Nếu có bất kỳ bánh xe nào bị bó cứng khi phanh gấp, bộ chấp hành ABS điều khiển áp suất dầu phanh tác dụng lên xy-lanh bánh xe đó theo tín hiệu từ ECU.Vì vậy bánh xe không bị bó cứng.
Chế độ giảm áp.
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.
37 Kết quả là, dầu phanh từ xy-lanh bánh xe qua cửa “C” tới cửa “B” trong van điện 3 vị trí này và chảy về bình dầu.
Cùng lúc đó, mô tơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU, dầu phanh được hồi trả về xy- lanh phanh chính từ bình chứa. Mặt khác cửa “A” đóng ngăn không cho dầu phanh từ xy- lanh chính vào van điện 3 vị trí và van một chiều số 1 và 3. Kết quả là, áp suất dầu bên trong xy-lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bó cứng. Mức độ giảm áp suất dầu được điều chỉnh bằng cách lặp lại chế độ “ giảm áp” và “giữ”.
Hình 3.27. Chế độ giảm áp.
Van 3 vị trí: Cửa “A” đóng, Cửa “B” mở - Mô tơ bơm: hoạt động
Chế độ “Giữ”.
Khi áp suất bên trong xy-lanh bánh xe giảm hay tăng, cảm biến tốc độ gửi tín hiệu báo rằng tốc độ bánh xe đạt đến giá trị mong muốn, ECU cấp dòng điện 2A đến cuộn dây của van điện để giữ áp suất trong xy-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 từ sinh ra trong cuộn dây cũng giảm. Van điện 3 vị trí chuyển xuống vị trí giữa nhờ lực của lò xo hồi vị làm đóng cửa”B”.
38 Hình 3.28. Chế độ giữ áp.
Van 3 vị trí: Cửa “A” đóng, Cửa “B” đóng - Mô tơ bơm : hoạt động.
Chế độ “Tăng áp”.
Khi tăng áp suất trong xy-lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, ECU ngắt dòng điện cấp cho cuộn dây van điện. Vì vậy, cửa “A” của van điện 3 vị trí mở, và cửa “B” đóng. Nó cho phép dầu trong xy-lanh phanh chính chảy qua cửa “C” trong van điện 3 vị trí đến xy-lanh bánh xe. Mức độ tăng áp suất dầu được điều khiển nhờ lặp lại các chế độ “Tăng áp” và “Giữ”.
Hình 3.29. Chế độ tăng áp.
39
CHƯƠNG 4 THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHANH ABS. 4.1. Thiết kế mô hình hệ thống điều khiển phanh ABS.
4.1.1. Ý tưởng thiết kế.
Trong công tác giảng dạy của các thầy cô và đặc biệt là với chuyên ngành cơ khí động lực ở trường chúng ta thì việc nghiên cứu các hệ thống như hệ thống phanh ABS là một khó khăn khi các chi tiết máy vừa nhiều vừa phức tạp. Bên cạnh đó, để truyền đạt cho sinh viên những kiến thức về hệ thống cũng khá khó khăn vì tầm quan sát bị hạn chế.
Việc thiết kế và chế tạo mô hình hoạt động phanh ABS là cần thiết không chỉ để sinh viên nắm rõ hơn về kiến thức lý thuyết mà đồng thời còn có thể tiến tới nghiên cứu chế tạo các chi tiết để thay thế các chi tiết bị hỏng của hệ thống.
Ý tưởng được đưa ra dựa trên chu trình điều khiển kín của ABS như hình dưới :
Hình 4.1. Chu trình điều khiển kín của ABS.
4.1.2. Mục đích.
Tận dụng lại mô hình ABS đã được thiết kế về phần cơ khí và các chi tiết có sẵn trên mô hình để chế tạo thêm hệ thống điều khiển để lắp lên mô hình nhằm phục vụ cho công tác nghiên cứu và giảng dạy về hệ thống phanh ABS là một chuyên đề tham khảo và bổ ích cho những người làm công tác chuyên môn.
40
4.2. Phương án thiết kế.
Mô hình được thiết kế trên cơ sở các cụm chi tiết thật của hệ thống phanh ABS có trên xe. Nhóm chọn hệ thống phanh có ABS được trang bị trên các xe Toyota Celica Camry đời 1990 đến 1995.
Hình 4.2. Sơ đồ hệ thống phanh ABS sử dụng trên mô hình.
Các hệ thống phanh có ABS thế hệ mới hiện nay có cải tiến nhiều về kết cấu, có nhiều ưu điểm hơn nhưng về nguyên lý cấu tạo chung, hoạt động và chức năng là tương tự. Vì vậy, với mô hình được thiết kế trên cơ sở các thiết bị và mô hình cơ khí có sẵn là phù hợp. Tuy nhiên cũng có thay đổi một số chi tiết.
Hệ thống bao gồm: cụm xy-lanh phanh chính, 2 bánh xe có đầy đủ cơ cấu phanh ( loại cơ cấu phanh đĩa và phanh tang trống), bộ chấp hành loại 4 van điện 3 vị trí, các đồng hồ đo áp suất của các bánh xe, 2 bánh răng mô phỏng 4 bánh xe, 2 cảm biến tốc độ bánh xe, hộp ECU ( có sẵn), mạch thay đổi tốc độ rotor cảm biến.
41
4.3. Thi công mô hình. 4.3.1. Phương án thi công. 4.3.1. Phương án thi công.
- Sửa chữa cơ cấu phanh.
- Lắp ráp thêm 2 motor 12 dẫn động 2 rotor cảm biến tốc độ. - Dùng 2 công tắc để on/off 2 motor 12V.
- Dùng 2 mạch điện tử điều khiến tốc độ 2 motor 12V.
- Vệ sinh, thay các vòng cao su (sin) làm kín dầu trong bộ chấp hành. - Sửa chữa, thay thế đường ống dẫn dầu.
Hình 4.3. Mô hình phanh ABS trước khi thi công.
4.3.2. Qui trình thi công mô hình.
* Sau khi khảo sát và chọn phương án thi công. Chúng em tháo toàn bộ các chi tiết trên mô hình cũ ra.
- Vệ sinh toàn bộ các chi tiết, cụm chi tiết. - Sơn lại toàn bộ các chi tiết, cụm chi tiết.
- Sơn lại mô hình, thay thế cuppen trong xy-lanh chính, thay lại bình dầu. - Đổi vị trí công tắc tạo lỗi.
- Lắp thêm 2 motor 12v dẫn động 2 vòng răng cảm biến tốc độ. - Dùng linh kiện điện tử để làm mạch điều khiển tốc độ motor.
42 - Dùng các bóng đèn led mô phỏng quá trình làm việc của bơm và sự đóng mở của
các van solenoid.
4.3.3. Chuẩn bị trước khi thi công.
- Kiểm tra các bộ phận xem còn hoạt động được không. - Chuẩn bị dụng cụ để lắp ráp các chi tiết lên mô hình.
4.3.4. Các bước lắp ráp các bộ phận lên khung.
- Lắp ráp cơ cấu phanh chân sau khi sửa chữa và vệ sinh lên mô hình. - Lắp ráp xy-lanh chính, bầu trợ lực, bàn đạp phanh lên mô hình. - Lắp ráp bộ chấp hành thủy lực lên mô hình.
- Lắp ráp 2 motor dẫn động 2 rotor cảm biến lên mô hình. - Lắp ráp 2 cảm biến tốc độ bánh xe lên mô hình.
- Lắp ráp 4 đồng hồ đo áp suất 4 bánh xe lên mô hình.
- Lắp ráp đường ống dầu từ xy-lanh chính đến bộ chấp hành, các đường ống dầu từ bộ chấp hành đến bánh xe và các đồng hồ hiển thị áp suất.
- Nối dây điện các bóng đèn led thể hiện sự hoạt động của motor bơm và các van solenoid.
- Nối lại đường dây điện hệ thống.
4.3.5. Tổng quan mô hình mới
43
4.4. Liệt kê các bộ phận trên mô hình.
- 1 khung mô hình và 4 bánh có thể di chuyển được: sửa chữa sơn lại. - 1 xy-lanh chính và bầu trợ lực chân không: sửa chữa sơn lại.
- 1 hộp điều khiển ECU: được nối lại dường dây.
- 1 bộ chấp hành thủy lực: được thay thế các cao su làm kín. - 2 cảm biến tốc độ bánh xe: tình trạng cũ.
- 4 đồng hồ đo áp suất dầu phanh: cũ, sơn lại. - 2 motor 12v truyền động: thêm mới.
- 2 roto cảm biến: tình trạng cũ.
- 1 loại cơ cấu phanh loại phanh đĩa: cũ, sơn lại. - 1 lọai cơ cấu phanh loại phanh đùm: cũ, sơn lại. - 1 hộp công tắc tạo pan: tình trạng cũ.
- 1 hộp led báo tình trạng làm việc của bơm thủy lực và solenoid: mới. - 2 dây đai dẫn động: thêm mới.
- 2 công tắc điều khiển on/off động cơ: thêm mới - 2 công tắc điều khiển tốc độ động cơ: thêm mới.
4.5. Các cụm chi tiết chính của hệ thống.
44
4.5.1. Cơ cấu điều khiển cảm biến tốc đô.
Động cơ điện 12v dẫn động 2 rotor cảm biến.
Hình 4.6. Motor dẫn động rotor cảm biến.
Dùng 2 motor 12v dẫn động 2 rotor cảm biến tốc độ mô phỏng quá trình ô tô chuyển động và thay đổi tốc độ bánh xe, nhờ vào mạch điều chỉnh tốc độ motor.
Công tắc điều khiển motor.
45
4.5.2. Bộ phận hiển thị.
Đồng hồ đo áp suất dầu phanh.
Hình 4.8. Đồng hồ hiển thị áp suất dầu phanh.
Khi đạp bàn đạp phanh thì đồng hồ sẽ hiển thị cho chúng ta biết áp suất dầu phanh của từng bánh xe.
Đèn led hiển thị hoạt động của ABS, motor bơm và các solenoid van điện từ
Hình 4.9. Hộp đèn led báo tình trạng làm việc của các van solenoid và bơm dầu.
Hai rotor cảm biến được dẫn động bởi 2 motor điện có thể thay đổi tốc độ giống như 4 bánh xe chạy trên đường, tốc độ 4 bánh xe là khác nhau.
46
Công tắc tạo lỗi:
Hình 4.10. Công tắc tạo lỗi.
Thông qua các công tắc tạo lỗi, giáo viên có thể tự tạo lỗi cho sinh viên tự tìm hiểu nguyên nhân cũng như có thể tự kiểm tra được các lỗi thường xuất hiện trong hệ thống thông qua chân TC và E.
4.5.3. Bô phận điều khiển hê thống
Bộ chấp hành thủy lực:
47 Cung cấp một áp suất dầu tối ưu đến các bánh xe theo các chế độ: tăng áp, giảm áp, giữ áp theo sự điều khiển của ECU để tránh hiện tượng bó cứng các bánh xe.
Hộp điên tử ECU ABS:
Hình 4.12. Bộ điều khiển ECU
Nhận tín hiệu từ các cảm biến xử lý thông tin và gửi tín hiệu đến bộ chấp hành hoạt động.
4.6. Quá trình điều khiển của ABS.
Quá trình điều khiển của ABS được thực hiện theo một chu trình kín, bao gồm:
Tín hiệu đầu vào là lực tác động lên bàn đạp phanh thể hiện qua áp suất dầu tạo ra trong xy-lanh chính đồng thời lấy tín hiệu từ công tắc phanh.
48 Hình 4.14. Công tắc phanh.
Tín hiệu điều khiển bao gồm các cảm biến tốc độ bánh xe và hộp điều khiển ECU: Sử dụng các cảm biến tốc độ bánh xe để tạo ra tín hiệu điều khiển chính và cơ bản nhất cho việc điều khiển quá trình hoạt động của ABS. Sử dụng tín hiệu này, hộp điều khiển ECU sẽ tính ra được tốc độ mỗi bánh xe, sự tăng tốc và giảm tốc của nó. ECU sẽ tính toán và xác định các giá trị thời gian của sự giảm tốc và tăng tốc cho phép có thể của xe để điều khiển các chế độ hoạt động của các van điện trong bộ chấp hành.
Hình 4.15. Tín hiệu điều khiển.
Tín hiệu tác động được thực hiện bởi bộ chấp hành: thay đổi áp suất dầu cung cấp đến các xy-lanh bánh xe theo các chế độ hoạt động tăng áp, giảm áp, giữ áp.
49 Hình 4.16. Tín hiệu tác động.
4.7. Hướng dẫn sử dụng mô hình 4.7.1. Mục đích. 4.7.1. Mục đích.
- Giúp sinh viên nhìn trực quan các bộ phận của hệ thống ABS. - Thành thạo phương pháp và quy trình kiểm tra áp suất dầu phanh. - Kiểm tra được các hư hỏng thường gặp.
4.7.2. Các bước sử dụng mô hình.
4.7.2.1. Chuẩn bị
- Đưa mô hình ra vị trí thoáng, rộng rãi. - Bình ắc quy 12V.
- Dầu phanh (nếu cần). - Dụng cụ xả gió (nếu cần).
4.7.2.2. Kiểm tra sơ bộ.
Kiểm tra sơ bộ:
- Kiểm tra mức dầu phanh: nằm trong khoảng vị trí max và min. nếu thiếu dầu thì thêm dầu vào.
50 Hình 4.17. Bình chứa dầu phanh.
- Kiểm tra độ căng dây đai: để đảm bảo không bị trượt khi kéo rotor.
Hình 4.18. Kiểm tra độ căng dây đai. - Kiểm tra áp suất dầu phanh:
+ Khi đạp bàn đạp phanh mà áp suất dầu không lên có thể là do đường ống dầu bị rò rỉ hoặc có khí trong đường ống => tiến hành kiểm tra hoặc xả gió đường ống.
+ Khi đạp và giữ bàn đạp phanh, đồng hồ lên:
* Nếu áp suất thay đổi một trong bốn đồng hồ: có thể bị hỏng cuppen xy-lanh chính hoặc các van solenoid trong bộ chấp hành hoạt động không tốt, các vòng cao su (sin) làm kín bị hỏng.
51 * Nếu áp suất không thay đổi: hoạt động bình thường.
Hình 4.19. Đồng hồ hiển thị áp suất.
Kiểm tra tổng quát:
- Kiểm tra khe hở giữa rotor cảm biến và lõi cảm biến trong khoảng 2mm - Cấp nguồn 12v vào hệ thống.
- Bật công tắc hai motor => hai motor kéo rotor cảm biến hoạt động.
- Kiểm tra các cảm biến: đo điện áp khi cảm biến khi hoạt động nằm trong khoảng 5V đến 12V
Hình 4.20. Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe
4.7.2.3. Khởi động mô hình và hoạt động.
Bật công tắc nguồn, đèn báo 12V sang báo hiệu nguồn đã được cung cấp vào hệ thống ABS. Đèn báo ABS sang và tắt sau đó 3 giây.
Nếu sau 3 giây đèn báo ABS không tắt thì có nghĩa hệ thống đã hư hỏng ở bộ phận nào đó và khi đó hệ thống ABS sẽ không làm việc khi phanh, và phanh ở chế độ bình thường.
52 Muốn hệ thống ABS hoạt động, phải tiến hành đọc mã lỗi hư hỏng và kiểm tra, sửa chữa. Chỉ khi nào đèn ABS tắt sau 3 giây thì hệ thống sẽ hoạt động bình thường.
Và khi hệ thống ABS làm việc thì:
+ Các đèn LED ( lắp trên hộp LED) chớp sang liên tục, biểu hiện hoạt động của các van điện từ trong bộ phận chấp hành điều khiển các chế đệ tăng áp, giữ áp, và giảm áp đến các bánh xe.
+ Có tiếng kêu phát ra từ bộ chấp hành, do các van điện đóng, mở các cửa van.
+ Có tiếng kêu và rung động ở bàn đạp phanh. Cảm giác bàn đạp phanh nặng và có sự dội ngược trở lại do hiện tượng bơm trả dầu về trong các chế độ giảm và giữ áp.
53 Hình 4.22. Sơ đồ dây điện điều khiển motor
Nếu tốc độ dưới 20km/h thì hệ thống ABS không hoạt động và lúc này thì phanh hoạt động như phanh thủy lực bình thường. Khi tốc độ xe trên 20km/h thì hê thống sẽ tự động hoạt động.
4.8. Phương pháp kiểm tra, chuẩn đoán các bô phận của hệ thống phanh ABS. 4.8.1. Kiểm tra hệ thống chẩn đoán: 4.8.1. Kiểm tra hệ thống chẩn đoán:
- Dụng cụ chẩn đoán gồm có: - SST 09843-18020 dây chẩn đoán.
- Vôn kế và ôm kế (đồng hồ VOM).
4.8.2. Chức năng kiểm tra ban đầu:
ECU tiến hành kiểm tra ban đầu mỗi khi nổ máy và tốc độ ban đầu vượt qua 6km/h. Nó cũng kiểm tra chức năng của van điện ba vị trí và motor bơm trong bộ chấp hành. Tuy nhiên nếu đạp phanh, kiểm tra ban đầu sẽ không thực hiện nhưng nó sẽ bắt đầu sau khi nhả chân phanh.
- Kiểm tra tiếng động của bộ chấp hành. - Nổ máy và lái xe với tốc độ lớn hơn 6km/h.
Kiểm tra xem có tiếng động của bộ chấp hành hay không. Nếu không có tiếng động làm việc, chắc chắn rằng bộ chấp hành đã được nối. Nếu không có gì trục trặc, kiểm tra bộ chấp hành.
54
4.8.3. Chức năng chẩn đoán.
4.8.3.1. Đọc mã chẩn đoán.