Luận văn: Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Nissan Terra 2.5L 2019

Luận văn phân tích chi tiết hệ thống phanh ABS trên xe Nissan Terra 2.5L 2019, gồm cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý hoạt động, tính toán và bảo dưỡng.

Trường đại học

Đại học Bách khoa Đà Nẵng

Chuyên ngành

Cơ khí Giao thông

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Đồ án tốt nghiệp

2019

83
1
0

Phí lưu trữ

30 Point

Tóm tắt

I. Khám phá tổng quan hệ thống phanh ABS Nissan Terra 2019

Hệ thống phanh trên xe Nissan Terra, đặc biệt là phiên bản 2019, được trang bị công nghệ an toàn tiên tiến nhằm đảm bảo khả năng kiểm soát tối ưu trong các tình huống vận hành phức tạp. Trọng tâm của hệ thống này là hệ thống chống bó cứng phanh (ABS - Anti-lock Braking System), một thành phần cốt lõi của gói an toàn chủ động. Công nghệ này không chỉ đơn thuần là một tính năng cao cấp mà đã trở thành một yêu cầu cơ bản đối với các dòng xe SUV 7 chỗ hiện đại như Nissan Terra. Vai trò chính của phanh ABS là ngăn chặn hiện tượng bánh xe bị khóa cứng khi người lái đạp phanh đột ngột, đặc biệt trên các bề mặt đường trơn trượt. Khi bánh xe bị bó cứng, xe sẽ mất khả năng điều hướng và trượt đi theo quán tính, dẫn đến nguy cơ mất lái khi phanh gấp và gây ra tai nạn nghiêm trọng. Nghiên cứu “Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Nissan Terra” của Nguyễn Hữu Trọng (2019) đã chỉ rõ, ABS can thiệp bằng cách điều chỉnh áp suất dầu phanh một cách liên tục và nhanh chóng, giúp bánh xe tiếp tục lăn trong khi vẫn giảm tốc. Quá trình này không chỉ giúp rút ngắn quãng đường phanh trên nhiều loại địa hình mà còn cho phép người lái duy trì quyền kiểm soát vô lăng để đánh lái tránh chướng ngại vật. Việc trang bị ABS kết hợp với các công nghệ hỗ trợ khác như hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBDhỗ trợ phanh khẩn cấp BA đã nâng cao đáng kể hiệu quả phanh và sự an toàn tổng thể cho chiếc xe, khẳng định vị thế của Nissan Terra trong phân khúc SUV gia đình.

1.1. Vai trò của hệ thống chống bó cứng phanh ABS

Vai trò cơ bản và quan trọng nhất của hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) là duy trì độ bám tối ưu giữa lốp xe và mặt đường trong suốt quá trình phanh. Theo nguyên lý động lực học, lực phanh hiệu quả nhất đạt được khi bánh xe ở ngưỡng trượt-lăn, tức là ngay trước thời điểm bị khóa cứng hoàn toàn. ABS được thiết kế để giữ cho bánh xe luôn hoạt động trong vùng giới hạn này. Bằng cách liên tục theo dõi tốc độ quay của từng bánh xe, hệ thống có thể phát hiện nguy cơ bó cứng phanh và can thiệp kịp thời. Nó thực hiện hàng chục chu kỳ nhấp-nhả phanh mỗi giây, một thao tác mà người lái kinh nghiệm nhất cũng không thể thực hiện được. Điều này đảm bảo xe không chỉ dừng lại nhanh hơn mà còn giữ được sự ổn định, tránh bị văng đuôi hay mất kiểm soát, đặc biệt khi vào cua hoặc di chuyển trên đường ướt.

1.2. Lợi ích an toàn chủ động mà phanh ABS mang lại

Phanh ABS là một trụ cột của công nghệ an toàn chủ động trên xe hơi hiện đại. Lợi ích lớn nhất mà nó mang lại là khả năng duy trì kiểm soát lái trong các tình huống khẩn cấp. Khi không có ABS, việc đạp phanh hết cỡ sẽ khiến các bánh dẫn hướng phía trước bị khóa, làm xe mất khả năng đánh lái. Với ABS, người lái có thể vừa phanh gấp, vừa điều khiển vô lăng để tránh chướng ngại vật một cách an toàn. Hơn nữa, ABS còn là nền tảng cho nhiều hệ thống an toàn cao cấp khác như hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD, giúp cân bằng lực phanh giữa các bánh xe tùy theo tải trọng, và cân bằng điện tử VDC, giúp ngăn ngừa tình trạng trượt bánh khi vào cua hoặc chuyển làn đột ngột. Do đó, sự hiện diện của phanh ABS trên Nissan Terra không chỉ là một tính năng riêng lẻ mà là một phần của một hệ sinh thái an toàn toàn diện.

II. Hiểu rõ nguy cơ bó cứng phanh và mất lái khi phanh gấp

Hiện tượng bó cứng phanh là một trong những rủi ro nguy hiểm nhất khi vận hành xe, xảy ra khi lực phanh tác động lên bánh xe vượt quá giới hạn độ bám của lốp với mặt đường. Khi đó, bánh xe ngừng quay hoàn toàn và bắt đầu trượt lết trên đường. Hậu quả trực tiếp và dễ nhận thấy nhất là quãng đường phanh bị kéo dài đáng kể. Lý do là hệ số ma sát trượt (khi bánh xe bị khóa) luôn nhỏ hơn hệ số ma sát lăn cực đại (khi bánh xe còn quay). Theo các tính toán trong tài liệu của Đại học Bách khoa Đà Nẵng, hiệu quả phanh có thể giảm tới 30-40% khi bánh xe trượt lết. Tuy nhiên, mối nguy hiểm lớn hơn là tình trạng mất lái khi phanh gấp. Khi các bánh trước bị bó cứng, chúng không còn khả năng thay đổi hướng di chuyển của xe, khiến mọi thao tác đánh lái của tài xế trở nên vô nghĩa. Xe sẽ lao thẳng về phía trước theo quán tính. Nếu các bánh sau bị bó cứng, xe có xu hướng bị văng đuôi, xoay ngang và mất ổn định nghiêm trọng. Cả hai kịch bản này đều có thể dẫn đến những tai nạn thảm khốc. Hệ thống phanh ABS trên xe Nissan Terra được thiết kế để giải quyết triệt để vấn đề này, đảm bảo bánh xe không bao giờ rơi vào trạng thái bị khóa cứng, từ đó bảo toàn khả năng kiểm soát và ổn định cho xe.

2.1. Phân tích hiện tượng bó cứng phanh và hậu quả

Hiện tượng bó cứng phanh xảy ra khi áp suất trong hệ thống phanh thủy lực tăng quá cao, tạo ra một mô-men hãm lớn hơn mô-men bám giữa lốp và mặt đường. Điều này khiến bánh xe đột ngột ngừng quay. Hậu quả của hiện tượng này rất đa dạng và nguy hiểm. Thứ nhất, lốp xe bị mài mòn không đều, tạo ra một mặt phẳng trên bề mặt lốp, làm hỏng lốp và gây rung động khi xe chạy sau đó. Thứ hai, hiệu quả phanh giảm sút rõ rệt, làm tăng nguy cơ va chạm. Thứ ba và nguy hiểm nhất, xe mất hoàn toàn tính ổn định hướng. Người lái không thể điều khiển xe theo ý muốn, đặc biệt trong các tình huống cần phản xạ nhanh để tránh vật cản. Đây chính là lý do các hệ thống an toàn như ABS ra đời, nhằm loại bỏ yếu tố rủi ro do con người gây ra khi hoảng loạn và đạp phanh quá lực.

2.2. Mối liên hệ giữa độ trượt và quãng đường phanh

Độ trượt là một thông số quan trọng trong động lực học phanh, được định nghĩa là sự chênh lệch tương đối giữa vận tốc của xe và vận tốc dài của bánh xe. Khi độ trượt bằng 0%, bánh xe lăn tự do. Khi độ trượt bằng 100%, bánh xe bị khóa cứng hoàn toàn. Nghiên cứu cho thấy, lực phanh đạt giá trị cực đại khi độ trượt nằm trong khoảng 10-30%. Nếu vượt qua ngưỡng này, lực phanh sẽ giảm xuống. Hệ thống ABS hoạt động dựa trên nguyên tắc này, nó sử dụng cảm biến tốc độ bánh xe để tính toán độ trượt và điều chỉnh áp suất dầu phanh sao cho độ trượt luôn được duy trì trong khoảng tối ưu. Kết quả là quãng đường phanh được rút ngắn nhất có thể trong điều kiện mặt đường cho phép, đồng thời vẫn đảm bảo khả năng lái và ổn định của xe.

III. Giải mã cấu tạo chi tiết phanh ABS trên xe Nissan Terra

Để hiểu rõ cách hệ thống phanh trên xe Nissan Terra hoạt động, việc nắm vững cấu tạo của nó là điều cần thiết. Hệ thống ABS không phải là một bộ phận đơn lẻ mà là một tổ hợp các thành phần điện tử và cơ khí hoạt động nhịp nhàng với nhau. Theo tài liệu “Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Nissan Terra”, cấu trúc này bao gồm bốn thành phần chính: các cảm biến tốc độ bánh xe, bộ điều khiển điện tử ECU, bộ chấp hành thủy lực và các đèn báo trên táp lô. Mỗi bánh xe của Nissan Terra được trang bị một cảm biến tốc độ độc lập, có nhiệm vụ đo lường chính xác tốc độ quay và gửi tín hiệu liên tục về ECU. Bộ điều khiển điện tử ECU được ví như bộ não của toàn bộ hệ thống. Nó tiếp nhận, phân tích dữ liệu từ các cảm biến, so sánh tốc độ giữa các bánh xe và với tốc độ thực của xe. Khi phát hiện một hoặc nhiều bánh xe có xu hướng quay chậm hơn đáng kể, báo hiệu nguy cơ bó cứng, ECU sẽ ngay lập tức ra lệnh cho bộ chấp hành thủy lực. Bộ phận này, bao gồm một bơm ABS và một loạt các van điều khiển điện từ, sẽ thực hiện việc điều chỉnh áp suất dầu phanh đến từng bánh xe một cách độc lập, hoàn thành chu trình chống bó cứng.

3.1. Cấu trúc của cảm biến tốc độ bánh xe và vai trò

Mỗi cảm biến tốc độ bánh xe trên Nissan Terra bao gồm một rô-to dạng bánh răng gắn trên moay-ơ và một stato là một nam châm vĩnh cửu có cuộn dây quấn quanh. Khi bánh xe quay, các răng của rô-to sẽ quét qua từ trường của nam châm, làm thay đổi từ thông và tạo ra một tín hiệu điện áp xoay chiều trong cuộn dây. Tần số của tín hiệu này tỷ lệ thuận trực tiếp với tốc độ quay của bánh xe. Đây là dữ liệu đầu vào quan trọng nhất cho bộ điều khiển điện tử ECU. Nếu không có tín hiệu chính xác từ các cảm biến này, hệ thống ABS không thể hoạt động. Do vị trí lắp đặt gần bánh xe, các cảm biến này dễ bị bám bẩn hoặc hư hỏng do va đập, đây là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra lỗi và làm sáng đèn báo ABS.

3.2. Bộ điều khiển điện tử ECU Trung tâm đầu não

Bộ điều khiển điện tử ECU (Electronic Control Unit) của hệ thống ABS là một máy tính nhỏ, chuyên dụng, chứa các bộ vi xử lý và bộ nhớ. Nhiệm vụ của nó là thực hiện các thuật toán phức tạp để xử lý tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe. ECU liên tục so sánh tốc độ của cả bốn bánh. Nếu một bánh có tốc độ giảm đột ngột so với các bánh khác, ECU nhận định rằng bánh đó sắp bị khóa. Ngay lập tức, nó sẽ gửi tín hiệu điều khiển đến các van điện từ trong bộ chấp hành thủy lực để bắt đầu chu trình điều chỉnh áp suất. Ngoài ra, ECU còn có chức năng tự chẩn đoán. Khi khởi động xe hoặc trong quá trình hoạt động, nếu phát hiện bất kỳ sự cố nào trong hệ thống (ví dụ: cảm biến hỏng, bơm lỗi), nó sẽ vô hiệu hóa chức năng ABS và bật sáng đèn báo ABS để cảnh báo cho người lái.

3.3. Bộ chấp hành thủy lực Bơm ABS và van điều khiển

Bộ chấp hành thủy lực là cơ quan thực thi mệnh lệnh từ ECU. Nó được tích hợp thành một khối nhỏ gọn, bao gồm một mô-tơ điện để chạy bơm ABS và các cặp van điều khiển điện từ cho mỗi kênh phanh. Thông thường, mỗi kênh (tương ứng với một bánh xe) sẽ có một van nạp (inlet valve) và một van xả (outlet valve). Khi ECU ra lệnh giảm áp suất, van nạp sẽ đóng để ngắt dòng dầu phanh từ xi lanh tổng, đồng thời van xả sẽ mở để một lượng dầu nhỏ thoát về bình chứa tạm. Khi cần tăng áp suất trở lại, van xả đóng và van nạp mở. Bơm ABS có nhiệm vụ tạo ra áp suất cao để bơm trả lượng dầu đã xả về lại xi lanh tổng, đảm bảo bàn đạp phanh không bị tụt xuống sâu. Toàn bộ quá trình này diễn ra với tần suất rất cao, tạo ra cảm giác rung nhẹ ở bàn đạp phanh khi ABS kích hoạt.

IV. Nguyên lý hoạt động phanh ABS Nissan Terra Bí mật 3 pha

Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS trên Nissan Terra là một chu trình điều khiển vòng lặp khép kín, diễn ra cực nhanh và được chia thành ba giai đoạn hay ba pha chính: tăng áp suất, giữ áp suất và giảm áp suất. Toàn bộ chu trình này được điều khiển bởi bộ điều khiển điện tử ECU dựa trên dữ liệu từ các cảm biến tốc độ bánh xe. Trong điều kiện phanh bình thường, khi chưa có nguy cơ bó cứng phanh, hệ thống hoạt động ở pha tăng áp suất. Lúc này, áp suất dầu phanh từ xi lanh tổng được truyền thẳng đến các cơ cấu phanh ở bánh xe, tương tự như một hệ thống phanh thông thường. Tuy nhiên, khi người lái đạp phanh mạnh và ECU phát hiện một bánh xe sắp bị khóa, chu trình điều khiển ABS sẽ được kích hoạt. Đầu tiên, ECU ra lệnh cho van điều khiển chuyển sang pha giữ áp suất, ngăn không cho áp suất phanh tiếp tục tăng dù người lái vẫn đạp mạnh hơn. Nếu bánh xe vẫn tiếp tục giảm tốc quá nhanh, hệ thống sẽ chuyển sang pha giảm áp suất, cho phép một lượng nhỏ dầu phanh thoát ra, làm giảm lực ép lên má phanh Nissan Terra và cho phép bánh xe tăng tốc trở lại. Chu trình này lặp lại liên tục cho đến khi xe dừng lại hoặc người lái nhả phanh, đảm bảo hiệu quả phanh tối ưu.

4.1. Pha 1 Tăng áp suất trong điều kiện phanh bình thường

Đây là chế độ hoạt động mặc định của hệ thống khi ABS không can thiệp. Khi người lái đạp phanh, lực tác động được truyền đến xi lanh tổng, tạo ra áp suất thủy lực. Dòng dầu phanh có áp suất cao này sẽ đi qua bộ chấp hành thủy lực. Ở trạng thái bình thường, các van điều khiển (van nạp) luôn mở, cho phép dầu đi thẳng đến các xi lanh con ở bánh xe, ép má phanh vào đĩa phanh. Lực phanh sinh ra tỷ lệ thuận với lực đạp của người lái. Trong giai đoạn này, các cảm biến tốc độ bánh xe và ECU vẫn hoạt động, liên tục giám sát nhưng chưa đưa ra bất kỳ lệnh điều khiển nào.

4.2. Pha 2 3 Giữ và Giảm áp suất để chống bó cứng

Khi ECU xác định có nguy cơ bó cứng phanh ở một bánh xe, nó sẽ ngay lập tức kích hoạt pha 2: giữ áp suất. Van nạp của kênh phanh tương ứng sẽ được đóng lại bằng một tín hiệu điện, cô lập xi lanh bánh xe khỏi xi lanh tổng. Áp suất tại bánh xe đó sẽ được giữ không đổi. Nếu sau đó, cảm biến vẫn báo rằng bánh xe đang tiếp tục giảm tốc quá nhanh, ECU sẽ chuyển sang pha 3: giảm áp suất. Van xả của kênh đó sẽ được mở ra trong một khoảnh khắc rất ngắn, cho phép dầu phanh chảy về một buồng chứa tạm. Việc này làm giảm áp suất, giảm lực phanh, cho phép bánh xe tăng tốc trở lại và lấy lại độ bám. Ngay khi bánh xe quay trở lại tốc độ phù hợp, hệ thống lại quay về pha 1 để tăng áp suất. Toàn bộ chu kỳ 3 pha này lặp lại nhiều lần trong một giây.

4.3. Tích hợp EBD và BA Tối ưu hóa hiệu quả phanh toàn diện

Hệ thống ABS trên Nissan Terra không hoạt động đơn độc. Nó được tích hợp chặt chẽ với hai công nghệ hỗ trợ quan trọng khác là hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brakeforce Distribution) và hỗ trợ phanh khẩn cấp BA (Brake Assist). EBD sử dụng chính các cảm biến và bộ chấp hành của ABS để phân bổ lực phanh một cách thông minh giữa cầu trước và cầu sau, cũng như giữa hai bánh trái và phải, tùy thuộc vào tải trọng và điều kiện vận hành. Điều này giúp xe ổn định hơn và ngăn ngừa hiện tượng văng đuôi khi phanh. Trong khi đó, BA có khả năng nhận biết một tình huống phanh khẩn cấp thông qua tốc độ và lực đạp phanh của người lái. Nếu xác định đây là một cú phanh hoảng loạn, hệ thống sẽ tự động gia tăng áp suất phanh lên mức tối đa để đạt được quãng đường phanh ngắn nhất.

V. Hướng dẫn bảo dưỡng hệ thống phanh ABS Nissan Terra đúng cách

Bảo dưỡng hệ thống phanh trên xe Nissan Terra là một công việc quan trọng để đảm bảo tính năng an toàn hoạt động hiệu quả. Mặc dù hệ thống ABS được thiết kế để có độ bền cao, các bộ phận của nó vẫn cần được kiểm tra định kỳ. Dấu hiệu phổ biến nhất cho thấy hệ thống có vấn đề là đèn báo ABS trên bảng điều khiển sáng liên tục. Khi đèn này bật, chức năng chống bó cứng sẽ bị vô hiệu hóa, dù hệ thống phanh cơ bản vẫn hoạt động. Việc kiểm tra hệ thống phanh nên được thực hiện theo khuyến cáo của nhà sản xuất, thường bao gồm kiểm tra độ mòn của má phanh Nissan Terra, tình trạng đĩa phanh, và mức dầu phanh. Dầu phanh cần được thay thế định kỳ (thường sau mỗi 2-3 năm) vì nó có khả năng hút ẩm, làm giảm nhiệt độ sôi và có thể gây ăn mòn các chi tiết bên trong. Một quy trình quan trọng và đòi hỏi kỹ thuật cao là xả gió phanh ABS. Không giống như hệ thống phanh thường, việc xả gió cho hệ thống có ABS cần tuân thủ quy trình đặc biệt, đôi khi cần đến máy chẩn đoán chuyên dụng để kích hoạt bơm ABS và các van điều khiển, đẩy hết không khí bị kẹt trong bộ chấp hành ra ngoài.

5.1. Dấu hiệu nhận biết lỗi Khi nào đèn báo ABS sáng

Đèn báo ABS là công cụ giao tiếp chính giữa hệ thống và người lái. Đèn sẽ sáng trong vài giây khi khởi động xe để tự kiểm tra hệ thống và sau đó tắt đi nếu mọi thứ bình thường. Nếu đèn vẫn sáng khi xe đang chạy, điều đó cho thấy bộ điều khiển điện tử ECU đã phát hiện một lỗi trong hệ thống. Các nguyên nhân phổ biến bao gồm: hỏng cảm biến tốc độ bánh xe, giắc cắm cảm biến bị lỏng hoặc bẩn, lỗi bơm ABS, hoặc mức dầu phanh quá thấp. Khi đèn báo sáng, cần đưa xe đến xưởng dịch vụ uy tín để kiểm tra bằng máy chẩn đoán, đọc mã lỗi và xác định chính xác nguyên nhân để khắc phục kịp thời.

5.2. Quy trình kiểm tra hệ thống phanh định kỳ cần biết

Việc kiểm tra hệ thống phanh định kỳ là yêu cầu bắt buộc. Quy trình này bao gồm các bước: kiểm tra trực quan độ dày của má phanh Nissan Terra và bề mặt đĩa phanh xem có bị trầy xước, cong vênh không. Kiểm tra mức và chất lượng của dầu phanh trong bình chứa. Dầu phanh mới thường có màu trong hoặc vàng nhạt; nếu dầu chuyển sang màu sẫm, đó là dấu hiệu nó đã bị nhiễm bẩn và cần thay thế. Kiểm tra các đường ống dầu phanh xem có bị rò rỉ, nứt hay phồng rộp không. Cuối cùng, cần kiểm tra hoạt động của bàn đạp phanh, đảm bảo nó có độ cứng phù hợp và không bị tụt sâu khi giữ phanh. Thực hiện đầy đủ các bước này giúp phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn, đảm bảo hệ thống phanh luôn ở trạng thái tốt nhất.

5.3. Lưu ý khi thay dầu phanh và xả gió phanh ABS

Thay dầu phanh và xả gió phanh ABS là công việc đòi hỏi sự cẩn thận và kiến thức kỹ thuật. Khi thay dầu, phải sử dụng đúng loại dầu phanh được Nissan khuyến nghị (thường là DOT 3 hoặc DOT 4) và tránh để dầu phanh tiếp xúc với sơn xe vì nó có tính ăn mòn cao. Quy trình xả gió phanh ABS phức tạp hơn phanh thường vì không khí có thể bị kẹt lại trong các van và đường ống phức tạp của bộ chấp hành thủy lực. Phương pháp xả gió truyền thống có thể không hiệu quả. Kỹ thuật viên thường phải sử dụng máy chẩn đoán để kích hoạt chế độ xả gió tự động, trong đó máy tính sẽ tuần tự điều khiển các van và bơm để đẩy toàn bộ không khí ra ngoài, đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác và an toàn.

VI. Tương lai công nghệ và vai trò của phanh ABS trên xe SUV

Hệ thống phanh ABS không chỉ là một cột mốc quan trọng trong lịch sử công nghệ an toàn ô tô mà còn là nền tảng không thể thiếu cho sự phát triển của các hệ thống hỗ trợ lái tiên tiến (ADAS) trong tương lai. Trên một chiếc SUV 7 chỗ như Nissan Terra, với trọng tâm cao và trọng lượng lớn, vai trò của ABS càng trở nên quan trọng. Nó không chỉ giúp ngăn ngừa bó cứng phanh mà còn là điều kiện tiên quyết để các hệ thống như cân bằng điện tử VDC (Vehicle Dynamic Control), kiểm soát lực kéo (Traction Control) và hỗ trợ khởi hành ngang dốc hoạt động hiệu quả. Tất cả các hệ thống này đều cần khả năng điều khiển phanh độc lập tại từng bánh xe, một chức năng mà chỉ ABS mới cung cấp được. Trong tương lai, khi xe tự hành và các tính năng an toàn chủ động ngày càng trở nên phức tạp hơn, hệ thống phanh sẽ được tích hợp sâu hơn nữa với các cảm biến radar, lidar và camera. Tuy nhiên, nguyên lý cốt lõi của việc chống bó cứng bánh xe, được tiên phong bởi ABS, sẽ vẫn là nền tảng cơ bản để đảm bảo chiếc xe có thể dừng lại một cách an toàn và có kiểm soát trong mọi tình huống.

6.1. Tầm quan trọng của phanh ABS đối với an toàn xe 7 chỗ

Đối với các dòng xe SUV 7 chỗ như Nissan Terra, các yếu tố như trọng lượng lớn và trọng tâm xe cao hơn so với xe sedan đặt ra những thách thức lớn về mặt ổn định, đặc biệt là khi phanh gấp hoặc vào cua. Hệ thống chống bó cứng phanh ABS đóng vai trò sống còn trong việc duy trì sự ổn định này. Nó giúp người lái giữ quyền kiểm soát, tránh được các tình huống nguy hiểm như lật xe hoặc trượt dài do mất lái khi phanh gấp. Hơn nữa, với khả năng chở nhiều hành khách, việc đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất và an toàn nhất là ưu tiên hàng đầu. ABS, cùng với EBD và BA, tạo thành một bộ ba an toàn, mang lại sự yên tâm tối đa cho người lái và gia đình trên mọi hành trình.

6.2. Xu hướng phát triển từ ABS đến cân bằng điện tử VDC

Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) đã mở đường cho một cuộc cách mạng về an toàn xe hơi. Từ nền tảng của ABS, các kỹ sư đã phát triển nên hệ thống kiểm soát lực kéo (TCS) để chống trượt bánh khi tăng tốc, và sau đó là cân bằng điện tử VDC (hay ESC). VDC là một bước tiến vượt bậc, nó không chỉ sử dụng các cảm biến tốc độ bánh xe mà còn kết hợp dữ liệu từ cảm biến góc lái, cảm biến gia tốc ngang để phát hiện tình trạng thừa lái hoặc thiếu lái (understeer/oversteer). Khi phát hiện xe có nguy cơ mất kiểm soát, VDC sẽ tự động phanh độc lập một hoặc nhiều bánh xe và giảm công suất động cơ để đưa xe trở lại quỹ đạo mong muốn. Có thể nói, VDC là một phiên bản thông minh và chủ động hơn của ABS, nhưng nó không thể tồn tại nếu không có cơ sở hạ tầng điều khiển phanh mà ABS đã tạo ra.

04/10/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Các hệ thống phanh trên xe ô tô qua các thời kì Hệ thống phanh đầu tiên được sử dụng trên những xe ngựa kéo. Loại xe này có tốc độ nhanh nhưng ngựa lại không thể tự mình dừng chiếc xe này lại. Cơ cấu phanh đầu tiên làm chậm tốc độ bánh xe bằng một cần kéo bằng tay. Một khối gỗ nhỏ đôi khi được bọc da sẽ tiếp xúc trực tiếp với vành bánh xe để làm giảm tốc độ.

Tuy nhiên trong điều kiện thời tiết ẩm ướt thì cơ cấu phanh này không hiệu quả. Sau đó vào đầu thế kỉ 20 xe hơi phát triển và có tốc độ vượt qua 100 km/h vì thế yêu cầu sự ra đời của hệ thống phanh hiệu quả hơn. Phanh đĩa được phát minh lần đầu tiên vào năm 1902 bởi một người Anh tên là William Lanchester. Tuy nhiên mãi đến cuối thế kỉ 20 phanh đĩa mới được áp dụng thực tế.

Vấn đề chính nằm ở tiếng kêu lớn khi đĩa phanh ma sát với má phanh bằng đồng. Vì lý do này và một vài nguyên nhân khác mà hệ thống phanh này chưa được sử dụng rộng rãi vào thời gian này. SV thực hiện: Nguyễn Hữu Trọng 2 Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe NISSAN TERRA 2.5L-E-2WD-7AT 2019 Trong sự nỗ lực nhằm làm cho mẫu xe Model T trở nên đơn giản và có giá thành thấp hơn, Henry Ford đã tạo ra một cuộc cách mạng khi sử dụng bàn đạp để điều khiển phanh và phanh tay đã được sử dụng cho các bánh sau trong trường hợp khẩn cấp. Louis Renault là người đưa hệ thống phanh tang trống vào lắp ráp với cải tiến về guốc phanh với phần bố phanh làm bằng amiăng và trống phanh bằng thép.

Mặc dù phanh thủy lực và phanh trống đã cải thiện đáng kể khả năng làm việc qua thời gian nhưng nó vẫn bị một nhược điểm đó là dễ bị nóng. Phanh đĩa được sử dụng rộng rãi từ những năm 1949, sử dụng kẹp phanh (Caliper) thủy lực và má phanh tạo từ vật liệu ma sát cao. Tuy nhiên nhược điểm lớn của các hệ thống phanh này là lực tác động để hãm phanh lớn nhưng hiệu suất phanh không cao và dễ bị bó cứng phanh hay bị trượt bánh, lệch tâm xe…Hệ thống phanh đĩa dễ bị bào mòn, hư hỏng khi phải thường xuyên di chuyển trên đoạn đường có nhiều cát hạt rơi vào trong. Ngoài ra, các hệ thống phanh này còn phát ra tiếng kêu lớn, dễ bị nóng dẫn đến bó cứng khi phanh.

Bởi vì có nhiều nhược điểm dẫn đến hiệu quả phanh không cao nên năm 1970 nhà sản xuất thiết bị phụ trợ Bosch đã nghiên cứu và chế tạo ra Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti - lock Brake System). Hệ thống chống bó cứng phanh ABS sẽ tự động nhấp nhả phanh liên tục, giúp các bánh xe không bị bó cứng, cho phép người lái duy trì khả năng điều khiển xe tránh chướng ngại vật và đảm bảo ổn định thân xe. Và hệ thống phanh ABS đã được các hãng xe ô tô trên thế giới tin dùng và cho đến ngày nay thì hầu hết các xe được sản xuất ra đều có hệ thống này như một hệ thống đảm bảo an toàn không thể thiếu. SV thực hiện: Nguyễn Hữu Trọng 3 Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe NISSAN TERRA 2.2 Sơ lược hệ thống phanh trang bị ABS 1.1 Công dụng, yêu cầu hệ thống phanh 1.1 Công dụng Hệ thống phanh dùng để: - Giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho dến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó.

- Ngoài ra hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang. Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng. Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc. Nhờ thế ô tô máy kéo mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển.2 Yêu cầu Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau: - Làm việc bền vững, tin cậy.

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm. - Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa. - Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế. - Đảm bảo tính ổn định và điều khiển khi phanh.

- Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng. - Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn dịnh trong mọi điều kiện sử dụng. - Có khả năng thoát nhiệt tốt. - Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ.

Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh: - Phanh làm việc: phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn được gọi là phanh chân. SV thực hiện: Nguyễn Hữu Trọng 4 Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe NISSAN TERRA 2.5L-E-2WD-7AT 2019 - Phanh dự trữ: dùng phanh ô tô máy kéo khi phanh chính hỏng. - Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ. Dùng để giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc.

Phanh này thường được điều khiển bằng tay đòn nên còn được gọi là phanh tay. - Phanh chậm dần: trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn (như: xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn; xe khách, trọng lượng lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để: + Phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc. + Để giảm dần tốc độ ô tô máy kéo trước khi dừng hẳn. Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng của nhau nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận là điều khiển và dẫn động độc lập.

Ngoài ra còn để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việc bình thường. Để có hiệu quả phanh cao: - Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn. - Phân phối mômen phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Muốn vậy lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng.

- Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng lớn. Để đánh giá hiệu quả phanh người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính: gia tốc chậm dần và quãng đường phanh.Ngoài ra cũng có thể sử dụng các chỉ tiêu khác, như: lực phanh hay thời gian phanh. Các chỉ tiêu quy định về hiệu quả phanh cho phép do từng quốc gia hay từng hiệp hội qui định riêng dựa vào nhiều yếu tố, như: nguồn gốc và chủng loại các ô tô đang lưu hành, điều kiện đường xá, trình độ tổ chức kiểm tra kỹ thuật, các trang thiết bị kiểm tra… Khi phanh bằng phanh dữ trữ hoặc bằng các hệ thống khác thực hiện chức năng của nó, gia tốc chậm dần cần phải đạt 3m/s2 đối với ô tô khách và 2,8m/s2 đối với ô tô tải. SV thực hiện: Nguyễn Hữu Trọng 5 Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe NISSAN TERRA 2.5L-E-2WD-7AT 2019 Đối với hệ thống phanh dừng, hiệu quả phanh được đánh giá bằng tổng lực phanh thực tế mà các cơ cấu phanh của nó tạo ra.

Khi thử (theo cả hai chiều: đầu xe hướng xuống dốc và ngược lại) phanh dừng phải giữ được ô tô máy kéo chở đầy tải và động cơ tách khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên trên mặt dốc có độ nghiêng không nhỏ hơn 25%. Hệ thống phanh chậm dần phải đảm bảo cho ô tô máy kéo khi chuyển động xuống các dốc dài 6km, độ dốc 7%, tốc độ không vượt quá 30±2 km/h, mà không cần sử dụng các hệ thống phanh khác. Khi phanh bằng phanh này, gia tốc chậm dần của ô tô máy kéo thường đạt khoảng 0,6÷2,0 m/s2. Để quá trình phanh được êm dịu và để người lái được cảm giác, điều khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh cần phải có cơ cấu đảm bảo quan hệ tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe.

Đồng thời không có hiện tượng tự siết khi phanh. Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển cảu ô tô máy kéo khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau: - Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau. Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% lực phanh lớn nhất. - Không xảy ra hiện tượng khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh.

Vì các bánh xe trước trượt sẽ làm cho ô tô máy kéo bị trượt ngang; các bánh xe sau trượt có thể làm ô tô máy kéo mất tính điều khiển, quay đầu xe. Ngoài ra các bánh xe bị trượt còn gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám. Để đảm bảo yêu cầu này, trên ô tô máy kéo hiện đại người ta sử dụng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System-ABS).2 Chức năng nhiệm vụ ABS, phân loại ABS 1.1 Chức năng nhiệm vụ ABS ABS thực ra là công nghệ điện tử thay thế cho phương pháp phanh hiệu quả nhất (đặc biệt trên mặt đường trơn trượt) là đạp - nhả pê-đan liên tục, cảm nhận dấu hiệu rê bánh để xử lý. Do việc thực hiện kỹ thuật này không đơn giản mà các chuyên gia ôtô ở hãng Bosch, Đức, đã nghiên cứu, chế tạo cơ cấu ABS bao gồm các cảm biến lắp trên bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động); bộ xử lý điện tử CPU và thiết bị điều áp (đảm nhiệm thay đổi áp suất trong piston phanh).

SV thực hiện: Nguyễn Hữu Trọng 6 Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe NISSAN TERRA 2.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ