Van này (thường có nút hình bát giác) được đặt trong cabin của ô tô. Tài xế mở hay đóng van bằng cách kéo hay đẩy nút, tùy thuộc vào từng kiểu van.
Mở van cho phép áp suất khí nén di chuyển qua nó, đến van bảo vệ đầu kéo và sau đó đến đường ống cung cấp (khẩn cấp).
Van có kiểu lò xo và được duy trì ở vị trí mở khi áp suất là đủ để ép lò xo. Nếu áp suất khí giảm xuống khoảng giữa 45 psi và 20 psi, van sẽ tự động đóng lại nhờ lực của lò xo. Đối với van không tự động thì tài xế phải chuyển nó về vị trí đóng. Lúc này, các cơ cấu phanh đỗ xe cũng sẽ được hoạt động.
3.18.7 Hệ thống cung cấp van rơ moóc tự động
Hình 3. 48 Van cung cấp rơ mooc
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 60
Hình minh hoạ trên đây cho thấy không khí được bơm từ đường chứa đến van cung cấp (28). Van bảo vệ xe kéo (24) đến từ 2 đường ống: một từ van cấp rơ moóc (28) và một từ van 2 chiều. Bắt đầu từ van bảo vệ xe kéo là 2 đường ống, mỗi đường ống dẫn đến một bộ ghép nối (20). Những đường ống này là đường ống điều khiển (vận hành) (22) và đường ống cung cấp (khẩn cấp) (21). Rơ moóc không được ghép nối với xe kéo. Tài xế chưa mở van cấp rơ moóc (28), và van tay đang ở vị trí đóng (30).
Trong hình dưới, tài xế đã thực hiện đạp bàn đạp van chân (31) và áp suất khí nén được phân phối đến các bầu phanh của xe kéo. Con trượt trong van 2 chiều (26) đã dịch chuyển bịt cửa phía áp suất thấp, cho phép áp suất khí lưu thông đến van bảo vệ xe kéo (24). Không có sự thất thoát khí nén qua bộ ghép nối đã bị ngắt do van bảo vệ xe kéo đã đóng.
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 61
Hình 3. 51 Hệ thống cung cấp van rơ mooc tự động
Nếu tài xế chẳng may sai lầm khi mở van tay (30), khí vận hành đến van bảo vệ xe kéo (24), nhưng van đã ở vị trí đóng, do đó sẽ không có sự mất mát khí nén xảy ra nếu van cấp rơ moóc (28) đã đóng lại.
3.18.8 Kết hợp máy kéo và rơ moóc
Trong hình minh hoạ này, xe kéo đã được nối với máy kéo, và đường dây điều khiển và cung cấp đã được kết hợp khớp nối(20).
Thiết bị này có một bình chứa (16) được lắp đặt. Bình chứa này sẽ cung cấp một không khí gần các buồng phanh tay để phanh khẩn cấp thông thường hoặc khẩn cấp. Bình chứa xe đẩy được đặt với van xả (6), giống như thùng chứa máy kéo.
Một van role khẩn cấp (39) được gắn trên thùng chứa xe kéo hoặc khung xe kéo gần các buồng phanh.van role khẩn cấp có ba chức năng chính trong hệ thống:
1. Nó truyền không khí từ bể chứa xe kéo tới buồng phanh tay trong quá trình phanh. Phần này của van hoạt động giống như van tiếp sức được trình bày trước đó.
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 62
2. Nó điều khiển áp suất không khí của bình chứa tới phanh xe kéo, gây phanh khẩn cấp. Hành động này sẽ làm đường không khí bị đứt hoặc tách ra giữa máy kéo và xe kéo, hoặc mất áp suất không khí từ máy kéo .Đường dây kiểm soát đứt sẽ không ảnh hưởng tới phanh khẩn cấp. Nếu phanh được giữ thì áp suất không khí sẽ giảm xuống đủ thấp để gây ra ứng dụng khẩn cấp. Người lái bất cứ lúc nào có thể vận hành van cung cấp van kéo (28) để gây ra phanh khẩn cấp.
3. Có một van kiểm tra một chiều ngăn áp suất không khí trong bể chứa xe kéo trở lại máy kéo.
Hình 3. 52 Sơ đồ kết hợp máy kéo và rơ mooc
3.18.9 Hệ thống nạp khí nén cho rơ mooc
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 63
Hình 3. 53 Hệ thống nạp rơ moóc
Người điều khiển xe mở van cung cấp van (28) để cho phép áp lực không khí chứa vào được đưa qua van bảo vệ máy kéo (24) đến đoạn rơ moóc. Áp suất không khí vượt qua rào khẩn cấp tiếp sức (39) tới bình chứa trên xe đẩy. Áp lực sẽ được xây dựng trong bể chứa xe kéo với cùng áp suất như các bình chứa trên máy kéo. Đây được gọi là "nạp" hệ thống Xe móc. Các van cung cấp van kéo chỉ nên mở khi áp suất máy kéo lên đến khoảng 90 psi, phụ thuộc vào van.
3.18.10 Van tay và chân hoạt động
Điều này và hình minh họa tiếp theo cho biết các thành phần phanh và đường ống được sử dụng cho van chân và van tay.
• Van chân hoạt động (31) màu cam. • Van tay hoạt động (30) màu nâu.
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 64
Màu cam và màu nâu được sử dụng để chỉ những chỗ khí nén được vận hành và nói lên nguồn cấp khí nén. Khi đạp van chân, khí nén sẽ di chuyển đến các cơ cấu phanh của xe kéo và rơ moóc. Như đã giải thích trước đó, dòng khí đi qua van 2 chiều (26) và van bảo vệ xe kéo (24) đến đường ống điều khiển (vận hành) và rơ moóc. Nếu nhả van chân và mở van tay, con trượt trong van 2 chiều sẽ dịch chuyển và cho áp suất khí nén đi qua và tác dụng vào các cơ cấu phanh rơ moóc.
Hình 3. 55 Sơ đồ van tay và van chân hoạt động
Khí nén đến từ van tay hay van chân khiến dòng khí nén điều khiển (vận hành) lưu thông qua đường ống của nó và hoạt động van rờ le khẩn cấp (39), khiến khí nén trong bình chứa của rơ moóc (16) đến các bầu phanh rơ moóc. Áp suất tác dụng lên các bầu phanh của rơ moóc có giá trị tương tự áp suất tác dụng lên các bầu phanh của xe kéo. Trong hệ thống này, thời gian tác dụng phanh được tối thiểu hóa nhờ việc bổ sung bình chứa (16) và van rờ le khẩn cấp (39).
Nhả van tay hoặc van chân sẽ ngắt dòng khí nén đang vận hành. Chức năng chuyển tiếp của van rờ le sẽ về vị trí ban đầu, đó là dừng dòng khí nén cung cấp đến các bầu phanh rơ moóc. Van có cửa xả sẽ xả áp suất khí nén ra khỏi các bầu phanh, gây nhả phanh. Cũng trong hệ thống này, các cơ cấu phanh của xe kéo và rơ moóc có thể được nhả phanh nhanh
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 65
Hình 3. 55 Sơ đồ van tay và van chân hoạt động 3.18.11 Hệ thống hoạt động khẩn cấp
Nếu rơ moóc không được trang bị cơ cấu phanh đỗ kiểu lò xo, sự hao hụt đột ngột khí nén trong đường ống cung cấp (khẩn cấp) sẽ kích hoạt van rờ le khẩn cấp (39) hoạt động, cho phép khí nén trong bình chứa rơ moóc (16) đi thẳng vào các bầu phanh rơ moóc (14). Van một chiều trong van rờ le khẩn cấp sẽ đóng, ngăn khí nén trở ngược lại bình chứa rơ moóc. Sự hao hụt khí nén trong đường ống cung cấp (khẩn cấp) cũng sẽ hoạt động van bảo vệ xe kéo để giữ cho áp suất khí nén đủ để tác dụng các cơ cấu phanh của xe kéo.
Các cơ cấu phanh rơ moóc vẫn sẽ giữ sự tác dụng phanh đến khí áp suất khí nén trong bình chứa rơ moóc được dùng hết, hay đường ống cung cấp (khẩn cấp) được sửa chữa và hệ thống được nạp lại.
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 66
Hình 3. 56 Sơ đồ hệ thống hoạt động khẩn cấp
3.18.12 Đường ống cung cấp (khẩn cấp) bị gãy
Khi đường ống cung cấp (khẩn cấp) (21) bị gãy hay bộ ghép nối của đường ống cung cấp (khẩn cấp) bị tách ra, hệ thống cũng sẽ có những hoạt động tương tự như đã giải thích ở trên.
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 67
3.18.13 Đường ống điều khiển (vận hành) bị gãy
Nếu đường ống điều khiển (vận hành) (22) bị gãy hay ngắt, không có vấn đề gì diễn ra cho đến khi tài xế thực hiện phanh. Khi cả van tay và van chân đều hoạt động, sự thất thoát khí nén ở đường ống điều khiển (vận hành) sẽ làm giảm nhanh chóng áp suất trong bình chứa của xe kéo, tùy thuộc vào độ mở của van tay và van chân. Sự hao hụt áp suất khí này sẽ ngắt dòng khí nén trong đường ống cung cấp (khẩn cấp) và kích hoạt van rờ le khẩn cấp (39) để hoạt động các cơ cấu phanh của rơ moóc. Bất cứ vấn đề khiến áp suất trong hệ thống trên xe kéo giảm nhanh đều sẽ kích hoạt thiết bị cảnh bào áp suất thấp cho tài xế biết.
Trong hình trên, đường ống cung cấp (vận hành) (22) đã bị đứt và tài xế thực hiện phanh bằng van chân (31). Xe kéo sẽ tác dụng các cơ cấu phanh nhưng rơ moóc thì không có hoạt động phanh. Nếu tài xế cứ đạp phanh và giữ, áp suất trong hệ thống trên xe kéo sẽ giảm đến dưới mức nguy hiểm và sau đó hệ thống bảo vệ xe kéo sẽ đặt cơ cấu phanh rơ moóc vào trường hợp phanh khẩn cấp.
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 68
3.18.14 Mất áp suất ở bình chứa
Sự vỡ ống cấp khí nén sẽ dẫn đến mất mát áp suất không khí từ nguồn cung cấp / bình chứa ướt (5). Khi áp suất không khí trong bình chứa ướt (5) của máy kéo rơi xuống dưới mức cảnh báo, do máy nén bị hỏng hoặc bị rò rỉ quá mức trên máy kéo, các thiết bị cảnh báo sẽ bắt đầu hoạt động. Trong hình minh hoạ, van kiểm tra một chiều (7) đã ngăn không cho áp suất không khí chứa trong bình chứa sơ cấp / khô (8) thoát khỏi nguồn cung cấp bình chứa ướt và đường ống bị vỡ.
Áp suất không khí trong bình chứa sơ cấp / khô có áp lực rất lớn đối với một số lượng hạn chế các ứng dụng phanh để dừng xe trước khi hệ thống phanh đỗ xe lò xo được kích hoạt (Điều này phụ thuộc vào cách phanh tay cho lò xo được lắp trong hệ thống).
Hình 3. 59 Sơ đồ mất áp suất ở bình chứa
Trong hình minh hoạ sau, áp suất đã được giảm xuống khoảng 45-20 psi và hệ thống bảo vệ đầu kéo đã tự động đóng kín, đặt phanh xe kéo vào vị trí khẩn cấp. Ngoài ra, hệ thống phanh đỗ xe lò xo đã có áp suất không khí để kích hoạt phanh đỗ xe lò xo.
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 69
Hệ thống bảo vệ xe tải được mô tả là một ví dụ về đầu kéo được trang bị một loại van cung cấp phụ (28) sẽ đóng tự động khi áp suất không khí trong dòng cung cấp (khẩn cấp) (21) giảm xuống dưới 45-20 psi. Van này cũng có thể được đóng bằng tay.
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 70
CHƯƠNG 4 : CẤU TẠO , HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ABS TRÊN PHANH KHÍ NÉN
4.1 Khái niệm :
ABS (Anti-lock Braking System) là hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh. ABS điều khiển áp suất phanh để duy trì lực bám dọc và bám ngang của bánh xe với mặt đường ở mức cao, nhờ đó nâng cao tính ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh, duy trì khả năng dẫn hướng và giảm quãng đường phanh . Trong trường hợp phanh trên đường khô và với vận tốc cao (trên 35 km/h), quãng đường phanh khi có ABS ngắn hơn khi không có ABS. Tuy nhiên, trong trường hợp phanh từ vận tốc thấp hơn, phanh trên đường trơn trượt, quãng đường phanh khi có ABS có thể dài hơn khi không có ABS .
Hiệu quả của ABS khi phanh ở vận tốc thấp không cao nên hệ thống ABS không được kích hoạt. Giới hạn vận tốc của ô tô trước khi phanh để kích hoạt hệ thống ABS khác nhau theo từng loại xe và theo nhà sản xuất ABS. Hệ thống ABS lắp trên xe tải rơ moóc hoặc sơ mi rơ moóc giúp hạn chế được nguy cơ đầu kéo bị quay ngược (jackknifing) khi phanh gấp, nâng cao tính an toàn cho ô tô. Hơn nữa, các bánh xe không bị trượt lết trong quá trình phanh nên hạn chế được tốc độ mài mòn của lốp xe.
Hiện nay hệ thống phanh ABS sử dụng cảm biến để xác định tình trạng lăn của bánh xe, từ đó đưa ra tín hiệu điều khiển van chấp hành ABS theo thuật toán đã được định trước. Một số hệ thống hiện đại còn tích hợp thêm cảm biến đo gia tốc dài của thân xe để gia tăng hiệu quả điều khiển quá trình phanh. Dựa trên cấu trúc của hệ thống ABS cơ bản, các nhà nghiên cứu đã phát triển nhiều hệ thống điều khiển khác nhằm nâng cao tính năng ổn định và an toàn nhờ hệ thống tự động điều khiển lực kéo (ATC - Automatic Traction - 6 - Control); Hệ thống điều khiển cân bằng điện tử (ESC - Electronic Stability Control) .
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 71
4.2 Sơ đồ tổng thể hệ thống ABS trên phanh khí nén
Hình 4. 1 Sơ đồ tổng thể hệ thống ABS trên phanh khí nén
• Một hệ thống ABS bao gồm :
➢ Một bộ xử lý và điều khiển điện tử trung tâm (ECU)
➢ Cảm biến tốc độ bánh xe và bánh răng
➢ Van chấp hành ABS
4.3 Cấu tạo và hoạt động
4.3.1 Một bộ xử lý và điều khiển điện tử trung tâm (ECU)
ECU là bộ điều khiển điện tử , là bộ não của ABS ,cảm biến bánh xe nằm ở tối thiểu là hai hoặc lên 6 bộ bánh xe tùy thuộc vào hệ thống .Cảm biến bánh xe lien tục gửi những thông tin đến ECU. Khi phanh thực hiện và hệ thống phát hiện một bánh xe bị bó cứng.
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 72
ECU gửi thông điệp đến các van ABS để giải phóng áp lực phanh lên bánh xe đó , ngăn chặn sự bó cứng.
ECU theo dõi vận tốc của xe thông qua các cảm biến tốc độ ở các bánh xe . Khi bắt đầu phanh , tốc độ bánh xe sẽ được so sánh với tốc độ của xe đã tính toán , từ đó đó tính ra độ trượt của từng bánh xe .
Độ trượt của bánh xe khi phanh được tính theo công thức:
ECU sẽ căn cứ vào độ trượt của từng bánh xe để điều khiển áp suất khí nén trong bầu phanh tương ứng nhằm đảm bảo độ trượt các bánh xe luôn trong khoảng từ 10%-30% để đảm bảo khả năng điều khiển hướng chuyển động khi phanh và hiệu quả phanh cao .
Bắt đầu quá trình phanh , áp suất khí nén trong bầu phanh tăng làm độ trượt của bánh xe tăng dần , khi độ trượt vượt quá giới hạn λ1 ,ECU điều khiển chuyển sang trạng thái giữ nguyên áp suất trong bầu phanh. Theo quán tính , độ trượt tiếp tục tăng lên , khi vượt quá giới hạn λ2, ECU sẽ điều khiển giảm áp suất trong bầu phanh.
Tốc độ bánh xe tăng dần và độ trượt giảm dần đến khi nhỏ hơn giá trị λ3, ECU điều khiển sang trạng thái giữ nguyên áp suất .Độ trượt tiếp tục giảm đến khi thấp hơn giá trị λ4 ,
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HIỆN ĐẠI 73
hệ thống quay lại chu kỳ tăng áp suất . Trong trường hợp nếu độ trượt quá cao (λ> λ5) cần phải giảm nhanh độ trượt , khi đó ECU sẽ điều khiển giảm ngay áp suất trong bầu phanh mà không qua trạng thái giữ áp suất.Khi độ trượt quá thấp (λ< λ6), ECU điều khiển tăng nagy áp suất trong bầu phanh mà không qua trạng thái giữ áp suất. Chu trình điều khiển lặp đi lặp lại liên tục như vậy cho đến khi kết thúc quá trình phanh .
4.3.2 Van chấp hành ABS
Van chấp hành ABS có nhiệm vụ điều khiển áp suất khí nén trong bầu phanh, nhằm thực hiện các pha tăng áp, giảm áp và giữ áp, giúp nâng cao khả năng ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh và hiệu quả phanh.
• Phương án bố trí :
Hệ thống ABS trên xe tải sử dụng hệ thống phanh khí nén rất đa dạng, được phân
loại theo số cảm biến (Sensor – S) và số van chấp hành ABS (Modulator – M) [48] như: 4S/4M, 6S/4M, 6S/6M …
Với xe nghiên cứu, hệ thống ABS có thể bố trí các phương án 2S/2M, 4S/3M, 4S/4M. Phương án 2S/2M sử dụng một cảm biến xác định tình trạng lăn của bánh xe cầu trước, một cảm biến xác định tình trạng lăn của bánh xe cầu sau. Hai bánh xe ở cầu trước