Hệ thống phanh ABS

Chia sẻ: Trần Trung Hiếu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:16

1
1.303
lượt xem
662
download

Hệ thống phanh ABS

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ý tưởng về chức năng của hệ thống phanh ABS. Theo kinh nghiệm lái xe, để tránh cho các lốp không bị bó cứng và làm mất khả năng quay vô lăng trong khi phanh khẩn cấp, người điều khiển nên lặp lại động tác đạp và nhả bàn đạp phanh nhiều lần. Tuy nhiên, trong những trường hợp khẩn cấp thường không có thời gian để thực hiện việc này. Người lái đạp dí phanh và xe trượt trên mặt đường trong khi các lốp không quay. Cuối cùng xe cũng dừng lại do ma sát trượt giữa lốp và mặt đường lớn nhưng...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Hệ thống phanh ABS

  1. Hệ thống phanh ABS (Phần I) 16/06/2008 Ý tưởng về chức năng của hệ thống phanh ABS. Theo kinh nghiệm lái xe,  để  tránh cho các lốp không bị  bó  cứng và  làm mất khả  năng quay vô   lăng trong khi phanh khẩn cấp, người điều khiển nên lặp lại động tác đạp và nhả bàn đạp phanh   nhiều lần. Tuy nhiên, trong những trường hợp khẩn cấp thường không có  thời gian  để  thực hiện  việc này. Người lái  đạp dí  phanh và  xe trượt trên mặt  đường trong khi các lốp không quay. Cuối   cùng xe cũng dừng lại do ma sát trượt giữa lốp và mặt đường lớn nhưng xe mất khả năng lái khiến  cho xe bị văng đi và tai nạn xảy ra là điều khó tránh khỏi.    Vậy để chống lại điều này, người ta chế tạo hệ thống phanh ABS với khả năng chống cho các lốp   không bị khóa cứng khi phanh khẩn cấp, xe không bị mất lái và giảm thiểu được tai nạn xảy ra   Hệ  thống ABS (viết tắt của Anti­lock Brake System) dùng một máy tính  để  xác  định tình trạng   quay của 4 bánh xe trong khi phanh qua các cảm biến lắp ở bánh xe và có thể tự động điều khiển  đạp và nhả phanh.      
  2. Trước khi  đi sâu tìm hiểu hệ thống phanh ABS, bạn  đọc hãy tham khảo thêm về sự trượt của xe   trên mặt đường.    Sự khác nhau về tỷ lệ giữa tốc độ của xe và tốc độ của các bánh xe được gọi là “hệ số trượt”. Khi   sự chênh lệch giữa tốc độ của xe và tốc độ của các bánh xe trở nên quá lớn, sự quay trượt sẽ xảy   ra giữa các lốp và  mặt  đường.  Điều này cũng tạo nên ma sát và  cuối cùng có  thể  tác  động như   một lực phanh và làm chậm tốc độ của xe.       Mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt có thể hiểu rõ hơn qua đồ thị ở trên. Lực phanh không  tỷ  lệ  với hệ  số  trượt, và   đạt  được cực  đại khi hệ  số  trượt nằm trong khoảng 10­30%. Vượt quá   30%, lực phanh sẽ giảm dần. Do đó, để duy trì  mức tối đa của lực phanh, cần phải duy trì  hệ  số  trượt trong giới hạn 10­30% ở mọi thời điểm.  
  3. Ngoài ra, cũng cần phải giữ  lực quay vòng  ở  mức cao  để  duy trì  sự   ổn  định về  hướng.  Để  thực   hiện điều này, người ta thiết kế hệ thống ABS để tăng hiệu suất phanh tối đa bằng cách sử dụng   hệ số trượt là 10­30% bất kể các điều kiện của mặt đường, đồng thời giữ lực quay vòng càng cao   càng tốt để duy trì sự ổn định về hướng.    Trên các mặt đường trơn có hệ số ma sát thấp như đường có nhựa ướt, nước mưa vì quãng đường  phanh tăng lên so với các mặt đường có trị số ma sát cao, nên ngay cả khi có ABS tác động, vẫn  phải giảm tốc  độ  khi chạy trên các mặt  đường  đó. Trên các  đường thô  nhám, hoặc trên sỏi tác   động của ABS có thể dẫn đến quãng đường hãm dài hơn các xe không lắp ABS.  Ngoài ra, tiếng động và độ rung phát sinh khi tác động ABS báo cho người lái biết rằng ABS đang   hoạt động.  Các bộ phận của hệ thống phanh ABS.       Hệ thống phanh ABS có các bộ phận chính sau đây.
  4. ECU  điều khiển trượt: Bộ  phận này xác  định mức trượt giữa bánh xe và  mặt  đường dựa vào các  tín hiệu từ  các cảm biến, và   điều khiển bộ  chấp hành của phanh. Gần  đây, một số  kiểu xe có   ECU điều khiển trượt lắp trong bộ chấp hành của phanh. Bộ chấp hành của phanh: Bộ chấp hành của phanh điều khiển áp suất thuỷ lực của các xilanh ở   bánh xe bằng tín hiệu ra của ECU điều khiển trượt. Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từng bánh xe và truyền tín hiệu đến ECU  điều khiển trượt.   Ngoài ra, trên táp lô điều khiển còn có: Đèn báo táp­lô: Đèn báo của ABS, khi ECU phát hiện thấy sự  trục trặc ở ABS hoặc hệ thống hỗ  trợ phanh, đèn này bật sáng để báo cho người lái. Đèn báo hệ thống phanh, khi đèn này sáng lên   đồng thời với  đèn báo của ABS, nó  báo cho người lái biết rằng có  trục trặc  ở  hệ  thống ABS và   EBD. Công tắc  đèn phanh: Công tắc này phát hiện bàn  đạp phanh  đã   được  đạp xuống và  truyền tín   hiệu  đến ECU  điều khiển trượt. ABS sử  dụng tín hiệu của công tắc  đèn phanh. Tuy nhiên dù  không có  tín hiệu công tắc  đèn phanh vì  công tắc  đèn phanh bị hỏng, việc  điều khiển ABS vẫn   được thực hiện khi các lốp bị  bó  cứng. Trong trường hợp này, việc  điều khiển bắt  đầu khi hệ  số   trượt  đã  trở  nên cao hơn (các bánh xe có  xu hướng khoá  cứng) so với khi công tắc  đèn phanh   hoạt động bình thường. Cảm biến giảm tốc: chỉ có ở một số loại xe. Cảm biến giảm tốc cảm nhận mức giảm tốc của xe và  truyền tín hiệu  đến ECU  điều khiển trượt. Bộ  ECU  đánh giá  chính xác các  điều kiện của mặt  đường bằng các tín hiệu này và sẽ thực hiện các biện pháp điều khiển thích hợp. ECU điều khiển trượt.  
  5.     Dựa vào tín hiệu của các cảm biến tốc độ, ECU  điều khiển trượt cảm nhận tốc  độ  quay của các   bánh xe cũng như  tốc  độ  của xe. Trong khi phanh, mặc dù  tốc  độ  quay của các bánh xe giảm   xuống, mức giảm tốc sẽ thay đổi tuỳ theo cả tốc độ của xe trong khi phanh và các tình trạng của  mặt đường, như mặt đường nhựa khô, ướt hoặc có nước, … 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.  ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ của bánh xe từ 4 cảm biến tốc độ, và ước tính tốc độ   của xe bằng cách tính toán tốc  độ và  sự  giảm tốc của mỗi bánh xe. Khi đạp bàn  đạp phanh,  áp  suất thuỷ  lực trong mỗi xilanh  ở  bánh xe bắt  đầu tăng lên, và  tốc  độ  của bánh xe bắt  đầu giảm   xuống. Nếu bất kỳ  bánh xe nào dường như  sắp bị bó cứng, ECU sẽ  giảm áp suất thuỷ  lực trong   xilanh của bánh xe đó. Nếu ECU  điều khiển trượt phát hiện một sự  cố  trong hệ tín hiệu hoặc trong rơle, dòng  điện chạy  đến bộ chấp hành từ ECU sẽ bị ngắt. Do  đó, hệ thống phanh vẫn hoạt  động mặc dù ABS không  hoạt động, nhờ vậy đảm bảo được các chức năng phanh bình thường. Bộ chấp hành của phanh (Cụm bơm và điều kiển).
  6.       Bộ chấp hành của phanh gồm có van điện từ giữ áp suất, van điện từ giảm áp suất, bơm, môtơ và  bình chứa. Khi bộ chấp hành nhận được tín hiệu từ  ECU  điều khiển trượt, van điện từ  đóng hoặc  ngắt và  áp suất thuỷ lực của xilanh ở bánh xe tăng lên, giảm xuống hoặc được giữ  để tối ưu hoá  mức trượt cho mỗi bánh xe. Ngoài ra, mạch thuỷ lực còn thay đổi để đáp ứng yêu cầu của mỗi loại  điều khiển. Mạch thuỷ  lực trong ABS của các xe FF  được chia thành hệ  thống của bánh trước bên phải và   bánh sau bên trái và  hệ  thống của bánh trước bên trái và  bánh sau bên phải như   ở  sơ   đồ  dưới   đây. Sau đây chúng tôi chỉ xin đưa ra hoạt động của một hệ thống trong các hệ thống này, vì các   hệ thống khác cũng hoạt động như vậy...  
  7.     Trong khi phanh bình thường, tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiển trượt không được đưa vào. Vì   vậy các van  điện từ  giữ  và  giảm ngắt, cửa (a)  ở  bên van  điện từ  giữ   áp suất mở, còn cửa (b)  ở   phía van điện từ giảm áp suất đóng. Khi đạp bàn đạp phanh, dầu từ xilanh chính chảy qua cửa (a)  ở  phía van  điện từ  giữ  và   được truyền trực tiếp tới xilanh  ở  bánh xe. Lúc này hoạt  động của van   một chiều (2) ngăn cản dầu phanh truyền đến phía bơm.   
  8.     Khi có sự tác động của ABS, bộ chấp hành hoạt động theo 3 chế độ khác nhau:  Chế   độ  giảm  áp suất: Tín hiệu  điều khiển từ  ECU  điều khiển trượt  đóng mạch các van  điện từ   giữ và giảm áp suất bằng cách đóng cửa (a) ở phía van điện từ giữ áp suất, và mở cửa (b) ở phía   van  điện từ giảm  áp suất. Việc này làm cho dầu phanh chảy qua cửa (b)  đến bình chứa  để giảm   áp suất thuỷ  lực trong xilanh  ở  bánh xe. Lúc  đó, cửa (e)  đóng lại do dầu chảy xuống bình chứa.  Bơm tiếp tục chạy trong khi ABS  đang hoạt  động, vì  vậy dầu phanh chảy vào bình chứa  được  bơm hút trở về xilanh chính.  
  9.     Chế   độ  giữ: Tín hiệu  điều khiển từ  ECU  điều khiển trượt  đóng mạch van  điện tử  giữ   áp suất và   ngắt van điện từ giảm áp suất bằng cách đóng kín cửa (a) và cửa (b). Điều này ngắt áp suất thuỷ   lực  ở  cả  hai phía xilanh chính và  bình chứa  để  giữ   áp suất thuỷ  lực của xilanh  ở  bánh xe không   đổi.  
  10.     Chế   độ  tăng  áp suất: Tín hiệu  điều khiển từ  ECU  điều khiển trượt ngắt các van  điện từ  giữ  và   giảm  áp suất bằng cách mở  cửa (a)  ở  phía van  điện từ  giữ   áp suất và   đóng cửa (b)  ở  phía van   điện từ  giảm  áp giống như  trong khi phanh bình thường.  Điều này làm cho  áp suất thuỷ  lực từ  xilanh chính tác  động vào xilanh  ở  bánh xe, làm cho  áp suất thuỷ  lực của xilanh  ở bánh xe tăng   lên.    Trên  đây chúng tôi  đã hướng dẫn các bạn sơ qua về hoạt  động của các bộ phận chính trong hệ  thống phanh ABS. Bài viết tới chúng ta sẽ  tìm hiểu thêm về  các hệ  thống phanh ABS có  hỗ  trợ   EBD và ABS có BA.
  11.   Hệ thống phanh ABS với EBD. EBD  là  chữ  viết  tắt  của  Electronic Brake­Force Distribution,  nghĩa  là   hệ   thống  phân  phối  lực  phanh giữa các bánh trước và sau hoặc giữa các bánh xe bên phải và bên trái.  Như  ta  đã  biết  ở  bài viết trước, ABS là  một hệ  thống phanh hết sức an toàn. Trong những tình  huống khẩn cấp, ABS có tác dụng chống bó cứng phanh và duy trì khả năng lái để giảm thiểu tai  nạn có thể xảy ra. Nhưng để có một hệ thống phanh hiệu quả và ổn định trong mọi điều kiện địa   hình, đường xá, các nhà chế tạo đã lắp thêm vào hệ thống phanh ABS các cảm biến EBD để điều  khiện việc phân phối lực phanh giữa các bánh xe, tăng hiệu quả  và  tận dụng triệt  để  tính năng  phanh.
  12.   Khi di chuyển trên  đường thẳng, các hệ  thống phanh ABS không có  EBD lực phanh phân phối  giữa các bánh trước và bánh sau không thay đổi khi tải trọng tác dụng lên các bánh trước và sau   thay đổi. Khi lắp EBD vào, nó dùng EBD để phân phối lực phanh đến các bánh trước và bánh sau   phù hợp với điều kiện chạy xe và đường xá. Cụ thể như trong hình vẽ phân tích ở trên, lực phanh   đến bánh sau sẽ tăng lên khi tải trọng tác dụng lên bánh sau tăng và giúp rút ngắn quãng đường  phanh đáng kể so với hệ thống không có EBD. Ngoài ra, trong khi phanh để quay vòng, nó cũng điều khiển các lực phanh của bánh bên phải và   bên trái giúp duy trì sự ổn định của xe.  
  13. Có thể mô tả khái quát hoạt động của EBD qua biểu đồ trên như sau: Phân phối lực phanh của các bánh trước và sau:  Nếu tác động các phanh trong khi xe đang chạy tiến thẳng, bộ chuyển tải trọng sẽ giảm tải trọng   tác động lên các bánh sau. ECU điều khiển trượt xác định điều kiện này bằng các tín hiệu từ các   cảm biến tốc  độ, và   điều khiển bộ  chấp hành ABS  để   điều chỉnh tối  ưu sự  phân phối lực phanh   đến các bánh sau.  Chẳng hạn như, mức tải trọng tác động lên các bánh sau trong khi phanh sẽ thay đổi tuỳ theo xe   có  mang tải hay không. Mức tải trọng tác  động lên các bánh sau cũng thay  đổi theo mức giảm   tốc. Như  vậy, sự  phân phối lực phanh  đến bánh sau  được  điều chỉnh tối  ưu  để  sử  dụng có  hiệu   quả lực phanh của các bánh sau theo những điều kiện này.  Phân phối lực phanh giữa các bánh bên phải và bên trái (trong khi phanh để quay vòng). Nếu tác  động các phanh trong khi xe  đang quay vòng, tải trọng tác động vào bánh bên trong sẽ   tăng lên. ECU điều khiển trượt xác định điều kiện này bằng các tín hiệu từ các cảm biến tốc độ và   điều khiển bộ chấp hành để điều chỉnh tối ưu sự phân phối của lực phanh đến bánh xe bên trong. ABS với hỗ trợ khi phanh (BA). Đôi khi những người chưa quen lái xe hoặc những người dễ  hốt hoảng mặc dù   đã  quen lái xe  không  đạp bàn  đạp phanh  đủ  mạnh trong khi phanh khẩn cấp  để  tận dụng tính năng của hệ  thống phanh. BA (Brake Assist) là một hệ thống sử dụng cảm biến áp suất  ở bên trong bộ chấp hành ABS  để  phát hiện tốc độ và lực khi đang nhấn phanh để cho phép máy vi tính dự kiến ý muốn phanh khẩn  cấp của người lái để tăng lực phanh nhằm đạt được tính năng tối đa của hệ thống phanh.
  14.   BA cũng đặt thời gian hỗ trợ và mức hỗ trợ để làm cho cảm giác về phanh càng tự nhiên càng tốt  bằng cách điều chỉnh hỗ trợ theo yêu cầu như thể hiện trên đồ thị ở hình vẽ dưới.   Hoạt động của BA trong hệ thống phanh có thể mô tả như sau: Khi ECU điều khiển trượt xác định rằng người lái đang phanh khẩn cấp, van điện từ chuyển mạch   hỗ  trợ  phanh  được  đóng mạch, tạo thành một  đường thông giữa xilanh chính và  bình chứa, và   chuyển dầu đến bơm. 
  15. Bơm hút dầu và   đẩy  đến xilanh  ở  bánh xe. Van an toàn 4 mở  ra  để  bảo  đảm rằng  áp suất của  xilanh  ở  bánh xe không vượt  áp suất của xilanh chính quá  một mức  đã   đặt trước  để  duy trì   độ   chênh áp suất này.   Nói chung BA kết hợp với ABS thành một hệ  thống hoàn thiện.  Độ  khuếch  đại lực phanh do BA   gần như ngay lập tức đẩy lực phanh đạt tới mức tối đa nên nguy cơ bị bó cứng phanh và xe bị rê   bánh rất cao. Lúc này tính năng chống bó cứng phanh của ABS kịp thời phát huy tác dụng,  đảm   bảo sự tối ưu khi phanh gấp ngay cả trên những mặt đường trơn trượt.
  16.   So sánh quãng đường phanh khi có BA và không có BA hỗ trợ phanh. Ở tốc độ 100 km/h, với các điều kiện tương đương, thử nghiệm so sánh cho thấy việc sử dụng BA  giúp rút ngắn quãng đường phanh từ 46 m (không hỗ trợ) còn 40 m.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản