Hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe – Abs trên toyota

ộng cơ cùng với van ABS được điều khiển. Áp suất thuỷ lực của các xy lanh thuỷ lực trong xy lanh bánh xe phanh tăng lên t heo mạch điều khiển độc lập. Do đó, tốc độ của bánh xe dẫn động giảm xuống đạt đến giá trị trượt tối ưu. Công suất tiêu thụ cho bộ điều khiển ASR và EMS rất nhỏ. Phần lớn các ô tô con ngày nay bố trí ASR như là một môđun tính toán nằm trong khối chung ECU. Trên một số loại khác, cụm ECU-ABS và ECU-ASR tách rời nhau. Một trong các cụm có môtơ dẫn động bộ chấp hành điều khiển bướm ga. Áp suất thuỷ lực do bơm tạo ra được cấp đến van điều chỉnh áp suất ABS cho các bánh xe, đồng thời van điện từ ASR tách mạch dầu cấp từ xy lanh chính. Do đó xy lanh ở các bánh xe được điều khiển theo 3 chế độ giảm áp suất, giữ áp suất và tăng áp suất để hạn chế độ trượt của từng bánh xe chủ động. c. Điều khiển tốc độ ô tô: Trong hoạt động ABS thường trực ở chế độ làm việc từ khoảng tốc độ ô tô từ 8km/h trở lên. Các cảm biến của bánh xe liên tục cập nhật tín hiệu tốc độ quay của bánh xe (và gia tốc dọc nếu có) về ECU-ABS. Sự trượt quay của các bánh xe xảy ra khi tăng ga ở vận tốc ô tô thấp hơn, đèn báo trượt quay sáng, lái xe ấn nút chuyển về sử dụng ở chế độ ASR, đèn ASR báo sáng, hệ thống bắt đầu thực hiện nhiệm vụ chống trượt quay cho bánh xe chủ động. Nếu trong quá trình sử dụng ở chế độ ASR, người lái thả chân ga chuyển sang chân phanh, hệ thống sẽ trở về chế độ sử dụng có ABS. Các tín hiệu của cảm biến liên tục xác định ngưỡng tốc độc điều chỉnh (còn gọi là tốc độ chuẩn của ô tô) thông qua: các cảm biến tốc độ của bánh xe hay cảm biến gia tốc dọc. Khi xuất hiện tượng trượt qua của bánh xe, ECU-ASR cấp tín hiệu đến mô tơ điều khiển bướm ga phụ, đồng thời cấp tín hiệu điều khiển van ASR và các van ABS ở các bánh xe chủ động, thực hiện các chế độ tăng, giữ, giảm áp suất thuỷ lực tránh cho các bánh xe chủ động bị trượt quay. Các điểm làm việc đặc biệt trình bày trên đô thị: 1. Van điện từ bắt đầu hoạt động, cho phép cấp áp suất cho các van điều khiển ABS ở các bánh xe chủ động thực hiện tạo mô men phanh ở các bánh xe, theo yêu cầu đáp ứng độ trượt quay cần thiết. 2. Bướm ga phụ chuyển về vị trí hạn chế lượng khí nạp, giảm công suất động cơ. 3. Khi độ trượt đã đáp ứng các van sẽ chuyển sang chế độ giữ, giảm áp. 4. Khi độ trượt đã giảm giá, các van ABS sẽ chuyển sang chế độ giảm áp, khôi phục khả năng tốc độ của bánh xe, tận dụng lực bám. Hệ thống làm việc liên tục theo độ trượt quay tối ưu. Hệ thống thuỷ lực điều khiển của ABS và ASR đòi hỏi mở rộng blok thuỷ lực. Sơ đồ một hệ thống điều khiển tổ hợp ABS, ASR, EMS. Phần mạch thuỷ lực được bố trí thêm các bộ van chuyển mạch ASR cho các bánh xe chủ động. Khi phanh với chế độ ABS, bộ van chuyển mạch ASR ở trạng thái thông mạch dầu cấp từ xy lanh chín tới bộ van ABS: cả hai van ở trạng thái thông mạch. Khi làm việc ở chế độ ASR bộ van chuyển mạch ở trạng thái ngắt mạch dầu cấp từ xy lanh chính tới bộ van ABS. Bơm dầu làm nhiệm vụ cung cấp dầu cho bộ van ABS và các van ABS làm việc theo điều khiển của ECU-ASR và tạo nên độ trượt quay tối ưu (theo chương trình lập sẵn). Các bánh xe bị động không chịu tác động trực tiếp của hệ thống điều khiển. Bộ điều chỉnh mô men phanh bẳng động cơ MSR Thiết bị ASR có thể được bổ sung bộ điều chỉnh mô mem phanh MSR trên các loại ô tô con động cơ diezel. Thiết bị MSR làm việc ở số truyền thấp, hay khi nhả nhanh bàn đạp chân ga trên nền đường trơn hạn chế khả năng có thể dẫn tới tăng độ trượt của bánh xe bị phanh (hiện tượng phanh bằng động cơ). Bộ MSR làm việc theo nguyên lý chung: Khi thả chân ga đột ngột, tức là thực hiện thay đổi nhanh lực kéo, bánh xe chủ động xảy ra hiện tượng trượt lết nhiều. Khi đó, cần làm chậm quá trình giảm lực kéo, thiết bị MSR có khả năng nâng cao công suất động cơ bằng cách thay đổi chậm bướm ga (hay thanh trượt bơm cao áp) sao cho sự phanh của các bánh xe được giảm nhỏ đến ngưỡng không xảy ra mất ổn định chuyển động. Trên động cơ diezel còn có thêm bộ đóng bớt van xả khí thực hiện giảm mômen động cơ (phanh bằng động cơ). Bộ điều khiển ABS có ASR, EMS và MSR của hãng BOSCH trình bày trên hình 8 lắp trên xe BMW (1993) với tên ASR3. Ngày nay các thiết bị được tích hợp trên một số ô tô con, chẳng hạn trên hệ thống ABS+ABD sử dụng thiết bị của hãng BOSCH và phân chia thành hai modem 3.0 và 3.3. Trên hệ thống ABS/ABD này, các cơ cấu phanh của bánh chủ động được kích hoạt độc lập (IR/IR). Blok thủy lực bao gồm hai dòng dẫn động phanh có 8 van điện từ dẫn tới các modum điều chỉnh áp lực phanh và có 4 van điện từ chuyển mạch có áp suất cao dùng cho ASR và ABD. Các tổ hợp điều khiển được bổ sung theo các chương trình lập sẵn. Thiết bị điều khiển công suất động cơ phụ thuộc vào yêu cầu của hệ thống ABS có ASR, EMS, MSR và phụ thuộc vào cấu trúc của thiết bị điều khiển mô tơ bước với các phương pháp điều khiển sau: + Thiết lập lại vị trí của bướm ga. + Loại bỏ khả năng đánh lửa và phun nhiên liệu ở một số xy lanh, + Giảm bớt góc phun sớm. Hệ thống ABS+ASR, EMS như thế giúp làm tốt quá trình vận hành ô tô, do vậy mức độ phức tạp cũng tăng lên. Tuy nhiên trên xe đã có ABS cơ sở mức độ phức tạp không tăng quá nhiều, do vậy ngày nay trên ô tô còn rất hay sử dụng. Cũng cần lưu ý rằng: trên ô tô con hệ thống ABS đã được tiêu chuẩn hoá và có thể sử dụng theo dạng chọn lắp tại nhà sản xuất, còn đối với ô tô con có tổ hợp ABS+ASR đòi hỏi áp suất điều khiển phanh khá cao, đặc biệt trên ô tô con với cầu trước chủ động và không thể lắp chọn. Các nhà sản xuất chỉ sử dụng một số linh kiện tiêu chuẩn của thiết bị ABS (thiết bị ABS có thể được chọn lắp theo tiêu chuẩn) còn lại các phần thuỷ lực như blok van điều chỉnh, bơm và thiết bị chính được chế tạo riêng. Bộ khoá vi sai điện tử ABS+ABD: Điều chỉnh lực kéo trên các bánh xe chủ động của ô tô con gặp khó khăn trong việc hạn chế tác động quay của các bánh xe có liên hệ vi sai. Để thực hiện điều chỉnh giữa các bánh xe này, các xe hiện đại có bố trí thêm bộ khóa vi sai điện tử ABD.Bộ khóa vi sai điện từ ABS+ABD đuợc thiết kế trên cơ sơ hệ thống thủy lực khóa vi sai điện tử .Sự phanh các bánh xe chủ động để làm tốt khả năng truyền lục, đặc biệt trên đường có hệ số bám của hai vết bánh xe khác nhau .Giá trị độ trược yêu cầu được thực hiện bởi thiết bị ABS+ASR của các bánh chủ động trên xe. Bộ khóa vi sai điện tử sử dụng van điền khiển dạng 3 vị trí . Bộ khóa vi sai điện tử được nối với hệ thống phanh ABS, với van điện từ phục vụ việc đóng mở các đường dầu cấp cho ly hợp khoá các phanh xe trên bộ vi sai .Các ly hợp khoá bố trí đối xứng và làm việc với điều kiện chỉ khoá một bên.Ly hợp khóa được bố trí khóa tương ứng với trên bánh xe có vận tốc góc quay cao .Để hoàn thiện chất lượng điều khiển khóa vi sai ( khóa toàn phần hay khóa một phần) cần bố trí thêm cảm biến áp suất nguồn thủy lực . Hiệu quả điều chỉnh tốc độ của hệ thống phanh và khóa vi sai điện tử được xác định phù hợp với ngưỡng trượt cơ bản theo tốc độ chuẩn của ô tô ,tương thích với các vùng tốc độ khóa nhau. Nếu vận tốc nằm trong vùng tốc độ thấp, hệ thống EMS và ASR, ABD kích hoạt làm việc. Nếu vận tốc Vc nằm trong vùng trung bình, hệ thống ASR, ABD hoạt động. Nếu vận tốc Vc lớn hơn 80km/h, hệ thống ASR chỉ kích hoạt cho 2 bánh chủ động làm việc. Như vậy hệ thống ABS+TRC là tổ hợp bao gồm các bộ điều khiển ABS, ASR, EMS, MSR, ABD với ưu điểm nổi bật của TRC. + Điều chỉnh mômen xoắn của động cơ theo điều kiện bám của bánh xe với mặt đường. Nhờ việc điều chỉnh này mà giảm được công suất động cơ, tiết kiệm nhiên liệu. + Đảm bảo duy trì được lực dọc và lực ngang tốt theo điều kiện bám, do vậy xe có thể khởi hành và tăng tốc một cách nhanh chóng khi khởi hành hoặc khi tăng tốc, cũng như nâng cao khả năng ổn định hướng chuyển động. 4. Hệ thống ABS có trang bị VSC VSC - (Vehicle Stability Contral) là một nhóm vấn đề thuộc hệ thống tự động điều khiển nhằm nâng cao khả năng an toàn chuyển động cho ô tô. Nếu chữ viết tắt trong tiếng Anh VDC (Vehicle Dynamic Control) là hệ thống ổn định động học của ô tô: bao gồm ổn định trên cơ sở ổn định tải trọng thẳng đứng, ổn định lực dọc và ổn định lực ngang ở các bánh xe… thì VSC phần lớn các cụm của ABS được sử dụng và đặt thêm chương trình điều khiển VSC với tên là ESP. Với VSC hệ thống được hiểu ngắn gọn hơn (mặc dù không hoàn toàn chính xác) là hệ thống ổn định điều khiển theo góc quay vành lái, sử dụng phương pháp điều khiển lực dọc và lực ngang trên các bánh xe. Về mặt lý thuyết, phương pháp điều khiển này nhằm thực hiện khả năng chuyển các trạng thái quay vòng đúng. Ngoài ra, trong quá trình quay vòng của ô tô luôn luôn tồn tại các giá trị điều khiển giới hạn, tại giới hạn đó, khả năng điều khiển ô tô hết sức khó khăn, thậm chí không điều khiển được. Các trạng thái nguy hiểm này, nếu sử dụng các giá trị nghiệm thường không đảm bảo tính tổng quát, do vậy trên ô tô cần xác định góc quay vành lái lớn dẫn tới trượt bên ô tô. Một số hệ thống điều chỉnh động học chuyển động của ô tô hỗ trợ kiểm soát tình huống như: Continental – Teves ASMS… hình thành với mục đích đảm bảo ổn định chuyển động của ô tô. Ổn định động học VSC và ABS: Hệ thống ổn định động chọ liên hợp với ABS thường dùng chương trình ESP trong bộ vi xử lý để hoàn thiện tính chất động học của ô tô. ESP và ASM bổ sung vào hệ thống ABS, ASR, EBD (phân chi lực phanh điện tử), MSR (điều chỉnh chế độ động học của ô tô và được gọi chung là hệ thống VSC. Tổ hợp hệ thống VSC trên ô tô con được trình bày tổng quát trên hình 1. Trong hệ thống sử dụng thêm 3 cảm biến: góc quay vành lái, gia tốc bên thân xe và vận tốc góc quay thân xe cùng voíư chương trình ESP. Hệ thống ổn định động học của ô tô VSC được thiết lập trên cơ sở ABS và ASR thực hiện các chức năng của ABS, MSR, ASR, ESP theo công thức: VSC = ABS + MSR + ASR + ESP Các hệ thống quản lý độ trượt của bánh xe (trượt lết khi phanh hay trượt quay khi tăng tốc) ABS và ASR theo phương dọc của bánh xe. ESP quản lý và điều chỉnh sự chuyển động ô tô theo cả phương dọc và phương ngang bằng chương trình phần mềm máy tính (cùng với các chương trình có sẵn trong ECU + TRC). Sự trượt ngang quá lớn của bánh xe dẫn tới mất khả năng dẫn hướng, gaya nên trượt trên ô tô về motọ phía và hạn chế khả năng truyền lực dọc. ESP cho phép nâng cao khả năng ổn định của bánh xe với nền khi ô tô chuyển động trong đường cong, đồng thời giảm sự trượt không an toàn khi phanh, tăng tốc và cả khi xe lăn tự do. Kỹ thuật điều khiển tổ hợp của ESP, yêu cầu có bộ điều khiển điện tử có công suất cao. Nếu như các thông tin về trạng thái động học của ô tô được xác định nhờ cảm biến gia tốc bên, đồng thời mô men quay thân xe xung quanh trục đứng (được xác định bởi cảm biến vận tốc góc quay thân xe) được xác định là “quay vòng không tối ưu động học”. Hệ thống VSC tự động phanh độc lập các bánh xe và điều khiển công suất động cơ nhằm hạn chế các trạng thái này, mà không cần có sự tham gia của lái xe. Đặc biệt trong ESP còn xác định được trạng thái quay vòng nguy hiểm, tiến hành hạn chế đảm bảo giảm thiểu mất an toàn trong chuyển động. Thiết bị VSC cùng với sự giảm tốc độ (do giảm công suất động cơ) góp phần đáng kể tới việc ổn định trở lại của ô tô. Hệ thống còn vài phần trăm tgây bộ vi xử lý xác định mức độ và vị trí bánh xe bị phanh quá cứng và câầ giảm bao nhiêu công suất động cơ để ô tô có thể lại được chuyển động ổn định. Tác động hỗ trợ thực hiện nhờ blok thuỷ lực và bộ điều khiển ESP của VSC. ESP cho phép tăng áp suất phanh bánh xe. + Độc lập cho từng bánh xe. + Nâng cao áp suất phanh quá giá trị do lái xe thực hiện (tương tự như ABS).Quá trình điều chỉnh góc quay thân xe ở hai trường hợp: Khi đã quay vành lái thích hợp với cung cong của mặt đường nhưng tình trạng chuyển động xảy ra với bán kính quay vòng lớn hơn dẫn đến cần phải quay thêm thân xe (trạng thái quay vòng thiếu). Sự phanh được tiến hành ở bánh xe trước phía ngoài giúp tạo nên khả năng tự đồng điều chỉnh thân xe về đúng quỹ đạo cong của đường. Sự hỗ trợ quay thân xe (tăng hay giảm) tuỳ thuộc vào mức độ phức tạp của kết cấu blok thuỷ lực và tổ hợp điện tử điều khiển. Cấu trúc có thể chia thành hai loại.+ Sự hỗ trợ được thực hiện độc lập trên từng bánh xe của một cầu. + Sự hỗ trợ được thực hiện độc lập trên cả hai cầu. Trên hình vẽ hệ thống VSC thực hiện hỗ trợ trên cả hai cầu xe. Cơ sở lý luận của VSC: Sự quay thân xe thường xảy ra khi xe quay vòng trên đường có tốc độ cao. Các yếu tố gây nên sự tăng quá mức (quay vòng thừa) hay quay chưa đủ (quay vòng thiếu) do nhiều nguyên nhân. + Do sự phân bố tải trên các bánh xe không phù hợp (xếp tải, tăng giảm tốc độ chuyển động…) + Do ảnh hưởng của các yếu tố tác động ngoại cảnh của môi trường xung quanh (nền đường nghiêng không phù hợp, gió bên thổi mạnh, nền đường có khả năng kém khác nhau…) + Do tốc độ duy chuyển trên đường cong + Do ảnh hưởng của hệ thống treo, đàn hồi của bánh xe… Mặc dù khi thiết kế các trạng thái này đã được quản lý, nhưng tác động của nó nhiều khi thuộc vùng không thể quản lý trước, điều này trong thực tiễn thường gọi là xảy ra các hiện tượng “mất lái”. Hậu quả dẫn tới là sự quay thân xe không hoàn toàn phụ thuộc vào vành lái. Mô men gây quay thân xe này có thể xảy ra với hai trạng thái tổng quát, cần thiết đảm bảo khả năng giảm mômen quay nhờ sự tạo lực phanh tương ứng trên các bánh xe, do VSC đảm nhận. Lực phanh do VSC đặt tại vết tiếp xúc của bánh xe với mặt đường gây nên đối với trục t hẳng đứng của ô tô mô men hỗ trợ. Mô men hôỗtrợ tác động liên tục theo phương ngược chiều mô men quay thân xe cho tới khi nào bằng với giá trị mô men quay tính toán bởi ESP. Thông thường hệ thống cài đặt sẵn tính toán trực tiếp từ giá trị gia tốc bên của thân xe mà không cần tính toán xác định giá trị tối ưu mô men quay thân xe. Giá trị được thực hiện nhờ các tín hiệu từ cảm biến gia tốc bên (hoặc cả bảm biến gia tốc bên và cảm biến vận tốc góc quay thân xe). Giá trị gia tốc bên tối ưu trong chuyển động được rút ra từ góc quay vành lái (được kiểm soát bởi cảm biến góc quay vành lái) và tốc độ chuyển động của thân xe v (được kiểm soát bởi các cảm biến tốc độ banhbánh xe, đã bố trí cho thiết bị ABS) từ đó rút ra. Các thông số chiều dài cơ sở của ô tô (l) tỷ số truyền của hệ thống lái là các thông số kết cấu của ô tô (không thay đổi. Các thông sóo bán kính quay vòng R, góc quay của bánh xe dẫn hướng là các thông số trung gian tính toán. ECU thường xuyên tiếp nhận thông tin của góc quay vành lái, gia tốc bên tìm ra sự sai lệch giữa gia tốc bên tối ưu và gia tốc bên thực tế đo được và dựa theo các chương trình logic (ESP) đưa ra tín hiệu điều khiển phanh các bánh xe tương ứng. Chương trình tính toán còn cho phép. Nếu xuất hiện các gia tốc bên thực tế quá cao cần loại trừ tình trạng này để tránh nguy hiểm, ECU đưa ra tín hiệu giảm ngay vận tốc ô tô nhờ bộ điều khiển trong thiết bị EMS. Hai tín hiệu điều khiển đồng thời giúp xe nhanh chóng thoát khỏi tình trạng nguy hiểm kể trên. Các loại cảm biến dùng cho xe có VSC + Cảm biến gia tốc ngang Việc sử dụng cảm biến gia tốc ngang cho phép ECU đo trực tiếp sự gia tốc bên của xe trong quá trình quay vòng. Tín hiệu gia tốc bên được chuyển về ECU xác định trạng thái quay vòng. Cảm biến gia tốc ngnag được gắn theo trục ngang của xe và là loại cảm biến dạng phototransistor. Cảm biến này có mặt trên hệ ABS + TRC + VSC đơn giản.+ Một kiểu cảm biến khác có khả năng xác định cả gia tốc dọcv à gia tốc ngang dựa trên nguyên tắc hiệu ứng Hall (đo chuyển vị nhờ sự thay đổi từ trường). Việc đo gia tốc bên của thân xe bị hạn chế bởi độ chính xác của kết quả đo, do vị trí đặc cảm biến trên xe không đích thực là trọng tâm của ô tô (trọng tâm ô tô thay đổi theo tải trọng và sắp xếp hàng hoá, người trên xe). Bố tría thêm các cảm biến đo góc quay thân xe giúp cho việc điều khiển chính xác các hệ thống VSC, tuy nhiên nâng cao công suất tiêu thụ và giá thành sản phẩm đáng kể. Với các lý do trên các hệ thống hiện đại hiện nay đã bố trí cả cảm biến gia tốc bên và cảm biến góc quay thân xe. + Cảm biến đo góc quay thân xe với dạng đầu đo được đặt trên giá con quay hồi chuyển. Cảm biến đo sử dụng nguyên lý đo gia tốc Coriolis. Giá đặt trên thân xe tham gia chuyển động quay theo hai trục (trong không gian 3 trục). Cảm biến này thường dùng cho xe có hệ thống điều khiển VSC với chương trình điều khiển ESP. Cảm biến sử dụng bánh đà quay với số vòng quay cao được dẫn động bằng động cơ điện một chiều, do vậy tổn hao công suất điện rất lớn. + Cảm biến đo góc quay thân xe thuộc loại cảm biến áp điện làm việc trên nguyên tắc đo. Cảm biến đo góc của ống trụ 5 bằng các cặp phần tử áp điện bố trí cố định bao quanh ống trụ. Ống trụ quay đặt trên con quay hồi chuyển. Phần giá đỡ cố định 6 có các chân nối điện 7 đưa các tín hiệu điện ra ngoài thông qua các bộ khuyếch đại và chuyển tín hiệu về ECU. Thực hiện quay ống trụ nhờ bộ giá con quay hồi chuyển. Cảm biến có khả năng tự bù sai số đo do nhiệt độ. Ngày nay các cặp phần tử áp điện được chế tạo từ hợp kim gốm sứ nhằm hạn chế khả năng sai lệch kết quả đo do nhiệt độ. + Mới đây xuất hiện cảm biến do góc quay thân xe bằng các vi phần tử silicon. Giá trị gia tốc bên đặt tại trọng tâm được tính chính xác thông qua các phép tính tổng véctơ, bố trí sẵn ở khối cảm biến này. Cấu trúc hệ thống điều khiển tổ hợp Sơ đồ tổng quan Hệ thống bố trí các khối liên kết với cấu trúc. Các mạch thuỷ lực điều khiển độc lập (IR/IR), mạch điều khiển tách làm hai phần. Phần điều khiển EMS nằm riêng và liên kết trao đổi dữ liện như một mạng thông tin nội bộ của ô tô( CAN: Control Area Network), phần còn lại các tổ hợp được bố trí trong block ECU: ABS, ASR, ESP, VSC, ECU là một bộ đôi máy tính kép cho phép tính toán theo phương pháp so sánh kết quả nhằm đạt hiệu quả tính toán xác định chính xác và có khả năng dự phòng hư hỏng. Khối cảm biến (1,2,3,4,5,6 và cảm biến áp suất sau xy lanh chính) nằm ở các vị trí cần xác định trạng thái làm việc tức thời của ô tô, cung cấp tín hiệu về trạng thái của xe được đưa về ECU. ECU sử dụng các chương trình logic và tính toán theo chương trình định sẵn và đưa ra tín hiệu điều khiển tới block thuỷ lực, EMC, và các tín hiệu kiểm soát trạng thái. Nếu hệ thống có lỗi các đèn báo sẽ thông báo và quản lý các lỗi trong khối lưu trữ của ECU. Một đầu nối chẩn đoán nằm chờ ở sau tablo để thông tin lỗi và mã lỗi. Cấu trúc của hệ thống bố trí trên xe cua Dailamber-Benz. Tỏo hợp cảm biến gia tốc bên, vận tốc góc quay thân xe được bố trí ở vị trí sát với cầu sau cho phép xác định chính xác. Gia tốc bên của trọng tâm và vận tốc góc quay thân xe. Xe thuộc loại ô tô con giá thành cao, được trang bị khá hoàn hảo cho phép ổn định chuyển động ở mọi vùng tốc độ. Cấu trúc hệ thống thuỷ lực Hệ thống đáp ứng các chức năng của ABS, TRC, VSC, Mô tơ bơm có chức năng chuyển dầu về mạch áp suất cao áp. Trong một số trường hợp lượng dầu năm trong bình chứa 7 không đủ cấp cho bơm 6, van 4 có thể thực hiện cấp bổ sung. Điều này giúp cho khi không sử dụng năng lượng từ bàn đạp phanh và xy lanh chính, hệ thống hoạt động với đủ lượng dầu cần thiết. Khối thuỷ lực có thể coi như tập hợp của hai phần: blok thuỷ lực ABS cơ bản và block thuỷ lực bổ sung ABS, ARS, VSC. Các trạng thái hoạt động của hệ thống có thể tóm tắt như sau: + Làm việc với ABS: CB bàn đạp bàn đạp phanh đóng, các van 3 mở thông đường dầu, các van 4 đóng, các van 1 mở đường dầu tới xy lanh bánh xe. ABS thực hiện các quá trình tăng, giữ, giảm áp. Ở quá trình giữ, các van 1, 2 đóng, ở quá trình giảm các van 1 đóng, các van 2 mở, thông thường dầu về bình chứa 7. Khi nhả bàn đạp phanh, các van 1 đóng, các van 2 mở, van hồi dầu nhanh 9 phụ thuộc vào mức độ nhả phanh sẽ đóng hay mở, van 3 mở, van 4 đóng, dầu hồi về xy lanh chính. + Làm việc với BAS (phanh khẩn cấp): các van 3, van 4 đóng. Bơm dầu 6 cấp dầu cho hệ thống. Khả năng tăng và giảm lượng dầu được thực hiện nhờ các van 4 và van điều áp 3. ÁP suất làm việc ở blok thuỷ lực ABS tăng cao (120130 bar), việc điều chỉnh áp suất xảy ra như ở quá trình làm việc của ABS. + Làm việc ở chế độ ASR được thực hiện thông qua thiết bị giảm công suất động cơ EMS. Hệ thống chỉ kích hoạt với các bánh xe chủ động. Các van 3,4 ở trạng thái đóng, tách hệ thống thuỷ lực ABS khỏi tác động của xy lanh chính và bàn đạp phanh. Bơm dầu làm nhiệm vụ cung cấp dầu cho các xy lanh. Trường hợp này các xy lanh bánh xe bị động đều bị ngắt ở trạng thái đóng, còn các bánh xe chủ động được đưa vào làm việc ở chế độ ASR theo chương trình định sẵn. + Làm việc ở chế độ VSC: tương tự như hoạt động của chế độ ASR nhưng chỉ một (hoặc cả hai) bánh xe tham gia hoạt động ở chế độ phanh theo chương trình của ESP định trước. Nếu gia tốc bân và vận tốc quay quá lớn tới gần giới hạn nguy hiểm hệ thống chuyển sang chế độ giảm tốc độ ô tô nhờ EMS và phanh nhẹ ABS. Quá trình làm việc của hệ thống xảy ra rất nhanh, các tín hiệu điện trên đường truyền chỉ nằm trong vùng (1/10)ms, các khả năng hiệu chỉnh hệ thống thuỷ lực thường nhỏ hơn (1/10)s, do vậy tần số điều chỉnh của hệ thống thường nằm trong giới hạn 3-10lần/phút. Nhìn chung các hệ thống liên hợp kể trên vẫn dựa trên cơ sở của hệ thống phanh truyền thống và hệ thống ABS. Các hệ thống này còn có tên gọi chung là hệ thống EBD. Trong quá trình phanh xe, điều khiển EBD dùng ABS để thực hiện việc phân phối lực phanh giữa các bánh xe. + Theo điều kiện chuyển động của xe. + Ổn định quay vòng của xe khi phanh, hoặc không phanh. + Theo điều kiện nguy hiểm xác lập trước: phanh khẩn cấp, chống trượt quay cho bánh xe chủ động. Với việc sử dụng ABS + VSC giúp cho xe vận hành an toàn trong nhiều tình huống phức tạp, song giá thành của xe cùng khá cao. Tuy nhiên ở nước ta một số loại xe cũng đã được trang bị hệ thống này. HỆ THỐNG PHANH ABS VỚI CHỨC NĂNG HỖ TRỢ PHANH KHẨN CẤP (BAS HAY BA) BA - (Brake Assist) – Bộ hỗ trợ phanh là thiết bị hỗ trợ người lái khi phanh gấp (do hoảng hốt). Là một hệ thống sử dụng cảm biến áp suất ở bên trong bộ chấp hành ABS để phát hiện tốc độ và lực đạp bàn phanh của người lái. Thiết bị này có thể nâng cao áp suất dầu phanh dưới tác động của người lái. Hệ thống hỗ trợ phanh thực hiện như sau: yêu cầu phanh của người lái được kích hoạt (cảm nhận) nhờ lực phanh (hay hành trình) trên bàn đạp phanh, và giá trị tín hiệu được đưa về bộ điều khiển điện tử. Thiết bị hỗ trợ phanh BAS có các chức năng sau: - Nhận được tình trạng phanh gấp, để tăng áp suất phanh được theo yêu cầu của lái xe đến mức áp suất phanh cao ở các bánh xe sao cho tất cả các bánh xe có thể đạt tới giá trị độ trượt giới hạn. - Nhận được điểm kết thúc của trạng thái phanh gấp để áp lực điều khiển phanh giảm về trạng thái yêu cầu của người lái. Khi xe chuyển động trên đường, những tình huống bất ngờ có thể xảy ra và người lái tiến hành đạp phanh khẩn cấp với mong muốn phát huy hết hiệu quả. Bình thường, nếu nhấn hết bàn đạp phanh, hệ thống ABS có thể phát huy tối đa tính hiệu quả, nhưng nó có thể không đáp ứng nếu áp suất phanh chưa đủ lớn. Với xe có trang bị bộ ABS+BAS, các cảm biến nhận được tín hiệu yêu cầu của lái xe và so sánh quá trình biến đổi áp suất với giá trị tăng nhanh áp suất phanh hỗ trợ lái xe ở chế độ phanh khẩn cấp, nhằm mục đích tăng tính an toàn trong chuyển động và đạt hiệu quả phanh tốt nhất theo yêu cầu của người sử dụng. Bằng cách đó sẽ tạo điều kiện cho người lái xe ít kinh nghiệm có được quãng đường phanh ngắn nhất trong trường hợp phanh khẩn cấp, lái xe xuống dốc hay khi xe kéo theo khoang chở hành khách, hàng hoá. Tất nhiên trong khi phanh lái xe phải đặt chân lên bàn đạp phanh. Ở các kết cấu ABS thông thường cảm biến bàn đạp phanh, có nhiệm vụ đóng mạch điều khiển ECU – ABS còn bộ trợ lực phanh làm việc tuỳ thuộc voà vị trí bàn đạp phanh. Trên hệ thống ABS + BAS, sơ đồ khối mạch điều khiển và giản đồ phanh như sau: Giản đồ phanh ABS có BA - Bố trí các cảm biến: Cảm biến áp suất có cấu trúc tương tự như các loại cảm biến dùng cho hệ thống phanh ABS khác, tín hiệu từ cảm biến được thường xuyên được cấp về ECU – ABS. Cảm biến áp suất gây nên do trạng thái đạp phanh khẩn cấp được bố trí sau xy lanh chính ngay sát với block thuỷ lực nhằm phản ánh đúng trạng thái áp suất của hệ thống. Các van mở đường dầu hỗ trợ được bố trí trực tiếp trong block thủy lực. Cảm biến hành trình 1 được bố trí trong buồng xy lanh trợ lực bằng chân không của xy lanh chính, và tín hiệu thu đuợc là sự dịch chuyển của màng trợ lực 8. Cảm biến thường là dạng cảm biến điện trở biến thiên. Sự biến đổi của điện áp tín hiệu tỷ lệ với hành trình bàn đạp. Đặc tính và nguyên tắc hoạt động của BAS. Đặc tính phanh và nguyên tắc hoạt động của hệ thống ABS+BAS mô tả trên đồ thị hình. Phần cơ khí sử dụng xy lanh có trợ lực chân không tiếp nhận yêu cầu phanh của lái xe. Khi lái xe đạp phanh bình thường, áp suất phanh tăng dần theo quy luật trợ lực do lái xe tác động. Khi lái xe đạp phanh khẩn cấp, áp suất sinh ra sau xy lanh chính không tăng kịp, hệ thống điều khiển nhanh chóng chuyển mạch tới mức áp suất cao hơn. Quá trình xảy do sự chậm chễ chuyển mạch rất ngắn và áp suất dầu gia tăng nhanh tới ngưỡng của giá trị điều chỉnh độ trượt. Quá trình giảm áp, giảm áp và tăng áp xảy ra trong một vài chu trình điều chỉnh ở vùng lân cận độ trượt yêu cầu, tốc độ ô tô nhanh chóng giảm xuống, cho tới khi đảm bảo sự tương thích giữa hành trình bàn đạp và áp suất của hệ thống, kết thúc pha 1. Trong thời gian thực hiện phan này, áp suất phanh đạt ở giá trị cao, độ trượt bánh xe trong giới hạn tối ưu của ABS nên giảm nhỏ được quãng đường phanh. Mỗi khi áp suất đo được nhỏ hơn giá trị yêu cầu (nhả chân phanh) hệ thống nhận biết được yêu cầu của lái xe và giảm dần áp suất phanh (pha 2). Trong trường hợp đó ECU – ABS + BAS tác dụng chuyển mạch điều khiển sang chế độ phanh theo thông thường (theo kiểu A hay Kiểu B). Sự điều chỉnh được chuyển êm dịu theo tín hiệu áp suất đo được và tạo điều kiện. Lái xe lại tiếp tục phanh với các hệ thống không có thiết bị hỗ trợ. Hỗ trợ trực tiếp xy lanh chính (Kiểu A) Phần cơ khí sử dụng xy lanh có trợ lực chân không tiếp nhận yêu câu phanh của lái xe. Trong trạng thái điều khiển bình thường của bàn đạp phanh, lực trợ lực phanh thông thường xuất hiện. Khi lái xe đạp phanh nhanh khẩn cấp van điện từ 7 làm việc tăng thêm lực đẩy cho cần đẩy pittông xy lanh chính tạp áp lực dầu tới có mức cao hơn. Sơ đồ một hệ thống thủy lực ABS + BAS kiểu A mô tả ở hình. Hệ thống sử dụng 8 van 2 vị trí với bộ trợ lực có bố trí cảm biến tốc độ bàn đạp, cảm biến áp suất và một cụm van điện từ bên trong bộ trợ lực phanh.Nhìn chung toàn hệ thống không có nhiều sai khác về nguyên lý so với hệ thống ABS thông thường. Đặc tính làm việc của hệ thống phụ thuộc vào sự kích hoạt làm việc của cụm van điện từ. Độ chậm tác động của hệ thống khi chuyển sang chế độ hỗ trợ nhanh hơn, nhưng hiệu quả đạt được áp suất cao nhất chậm. Hệ thống sử dụng 8 van 2 vị trí với bộ trợ lực có bố trí cảm biến tốc độ bàn đạp, cảm biến áp suất và một cụm van điện từ bên trong hõ trợ lực phanh. Nhìn chung toàn bộ hệ thống không có nhiều sai khác về nguyên lý so với hệ thống ABS thông thường. Đặc tính làm việc của hệ thống phụ thuộc vào sự kích hoạt làm việc của cụm van điện từ. Hỗ trợ từ bơm dầu (Kiểu B) Cảm biến đóng mạch phanh, cảm biến hành trình bàn đạp, cảm biến áp suất sau xy lanh chính giống như kiểu A, ở kết cấu này sự tiếp nhận yêu cầu phanh của lái xe xảy ra nhờ hành trình bàn đạp và áp suất trên đường dầu kích hoạt hiệu quả của trợ lực phanh. Trong trạng thái điều khiển bình thường của bàn đạp phanh, lực trợ lực phanh thông thường xuất hiện. Khi sự thay đổi hành trình bàn đạp nhanh hơn các giá trị yêu cầu thiết bị hỗ trợ được kích hoạt làm việc. Nếu lái xe hạ thấp lực bàn đạp dưới hành trình kích hoạt, thiết bị hỗ trợ được ngắt. Lái xe lại có thể phanh xe không có tác dụng hỗ trợ phụ (không có hiện tượng nháy bàn đạp phanh). Sơ đồ khối rút gọn một nhánh của hệ thống phanh ABS+BAS kiểu B mô tả trên hình. Bộ phận chấp hành của hệ thống ABS có thêm một cụm van điện từ chuyển mạch hỗ trợ phanh khẩn cấp được điều khiển bởi ECU – ABS. Van chuyển mạch BAS được đặt trong blok thuỷ lực nằm giữa xy lanh chính và blok thuỷ lực. Khi ECU điều khiển trượt xác định người lái đang thực hiện chế độ phanh khẩn cấp, ECU – ABS ngắt dòng đienẹ cấp đến van điện từ chuyển mạch hỗ trợ phanh, đóng mạch dầu từ xy lanh chính. Bơm dầu cung cấp dầu từ xy lanh các bánh xe tạo nên áp lực dầu lớn để hỗ trợ phanh khẩn cấp. Các bánh xe được làm việc với áp suất cao, đồng thời với mạch điều khiển ABS thông thườngSau khi xác định hết thời gian hỗ trợ phanh, ECU gửi dòng điện đến đóng van chuyển mạch để ngắt dòng thuỷ lực từ bơm đến xylanh bánh xe. Trạng thái phanh trở lại như chưa phanh gấp. Van an toàn BAS có kết cấu là van điều áp, sẽ được mở phụ thuộc vào diễn biến của sự thay đổi áp suất theo các quá trình giữ, giảm áp yêu cầu, nhằm bảo đảm áp suất dầu trong xylanh bánh xe không vượt quá mức giới hạn. BAS loại này cũng đặt thời gian hỗ trợ và mức hỗ trợ để làm cho cảm giác về phanh càng tự nhiên càng tốt bằng cách điều chỉnh hỗ trợ theo yêu cầu: 1. Trong trường hợp phanh khẩn cấp (thời gian ngắn) nhưng áp suất dầu phanh mong muốn không đủ lớn. 2. Khi có hỗ trợ của BAS, dựa trên tốc độ đạp phanh, bộ điều khiển trung tâm tính toán để bộ chấp hành thực hiện tăng lực phanh lớn trong thời gian ngắn. Trong khoảng thời gian tiếp theo áp suất dầu phanh có thể giảm nhỏ hơn giai đoạn đầu. 3. Khi BAS đã hoạt động, nếu người lái xe nhả bàn đạp chân phanh có chủ ý, hệ thống sẽ giảm mức độ trợ giúp. Kết quả nghiên cứu cho thấy: Quãng đường phanh của ô tô khi có BA và không có BA Ở tốc độ 100 km/h, với các điều kiện tương đương, thử nghiệm so sánh cho thấy việc sử dụng BA giúp rút ngắn quãng đường phanh từ 46 m (không hỗ trợ) còn 40 m. ABS KẾT HỢP VỚI HỆ THỐNG TRACTION CONTROL (TRC) Ở đường có hệ số bám j thấp, các bánh xe chủ động sẽ dễ bị trượt quay nếu xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột (do lực kéo chủ động Pk vượt quá giới hạn khả năng bám Pj giữa bánh xe và mặt đường), làm mất mát moment chủ động và xe bị mất ổn định. Để khắc phục hiện tượng này, phần lớn các xe ngày nay được trang bị một hệ thống kiểm soát lực kéo, thường được gọi là hệ thống TRC (Traction Control System – TRC). Hệ thống này được thiết kế dựa trên cơ sở một hệ thống ABS. Khi có hiện tượng trượt quay của bánh xe, hệ thống Traction sẽ có đồng thời hai tác động: một là làm giảm moment xoắn của động cơ bằng cách đóng bớt cánh bướm ga mà không phụ thuộc vào ý định của người lái, hai là cùng lúc đó nó kết hợp với hệ thống ABS điều khiển hệ thống phanh tác động lên các bánh xe chủ động, vì vậy làm giảm moment kéo truyền đến mặt đường tới một giá trị phù hợp. Nhờ đó, xe có thể khởi hành và tăng tốc một cách nhanh chóng và ổn định. Hệ thống điều khiển là TRC ECU và ABS ECU (hai hộp điều khiển này có thể nằm rời nhau, hoặc tích hợp lại thành một hộp chung như phần lớn các xe hiện nay đang sử dụng). TRC & ABS ECU đánh giá điều kiện chuyển động của xe dựa trên tín hiệu từ các cảm biến tốc độ trước và sau, dựa vào tín hiệu vị trí bướm ga từ hộp điều khiển động cơ (ECU) và hộp điều khiển hộp số tự động (ECT) rồi gửi tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành cánh bướm ga phụ và bộ chấp hành phanh TRC. Cùng lúc đó nó gửi tín hiệu đến ECU động cơ và ECT để báo TRC đang hoạt động. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ABS +TRC Các bộ phận của hệ thống này được trình bày trên hình 5.37 ABS & TRC Động cơ và ECT ECU Cảm biến tốc độ bánh sau Rô to cảm biến tốc độ bánh sau Công tắc đèn phanh Công tắc khởi động số trung gian Bộ chấp hành phanh TRC Rơ le mô tơ TRC Rơ le bướm ga TRC Rô to cảm biến tốc độ bánh trước Rơ le phanh chính TRC Cảm biến tốc độ bánh trước Bộ chấp hành bướm ga phụ Cảm biến vị trí bướm ga phụ chính Bộ chấp hành phanh TRC Bộ chấp hành ABS Hình 5.37 Sơ đồ bố trí hệ thống TRC Hệ thống ABS+TRC bao gồm: ECU – ABS và TRC:Đánh giá điều kiện chuyển động dựa trên tín hiệu từ cảm biến tốc độ trước và sau, và dựa vào tín hiệu vị trí bướm ga từ ECU động cơ rồi gửi tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành bướm ga phụ và bộ chấp hành phanh TRC cùng lúc đó nó gửi tín hiệu đến ECU động cơ để báo rằng TRC hoạt động. Nếu hệ thống TRC hỏng, nó bật đèn TRC để báo cho người lái biết. Khi đặt ở chế độ chẩn đoán, nó hiển thị các hư hỏng bằng mã số. Bộ chấp hình bướm ga phụ: Điều khiển góc mở bướm ga phụ theo tín hiệu từ ECU – ABS và TRC, vì vậy điều khiển được công suất động cơ. Cảm biến vị bướm ga chính: Phát hiện góc mở bướm ga chính và gửi tín hiệu đến ECU – ABS và TRC thông qua ECU động cơ. Cảm biến vị bướm ga phụ: Cảm biến này đươc gắn với trục bướm ga phụ.Nó biến đổi góc mở bướm phụ thành tín hiệu điện áp và gởi tín hiệu này đến ECU ABS và TRC qua ECU ECT và động cơ. ECU động cơ: Nhận tín hiệu vị trí bướm ga phụ và chính rồi gửi đến ECU – ABS và TRC. Bộ chấp hành phanh TRC: Tạo, tích và cung cấp áp suất dầu đến bộ chấp hành ABS theo tín hiệu từ ECU ABS và TRC. Bộ chấp hành phanh ABS: Điều khiển áp suất dầu đến các xi lanh phanh bánh xe sau bên phải và trái một cách riêng rẽ theo tín hiệu từ ECU – ABS và TRC. Đèn báo TRC: Báo cho người lái biết hệ thống TRC đang hoạt động và báo cho người lái biết hệ thống TRC có hư hỏng. Đèn báo TRC OFF: Báo cho người lái biết hệ thống TRC không hoạt động do hư hỏng trong ABS hay hệ thống điều khiển động cơ, hay công tắc cắt TRC đã tắt. Rơ le chính phanh TRC: Cấp điện đến bộ chấp hành phanh TRC và rơ le môtơ TRC. Rơ le môtơ TRC: Cấp điện đến môtơ bơm TRC. Rơ le bướm ga TRC: Cấp điện đến bộ chấp hành bướm ga phụ qua ECU – ABS và TRC. Công tắc khởi động số trung gian: Gửi tín hiệu vị trí cần số đến ECU – ABS và TRC. Công tắc đèn phanh: Phát hiện tín hiệu phanh (có đạp phanh hay không) và gửi tín hiệu này đến ECU – ABS và TRC. Sơ đồ mạch điện của ABS + TRC Hình 5.38: Sơ đồ mạch điện hệ thống phanh ABS + TRC Bộ chấp hành bướm ga phụ Bộ chấp hành này được gắn ở họng gió. Nó điều khiển góc mở bướm ga phụ từ ECU ABS và TRC vì vậy điều khiển được công suất động cơ. Bánh răng dẫn động Bướm ga phụ Bộ chấp hành bướm ga phụ Bánh răng cam Bướm ga chính Hình 5.39: Vị trí bộ chấp hành bướm ga phụ Cấu tạo: Bộ chấp hành bướm ga phụ gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây và một trục rôto. Bộ chấp hành này là một môtơ bước, nó quay bởi tín hiệu từ ECU ABS và TRC. Một bánh răng chủ động được gắn từ trục rôto để dẫn động bánh răng cam ( gắn ở đầu trục bướm ga phụ), vì vậy điều góc mở của bướm ga phụ. Cuộn dây Bánh răng dẫn động Trục rôtor Nam châm vĩnh cửu Hình 5.40: Cấu tạo bộ chấp hành bướm ga Hoạt động: Khi TRC không hoạt động, bướm ga này mở hoàn toàn. Đến buồng khí nạp Bướm ga chính Bướm ga phụ Bánh răng cam Bướm ga chính Bướm ga phụ Bánh răng cam Bánh răng dẫn động Hình 5.41: Vị trí bướm ga phụ mở hoàn toàn TRC hoạt động cục bộ bướm ga phụ mở 50%. Hình 5.42: Vị trí bướm ga phụ mở 50% TRC hoạt động hoàn toàn bướm ga phụ đóng hoàn toàn. Hình 5.43: Vị trí bướm ga phụ đóng hoàn toàn Cảm biến vị trí bướm ga phụ Cảm biến này được gắn với trục bướm ga phụ. Nó biến đổi góc mở bướm ga phụ thành tín hiệu điện áp và gởi tín hiệu này tới ECU ABS và TRC qua ECU ECT và động cơ. Điện trở Mở Đóng Đĩa tiếp điểm IDL2 Tiếp điểm cho tính hiệu IDL Tiếp điểm cho vị trí tín hiệu bướm ga Hình 5.44: Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga Bộ chấp hành phanh TRC Cấu tạo: Bộ chấp hành phanh TRC bao gồm một cụm bơm để tạo ra áp suất dầu và một bộ chấp hành phanh để truyền áp suất dầu tới và xả ra khỏi các xi lanh phanh đĩa. Áp suất dầu trong các xi lanh của bánh sau bên phải và trái được điều khiển riêng rẽ bởi bộ chấp hành ABS theo tín hiệu từ ECU ABS và TRC. Cụm bơm: Cụm bơm gồm các chi tiết sau: Chi tiết Chức năng Bơm Hút dầu phanh từ bình dầu xi lanh phanh chính, tăng áp suất của nó và đưa đến bình tích năng. Đây là bơm kiểu piston dẫn động bằng môtơ. Bình tích năng Tích dầu phanh bị nén bởi bơm và cung cấp tới các xi lanh bánh xe trong quá trình hoạt động của hệ thống TRC. Bình tích áp được điền khí N2 cao áp để bù lại sự thay đổi thể tích dầu phanh. Khí nitơ áp suất cao Dầu phanh Rơ le môtơ TRC Bình tích năng Môtơ và bơm Hình 5.45: Cấu tạo cụm bơm Bộ chấp hành phanh Bộ chấp hành phanh gồm 4 chi tiết sau: Chi tiết Chức năng Van điện cắt bình tích năng Truyền áp suất dầu từ bình tích năng đến các xilanh phanh bánh xe trong quá trình hệ thống TRC hoạt động. Van điện cắt xi lanh phanh chính khi áp suất dầu trong bình tích năng được truyền tới xi lanh phanh đĩa, van điện này ngăn không cho dầu phanh hồi về xi lanh phanh chính. Van điện cắt bình dầu Trong quá trình hệ thống TRC hoạt động, van điện này hồi dầu phanh từ xi lanh phanh bánh xe về bình dầu của xi lanh phanh chính. Công tắc áp suất hay cảm biến áp suất theo dõi áp suất trong bình tích năng và gửi tín hiệu này đến ECU ABS và TRC ECU sẽ điều khiển hoạt động của bơm trên cơ sở của tín hiệu này. Hoạt động: Quá trình phanh bình thường (TRC không hoạt động) Tất cả các van điện trong bộ chấp hành phanh TRC đều tắt khi đạp phanh. Khi đạp phanh với hệ thống TRC trong điều kiện này, áp suất dầu sinh ra trong xi lanh chính tác dụng lên các xi lanh phanh bánh xe qua van điện cắt xi lanh phanh chính và van điện ba vị trí của bộ chấp hành ABS. Khi nhả phanh, dầu phanh hồi từ xi lanh bánh xe về xi lanh phanh chính. Tên chi tiết Van điện Van Van điện cắt xi lanh phanh chính. Tắt Mở Van điện cắt bình tích năng Tắt Đóng Van điện cắt bình dầu phanh Tắt Đóng Van điện 3 vị trí ABS Tắt (0A) Cửa “A” mở, cửa “B” đóng ABS & TRC ECU Bình chứa Van điện 3 vị trí ABS Cửa “B” Cửa “A” Xy lanh bánh sau Van điện cắt bình chứa(tắt) Bình tích năng Bơm TRC Công tắc cảm biến áp suất Van điện cắt bình tích năng (tắt) Van điện cắt xy lanh chính (tắt) Bơm ABS Hình 5.46: Sơ đồ bộ chấp hành phanh TRC khi phanh bình thường Quá trình tăng tốc (TRC hoạt động). Nếu bánh sau bị trượt quay trong quá trình tăng tốc ECU –ABS và TRC sẽ điều khiển moment xoắn của động cơ và phanh các bánh sau để tránh hiện tượng này. Ap suất dầu trong xi lanh phanh bánh sau bên phải và trái được điều khiển riêng rẽ theo 3 chế độ (tăng áp, giữ và giảm áp) : Chế độ “tăng áp” Khi đạp ga và một bánh sau bắt đầu trượt, ECU phát tín hiệu để bật tất cả các van điện của bộ chấp hành TRC. Cùng lúc đó van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS cũng chuyển sang chế độ tăng áp. Ở chế độ này, van điện các xi lanh phanh chính bật (đóng) và van điện cắt bình tích năng bật (mở). Nó làm cho dầu cao áp trong bình tích năng tác dụng lên xi lanh phanh bánh xe qua van điện cắt bình tích năng và van điện 3 vị trí trong ABS. Khi công tắc áp suất phát hiện có sự giảm áp của bình tích năng (không phụ thuộc hoạt động của TRC), ECU bật bơm TRC để tăng áp suất dầu. Tên chi tiết Van điện Van Van điện cắt xi lanh phanh chính. Bật Đóng Van điện cắt bình tích năng Bật Mở Van điện cắt bình dầu phanh Bật Mở Van điện 3 vị trí ABS Tắt (0A) Cửa “A” mở Cửa “B” đóng Bình tích năng ABS & TRC ECU Bình chứa Chế độ tăng áp Cửa “A” Van điện cắt xy lanh chính (bật) Bơm ABS Van an toàn Công tắc hay cảm biến áp suất Cửa B đóng Van điện cắt bình chứa (tắt) Bơm TRC Van điện cắt bình tích ( bật) Bình tích năng 0(A) Hình 5.47: Sơ đồ hoạt động của bộ chấp hành phanh TRC ở chế độ tăng áp Chế độ “ giữ áp” Khi áp suất dầu trong các xi lanh phanh bánh sau tăng hay giảm đến giá trị yêu cầu, hệ thống được chuyển đến chế độ giữ áp. Sự thay đổi chế độ được thực hiện bằng cách thay đổi trạng thái của van điện 3 vị trí ABS. Kết quả là áp suất trong bình tích năng bị ngăn không cho xả ra ngoài, giữ nguyên áp suất dầu trong xy lanh bánh xe. Tên chi tiết Van điện Van Van điện cắt xi lanh phanh chính. Bật Đóng Van điện cắt bình tích năng Bật Mở Van điện cắt bình dầu phanh Bật Mở Van điện 3 vị trí ABS Bật (2A) Cửa “A” đóng, cửa “B” đóng Chế độ giữ Van điện cắt xy lanh chính (bật) Cửa “A” Cửa“A” Chế độ “giữ” Bình chứa ABS & TRC ECU Van điện cắt bình chứa (bật) Van điện cắt bình chức năng( bật) Van an toàn Công tắt hay cảm biến áp suất Bơm TRC Hình 5.48 : Sơ đồ hoạt động của bộ chấp hành phanh TRC ở chế độ giư áp Chế độ “giảm áp” Khi cần giảm áp suất dầu trong các xi lanh phanh bánh sau, ECU – ABS và TRC chuyển van điện 3 vị trí ABS đến chế độ giảm áp. Nó làm cho áp suất dầu trong xi lanh phanh bánh xe hồi về bình dầu của xi lanh phanh chính qua van điện 3 vị trí ABS và van điện cắt bình dầu. Kết quả là, áp suất dầu giảm. Lúc này, bơm ABS vẫn không hoạt động. Tên chi tiết Van điện Van Van điện cắt xi lanh phanh chính. Bật Đóng Van điện cắt bình tích năng Bật Mở Van điện cắt bình dầu phanh Bật Mở Van điện 3 vị trí ABS Bật (5A) Cửa “A” đóng Cửa “B” mở ABS & TRC ECU Bình chứa (Chế độ “giảm áp) Cửa “B” Cửa “A” Van điện cắt xy lanh chính (bật) Van điện cắt bình chứa (bật) Van an toàn Công tắc hay cảm biến áp suất Van điện cắt bình tích năng ( bật) Bình tích năng Bơm TRC Bơm ABS Hình 5.49: Sơ đồ hoạt động của bộ chấp hành phanh TRC ở chế độ giảm áp. ECU – ABS và TRC Nó sử dụng các tín hiệu tốc độ từ 4 cảm biến tốc độ bánh xe và tính toán mức độ trượt giữa các bánh xe và mặt đường rồi giảm moment xoắn động cơ và tốc độ góc bánh xe một cách tương ứng, vì vậy điều khiển được tốc độ bánh xe. Bên cạnh đó ECU – ABS và TRC có các chức năng kiểm tra ban đầu, chẩn đoán và dự phòng. Điều khiển tốc độ bánh xe: ECU liên tục nhận được tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe và nó cũng liên tục tính tốc độ của từng bánh xe. Cùng lúc đó, nó ước lượng tốc độ xe trên cơ sở tốc độ của hai bánh trước và đặt ra một tốc độ điều khiển tiêu chuẩn. Nếu đạp ga đột ngột trên đường trơn và các bánh sau (bánh chủ động) bắt đầu trượt quay, tốc độ bánh sau sẽ vượt quá tốc độ tiêu chuẩn. Vì vậy, ECU gửi tín hiệu đóng bướm ga phụ đến bộ chấp hành bướm ga phụ. Cùng lúc đó, nó gửi tín hiệu đến bộ chấp hành phanh TRC và để cấp dầu phanh đến xy lanh bánh sau. Van điện 3 vị trí của bộ chấp hành ABS được chuyển chế độ áp suất bánh sau vì vậy bánh sau không bị trượt quay. Khi khởi hành hay tăng tốc đột ngột, nếu các bánh sau bị truợt quay, tốc độ của chúng sẽ không khớp với tốc độ quay của bánh trước. ECU ABS vàTRC biết được tình trạng này và sẽ kích hoạt hệ thống TRC. ECU ABS và TRC đóng bướm ga phụ, giảm lượng khí nạp và vì vậy giảm mômen xoắn của động cơ. Cùng lúc đó nó điều khiển các van điện bộ chấp hành phanh TRC và đặt bộ chấp hành ABS ở chế độ “tăng áp”. Áp suất dầu phanh trong trong bình tích năng TRC tới lúc này, cung cấp áp suất thích hợptác dụng lên các xi lanh bánh xe để tạo hiệu quả phanh. Khi phanh bắt đầu tác dụng, sự tăng tốc của các bánh sau bắt đầu giảm thì ECU – ABS và TRC chuyển van điện 3 vị trí ABS về chế độ “Giữ áp”. Nếu sự tăng tốc của các bánh sau giảm quá nhiều, nó chuyển van đến chế độ giảm áp làm giảm áp suất dầu phanh đến các xi lanh phanh bánh sau và khôi phục lại sự tăng tốc của các bánh sau. Nhờ lặp lại các hoạt động như trên, ECU – ABS và TRC đảm bảo tốc độ điều khiển tiêu chuẩn. Cao Thấp 0 + - Bật Mở hoàn toàn tắt “Tăng” “Giữ” “Giảm” 0 Cao Đóng hoàn toàn Tốc độ Sự giảm tốc độ bánh sau. Van điện bộ chấp hành phanh TRC Van điện 3 vị trí ABS Áp suất xilanhbánh sau. Góc mở bướm ga Đạp ga 2 3 4 1 Tốc độ điều khiển tiêu chuẩn Tốc độ bánh sau. Bướm ga chính Bướm ga phụ Thời gian Tốc độ xe Hình 5.50: Hoạt động của ABS-ECU&TRC điều khiển tốc độ bánh xe Điều khiển các rơle: Rơle chính phanh TRC và rơle bướm ga TRC Khi không có hư hỏng trong TRC, ABS hay hệ thống điều khiển điện tử động cơ. ECU bật rơle chính phanh TRC và rơle bướm ga khi khoá điện bật ON. Những rơle này tắt khi khoá điện tắt OFF. Nếu ECU phát hiện có hư hỏng, nó sẽ tắt các rơle này. 1 2 4 3 Rơle mô tơ TRC Rơle bướm ga TRC ABS & TRC ECU + ABS SRC Điều khiển SMC SAC ALT TSR R- Hình 5.51: Sơ dồ mạch điện điều khiển rơ le phanh chính TRC Đến mô tơ bướm ga phụ Rơ le bướm ga TRC 1 2 3 4 Điều khiển Cầu chì TRC TRC R- ABS & TRC ECU BM hoặc BTH + Hình 5.52: Sơ đồ mạch điện điều khiển rơle bướm ga TRC Rơle môtơ bơm TRC ECU ABS và TRC bật rơle môtơ bướm khi các điều kiện sau được thỏa mãn: Rơle chính được bật Tốc độ động cơ lớn hơn 5000 v/ phút Cần số ở vị trí khác P và N Tín hiệu IDL1 tắt Tín hiệu công tắc áp suất bật + Mơtơ bơm và TRC ABS & TRC ECU Relay môtô bôm Relay chính phanh TRC 1 3 2 4 TMR ABS ALT Accu Hộp cầu chì R- Từ ECU động cơ và ECT Từ công tắc khởi động số trung gian Từ cảm biến vị trí bướm ga chính Từ cảm biến hay công tắc áp suất Hình 5.53: Sơ đồ mạch điều khiển rơle môtơ bơm Chức năng kiểm tra ban đầu Bộ chấp hành bướm ga: Khi những điều kiện sau: cần số ở vị trí N hay P, bướm ga chính đóng hoàn toàn, xe dừng. ECU điều khiển bộ chấp hành bướm ga phụ để đóng hoàn toàn sau đó mở hoàn toàn bướm ga phụ. Nó tiến hành kiểm tra mạch điện của bộ chấp hành bướm ga phụ và cảm biến vị trí bướm ga, cũng như hoạt động của bướm ga phụ ngay sau khi khóa điện bật ON. Cùng lúc đó, góc mở của bướm ga phụ khi nó đóng hoàn toàn được ghi lại trong bộ nhớ của ECU ABS và TRC Van điện bộ chấp hành phanh TRC Khi các điều kiện sau được thỏa mãn: Cần số ở vị trí P hay N, xe dừng, máy đang nổ. ECU – ABS và TRC điều khiển van điện bộ chấp hành phanh TRC và tiến hành kiểm tra ban đầu ngay sau khi khóa điện bật ON. Chức năng tự chẩn đoán Nếu ECU phát hiện thấy hư hỏng trong hệ thống TRC, nó bật sáng đèn báo TRC ở bản đồng hồ để báo cho người lái biết có hư hỏng xảy ra. Nó cũng lưu lại các mã của hư hỏng. Mã chẩn đoán cũng được hiển thị qua việc nháy đèn báo TRC khi các điều kiện sau thỏa mãn. Khoá điện bật ON Nối giữa chân TC và E1 của giắc kiểm tra hay TDCL. Xe dừng (0 km ) Chức năng dự phòng: Nếu ECU – ABS và TRC phát hiện thấy có hư hỏng trong khi hệ thống TRC không hoạt động thì nó ngay lập tức tắt rơ le bướm ga, rơ le môtơ TRC, rơ le chính TRC vì vậy ngăn không cho TRC hoạt động. Nếu ECU – ABS và TRC phát hiện thấy có hư hỏng trong khi hệ thống TRC đang họat động thì nó ngưng điều khiển và tắt rơ le môtơ TRC, rơ le chính TRC. Khi ECU ngăn không cho hệ thống TRC hoạt động, động cơ và hệ thống phanh hoạt động giống như những kiểu xe không có TRC. HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH XE BẰNG ĐIỆN TỬ (ESP) Chương trình ổn định xe bằng điện tử (Electronic Stability Program - ESP) là một hệ thống an toàn chủ động cải thiện tính ổn định của xe trong tất cả mọi tình huống chuyển động. Hệ thống này được trang bị trên các xe hiện nay như Mercedes, BMW… Hệ thống ESP (hình 5-54) làm việc bằng cách can thiệp vào hệ thống phanh, có thể tác động riêng rẽ trên một hoặc nhiều bánh xe trên cầu trước hoặc cầu sau. ESP giúp ổn định xe khi phanh, khi quay vòng, khi khởi hành và tăng tốc. Để tăng cường cho việc điều khiển phanh có hiệu quả, thì ESP cũng tác động đến cả động cơ và hộp số. Hệ thống ESP bao gồm sự liên kết và tích hợp các hệ thống và chức năng sau: Hệ thống ABS chống hãm cứng bánh xe khi phanh, vì vậy duy trì khả năng lái và tính ổn định của xe trong lúc giảm tốc. Ví dụ: nếu có một bánh xe nào đó có xu hướng bị hãm cứng (hiện tượng trượt lết của bánh xe trên mặt đường) thì áp lực phanh trên bánh đó sẽ được kiểm soát. Sự kiểm soát này được điều khiển bởi bộ chấp hành thủy lực. Các van điện từ trong bộ chấp hành sẽ điều hòa áp suất phanh qua các giai đoạn tăng áp, giữ áp và giảm áp. Hệ thống ASR (Acceleration Slip Regulator) khắc phục hiện tượng quay trơn của các bánh xe chủ động khi khởi hành và tăng tốc đột ngột. Nó cũng giúp cải thiện tính ổn định của xe bằng cách điều chỉnh lực kéo của các bánh xe chủ động. Khi bánh xe chủ động nào bị quay trơn, cảm biến tốc độ bánh xe sẽ gửi tín hiệu này đến bộ điều khiển điện tử. Bộ điều khiển điện tử sẽ điều khiển bộ chấp hành thủy lực cung cấp dầu phanh đến bánh xe đó. Ap suất phanh cũng được điều khiển ở các chế độ tăng áp, giữ áp và giảm áp. Đồng thời với sự điều khiển phanh, hệ thống ESP cũng gửi tín hiệu đến hộp điều khiển động cơ, điều khiển đóng bớt vị trí cánh bướm ga lại hoặc làm chậm thời điểm đánh lửa để giảm bớt moment xoắn của động cơ. Hình 5.54: Sơ đồ vị trí hệ thống ESP trên xe Mercedes. 1 - Cảm biến tốc độ bánh xe; 2 – Cụm giắc chẩn đoán; 3 - Hộp điều khiển điện tử ESP; 4 - Công tắc ESP OFF; 5 - Đèn báo ABS; 6 – Đèn báo ESP; 7 – Đèn báo EPC (E –gas) 8 – Cảm biến gia tốc ngang; 9 – Hộp điều khiển làm trễ moment xoay xe; 10 – Đèn báo lỗi ESP; 11 – Cảm biến góc lái; 12 – Công tắc báo phanh; 13 – Bơm cung cấp ESP; 14 – Công tắc phanh đậu xe; 15 – Cảm biến áp suất xy lanh chính; 16 – Xy lanh chính; 17 – Bộ chấp hành thủy lực ESP. Hệ thống EBR (Engine Brake Regulation) chống hiện tượng trượt của các bánh xe chủ động khi chạy trớn và đảm bảo tính ổn định của xe. Khi xe chạy trớn (ví dụ xuống dốc), bướm ga đóng, sẽ có chế độ phanh bằng động cơ. Trường hợp lực cản của động cơ quá lớn sẽ dẫn đến hiện tượng các bánh xe chủ động bị trượt lết. Hộp điều khiển ESP nhận biết hiện tượng này và gửi tín hiệu đến hộp điều khiển động cơ, làm tăng moment xoắn động cơ để giảm sự trượt ở các bánh xe chủ động. Quá trình này diễn ra mà người lái xe không nhận biết được. ESP khắc phục hiện tượng quay vòng thiếu hoặc quay vòng thừa. Trong tất cả mọi tình huống, nó đảm bảo rằng xe không bị lệch ra khỏi hướng điều khiển của người lái xe. Khi có hiện tượng quay vòng thiếu hoặc quay vòng thừa (understeering or oversteering) xảy ra, hệ thống ESP sẽ nhận biết thông qua các cảm biến góc lái và cảm biến gia tốc ngang, tự động điều khiển một lực phanh chính xác đến các bánh xe tương ứng ở cầu trước hoặc cầu sau để duy trì hướng chuyển động của xe theo sự điều khiển của người lái. Hình 5-55a cho thấy khi xe có xu hướng quay vòng thiếu thì ESP điều khiển phanh bánh xe sau trái, còn khi xe có xu hướng quay vòng thừa (hình 5.55b) thì ESP điều khiển phanh bánh xe trước phải, nhờ vậy giúp cho xe ổn định khi quay vòng. (a) (b) Hình 5-55: ESP điều khiển phanh chống hiện tượng quay vòng thiếu hoặc quay vòng thừa. Đồng thời với sự điều khiển phanh, hệ thống ESP cũng gửi tín hiệu đến hộp điều khiển động cơ, điều khiển giảm bớt moment xoắn của động cơ. Nhờ vậy, xe đạt được tính ổn định cao khi quay vòng.