Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật thì nền công nghiệp ô tô trên thế giới cũng ngày càng phát triển một cách mạnh mẽ. Các nhà sản xuất tăng cường sản xuất ô tô, xe ô tô trở thành phương tiện vô cùng quan trọng để phục vụ vận chuyển hành khách và hàng hóa. Các xe được chế tạo với xu hướng ngày càng tăng công xuất động cơ và cả tốc độ xe.
Do đó, nhu cầu an toàn đối với xe khi lưu thông trên đường cũng được chú ý hơn và yêu cầu nghiêm ngặt hơn rất nhiều. Một trong những hệ thống an toàn cực kỳ quan trọng trên ô tô chính là hệ thống phanh. Hệ thống phanh phải tốt, có độ tin cậy cao thì mới phát huy được hết công suất động cơ, tốc độ xe mới cao, tiết kiệm được nhiên liệu, giảm khí thải, và đặc biệt là mang đến sự an toàn, yên tâm cho hành khách.1 Bảng thống kê tình hình tai nạn giao thông ở Việt Nam từ năm 2010 đến năm 2016 Năm Số vụ tai nạn Số người bị thương Số người tử vong 2010 14.685 Đối với việc ngăn chặn và hạn chế xảy ra tai nạn, một hệ thống phanh hiệu quả là rất cần thiết. Khi gặp trường hợp đường trơn trượt hay những tình huống phanh bất ngờ, việc người lái phanh gấp sẽ gây hiện tượng bó cứng phanh, tức là má phanh dính chặt vào đĩa phanh, không cho bánh xe quay, dẫn đến mất độ bám làm mất khả năng lái, tăng quãng đường phanh.
Điều này cực kỳ nguy hiểm và khả năng rất lớn sẽ dẫn đến tai nạn. Để khắc phục tình trạng này chúng ta cần đến hệ thống phanh ABS để chống bó cứng khi phanh.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Mục tiêu của đề tài này là tìm hiểu về chức năng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS. Từ đó, tìm ra cách sử dụng hệ thống phanh ABS một cách hiệu quả, biết cách kiểm tra, chẩn đoán và sữa chữa khi hệ thống gặp sự cố.3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu dựa trên lý thuyết. Nghiên cứu các tài liệu về hệ thống chống bó cứng phanh ABS.
Phạm vi nghiên cứu gồm tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cách kiểm tra chẩn đoán và sữa chữa hệ thống.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI VÀ TRONG NƯỚC 1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Hệ thống phanh ABS là tên gọi theo các chữ viết tắt của tiếng anh “ Anti-Lock Brake System”, được hiểu là hệ thống chống bó cứng khi phanh, giúp xe không bị trượt lếch. Hãng Bosch của Đức đã có ý tưởng và phát triển hệ thống này từ thập niên 1930. Phanh ABS được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1960 trên các máy bay thương mại. Khi một máy bay có trọng lượng 50 tấn đáp xuống đường bay bị đóng băng ở tốc độ 210 km/h, nếu người phi công không thể nhịp liên tục bàn đạp phanh thì chiếc máy bay có giá trị 20 triệu đô này sẽ trượt khỏi đường băng và trở thành đống sắt vụn.
Để khắc phục hiện tượng trên, người ta bắt đầu áp dụng phanh ABS vào máy bay. Với công nghệ thời đó,các chi tiết phanh ABS rất lớn và đắt tiền. Hệ thống ABS sử dụng Hidro- cơ khí hoạt động không đáng tin cậy và không đủ nhanh trong mọi tình huống. Điểm bất lợi của máy tính thập niên 60 là rất lớn và cồng kềnh, nên không thể đặt nó lên chiếc ô tô.
Vì thế người ta chế tạo ra các vi mạch nhỏ gọi là chíp điện tử, nhờ đó các máy tính nhỏ hơn và mạnh hơn được ra đời, cho phép ứng dụng ABS trên ô tô. Năm 1978, lần đầu tiên sản xuất được hệ thống ABS điện. Hệ thống ABS áp dụng lần đầu tiên trên xe ô tô là dòng xe S-serie của Mercedes-Benz vào năm 1978 sau đấy thì được áp dụng trên cả những phương tiện khác kể cả mô tô. Hệ thống ABS được bố trí ở tất cả các bánh xe vào năm 1971, chế tạo hàng loạt năm 1978, sau đó được hoàn thiện theo hướng điều khiển kỹ thuật số vào năm 1984 và từ sau năm 1992 một số nước phát 2 triển đã coi ABS là hệ thống phanh tiêu chuẩn bắt buộc đối với ô tô con.
Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật điện tử, điều khiển tự động và các phần mềm tính toán, lập trình đã cho phép nghiên cứu va đưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như điều khiển mờ, điều khiển thông minh, tối ưu hóa quá trình điều khiển ABS. Các công ty như BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX là những công ty đi đầu trong việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo hệ thống phanh ABS để cung cấp cho các nhà sản xuất ô tô trên thế giới.2 Tình hình nghiên cứu trong nước Việc nghiên cứu hệ thống chống bó cứng phanh ABS ở Việt Nam hiện nay còn rất nhiều hạn chế, chưa có các công trình nghiên cứu chuyên sâu về tổng thể hệ thống. Những công trình nghiên cứu của các tác giả ở Việt nam chủ yếu đi sâu vào nghiên cứu một phần của hệ thống như: Đề tài “ Nghiên cứu chế tạo bộ điều khiển hệ thống phanh chống hãm cứng (ABS)” của kỹ sư Nguyễn Thành Tâm thực hiện tháng 9 năm 2007. Đề tài nghiên cứu một số vấn đề: - Nghiên cứu lý thuyết về phanh ABS.
- Nghiên cứu và đề xuất thuật toán điều khiển hệ thống phanh ABS. - Thiết kế chế tạo thành công mạch điều khiển phanh ABS.Thử nghiệm và so sánh ECU do TOYOTA sản xuất. Đề tài “ Nghiên cứu động lực học phanh và ổn định phanh ở xe nhiều cầu” của kỹ sư Hoàng Ngọc Chính. Đề tài nghiên cứu một số vấn đề: - Phân bố tải trọng trên xe nhiều cầu.
- Ổn định phanh trên xe nhiều cầu. - Áp dụng tính toán trên xe tải ba cầu nhãn hiệu HINO FM1 JNUA- RGV. Đề tài “ Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính” do kỹ sư Nguyễn Quang Tuyến thực hiện tháng 9 năm 2011. Đề tài nghiên cứu một số vấn đề sau: - Chế tạo mô hình giao tiếp với máy tính trên cơ sở thiết bị của TOYOTA.
- Bộ tài liệu dùng cho giảng dạy dựa trên chương trình đào tạo của Tổng cục dạy nghề ban hành. 3 Đề tài “ Nghiên cứu vấn đề ổn định của hệ thống phanh chống hãm cứng(ABS)” của học viên Nguyễn Hưng khóa 2010- 2012 được thực hiện đề cập đến một số vấn đề sau: - Phân tích động lực học phanh ABS bằng thuật toán ABS đơn giản. - Phân tích quá trình điều chỉnh lực phanh ABS.1 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ Xuất phát từ những tiêu chuẩn quốc gia về an toàn chuyển động của các phương tiện giao thông, người ta đã đưa ra những yêu cầu quan trọng nhất như sau: Đối với hệ thống phanh thuộc thế hệ các xe hiện đại, hệ thống phanh phải đạt được: - Quảng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột. - Phanh êm dịu trong mọi trường hợp, đảm bảo sự êm dịu khi phanh.
- Thời gian chậm tác dụng (còn gọi là thời gian phản ứng) nhỏ. - Điều khiển nhẹ nhàng. - Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt. - Phân bố mô men phanh ở các bánh xe phải tuân theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường ở bất kỳ cường độ phanh nào (sử đụng điều chỉnh tự động lực phanh theo tải, sử dụng thiết bị chống hãm cứng bánh xe).
- Có độ tin cậy cao (sử dụng dẫn động phanh nhiều mạch độc lập, nâng cao độ bền các chi tiết của hệ thống phanh). - Có hệ thống tự kiểm tra, chẩn đoán các hư hỏng một cách kịp thời. Cũng từ những tiêu chuẩn trên, các phương tiện vận tải ô tô cần phải được trang bị các hệ thống phanh bao gồm: - Hệ thống phanh công tác (hoặc phanh chính, và cũng thường gọi là phanh chân), có tác dụng trên tất cả các bánh xe. - Hệ thống phanh dự phòng.
- Hệ thống phanh dừng và hệ thống phanh phụ trợ (phanh chậm dần). - Điểm đặc biệt về an toàn đối với phanh công tác là dẫn động phanh cần phải có không dưới hai mạch độc lập, ví dụ một mạch dẫn động cho cầu trước, một mạch dẫn động cho cầu sau và một mạch cho dẫn động phanh dừng.để nếu hư hỏng một mạch nào đó, mạch còn lại vẫn đảm bảo phanh ô tô với hiệu quả phanh không thấp hơn 30% so với khi hệ thống phanh còn nguyên vẹn. Theo tiêu chuẩn của Thụy Điển thì giá trị này là 50%. 5 - Đối với hệ thống phanh khí nén, phanh công tác cần có dung tích bình chứa tới mức đủ để phanh có hiệu quả 5 lần liên tiếp khi nguồn năng lượng (máy nén khí) không làm việc.
Mỗi mạch dẫn động cần có các bình chứa riêng biệt khi nguồn năng lượng là chung của toàn hệ thống. Trong trường hợp một mạch dẫn động nào đó bị hư hỏng, nguồn năng lượng chung vẫn tiếp tục cung cấp năng lượng cho các mạch khác còn tốt. - Hệ thống phanh dự phòng cần phải đảm bảo dừng được ô tô trong trường hợp hệ thống phanh chính bị hư hỏng. Có thể bố trí hệ thống phanh dự phòng riêng biệt, nếu không thì hệ thống phanh chính hoặc phanh dừng phải thực hiện chức năng này và vẫn được coi là hệ thống phanh dự phòng.
- Hệ thống phanh dừng phải dừng và đỗ được xe trên dốc. Dẫn động phanh dừng có thể sử dụng bất kỳ dạng năng lượng nào, nhưng bộ phận tạo ra mô men phanh để giữ xe đứng yên phải là một cơ cấu hoạt động thuần tuý bằng phương pháp cơ khí và không phụ thuộc vào hệ thống phanh chính. - Hệ thống phanh chậm dần (phanh phụ trợ) đảm bảo duy trì cho ô tô chuyển động ở một tốc độ ổn định, điều chỉnh tốc độ ô tô một cách độc lập hoặc đồng thời cùng với hệ thống phanh chính, nhằm mục đích giảm tải cho phanh chính. - Khi làm việc với rơ moóc, trên ô tô kéo cần có thiết bị bảo vệ chống tụt áp suất khí nén (hoặc thuỷ lực) để đề phòng trường hợp đường ống nối giữa ô tô kéo và rơ moóc bị phá hủy.
- Trường hợp xe đang chuyển động mà bị đứt moóc kéo, yêu cầu hệ thống phanh chính của rơ moóc phải tự động dừng được moóc với hiệu quả không thấp hơn quy định đối với xe đoàn tương ứng.