Bài giảng hệ thống phanh ABS trên ô tô

Chương trình là một phần của hệ thống VSC, được dùng để kiểmsoát khả năng ổn định hướng của ôtô khi phanh, khi đi trên đường vòng hay chuyểnđộng thẳng gặp ngoại lực ngẫu nhiên tác động 

HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN Ô TÔ

Anti lock Braking System

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN ÔTÔ CON

1 Hệ thống phanh ABS và các liên hợp:

Hệ thống ABS gọi theo các chữ viết tắt của tiếng Anh: “Anti Lock BrakeSystem” và được hiểu là thiết bị chống trượt lết bánh xe khi phanh Ngày nay thiết bịnày đã được tích hợp chức năng của ABS với khả năng chống trợt quay bánh xe chủđộng (Acceleration Slip Control: ASR), khả năng ổn định động học của ôtô (VehicleStability Control: VSC) khi sử dụng

Hệ thống ABS bắt đầu được bố trí ở tất cả các bánh xe vào năm 1971, chế tạohàng loạt năm 1978, sau đó hoàn thiện theo hướng điều khiển kỹ thuật số vào năm

1984 và từ sau năm 1992 một số quốc gia phát triển đã coi ABS là một hệ thốngphanh tiêu chuẩn bắt buộc của ôtô con

Hiện nay hệ thống ABS được tổ hợp từ các kết cấu: cơ khí, thủy lực, điện tử, với

kỹ thuật tự động điều chỉnh “Cơ – điện tử” dùng cho hệ thống phanh Trên cơ sở của

hệ thống ABS bố trí trên ôtô đã hình thành các liên hợp điều chỉnh khác nhằm hoànthiện tính chất động học và động lực học Tùy theo đặc điểm sử dụng và yêu cầu, hệthống ABS và các liên hợp điều chỉnh có mức độ phức tạp khác nhau

Mô tả về quá trình hoàn thiện và phát triển hệ thống phanh ABS và các liên hợptrên ôtô con có thể trình bày qua

hình 1.1

Hình 1.1: Quá trình hoàn

thiện và phát triển hệ thống phanh

ABS và các liên hợp trên ôtô con

Control) dùng để điều khiển lực kéo trên các bánh xe chủ động của ôtô

 ESP: Electronic Stability Program – Chương trình kiểm soát ổn định

động học của ôtô Chương trình là một phần của hệ thống VSC, được dùng để kiểmsoát khả năng ổn định hướng của ôtô khi phanh, khi đi trên đường vòng hay chuyểnđộng thẳng gặp ngoại lực ngẫu nhiên tác động

 SBC: Sensoelectric Braking Control – Hệ thống phanh thủy lực điện tử,

được bố trí theo sự mở rộng kiểm soát nhờ các cảm biến và chương trình điều khiểnthích hợp của ôtô con

 EHB: Electrohydraulic brake – Hệ thống phanh thủy lực điện tử là một

phân khúc của hệ thống phanh điện tử có sự hỗ trợ của hệ thống thủy lực

 BBW: Brake – By – Wirre – Hệ thống phanh điện là một phân khúc của

Nội dung kỹ thuật của các hệ thống này sẽ được lần lượt trình bày tiếp sau.

2 Mục đích cơ bản của việc bố trí thiết bị ABS trên ôtô:

Khả năng điều khiển ôtô nói chung và trong trạng thái phanh nói riêng bị giớihạn bởi giá trị các lực truyền giữa bánh xe và mặt đường Giải quyết hoàn thiện chấtlượng lực truyền này trong các trạng thái mặt đường và điều khiển khác nhau là mộtnhiệm vụ được thực hiện bởi ABS và các liên hợp Phương pháp được lựa chọn trongkết cấu là sử dụng các tổ hợp tự động điều chỉnh cơ điện tử (Mechatronic) trên cơ sởcủa hệ thống phanh ôtô

Hệ thống ABS được sử dụng để duy trì khả năng không bó cứng bánh xe trongcác trạng thái phanh ngặt với các mục đích:

- Giữ ổn định hướng chuyển động của xe khi phanh trên đường vòng, hay trênđường có trạng thái khác nhau Với ôtô không bố trí ABS các bánh xe có thể bị khóacứng và gây xoay thân xe Với ôtô bố trí ABS khi phanh ôtô sẽ chuyển động ổn địnhđến khi nào dừng lại, kể cả khi hoạt động trên đường cong, hoặc trên nền đường cótrạng thái khác nhau

- Duy trì khả năng điều khiển ôtô bằng vành lái

- Tạo điều kiện rút ngắn quãng đường phanh đặc biệt khi sử dụng ở đường tốt,vận tốc cao

II CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ABS

1 Độ trượt dọc của bánh xe khi phanh:

Lực dọc (lực phanh hay lực kéo) trên bề mặt đường của các

bánh xe liên quan trực tiếp bởi trọng lượng (tải trọng thẳng đứng) và

hệ số bám của bánh xe với nền đường Hệ số bám phụ thuộc vào

nhiều yếu tố: chất lượng bề mặt đường, tính chất của lớp phủ bề mặt,

loại lốp xe, nhưng trước hết phụ thuộc rất lớn vào độ trượt của bánh

xe Nếu hệ số bám lớn sẽ cho phép bánh xe tiếp nhận lực dọc lớn, và

ngược lại

Độ trượt của bánh xe được gắn liền với khái niệm: nếu bánh xe

lăn tự do không chịu tải trọng thẳng đứng, độ trượt bằng không, khi

bánh xe bị phanh bó cứng trên nền đường độ trượt sẽ bằng 100% Để

đạt được hệ số bám cao khi phanh cần thiết khảo sát mối quan hệ của

hệ số bám j với độ trượt lx của bánh xe Quan hệ vật lý này được biểu

diễn trên hình 1.2 Qui luật như vậy cũng gần giống giữa bánh xe bị

phanh và bánh xe chủ động Ở đây chỉ nêu lên trong trường hợp bánh xe bị phanh

Sự trượt dọc của bánh xe gắn liền với sự biến dạng theo chu vi lốp Các lớp ởvùng tiếp xúc bị biến dạng, gây nên dịch chuyển tương đối với nền, và được xác địnhbằng độ trượt Lamdax

Đánh giá sự trượt dọc của bánh xe nhờ độ trượt Lamdax và được định nghĩatrong trường hợp bánh xe bị phanh:

Trong đó: v là vận tốc dịch dọc của bánh xe tại vết tiếp xúc, w.rd là vận tốc dịchdọc của bánh xe do sự quay của bánh xe gây nên tại vết tiếp xúc.

Như vậy sự trượt của bánh xe với nền xuất hiện kể cả khi bánh xe chịu lực dọcnhỏ Nếu càng gia tăng lực dọc (ở đây là lực phanh) sự trượt xảy ra càng lớn Khi lựcdọc vượt quá giá trị của lực bám giới hạn, sự trượt hoàn toàn xảy ra

Mối quan hệ giữa hệ số bám dọc jx với độ trượt lx khi phanh được thực nghiệmtrên các loại mặt đường: bêtông khô (1), afan ướt (2), nền tuyết (3), nền băng (4) mô

tả trên hình 1.3 Trong thực nghiệm hệ số bám dọc lx được định nghĩa bằng tỷ số giữalực dọc (lực phanh) với tải trọng đặt lên bánh xe

Quá trình diễn biến hệ số bám dọc jx theo độ trượt l xảy ra ở dạng đường conglồi Trong trạng thái phanh nhẹ nhằm giảm vận tốc ôtô, giá trị độ trượt thấp Nếu càngtăng lực phanh, độ trượt cũng sẽ tăng, hệ số bám tăng tới một giá trị lớn nhất (điểmđỉnh – B của hình 1.4) và bắt đầu suy giảm Sự suy giảm hệ số bám sẽ không chophép tăng khả năng tiếp nhận lực dọc và bánh xe dẫn tới bị bó cứng Như vậy đồ thịquan hệ trên chia ra làm hai vùng: vùng ổn định và vùng mất ổn định

Trong các cấu trúc ABS giá trị được lựa chọn trong khoảng 10% đến 30%, vàgọi là vùng điều chỉnh tối ưu tương ứng trên hình 1.4 và A, B, C Tuy nhiên, qui luậtcủa hệ số bám và độ trượt trên các loại mặt đường khác nhau bị thay đổi, do vậy cầnthiết bổ sung thông số gia tốc góc bánh xe

Trên các ôtô ngày nay sử dụng cả hai thông số gia tốc phanh (a) và độ trượt (l)của bánh xe làm thông số ngưỡng điều chỉnh thay đổi áp suất phanh của bánh xe,đồng thời sử dụng chế độ điều chỉnh mức thấp với mục đích đảm bảo khả năng quản

lý độ trượt ở vùng ổn định

2 Quan hệ vật lý của bám dọc, bám ngang với độ trượt ở bánh xe:

Trong thực tiễn, bánh xe đồng thời thực hiện khả năng truyền lực dọc và lực bên,

đồ thị quan hệ của lực dọc, lực bên với hệ số bám như trên hình 1.5 Khi bánh xe biếndạng chịu lực bên, còn kèm theo sự xuất hiện góc lệch bên a ở các bánh xe

Qui luật biến đổi của jy với độ trượt bánh xe Lamdax

- Hệ số jy sẽ đạt giá trị cực đại khi lamdax = 0, sau đó sẽ giảm dần và đạt đến giátrị thấp nhất tương ứng với trạng thái bị bó cứng bánh xe hoàn toàn Điều này cónghĩa: khi bánh xe dẫn hướng bị bó cứng, khả năng điều khiển hướng ôtô bằng vànhlái sẽ không còn hiệu quả.

- Trạng thái tối ưu cho phép để đạt được khả năng

tiếp nhận lực dọc và lực bên lớn (cả jx và jy đạt giá trị

cao), cần thiết hạn chế giá trị độ trượt dọc của bánh xe

trong vùng l0 = (10 + 30)% và hệ thống ABS sẽ điều

chỉnh độ trượt nằm trong vùng tối ưu đó

- Khi xem xét bánh xe đàn hồi có mặt của góc lệch

bên anpha, giá trị Fix, Fiy sẽ giảm khi góc lệch tăng lên,

khả năng ổn định của ôtô sẽ kém hơn

Giá trị độ trượt tối ưu l0 = (10 + 30)% là vùng tối

ưu mà hệ thống phanh có thiết bị ABS cần đạt được

Vùng tối ưu này được ứng dụng thực tế trên ôtô thông

qua các thực nghiệm đối với từng loại ôtô và cấu

trúc ABS, bố trí trên xe

3 Sự quay thân xe:

Sự quay thân xe khi phanh gây nên lệch

hướng chuyển động của ôtô và làm khó khăn cho

việc kiểm soát quĩ đạo chuyển động của ôtô bằng

vành lái Tuy nhiên, sự quay thân xe xuất hiện trên

cầu trước và xuất hiện trên cầu sau sẽ ảnh hưởng

khác nhau đến quá trình phanh

Sự quay thân xe xảy ra trên cầu trước:

Mô tả hiện tượng này trên ôtô có cầu trước điều khiển độc lập trên hình: 1.6 Mômen gây quay thân xe Mz được xác định theo biểu thức:

Mz = (Pp1 – Pp2+) B

Pp1 và Pp2 là lực phanh sinh ra trên các bánh xe trái và phải

B: chiều rộng của hai vết lốp

Như vậy sự quay thân xe còn chịu ảnh hưởng của trọng lượng toàn bộ ôtô (thôngqua Jz) và chiều rộng của ôtô B

Sự quay thân xe xảy ra trên cầu trước, người lái còn có khả năng kịp thời điềuchỉnh vành lái, lấy lại quĩ đạo chuyển động của ôtô

Sự quay thân xe xảy ra trên cầu sau:

Sự quay thân xe xảy ra trên cầu sau ảnh hưởng nhiều tới khả năng giữ quĩ đạochuyển động của ôtô, chỉ có các lái xe có kinh nghiệm mới có khả năng hiệu chỉnhvành lái trong trường hợp này

Hạn chế khả năng quay thân xe do cầu sau sẽ đảm bảo hiệu quả ổn định hướngchuyển động khi phanh, mặc dù phải chấp nhận yếu tố giảm khả năng tận dụng trọnglượng bám Do vậy trên các bánh xe cầu sau có bổ sung bộ điều chỉnh cân bằng ápsuất dầu phanh tới các bánh xe của cầu sau

4 Nguyên lý chung của một mạch điều khiển phanh ABS:

Hệ thống phanh của ABS được bố trí cho dẫn động phanh thủy lực và dẫn độngphanh khí nén với các nguyên lý tổng quát như nhau.

ABS trong hệ thống phanh thủy lực là một hệ

thống tự động điều chỉnh áp suất dầu đưa vào xy

lanh bánh xe sao cho phù hợp với chế độ lăn của

bánh xe nhằm loại trừ khả năng trượt lết của bánh xe

khi phanh

Một mạch điều khiển phanh ABS cho một bánh

xe bao gồm: xy lanh chính 4, xy lanh bánh xe 2, cơ

cấu phanh (giống như mạch bố trí phanh thông

thường), và bố trí thêm: bộ điều khiển điện tử 5

(ECU); cảm biến đo tốc độ góc bánh xe 1 (Sensor),

van thủy lực điện từ 3 điều chỉnh áp lực dầu phanh (Actuator) Sơ đồ một mạch điềukhiển trình bày trên hình 1.7

Cảm biến tốc độ bánh xe 1 có chức năng xác định tốc độ quay của bánh xe, làmviệc như một bộ đếm số vòng quay, tín hiệu của bộ cảm biến tốc độ được đưa về bộđiều khiển điện tử (tín hiệu vào ECU – ABS)

Bộ điều khiển điện tử 5 làm việc như một máy tính nhỏ theo chương trình đặtsẵn Tín hiệu điều khiển van điện tử (output signal) phụ thuộc vào tín hiệu của cảmbiến (input signal) và chương trình vi xử lý, xác định chế độ làm việc của bánh xe(theo độ trượt), đưa ra tín hiệu điều khiển van điều khiển (cơ cấu thừa hành), thiết lậpchế độ điều chỉnh áp suất dầu phanh ở bánh xe

Van điều chỉnh áp suất 3 (hay môdun điều khiển áp lực phanh), là cơ cấu thừahành của ABS (Actuator) Nhiệm vụ của nó là tạo nên sự đóng, mở đường dầu từ xylanh chính đến xy lanh bánh xe tùy thuộc vào tín hiệu điều khiển của ECU – ABS.Cấu trúc của van điều chỉnh áp suất là các van con trượt thủy lực được điều khiểnbằng điện tử Sự thay đổi áp suất trong xy lanh bánh xe tạo nên sự thay đổi mômenphanh bánh xe tiến hành phanh hay nhả phanh

Ngoài ra trong ABS còn có nguồn bổ sung năng lượng như: bình dự trữ dầu ápsuất thấp, bơm cầu, bình tích năng giảm xung, van an toàn hệ thống

Nguyên lý làm việc cơ bản của ABS như sau:

Khi bắt đầu phanh, bánh xe quay với tốc độ quay giảm dần, nếu bánh xe đạt tớigiá trị gần bó cứng, tín hiệu của cảm biến chuyển về bộ điều khiển trung tâm ECU-

ABS lựa chọn chế độ, đưa ra tín hiệu điều khiển van điều chỉnh áp suất (giữ hay cắt

đường dầu từ xy lanh chính tới xy lanh bánh xe), lực phanh ở cơ cấu phanh không

tăng được nữa, bánh xe có xu hướng lăn với tốc độ cao lên, tín hiệu từ cảm biến lạiđưa về ECU-ABS ECU-ABS cung cấp lệnh điều khiển cụm van thủy lực điện từ,giảm áp lực phanh, sao cho bánh xe không bó cứng

Nếu vận tốc góc của bánh xe lại tăng cao, cảm biến tiếp nhận thông tin này đưa

về bộ điều khiển điện tử và lại tăng tiếp áp lực điều khiển, nhờ đó bánh xe lại bịphanh và giảm tốc độ quay tới khi gần bó cứng Quá trình xảy ra được lặp lại theo chu

kỳ liên tục, tới khi bánh xe dừng hẳn Cứ như vậy, hệ thống điện tử kiểm soát chế độlăn có trượt của bánh xe, trong lúc vị trí bàn đạp phanh không thay đổi

Một chu kỳ điều khiển thực hiện khoảng chừng 1/10 s, do vậy ABS làm việc rấthiệu quả, giúp cho bánh xe luôn nằm trong trạng thái phanh với độ trượt tối ưu, tránhđược hiện tượng bó cứng bánh xe Quá trình này có thể coi như sự nhấp phanh liêntục của người lái khi phanh, nhưng mức độ chuẩn xác cao hơn và tần số lớn hơn nhiều

so với người lái xe có kinh nghiệm

Trong kết cấu thực tế hệ thống được tổ hợp là nhiều mạch (kênh) điều khiểnkhác nhau cho từng bánh xe hay một số bánh xe Để giữ cho các bánh xe làm việc ởvùng có hệ số trượt l0 với lực phanh tối ưu và không xảy ra sự khóa cứng các bánh xecần phải điều chỉnh áp suất dầu dẫn đến cơ cấu phanh

5 Kiểm soát độ trượt bánh xe:

Việc điều chỉnh được thực hiện nhờ các thông số sau:

- Theo giá trị độ trượt cho trước;

- Theo gia tốc góc của các bánh xe bị phanh;

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

Trong thực tế việc xác định trực tiếp độ trượt rất khó khăn, đặc biệt là khi phanhgấp trên nền trơn, giá trị độ trượt nhanh chóng vượt quá giới hạn độ trượt tối ưu, bộECU của ABS sẽ tính toán thông qua các giá trị khác như: vận tốc góc, gia tốc góccủa bánh xe và gia tốc dài của xe

Các hệ thống ABS ngày nay sử dụng cảm biến đo vận tốc bánh xe theo thời gian

và xác lập các mối quan hệ say đây trong ECU: vận tốc tức thời của bánh xe, gia tốcgóc của bánh xe, độ trượt bánh

xe

Mô tả quá trình kiểm soát

độ trượt theo gia tốc trình bày

trên hình 1.8

Phương pháp quản lý độ

trượt của bánh xe trên cơ sở các

tín hiệu tiếp nhận từ cảm biến

Tại giá trị vận tốc bánh xe, thực hiện chế độ điều chỉnh, tốc độ bánh xe được ghinhận là tốc độ đại diện vdd và dùng để kiểm soát giá trị vận tốc giới hạn theo độ trượtv(l1) Quá trình thay đổi Vdd bám sát quá trình biến đổi vận tốc ôtô, cho tới khi giá trị

Vk = Vdd, Vdd lại lấy theo Vk Điều này đảm bảo độ trượt nằm sát vùng tối ưu l0

Khi nhả phanh, bánh xe đạt được gia tốc dương, giá trị giới hạn +a thường thấphơn giá trị tuyệt đối của -a, nhằm hạn chế sự tăng gia tốc góc lớn Giá trị giới hạn +adùng để điều khiển chuyển chế độ giữ áp hay giảm áp sang chế độ tăng áp.

III CÁC SƠ ĐỒ BỐ TRÍ ABS TRÊN ÔTÔ CON NGÀY NAY

1 Các loại dẫn động phanh thủy lực:

Ngày nay trên ôtô con chỉ cho phép chế tạo dẫn động phanh hai dòng, xy lanh

“tăngđem” với các sơ đồ kết cấu dẫn động phanh cơ bản sau

- Bố trí dẫn động độc lập cho từng cầu (kiểu T);

- Bố trí dẫn động chéo (kiểu K)

Trên cơ sở của hai dạng, hình thành các cấu trúc ABS khác nhau, với việc bốtrí cụm van điều chỉnh áp suất đặt trên các mạch dẫn động phanh khác nhau Tùythuộc vào mức độ phức tạp yêu cầu các cấu trúc ABS sẽ có các kết cấu bố trí khácnhau

2 Các cấu trúc điều khiển hệ thống ABS:

Trong các chương trình thiết lập của ECU-ABS, các môđun điều khiển ápsuất có liên quan trong hệ thống với nhau Tùy thuộc vào loại cảm biến, thiết lậpchương trình điều khiển có thể phân chia ra một số nguyên tắc điều khiển khác nhau:điều khiển theo điều kiện bám thấp “SL”, điều khiển độc lập từng bánh xe “IR”, điềukhiển độc lập cải biên “IRM”

Các khái niệm điều khiển này gắn liền với khả năng đảm bảo hiệu quả phanh

và tránh quay thân xe khi phanh như đã trình bày

Hiệu quả làm việc của hệ thống phanh ABS phụ thuộc vào sự làm việc của tất

cả các bánh xe, trước hết phụ thuộc vào các cấu trúc bố trí ABS trên các mạch dẫnđộng phanh cơ bản của ôtô Các mạch dẫn động phanh có điều chỉnh áp suất trong hệthống ABS phụ thuộc vào

kết cấu dẫn động phanh

cơ sở, yêu cầu của

phương pháp điều chỉnh

áp suất đối với các bánh

xe và số lượng kênh điều

Tuy nhiên, khi đi trên nền đường có hệ số bám khác nhau, lực phanh sinh rakhông bằng nhau giữa bánh xe trái và phải, sẽ xuất hiện mômen quay thân xe xungquanh trục đứng lớn, các lực bên ở các bánh xe khác nhau nhiều Việc xuất hiện lựcbên đồng thời xảy ra góc lệch bên bánh xe, kết quả có thể làm xấu ổn định hướngchuyển động.

Trong sơ đồ cho phép ứng dụng với các phương pháp bố trí truyền lực với kýhiệu được ghi:

- Động cơ đặt trước, cầu trước chủ động (Front engine, Front drive – FF);

- Động cơ đặt trước, có cầu sau chủ động (Front engine, Rear drive – FR)

Với cấu trúc FF, trọng lượng xe được đặt lớn hơn ở trên các cấu trước, khi phanhtải trọng của xe tăng ở phía trước và tải trọng phanh bố trí cho cầu trước chiến khoảng70% lực phanh của toàn xe Điều này có nghĩa rằng: hầu hết năng lượng phanh tậptrung trên cầu trước và cần đạt đến giá trị hệ số bám dọc lớn nhất khi ABS hoạt động,

do vậy trên các bánh xe cầu trước sử dụng điều khiển độc lập là cần thiết

Loại ABS điều khiển riêng rẽ ở trên tuy không hoàn toàn tối ưu về tính ổn địnhhướng khi phanh, nhưng được sử dụng với các hệ thống có ABS và liên hợp điềukhiển (sẽ trình bày ở các phần sau)

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

Loại có 4

cảm biến – 3 kênh

điều khiển được sử

dụng phổ biến trên

xe có ABS đơn giản

với 3 cấu trúc như

Cấu trúc (1+2): Các bánh xe cầu trước sử dụng hai cảm biến riêng nhưng có

một van điều khiển chung, làm việc theo “điều khiển SL”, các bánh xe của cầu sauđiều khiển độc lập “IR”

trước được điều khiển độc lập

cải biên (IRM” Khi phanh trên

nền đường có hệ số bám khác

nhau, các bánh xe được điều

khiển độc lập đảm bảo khả năng tiêu hao lớn động năng của ôtô, mặt khác do sự tăngtải nên mômen phanh tại bánh xe cầu trước có hệ số bám cao tăng chậm, giúp chongười lái có đủ thời gian để điều khiển các bánh xe dẫn hướng phù hợp với sự điềuchỉnh trên vành lái Cầu sau chủ động có một cảm biến đặt ở truyền lực chính, cònvan điều chỉnh bố trí trước khi chia đường dầu ra các bánh

Cấu trúc (1+2) dùng trên xe có cấu trúc FF Một van và một cảm biến đặt ở cầu

trước, hai cảm biến và hai van điều khiển đặt ở hai bánh xe sau (bộ điều khiển độc lậpIR)

Cấu trúc hình thành khả năng điều khiển cân đối lực phanh tại hai bánh xe cầutrước khi chuyển động với vận tốc cao, trên đường tốt Sự gia tăng tải trọng thẳngđứng trên cầu trước cho phép hạn chế khả năng bó cứng các bánh xe cầu trước và tậndụng tối đa lực bám để tăng lực phanh, tiêu hao động năng ôtô khi phanh gấp

c Cấu trúc ABS đối với dẫn động phanh kiểu dẫn động “K”:

Hai sơ đồ sử dụng được trình bày trên hình 2.4

Bộ điều khiển độc lập “IRM/IR” – 4 kênh điều khiển 4 cảm biến bố trí chéo,bánh xe phía trước điều khiển độc

lập cải biên “IRM”, các bánh phía

sau bố trí độc lập “IR” Bộ điều

khiển dạng 2+2 đặt chéo

“IRM/IR” đảm bảo người lái xe dễ

dàng điều khiển trong tình huống

phanh cần thiết Sơ đồ (2+2) này

được sử dụng nhiều trên các loại

xe có ABS và liên hợp TRC, VSC

Loại 2 cảm biến 2 kênh

điều khiển bố trí trên cầu sau, thực

hiện “điều khiển IR”, được sử

dụng trên xe loại FF có giá thành

rẻ Cũng như các cấu trúc tương

tự, cấu trúc này không có khả

năng rút ngắn quãng đường phanh

khi phanh gấp (thậm chí còn gia tăng quãng đường phanh do việc hạn chế lực phanhtrên cầu sau và ảnh hưởng xấu đến khả năng ổn định hướng).

Các cấu trúc theo sơ đồ 2 kênh, 1 kênh ngày nay không bố trí trên ôtô connữa, kể cả cho dạng bố trí dẫn động phanh kiểu K và kiểu T

3 Sơ đồ tổng quát của ABS:

- Mỗi kênh sử dụng 1 van 3 vị trí (môđun 3 vị trí)

- Mỗi kênh sử dụng 2 van 2 vị trí (môđun gồm 2 van 2 vị trí)

4 Cấu trúc, nguyên lý làm việc một môđun 3 vị trí:

Toàn bộ các cụm van được bố trí trong block thủy lực Tách riêng một mạchđiều khiển của van 3 vị trí được mô tả trên hình 2.6a

Môđun (3a) là cụm van thủy lực điện từ 3 vị trí, đặt nằm giữa xy lanh chính (4)

và xy lanh bánh xe (2) Môđun làm việc gắn liền với bơm và van điều tiết áp suất(3c), bầu tích năng (3b) Môtơ bơm có nhiệm vụ cung cấp dầu có áp suất cao (120 –

khiển của ECU-ABS Mạch thủy lực của bơm dầu nối song song với mạch thủy lựcđiều khiển xy lanh bánh xe và cung cấp dầu hay chuyển dầu qua hai van một chiều.Bầu tích năng bố trí song song với bơm làm nhiệm vụ ổn áp đường dầu trong quátrình điều khiển và là nơi tích trữ năng lượng khi xy lanh bánh xe giảm áp Điện ápđiều khiển cuộn dây ở 3 mức (0; 2; 5A).

Cụm van (3a) bao gồm: cuộn dây điện (4) bố trí trong vỏ của cụm van, cuộn dây

4 tạo nên từ trường khi cho dòng điện đi qua, lõi thép từ (5) đặt trong cuộn dây có khảnăng di chuyển theo cường độ từ trường tạo ra, lõi thép từ luôn chịu tác động của lò

xo định vị các van A, van B bố trí nằm trong lõi thép từ, liên kết với nhau thông quacác lò xo nhỏ Van A có nhiệm vụ đóng mở mạch cấp dầu cho xy lanh bánh xe, van B

có nhiệm vụ đóng mở mạch thoát dầu sang bình tích dầu (3b) Trong lõi thép từ cómột cửa dầu C cấp dầu thông qua lõi thép (2)

Các trạng thái điều khiển cho một bánh xe bao gồm: chế độ phanh trước điềuchỉnh, chế độ giữ áp, chế độ giảm áp, chế độ tăng áp trở lại

a Chế độ phanh trước điều chỉnh (phanh bình thường):

Ở trạng thái phanh bình thường (hình 2.6a) khi bánh xe được phanh chưa tới giớihạn của độ trượt tối ưu ECU-ABS không gửi dòng điện đến cuộn dây của các vanđiện Do vậy các cuộn dây chưa bị điều khiển Khi đó lõi thép 5 bị đẩy xuống dưới tácdụng lò xo nén, van A mở, van B đóng Khi tác động lên bàn đạp phanh, dầu có ápsuất từ xilanh phanh chính (7) qua van A đến cửa C và đưa tới xilanh bánh xe (2) thựchiện tăng áp phanh bánh xe Dầu phanh không đi qua bơm bởi van một chiều đóngkín Bơm không hoạt động

Khi thôi phanh, dầu hồi từ xilanh bánh xe (2) về xilanh phanh chính (7) thôngqua cửa C và van A Lúc này môđun đóng vai trò như đường thông dẫn dầu

Khi xe chuyển động với tốc độ cao, thực hiện phanh với cường độ phanh lớnhơn, ECU-ABS được đưa vào hoạt động, quá trình tăng áp xảy ra theo mạch bìnhthường Bơm làm việc ở chế độ không tải Nếu bất kỳ bánh xe nào có độ trượt giatăng tới giới hạn trượt trong khoảng định sẵn (thông qua ECU-ABS) van thủy lực điện

từ sẽ được điều khiển giữ áp suất dầu phanh tác dụng lên xilanh của bánh xe đó

b. Chế độ giữ áp (hình 2.6b):

Khi áp suất bên trong xilanh công tác tăng, cảm biến độ thu nhận thông tin về tốc

độ bánh xe đạt giá trị mong muốn ECU-ABS cấp dòng điện 2A đến cuộn dây vanđiện từ để điều khiển van giữ áp suất dầu không đổi đến xilanh công tác

Điện áp của cuộn dây do ECU-ABS ở mức 2A, lực điện từ sinh ra trong cuộndây giữ lõi thép ở vị trí giữa, đóng van A, van B chưa được mở (vẫn đóng) Van Ađóng giúp cho mạch dẫn động dầu ngăn cách giữa xilanh chính và xilanh bánh xe.Cửa C sẽ không chịu ảnh hưởng của áp suất dầu từ xilanh chính do van A đóng Ápsuất dầu trong xilanh bánh xe không gia tăng được nữa

Chế độ giữ áp cũng được thực hiện như thế khi bánh xe đang nằm trong giới hạn

độ trượt định sẵn do quá trình giảm áp gây nên

c Chế độ giảm áp (hình 2.6c):

Khi một bánh xe có xu hướng bị tăng độ trượt vượt quá giới hạn định trước,ECU-ABS sẽ cấp tín hiệu dòng điện 5A đến cuộn dây Lực điện từ sinh ra trong cuộndây giữ lõi thép ở vị trí trên cùng, đóng van A, van B được mở Van A đóng giúp chomạch dẫn động

Van điện từ ở vị trí này cho tới khi bánh xe chuyển động tới giá trị độ trượt chophép Tiếp theo van điện từ quay trở lại chế độ “giữ áp” hay “tăng áp” tùy thuộc theotín hiệu nhận được từ bánh xe, và chu kỳ điều khiển lại lặp lại

d Chế độ tăng áp trở lại:

Khi độ trượt giảm nhỏ cần tăng áp trong xilanh công tác để tạo nên lực phanhlớn ECU ngắt dòng điện cấp cho van điện Lực từ trường không còn, nhờ lực hồi vịcủa lò xo mà van phía trên dịch chuyển xuống mở van A, van B đóng Dầu từ xilanhchính chảy qua cửa C đến xilanh công tác, thực hiện gia tăng áp suất, mômen trênbánh xe Mức độ tăng áp được điều khiển nhờ lặp lại chế độ tăng áp và giữ áp Môtơbơm hoạt động Đồng thời sự tăng hay giảm áp suất chất lỏng có thể xảy ra liên tục

bằng phương pháp tương tự mà không bị xảy ra mạch động trong điều khiển Sơ đồ ởtrạng thái như trên hình 2.6a.

4 Sơ đồ tổng quát hệ thống ABS sử dụng 3 van 3 vị trí (kiểu T):

Sơ đồ hệ thống phanh ABS chỉ ra trên (hình 2.7) có bộ điều hòa áp suất (đặtngay sau xilanh chính) cho hai dòng dẫn động Cảm biến gia tốc dọc có thể bố trí haykhông trên một số xe 2WD

Các nhà sản xuất chế tạo theo tiêu chuẩn, nhằm giảm thiểu sự phức tạp trongcông nghệ

Các van thủy lực điện từ ngày nay trên ôtô con đều bố trí trong một khối (block)thủy lực Khối này đặt gọn bên cạnh (hay đặt tách rời) với ECU-ABS Như vậy cả haivan được làm việc trên cơ sở tín hiệu điện của ECU-ABS, ở mỗi van có hai vị trítương ứng với trạng thái tín hiệu cấp: ON, OFF Tổ hợp các trạng thái mạch điềukhiển thực hiện chức năng tăng áp, giữ áp, giảm áp (tương tự như môđun điều khiểncủa loại van 3 vị trí)

Hệ thống thuộc hệ thống phanh ABS tiêu chuẩn với 3 hay 4 cảm biến tốc độ và 3kênh điều chỉnh (2+1), với kiểu bố trí dẫn động phanh T Một kênh điều chỉnh cho haibánh xe sau đảm bảo hạn chế sự khác nhau của lực phanh trên cầu sau Hai kênh bốtrí trên cầu trước độc lập (IRM) cho phép sử dụng tối đa lực bám của các bánh xe cầutrước và tăng khả năng điều khiển hướng chuyển động của bánh xe dẫn hướng

Việc sử dụng bộ điều hòa áp suất giữa hai dòng dẫn động cho phép đảm bảocung cấp đủ lớn lượng dầu cho hai bánh xe cầu sau mà không gây nên sự thay đổi áp

hệ thống, rút ngắn khoảng thời gian chậm tác dụng và nâng cao tần số điều khiển Cấu

5 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của một modun 2 van 2 vị trí:

Ngày nay trên ôtô con phần lớn chuyển sang sử dụng cấu trúc mô đun điều chính ápsuất dạng 2 van 2 vị trí Cấu trúc của van 2 vị trí khác với van 3 vị trí Sơ đồ cấu tạocủa các van dùng trong các tài liệu kỹ thuật hiện nay trình bày trên hình 2.8

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

- Hệ thống ABS có nhiều khả năng tổ hợp với các tính năng khác (BAS, TRC,

…), bằng cách gia tăng thêm số lượng môđun điều chỉnh

Khi phanh xe, áp suất dầu được cung cấp bởi xilanh chính tăngđem đi qua vandầu (A) đến từ xilanh bánh xe và một phần được cấp

cho bầu tích năng qua một van tiết lưu

a Chế độ phanh trước giới hạn điều chỉnh:

Khi phanh bình thường (hình 2.9a), 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

Dầu từ xilanh chính qua van A truyền trực tiếp tới

xilanh bánh xe, van B ngắt đường dầu về bơm, thực

hiện đưa dầu tăng áp đến bánh xe, tạo sự phanh

trước giới hạn điều chỉnh ở cơ cấu phanh Bánh xe

đang lăn trơn trên đường được phanh bởi cơ cấu

phanh và xuất hiện sự trượt lết bánh xe trên nền

đường với độ trượt tăng dần theo sự gia tăng của áp

suất dầu trong xilanh bánh xe Độ trượt bánh xe trên

nền đường tăng dần tới giới hạn cần thiết phải điều

chỉnh, ECU-ABS xuất tín hiệu điện, van A chuyển

sang chế độ đóng, ngắt dầu cấp tới xilanh, kết thúc

chế độ tăng áp, chuyển sang chế độ giữ áp

b Chế độ giữ áp (hình 2.9b):

Nếu bánh xe bị phanh tới giới hạn độ trượt cần

điều chỉnh (gia tốc phanh hoặc độ trượt giới hạn),

thông tin từ cảm biến về tốc độ bánh xe gửi về

ECU-ABS ECU-ABS thực hiện duy trì áp suất dầu bằng cách: chuyển tín hiệu đến van A

và ngắt mạch cấp dầu, trong lúc van B vẫn đóng kín đường thoát dầu Áp suất dầutrong xilanh bánh xe không thay đổi tạo nên chế độ giữ áp suất dầu Mômen phanhkhông tăng được, duy trì độ trượt của bánh xe

Trong thực tế quan hệ lăn của bánh xe trên đường liên tục biến đổi, độ trượt bánh

xe cũng thay đổi và dẫn tới các trạng thái:

- Nếu độ trượt giảm nhỏ hơn độ trượt giới hạn, mạch điều khiển cần chuyển vềchế độ tăng áp suất dầu trong xilanh phanh bánh

- Nếu độ trượt tăng cao hơn độ trượt giới hạn, mạch điều khiển cần chuyển về chế

độ giảm áp suất dầu trong xilanh phanh bánh

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

c Chế độ giảm áp (hình 2.9c):

Nếu độ trượt (hoặc 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-ABS

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 (7) Áp suất dầu trong xilanh bánh xe và

mômen phanh giảm, giảm độ trượt của bánh xe với

nền.Khi giảm áp suất dầu:

- Nếu áp suất dầu sau van B cao, dầu được

chuyển vào bình dự trữ (7) và đẩy van một chiều chảy

vào bơm Bơm hút dầu chuyển về bình tích năng (4),

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

d Chế độ tăng áp trở lại:

Nếu độ trượt của bánh xe đột ngột giảm quá giới hạn tối ưu cho phép, thông tintốc độ bánh xe từ cảm biến gửi về ECU-ABS, ECU-ABS thực hiện tăng áp suất dầubằng cách: cắt tín hiệu đến van A và đóng mạch cấp dầu, cắt tín hiệu đến van B ngắtđường thoát dầu sang bình dự trữ Chế độ làm việc của mạch điều chỉnh áp suất thựchiện như trên hình 2.9a Áp suất dầu trong xilanh bánh xe được tăng dần, mômenphanh trong cơ cấu phanh tăng, độ trượt lại tăng tới giới hạn yêu cầu

Sự tăng áp trong trạng thái điều chỉnh này của mạch ABS không có sự gia tăng

áp lực từ bàn đạp phanh, mà thực hiện cấp năng lượng (qua áp suất dầu) từ bơm dầu.Nhờ tác dụng cấp năng lượng từ bơm dầu thông qua bình tích năng nên người láikhông cảm thấy sự thay đổi lực trên bàn đạp

Trong suốt quá trình điều chỉnh ABS, các van được điều khiển bằng cuộn dây từtrường chuyển trạng thái tắt hay mở trong một khoảng thời gian rất nhanh bởi hệ điềukhiển điện tử Sự đóng ngắt mạch cấp dầu điều chỉnh theo sự quay của bánh xe vớigiới hạn độ trượt tối ưu

6 Sơ đồ tổng quát hệ thống phanh ABS sử dụng môđun 2 van 2 vị trí:

a Sơ đồ tổng hợp mạch thủy lực ABS đơn thuần với 6 van 2 vị trí (kiểu T):

Mạch thủy lực ABS với 6 van 2 vị trí dẫn động kiểu T trình bày trên hình 2.10

Hệ thống được bố trí cho dẫn động phanh kiểu T với 3 cảm biến tốc độ và 3 kênhđiều chỉnh (2+1) So với loại môđun 3 vị trí, loại môđun 2 van 2 vị trí có khả năngdịch chuyển con trượt ngắn, nên trên một số cấu trúc không bố trí van một chiều hồidầu nhanh

Hai kênh bố trí trên cầu trước độc lập (IRM) Một kênh cho hai bánh xe sau Đểđảm bảo hạn chế áp suất ra cầu sau tránh bị sớm tăng độ trượt tới giới hạn điều chỉnh,trên mạch dẫn ra cầu sau sử dụng van giảm áp suất

Cấu tạo của van giảm áp suất loại cơ khí: sử dụng van con trượt tiết lưu lượngdầu tùy thuộc vào áp lực dẫn ra cầu sau, theo nguyên tắc càng tăng cường độ phanhcàng giảm áp suất ra cầu sau.

Sơ đồ được sử dụng với hệ thống 3 cảm biến 3 kênh điều khiển Khi sử dụng với

hệ thống điều khiển 4 cảm biến, mạch dẫn ra cầu sau được điều khiển theo logic ởmức thấp “SL” như đã trình bày trước đây

Sơ đồ mạch thủy lực ABS với van 2 vị trí của hãng BOSCH trình bày trên hình2.11, với dẫn động phanh chéo (K) Hệ thống ABS 5 này được áp dụng trên ôtô con(năm 1994) với ký hiệu E38/M60 Các bộ phận của mạch thủy lực được tổ hợp trongcùng một block thủy lực, các van điện từ được bố trí rời và lắp ráp ngay trên thân củablok thủy lực Khi cần bố trí bộ ECU-ABS với các môđun thủy lực có thể liên kết vớinhau bằng các cáp dẫn, đầu nối

Mạch thủy lực chia thành 2 phần cơ ban: cụm van ABS cơ bản, cụm van mởrộng chức năng ABS

- Cụm van ABS cơ bản dùng với 8 van 2 vị trí cho 4 bánh xe điều khiển độc lập

“IR”, theo nguyên lý đã trình bày ở phần trên Van A của mạch điều chỉnh có thêmvan hồi dầu nhanh, nhằm giúp cho việc mở rộng đường dầu hồi, tạo điều kiện nhanhchóng tiến hành phanh lần sau

- Cụm van mở rộng chức năng ABS bao gồm 4 van 2 vị trí Mỗi mạch phanh cấpdầu cho môđun điều k hiển ABS của bánh xe thông qua 2 van 2 vị trí và các van mộtchiều, van an toàn áp suất

- Khi làm việc ở chế độ phanh ABS thông thường các van 3 (nằm trong cụm van

mở rộng chức năng) ở trạng thái mở thông đường dầu từ xilanh chính tới các cụm vanABS cơ bản, các van 4 ở trạng thái ngắt

- Khi làm việc ở các chức năng mở rộng các van 3 và 4 đều ngắt mạch dầu thôngvới xilanh chính Van 4 chỉ được mở khi cần bù dầu vào hệ thống ABS cơ bản

So với các mạch thủy lực khác trên hệ thống có lắp van 3, van 4 tạo điều kiệnngắt mạch dầu ra khỏi xilanh chính khi làm việc ở chế độ BAS, TRC, VSC Các vannày được điều khiển bởi ECU-ABS và các chương trình chức năng sẽ trình bày ở cácbài sau.

Mạch tín hiệu lấy từ các cảm biến vận tốc quay của bánh xe và ECU-ABS tínhtoán vận tốc chuyển động của ôtô (không có cảm biến gia tốc G) Từ giá trị vận tốccủa từng bánh xe riêng lẻ xác định độ trượt và vận tốc đặc trưng của ôtô Trongtrường hợp đi thẳng, tốc độ đặc trưng nằm gần cùng độ trượt có hệ số bám max.Trong trường hợp quay vòng, vận tốc đặc trưng tính toán thu được từ các cặp bánh xechéo có vận tốc lớn nhất Từ giá trị này tính toán gia tốc bánh xe

Bộ điều khiển điện tử được trang bị hai tổ hợp xử lý vi mạch song song(Microprocessor) có liên hệ chặt chẽ và cả phần mềm kiểm soát, nhằm có thể xác địnhđúng các hàm và mạch logic điều khiển Khi có cùng tín hiệu vào, các tín hiệu ra điềukhiển phải phù hợp Nếu có sự sai lệch mạch logic tại một thời điểm bất kỳ nào đó,các tính toán trước đó được loại bỏ và van mở mạch dầu 3 tạm ngắt Các hàm tínhtoán và mạch logic phân tích các tín hiệu tiến hành liên tục và có tốc độ tính toánnhanh hơn nhiều lần sơ với một chu trình điều chỉnh áp suất thủy lực trên hệ thống.Như vậy, việc sử dụng các môđun 2 van 2 vị trí giúp cho hệ thống ABS có thểthực hiện được chức năng phanh với chế độ ABS cơ bản (khi đó sự phanh của hệthống ABS được tiến hành nhờ tín hiệu đóng mạch điều khiển phanh từ công tắc bốtrí ở bàn đạp phanh)

Khi hoạt động ở chế độ BAS, TRC, VSC hệ thống sử dụng tín hiệu phanh khẩncấp (BAS) hay kích hoạt bằng phím bấm ở trên bảng điều khiển (TRC, VSC) Trongtrường hợp này mạch năng lượng cung cấp phanh dùng từ bơm dầu mà không tiếpnhận năng lượng từ bàn đạp phanh và xilanh chính

- ECU điều khiển các van

điện từ của bộ chấp hành theo 3

chế độ

2 Điều khiển:

- ECU ước tính tốc độ bánh

xe bằng cách tính toán tốc độ và

sự giảm tốc của mỗi bánh xe

- ECU sẽ phát hiện và giảm

áp suất thủy lực trong xylanh của

bánh xe sắp bị bó cứng

3 Điều chỉnh tốc độ bánh

xe:

- Khoảng A :

ECU đặt các van điện từ vào chế độ “giảm áp” theo mức giảm tốc của bánh xe.ECU chuyển các van điện từ vào chế độ “giữ” sau khi áp suất hạ xuống để theodõi sự thay đổi tốc độ bánh xe.

ECU sẽ lại giảm áp suất nếu nó cho rằng cần tiếp tục giảm

Khi áp suất thủy lực trong xylanh bánh xe được ECU tăng lên (khoảng B),bánh

xe lại có xu hướng bị khóa

ECU lại chuyển các van điện từ về chế độ “giảm áp”

Khoảng D :

Vì áp suất thủy lực trong xylanh của bánh xe lại giảm (khoảng C),ECU lại bắtđầu tăng áp suất như trong khoảng B

4 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 chỉ hoạt động 1

lần mỗi khi bật khóa điện sang vị trí

ON, tốc độ xe lớn hơn 6km/h, với đèn

Đồng thời,các mã chẩn đoán hư

hỏng (DTC) được lưu giữ trong bộ

nhớ

Đọc DTC bằng cách nối máy chẩn đoán vào DLC3 hoặc gây ra đoản mạch giữacực TC và CG và đếm số lần nháy đèn.

Khi nhận tín hiệu từ ECU,van điện từ đóng

hoặc ngắt,áp suất thủy lực ở xylanh bánh

xe tăng lên,giảm xuống hoặc giữ để tối ưu

hóa mức trượt cho mỗi bánh xe

2 Hoạt động :

Mạch thủy lực ABS của các xe FF là

mạch chéo

Sau đây là nguyên lý hoạt động của

một nhánh mạch chéo,nhánh còn lại hoạt

động tương tự

b Khi phanh gấp

- Chế độ giảm áp :

ECU điều khiển đóng mạch các vanđiện từ giữ và giảm

Cửa (a) đóng và cửa (b) mở

Dầu chảy từ cửa (b) đến bình chứa vàđược bơm hút về xylanh chính

- Chế độ giữ :

ECU điều khiển đóng van điện từ giữ

và ngắt van điện từ giảm áp suất

Cửa (a) và (b) đều đóng

Áp suất thủy lực ở cả 2 phía xylanhchính và bình chứa bị ngắt để giữ nguyên

áp suất thủy lực ở xylanh bánh xe

- Chế độ tăng áp :

ECU điều khiển ngắt các van điện từgiữ và giảm áp suất

Cửa (a) mở và cửa (b) đóng

Áp suất thủy lực của xylanh bánh xetăng lên

3 Một số loại bộ chấp hành :

Van điện từ 2 vị trí có van điều khiểnlưu lượng được điều khiển bằng cơ học(vận hành không theo chỉ thị trực tiếp từECU) để điều khiển áp suất thủy lực củatừng phanh

Van điện từ 2 vị trí có van tăng ápsuất điều khiển bằng cơ học để điều khiển

áp suất của phanh bánh sau cùng với vanđiện từ của bánh sau

Van điện từ 3 vị trí điều khiển áp suất thủylực của mỗi phanh dựa vào tín hiệu từ

ECU

III - Cảm biến tốc độ:

1 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 ABS ECU

Có nhiều loại cảm biến tốc độ bánh xe khác

nhau, ở đây chỉ tìm hiểu về loại cảm biến điện

từ, vì hiện nay loại này đang được sử dụng phổ

Phía ngoài của roto có các răng, nên khi

roto quay từ thông trong cuộn dây biến thiên

nó sinh ra một điện áp xoay chiều

Điện áp xoay chiều này có tần số tỷ lệ

với tốc độ quay của roto và trong quá trình

hoạt động nó báo cho ABS ECU biết tốc độ

quay của bánh xe

IV-Đồng hồ táp lô:

Đèn báo của ABS: đèn này sẽ sáng lên khi ECUphát hiện thấy trục trặc ở ABS hoặc hệ thống hổ trợphanh

- Đèn báo hệ thống phanh: đèn này cùng với

đèn ABS thông báo cho người lái biết rằng có

trục trặc ở hệ thống ABS

- Khi ECU bị hỏng :

Khi ECU hoạt động bình thường,đèn báo

này không sáng lên

Nếu ECU bị hỏng và không có tín hiệu,đèn

báo ABS,đèn báo hệ thống phanh,đèn báo ngắt

TRC luôn bật sáng

V- Công tắc đèn phanh

Công tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã

được đạp xuống và truyền tín hiệu đến ECU

ABS sử dụng tín hiệu này, tuy nhiên dù công tắc đèn phanh bị hỏng, ABS vẫnđược thực hiện khi các lốp bị bó cứng nhưng bắt đầu khi hệ số trượt đã trở nên caohơn

VI - Cảm biến giảm tốc:

HỆ THỐNG ĐIỆN ABS

SƠ ĐỒ ĐIỆN

VỊ TRÍ CÁC BỘ PHẬN VÀ DÂY ĐIỆN

PHẦN 5: HỆ THỐNG ABS CÓ KIỂM SOÁT SỰ QUAY CỦA BÁNH XE CHỦ ĐỘNG (TRC)

Ký hiệu TRC (hay TRAC- Traction Control) là ký hiệu về hệ thống kiểm soát sựquay của bánh xe chủ động Nếu trên xe đã bố trí ABS, sự kiểm soát trượt lết, theo độ

bánh xe khi phanh Trên ô tô con số ABS + TRC cũng sử dụng nguyên lý đó nhưngkiểm soát chế độ trượt quay của bánh xe chủ động.

Ô tô chuyển động trên nền đường có hệ số bám thấp như: đường tuyết, đườnglầy, các bánh xe chủ động có thể quay tại chỗ nhưng xe không thể dịch chuyển được.Điều này thường xảy ra trong thực tế khi xe khởi động tại chỗ hoặc khi tăng tốc,người lái không thể quản lý đúng trạng thái chuyển động và có thể tiếp ga quá mạnhdẫn đến bánh xe bị trượt quay

Để khắc phục hiện tượng này, trên các loại xe hiện đại có trang bị ABS, thường

đi kèm với bộ điều khiển lực kéo TRC (chống trượt quay bánh xe) Khi bánh xe vàgiảm mô men xoắn của mặt đường (không phụ thuộc vào việc tiếp ga của lái xe) Việc

sử dụng ABS + TRC sẽ giúp cho việc khởi hành và tăng tốc ô tô một cách êm dịu,nhanh chóng và chính xác trên đường có khả năng bám thấp

A Khái niệm cơ sở về TRC:

Ngày nay tuỳ theo mức độ hoàn thiện chất lượng kéo của ô tô, hệ thống ABS+ TRC có thể bao gồm:

+ ABS: Bộ tự động điều khiển lực phanh 4 kênh độc lập

+ ASR: Bộ điều khiển chống trượt quay (Anti Spin Regulator)

+ EMS: Bộ điều khiển công suất động cơ (Electronic Engine-MangementSystem)

+ MSR: Bộ điều khiển khoá vi sai bên trong hệ thống truyền lực (AutomaticBarking Differentia)

Sự trượt quay xảy ra khi mômen từ động cơ truyền bánh xuống bánh xe vượtquá giới hạn mômen bám tại bánh xe Sự trượt quay xảy ra tương tự như sự trượt lếtkhi phanh, sự trượt quay cũng có tác động xấu tới khả năng bám của bánh xe, đồngthời gây nên tiêu thụ nhiên liệu vô ích, làm mất khả năng điều khiển hướng chuyểnđộng và gay mài mòn nhanh lốp

Do vậy trên xe trang bị ABS+TRC có khả năng điều chỉnh tức thời mô menchủ động theo khả năng bám của bánh

xe với mặt đường (tức là làm tốt các

yês tố động lực của ôtô) do vậy các

thiết bị TRC chỉ được bố trí cho các

bánh xe chủ động

Nguyên lý cơ bản của TRC có

thể mô tả trên hình 1.

Khi ô tô chuyển động, mô men

truyền xuống bám trục được coi 100%,

khả năng bám trên nền chỉ bằng 30%,

bánh xe sẽ bị trượt quay với hệ số trượt

lớn, xe không chuyển động bằng công

suất từ động cơ truyền xuống, mà chỉ

bằng giá trị lực kéo do bám tác động (30%) Nhờ thiết bị TRC, tại bán trục và cơ cấuphanh, tạo nên sự giảm khoảng 70% mô men chủ động, bánh xe sẽ không còn bị trượtlớn

Mô men cần giảm là mô men điều chỉnh, điều này được thực hiện bằng cách

- Giảm mô men truyền từ động cơ tới bánh xe chủ động bằng thiết bị điềukhiển điện tử EMS.

- Tạo lực phanh tại bán trục thông qua cơ cấu phanh có ABS Nhiệm vụ tạothêm lực phanh đối với bánh xe chủ động, cần thực hiện với phương thức

+ Phanh nhẹ cho bánh xe chủ động lại cơ cấu phanh, với thiết bị có tên gọi làASR

+ Phân chia lại mô men truyền qua cơ cấu phanh, với thiết bị khoá liên kết visai ABD

Muốn làm việc ở chế độ TRC cần thiết phải có cơ cấu kích hoạt chuyển sangchế độ có TRC Các loại đèn báo của xe có ABS+TRC trên bảng tablo của một xecon

Người lái xe điều khiển ô tô trên đường, khi thấy tác động của việc nhấn sâuchân ga không có hiệu quả tăng tốc độ chuyển động của ô tô hay đèn báo trượt 5 sáng,

sẽ sử dụng một phím ấn kích hoạt TRC, đèn TRC sáng, xe chuyển sang chế độ làmviệc có TRC Khi độ trượt bánh xe trở lại phạm vi độ trượt tối ưu (trở lại chế độchuyển động trên đường tốt) để phát huy tốc độ ô tô tự động nhả phím ấn (hoặc dongười lái nhả phím ấn) khi đó ô tô chỉ hoạt động ở chế độ phanh ABS Ở chế độ hoạtđộng này, chức năng phanh thực hiện nhờ thiết bị ABS, theo phương pháp tự kíchhoạt, không có sự tham gia của bàn đạp phanh

B Thiết bị điều khiển công suất động cơ EMS:

Việc tiến hành điều chỉnh mô men động cơ truyền xuống bánh xe chủ động thựchiện bằng nhiều giải pháp kết cấu khác nhau, với các trình tự khác nhau Các giảipháp kỹ thuật điều khiển mô men động cơ trên các loại ô tô hiện nay rất đa dạng Trêncác loại ô tô cụ thể, có thể áp dụng toàn bộ hay một số các giải pháp như trình bàydưới đây

a Đối với động cơ xăng:

Điều khiển mô men chủ động tới các bánh xe tiến hành trên ô tô thông qua

+ Thiết lập trạng thái tối ưu của bướm ga

+ Thay đổi tức thời quá trình cháy (đóng mở xu pap)

+ Thay đổi quá trình phun nhiên liệu cho động cơ phun xăng

+ Dịch chuyển thời điểm đánh lửa cho động cơ xăng

b Động cơ động cơ diezel:

Đối với động cơ diêzel, mômen chủ động tới các bánh xe tiến hành thông qua:+ Thiết lập trạng thái tối ưu của thanh ranh bơm cao áp,

+ Điều khiển lưu lượng phun

+ Điều khiển phanh bằng động cơ MSR (đóng bớt cửa khí xả)

+ Giảm bớt số lượng xy lanh làm việc

c Điều khiển bàn đạp chân ga:

Để đảm bảo bàn đạp chân ga không chịu ảnh hưởng của liên kết cơ khí với bướm

ga khi người lái tăng ga trên động cơ xăng (hay liên kết cơ khí với thanh răng củabơm cao áp trong động cơ diezel) hệ thống EMS bố trí cơ cấu điều khiển điện tử côngsuất động cơ EMS cung cấp thêm lệnh điều khiển từ ECU-EMS các giá trị thích hợpcủa vị trí của bàn đạp chân ga sao cho: giống như sự điều khiển của người lái Tên gọicủa thiết bị tuỳ thuộc vào phương pháp điều khiển công suất động cơ

+Với động cơ diezel có tên EDC (Electronic Diezel Control

+ Với động cơ xăng – EGAS hay ETC (Electronic Throttle Control)

Trên một số động cơ xăng sử dụng phương pháp điều khiển bướm ga phụ Bướm

ga phụ mô tơ điều khiển với cảm biến Bướm ga phụ được lắp trước bướm ga chính.Bình thường bướm ga phụ mở hoàn toàn, bướm ga chính điều khiển chế độ hoạt độngcủa động cơ Khi sử dụng ở chế độ TRC, bướm ga chính mở hoàn toàn, sự hoạt độngcủa động cơ phụ thuộc vào vị trí làm việc của bướm ga phụ

Vị trí bàn đạp chân ga được nối với cảm biến vị trí chân ga (dạng điện trở biếnthiên), và chuyển thành tín hiệu ra (thay đổi cường độ dòng điện), cùng với các tínhiệu khác (chẳng hạn: nhiệt độ, số vòng quay…) đưa tới bộ điều khiển điện tử củaEMS (với các giá trị được lập trình sẵn) xác định hiệu điện thế điều khiển mô tơ bước

Mô tơ bước tiếp nhận tín hiệu điều khiển vị trí bướm ga hay vị trí thanh răng của bơmcao áp Vị trí của bướm ga hay vị trí thanh răng của bơm cao áp lại được cung cấpngược lại cho bộ điều khiển điện tử

Hệ thống điều khiển có thể thực hiện hoàn toàn theo điều khiển điện tử gián tiếp(chẳng hạn trên động cơ diezel) Hệ thống có 1 bướm ga điều khiển công suất động cơbằng các thay đổi lượng cấp nhiên liệu Thanh răng được dịch chuyển bằng một mô tơđiện DC (mô tơ bước)

Trên ô tô con BMW với hệ thống ABS có ASR2 (thế hệ thứ hai, sản xuất năm1992) sử dụng linh kiện điện tử tổ hợp sẵn của hãng BOSCH Bộ điều khiển công suấtđộng cơ được thực hiện với mục đích chính là đảm bảo ổn định chuyển động Theoyêu cầu trước hết cần giảm nhỏ góc đánh lửa sớm Nếu không giảm được độ trượt củabánh xe, sẽ dẫn tới giảm xung đánh lửa và tiếp theo là rút ngắn thời gian phun nhiênliệu (tất nhiên chỉ phù hợp với hệ thống phun nhiên liệu Motronic) nếu như cần tăngcông suất, hệ thống đánh lửa, góc phun sớm lại từ từ tăng trở lại tới giá trị tối ưu theoquan điểm công suất và thân thiện môi trường

C Bộ điều khiển ASR:

a Các đặc điểm làm việc của ASR:

Việc hạn chế mô men động cơ truyền tới bánh xe chủ động còn đồng thời kèmtheo việc điều chỉnh độ trượt tại các bánh xe này Do vậy cần thiết có thêm khả năngđiều chỉnh sự trượt quay riêng rẽ của từng bánh xe chủ động, kể cả trên ô tô có tất cảcác bánh xe chủ động (4WD, AWD)

Nếu người lái tăng ga đột ngột, cần thiết bảo vệ bánh xe khởi sự trượt quay ASRđiều khiển tốc độ mô men động cơ sao cho bánh xe không bị trượt quay lớn và tự hoạtđộng khi có yêu cầu (kích hoạt bằng phím điều khiển) ASR có thể phân biệt được sựkhác nhau của trượt quay trên các bánh xe chủ động trong trường hợp chuyển độngtrên đường cong hay đường tròn Cùng với hệ thống khoá vi sai ADS nhằm khôngxảy ra sự biến dạng quá mức của bánh xe đàn hồi Người lái được hỗ trợ bởi đèn báoASR và cung cấp thông tin về các trạng thái hoạt động ASR sẽ giúp giảm sự trượtcủa bánh xe trong khoảnh khắc ngắn chuyển tới giá trị tối ưu

Bộ điều khiển chống trượt quay bằng cách điều khiển mô men phanh (phanh bớt

mô men quay của bánh xe quay trơn) đòi hỏi mở rộng blok thuỷ lực Phổ biến hơn cả

là sử dụng bộ ABS tác động độc lập tới các bánh xe (IR/IR) Như vậy hệ thống điềukhiển ABS + ASR thực chất là bộ điều khiển mở rộng của ABS