CHƯƠNG 5 HỆ THỐNG ABS SỬ DỤNG TRÍN ƠTƠ
5.3. Hệ thống ABS được sử dụng trín xe thiết kế
5.3.1. Một số bộ phận chính
5.3.1.1. Câc cảm biến
Câc cảm biến lă 4 cảm biến riíng biệt cho từng bânh xe, nhận vă truyền tín hiệu tốc độ của bânh xe về cho khối điều khển điện tử ECU.
Cảm biến tốc độ bânh xe (hình 5.10) thực chất lă một mây phât điện cỡ nhỏ. Cấu tạo của nó gồm:
- Rơ to: Có dạng vịng răng, được dẫn động quay từ trục bânh xe hay trục truyền lực năo đó.
- Stato: Lă một cuộn dđy quấn trín thanh nam chđm vĩnh cửu.
Hình 5.10 Cảm biến tốc độ bânh xe trước.
1- Nam chđm vĩnh cửu; 2- Cuộn dđy điện; 3- Rôto cảm biến; 4- Rôto cảm biến; 5- Cảm biến tốc độ.
Bộ cảm biến lăm việc như sau (hình 5.11):
- Khi mỗi răng của vòng răng đi ngang qua nam chđm thì từ thơng qua cuộn dđy sẽ tăng lín vă ngược lại, khi răng đê đi qua thì từ thơng sẽ giảm đi. Sự thay đổi từ thông năy sẽ tạo ra một suất điện động thay đổi trong cuộn dđy vă truyền tín hiệu năy đến bộ điều khiển điện tử.
- Bộ điều khiển điện tử sử dụng tín hiệu lă tần số của điện âp năy như một đại lượng đo tốc độ bânh xe. Bộ điều khiển điện tử kiểm tra tần số truyền về của tất cả câc cảm biến vă kích hoạt hệ thống điều khiển chống hêm cứng nếu một hoặc một số cảm biến cho biết bânh xe có khả năng bị hêm cứng.
- Tần số vă độ lớn của tín hiệu tỷ lệ thuận với tốc độ bânh xe. Khi tốc độ của bânh xe tăng lín thì tần số vă độ lớn của tín hiệu cũng thay đổi theo vă ngược lại.
Ở tốc độ thấp 0 -V +V Ở tốc độ cao 1 2 3
Hình 5.11 Sơ đồ cấu tạo vă ngun lý lăm việc của cảm biến tốc độ bânh xe. 1- Rôto cảm biến; 2- Cuộn dậy; 3- Nam chđm vĩnh cửu.
5.3.1.2. Khối điều khiển điện tử ECU
ECU lă nêo bộ, trung tđm điều khiển của hệ thống, gồm hai bộ vi xử lý vă câc mạch khâc cần thiết cho hoạt động của nó.
ECU nhận biết được tốc độ quay của bânh xe, cũng như tốc độ chuyển động tịnh tiến của xe nhờ tín hiệu truyền về từ câc cảm biến tốc độ bânh xe. Trong khi phanh sự giảm tốc độ xe tùy theo lực đạp phanh, tốc độ xe lúc phanh, vă điều kiện mặt đường. ECU giâm sât điều kiện trượt giữa bânh xe vă mặt đường nhờ bộ kiểm tra sự thay đổi tốc độ bânh xe trong khi phanh. Nó xử lý vă phât tín hiệu điều khiển cho khối thuỷ lực cung cấp những giâ trị âp suất tốt nhất trong xi lanh bânh xe để điều chỉnh tốc độ bânh xe, duy trì lực phanh lớn nhất từ 10 ÷ 30% tỷ lệ trượt.
Ngoăi ra ECU còn thực hiện chức năng tự kiểm tra vă cho ngừng chức năng ABS nếu phât hiện hệ thống có trục trặc (như: Thiếu dầu, khơng đủ âp suất trợ lực hoặc mất tín hiệu từ câc cảm biến tốc độ, …) lúc đó hệ thống điều khiển điện tử ngưng hoạt động nó cho phĩp hệ thống phanh tiếp tục lăm việc như một hệ thống phanh bình thường, khơng có ABS. Những trục trặc trong hệ thống sẽ được cảnh bâo bằng đỉn ABS trín
thơng qua mê chẩn đoân theo tần suất vă thời gian thể hiện ở đỉn cảnh bâo. Câc tín hiệu văo đến bộ vi xử lý được xử lý một câch độc lập. Chỉ khi năo kết quả có tính đồng nhất thì ECU mới điều khiển khối thủy lực - điện tử. Nếu câc tín hiệu văo khơng đồng nhất – chẳn hạn khi hệ thống khóa cứng bânh xe bị lỗi thì câc cầu chì vă phanh đảm bảo hoạt động theo phanh bình thường. Đồng thời, đỉn cảnh bâo trín tâp-lơ sẽ sâng lín để bâo cho người lâi biết.
Câc tín hiệu truyền về từ câc cảm biến tốc độ đến ECU được chuyển đổi thănh tín hiệu sóng vng bằng bộ khuyếch đại trín đường văo.
Tần số của câc tín hiệu năy cung cấp phù hợp với giâ trị tốc độ, sự gia tốc hoặc sự giảm tốc của mỗi bânh xe đến ECU. Khi người lâi xe tâc dụng lín băn đạp phanh, câc bânh xe có thể giảm tốc đến giâ trị khâc nhau: Bằng việc so sânh tốc độ mỗi bânh xe với tốc độ tham khảo (reference speed) hệ thống có thể ln ln kiểm tra độ trượt của mỗi bânh xe.
Nếu lực phanh lă nguyín nhđn lăm một bânh xe trượt đối với bânh xe khâc, ECU điều khiển van điện từ của khối thủy lực – điện tử lăm giảm lực phanh trín bânh trượt. Hệ thống ABS can thiệp bằng việc tính tơn ngưỡng giảm tốc, gia tốc vă trượt của câc bânh xe. Ngay khi mối liín hệ ngưỡng gia tốc/giảm tốc vă trượt vượt quâ giới hạn, ECU điều khiển câc van điện từ của khối thủy lực – điện tử bằng câch điều chỉnh âp suất phanh theo 3 giai đoạn lă gia tăng, duy trì vă giảm âp suất. ECU điều khiển câc giai đoạn khâc nhau ứng với cung cấp xung cường độ điện thế khâc nhau đến câc van điện từ.
Trong điều kiện giảm lực phanh vă phđn chia mômen không đúng (trượt- aquaplaning), ECU nhận biết nhờ câc cảm biến số vịng quay trín mỗi bânh xe với điều kiện bất thường, như sự truyền động vă bânh xe chủ động có khuynh hướng quay ở tốc độ khâc nhau.
ECU được trang bị mạch an toăn hệ thống kiểm sơt có hiệu lực khi khởi động vă vận hănh.
Mạch an toăn hoạt động theo nguyín tắc tự kiểm tra.
Khi bật khóa, hệ thống kiểm tra ECU, van điều khiển điện từ vă sự kết nối của câc cảm biến: Nếu kết quả OK, đỉn cảnh bâo ABS sâng lín trín bảng tap-lô vă tắt đi sau 4 giđy.
Sau khi khởi động động cơ, hệ thống chạy van điện từ vă 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 bânh xe. Khi di chuyển, hệ thống thường xuyín kiểm tra vận tốc chu vi (peripheral speed) của câc bânh xe so với tốc độ tham khảo (reference speed), câc điều kiện bộ nhớ vă điều khiển hoạt động của hai rơle.
Khi di chuyển, hệ thống thường xun kiểm tra điện âp bình ắc quy.
5.3.1.3. Khối thuỷ lực- điện tử (Electric-hydraulic Unit)
Gồm có 2 hai phần gắn liền nhau: Khối điện tử vă khối thủy lực-điện tử.
ECU điều khiển khối thủy lực-điện tử theo câc tín hiệu truyền về từ câc cảm biến vă được so với câc bản đồ mă chương trình đê được nạp sẵn trong bộ nhớ của nó. Khối thủy lực được nối đến xy lanh chính vă câc chi tiết hệ thống phanh ABS bằng câc ống dẫn chính của hệ thống phanh. Như vậy, khối thủy lực điện tử có nhiệm vụ điều chỉnh âp suất trong dẫn động phanh theo tín hiệu điều khiển của ECU, trânh cho câc bânh xe khỏi bị hêm cứng khi phanh.
Hệ thống bơm hồi dầu gồm có rơle vă mơ tơ bơm, hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU bơm dầu đến pittơng xy lanh chính để bù lại lượng dầu xả về bình chứa khi ABS lăm việc.
5.3.1.4. Bộ phđn phối lực phanh điện tử (EBD)
Khi xe được trang bị ABS có nghĩa lă chức năng EBD cũng có sẵn. Chức năng năy thay thế van điều tải trọng (LAV) được dùng thay trong câc hệ thống phanh thường.
Chức năng EBD lă phần mềm được đưa thím văo chương trình ABS truyền thống. Khơng địi hỏi thím bộ phận năo.
Chức năng EBD cho phĩp kiểm soât nhạy hơn câc bânh xe sau. Điều năy cũng có thể có hiệu quả trong khi phanh ở trạng thâi bình thường khơng có kiểm sơt ABS.
Ngược lại với LAV, với kiểm soât EBD lực phanh được quyết định bởi sự trượt bânh xe chứ không phải do âp lực phanh hay tải trọng xe.
Phđn phối lực phanh điện tử cho phĩp giảm âp lực phanh cho phanh của bânh sau phụ thuộc văo sự trượt của bânh xe năy. Điều năy cải thiện tình trạng ổn định khi lâi so với hệ thống truyền động.
Việc giảm âp lực phanh cho câc bânh sau được quy định bởi câch thức của câc pha giữ âp lực năo đó. Sự bó cứng câc bânh xe sau được ngăn ngừa với sự trợ giúp của việc điều chỉnh điện tử đặc biệt.
Động cơ bơm khơng chạy khi EBD hoạt động.Tuy nhiín, nếu bânh xe có liín quan vẫn có khuynh hướng bị bó cứng thì kiểm sơt ABS được khởi động vă mô-tơ bơm hoạt động.
Trong khi kiểm sơt EBD hoạt động thì mạch dầu phanh sau được kích hoạt cùng nhau.
Đỉn cảnh bâo của hệ thống phanh EBD sẽ sâng lín trong trường hợp có sự cố hệ thống EBD. Kiểm sơt EBD khơng được cịn tâc dụng.
5.3.2. Ngun lí lăm việc của hệ thống ABS sử dụng trín xe5.3.2.1. Khi khơng phanh 5.3.2.1. Khi khơng phanh
Khi khơng phanh, khơng có lực tâc dụng lín băn đạp phanh nhưng cảm biến tốc độ luôn đo tốc độ bânh xe vă gửi về khối điều khiển ECU khi xe hoạt động.
5.3.2.2. Khi phanh thường (ABS chưa lăm việc)
Khi người lâi đạp phanh, ră phanh mă lực phanh chưa đủ lớn để xảy ra hiện tượng trượt bânh xe quâ giới hạn cho phĩp, dầu phanh với âp suất cao sẽ đi từ tổng phanh đến lỗ nạp thường mở của van nạp để đi văo vă sau đó đi ra khỏi cụm thủy lực mă không hề bị cản trở bởi bất kỳ một chi tiết năo trong cụm thủy lực. Dầu phanh sẽ được đi đến câc xi lanh bânh xe hoăn toăn giống với hoạt động của phanh thường khơng có ABS.
Khi phanh câc xilanh bânh xe sẽ ĩp câc mâ phanh văo trống phanh hay đĩa phanh tạo ra lực ma sât phanh lăm giảm tốc độ của bânh xe vă của xe. Ở chế độ năy bộ điều khiển ECU khơng gửi tín hiệu đến bộ chấp hănh cụm thủy lực, mặc dù cảm biến tốc độ vẫn ln hoạt động vă gửi tín hiệu đến ECU. Sơ đồ lăm việc của hệ thống phanh trong giai đoạn năy thể hiện trong hình 5.12.
15 ECU 4 6 5 1 12 8 7 2 3 13 14 10 11 9
Hình 5.12 Khi phanh bình thường.
1- Tổng phanh; 2- Ống dẫn dầu; 3- Van điện; 4- Cuộn dđy; 5- Van điện; 6- Bơm dầu; 7- Van điện; 8- Bình chứa dầu; 9- Cơ cấu phanh;
10- Cảm biến tốc độ; 11- Roto cảm biến; 12- Nguồn điện; 13- Van nạp; 14- Van xả; 15- Khối ECU.
5.3.2.3. Khi phanh khẩn cấp (ABS hoạt động)
Khi người lâi tâc dụng lín băn đạp phanh đủ lớn sẽ gđy nín hiện tượng trượt. Khi hệ số trượt vượt quâ giới hạn quy định (10 ¿ 30%) thì ABS sẽ bắt đầu lăm việc vă chế độ lăm việc của ABS gồm câc giai đoạn sau:
a. Giai đoạn duy trì (giữ) âp suất:
Khi phât hií ̣n thấy sự giảm nhanh tốc đơ ̣ của bânh xe từ tín hií ̣u của cảm biến tốc đô ̣ vă cảm biến gia tốc gửi đến, bô ̣ điều khiển ECU sẽ xâc định xem bânh xe năo bị trượt quâ giới hạn quy định.
Sau đó, bơ ̣ điều khiển ECU sẽ gửi tín hií ̣u đến bơ ̣ chấp hănh hay lă cụm thuỷ lực, kích hoạt câc rơle đií ̣n từ của van nạp hoạt đơ ̣ng để đóng van nạp (13) lại --> cắt đường thơng giữa xylanh chính vă xylanh bânh xe. Như vđ ̣y âp suất trong xilanh bânh xe sẽ không đổi ngay cả khi người lâi tiếp tục tăng lực đạp. Sơ đồ lăm vií ̣c của hí ̣ thống trong giai đoạn năy như trín hình 5.13.
b. Giai đoạn giảm âp suất:
Nếu đê cho đóng van nạp mă bơ ̣ điều khiển nhđ ̣n thấy bânh xe vẫn có khả năng bị hêm cứng (gia tốc chđ ̣m dần quâ lớn), thì nó tiếp tục truyền tín hií ̣u điều khiển đến rơle van đií ̣n từ của van xả (14) để mở van năy ra, để cho chất lỏng từ xilanh bânh xe đi văo bơ ̣ tích năng (8) vă thơt về vùng có âp suất thấp của hí ̣ thống --> nhờ đó âp suất trong hí ̣ thống được giảm bớt. Sơ đồ lăm vií ̣c của hí ̣ thống trong giai đoạn năy như trín hình 5.14.
c. Giai đoạn tăng âp suất:
Khi tốc đơ ̣ bânh xe tăng lín (do âp suất dịng phanh giảm), khi đó cần tăng âp suất trong xilanh để tạo lực phanh lớn, khối điều khiển đií ̣n tử ECU ngắt dịng đií ̣n cung cấp cho c ̣n dđy của câc van đií ̣n từ, lăm cho van nạp mở ra vă đóng van van xả lại --> bânh xe lại giảm tốc đơ ̣ ... Sơ đồ lăm vií ̣c của hí ̣ thống trong giai đoạn năy như trín hình 5.15.
Chu trình giữ âp, giảm âp vă tăng âp cứ thế được lă ̣p đi lă ̣p lại, giữ cho xe được phanh ở giới hạn trượt cục bô ̣ tối ưu mă không bị hêm cứng hoăn toăn.
13 14 12 8 7 10 15 ECU 5 6 1 4 2 3 11 9
Hình 5.13 Giai đoạn duy trì (giữ) âp suất
1- Tổng phanh; 2- Ống dẫn dầu; 3- Van điện; 4- Cuộn dđy; 5- Van điện; 6- Bơm dầu; 7- Van điện; 8- Bình chứa dầu; 9- Cơ cấu phanh; 10- Cảm biến tốc độ; 11- Roto cảm biến; 12- Nguồn điện; 13- Van nạp;
14- Van xả; 15- Khối ECU. 15 8 ECU 12 6 7 14 10 11 9 1 5 4 2 13 3
Hình 5.14 Giai đoạn giảm âp.
1- Tổng phanh; 2- Ống dẫn dầu; 3- Van điện; 4- Cuộn dđy; 5- Van điện; 6- Bơm dầu; 7- Van điện; 8- Bình chứa dầu; 9- Cơ cấu phanh;
14- Van xả; 15- Khối ECU. 1 5 2 4 15 ECU 12 6 7 8 13 3 14 9 10 11
Hình 5.15 Giai đoạn tăng âp
1- Tổng phanh; 2- Ống dẫn dầu; 3-Van điện; 4- Cuộn dđy; 5- Van điện; 6- Bơm dầu; 7- Van điện; 8- Bình chứa dầu; 9- Cơ cấu phanh; 10- Cảm biến tốc độ; 11- Roto cảm biến; 12- Nguồn điện; 13- Van nạp;
CHƯƠNG 6. NHỮNG HƯ HỎNG VĂ BIỆN PHÂP KHẮC PHỤC
Hệ thống phanh trín xe giữ vai trị rất quan trọng. Nó dùng để giảm tốc độ chuyển động dừng vă giữ xe ở trạng thâi đứng n. Vì vậy bất kỳ một hư hỏng năo cũng lăm mất an toăn vă có thể gđy ra tai nạn khi xe vận hănh.Trong q trình sử dụng ơtơ hệ thống phanh có thể phât sinh những hư hỏng như phanh không ăn phanh ăn không đều phanh nhả kĩm hoặc bị kẹt.
Phanh khơng ăn thì khơng dừng được ơtơ kịp thời trong những điều kiện bình thường trong tình huống phức tạp thì sẽ lă ngun nhđn gđy ra tai nạn.
Ngun nhđn phanh khơng ăn có thể lă do ở phần dẫn động thủy lực khơng kín để khơng khí lọt văo hoặc trong hệ thống thiếu dầu bộ phận điều chỉnh của cơ cấu truyền động vă cơ cấu phanh bị hỏng. Ngoăi ra còn do mâ phanh vă đĩa phanh bị mịn hoặc dính dầu.
Có thể phât hiện câc mối nối bị hở căn cứ văo sự rò chảy của dầu ở phần truyền động thủy lực. Nếu trong phần dẫn động thủy lực có khơng khí lọt văo thì khi đạp phanh khơng thấy sức cản rõ rệt. Vì khi đạp phanh âp suất khơng truyền văo dầu cịn khơng khí lọt văo hệ thống thì bị nĩn, âp suất của nó truyền văo cơ cấu ĩp không đủ ĩp mâ phanh văo đĩa phanh.
Ðể khắc phục hiện tượng năy ta phải tiến hănh xả khơng khí ra khỏi hệ thống truyền động thủy lực. Tuy nhiín cần kiểm tra dầu ở xy lanh phanh chính nếu cần thì đổ thím dầu văo.Khi thay dầu ở hệ thống truyền động thủy lực phải thâo rời rửa vă thỗi sạch xylanh phanh chính câc xylanh phanh bânh xe vă câc ống dẫn đầu. Ðổ dầu mới văo hệ thống tiến hănh trình tự như khi xả khơng khí. Dầu có thể lọt văo mâ phanh vă tang trống