hệ thống phanh chống bó cứng

Cảm biến tốc độ Cảm biến tốc độ ECU ABS Đồng hồ táp lô Công tắc đèn phanh Công tắc báo mức dầu phanh Bộ phận chấp hành Đồng hồ tốc độ Đèn báo ABS Đèn báo HTP Sơ đồ điều khiển phanh chủa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

Bài thuyết trình môn:

XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỘNG

CƠ ÔTÔ

GVHD: TS LÊ BÁ KHANG Nhóm thực hiện: (Nhóm 1)

1 ĐOÀN THANH TIẾN

2 BÙI MINH CÔNG

3 NGUYỄN THẾ TÙNG

CHỦ ĐỀ THUYẾT TRÌNH:

HỆ THỐNG PHANH ABS

TRÊN XE ÔTÔ

I ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phanh ABS.

2 Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống phanh ABS trên xe ô tô

3 Mục tiêu:

- Hiểu được cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh ABS.

- Nắm rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS

- Ứng dụng hệ thống phanh ABS trên các loại xe hiện đại ngày nay

II GIẢI QUYẾT VẦN ĐỀ:

1 Khái quát về hệ thống phanh trên xe ô tô

2 Hệ thống phanh ABS lắp trên xe ôtô

3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống

phanh ABS.

4 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống phanh ABS III KẾT LUẬN

1 Khái quát về hệ thống phanh trên xe ôtô

1.1 Khái niệm về hệ thống phanh.

Cơ cấu phanh là cơ cấu an toàn chủ động của ôtô, dùng để giảm tốc độ hay dừng và đỗ ôtô, giữ cho xe đứng yên trên các mặt dốc hay mặt ngang Để có thể làm việc này thì cần tạo ra một lực làm cho bánh xe quay chậm lại

Cơ cấu phanh tạo ra một lực làm cho bánh xe dừng lại và khắc phục lực quán tính đang muốn giữ cho xe tiếp tục chạy, do đó làm cho xe dừng lại.

Tổng quan hệ thống phanh

1.2 Phân loại hệ thống phanh

+ Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia làm các loại: Phanh bánh xe và phanh truyền lực

+ Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (phần tử ma sát),

phanh chia ra: Phanh guốc, phanh đĩa và phanh dải.

+ Theo loại dẫn động chia ra: phanh cơ khí, phanh thủy lực, phanh khí nén, phanh điện tử và phanh liên hợp.

a)Phanh guốc

b)Phanh đĩa

c)Phanh dải

1.3 Yêu cầu đối với hệ thống phanh

− Làm việc bền vững, tin cậy.

− Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn

trong trường hợp nguy hiểm.

− Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hoá.

− Giữ cho ôtô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế.

− Đảm bảo tính ốn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh.

− Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển

thẳng đứng và khi quay vòng.

− Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định

trong mọi điều kiện sử dụng.

− Có khả năng thoát nhiệt tốt.

2 Hệ thống phanh ABS lắp trên xe ôtô

2.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh ABS

Hiện nay ô tô trở thành phương tiện vận chuyển hành khách

và hàng hóa, cũng như phương tiện giao thông tư nhân Cùng với sự phát triển về kinh tế, phương tiện giao thông ngày

càng nhiều, nên càng xảy ra nhiều tai nạn.Vì thế để đảm bảo

an toàn giao thông, giảm thiểu tai nạn luôn thì các nhà chế tạo và thiết kế luôn luôn cải tiến hệ thống phanh của xe ô tô

2 Hệ thống phanh ABS lắp trên xe ôtô

2.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh ABS

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: + Hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lượng bám và tránh quay xe khi phanh)

+ Hãm cứng các bánh xe trước >>đảm bảo điều kiện ổn định.

Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa hiệu quả cao và an toàn nhất vì:

-Ô tô khi phanh với tốc độ 180km/h trên đường khô, bề mặt lốp có thể bị mòn vẹt đi một lớp dày tới 6mm.

-Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, còn mất khả năng tiếp nhận lực ngang và không thể quay vòng khi phanh trên đường cong hoặc vượt chướng ngại vật, đặc biệt với mặt đường có hệ số bám thấp.

Va: Tốc độ chuyển động tịnh tiến ô tô

ωb: Tốc độ góc bánh xe

rb: bán kinh lăn bánh xe

2.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh ABS

Vì thế để nâng cao hiệu quả phanh và tang độ bền cho bánh xe cần đảm bảo xe trong lúc phanh không

bị trượt lê hoàn toàn.

ABS viết tắt của từ Antilock Braking Sytem Phanh

sử dụng ABS là công nghệ mới của nghành công

nghệ ôtô, giúp tài xế duy trì khả năng kiểm soát xe trong những tình huống phanh gấp, giữ cho các

bánh xe không bị hãm cứng hoàn toàn khi phanh ngặt.

2 Hệ thống phanh ABS lắp trên xe ôtô

2 Hệ thống phanh ABS lắp trên xe ôtô

2.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh ABS

2 Hệ thống phanh ABS lắp trên xe ôtô

2.2 Phân loại hệ thống phanh ABS.

- Theo chất tạo áp suất phanh

- Theo cách bố trí cảm biến

+ Loại có 4 cảm biến – 3 kênh điều khiển dẫn động T

+ Loại có 3 cảm biến – 3 kênh điều khiển, kiểu dẫn động T

- Theo cách bố trí cảm biến

+ Loại có 4 cảm biến – 4 kênh điều khiển dẫn động phanh kiểu K

- Theo cách bố trí cảm biến

- Theo bộ chấp hành

+ Van điện 2 vị trí có van điều khiển lưu lượng

- Theo bộ chấp hành

+ Van điện 2 vị trí có van điều khiển tăng áp

+ Van điện 3 vị trí có van cơ khí

- Theo bộ chấp hành

+ Van điện 3 vị trí

3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh

ABS

3.1 Cấu tạo của hệ thống phanh ABS

Cảm

biến

tốc độ

Cảm biến tốc độ

ECU ABS

Đồng hồ táp lô

Công tắc đèn phanh

Công tắc báo mức dầu phanh

Bộ phận chấp hành

Đồng hồ tốc độ Đèn báo ABS Đèn báo HTP

Sơ đồ điều khiển phanh chủa hệ thống ABS

+Sơ đồ

ở gần bánh xe, có nhiệm vụ nhận biết

về tốc độ góc của bánh xe trong quá

trình ôtô hoạt động và báo về cho bộ

xử lý trung tâm ECU ABS

+ Cảm biến tốc độ bánh xe gồm một

cuộn dây, một lõi từ tính(nam châm

vĩnh cửu

 * Cảm biến tốc độ bánh xe.

* Cảm biến giảm tốc

- Việc sử dụng cảm biến giảm tốc cho phép ABS đo trực tiếp sự giảm tốc của bánh 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.

+ Cảm biến giảm tốc bao gồm hai cặp đèn LED và phototransistor, một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu.

- Cảm biến giảm tốc đặt dọc

+ Cảm biến giảm tốc nhận biết mức độ giảm tốc độ bánh

xe và gửi các tín hiệu về ABS ECU.

- Cảm biến giảm tốc đặt dọc

+ Khi mức độ giảm tốc của xe thay đổi, đĩa xẻ rãnh lắc theo chiều dọc xe tương ứng với mức độ giảm tốc độ Các rãnh trên đĩa cắt ánh sáng từ đèn LED đến phototransistor và làm phototransistor đóng, mở

+ Người ta sử dụng 2 cặp đèn LED và phototransistor Tổ hợp tạo bởi các phototransistor này tắt và bật, chia mức độ giảm tốc làm 4 mức và gửi về ABS ECU dưới dạng tín hiệu

- Cảm biến giảm tốc đặt dọc

- Cảm biến gia tốc ngang

+ Cảm biến gia tốc ngang giúp tăng

khả năng ứng xử của xe khi phanh

trong lúc đang quay vòng

+ Cảm biến gia tốc ngang có nhiệm vụ xác định gia tốc ngang của

xe khi quay vòng và gởi tín hiệu về ECU

+ Trong quá trình quay vòng, các

bánh xe phía trong có xu hướng

nhấc lên khỏi mặt đất do lực ly tâm

+ Trong trường hợp này, 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.

- Cảm biến gia tốc ngang

* Bộ phận chấp hành

- Bộ chấp hành thủy lực có chức năng cung cấp một áp suất dầu tối

ưu đến khi các xylanh phanh bánh xe theo sự điều khiển của ABS ECU, tránh hiện tượng bị bó cứng bánh xe khi phanh

+ Van điện từ:

Van điện từ 2 vị trí Van điện từ 3 vị trí

+ Motor điện và bơm dầu:

Một bơm dầu kiểu piston được dẫn động bởi một motor điện,

có chức năng đưa ngược dầu từ bình tích áp về xylanh chính trong các chế độ giảm và giữ áp

Bơm được chia ra làm hai buồng làm việc độc lập thông qua hai piston trái và phải được điều khiển bằng cam lệch tâm Các van một chiều chỉ cho dòng dầu đi từ bơm về xylanh chính

+ Bình tích áp:

Chứa dầu hồi về từ xylanh phanh bánh xe, nhất thời làm giảm áp suất dầu ở xylanh phanh bánh xe

* ECU của ABS

- Khái quát chung về ECU :

+ Trên cơ sở tín hiệu từ các cảm biến tốc độ của các bánh xe, ABS

ECU biết được tốc độ góc của các bánh xe cũng như tốc độ xe.trong khi phanh mặc dù tốc độ góc của bánh xe giảm, mức độ giảm tốc sẽ thay đổi phụ thuộc vào cả tốc độ xe khi phanh và tình trạng mặt đường, như nhựa asphalt khô, mặt đường ướt

+ Nói khác đi, ECU đánh giá mức trượt giữa các bánh xe và mặt đường từ sự thay đổi tốc độ quay của bánh xe trong khi phanh

và điều khiển các van điện từ của bộ chấp hành của phanh theo 3 chế độ: giảm áp suất, giữ áp suất và tăng áp suất để điều khiển tối ưu tốc độ của các bánh xe

- Chức năng của ECU

+Điều khiển tốc độ xe

• ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ bánh xe từ bốn cảm biến tốc độ xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của mỗi bánh xe

• Khi đạp phanh, áp suất dầu tại mỗi xy lanh bánh xe bắt đầu tăng

và tốc độ mỗi bánh xe bắt đầu giảm Nếu có bất kì bánh xe nào sắp

bị bó cứng, ECU giảm áp suất dầu trong xi lanh bánh xe đó

Đồ thị các giai đoạn điều khiển

+ Chức năng kiểm tra ban đầu

ECU điều khiển các van điện từ và các môtơ bơm theo trình tự

để kiểm tra hệ thống điện của ABS Chức năng này hoạt động mỗi khi bật khoá điện sang vị trí ON và xe đang chạy ở tốc độ lớn hơn 6 km/h, với đèn phanh tắt OFF Nó chỉ hoạt động một lần sau mỗi khi khoá điện bật ON

+ Điều khiển các rơ le

 Điều khiển rơ le van điện từ

ECU bật rơle của van điện khi tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn:

Khóa điện bật, chức năng kiểm tra ban đầu đã hoàn thành Không tìm thấy hư hỏng trong quá trình chuẩn đoán (trừ mã 37) ECU tắt rơle van điện nếu một trong các điều kiện trên không được thỏa mãn

 Điều khiển rơ le mô tơ bơm

ECU bật rơle môtơ bơm khi tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn:

ABS đang hoạt động hay chức năng kiểm tra ban đầu đang được thực hiện Rơle van điện bật ECU tắt rơle môtơ nếu một trong các điều kiện trên không được thỏa mãn

Sơ đồ mạch điều khiển các rơ le

+ Chức năng chẩn đoán

 Nếu một sự cố xảy ra ở bất cứ một hệ thống nào trong các

hệ thống tín hiệu, đèn báo của ABS trong đồng hồ táp lô sẽ sáng lên báo cho người lái rằng một sự cố đã xảy ra Đồng thời các mã chẩn đoán hư hỏng được lưu giữ trong bộ nhớ Có thể đọc bằng cách nối máy chẩn đoán vào DLC3 để trực tiếp nối thông với ECU hoặc gây ra một đoản mạch giữa các cực TC và

CG của DLC3 và quan sát cách nhấp nháy của đèn báo ABS Bên cạnh chức năng chẩn đoán, ECU ABS còn có chức năng kiểm tra tín hiệu của cảm biến

+ Chức năng an toàn

 Nếu xảy ra hư hỏng trong hệ thống truyền tín hiệu đến ECU, dòng điện từ ECU đến bộ chấp hành bị ngắt Kết quả là hệ thống phanh hoạt động, trong khi ABS không hoạt động Do đó đảm bảo được các chức năng phanh bình thường

3.2 Nguyên lý hoạt dộng của hệ thống phanh ABS

* Khi phanh bình thường

Sơ đồ nguyên tắc hoạt động

- ABS không hoạt động trong

quá trình phanh bình thường và

ECU không gửi dòng điện đến

cuộn dây của van Do đó, van 3

vị trí bị ấn xuống bởi lò xo hồi

vị và cửa “A” vẫn mở trong khi

cửa “B” vẫn đóng

- Khi đạp phanh, áp suất dầu

trong xi lanhh phanh chính

tăng

- Dầu phanh chảy từ cửa “A” đến cửa “C” trong van điện 3 vị trí rồi tới

xi lanh bánh xe Dầu phanh không vào được bơm bởi van một chiều gắn trong mạch bơm

a ABS sử dụng van điện từ 3 vị trí

- Khi nhả chân phanh, dầu

phanh hồi về từ xi lanh bánh

xe về xi lanh chính qua cửa

C đến cửa A và van một

chiều số 3 trong van điện 3

vị trí

* Khi phanh bình thường

* Khi phanh gấp (ABS hoạt động):

- Chế độ giảm áp

Sơ đồ nguyên lý chế độ giảm áp

+ Khi một bánh xe gần bị bó

cứng, ECU gửi dòng điện 5A

đến cuộn dây của van điện, làm

sinh ra một lực từ mạnh Van 3

vị trí chuyển động lên phía trên,

cửa “A” đóng trong khi cửa “B”

mở Kết quả là, dầu phanh từ xi

lanh bánh xe qua cửa “C” tới

cửa “B” trong van điện 3 vị trí

này và chảy về bình dầu.

+ Cùng lúc đó, mô tơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU, dầu phanh được hồi trả về xi lanh phanh chính từ bình chứa Mặt khác cửa “A” đóng ngăn không cho dầu phanh từ xi lanh chính vào van điện 3 vị trí Kết quả

là, áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bó cứng Mức độ giảm áp suất dầu được điều chỉnh bằng cách lặp lại chế độ “ giảm áp” và “giữ”.

- Chế độ giữ

Sơ đồ nguyên lý chế độ giữ

+ Khi áp suất bên trong xi

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 xi lanh bánh xe

không đổi

+ Khi dòng điện cấp cho cuộn dây của van bị giảm từ 5A (ở chế độ giảm áp) xuống còn 2A (ở chế độ giữ), lực từ sinh ra trong cuộn dây cũng giảm Van điện 3 vị trí chuyển xuống vị trí giữa đóng cửa

A và B

- Chế độ tăng áp

Sơ đồ nguyên lý chế độ tăng áp

+ Khi tăng áp suất

trong xi lanh bánh xe

để tạo lực phanh lớn,

ECU ngắt dòng điện

cấp cho cuộn dây van

điện Vì vậy, cửa A của

van điện 3 vị trí mở, và

cửa B đóng

+ Nó cho phép dầu trong xi lanh phanh chính chảy qua cửa C trong van điện 3 vị trí đến xi llanh bánh xe Mức độ tăng áp suất dầu được điều khiển nhờ lặp lại các chế độ

“Tăng áp” và “Giữ”.

b ABS sử dụng 2 van 2 vị trí

- Sử dụng ABS hình thành bởi tổ hợp 2 van 2 vị trí cho mạch điều khiển đảm nhận chức năng tương tự như loại van 3 vị trí, tuy nhiên có nhiều ưu điểm nổi bật:

+ Một van 2 vị trí thực hiện chức năng đóng và mở đường dầu Tổ hợp 2 van 2 vị trí thực hiện dễ dàng các chức năng tăng áp, giữ áp và giảm áp của mạch điều chỉnh áp suất.

+ Mỗi van chỉ bao gồm 2 vị trí đối ngược nhau (ON, OFF), tương ứng với các trạng thái cấp và ngắt đường dầu qua một van khi con trượt di chuyển trong vỏ Mạch logic điều khiển này phù hợp với

hệ cấp tín hiệu ở hai mức, nâng cao độ tin cậy của hệ thống, rút ngắn khoảng thời gian chậm tác dụng

Sơ đồ nguyên lý chế độ phanh trước giới hạn điều chỉnh

- Nguyên lắc hoạt động:

+ Chế độ phanh trước giới hạn

điều chỉnh

 Khi phanh bình thường, tín

hiệu điều khiển không được

đưa vào ECU-ABS ECU-ABS

không cấp điện cho các van

điện từ A và van điện từ B, van

A mở, còn van B đóng

- Nguyên lắc hoạt động:

+ Chế độ giữ áp

 Nếu bánh xe bị phanh tới giới

hạn độ trượt cần điều chỉnh,

thông tin từ cảm biến về tốc độ

bánh xe gửi về ABS

ECU-ABS thực hiện duy trì áp suất

dầu bằng cách: chuyển tín hiệu

Sơ đồ nguyên lý chế độ giữ áp

- Nguyên tắc hoạt động:

+ Chế độ giữ áp

 Các cảm biến tốc độ quay của bánh xe tiếp nhận các tín hiệu này, chuyển về bộ vi xử lý (ECU-ABS) và ECU đưa ra các tín hiệu điều khiển các van điện từ thích hợp Quá trình giữ áp có thể duy trì với một khoảng thời gian dài hay ngắn tùy thuộc vào sự biến đổi độ trượt của bánh xe trên nền đường

+ Chế độ giảm áp

 Nếu gia tốc bánh xe đột ngột gia tăng

vượt quá giới hạn cho phép, mạch điều

chỉnh thực hiện giảm áp suất dầu bằng

cách: ECU chuyển tín hiệu đến van A và

ngắt mạch cấp dầu, chuyển tín hiệu đến

van B mở đường thoát dầu sang bình dự

trữ Áp suất dầu trong xilanh bánh xe và

mômen phanh giảm, giảm độ trượt của

chế độ giảm áp

+ Chế độ giảm áp

 Khi giảm áp suất dầu:

Nếu áp suất dầu sau van B

cao, dầu được chuyển vào bình

dự trữ và đẩy van một chiều

chảy vào bơm Bơm hút dầu

chuyển về bình tích năng ,

chuẩn bị đáp ứng điều kiện khi

cần thay đổi chế độ làm việc

tiếp sau

Nếu áp suất dầu sau van B

thấp, dầu chứa vào bình dự trữ Sơ đồ nguyên lý chế độ phanh

chế độ giảm áp