Sơ đồ mạch cơ bản và các bộ phận chủ yếu của hệ thống ABS

. Bình chứa khí nén, 9 Van, 10 pistô n, 11 thanh dạng ống

a) Các phơng án theo nguồn dầu có áp suất

3.2.1 Sơ đồ mạch cơ bản và các bộ phận chủ yếu của hệ thống ABS

a) Sơ đồ mạch điện

Ta có sơ đồ mạch điện của hệ thống phanh ABS cho xe CELICA đời 89

Khoá điện Đèn báo phanh Công tắc đèn phanh FR FL RR RL Giắc chẩn đoán TC TS CB giảm tốc (4WD) Môtơ bơm Bộ chấp hành ABS ABS ECU

Rơ le điều khiển ABS

Rơle môtơ

Rơle van điện CT. mức dầu Đèn báo sự cố CT.phanh tay Đèn phanh CB.báo đèn hỏng b )

Cảm biến tốc độ bánh xe

- Nhiệm vụ: Cảm biến tốc độ bánh xe có nhiệm vụ cơ bản là biến chuyển động quay của bánh xe tơng ứng thành tín hiệu điện áp xoay chiều có tần số tỉ lệ thuận với tốc độ quay của bánh xe.

- Cấu tạo: Cảm biến tốc độ bánh xe trớc và sau bao gồm một nam châm vĩnh cửu để từ hoá cuộn dây, cuộn dây dùng để phát dòng điện soay chiều và một lõi từ. Vị

trí lắp cảm biến tốc độ hay rôto cảm biến cũng nh số lợng cảm biến thay đổi theo kiểu xe

Hình vẽ dới đây chỉ ra vị trí của cảm biến và rô to cảm biến. Rôto cảm biến là một đĩa mép ngoài có răng và các răng cách đều nhau. Đĩa đợc lắp chặt với moay ơ bánh xe do vậy nó sẽ quay cùng với moay ơ bánh xe

- Hoạt động: Vành ngoài của rô to có các răng cách đều nhau nên khi rô to quay sẽ làm thay đổi khe hở không khí thay đổi theo vị trí của răng rô to tơng đối so với cuộn dây nhận tín hiệu làm cho mật độ từ thông qua cuộn dây thay đổi, mật độ từ thông thay đổi này sinh ra điện áp soay chiều trong cuộn dây.Điện áp soay chiều này có tần số tỉ lệ thuận với tốc độ quay của rô to có nghĩa tỉ lệ thuận với tố độ quay của bánh xe và nh vây tín hiệu điện áp Ac này báo cho ABS ECU biết tốc độ của bánh xe.

C)

Cảm biến giảm tốc (chỉ đợc trang bị ở một vài kiểu xe)

của mặt đờng. Kết quả là mức độ chính xác khi phanh đợc cải thiện để tránh cho các bánh xe không bị bó cứng. Cảm biến giảm tốc còn đợc gọi là " cảm biến G".Cảm biến giảm tốc đợc sử dụng nhiều ở kiểu xe 4W do tốc độ của bánh xe không thay đổi đồng thời với sự giảm tốc độ của xe vì trong trờng hợp xe 4WD, nếu một trong các bánh xe bị hãm cứng trên mặt đờng có hệ số ma sát μ cực thấp thì bánh bị hãm cứng cũng làm các bánh khác bị hãm cứng theo.Hiện tợng này sảy ra bởi vì tất cả các bánh xe đợc nối với hệ thống truyền lực nên tốc độ của các bánh xe ảnh hởng lẫn nhau.

- Cấu tạo: Cảm biến giảm tốc bao gồm 2 cặp đèn LED (diod phát quang) và 2 phototransistor (diod cảm quang), một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu.

- Hoạt động: Khi mức độ giảm tốc của xe thay đổi, đĩa xẻ rãnh lắc theo chiều dọc xe thơng ứng với mức độ giảm độ của xe. các rãnh trên đĩa cắt ánh sáng từ đèn LED đến phototransistor làm phototransistor thay đổi trạng thái đóng, mở. Ngời ta sử dụng 2 cặp đèn LED và phototransistor . Tổ hợp tạo bởi 2 cặp đèn LED và phototransistor chia mức độ giảm tốc thành 4 khoảng và gửi tín hiệu về ABS ECU . ABS ECU dùng những tín hiệu này để xác định chính xác tình trạng mặt đờng và thực hiện các biện pháp điều khiển thích hợp.

Trên một vài kiểu xe gia tốc ngang cũng đợc đo nhằm xác định xem xe có phải đang quay vòng hay không, vì trong quá trình quay vòng, các bánh xe phía trong có xu hớng bị nhấc lên khỏi mặt đất do lực ly tâm nh vậy phản lực pháp tuyến giữa mặt đờng tác dụng lên bánh xe nhỏ là cho các bánh xe phía trong có xu hớng bị bó cứng dễ dàng hơn trong khi các bánh phía ngoài lại bị tì mạnh xuống mặt đờng làm tăng phản lực giữa mặt đờng tác dụng lên bánh xe nh vậy các bánh xe phía ngoài khó bị bó cứng hơn. Vì vậy sau khi xác định xem có phải xe đang quay vòng hay không, áp suất dầu đến các bánh phía ngoài đợc tăng lên cao hơn bánh phía trong để tăng hiệu quả phanh. Để đo gia tốc ngang thì một cảm biến kiểu phototransistor đợc dùng nhng đợc gắn theo trục ngang của xe, ngoài ra cũng có thể dùng một cảm biến kiểu bán dẫn để do gia tốc dọc và ngang.

d)

Bộ chấp hành ABS

- Nhiệm vụ: Bộ chấp hành ABS có nhiệm vụ cấp hay ngắt áp suất dầu từ xi lanh phanh chính đến mỗi xi lanh bánh xe hoặc giảm áp suất trong xi lanh phanh bánh xe theo tín hiệu từ ABS ECU để điều khiển mô men phanh bánh xe.

- Cấu tạo: Có nhiều kiểu bộ chấp hành ABS tuỳ thuộc vào kiểu xe, đời xe cũng nh hãng xe nhng bộ chấp hành ABS thờng bao gồm các van điện, bơm dầu bình dầu tích năng và các van 1 chiều. Hình 2-3 Cho biết cấu tạo của bộ chấp hành với loại 4 van 3vị trí

Chân đế

Gía đỡ

Bình tích năng

Rơ le mô tơ

Mô tơ điện

Có thể chia bộ chấp hành theo chức năng thành 2 cụm sau

Cụm Chức năng

Van điện 3 vị trí Trong quá trình hoạt động của hệ thống (cụm điều khiển) ABS, ABS ECU lựa chọn một trong ba chế độ tăng áp, giảm áp hoặc giữ áp suất

ở xi lanh bánh xe bằng việc thay đổi giá trị dòng điện cấp cho van để đóng mở các van

Bình chứa và bơm Khi cần giảm áp suất van điện đợc đặt (cụm giảm áp) ở chế độ giảm áp đồng thời một bơm có

nhiệm vụ hút dầu từ các xi lanh bánh xe và đợc đa trở lại xi lanh chính để sẵn

sàng cho chế độ tăng áp mà không làm xâu chân phanh

- Hoạt động:

- Khi phanh bình thờng(ABS không hoạt động)

ABS không hoạt động trong quá trình phanh bình thờng và ABS ECU không gửi dòng điện đến cuộn dây của van. Do đó van 3 vị trí bị đẩy xuống dới tác dụng của lò xo hồi vị và cửa "A" vẫn mở trong khi cửa "B" vẫn đóng.

Khi đạp phanh bình thờng, áp suất dầu trong xi lanh phanh chính tăng, dầu phanh đi từ xi lanh chính đến cửa "A" rồi đến cửa "C" trong van điện 3 vị trí rồi tới xi lanh bánh xe. Dầu phanh không vào đợc bơm bởi van một chiều số 1 gắn trong mạch bơm. Khi nhả chân phanh, áp suất trong xi lanh chính giảm làm dầu phanh đợc hồi từ xi lanh bánh xe về xi lanh chính qua cửa "C" đến cửa "A" và một phần qua van một chiều số 3 trong van điện 3 vị trí.

ABS

ECU

Hình 2.4 Mạch dầu trong trờng hợp ABS không hoạt động Tên chi tiết Hoạt động

Cửa "A" mở Van điện 3 vị trí Cửa "B" đóng

- Khi phanh gấp (ABS hoạt động)

Nếu có bất kỳ bánh xe nào gần bị bó cứng khi phanh gấp, bộ chấp hành ABS sẽ điều khiển áp suất dầu phanh tác dụng lên xi lanh bánh xe đó theo tín hiệu từ ECU. Vì vậy bánh xe không bị bó cứng.

c) Chế độ giảm áp

ABS

ECU

Tên chi tiết Hoạt động Cửa "A" đóng

Cửa "B" mở

Môtơ bơm Hoạt động

Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU gửi dòng điện 5A đến cuộn dây của van điện, làm sinh ra một lực từ mạnh. Van 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,môtơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU, dầu phanh đợc 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, đồng thời van một chiều số 1 và van một chiều số 3 cũng ngăn không cho dầu qua.Kết quả là áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bị bó cứng. Mức độ giảm áp suất dầu đợc điều chỉnh bằng cách lặp lại các chế độ "giảm áp" và "giữ".

ABS

ECU

Tên chi tiết Hoạt động Van điện 3 vị trí Cửa "A" đóng

Cửa "B" đóng Mô tơ bơm Hoạt động

Khi áp suất bên trong xi lanh bánh xe giảm hay tăng, cảm biến tốc độ bánh xe gửi tín hiệu báo rằng tốc độ bánh xe đã đạt đến giá trị mong muốn. ABS ECU sẽ 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 giảm. Van điện 3 vị trí dịch chuyển xuống vị trí giữa nhờ lực của lò xo hồi vị làm cửa "B" đóng.

ABS ECU

ECU

Tên chi tiết Hoạt động Van điện 3 vị trí Cửa "A" mở Cửa "B" đóng Mô tơ bơm Hoạt động

Khi thông tin đợc đa về ABS ECU từ các cảm biến bánh xe nếu ABS ECU nhận thấy tồc độ bánh xe tăng lên thì ABS ECU sẽ quyết định tăng áp suất trong xi lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn ABS ECU sẽ ngắt dòng điện cấp cho cuộn dây van điện. Vì vậy cửa "A" của van điện 3 vị trí sẽ mở còn cửa "B" của van điện 3 vị trí đóng. Nó cho phép dầu trong xi lanh phanh chính chảy qua cửa "A" đến cửa "C" trong van điện 3 vị trí đến xi lanh bánh xe, mức độ tăng áp suất cần đợc điều khiển nhờ lặp lại các chế độ tăng áp và giữ.

1.2 Hệ thống TRACTION

Chức năng của hệ thống TRACTION:

ở đờng có hệ số ma sát thấp nh đờng tuyết hoặc đờng trơn, bánh xe chủ động sẽ bị quay tại chỗ nếu xe khởi hành hoặc tăng tốc nhanh. Điều này làm xe bị tổn thất mô men và có thể bị trợt. Mô men cực đại có thể truyền đến các bánh xe đ- ợc quyết định bởi hệ số ma sát giữa lốp xe và mặt đờng. Nếu cố truyền mômen đến các bánh quá mức này sẽ làm bánh xe bị trợt quay.

Việc đảm bảo mômen phù hợp với hệ số ma sát là hoàn toàn không dễ dàng đối với ngời lái. ở phần lớn các trờng hợp, khi khởi hành đột ngột, ngời lái đạp chân ga quá mạnh làm xe bị trợt quay.

Hệ thống TRACTION (hay đợc viết tắt là TRC trong các tài liệu của các nớc ở châu Âu) có nhiệm vụ chính là giảm mô men xoắn khi xe bắt đầu trợt quay mà không phụ thuộc vào ý định của ngời lái. Cùng lúc đó nó điều khiển hệ thống phanh sao cho giảm mômen truyền xuống mặt đờng đến một giá trị phù hợp. Vì vậy, TRC có chức năng chủ yếu giúp xe có thể khởi hành hoặc tăng tốc độ một cách nhanh chóng và ổn định.

Tốc độ

Cao

Thấp

Tốc độ xe

Tốc độ bánh sau Tốc độ tiêu chuẩn

Cơ sở lí thuyết của hệ thống TRC:

Giá trị mô men giúp xe chạy trên đờng chính là mômen kéo (Mk) đợc phát sinh từ lực bám của bánh xe với mặt đờng. Khi mômen phát ra của động cơ (Me) nhỏ hơn Mk thì động cơ sẽ phát huy đợc hết lợng công suất phát ra.

Nếu động cơ phát ra công suất Me lớn hơn Mk thì công suất của động cơ sẽ thừa ra một lợng Me -Mk . Lợng công suất thừa này sẽ làm bánh xe bị trợt quay trên mặt đờng làm cho xe mất đi tính ổn định trong chuyển động. Do vậy, cần có một hệ thống để đảm bảo cho xe có những điều kiện khởi hành tốt nhất. Hệ thống TRC luôn điều khiển sao cho tốc độ của các bánh chủ động gần với tốc độ tiêu chuẩn

Nhằm thực hiện mục đích này, dựa vào những lí thuyết và thực tế về điều kiện bám của bánh xe với mặt đờng mà hệ thống TRC sẽ đa ra những tính toán và điều khiển các bộ chấp hành TRC để điều khiển tốc độ của các bánh xe phù hợp nhất vơí điều kiện thực tế, giúp xe khởi động nhanh chóng và ổn định.

ý

nghĩa của hệ thống TRC:

Hệ thống TRC có khả năng tiết kiệm nhiên liệu cho xe do: (hệ thống TRC luôn điều khiển sao cho công suất động cơ phát ra phù hợp nhất với điều kiện bám

giữa bánh xe và mặt đờng do đó hạn chế đợc lợng công suất thừa, dẫn đến tiết kiệm đợc nhiên liệu.

Hệ thống TRC giúp cho xe không bị trợt quay khi khởi động hoặc khi xe tăng tốc đột ngột. Điều này có nghĩa là hệ thống TRC đảm bảo cho lực bám dọc và lực bám ngang của xe luôn ở giá trị cao khi xe khởi động hoặc tăng tốc. Do đó, nó đảm bảo cho xe giữ đợc tính ổn định dẫn hớng khi khởi động hoặc tăng tốc.

Nguyên lí cơ bản :

- Các cảm biến tốc độ ở các bánh xe gửi tín hiệu của từng bánh xe đến ABS+TRC ECU

- ABS+TRC ECU theo dõi tình trạng của các bánh xe bằng cách tính tốc độ của bánh xe và sự thay đổi tốc độ của các bánh xe so với tốc độ tiêu chuẩn.

- ABS+TRC ECU sẽ dựa vào đó để điều khiển vị trí của bớm ga phụ

- Đồng thời, cụm điều khiển thuỷ lực điều khiển hệ thống phanh TRC theo mệnh lệnh từ ECU bằng cách: Tăng, giảm hay giữ nguyên áp suất dầu trong hệ thống phanh TRC để cho các bánh xe không bị trợt quay.

Tổng quan về một số chi tiết và chức năng của chúng trong hệ thống TRC:

Chi tiết Chức năng

ABS và TRC ECU

Đánh giá điều kiện chuyển động dựa trên tín hiệu từ cảm biến tốc độ trớc và sau và dựa vào tín hiệu vị trí bớm ga từ ECU rồi gửi tín hiệu điều hỏng, nó bật đèn TRC để báo cho ngời lái biết

Khi điều khiển đến bộ chấp hành bớm ga phụ và bộ chấp hành phanh TRC

Nếu TRC đặt ở chế độ chẩn đoán, nó hiển thị mỗi h hỏng bằng mã

xe trớc và sau ECU Công tắc khởi

động số trung gian

Gửi tín hiệu vị trí cần số đến ABS và TRC ECU Công tắc đèn

phanh ^{Phát hiện tín hiệu phanh và gửi đến ABS và TRC ECU} Công tắc báo

mức dầu phanh

Phát hiện mức dầu trong bình dầu tổng phanh và gửi tín hiệu đến ABS và TRC ECU

Công tắc cắt

TRC ^{Cho phép ngời lái ngừng hệ thống TRC} ECU động cơ

và hộp số tự động

Nhận tín hiệu vị trí bớm ga phụ và chính rồi gửi chúng đến ECU ABS và TRC

Cảm biến vị trí bớm ga chính

Phát tín hiệu góc mở bớm ga chính và gửi tín hiệu đến ABS và TRC ECU

Cảm biến vị trí bớm ga phụ

Phát tín hiệu góc mở bớm ga phụ và gửi tín hiệu đến ABS và TRC ECU

Bộ chấp hành phanh TRC

Tạo, tích và cung cấp áp suất dầu đến bộ chấp hành phanh ABS theo tín hiệu từ ABS và TRC ECU Bộ chấp hành

bớm ga phụ

Điều khiển góc mở bớm ga phụ theo tín hiệu từ ABS và TRC ECU

Bộ chấp hành ABS

Điều khiển áp suất dầu đến các xi lanh bánh xe theo tín