Trao đổi về Hệ thống phanh ABS trên ô tô con (Phần I)

Hệ thống phanh của ô tô con là một khu vực công nghệ cao của kỹ thuật hiện nay. Các nhà chế tạo ôtô đã và đang không ngừng hoàn thiện khu vực này nhằm thoả mãn các tiêu chí về an toàn và điều khiển. 
Trong khu vực này cũng còn có nhiều vấn đề sâu hơn chưa được thông báo rõ ràng. Tác giả và các bạn đồng nghiệp cũng có nhiều quan tâm, song do tư liệu còn hạn chế, tác giả xin trao đổi các nội dung thiết yếu để chúng ta cùng nhau tham khảo và tạo dựng cơ sở hiểu biết về một hệ thống thiết bị kỹ thuật trên ô tô con hiện nay.

Bố trí các chi tiết của ABS trên 1 bánh xe con

Bố trí vị trí cảm biến của ABS trên 1 bánh xe con

Câu hỏi 1: Làm thế nào để kiểm tra nhanh chất lượng của ABS?
Người lái xe trước khi cho xe lăn bánh cần phải khẳng định hệ thống phanh của xe đáp ứng khả năng làm chủ tốc độ chuyển động của xe.
Để yên tâm sử dụng có thể tiến hành kiểm tra nhanh, thủ tục kiểm tra nhanh cho mỗi kiểu xe là khác nhau, tuỳ thuộc vào cấu trúc hệ thống. Song có thể rút ra một số khả năng chung tiến hành kiểm tra nhanh cho xe như trình bày dưới đây:
Ngoài các phương pháp đã trang bị trên xe thông thường (không có ABS), người sử dụng xe còn có thể tiến hành một số thủ tục kiểm tra nhanh cho xe có trang bị ABS như sau:
Kiểm tra nhanh theo trình tự sau:
- Nhả phanh tay.
- Bật khoá điện đến vị trí ON, đèn báo ABS sáng vài giây rồi tắt (đèn báo phanh sẽ sáng nếu kéo phanh tay, và tắt khi nhả phanh tay). Sự báo sáng không tắc của đèn ABS, thông báo có xuất hiện hư hỏng trong hệ thống. Các hư hỏng này có thể làm mất tác dụng của hệ thống phanh, Đèn ABS (ANTILOCK, BRAKE) sáng.Qnam_ABS_trao doi - 01

- Ấn bàn đạp phanh chân, cả hai đèn đều sáng, nhả bàn đạp phanh cả hai đèn đều tắt.
- Đạp phanh ở dạng nhồi nhiều lần, hành trình, lực đạp, phải như nhau. Nếu thấy quá trình đạp bị mềm dần hay lún sâu hơn, chứng tỏ bị rò rỉ dầu phanh, hay bị lọt khí vào hệ thống.
-   Đạp phanh mạnh và giữ nguyên chân phanh một lúc, nếu thấy bàn đạp bị đi xuống và đèn phanh báo không sáng ngay (mà một lúc sau mới sáng thì có sự cố rò rỉ hay hỏng phớt trong xy lanh thuỷ lực.
- Nếu có bộ trợ lực chân không, phương thức kiểm tra như trình bày ở dưới đây:
Kiểm tra bộ trợ lực chân không
+ Nổ máy, đạp phanh 3 lần đạt được hành trình bàn đạp như nhau.
+ Khi động cơ không làm việc, đặt chân lên bàn đạp phanh, giữ nguyên, nổ máy, bàn đạp phanh có xu thế thụt xuống một đoạn nhỏ nữa, chứng tỏ hệ thống trợ lực làm việc tốt.
+ Cảm nhận lực đặt trên bàn đạp tới khi đạt hết hành trình phanh, so với giá trị tiêu chuẩn. Nếu lực bàn đạp lớn, chứng tỏ hệ thống có hư hỏng.
+ Khi làm việc có hiện tượng mất cảm giác tại bàn đạp phanh (có giai đoạn bị hẫng chân phanh) chứng tỏ van trợ lực hỏng (mòn, nở, nứt).
+ Khi phanh mất cảm giác đạp phanh, vị trí van trợ lực bị sai lệch.
+ Trên động cơ xăng có chế hoà khí khi bị hở đường chân không, có thể dẫn tới không nổ máy được, hay động cơ mất khả năng chạy chậm..
+ Bộ trợ lực làm việc tốt khi dừng xe, tắt máy hiệu quả trợ lực còn duy trì được trong 2, 3 lần đạp phanh tiếp theo.
- Cho xe chạy với tốc độ chừng 30 km/h, đạp phanh êm từ từ, xe không bị giật, quãng đường phanh chừng 10 – 15 m, bàn đạp phanh chuyển động êm, có cảm giác đạp.
- Khi phanh mạnh hơn với tốc độ 40 km/h xe được phanh êm dịu, không có cảm giác rung chân phanh, xe không bị lệch hướng chuyển động.

Câu hỏi 2: Khi nào biết được hệ thống ABS có sự cố?
Phần lớn các sự cố trong hệ thống phanh ABS đều thể hiện qua đèn báo ABS. Người sử dụng khi nhìn thấy đèn sáng liên tục cần mang xe đến các ga ra có thiết bị kiểm tra.
Tuy nhiên, do một vài lý do nào đó đèn báo không thấy sáng hay bị hư hỏng đèn, có thể kiểm tra chất lượng hệ thống phanh ABS thông qua các biện pháp kiểm tra nhanh như đã trình bày ở câu hỏi trên. Ngoài ra, một vài sự cố cần chú ý:
- Bình điện của xe quá yếu cũng được coi như một lỗi của hệ thống;
- Lắng nghe ở cơ cấu phanh, xem xét hiện tượng va chạm nhẹ của cơ cấu báo mòn má phanh;
- Kiểm soát đường sự rò rỉ đường dầu ra cơ cấu phanh và cảm nhận về lực và hành trình bàn đạp phanh.
Cán bộ kỹ thuật trong ga ra có thể sử dụng máy scan quét tìm hiểu sự hư hỏng cụ thể thông qua các chương trình chuẩn đoán cài đặt sẵn. Các xe được sản xuất trước đây dùng các đèn báo lỗi bố trí trên bộ điều khiển trung tâm (ECU-ABS) để phát mã báo lỗi và kiểm tra hư hỏng cụ thể.
Các mã báo lỗi được ghi trong các tài liệu sửa chữa của nhà sản xuất (Không bán kèm theo xe). Các máy scan được bán theo yêu cầu, tuy nhiên chỉ thuộc loại thiết bị ga ra (không phải dụng cụ kèm theo xe).

Câu hỏi 3: Sử dụng ABS có cần bộ điều hoà lực phanh hay không?
Trong hệ thống phanh ABS và các liên hợp, do nhu cầu của sự ổn định thẳng của ô tô khi phanh trên nền đường, do vậy kết cấu đảm bảo cho các bánh xe có khả năng cân bằng lực dọc xảy ra trên ô tô là không mong muốn khi xe chuyển động thẳng. Do vậy, trên các hệ thống có thể bố trí các bộ cân bằng áp suất:
- Cân bằng áp suất cho các bánh xe trên cùng một cầu;
- Cân bằng áp suất cho các bánh xe nằm khác mạch dẫn động của ô tô (mạch chéo).
Bộ điều hoà lực phanh sử dụng trên ô tô không bố trí ABS dùng để hạn chế sự tăng áp suất ra cầu sau. Nếu sử dụng khái niệm này sẽ gây ra sự nhầm lẫn trong cấu trúc của ABS, mặc dù trong một số tài liệu bằng tiếng nước ngoài coi đó là van tỷ lệ. Kết cấu này được hiểu là bộ phận cân bằng áp suất cho cho các bánh xe khi phanh có ABS, để làm rõ khái niệm này cần phân tích như sau:
Qnam_ABS_T - 5 
Như đã nêu trong Phần I – Hệ thống phanh ABS, sự sai lệch hệ số bám trên các bánh xe của các cầu có thể gây nên quay thân xe. Sự gây quay thân xe đều có thể xảy ra trên cầu trước và cầu sau, tuy nhiên nguy hiểm hơn là trên cầu sau, vì cầu sau thường không có khả năng điều khiển nhanh hướng chuyển động. Để giải quyết vấn đề này, trước hết các chương trình điều khiển (trong bộ điều khiển trung tâm ECU), không dùng chương trình điều khiển độc lập “IR”, mà lập trình điều khiển theo độc lập cải biên “IRM”. Do tính đa dạng tải trọng của ô tô, hệ thống điều khiển IRM không đáp ứng hoàn hảo, giải pháp cần thiết tiếp theo là bố trí thêm van cân bằng áp suất cho các bánh xe trên hệ thống thủy lực điện từ.
Khi sử dụng tổ hợp các thiết bị đã cải biên và van cân bằng áp suất, các quá trình thay đổi áp suất trên các bánh xe của cùng một cầu sẽ có xu hướng làm chậm tác dụng của hệ thống, từ đó hạn chế điều chỉnh góc quay vành lái và sự quay thân xe (xem hình ở các Phần trước).
Hiển nhiên việc bố trí van cân bằng tùy thuộc vào kết cấu của ô tô, do vậy van cân bằng có thể bố trí trên hệ thống thủy lực với các cấu trúc:
- Cho một cầu trước;
- Cho một cầu sau;
- Cho cả hai mạch thủy lực cầu trước và cầu sau.

Qnam_ABS_trao doi - 02

Như vậy nguyên tắc điều khiển “IRM” và bố trí thêm van cân bằng đều nhằm mục đích đảm bảo khả năng giảm xoay thân xe khi phanh trên đường có hệ số bám ở hai vết khác nhau, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi điều khiển xe bằng bành lái.

Câu hỏi 4: Sự khác nhau của ASR và ASC?
Hai thiết bị ARS (Anti Spin Regulator) và ASC (Automatic Stability Control) về cơ bản cùng có chung mục đích chống trượt quay bánh xe chủ động, tuy nhiên giữa chúng có những sai khác nhau nhất định. Để phân biệt sự sai khác này trong các tài liệu bằng tiếng Anh sử dụng hai thuật ngữ viết tắt khác nhau.

Bộ điều khiển ASC xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1987, trang bị cho ô tô BMW, cũng là thiết bị chống trượt quay của bánh xe nhằm mục đích nâng cao khả năng cơ động và hoàn thiện khả năng ổn định của ô tô. Tương tự như hệ thống chống trượt quay bánh xe ASR, thiết bị ASC được điều khiển bằng điện tử trên cơ sở xác định số vòng quay của tất cả bánh xe tính toán và số vòng quay thực tế sẽ gây nên phanh một vài đầu trục bánh xe nào đó. Thiết bị sử dụng tất cả các cảm biến bánh xe và thiết bị ABS trên xe, nhưng với chức năng chống trượt quay cho các bánh xe chủ động.

Thiết bị ASR được trình bày trong Phần II, III Hệ thống phanh ABS của trang web này. ASR điều khiển sự trượt quay của bánh xe theo hai bước: Đầu tiên bánh xe chủ động được phanh lại, tiếp theo sau hạ thấp mômen của động cơ. Quá trình thực hiện như vậy, hiệu quả điều chỉnh là rất tốt, nhưng cơ cấu phanh bị hao mòn lớn.

Ngược lại thiết bị ASC của BMW trước tiến hành điều chỉnh bướm ga, sau đó mới điều chỉnh cơ cấu phanh. Việc điều chỉnh mức độ mở của bướm ga ( hiệu chỉnh chế độ cấp mômen động cơ tới bánh xe, thực hiện theo phương thức: ECU của hệ thống tiến hành điều khiển giảm ngay số vòng quay động cơ tương ứng như trạng thái nhả chân ga, nhưng thực hiện thông qua điều khiển mô tơ bước nhờ tín hiệu Digital). Nếu sự thực hiện trên không đủ, tiến hành thay đổi góc đánh lửa của động cơ và cuối cùng là có thể ngừng cung cấp nhiên liệu. Tất cả các quá trình này xảy ra rất nhanh chừng vài phần nghìn giây (ms), trong khoảng thời gian này cơ cấu phanh chưa làm việc. Thiết bị ASC phân tích và tính toán xác định độ trượt bánh xe tối ưu và trên cơ sở đó hiệu chỉnh chế độ mômen động cơ, sau đó sử dụng ABS điều chỉnh sự quay của bánh xe đẻ đạt được khả năng bám và cơ động cao nhất cho phép. Như vậy phương thức điều chỉnh trong ASC có thể hiểu ngắn gọn là hạ thấp mômen động cơ sau đó mới phanh. Điều này gây nên các ưu nhược điểm ngược lại với ASR hay có thể hiểu là tồn tại sự sai khác giữa hai phương pháp về trình tự điều khiển hạn chế mômen quay chủ động truyền xuống bánh xe, khi xuất hiện sự trượt quay quá mức.
Một số mác xe BMW có thiết bị ASC +TRC làm việc tương tự như thiết bị ASR + TRC. Kết cấu bao gồm cả bộ khóa điện tử vi sai nhằm phân bố lại mômen chủ động dư thừa sang bên bánh xe không bị trượt quay. Sự phân biệt giữa ASC (Automatic Stability Control) và ASR là: ở trên thiết bị ASC thực hiện ngay lập tức các vòng lặp điều chỉnh mômen động cơ và sau đó tiến hành phanh bánh xe, như vậy sự hao mòn cơ cấu phanh nhỏ hơn nhiều lần so với thiết bị ASR. Để không làm tổn hại đến tính ổn định chuyển động, bánh xe chỉ được phanh khi tốc độ nhỏ hơn 40 km/h. Khác với hệ thống ABS là hệ thống ASC cần kích hoạt bằng phím ấn ở trên bảng điều khiển. Điều này phù hợp với điều kiện sử dụng trong thực tế, vì chế độ ASC làm việc chỉ trong các điều kiện đường xá đặc biệt.

Thiết bị ASC là thành tựu phát triển nhằm nâng cao khả năng an toàn chủ động đồng thời hạn chế sự xuất hiện các tình huống chuyển động nguy hiểm của ô tô nhưng không có tác động trực tiếp của người lái (vì khả năng hoạt động như thế người lái không thể thực hiện tốt hơn). Hệ thống ASC và ASC +TRC cũng có khả năng giới hạn trượt quá mức khi thả đột ngột chân ga của cơ cấu MSR.
Hệ thống ASC + TRC sử dụng hai chế độ điều chỉnh trong quan hệ của tốc độ và hệ số bám, độ trượt với chế độ điều chỉnh mức thấp “Select Low- SL” và điều chỉnh mứ cao “Select High-SH”. Chế độ điều khiển SH chỉ hoạt động tới 40 km/h, nếu như bánh xe của một phía có khả năng bị trượt quay, còn chế độ điều chỉnh SL được hoạt động của ô tô cho bánh xe làm việc ở chế độ ABS. Các giá trị độ trượt cho trước của các chế độ SL và SH khác nhau và phụ thuộc vào các quan hệ của tốc độ, gia tốc, tần số điều khiển và số lượng kênh điều khiển.

Trên hình 4 biểu diễn diễn biến quá trình thời gian của hệ thống ASC+TRC khi ô tô hoạt động trên đường có hệ số bám giữa hai vết khác nhau.
Khi khởi hành xe, cả hai bánh quay cùng tốc độ và tiếp tục tăng độ mở bướm ga để tạo nên công suất động cơ tương ứng, cho đến lúc bánh xe bên trái (nằm trên nền đường có hệ số bám thấp) có độ trượt tăng cao, bướm ga lập tức đóng lại theo sự tính toán của ECU, sau đó từ từ điều chỉnh độ mở bướm ga theo các giá trị tính toán thu thập được từ các cảm biến tốc độ. Đồng thời thiết lập lại chế độ đánh lửa cho động cơ theo hướng giảm góc đánh lửa sớm (muộn hơn), sao cho tương thích giữa tốc độ và công suất động cơ.Qnam_ABS_trao doi - 03
Trên bánh xe bên trái có xu hướng bị trượt quay nhiều, áp suất phanh thực hiện tăng dần cho đến khi đạt được giá trị độ trượt tối ưu và tiếp theo áp suất phanh giảm đi, độ mở bướm ga tăng từ từ theo góc mở (nhờ mô tơ bước) đến giá trị người lái yêu cầu (trên bàn đạp ga), đồng thời góc đánh lửa sớm lại hồi phục trở lại.

Nếu trên xe bố trí hộ số tự động, cùng với việc điều chỉnh các chế độ làm việc của ASC, các số truyền bên trong sẽ tự động thay đổi theo hướng đảm bảo vị trí cần chọn số đã đặt. Nếu trên xe bố trí hộ số gài số bằng tay, chương trình logic sẽ sử dụng các tỷ số truyền trong hộp số để lựa chọn chế độ hợp lý cho động cơ.
Hệ thống ASC + TRC cũng có cấu trúc tương tự như hệ thống ASR+TRC. Tần số điều khiển của hệ thống thực hiện khoảng chứng 1 Hz.

PGS.TS. Nguyễn Khắc Trai, ĐHBK Hà Nội
Nguồn : quangnam.dangkiem.com
Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites More

 
Google+