Đang tải... (xem toàn văn)
Sơ đồ bố trí phanh ABS trên xe con
III CÁC SƠ ĐỒ BỐ TRÍ ABS TRÊN ƠTƠ CON NGÀY NAY Các loại dẫn động phanh thủy lực: Ngày ôtô cho phép chế tạo dẫn động phanh hai dòng, xy lanh “tăngđem” với sơ đồ kết cấu dẫn động phanh sau: - Bố trí dẫn động độc lập cho cầu (kiểu T); - Bố trí dẫn động chéo (kiểu K) Trên sở hai dạng, hình thành cấu trúc ABS khác nhau, với việc bố trí cụm van điều chỉnh áp suất đặt mạch dẫn động phanh khác Tùy thuộc vào mức độ phức tạp yêu cầu cấu trúc ABS có kết cấu bố trí khác Các cấu trúc điều khiển hệ thống ABS: Trong chương trình thiết lập ECU-ABS, mơđun điều khiển áp suất có liên quan hệ thống với Tùy thuộc vào loại cảm biến, thiết lập chương trình điều khiển phân chia số nguyên tắc điều khiển khác nhau: điều khiển theo điều kiện bám thấp “SL”, điều khiển độc lập bánh xe “IR”, điều khiển độc lập cải biên “IRM” Các khái niệm điều khiển gắn liền với khả đảm bảo hiệu phanh tránh quay thân xe phanh trình bày Hiệu làm việc hệ thống phanh ABS phụ thuộc vào làm việc tất bánh xe, trước hết phụ thuộc vào cấu trúc bố trí ABS mạch dẫn động phanh ơtơ Các mạch dẫn động phanh có điều chỉnh áp suất hệ thống ABS phụ thuộc vào kết cấu dẫn động phanh sở, yêu cầu phương pháp điều chỉnh áp suất bánh xe số lượng kênh điều chỉnh, cảm biến tốc độ bánh xe a Loại có cảm biến – kênh điều khiển, kiểu dẫn động T: Các bánh xe cầu trước, cầu sau điều khiển độc lập (hình 2.1) nhờ cảm biến van điều khiển áp suất độc lập “IR/IR” Do điều khiển riêng rẽ cho bánh xe nên tạo hiệu phanh cao, bánh xe dẫn hướng dễ dàng điều khiển hướng chuyển động Cấu trúc phù hợp với ôtô thường xuyên sử dụng vận tốc cao, đường tốt, đồng Tuy nhiên, đường có hệ số bám khác nhau, lực phanh sinh không bánh xe trái phải, xuất mômen quay thân xe xung quanh trục đứng lớn, lực bên bánh xe khác nhiều Việc xuất lực bên đồng thời xảy góc lệch bên bánh xe, kết làm xấu ổn định hướng chuyển động Trong sơ đồ cho phép ứng dụng với phương pháp bố trí truyền lực với ký hiệu ghi: - Động đặt trước, cầu trước chủ động (Front engine, Front drive – FF); - Động đặt trước, có cầu sau chủ động (Front engine, Rear drive – FR) Với cấu trúc FF, trọng lượng xe đặt lớn cấu trước, phanh tải trọng xe tăng phía trước tải trọng phanh bố trí cho cầu trước chiến khoảng 70% lực phanh toàn xe Điều có nghĩa rằng: hầu hết lượng phanh tập trung cầu trước cần đạt đến giá trị hệ số bám dọc lớn ABS hoạt động, bánh xe cầu trước sử dụng điều khiển độc lập cần thiết Loại ABS điều khiển riêng rẽ khơng hồn tồn tối ưu tính ổn định hướng phanh, sử dụng với hệ thống có ABS liên hợp điều khiển (sẽ trình bày phần sau) b Loại có cảm biến – kênh điều khiển dẫn động T: Loại có cảm biến – kênh điều khiển sử dụng phổ biến xe có ABS đơn giản với cấu trúc hình 2.2 Cấu trúc (2+1): Các bánh xe cầu trước điều khiển độc lập, bánh xe cầu sau sử dụng hai cảm biến riêng rẽ có van điều khiển chung Các bánh xe cầu sau điều khiển chung theo tín hiệu trượt từ bánh xe có hệ số bám thấp (điều khiển chung hai bánh xe mạch logic “điều khiển SL”) Cấu trúc giảm xoay thân xe, nâng cao khả tiếp nhận lực bên cầu sau Cấu trúc (1+2): Các bánh xe cầu trước sử dụng hai cảm biến riêng có van điều khiển chung, làm việc theo “điều khiển SL”, bánh xe cầu sau điều khiển độc lập “IR” c Loại có cảm biến – kênh điều khiển, kiểu dẫn động T: Loại cảm biến – kênh điều khiển trình bày hình 2.3 Cấu trúc (2+1) dùng xe cấu trúc FR Hai bánh xe trước điều khiển độc lập cải biên (IRM” Khi phanh đường có hệ số bám khác nhau, bánh xe điều khiển độc lập đảm bảo khả tiêu hao lớn động ôtô, mặt khác tăng tải nên mômen phanh bánh xe cầu trước có hệ số bám cao tăng chậm, giúp cho người lái có đủ thời gian để điều khiển bánh xe dẫn hướng phù hợp với điều chỉnh vành lái Cầu sau chủ động có cảm biến đặt truyền lực chính, cịn van điều chỉnh bố trí trước chia đường dầu bánh Cấu trúc (1+2) dùng xe có cấu trúc FF Một van cảm biến đặt cầu trước, hai cảm biến hai van điều khiển đặt hai bánh xe sau (bộ điều khiển độc lập IR) Cấu trúc hình thành khả điều khiển cân đối lực phanh hai bánh xe cầu trước chuyển động với vận tốc cao, đường tốt Sự gia tăng tải trọng thẳng đứng cầu trước cho phép hạn chế khả bó cứng bánh xe cầu trước tận dụng tối đa lực bám để tăng lực phanh, tiêu hao động ôtô phanh gấp d Cấu trúc ABS dẫn động phanh kiểu dẫn động “K”: Hai sơ đồ sử dụng trình bày hình 2.4 Bộ điều khiển độc lập “IRM/IR” – kênh điều khiển cảm biến bố trí chéo, bánh xe phía trước điều khiển độc lập cải biên “IRM”, bánh phía sau bố trí độc lập “IR” Bộ điều khiển dạng 2+2 đặt chéo “IRM/IR” đảm bảo người lái xe dễ dàng điều khiển tình phanh cần thiết Sơ đồ (2+2) sử dụng nhiều loại xe có ABS liên hợp TRC, VSC Loại cảm biến kênh điều khiển bố trí cầu sau, thực “điều khiển IR”, sử dụng xe loại FF có giá thành rẻ Cũng cấu trúc tương tự, cấu trúc khơng có khả rút ngắn quãng đường phanh phanh gấp (thậm chí gia tăng quãng đường phanh việc hạn chế lực phanh cầu sau ảnh hưởng xấu đến khả ổn định hướng) Các cấu trúc theo sơ đồ kênh, kênh ngày khơng bố trí ơtơ nữa, kể cho dạng bố trí dẫn động phanh kiểu K kiểu T Sơ đồ tổng quát ABS: Trên hình 2.5 trình bày sơ đồ cấu trúc chung hệ thống ABS loại “IR/IR” có cảm biến, kênh điều khiển ôtô phổ thông Các môđun điều khiển ABS van điện từ điều chỉnh áp suất dẫn tới xy lanh bánh xe Mỗi kênh điều khiển xe bố trí mơđun điều khiển theo hai dạng: - Mỗi kênh sử dụng van vị trí (mơđun vị trí) - Mỗi kênh sử dụng van vị trí (mơđun gồm van vị trí) Cấu trúc, nguyên lý làm việc môđun vị trí: Tồn cụm van bố trí block thủy lực Tách riêng mạch điều khiển van vị trí mơ tả hình 2.6a Môđun (3a) cụm van thủy lực điện từ vị trí, đặt nằm xy lanh (4) xy lanh bánh xe (2) Môđun làm việc gắn liền với bơm van điều tiết áp suất (3c), bầu tích (3b) Mơtơ bơm có nhiệm vụ cung cấp dầu có áp suất cao (120 – 130) bar cho van cần thiết, cuộn dây van điều khiển nhờ tín hiệu điều khiển ECU-ABS Mạch thủy lực bơm dầu nối song song với mạch thủy lực điều khiển xy lanh bánh xe cung cấp dầu hay chuyển dầu qua hai van chiều Bầu tích bố trí song song với bơm làm nhiệm vụ ổn áp đường dầu trình điều khiển nơi tích trữ lượng xy lanh bánh xe giảm áp Điện áp điều khiển cuộn dây mức (0; 2; 5A) Cụm van (3a) bao gồm: cuộn dây điện (4) bố trí vỏ cụm van, cuộn dây tạo nên từ trường cho dòng điện qua, lõi thép từ (5) đặt cuộn dây có khả di chuyển theo cường độ từ trường tạo ra, lõi thép từ chịu tác động lò xo định vị van A, van B bố trí nằm lõi thép từ, liên kết với thơng qua lị xo nhỏ Van A có nhiệm vụ đóng mở mạch cấp dầu cho xy lanh bánh xe, van B có nhiệm vụ đóng mở mạch dầu sang bình tích dầu (3b) Trong lõi thép từ có cửa dầu C cấp dầu thông qua lõi thép (2) Các trạng thái điều khiển cho bánh xe bao gồm: chế độ phanh trước điều chỉnh, 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) bánh xe phanh chưa tới giới hạn độ trượt tối ưu ECU-ABS khơng gửi dịng điện đến cuộn dây van điện Do cuộn dây chưa bị điều khiển Khi lõi thép bị đẩy xuống tác dụng lị xo nén, van A mở, van B đóng Khi tác động lên bàn đạp phanh, dầu có áp suất từ xilanh phanh (7) qua van A đến cửa C đưa tới xilanh bánh xe (2) thực tăng áp phanh bánh xe Dầu phanh không qua bơm van chiều đóng kín Bơm khơng hoạt động Khi phanh, dầu hồi từ xilanh bánh xe (2) xilanh phanh (7) thơng qua cửa C van A Lúc mơđun đóng vai trị đường thông dẫn dầu Khi xe chuyển động với tốc độ cao, thực phanh với cường độ phanh lớn hơn, ECU-ABS đưa vào hoạt động, trình tăng áp xảy theo mạch bình thường Bơm làm việc chế độ không tải Nếu bánh xe có độ trượt gia tăng tới giới hạn trượt khoảng định sẵn (thông qua ECU-ABS) van thủy lực điện từ điều khiển giữ áp suất dầu phanh tác dụng lên xilanh bánh xe b Chế độ giữ áp (hình 2.6b): Khi áp suất bên xilanh công tác tăng, cảm biến độ thu nhận thông tin tốc độ bánh xe đạt giá trị mong muốn ECU-ABS cấp dòng điện 2A đến cuộn dây van điện từ để điều khiển van giữ áp suất dầu không đổi đến xilanh công tác Điện áp cuộn dây ECU-ABS mức 2A, lực điện từ sinh cuộn dây giữ lõi thép vị trí giữa, đóng van A, van B chưa mở (vẫn đóng) Van A đóng giúp cho mạch dẫn động dầu ngăn cách xilanh xilanh bánh xe Cửa C không chịu ảnh hưởng áp suất dầu từ xilanh van A đóng Áp suất dầu xilanh bánh xe không gia tăng Chế độ giữ áp thực bánh xe nằm giới hạn độ trượt định sẵn trình giảm áp gây nên c Chế độ giảm áp (hình 2.6c): Khi bánh xe có xu hướng bị tăng độ trượt vượt giới hạn định trước, ECU-ABS cấp tín hiệu dịng điện 5A đến cuộn dây Lực điện từ sinh cuộn dây giữ lõi thép vị trí cùng, đóng van A, van B mở Van A đóng giúp cho mạch dẫn động dầu ngăn cách xilanh xilanh bánh xe Dầu phanh từ xilanh cơng tác qua cửa B hồi bầu tích (3b), áp suất dầu xilanh bánh xe giảm Nếu áp suất dầu từ xilanh bánh xe lớn, ban đầu chất lỏng san với áp suất bầu (3b), sau bơm chuyển qua van chiều quay trở xilanh Do cửa A đóng, dầu khơng vào van điện từ nên không ảnh hưởng tới trình giảm áp suất xilanh bánh xe giảm, ngăn khơng cho bánh xe bị khóa cứng Mức độ giảm áp suất dầu điều chỉnh cách lặp lại chế độ giảm áp giữ Van điện từ vị trí bánh xe chuyển động tới giá trị độ trượt cho phép Tiếp theo van điện từ quay trở lại chế độ “giữ áp” hay “tăng áp” tùy thuộc theo tín hiệu nhận từ bánh xe, chu kỳ điều khiển lại lặp lại d Chế độ tăng áp trở lại: Khi độ trượt giảm nhỏ cần tăng áp xilanh công tác để tạo nên lực phanh lớn ECU ngắt dòng điện cấp cho van điện Lực từ trường khơng cịn, nhờ lực hồi vị lị xo mà van phía dịch chuyển xuống mở van A, van B đóng Dầu từ xilanh chảy qua cửa C đến xilanh công tác, thực gia tăng áp suất, mômen bánh xe Mức độ tăng áp điều khiển nhờ lặp lại chế độ tăng áp giữ áp Môtơ bơm hoạt động Đồng thời tăng hay giảm áp suất chất lỏng xảy liên tục phương pháp tương tự mà không bị xảy mạch động điều khiển Sơ đồ trạng thái hình 2.6a Sơ đồ tổng quát hệ thống ABS sử dụng van vị trí (kiểu T): Sơ đồ hệ thống phanh ABS (hình 2.7) có điều hịa áp suất (đặt sau xilanh chính) cho hai dịng dẫn động Cảm biến gia tốc dọc bố trí hay khơng số xe 2WD Hệ thống thuộc hệ thống phanh ABS tiêu chuẩn với hay cảm biến tốc độ kênh điều chỉnh (2+1), với kiểu bố trí dẫn động phanh T Một kênh điều chỉnh cho hai bánh xe sau đảm bảo hạn chế khác lực phanh cầu sau Hai kênh bố trí cầu trước độc lập (IRM) cho phép sử dụng tối đa lực bám bánh xe cầu trước tăng khả điều khiển hướng chuyển động bánh xe dẫn hướng Việc sử dụng điều hòa áp suất hai dòng dẫn động cho phép đảm bảo cung cấp đủ lớn lượng dầu cho hai bánh xe cầu sau mà không gây nên thay đổi áp suất dẫn động chung Cấu tạo, nguyên lý làm việc modun van vị trí: Ngày ôtô phần lớn chuyển sang sử dụng cấu trúc mơ đun điều áp suất dạng van vị trí Cấu trúc van vị trí khác với van vị trí Sơ đồ cấu tạo van dùng tài liệu kỹ thuật trình bày hình 2.8 Sử dụng mơđun hình thành tổ hợp van vị trí cho mạch điều khiển đảm nhận chức tương tự loại mơđun vị trí, nhiên có nhiều ưu điểm bật: - Một van vị trí thực chức đóng mở đường dầu Tổ hợp van vị trí thực dễ dàng chức tăng áp, giữ áp giảm áp mạch điều chỉnh áp suất - Mỗi van bao gồm vị trí đối ngược (ON, OFF), tương ứng với trạng thái cấp ngắt đường dầu qua van trượt di chuyển vỏ Mạch logic điều khiển phù hợp với hệ cấp tín hiệu hai mức, nâng cao độ tin cậy hệ thống, rút ngắn khoảng thời gian chậm tác dụng nâng cao tần số điều khiển - Hệ thống ABS có nhiều khả tổ hợp với tính khác (BAS, TRC, …), cách gia tăng thêm số lượng môđun điều chỉnh Cấu trúc cụ thể van vị trí dùng ABS nhà chế tạo khác nhau, song dựa loại van trượt thủy lực vị trí, điều khiển điện từ (theo nguyên tắc điều khiển dòng) Các nhà sản xuất chế tạo theo tiêu chuẩn, nhằm giảm thiểu phức tạp công nghệ Các van thủy lực điện từ ngày ôtô bố trí khối (block) thủy lực Khối đặt gọn bên cạnh (hay đặt tách rời) với ECU-ABS Như hai van làm việc sở tín hiệu điện ECU-ABS, van có hai vị trí tương ứng với trạng thái tín hiệu cấp: ON, OFF Tổ hợp trạng thái mạch điều khiển thực chức tăng áp, giữ áp, giảm áp (tương tự môđun điều khiển loại van vị trí) Sơ đồ bố trí mạch điều khiển thủy lực sở trạng thái làm việc trình bày hình 2.9 Hai van vị trí bố trí với nhiệm vụ khác nhau: van A đảm nhận việc cấp dầu ngắt đường dầu cho xylanh bánh xe, van B – ngắt dầu thông mạch dầu bơm Tổ hợp van vị trí tạo nên trạng thái tăng, giữ, giảm áp suất dầu xilanh bánh xe Nguồn lượng sử dụng phanh (cấp dầu có áp suất) thực từ lực bàn đạp trợ lực phanh Khi cần bổ sung dầu có áp suất cho mạch điều khiển ABS lượng cấp từ bơm (6) Bơm dầu làm việc nhờ môtơ điện chiều với điện áp 12V Mơtơ điện làm việc kiểm sốt ECU-ABS Khi phanh xe, áp suất dầu cung cấp xilanh tăngđem qua van dầu (A) đến từ xilanh bánh xe phần cấp cho bầu tích qua van tiết lưu a Chế độ phanh trước giới hạn điều chỉnh: Khi phanh bình thường (hình 2.9a), tín hiệu điều khiển khơng đưa vào ECU-ABS ECU-ABS không cấp điện cho van điện từ A van điện từ B, van A mở, cịn van B đóng Dầu từ xilanh qua van A truyền trực tiếp tới xilanh bánh xe, van B ngắt đường dầu bơm, thực đưa dầu tăng áp đến bánh xe, tạo phanh trước giới hạn điều chỉnh cấu phanh Bánh xe lăn trơn đường phanh cấu phanh xuất trượt lết bánh xe đường với độ trượt tăng dần theo gia tăng áp suất dầu xilanh bánh xe Độ trượt bánh xe đường tăng dần tới giới hạn cần thiết phải điều chỉnh, ECUABS xuất tín hiệu điện, van B chuyển sang chế độ đóng, ngắt dầu cắp tới xilanh, kết thúc chế độ tăng áp, chuyển sang chế độ giữ áp b Chế độ giữ áp (hình 2.9b): Nếu bánh xe bị phanh tới giới hạn độ trượt cần điều chỉnh (gia tốc phanh độ trượt giới hạn), thông tin từ cảm biến tốc độ bánh xe gửi ECU-ABS ECU-ABS thực trì áp suất dầu cách: chuyển tín hiệu đến van A ngắt mạch cấp dầu, lúc van B đóng kín đường dầu Áp suất dầu xilanh bánh xe không thay đổi tạo nên chế độ giữ áp suất dầu Mômen phanh không tăng được, trì độ trượt bánh xe Trong thực tế quan hệ lăn bánh xe đường liên tục biến đổi, độ trượt bánh xe thay đổi dẫn tới trạng thái: - Nếu độ trượt giảm nhỏ độ trượt giới hạn, mạch điều khiển cần chuyển chế độ tăng áp suất dầu xilanh - Nếu độ trượt tăng cao độ trượt giới hạn, mạch điều khiển cần chuyển chế độ tăng áp suất dầu xilanh Các cảm biến tốc độ quay bánh xe tiếp nhận tín hiệu này, chuyển vi xử lý (ECU-ABS) ECU đưa tín hiệu điều khiển van điện từ thích hợp Q trình giữ áp trì với khoảng thời gian dài hay ngắn tùy thuộc vào biến đổi độ trượt bánh xe đường c Chế độ giảm áp (hình 2.9c): Nếu độ trượt (hoặc gia tốc) bánh xe đột ngột gia tăng vượt giới hạn cho phép, mạch điều chỉnh thực giảm áp suất dầu cách: ECU-ABS chuyển tín hiệu đến van A ngắt mạch cấp dầu, chuyển tín hiệu đến van B mở đường dầu sang bình dự trữ (7) Áp suất dầu xilanh bánh xe mômen phanh giảm, giảm độ trượt bánh xe với Khi giảm áp suất dầu: - Nếu áp suất dầu sau van B cao, dầu chuyển vào bình dự trữ (7) đẩy van chiều chảy vào bơm Bơm hút dầu chuyển bình tích (4), chuẩn bị đáp ứng điều kiện cần thay đổi chế độ làm việc tiếp sau - Nếu áp suất dầu sau van B thấp, dầu chứa vào bình dự trữ d Chế độ tăng áp trở lại: Nếu độ trượt bánh xe đột ngột giảm giới hạn tối ưu cho phép, thông tin tốc độ bánh xe từ cảm biến gửi ECU-ABS, ECU-ABS thực tăng áp suất dầu cách: cắt tín hiệu đến van A đóng mạch cấp dầu, cắt tín hiệu đến van B ngắt đường dầu sang bình dự trữ Chế độ làm việc mạch điều chỉnh áp suất thực hình 2.9a Áp suất dầu xilanh bánh xe tăng dần, mômen phanh cấu phanh tăng, độ trượt lại tăng tới giới hạn yêu cầu Sự tăng áp trạng thái điều chỉnh mạch ABS khơng có gia tăng áp lực từ bàn đạp phanh, mà thực cấp lượng (qua áp suất dầu) từ bơm dầu Nhờ tác dụng cấp lượng từ bơm dầu thơng qua bình tích nên người lái khơng cảm thấy thay đổi lực bàn đạp Trong suốt trình điều chỉnh ABS, van điều khiển cuộn dây từ trường chuyển trạng thái tắt hay mở khoảng thời gian nhanh hệ điều khiển điện tử Sự đóng ngắt mạch cấp dầu điều chỉnh theo quay bánh xe với giới hạn độ trượt tối ưu ... kênh ngày khơng bố trí ơtơ nữa, kể cho dạng bố trí dẫn động phanh kiểu K kiểu T Sơ đồ tổng quát ABS: Trên hình 2.5 trình bày sơ đồ cấu trúc chung hệ thống ABS loại “IR/IR” có cảm biến, kênh điều... tương tự mà không bị xảy mạch động điều khiển Sơ đồ trạng thái hình 2.6a Sơ đồ tổng quát hệ thống ABS sử dụng van vị trí (kiểu T): Sơ đồ hệ thống phanh ABS (hình 2.7) có điều hịa áp suất (đặt sau... FF, trọng lượng xe đặt lớn cấu trước, phanh tải trọng xe tăng phía trước tải trọng phanh bố trí cho cầu trước chiến khoảng 70% lực phanh tồn xe Điều có nghĩa rằng: hầu hết lượng phanh tập trung