ứng dụng matlad – simulink hệ thống phanh abs trên xe du lịch

Lịch sử phát triển của cơ cầu ABS Với sự hiểu biết đơn giản và kinh nghiệm, tránh hiện tượng các bánh xe bị hãm cứng trong quá trình phanh khi lái xe trên đường trơn trượt, người lái xe

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC CAN THO KHOA CONG NGHE

LUAN VAN TOT NGHIEP

UNG DUNG MATLAB - SIMULINK MO PHONG HE THONG PHANH ABS

TREN XE DU LICH

Th.s Nguyén Nhut Duy Nguyên Hoàng Bửu

MSSV: 1087166

Ngành: Cơ khí giao thông — K34

LỜI CẢM TẠ

wes

Qua thời gian học tập và rèn luyện dưới sự hướng dẫn và giảng dạy tận tình của các thay cô trường Đại Học Cần Thơ, đặc biệt là thầy cô thuộc khoa Công Nghệ

đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu và cần thiết để hoàn thành đẻ tài này

Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Nhựt Duy đã tận tình hướng

dẫn, sửa chữa những khuyết điểm cho em trong suốt thời gian nghiên cứu, thực hiện

đề tài tốt nghiệp

Sau cùng em xin kính chúc toàn thể quý thầy cô luôn đồi đào sức khỏe, công tác tốt Xin chân thành cảm ơn!

Cần Thơ, ngày tháng năm 2012

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hoàng Bửu

Luận văn tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

toEllœs

Tôi cam đoan rằng đề tài này là do chính tôi thực hiện, các số liệu thu thập

và kết quả phân tích trong đề tài là trung thực, đề tài không trùng với bất kỳ đề tài nghiên cứu khoa học nảo

Ngày tháng năm 2012 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hoàng Bửu

BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

wes

Họ và tên người hướng din: NGUYEN NHUT DUY

Học vị: Thạc sĩ

Chuyên ngành: Cơ Khí

Cơ quan công tác: Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí, Khoa Công Nghệ

Tên học viên: Nguyễn Hoàng Bửu

Mã số sinh viên: 1087166

Chuyên ngành: Cơ khí Giao thông

Tên đề tài: Ứng dụng Matlad — Simulink hệ thống phanh ABS trên xe du lịch

Luận văn tốt nghiệp

NHAN XET CUA GIAO VIEN PHAN BIEN

PRR e eee oa eee ee eee OEE EEO OEE EEE E OEE DEORE EEO EOC OEE EEE OE OEOEEEE OE OEOE OEE EEOE OEE OUEST EOE OEE OE OE EEE OE OE OE OEE EOE OE OEE EEOS

Ngày tháng năm

Giáo viên phản biện

Luận văn tốt nghiệp

1.1.Mục đích và ý nghĩa của đề tài - «5< cát xxx HH xxx 2 1.2 Các thành tựu đạt được trong lĩnh vực chống bó cứng bánh xe 3

1.2.1 Tình hình nghiên cứu hệ thống chống bó cứng bánh xe -.- 3

1.2.2 Tình hình nghiên cứu chống bó cứng bảnh xe ở Việt Nam 4

“N20 14 2 na ốốố 4

1.4 Phạm vi và phương pháp nghiÊm CỨU - - 5 5 S5 SE *4 S* 3 11 k4 5

1.4.2 Phương pháp HghiÊH Cứ ch 5

1.5 Mục tiêu của để tài che 5

CHUONG II ° ° ° ° ° ° 7 KHẢO SÁT HỆ THỒNG PHANH ABS TRÊN XE LEXUS-GS350 7

2.1.1 Mối quan hệ giữa lực phanh và đỘ ÍYWOI cĂĂĂSSSseeeereesseers 8

PIN 200 .a 11

2.1.4 Phdn logi hé thong 7g yểngggốốốốe 15

2.1.5 Một số sơ đồ ABS điển hình căn eke 17

2.2.3 Hệ thống truyỄn ÏựC 6 5e St HE 11112 121121111 111kg 21

„`9 an hố 22

2.2.4 Hệ thống lải - + sex EE TT TT T111 1111111111011, 22 b1 ốốẽố e 23

2.2.6 Hệ thông pÌAHÌh - 5< SE SS<S+E St E3 1121111171211 11 1111111111 23 2.3 Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350 - 23

2.3.1 Sơ đồ hệ thống phanh /ABS 5-56 Set TT T111 12111111 trrei 24 2.3.2 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh ABS 25

2.3.1.1 Sơ đô nguyên lý hệ thông phanh ABS - 55c cccececrrrererred 25 P5 ` nh - 32

2.3.3 Kết cấu các bộ phận chính của hệ thông phanh ABS - 35

“PP c9N 0 1 an ee 35

VY J3) 0808 35

2.3.2.3 Cảm biến tốc độ bánh xe ccccccrcttiriiiriiiiiririiiriiiriiri 37 VI Nó .T/ 1 Tan ngan 38

2.3.2.5 Cảm biến gia tỐC HØđHg 5 SE CS Sk SE E11 E111 11 x0 39 2.3.2.6 Khối điều khiển điện tử E.CŨ -c-cccceccerrerritrrrrrrrrrrrrrrre 40 2.3.2.7 Khối thuỷ lực- điện tử - << St StE HT g1 tre 41 2.4 Tính toán hệ thống phanh ABS + - 2 2 +E£E2EE£EE£EEE£EEEkEerkered 42 2.4.1 Các thông số dùng đề tỉnh toảm c-5< 5e cEe‡Eckekckekkrrereered 42 2.4.2 Xác định mô men bám của mỗi bánh xe ở câu trước và cầu sau - 42

2.4.3 Xác định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra 47

2.4.3.1 Đối với cơ cấu phanh treOC oeccecececcesescesesesssssssssessssestsscsessssessarseeneseseeaee 47 2.4.3.2 Đối với cơ cấu phanh SđM St tk TT rrk, 50 2.4.3.3 Gia tốc chậm dân của bảnh xe khi phanh 5-5555 ceccececccceced 52 2.5 Kiểm tra hệ thống ABS .- 2+6 St S2* S2 SE E1 1111111111131 1 1xx, 53 2.5.1 Kiém tra hé thong chGN GOAN cccececcccesescesesessesesssesssestssesessesestsasseenestseaee 55 2.5.2 Kiém tra b6 phéin chGp NANN cescecccseccsscescessssssssesesssssssesessesssssesessesssesessesess 61 2.5.3 Kiém tra cm bién toc G6 DANN XC ccccecccccsesescscssssssesessscsesesescscsesesenecsescscsees 62 CHUONG III 63

Luận văn tốt nghiệp

3.1 Giới thiệu ndéi dung chinh cua Matlab - Simulink; Matlab - State flow 63 3.1.1 Matlab hố, an ốốốốố.ố.ốố.ố.ố 63 3.1.2 Matlab — (S†Af€ [ÏOVW cĂ S993 ng TH ngờ 64

3.3 Mô phỏng các cụm hệ thống . 2-2-2 +ss+EE SE SEEEEeExEEErEcrerkrkverkee G7

3.3.2 Khối cụm van Gidu KWIEN eccccccccseccccscscscscscscscsesescscsescscscscscacsesescaesesesesesesesees 69 3.3.3 KhOi co céiu phanh DON XC e.cecccceccssccesssccscsssscssssssessssescssscsssscsseasseeseseseeaen 72

3.3.4 Khối bộ điều khiển điện the (ECU) . -e-ccccscccrrrrrrrrrrrrrrrrrrrree 75

3.3.5 Khối mô hình chuyển động thẳng của ô tô - + +©csce+eeesrerererkee 77

CHUONG IV wees 79

AL Trung hop 1 79 A.2 TruOng HOP 2 ceccceccsssecessesssecesceceseecsneceseeesneceaeecenecseeeceseeseeceeaeesnaeeeaeeseaeens 84 A.3 TruOng hop 3.0 90

A.A Truong hop 96

4.6.1 KEt LUGK anh 107

4.6.2 Hướng phát triển của đê tai va Kien NQNh veeeecececceseseeestssesessssesteesstesesesteeen 107

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo

mọi hoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên

đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người Do đó song

song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đối khá lớn Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghĩ, kinh tế,

giảm thiểu ô nhiễm môi trường, trong đó vẫn đề an toàn được đặt lên hang đầu

Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay vào

nghiên cứu, chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính năng ưu việt: chống bó

cứng bánh xe khi phanh, ôn định hướng, nhằm hạn chế những tai nạn đáng tiếc

có thê xảy ra

Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “Ứng dụng Matlab — Simulink hệ

thống phanh ABS trên xe du lịch”

Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế

nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiêu sót nhất định Em rất mong sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để dé tài được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Nhựt Duy, các thầy

cô giáo trong bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này

Cần thơ, ngày 09 tháng 04 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hoàng Bửu

Luận văn tốt nghiệp

CHUONG I

TONG QUAN VAN DE NGHIEN CUU

1.1 Lịch sử phát triển của cơ cầu ABS

Với sự hiểu biết đơn giản và kinh nghiệm, tránh hiện tượng các bánh xe bị

hãm cứng trong quá trình phanh khi lái xe trên đường trơn trượt, người lái xe đạp

phanh băng cách nhẫn liên tục lên bàn đạp phanh dé duy trì lực bám ngăn không

cho bánh xe bị trượt lết và đồng thời co thể điều khiển được hướng chuyên động của xe Về cơ bản chức năng của cơ cầu phanh ABS cũng giống như vậy nhưng

hiệu quả, độ chính xác và an toàn cao hơn

Cơ cầu ABS được sử dụng lần đầu tiên trên các máy bay thương mại vào năm 1949, chống hiện tượng trượt ra khỏi đường băng khi máy bay hạ cánh Với công nghệ thời đó, kết câu của cơ câu ABS còn công kênh, hoạt động không tin cậy

và không tác động đủ nhanh trong mọi tình huống Trong quá trình phát triển ABS

đã được cải tiến từ loại cơ khí sang loại điện và hiện nay là loại điện tử

Vào thập niên 60, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, các vi mạch điện tử ra đời,

giúp cơ câu ABS lần đầu tiên được lắp trên ô tô vào năm 1969, sau đó cơ cầu ABS

được nhiều công ty sản suất ô tô nghiên cứu và đưa vào ứng dụng vào năm 1970 Công ty Toyota sử đụng lần đầu tiên cho các xe tại Nhật Bản vào năm 1971 đây là

cơ câu ABS một kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau Nhưng phải đến thập niên

80 cơ cầu này mới được phát triển mạnh nhờ cơ câu điều khiến kĩ thuật số, vi xử lý

thay cho các cơ câu điều khiển tương tự đơn giản trước đó

Lúc đầu cơ cầu ABS chỉ được lắp ráp trên các xe du lịch mới, đắt tiền, được trang bị theo yêu cầu và theo thi trường Dan dan co cau nay du oc dua vao su dung rộng rãi hơn, đến nay ABS gần như trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại

xe du lịch và cho phần lớn các loại xe hoạt động ở những vùng có đường băng, tuyết dễ trơn trượt, ngày nay cơ cầu ABS không chỉ được thiết kế trên các cơ cầu phanh thuỷ lực mà còn ứng dụng rộng rãi trên các cơ cầu phanh khí nén của các xe tải và xe khách lớn

Nhằm nâng cao tính ôn định và tính an toàn của xe trong mọi chế độ hoạt động như khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường vòng với tốc độ cao, khi phanh trong những trường hợp khan cap Co cau ABS còn được thiết kế kết hợp với nhiều cơ cầu khác

Cơ cau ABS kết hợp với cơ cầu kiểm soát lực kéo Traction Control làm giảm bớt công suất động cơ và phanh các bánh xe để tránh hiện tượng các bánh xe bị trượt lăn tại chỗ khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bởi điều này làm tốn hao vô

ích một phần công suất của động cơ và mất tính ổn định chuyển động của ô tô

Cơ câu ABS kết hợp với cơ cấu phân phối lực phanh bằng điện tử EBD

(Electronic Break force Distribution) nhằm phân phối áp suất dầu phanh đến các bánh xe phù hợp với các chế độ tải trọng và các chế độ chạy của xe

Cơ câu ABS kết hợp với cơ câu BAS (Break Assist System) lam tăng thêm lực phanh ở các bánh xe dé quãng đường phanh là ngắn nhất trong trường hop phanh khan cap.Co cau ABS kết hợp với cơ cầu ôn định ô tô bằng điện tử không chỉ

có tác dụng trong khi dừng xe, mà còn can thiệp vào cả quá trình tăng tốc và chuyển động quay vòng của ô tô, giúp nâng cao hiệu quả chuyển động của ô tô trong mọi trường hợp

Ngày nay với sự phát triển vượt bậc và hỗ trợ rất lớn của kĩ thuật điện tử của ngành điều khiển tự động và các phần mềm tính toán, lập trình đã cho phép nghiên cứu và đưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như đều

khiển mờ, điều khiển thông minh, tối ưu hoá quá trình điều khiển ABS.Các công ty như BOSCH, AISIN, DENCO, BENDI là những công ty đi đầu trong việc nghiên

cứu, cải tiến và chế tạo các cơ cấu ABS và cung cấp cho các công ty sản xuất ô tô

trên toàn thế giới

1.2 Các thành tựu đạt được trong lĩnh vực chống bó cứng bánh xe

1.2.1 Tình hình nghiên cứu chống bó cứng bánh xe trên thế giới

Trên thế giới đã có rất nhiều nhà nghiên cứu về lĩnh vực này ví dụ như :

Asami, K., Nomura, Y and Naganawa, T.(1989) Traction Control (TRC) System for 1987 Toyota Crown Cho, D and Hedrick, J.K (1989) Choi, S H and Cho, D

W (1998) Nonlinear Sliding mode controller with pulse width modulation for vehicular slip ratio control Proceedings of the KSAE 1999 Spring Annual Meeting

K Fujita, K., Inous, Y and Masutomi S (1990) The ‘Lexus’ Traction Control (TRAC) System Kawabe, T., Nakazawa, M.,Notsu, I and Watanabe, Y (1997) A Sliding Mode Controller for Wheel Slip Ratio Control System Vehicl Systems Dynamics, Vol 27.Tan, H.S and Chin, Y K (1992) Vehicle antilock braking and traction control

Qua nghiên cứu các đề tài trên, mỗi đề tài có mục tiêu, nội dung phương pháp nghiên cứu khác nhau và đạt được kết quả nhất định trong đó nỗi trội nhât là: Công trình nghiên cứu với đề tài (wheel slip control with moving slipding surface for traction control system) cua K.CHUN va M.SUNWOO dai hoc Hanyang - Seoul

- Hàn Quéc (11/4/2004); trong d6 tac gid di phan tich duoc qua trinh diéu khién, tiến hành mô phỏng bang phần mềm Matlab - Simulink và được thử nghiệm trên xe điện (electric kart) công trình đã đạt được :

- Đã tính tới yếu tổ thời gian tăng tốc và thời gian phản ứng của hệ thống

- Mô phỏng được quá trình điều khiến

- Kiểm nghiệm trong phòng thí nghiệm trên loại xe điện nhỏ

Luận văn tốt nghiệp

1.2.2 Tình hình nghiên cứu chống bó cứng bảnh xe ở Việt Nam

Những kết quá nghiên cứu về về hệ thống chống bó cứng bánh xe trên ô tô ở

việt nam đến nay con rat nhiéu hạn chế,chưa có công trình chuyên sâu nghiên cứu tổng thể về hệ thống Một số công trình đã được thực hiện ở Việt Nam hoặc ở nước ngoài của các tác giả Việt Nam chủ yếu đi sâu vào nghiên cứu một phần trong hệ thống như hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh như:

Đề tài: Nghiên cứu hệ thống phanh ABS trên cơ sở hệ thống thử nghiệm

tương đương, thực hiện năm 2005; Đề tài: Mô phỏng hệ dẫn động phanh dầu sử dụng trợ lực chân không, thực hiện năm 2005; Đề tài: Thiết kế chế tạo mô hình hệ

thống phanh chống hãm cứng bánh xe, thực hiện năm 2006; Đề tài “Tổng hợp bộ điều khiển điện tử và mô phỏng hệ thống phanh có ABS trên ô tô du lịch” của tác giả Anh Vũ v.v Nhìn chung với các hiểu biết chưa nhiều ở nước ta, đề tài mong muốn tham gia một phần trong mảng nghiên cứu chống trượt quay bánh xe giúp ô

tô tăng khả năng tăng tốc trên đường đặc biệt là đường có hệ số bám thấp Đây là vấn đề liên quan đến an toàn giao thông khi điều kiện đường xá nước ta còn chưa phát triển và tạo điều kiện cho xe có khả năng tăng tốc tốt khi điều kiện thời tiết

xấu

Đề khắc phục những hiện tượng đó, phần lớn các ô tô con sang trọng hiện nay đều được trang bị hệ thống chống trượt quay bánh xe, gọi tắt là ASR (Traction

Control System) Tại thị trường ô tô Việt Nam rất ít hãng trang bị hệ thống này trên

ôtô chỉ có vài hãng như: BMW, GM Daewoo, Toyota

1.3 Nội dung, nhiệm vụ của đề tài

1.3.1 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Khảo sát hệ thống phanh ABS trén xe Lexus— GS350

- Tìm hiểu mô hình mô phỏng quá trình làm việc của hệ thống chống bó

cứng bánh xe bằng Simulink, từ đó phân tích yếu tố như: vận tốc chuyên động của

xe, hệ số bám bánh xe với mặt đường đến quá trình phanh ôtô

- Đánh giá kết quả các chế độ làm việc điển hình

1.3.2 Nội dung nghiên cứu

- Một là: Phân tích làm rõ quá trình chống bó cứng bánh xe

- Hai là: Khái quát hệ thông phanh chéng bó cứng bánh xe(ABS) của xe Lexus — GS350

- Ba là: tìm hiểu mô hình mô phỏng hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS

và quá trình làm việc ở một số chế độ làm việc điển hình

- Bốn là: Phân tích kết quả mô phỏng

1.4 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Phạm vì nghiÊn cứu

Do giới hạn về thời gian và kinh phí, nên phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn ở hệ thông phanh thủy lực có trang bị cơ cầu ABS trên xe du lich, day là cơ

câu phanh điện hình được trang bị cơ cầu ABS nhiêu trên các xe hiện nay

1.4.2 Phương phúp nghiÊn cứu

Với mục tiêu là “Ứng dụng Matlab — Simulink mô phỏng hệ thống phanh

ABS trên xe du lịch” để phục vụ công tác nghiên cứu và giảng dạy, nên phương

pháp nghiên cứu chính ở đây là phương pháp tham khảo tài liệu kết hợp với phương pháp thực nghiệm, phủ hợp với nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

Dựa trên các nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài, tiến hành chọn lọc, phân tích và cơ cầu hóa, giải thích bản chất vật lý của các hiện tượng xảy ra trong quá trình phanh, từ đó có những phân tích đánh giá tính hiệu quả và

phạm vi ứng dụng của cơ câu ABS, giúp người đọc năm được một cách có cơ cẫu

bản chất hoạt động của cơ cau

Sử dụng phương pháp nghiên cứu để xây đựng mô hình hoạt động của cơ cẫu ABS và giải thích cơ chế các quá trình điều khiển của ABS

1.5 Mục tiêu của đề tài

Sản xuất ô tô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, ô tô trở thành phương tiện vận chuyên quan trọng về hành khách và hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dan, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển Ở nước ta, số ô tô tư nhân cũng đang phát triển cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao

Do mật độ ôtô trên đường ngày càng lớn và tốc độ chuyển động ngảy cảng cao cho nên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vẫn đề cấp thiết luôn phải quan tâm

Theo thống kê của các nước thì trong tai nạn giao thông đường bộ 60 + 70 %

do con người gây ra 10 z 15 % do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật và 20 + 30%

là do đường sá quá xấu Trong nguyên nhân đo con người gây ra thì theo thông kê cho thấy 10% sô vụ tai nạn xảy ra trong trường hợp cân dừng khẩn cấp, tài xế đạp phanh đột ngột làm xe bị rê bánh và trượt đi, dẫn đến mất lái Hệ thống chống hãm cứng bánh xe Antilock Braking System (ABS) giúp khắc phục tình trạng này không phụ thuộc vào kỹ thuật phanh của người lái ABS được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong khoảng 15 năm trở lại đây và hiện nay giữ vị trí quan trọng trong danh mục thiết bị tiêu chuẩn của xe hơi Nó là hệ thông an toàn chủ động của ôtô, góp phân giảm thiểu tai nạn nguy hiểm có thể xảy ra khi vận hành vì nó điều khiển quá

Luận văn tốt nghiệp

dụng, bảo dưỡng, sửa chữa, tư van và kiểm định làm việc một cách tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống này Đó là lí do em chọn đề tải “Ứng dụng Matlab - Simulink mô phỏng hệ thống phanh ABS trên xe Lexus —

GS350”

Trong đề tải này em tập trung vào vẫn đề tìm hiểu kết câu và nguyên lý hoạt động của các chỉ tiết trong hệ thống phanh ABS, tính toán hệ thống phanh ABS, ngoài ra em còn tìm hiểu về các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục các

hư hỏng

Em hy vọng đề tài này như là một tài liệu chung nhất để giúp người sử dụng

tự tìm hiểu kết cầu, nguyên lý làm việc, cũng như cách khắc phục các hỏng hóc nhằm sử dụng và bảo đưởng hệ thống phanh ABS một cách tốt nhất để đảm bảo an toàn cho người và tài sản

CHUONG II

KHAO SAT HE THONG PHANH ABS TREN XE LEXUS - GS 350

2.1.Giới thiệu chung về hệ thống phanh ABS

ABS là một trong hai công nghệ bố sung cho hệ thông phanh hữu dụng nhất của ngành công nghiệp ôtô thời gian gân đây Vai trò chủ yêu của ABS là giúp tài

xế duy trì khả năng kiểm soát xe trong những tình huống phanh gấp

ABS thực ra là công nghệ điện tử thay thế cho phương pháp phanh hiệu quả nhất (đặc biệt trên mặt đường trơn trượt) là đạp - nhả pê-đan liên tục, cảm nhận dấu hiệu rê bánh để xử lý Do việc thực hiện kỹ thuật này không đơn giản mà các chuyên gia ôtô ở hãng Bosch, Đức, đã nghiên cứu, ché tao co cau ABS bao gồm các

cam bién lap trên bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động); bộ xử lý điện tử CPU va thiết bị điều áp (đảm nhiệm thay đổi áp suất trong piston phanh) Trong trường hợp

phanh gap, néu CPU nhận thấy một hay nhiều bánh có tốc độ quay chậm hơn mức quy định nào đó so với các bánh còn lại, thông qua bơm và van thủy lực, ABS tự

động giảm áp suất tác động lên đĩa (quá trình nhả), giúp bánh xe không bị hãm cứng (hay còn gọi là "bó')

Tương tự, nếu một trong các bánh quay quá nhanh, máy tính cũng tự động tác động lực trở lại, đảm bảo quá trình hãm Để thực hiện được điều này, hệ thống sẽ thực hiện động tác ép - nhả má phanh trên phanh đĩa khoảng 15 lần mỗi giây, thay

vì tác động một lần cực mạnh khiến bánh có thê bị "chết" như trên các xe không có

ABS

Luận văn tốt nghiệp

2.1.1 Mỗi quan hệ giữa lực phanh và độ trượt

Lực phanh tạo ra ở cơ câu phanh, nhưng mặt đường là nơi tiếp nhận lực phanh đó Vì vậy lực phanh của ôtô bị giới hạn bởi khả năng bám của bánh xe với mặt đường, mà đặc trưng là hệ số bám @, theo mối quan hệ sau:

Fp<⁄Z.0

Trong đó: Fp: Lực phanh

Z: Tải trọng tác dụng lên bánh xe

ọ: Hệ sỐ bám

Từ đây ta thấy khi phanh gấp (F;p lớn) hay khi phanh trên các loại đường có

hệ số bám thấp như đường băng, tuyết thì phần F, dư mà mặt đường không có khả

năng tiếp nhận sẽ làm bánh xe sớm bị bó cứng và trượt lếch trên đường Mức độ thể

hiện qua hệ số trượt tương đối ^A:

V, _ Ớ), A= ' 100% = (15 + 30)%

20 40 60 80 100 A;%

Hình 2.1 Sự thay đổi hệ số bảm dọc ọ, và hệ số bám ngang 0y theo độ

trượt tương đối À của bảnh xe

Từ đồ thị 2.1 ta thay rằng hệ số bám đọc có giá trị cực đại 0„a„ ở một độ trượt tương đối ^¿ Thực nghiệm chứng minh 2¿ thường nằm trong giới hạn (10 + 30)% Ở giá trị Às này không những hệ số bám đọc có gia tri cực đại mà hệ số bám ngang cũng có giá trị khá cao Khi A.= 100% là trạng thái bánh xe bị bó cứng và lốp

xe bị lếch hoàn toàn trên đường

Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là Ào thì

sé dat lực phanh cực đại, nghĩa là hiệu quả phanh cao nhât, và đảm bảo ôn định tot nhât khi phanh

2.1.2 Chức năng nhiệm vụ

Các bộ điều chỉnh lực phanh, bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫn động phanh các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:

- Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lượng bám

và tránh quay xe khi phanh)

- Hoặc hãm cứng các bánh xe trước (để đảm bảo điều kiện ổn định)

Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an

toàn nhất vì:

- Khi phanh ngặt, các bánh xe vẫn có thé bi him cứng và trượt dọc Các bánh

xe trượt lết trên đường sẽ gây mòn lốp và giảm hệ số bám

- Các bánh xe bị trượt doc hoan toản, còn mất khả năng tiếp tục nhận lực ngang và không thể thực hiên quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong hoặc đổi hướng để tránh chướng ngại vật (hình 2.2), đặc biệt là trên các mặt đường có hệ số bám thấp Do đó dễ gây ra những tai nạn khi phanh

Hình 2.2 Quá trình phanh có và không có ABS trên đoạn đường cong

Vì vậy mục tiêu của hệ thống phanh ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình

phanh có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá frỊ Ào, khi đó hiệu quả

phanh cao nhất (lực phanh đạt giá trị cực đại do giá tri @max) đồng thời tính 6 ôn định

và tính dẫn hướng của xe là tốt nhất (0y đạt giá trị cao), thỏa mãn các yêu cầu cơ

bản của hệ thông phanh là rút ngắn quảng đường phanh, cải thiện tính ổn định và khả năng điều khiên lái của xe trong khi phanh

Quảng đường phanh: Trong tính toán động lực học quá trình phanh, quảng đường phanh x được xác định theo phương trình sau:

Luận văn tốt nghiệp

Ta thấy quãng đường phanh đến khi xe dừng hắn (V; = 0) phụ thuộc vào vận

tốc ban đầu (Vọạ), khối lượng M của xe và lực phanh Fp Khi lực phanh đạt cực đại thì quảng đường phanh là ngăn nhất (xem các nhân tố khác giữ nguyên giá tri)

Theo hình 2.1, nêu giữ cho quá trình phanh xảy ra 6 vùng lân cận A, thi sé dat được

lực phanh cực đại, khi đó quảng đường phanh là ngắn nhất

Tính ổn định chuyển động và tính ôn định hướng: Duy trì khả năng bám ngang trong vùng có giá trị đủ lớn nhờ vậy làm tăng tính ồn định chuyển động và ỗn

định quay vòng khi phanh “xét theo quan điểm về độ trượt” Tuy nhiên do sự khác biệt thường xuyên của tải trọng và hệ số bám trên các bánh xe và các bánh xe được

điều khiển một cách độc lập với cùng một ngưỡng gia tốc nên lực phanh trên các bánh xe sẽ khác nhau Sự khác biệt lực phanh trên các bánh xe trái phải sẽ tạo ra mô men quay vòng cưỡng bức quanh trục thắng đứng (trục thắng đứng đi qua trọng tâm

xe nếu tông lực phanh của các bánh xe bên trái khác tông lực phanh của các bánh xe

bên phải) Mô men quay vòng cưỡng bức sẽ làm lệch hướng chuyển động của xe

khi phanh, làm giảm ôn định chuyển động Đối với xe du lịch mô men quán tính của khối lượng nhỏ, vận tốc đâm xe lớn có thê gây nguy hiểm khi phanh Ngoài ra trạng

thái trượt của các bánh xe ở các cầu khác nhau cũng làm thay đổi đặc tính quay vòng của xe khi phanh, nếu độ trượt của bánh xe cầu trước lớn hơn cầu sau dẫn đến góc lệch hướng trước lớn hơn góc lệch hướng sau thì xe có xu hướng quay vòng thiếu, nếu độ trượt của bánh xe sau lớn hơn bánh xe trước thì xe có xu hướng quay

vòng thừa.Trên hình 2.3 là đồ thi biểu điễn hệ số trượt trên các loại đường:

Dung sai trượt

Tỉ số trượt: Tỉ số khác biệt giữa tốc độ xe và tốc độ bánh xe

Tỉ số trượt = (tốc độ xe — tốc độ bánh xe).100%/tốc độ xe

Tỉ số trượt 0% là trạng thái bánh xe quay tự đo không có lực cản

Ti số trượt 100% là trạng thái trong đó bánh xe bị bó cứng hoàn toàn

và trượt trên mặt đường

Mối quan hệ giữa lực phanh và tỉ số trượt được biểu điển bởi đồ thị Bằng đồ thị ta có thể đễ đàng hiểu được mối liên hệ giữa lực phanh và hệ số trượt Lực phanh không nhất thiết cân đối với tỷ số trượt Vì vậy để đảm bảo lực phanh lớn

nhất thì tỷ số trượt nằm trong vùng dung sai trượt ABS

Từ những kết quả phân tích lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng đối với

ABS thì hiệu quả phanh và ốn định phanh phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn sơ

đồ phân phối các mạch điều khiển và mức độ độc lập hay phụ thuộc của việc điều khiến lực phanh tại các bánh xe Sự thỏa mãn đồng thời hai chỉ tiêu hiệu quả phanh

và ỗn định khi phanh là khá phức tạp và là vẫn đề đã và đang nghiên cứu của các nhà chuyên môn

Các hệ thống hãm cứng bánh xe khi phanh có thể sử dụng nguyên lý điều chỉnh sau đây:

- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh

- _ Theo giá trị độ trượt cho trước

- Theo gia trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của

nó

Ở các loại đường nhựa khô, hệ số bám đọc vẫn tương đối cao Tuy nhiên hệ

SỐ bám ngang ọy nhỏ, do đó không đảm bảo được lực bám ngang, làm cho xe mat

tính ôn định hướng khi phanh Vì vậy trang bi ABS trén xe sé van rat can thiệt đê đảm bảo hiệu quả phanh tốt nhất Qua thực nghiệm người ta thấy rằng khi có trang

Tóm lại khi có trang bị hệ thống ABS:

- Lợi về hiệu quả phanh (lực phanh lớn hơn đo hệ số bám luôn ở phạm vi giá

tr max)

- Lợi về tính ổn định ngang đo (0y còn đủ lớn giúp cho xe ôn định ngang 2.1.3 Nguyên lý làm việc

Hệ thống chống ham cứng bánh xe ABS thực chất là một bộ điều chỉnh lực

phanh có mạch liên hệ ngược Sơ đồ khối điền hình của một ABS có dạng như trên

hình 2.4, gôm:

Luận văn tốt nghiệp

2- Bộ phận điều khiển; 3- Cơ cấu thực hiện;4 - Nguồn năng lượng, 5- Xilanh chính

hoặc tổng van khí nén;6- Xilanh bánh xe hoặc bầu phanh

- Bộ phận cảm biến 1, bộ phận điều khiển 2, bộ phận chấp hành hay cơ cầu

thực hiện 3 và nguồn năng lượng 4

- Bộ phận cảm biến 1 có nhiệm vụ phản ánh sự thay đổi của các thông số được chọn để điều khiển (thường là tốc độ góc hay gia tốc chậm dần của bánh xe

hoặc giá trị độ trượt) và truyền tín hiệu đến bộ phận điều khiển 2 Bộ phận 2 sẽ xử

lý tín hiệu và truyền đến cơ cấu thực hiện 3 để tiến hành giảm hoặc tăng áp suất trong dẫn động phanh

- Chất lỏng được truyền từ xi lanh chính (hay tổng van khí nén) 5 qua 3 đến các xi lanh bánh xe (hay bầu phanh) 6 để ép các guốc phanh và thực hiện quá trình phanh

Để hiểu được nguyên lý làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe, ta

khảo sát quá trình phanh xe như trên hình 2.5

M; = J,(do,/dt) I

Abs

Hình 2.5 Các lực và mômen tác dụng lên bảnh xe khi phanh Nếu bỏ qua mômen cản lăn rất nhỏ va dé đơn giản col Zp„ = const, thì phương trình cân bằng mô men tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi phanh, có dạng:

Ở đây: M, - Mô men phanh tạo nên bởi cơ cầu phanh

M, - Mô men bám của bánh xe với đường

Jy - Mô men quán tính của bánh xe

Hình 2.6 Sự thay đổi các thông số khi phanh có ABS

- Đoạn 0 - 1— 2 biểu diễn quá trình tăng M, khi đạp phanh Hiệu (M; - Mụ)

tỷ lệ với gia tốc chậm dẫn e; của bánh xe Hiệu trên tăng nhiều khi đường M, di qua diém cuc dai Do do sau thoi diém nay, gia toc e, bắt đầu tăng nhanh Sự tăng đột ngột của gia tốc £ụ chứng tỏ bánh xe sắp bị hãm cứng và được sử dụng làm tín hiệu vào thứ nhất để điều khiển làm giảm áp suất trong đòng dẫn động Do có độ chậm tác dụng nhất định nào đó (phụ thuộc vào tính chất hệ thống), sự giảm áp suất thực

- Khi tốc độ góc bánh xe tăng lên, độ trượt giảm và bởi vậy và M, cũng tăng lên

- Tiép theo, chu trinh lap lai Nhu vay, trong qua trinh diéu khién, banh xe

lúc thì tăng tốc lúc thì giảm tốc và buộc Mạ phải thay đổi theo chu trình kín 1 - 2 - 3

- 4-5 -6- 1, giữ cho độ trượt của bánh xe dao động trong giới hạn À¡ + À¿ (hình

2.5), đảm bảo cho hệ số bám có giá trị gần với cực đại nhất

Trên hình 2.7 là đồ thị biểu diễn quá trình thay đổi áp suất trong dẫn động và

Luận văn tốt nghiệp

Hình 2.7 Sự thay đổi áp suất trong dẫn động (a) và gia tốc chậm dân của bảnh

xe (b) khi phanh có ABS Hình 2.7a cho thấy, quá trình phanh với ABS nói chung có 3 giai đoạn (3pha):

tăng áp suất(1 >2), giảm áp suất (2 >4) và duy trì (giữ) áp suất (4 >5) ABS làm

việc với 3 giai đoạn như vậy gọi là ABS 3 pha Một số ABS có thể không có pha duy trì áp suất- gọi là ABS 2 pha

Với các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay, hệ số trượt thay đổi trong khoảng À¡ + A, = (15 + 30)% Tần số thay đổi áp suất trong dẫn động khí nén khoảng (3 + 8) Hz còn trong dẫn động thủy lực đến 20Hz

Đề thấy rõ vai trò của ABS có thể tham khảo số liệu trong bảng 2.1 nhận được khi thử nghiệm xe du lịch trong hai trường hợp có và không có ABS và đồ thị quá trình phanh trên hình 2.8; 2.9

Bảng 2.1 Kết quả thí nghiệm khi phanh Ôtô du lịch có trang bị ABS

(mỗi bánh xe có một cảm biến và điều khiển riêng)

Loại đường Tốc độ bắt đầu | Quảng đường phanh S„(m) Mức tăng hiệu

phanh V(m/s) | Có ABS Không ABS quả phanh (%) Đường bêtông khô | 13,88 10,6 13,1 19,1

Đường bêtông ướt | 13,88 18,7 23,7 21,1

Đường bêtông khô | 27,77 41,1 50,0 17,8

Mặc dù có chung một nguyên lý làm việc, nhưng các ABS có thê được thiết

kế theo nhiều sơ đồ kết cẫu và biện pháp điều chỉnh áp suất khác nhau Hệ thống ABS được phân loại theo các phương pháp sau:

- Theo phương pháp điều khiển, ABS có thể chia thành hai nhóm lớn: điều khiển bằng cơ khí và điều khiển điện tử

Hình 2.10 dưới đây là sơ đồ phân loại hệ thống ABS đã được các hãng trên thế giới chế tạo:

Luận văn tốt nghiệp

4 Cam bien 4 Cảm hiến 2 Cam bien

2 Dong 4/3 Dong 2 Dong

+: lanh chỉnh Cac cum m6 to - bom

co dién cao ap và bọ tích nang

- c Khong 6 tra luc oe

© ve Co bé Ehuyéch da

Co tro luc chan khong Co ba phan phái đun lực 1

- - caộp —- -

ALB 1E MITV BENDIX MEK I 3

BOSCH BENDIX GIRLING

Hình 2.10 Sơ đồ phân loại hệ thống ABS

- Theo thành phần kết cầu, các ABS điều khiển điện tử chia ra:

‹ Loại đùng kết hợp với xi lanh chính của hệ thống phanh cơ điển (cịn gọi là loại khơng tích hợp)

s Loại bán tích hợp

s Loại tích hơp

- Theo phương pháp điều chỉnh (giảm) áp suất, chia ra:

- Dùng bình tích năng và bơm hồi dau

‹ Dùng van xả đầu về bình chứa

° Dùng piston đối áp

6- Cơ cấu phanh; 7- Đường hôi dầu; 8- Van điện tự chính

- Ngoài ra các ABS còn có thể phân loại theo số lượng cảm biến và số dòng dẫn

động điều khiến riêng rẽ

2.1.5 Một số sơ đồ ABS điễn hình

Sau đây sẽ giới thiệu một số sơ đồ ABS phổ biến đùng với dẫn động thủy lực, điều khiển bằng điện tử

ABS I1 kênh — RWAL (Rear Wheel Antilock) hay RABS (Rear Antilock Braking System) là những hệ thống chống hãm cứng hai bánh sau, điều khiển áp suất đòng dẫn động đi đến đồng thời cả hai phanh bánh sau, nó chỉ là những hệ thống đơn giản được thiết kế cho các loại xe thể thao, xe tải nặng, vì các loại xe này

rat đễ bị hãm cứng bánh sau khi phanh trong trường hợp non hoặc không tải

Luận văn tốt nghiệp

Sơ đồ hình 2.12 sử dụng một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm biến đặt trên bánh rang vanh chau cua b6 vi sai cầu sau (tài liệu tham khảo [6]) Sơ

đồ này hai bánh sau được điều khiển chung theo modul chọn thấp (select low

mode), tức là bánh xe nào có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau

Hình 2.12 Sơ đô ABS I kénh 1 cam bién

1- Xy lanh chính; 2- Cơ cầu cung cấp năng lượng; 3- Khối thiy luc; 4- Bom cao

dp; 5- Role điện; 6- Cảm biến tốc độ; 7- Xy lanh bánh xe

Sơ đồ hình 2.13 sử dụng hai cảm biến tốc độ bánh xe đặt ở các bánh xe cầu trước và một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm biến đặt trên bánh răng

vành chậu của bộ vi sai cầu sau (tài liệu tham khảo [4])

van điều khiển (tài liệu tham khảo [4]) Phương án này hai bánh trước được điều

khiển độc lập, hai bánh sau được điều khiển chung theo modul thấp (select low mode), tức là bánh xe nào có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau Phương án này sẽ loại bỏ được mô men quay vòng cưỡng bức trên cầu sau tính ổn định tăng nhưng hiệu quả phanh giảm bớt Hầu hết các xe có bánh sau chủ động và nhiều xe bánh trước chủ động sử dụng ABS 3 kênh

Hình 2.14 Sơ đồ ABS 3 kênh 4 cam bién

ABS 4 kênh điều khiển phanh 4 bánh xe một cách riêng biệt Đây là hệ thống

hoàn chỉnh nhưng đắt tiền nhất và yêu cầu mỗi bánh xe phải có một cảm biến tốc độ

riêng

Trên hình 2.15 là sơ đồ ABS 4 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4

van điều khiển độc lập (sử đụng phổ biến cho xe động cơ đặt trước bánh trước chủ

động) Với phương án này các bánh xe đều được tự động điều chỉnh lực phanh sao

cho luôn nằm trong vùng có khả năng bám cực đại nên hiệu quả phanh là lớn nhất

Tuy nhiên khi phanh trên đường có hệ số bám trái và phải không đều thì mô men

quay vòng cưỡng bức lớn tính ôn định giảm

I Cam biến

WV an điên từ

Hình 2.15 Sơ đô ABS 4 kênh 4 cảm biến

2.2 Giới thiệu chung về xe Lexus-GS 350

2.2.1 Sơ đô tổng thể của xe

Trên hình 2.16 là sơ đồ tổng thể xe Lexus-GS 350 Các thông số kỹ thuật chủ yêu được cho trên bảng 2.2 (tài liệu tham khảo [Š])

Luận văn tốt nghiệp

TT | Thông số Kýhiệu | ponyj | Giá trị

tiêu thụ nhiên liệu trung bình từ 21lít/100km đường trường đến 29lí/100km đường

kế gọn nhẹ, bộ vi sai lắp ở bên trong nên còn được gọi là “Hộp SỐ CÓ vỉ Sai”

Hộp số tự động giúp việc chuyên số lên xuống một cách tự động tại thời

điểm thích hợp nhất theo tải động cơ và tốc độ xe

Ưu điểm so với hộp số thường:

Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và

thường xuyên chuyên số

Chuyến số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái

Bộ điều khiến thuỷ lực

Bộ truyền động bánh răng cuối cùng

Các thanh điều khiến

Luận văn tốt nghiệp

Trong khớp nối chữ thập có lắp các ô bi kim Khớp nối then hoa dùng để

thay đổi chiều dài trục các đăng khi dầm cầu sau dao động tương đối so với khung

2.2.5 Hệ thông treo

Hệ thống treo trước và treo sau đều là hệ thống treo độc lập, tay đòn kép 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 ỗn định của xe

2.2.6 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

2.3 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 đô phanh ABS cụ thê của xe Lexus, qua đó phân tích nguyên lý làm việc của nó

Luận văn tốt nghiệp

2.3.1 So do hé thong 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 đối áp suat 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 khiến bằng số bánh xe

Trên hình 2.19 là sơ đồ hệ thống phanh ABS, hình 2.20 là sơ đồ bó trí hệ thống phanh ABS trên xe Lexus (tài liệu tham khảo [6])

Hình 2.12 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trén xe Lexus-GS 350

1,2 - Cảm biên tốc độ bánh xe trước; 3- Cảm biến tốc độ bảnh xe sau; 4- ECŨ và

Role, 5- Xy lanh chính

Hình 2.20 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350

1,5- Cảm biến tốc độ bảnh xe trước, 2- R6to cam biến bảnh xe trước; 3- Rơle điều khiển; 4- Khối thuy luc; 6,11- Giắc kiểm tra, 7- ECU; 8- Đèn cảnh bảo ABS;9- Rô to cảm biễn 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:

s 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

e© Khối thủy lực (ABS actuator), kiểm tra và điều chỉnh áp suất phanh

e® Rơle (control relay), kiểm tra hoạt động của bơm và van điện từ

se 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

_ © Den bao ABS (ABS warning lamp), bao cho người lái tình trạng của hệ thong

2.3.2 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thông phanh ABS

2.3.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh 4BS

Trên hình 2.21 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

Luận văn tốt nghiệp

Hình 2.21 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 trải; 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

e 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 2.22: 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

e 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 2.22), 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 đầu 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

Luận văn tốt nghiệp

e Giai đọan giữ áp suất:

Sơ đồ làm việc của giai đọan này như trên hình 2.24: Khi áp suất bên trong

xy lanh bánh xe giảm hay tăng, cảm biến tốc độ gửi tín hiệu báo răng 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 đồi

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 dé van lam cho ctra “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 đối mặc dù người lái vẫn tiếp tục đạp phanh

3 vị trí đến xy lanh bánh xe Mức độ tăng áp suất đầu được điều khiển nhờ lặp lại

các chế độ “tăng áp” và “giữ áp”

Luận văn tốt nghiệp

Hình 2.25 Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo

Cuộn Solenoid; 6,7,8- Van mot chiéu; 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 khiến điện tử cũng đồng thời truyền tín hiệu kích hoạt cụm

bơm môtơ (10) làm việc để bù lại lượng dâu 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 2.26 là biểu đồ mô tả quá trình điều khiển tốc độ bánh xe khi

phanh (tài liệu tham khảo [6 |)

xe của các bánh xe đó

Doan A:

ECU đóng van điện từ dé giam ap suất dựa vào tốc độ trên mỗi bánh xe, vì