- Trong nhiều trường hợp lái xe không hiếm gặp tình huống bất ngờ cần phải phanh gấp. Trong tình huống đó người lái thường hoảng sợ, đạp phanh thật nhanh nhưng thế vẫn chưa đủ, chúng ta vẫn có thể còn thiếu lực đạp phanh. Một yếu tố nữa là lực đạp phanh thường có xu hướng giảm sau thời điểm nhấn phanh đầu tiên. Lực phanh không đủ dẫn đến việc xe dừng quá điểm và tai nạn là điều hoàn toàn có thể xảy ra.
- Trong khi hỗ trợ phanh khẩn cấp, ECU kiểm soát trượt sẽ tính toán tốc độ và mức độ đạp phanh dựa trên tín hiệu từ cảm biến áp suất xi lanh phanh chính và sau đó xác định chủ đích của người lái có phải là muốn phanh gấp không. Nếu ECU kiểm soát trượt xác định được rằng người lái muốn phanh gấp, nó sẽ kích hoạt bộ chấp hành phanh để tăng áp suất dầu phanh và làm tăng lực phanh.
33
4.2. Cấu tạo của hệ thống phanh khẩn cấp BA
Cơ cấu chấp hành của hệ thống phanh ABS được sử dụng chung cho hệ thống phanh BA, song có thêm hai van điện tự cắt xy lanh phanh chính và một cảm biến áp suất xy lanh phanh chính.
4.2.1 Cảm biến áp suất xy lanh phanh chính.
Hình 4.2 Các chân của một cảm biến xy lanh phanh chính
- Cảm biến áp suất xy lanh phanh chính được tích hợp trong bộ chấp hành ABS ECU, cảm biến áp suất xy lanh phanh chính gồm có 3 chân, chân điện áp VCM do ABS ECU cấp có giá trị trong khoảng 4.4V đến 5.6V, chân E2 nối mát và chân tín hiệu ra PCM có giá trị 0.14V đến 4.85V.
- Cấu tạo của cảm biến áp suất thường được dùng phổ biến là cảm biến áp suất kiểu áp điện trở và cảm biến áp suất kiểu tụ. Áp suất kiểu áp điện trở làm việc dựa trên sự biến dạng của cấu trúc màng khi có áp suất tác động đến, được chuyển thành tín hiệu điện nhờ cấy trên đó các phần tử áp điện trở. cảm biến áp suất kiểu tụ hoạt động đơn giản hơn, dựa vào giá trị của điện dung để xác định áp suất. Điện dung của tụ được thay đổi bằng cách thay đổi khoảng cách của cực tụ khi có áp suất tác động.
- Tùy vào lực đạp phanh và tốc độ thay đổi áp suất trong xy lanh phanh chính mà tín hiệu đầu ra có giá trị điện áp khác nhau,
- ABS ECU sẽ căn cứ vào tín hiệu này để điều khiển van điện từ đóng xy lanh phanh chính và bơm trong chế độ hỗ trợ phanh khẩn cấp.
34
4.2.2 Van điện từ cắt xy lanh phanh chính
- Là loại van thường mở, có cấu tạo tương tự van điện từ giữ áp và giảm áp. Có chức năng ngắt hoạt động của xy lanh phanh chính ở các chế độ như hỗ trợ khởi hành ngang dốc, hỗ trợ lực phanh, ổn định thân xe, hỗ trợ lực kéo. ở chế độ ABS và phanh thông thường, van không được kích hoạt.
Hình 4.3 Van điện từ ngắt xy lanh phanh chính
4.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống BA
35
- ECU kiểm soát trượt sẽ tính toán tốc độ và mức độ đạp phanh dựa trên tín hiệu từ cảm biến áp suất xi lanh phanh chính và để xác định chủ đích của người lái đang muốn đạp phanh gấp.
- ECU nó sẽ kích hoạt van điện từ cắt xy lanh phanh chính, đóng hai cửa A và B, không cho dầu hồi về xy lanh phanh chính. Lúc này bơm số 5 sẽ hoạt động, hút dầu từ bình chứa số 6 cung cấp cho xy lanh phanh bánh xe 7,8,9,10 làm tăng lực phanh. Lúc này các van giáp áp thường đóng số 4 và van giữ áp thường mở số 3 không được kích hoạt, hoạt động giống như trong chế độ phanh thông thường.
36
Chương 5
HỆ THỐNG PHÂN PHỐI LỰC PHANH ĐIỆN TỬ - EBD (Electronic Brakeforce Distribution)
5.1. Chức năng hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD)
- EBD là một tính năng an toàn trên xe được thiết kế nhằm tối ưu hiệu quả phanh, theo đó lực phanh tối đa phải được áp dụng cho cả bánh trước và sau theo từng điều kiện và tải.
- Để minh họa cho hoạt động của hệ thống phanh EBD, khi người lái áp dụng một lực phanh lớn và đột ngột, cơ thể người lái và người ngồi trên xe xẻ đổ dồn về phía trước. Trọng lượng của chiếc xe cũng được phân bố một các tương tự, phần lớn trọng lượng xe sẽ được phân bố về phía trước. Khi điều này xảy ra, bánh sau có thể không đủ lực bám trên đường, dẫn đến bánh sau có thể bị quay và cuối cùng bị khóa. Bánh xe sau bị khóa không chỉ làm cho xe bị đảo liên tục sang hai bên như đuôi cá, mà nó còn buộc các bánh xe phía trước phải làm tất cả các công việc phanh với chỉ một nửa lực phanh của hệ thống được áp dụng. Điều này có thể dẫn đến việc tăng khoảng cách phanh dài hơn và tăng nguy cơ va chạm.
- EBD làm giảm các mối nguy hiểm này bằng cách tự động cân bằng lực phanh áp dụng cho mỗi bánh xe theo sự phân bố tổng trọng lượng của xe về các bánh. Hệ thống an toàn này không chỉ ngăn cản việc khóa bánh xe bằng cách giảm lực phanh cho bánh xe đang trượt quay hay giảm hệ số bám, mà còn có thể phân bổ thêm lực phanh cho bánh xe mà nó phát hiện đang phanh hiệu quả.
37
5.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống EBD
- EBD được lắp đặt cùng với hệ thống chống bó cứng phanh ABS và hoạt động tương tự như ABS. Sự khác biệt quan trọng giữa EBD và ABS là trong khi cả hai hệ thống đều có chức năng ngăn cản khóa bánh xe thì EBD cũng có thể phân phối lại lực phanh để hiệu quả phanh ở các bánh xe là tối ưu. Hệ thống EBD cũng gồm các cảm biến và thành phần giống như hệ thống ABS nhưng có thêm một vài bộ phận: + Bộ cảm biến tốc độ theo dõi tốc độ quay của mỗi bánh xe.
+ Cảm biến gia tốc ngang và góc lệch xe. + Cả biến tải trọng.
+ Bộ chấp hành phanh thủy lực để tăng hoặc giảm lực phanh cho mỗi bánh xe. + Bộ điều khiển điện tử ABS ECU thu nhận, xử lí thông tin từ các cảm biến và đưa
ra các lệnh điều khiển cho bộ chấp hành phanh thủy lực.
Hình 5.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống EBD
Điều kiê ̣n để hệ thống EBD hoạt động: - Tốc độ xe trên đường lớn hơn 50km/h.
- Các mô đun điều khiển nhận tín hiệu từ công tắc đèn phanh rằng phanh đã được áp dụng.
38
- Khi các điều kiện trên đã đúng, van giữ áp của bánh sau đóng và chức năng EBD được kích hoạt để giữ cho độ trượt tương đối luôn nhỏ hơn 3km/h.
- Nếu một trong các bánh xe có xu hướng khóa trong quá trình điều khiển EBD thì EBD sẽ ngừng điều khiển để chuyển qua chế độ điều khiển ABS thông thường. Ưu điểm của hệ thống EBD:
- EBD cho thấy một số lợi ích bao gồm cải thiện sự ổn định và giảm khoảng cách phanh bằng cách tự động điều chỉnh lực phanh để phân phối tối ưu. EBD làm giảm sự lệ thuộc hệ thống phanh vào các điều kiện bên ngoài như tác động của thời tiết, điều kiện đường xá, tổng trọng lượng của xe và sự phân bố trọng lượng trong xe, do đó làm cho phanh an toàn và hiệu quả hơn
- Lợi ích của EBD tuy chưa được thử nghiệm rộng rãi nhưng nó đã được chứng minh là hỗ trợ tốt cho hệ thống phanh ABS, vừa giúp giảm khoảng cách dừng khi phanh, vừa giúp tăng tính ổn định lái của tài xế khi phanh, do đó giảm được ngu cơ tai nạn khi phanh và tăng tính an toàn cho người trên xe.
39
Chương 6
HỆ THỐNG KIỂM SOÁT LỰC KÉO – TRC (Traction Control System)
6.1. Giới thiệu chung về hệ thống TRC
- Mục đích của hệ thống này ngăn bánh xe quay trơn khi tăng tốc. Mô men xoắn cực đại có thể được truyền đến bánh xe được xác định bằng lực ma sát sinh ra giữa mặt đường và lốp xe. Nếu mô men xoắn vượt mức giới hạn thì bánh xe có thể quay trơn.
- Những điều kiện để TRAC hoạt động bao gồm: nhựa đường, độ trơn của bề mặt đường, tăng tốc khi quay vòng và đột ngột, khi mặt đường trơn trượt cả 2 bên hay 1 bên, khi xe đi trên đường dốc.
- Hệ thống TRC sẽ giúp cho các bánh xe dẫn động không bị trượt khi người lái đạp chân ga quá mạnh khi khởi hành hoặc khi tăng tốc trên đường trơn trượt, đồng thời với việc điều khiển phanh thủy lực trên các bánh dẫn động, ECU kiểm soát trượt còn ra lệnh cho ECM điều khiển công suất động cơ, điều này sẽ giúp tạo ra dẫn động phù hợp với điều kiện lái xe, giúp đảm bảo khả năng tăng tốc khi khởi hành phù hợp.
- Hệ thống TRAC dùng chung chấp hành phanh ABS để điều khiển lực kéo.
40
6.2. Vị trí các bộ phận và chức năng
Vị trí các bộ phận
- Hệ thống TRC gồm 3 cụm bộ phận chính sau đây: Cụm tín hiệu đầu vào, hộp điều khiển, bộ chấp hành.
Hình 6.2 Sơ đồ hệ thống TRC
- Bộ điều khiển thủy lực điện tử là một phần không thể tách rời của hệ thống ECU kiểm soát trượt.
- Các cảm biến tốc độ bánh xe ở mỗi bánh xe sẽ gửi các tín hiệu tốc độ mỗi bánh xe về bộ điều khiển ECU kiểm soát trượt.
- Bộ điều khiển ECU kiểm soát trượt nhận được một nguồn cung cấp điện liên tục từ cực IG1 với điện áp làm việc từ 11V-14V.
- Khi bật công tắc IG, bộ điều khiển ECU kiểm soát trượt được cung cấp điện và đèn cảnh báo trượt sẽ sáng lên báo hiệu kiểm tra hệ thống TRC. Nếu hệ thống TRC bình thường thì đèn cảnh báo trượt sẽ tắt sau 3-5s.
- Các bộ phận của hệ thống TRC cũng như các bộ phận của hệ thống ABS sẽ được kiểm tra liên tục bởi ECU kiểm soát trượt. Nếu hệ thống TRC có lỗi thì một mã lỗi chẩn đoán sẽ được tạo ra, đèn cảnh báo ABS và đèn cảnh báo trượt sẽ sáng lên và hệ thống sẽ ngừng hoạt động.
41
- Các van điện từ TRC dùng chung với van điện từ của hệ thống phanh ABS, có thêm hai van điện từ ngắt xy lanh phanh chính.
- Hệ thống TRC sẽ kết hợp với các hệ thống ABS, EBD và ECM điều khiển động cơ Chức năng của hệ thống TRAC
- ECU kiểm soát trượt: Đánh giá điều kiện chuyển động dựa trên tín hiệu từ cảm biến tốc độ trước và sau và dựa vào tín hiệu vị trí bướm ga từ ECU và ECT rồi gửi tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành bướm ga và bộ chấp hành phanh . Cùng lúc đó nó gửi tín hiệu đến ECU động cơ và ECT để báo rằng TRC hoạt động. Nếu hệ thống TRC hỏng, nó bật đèn cảnh báo trượt để báo cho người lái biết. Khi đặt ở chế độ chẩn đoán, nó hiển thị hư hỏng bằng mã lỗi.
- Công tắc cắt VSC OFF: Cho phép người lái ngừng hoạt động của hệ thống TRC khi bấm 1 cái, nếu bấm và giữ 3s thì sẽ tắt hệ thống điều khiển ổn định xe (VSC).
- ECM điều khiển động cơ : Nhận tín hiệu từ ECU kiểm soát trượt, tín hiệu của bộ chấp hành bướm ga để thay đổi góc mở bướm ga, điều khiển công suất động cơ.
- Cảm biến vị trí bướm ga: Phát hiện góc mở bướm ga và gửi tín hiệu tới ECM điều khiển động cơ.
- Bộ chấp hành phanh ABS: Điều khiển áp suất dầu đến các xy lanh phanh bánh xe sau bên phải và trái theo tín hiệu từ ECU kiểm soát trượt.
- Đèn cảnh báo trượt: Báo cho người lái biết hệ thống TRC đang hoạt động và báo cho người lái biết có hư hỏng trong hệ thống.
6.3. Quá trình điều khiển
42
- Khi xe bắt đầu khởi hành hay tăng tốc đột ngột trên đường trơn trượt thì: + Các bánh xe chủ động có ma sát thấp nhất sẽ bắt đầu trượt đầu tiên.
+ Khi tốc độ bánh xe bị trượt quay đạt 8.5km/h, TRC bắt đầu can thiệp bằng cách áp dụng phanh vào các bánh xe bị trượt quay.
+ Khi bánh xe được hãm lại, lực kéo được truyền thêm cho các bánh xe khác, nhưng các bánh xe vẫn bám trên đường.
+ Hệ thống TRC ngăn chặn sự trượt quay của bánh xe chủ động, thông qua điều khiển mô men phanh, và nó cải thiện khả năng tăng tốc và sự ổn định của xe. + Nếu các bánh xe chủ động có xu hướng trượt quay do mô men xoắn động cơ quá lớn, áp suất trong xy lanh bánh xe sẽ được tăng lên để ngăn chặn sự trượt đó. Sự trượt quay sẽ được nhận biết từ các cảm biến tốc độ bánh xe.
Chu trình điều khiển lực kéo
Hình 6.4 Đồ thị điều khiển hệ thống TRC
Giai đoạn 1: giai đoạn phát hiện bánh xe bị trượt quay.
43
Giai đoạn 3: giai đoạn khi sự giảm tốc bánh xe là dưới ngưỡng quy định và độ trượt
giảm xuống ngưỡng trượt.
Giai đoạn 4: giai đoạn khi tốc độ bánh xe nằm trong ngưỡng trượt.
Giai đoạn 5: giai đoạn khi sự tăng tốc bánh xe vượt ngưỡng quy định và độ trượt
vượt qua ngưỡng trượt.
- Các giai đoạn trên được lặp đi lặp lại để điều khiển bánh xe và ngưỡng trượt được thay đổi ở mức thấp nhất để có được sự tăng tốc tối đa.
- Nếu bề mặt đường có hệ số ma sát thấp, các bánh xe khác cũng có thể bắt đầu bị trượt quay và khi tốc độ các bánh xe bị trượt quay đạt 6.5km/h thì ABS ECU sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển động cơ (ECM) để giới hạn mô men xoắn của động cơ, ngăn chặn các bánh xe khác bị trượt quay.
- Giới hạn mô men xoắn của động cơ lúc đầu cho phép bánh xe trượt quay, và dần dần giảm xuống cho đến khi tốc xe đạt 22km/h, sau đó giới hạn mô men xoắn của động cơ tăng lên lại và áp dụng hệ thống phanh.
6.4. Hoạt động của bộ chấp hành thủy lực
- Áp suất dầu do bơm tạo ra sẽ được điều chỉnh bởi van điện từ cắt xi lanh phanh chính để đạt tới áp suất cần thiết, do vậy các xilanh phanh ở bánh xe dẫn động được điều khiển ở chế độ tăng áp suất, giữ áp suất và giảm áp suất để kiểm soát mức độ trượt của bánh xe dẫn động. Van điện từ giữ áp và van điện tử giảm áp phanh sau được bật và tắt theo hoạt động của hệ thống ABS và và EBD. Van điện từ giữ áp và van điện tử giảm áp phanh trước ở chế độ không kích hoạt.
44
Hình 6.5 Tổng quan về mạch thủy lực
*1 Cảm biến áp suất của xilanh phanh chính
*2 Van điện từ cắt xilanh phanh chính
*3 Van điện từ giữ áp suất *4 Van điện từ giảm áp *5 Bơm *6 Bình chứa
*7 Xilanh bánh xe trước trái *8 Xilanh phanh trêm bánh xe phía trước bên phải
*9 Xilanh bánh xe sau trái *10 Xilanh bánh xe sau phải
*a Tới xilanh phanh chính - -
Bảng hoạt động của bộ chấp hành phanh dưới sự điều khiển của hệ thống TRC:
Hạng mục Không kích hoạt Chế độ tăng áp suất Chế độ giữ áp suất Chế độ giảm