trước và sau đều cĩ cảm biến nhưng chỉ cĩ một bộ thực hiện. Điều khiển theo tín hiện gửi về từ bánh xe cĩ hệ số bám thấp. Phương án bố trí này ổn định hướng tốt khi phanh.
• Sơđồ bố trí dạng 0021.
Trong hệ thống phanh này chỉ cĩ các bánh xe ở cầu sau cĩ cảm biến và bộ thực hiện. Tín hiệu gửi về ABSECU thường là tín hiệu từ cảm biến của bánh xe cĩ độ bám thấp, các bánh xe trước cĩ thể bị hãm cứng khi phanh.
Cảm biến
Bộ thực hiện
ABSECU
H. 1-21: Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS dạng 2121
Cảm biến Bộ thực
hiện ABSECU
• Sơđồ bố trí dạng 0011.
Hệ thống phanh này chỉ sử dụng một cảm biến và một bộ thực hiện. Cảm biến này thường được gắn trên cầu chủ động của xe.
1.4.4. Các dạng hư hỏng của hệ thống phanh ABS. 1.4.4.1. Hư hỏng xảy ra trong hệ thống phanh. 1.4.4.1. Hư hỏng xảy ra trong hệ thống phanh.
Trong hệ thống phanh ABS, cũng xảy ra các hư hỏng như hệ thống phanh thường như:
- Lực phanh khơng đủ.
• Rị rỉ dầu đường ống.
• Chân phanh quá giơ.
• Má phanh bị dính dầu, mỡ.
• Trợ lực phanh hỏng.
• Xylanh chính hỏng.
- Chỉ cĩ một phanh hoạt động hay bĩ phanh.
• Má phanh tiếp xúc khơng đều.
• Hỏng xylanh chính.
• Xylanh bánh xe hỏng. - Chân phanh rung.
• Đĩa phanh giơ.
Cảm biến Bộ thực
hiện ABSECU
• Moay ơ quá mịn.
• Thanh dẫn động lái quá giơ lỏng.
1.4.4.2. Các hư hỏng trong bộ chống bĩ cứng bánh xe.
Ngồi các hư hỏng như hệ thống phanh thường, bộ chống bĩ cứng bánh xe cịn xuất hiện các dạng hư hỏng khác nữa. Các hư hỏng trong bộ chống bĩ cứng sẽ được bộ điều khiển trung tâm báo thơng qua hệ thống đèn báo (đèn báo ABS và đèn báo lỗi).
- Đèn báo ABS (màu đỏ).
Đèn báo ABS sẽ sáng khi:
• Áp suất của bơm hoặc bộ tích trữ thấp.
• Mức dầu phanh thấp.
• Thực hiện quá trình phanh và cơng tắc ở vị trí START.
- Đèn báo lỗi (màu hổ phách).
Trong hệ thống phanh cũng như trên mơ hình đèn báo lỗi màu hổ phách sẽ sáng khi bộ điều khiển trung tâm nhận vào hay xuất ra tín hiệu điện khơng nằm trong dãy điện áp quy định. Trên một số hệ thống đèn báo lỗi cịn hoạt động khi mức dầu phanh thấp.
Trong khi mơ hình đang hoạt động nếu đèn màu hổ phách sáng điều này chứng tỏ hệ thống phanh đang làm việc như hệ thống phanh thường (khơng cịn khả năng chống bĩ cứng bánh xe).
Bình thường đèn báo lỗi sẽ sáng trong khoảng 3 đến 6 s khi khởi động và sau khi chạy 3 đến 6s.
Tất cả các trường hợp hoạt động khơng bình thường của đén báo chứng tỏ hệ thống cĩ lỗi và cần được chẩn đốn và khắc phục.
Để kiểm tra lỗi trong bộ chống bĩ cứng ta tiến hành như sau: - Kiểm tra điện áp ắc quy khoảng 12 V.
- Bật khĩa điện, kiểm tra đèn báo ABS sáng trong khoảng 3 giây. - Rút giắc sửa chữa.
0.5 s Sáng đèn
Tắt đèn
Sau khi đã nối giắc kiểm tra ta tiến hành đọc mã lỗi và xác định hư hỏng trên đèn báo lỗi.
• Dạng mã lỗi bình thường ( khơng cĩ hư hỏng).
• Dạng mã cĩ hư hỏng (sau 4 giây đèn sẽ bắt đầu nháy).
+ Nếu chỉ cĩ một lỗi trong hệ thống thì sau 4 giây sẽ phát mã lặp lại từ đầu. Ví dụ mã chẩn đốn cĩ lỗi 11 sẽ được báo như sau:
Số lần nháy đầu tiên là chữ số đầu của mã chẩn đốn hai số, sau 1.5 giây đèn lại nháy tiếp và số lần nháy thứ hai và chữ số thứ hai của mã chẩn đốn.
+ Nếu cĩ nhiều hơn một mã lỗi thì khoảng dừng giữa hai mã là 2.5 giây, sau 4 giây phát lại mã lỗi và các mã phát theo thứ tự tăng dần từ mã nhỏ đến mã lớn.
Ví dụ mã chẩn đốn lỗi 11 và 23 sẽ được báo như sau:
0.5s 2.5s 1.5s 4s 1.5s 1 1 1 1.5 s Phát mã lặp lại từ đầu sau 4 s 1 1 1 2 3 1 1
Bảng 1- 2: Bảng mã chẩn đốn hệ thống phanh ABS. Mã Chẩn đốn Khu vực hư hỏng 11 Hở mạch trong mạch rơ le van điện 12 Chập mạch trong mạch rơ le van điện • Mạch bên trong bộ thực hiện. • Rơ le điều khiển. • Dây điện và giắc nối mạch rơ le van điện 13 Hở mạch trong mạch rơ le mơ tơ bơm 14 Chập mạch trong mạch rơ le mơ tơ bơm • Mạch bên trong bộ thực hiện. • Rơ le điều khiển. • Dây điện và giắc nối mạch rơ le mơ tơ bơm 21 Hở hay ngắn mạch van điện ba vị trí của bánh xe trước phải 22 Hở hay ngắn mạch van điện ba vị trí của bánh xe trước trái 23 Hở hay ngắn mạch van điện ba vị trí của bánh xe sau phải 24 Hở hay ngắn mạch van điện ba vị trí của bánh xe sau trái • Van điện bộ thực hiện. • Dây điện và giắc nối mạch van biện bộ thực hiện 31 Cảm biến tốc độ trước phải hỏng 32 Cảm biến tốc độ trước trái hỏng 33 Cảm biến tốc độ sau phải hỏng 34 Cảm biến tốc độ sau trái hỏng
35 Hở mạch cảm biến sau phải hay trước trái 36 Hở mạch cảm biến trước phải hay sau trái
• Cảm biến tốc độ bánh xe. • Vành răng cảm biến tốc độ bánh xe. • Dây điện và giắc nối cảm biến tốc độ bánh xe. 37 Hỏng vành răng cảm biến • Vành răng cảm biến tốc độ. 41 Điện áp ắc quy khơng bình thường (nhỏ
hơn 9.5 V hay lớn hơn 16.2 V)
• Ắc quy.
• Bộ tiết chế. 51 Mơ tơ bơm bị kẹt hay chập mạch • Mơ tơ bơm, rơ le.
• Dây điện, giắc nối và bu long tiếp mát hay mạch mơ tơ bơm.
Chương 2:
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG MƠ HÌNH CỦA HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BĨ KFZ- 2004D.
2.1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MƠ HÌNH KFZ- 2004D. KFZ- 2004D.
Mơ hình của hệ thống phanh chống bĩ cứng KFZ- 2004D là một trong các mơ hình được trang bị tại phịng thực tập mơ phỏng của bộ mơn Kỹ Thuật Ơtơ. Mơ hình này là sản phẩm của trung tâm hỗ trợ phát triển cơng nghệ- phịng tự động hĩa viện Vật Lý và Điện Tử. Được kết cấu từ các bộ phận thực tế của một hệ thống phanh chống bĩ cứng trên xe ơtơ và kết nối với máy tính do đĩ khơng những ta cĩ thể tiếp xúc thực tế, tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các bộ phận cơ bản trong hệ thống phanh ABS mà ta cịn cĩ thể điều khiển, khảo sát đặc tuyến của ABS. Nĩ thực sự giúp ích rất lớn trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường.
Sơ đồ nguyên lý của mơ hình KFZ- 2004D cĩ dạng như sau:
H. 2- 1: Sơ đồ nguyên lý mơ hình KFZ- 2004D.
1. Máy tính; 2. Bộđiều khiển trung tâm (ABSECU); 3. Động cơ lai; 4 .Cơ cấ phanh; 5. Cảm biến tốc độ bánh xe; 6. Bộ thực hiện; 7. Xylanh chính. 1 2 3 4 5 6 7
Cũng giống như một hệ thống phanh ABS trang bị trên ơtơ, mơ hình KFZ- 2004D cũng cĩ đầy đủ các bộ phận cơ bản.
• Bộ điều khiển trung tâm (ABSECU): Nhận và xử lý các thơng tin từ cụm tín hiệu vào để điều khiển bộ chấp hành thủy lực cung cấp áp suất dầu đã được tính tốn tối ưu cho mỗi xylanh bánh xe.
• Bộ thực hiện (bộ phận chấp hành): Trong bộ thực hiện gồm các van điện từ ba vị trí và bơm dầu, hoạt động theo lệnh từ bộ điều khiển làm tăng, giảm hay giữ nguyên áp suất dầu khi cần để đảm bảo hệ số trượt dao động trong khoảng giá trị tốt nhất (10 – 30%), tránh bĩ cứng bánh xe.
• Cảm biến tốc độ bánh xe: Cĩ nhiệm vụ nhận biết tình trạng của các bánh xe khi phanh. Trong mơ hình sử dụng cảm biến tốc độ dạng điện từ.
Ngồi ra mơ hình cịn cĩ thêm các bộ phận:
• Máy tính: Được kết nối trực tiếp với bộ điều khiển trung tâm nên ta cĩ thể điều khiển, khảo sát các đặc tuyến của mơ hình trên máy tính.
ABSECU
• Cơ cấu phanh: Trong mơ hình KFZ- 2004D sử dụng cơ cấu phanh dạng đĩa phanh.
• Dẫn động phanh: Mơ hình sử dụng dẫn động phanh thủy lực với xylanh chính loại một buồng.
2.2. CẢM BIẾN TỐC ĐỘ BÁNH XE. 2.2.1. Chức năng. 2.2.1. Chức năng.
Cảm biến tốc độ bánh xe cĩ chức năng xác định tốc độ quay của bánh xe, làm việc như một bộ đếm số vịng quay. Tín hiệu từ cảm biến tốc độ được đưa về bộ điều khiển trung tâm, từ các tín hiệu gửi về mà bộ điều khiển trung tâm cĩ thể biết được tình trạng làm việc của bánh xe từ đĩ tính tốn khả năng bĩ cứng của bánh xe và đưa ra tín hiệu điều khiển thích hợp tới bộ thực hiện.
2.2.2. Đặc điểm cấu tạo.
Trong hệ thống phanh chống bĩ cứng bánh xe người ta cĩ thể sử dụng kết hợp nhiều loại cảm biến khác nhau như: Cảm biến tốc độ, cảm biến gia tốc, cảm biến trọng lượng… để tăng thêm hiệu quả giám sát bánh xe. Trong các loại cảm biến này thì cảm biến tốc độ là khơng thể thiếu được trong hệ thống phanh ABS. Tùy theo kiểu bố trí của hệ thống phanh ABS sử dụng mà cảm biến tốc độ cĩ thể được gắn ở bánh xe (trên một bánh hoặc trên tất cả các bánh xe), cầu chủ động. Cảm biến tốc độ cũng cĩ rất nhiều loại như: loại từ trở biến thiên, loại quang…
H. 2- 3 : Cảm biến tốc độ bánh xe.
Đầu cảm biến
Trên mơ hình của hệ thống phanh chống bĩ KFZ- 2004D chỉ sử dụng cảm biến tốc độ (mơ hình bố trí kiểu 2222- mối bánh xe cĩ một cảm biến và một van điều khiển riêng). Cảm biến tốc độ sử dụng trong mơ hình là cảm biến tốc độ loại từ trở biến thiên.
Cảm biến từ trở biến thiên cĩ cấu tạo đơn giản, chắc chắn, chịu đựng tốt trong mơi trường khắc nghiệt. Bên cạnh đĩ tín hiệu ra của cảm biến là tần số nên cĩ khả năng chống suy giảm, chống nhiễu và dễ biến đổi sang dạng số.
Cảm biến dạng từ trở biến thiên cĩ cấu tạo như hình vẽ:
Cảm biến gồm một cuộn dây cuấn quanh lõi thép, một nam châm vĩnh cửu đặt đối diện với lõi thép để tạo từ thơng trong cuộn dây. Đầu cảm biến được phủ một lớp cao su mỏng, nhờ lớp cao su này mà tránh được bụi bẩn (chủ yếu là các hạt mài