12 13 14 15 3 1 2 6 5 4 7 8 9 10 11
Hình 3.21. Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios
1,14. Cơ cấu phanh đĩa ở các bánh xe phía sau; 2. Roto cảm biến; 3. ECU; 4,6. Cơ cấu phanh đĩa ở các bánh xe phía trước; 5. Cảm biến giảm tốc; 7,12. Ống dẫn dầu phanh; 8. Xylanh chính; 9. Bình dầu phanh;10. Bộ trợ lực chân
không; 11. Bàn đạp phanh; 13. Bộ điều khiển thủy lực; 15. Cảm biến tốc độ.
3.2.2. Nguyên lý làm việc
Khi người điều khiển tác dụng lên bàn đạp phanh, dầu có áp suất cao từ xylanh chính đi qua ống dẫn dầu, đến cửa A rồi qua cửa C của van điện ba vị trí, tới xylanh
công tác thông qua ống dẫn dầụ Lúc đó bánh xe quay với tốc độ giảm dần, gia tốc ô tô giảm, bánh xe đạt tới giá trị chuẩn bị bó cứng. Tín hiệu của hệ thống cảm biến gửi về ECU, các tín hiệu này được chuyển sang bộ vi xử lý chính để tính toán khả năng hãm cứng của bánh xe và so sánh với các giá trị có trong ngưỡng bộ nhớ do nhà chế tạo định sẵn, thì nhận thấy bánh xe có khả năng bị hãm cứng. Bộ vi xử lý chính ra quyết định chuyển đến mạch xuất tín hiệu, mạch xuất tín hiệu xuất ra dòng điện 5A đưa đến cuộn dây của van điện ba vị trí và 12V đưa đến bơm điện ABS của bộ điều khiển thủy lực. Cuộn dây của van điện ba vị trí tạo ra lực từ hút lõi thép từ dịch chuyển lên phía trên, làm cửa A đóng và cửa B mở. Kết quả, dầu áp suất cao từ xylanh công tác đi qua ống dẫn dầu đến cửa C, rồi qua cửa B của van điện ba vị trí và chảy về bình dầu thông qua ống dẫn dầụ Dầu trong bình dầu được bơm điện ABS bơm lên xylanh chính. Nên bánh xe quay với tốc độ tăng lên. Tín hiệu từ hệ thống các cảm biến tiếp tục gửi về ECỤ Với quy trình tiếp nhận, tính toán của ECU như trên, nếu nhận thấy áp suất dầu trong xylanh chính không đủ lớn để giảm tốc độ ô tô, mạch xuất tín hiệu ngắt dòng điện cung cấp cho cuộn dây của van điện ba vị trí, do đó lõi thép từ bị đẩy xuống bởi lò xo hồi vị nên cửa A mở, cửa B đóng. Lúc đó dầu có áp suất cao từ xylanh chính đi qua ống dẫn dầu, đến cửa A rồi qua cửa C của van điện ba vị trí, tới xylanh công tác thông qua ống dẫn dầụ Dưới tác dụng của áp suất dầu sẽ đẩy piston dịch chuyển hướng vào đĩa phanh. Piston tác dụng lực lên miếng đệm và tấm định vị, lực tác dụng truyền đến má phanh. Đẩy má phanh tỳ sát vào đĩa phanh, lúc đó trên bề mặt tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh sinh ra một mômen ma sát hay còn gọi là mômen phanh, cản trở lại chuyển động của đĩa phanh. Nên bánh xe quay với tốc độ giảm dần. Tín hiệu từ hệ thống các cảm biến lại gửi về ECU, nếu nhận thấy áp lực phanh đủ lớn để giảm tốc độ ôtô mà không bị hãm cứng bánh xẹ Lúc đó ECU cung cấp cho cuộn dây dòng điện 2A, cuộn dây tạo ra lực từ hút lõi thép từ dịch chuyển lên phía trên, đủ để vừa đóng cả cửa A và cửa B của van điện ba vị trí. Kết quả, áp suất dầu trong xylanh công tác giữ nguyên không đổi, dẫn đến bánh xe quay với tốc độ không thay đổị
Tóm lại các chế độ làm việc của hệ thống phanh ABS của xe Toyota Vios gồm: khi đạp phanh hệ thống ABS chưa làm việc và khi đạp phanh hệ thống ABS làm việc (chế độ tăng áp, giảm áp và giữ áp).
3.2.2.1. Khi không đạp phanh
Khi không phanh, không có lực tác dụng lên bàn đạp phanh nhưng cảm biến tốc độ luôn đo tốc độ bánh xe và gửi về khối điều khiển ECU khi xe hoạt động.
3.2.2.2. Khi đạp phanh hệ thống ABS chưa làm việc
Hình 3.22. Sơ đồ khối chế độ phanh bình thường ABS chưa làm việc
1. Bàn đạp phanh; 2. Bộ trợ lực chân không; 3. Bình dầu; 4. Xylanh chính; 5. Van một chiều số một; 6. Bơm điện ABS; 7. Van một chiều số hai; 8. Bình chứa dầu; 9. Cảm biến giảm tốc; 10. Bánh xe; 11. Roto cảm biến;
12. Đĩa phanh; 13. Cảm biến tốc độ; 14. Giá đỡ xylanh; 15. Má phanh; 16. Piston; 17. Van một chiều số bạ
Quá trình phanh bình thường ABS chưa làm việc, lực phanh chưa đủ lớn để xảy ra hiện tượng trượt bánh xe quá giới hạn cho phép nên ECU không gửi dòng
điện đến bộ điều khiển thủy lực. Do đó lõi thép từ bị đẩy xuống bởi lòxo hồi vị, nên cửa A mở và cửa B đóng.
Khi đạp phanh (1), áp suất dầu trong xylanh chính (4) tăng, áp suất dầu từ xylanh chính đi qua ống dẫn dầu đến cửa A, rồi qua cửa C của van điện ba vị trí, tới xylanh công tác thông qua ống dẫn dầụ Dưới tác dụng của áp suất dầu sẽ đẩy piston (16) dịch chuyển hướng vào đĩa phanh (12). Piston tác dụng lực lên miếng đệm và tấm định vị, lực tác dụng này truyền đến má phanh (15). Đẩy má phanh tỳ sát vào đĩa phanh, lúc đó trên bề mặt tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh sinh ra một mômen ma sát hay còn gọi là mômen phanh cản trở lại chuyển động của đĩa phanh. Nên bánh xe quay với tốc độ giảm dần. Áp suất dầu không vào được bơm điện ABS (6) bởi van một chiều số một (5). Khi người lái nhả phanh, dầu đi từ xy lanh bánh xe qua cửa “C” rồi qua cửa “A“ và van một chiều số ba (17) hồi về xylanh chính.
Tuy vậy, ECU vẫn luôn tiếp nhận thông tin từ các cảm biến tốc độ (13) và cảm biến giảm tốc (9), rồi so sánh với các ngưỡng giá trị có sẵn trong bộ nhớ của ECU do nhà chế tạo định sẵn để kiểm tra bánh xe có bị hãm cứng không.
3.2.2.3. Khi đạp phanh hệ thống ABS làm việc
Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh đủ lớn sẽ gây nên hiện tượng trượt. Khi hệ số trượt vượt quá giới hạn quy định (10÷30%) thì ABS sẽ bắt đầu làm việc và chế độ làm việc của ABS gồm các giai đoạn tăng áp suất, giảm áp suất và giữ áp suất.
● Giai đoạn tăng áp suất
Trong giai đoạn này hệ thống phanh làm việc như quá trình phanh bình thường. Sơ đồ làm việc của hệ thống được thể hiện trên hình 3.23.
Hình 3.23. Sơ đồ khối giai đoạn tăng áp suất
Người lái tác dụng lên bàn đạp phanh ép dầu từ xylanh chính đi qua cửa “A” (đang mở) rồi qua cửa “C” đến xylanh bánh xe (cửa “B” đóng), ép má phanh vào đĩa phanh để thực hiện quá trình phanh. Van một chiều số một (5) (thường đóng) ngăn không cho dầu đi đến bơm. Áp suất trong dẫn động tỷ lệ với lực đạp. Nếu giai đoạn này thực hiện lại lần tiếp theo sau giai đoạn giảm áp hoặc giữ áp thì ECU sẽ gửi dòng điện 12V đến bơm điện ABS.
● Giai đoạn giảm áp suất
Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU gửi dòng điện 5A đến cuộn solenoid của van điện, làm sinh ra một lực từ mạnh. Van điện 3 vị trí chuyển động lên phía trên để đóng cửa A và mở cửa B cho chất lỏng từ xi lanh bánh xe đi vào bộ tích năng (1) thoát về vùng áp suất thấp của hệ thống, do vậy áp suất trong dẫn động phanh được giảm xuống được thể hiện trên hình 3.24 tránh cho các bánh xe khỏi bị hãm cứng.
Hình 3.24. Sơ đồ khối giai đoạn giảm áp suất
Cùng lúc đó, bơm ABS hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU cung cấp hiệu điện thế 12V, dầu phanh được hồi trả về xy lanh phanh chính từ bình chứa thông qua bơm ABS. Mặt khác van một chiều số ba (17) và cửa A đóng ngăn không cho dầu phanh từ xylanh chính vào van điện 3 vị trí. Kết quả là áp suất dầu bên trong xylanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bị bó cứng.
●Giai đoạn giữ áp suất
Khi áp suất dầu bên trong xylanh công tác giảm hay tăng, hệ thống các cảm biến gửi tín hiệu đến ECU, ECU nhận thấy áp suất dầu phù hợp với giá trị mà nhà chế tạo định sẵn. Nên ECU cấp dòng điện 2A đến cuộn dây của van điện ba vị trí để đóng cửa A và đóng cửa B, giữ áp suất dầu trong xylanh công tác không đổị
Hình 3.25. Sơ đồ khối giai đoạn giữ áp suất
Đồng thời ECU cũng gửi dòng điện 12V đến bơm điện ABS, dầu phanh được bơm điện ABS đẩy từ bình chứa lên xylanh chính, làm tăng áp suất dầu ở xylanh chính.
Chu trình tăng áp, giảm áp, giữ áp cứ thế được lặp đi lặp lại, giữ cho xe được phanh ở giới hạn trượt cục bộ tối ưu mà không bị hãm cứng hoàn toàn.
3.2.2.4. Khi đạp phanh hệ thống chống bó cứng bị hỏng
Trường hợp hệ thống chống hãm cứng bị hỏng thì hệ thống phanh ABS của ôtô Toyota Vios giống như hệ thống phanh bình thường. Tức là ECU không gửi dòng điện đến bộ điều khiển thủy lực để điều khiển chống hãm cứng bánh xẹ
Khi đạp phanh bình thường, áp suất dầu trong xylanh chính tăng, áp suất dầu từ xylanh chính đi qua ống dẫn dầu đến cửa A, rồi qua cửa C của van điện ba vị trí rồi, tới xylanh công tác thông qua ống dẫn dầụ Dưới tác dụng của áp suất dầu sẽ đẩy piston dịch chuyển hướng vào đĩa phanh. Piston tác dụng lực lên miếng đệm và tấm
định vị, lực tác dụng này truyền đến má phanh. Đẩy má phanh tỳ sát vào đĩa phanh, lúc đó trên bề mặt tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh sinh ra một mômen ma sát hay còn gọi là mômen phanh cản trở lại chuyển động của đĩa phanh. Làm giảm tốc độ quay của bánh xẹ
Khi đạp phanh gấp, với quá trình hoạt động như trên, má phanh tỳ chặt vào đĩa phanh, làm cho bánh xe bị bó cứng, dẫn đến bánh xe có hiện tượng trượt lết. Làm ôtô giảm hiệu quả và tính ổn định khi phanh.
Khi nhả bàn đạp phanh, áp suất dầu trong xylanh công tác lớn hơn áp suất dầu trong xylanh chính, nên dầu sẽ được đẩy từ xylanh công tác về xylanh chính thông qua ống dẫn dầụ Làm cho má phanh trở về vị trí ban đầụ
3.3. MÔ PHỎNG NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS ABS
3.3.1. Yêu cầu và lựa chọn phương án mô phỏng
● Sản phẩm mô phỏng phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- File mô phỏng hoạt động của hệ thống phanh ABS một cách trực quan, sinh động, giải thích rõ được từng chế độ làm việc của hệ thống một cách dễ hiểụ
- File mô phỏng phải dễ dàng sử dụng và thao tác đơn giản nhằm mục tiêu người có kiến thức sơ đẳng về tin học cũng có thể sử dụng được.
- Kết quả mô phỏng phải có khả năng ứng dụng caọ
- Ngoài ra nó còn phải đảm bảo tính thẩm mỹ và sử dụng phù hợp trong các hệ điều hành cơ bản của máy tính.
● Để mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS trên ôtô Toyota Vios bằng công nghệ thông tin có rất nhiều phương pháp khác nhau và các phần mềm khác nhaụ Nhưng nhận thấy phần mềm Flash có nhiều ưu điểm so với các phần mềm khác như:
- Flash là phần mềm được sử dụng để mô phỏng tương đối chuyên nghiệp hiện nay, dung lượng file chương trình sau khi hoàn thành nhỏ cho phép giảm thời gian chạy chương trình trong quá trình sử dụng.
- Môi trường làm việc của Flash đơn giản hơn nhiều so với môi trường làm việc của các chương trình khác.
- Phần mềm Flash đã được sử dụng khá phổ biến trong các bài giảng điện tử trong bộ môn và khoạ
- Hình ảnh màu sắc được sử dụng rõ nét, trực quan sinh động.
Trên cơ sở kế thừa những kết quả đã đạt được của những nghiên cứu trước về Flash. Nên lựa chọn phần mềm Flash để ứng dụng mô phỏng hoạt động của hệ thống phanh ABS trên ôtô Toyota Vios.
3.3.2. Tổng quan về phần mềm mô phỏng Flash
● Sau khi cài đặt xong phần mềm Flash, để khởi động phần mềm ta có các cách sau: - Click vào biểu tượng Flash trên màn hình hoặc vào Menu Start −> Program −> Macromedia −> Macromedia Flash.
- Nhấp chuột lên biểu tượng Macromedia Flash trên màn hình.
- Vào thư mục C/: −> Programs −> Macromedia −> Macromedia Flash. ● Sau khi chạy chương trình, giao diện của Flash được thể hiện trên hình 3.26.
- Thanh Menu
Trên thanh Menu chứa tất cả các chức năng của Flash. Bất kỳ một thanh công cụ nào hay chức năng hiển thị trên màn hình đều có thể được gọi ra từ thanh nàỵ
Khi thiết kế ta nên đưa ra các thanh công cụ hỗ trợ. Thanh công cụ trong Flash bao gồm 3 thanh chính nằm trên thanh Menu trong Window/ Toolbars đó là: Main; Edit Bar và Controller.
+ Main: Chứa lệnh New, Open, Save, Cut, Copy; Paste… + Edit Bar: Gồm Edit Scene; Edit Simple; bảng Zoom. + Controller: Bao gồm các nút Play; Stop; Go To End…
- Thanh công cụ
Đây là thanh cơ bản nhất để vẽ, thiết kế trong Flash., các công cụ trong thanh công cụ cho phép ta vẽ, tô, chọn, chỉnh sửa ảnh và thay đổi vùng xem trong vùng làm việc.
Thanh công cụ được chia thành 4 vùng chọn:
+ Vùng chọn Tools: gồm các công cụ vẽ, tô, chọn đối tượng.
+ Vùng chọn View: gồm các công cụ khuyếch đại và di chuyển trong của sổ chương trình.
+ Vùng chọn Colors: gồm các công cụ chỉnh sửa và tô màụ
+ Vùng tùy chọn Options: hiển thị việc chỉnh sửa công cụ chọn mà có ảnh hưởng đến nét vẽ của công cụ hoặc trên thao tác hiệu chỉnh.
- Vùng làm việc: là vùng hiển thị, trình diễn và kiểm tra lại các công việc bạn đã
làm. Vùng làm việc là nơi tạo ta nội dung cho từng frame bằng cách vẽ ảnh trực tiếp lên frame hay nhập hình ảnh vàọ
- Bảng thuộc tính
+ Thuộc tính của bất kỳ đối tượng nào nằm trong vùng làm việc đều được thể hiện trên bảng thuộc tính. Ở đó ta có thể thấy được các tính chất như đường nét, màu sắc, và các tùy chọn khác của đối tượng.
+ Khi không có đối tượng xuất hiện trong vùng làm việc thì bảng thuộc tính thể hiện các thông số của vùng làm việc
- Panels hỗ trợ thiết kế: trong Flash có rất nhiều Panel để hỗ trợ thiết kế, mỗi
Panel có đặc điểm và công dụng khác nhaụ Để thuận tiện cho việc thết kế, vùng làm việc rộng nhất có thể, chúng ta chỉ để sử dụng những Panel cần thiết mà thôị Chúng ta có thể vào Window −> Design Panel để gọi ra các Panel hỗ trợ.
+ Align + Color Mixer + Color Swatches + Info + Transform + Scene
- Timeline: là nơi quan trọng nhất trong Flash, đây là nơi chúng ta có thể sắp
xếp thời gian ảnh chuyển động và lắp ráp ảnh trong các Layer đặc biệt. Timeline là nơi xây
dựng mọi hoạt động của đối tượng mà chúng ta thiết kế. ● Các thao tác với tập tin.
- Tạo một file mới: File −> New.
- Mở một file có sẵn: File −> Open hoặc nhấn tổ hợp phím Ctrl + Ọ
- Lưu file: File −> Save or Save as hoặc có thể nhấn tổ hợp phím tắt: Ctrl + S. - Đóng tập tin hiện hành: File −> Exit hoặc nhấp nút thoát góc trên phía phải màn hình.
- Chèn tập tin vào Flash: File −> Import (to Stage hoặc to Library). Ta có hai cách chèn đối tượng vào trong Flash:
+ Chèn đối tượng trực tiếp trên Timeline đang làm: File −> Import to Stage + Chèn đối tượng vào thư viện sau đó sử dung: File −> Import to Librarỵ
3.3.3. Tiến hành mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS bằng phần mềm Flash phần mềm Flash
Để tạo được một file mô phỏng hoàn chỉnh cần tiến hành theo các bước sau: - Bước 1: Xây dựng dữ liệu đầu vào cho chương trình Flash.