Hệ thống phanh ABS trên ô tô (Phần 1/6)

Chia sẻ: Nguyen Quan | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:46

2
721
lượt xem
336
download

Hệ thống phanh ABS trên ô tô (Phần 1/6)

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

Hệ thống phanh ABS và các liên hợp: Hệ thống ABS gọi theo các chữ viết tắt của tiếng Anh: “Anti-Lock...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Hệ thống phanh ABS trên ô tô (Phần 1/6)

  1. Hệ thống phanh ABS trên ô tô (Phần 1/6) A. 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 Brake System” và được hiểu là thiết bị chống trượt lết bánh xe khi phanh. Ngày nay thi ết b ị này đã đ ược tích hợp chức năng của ABS với khả năng chống trợt quay bánh xe ch ủ đ ộng (Acceleration Slip Control: ASR), khả năng ổn định động h ọc của ôtô (Vehicle Stability Control: VSC) khi sử dụng. Hệ thống ABS bắt đầu được bố trí ở tất cả các bánh xe vào năm 1971, chế t ạo hàng loạt năm 1978, sau đó hoàn thiện theo hướng điều khiển k ỹ thuật s ố vào năm 1984 và từ sau năm 1992 một số quốc gia phát triển đã coi ABS là m ột hệ th ống phanh 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, v ới k ỹ thuật tự động điều chỉnh “Cơ – điện tử” dùng cho hệ thống phanh. Trên c ơ s ở c ủa h ệ thống ABS bố trí trên ôtô đã hình thành các liên h ợp đi ều ch ỉnh khác nh ằm hoàn thi ện tính chất động học và động lực học. Tùy theo đặc điểm sử dụng và yêu cầu, h ệ th ống 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 h ợp trên ôtô con có thể trình bày qua hình 1.1. Hình 1.1: Quá trình hoàn thiện và phát tri ển hệ th ống phanh ABS và các liên h ợp trên ôtô con Các chữ viết tắt trên hình có ý nghĩa sau: ASR: Thiết bị chống trượt quay bánh xe, thiết bị là một phần của hệ th ống TRC (Traction Control) dùng để điều khiển lực kéo trên các bánh xe ch ủ đ ộng c ủa ôtô.
  2. ESP: Electronic Stability Program – Chương trình kiểm soát ổn đ ịnh đ ộng h ọc c ủa ôtô. Chương trình là một phần của hệ thống VSC, được dùng để kiểm soát khả năng ổn định hướng của ôtô khi phanh, khi đi trên đ ường vòng hay chuy ển đ ộng th ẳng g ặp ngoại lực ngẫu nhiên tác động. SBC: Sensoelectric Braking Control – Hệ thống phanh th ủy l ực đi ện t ử, đ ược b ố trí theo sự mở rộng kiểm soát nhờ các cảm biến và chương trình điều khiển thích h ợp c ủa ôtô con. EHB: Electrohydraulic brake – Hệ thống phanh thủy l ực đi ện t ử là m ột phân khúc c ủa 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 c ủa h ệ th ống phanh điện tử không có sự hỗ trợ của hệ thống thủy lực. Nội dung kỹ thuật của các hệ thống này sẽ được lần lượt trình bày ti ếp 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 b ị gi ới h ạn b ởi giá trị các lực truyền giữa bánh xe và mặt đường. Giải quyết hoàn thi ện ch ất l ượng l ực truyền này trong các trạng thái mặt đường và điều khi ển khác nhau là m ột nhi ệm v ụ được thực hiện bởi ABS và các liên hợp. Phương pháp được lựa ch ọn trong k ết c ấu là sử dụng các tổ hợp tự động điều chỉnh cơ điện tử (Mechatronic) trên cơ s ở c ủa hệ thống phanh ôtô. Hệ thống ABS được sử dụng để duy trì khả năng không bó cứng bánh xe trong các trạng thái phanh ngặt với các mục đích: - Giữ ổn định hướng chuyển động của xe khi phanh trên đ ường vòng, hay trên đ ường có trạng thái khác nhau. Với ôtô không bố trí ABS các bánh xe có th ể b ị khóa c ứng và gây xoay thân xe. Với ôtô bố trí ABS khi phanh ôtô sẽ chuy ển đ ộng ổn đ ịnh đ ến khi nào dừng lại, kể cả khi hoạt động trên đường cong, ho ặc trên n ền đ ường có tr ạng thái khác nhau. - Duy trì khả năng điều khiển ôtô bằng vành lái. - Tạo điều kiện rút ngắn quãng đường phanh đặc biệt khi s ử d ụng ở đ ường t ốt, v ận t ốc 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 tr ực tiếp bởi trọng lượng (tải trọng thẳng đứng) và hệ số bám của bánh xe v ới n ền đ ường.
  3. Hệ số bám phụ thuộc vào nhiều yếu tố: chất lượng bề mặt đường, tính chất của l ớp phủ bề mặt, loại lốp xe, nhưng trước hết phụ thuộc rất lớn vào đ ộ trượt c ủa bánh xe. Nếu hệ số bám lớn sẽ cho phép bánh xe tiếp nhận l ực d ọc l ớn, và ng ược lại. Độ trượt của bánh xe được gắn liền với khái niệm: nếu bánh xe lăn t ự do không ch ịu tải trọng thẳng đứng, độ trượt bằng không, khi bánh xe bị phanh bó c ứng trên n ền đường độ trượt sẽ bằng 100%. Để đạt được hệ số bám cao khi phanh cần thi ết khảo sát mối quan hệ của hệ số bám j với độ trượt lx của bánh xe. Quan h ệ v ật lý này đ ược biểu diễn trên hình 1.2. Qui luật như vậy cũng gần giống gi ữa bánh xe b ị phanh và bánh xe chủ động. Ở đây chỉ nêu lên trong trường hợp bánh xe b ị phanh. Sự trượt dọc của bánh xe gắn liền với sự biến dạng theo chu vi l ốp. Các l ớp ở vùng tiếp xúc bị biến dạng, gây nên dịch chuyển tương đối với nền, và đ ược xác đ ịnh b ằng độ trượt Lamdax. Đánh giá sự trượt dọc của bánh xe nhờ độ trượt Lamdax và đ ược đ ịnh nghĩa trong 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 t ốc d ịch d ọc 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 l ực d ọc nh ỏ. Nếu càng gia tăng lực dọc (ở đây là lực phanh) sự trượt xảy ra càng l ớn. Khi l ực d ọc 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 nghi ệm trên
  4. các loại mặt đường: bêtông khô (1), afan ướt (2), nền tuyết (3), nền băng (4) mô t ả trên hình 1.3. Trong thực nghiệm hệ số bám dọc lx được định nghĩa bằng tỷ số gi ữa lực 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 d ạng đường cong l ồi. Trong trạng thái phanh nhẹ nhằm giảm vận tốc ôtô, giá tr ị đ ộ tr ượt th ấp. Nếu càng tăng lực phanh, độ trượt cũng sẽ tăng, hệ số bám tăng tới m ột giá tr ị l ớn nh ất (đi ểm đỉnh – B của hình 1.4) và bắt đầu suy giảm. Sự suy giảm hệ số bám s ẽ không cho phép tăng khả năng tiếp nhận lực dọc và bánh xe dẫn t ới b ị bó c ứng. Nh ư v ậy đ ồ th ị quan hệ trên chia ra làm hai vùng: vùng ổn đ ịnh và vùng m ất ổn đ ịnh. Trong các cấu trúc ABS giá trị được lựa chọn trong khoảng 10% đ ến 30%, và g ọi là vùng điều chỉnh tối ưu tương ứng trên hình 1.4 và A, B, C. Tuy nhiên, qui lu ật c ủa h ệ số bám và độ trượt trên các loại mặt đường khác nhau bị thay đ ổi, do vậy cần thi ết b ổ sung thông số gia tốc góc bánh xe. Trên các ôtô ngày nay sử dụng cả hai thông số gia t ốc phanh (a) và đ ộ tr ượt (l) c ủa bánh xe làm thông số ngưỡng điều chỉnh thay đổi áp suất phanh c ủa bánh xe, đ ồng thời sử dụng chế độ điều chỉnh mức thấp với mục đích đảm bảo khả năng quản lý đ ộ trượt ở vùng ổn định. 2. Quan hệ vật lý của bám dọc, bám ngang với độ trượt ở bánh xe:
  5. Trong thực tiễn, bánh xe đồng thời thực hiện khả năng truyền l ực d ọc và l ực bên, đ ồ thị quan hệ của lực dọc, lực bên với hệ số bám như trên hình 1.5. Khi bánh xe bi ến dạng 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 giá tr ị thấp nhất tương ứng với trạng thái bị bó cứng bánh xe hoàn toàn. Đi ều này có nghĩa: khi bánh xe dẫn hướng bị bó cứng, khả năng điều khiển hướng ôtô b ằng vành lái s ẽ không còn hiệu quả. - Trạng thái tối ưu cho phép để đạt được khả năng tiếp nhận l ực d ọc và l ực bên l ớn (c ả 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 t ối ưu đó. - Khi xem xét bánh xe đàn hồi có mặt của góc lệch bên anpha, giá tr ị Fix, Fiy s ẽ gi ảm khi góc lệch tăng lên, khả năng ổn định của ôtô s ẽ kém h ơn. Giá trị độ trượt tối ưu l0 = (10 + 30)% là vùng tối ưu mà hệ th ống phanh có thi ết b ị 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:
  6. Sự quay thân xe khi phanh gây nên lệch hướng chuy ển đ ộng c ủa ôtô và làm khó khăn cho việc kiểm soát quĩ đạo chuyển động của ôtô bằng vành lái. Tuy nhiên, s ự quay thân xe xuất hiện trên cầu trước và xuất hiện trên cầu sau sẽ ảnh h ưởng 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. Mô men 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 ph ải. B: chiều rộng của hai vết lốp. Như vậy sự quay thân xe còn chịu ảnh hưởng của trọng lượng toàn b ộ ôtô (thông qua Jz) và chiều rộng của ôtô B. Sự quay thân xe xảy ra trên cầu trước, người lái còn có khả năng k ịp th ời đi ều ch ỉnh 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 kh ả năng gi ữ quĩ đ ạo chuy ển động của ôtô, chỉ có các lái xe có kinh nghiệm mới có khả năng hi ệu ch ỉnh vành lái trong trường hợp này. Hạn chế khả năng quay thân xe do cầu sau sẽ đảm bảo hiệu quả ổn định h ướng chuyển động khi phanh, mặc dù phải chấp nhận yếu t ố giảm khả năng t ận d ụng tr ọng lượng bám. Do vậy trên các bánh xe cầu sau có bổ sung b ộ đi ều ch ỉnh cân bằng áp suất 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 th ủy lực và dẫn đ ộng phanh khí nén với các nguyên lý tổng quát như nhau.
  7. ABS trong hệ thống phanh thủy lực là một hệ thống t ự đ ộng đi ều ch ỉnh áp su ất d ầu đưa vào xy lanh bánh xe sao cho phù hợp với chế đ ộ lăn c ủa bánh xe nh ằm lo ại tr ừ 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 th ường), và b ố trí thêm: bộ điều khiển điện tử 5 (ECU); cảm biến đo tốc độ góc bánh xe 1 (Sensor), van th ủy lực điện từ 3 điều chỉnh áp lực dầu phanh (Actuator). Sơ đ ồ một m ạch đi ều khi ển trình bày trên hình 1.7. Cảm biến tốc độ bánh xe 1 có chức năng xác định tốc độ quay của bánh xe, làm vi ệc như một bộ đếm số vòng quay, tín hiệu của bộ cảm biến tốc độ được đưa về bộ điều khiển điện tử (tín hiệu vào ECU – ABS). Bộ điều khiển điện tử 5 làm việc như một máy tính nhỏ theo chương trình đ ặt s ẵn. Tín hiệu điều khiển van điện tử (output signal) phụ thuộc vào tín hi ệu c ủa cảm bi ến (input signal) và chương trình vi xử lý, xác định chế độ làm việc của bánh xe (theo đ ộ tr ượt), đưa ra tín hiệu điều khiển van điều khiển (cơ cấu thừa hành), thiết l ập ch ế đ ộ đi ều chỉnh áp suất dầu phanh ở bánh xe. Van điều chỉnh áp suất 3 (hay môdun điều khi ển áp l ực phanh), là c ơ c ấu th ừa hành của ABS (Actuator). Nhiệm vụ của nó là tạo nên sự đóng, mở đ ường d ầu t ừ xy lanh chính đến xy lanh bánh xe tùy thuộc vào tín hiệu điều khi ển c ủa ECU – ABS. C ấu trúc của van điều chỉnh áp suất là các van con trượt thủy lực được đi ều khi ển b ằng đi ện t ử. Sự thay đổi áp suất trong xy lanh bánh xe tạo nên sự thay đ ổi mômen phanh bánh xe tiến hành phanh hay nhả phanh. Ngoài ra trong ABS còn có nguồn bổ sung năng l ượng nh ư: bình d ự tr ữ d ầu áp su ất thấp, bơm cầu, bình tích năng giảm xung, van an toàn hệ th ống. Nguyên lý làm việc cơ bản của ABS như sau: Khi bắt đầu phanh, bánh xe quay với tốc độ quay giảm dần, n ếu bánh xe đ ạt t ới giá tr ị
  8. gần bó cứng, tín hiệu của cảm biến chuyển về bộ điều khi ển trung tâm. ECU-ABS l ựa 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 hi ệu t ừ cảm bi ến l ại đ ưa v ề ECU-ABS. ECU-ABS cung cấp lệnh điều khiển cụm van thủy lực điện t ừ, 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 đ ưa v ề b ộ điều khiển điện tử và lại tăng tiếp áp lực điều khiển, nh ờ đó bánh xe l ại b ị phanh và giảm tốc độ quay tới khi gần bó cứng. Quá trình xảy ra đ ược lặp l ại theo chu kỳ liên tục, tới khi bánh xe dừng hẳn. Cứ như vậy, hệ thống điện tử kiểm soát chế độ lăn có trượt của bánh xe, trong lúc vị trí bàn đạp phanh không thay đ ổi. Một chu kỳ điều khiển thực hiện khoảng chừng 1/10 s, do vậy ABS làm vi ệc r ất hi ệu quả, giúp cho bánh xe luôn nằm trong trạng thái phanh v ới đ ộ tr ượt t ối ưu, tránh đ ược hiện tượng bó cứng bánh xe. Quá trình này có thể coi nh ư s ự nh ấp phanh liên t ục c ủa người lái khi phanh, nhưng mức độ chuẩn xác cao hơn và t ần số lớn h ơn nhi ều so v ới người lái xe có kinh nghiệm. Trong kết cấu thực tế hệ thống được tổ hợp là nhiều mạch (kênh) điều khiển khác nhau cho từng bánh xe hay một số bánh xe. Để giữ cho các bánh xe làm vi ệc ở vùng có hệ số trượt l0 với lực phanh tối ưu và không xảy ra sự khóa cứng các bánh xe cần 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 t ốc chậm d ần c ủa nó. Trong thực tế việc xác định trực tiếp độ trượt rất khó khăn, đặc biệt là khi phanh g ấp trên nền trơn, giá trị độ trượt nhanh chóng vượt quá gi ới h ạn đ ộ tr ượt t ối ưu, b ộ ECU của ABS sẽ tính toán thông qua các giá trị khác như: vận tốc góc, gia t ốc góc c ủa bánh xe và gia tốc dài của xe. Các hệ thống ABS ngày nay sử dụng cảm biến đo vận tốc bánh xe theo th ời gian và xác lập các mối quan hệ say đây trong ECU: vận tốc tức th ời c ủa bánh xe, gia t ốc góc của bánh xe, độ trượt bánh xe. Mô tả quá trình kiểm soát độ trượt theo gia tốc trình bày trên hình 1.8.
  9. Phương pháp quản lý độ trượt của bánh xe trên cơ sở các tín hiệu ti ếp nh ận t ừ c ảm biến vận tốc bánh xe được giải thích như sau: Vận tốc chuyển động của ôtô Vxe được hình thành trên cơ sở các vận t ốc quay c ủa các bánh xe bị phanh Vk. Việc xác định được giá trị gia tốc giới hạn (-a) được xuất phát t ừ giá trị vận t ốc gi ới h ạn của bánh xe là v (l1) với l1 nằm trong vùng độ trượt t ối ưu. N ếu giá tr ị tuy ệt đ ối l1 càng lớn (bánh xe bị phanh bó cứng nhiều), giá trị vận t ốc gi ới h ạn v (l1) càng nh ỏ và ng ược lại. Giá trị giới hạn -a dùng để điều khiển chuyển chế độ tăng áp sang ch ế đ ộ gi ữ áp hay giảm áp. Tại giá trị vận tốc bánh xe, thực hiện chế độ điều chỉnh, t ốc độ bánh xe đ ược ghi nhận là tốc độ đại diện vdd và dùng để kiểm soát giá trị vận tốc giới hạn theo đ ộ tr ượt v(l1). Quá trình thay đổi Vdd bám sát quá trình bi ến đ ổi vận t ốc ôtô, cho t ới khi giá tr ị Vk = Vdd, Vdd lại lấy theo Vk. Điều này đảm bảo độ trượt nằm sát vùng t ối ưu l0. Khi nhả phanh, bánh xe đạt được gia tốc dương, giá trị gi ới h ạn +a th ường th ấp h ơn giá trị tuyệt đối của -a, nhằm hạn chế sự tăng gia t ốc góc lớn. Giá tr ị gi ới h ạn +a dùng để điều khiển chuyển chế độ giữ áp hay giảm áp sang chế độ tăng áp. Hệ thống phanh ABS trên ô tô (Phần 2/6)
  10. 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, v ới vi ệc b ố trí c ụm van điều chỉnh áp suất đặt trên các mạch dẫn động phanh khác nhau. Tùy thu ộc vào mức độ phức tạp yêu cầu các cấu trúc ABS sẽ có các kết cấu bố trí khác nhau. 2. Các cấu trúc điều khiển hệ thống ABS: Trong các chương trình thiết lập của ECU-ABS, các môđun đi ều khi ển áp su ất có liên quan trong hệ thống với nhau. Tùy thuộc vào loại cảm biến, thiết l ập ch ương trình đi ều khiển có thể phân chia ra một số nguyên tắc điều khi ển khác nhau: đi ều khi ển theo điều kiện bám thấp “SL”, điều khiển độc lập từng bánh xe “IR”, điều khi ển đ ộc l ập c ải biên “IRM”. Các khái niệm điều khiển này gắn liền với khả năng đảm bảo hiệu qu ả 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 vi ệc của t ất c ả các bánh xe, trước hết phụ thuộc vào các cấu trúc bố trí ABS trên các mạch dẫn đ ộng phanh cơ bản của ôtô. Các mạch dẫn động phanh có đi ều ch ỉnh áp su ất trong h ệ thống ABS phụ thuộc vào kết cấu dẫn động phanh cơ sở, yêu cầu của ph ương pháp điều chỉnh áp suất đối với các bánh xe và số lượng kênh đi ều ch ỉnh, c ảm bi ến t ốc đ ộ bánh xe. a. Loại có 4 cảm biến – 4 kênh điều khiển, kiểu dẫn đ ộng T: Các bánh xe cầu trước, cầu sau được điều khiển độc lập (hình 2.1) nh ờ các c ảm bi ến và van điều khiển áp suất độc lập “IR/IR”. Do điều khiển riêng r ẽ cho t ừng bánh xe nên tạo được hiệu quả phanh cao, các bánh xe dẫn hướng dễ dàng đi ều khiển h ướng chuyển động. Cấu trúc phù hợp với ôtô con thường xuyên s ử d ụng ở vận t ốc cao, trên nền đường tốt, đồng nhất. Tuy nhiên, khi đi trên nền đường có hệ số bám khác nhau, l ực phanh sinh ra không bằng nhau giữa bánh xe trái và phải, sẽ xuất hiện mômen quay thân xe xung quanh trục đứng lớn, các lực bên ở các bánh xe khác nhau nhiều. Vi ệc xu ất hi ện l ực bên đồng thời xảy ra góc lệch bên bánh xe, kết quả có thể làm xấu ổn đ ịnh h ướng chuy ển động.
  11. Trong sơ đồ cho phép ứng dụng với các phương pháp b ố trí truy ền l ực v ới ký hi ệu 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 phanh t ải trọng của xe tăng ở phía trước và tải trọng phanh bố trí cho cầu tr ước chi ến khoảng 70% lực phanh của toàn xe. Điều này có nghĩa rằng: hầu h ết năng l ượng phanh t ập trung trên cầu trước và cần đạt đến giá trị hệ số bám dọc lớn nhất khi ABS ho ạt đ ộng, do vậy trên các bánh xe cầu trước sử dụng điều khiển độc lập là cần thi ết. Loại ABS điều khiển riêng rẽ ở trên tuy không hoàn toàn t ối ưu v ề tính ổn đ ịnh h ướng khi phanh, nhưng được sử dụng với các hệ thống có ABS và liên h ợp đi ều khiển (s ẽ 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 bi ến trên xe có ABS đ ơn giản với 3 cấu trúc như trên hình 2.2.
  12. Cấu trúc (2+1): Các bánh xe cầu trước điều khiển độc lập, các bánh xe cầu sau sử dụng hai cảm biến riêng rẽ nhưng chỉ có một van điều khiển chung. Các bánh xe c ủa cầu sau được điều khiển chung theo tín hiệu trượt t ừ bánh xe có h ệ s ố bám th ấp h ơn (điều khiển chung cả hai bánh xe bởi mạch logic “điều khiển SL”). Cấu trúc này gi ảm được sự xoay thân xe, nâng cao khả năng tiếp nhận lực bên ở cầu sau. Cấu trúc (1+2): Các bánh xe cầu trước sử dụng hai cảm biến riêng nhưng có m ột van điều khiển chung, làm việc theo “điều khiển SL”, các bánh xe c ủa cầu sau đi ều khi ển độc lập “IR”. c. Loại có 3 cảm biến – 3 kênh điều khiển, kiểu dẫn đ ộng T: Loại 3 cảm biến – 3 kênh điều khiển trình bày trên hình 2.3. Cấu trúc (2+1) dùng trên xe cấu trúc FR. Hai bánh xe trước được đi ều khi ển đ ộc l ập cải biên (IRM”. Khi phanh trên nền đường có hệ số bám khác nhau, các bánh xe đ ược điều khiển độc lập đảm bảo khả năng tiêu hao lớn động năng của ôtô, mặt khác do s ự tăng tải nên mômen phanh tại bánh xe cầu tr ước có hệ s ố bám cao tăng ch ậm, giúp cho người lái có đủ thời gian để điều khiển các bánh xe dẫn h ướng phù h ợp v ới s ự điều chỉnh trên vành lái. Cầu sau chủ động có một cảm biến đặt ở truy ền l ực chính, còn van điều chỉnh bố trí trước khi chia đường dầu ra các bánh.
  13. Cấu trúc (1+2) dùng trên xe có cấu trúc FF. Một van và một cảm biến đặt ở cầu tr ước, hai cảm biến và hai van điều khiển đặt ở hai bánh xe sau (b ộ đi ều khi ển đ ộc l ập IR). Cấu trúc hình thành khả năng điều khiển cân đối lực phanh t ại hai bánh xe c ầu tr ước khi chuyển động với vận tốc cao, trên đường tốt. Sự gia tăng tải tr ọng thẳng đ ứng trên cầu trước cho phép hạn chế khả năng bó cứng các bánh xe cầu tr ước và t ận d ụng t ối đa lực bám để tăng lực phanh, tiêu hao động năng ôtô khi phanh g ấp. d. Cấu trúc ABS đối với dẫn động phanh kiểu dẫn động “K”: Hai sơ đồ sử dụng được trình bày trên hình 2.4.
  14. Bộ điều khiển độc lập “IRM/IR” – 4 kênh điều khiển 4 cảm bi ến b ố trí chéo, bánh xe phía trước điều khiển độc lập cải biên “IRM”, các bánh phía sau b ố trí đ ộc l ập “IR”. B ộ điều khiển dạng 2+2 đặt chéo “IRM/IR” đảm bảo người lái xe dễ dàng đi ều khi ển trong tình huống phanh cần thiết. Sơ đồ (2+2) này được sử dụng nhiều trên các lo ại xe có ABS và liên hợp TRC, VSC. Loại 2 cảm biến 2 kênh điều khiển bố trí trên cầu sau, thực hi ện “đi ều khi ển IR”, đ ược sử dụng trên xe loại FF có giá thành rẻ. Cũng nh ư các c ấu trúc t ương t ự, c ấu trúc này không có khả năng rút ngắn quãng đường phanh khi phanh g ấp (th ậm chí còn gia tăng quãng đường phanh do việc hạn chế lực phanh trên cầu sau và ảnh hưởng xấu đ ến khả năng ổn định hướng). Các cấu trúc theo sơ đồ 2 kênh, 1 kênh ngày nay không b ố trí trên ôtô con n ữa, k ể c ả cho dạng bố trí dẫn động phanh kiểu K và kiểu T. 3. Sơ đồ tổng quát của ABS: Trên hình 2.5 trình bày sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống ABS loại “IR/IR” có 4 c ảm biến, 4 kênh điều khiển trên ôtô con phổ thông.
  15. Các môđun điều khiển ABS là các van điện từ đi ều ch ỉnh áp su ất d ẫn t ới xy lanh bánh xe. Mỗi kênh điều khiển của xe bố trí các môđun điều khiển theo hai d ạng: - 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 m ột m ạch đi ều khi ển 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 ti ết áp su ất (3c), b ầu tích năng (3b). Môtơ bơm có nhiệm vụ cung cấp dầu có áp suất cao (120 – 130) bar cho van khi cần thiết, cuộn dây của van được điều khiển nhờ tín hi ệu đi ều khi ển c ủa ECU-ABS. Mạch thủy lực của bơm dầu nối song song với mạch thủy lực điều khi ển xy lanh bánh xe và cung cấp dầu hay chuyển dầu qua hai van m ột chi ều. B ầu tích năng bố trí song song với bơm làm nhiệm vụ ổn áp đường dầu trong quá trình đi ều khi ển và là nơi tích trữ năng lượng khi xy lanh bánh xe giảm áp. Điện áp đi ều khi ển cu ộn dây ở 3 mức (0; 2; 5A). Cụm van (3a) bao gồm: cuộn dây điện (4) bố trí trong vỏ của cụm van, cu ộn dây 4 t ạo nên từ trường khi cho dòng điện đi qua, lõi thép t ừ (5) đ ặt trong cu ộn dây có kh ả năng di chuyển theo cường độ từ trường tạo ra, lõi thép t ừ luôn ch ịu tác đ ộng c ủa lò xo đ ịnh vị các van A, van B bố trí nằm trong lõi thép từ, liên kết v ới nhau thông qua các lò xo
  16. nhỏ. Van A có nhiệm vụ đóng mở mạch cấp dầu cho xy lanh bánh xe, van B có nhi ệm vụ đóng mở mạch thoát dầu sang bình tích dầu (3b). Trong lõi thép t ừ có m ột c ửa d ầu C cấp dầu thông qua lõi thép (2). Các trạng thái điều khiển cho một bánh xe bao gồm: chế độ phanh tr ước đi ều ch ỉnh, 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 đ ược phanh ch ưa t ới gi ới h ạn của độ trượt tối ưu ECU-ABS không gửi dòng điện đến cuộn dây của các van đi ện. Do vậy các cuộn dây chưa bị điều khiển. Khi đó lõi thép 5 bị đẩy xuống dưới tác d ụng lò xo nén, van A mở, van B đóng. Khi tác động lên bàn đ ạp phanh, d ầu có áp su ất t ừ xilanh phanh chính (7) qua van A đến cửa C và đưa t ới xilanh bánh xe (2) th ực hi ện tăng áp phanh bánh xe. Dầu phanh không đi qua b ơm b ởi van m ột chi ều đóng kín. Bơm không hoạt động. Khi thôi phanh, dầu hồi từ xilanh bánh xe (2) v ề xilanh phanh chính (7) thông qua c ửa C và van A. Lúc này môđun đóng vai trò như đường thông d ẫn d ầu. Khi xe chuyển động với tốc độ cao, thực hiện phanh v ới c ường đ ộ phanh l ớn h ơn,
  17. ECU-ABS được đưa vào hoạt động, quá trình tăng áp x ảy ra theo m ạch bình th ường. Bơm làm việc ở chế độ không tải. Nếu bất kỳ bánh xe nào có độ trượt gia tăng t ới gi ới hạn trượt trong khoảng định sẵn (thông qua ECU-ABS) van thủy l ực đi ện t ừ s ẽ đ ược điều khiển giữ áp suất dầu phanh tác dụng lên xilanh c ủa bánh xe đó. b. Chế độ giữ áp (hình 2.6b): Khi áp suất bên trong xilanh công tác tăng, cảm bi ến đ ộ thu nh ận thông tin v ề t ốc đ ộ bánh xe đạt giá trị mong muốn. ECU-ABS cấp dòng đi ện 2A đến cu ộn dây van đi ện t ừ 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 t ừ sinh ra trong cu ộn dây gi ữ lõi thép ở vị trí giữa, đóng van A, van B chưa được mở (vẫn đóng). Van A đóng giúp cho mạch dẫn động dầu ngăn cách giữa xilanh chính và xilanh bánh xe. C ửa C s ẽ không chịu ảnh hưởng của áp suất dầu từ xilanh chính do van A đóng. Áp su ất d ầu 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 gi ới h ạn đ ộ trượt định sẵn do quá trình giảm áp gây nên. c. Chế độ giảm áp (hình 2.6c):
  18. Khi một bánh xe có xu hướng bị tăng độ trượt vượt quá gi ới h ạn đ ịnh tr ước, ECU-ABS sẽ cấp tín hiệu dòng điện 5A đến cuộn dây. Lực điện từ sinh ra trong cu ộn dây gi ữ lõi thép ở vị trí trên cùng, đóng van A, van B được mở. Van A đóng giúp cho m ạch d ẫn động dầu ngăn cách giữa xilanh chính và xilanh bánh xe. D ầu phanh t ừ xilanh công tác qua cửa B hồi về bầu tích (3b), áp suất dầu trong xilanh bánh xe gi ảm. Nếu áp suất dầu từ xilanh bánh xe còn lớn, ban đầu chất lỏng san b ằng v ới áp su ất trong bầu (3b), sau đó được bơm chuyển qua van một chiều quay tr ở v ề xilanh chính. Do cửa A đóng, dầu không vào được van điện từ nên không ảnh h ưởng t ới quá trình giảm áp suất của xilanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe b ị khóa c ứng. M ức đ ộ giảm áp suất dầu được điều chỉnh bằng cách lặp lại các chế độ giảm áp và gi ữ. Van điện từ ở vị trí này cho tới khi bánh xe chuyển động t ới giá tr ị đ ộ tr ượt cho phép. Tiếp theo van điện từ quay trở lại chế độ “giữ áp” hay “tăng áp” tùy thu ộc theo tín hi ệu 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 đ ể t ạo nên l ực phanh l ớn. ECU ngắt dòng điện cấp cho van điện. Lực từ trường không còn, nh ờ l ực h ồi v ị c ủa lò xo mà van phía trên dịch chuyển xuống mở van A, van B đóng. D ầu t ừ xilanh chính chảy qua cửa C đến xilanh công tác, thực hiện gia tăng áp su ất, mômen trên bánh xe. Mức độ tăng áp được điều khiển nhờ lặp lại chế độ tăng áp và giữ áp. Môt ơ b ơm hoạt
  19. động. Đồng thời sự tăng hay giảm áp suất chất lỏng có thể xảy ra liên t ục b ằng phương pháp tương tự mà không bị xảy ra mạch động trong điều khi ển. S ơ đ ồ ở trạng thái như trên hình 2.6a. 5. 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 đi ều hòa áp su ất (đ ặt ngay sau xilanh chính) cho hai dòng dẫn động. Cảm biến gia t ốc d ọc có thể b ố trí hay không trên một số xe 2WD. Hệ thống thuộc hệ thống phanh ABS tiêu chuẩn với 3 hay 4 cảm bi ến t ốc đ ộ và 3 kênh điều chỉnh (2+1), với kiểu bố trí dẫn động phanh T. Một kênh đi ều ch ỉnh cho hai bánh xe sau đảm bảo hạn chế sự khác nhau của lực phanh trên cầu sau. Hai kênh b ố trí trên cầu trước độc lập (IRM) cho phép sử dụng t ối đa l ực bám c ủa các bánh xe c ầu trước và tăng khả năng điều khiển hướng chuyển động của bánh xe d ẫn hướng. Việc sử dụng bộ điều hòa áp suất giữa hai dòng dẫn động cho phép đảm bảo cung cấp đủ lớn lượng dầu cho hai bánh xe cầu sau mà không gây nên s ự thay đ ổi áp su ất dẫn động chung. 6. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của một modun 2 van 2 vị trí:
  20. Ngày nay trên ôtô con phần lớn chuyển sang sử dụng cấu trúc mô đun đi ều chính áp suất dạng 2 van 2 vị trí. Cấu trúc của van 2 vị trí khác với van 3 v ị trí. S ơ đ ồ c ấu t ạo của 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 m ạch đi ều khi ển đ ảm nh ận chức năng tương tự như loại môđun 3 vị trí, tuy nhiên có nhi ều ưu điểm n ổi bật: - Một van 2 vị trí thực hiện chức năng đóng và mở đường dầu. T ổ hợp 2 van 2 v ị trí thực hiện dễ dàng các chức năng tăng áp, giữ áp và giảm áp của mạch đi ều ch ỉnh áp suất. - Mỗi van chỉ bao gồm 2 vị trí đối ngược nhau (ON, OFF), tương ứng với các tr ạng thái cấp và ngắt đường dầu qua một van khi con trượt di chuyển trong v ỏ. Mạch logic đi ều khiển này phù hợp với hệ cấp tín hiệu ở hai mức, nâng cao đ ộ tin c ậy c ủa h ệ th ống, rút ngắn khoảng thời gian chậm tác dụng và nâng cao tần số đi ều khi ển. - Hệ thống ABS có nhiều khả năng tổ hợp với các tính năng khác (BAS, TRC,…), b ằng cách gia tăng thêm số lượng môđun điều chỉnh. Cấu trúc cụ thể van 2 vị trí dùng trên ABS của các nhà ch ế t ạo có th ể khác nhau, song đều dựa trên các loại van con trượt thủy lực 2 vị trí, điều khiển điện t ừ (theo nguyên tắc điều khiển dòng). Các nhà sản xuất chế tạo theo tiêu chuẩn, nh ằm gi ảm thi ểu s ự phức tạp trong công nghệ. Các van thủy lực điện từ ngày nay trên ôtô con đều b ố trí trong m ột kh ối (block) th ủy lực. Khối này đặt gọn bên cạnh (hay đặt tách rời) với ECU-ABS. Nh ư vậy cả hai van được làm việc trên cơ sở tín hiệu điện của ECU-ABS, ở mỗi van có hai v ị trí t ương ứng

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản