1. Nam châm vĩnh cửu; 2. Cuộn dây điện; 3. Cảm biến tốc độ; 4. Cảm biến tốc độ; 5. Roto cảm biến.
Nguyên lý làm việc của bộ cảm biến
- Khi mỗi răng của vòng răng đi ngang qua nam châm thì từ thông qua cuộn dây sẽ tăng lên và ngược lại, khi răng đã đi qua thì từ thông sẽ giảm đi. Sự thay đổi từ thông này sẽ tạo ra một suất điện động thay đổi trong cuộn dây và truyền tín hiệu này đến bộ điều khiển điện tử.
- Bộ điều khiển điện tử sử dụng tín hiệu là tần số của điện áp này như một đại lượng đo tốc độ bánh xe. Bộ điều khiển điện tử kiểm tra tần số truyền
về của tất cả các cảm biến và kích hoạt hệ thống điều khiển chống hãm cứng nếu một hoặc một số cảm biến cho biết bánh xe có khả năng bị hãm cứng.
- Tần số và độ lớn của tín hiệu tỷ lệ thuận với tốc độ bánh xe. Khi tốc độ của bánh xe tăng lên thì tần số và độ lớn của tín hiệu cũng thay đổi theo và ngược lại.
Hình 3. 19. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ bánh xe
1. Roto cảm biến; 2. Cuộn dậy; 3. Nam châm vĩnh cửu; 4. Ở tốc độ cao; 5. Ở tốc độ thấp; v. Khối điều khiển điện tử ECU
ECU là não bộ, trung tâm điều khiển của hệ thống, gồm hai bộ vi xử lý và các mạch khác cần thiết cho hoạt động của nó.
ECU nhận biết được tốc độ quay của bánh xe, cũng như tốc độ chuyển động tịnh tiến của xe nhờ tín hiệu truyền về từ các cảm biến tốc độ bánh xe. Trong khi phanh sự giảm tốc độ xe tùy theo lực đạp phanh, tốc độ xe lúc phanh và điều kiện mặt đường. ECU giám sát điều kiện trượt giữa bánh xe và mặt đường nhờ bộ kiểm tra sự thay đổi tốc độ bánh xe trong khi phanh. Nó xử lý và phát tín hiệu điều khiển cho khối thuỷ lực cung cấp những giá trị áp suất tốt nhất trong xylanh bánh xe để điều chỉnh tốc độ bánh xe, duy trì lực phanh lớn nhất từ 10 ÷ 30% tỷ lệ trượt.
Ngoài ra ECU còn thực hiện chức năng tự kiểm tra và cho ngừng chức năng ABS nếu phát hiện hệ thống có trục trặc (như: Thiếu dầu, không đủ áp suất trợ lực hoặc mất tín hiệu từ các cảm biến tốc độ, …) lúc đó hệ thống điều khiển điện tử ngưng hoạt động nó cho phép hệ thống phanh tiếp tục làm việc như một hệ thống phanh bình thường, không có ABS. Những trục trặc trong hệ thống sẽ được cảnh báo bằng đèn ABS trên bảng điều khiển. Việc xác định chính xác vị trí và tình trạng hư hỏng sẽ được tiến hành thông qua mã chuẩn đoán theo tần suất và thời gian thể hiện ở đèn cảnh báo. Các tín hiệu vào đến bộ vi xử lý được xử lý một cách độc lập. Chỉ khi nào kết quả có tính đồng nhất thì ECU mới điều khiển khối thủy lực - điện tử. Nếu các tín hiệu vào không đồng nhất – chẳng hạn khi hệ thống khóa cứng bánh xe bị lỗi thì các cầu chì và phanh đảm bảo hoạt động theo phanh bình thường. Đồng thời, đèn cảnh báo trên tap-lô sẽ sáng lên để báo cho người lái biết.
Các tín hiệu truyền về từ các cảm biến tốc độ đến ECU được chuyển đổi thành tín hiệu sóng vuông bằng bộ khuyếch đại trên đường vào.
Tần số của các tín hiệu này cung cấp phù hợp với giá trị tốc độ, sự gia tốc hoặc sự giảm tốc của mỗi bánh xe đến ECU. Khi người lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh, các bánh xe có thể giảm tốc đến giá trị khác nhau: Bằng việc so sánh tốc độ mỗi bánh xe với tốc độ tham khảo (reference speed) hệ thống có thể luôn luôn kiểm tra độ trượt của mỗi bánh xe.
Nếu lực phanh là nguyên nhân làm một bánh xe trượt đối với bánh xe khác, ECU điều khiển van điện từ của khối thủy lực – điện tử làm giảm lực phanh trên bánh trượt.
Hệ thống ABS can thiệp bằng việc tính toán ngưỡng giảm tốc, gia tốc và trượt của các bánh xe. Ngay khi mối liên hệ ngưỡng gia tốc, giảm tốc và trượt vượt quá giới hạn, ECU điều khiển các van điện từ của khối thủy lực – điện tử bằng cách điều chỉnh áp suất phanh theo 3 giai đoạn là gia tăng, duy trì và giảm áp
suất. ECU điều khiển các giai đoạn khác nhau ứng với cung cấp xung cường độ điện thế khác nhau đến các van điện từ.
Trong điều kiện giảm lực phanh và phân chia mô men không đúng (trượt- aquaplaning), ECU nhận biết nhờ các cảm biến số vòng quay trên mỗi bánh xe với điều kiện bất thường, như sự truyền động và bánh xe chủ động có khuynh hướng quay ở tốc độ khác nhau.
ECU được trang bị mạch an toàn hệ thống kiểm soát có hiệu lực khi khởi động và vận hành.
Mạch an toàn hoạt động theo nguyên tắc tự kiểm tra.
- Khi bật khóa, hệ thống kiểm tra ECU, van điều khiển điện từ và sự kết nối của các cảm biến: Nếu kết quả OK, đèn cảnh báo ABS sáng lên trên bảng tap-lô và tắt đi sau 4 giây.
- Sau khi khởi động động cơ, hệ thống chạy van điện từ và bơm hồi để kiểm tra ngay sau khi đạt tốc độ ứng với 6 km/h.
- Khi đạt vận tốc 24km/h thì hệ thống kiểm tra tín hiệu tốc độ của 4 bánh xe.
- Khi di chuyển, hệ thống thường xuyên kiểm tra vận tốc chu vi (peripheral speed) của các bánh xe so với tốc độ tham khảo (reference speed), các điều kiện bộ nhớ và điều khiển hoạt động của hai rơle.
- Khi di chuyển, hệ thống thường xuyên kiểm tra điện áp bình ắc quy.
3.3.5. Khối điều khiển điện tử
Khố i điều khiển điện tử là mô ̣t cu ̣m đô ̣c lâ ̣p không thể sửa chữa, bao gồm 2 bô ̣ vi xử lý và các ma ̣ch khác cần thiết cho hoa ̣t đô ̣ng của nó.
Hình 3. 20. Khố i điều khiển điện tử của ABS. Bảng 3. 3. Ký hiệu chân giắc cắm vào ECU
Ký hiệu
Chức năng
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 thắng 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
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
Relay: Chân “-” điều khiển rơle
FR+ Front Right: Chân dương cảm biến tốc độ trước phải 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
Nhiệm vụ của khối điều khiển điện tử
- Theo dõi tốc đô ̣ quay của mỗi bánh xe khi phanh thông qua tín hiê ̣u thu nhận đươ ̣c từ các cảm biến tốc đô ̣. Nếu thấy bánh xe nào đó có xu hướng bi ̣ hãm cứng, thì nó sẽ kích hoa ̣t ABS làm viê ̣c và cung cấp mô ̣t điê ̣n áp
12V cho các van điê ̣n tử tương ứng lắp đă ̣t trong khối thủy lực. Nhờ đó khố i điều khiển điện tử có thể hiê ̣u chỉnh được áp suất trong dẫn đô ̣ng, để tránh cho các bánh xe khỏi bi ̣ hãm cứng.
- Theo dõi sự làm viê ̣c của bản thân nó (Self – Test). Nếu có sự cố xảy ra thì nó sẽ tự đô ̣ng đưa hê ̣ thống chuyển sang chế đô ̣ phanh bình thường như khi không có ABS
Hệ thố ng đảm bảo an toàn và tự kiểm tra làm viê ̣c nhờ 2 bô ̣ vi xử lý lắp đă ̣t trong nó theo nguyên lý:
- Khi 2 bộ vi xử lý nhâ ̣n được cùng mô ̣t thông tin như nhau, thì sau khi xử lý chú ng phải ta ̣o ra các tín hiê ̣u bên trong và bên ngoài giống nhau. - Các bô ̣ vi xử lý liên tu ̣c so sánh các tín hiê ̣u này. Nếu phát hiê ̣n thấy có
sự sai lê ̣ch khố i điều khiển điện tử sẽ cho ngừng hoa ̣t đô ̣ng của ABS để đảm bảo cho hê ̣ thống phanh làm viê ̣c như mô ̣t hê ̣ thống phanh làm việc chuẩn.
Hình 3. 21. Lược đồ cấu ta ̣o và nguyên lý làm viê ̣c của khối điều khiển điê ̣n tử .
1. Tín hiê ̣u vào từ cảm biến tốc độ; 2,3. Các bộ vi xử lý; 4. Khối logic; 5. Tín hiê ̣u ra bên trong; 6. Tín hiê ̣u ra bên ngoài; 7,8. Các bộ so sánh; 9. Transitor điều khiển; 10. Mạch hồi tiếp; 11. Van điê ̣n tử; 12. Cảm biến
tố c độ.
- Tín hiê ̣u vào (1) từ các bô ̣ cảm biến tố c đô ̣ bánh xe đươ ̣c đồng thời truyền đến các bô ̣ vi xử lý (2) và (3).
- Các bô ̣ vi xử lý, xử lý các thông tin vào trong khố i logic (4) và phát ra các tín hiê ̣u bên trong (5) (như tốc đô ̣ bánh xe) và tín hiê ̣u bên ngoài (6)
điều khiển các van điê ̣n tử.
- Các tín hiê ̣u bên trong (5) của cả hai khối logic (4) đi vào hai bô ̣ so sánh khác nhau (7) và (8) (mỗi bô ̣ so sánh nằm trong mô ̣t bô ̣ vi xử lý để so sánh. Nếu kết quả nhâ ̣n đươ ̣c không giống nhau thì khối điều khiển điê ̣n tử sẽ ngừng hoa ̣t đô ̣ng.
- Tín hiê ̣u bên ngoài (6) của bô ̣ vi xử lý (2) đươ ̣c truyền trực tiếp đến bô ̣ so sánh (7), còn đến bô ̣ so sánh (8) – thông qua các transitors điều khiển van (9) và ma ̣ch hồi tiếp (10).
- Nếu các tín hiê ̣u bên ngoài (6) của bô ̣ vi xử lý (3) được truyền trực tiếp đến hai bô ̣ so sánh (7) và (8). Nếu các tín hiê ̣u bên ngoài không phù hợp
khố i điều khiển điện tử cũng sẽ cho ngưng hoa ̣t đô ̣ng của ABS. Chú ý
- Khi khố i điều khiển điện tử phát hiê ̣n thấy có tru ̣c tră ̣c trong hê ̣ thống ABS thì nó sẽ cho bâ ̣t sáng đèn báo tru ̣c tră ̣c “ANTI-LOCK” màu hổ phách trên bảng điều khiển.
- Khố i điều khiển điện tử liên tu ̣c theo dõi không chỉ hoa ̣t đô ̣ng bên trong củ a bản thân nó, mà còn theo dõi sự hoa ̣t đô ̣ng của các bô ̣ phâ ̣n khác của ABS. Nó liên tu ̣c truyền các xung thử ngắn đến các van điê ̣n tử để kiểm tra trục tră ̣c trong hê ̣ thống điê ̣n.
- Mọi tru ̣c tră ̣c của ABS (như: thiếu dầu, không đủ áp suất trợ lực hoă ̣c mất tín hiê ̣u của các cảm biến tốc đô ̣ …) đều làm cho hê ̣ thống điều khiển
điê ̣n tử ngưng hoa ̣t đô ̣ng của ABS và chuyển sang chế đô ̣ làm viê ̣c ở chế đô ̣ bình thường.
- Nếu bộ cảm biến tốc đô ̣ hư hỏng, ta ̣o ra các tín hiê ̣u vượt ra ngoài giới hạn quy đi ̣nh, hoă ̣c đo ̣ nhiễu tín hiê ̣u lớn (do sóng vô tuyến) thì bô ̣ điều khiển điện tử có thể cho ngưng hoă ̣c không có chức năng ABS.
3.3.6. Khối thuỷ lực- điện tử (Electric-hydraulic Unit)
Gồm có 2 hai phần gắn liền nhau: Khối điện tử và khối thủy lực-điện tử
- ECU điều khiển khối thủy lực-điện tử theo các tín hiệu truyền về từ các cảm biến và được so với các bản đồ mà chương trình đã được nạp sẵn trong bộ nhớ của nó. Khối thủy lực được nối đến xylanh chính và các chi tiết hệ thống phanh ABS bằng các ống dẫn chính của hệ thống phanh. Như vậy, khối thủy lực điện tử có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo tín hiệu điều khiển của ECU, tránh cho các bánh xe khỏi bị hãm cứng khi phanh.
- Hệ thống bơm hồi dầu gồm có rơle và mô tơ bơm, hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU bơm dầu đến pittông xy lanh chính để bù lại lượng dầu xả về bình chứa khi ABS làm việc.
Bảng 3. 4. Ký hiệu các chân nối thủy lực vào bộ chấp hành Ký hiệu Chức năng
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
3.3.7. Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD)
Khi xe được trang bị ABS có nghĩa là chức năng EBD cũng có sẵn. Chức năng này thay thế van điều tải trọng (LAV) được dùng thay trong các hệ thống phanh thường.
Chức năng EBD là phần mềm được đưa thêm vào chương trình ABS truyền thống. Không đòi hỏi thêm bộ phận nào.
Chức năng EBD cho phép kiểm soát nhạy hơn các bánh xe sau. Điều này cũng có thể có hiệu quả trong khi phanh ở trạng thái bình thường không có kiểm soát ABS.
Ngược lại với LAV, với kiểm soát EBD lực phanh được quyết định bởi sự trượt bánh xe chứ không phải do áp lực phanh hay tải trọng xe.
Phân phối lực phanh điện tử cho phép giảm áp lực phanh cho phanh của bánh sau phụ thuộc vào sự trượt của bánh xe này. Điều này cải thiện tình trạng ổn định khi lái so với hệ thống truyền động.
Việc giảm áp lực phanh cho các bánh sau được quy định bởi cách thức của các pha giữ áp lực nào đó. Sự bó cứng các bánh xe sau được ngăn ngừa với sự trợ giúp của việc điều chỉnh điện tử đặc biệt.
Động cơ bơm không chạy khi EBD hoạt động. Tuy nhiên, nếu bánh xe có liên quan vẫn có khuynh hướng bị bó cứng thì kiểm soát ABS được khởi động và mô tơ bơm hoạt động.
Trong khi kiểm soát EBD hoạt động thì mạch dầu phanh sau được kích hoạt cùng nhau. Đèn cảnh báo của hệ thống phanh EBD sẽ sáng lên trong trường hợp có sự cố hệ thống EBD. Kiểm soát EBD không được còn tác dụng. Kiểm soát EBD bị hỏng không có nghĩa là chức năng EBD cũng bị hỏng.
Qua nội dung trình bày trong chương 3 đã giới thiệu tổng quan về xe Toyota Corolla Altis 2.0 như các thông số kỹ thuật chính, một số hệ thống chính. Nắm vững được các kết cấu các bộ phận chính trong hệ thống phanh bao gồm những bộ phận nào, chúng kết nối với nhau ra sao. Bên cạnh đó hiểu được cấu tạo của từng chi tiết trong hệ thống phanh như cụm xylanh phanh chính, bầu trợ lực chân không, các cảm biến và khối điều khiển ECU cũng như cách thức làm việc của chúng và cả hệ thống.
CHƯƠNG 4: NHỮNG HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN, BIỆN PHÁP KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 4.1. Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh dẫn động thủy lực 4.1.1. Hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng hệ thống phanh
a. Khi phanh xe có tiếng kêu ồn khác thường
* Hiện tượng
- Có tiếng kêu ồn khác thường khi phanh
* Nguyên nhân
- Bàn đạp phanh, ty đẩy và các chốt xoay bị mòn, các bu lông xiết không chặt.
- Má phanh, trống phanh, bị biến dang, nứt vỡ, ... b. Phanh kém hiệu lực, bàn đạp phanh chạm sàn xe.
* Hiện tượng
- Khi phanh xe không dừng theo yêu cầu của người lái và bàn đạp phanh chạm sàn, phanh không có hiệu lực
* Nguyên nhân
- Dẫn động phanh bị thiếu dầu phanh, xylanh chính, piston và cup pen