ABS là hệ thống phanh điều khiển điện tử có tính năng ngăn ngừa hãm cứng bánh xe trong những tình huống khẩn cấp cần giảm tốc.. ECU chọn thời điểm bắt đầu bị hãm cứng của bánh xe có khả
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan
1.1.1 Lịch sử phát triển hệ thống phanh ABS trên ôtô
Vào những năm đầu, hệ thống phanh ABS chỉ xuất hiện trên máy bay thương mại, bắt đầu từ năm 1949 với thiết kế cồng kềnh và chưa nhạy bén Đến năm 1969, sự phát triển của kỹ thuật điện tử và vi mạch microchip đã mở ra cơ hội ứng dụng hệ thống phanh ABS trên ô tô.
Từ thập niên 70 của thế kỷ 20, nhiều hãng xe đã nghiên cứu và ứng dụng hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) vào sản phẩm Toyota, hãng sản xuất ô tô nổi tiếng của Nhật Bản, đã bắt đầu sử dụng ABS trên các dòng xe của mình từ năm 1971, nhưng đến những năm 1980, hệ thống này mới được hoàn thiện.
Vào tháng 8/1978, Mercedes Benz và Bosch đã công bố kết quả nghiên cứu chung về hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) Chỉ vài tháng sau, ABS chính thức được trang bị cho mẫu sedan Mercedes-Benz S-Class thế hệ W116 Đến năm 1981, hệ thống ABS đã được áp dụng trên tất cả các dòng xe thương mại của Mercedes Benz.
- Tới thập niên 90, ABS đã trở thành trang bị tiêu chuẩn không thể thiếu khi đề cập đến các tính năng an toàn trên mỗi chiếc xe Mercedes.
Hệ thống chống bó cứng phanh ABS đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho các loại xe du lịch và xe hoạt động trong điều kiện băng tuyết trơn trượt Hiện nay, hầu hết các dòng xe ô tô đều được trang bị tính năng an toàn này.
Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh abs
Hệ thống phanh chống bó cứng ABS (Anti-Lock Brake System) là một công nghệ an toàn quan trọng trên xe ô tô ABS giúp ngăn ngừa hiện tượng hãm cứng bánh xe trong các tình huống khẩn cấp, từ đó giảm thiểu nguy cơ văng trượt Hệ thống này không chỉ giúp người lái dễ dàng kiểm soát hướng lái mà còn đảm bảo sự ổn định cho thân xe, nâng cao tính an toàn khi lái xe.
Những dòng xe hơi không trang bị hệ thống phanh ABS dễ gặp tình trạng trượt do độ bám đường giảm thấp Khi lực truyền cho bánh xe không đủ, ô tô không thể tiến lên và dễ dàng mất kiểm soát.
Hệ thống chống bó cứng phanh ABS, ra mắt vào năm 1970, đã trở thành một công nghệ phổ biến nhờ vào những ưu điểm vượt trội của nó Công nghệ này đã góp phần giảm thiểu đáng kể số vụ tai nạn xe hơi trên toàn cầu.
TRƯỜNG CĐ LÝ TỰ TRỌNG TP HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 2
Hình 1.1: Hệ thống phanh abs trong ô tô 1.2.2 yêu cầu đối với hệ thống phanh abs
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển động của ôtô.
- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn.
- Dẫn động phanh có độ nhạy cao.
- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe hợp lý để sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh ở những cường độ khác nhau.
- Không có hiện tượng tự xiết khi phanh.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
- Có hệ số ma sát giữa đĩa phanh và má phanh cao, ổn định trong các điều kiện sử dụng.
- Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe.
- Có khả năng phanh ôtô khi dừng trong thời gian dài.
1.2.3 Phân loại hệ thống abs theo kiểu điều kiển
1.2.3.1 Điều kiển theo ngưỡng trượt
Điều khiển theo ngưỡng trượt thấp (slow mode) được áp dụng khi các bánh xe trái và phải di chuyển trên các bề mặt có hệ số bám khác nhau ECU sẽ xác định thời điểm bắt đầu hãm cứng cho bánh xe có khả năng bám thấp, nhằm điều chỉnh áp suất phanh cho cả cầu xe Lực phanh ở các bánh xe sẽ đồng nhất, bằng giá trị lực phanh cực đại của bánh xe có hệ số bám thấp Trong khi đó, bánh xe trên bề mặt có hệ số bám cao vẫn duy trì trong vùng ổn định và chưa đạt lực phanh cực đại Phương pháp này mang lại tính ổn định cao nhưng hiệu quả phanh lại thấp do lực phanh nhỏ.
Trong chế độ điều khiển theo ngưỡng trượt cao, ECU xác định thời điểm bánh xe có độ bám tốt nhất bị hãm cứng để điều chỉnh toàn bộ cầu xe Trước đó, bánh xe đã di chuyển trên phần đường.
Trường CĐ Lý Tự Trọng TP HCM đã thực hiện đồ án học phần 2, trong đó hệ số bám thấp đã dẫn đến tình trạng hãm cứng khi phanh Phương pháp này mang lại hiệu quả phanh cao nhờ vào việc tối ưu hóa khả năng bám của các bánh xe, tuy nhiên, nó lại gây ra tính ổn định kém.
1.2.3.2 Điều khiển độc lập hay phụ thuộc
- Trong loại điều khiển độc lập, bánh xe nào đạt tới ngưỡng trượt, tức bắt đầu có xu hướng bị bó cứng thì điều khiển riêng bánh đó.
Trong hệ thống điều khiển phụ thuộc, ABS điều chỉnh áp suất phanh cho hai bánh xe trên cùng một cầu hoặc toàn bộ xe dựa trên một tín hiệu chung, có thể hoạt động theo ngưỡng trượt thấp hoặc ngưỡng trượt cao.
Kênh loại 1 cho phép hai bánh sau được điều khiển chung, thường thấy ở hệ thống ABS thế hệ đầu Hệ thống này chỉ trang bị ABS cho hai bánh sau do chúng dễ bị hãm cứng hơn so với hai bánh trước khi phanh.
Hệ thống loại 2 kênh bao gồm một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe phía trước và một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe phía sau, hoặc có thể sử dụng một kênh điều khiển cho hai bánh xe chéo nhau.
- Loại 3 kênh: Hai kênh điều khiển độc lập cho hai bánh trước, kênh còn lại điều khiển chung cho hai bánh sau.
- Loại 4 kênh: Bốn kênh điều khiển riêng rẽ cho 4 bánh.
TRƯỜNG CĐ LÝ TỰ TRỌNG TP HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 2
Hình 1.2: Sơ đồ điều khiển abs 1 kênh và 2 kênh
TRƯỜNG CĐ LÝ TỰ TRỌNG TP HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 2
Hình 1.3: Sơ đồ điều khiển abs 3 kênh và 4 kênh
Hiện nay, loại ABS điều khiển 3 và 4 kênh đang được sử dụng phổ biến Mỗi loại đều có những ưu và nhược điểm riêng, được thể hiện qua các phương án bố trí khác nhau.
TRƯỜNG CĐ LÝ TỰ TRỌNG TP HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 2
CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐÔNG, SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2007
Cấu tạo
Hình 2.1: Cấu tạo hệ thống phanh ABS toyota
+ Bộ phận này xác định mức trượt giữa bánh xe và mặt đường dựa vào các tín hiệu các cảm biến, và điều khiển bộ chấp hành của phanh.
+ Gần đây, một số kiểu xe có ECU điều khiển trượt lắp trong bộ chấp hành của phanh.
+ Bộ chấp hành của phanh điều khiển áp suất thủy lực của các xilanh ở bánh xe bằng tín hiện ra của ECU điều khiển trượt.
+ Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từng bánh xe và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt.
+ Đèn báo của ABS: Khi ECU phát hiện thấy sự trục trặc ở ABS hoặc hệ thống hỗ trợ phanh, đèn này bật sáng để báo cho người lái
Khi đèn báo hệ thống phanh và đèn báo ABS cùng sáng, điều này cho thấy có sự cố trong hệ thống ABS và EBD, cảnh báo người lái cần kiểm tra ngay.
+ Công tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã được đáp xuống và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt
Hệ thống ABS hoạt động dựa trên tín hiệu từ công tắc đèn phanh Tuy nhiên, ngay cả khi công tắc đèn phanh bị hỏng, hệ thống ABS vẫn có khả năng điều khiển hiệu quả khi các lốp xe bị bó.
Trường CĐ Lý Tự Trọng TP HCM đang thực hiện đồ án học phần 2 cứng Trong tình huống này, việc điều khiển bắt đầu khi hệ số trượt tăng cao, dẫn đến các bánh xe có xu hướng khóa cứng, khác với trạng thái khi công tắc đèn phanh hoạt động bình thường.
- Cảm biến gia tốc (chỉ có ở một số kiểu xe)
+ Cảm biến giảm tốc cảm nhận mức giảm tốc của xe và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt.
+ Bộ ECU đánh giá chính xác các điều kiện của mặt đường bằng các tín hiệu này và sẽ thực hiện các biện pháp điều khiển thích hợp
Hình 2.2: ECU điều khiển trượt
TRƯỜNG CĐ LÝ TỰ TRỌNG TP HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 2
Hình 2.3: Bộ chấp hành phanh abs
TRƯỜNG CĐ LÝ TỰ TRỌNG TP HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 2
Hình 2.4: Cấu tạo hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA CAMRY 2007
Nguyên lý hoạt động
Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động)
TRƯỜNG CĐ LÝ TỰ TRỌNG TP HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 2
Hình 2.5: Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động)
Trong trạng thái bình thường, hệ thống ABS hoạt động ở chế độ “tĩnh”, khi đó ECU không cung cấp điện cho cuộn dây của van Kết quả là, lò xo hồi vị giữ vị trí mở cho cửa “A” và cửa “B” vẫn ở trạng thái đóng.
Khi nhấn phanh, áp suất dầu trong xi-lanh phanh chính tăng lên, khiến dầu phanh chảy từ cửa “A” qua “C” trong van điện 3 vị trí và sau đó tới xi-lanh Dầu phanh bị cản lại bởi van một chiều gắn trong mạch bơm.
- Khi nhả phanh, dầu phan hồi về từ xi-lanh bán xe về xi-lanh chính qua cửa “C” đến cửa
“A”, van một chiều số 3 trong van điện 3 vị trí.
Khi phanh gấp (ABS hoạt động)
TRƯỜNG CĐ LÝ TỰ TRỌNG TP HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 2
Hệ thống ABS điều chỉnh áp suất dầu phanh tác động lên xi-lanh bánh xe dựa trên tín hiệu từ ECU, nhằm phát hiện và ngăn chặn hiện tượng bó cứng bánh xe khi phanh gấp.
Hình 2.7: Khi phanh gấp (abs hoạt động) chế độ giảm áp
Khi bánh xe gần bị bó cứng, ECU sẽ truyền dòng điện 5A cho cuộn dây của van diện, tạo ra lực từ mạnh Kết quả là van 3 vị trí di chuyển lên phía trên, khiến cửa A đóng và cửa B mở.
- Dầu phanh trong xi-lanh bánh xe qua cửa C tới cửa B trong van điện 3 vị trí này và chảy về bình dầu.
Tín hiệu từ ECU kích hoạt bơm mô tô, cho phép dầu phanh được trả về xi-lanh phanh chính từ bình chứa Đồng thời, dầu phanh trong xi-lanh chính bị ngăn chặn.
TRƯỜNG CĐ LÝ TỰ TRỌNG TP HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 2
Hình 2.8: Khi phanh gấp (abs hoạt động) chế độ giữ
Khi áp suất bên trong xi-lanh bánh xe thay đổi, cảm biến tốc độ sẽ gửi tín hiệu khi tốc độ bánh xe đạt giá trị mong muốn Lúc này, ECU sẽ cung cấp dòng điện 2A cho cuộn dây của van điện, nhằm duy trì áp suất trong xi-lanh bánh xe.
Khi dòng điện trong cuộn giây giảm từ 5A xuống còn 2A, lượng từ trong cuộn dây cũng giảm theo Van điện 3 vị trí được giữ nhờ lực của lò xò hồi vị, làm đóng cửa “B”.
TRƯỜNG CĐ LÝ TỰ TRỌNG TP HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 2
Khi phanh gấp với hệ thống ABS hoạt động, áp suất trong xi-lanh cần được tăng lên để tạo lực phanh lớn ECU sẽ ngưng cấp điện cho cuộn dây van diện, khiến cửa “A” của van điện 3 vị trí mở và cửa “B” đóng Điều này cho phép dầu từ xi-lanh phanh chính chảy qua cửa “C” đến xi-lanh bánh xe Mức độ áp suất dầu được điều chỉnh thông qua việc lặp lại các chế độ “Tăng áp” và “Giữ”.
TRƯỜNG CĐ LÝ TỰ TRỌNG TP HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 2
