Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài Hệ thống phanh ABS là một hệ thống phanh an toàn và chủ động điều khiển lực phanh được sử dụng phổ biến ở các xe ô tô hiện đại ngày nay. Hệ thống ABS có một nhiệm vụ quan trọng mà một hệ thống phanh không có ABS, không thể thực hiện được, đó là ngăn không để cho các bánh xe dừng lại hẳn khi phanh gấp, giảm các hiện tượng trượt lết bánh xe mà vẫn phanh hiệu quả ở các điều kiện mặt đường khác nhau.
Hiện tượng hãm cứng bánh xe thường xuyên xảy ra khi phanh xe ở các tình trạng điều kiện như người lái xe phanh gấp, tình trạng mặt đường xấu như đường trơn trượt, hay đường có chướng ngại vật nên phải phanh gấp, phanh khi quay vòng. Kết quả là, sẽ xảy ra hiện tượng hãm cứng bánh xe gây ra các hiện tượng bánh xe bị trượt lết và không kiểm soát được hướng lái gây mất lái. Khi các xe ô tô không có ABS đi ở các điều kiện mặt đường xấu, mật độ giao thông nhiều như hiện nay, hiện tượng mất lái sẽ gây ra các tai nạn giao thông. Hệ thống phanh ABS làm việc và có cấu tạo gồm nhiều bộ phận liên quan với nhau.
Trong thời gian sử dụng, hệ thống khó tránh khỏi xảy ra các hiện tượng hư hỏng. Vì vậy việc bảo dưỡng, sửa chữa định kỳ hệ thống là điều rất cần thiết. Việc bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống sẽ giảm được nguy cơ tiềm ẩn, vì hệ thống phanh ABS không hoạt động sẽ có nhiều bất lợi đối với người lái xe và các phương tiện tham gia giao thông khác. Bên cạnh việc nghiên cứu các biện pháp về an toàn và ổn định ô tô thì việc tìm hiểu các phương pháp sửa chữa, bảo dưỡng liên quan đến hệ thống ABS là điều rất quan trọng.
Việc nghiên cứu bảo dưỡng sửa chữa định kỳ phanh ABS, sẽ giúp biết rõ được tầm quan trọng hệ thống phanh ABS, hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lí làm việc của hệ thống phanh ABS. Từ đó, tìm hiểu phương pháp sửa chữa, bảo dưỡng và chẩn đoán mã lỗi hệ thống phanh ABS. Từ những lý do trên, được sự phân công hướng dẫn của Thầy Dương Nguyễn Hắc Lân, nhóm chúng em có thực hiện đề tài “Nghiên cứu bảo dưỡng sửa chữa hệ thống chống bó cứng phanh ABS”. Mục tiêu nghiên cứu - Thông qua cấu tạo, nguyên lí làm việc của các bộ phận chính liên quan đến hệ thống phanh ABS hiểu được các nội dung quan trọng về mô hình phanh ABS.
- Qua kiến thức học được, ứng dụng thực hành tìm hiểu, phân tích phương pháp bảo dưỡng sửa chữa, khắc phục hư hỏng cụm chi tiết chính liên quan đến phanh ABS. Phạm vi nghiên cứu - Chủ yếu tìm hiểu lý thuyết cấu tạo và nguyên lí hoạt động các cụm chi tiết của mô hình. - Vận dụng phân tích hư hỏng, đưa ra các công việc cần sửa chữa các cụm chi tiết hư hỏng của mô hình. - Chỉ nghiên cứu hệ thống phanh ABS có liên quan đến mô hình thực tập ở xưởng như hệ thống phanh ABS là hệ thống 3 kênh, van điện từ 3 vị trí có bốn van điều khiển độc lập bốn bánh xe.
Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lí hoạt động của các cụm chi tiết chính mô hình. - Khảo sát các tình trạng hay xảy ra hư hỏng, đưa ra phương án sửa chữa mô hình phù hợp. - Đưa ra các phương pháp chẩn đoán mã lỗi hệ thống phù hợp để tìm ra lỗi hư hỏng của cụm chi tiết. Từ đó có các phương pháp sửa chữa bảo dưỡng nhanh chóng và phù hợp.
Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu, phân tích hệ thống phanh ABS thực tế có sẵn ở xưởng thực tập - Tham khảo có chọn lọc từ tài liệu tham khảo của khoa. - Tham khảo các tài liệu ở trang tài liệu ô tô của nước ngoài và ở trong nước. - Từ sự hướng dẫn và định hướng của giảng viên hướng dẫn - Tìm hiểu cách sử dụng đồ nghề sửa chữa chính xác từng cụm chi tiết. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS 2.
Giới thiệu hệ thống phanh ABS 2. Giai đoạn hình thành Hệ thống phanh ABS phát triển theo từng giai đoạn: - Vào những năm 1929, hệ thống phanh ABS được đưa vào sử dụng đầu tiên không phải là ngành công nghiệp về ô tô mà là hình thành từ ngành công nghiệp về máy bay. Hệ thống phanh ABS thật sự áp dụng vào ngành công nghiệp về ô tô những năm 1969 nhưng hệ thống vẫn chưa được biết nhiều và không đưa vào sử dụng phổ biến trên ô tô. - Vào những năm 1970, một hãng chế tạo ô tô đã biết đến hệ thống ABS và đưa vào sử dụng trên ô tô nhưng không được phát triển do tính hiệu quả và chi phí chế tạo là quá lớn để chế tạo một lượng lớn ô tô.
- Từ những năm 1971, hệ thống phanh ABS được hãng sản xuất xe Toyota đưa vào sử dụng và hệ thống phanh ABS này thuộc hệ thống một kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau trái và bánh sau phải. - Năm 1978, hệ thống phanh ABS loại 4 kênh điều khiển bốn bánh hoàn toàn bằng điện tử được Bosch và Mercedes Benz đưa vào sử dụng trên xe tải và Mercedes Benz S – Class. - Năm 1988, BMW trở thành nhà sản xuất xe máy lần đầu tiên trên thế giới, giới thiệu hệ thống phanh thủy lực ABS điều khiển bằng điện tử và đưa vào sử dụng trên xe BMW K100. - Năm 1992, Honda giới thiệu hệ thống ABS đầu tiên trên ST 1100 Pan European.
Sự trượt lết của bánh xe Hình 2. Đồ thị biểu diễn hệ số trượt trên các mặt đường Đối với hệ thống ABS, sẽ quan tâm đến một yếu tố quan trọng là hệ số trượt và hệ số này sẽ cho chúng ta biết được mức độ trượt giữa bánh xe với mặt đường. Với hệ số này, thông thường khi mà chúng ta đạp phanh thì bánh xe sẽ được phanh hiệu quả, hay gọi là lực phanh đạt được giá trị lớn nhất là khi hệ số trượt nằm trong khoảng từ 10 – 30 %. Đồ thị trên thể hiện ở các mặt đường khác nhau như đường bê tông khô, đường nhựa ướt, đường nước đóng băng.
Hầu hết ở các tình trạng mặt đường khác nhau, người ta thấy đồ thị thay đổi với giá trị lực phanh là khác nhau. Nhưng hệ số trượt nằm trong khoảng từ giá trị 10 – 30 %, cho ta thấy được dù bánh xe trượt trên mặt đường nào thì lực phanh đạt giá trị là lớn nhất. 4 Ở các tình trạng mặt đường khác nhau, người ta thấy được lực phanh sẽ đạt hiệu quả khi hệ số trượt nằm từ 10 – 30%. Vậy thì, người ta sẽ thiết kế hộp ECU của hệ thống phanh ABS luôn điều khiển lực phanh sao cho hệ số trượt đạt được giá trị chỉ dao động trong khoảng 10 – 30 % để giúp cho lực phanh đạt được giá trị lớn nhất.
Có nghĩa là khi chúng ta phanh, thì hiệu quả phanh sẽ là cao nhất. Xe sẽ dừng lại trong thời gian là ngắn nhất. Hệ số trượt là tỷ số giữa hiệu tốc độ bánh xe và tốc độ xe chia cho tốc độ xe. Vậy thì rõ ràng, hệ số trượt bằng một là khi giá trị tốc độ bánh xe bằng 0.
Khi tốc độ bánh xe bằng 0, có nghĩa bánh xe dừng hẳn, bó cứng bánh xe lại thì hệ số trượt bằng 1, có nghĩa là xảy ra hiện tượng trượt lết hoàn toàn, với lại do quán tính, nên xe lại lao về phía trước không có chuyển động lăn giữa bánh xe với mặt đường, sự trượt lết xảy ra 100 %. 𝐓ố𝐜 𝐝ộ 𝐱𝐞 − 𝐓ố𝐜 độ 𝐛á𝐧𝐡 𝐱𝐞 𝐓ỷ 𝐬ố 𝐭𝐫ượ𝐭 = 𝐱 𝟏𝟎𝟎% 𝐓ố𝐜 độ 𝐱𝐞 Vậy thì lực phanh chỉ hiệu quả là khi giữa hai giá trị tốc độ xe và tốc độ bánh xe không có sự chênh lệch nhiều, có nghĩa là tốc độ bánh xe với tốc độ xe có giá trị gần bằng nhau. Gần bằng nhau sẽ xảy ra một giá trị nhỏ, có nghĩa là hệ số trượt chỉ nhỏ có giá trị nằm trong khoảng từ 10 – 30%, thì lực phanh mới thực sự đạt được hiệu quả. Khái niệm hệ thống phanh ABS Hệ thống phanh ABS là hệ thống phanh an toàn ngăn không cho bất kì bánh xe nào của ô tô bị hãm cứng lại và ngăn không cho bánh xe trượt dài trên mặt đường khi người lái phanh gấp.
Hệ thống phanh kiểm soát được độ trượt các bánh xe lăn trên mặt đường và từ đó tăng khả năng kiểm soát tình trạng mất lái khi ô tô đi trên các mặt đường trơn trượt, khi phanh khẩn cấp, khi xe ô tô quay vòng. Từ những hạn chế của hệ thống phanh không có ABS, để một hệ thống phanh ABS kiểm soát được hướng lái, làm giảm độ trượt dài bánh xe với mặt đường, ngăn các bánh xe không dừng lại hẳn thì hệ thống ABS được thiết kế có bộ điều khiển điện tử ECU ABS, đây là bộ phận tiếp nhận những tín hiệu đầu vào, cụ thể là tiếp nhận tín hiệu tốc độ quay của bánh xe từ đó ECU ABS so sánh, tính toán điều khiển áp suất dầu phanh đến các xi lanh bánh xe ngăn không để cho các bánh xe bị hãm cứng và trượt lết nữa. Mục đích của hệ thống phanh ABS Phanh là quá trình làm chậm chuyển động quay của các bánh xe nhưng thực chất chính là ma sát giữa lốp và mặt đường đã làm bánh xe dừng lại khi không có ABS. Do vậy, khi lực phanh tại các bánh xe lớn hơn lực bám giữa các bánh xe với mặt đường thì hiện tượng bó cứng phanh xuất hiện.
Kết quả là, bánh xe sẽ bắt đầu trượt lết. Trượt lết sẽ gây ra hiện tượng mất lái mặc dù có thể đánh lái qua trái và qua phải, nhưng do không có sự lăn của bánh xe, kèm theo đó là do quán tính xe luôn lao về phía trước thì xe vẫn bị trượt lết dài trên mặt đường mặc dù phanh với lực tối đa. Đây chính là hạn chế của phanh không có ABS. Trường hợp các bánh trước bị bó cứng, hệ thống lái sẽ mất khả năng điều khiển hướng, lúc này xe sẽ bị trượt lết theo chiều quán tính của cả xe.
Trường hợp hai bánh sau bị hãm cứng, sự khác nhau về hệ số bám giữa các bánh xe với mặt đường sẽ làm đuôi xe bị loạn rất nguy hiểm, bên cạnh đó hiện tượng bó cứng bánh xe còn làm giảm hiệu quả phanh khiến lốp xe mòn không đều và tăng nguy cơ phát sinh tai nạn khi phanh.