III. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1.4.1 Sơ đồ mạch điện ABS chung trên ôtô hiện nay
Hình 1.9: Sơ đồ mạch điện chung hệ thống ABS trên ô tô
KÝ HIỆU CHÂN HỘP ECU ABS:
ECU – Electronic Control Unit. ABS – Anti-lock Brakes System. BATT – Battery : chân dương bình.
STP – Stop : Tín hiệu công tắc đèn phanh.
PKB – Parking Brake : Tín hiệu phanh tay và tín hiệu báo mực dầu phanh. W – warning : Chân đèn báo check.
IG – igniton : Chân dương sau công tắc máy. MR – Motor Relay : Chân điều khiển Rơle bơm. MT – Motor Test : Chân kiểm tra bơm.
AST – Actuator Solenoid Test :Chân kiểm tra bộ chấp hành. SFR – Solenoid Front Right : Cuộn Solenoild trước phải. SFL – Solenoid Front Left : Cuộn Solenoild trước trái. SRR – Solenoid Rear Right : Cuộn Solenoild sau phải. SRL – Solenoid Rear left : Cuộn Solenoild sau trái.
SR – Solenoid Relay : Chân điều khiển Rơle Cuộn dây bộ chấp hành. R– Relay : Chân “ - ” điều khiển rơle.
FR- – Front Right : Chân âm cảm biến tốc độ trước phải. FL+ – Front Left : Chân dương cảm biến tốc độ trước trái. FL- – Front Left : Chân âm cảm biến tốc độ trước trái. RR+ – Rear Right : Chân dương cảm biến tốc độ sau phải. RR- – Rear Right : Chân âm cảm biến tốc độ sau phải. RL+ – Rear Left : Chân dương cảm biến tốc độ sau trái. RL- – Rear Left : Chân âm cảm biến tốc độ sau trái. GND – ground : Mass hộp ECU ABS.
TC : Chân chẩn đoán. TS : Chân chẩn đoán.
KÝ HIỆU ĐƯỜNG DẦU BỘ CHẤP HÀNH:
R – Rear : Đường dầu sau từ xylanh chính đến. F – Front : Đường dầu trước từ xylanh chính đến. FR – Front Right : Đường dầu đến bánh trước phải. FL – Front Left : Đường dầu đến bánh trước trái. RR – Rear Right : Đường dầu đến bánh sau phải. RL – Rear Left : Đường dầu đến bánh sau trái.
Hình 1.10: Sơ đồ mạch điện hệ thống ABS trên xe Toyota Innova 2015
IG1 – GND: 10 -14V khi công tắc IG ở vị trí ON.
WA – GND: 0 - 2V khi công tắc IG ở vị trí ON và đèn cảnh báo ABS ON. 10 -14V khi công tắc IG ở vị trí ON và đèn cảnh báo ABS OFF. STP – GND: 0 -1.5V khi công tắt đèn phanh ở vị trí OFF.
8 -14V khi công tắt đèn phanh ở vị trí ON.
D/G – GND: 10 -14V khi công tắc IG ở vị trí ON và đèn cảnh báo ABS ON. TS, TC – GND: 8 -14V khi công tắc IG ở vị trí ON.
M+ - GND: 0-1.5V khi công tắc IG ở vị trí ON.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS trên xe Toyota Innova
Các tín hiệu đầu vào:
Cảm biến tốc độ bánh xe được xác định và gửi tín hiệu về thông qua các chân
FR+, FL+, RR+, RL+ của ABS ECU.
Tín hiệu công tắc đèn phanh của ABS ECU thông qua chân STP khi phanh hoạt
động.
Tín hiệu công tắc cảnh báo mức dầu phanh và tín hiệu công tắc phanh tay của ABS ECU thông qua chân PKB.
Khi bật công tắc IG, sẽ có nguồn đi từ Accu(+) – công tắc IG – IG, ABS ECU được cấp nguồn 12V và cấp nguồn Accu(-) qua chân GND. Đồng thời dòng từ Accu(+)
– công tắc IG – BS và BM cấp nguồn cho rơ le solenoid và rơ le bơm (BS, BM – GND là 12V). Quá trình kiểm tra ban đầu diễn ra sau khi bật công tắc IG, ECU cấp
nguồn nối chân WA thông với GND, làm xuất hiện dòng từ IG – đèn báo ABS – WA –
GND, đèn báo ABS sáng quá trình kiểm tra đang thực hiện. ECU điều khiển rơ le
solenoid và rơ le bơm đóng lại. Sau khi rơ le bơm đóng lại, bơm bắt đầu hoạt động còn các solenoid thì không, ECU sẽ nối các chân SFRR, SFRH, SFLR, SFLH, SRRR,
SRRH thông với GND, thì các solenoid mới hoạt động. Sau khi kiểm tra xong ECU
điều khiển rơ le bơm mở, lúc này không có nguồn 12V đưa đến nên bơm tắt và điều khiển ngắt các chân SFRR, SFRH, SFLR, SFLH, SRRR, SRRH không thông với
GND, các solenoid cũng sẽ không hoạt động do không có nguồn âm, tuy nhiên rơ le
solenoid vẫn đóng do đó nguồn 12V vẫn đến các solenoid để sẵn sàng hoạt động. Đèn cảnh báo ABS lúc này cũng sẽ tắt (WA – GND là 12V). Các chân TS và TC dùng để chẩn đoán khi hệ thống ABS bị lỗi thông qua giắc DLC3.
Khi xe chuyển động tín hiệu từ bốn bánh xe liên tục đưa về hộp ECU để tính toán tốc độ của các bánh xe lúc này. Khi người lái bắt đầu đạp phanh, ECU nhận tín hiệu từ công tắc đèn phanh qua chân STP (STP – GND là 12V khi công tắc đèn phanh đóng), công tắc cảnh báo mức dầu phanh và công tắc đèn phanh tay qua chân PKB. Đồng thời ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến qua các chân FL+, FR+, RL+,RR-, ECU sẽ xác định mức độ giảm tốc của các bánh xe.
Khi phát hiện một trong các bánh xe có sự giảm tốc lớn hơn khoảng 25% so với các bánh xe còn lại có khả năng xảy ra sự trượt, ECU ABS cấp nguồn âm thông qua chân WA, dòng điện từ IG – đèn ABS – WA – GND, làm cho đèn ABS sáng để báo hệ thống ABS đang hoạt động.
ABS ECU sẽ điều khiển rơ le bơm đóng, cấp nguồn dương cho chân M+, dòng
điện đi từ IG – BM – M+ – Mô tơ bơm – M- – GND, mô tơ bơm hoạt động tạo ra áp suất trong hệ thống phanh. Đồng thời, ABS ECU cũng điều khiển cấp nguồn âm thông qua các chân SFRR, SFRH, SFLR, SFLH, SRRR, SRRH, để các solenoid hoạt động. Do khi phanh hệ số bám của mặt đường luôn thay đổi nên tốc độ giữa các bánh xe sẽ khác nhau dẫn đến tần số hoạt động của các solenoid cũng khác nhau. Nhằm giữ cho sự chênh lệch tốc độ của các bánh xe không lớn hơn quá 25%. Khi chênh lệch tốc độ giữa các bánh xe nhỏ hơn 25% và người lái không còn đạp phanh, lúc này hệ thống ABS không còn hoạt động, ECU điều khiển rơ le bơm mở, bơm ngừng hoạt động, các solenoid cũng không được cấp nguồn âm nên không làm việc, chân WA không thông với chân GND nên đèn báo ABS tắt (WA – GND là 12V).
CHƯƠNG 2:
HỆ THỐNG ABS TRÊN XE GẮN MÁY 2.1 Tình hình sử dụng hệ thống ABS trên xe gắn máy
Những nghiên cứu này đặt ra để đánh giá hiệu quả của hệ thống chống bó cứng phanh ABS trên xe máy trong việc giảm thiểu những tai nạn đáng tiếc trên đường. Kể từ khi Nghị viện châu Âu bỏ phiếu về việc bắt buộc trang bị hệ thống ABS trên tất cả các xe máy có dung tích xy lanh lớn hơn 125cc từ năm 2016, tỷ lệ những xe được trang bị hệ thống ABS có khả năng tăng trong những năm tiếp theo. Mặc dù những nghiên cứu trước đây tập trung hầu hết vào những xe mô tô phân khối lớn, nghiên cứu này sử dụng các báo cáo của cảnh sát Tây Ban Nha (2006-2009), Ý (2009), Thụy Điển (2003- 2012) để phân tích nhiều loại xe máy, bao gồm xe tay ga và so sánh các quốc gia có thói quen lái xe máy khác nhau.
Hiệu quả của việc trang bị hệ thống ABS trên xe gắn máy trong việc giảm thiểu tai nạn dao động từ 24% ở Ý, 29% ở Tây Ban Nha và 34% ở Thụy Điển. Việc giảm các tai nạn nghiêm trọng và những tai nạn dẫn đến tử vong thậm chí còn lớn hơn, ở mức 34% ở Tây Ban Nha, 42% ở Thụy Điển. Giảm tổng số vụ va chạm liên quan đến xe tay ga được trang bị hệ thống ABS (ít nhất 250cc) là 27% ở Ý và 22% ở Tây Ban Nha. Việc trang bị hệ thống ABS trên xe tay ga có dung tích xy lanh ít nhất 250cc giảm các vụ va chạm nghiêm trọng và gây tử vong tới 31% ở Tây Ban Nha.
Bảng 2.1: Thống kê tai nạn trên các điều kiện mặt đường khác nhau (2000 - 2011)
Số liệu từ Bảng 2.1 được trích ra trong tài liệu báo cáo đánh giá sự hiệu quả của hệ thống ABS trên xe máy ở Úc. Bảng số liệu này thống kê những tai nạn xảy ra trên những bề mặt đường khác nhau như: đường khô, đường ướt,…Qua những số liệu này, chúng ta có thể thấy được đa số những tai nạn xảy đa số ở mặt đường khô và xảy ra
nhiều ở những xe máy không trang bị hệ thống ABS tới 2739 trường hợp, gấp 6,2 lần so với những tai nạn khi có hệ thống ABS can thiệp. Những tai nạn ở mặt đường ướt khi không xe không trang bị hệ thống ABS cũng gấp xấp xỉ 4 lần so với những xe có trang bị hệ thống ABS.
Không những thế, bài nghiên cứu này còn đưa ra những số liệu thống kê những trường hợp tai nạn ở các tốc độ khác nhau ở xe máy. Nhìn vào bảng thống kê trên, chúng ta có thể thấy được tai nạn thường xảy ra ở dải tốc độ 60 km/h và trên 100 km/h. Xét ở trường hợp 60 km/h, những trường hợp tai nạn khi xe không được trang bị hệ thống ABS cao gần 7 lần so với xe được trang bị hệ thống ABS.
Bảng 2.2: Thống kê dải tốc độ xảy ra tai nạn ở Victoria, Úc ( 2000 – 2011)
Qua những số liệu thống kê trên, chúng ta có thể thấy được tầm quan trọng khi trang bị hệ thống ABS trên xe máy nhằm giảm tai nạn đáng tiếc xảy ra, giúp cho người lái xe có thể điều khiển xe an toàn hơn. Chính vì vậy, việc trang bị hệ thống ABS ngày càng phổ biến rộng rãi. Biểu đồ dưới đây dự đoán xác suất việc những xe trên 125cc sẽ được trang bị hệ thống ABS từ năm 2004 đến 2025 ở nước Úc.
Hình 2.1: Biểu đồ dự đoán tốc độ phát triển của hệ thống ABS trên xe máy có dung
tích trên 125cc từ 2004 – 2025 ở Úc
Nhìn vào đường trên biểu đồ chúng ta có thể thấy được tỷ lệ trang bị hệ thống cho những xe trên 125cc ngày càng tăng. Năm 2012, 2013 tỷ lệ những xe đăng ký được trang bị hệ thống ABS cao hơn xác suất dự đoán rất nhiều, nhất là năm 2013 (20% và xẩp xỉ 37%). Và cho đến năm 2024, tỷ lệ những xe đăng ký có trang bị hệ thống ABS đạt xấp xỉ 95% gần 100%. Đây là con số đáng mừng khi xe máy càng ngày càng được cải tiến và trang bị những hệ thống an toàn nhằm tránh những tai nạn đáng tiếc xảy ra.
Tóm lại, những số liệu thống kê này hỗ trợ việc triển khai hệ thống ABS trên tất cả xe máy, kể cả xe máy dung tích nhỏ. Những nghiên cứu sau này nên nhằm mục đích hiểu được tác động giảm thiểu chấn thương và tai nạn khi trang bị hệ thống ABS, có thể kết hợp với hệ thống phanh thường.
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