Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
IV. CẤU TRÚC HỆ THỐNG PHANH ABS

IV. CẤU TRÚC HỆ THỐNG PHANH ABS

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM



Chuyên Đề 4



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.

Ngồi ra, trên táp lơ điều khiển còn có:

Đèn báo táp-lơ: 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 cơng tắc

đèn phanh. Tuy nhiên dù khơng có tín hiệu cơng tắc đèn phanh vì cơng 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 khố cứng) so với khi cơng 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.

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 động

phanh khí nén với các nguyên lý tổng quát như nhau.



SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân



MSSV: 10305004



ngochoaianb@gmail.com



Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM



Chuyên Đề 4



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 thơng 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 điều khiển 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

việc 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 đặt

sẵn. Tín hiệu điều khiển van điện tử (output signal) phụ thuộc vào tín hiệu của

cảm biến (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 lập chế 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 thừa

hành của ABS (Actuator). Nhiệm vụ của nó là tạo nên sự đóng, mở đường dầu

từ xy lanh 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 khiển bằng điện tử. Sự thay đổi áp suất trong xy lanh bánh xe tạo nên sự

thay đổi mômen phanh bánh xe tiến hành phanh hay nhả phanh.

SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân



MSSV: 10305004



ngochoaianb@gmail.com



Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM



Chuyên Đề 4



Ngồi ra trong ABS còn có nguồn bổ sung năng lượng như: bình dự trữ dầu áp

suất thấp, bơm cầu, bình tích năng giảm xung, van an tồn 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 tới

giá 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 lại đưa về ECU-ABS. ECU-ABS cung cấp lệnh điều khiển

cụm van thủy lực điện từ, giảm áp lực phanh, sao cho bánh xe khơng 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 bị

phanh và giảm tốc độ quay tới khi gần bó cứng. Q 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 sốt chế độ lăn có trượt của bánh xe, trong lúc vị trí bàn đạp phanh khơng

thay đổi.

Một chu kỳ điều khiển thực hiện khoảng chừng 1/10 s, do vậy ABS làm việc rất

hiệu quả, giúp cho bánh xe luôn nằm trong trạng thái phanh với độ trượt tối ưu,

tránh được hiện tượng bó cứng bánh xe. Q trình này có thể coi như sự nhấp

phanh liên tục 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 khiển

khác nhau cho từng bánh xe hay một số bánh xe. Để giữ cho các bánh xe làm

việc 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.

Kiểm soát độ trượt bánh xe:

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

- Theo giá trị độ trượt cho trước;



SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân



MSSV: 10305004



ngochoaianb@gmail.com



Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM



Chuyên Đề 4



- 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 phanh

gấp trên nền trơn, giá trị độ trượt nhanh chóng vượt quá giới hạn độ trượt tối ưu,

bộ ECU của ABS sẽ tính tốn thơng qua các giá trị khác như: vận tốc góc, gia

tốc góc của 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 tốc góc của bánh xe, độ trượt bánh

xe.

Mơ tả q trình kiểm sốt 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 vận tốc bánh xe được giải thích như sau:

Vận tốc chuyển động của ơtơ Vxe được hình thành trên cơ sở các vận tốc quay

của các bánh xe bị phanh Vk.

Việc xác định được giá trị gia tốc giới hạn (-a) được xuất phát từ giá trị vận tốc

giới hạn của bánh xe là v (l1) với l1 nằm trong vùng độ trượt tối ưu. Nếu giá trị

tuyệt đối l1 càng lớn (bánh xe bị phanh bó cứng nhiều), giá trị vận tốc giới hạn

v (l1) càng nhỏ và ngược lại. Giá trị giới hạn -a dùng để điều khiển chuyển chế

độ tăng áp sang chế độ giữ áp hay giảm áp.

Tại giá trị vận tốc bánh xe, thực hiện chế độ điều chỉnh, tốc độ bánh xe được ghi

nhận là tốc độ đại diện vdd và dùng để kiểm soát giá trị vận tốc giới hạn theo độ



SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân



MSSV: 10305004



ngochoaianb@gmail.com



Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM



Chuyên Đề 4



trượt v(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 thấp

hơn giá trị tuyệt đối của -a, nhằm hạn chế sự tăng gia tốc góc lớn. Giá trị giới

hạn +a dùng để điều khiển chuyển chế độ giữ áp hay giảm áp sang chế độ tăng

áp.

Khi xe chuyển động ở tốc độ không đổi, tốc độ của xe và bánh xe là như nhau

(nói cách khác các bánh xe không trượt). Tuy nhiên khi người lái đạp phanh để

giảm tốc độ, tốc độ của các bánh xe giảm từ từ và không thể bằng tốc độ thân xe

lúc này đang chuyển động nhờ qn tính của nó. Sự khác nhau giữa tốc độ thân

xe và tốc độ bánh xe được biểu diễn bằng một hệ số gọi là hệ số trượt.



Đồ thị mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt



SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân



MSSV: 10305004



ngochoaianb@gmail.com



Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM



Chuyên Đề 4



Hình trên chỉ ra các đường đặc tính trượt, thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám

dọc x và hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối  của bánh xe ứng với

các loại đường khác nhau.

Từ các đồ thị trên, chúng ta có thể rút ra một số nhận xét như sau:

- Các hệ số bám dọc x và hệ số bám ngang y đều thay đổi theo độ trượt 

. Lúc đầu, khi tăng độ trượt  thì hệ số bám dọc x tăng lên nhanh chóng và đạt

giá trị cực đại trong khoảng độ trượt  =10  30%. Nếu độ trượt tiếp tục tăng

thì x giảm, khi độ trượt  = 100% (lốp xe bị trượt lết hồn tồn khi phanh) thì

hệ số bám dọc x giảm 20  30% so với hệ số bám cực đại. Khi đường ướt còn

có thể giảm nhiều hơn nữa, đến 50  60%. Đối với hệ số bám ngang y, sẽ giảm

nhanh khi độ trượt tăng, ở trạng thái trượt lết hồn tồn thì y giảm xuống gần

bằng khơng.

- Hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại  x max ở giá trị độ trượt tối ưu 0 . Thực

nghiệm chứng tỏ rằng ứng với các loại đường khác nhau thì giá trị 0 thường

nằm chung trong giới hạn từ 10 30 %. Ở giá trị độ trượt tối ưu 0 này, không

những đảm bảo hệ số bám dọc x có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang y cũng

có giá trị khá cao.

- Vùng a gọi là vùng ổn định, ứng với khi mới bắt đầu phanh, vùng b là

vùng không ổn định của đường đặc tính trượt. Ở hệ thống phanh thường, khi độ

trượt tăng đến giới hạn bị hãm cứng  = 100% (vùng b), do thực tế sử dụng x <

 x max nên chưa tận dụng hết khả năng bám (khả năng tiếp nhận phản lực tiếp

tuyến P = Zb. ).

- Ở hệ thống phanh thường, khi phanh đến giới hạn bị hãm cứng = 100%

thì hệ số bám ngang y giảm xuống gần bằng khơng, thậm chí đối với loại

đường có hệ số bám dọc cao như đường bêtơng khơ, nên khả năng bám ngang

khơng còn nữa, chỉ cần một lực ngang nhỏ tác dụng cũng đủ làm cho xe bị trượt

ngang, không tốt về phương diện ổn định khi phanh.

Như vậy, nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là 0

thì sẽ đạt được lực phanh cực đại Ppmax = xmax Gb, nghĩa là hiệu quả phanh sẽ

cao nhất và đảm bảo độ ổn định tốt khi phanh nhờ y ở giá trị cao. Một hệ thống

phanh chống hãm cứng (ABS) được thiết kế để thực hiện mục tiêu này.

V. QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CỦA ABS

Yêu cầu của hệ thống điều khiển ABS

Một hệ thống ABS hoạt động tối ưu, đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng

phanh của ôtô phải thỏa mãn đồng thời các yêu cầu sau:



SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân



MSSV: 10305004



ngochoaianb@gmail.com



Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM



Chuyên Đề 4



- Trước hết, ABS phải đáp ứng được các yêu cầu về an toàn liên quan đến

động lực học phanh và chuyển động của ôtô.

- Hệ thống phải làm việc ổn định và có khả năng thích ứng cao, điều khiển

tốt trong suốt dải tốc độ của xe và ở bất kỳ loại đường nào (thay đổi từ đường

bêtơng khơ có sự bám tốt đến đường đóng băng có sự bám kém).

- Hệ thống phải khai thác một cách tối ưu khả năng phanh của các bánh xe

trên đường, do đó giữ tính ổn định điều khiển và giảm quãng đường phanh.

Điều này không phụ thuộc vào việc phanh đột ngột hay phanh từ từ của người

lái xe.

- Khi phanh xe trên đường có các hệ số bám khác nhau thì moment xoay

xe quanh trục đứng đi qua trọng tâm của xe là luôn luôn xảy ra không thể tránh

khỏi, nhưng với sự hỗ trợ của hệ thống ABS, sẽ làm cho nó tăng rất chậm để

người lái xe có đủ thời gian bù trừ moment này bằng cách điều chỉnh hệ thống

lái một cách dễ dàng.

- Phải duy trì độ ổn định và khả năng lái khi phanh trong lúc đang quay

vòng. Hệ thống cũng phải có chế độ tự kiểm tra, chẩn đốn và dự phòng, báo

cho lái xe biết hư hỏng cũng như chuyển sang làm việc như một hệ thống phanh

bình thường.

Phạm vi điều khiển của ABS

Mục tiêu của hệ thống ABS là giữ cho bánh xe trong q trình phanh có độ

trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị o ( = 10 -30%, trên đồ thị đặc

tính trượt), gọi là phạm vi điều khiển của hệ thống ABS. Khi đó, hiệu quả phanh

cao nhất (lực phanh đạt cực đại do giá trị xmax) đồng thời tính ổn định của xe là

tốt nhất (y đạt giá trị cao), thỏa mãn các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh là

rút ngắn quãng đường phanh, cải thiện tính ổn định hướng và khả năng điều

khiển lái của xe trong khi phanh. Thực tế giới hạn này có thể thay đổi trong

phạm vi lớn hơn, có thể bắt đầu sớm hơn hay kết thúc trễ hơn tùy theo điều kiện

bám của bánh xe và mặt đường.



SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân



MSSV: 10305004



ngochoaianb@gmail.com



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

IV. CẤU TRÚC HỆ THỐNG PHANH ABS

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×