Đề tài Khảo sát hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe anti-Lock braking system (abs) trên xe lexus - gs 350

p có ưu điểm là: - Cho phép tăng độ võng tỉnh và động của hệ thống treo, nhờ đó tăng được độ êm dịu chuyển động. - Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng, tăng khả năng bám đường do đó tăng được tính điều khiển và ổn định của xe. 3.6. Hệ thống phanh. Hệ thống phanh xe Lexus gồm: Hệ thống phanh chính (phanh chân): Phanh trước và phanh sau là phanh đĩa điều khiển bằng thuỷ lực trợ lực chân không, có sử dụng hệ thống chống hãm cứng ABS. Phanh dừng (phanh tay): phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau. Dầu phanh: DOT 3 hoặc DOT 4. Hành trình tự do của bàn đạp: 3-8 [mm]. Điều chỉnh khe hở tự động. Hình 3.5. Kết cấu phanh đĩa trên ôtô. 1- Má kẹp; 2- Piston; 3- chốt dẫn hướng; 4- Đĩa Phanh; 5- má phanh. 4. Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350. Sau khi nghiên cứu lý thuyết về chuyên đề phanh ABS. Phần này giới thiệu sơ đồ phanh ABS cụ thể của xe Lexus, qua đó phân tích nguyên lý làm việc của nó. 4.1. Sơ đồ hệ thống phanh ABS. Đây là loại ABS dùng với dẫn động thuỷ lực, không tích hợp, bố trí 3 kênh, 4 cảm biến, và 4 van điều khiển. Hai van để điều khiển bánh trước bên phải và bánh trước bên trái một cách độc lập, hai van còn lại điều khiển đồng thời bánh sau bên phải và bên trái. Giảm áp suất bằng van xả và bơm hồi dầu. Thiết bị của hệ thống ABS gồm: cảm biến lắp trên bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động); bộ xử lý điện tử và thiết bị điều áp (đảm nhiệm thay đổi áp suất trong pít-tông phanh). Kiểu ABS hiệu quả nhất có thể tự động điều chỉnh áp suất dầu phanh trên từng cụm bánh, số cảm biến đo vận tốc góc, module áp suất, đường điều khiển bằng số bánh xe. Trên hình 4.1 là sơ đồ hệ thống phanh ABS, hình 4.2 là sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS trên xe Lexus (tài liệu tham khảo [6]). Hình 4-1 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350. 1,2 - Cảm biến tốc độ bánh xe trước; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe sau; 4- ECU và Rơle; 5- Xy lanh chính. Hình 4-2 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350. 1,5- Cảm biến tốc độ bánh xe trước; 2- Rôto cảm biến bánh xe trước; 3- Rơle điều khiển; 4- Khối thủy lực; 6,11- Giắc kiểm tra; 7- ECU; 8- Đèn cảnh báo ABS; 9- Rô to cảm biến bánh xe sau; 10- Cảm biến tốc độ bánh xe sau. Hệ thống này gồm nhiều bộ phân hợp thành, nó cung cấp thông tin đến ECU. Những bộ phận này là: Ÿ Cảm biến tốc độ (speed sensors), phát hiện tốc độ góc của bánh xe và truyền tín hiệu về tốc độ cho khối điều khiển điện tử. Ÿ Khối thủy lực (ABS actuator), kiểm tra và điều chỉnh áp suất phanh. Ÿ Rơle (control relay), kiểm tra hoạt động của bơm và van điện từ. Ÿ Khối điều khiển điện tử (ABS ECU), nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe, xử lý và phát tín hiệu điều khiển khối thủy lực để tăng hoặc giảm áp suất phanh, đảm bảo cho các bánh xe không bị hãm cứng. Ÿ Đèn báo ABS (ABS warning lamp), báo cho người lái tình trạng của hệ thống. 4.2. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS. 4.2.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh ABS. Trên hình 4.3 là sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh ABS (tài liệu tham khảo [6]). Chu trình điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh khi ABS làm việc có 3 giai đoạn chính: tăng áp suất, duy trì áp suất; giảm áp suất. Hình 4-3 Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh ABS. 1, 3, 8, 10- Van điện từ 3 vị trí; 2- Xy lanh bánh xe trước bên trái; 4- Xy lanh bánh xe sau bên phải; 5- Bầu tích năng; 6- Mô tơ bơm; 7- Xy lanh bánh xe sau bên trái; 9- Xy lanh bánh xe trước bên phải; 11- Van phân phối; 12- Xy lanh chính. Ÿ Giại đoạn tăng áp suất, (phanh bình thường): - Trong giai đoạn này hệ thống phanh làm việc như một hệ thống phanh bình thường không có ABS. - Giai đoạn này còn gọi là giai đọan tạo áp suất. Người lái hoàn toàn điều khiển áp suất cung cấp cho các xi lanh bánh xe và các thiết bị liên quan khác. - Sơ đồ làm việc của hệ thống như trên hình 4.4: Người lái tác dụng lên bàn đạp phanh ép dầu từ xi lanh chính đi qua cửa “A” (đang mở) rồi qua cửa “C” đến xy lanh bánh xe (cửa “B” đóng), ép má phanh vào đĩa phanh để thực hiện quá trình phanh. Van một chiều (7) (thường đóng) ngăn không cho dầu đi đến bơm. Áp suất trong dẫn động tỷ lệ với lực đạp. Khi người lái nhả phanh, dầu đi từ xy lanh bánh xe qua cửa “C” rồi qua cửa “A“ và van một chiều (6) hồi về xy lanh chính. Hình 4-4 Giai đọan tăng áp suất. 1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe; 4- Lò xo hồi vị; 5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều; 9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp. Ÿ 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 (hình 4.4), tránh cho các bánh xe khỏi bị hãm cứng. Cùng lúc đó, môtơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU, dầu phanh được hồi trả về xy lanh phanh chính từ bình chứa. Mặt khác van một chiều 6 và cửa “A” đóng ngăn không cho dầu phanh từ xy lanh chính vào van điện 3 vị trí. Kết quả là áp suất dầu bên trong xy lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bị bó cứng. Hình 4-6 Giai đoạn giảm áp suất. 1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe; 4- Lò xo hồi vị; 5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều; 9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp. Ÿ Giai đọan giữ áp suất: Sơ đồ làm việc của giai đọan này như trên hình 4.7: Khi áp suất bên trong xy lanh bánh xe giảm hay tăng, cảm biến tốc độ gửi tín hiệu báo rằng tốc độ bánh xe đạt đến giá trị mong muốn, ECU cấp dòng điện 2A đến cuộn dây của van điện để giữ áp suất trong xy lanh bánh xe không đổi. Khi dòng điện cung cấp cho cuộn Solenoid giảm từ 5A (ở chế độ giảm áp) xuống 2A (ở chế độ giữ) thì lực từ phát ra trong cuộn Solenoid cũng giảm xuống, lúc này dưới tác dụng của lực lò xo viên bi bị ép chặt trên đế van làm cho cửa “A” và cửa “B” đóng lại. Các van một chiều (6) và (7) chịu tác dụng của áp suất do lực đạp phanh cũng đóng lại. Nhờ đó mà áp suất trong dẫn động phanh được giữ không đổi mặc dù người lái vẫn tiếp tục đạp phanh. Hình 4-7 Giai đoạn giữ áp suất. 1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe; 4- Lò xo hồi vị; 5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều; 9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp. Khi cần tăng áp suất trong xy lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, ECU ngắt dòng điện cấp cho van điện. Vì vậy cửa “A” của van điện 3 vị trí mở, và cửa “B” đóng. Nó cho phép dầu trong xy lanh phanh chính chảy qua cửa “C” trong van điện 3 vị trí đến xy lanh bánh xe. Mức độ tăng áp suất dầu được điều khiển nhờ lặp lại các chế độ “tăng áp” và “giữ áp”. Hình 4-8 Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo. 1- Bộ tích năng; 2- Xy lanh bánh xe; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe; 4- Lò xo hồi vị; 5- Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van một chiều; 9- Xy lanh chính; 10- Bơm cao áp. Trong quá trình ABS làm việc, thông qua công tắc cảm biến hành trình của bàn đạp phanh, bộ điều khiển điện tử cũng đồng thời truyền tín hiệu kích hoạt cụm bơm môtơ (10) làm việc để bù lại lượng dầu xả về bình chứa, để giữ hành trình bàn đạp không bị tăng lên. Chu trình cứ thế lặp đi lặp lại giữ cho bánh xe được phanh ở giới hạn trượt cục bộ tối ưu mà không bị hãm cứng hoàn toàn. Trên hình 4.9 là biểu đồ mô tả quá trình điều khiển tốc độ bánh xe khi phanh (tài liệu tham khảo [6]). Hình 4-9 Biểu đồ mô tả quá trình điều khiển tốc độ bánh xe khi phanh. ECU liên tiếp tiếp nhận tín hiệu tốc độ bánh xe từ cảm biến tốc độ bánh xe. Bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc độ của mỗi bánh xe, ECU đánh giá được tốc độ của xe. Khi đạp phanh, áp suất dầu trong mỗi xy lanh bánh xe bắt đầu tăng và tốc độ bánh xe bắt đầu giảm xuống. Nếu các bánh xe gần như bị khóa cứng ECU sẽ chuyển sang giai đoạn giảm áp suất dầu để dừng sự tăng áp suất trong xy lanh bánh xe của các bánh xe đó. Đoạn A: ECU đóng van điện từ để giảm áp suất dựa vào tốc độ trên mỗi bánh xe, vì thế áp suất dầu trong xy lanh bánh xe giảm xuống. Sau sự giảm áp suất, ECU chuyển van điện từ đến vị trí giữ áp suất và tiếp theo nó theo dõi sự thay đổi tốc độ của mỗi bánh xe. Nếu ECU thấy rằng cần phải giảm áp suất dầu trong hệ thống thêm nữa, nó sẽ quay trở lại giai đọan giảm áp suất Đoạn B: Khi áp suất dầu trong xy lanh bánh xe giảm xuống (đoạn A). Điều này cho phép bánh xe không bị khóa cứng và tốc độ bánh xe tăng lên. Tuy nhiên, nếu áp suất dầu giảm xuống thì lực đạp phanh cũng thấp nhất. Để ngăn cản điều này, ECU đóng van điện từ lần lượt đến vị trí tăng áp suất và giữ áp suất. Đoạn C: Khi áp suất từ từ tăng lên trong xy lanh bánh xe (đoạn B), bánh xe có khuynh hướng bị hãm cứng trở lại, ECU lại chuyển van điện từ sang giai đoạn giảm áp suất, để giảm áp suất trong xy lanh bánh xe. Đoạn D: Từ khi áp suất trong xy lanh bánh xe giảm trở lại (đoạn C), ECU bắt đầu tăng áp suất trở lại như trong đoạn B. Chu trình giữ, giảm và tăng áp suất được lặp lại nhiều lần giữ cho bánh xe không bị trượt lê hoàn toàn mà chỉ bị trượt cục bộ trong giới hạn (10 ÷ 30)% hệ số trượt. 4.2.2. Sơ đồ điện. Trên hình 4.10 là sơ đồ điện của hệ thống phanh ABS. Bốn cảm biến được cấp điện trực tiếp từ ECU, hai cảm biến của hai bánh sau nối mát qua pin RSS (Rear Speed Sensor), hai cảm biến của hai bánh trước nối mát qua pin FSS (Front Speed Sensor). ECU được cấp điện từ ắc quy (5) qua cầu chì chính (6) và hộp cầu chì bảo vệ (10). Khối thủy lực (19) gồm: mô tơ bơm (18) được cấp điện từ ắc quy (5) được điều khiển bởi rơle mô tơ bơm (15), nối với ECU qua pin MT và các van thủy lực được điều khiển bởi rơle điện từ (14), nối mát với ECU qua pin AST. Cụm rơle điều khiển ABS gồm: rơle điều khiển van điện từ (14) và rơle điều khiển môtơ bơm (15). Hai rơle này không thể thay thế và chúng làm việc theo lệnh của ECU. Hình 4-10 Sơ đồ điện của hệ thống ABS. 1- Cảm biến tốc độ bánh sau bên trái; 2- Cảm biến tốc độ bánh sau bên phải; 3- Cảm biến tốc độ bánh trước bên trái; 4- Cảm biến tốc độ bánh trước bên phải; 5- Ắc quy; 6- Cầu chì chính; 7,8,13- rơle điều khiển đèn; 9- đèn báo phanh tay; 10- Hộp cầu chì; 11- Đèn cảnh báo ABS; 12- Đèn báo phanh đã làm việc; 14- rơle điện từ; 15- Rơle môtơ bơm; 16- Cụm rơle điều khiển ABS; 17- Bộ kết nối dữ liệu; 18- Môtơ bơm; 19- Khối thủy lực; Đèn cảnh báo ABS (11) đặt trên bảng điều khiển được thực hiện bằng công tắc đánh lửa IGI (Ignition Switch) và được nối đến ECU ABS qua pin W, khi có tín hiệu lỗi bộ vi xử lý, bật đèn này sáng cho người lái xe biết được hệ thống ABS không làm việc và hệ thống phanh hoạt động theo phanh bình thường. Đèn Stop Light (12) nối với ECU qua pin STP (Stop). Khi hệ thống ABS làm việc đèn này sẽ sáng lên báo cho người lái biết hệ thống ABS đã làm việc. Đèn cảnh báo phanh tay (9) nối với ECU qua pin PKB (Parking Brake Switch). Khi sử dụng phanh tay đèn này sẽ sáng để báo cho người lái biết. Bộ kết nối dữ liệu (17) nối với ECU qua pin Ts và Tc, nối với đèn cảnh báo ABS (11) qua pin Wa, nối với với rơle điện từ qua pin Wb. Trên hình 4.11 là sơ đồ rơle điều khiển ABS: Hai rơle được cấp điện trực tiếp từ ắc quy qua cầu chì chính (3) và qua hộp cầu chì (4), khi có tín hiệu bánh xe sắp bị hãm cứng từ cảm biến tốc độ bánh xe, ECU sẽ cấp điện áp 12V đến các cuộn solenoid của mỗi rơle để điều khiển đóng sang vị trí làm việc của hai rơle này. Cụ thể là kích hoạt rơle van điện từ để đóng, mở các vị trí làm việc trong van điện từ và kích hoạt rơle môtơ bơm để điều khiển bơm hoạt động cung cấp dầu vào trong piston xy lanh chính. ECU điều khiển Rơle van điện từ đóng sang vị trí làm việc khi gặp các điều kiện sau: - công tắc đánh lửa bậc ở vị trí ON. - Chức năng kiểm tra đầu tiên đã hoàn thành. Khi không gặp các điều kiện trên thì ECU điều khiển rơle van điện từ ở vị trí OFF. ECU điều khiển rơle môtơ bơm đóng sang vị trí làm việc khi gặp các điều kiện sau: - Trong khi ABS làm việc hoặc trong khi kiểm tra đầu tiên. - Khi rơle điều khiển van điện từ bậc ở vị trí ON. Khi không gặp các điều kiện trên thì ECU điều khiển rơle môtơ bơm ở vị trí OFF. Hình 4-11 Sơ đồ rơle điều khiển ABS. 1- Khối thủy lực; 2- Ắc quy; 3- Cầu chì chính; 4- Hộp cầu chì; 5- Cụm rơle điều khiển ABS; 6- Rơle điều khiển môtơ bơm; 7- Rơle điều khiển van điện từ. Các ký hiệu màu dây trong mạch điên: W-B: White – Blue (trắng – xanh sẫm); W-R: White – Red (trắng – đỏ); R: Red (đỏ); R-W: Red – White (đỏ - trắng); W: White (trắng); GR-R: Green – Red (xanh lá cây – đỏ); GR-G: Green – Gold (xanh lá cây - vàng); GR-L: Green – Light (xanh nhạt); W-L: White – Light (trắng sáng). 4.3. Kết cấu các bộ phận chính của hệ thống phanh ABS. 4.3.1. Xy lanh phanh chính. Là loại xy lanh kép được thiết kế sao cho nếu một mạch dầu bị hỏng thì mạch dầu khác vẫn tiếp tục làm việc nhằm cung cấp một lượng dầu tối thiểu để phanh xe. Đây là một trong những thiết bị an toàn nhất của xe. Hình 4-9 Kết cấu xy lanh chính. 1,5- Piston; 2,3,4- Nút cao su làm kín; 6- Lỗ cung cấp dầu; 7- Lỗ bù dầu; 8,9- Lò xo hồi vị. Ở vị trí chưa làm việc, các piston bị đẩy về vị trí ban đầu bởi các lò xo hồi vị, các khoang phía trước piston được nối thông với bình chứa qua lỗ cung cấp dầu (6). Khi phanh piston bị đẩy sang trái ép dầu phía trước piston đi đến xy lanh bánh xe. Khi nhả phanh đột ngột dầu phía sau piston chui qua lỗ bù, bù vào khoảng không gian phía trước đầu piston. 4.3.2. Trợ lực phanh. Trợ lực phanh được dùng là loại trợ lực chân không. Nó là bộ phận rất quan trọng, giúp người lái giảm lực đạp lên bàn đạp mà hiệu quả phanh vẫn cao. Trong bầu trợ lực có các piston và van dùng để điều khiển sự làm việc của hệ thống trợ lực và đảm bảo sự tỉ lệ giữa lực đạp và lực phanh. Hình 4-8 Bầu trợ lực. 1- Piston; 2- Van chân không; 3- Van không khí; 4- Vòng cao su; 5- Cần đẩy; 6- Phần tử lọc; 7- Vỏ Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực chân không: Bầu trợ lực chân không có hai khoang A và B được phân cách bởi piston 1 (hoặc màng). Van chân không 2, làm nhiệm vụ: Nối thông hai khoang A và B khi nhả phanh và cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh. Van không khí 3, làm nhiệm vụ: cắt đường thông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở đường thông của khoang A khi đạp phanh. Vòng cao su 4 là cơ cấu tỷ lệ: Làm nhiệm vụ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh. Khoang B của bầu trợ lực luôn luôn được nối với đường nạp động cơ qua van một chiều, vì thế thường xuyên có áp suất chân không. Khi nhả phanh: van chân không 2 mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang B qua van này và có cùng áp suất chân không. Khi phanh: người lái tác dụng lên bàn đạp đẩy cần 5 dịch chuyển sang phải làm van chân không 2 đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn van không khí 3 mở ra cho không khí qua phần tử lọc 6 đi vào khoang A. Ðộ chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (màng) của bầu trợ lực và qua đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trong xylanh chính, ép dầu theo các ống dẫn (dòng 1 và 2) đi đến các xylanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh. Khi lực tác dụng lên piston 1 tăng thì biến dạng của vòng cao su 4 cũng tăng theo làm cho piston hơi dịch về phía trước so với cần 5, làm cho van không khí 3 đóng lại, giữ cho độ chênh áp không đổi, tức là lực trợ lực không đổi. Muốn tăng lực phanh, người lái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần 5 lại dịch chuyển sang phải làm van không khí 3 mở ra cho không khí đi thêm vào khoang A. Ðộ chênh áp tăng lên, vòng cao su 4 biến dạng nhiều hơn làm piston hơi dịch về phía trước so với cần 5, làm cho van không khí 3 đóng lại đảm bảo cho độ chênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp. Khi lực phanh đạt cực đại thì van không khí mở ra hoàn toàn và độ chênh áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị cực đại. Bộ trợ lực chân không có hiệu quả thấp, nên thường được sử dụng trên các ô tô du lịch và tải nhỏ. 4.3.3. Cảm biến tốc độ bánh xe (Revolution sensor). là 4 cảm biến riêng biệt cho từng bánh xe, nhận và truyền tín hiệu tốc độ của bánh xe về cho khối điều khển điện tử ECU. Cảm biến tốc độ bánh xe thực chất là một máy phát điện cỡ nhỏ. Cấu tạo của nó gồm: - Rô to: Có dạng vòng răng, được dẫn động quay từ trục bánh xe hay trục truyền lực nào đó. - Stato: Là một cuộn dây quấn trên thanh nam châm vĩnh cửu. Hình 4-4 Cảm biến tốc độ bánh xe trước. 1- Nam châm vĩnh cửu; 2- Cuộn dây điện; 4- Rôto cảm biến; 5- Cảm biến tốc độ. Hình 4-5 Cảm biến tốc độ bánh xe sau. 1- Nam châm vĩnh cửu; 2- Cuộn dây điện; 4- Cảm biến tốc độ; 5- Rôto cảm biến Bộ cảm biến làm việc như sau (hình 4.6): - 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 4-6 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ bánh xe. 1- Rôto cảm biến; 2- Cuộn dậy; 3- Nam châm vĩnh cửu. 4.3.4. Cảm biến giảm tốc. Việc sử dụng cảm biến giảm tốc cho phép ABS ECU đo trực tiếp sự giảm tốc của xe trong quá trình phanh. Vì vậy cho phép nó biết rõ hơn trạng thái của mặt đường. Kết quả là mức độ chính xác khi phanh được cải thiện để tránh cho các bánh xe không bị bó cứng. Cấu tạo của cảm biến giảm tốc gồm hai cặp đèn LED (diod phát quang) và phototransistor (transistor quang), một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu. Hình 4-7 Cảm biến giảm tốc. Cảm biến giảm tốc nhận biết mức độ giảm tốc độ của xe và gửi các tín hiệu về ABS ECU. ECU dùng những tín hiệu này để xác định chính xác tình trạng mặt đường và thực hiện các biện pháp điều khiển thích hơp. Hoạt động của cảm biến giảm tốc như sau: Khi mức độ giảm tốc của xe thay đổi, đĩa xẽ rảnh lắc theo chiều dọc xe tương ứng với mức độ giảm tốc. Các rãnh trên đĩa cắt ánh sáng từ đèn LED đến phototransistor và làm phototransistor đóng mở. Người ta sử dụng hai cặp đèn LED và phototransistor. Tổ hợp tạo bởi các phototransistor này tắt và bật, chia mức độ giảm tốc thành bốn mức và gởi về ECU dưới dạng tín hiệu. Hình 4-8 Hoạt động của cảm biến giảm tốc. 4.3.5. Cảm biến gia tốc ngang. là một cảm biến kiểu phototransistor giống như cảm biến giảm tốc được gắn theo trục ngang của xe hay một cảm biến kiểu bán dẫn được sử dụng để đo gia tốc ngang. Ngoài ra cảm biến kiểu bán dẫn cũng được sử dụng để đo sự giảm tốc do nó có thể đo được cả gia tốc ngang và gia tốc dọc. Hình 4-9 Cảm biến gia tốc ngang. Cảm biến gia tốc ngang được lắp đặt dưới ghế sau và cung cấp cho hộp điều khiển những thông tin về lực ngang xuất hiện trong khi xe chuyển động cong. Khi giá trị gia tốc càng lớn nó kích hoạt sự chuyển đổi trong sự phân bố lực phanh. 4.3.6. 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 xi lanh 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 chẩn 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 – chẳn 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 táp-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 mômen 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. 4.3.7. 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 (hình 4.10). 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 xy lanh 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. Hình 4-10 Khối thủy lực- điện tử. 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. Hình 4-11 Bình chứa và bơm. 5. Tính toán hệ thống phanh ABS. 5.1. Các thông số dùng để tính toán. Khi xe đầy tải: - Trọng lượng toàn bộ : Ga = 1680 [kg] = 16800[N] - Phân bố cầu trước : G1 = 890 [kg] = 8900[N] - Phân bố cầu sau : G2 = 790 [kg] = 7900[N] - Chiều dài cơ sở : Lo = 2850 [mm] - Chiều rộng cơ sở : S = 1534 [mm] 5.2. Mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước và cầu sau. Tải trọng phân bố lên cầu trước và cầu sau: m1, m2. m1 = m2 = Trong đó: m1, m2 – Hệ số phân bố tải trọng. G1, G2 - Trọng lượng phân bố lên cầu trước và sau. Ga - Trọng lượng không tải của xe. a, b - Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc. Theo sơ đồ trên hình 5.1 ta quy ước chiều dương là chiều ngược chiều kim đồng hồ. Lấy mô men tại điểm O1 ta có: G2.a – Z2.L0 = 0 Z2 = (5.1) Mặt khác Z2 = G2 m2 = = = = a = m2.L0 = (5.2) Thay số vào ta được: a = (mm) Từ sơ đồ hình 5.1 ta thấy: a + b = L0 b = L0 – a = 2850 – 1340,2= 1509,8 (mm) Từ hình 5.1 ta viết được phương trình cân bằng mô men như sau: + Đối với cầu trước: Z2.L0 – Ga.a + Pj.hg = 0 (5.3) + Đối với cầu sau: Z1.L0 – Ga.b + Pj.hg = 0 (5.4) Mặt khác ta có: Pj = Jp.ma = Jp. (5.5) Trong đó: Pj – Lực quán tính. ma – Khối lượng của ôtô. g – Gia tốc trọng trường. Thay (5.5) vào (5.3) và (5.4) ta được: Z1 = (5.6) Z2 = (5.7) + Lực bám của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường: Pφ1 = φ. (5.8) + Lực bám của mỗi bánh xe ở cầu sau với mặt đường: Pφ2 = φ. (5.9) Trong đó: φ là hệ số bám giữa lốp và mặt đường. Thay (5.6) vào (5.8) ta được lực bám của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường là: Pφ1 = φ. = φ. (5.10) Thay (5.7) vào (5.9) ta được lực bám của mỗi bánh xe ở cầu sau với mặt đường là: Pφ2 = φ. = φ. (5.11) Hình 5-1 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh. Mômen bám của mỗi bánh xe ở cầu trước: (5 - 12) (5 - 13) Mômen bám của mỗi bánh xe ở cầu sau: (5 - 14) (5 - 15) Trong đó: Mφ1 - Mômen bám của mỗi bánh xe ở cầu trước. Pφ1 - Lực bám của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường. Mφ2 - Mômen bám của mỗi bánh xe ở cầu sau. Pφ2 - Lực bám của mỗi bánh xe ở cầu sau với mặt đường. Z1 - Phản lực của mặt đường tác dụng lên cầu trước. Z2 - Phản lực của mặt đường tác dụng lên cầu sau. rbx - Bán kính làm việc của bánh xe. Theo tài liệu [1] ta có: rbx = λ.r0 [mm]. r0: Bán kính thiết kế của bánh xe. r0 = B + .25,4 [mm]. Với: d - Đường kính của vành bánh xe được tính theo đơn vị Anh (inch). B – Bề rộng của lốp được tính theo đơn vị (mm) Ta có kí hiệu lốp: 225/50R17. λ – Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp. Theo [1] đối với xe du lịch ta chọn lốp có áp suất thấp λ = 0.93 ÷ 0.935. Chọn λ = 0,93 Do vậy: rbx = (B+.25,4).λ rbx = (225 + .25,4).0,93 = 410,037 [mm]. hg - Tọa độ trọng tâm theo chiều cao. Theo tài liệu [2] ta có: hg = 0,5.S với S = 1534 [mm]. Vậy: hg = 0,5.1534 = 767 [mm]. Thay các giá trị vào các công thức (5-13) và (5.15) ta được: Mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước Mφ1: Mφ1 = .(1,5098 +.0,767).0,410037 Mφ1 = 1824,64j + 926,94.j2 (5.17) Mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu sau Mφ2: Mφ2 = .(1,3402 -.0,767).0,410037 Mφ2 = 1619,67.j - 926,94.j2 (5.18) Từ hai phương trình (5.17) và (5.18) ta thấy mô men bám của các bánh xe ở cầu trước và cầu sau là một hàm số bậc hai theo hệ số bám φ. Theo tài liệu [4] ta có quan hệ giữa hệ số bám φ và độ trượt λ theo đồ thị: Hình 5-2 Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương đối λ của bánh xe. Để lập được mối quan hệ giữa mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước và cầu sau theo độ trượt λ, dựa vào đồ thị giả sử các giá trị của hệ số bám dọc φx theo độ trượt tương đối λ như trong bảng 5.1. Bảng 5-1 Quan hệ giữa hệ số bám dọc φx và độ trượt λ. λ 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% φx 0 0.65 0.76 0.74 0.70 0.66 0.62 0.59 0.56 0.53 0.51 Ứng với các giá trị của φx ta xác định được mô men bám Mφ trên các cầu như trong bảng 5.2, và đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men bám Mφ và độ trượt λ khi phanh như hình 5.3. Bảng 5-1 Quan hệ giữa mô men bám Mφ và độ trượt λ. λ 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% φx 0 0.65 0.76 0.74 0.70 0.66 0.62 0.59 0.56 0.53 0.51 Mφ1(N.m) 0 1577,65 1922,13 1857,83 1731,45 1608,04 1517,43 1399,21 1312,49 1227,44 1171,66 Mφ2(N.m) 0 661,15 695,55 690,96 679,57 665,201 652,48 632,94 616,33 598,05 584,93 Hình 5-3 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước và cầu sau theo độ trượt λ. 5.3. Xác định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra. 5.3.1. Đối với cơ cấu phanh trước. Giả sử rằng có lực P tác dụng lên vòng ma sát với bán kính trong là R1 và bán kính ngoài là R2 . lúc đó áp suất trên vòng ma sát sẽ là : q = Trên vòng ma sát ta xét một vòng phần tử nằm cách tâm O bán kính R với chiều dày dR. Mômen lực ma sát tác dụng trên vòng phần tử đó là : dMms = m.q.2.pR.dR.R =m.q.2.p .R2.dR Hình 5-3 Sơ đồ để tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát Mômen các lực ma sát tác dụng trên toàn vòng ma sát là : Cuối cùng ta có mô men phanh mà cơ cấu phanh trước có thể sinh ra là : Mpt = mP (5.10) Trong đó : m -hệ số ma sát. m = 0,35 . R1-bán kính trong của đĩa ma sát. R1 = 0,085 [m] R2-bán kính ngoài của đĩa ma sát. R2 = 0,15 [m] P -lực ép lên đĩa má phanh [N] Xác định lực ép lên đĩa má phanh: P = (5.11) Với : i - số lượng xi lanh, i = 1. d - đường kính xi lanh bánh xe, d = 60 [mm ] . p - áp suất dầu, [N/m2]. Vậy mô men phanh mà cơ cấu phanh trước có thể sinh ra là: Mpt = m.. Mpt = 0,35.p.1. Mpt = 2,01.10-4.p (5.12) Từ phương trình (5.12) ta thấy Mpt tỷ lệ bậc nhất với áp suất dầu làm việc trong hệ thống. Để các bánh xe không bị hãm cứng khi phanh thì mô men phanh ở mỗi cơ cấu phanh luôn thay đổi tùy thuộc vào sự thay đổi áp suất trong dòng dẫn động theo chu trình đóng mở các cửa van của van điện từ được điều khiển từ ECU. Trong khi phanh mô men phanh thay đổi tương ứng với độ trượt λ. Giả sử các giá trị mô men ở các giai đoạn tăng áp suất, giảm áp suất, giữ áp suất, và tăng áp suất tiếp theo tương ứng với độ trượt λ như trong bảng 5.3, 5.4, 5.5, và được biểu diễn trên đồ thị ở hình 5.4. Bảng 5-3 Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất: λ 0% 5% 10% 15% 20% 25% Mpt(N.m) 0 1206 1748,7 1949,7 2050,2 2070,3 p(N/m2) 0 6.106 8,7.106 9,7.106 10,2.106 10,3.106 Khi đạp phanh áp suất tăng lên đến giá trị p1=10,2.106 (N/m2), thì ECU điều khiển giảm áp suất, do có độ chậm tác dụng của hệ thống giả sử thời gian chậm tác dụng là 0.5s, áp suất vẫn còn tăng đến giá trị p2=10,3.106 (N/m2) mới thật sự giảm xuống. Giai đoạn tăng áp suất được biễu diễn bằng đoạn O-1-2 trên đồ thị hình 5.4. Bảng 5-4 Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn giảm áp suất: λ 25% 30% 25% Mpt(N.m) 2070,3 1857,83 1507,5 p(N/m2) 10,3.106 9,25.106 7,5.106 Áp suất giảm từ giá trị p2=10,3.106 đến giá trị cực tiểu không đổi p4= 7,5.106. Giai đoạn này được biểu diễn bằng đoạn 2-3-4 trên đồ thị hình 5.4. Bảng 5-5 Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn giữ áp suất: λ 25% 15% Mpt(N.m) 1507,5 1507,5 p(N/m2) 7,5.106 7,5.106 Ở giai đoạn này áp suất được giữ không đổi, được biểu diễn bằng đoạn 4-5 trên đồ thị hình 5.4. Bảng 5-6 Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất tiếp theo: λ 15% 10% 15% Mpt(N.m) 1507,5 1577,65 1949,7 p(N/m2) 7,5.106 7,8.106 9,7.106 Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo được biểu diễn bằng đoạn 5-6-1 trên đồ thị hình 5.4. Trên hình 5.4 là đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men phanh và mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước theo độ trượt λ khi phanh. Hình 5-4 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men phanh và mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước theo độ trượt λ khi phanh. 5.3.2. Đối với cơ cấu phanh sau. Tương tự như cơ cấu phanh trước: Giả sử rằng có lực P tác dụng lên vòng ma sát với bán kính trong là R1 và bán kính ngoài là R2, lúc đó áp suất trên vòng ma sát sẽ là: q = Trên vòng ma sát ta xét một vòng phần tử nằm cách tâm O bán kính R với chiều dày dR. Mômen lực ma sát tác dụng trên vòng phần tử đó là: dMms = m.q.2.pR.dR.R =m.q.2.p .R2.dR Hình 5-4 Sơ đồ để tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát Mômen các lực ma sát tác dụng trên toàn vòng ma sát là: Cuối cùng ta có mô men phanh mà cơ cấu phanh sau có thể sinh ra là: Mpt = mPs (5.13) Trong đó: m -hệ số ma sát . m = 0,35. R1-bán kính trong của đĩa ma sát. R1 = 0,09 [m] R2-bán kính ngoài của đĩa ma sát. R2 = 0,13 [m] Ps -lực ép lên đĩa má phanh [N] Xác định lực ép lên đĩa má phanh: Ps = (5.14) Với: i - số lượng xi lanh, i = 1. d’ - đường kính xi lanh bánh xe sau, d’ = 58 [mm ] . p’ - áp suất dầu trong xy lanh bánh xe sau. [N/m2] Vậy mô men phanh mà cơ cấu phanh sau có thể sinh ra là: Mps = m.. Mps = 0,35.p.1. Mps = 1,8.10-4.p’ (5.15) Giả sử các giá trị mô men ở các giai đoạn tăng áp suất, giảm áp suất, giữ áp suất, và tăng áp suất tiếp theo tương ứng với độ trượt λ như trong bảng 5.7, 5.8, 5.9, 5.10 và được biểu diễn trên đồ thị ở hình 5.6. Bảng 5-7 Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh sau Mps với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất: λ 0% 5% 10% 15% 20% 25% Mps(N.m) 0 612 756 792 801 802,8 p’(N/m2) 0 3,4.106 4,2.106 4,4.106 4,45.106 4,46.106 Khi đạp phanh áp suất tăng lên đến giá trị p’1=4,45.106(N/m2) thì ECU điều khiển giảm áp suất, do có độ chậm tác dụng của hệ thống nên áp suất vẫn còn tăng đến giá trị p’2=4,46.106 (N/m2) mới thật sự giảm xuống. Giai đoạn tăng áp suất được biễu diễn bằng đoạn O’-1’-2’ trên đồ thị hình 5.6. Bảng 5-8 Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh sau với độ trượt λ ở giai đoạn giảm áp suất: λ 25% 30% 25% Mps(N.m) 802,8 690,96 576 p’(N/m2) 4,46.106 3,8.106 3,2.106 Áp suất giảm từ giá trị p’2=4,46.106 đến giá trị cực tiểu không đổi p’4= 3,2.106, thì ECU điều khiển tăng áp suất. Giai đoạn này được biểu diễn bằng đoạn 2’-3’-4’ trên đồ thị hình 5.6. Bảng 5-9 Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh sau với độ trượt λ ở giai đoạn giữ áp suất: λ 25% 15% Mps(N.m) 576 576 p’(N/m2) 3,2.106 3,2.106 Ở giai đoạn này áp suất được giữ không đổi, được biểu diễn bằng đoạn 4’-5’ trên đồ thị hình 5.6. Bảng 5-10 Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh sau Mps với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất tiếp theo: λ 15% 10% 15% Mps(N.m) 576 661,2 792 p’(N/m2) 3,2.106 3,7.106 4,4.106 Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo được biểu diễn bằng đoạn 5’-6’-1’ trên đồ thị hình 5.6. Trên hình 5.6 là đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men phanh và mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu sau theo độ trượt λ khi phanh. Hình 5-6 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men phanh và mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu sau theo độ trượt λ khi phanh. Qua hai đồ biểu diễn mối quan hệ giữa mô men phanh và mô men bám của các bánh xe ở cầu trước và cầu sau theo độ trượt λ ta thấy: Khi phanh bánh xe lúc thì tăng tốc lúc thì giảm tốc buộc mômen phanh thay đổi theo chu trình kín, giữ cho độ trượt của bánh xe dao động trong giới hạn λ = (10÷30)%, đảm bảo cho hệ số bám có giá trị gần với cực đại nhất, do đó hiệu quả phanh đạt tối ưu nhất. 5.3.3. Gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh. Gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh là một trong những thông số được dùng làm tín hiệu để khiển áp suất trong quá trình phanh bánh xe, nó được xác định từ phương trình cân bằng mô men tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của bánh xe như sau: Đối với mỗi bánh xe của cầu trước: εb1 = Trong đó: Mp1: Mô men phanh tạo nên bởi mỗi cơ cấu phanh trước. Mφ1: Mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước. Jb: Mô men quán tính của bánh xe. Jb = Với M: là khối lượng bánh xe, M=60(kg). Rbx: Bán kính bánh xe, Rbx=202(mm). Jb=(Kg.m2). Như vậy gia tốc chậm dần của mỗi bánh xe ở cầu trước được xác định theo mô men phanh Mp1 và mô men bám Mφ1 như trong bảng 5.11. Bảng 5-11 Gia tốc chậm dần của mỗi bánh xe ở cầu trước. Mp1(N.m) 0 1206 1748,7 1949,7 2050,2 2070,3 1857,8 1507,5 1507,5 1577,6 1949,7 Mφ1(N.m) 0 982,3 1577,6 1794,3 1922,2 1889,8 1857,8 1889,8 1922,3 1577,6 1794,2 εb1(rad/s2) 0 -44,4 -33,9 -30,8 -25,4 -35,7 0 75,8 82,2 0 -30,8 Đối với mỗi bánh xe của cầu sau: εb2 = Trong đó: Mp2: Mô men phanh tạo nên bởi mỗi cơ cấu phanh trước. Mφ2: Mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước. Gia tốc chậm dần của mỗi bánh xe ở cầu sau được xác định theo mô men phanh Mp2 và mô men bám Mφ2 như trong bảng 5.10. Bảng 5-10 Gia tốc chậm dần của mỗi bánh xe ở cầu sau. Mp2(N.m) 0 612 756 792 801 802,8 690,9 576 576 661,15 792 Mφ2(N.m) 0 533,2 661,2 685,6 695,5 693,4 690,4 693,4 695,5 661,2 685,6 εb2(rad/s2) 0 -15,6 -18,8 -21,1 -20,9 -21,7 0 23,3 23,7 0 -21,8 Từ sự thay đổi các giá trị của gia tốc chậm dần, các cảm biến sẽ truyền tín hiệu này về bộ xử lý trung tâm ECU để xác định độ trượt thực tế của bánh xe, từ đó bộ xử lý trung tâm phát tín hiệu điều khiển đến các van điện từ để điều khiển tăng, giảm, giữ áp suất trong dẫn động phanh. Như vậy trong khi phanh áp suất làm việc của chất lỏng lúc thì tăng , lúc thì giảm giữ cho lực phanh đạt giá trị cực đại, hiệu quả phanh cao nhất đảm bảo độ ổn định tốt nhất khi phanh. 6. Kiểm tra hệ thống ABS. Trước khi sửa chữa ABS, đầu tiên phải xác định xem hư hỏng là trong ABS hay là trong hệ thống phanh. Về cơ bản, do hệ thống ABS được trang bị chức năng dự phòng, nếu hư hỏng xảy ra trong ABS, ABS ECU dừng hoạt động của ABS ngay lập tức và chuyển sang hệ thống phanh thong thường. Do ABS có chức năng tự chuẩn đoán, đèn báo ABS bật sang để báo cho người lái biết khi có hư hỏng xảy ra. Nên sử dụng giắc sữa chửa để xác định nguồn gốc của hư hỏng. Nếu hư hỏng xảy ra trong hệ thống phanh, đèn báo ABS sẽ không sang nên tiến hành những thao tác kiểm tra như sau. LỰC PHANH KHÔNG ĐỦ: Kiểm tra dầu phanh rò rỉ từ các đường ống hay lọt khí. ● Kiểm tra xem độ rơ chân phanh có quá lớn không. ● Kiểm tra chiều dày má phanh và xem có dầu hay mở dính trên má phanh không. ● Kiểm tra trợ lực phanh xem có hư hỏng không. ● Kiểm tra xy lanh phanh chính xem có hư hỏng không. CHỈ CÓ MỘT PHANH HOẠT ĐỘNG HAY BÓ PHANH: ● Kiểm tra má phanh mòn không đều hay tiếp xúc không đều. ● Kiểm tra xem xy lanh phanh chính có hỏng không. ● Kiểm tra sự điều chỉnh hay hồi vị kém của phanh tay. ● Kiểm tra xem van điều hòa lực phanh có hỏng không. CHÂN PHANH RUNG (KHI ABS KHÔNG HOẠT ĐỘNG): ● Kiểm tra độ rơ đĩa phanh. ● Kiểm tra độ rơ moayơ bánh xe. KIỂM TRA KHÁC: ● Kiểm tra góc đặt bánh xe. ● Kiểm tra các hư hỏng trong hệ thống treo. ● Kiểm tra lớp mòn không đều. ● Kiểm tra sự rơ lỏng của các thanh dẫn động lái. Trước tiên tiến hành các bước kiểm tra trên. Chỉ sau khi chắc chắn rằng hư hỏng không xảy ra ở các hệ thống đó thì mới kiểm tra ABS. Khi kiểm tra ABS cần chú ý những hiện tượng dặc biệt ở xe ABS. Mặc dù không phải là hỏng nhưng những hiện tượng đặc biệt sau có thể xảy ra ở xe có ABS. ● Trong quá trình kiểm tra ban đầu, một tiếng động làm việc có thể phát ra từ bộ chấp hành. Việc đó bình thường. ● Rung động và tiếng ồn làm việc từ thân xe và chân phanh sinh ra khi ABS hoạt động tuy nhiên nó báo rằng ABS hoạt động bình thường. 6.1. Kiểm tra hệ thống chuẩn đoán. * CHỨC NĂNG KIỂM TRA BAN ĐẦU: Kiểm tra tiếng động làm việc của bộ chấp hành. a) Nổ máy và lái xe với tốc độ lớn hơn 6 km/h. b) Kiểm tra xem có nghe thấy tiếng động làm việc của bộ chấp hành không. Lưu ý: ABS ECU tiến hành kiểm tra ban đầu mổi khi nổ máy và tốc độ ban đầu vượt qua 6 km/h. Nó cũng kiểm tra chức năng của van điện 3 vị trí và bơm điện trong bộ chấp hành. Tuy nhiên, nếu đạp phanh, kiểm tra ban đầu sẽ không được thực hiện nhưng nó xẽ bắt đầu khi nhả chân phanh. Nếu không có tiếng động làm việc, chắc chắn rằng bộ chấp hành đã được kết nối. Nếu không có gì trục trặc, kiểm tra bộ chấp hành. * CHỨC NĂNG CHẨN ĐOÁN: - ĐỌC Mà CHẨN ĐOÁN. 1. KIỂM TRA ĐIỆN ÁP ẮC QUY: Kiểm tra điện áp ác quy khoảng 12 V. 2. KIỂM TRA ĐÈN BÁO BẬT SÁNG: a) Bật khoá điện. b) Kiểm tra rằng đèn ABS bật sáng trong 3 giây, nếu không kiểm tra và sửa chữa hay thay thế cầu chì, bóng đèn báo hay dây điện. 3. ĐỌC Mà CHẨN ĐOÁN: a) Bật khoá điện ON b) Rút giắc sửa chữa. c) Dùng SST, nối chân Tc và E1 của giắc kiểm tra. d) Nếu hệ thống hoạt động bình thường (không có hư hỏng), đèn báo sẽ nháy 0,5 giây 1 lần. e) Trong trường hợp có hư hỏng, sau 4 giây đèn báo bắt đầu nháy. Đêm số lần nháy --> Xem mã chẩn đoán (số lần nháy đầu tiên sẽ bằng chử số dầu của mã chẩn đoán hai số. Sau khi tạm dừng 0,5 giây đèn lại nháy tiếp. Số lần nháy ở lần thứ hai sẽ bằng chử số sau của mã chẩn đoán. Nếu có hai mã chẩn đoán hay nhiều hơn, sẽ có khoảng dừng 2,5 giây giữa hai mã và việc phát mã lại lặp lại từ đầu sau 4 giây tạm dừng. Các mã sẽ phát thứ tự tăng dần từ mã nhỏ nhất đến mã lớn nhất). f) Sửa chửa hệ thống. g) Sau khi sửa chửa chi tiết bị hỏng, xoá mã chẩn đoán trong ECU. h) Tháo SST ra khỏi cực Tc và E1 của giắc kiểm tra. i) Nối giắc sửa chửa. j) Bật khoá diện ON. Kiểm tra rằng đèn ABS tắc sau khi sáng trong 3 giây. - XÓA Mà CHẨN ĐOÁN: Bật khoá điện ON. a) Dùng SST, nối chân Tc với E1 của giắc kiểm tra. b) Xoá mã chẩn đoán chứa trong ECU bằng cách đạp phanh 8 lần hay nhiều hơn trong vòng 3 giây. c) Kiểm tra rằng đèn báo chỉ mã bình thường. d) Tháo SST ra khỏi cực Tc và E1 của giắc kiểm tra. e) Kiểm tra rằng đèn báo ABS tắc. Hình 6.1. Đèn báo ABS Hình 6-2 Giắc kiểm tra. Bảng 6-1 Mã chẩn đoán. Mã Các kiểu nháy Chẩn đoán Phạm vi hư hỏng 11 Hở mạch trong mạch rơ le van điện. - Mạch bên trong của bộ chấp hành. - Rơle điều khiển. -Dây điện và giắc nối của mạch rơle van điện 12 Chập mạch trong rơ le van điện 13 Hở mạch trong mạch rơ le môtơ bơm. - Mạch bên trong của bộ chấp hành. - Rơle điều khiển. -Dây điện và giắc nối của mạch rơle môtơ bơm 14 Chập mạch trong mạch rơ le môtơ bơm. 21 Hở mạch hay ngắn mạch van điện của bánh xe trước phải. - Van điện bộ chấp hành. - Dây điện và giắc nối của mạch van điện bộ chấp hành. 22 Hở mạch hay ngắn mạch van điện của bánh xe trước trái. 23 Hở mạch hay ngắn mạch van điện của bánh xe sau phải. 24 Hở mạch hay ngắn mạch van điện của bánh xe sau trái. 31 Cảm biến tốc độ bánh xe trước phải bị hỏng. - Cảm biến tốc độ bánh xe. - Rôto cảm biến tốc độ bánh xe - Dây điện, giắc nối của cảm biến tốc độ bánh xe 32 Cảm biến tốc độ bánh xe trước trái bị hỏng. 33 Cảm biến tốc độ bánh xe sau phải bị hỏng. 34 Cảm biến tốc độ bánh xe sau trái bị hỏng. 35 Hở mạch cảm biến tốc độ bánh xe sau phải hay trước trái. 36 Hở mạch cảm biến tốc độ bánh xe sau trái hay trước phải. 37 Hỏng cả hai rôto cảm biến tốc độ - Rôto cảm biến tốc độ bánh xe 41 Điện ắc quy không bình thường (16 V) - Ắc quy - Bộ tiết chế 51 Môtơ bơm của bộ chấp hành bị kẹt hay hở mạch môtơ bơm của bộ chấp hành . - Môtơ bơm, ắc quy và rơle - Dây điện ,giắc nối và bulông tiếp mát hay mạch môtơ bơm của bộ chấp hành Luôn bật ABS ECU hỏng - ECU * CHỨC NĂNG KIỂM TRA CẢM BIẾN: - CHỨC NĂNG KIỂM TRA CẢM BIẾN TỐC ĐỘ: 1. KIỂM TRA ĐIỆN ÁP ẮC QUY: Kiểm tra rằng điện áp ắc quy khoảng 12 V 2. KIỂM TRA ĐÈN BÁO ABS. a) Bật khoá điện ON. b) Kiểm tra rằng đèn báo ABS sáng trong vòng 3 giây. Nếu không, kiểm tra và sửa chửa hay thay cầu chì, bóng đèn hay dây điện. c) Kiểm tra rằng đèn ABS tắt. d) Tắt khoá điện. e) Dùng SST, nối chân E1 với chân Tc và Ts của giắc kiểm tra. f) Kéo phanh tay và nổ máy. g) Kiểm tra rằng đèn ABS nháy trong khoảng 4 lần /giây 3. KIỂM TRA MỨC TÍN HIỆU CẢM BIẾN. Lái xe chạy thẳng ở tốc độ 4-6 km/h và kiểm tra xem đèn ABS có bật sáng sau khi ngừng 1 giây không. Nếu đèn sáng nhưng không nháy khi tốc độ xe không nằm trong khoảng tiêu chuẩn, dừng xe và đọc mã chẩn đoán, sau đó sửa các chi tiết hỏng. Nếu đèn bật sáng trng khi tốc độ xe từ 4 -6 km/h, việc kiểm tra đã hoàn thành. Khi tốc độ xe vượt quá 6 km/h, đèn ABS nháy lại. Ở trạng thái này cảm biến tốc độ tốt. 4. KIỂM TRA SỰ THAY ĐỔI TÍN HIỆU CẢM BIẾN Ở TỐC ĐỘ THẤP. Lái xe chạy thẳng với tốc độ 45-55 km/h và kiểm tra xem đèn ABS có sáng sau khi tạm ngừng 1 giây không. Nếu đèn báo bật sáng mà không nháy khi tốc độ xe nằm ngoài khoảng tiêu chuẩn. Dừng xe và đọc mã chẩn đoán. Sau đó sửa các chi tiết hỏng. Nếu đèn báo bật sáng mà không nháy khi tốc độ xe nằm trong khoảng tiêu chuẩn, việc kiểm tra đã hoàn thành. Khi tốc độ xe nằm trong dải tiêu chuẩn, đèn ABS lại nháy. Ở trạng thái này rôto cảm biến tốc độ tốt. 5. KIỂM TRA SỰ THAY ĐỔI TÍN HIỆU CẢM BIẾN Ở TỐC ĐỘ CAO. Kiểm tra như trên ở tốc độ khoảng 110 đến 130 km/h. 6. ĐỌC Mà CHẨN ĐOÁN. Dừng xe, đèn báo sẽ bắt đầu nháy. Đếm số lần nháy (Xem mã chẩn đoán). 7. SỬA CÁC CHI TIẾT HỎNG. Sửa hay thay thế các chi tiết bị hỏng. 8. ĐƯA HỆ THỐNG VỀ TRẠNG THÁI BÌNH THƯỜNG. Tắt khoá điện OFF. Tháo SST ra khỏi cực E1, Tc và Ts của giác kiểm tra. Bảng 6-2 Mã chẩn đoán Mã Các kiểu nháy Chẩn đoán Phạm vi hư hỏng Sáng Tắt Tất cả các cảm biến tốc độ và rôto cảm biến đều bình thường 71 Điện áp của tín hiệu cảm biến tốc độ phía trước bên phải thấp - Cảm biến tốc độ trước phải. - Lắp đặc cảm biến 72 Điện áp của tín hiệu cảm biến tốc độ phía trước bên trái thấp - Cảm biến tốc độ trước bên trái. - Lắp đặc cảm biến 73 Điện áp của tín hiệu cảm biến tốc độ phía sau bên phải thấp. - Cảm biến tốc độ sau bên phải. - Lắp đặc cảm biến 74 Điện áp của tín hiệu cảm biến tốc độ phía sau bên trái. - Cảm biến tốc độ trước sau bên trái. - Lắp đặc cảm biến 75 Thay đổi không bình thường của tín hiệu cảm biến tốc độ phía trước bên phải - Rôto cảm biến tốc độ phía trước bên phải 76 Thay đổi không bình thường của tín hiệu cảm biến tốc độ phía trước bên trái. - Rôto cảm biến tốc độ phía trước bên trái. 77 Thay đổi không bình thường của tín hiệu cảm biến tốc độ phía sau bên trái. - Rôto cảm biến tốc độ phía sau bên trái. 78 Thay đổi không bình thường của tín hiệu cảm biến tốc độ phía sau bên phải. - Rôto cảm biến tốc độ phía sau bên phải. 6.2. Kiểm tra bộ phận chấp hành. 1. KIỂM TRA ĐIỆN ÁP ẮC QUY: Điện áp ắc quy khoảng 12 V. 2. THÁO VỎ BỘ CHẤP HÀNH. 3. THÁO CÁC GIẮC NỐI: Tháo 4 giắc nối ra khỏ bộ chấp hành và rơ le điều khiển. 4. NỐI THIẾT BỊ KIỂM TRA BỘ CHẤP HÀNH (SST) VÀO BỘ CHẤP HÀNH: a) Nối thiết bị kiểm tra bộ chấp hành (SST) vào rơ le điều khiển bộ chấp hành và dây điện phía thân xe qua bộ dây điện phụ. b) Nối dây đỏ của thiết bị kiểm tra với cực dương ắc quy và dây đen với cực âm. Nối dây đen của bộ dây điện phụ vào cực âm ắc quy hay mát thân xe. 5. KIỂM TRA SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ CHẤP HÀNH: a) Nổ máy và cho chay với tốc dộ không tải. b) Bật công tắc lựa chọn của thiết bị kiểm tra đến vị trí “FRONT RH”. c) Nhấn và giữ công tắc môtơ trong vài dây. d) Đạp phanh và giữ nó đên khi hoàn thành bước (g). e) Nhấn công tắc POWER và kiểm tra rằng bàn đạp phanh không đi xuống, (Không nên giữ công tắc lâu hơn 10 giây). f) Nhả công tắc POWER và kiểm tra rằng bàn đạp phanh đi xuống. g) Nhấn và giữ công tắc motor trong vài giây sau đó kiểm tra rằng chân phanh đã về vị trí cũ. h) Nhã chân phanh. i) Nhấn và giữ công tắc motor trong vài giây. j) Đạp phanh và giữ nó trong khoảng 10 giây. Khi đang giữ chân phanh, ấn công tắc motor trong vài giây. Kiểm tra rằng chân phanh không bị rung. 6. KIỂM TRA CÁC BÁNH XE KHÁC. a) Xoay công tắc lựa chọn đến vị trí “FRONT LH”. b) Lặp lại từ bước (c) đến bước (f) của mục trên. c) Kiểm tra các bánh sau với công tắc lựa chọn ở vị trí “REAR RH” và “REAR LH”, theo quy trình tương tự . 7. NHẤN CÔNG TẮC MÔ TƠ: Nhấn và giữ công tắc motor trong vài giây. 8. THÁO THIẾT BỊ KIỂM TRA (SST) RA KHỎI BỘ CHẤP HÀNH: Tháo phiếu A (SST) và ngắt thiết bị kiểm tra (SST) và bộ dây điện phụ (SST) ra khỏi bộ chấp hành, rơle điều kiển và dây điện phía thân xe. 9. NỐI CÁC GIẮC BỘ CHẤP HÀNH: Nối 4 giắc vào bộ chấp hành và rơle điều khiển. 10. LẮP CÁC GIẮC NỐI: Lắp các giắc nối lên giá đỡ bộ chấp hành. 11. LẮP VỎ BỘ CHẤP HÀNH. 12. XÓA Mà CHẨN ĐOÁN. 6.3. Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe. 1.KIỂM TRA CẢM BIẾN TỐC ĐỘ BÁNH XE: a) Tháo giắc cảm biến tốc độ. b) Đo điện trở giữa các điện cực. Điện trở: 0,8 ÷ 1,3 k(cảm biến tốc độ bánh trước) Điện trở: 1,1 ÷ 1.7 k(cảm biến tốc độ bánh sau) + Nếu điện trở không như tiêu chuẩn, thay cảm biến. c) Không có sự thông mạch giữa mỗi chân của cảm biến và thân cảm biến. Nếu có thay cảm biến. d) Nối lại các giắc cảm biến tốc độ. 2. KIỂM TRA SỰ LẮP CẢM BIẾN. a) Chắc chắn rằng bu lông lắp cảm biến được xiết đúng. b) Phải không có khe hở giữa cảm biến và giá đở cầu. 3. QUAN SÁT PHẦN RĂNG CƯA CỦA RÔ TO CẢM BIẾN. a) Tháo cụm moayơ (sau) hay bán trục (trước). b) Kiểm tra các răng của rôto cảm biến xem có bị nứt, vặn hay mất răng. c) Lắp cụm moayơ (sau) hay bán trục (trước). 7. Kết luận. Qua việc phân tích nguyên lý và tính toán phanh ABS ta thấy quá trình phanh của các xe có trang bị ABS đạt hiệu quả tối ưu, có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với các xe không trang bị ABS, nó đảm bảo đồng thời hiệu quả phanh và tính ổn định cao, ngoài ra còn giảm mài mòn và nâng cao tuổi thọ cho lốp. Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS (Anti-lock Braking System) ngày càng trở nên phổ biến. Nó là hệ thống an toàn chủ động của ôtô, góp phần giảm thiểu tai nạn nguy hiểm có thể xảy ra khi vận hành vì nó điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu. Tìm hiểu hệ thống phanh ABS của xe con cho phép người sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa, tư vấn và kiểm định làm việc một cách tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Cẩn - Dư Quốc Thịnh - Phạm Minh Thái - Nguyễn Văn Tài - Lê Thị Vàng. “Lý thuyết ôtô máy kéo”. NXB khoa học và kỹ thuật - Hà Nội; 1998. [2] Nguyễn Hoàng Việt. “Kết cấu và tính toán ôtô”. Tài liệu lưu hành nội bộ khoa Cơ Khí Giao Thông; Đại Học Đà Nẵng; Đà Nẵng 1998. [3] Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Ðình Kiên. “Thiết kế và tính toán ôtô máy kéo” NXB Ðại học và trung học chuyên nghiệp - Hà Nội; 1985. [4] Nguyễn Hoàng Việt. “Bộ điều chỉnh lực phanh -hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS”. Tài liệu lưu hành nội bộ của khoa cơ khí Giao Thông; Ðại Học Ðà Nẵng; Ðà Nẵng 2003. [5] [6] [7] braking system.