Đồ án nghiên cứu thi công hệ thống điều khiển mô hình phanh ABS

Vì thế dưới sự giúp đỡ của các thầy cô trong Khoa Cơ Khí Động Lực nói chung và các thầy trong Bộ Môn Khung Gầm nói riêng và đặc biệt dưới sự hướng dẫn của thầy Thái Huy Phát đã giúp đỡ v

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

MÔ HÌNH PHANH ABS

NGHIÊN CỨU THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

MÔ HÌNH PHANH ABS

MSSV: 13145252

MSSV: 13145266 GVHD: TH.S THÁI HUY PHÁT

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017

Dâd

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên nghành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

MÔ HÌNH PHANH ABS

MSSV: 13145252

MSSV: 13145266 GVHD: TH.S THÁI HUY PHÁT

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Họ tên sinh viên 1 Lê Hoàng Chí Thịnh MSSV 13145252

Họ tên sinh viên 2 Trần Huy Thục MSSV 13145266

Chuyên ngành: Công nghê ̣ kỹ thuâ ̣t ô tô Mã ngành đào ta ̣o: 52510205

1 Tên đề tài: Nghiên cứu thi công hê ̣ thống điều khiển mô hình phanh ABS

2 Nhiệm vụ đề tài

1) Tổng quan về đề ta ̀i nghiên cứu

2) Cơ sơ ̉ lý thuyết về hê ̣ thống phanh ABS trên ô tô

3) Giơ ́ i thiê ̣u về mô hình phanh ABS

4) Thi công điều khiển mô hi ̀nh và biên soa ̣n tài liê ̣u hướng dẫn sử du ̣ng mô

hình

5) Tổng kết, kiến nghi ̣ về đề tài

3 Sản phẩm đề tài: 01 tập báo cáo kết quả nghiên cứu và 02 đĩa CD

4 Ngày giao đề tài: 27/03/2017 (kế hoa ̣ch chính thức 13/06/2017).

5 Ngày nộp đề tài: 25/07/2017

TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Bộ môn: Khung Gầm

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ tên sinh viên 1 Lê Hoàng Chí Thịnh MSSV 13145252 Hội đồng:…………

Họ tên sinh viên 2 Trần Huy Thục MSSV 13145266 Hội đồng:…………

Tên đề tài: Nghiên cứu thi công hê ̣ thống điều khiển mô hình phanh ABS Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô Họ và tên GV hướng dẫn: Th.S Thái Huy Phát Họ và tên GV phản biện: (Mã GV)

Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)

2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2.2 Nội dung đồ án:

(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

2.3.Kết quả đạt được:

2.4 Những tồn tại (nếu có):

3 Đánh giá:

tối đa

Điểm đạt được

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,

khoa ho ̣c xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Bộ môn: Khung Gầm

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ tên sinh viên 1 Lê Hoàng Chí Thịnh MSSV 13145252 Hội đồng:…………

Họ tên sinh viên 2 Trần Huy Thục MSSV 13145266 Hội đồng:…………

Tên đề tài: Nghiên cứu thi công hê ̣ thống điều khiển mô hình phanh ABS Ngành đào tạo: Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô Họ và tên GV hướng dẫn: Th.S Thái Huy Phát Họ và tên GV phản biện: (Mã GV)

Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

3 Kết quả đạt được:

4 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:

5 Câu hỏi:

tối đa

Điểm đạt được

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,

khoa học xã hội…

5

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN

Tên đề tài: Nghiên cứu thi công hê ̣ thống điều khiển mô hình phanh ABS

Họ và tên Sinh viên 1: Lê Hoàng Chí Thịnh MSSV: 13145252

Họ và tên Sinh viên 2: Trần Huy Thục MSSV: 13145266

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức

Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 7 năm 2017

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập tại Trường Đại Học Sư phạm Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM và tại khoa Cơ Khí Động Lực dưới sự quan tâm và giúp đỡ của các thầy, cô với lòng tận tâm, sự nhiệt huyết đã dạy bảo, trao cho em những kiến thức chuyên môn và các kỹ năng đạo đức, kỹ năng sống để chúng em vào đời

Tuy nhiên trang thiết bị phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu của chúng em còn nhiều hạn như còn thiếu nhiều trang thiết bị hiên đại hay những thiết bị ứng dụng thực tế để cho sinh viên có thể tiếp xúc và hiểu rõ hơn về chuyên ngành vì vậy các thầy,cô đã cố gắng trang bị cho chúng em những kiến thức về lý thuyết dễ hiểu và dễ tiếp thu nhất

Tuy nhiên kiến thức, kỹ năng thực hành còn hạn chế nhưng những kiến thức lý thuyết

đã đủ để cho mỗi sinh viên chúng em tự tin bước vào đời với tấm bằng kỹ sư, để cống hiến cho xã hội, giúp đỡ cho gia đình Là một người kỹ sư tương lai luôn biết phấn đấu, học hỏi, tìm tòi, phát triển những công nghệ mới phục vụ cho xã hội đễ không phụ tấm lòng các thấy cô đã tận tâm dạy dỗ trong quá trình học tại trường

Đồ án tốt nghiệp là đề tài lớn đầu tiên mà một người sinh viên phải thực hiện để trở thành một kỹ sư trong tương lai, đòi hỏi sinh viên phải vận dụng kiến thức, kỹ năng trong thời gian học tập tại trường, tìm tòi, phát triển ý trưởng để hoàn thiện đề tài Là cơ sở để thực hiện những nghiên cứu sau này

Trong quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn tận tâm, nhiệt tình của

thầy Thái Huy Phát đã hướng dẫn chi tiết, các công việc, ý tưởng mới giúp chúng em

hoàn thiện đề tài

Đồng thời chúng em cũng gửi lời cảm ơn đến các thầy cô Trường Đại Học Sư phạm Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM đặc biệt là các thầy cô khoa Cơ Khí Động Lực

đã tạo điều kiện cho chúng em thực hiện đề tài này

Cuồi cùng em xin gửi tới các thầy trong bô môn Khung Gầm và xưởng Đồng Sơn đã

tạo điều kiện cho chúng em về không gian và trang thiết bị đễ thực hiện và thi công phục

vụ cho đề tại

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 2

1.1 Lý do chọn đề tài 2

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng nghiên cứu và giới hạn 3

1.4 Nội dụng nghiên cứu 3

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 4

2.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu 4

2.1.1 Công dụng 4

2.1.2 Phân loại 4

2.1.3 Yêu cầu 4

2.2 Các kiểu dẫn động hệ thống phanh trên ô tô 5

2.2.1 Phanh thủy lực (phanh dầu) 5

2.2.2 Phanh khí nén 6

2.2.3 Phanh thủy khí 6

2.2.4 Phanh tay (phanh cơ khí) 6

2.3 Cơ sở đánh giá chất lượng của một hệ thống phanh trên ô tô 7

2.3.1 Gia tốc chậm dần khi phanh (jp) 7

2.3.2 Thời gian phanh.(tp) 8

2.3.3 Quãng đường phanh (Sp) 10

2.3.4 Lực phanh và lực phanh riêng (ƞp) 11

2.4 Tính ổn định hướng ô tô khi phanh 11

CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN Ô TÔ 15

3.1 Giới thiệu chung 15

3.1.1 Khái niệm ABS 15

3.1.2 Cơ sở phát triển hệ thống phanh ABS 15

3.1.3 Khác biệt giữa hệ thống phanh có ABS và không có ABS 16

3.1.4 Lịch sử ABS 17

3.1.5 Phân loại ABS 18

3.2 Hệ thống dẫn động thủy lực trên hệ thống ABS 19

3.2.1 Cấu tạo 19

3.2.1.1 Bầu trợ lực phanh (trợ lực chân không) 20

3.2.1.2 Xy-lanh phanh chính 21

3.2.1.3 Các kiểu bố trí đường dầu 23

3.2.1.4 Cơ cấu phanh tang trống 24

3.2.1.5 Cơ cấu phanh đĩa 25

3.3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh thủy lực 26

3.3 Hệ thống điều khiển ABS 27

3.3.1 Cấu tạo 27

3.3.1.1 Đèn báo ABS trên táp lô 27

3.3.1.2 Cảm biến tốc độ 28

3.3.1.3 Cảm biến giảm tốc (chỉ có ở vài xe) 28

3.3.1.4 Bộ chấp hành ABS (Brake actuator) 31

3.3.1.5 ECU của ABS 32

3.3.2 Nguyên lý hoạt động của ABS 36

3.3.2.1 Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động) 36

3.3.2.2 Khi phanh gấp (ABS hoạt động) 36

CHƯƠNG 4 THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHANH ABS 39

4.1 Thiết kế mô hình hệ thống điều khiển phanh ABS 39

4.1.1 Ý tưởng thiết kế 39

4.1.2 Mục đích 39

4.2 Phương án thiết kế 40

4.3 Thi công mô hình 41

4.3.1 Phương án thi công 41

4.3.2 Qui trình thi công mô hình 41

4.3.3 Chuẩn bị trước khi thi công 42

4.3.4 Các bước lắp ráp các bộ phận lên khung 42

4.3.5 Tổng quan mô hình mới 42

4.4 Liệt kê các bộ phận trên mô hình 43

4.5 Các cụm chi tiết chính của hệ thống 43

4.5.1 Cơ cấu điều khiển cảm biến tốc đô 44

4.5.2 Bộ phận hiển thị 45

4.6 Quá trình điều khiển của ABS 47

4.7 Hướng dẫn sử dụng mô hình 49

4.7.1 Mục đích 49

4.7.2 Các bước sử dụng mô hình 49

4.7.2.1 Chuẩn bị 49

4.7.2.2 Kiểm tra sơ bộ 49

4.7.2.3 Khởi động mô hình và hoạt động 51

4.8 Phương pháp kiểm tra, chuẩn đoán các bô phận của hệ thống phanh ABS 53

4.8.1 Kiểm tra hệ thống chẩn đoán: 53

4.8.2 Chức năng kiểm tra ban đầu: 53

4.8.3 Chức năng chẩn đoán 54

4.8.3.1 Đọc mã chẩn đoán 54

4.8.3.2.Xóa mã chẩn đoán: 56

4.8.3.3 Kiểm tra rằng đèn báo ABS 57

4.8.4 Kiểm tra mức tín hiệu cảm biến: 57

4.8.5 Kiểm tra bộ phận chấp hành 59

4.8.5.1 Dụng cụ chuẩn đoán gồm có 59

4.8.5.2 Các bước của quá trình kiểm tra như sau 59

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

5.1 Kết luận 61

5.2 Kiến nghị 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

PHỤ LỤC HÌNH

Hình 2.1 Đồ thị chỉ sự phụ thuộc quãng đường phanh nhỏ nhất vào (v1) và (φ) 11

Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà ô tô bị quay góc β 12

Hình 3.1 Ảnh hưởng của hệ số bám đến ô tô khi phanh 16

Hình 3.2 Khác biệt giữa hệ thống phanh có ABS và không có ABS 17

Hình 3.3 Các kiểu bố trí cảm biến 19

Hình 3.4 Sơ đồ bố trí hệ thống dẫn động thủy lực 19

Hình 3.5 Cấu tạo của bầu trợ lực chân không 20

Hình 3.6 Cấu tạo xy-lanh phanh chính 21

Hình 3.7 Xy-lanh phanh chính khi không đạp phanh 21

Hình 3.8 Xy-lanh phanh chính khi đạp phanh 22

Hình 3.9 Xy-lanh phanh chính khi nhả phanh 22

Hình 3.10 Các kiểu bố trí đường dầu 23

Hình 3.11 Cơ cấu phanh tang trống trên ô tô 24

Hình 3.12 Phân loại phanh tang trống 24

Hình 3.13 Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa 25

Hình 3.14 Phân loại cơ cấu phanh đĩa 25

Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý hoạt động phanh thủy lực 26

Hình 3.16 Sơ đồ hệ thống phanh ABS 27

Hình 3.17 Đèn báo ABS 27

Hình 3.18 Cảm biến tốc độ 28

Hình 3.19 Đồ thị điện áp 28

Hình 3.20 Cấu tạo cảm biến giảm tốc 29

Hình 3.21 Cấu tạo cảm biến gia tốc ngang 30

Hình 3.22 Bộ chấp hành thủy lực 31

Hình 3.23 Sơ đồ mạch điện ECU ABS 32

Hình 3.24 Đồ thị các giai đoạn điều khiển 34

Hình 3.25 Sơ đồ mạch điện điều khiển relay 34

Hình 3.26 ABS khi không hoạt động 36

Hình 3.27 Chế độ giảm áp 37

Hình 3.28 Chế độ giữ áp 38

Hình 3.29 Chế độ tăng áp 38

Hình 4.1 Chu trình điều khiển kín của ABS 39

Hình 4.2 Sơ đồ hệ thống phanh ABS sử dụng trên mô hình 40

Hình 4.3 Mô hình phanh ABS trước khi thi công 41

Hình 4.4 Mô hình sau khi thi công 42

Hình 4.5 Chu trình xử lý của hệ thống 43

Hình 4.6 Motor dẫn động rotor cảm biến 44

Hình 4.7 Điều chỉnh ON/OFF và tốc độ motor 44



Hình 4.8 Đồng hồ hiển thị áp suất dầu phanh 45

Hình 4.9 Hộp đèn led báo tình trạng làm việc của các van solenoid và bơm dầu 45

Hình 4.10 Công tắc tạo lỗi 46

Hình 4.11 Bộ điều khiển thủy lực 46

Hình 4.12 Bộ điều khiển ECU 47

Hình 4.13 Bàn đạp phanh 47

Hình 4.14 Công tắc phanh 48

Hình 4.15 Tín hiệu điều khiển 48

Hình 4.16 Tín hiệu tác động 49

Hình 4.17 Bình chứa dầu phanh 50

Hình 4.18 Kiểm tra độ căng dây đai 50

Hình 4.19 Đồng hồ hiển thị áp suất 51

Hình 4.20 Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe 51

Hình 4.21 Sơ đồ bố trí đường dây điện 52

Hình 4.22 Sơ đồ dây điện điều khiển motor 53

Hình 4.23 Quy trình kiểm tra lỗi trong hệ thống ABS 54

Hình 4.24 Tình trạng của đèn ABS 55

Hình 4.25 Đạp chân phanh 57

Hình 4.26 Dải tín hiệu khi ABS hoạt động bình thường 57

PHỤ LỤC BẢNG

Bảng 3.1: Hệ số bám của một số loại đường 15

Bảng 3.2: So sánh hệ thống phanh không có ABS và hệ thống phanh có ABS 17

Bảng 3.3: Trạng thái hoạt động của các transistor trong các trường hợp phanh 30

Bảng 4.1: Bảng mã sự cố của hệ thống chẩn đoán: 55

Bảng 4.2: Bảng các mã chẩn đoán cảm biến tốc độ: 58

DANH MỤC KÝ HIỆU ECU – Electronic Control Unit

ABS – Anti-lock Brakes System

BATT – Battery : chân dương bình ẮC QUY

STP – Stop : Tín hiệu công tắc đèn phanh

PKB – Parking Brake : Tín hiệu phanh tay và tín hiệu báo mức dầu thắng

W – warning : Chân đèn báo check

IG – igniton : Chân dương sau công tắc máy

MR – Motor Relay : Chân điều khiển Relay bơm

MT – Motor Test : Chân kiểm tra bơm

AST – Actuator Solenoid Test :Chân kiểm tra bộ chấp hành

SFR – Solenoid Front Right : Cuộn Solenoild trước phải

SFL – Solenoid Front Left : Cuộn Solenoild trước trái

SRR – Solenoid Rear Right : Cuộn Solenoild sau phải

SRL – Solenoid Rear left : Cuộn Solenoild sau trái

SR – Solenoid Relay : Chân điều khiển Relay Cuộn dây bộ chấp hành R– Relay : Chân “ - ” điều khiển relay

FR+ – Front Right : Chân dương cảm biến tốc độ trước phải

FR- – Front Right : Chân âm cảm biến tốc độ trước phải

FL+ – Front Left : Chân dương cảm biến tốc độ trước trái

FL- – Front Left : Chân âm cảm biến tốc độ trước trái

RR+ – Rear Right : Chân dương cảm biến tốc độ sau phải

RR- – Rear Right : Chân âm cảm biến tốc độ sau phải

RL+ – Rear Left : Chân dương cảm biến tốc độ sau trái

RL- – Rear Left : Chân âm cảm biến tốc độ sau trái

GND – ground : Mass hộp ECU ABS

TC : Chân chẩn đoán

TS : Chân chẩn đoán

LỜI NÓI ĐẦU

Trong đời sống xã hội ngày nay, giao thông vận tải đang ngày một chiếm giữ vai trò quan trong mà ô tô là phương tiện điển hình Do nhu cầu vận chuyển và đi lại ngày càng cao nên các hãng xe lớn, nhỏ đang chạy đua nhau để cho ra đời những mẫu xe để đáp ứng nhu cầu của khách hàng với những tính năng an toàn, tiện nghi cao

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật tạo điều kiện cho nghành ô tô phát triển ngày càng nhanh và ngày một hoàn thiện để đáp ứng mọi yêu cầu trong các lĩnh vực kinh tế khác nhau

Ở nước đất nước Việt Nam chúng ta nghành công nghiệp ô tô chưa thực sự phát triển, chủ yếu là bảo dưỡng, sửa chữa và lắp ráp chưa thể sản xuất được phụ tùng hay một chiếc

xe ô tô nào

Để thích nghi với sự đang phát triển của ngành công nghiệp ô tô cũng như sự phát triển của khoa học – kỹ thuật việc đào tạo ra các kỹ sư trong tương lai với trình độ cao, tay nghề giỏi là điều cần thiết và hết sức quan trọng

Với mục đích áp dụng kiến thức học tập tại trường vào công việc nghiên cứu, thử nghiệm hay phát triền các hệ thống trên ô tô đễ nắm bắt được tình hình của các công nghệ hiện nay

Vì thế dưới sự giúp đỡ của các thầy cô trong Khoa Cơ Khí Động Lực nói chung và các thầy trong Bộ Môn Khung Gầm nói riêng và đặc biệt dưới sự hướng dẫn của thầy Thái Huy Phát đã giúp đỡ và hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu thi công hệ thống điều khiển mô hình phanh ABS” Mô hình là sự thu nhỏ của hệ thống

phanh ABS giúp chúng ta hiểu rõ về quá trình điều khiển Tuy mô hình không thể hiện chính xác tuyệt đối quá trình hoạt động như trên xe thực tế nhưng cũng đủ giúp chúng ta hiểu rõ về hệ thống ABS

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Lý do chọn đề tài

Nền công nghiệp ô tô ngày càng phát triển mạnh, số lượng ô tô ngày càng nhiều, mật độ

ô tô ngày càng nhiều Vì vậy một chiếc xe phải có nhiều tiêu chuẩn như: kiểu dáng đẹp, tính năng kinh tế, khả năng vận hành, các hệ thống tiện nghi và đặc biệt là các hệ thống an toàn bảo vệ ô tô và hành khách ngồi trên ô tô

Hệ thống phanh là một hệ thống an toàn chủ động quan trọng trên ô tô, dùng để giảm tốc hay dừng hay đỗ ô tô trong những trường hợp cần thiết

Chất lượng của một hệ thống phanh trên ô tô được đánh giá qua hiệu quả phanh bao gồm: quãng đường phanh, gia tốc chậm dần khi phanh, thời gian và lực phanh Bên cạnh

đó phải đảm bảo sự ổn định của ô tô trong quá trình phanh

Hệ thống ABS (Anti-lock Braking Systen) là hệ thống ra đời để giải quyết vấn đề trên giúp tăng hiệu quả phanh và tính ổn định của ô tô khi phanh

Nhận thấy hệ thống phanh ABS là hệ thống quan trọng yêu cầu nhiều kỹ thuật cũng như

kỹ năng và hiểu biết nên chúng em đã chọn đề tài “Nghiên cứu thi công hê ̣ thống điều khiển mô hình phanh ABS”

Mô hình thể hiện được cấu tạo các bộ phanh trên hệ thống cũng như quá trình điều khiển của một hệ thống ABS trên xe thực tế

1.2 Mục đích nghiên cứu

Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những hệ thống phải làm việc thường xuyên trên

ô tô Nó đảm bảo tính năng an toàn và khả năng vận hành trên ô tô nên phải đạt độ tin cậy, tuổi thọ làm việc cao nên phải bảo dưỡng, sửa chữa thường xuyên theo định kỳ, quá trình này phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, tính cẩn thận cao

Công việc nghiên cứu hệ thống phanh nhằm nâng cao hiệu quả và hiệu suất làm việc của hệ thống, đảm bảo hệ thống làm việc lâu dài

Ngày nay hệ thống phanh được trang bị thêm hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) giúp tăng cao độ an toàn Bên cạnh đó thì vấn đề bảo dưỡng sửa chữa phức tạp hơn, yêu cầu kỹ thuật, trình độ chuyên môn cao hơn

Công việc thi công mô hình điều khiển hệ thống phanh ABS trên ô tô giúp chúng ta có thể hiểu rõ hơn, dễ dàng hơn quá trình làm việc của hệ thống trên mô hình

1.3 Đối tượng nghiên cứu và giới hạn

Nghiên cứu hệ thống phanh ABS trên ô tô bao gồm cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cách đọc các mã lỗi trên hệ thống

Giới hạn đề tài: không nghiên cứu, chế tạo mạch điều khiển hệ thống ABS

1.4 Nội dụng nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết hệ thống phanh và quá trình chống bó cứng bánh xe khi phanh Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận, cách bố trí các bộ phận đó trên xe ô tô

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu

2.1.1 Công dụng

Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ xe đến một tốc độ cần thiết hay giảm tốc đến khi xe dừng hẳn Ngoài ra hệ thống phanh còn sử dụng để xe dừng ở trên đường dốc Đối với ô tô hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng, bởi nó đảm bảo cho xe ô tô an toàn ở các dải tốc độ đặc biệt là ở tốc độ cao

Hệ thống phanh gồm có cơ cấu phanh để hãm trực tiếp tốc độ bánh xe hoặc hãm một trục trong hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu phanh Ngoài ra còn có các cơ cấu trợ lực hay hệ thống chống bó cứng phanh (Anti-Lock Braking System)

để tăng hiệu quả phanh và tính an toàn

2.1.2 Phân loại

 Theo cách bố trí cơ cấu phanh ở các bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền lực:

- Phanh bánh xe

- Phanh truyền lực

 Theo cơ cấu phanh đặt ở bánh xe:

- Phanh tang trống - thường dùng trên ô tô khách, ô tô tải trung bình và lớn

- Phanh đĩa - thường dùng trên ô tô du lịch nhỏ

- Phanh dải - dùng trong hệ thống phanh truyền lực

 Theo hệ thống truyền động:

- Truyền động thủy lực - dùng trên ô tô du lịch, ô tô tải nhỏ

- Truyền động khí nén - thường dùng trên ô tô khách, ô tô tải lớn

- Truyền động hỗn hợp dùng cả thủy lực và khí nén

- Truyền động cơ khí - dùng ở cơ cấu phanh tay

 Một số kiểu phân loại khác:

Phanh êm dịu trong bất kỳ trường hợp nào để đảm bảo sự ổn định ô tô khi phanh Quá trình điều khiển nhẹ nhàng, lực tác dụng lên bàn đạp phanh hay cẩn điều khiển không quá lớn

Độ nhạy khi phanh cao, nghĩa là truyền động có độ chính xác cao

Có tuổi thọ và độ bền cao, hệ thống phanh phải sử dụng ổn định trong thời gian dài Với cơ cấu phanh tay phải giữ được xe đứng trên dốc ở thời gian dài

2.2 Các kiểu dẫn động hệ thống phanh trên ô tô

Trên ô tô hệ thống phanh gồm có cơ cấu phanh chính (phanh chân) và cơ cấu phanh phụ (phanh tay) Hai cơ cấu phanh này đảm bảo an toàn khi ô tô chuyển động và đứng yên phanh chân và phanh tay có thể dùng chung guốc phanh và trống phanh hoặc đĩa phanh với phanh hành trình nhưng tác động riêng biệt Ngoài ra cơ cấu điều khiển của phanh tay không liên hệ với hoạt động của phanh chính

Ở hệ thống phanh chính có nhiều kiểu dẫn động chính như phanh thủy lực, phanh khí hay hổn hợp thủy khí Phanh phụ thì sử dụng cơ khí

2.2.1 Phanh thủy lực (phanh dầu)

Ở hệ thống phanh thủy lực, lực tác dụng từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh thông qua dầu thủy lực ở các đường ống Khi tác dụng lực lên bàn đạp phanh thì áp suất dầu truyền lực đến các xy-lanh bánh xe làm việc như nhau Lực trên các má phanh phụ thuộc vào đường kính piston các xy-lanh bánh xe làm việc Để có momen phanh ở các bánh xe khác nhau thì cần làm đường kính piston ở các xy-lanh bánh xe khác nhau

Đặc điểm quan trọng của hệ thống phanh dầu là các bánh xe được phanh cùng một lúc

vì áp suất trong đường ống chỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh ép vào trống phanh không phụ thuộc vào xy-lanh làm việc và khe hở giữa trống phanh và má phanh

 Ưu điểm hệ thống phanh dẫn động thủy lực

- Phanh đồng thời các bánh xe

- Hiệu suất cao

- Độ nhạy cao, thiết kế đơn giản

- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau, chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh

 Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động thủy lực

- Lực phanh không lớn vì vậy chỉ được dùng trên ô tô du lịch và ô tô tải nhỏ

- Nếu bị rò rỉ dầu thì hiệu quả phanh thấp gần như không thể làm việc được

2.2.2 Phanh khí nén

Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén sử dụng năng lượng của khí nén để tiến hành phanh, người lái không cần mất nhiều lực để điều khiển phanh mà chỉ cần một lực thắng lực lò xo ở van phân phối để điều khiển việc cung cấp khí nén hoặc làm thoát khí ở bộ phận làm việc Nhờ vậy mà hệ thống phanh khí điều khiển nhẹ nhàng

 Ưu điểm của hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén

- Lực tác dụng lên bàn đạp phanh nhỏ nhưng sinh ra lực phanh lớn

- Có khả năng cơ khí hóa quá trình điều khiển ô tô và có thể sử dụng khí nén cho các

bộ phận làm việc như hệ thống treo khí…

 Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén

- Kết cấu phức tạp, giá thành cao, được dùng trên xe tải lớn, xe kéo rơ-móoc

- Độ nhạy thấp, thời gian hệ thống làm việc từ khí đạp phanh khá lớn

2.2.3 Phanh thủy khí

Phanh thủy khí thường dùng trên ô tô tải trọng trung bình và lớn Nó kết hợp ưu điểm của hệ thống phanh khí và hệ thống phanh thủy lực, cụ thể là lực tác dụng lên bàn đạp phanh nhỏ, độ nhạy cao, hiệu quả cao, có thể sử dụng cơ cấu nhiều loại phanh khác nhau Phanh thủy khí chưa được sử dụng rộng rãi do phần truyền động thủy lực có nhược điểm:

ở nhiệt độ thấp thì hiệu suất giảm, quá trình bảo dưỡng chăm sóc phức tạp như kiểm tra mức dầu và thoái khí ở hệ thống truyền động

2.2.4 Phanh tay (phanh cơ khí)

Hệ thống phanh tay hay còn gọi là phanh đỗ xe, được dẫn động bằng cơ khí, có chức năng giữ cho xe đứng yên mỗi khi đậu xe ở những nơi có độ dốc khác nhau Những nơi có

độ ma sát giữa vỏ xe và mặt đường kém, phanh đậu xe sẽ giữ không cho bánh xe quay

Cơ cấu phanh tay phải có khóa cài kiểu cơ cấu bánh cóc để duy trì vị trí phanh của nó Phanh tay dùng chung guốc phanh và trống phanh hoặc đĩa phanh với phanh hành trình nhưng tác động riêng biệt Ngoài ra cơ cấu điều khiển của phanh tay phải không liên hệ

với hoạt động của phanh chính

2.3 Cơ sở đánh giá chất lượng của một hệ thống phanh trên ô tô

Các tiêu chí đánh giá hiệu quả của một hệ thống phanh bao gồm: gia tốc chậm dần khi phanh, thời gian phanh, quãng đường phanh, lực phanh và lực phanh riêng

2.3.1 Gia tốc chậm dần khi phanh (j p )

Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả phanh Để xác định gia tốc chậm dần khi phanh ta viết phương trình cân bằng lực phanh của ô tô trong trường hợp tổng quát như sau:

Fj: Lực quán tính sinh ra khi phanh ô tô

Thực nghiệm cho thấy các lực Ff, Fw, Fms cản lại chuyển động của ô tô có giá trị rất nhỏ

so với lực phanh Fp Trong quá trình phanh ô tô thì lực phanh Fp chiếm khoảng 98% của tổng các lực có xu hướng cản lại chuyển động của ô tô Vì vậy ta có thể bỏ qua các lực Ff,

Fw, Fms trong phương trình (2.1) Và để thuận tiện khi phân tích các yếu tố ảnh hưởng và các biện pháp nâng cao chất lượng của quá trình phanh, chúng ta xét quá trình phanh ô tô trong trường hợp không kéo rơ-moóc

(Fm= 0), ô tô phanh trên đường nằm ngang (Fi= 0) Như vậy phương trình cân bằng lực phanh trong trường hợp này được viết như sau:

  2.2

Để nâng cao hiệu quả phanh, nghĩa là tăng gia tốc chậm dần khi phanh thì cần phải giảm

hệ số Fj Do vậy trong những trường hợp phanh khẩn cấp người lái cần cắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, lúc đó Fj sẽ giảm và jpmax sẽ tăng lên như vậy hiệu quả phanh sẽ lớn

Biểu thức (2.4) cho thấy rằng gia tốc chậm dần khi phanh tỷ lệ thuận với hệ số bám (φ) giữa lốp xe và mặt đường Với loại đường nhựa tốt thì hệ số bám lớn nhất φmax= 0.7 ÷ 0.8,

vì vậy nếu coi δj ≈ 1 thì gia tốc chậm dần cực đại của ô tô khi phanh khẩn cấp có thể đạt được là : jmax = 7 ÷8 m/s2 (coi gia tốc trọng trường : g = 10 m/s2 )

Thực tế, trong quá trình ô tô vận hành, thường phanh với gia tốc chậm dần nhỏ hơn nhiều

so với gia tốc chậm dần mà hệ thống phanh có thể đạt được

2.3.2 Thời gian phanh.(t p )

Thời gian phanh cũng là một chỉ tiêu dùng để đánh giá hiệu quả của quá trình phanh Thời gian phanh càng nhỏ thì hiệu quả phanh càng lớn:

Trong trường hợp tổng quát ta có:

(2.5)

p

dv dt

Trong đó: V1-vận tốc của xe tại thời điểm bắt đầu phanh, V2-vận tốc của xe ở cuối quá trình phanh Biểu thức (2.8) cho thấy, thời gian phanh nhỏ nhất tỷ lệ thuận với hệ số ( δj )

và vận tốc bắt đầu phanh ( V1), tỷ lệ nghịch với hệ số bám ( φ ) và gia tốc trọng trường (g ) Như vậy, để cho thời gian phanh nhỏ cần phải giảm (δj ), do đó người lái cần cắt ly hợp khi phanh để giảm thời gian phanh Thời gian phanh tính theo các công thức (2.6 và (2.8)

là thời gian phanh mang tính chất lý thuyết, nghĩa là thời gian này được tính trong điều kiện lý tưởng, khi phanh áp suất chất lỏng (hoặc khí nén) đạt giá trị cực đại ngay tại thời điểm bắt đầu phanh và không kể đến thời gian phản ứng của lái xe Thực tế, thời gian phanh bao gồm những khoảng thời gian sau:

Thời gian phản xạ của người lái (t1): là khoảng thời gian tính từ thời điểm lái xe quyết định phanh đến lúc tác dụng lên bàn đạp phanh, thời gian này phụ thuộc vào phản xạ của người lái, thường nằm trong khoảng: t1= 0.3 ÷ 0.8s

Thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh (t2): là khoảng thời gian tính từ lúc người lái tác dụng lên bàn đạp phanh đến lúc má phanh ép sát vào trống phanh thời gian (t2) phụ thuộc vào kiểu dẫn động phanh

t2=0,03s Đối với dẫn động phanh thủy lực

t2= 0,3s Đối với dẫn động phanh bằng khí nén

Thời gian phát triển lực phanh (t3): là khoảng thời gian tính từ thời điểm lực phanh bắt đầu có tác dụng hãm bánh xe đến thời điểm lực phanh đạt đến một giá trị nhất định Trong nhiều tài liệu giáo khoa, để dễ hiểu, thời điểm cuối cùng của giai đoạn phát triển lực phanh được quy ước là thời điểm lực phanh đạt giá trị cực đại

Thời gian phanh chính (t4): thời gian này được xác định theo công thức (2.8) Trong thời gian này, lực phanh (Fp) hoặc gia tốc chậm dần (jp) được duy trì ở giá trị cực đại

Thời gian nhả phanh (t5): là khoảng thời gian tính từ thời điểm người điều khiển thôi tác dụng lên bàn đạp phanh đến khi lực phanh được loại bỏ (Fp = 0) Khi ô tô dừng hoàn toàn thì thời gian t5 không ảnh hưởng gì đến quãng đường phanh nhỏ nhất Như vậy, thời gian phanh thực tế của quá trình phanh kể từ khi người điều khiển ra quyết định phanh xe cho đến khi xe dừng hẳn được tính như sau:

2.3.3 Quãng đường phanh (S p )

Quãng đường phanh (Sp) là đoạn đường mà ô tô tiếp tục di chuyển tính từ thời điểm bắt đầu phanh đến thời điểm quá trình phanh kết thúc Quãng đường phanh là một chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá hiệu quả phanh của ô tô Đây là chỉ tiêu mà người điều khiển

xe thường quan tâm nhất và có thể nhận thức được một cách trực quan điều đó giúp người điều khiển xử lý tốt các tình huống khi phanh ô tô trên đường

Trong trường hợp phanh khẩn cấp:

.

j p

Đồ thị hình (H.2.1) cho thấy sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất theo (v1) và (φ) Vận tốc ban đầu càng lớn thì quãng đường phanh càng lớn Hệ số bám càng lớn thì quãng đường phanh càng nhỏ

Hình 2.1 Đồ thị chỉ sự phụ thuộc quãng đường phanh nhỏ nhất vào (v1) và (φ)

2.3.4 Lực phanh và lực phanh riêng (ƞp )

Khi kiểm tra hệ thống phanh trên bệ thử người ta thường dùng chỉ tiêu lực phanh và lực phanh riêng để đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh

Lực phanh riêng (ƞp) còn gọi là hiệu suất phanh là tỷ số giữa lực phanh và trọng lượng của xe:

(2.14)

F G

p

Lực phanh riêng đạt cực đại khi phanh với lực phanh cực đại

ax ax

.

(2.15)

m m

để tránh các trướng ngại vật trên đường khi xe vận hành trên đường

2.4 Tính ổn định hướng ô tô khi phanh

Trong thực tế, cuối quá trình phanh thì trục dọc của ô tô có thể bị lệch đi một góc β so với hướng chuyển động ban đầu trục X (Hình 2.2) Nguyên nhân là do tổng lực phanh sinh

ra ở các bánh xe bên phải khác với tổng lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên trái và tạo ra momen quay vòng Mq quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm của ô tô

Nếu góc lệch β quá lớn sẽ ảnh hưởng đến an toàn chuyển động trên đường Như vậy, tính ổn định hướng của ô tô khi phanh là khả năng ô tô giữ được quỹ đạo chuyển động như

ý muốn của người điều khiển trong quá trình phanh

Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà ô tô bị quay góc β

Giả sử ô tô đang chuyển động theo hướng của trục X, nhưng sau khi phanh thì trục dọc của ô tô bị lệch một góc β so với hướng của trục X Trong khi phanh thì ở các bánh xe bên phải có các lực Fp.ph1 ở trục trước và Fp.ph2 ở trục sau, còn ở các bánh xe bên trái có các lực phanh Fp.tr1 ở trục trước và Fp.tr2 ở trục sau

Tổng các lực phanh ở các bánh xe bên phải là:

Do sự ma sát giữa bánh xe và mặt đường cho nên khi xuất hiện momen quay vòng Mq

thì ở các bánh xe của trục trước sẽ có phản lực Ry1 tác dụng từ mặt đường theo phương ngang và các bánh xe ở trục sau sẽ có phản lực Ry2 tác dụng

Phương trình chuyển động của ô tô đối với trọng tâm của xe được viết như sau:

2 1

M I

 

Trong đó: Iz -momen quán tính của ô tô quanh trục Z đi qua trọng tâm của xe

Lấy tích phân hai lần của phương trình (2.21) ta được:

2

(2.22) 2.

q z

2

(2.23)2

q z

M t I

Biểu thức (2.23) cho thấy rằng góc lệch β tỷ lệ thuận với momen quay vòng Mq với bình phương của thời gian phanh t và tỷ lệ nghịch với momen quán tính Iz của ô tô quanh trục

Z đi qua trọng tâm của nó Theo yêu cầu của nhà máy chế tạo, sửa chữa hoặc khi kiểm tra

hệ thống phanh thì lực phanh ở các bánh xe trên cùng một trục phải như nhau nhằm đảm bảo sự ổn định hướng khi phanh Độ chênh lệch tối đa giữa các lực phanh ở các bánh xe trên cùng một trục không được vượt quá 15% so với giá trị lực phanh cực đại ở các bánh

xe của trục này

Giả sử rằng các bánh xe ở phía bên phải có lực phanh lớn nhất Fp.phmax theo điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường, thì lực phanh thấp nhất cho phép của các bánh xe ở phía bên trái là

Lúc đó momen quay vòng cực đại Mq được tính như sau:

max .( max min)

0,075

2.

p ph z

BF

t I

ma z x

I

Trường hợp tổng các lực phanh ở các bánh xe bên trái lớn hơn tổng các lực phanh sinh

ra ở các bánh xe bên phải thì ô tô sẽ bị lệch sang trái momen quay vòng có chiều ngược lại như trên hình (Hình 2.1) quá trình tính toán góc lệch β cho trường hợp này cũng tương tự như trường hợp trên Theo quy định góc lệch lớn nhất cho phép maxkhông vượt quá 80

trong quá trình phanh

CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN Ô TÔ 3.1 Giới thiệu chung

3.1.1 Khái niệm ABS

ABS (Anti-Lock Braking System) là hệ thống có chức năng chủ yếu là điều chỉnh áp suất dầu đến từng xy-lanh bánh xe khi phát hiện một hay nhiều bánh xe có hiện tượng bị

bó cứng – loại bỏ khả năng bánh xe bị trượt lết trên mặt đường, giúp người lái có thể kiểm soát xe tốt hơn trong quá trình phanh

3.1.2 Cơ sở phát triển hệ thống phanh ABS

Để ô tô có thể chuyển động được thì vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường phải có một hệ số bám nhất định Sự bám giữa bánh xe với mặt đường được đặc trưng bằng hệ thống hệ số bám

Bảng 3.1: Hệ số bám của một số loại đường

Loại đường và tình trạng mặt đường Hệ số bám 1/ Đường nhựa, bê tông

0.5-0.6 0.2-0.4

0.2-0.3 0.4-0.5

Khi ô tô phanh trên các loại đường có hệ sô bám φ thấp như đường trơn, đường tuyết thì sớm bị xảy ra hiện tượng bó cứng bánh xe, tức khi đó bánh xe sẽ bị trượt lết trên đường khi phanh Lúc đó tăng quãng đường phanh hay hiệu quả phanh giảm đi đồng thời dẫn đến tình trạng mất tính ổn định hướng hay khả năng điều khiển của ô tô Nếu các bánh xe trước sớm bị bó cứng, xe không thể chuyển hướng theo sự điều khiển của tài xế, nếu các bánh sau sớm bị bó cứng dẫn đến sự khác biệt về hệ số bám giữa bánh trái và bánh phải với mặt đường sẽ làm cho đuôi xe bị lạng, xe bị trượt ngang Trong trường hợp khi xe đang quay vòng, hiện tượng trượt ngang của các bánh xe dẫn đến hiện tượng quay vòng thiếu hay





quay vòng thừa làm mất tính ổn định của xe khi quay vòng Ngoài ra nhiều vụ tai nạn nghiêm trọng xảy ra trong trường hợp phanh khẩn cấp ở tốc độ cao, tài xe đạp phanh đột ngột làm bánh xe bị bó cứng và trượt lết dẫn đến mất lái

Nếu hệ số bám thấp thì xe bị trượt quay, lúc đó, xe khó chuyển động về phía trước Hệ

số bám giữa bánh xe và mặt đường được chia thành hai thành phần: Hệ số bám trong mặt phẳng dọc, tức là trong mặt phẳng chuyển động của ô tô được gọi là hệ số bám dọc Ngoài ra còn hệ số bám trong mặt phẳng ngang vuông góc với mặt phẳng dọc và được gọi là hệ số bám ngang (quay vòng)

Qua đồ thị bên dưới cho thấy được hệ số trượt tốt nhất là khoảng 10-30% Vì lúc này lực bám dọc và bám ngang là lớn nhất giúp cho xe không bị xoay vòng nhằm ổn định lái cho người lái

Hình 3.1 Ảnh hưởng của hệ số bám trượt đến ô tô khi phanh

3.1.3 Khác biệt giữa hệ thống phanh có ABS và không có ABS

Ở hệ thống phanh thường thì chức năng của nó để giảm tốc độ hay dừng xe bằng cách

sử dụng 2 loại lực cản Loại thứ nhất là lực cản giữa má phanh và đĩa phanh và loại thứ hai

Lực cản hệ thống phanh > Lực cản giữa lốp và mặt đường

Trong quá trình phanh bánh xe có khả năng bị bó cứng dẫn đến mất tính ổn định hướng làm giảm hiệu quả phanh và tính an toàn Hệ thống ABS ra đời để giải quyết vấn đề trên

Hê thống ABS điều khiển áp suất dầu tác dụng lên các xy-lanh bánh xe để ngăn không cho nó bị bó cứng khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp Nó cũng đảm bảo tính ổn định dẫn hướng trong quá trình phanh, nên xe vẫn có thể lái được

Bảng 3.2: So sánh hệ thống phanh không có ABS và hệ thống phanh có ABS

Loại đường

Tốc độ bắt đầu phanh V, m/s

Quãng đường phanh Sp, m Lợi về hiệu

quả phanh

%

Có ABS Không có ABS

Đường bê tông khô

Đường bê tông ướt

13.88 13.88

10.6 18.7

13.1 23.7

19.1 21.1 Đường bê tông khô

Đường bê tông ướt

27.77 27.77

41.1 62.5

50.0 100.0

17.8 37.5

Hình 3.2 Khác biệt giữa hệ thống phanh có ABS và không có ABS

thì chiếc máy bay trị giá 20 triệu đô la sẽ trượt khỏi đường băng và trở thành đống sắt vụn

Để khắc phục hiện tượng trên, người ta bắt đầu ứng dụng phanh ABS vào máy bay Với công nghệ thời đó, các chi tiết phanh ABS rất lớn và đắt tiền ABS sử dụng Hidrô – cơ khí hoạt động không tin cậy và không đủ nhanh trong mọi tình huống

Điểm bất lợi của máy tính thập niên 60 là rất lớn và cồng kềnh Và không có vấn đề gì nếu ta lắp một máy tính điều khiển ABS có kích thước nhỏ như một cái máy giặt lên một cái máy bay to như một cái nhà nhưng để đặt nó lên một cái ô tô thì đó là điều không thể Cũng vào thập niên này, người ta chế tạo ra các vi mạch nhỏ hay các chip điện tử Vì vậy, các máy tính nhỏ hơn, mạnh hơn được ra đời và ứng dụng trên nhiều lĩnh vực

Trải qua nhiều thập kỷ, bộ vi xử lý đã được sử dụng nhiều trên ô tô và nó cho phép đạt

độ chính xác rất cao Ngày nay, rất nhiều hệ thống trên ô tô trang bị hệ thống điện tử như: hộp số tự động, hệ thống treo

Hệ thống phanh ABS được điều khiển bằng điện tử Bộ điều khiển ABS, được gọi là ABS ECU (Electronic Control Unit) theo dõi tốc độ các bánh xe nhờ vào các cảm biến bánh xe Nếu xảy ra hiện tượng trượt khi phanh, các cảm biến gửi tín hiệu về thông báo cho ECU, ngay lập tức ECU điều khiển áp suất dầu phanh đến các bánh xe bị trượt thông qua các van điện từ (solenoid) bên trong bộ chia dầu HCU (Hydraulic Control Unit) làm

áp suất dầu giảm loại bỏ được sự trượt bánh xe

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật điện tử, điều khiển tự động và các phần mềm tính toán, lập trình cực mạnh đã cho phép nghiên cứu và đưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như điều khiển mờ, điều khiển thông minh, tối ưu hóa quá trình điều khiển ABS

Các công ty như BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX là những công ty đi đầu trong việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo ABS và cung cấp cho các công ty sản xuất ô tô trên toàn thế giới

3.1.5 Phân loại ABS

 Phân loại theo chất tạo áp suất phanh:

+ Phanh khí

+ Phanh thủy lực

 Phân loại theo cách bố trí cảm biến:

+ Có 3 loại bố trí cảm biến

Hình 3.3 Các kiểu bố trí cảm biến

 Phân loại theo bộ chấp hành

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

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

+ Van điện 3 vị trí có van cơ khí

+ Van điện 3 vị trí không có van cơ khí

3.2 Hệ thống dẫn động thủy lực trên hệ thống ABS

3.2.1 Cấu tạo

Hình 3.4 Sơ đồ bố trí hệ thống dẫn động thủy lực

3.2.1.1 Bầu trợ lực phanh (trợ lực chân không)

Bầu trợ lực phanh khuếch đại lực tác dụng khi đạp chân phanh, và làm giảm lực cơ học

để vận hành chúng Hầu hết các hệ thống phanh ô tô các bầu trợ lực luôn kết hợp với lanh chính

xy-Tính năng của trợ lực phanh thay đổi phụ thuộc vào kích thước diện tích tác dụng của chân không và áp suất khí quyển Diện tích này lớn hơn sẽ có lực lớn hơn Bình thường trợ lực phanh sẽ khuếch đại lực phanh lên từ 2 – 4 lần

Hình 3.5 Cấu tạo của bầu trợ lực chân không

1,2 Van một chiều: 3 Vỏ bầu trợ lực: 4 Cổng chân không nối với cổ góp nạp:

5 Màng cao su: 6 Đĩa kim loại

Nguyên lý hoạt động của bầu trợ lực chân không

 Khi không đạp phanh Đường chân không (4) của bầu trợ lực được nối thông với cổ

góp nạp của động cơ xăng hay bơm chân không của động cơ diesel trên ô tô, khi động cơ

nổ máy lực chân không sẽ được tạo ra và hút màng cao su (5) và đĩa kim loại (6) luôn có

xu hướng về phía trước (vì vậy khi nổ máy ta đạp bàn đạp phanh sẽ thấy nhẹ hơn khi không

nổ máy)

Ở trạng thái bình thường khi không đạp phanh thì van (1) đóng và van (2) mở, áp suất buồng (a) và (b) cân bằng nhau và bằng áp lực chân không tạo ra ở cổ góp nạp

 Khi đạp phanh Lúc này van (1) được mở ra buồng (a) có áp suất bằng áp suất khí

quyển bên ngoài còn van (2) đóng lại làm cho áp suất buồng (a) và (b) có sự chênh lệch

(áp suất buồng (b) là áp suất chân không còn áp suất buồng (a) là áp suất khí quyển) lực chân không có xu hướng kéo màng (5),(6) về phía trước (phía có ống chân không) do vậy khi phanh có cảm giác nhẹ hơn

 Khi nhả phanh Dưới tác dụng của lò xo hồi vị sẽ làm cho màng (5), (6) trở về vị trí

ban đầu, van (1) đóng, van (2) mở

3.2.1.2 Xy-lanh phanh chính

Xy-lanh phanh chính bố trí trong hệ thống phanh có tác dụng chuyển đổi lực tác động

từ bàn đạp phanh thành áp suất thủy lực Áp suất này được dẫn động đến các xy-lanh con

ở các bánh xe

Hình 3.6 Cấu tạo xy-lanh phanh chính

Nguyên lý hoạt động

 Khi không đạp phanh :

Cuppen của piston số 1 và số 2 nằm giữa cửa vào và cửa bù làm cho xy-lanh và bình dầu thông nhau Bulông hãm bố trí trong xy-lanh phanh chính để chống lại lò xo số 2, ngăn không cho piston số 2 chuyển động sang phải

Hình 3.7 Xy-lanh phanh chính khi không đạp phanh

 Khi đạp phanh:Piston số 1 dịch chuyển sang trái, cupben của nó bịt kín cửa bù, không cho dầu từ bình vào cửa bù Piston bị đẩy tiếp, nó làm tăng áp suất dầu trong xy-lanh Áp suất này tác dụng lên các xy-lanh bánh sau Đồng thời, áp suất tạo ra sẽ đẩy piston số 2 dịch chuyển sang trái, áp suất dầu tạo ra tác dụng lên xy-lanh bánh trước

Hình 3.8 Xy-lanh phanh chính khi đạp phanh

 Khi nhả bàn đạp phanh : Lúc này, áp suất dầu từ các xy-lanh bánh xe tác dụng ngược lại, đồng thời dưới tác dụng cửa lực lò xo hồi vị số 2 dẩy các piston sang bên phải Tuy nhiên, do dầu ở các xy-lanh bánh xe không hồi về xy-lanh chính ngay lập tức, do đó dầu

từ bình sẽ điền vào xy-lanh phanh chính qua các lỗ

Khi các piston trở về trạng thái ban đầu, áp lực dầu trong xy-lanh sẽ đẩy dầu hồi về bình chứa thông qua các cửa bù Kết quả, áp suất dầu trong xy-lanh phanh chính giảm xuống.

Hình 3.9 Xy-lanh phanh chính khi nhả phanh