III. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
2.1 Giới thiệu hệ thống ABS trêncho xe gắn máy
Hệ thống ABS trên xe gắn máy cũng gồm những bộ phận giống hệ thống ABS trên ô tô như:
ECU điều khiển trượt. Bộ chấp hành phanh ABS.
Cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau. Đèn báo ABS.
Hình 2.2: Các bộ phận của hệ thống ABS trên xe gắn máy 2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS trên xe gắn máy
Sự cần thiết của ABS thể hiện rõ nhất khi xe phanh gấp, đường có hệ số bám thấp hoặc những tình huống phanh bất ngờ. Khi đó, các bánh xe có xu hướng bị bó cứng và trượt hoàn toàn do lực phanh lớn hơn lực bám giữa mặt đường với các bánh xe.
Vai trò của ABS trên máy cũng tương tự như trên ô tô là phân phối lực phanh cần thiết đến các bánh xe để đảm bảo sự trượt là tốt nhất căn cứ vào tốc độ quay của bánh xe gửi về hộp ECU ABS thông qua các cảm biến đặt tại các bánh xe.
ABS ECU sẽ điều khiển các solenoid để tăng hoặc giảm lực phanh với tần số khoảng 10Hz cho đến 15Hz tùy thuộc vào các loại xe của từng hãng xe để hạn chế lực tác động vào đĩa phanh khi người lái phanh quá nhanh. Khi sự trượt giữa các bánh xe và mặt đường là tốt nhất ECU ABS sẽ duy trì lực phanh tốt nhất, ổn định nhất cho đến khi xe dừng hẳn.
2.3 Một số hệ thống khác kết hợp với hệ thống ABS.2.3.1 CBS (Combi Brake System) 2.3.1 CBS (Combi Brake System)
Phanh CBS – Combi Brake System lại hoạt động trên nguyên lý tác động lực phanh trực tiếp lên đồng thời cả 2 bánh trước và sau của xe máy. Như vậy bánh xe sẽ dừng theo cách thông thường, nhưng chỉ khác là lực phanh không chỉ tác động vào một bánh mà đồng thời tác động vào hai bánh xe. Do đó, lực dừng phanh sẽ tốt hơn, cũng như an toàn hơn (hạn chế tình trạng bánh bánh dừng còn bánh còn lại vẫn chuyển động).
Nguyên lý hoạt động: Khi tác động lực lên phanh sau áp suất dầu đi từ xy lanh chính qua Delay Valve đến xy lanh bánh sau làm giảm tốc độ bánh sau. Khi tiếp tục tăng lực tác dụng lên xy lanh phanh chính làm áp suất tăng lên cho đến khi lớn hơn lực lò xo, lúc đó piston sẽ dịch chuyển xuống làm mở cửa dầu đến xy lanh bánh trước, lực phanh bánh trước tăng lên. Khi áp suất trong đường ống giảm làm áp suất thủy lực nhỏ hơn lực lò xo khi đó piston dịch chuyển lên làm đóng cửa dầu đến bánh trước, lực phanh bánh trước giảm.
2.3.2 Hệ thống ABS kết hợp CBS (C-ABS)
Hiện nay, Honda đang sử dụng hai loại ABS cho xe máy đó là: ABS vòng lặp kín được ứng dụng rộng rãi trên ô tô và ABS duy nhất được sử dụng trên xe máy điều khiển trực tiếp bằng mô tơ. Đối với một số mẫu xe sẽ tích hợp một trong hai loại ABS này với phanh thường hoặc là CBS nhằm tăng độ an toàn của xe khi phanh.
2.3.2.1 C-ABS cho các xe tay ga cỡ lớn
C-ABS bao gồm hai hệ thống là CBS và ABS kiểu vòng lặp kín. Loại này được tích hợp trên một bộ phận bao gồm bộ điều khiển ABS, một mô tơ bơm để tạo ra áp suất thủy lực và áp suất sẽ được điều khiển bởi các van solenoid. Ưu điểm của hệ thống này là có cấu tạo đơn giản cho phép lực phanh được phân phối lên hai bánh xe cùng lúc nhằm tăng hiệu quả phanh.
Về nguyên lí C-ABS hoạt động tương tự như hệ thống ABS thông thường nhưng được tích hợp thêm CBS gồm hai solenoid điều khiển áp suất thủy lực và một Delay Valve. Trên một số mẫu xe sẽ được trang bị Dual CBS thì cách bố trí vẫn như trên và tương tự cho phanh trước.
Hình 2.4: Bộ C-ABS kiểu vòng lặp kín
2.3.2.2. C-ABS cho các xe mô tô thể thao
C-ABS cho các xe thể thao bao gồm hai hệ thống là Dual CBS và ABS điều khiển trực tiếp bằng mô tơ. Bộ chấp hành ABS sẽ điều chỉnh áp suất thủy lực bằng cách nâng hạ vị trí của piston trực tiếp bằng mô tơ. Ở loại này một bộ điều khiển chỉ thay đổi áp suất được của một bánh xe. Vì thế bộ chấp hành sẽ được bố trí ở trước và sau.
Hình 2.5: Biểu đồ thể hiện đặc tính của hai loại C-ABS
Hình 2.5 cho thấy sự khác nhau trong việc điều khiển áp suất phanh giữa hai loại
C-ABS. Đường màu đỏ biểu thị áp suất thủy lực, đường màu đen là tốc độ xe và đường màu xanh là tốc độ bánh xe.
Đối với C-ABS vòng lặp kín khi áp suất thủy lực tăng, dẫn đến lực phanh tăng lên làm tốc độ bánh xe giảm xuống. Tuy nhiên, khi tốc độ bánh xe giảm xuống quá nhiều so với tốc độ hiện tại của xe nghĩa là các bánh xe sắp bị trượt, thông qua các tín hiệu từ cảm biến khi đó ECU sẽ điều khiển bộ chấp hành ABS giảm áp suất tới các bánh xe. Khi tốc độ bánh xe gần bằng với tốc độ xe, ECU điều khiển tiếp tục tăng lực phanh lên các bánh xe, và quá trình này diễn ra với tần số khoảng 8 – 10Hz.
Còn C-ABS điều khiển bằng mô tơ thì sự dao động của áp suất thủy lực thấp hơn so với C-ABS vòng lặp kín, vì vậy tốc độ bánh xe được điều khiển mượt mà và ổn định hơn. Kết quả làm giảm sự dịch chuyển trọng tâm của xe mang lại sự êm dịu và ổn định của người lái khi phanh.
Ngoài CBS, các loại xe mô tô hiện đại còn tích hợp nhiều hệ thống an toàn khác nhằm cải thiện khả năng vận hành, tăng độ an toàn, mang lại cảm giác thoải mái cho người lái như là MSC (Motorcycle Stability Control), TRC (Traction Control), HHC (Hill Hold Control), …
2.3.2.5 Hiệu quả của C-ABS
Các hệ thống phanh nâng cao như là C-ABS được Honda phát triển cho đến ngày nay nhằm nâng cao hiệu quả vận hành của xe và bảo vệ người lái.
Hình 2.6: Sự so sánh gia tốc phanh đạt được của các hệ thống
Hình 2.6 cho thấy sự khác biệt về gia tốc phanh lớn nhất được tạo ra bởi hệ thống
phanh thường và hệ thống phanh nâng cao khi chỉ tác dụng lực lên một trong hai bàn đạp của cùng một mẫu xe. Trên hệ thống phanh thường thì gia tốc phanh đạt được là 0.4G (1G = 9.8 m/s2). Nhưng ngược lại,với xe được trang bị CBS thì gia tốc đạt được lớn hơn 1.7 lần so với phanh thường. Còn với C-ABS thì gia tốc đạt được lại lớn hơn 2,3 lần. Điều đó cho thấy lí do của việc ra đời của các hệ thống phanh nâng cao là rất cần thiết.
Dưới đây là những sơ đồ mạch điện hệ thống ABS trên xe gắn máy của các hãng xe.
Hình 2.7: Mạch điện hệ thống ABS trên xe máy BMW 1100LT Phân tích sơ đồ
Các bộ phận của hệ thống ABS trên xe máy BMW 1100LT ABS ECU gồm các chân:
F+, F- (Front): cảm biến tốc độ bánh trước. R+, R- (Rear): cảm biến tốc độ bánh sau.
FM (Front Motor): mô tơ bơm ABS bánh trước. RM (Rear Motor): mô tơ bơm ABS bánh sau.
FSH (Front Solenoid Holding valve): van giữ áp bánh trước. FSR (Front Solenoid Releasing valve): van giảm áp bánh trước. RSH (Rear Solenoid Holding valve): van giữ áp bánh sau. RSR (Rear Solenoid Releasing valve): van giảm áp bánh sau. IG (Ignition): Cấp nguồn dương cho ECU.
GND (Ground): Cấp nguồn âm cho ECU.
WLR (Warning Light Relay): Rơ le đèn cảnh báo ABS. AR (ABS Relay): Rơ le ABS.
D (Diagnosis): Giắc chẩn đoán. STP (STOP): Tín hiệu đèn phanh. ASW (ABS Switch): Công tắc ABS. RL-: Được nối thông với chân GND
Cảm biến tốc độ bánh trước và cảm biến tốc độ bánh sau.
Front Pressure Regulator (FPR): Bộ chấp hành phanh ABS bánh trước:
Chân số 1: van giữ áp. Chân số 2: van giảm áp. Chân M: mô tơ bơm.
Rear Pressure Regulator (RPR): Bộ chấp hành phanh ABS bánh sau:
Chân số 1: van giữ áp. Chân số 2: van giảm áp. Chân M: Mô tơ bơm.
ABS Switch: Công tắc để bật hay tắt hệ thống ABS.
Diagnostic plug: Giắc chẩn đoán lỗi hệ thống ABS.
Bulb Monitor Device: Điều khiển đèn báo phanh và đèn phanh phía sau.
Nguyên lý hoạt động
Khi bật công tắc IG, làm nguồn điện 12V được đưa đến chân IG để cấp nguồn cho
hộp ECU và nguồn âm của hộp được nối với Accu(-) qua chân GND, đồng thời nguồn 12V cũng được đưa đến ABS relay và ABS warning relay. ABS ECU cũng nhận tín hiệu của ABS Switch qua chân ASW để hoạt động. Nếu ABS switch mở điện áp tại
ASW – GND là 5V thì hệ thống ABS có thể được kích hoạt, ngược lại nếu công tắc
Sau khi bật công tắc IG, quá trình chẩn đoán lỗi ban đầu sẽ diễn ra, ABS ECU điều khiển cấp nguồn 12V thông qua chân WRL, dòng điện đi từ chân WRL – ABS
Warning relay – RL- – GND , làm tiếp điểm ABS Warning relay đóng lại khi đó
dòng điện đi từ Accu(+) – ABS Waring relay – ABS Warning light – Accu(-), làm đèn cảnh báo ABS sáng thông báo hệ thống đang trong trạng thái kiểm tra ban đầu. ABS ECU điều khiển cấp nguồn 12V cho cuộn dây của ABS relay qua chân AR, dòng
điện đi từ AR – cuộn dây (ABS relay) – RL- – GND, làm xuất hiện lực từ trong cuộn dây làm tiếp điểm của ABS relay đóng lại. Lúc này dòng điện từ Accu(+) – IG switch
– ABS relay – (+) của FPR và RPR – Accu(-). Khi đó, các solenoid và các mô tơ bơm
trong bộ chấp hành phanh trước và sau được cấp nguồn 12V từ Accu(+). Đồng thời ECU điều khiển các chân FSH, FSR, RSH, RSR, FM, RM nối với với nguồn âm của hộp, làm các mô tơ bơm và các solenoid trong bộ chấp hành phanh ABS trước và sau hoạt động. Sau khi quá trình chẩn đoán ban đầu kết thúc, ECU ABS điều khiển đèn cảnh báo ABS tắt và các chân FSH, FSR, RSH, RSR, FM, RM lúc này không thông với nguồn âm của hộp nên các mô tơ bơm, các solenoid không hoạt động, tuy nhiên ABS relay vẫn hoạt động cấp nguồn 12V đến bộ chấp hành phanh ABS trước và sau để hệ thống trong trạng thái sẵn sàng hoạt động. Nếu quá trình chẩn đoán ban đầu phát hiện ra lỗi trong hệ thống, đèn cảnh báo ABS vẫn sáng sau khi kết thúc quá trình. Việc chẩn đoán lỗi có thể thực hiện thông qua giắc chẩn đoán được nối với chân D của hộp ECU.
Lúc xe bắt đầu chuyển động, tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau sẽ liên tục đưa tín hiệu dưới dạng xung hình sin (có loại cảm biến sẽ đưa xung vuông) về hộp ABS ECU thông qua chân F+ và R+ để tính toán tốc độ bánh xe. Xe càng đi nhanh lượng xung gửi về hộp ECU càng nhiều. Điện áp dao động của cảm biến tốc độ bánh xe nằm trong khoảng -0.6 cho đến 0.6V (khoảng giá trị điện áp này tùy thuộc vào loại cảm biến của các hãng khác nhau).
Khi không đạp phanh, Bulb monitor device sẽ không điều khiển cấp nguồn âm cho Stop light, khi đó sẽ không có sự sụt áp xảy ra, điện áp lúc này tại chân STP – GND là
12V.
Khi đạp phanh, Bulb monitor device điều khiển cấp nguồn âm cho Stop light làm đèn sáng, lúc này xảy ra sự sụt áp, điện áp của chân STP – GND là 0V. ABS ECU nhận được tín hiệu thông qua chân STP và tín hiệu tốc độ bánh xe thông qua chân R+ và chân F+. Lúc đó ABS ECU sẽ tính toán mức độ giảm tốc của các bánh xe thông qua
đang giảm tốc và ngược lại nếu tần số xung ngày càng tăng thì bánh xe đang tăng tốc trở lại. Sau đó nếu nhận thấy một trong hai bánh có mức độ giảm tốc quá lớn trong khoảng thời gian ngắn hoặc hệ số trượt của bánh xe lớn hơn 25% so với bánh xe còn lại (đối với một số kiểu xe sẽ so sánh tốc độ của bánh xe với tốc độ của thân xe khi phanh) hoặc trong trường hợp tốc độ bánh xe hoàn toàn về không (tần số xung bằng không) đồng nghĩa với việc bánh xe bị trượt hoàn toàn so với mặt đường hệ số trượt bằng 100%, ABS ECU sẽ:
Điều khiển cấp nguồn 12V thông qua chân WRL, dòng điện đi từ chân WRL –
ABS Warning relay – RL- – GND , làm ABS Warning relay đóng lại khi đó
dòng điện đi từ Accu(+) – ABS Waring relay – ABS Warning light – Accu(-), làm đèn cảnh báo ABS sáng thông báo hệ thống đang làm việc.
Điều khiển cấp nguồn âm cho các solenoid hoạt động theo ba chế độ “Giảm - Giữ - Tăng” thông qua các chân FSR, FSH, RSH, RSR để thay đổi áp suất dầu trong xylanh bánh xe thông qua đó tăng giảm lực phanh tác dụng vào các bánh xe. Tín hiệu của của các chân FSR, FSH, RSH, RSR – GND lúc này có dạng xung vuông. Do trong quá trình phanh tải trọng của xe sẽ tác dụng chủ yếu lên bánh trước nên ECU sẽ điều khiển tăng lực phanh tác dụng lên bánh trước và giảm lực phanh lên bánh sau. Đồng thời hệ số bám của mặt đường sẽ liên tục thay đổi vì vậy gia tốc phanh và quãng đường phanh cũng thay đổi theo trong quá trình phanh, nên tần số hoạt động của các solenoid sẽ liên tục thay đổi để đảm bảo hệ số trượt tốt nhất. Quá trình tăng giảm lực phanh hoạt động cho đến khi không còn xảy ra sự giảm tốc quá lớn (hơn 25%) giữa các bánh xe tùy thuộc vào tín hiệu từ các cảm biến tốc độ bánh xe đưa về ECU ABS.
ECU ABS điều khiển mô tơ bơm hoạt động qua chân FM, RM bằng cách cấp nguồn âm làm dòng điện đi từ Accu(+) – ABS Relay – FPR – FM – GND và
Accu(+) – ABS Relay – RPR – RM – GND. Ở chế độ tăng áp bơm có chức
năng tạo ra áp suất phanh giúp cho áp suất tại các xylanh bánh xe tăng nhanh. Ở chế độ giảm áp bơm có vai trò đưa dầu phanh từ bình chứa qua bơm hồi về xylanh chính đồng thời tạo ra áp suất dầu phanh cho chu kỳ tăng áp. Ở trạng thái phanh thường (sự chênh lệch về tốc độ của các bánh xe không lớn hơn 25%) thì mô tơ bơm không hoạt động.
Khi không còn đạp phanh hoặc khi xe dừng hẳn, hệ thống ABS không còn hoạt động, ECU sẽ điều khiển mô tơ bơm, các solenoid ngừng hoạt động và đồng thời đèn cảnh báo ABS tắt.
Phân tích sơ đồ
Các bộ phận của hệ thống ABS trên xe Triumph Tiger 800XC: ABS ECU with Actuator gồm các chân:
F+, F- (Front): cảm biến tốc độ bánh trước. R+, R- (Rear): cảm biến tốc độ bánh sau. TS, TC (Diagnosis): Giắc chẩn đoán. STP (STOP): Tín hiệu đèn phanh. WA (ABS Warning): Đèn báo ABS
BM (Motor power supply): Nguồn 12V cho mô tơ bơm hoạt động. BS (Solenoid power supply): Nguồn 12V cho solenoid hoạt động. IG (Ignition): cấp nguồn 12V cho hộp.
Cảm biến tốc độ bánh trước và cảm biến tốc độ bánh sau. Công tắc đèn phanh trước và sau.
Instruments: bảng táp-lô hiển thị đèn báo ABS.
Giắc chẩn đoán: chẩn đoán lỗi hệ thống ABS và các hệ thống khác.
Nguyên lý hoạt động
Khi bật chìa khóa IG lên, khi đó dòng điện đi từ Accu – khóa IG – IG, ABS ECU được cấp nguồn là 12V và nguồn âm của hộp được nối với Accu(-) qua chân GND.
Đồng thời dòng điện cũng đi từ Accu(+) – khóa IG – BM và Accu(+) – khóa IG – BS, khi đó mô tơ bơm và các solenoid được tích hợp trong hộp ECU sẽ được cấp
nguồn trong trạng thái sẵn sàng làm việc. Điện áp đo được lúc này của các chân BM,
BS – GND là 12V.
Sau khi bật khóa IG, quá trình chẩn đoán ban đầu sẽ diễn ra, lúc này ECU sẽ điều khiển cấp nguồn thông qua chân WA của hộp. Làm xuất hiện dòng điện đi từ WA –
ABS warning light – GND (Instrument), làm đèn cảnh báo ABS trên Instrument
sáng. Điện áp đo tại chân WA – GND là 1.5V hoặc lớn hơn. Để kiểm tra bơm và các