(ABS)
Sơ đồ bố trí trên xe:
Hình 2.10 Sơ đồ bố trí trên xe
a, Cấu tạo
Hình 2.11 Sơ đồ đơn giản cấu tạo ABS
1- Bàn đạp; 2- Bình chứa dầu; 3 - Van điều áp; 4 - Xylanh bánh xe; 5- Cảm biến tốc độ; 6- Bánh xe; 7 - Bộ xử lý trung tâm; 8- Xy lanh
chính
Hệ thống phanh ABS sử dụng cụm van điều chỉnh, cảm biến tốc độ bánh xe như hình vẽ.
Van điều chỉnh áp suất 3 được đặt giữa xylanh chính và xylanh bánh xe trong hệ thống dẫn động phanh, nhiệm vụ của nó là tạo nên sự đóng, mở đường dầu từ xy lanh chính đến xylanh bánh xe tùy thuộc vào tín hiệu điều khiển của bộ điều khiển trung tâm. Cấu trúc của nó là các van trượt thủy lực được điều khiển bằng điện từ. Đây là cơ cấu chấp hành của ABS.
Cảm biến tốc độ bánh xe 5 có chức năng xác định tốc độ quay của bánh xe, làm việc như bộ đếm số vòng quay, tín hiệu của bộ điều khiển tốc độ được đưa về bộ điều khiển trung tâm (tín hiệu vào) của ABS. Trên xe bộ cảm biến có thể đặt tại: đĩa phanh, bán trục, tang trống, bánh răng bị động của cầu xe.
Bộ xử lý trung tâm 7 (ECU-ABS) làm việc theo chương trình định sẵn, tín hiệu điều khiển van điện từ phụ thuộc vào tín hiệu của cảm biến và chương trình vi sử lý.
Ngoài ra trong ABS còn có nguồn bổ sung năng lượng như bình dự trữ dầu áp suất thấp, bơm dầu các van an toàn hệ thống...
b, Nguyên lý cơ bản của hệ thống ABS
Khi bắt đầu phanh, bánh xe quay với tốc độ giảm dần, nếu bánh xe đạt tới giá trị gần bó cứng, tín hiệu bộ cảm biến chuyển về bộ điều khiển trung tâm. Máy tính lựa chọn chế độ, đưa ra tín hiệu điều khiển van điều chỉnh áp suất, cắt đường dầu tới xy lanh bánh xe. Do vậy, lực phanh ở cơ cấu phanh không tăng được nữa. Khi bánh xe có xu hướng lăn với tốc độ cao lên, tín hiệu bộ cảm biến lại đưa về bộ điều khiển trung tâm, điều khiển trung tâm điều khiển van điều chỉnh áp suất để mở đường dầu tăng 40hoc áp suất dẫn ra xy lanh bánh xe, thực hiện tăng lực phanh 40hoc cơ cấu phanh, nhờ đó bánh xe lại bị phanh và giảm tốc độ quay tới khi gần bó cứng. Quá trình xảy ra được lặp lại theo chu kỳ liên tục, tới khi bánh xe dừng hẳn.
c, Cấu tạo và nguyên lý của các bộ phận chính
Nguyên lý:
Trên cơ sở tín hiệu từ cảm biến tốc độ của bánh xe ABS-ECU biết được tốc độ góc của các bánh xe, cũng như tốc độ xe. Trong khi phanh mặc dù tốc độ góc của bánh xe giảm, mức độ giảm tốc sẽ phụ thuộc vào cả tốc độ xe khi phanh và tình trạng mặt đường như nhựa asphalt khô, mặt đường ướt hoặc đóng băng.
Nói cách khác, ECU đánh giá mức độ trượt giữa các bánh xe và mặt đường do sự thay đổi tốc độ góc của các bánh xe khi phanh và điều khiển bộ chấp hành ABS để cung cấp áp suất dầu tối ưu đến các xylanh bánh xe nhằm điều khiển tốt nhất tốc độ các bánh xe theo 3 chế độ: giảm áp suất, giữ áp suất và tăng áp suất để điều khiển tối ưu tốc độ của các bánh xe ABS-ECU cũng bao gồm chức năng kiển tra ban đầu, chức năng chẩn đoán, chức năng kiểm tra cảm biến tốc độ và chức năng dự phòng.
Hình 2.12 Sơ đồ bố trí ABS trên xe ( kiểu mạch chéo)
Hoạt động:
Hình 2.13 Điều khiển tốc độ bánh xe
ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ bánh xe từ 4 cảm biến tốc độ và phán đoán tốc độ xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc độ 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 kì bánh xe nào sắp bị bó cứng, ECU giảm áp suất dầu trong xi lanh bánh xe đó.
+ Giai đoạn A: ECU đặt van điện 2 vị trí ở chế độ giảm áp theo mức độ giảm tốc của các bánh xe. Sau khi áp suất giảm, ECU chuyển van điện 2 vị trí sang chế độ “giữ” để theo dõi sự thay đổi tốc độ của bánh xe. Nếu ECU thấy rằng áp suất dầu cần giảm nữa nó sẽ lại giảm áp suất này.
+ Giai đoạn B: Khi áp suất dầu bên trong xylanh bánh xe giảm (giai đoạn A) áp suất dầu cấp cho bánh xe 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 tượng này ECU liên tục đặt van 2 vị trí lần lượt ở các chế độ “tăng áp” và chế độ “giữ” khi bánh xe gần bị bó cứng phục hồi tốc độ.
+ Giai đoạn C: Khi áp suất dầu trong xi lanh phanh bánh xe tăng bởi ECU (Giai đoạn B) bánh xe có xu hướng bó cứng. Vì vậy, ECU lại chuyển van điện 2 vị trí sang chế độ “giảm áp” để giảm áp suất dầu bên trong xylanh
bánh xe. Nếu ECU thấy rằng áp suất dầu cần giảm nữa nó sẽ lại giảm áp suất này.
+ Giai đoạn D: Do áp suất trong xylanh bánh xe lại giảm (Giai đoạn C), ECU lại bắt đầu tăng áp suất như giai đoạn B.
- Điều khiển các rơle
Điều khiển rơle van điện: ECU bật rơle của van điện khi tất cả các điều kiện sau thỏa mãn:
+ Khóa điện bật ở vị trí ON.
+ Chức năng kiểm tra ban đầu (nó hoạt động ngay lập tức sau khi khoá điện bật) đã hoàn thành.
+ Không tìm thấy hư hỏng trong quá trình chẩn đoán (trừ mã 37).
ECU tắt rơle van điện nếu một trong các điều kịên trên không được thỏa mãn.
Điều khiển rơle mô tơ bơm: ECU bật rơle mô tơ khi tất cả các điều kiện sau đều thỏa mãn:
+ ABS đang hoạt động hay chức năng kiển tra ban đầu đang được thực hiện.
+ Rơ le van điện bật ECU tắt rơ le mô tơ nếu bất kì điều kiện nào ở trên không thỏa mãn.
- Chức năng kiểm tra ban đầu
ABS-ECU kích hoạt van điện và mô tơ bơm theo thứ tự kiểm tra hệ thống điện của ABS. Chức năng này hoạt động khi tốc độ góc xe lớn hơn 6 km/h với đèn phanh tắt. Nó chỉ hoạt động một lần sau mỗi lần bật khoá điện.
Hình 2.14 Chức năng kiểm tra ban đầu
- Chức năng chẩn đoán
Nếu hư hỏng xảy ra trong bất kì hệ thống tín hiệu nào, đèn báo ABS trên bảng đồng hồ táp lô sẽ bật sáng để báo cho ngời lái biết hư hỏng xảy ra, ABS- ECU cũng sẽ lưu mã chẩn đoán của bất kì hư hỏng nào.
- Chức năng kiểm tra cảm biến
Bên cạnh chức năng chẩn đoán, ABS-ECU cũng bao gồm chức năng kiểm tra cảm biến tốc độ (nó chẩn đoán tính năng của các cảm biến tốc độ và rôto). Một vài kiểu xe cũng bao gồm chức năng kiểm tra cảm biến giảm tốc để chuẩn đoán cảm biến giảm tốc.
Kiểm tra điện áp ra của tất cả các cảm biến.
Kiểm tra sự dao động điện áp ra của tất cả các cảm biến.
Chức năng kiểm tra cảm biến giảm tốc (chỉ cảm biến giảm tốc kiểu phototransistor).
Kiểm tra điện áp ra của cảm biến giảm tốc.
Kiểm tra hoạt động của đĩa sẻ rãnh.
Những chức năng này được thiết kế chỉ dành cho các kĩ thuật viên, với các điều kiện hoạt động được thiết lập bởi quy trình đặc biệt để chẩn đoán các tính năng của từng cảm biến.
Nếu xảy ra hư hỏng trong hệ thống truyền tín hiệu đến ECU, dòng điện từ ECU đến bộ chấp hành bị ngắt. Kết quả là, hệ thống phanh hoạt động giống như khi ABS không hoạt động. Do đó, đảm bảo được các chức năng phanh thông thường.
● Bộ chấp hành ABS
Cấu tạo
Hình 2.15 Sơ đồ bộ chấp hành ABS
Nguyên lý:
Bộ chấp hành của phanh gồm có van điện từ giữ áp suất, van điện từ giảm áp suất, bơm, môtơ và bình chứa. Khi bộ chấp hành nhận được tín hiệu từ ECU điều khiển trượt, van điện từ đóng hoặc ngắt và áp suất thủy lực của xilanh ở bánh xe tăng lên, giảm xuống hoặc được giữ để tối ưu hoá mức trượt cho mỗi bánh xe. Ngoài ra, mạch thuỷ lực còn thay đổi để đáp ứng yêu cầu của mỗi loại điều khiển.
Có nhiều kiểu bộ chấp hành ABS, ở đây chúng tả 8 van điện 2 vị trí trong bộ chấp hành ABS.
Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh đủ lớn sẽ gây nên hiện tượng trượt. Khi hệ số trượt vượt quá giới hạn quy định (1030%) thì ABS sẽ bắt đầu làm việc và chế độ làm việc của ABS gồm các giai đoạn sau:
-Giai đoạn duy trì (giữ) áp suất:
Khi phát hiện thấy sự giảm nhanh tốc độ của bánh xe từ tín hiệu của cảm biến tốc độ gửi đến, bộ điều khiển ECU sẽ xác định xem bánh xe nào bị trượt quá giới hạn quy định.
Sau đó, bộ điều khiển ECU sẽ gửi tín hiệu đến bộ chấp hành hay là cụm thuỷ lực, kích hoạt các rơle điện từ của van nạp hoạt động để đóng van nạp (13) lại, cắt đường thông giữa xylanh chính và xylanh bánh xe. Như vậy áp suất trong xylanh bánh xe sẽ không đổi ngay cả khi người lái tiếp tục tăng lực đạp. Sơ đồ làm việc của hệ thống trong giai đoạn này như trên hình 2.15.
13 14 12 8 7 10 15 ECU 5 6 1 4 2 3 11 9
Hình 2.16 Giai đoạn duy trì (giữ) áp suất
1- Tổng phanh 2- Ống dẫn dầu 3- Van điện 4- Cuộn dây 5- Van điện 6- Bơm dầu 7- Van điện 8- Bình chứa dầu 9- Cơ cấu phanh 10- Cảm biến tốc độ 11- Roto cảm biến 12- Nguồn điện 13- Van nạp 14- Van xả 15- Khối ECU
-Giai đoạn giảm áp suất: 15 8 ECU 12 6 7 14 10 11 9 1 5 4 2 13 3
Hình 2.17 Giai đoạn giảm áp
1- Tổng phanh 2- Ống dẫn dầu 3- Van điện 4- Cuộn dây 5- Van điện 6- Bơm dầu 7- Van điện 8- Bình chứa dầu 9-Cơ cấu phanh 10-Cảm biến tốc độ 11-Roto cảm biến 12- Nguồn điện 13-Van nạp 14-Van 15-Khối ECU
Nếu đã cho đóng van nạp mà bộ điều khiển nhận thấy bánh xe vẫn có khả năng bị hãm cứng (gia tốc chậm dần quá lớn), thì nó tiếp tục truyền tín hiệu điều khiển đến rơle van điện từ của van xả (14) để mở van này ra, để cho chất lỏng từ xylanh bánh xe đi vào bộ tích năng (8) và thoát về vùng có áp suất thấp của hệ thống, nhờ đó áp suất trong hệ thống được giảm bớt (hình 2.16).
-Giai đoạn tăng áp:
Khi tốc độ bánh xe tăng lên (do áp suất dòng phanh giảm), khi đó cần tăng áp suất trong xylanh để tạo lực phanh lớn, khối điều khiển điện tử ECU ngắt dòng điện cung cấp cho cuộn dây của các van điện từ, làm cho van nạp mở ra và đóng van xả lại, bánh xe lại giảm tốc độ (hình 2.17).
1 5 2 4 15 ECU 12 6 7 8 13 3 14 9 10 11
Hình 2.18 Giai đoạn tăng áp
1- Tổng phanh 2- Ống dẫn dầu 3- Van điện 4- Cuộn dây 5- Van điện 6- Bơm dầu 7- Van điện 8- Bình chứa dầu 9- Cơ cấu phanh 10- Cảm biến tốc độ 11- Roto cảm biến 12- Nguồn điện 13- Van nạp 14- Van xả 15- Khối ECU.
Chu trình giữ áp, giảm áp và tăng áp cứ thế được lặp đi lặp lại, giữ cho xe được phanh ở giới hạn trượt cục bộ tối ưu mà không bị hãm cứng hoàn toàn.
● Cảm biến tốc độ
Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từng bánh xe và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt.
Cấu tạo:
Cảm biến này gồm : một nam châm vĩnh cửu, cuộn dây và lõi .
Hình 2.19 Cảm biến tốc độ
Nguyên lí hoạt động
Vành ngoài của các rôto có các răng nên khi rôto quay sinh ra điện áp xoay chiều với tần số tỉ lệ với tốc độ quay của rôto. Điện áp này được truyền đến ABS-ECU. Dựa vào điện áp này ABS-ECU sẽ biết được tốc độ quay của bánh xe.
● Đồng hồ táp lô
Đèn báo của ABS
Khi ECU phát hiện thấy sự trục trặc ở ABS hoặc hệ thống hỗ trợ phanh, đèn này bật sáng để báo cho người lái.
Đèn báo hệ thống phanh
Khi đèn này sáng lên đồng thời với đèn báo của ABS, nó báo cho người lái biết rằng có trục trặc ở hệ thống ABS và EBD.
– Lưu ý: Khi ECU điều khiển trượt bị hỏng
Bình thường, đèn báo này không sáng lên do tín hiệu của ECU truyền đến đồng hồ táp lô hoặc rơle điều khiển ABS. Nếu ECU bị hỏng và không có tín hiệu, đèn báo của ABS, đèn báo hệ thống phanh, đèn báo ngắt TRC (ở các xe có trang bị TRC), và đèn báo VSC (ở các xe có trang bị VSC) luôn bật sáng.
● Công tắc đèn phanh
Công tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã được đạp xuống và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt ABS sử dụng tín hiệu của công tắc đèn phanh. Tuy nhiên dù tín hiệu công tắc đèn phanh bị hỏng, việc điều khiển ABS vẫn được thực hiện khi các lốp bị bó cứng. Trong trường hợp này, việc điều khiển bắt đầu khi hệ số trượt đã trở nên cao hơn (các bánh xe có xu hướng khoá cứng) so với khi công tắc đèn phanh hoạt động bình thường.