H th ng phanh ABS (Ph n I)ệ ố ầ 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 Anti-lock 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.
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 10-30%. 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 10-30% ở mọi thời điểm.
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 10-30% 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.
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 táp-lô: 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.
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).