Phần 3: KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE CHEVROLET CAPTIVA
3.9.1 Hệ thống phanh ABS ( Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh)
Để tránh cho các lốp không bị bó cứng và làm mất khả năng quay vô lăng trong khi phanh khẩn cấp, người điều khiển nên lặp lại động tác đạp và nhả bàn đạp phanh nhiều lần. Tuy nhiên, trong những trường hợp khẩn cấp thường không có thời gian để thực hiện việc này. Người lái đạp dí phanh và xe trượt trên mặt đường trong khi các lốp không quay. Cuối cùng xe cũng dừng lại do ma sát trượt giữa lốp và mặt đường lớn nhưng xe mất khả năng lái khiến cho xe bị văng đi và tai nạn xảy ra là điều khó tránh khỏi.
Vậy để chống lại điều này, người ta chế tạo hệ thống phanh ABS với khả năng chống cho các lốp không bị khóa cứng khi phanh khẩn cấp, xe không bị mất lái và giảm thiểu được tai nạn xảy ra
Mục tiêu của cơ cấu phanh ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị 0 để tận dụng được hết khả năng bám , khi đó hiệu quả phanh cao nhất (lực phanh đạt cực đại do giá trị xMax) đồng thời tính ổn định và tính dẫn hướng của bánh xe là tốt nhất (yđại giá trị cao nhất), thỏa mãn các yêu cầu của cơ cấu phanh là rút ngắn quãng đường phanh, cải thiện tính ổn định và khả năng dẫn hướng của xe trong khi phanh. Để giữ cho bánh xe không bị hãm cứng và đảm bảo hiệu quả phanh cao, cơ cấu phanh chống hãm cứng điểu khiển áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường quanh giá trị 0 trong giới hạn hẹp.
3.9.1.2. Chu trình điều khiển của ABS
Quá trình điều khiển của cơ cấu ABS được thực hiện theo một chu trình kín như (hình 3.47). Các cụm của chu trình bao gồm:
- Tín hiệu vào là lực tác dụng lên bàn đạp phanh của người lái xe, thể hiện qua áp suất dầu tạo ra trong xylanh phanh chính.
- Tín hiệu điều khiển bao gồm các cảm biến tốc độ bánh xe và bộ điều khiển (ECU). Tín hiệu tốc độ các bánh xe và các thông số nhận được từ nó như gia tốc và độ trượt liên tục được nhận biết và phản hồi về hộp điều khiển để xử lý kịp thời.
- Tín hiệu tác động được thực hiện bởi bộ chấp hành, thay đổi áp suất dầu cấp đến các xylanh làm việc ở các cơ cấu phanh bánh xe.
Phạm Hưng Hải _ Lớp 15C4A Trang 58 - Đối tượng điều khiển : Là lực phanh giữa bánh xe và mặt đường. ABS hoạt động tạo ra momen phanh thích hợp ở các bánh xe để duy trì hệ số bám tối ưu giữa bánh xe và mặt đường, tận dụng khả năng bám cực đại lực phanh là lớn nhất.
- Các yếu tố ảnh hưởng: Điều kiện mặt đường, tình trạng phanh, tải trọng của xe, và tình trạng của lốp ( áp suất, độ mòn…).
3.9.1.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cụm chi tiết
❖ Cảm biến tốc độ bánh xe
Cảm biến tốc độ bánh xe dùng để đo vận tốc góc của bánh xe và gửi về ECU dưới dạng các tín hiệu điện.
Cấu tạo:
Gồm một nam châm vĩnh cửu, một quận dây quấn quanh lõi từ, hai đầu cuộn dây được nối với ECU
Hình 3.48. Cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ.
Hình 3.47. Chu trình điều khiển kín của ABS.
1. Bộ chấp hành thuỷ lực; 2. Xy lanh phanh chính; 3. Xy lanh làm việc; 4.
Bộ điều khiển ECU; 5. Cảm biến tốc độ bánh xe.
Phạm Hưng Hải _ Lớp 15C4A Trang 59 Nguyên lý làm việc:
Khi bánh xe quay, vành răng quay theo, khe hở A giữa hai đầu lõi từ và vành răng thay đổi, từ thông biến thiên làm xuất hiện trong cuộn dây một sức điện động xoay chiều dạng hình sin có biên độ và tần số thay đổi tỉ lệ theo tốc độ góc của bánh xe (hình 3.49). Tín hiệu này liên tục được gửi về ECU. Tuỳ theo cấu tạo của cảm biến, vành răng và khe hở giữa chúng, các xung điện áp tạo ra có thể nhỏ dưới 100mV ở tốc độ thấp, hoặc cao hơn 100mV ở tốc độ cao.
Khe hở không khí giữa lõi từ và đỉnh răng của vành răng cảm biến chỉ khoảng 1mm và độ sai lệch phải nằm trong giới hạn cho phép. Cơ cấu ABS sẽ không làm việc tốt nếu khe hở nằm ngoài giá trị tiêu chuẩn.
❖ Cảm biến giảm tốc
Trên một số xe ngoài cảm biên tốc độ bánh xe còn được trang bị thêm một cảm biến giảm tốc cho phép ECU xác định chính xác hơn sự giảm tốc của xe trong quá trình phanh. Kết quả là, mức độ đáp ứng của ABS được cải thiện tốt hơn. Nó thường được sử dụng nhiều trên xe 4WD bởi vì nếu một trong các bánh xe bị hãm cứng thì các bánh xe khác cũng có xu hướng bị hãm cứng theo, do tất cả các bánh được nối với cơ cấu truyền lực nên có tốc độ ảnh hưởng lẫn nhau. Cảm biến giảm tốc còn gọi là cảm biến “G”.
Hình 3.49. Hoạt động của cảm biến tốc.
Phạm Hưng Hải _ Lớp 15C4A Trang 60 Cấu tạo của cảm biến như (hình 3.50) gồm hai cặp đèn LED và phototransistors, một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu. Đặc điểm của đèn LED là phát sáng khi cấp điện và phototransistors là dẫn điện khi có ánh sáng chiếu vào. Khi mức độ giảm tốc của xe thay đổi, đĩa xẻ rãnh lắc theo chiều dọc xe tương ứng với mức độ giảm tốc. Các rãnh trên đĩa cắt cho ánh sáng từ đèn LED đến phototransistors, làm phototransistors đóng, mở, báo tín hiệu về ECU. ECU nhận những tín hiệu này để xác định chính xác trạng thái mặt đường và thực hiện các điều chỉnh thích hợp.
❖ Hộp điều khiển điện tử (ECU)
Nhận biết thông tin về tốc độ góc của các bánh xe, từ đó tính toán ra tốc độ bánh xe và sự tăng giảm tốc của nó, xác định tốc độ xe, tốc độ chuẩn của bánh xe và ngưỡng trượt, để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe để: Cung cấp tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thuỷ lực. Thực hiện chế độ kiểm tra, chẩn đoán, lưu giữ mã hư hỏng và chế độ an toàn và gửi thông tin thông qua các đèn tín hiệu là sự nhấp nháy của đèn.
❖ Bộ chấp hành thủy lực
Cấu tạo:
Hình 3.51. Bộ chấp hành thuỷ lực.
1. Vít; 2. Tấm chắn; 3. Rơ le động cơ bơm; 4.Rơ le solenoid; 5.Động cơ bơm.
Phạm Hưng Hải _ Lớp 15C4A Trang 61 Bộ chấp hành thuỷ lực có chức năng cung cấp áp suất dầu tối ưu đến các xylanh phanh bánh xe theo sự điều khiển của hộp điều khiển điện tử ECU tránh hiện tượng bị hãm cứng bánh xe khi phanh. Cấu tạo của một bộ chấp hành thuỷ lực gồm có các bộ phận chính sau: các van điện từ, motor điện dẫn động bơm dầu, bơm dầu và bình tích áp, rơ le bơm, rơ le van điện từ.
Van điện từ: Van địên từ trong bộ chấp hành có hai loại là loại 2 vị trí và loại 3 vị trí. Cấu tạo chung của một van điện từ gồm một cuộn dây điện, lõi van, các cửa van và van một chiều. Van điện từ có chức năng đóng mở các cửa van theo sự điều khiển của ECU để điều chỉnh áp suất dầu đến các xylanh bánh xe.
Motor điện và bơm dầu: Một bơm dầu kiểu piston được dẫn động bởi một motor điện có chức năng đưa ngược dầu từ bình tích áp về xylanh chính trong các chế độ giảm và giữ áp. Bơm được chia ra làm hai buồng làm việc độc lập thông qua hai piston trái và phải được điều khiển bằng cam lệch tâm, các van một chiều chỉ cho dòng dầu đi từ bơm về xylanh chính.
Bình tích áp: Bình tích áp chứa dầu hồi về từ xylanh phanh bánh xe, nhất thời làm giảm áp suất dầu ở xylanh phanh bánh xe.
3.9.1.4. Sơ đồ mạch điều khiển
Hình 3.52: sơ đồ mạch điều khiển ABS và hệ thống cân bằng điện tử ESP
Phạm Hưng Hải _ Lớp 15C4A Trang 62 Nguyên lí hoạt động: hệ thống phanh ABS và hệ thống cân bằng điện tử ESP thì các tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe các cảm biến góc lái, cảm biến độ đảo của xe được gửi về bộ điều khiển ABS (ABS modul) các tín hiệu này được tiếp nhận và so sánh với các tín hiệu chuẫn để điều khiển bơm dầu và đóng mở các van điều khiển dòng dầu phanh ABS. Các tín hiệu này được truyền với hệ thống mạng kết nối CAN(
cotrol area network) với tốc độ cao (high speed) để đảm bảo hoạt động chính xác và xử lí nhanh của hệ thống phanh ABS và cân bằng điện tử ESP.