Còn các thiết kế ban đầu của Teves kết hợp tất cả các van thành một khối, đặt trực tiếp trên xi lanh chính và thiết bị này là một tổ hợp gồm: xilanh chính, booster ( bầu trợ lực ) điện - thuỷ lực và khối van.
1. Booster thuỷ lực. 2. Xilanh chính. 3. Khối van (ABS). 4. Động cơ điện. 5. Bơm cao áp. 6. Bình tích năng.
7. Cảm biến áp suất. 8. Bình chứa.
Hình 2.10 Cơ cấu chấp hành ABS của Teves.
Hoạt động của cơ cấu chấp hành ABS.
A. Khi phanh bình th−ờng. ( ABS không hoạt động )
Hệ thống phanh ABS sẽ không hoạt động trong quá trình phanh bình th−ờng và bộ điều khiển điện tử không gửi điện áp đến cuộn dây của van điện từ. Do đó van điện 3 vị trí bị ấn xuống bởi lò so hồi vị và của ‘A’ vẫn mở trong khi cửa ‘B’ vẫn đóng.
Khi đạp phanh, áp suất dầu trong xi lanh phanh chính tăng, dầu phanh đi từ cửa ‘A’ đến cửa ‘C’ trong van điện 3 vị trí rồi tới xi lanh bánh xe. Dầu phanh không vào đ−ợc bơm bởi van một chiều số ‘1’ gắn trong mạch bơm. khi nhả chân phanh, dầu phanh hồi từ bánh xe về xi lanh chính qua cửa ‘C’ đến của ‘A’ và van một chiều số ‘3’ trong van điện 3 vị trí.
Cửa 'c' càng phanh đĩa (xilanh bánh xe) van 1 chiều số 1 van 1 chiều số 2 bơm 0 A 0 v abs ecu bình dầu cảm biến tốc độ bánh tr−ớc lò xo hồi vị van 1 chiều số 3 cửa 'a' mở cuộn dây xy lanh chính Nhả phanh đạp phanh
Hình 2.12 Hoạt động của cơ cấu chấp hành khi phanh bình th−ờng.
B. Khi phanh gấp ( ABS hoạt động ).
Khi phanh gấp, nếu có bất kỳ bánh xe nào gần bị hãm cứng, cơ cấu chấp hành sẽ điều khiển áp suất dầu phanh tác dụng lên xi lanh bánh xe đó
theo ba chế độ ( giảm áp, tăng áp và giữ áp ) phụ thuộc vào tín hiệu từ bộ điều khiển điện tử, vì vậy bánh xe đó không bị hãm cứng.
1. Chế độ ‘giảm áp’.
Khi một bánh xe gần bị hãm cứng, bộ điều khiển điện tử gửi dòng điện (5A) đến cuộn dây của van điện, làm sinh ra một lực từ mạnh. Van điện 3 vị trí chuyển động lên phía trên, cửa ‘A’ đóng trong khi cửa ‘B’ mở. Kết quả là dầu phanh từ xi lanh bánh xe qua cửa ‘C’ tới cửa ‘B’ trong van điện 3 vị trí và chảy về bình dầu. Cùng lúc đó mô tơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ bộ điều khiển điện tử, dầu phanh đ−ợc hồi trả về xi lanh phanh chính từ bình chứa, mặt khác cửa ‘A’ đóng ngăn không cho dầu phanh từ xi lanh chính vào van điện 3 vị trí và van một chiều số (1) và số (3). Kết quả là áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bị hãm cứng. Mức độ giảm áp suất dầu đ−ợc điều chỉnh bằng cách lặp lại các chế độ ‘giảm áp’ và ‘giữ’.
cảm biến tốc độ bánh tr−ớc Cửa 'c' van 1 chiều số 3 lò xo hồi vị 12 v abs ecu van 1 chiều số 2 bình chứa bơm van 1 chiều số 1 cửa 'a' đóng 5 A xy lanh chính Cửa 'b' mở cuộn dây
2. Chế độ ‘giữ’.
Khi áp suất bên trong xi lanh bánh xe giảm hay tăng, cảm biến tốc độ gửi tín hiệu báo rằng tốc độ bánh xe đạt đến giá trị mong muốn, Bộ điều khiển điện tử cấp dòng điện (2A) đến cuộn dây của van điện để giữ áp suất trong xi lanh bánh xe không đổi. Khi dòng điện cấp cho cuộn dây của van bị giảm từ (5A) ( ở chế độ giảm áp ) xuống còn (2A) ( ở chế độ giữ ) lực điện từ sinh ra trong cuộn dây cũng bị giảm. van điện 3 vị trí dịch chuyển xuống vị trí giữa nhờ lực của lò so hồi vị làm đóng cửa ‘B’, và giữ cho áp suất trong xi lanh bánh xe không đổi. c u ộ n dây c ử a 'a ' đóng v a n 1 c h iều số 3 c ả m b iế n t ố c đ ộ bánh tr−ớc C ửa 'c' l ò x o hồi vị C ử a 'b ' đóng v a n 1 c h iều số 2 v a n 1 c h iều số 1 b ơ m 12 v a b s ecu 2 A x y l a n h chính b ìn h ch ứa
Hình 2.14 Hoạt động của cơ cấu chấp hành ở chế độ giữ.
3. Chế độ ‘Tăng áp’.
Khi cần tăng áp suất trong xi lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, bộ điều khiển điện tử ngắt dòng điện cấp cho cuộn dây của van điện, vì vậy cửa ‘A’ của van điện 3 vị trí mở, và cửa ‘B’ đóng. Nó cho phép dầu trong xi lanh
phanh chính đi qua cửa ‘C’ trong van điện 3 vị trí đến xi lanh bánh xe. Mức độ tăng áp suất dầu đ−ợc điều khiển nhờ lặp lại các chế độ ‘Tăng áp’ và ‘Giữ’. cảm biến tốc độ bánh tr−ớc đạp phanh Nhả phanh càng phanh đĩa (xilanh bánh xe) van 1 chiều số 3 lò xo hồi vị Cửa 'c' cửa 'a' mở abs ecu bình chứa van 1 chiều số 2 van 1 chiều số 1 cuộn dây bơm 12 v 0 A xy lanh chính
Hình 2.15 Hoạt động của cơ cấu chấp hành ở chế độ tăng áp.
2.3.4. Bộ điều khiển điện tử abs.
Việc điều khiển cơ cấu chấp hành và mô tơ/bơm điện đ−ợc thực hiện bởi bộ điều khiển điện tử, nó có thể đ−ợc lắp trong khoang động cơ hoặc khoang ng−ời lái. Bộ điều khiển điện tử là một bộ vi sử lý có bộ nhớ khoảng 8K. Bộ điều khiển điện tử nhận tín hiệu từ các cảm biến tốc độ bánh xe, và tạo tín hiệu điều khiển tác động lên các van điện từ. Bộ vi sử lý sẽ so sánh tốc độ của mỗi bánh xe với nhau và với dữ liệu của ch−ơng trình l−u trong bộ nhớ của nó. Khi bộ điều khiển ‘nhận thấy’ tần số tín hiệu của bánh xe nào đó giảm rất nhanh, nó sẽ phát tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành sẽ tác động để phanh ở bánh xe đó nhả ra, cho phép tốc độ bánh xe đó
tăng lên. khi tần số tín hiệu từ các bánh xe đó nằm trong phạm vi chấp nhận đ−ợc, bộ điều khiển điện tử sẽ phát tín hiệu đến cơ cấu chấp hành để phanh bánh xe trở lại, vì các tín hiệu điện có tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng nên những tác động nói trên xảy ra rất nhanh chóng. Bộ điều khiển điện tử ngoài chức năng kể trên chúng còn có chức năng kiểm tra ban đầu, chức năng chẩn đoán, chức năng kiểm tra cảm biến tốc độ và chức năng dự phòng.
Mạch đầu vào ổn áp Bộ xử lý kiểm tra Bộ xử lý chính Mạch đầu ra Hệ thống kiểm tra Cảm biến bánh xe Công tắc đèn phanh Tới các van điện Tới đèn phanh Tới hệ thống kiểm tra ắc quy
Hình 2.16 Sơ đồ khối bộ điều khiển điện tử
1. Điều khiển tốc độ bánh xe.
Bộ điều khiển điện tử liên tục nhận đ−ợc các tín hiệu tốc độ bánh xe từ cảm biến tốc độ và xác định tốc độ xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của mỗi bánh xe. Khi đạp phanh, áp suất dầu trong xi lanh tại mỗi bánh xe bắt đầu tăng và tốc độ mỗi bánh xe bắt đầu giảm. Nếu có bất kỳ bánh xe nào sắp bị hãm cứng, Bộ điều khiển điện tử sẽ phát tín hiệu đến cơ cấu chấp hành để giảm áp suất dầu trong xi lanh bánh xe đó.
k h ó a đ iện f la m * đ è n b á o p hanh c ầ u c h ì g auge c ầ u c h ì e cu ig đ è n b á o abs c ô n g t ắ c đ è n báo m ứ c d ầ u p hanh c ô n g t ắc p h a n h tay f l alt f l m a in m ô tơ b ơ m c ầ u c hì d o m e c ầ u c h ì stop c ô n g t ắ c đèn p h a nh C ả M B Iế N TốC Đ ộ T R Ư ớ C - PHảI c ả m b iế n báo đ è n h ỏ ng đ è n p h anh b ộ c h ấ p h à nh abs r f s ol* l f s ol* C ả M B Iế N TốC Đ ộ T R Ư ớ C - TRáI C ả M B Iế N TốC Đ ộ S A U - PHảI C ả M B Iế N TốC Đ ộ S A U - TRáI G I á C K IểM TRA C ả M B Iế N G IảM TốC (4W D) g iá c sửa c h ữ a r r so l* l r so l* r ơ l e đ iề u k hiển abs
r ơ l e m ôtơ r ơ le v a n đ iện p kb w ig m r m t b a t stp p r+ p r- f l+ f l- a st s fr r r+ r r- sfl s rr r l+ r l- s rl t c sr r - ts g s1 g s2 g st g n d g n d t c ts
Hình 2.17 Sơ đồ mạch điện bộ điều khiển điện tử.
tốc độ tố c độ bánh xe a b c d m ức độ tăng tốc độ b ánh xe giảm giữ tăn g tín hi ệ u áp s uất dầu xyla nh b án h xe thờ i gia n (s) + - 0
* Giai đoạn A.
Bộ điều khiển điện tử đặt van điện 3 vị trí ở chế độ giảm áp theo mức độ giảm tốc của các bánh xe, vì vậy áp suất dầu trong xi lanh của mỗi bánh xe giảm.
Sau khi áp suất giảm, bộ điều khiển sẽ điều khiển van điện 3 vị trí sang chế độ ‘giữ’ để theo dõi sự thay đổi của tốc độ bánh xe. Nếu bộ điều khiển thấy rằng áp suất dầu cần giảm hơn nữa nó sẽ tiếp tục giảm áp suất dầu trong xi lanh bánh xe.
* Giai đoạn B.
Khi áp suất dầu bên trong xi lanh mỗi bánh xe giảm ‘Giai đoạn A’ áp suất dầu cấp cho bánh xe cũng giảm. Nó cho phép bánh xe gần bị bó cứng lại tăng tốc độ. Tuy nhiên nếu áp suất dầu giảm, lực phanh tác dụng lên bánh xe sẽ trở nên quá nhỏ. để tránh hiện t−ợng này Bộ điều khiển liên tục đặt van điện 3 vị trí lần l−ợt ở các chế độ ‘Tăng áp’ và chế độ ‘Giữ’ khi bánh xe gần bị hãm cứng phục hồi tốc độ.
* Giai đoạn C.
Khi áp suất dầu trong xi lanh bánh xe tăng từ từ ( Giai đoạn B ) bánh xe lại có xu h−ớng bị hãm cứng. Vì vậy bộ điều khiển sẽ điều khiển van điện 3 vị trí đến chế độ ‘Giảm áp’ để giảm áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe.
* Giai đoạn D.
Do áp suất dầu trong xi lanh bánh xe lại giảm ( Giai đoạn C ), bộ điều
khiển lại bắt đầu điều khiển van điện để tăng áp nh− giai đoạn B.
2. Điều khiển rơ le van điện từ.
Bộ điều khiển điện tử bật rơ le của van điện khi tất cả các điều kiện sau đều thoả mãn :
Chức năng kiểm tra ban đầu, nó sẽ hoạt động ngay lập tức sau khi khoá điện bật.
Không tìm thấy h− hỏng trong quá trình chẩn đoán.
Bộ điều khiển tắt rơ le van điện nếu một trong các điều kiện trên không đ−ợc thoả mãn.
3. Điều khiển rơ le bơm.
Bộ điều khiển bật rơ le mô tơ bơm khi tất cả các điều kiện sau đ−ợc thoả mãn. ABS đang hoạt động.
Rơ le van điện bật.
Bộ điều khiển tắt rơ le môtơ bơm nếu bất kỳ một điều kiện trên không đ−ợc thoả mãn.
4. Chức năng kiểm tra ban đầu.
Bộ điều khiển kích hoạt van điện và mô tơ bơm theo thứ tự để kiểm tra hệ thống điện của ABS. Chức năng này hoạt động khi tốc độ xe lớn hơn 6 km/h với đèn phanh tắt. Nó chỉ hoạt động một lần sau mỗi lần bật khoá điện. 5. Chức năng chẩn đoán.
Nếu h− hỏng sảy ra trong bất cứ hệ thống tín hiệu nào, đèn báo ABS trên bảng đồng hồ sẽ bật sáng để báo cho lái xe biết h− hỏng đã sảy ra, bộ điều khiển cũng sẽ l−u mã chẩn đoán của bất kỳ h− hỏng nào.
6. Chức năng kiểm tra cảm biến.
Bên cạnh chức năng chẩn đoán, bộ điều khiển cũng làm nhiệm vụ kiểm tra cảm biến tốc độ ( Nó kiểm tra chẩn đoán tính năng của các cảm biến tốc độ và roto ). Một vài kiểu xe thì chúng cũng kiểm tra cảm biến giảm tốc để chẩn đoán cảm biến giảm tốc.
7. Chức năng kiểm tra cảm biến tốc độ.
+ Kiểm tra điện áp ra của tất cả các cảm biến.
8. Chức năng kiểm tra cảm biến giảm tốc.
Kiểm tra điện áp ra của cảm biến giảm tốc. Kiểm tra hoạt động của đĩa xẻ rãnh.
9. Chức năng dự phòng.
Nếu sảy ra h− hỏng trong hệ thống truyền tín hiệu đến bộ điều khiển, dòng điện từ bộ điều khiển đến bộ chấp hành sẽ bị ngắt. kết quả là hệ thống phanh hoạt động giống nh− khi hệ thống ABS không hoạt động, do đó đảm bảo đ−ợc chức năng phanh bình th−ờng.
1
2.4 Một số hệ thống phanh ABS điển hình.
Ngày nay hệ thống phanh ABS đ−ợc sản suất ở nhiều n−ớc nh− Hoa kỳ, Nhật bản và các n−ớc thuộc Châu âu. Các nhà sản suất th−ờng gặp là: Bendix, Bosch, Delco Moraine ( Hiện nay là Delphi ), Kelsey – Hayes và Teves ( Hiện nay là ITT - Automotive ).
Hệ thống phanh ABS đầu tiên của Teves dùng Booster điện – thuỷ lực, ở đó áp suất của Booster cũng là nguồn áp suất cho các xi lanh bánh xe. Một vài phiên bản của thiết kế này có cách bố trí các van điều tiết khác nhau, nh−- ng cũng dùng áp suất Booster để vận hành các cơ cấu phanh bánh sau.
Hình 2.19 Hệ thống phanh ABS của Teves.
Một số thiết kế khác dùng một cụm van (3 hoặc 4 cặp van). Nguyên tắc hoạt động của hệ thống này là trong quá trình phanh bình th−ờng dầu phanh đi qua cơ cấu chấp hành tới các xi lanh bánh xe tr−ớc và bánh xe sau không thay đổi. Nếu bánh xe bắt đầu bị khoá, van nạp của cơ cấu chấp hành sẽ đóng để ngăn sự gia tăng của áp suất. Nếu bánh xe vẫn bị khoá, van giảm áp của cơ cấu chấp hành sẽ mở để giảm áp suất. Nhiều hệ thống sử dụng bộ tích trữ để l−u trữ dầu phanh xả ra này và một bơm tuần hoàn sẽ đ−a l−ợng dầu phanh này trở về bình chứa xi lanh chính.
2
Hình 2.20 Sơ đồ minh hoạ bố trí các van trong hệ thống phanh ABS.
Cơ cấu chấp hành của Delco/Delphi ABS – VI (Hình 2.21) có hai cuộn dây điện từ và ba con tr−ợt đ−ợc dẫn động bằng động cơ điện, mỗi mạch dẫn động phanh tr−ớc dùng một con tr−ợt và một động cơ điện, mạch dẫn động phanh sau dùng một cặp con tr−ợt, dẫn động chỉ bằng một động cơ điện. Trong quá trình phanh bình th−ờng, các con tr−ợt đ−ợc giữ ở vị trí cao nhất, vị trí mà con tr−ợt làm cho van một chiều mở. Trong quá trình dừng xe có sự tác động của bộ điều khiển điện tử sẽ làm cho con tr−ợt đi xuống. Khi con tr−ợt đ−ợc truyền động đi xuống, van một chiều đóng để ngăn cách mạch dẫn động xi lanh bánh xe với xi lanh chính. Từ thời điểm này, áp suất trong hệ thống đẫn động đ−ợc điều khiển bởi các con tr−ợt, con tr−ợt ở vị trí thấp áp suất sẽ thấp. Bộ điều khiển điện tử sẽ điều khiển hoạt động của động cơ để tăng, giảm hoặc giữ áp suất của xi lanh các bánh xe.
3
1. Van một chiều 2. Van điện từ 3. Cửa vào từ xilanh chính. 4. Con tr−ợt. 5. Trục vít. 6. ESB.
7. Động cơ điện. 8. Cửa tới xilanh bánh xe.
Hình 2.21 Cơ cấu chấp hành của Delco ABS – VI.
2.4.1 hệ thống điều khiển lực kéo (TRC).
2.4.1.1 Các bộ phận cơ bản của hệ thống điều khiển lực kéo.
Các bộ phận cơ bản của hệ thống điều khiển lực kéo bao gồm: 1. Cảm biến vị trí b−ớm ga phụ/ chính.
2. Cơ cấu chấp hành b−ớm ga phụ. 3. Cơ cấu chấp hành phanh (TRC).
4. Bộ điều khiển điện tử (ECU ABS & TRC). 5. Cảm biến tốc độ bánh xe…..
4 ECU ABS & TRC Hình 2.22 Sơ đồ bố trí các bộ phận trên xe Cơ cấu chấp hành TRC Công tắc khởi động số trung gian Công tắc đèn phanh
Rơ le mô tơ TRC
Cảm biến bánh xe sau
Động cơ & ECT ECU Bộ chấp hành ABS Cơ cấu chấp hành TRC Cảm biến vị trí b−ớm ga phụ/chính Bộ chấp hành b−ớm ga phụ Cảm biến bánh xe tr−ớc Rơ le chính TRC Rơ le b−ớm ga TRC ABS vàTRC ecu
Công tắc cắt TRC ECU Engine và ECT
H Đè ình 2.23. Sơ đồ hệ thống TRC n báo TRC Cả hải i C Cả h b− h ụ m biến bánh xe tr−ớc phải Cảm biến bánh xe saup