TÌM HIỂU VỀ PHANH ABS TRÊN XE ÔTÔ Nhóm sinh viên thực hiện: - Đào Thị Biên (K55A) - Đỗ Thị Thu Hà (K55A) - Phạm Thị Mỵ (K55A) Giáo viên hướng dẫn: Thầy: Nguyễn Cẩm Thanh I. ĐẶT VẤN ĐỀ Ôtô dần trở thành phương tiện không thể thiếu trong lĩnh vực vận chuyển hành khách, hàng hoá cho nền kinh tế quốc dân. Theo thống kê của các nước thì trong tai nạn giao thông do hư háng, lỗi kỹ thuật của các bộ phận/ hệ thống thì có tới 52.2% đến 74.4% là do hệ thống phanh. Chính bởi vậy mà hệ thống phanh ngày nay đã được cải tiến nhiều. Trong những trường hợp khẩn cấp, người lái đạp dí phanh và xe trượt trên mặt đường trong khi các lốp không quay, xe mất khả năng lái khiến cho xe bị văng đi và tai nạn xảy ra là điều khó tránh khỏi. 1 Vậy để chống lại điều này, người ta chế tạo hệ thống phanh ABS với khả năng chống cho các lốp không bị khoá cứng. Thực tế do nội dung chương trình, thời gian đào tạo còn rất Ýt cho môn học ứng dông động cơ đốt trong trên ôtô, trang thiết bị phòng thực hành còn thiếu, dẫn đến sinh viên trong khoa mới chỉ được tiếp cận sơ lược về các hệ thống phanh truyền thống, tính cập nhật với kiến thức hiện đại trong thực tế chưa cao. Vì vậy, chúng em chọn nghiên cứu đề tài "Tìm hiểu về hệ thống phanh ABS trên xe ôtô". II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1. Giới thiệu chung về cấu tạo của hệ thống phanh ABS ABS là viết tắt của cụm từ “Anti-lock Brake System”. Ban đầu, nó có tên tiếng Đức là “Antiblockiersystem” do nhà sản xuất thiết bị phụ trợ Bosch nghiên cứu chế tạo. ABS ra mắt tại Mỹ những năm cuối thập niên 1970 và ngay lập tức được coi là thiết bị an toàn có khả năng giảm đáng kể số vụ tai nạn giao thông. Các thử nghiệm dưới điều kiện có kiểm soát cho thấy ABS khá hiệu quả và cần thiết cho các xe trong thời điểm hiện tại. Cấu tạo của hệ thống phanh ABS có thể hiểu theo sơ đồ (hình 1, 2, 3). 2 Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống phanh ABS 1- Cảm biến; 2- Bộ điều khiển (ECU); 3- Bộ chấp hành; 4- Nguồn (ắc quy); 5- Xilanh chính; 6- Xilanh con ở bánh xe; 7- Bàn đạp phanh Hình 2- Sơ đồ cấu tạo và bố trí các bộ phận của HT phanh ABS trên xe Hình 3- Sơ đồ bố trí các bộ phận của HT phanh ABS Các thiết bị chống bó cứng phanh ABS hiện đại gồm một máy tính (CPU), 4 cảm biến tốc độ trên từng bánh, bơm và các van thủy lực. Trong trường hợp phanh gấp, nếu CPU nhận thấy một hay nhiều 3 bánh có tốc độ quay chậm hơn mức quy định nào đó so với các bánh còn lại, thông qua bơm và van thủy lực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (quá trình nhả), giúp bánh xe không bị chết cứng (hay còn gọi là “bó”). ABS chỉ được sử dụng trên các đoạn đường trơn trượt hay phanh gấp, lái xe dẫm quá mạnh lên chân phanh làm cho phanh bị bó lại. Nếu xe không có ABS, có thể đạp phanh nhiều lần để tránh phanh xe bị bó lại. Nếu xe có hệ thống ABS, phải giữ nguyên chân phanh với một lực không đổi để cho hệ thống ABS tự hoạt động. Khi phanh bị bó trên đoạn đường trơn trượt hoặc khi phanh gấp, lái xe sẽ mất lái còn xe sẽ xoay theo quán tính. Hệ thống ABS ngăn cho các bánh xe không bị bó lại và giữ cho xe luôn ở trên đường thẳng. Nếu xe được lắp đặt ABS trên bốn bánh, lái xe đồng thời giữ được lực tay lái và như vậy sẽ tránh được tối đa va chạm. - ECU điều khiển trượt: Bộ phận này xác định mức trượt giữa bánh xe và mặt đường dùa 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. 4 - 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 háng, 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. 5 - 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. 2. Nguyên lý làm việc của bộ chống hãm cứng phanh ABS Trong tính toán động học của quá trình phanh ôtô thường sử dụng giá trị hệ số bám đã cho. Các hệ số này được xác định bằng thực nghiệm theo phương pháp kéo bánh xe bị hãm cứng hoàn toàn, nghĩa là bánh xe bị trượt lê 100%. Trong quá trình phanh ô tô thường xảy ra sù trượt bánh xe tương đối với mặt đường, mà hệ số bám của bánh xe với mặt đường lại phụ thuộc rất nhiều bởi độ trượt này, do đó làm ảnh hưởng đến chất lượng phanh. 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. 6 Mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt có thể hiểu rõ hơn qua đồ thị (hình 4). 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. Hình 4: Đồ thị 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. Ngoài ra, tiếng động và độ rung phát sinh khi tác động ABS báo cho người lái biết rằng ABS đang hoạt động. Nhiệm vô cơ bản của ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh ở đé trượt thay đổi trong một giới hạn hẹp quanh giá trị độ trượt tối ưu, do đó đảm bảo tính ổn định hướng và tính dẫn hướng tốt khi phanh, nghĩa là đảm bảo chất lượng phanh tốt nhất. 7 Để giữ cho các bánh xe làm việc ở vùng đé trượt quanh giá trị đé trượt tối ưu và không dẫn tới hiện tượng hãm cứng bánh xe khi phanh thì cần phải điều chỉnh áp suất môi chất (chất lỏng hoặc chất khí) dẫn đến các cơ cấu phanh. Các chế độ làm việc của phanh ABS (hình 5) Hình 5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh ABS a- Chế độ phanh bình thường: Chế độ này ABS không hoạt động, lúc đó hệ số trượt nhỏ hơn 10%, áp suất dầu phanh đi từ xilanh chính đến thẳng xilanh bánh xe thông qua bộ thủy lực. b- Chế độ phanh khẩn cấp - Pha giảm áp suất dẫn động phanh Khi độ trượt của bánh xe với mặt đường lớn hơn 30%. Dầu phanh ở bánh xe dưới áp xuất cao sẽ thoát qua cửa B chảy về thùng 8 chứa, nhờ có bơm điện hoạt động sẽ chuyển dầu ngược về xilanh chính. - Pha giữ áp suất cố định trong dẫn động phanh Lóc đó dầu phanh trong xilanh con được giữ cố định để duy trì mức giảm tốc của bánh xe và giữ cho độ trượt ở giá trị hợp lý. - Pha tăng áp suất trong dẫn động phanh Khi vận tốc góc của bánh xe tăng lên và hệ số trượt nhỏ hơn 10% cần tăng cường áp suất trong xilanh con để tiến hành quá trình phanh tiếp tục, 3. Xây dựng mô phỏng Để nhìn trực quan về quá trình làm việc của phanh ABS, sử dụng phần mềm Flash mô phỏng một số vấn đề sau: - Mô phỏng cụm bơm và điều khiển - Mô phỏng chế độ phanh bình thường - Mô phỏng chế độ phanh khẩn cấp với chu kỳ 3 pha làm việc như sau: + Chế độ phanh khẩn cấp, pha giảm áp suất + Chế độ phanh khÈn cấp, pha giữ áp suất + Chế độ phanh khÈn cấp, pha tăng áp suất 9 III- KẾT LUẬN Sau một thời gian nghiên cứu, nhóm sinh viên chúng em đã gặt hái được những kiến thức mới rất bổ Ých và thiết thực. Nhưng quan trọng hơn đó là đã giúp cho bản thân mỗi chúng em có được phong cách và kinh nghiệm về nghiên cứu khoa học, từ đó đánh thức lòng say mê học hỏi, nghiên cứu, tự nghiên cứu và tự học suốt đời Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng là nguồn tư liệu bổ Ých giúp cho các sinh viên khóa sau dễ dàng tiếp cận và mở rộng thêm nguồn kiến thức khoa học công nghệ hiện đại về hệ thống phanh trên xe ôtô. Mặc dù đã rất cố gắng nghiên cứu, học hỏi, tìm tòi để thực hiện đề tài nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong các thầy cô giáo và các bạn cho ý kiến đóng góp để đề tài được hoàn thiện tốt hơn nữa. 10 . lược về các hệ thống phanh truyền thống, tính cập nhật với kiến thức hiện đại trong thực tế chưa cao. Vì vậy, chúng em chọn nghiên cứu đề tài " ;Tìm hiểu về hệ thống phanh ABS trên xe ôtô& quot;. II quá mạnh lên chân phanh làm cho phanh bị bó lại. Nếu xe không có ABS, có thể đạp phanh nhiều lần để tránh phanh xe bị bó lại. Nếu xe có hệ thống ABS, phải giữ nguyên chân phanh với một lực. đổi để cho hệ thống ABS tự hoạt động. Khi phanh bị bó trên đoạn đường trơn trượt hoặc khi phanh gấp, lái xe sẽ mất lái còn xe sẽ xoay theo quán tính. Hệ thống ABS ngăn cho các bánh xe không bị