Hệ thống chống bó cứng trên phanh ABS: Cấu tạo & Nguyên lý vận hành

ABS là viết tắt của Anti-Lock Braking System, là hệ thống phanh chống bó cứng trên ô tô được phát triển để bảo vệ an toàn cho những người lái khi gặp phải những trường hợp phanh đột ngột cần sự an toàn và tránh bị trượt bánh.

Để có cái nhìn tổng quan hơn về hệ thống chống bó cứng trên phanh ABS, hôm nay Trung tâm huấn luyện kỹ thuật ô tô VATC sẽ giới thiệu đến các bạn những vấn đề cần lưu tâm trên hệ thống ABS trong bài viết này. Chúc các bạn có những kiến thức bổ ích.

I. Tìm hiểu về cảm biến tốc độ

a) Cấu tạo của cảm biến tốc độ

Cảm biến tốc độ hay còn gọi là Speed sensors của bánh xe trước và sau được cấu tạo bao gồm một nam châm vĩnh cửu, cuộn dây và lõi từ. Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay roto cảm biến cũng như số lượng răng của roto cảm biến thay đổi theo từng kiểu xe.

b) Hoạt động của cảm biến tốc độ

Khi roto quay, vành ngoài của các roto có các răng sinh ra một điện áp xoay chiều có tần số tỷ lệ với tốc độ quay của roto. Điện áp AC này báo cho ABS ECU biết tốc độ bánh xe.

II. Cảm biến giảm tốc (chỉ có ở vài xe)

Cảm biến giảm tốc trên xe cho phép ABS đo trực tiếp sự giảm tốc của bánh xe trong quá trình phanh. Vì vậy nó cho phép bánh xe và các cảm biến biết rõ hơn trạng thái của mặt đường. Làm cho cải thiện mức độ chính xác khi phanh, tránh cho các bánh xe không bị bó cứng.

a) Cảm biến giảm tốc đặt dọc

Cảm biến giảm tốc bao gồm hai cặp đèn LED và Phototransistor, một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu. Nó nhận biết mức độ giảm tốc độ bánh xe và gửi các tín hiệu về ABS ECU. Và ECU dùng những tín hiệu này để xác định chính xác tình trạng mặt đường và thực hiện các biện pháp điều khiển thích hợp.

Khi mức độ giảm tốc của xe thay đổi, đĩa xẻ rãnh lắc theo chiều dọc xe tương ứng với mức độ giảm tốc độ. Các rãnh trên đĩa cắt ánh sáng từ đèn LED đến phototransistor và làm phototransistor đóng, mở. Người ta sử dụng 2 cặp đèn LED và phototransistor. Tổ hợp tạo bởi các phototransistor này tắt và bật, chia mức độ giảm tốc làm 4 mức và gửi về ABS ECU dưới dạng tín hiệu.

b) Cảm biến gia tốc ngang

Cảm biến gia tốc ngang giúp tăng khả năng phản ứng của xe khi phanh trong lúc đang quay vòng, làm chậm quá trình tăng moment xoay xe. Trong quá trình quay vòng, các bánh xe phía trong có xu hướng nhấc lên khỏi mặt đất do lực ly tâm và các yếu tố góc đặt bánh xe.

Ngược lại, các bánh xe bên ngoài bị tì mạnh xuống mặt đường, đặc biệt là các bánh xe phía trước bên ngoài. Vì vậy, các bánh xe phía trong có xu hướng bó cứng dễ dàng hơn so với các bánh xe ở ngoài. Cảm biến gia tốc ngang có nhiệm vụ xác định gia tốc ngang của xe khi quay vòng và gởi tín hiệu về ECU.

Trong trường hợp này, một cảm biến kiểu phototransistor giống như cảm biến giảm tốc được gắn theo trục ngang của xe hay một cảm biến kiểu bán dẫn được sử dụng để đo gia tốc ngang. Ngoài ra, cảm biến kiểu bán dẫn cũng được sử dụng để đo sự giảm tốc, do nó có thể đo được cả gia tốc ngang và gia tốc dọc.

III. Bộ chấp hành ABS (Brake actuator)

Bộ chấp hành cấp hay ngắt áp suất dầu của hệ thống phanh từ xi lanh chính đến mỗi xi lanh phanh đĩa theo tín hiệu từ ECU để điều khiển tốc độ bánh xe. Có nhiều kiểu bộ chấp hành ABS ở đây chúng ta sẽ mô tả 4 van điện 3 vị trí trong bộ chấp hành ABS.

Bộ chấp hành thủy lực có chức năng cung cấp một áp suất dầu tối ưu đến khi các xylanh phanh bánh xe theo sự điều khiển của ABS ECU, tránh hiện tượng bị bó cứng bánh xe khi phanh.

Cấu tạo của một bộ chấp hành thủy lực gồm có các bộ phận chính sau: các van điện từ, motor điện dẫn động bơm dầu, bơm dầu và bình tích áp.

a) Van điện từ: Trong bộ chấp hành có hai loại, loại 2 vị trí và 3 vị trí. Cấu tạo chung của một van điện gồm có một cuộn dây điện, lõi van, các cửa van và van một chiều. Van điện từ có chức năng đóng mở các cửa van theo sự điều khiển của ECU để điều chỉnh áp suất dầu đến các xylanh bánh xe.

b) Motor điện và bơm dầu: Một bơm dầu kiểu piston được dẫn động bởi một motor điện, có chức năng đưa ngược dầu từ bình tích áp về xylanh chính trong các chế độ giảm và giữ áp. Bơm được chia ra làm hai buồng làm việc độc lập thông qua hai piston trái và phải được điều khiển bằng cam lệch tâm. Các van một chiều chỉ cho dòng dầu đi từ bơm về xylanh chính.

c) Bình tích áp: Chứa dầu hồi về từ xylanh phanh bánh xe, nhất thời làm giảm áp suất dầu ở xylanh phanh bánh xe.

IV. ECU của hệ thống phanh chống bó cứng ABS

Trên cơ sở tín hiệu từ các cảm biến tốc độ của các bánh xe, ABS ECU biết được tốc độ góc của các bánh xe cũng như tốc độ xe.trong khi phanh mặc dù tốc độ góc của bánh xe giảm, mức độ giảm tốc sẽ thay đổi phụ thuộc vào cả tốc độ xe khi phanh và tình trạng mặt đường, như nhựa Asphalt khô, mặt đường ướt hoặc đóng băng…

Nói cách khác, ECU đánh giá được mức độ trượt giữa các bánh xe và mặt đường do sự thay đổi tốc độ góc của bánh xe khi phanh và điều khiển bộ chấp hành ABS để cung cấp áp suất dầu tối ưu đến các xi lanh bánh xe.

ABS ECU cũng bao gồm chức năng kiểm tra ban đầu, chức năng chẩn đoán,chức năng kiểm tra cảm biến tốc độ và chức năng dự phòng.

1 . Điều khiển tốc độ xe

ECU liên tục nhận được các tín hiệu tốc độ bánh xe từ bốn cảm biến tốc độ xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của mỗi bánh xe. Khi đạp phanh, áp suất dầu tại mỗi xy lanh bánh xe bắt đầu tăng và tốc độ mỗi bánh xe bắt đầu giảm. Nếu có bất kì bánh xe nào sắp bị bó cứng, ECU giảm áp suất dầu trong xi lanh bánh xe đó.

– Giai đoạn A: ECU đặt van điện 3 ở chế độ giảm áp theo mức độ giảm tốc của các bánh xe,vì vậy giảm áp suất dầu trong xi lanh của mỗI xi lanh phanh bánh xe. Sau khi áp suất giảm, ECU chuyển van điện 3 vị trí sang chế độ “giữ” để theo dõi sự thay đổI về tốc độ của bánh xe, nếu ECU thấy áp suất dầu cần giảm hơn nữa nó sẽ lại giảm áp suất.

– Giai đoạn B: Khi áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe giảm (giai đoạn A) áp suất dầu cấp cho bánh xe cũng giảm.

Nó cho phép bánh xe gần bị bó cứng lạI tăng tốc độ.Tuy nhiên,nếu áp suất dầu giảm, lực phanh tác dụng lên bánh xe trở nên quá nhỏ. Để tránh hiện tượng này ECU liên tục đặt van điện 3 vị trí lần lượt ở các chế độ”tăng áp”và chế độ “giữ” khi bánh xe gần bị bó cứng phục hồi tốc độ.

– Giai đoạn C: Khi áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe tăng từ từ bởI ECU(giai đoạn B)bánh xe có xu hướng lại bị bó cứng. Vì vậy, ECU lại chuyển van điện 3 vị trí đến chế độ “giảm áp” để giảm áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe.

– Giai đoạn D: Do áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe lạI giảm(giai đoạn C),ECU bắt đầu lạI tăng áp như giai đoạn B

2. Điều khiển các rơle van điện

ECU bật rơle của van điện khi tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn:

– Khóa điện bật
– Chức năng kiểm tra ban đầu (nó hoạt động ngay lập tức sau khi khóa điện bật) đã hoàn thành.
– Không tìm thấy hư hỏng trong quá trình chuẩn đoán (trừ mã 37)
ECU tắt rơle van điện nếu một trong các điều kiện trên không được thỏa mãn.
+Điều khiển rơle motor bơm
ECU bật rơle motor bơm khi tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn:
– ABS đang hoạt động hay chức năng kiểm tra ban đầu đang được thực hiện.
– Rơle van điện bật
ECU tắt rơle motor nếu một trong các điều kiện trên không được thỏa mãn.

3. Chức năng kiểm tra ban đầu

ABS ECU kích hoạt van điện và motor bơm theo thứ tự để kiểm tra hệ thống điện của ABS. Chức năng này hoạt động khi tốc độ xe lớn hơn 6 km/h với đèn phanh tắt. Nó chỉ hoạt động một lần sau mỗi lần bật khóa điện.

4. Chức năng chẩn đoán

Nếu hư hỏng xảy ra trong bất cứ hệ thống tín hiệu nào,đèn báo ABS trên bảng đồng hồ sẽ bật sáng để báo cho lái xe biết hư hỏng đã xảy ra,ABS ECU cũng sẽ lưu mã chẩn đoán của bất kỳ hư hỏng nào.

5. Chức năng kiểm tra cảm biến

Bên cạnh chức năng chẩn đoán, ABS ECU cũng bao gồm chức năng kiểm tra tốc độ (nó chẩn đoán tính năng của các cảm biến tốc độ và roto). Một vài kiểu xe cũng bao gồm chức năng kiểm tra cảm biến giảm tốc để chẩn đoán cảm biến giảm tốc.

a) Chức năng kiểm tra cảm biến tốc độ

– Kiểm tra điện áp ra của tất cả các cảm biến
– Kiểm tra sự dao động điện áp ra của tất cả các cảm biến

b) Chức năng kiểm tra cảm biến giảm tốc (chỉ cảm biến giảm tốc kiểu phototransistor)

– Kiểm tra điện áp ra của cảm biến giảm tốc
– Kiểm tra hoạt động của đĩa xẻ rãnh

Những chức năng này được thiết kế chuyên dùng cho kĩ thuật viên,vớI các điều kiện hoạt động được thiết lập bởi các quy trình đặt biệt để chẩn đoán các tính năng từng cảm biến.

6. Chức năng dự phòng

Nếu xảy ra hư hỏng trong hệ thống truyền tín hiệu đến ECU, dòng điện từ ECU đén bộ chấp hành bị ngắt.Kết quả là,hệ thống phanh hoạt động giống như khi ABS không hoạt động,do đó đảm bảo được các chức năng phanh bình thường.

VATC, trung tâm dạy nghề sửa chữa ô tô Việt Nam chúc các bạn có những kiến thức bổ ích tại đây. Để xem thêm những bài viết kỹ thuật tương tự từ VATC, các bạn có thể truy cập vào mục: Kiến thức ô tô để có thêm nhiều bài viết hay.

Mọi ý kiến và đóng góp xin vui lòng liên hệ!

Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô VATC

Địa chỉ: số 50 đường 12, P.Tam Bình, Q.Thủ Đức, TP.HCM
Hotline: 0945.71.17.17
Email: info@oto.edu.vn