ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ
---

LÍ THUYẾT Ơ TÔ
Đề tài:

HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA
INNOVA

PHẠM HỒNG SƠN
NGUYỄN VĂN QUỐC
LÂM TƯỜNG VỸ
CAO SỸ THANH BÌNH

Đồng Nai, 11/2022


ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ
---

LÍ THUYẾT Ơ TƠ
Đề tài:

HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA
INNOVA
Chun ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ô tô

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
ThS. NGUYỄN HOÀNG LUÂN

Đồng Nai, 11/2022


2


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS........4
1.1. Quá trình phát triển của hệ thống phanh ABS.......................4
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước............................6
1.3. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống phanh.......................7
1.4. Đặc điểm hệ thống phanh thủy lực trên xe du lịch sản xuất
tại Việt Nam............................................................................8
1.5. Lý do nghiên cứu hệ thống phanh ABS xe Toyota innova....9
CHƯƠNG 2 : CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CỤM CHI
TIẾT CỦA HỆ THỐNG ABS.......................................................11
2.1. Thông số kỹ thuật của xe Toyota innova 2010....................11
2.2. Cấu trúc hệ thống ABS:.......................................................12
2.3. Quá trình điều khiển của ABS:............................................14
2.3.1. Yêu cầu của hệ thống điều khiển ABS:.........................14
2.3.2. Phạm vi điều khiển của ABS:........................................15
2.3.3. Chu trình điều khiển của ABS:......................................17
2.4. Giới thiệu chung..................................................................18
2.5. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cụm chi tiết và cả
cơ cấu ABS . 2.5.1. Cảm biến tốc độ bánh xe................21
2.5.2. Cảm biến giảm tốc.........................................................23
2.5.3. Cảm biến gia tốc ngang.................................................24
2.5.4. Hộp điều khiển điện tử (ECU).......................................25
2.5.5. Bộ chấp hành thuỷ lực...................................................30

2.6. Các chức năng kiểm tra, chẩn đốn và an tồn....................36
2.6.1. Điều khiển các rơle........................................................36
2.6.2. Chức năng kiểm tra ban đầu và kiểm tra các cảm biến. 37
2.6.3. Chức năng chẩn đốn....................................................37
2.6.4. Chức năng an tồn.........................................................38
CHƯƠNG 3 : HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC CỦA CƠ
CẤU...............................................................................................38
PHANH CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE ABS........................38
3.1. Hư hỏng và cách khắc phục.................................................38
3.1.1. Khi sửa chữa ABS tổng quát cần lưu ý các vấn đề sau: 38
3.1.2. Hư hỏng ban đầu............................................................40
- Trong quá trình kiểm tra ban đầu, một tiếng động làm việc có
thể phát ra từ bộ chấp hành thuỷ lực (Việc đó là bính
3


thường). 3.1.3. Hư hỏng, nguyên nhân và mã chẩn đoán
(áp dụng cho xe TOYOTA INNOVA 2010)..................41
3.2. Chẩn đoán............................................................................43
3.3. Tháo, lắp và kiểm tra bộ chấp hành thuỷ lực.......................49
3.3.1. Tháo/lắp bộ thủy lực trên xe..........................................49
- Dầu phanh sẽ làm bỏng mặt sơn. cẩn thận không được làm đổ
dầu phanh lên mặt sơn, nếu lỡ làm dính dầu phanh lên mặt
sơn, phải lau sạch ngay 3.3.2. Kiểm tra bộ chấp hành thuỷ
lực....................................................................................51
3.4. Tháo/lắp cảm biến tốc độ bánh xe.......................................55
3.4.1. Quy trình tháo, lắp cảm biến tốc độ bánh xe.................55
CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN............................................................64

4



LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay tại Việt Nam, ngành ơ tơ đang trên đà phát triển và ngày càng khẳng
định vị trí của mình trong sự phát triền của nền cơng nghiệp Việt Nam. Vì thế mà
ngày càng có nhiều trường đại học, cao đẳng cũng như trung học đưa ngành công
nghệ ô tô vào giảng dạy. Trường đại học Lạc Hồng có thể được xem là một trong
những trường có ngành công nghệ ô tô phát triển mạnh tại nước ta.
Ngành cơng nghệ ơtơ là một trong những ngành fíng dụng rất nhiều hệ thống
hiện đại nhằm đáp ứng được các nhu cầu địi hỏi sự an tồn, tiện nghi và khả năng
phát huy tối đa công suất động cơ, tốc độ xe của người sử dụng. Nên các nhà chế
tạo đã khơng ngừng cải tiến và hồn thiện các bộ phận trên xe. Đối với những xe có
tốc độ cao, khi đang điều khiển trong tình huống bất ngờ có chướng ngại vật xuất
hiện phía trước, buộc người tài xế phải đạp phanh gấp, hoặc phanh khi xe đang đi
trong đường trơn trượt, nếu đối với phanh thường thì sẽ bị trượt lết ở các bánh xe,
làm xe bị mất ổn định lái và mất đi hiệu quả phanh dễ dẫn đến tai nạn. Vì vậy, các
nhà sản xuất và chế tạo ôtô đã sử dụng hệ thống phanh ABS(Anti-lock Braking
System) để trang bị cho các xe đời mới, với mục đích là để khắc phục được những
tình trạng đó, nhằm đảm bảo an tồn tuyệt đối cho tài xế củng như hành khách trên
xe. Hệ thống được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các loại xe của các hãng nổi tiếng.
Nó có một tầm quan trọng rất lớn trong việc phanh xe và ABS trở thành tiêu chuẩn
của các xe khi xuất xưởng.
Tuy khoa cơ khí động lực có khá đầy đủ tài liệu và mơ hình giảng dạy về hệ
thống ABS nhưng đa số các mô hình thì khá cồng kềnh chỉ thích hợp giảng dạy
thực tập tại xưởng. Nên nhóm chúng tơi đã cố gắng nghiên cứu, thiết kế và chế tạo
mơ hình điều khiển hệ thống phanh ABS với kích thước gọn nhẹ hơn, bằng việc xây
dựng mơ hình nhằm giúp cho các giảng viên tại khoa thuận trong việc giảng dạy
trên lớp cũng như tại xưởng thực tập.

5



CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS

1.1. Quá trình phát triển của hệ thống phanh ABS
Để giải quyết bài tốn về vấn đề hiệu quả và tính ổn định khi phanh, phần lớn
các ô tô hiện đại đều được trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh,
gọi là hệ thống “Anti lock Brake System’’ và thường được viết và gọi tắt là ABS.
Hệ thống hoạt động chống hiện tượng bị hãm cứng của bánh xe bằng cách điều
khiển thay đổi áp suất dầu tác dụng lên các cơ cấu phanh ở các bánh xe ngăn khơng
cho nó bị hãm cứng khi phanh trên đường trơn khi phanh gấp, đảm bảo tính hiệu
quả và tính ổn định của ơ tơ trong q trình phanh.
Các hệ thống ABS thủy lực hiện nay được phát triển từ những hệ thống đầu tiên
dùng trên tàu hỏa vào những năm đầu thế kỷ 19. Sau đó, các hệ thống phanh chống
bó cứng bánh xe được phát triển trên các máy bay để trợ giúp cho quá trình hạ cánh
trên đường băng trơn trượt. Những ô tô đầu tiên sử dụng ABS là vào năm 1954, trên
một vài mẫu xe Lincoln với các thiết bị của hệ thống ABS lấy từ một máy bay của
Pháp. Vào đầu những năm 60 của thế kỷ trước, các hãng xe của Mỹ đều đưa ra một
số dịng xe của mình có sử dụng ABS. Các hệ thống đầu tiên này sử dụng các bộ
tính tốn tương tự và bộ chấp hành chân khơng. Vì bộ chấp hành chân khơng có
thời gian đáp ứng chậm, nên kết quả là quãng đường phanh bị kéo dài trong quá
trình phanh. Vào những năm 70, tới lượt các hãng xe châu Âu là Mercedes và
BMW đưa ra các hệ thống ABS có điều khiển điện tử. Vào năm 1985, Mercedes,
BMW và Audi sử dụng hệ thống ABS của Bosch và hãng Ford giới thiệu hệ thống
Teves đầu tiên. Cuối những năm 80, hệ thống phanh ABS được sử dụng trên rất
nhiều dòng xe cao cấp và xe thể thao.
Hiện nay, hệ thống phanh ABS trở thành tiêu chuẩn trên tất cả các ô tô con và
ngày một trở nên phức tạp. Các hệ thống ABS hiện nay khác nhau cả về cấu trúc
phần cứng cũng như thuật toán điều khiển. Các bộ phận trong hệ thống phanh ABS
được cải tiến và áp dụng các công nghệ khác nhau, nhằm tăng tốc độ và hiệu quả

hoạt động. Các thuật toán điều khiển cũng được nghiên cứu và áp dụng các lý
thuyết điều khiển tự động mới, đem lại hiệu quả điều khiển cao trong khi vẫn tiết

6


kiệm chi phí sản xuất. Nhằm nâng cao tính ổn định và tính an tồn của xe trong mọi
chế độ hoạt động như khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường
vòng với tốc độ cao, khi phanh trong những trường hợp khẩn cấp hệ thống phanh
ABS còn được thiết kế kết hợp với nhiều cơ cấu khác.
Hệ thống phanh ABS kết hợp với hệ thống kiểm soát lực kéo Traction Control
(hay TRC) làm giảm bớt công suất động cơ và phanh các bánh xe để tránh hiện
tượng các bánh xe bị trượt lăn tại chỗ khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bởi
điều này làm tổn hao vơ ích một phần cơng suất của động cơ và mất tính ổn định
chuyển động

của ơ

tơ

Hình
1.1: Sơ đồ so sánh giữa xe có trang bị ABS và khơng có ABS

Hệ thống phanh ABS kết hợp với hệ thống BAS (Break Assist System) làm tăng
thêm lực phanh ở các bánh xe để có quãng đường phanh là ngắn nhất trong trường
hợp phanh khẩn cấp.
Hệ thống phanh BBW bắt đầu được thử nghiệm từ những năm 1997, các hệ
thống phanh này dựa trên cơ sở điều khiển điện tử, cũng như các hệ thống: Steerby-wire (hệ thống lái điều khiển bằng điện tử), Drive-by-wire (hệ thống truyền lực
điều khiển bằng điện tử) tạo nên các kết cấu thông minh trên ô tô con.
Hệ thống BBW không thể vắng mặt các cơ cấu cơ khí, và có thể phân chia thành:

- BBW có hỗ trợ thủy lực viết tắt là EHB (Electric Hydraulic Brake)
- BBW không hỗ trợ thủy lực, EMB (Electric Mechanical Brake)
Quá trình phát triển của hệ thống phanh nói chung trên xe ơ tơ có thể được khái

7


quát bằng các mốc thời gian như trong hình 1.2 dưới đây

Hình 1.2: Quá trình phát triển của các hệ thống phanh trên ơ tơ

1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Ngoài nước: Các hãng sản xuất xe đều chế tạo hệ thống phanh ABS để đảm bảo
tính an toàn chủ động của xe. Tiêu chuẩn Châu Âu quy định từ năm 2001, các xe tải
phải được trang bị hệ thống phanh ABS.
Trong nước: Tại Việt Nam ô tô tăng nhanh cả số lượng, chủng loại, nhãn mác,
qua tìm hiểu các hãng ô tô đang lưu hành thông dụng như: Toyota, Ford, Hyundai,
Kia, Honda…, hầu hết đã trang bị hệ thống phanh ABS. Nhiều doanh nghiệp sản
xuất ô tô trong nước đang đần nội địa hóa các cụm chi tiết và tiến đến sản xuất ô tô
với thương hiệu riêng.
Do đó, trong thời gian qua trong nước đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về hệ
thống phanh nói chung và hệ thống phanh ABS nói riêng. Các cơng trình nghiên
cứu đã có ý nghĩa góp phần làm rõ cơ sở lý thuyết về q trình phanh ơ tơ, cũng như
giải quyết các vấn đề về vấn đề điều khiển quá trình phanh nhằm nâng cao chất
lượng và hiệu quả phanh. Trong công tác đào tạo của nhà trường, các kiến thức về
8


hệ thống phanh ABS. chưa được giảng dạy thành chuyên đề cho sinh viên và học
sinh nghề công nghệ ô tơ. Nhà trường cịn thiếu các mơ hình phục vụ cho nội dung

giảng dạy hệ thống phanh ABS.
Với phân tích trên, đồ án chọn đề tài “Nghiên cứu kết cấu,tính năng kỹ thuật và
chẩn đoán hư hỏng sửa chữa xe toyota innova”.
1.3. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống phanh
Hệ thống phanh trên ô tô làm nhiệm vụ giảm tốc độ chuyển động của xe hoặc
dừng xe một cách chủ động. Trên ơ tơ ngồi hệ thống phanh chính bố trí ở các bánh
xe cịn có các hệ thống khác như hệ thống phanh phụ, hệ thống phanh dừng, phanh
chậm dần và phanh an tồn (khi có sự cố hỏng hệ thống cấp khí nén ở hệ thống
phanh khí nén).
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng làm việc của hệ thống phanh là chỉ tiêu hiệu quả
và chỉ tiêu ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh. Chỉ tiêu hiệu quả yêu
cầu quãng đường phanh xe, giảm tốc phanh, thời gian phanh không quá giới hạn qui
định nhằm làm cho xe giảm tốc nhanh, dừng xe với quãng đường ngắn nhất. Chỉ
tiêu ổn định hướng yêu cầu góc lệch hướng chuyển động của ơ tơ trong q trình
phanh cũng như hành lang chiếm chỗ của ơ tơ trong q trình phanh khơng được
vượt q giới hạn qui định.
Để tăng lực phanh, trên các xe dùng hệ thống phanh thủy lực, có thể sử dụng cơ
cấu phanh với bố trí xy lanh phanh bánh xe kiểu đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh
guốc kiểu tùy động, hoặc sử dụng cơ cấu phanh đĩa. Để tăng lực của dẫn động
phanh, trên xe bố trí thêm bộ cường hóa (thơng thường với các xe tải nhẹ là bộ
cường hóa kiểu chân khơng). Tuy nhiên, lực phanh có thể phát huy tối đa lại phụ
thuộc vào khả năng bám (bám dọc) giữa bánh xe với mặt đường. Kích thước và kết
cấu cơ cấu phanh bánh xe cũng như bộ phận cường hóa dẫn động phanh được tính
tốn trên cơ sở giới hạn khả năng bám dọc của các bánh xe với mặt đường.
1.4. Đặc điểm hệ thống phanh thủy lực trên xe du lịch sản xuất tại Việt Nam
Trên các xe du lịch thường sử dụng hệ thống phanh thủy lực có cường hóa chân
khơng. Hình 1.3 là sơ đồ điển hình của hệ thống phanh thủy lực trên xe du lịch lắp
ráp ở Việt Nam.
9



- Xy lanh phanh chính tạo ra áp suất thủy lực đẩy dầu thủy lực theo các đường ống
dẫn dầu và tạo ra áp suất làm việc cho các xy lanh phanh bánh xe.
Để tăng tính an tồn cho hệ thống phanh, trên các xe tải hiện nay thường sử dụng
hệ thống phanh dẫn động hai dòng kiểu trước/sau và xy lanh phanh chính thường có
kết cấu kiểu tandem. Xy lanh có hai buồng làm việc riêng để cung cấp áp suất dầu
ra các bánh xe cầu trước và bánh xe cầu sau. Trong trường hợp nếu có một dịng
dẫn động (ra các bánh xe cầu trước hoặc các bánh xe cầu sau) bị hỏng hệ thống vẫn
có thể giữ được hiệu quả phanh cho dịng dẫn động cịn lại.

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống phanh trên xe du lịch sản xuất tại Việt Nam

1,2. Cơ cấu phanh trước, sau; 3. Bơm chân khơng; 4. Bình chân khơng; 5. Bàn
đạp phanh; 6. Xy lanh phanh chính kiểu tandem; 7. Bộ trợ lực phanh kiểu chân
khơng; 8. Bình chứa dầu phanh; 9. Phanh tay
Các cơ cấu phanh bánh xe thường sử dụng trên xe tải là cơ cấu phanh guốc (hình
1.4) bao gồm các cụm chi tiết: Xy lanh phanh bánh xe, mâm phanh, guốc phanh, lò
xo hồi vị guốc phanh, tang trống. Cơ cấu phanh đĩa chưa được sử dụng trên các xe
tải lắp trong nước.

10


Hình 1.4: Kết cấu cơ cấu phanh bánh xe loại guốc

- Bộ trợ lực chân không hỗ trợ tăng lực phanh để xy lanh chính tăng cường áp suất
thủy lực đến các xy lanh phanh bánh xe.
- Bơm chân không được dẫn động bởi trục máy phát điện dùng để giảm lực cho bàn
đạp khi phanh.
Trên các xe du lịch, hệ thống phanh thủy lực thường sử dụng bộ trợ lực chân

không với nguồn chân không lấy từ họng hút của động cơ. Kết cấu bộ trợ lực như
thế tuy nhỏ gọn nhưng hiệu quả trợ lực khơng nhiều vì vậy trên các xe tải sử dụng
bộ trợ lực chân không với nguồn trợ lực từ bơm chân không. Bơm chân không này
được dẫn động từ trục ra của máy phát điện. Áp suất chân không do bơm chân
không tạo ra có thể đạt tới 6 N/cm2
Các thơng số kết cấu của cơ cấu phanh bánh xe, các kích thước của xy lanh
phanh chính và xy lanh phanh bánh xe, kết cấu màng làm việc của bộ cường hóa
chân khơng cần phải tính tốn kiểm tra để đáp ứng được với mô men phanh ở bánh
xe cầu trước và bánh xe cầu sau tránh xảy ra hiện tượng hãm cứng các bánh xe khi
phanh.
1.5. Lý do nghiên cứu hệ thống phanh ABS xe Toyota innova.
Nhận xét chung, hệ thống phanh thủy lực trên các xe lắp ráp ở trong nước có các
nhược điểm chính như sau:
- Khơng có khả năng hạn chế áp suất dẫn động phanh ra các bánh xe sau do đó các
bánh xe sau thường bị trượt lết (hãm cứng) trong các trường hợp phanh ngặt hoặc
phanh xe trên đường có hệ số bám thấp.
11


- Khơng có khả năng điều chỉnh lực phanh ở các bánh xe phù hợp với khả năng
bám của bánh xe với mặt đường do đó làm giảm hiệu quả phanh cũng như tính ổn
định hướng của xe khi phanh kém.
- Trong q trình phanh, do qn tính của xe nên xảy ra hiện tượng tăng tải ở các
bánh xe cầu trước, giảm tải ở các bánh xe cầu sau vì vậy giới hạn lực bám ở các
bánh xe cầu sau bị giảm đi so với trường hợp phân bố tải trọng tĩnh, lúc này nếu vẫn
giữ nguyên giá trị lực phanh lớn sẽ xảy ra hiện tượng trượt lết ở các bánh xe cầu
sau.
Để đạt hiệu quả phanh cao, yêu cầu lực phanh phát huy ở vùng tiếp xúc giữa
bánh xe với mặt đường phải đạt được trị số bằng lực bám. Trị số của lực bám giữa
bánh xe với mặt đường phụ thuộc vào tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe và

hệ số bám của bánh xe với mặt đường.
Các yêu cầu trên ở các hệ thống phanh khơng có điều khiển điện tử ở các xe đời
cũ không đáp ứng được dẫn đến khi phanh gấp các xe đời cũ thường bị trượt lết làm
giảm hiệu quả phanh và mất ổn định.
Để khắc phục hiện tượng trượt lết tại các bánh xe khi phanh trên xe ô tô ngày
nay đã được trang bị hệ thống phanh ABS. Đây là hệ thống phanh điều khiển điện
tử cho phép tự động điều khiển áp suất trong dẫn động phanh ra các bánh xe sao cho
duy trì được độ trượt của bánh xe trong quá trình phanh nằm trong vùng độ trượt tối
ưu (vùng giá trị  từ 0,1 đến 0,3). Nhờ tính năng điều khiển này, trong q trình
phanh, xe vừa có hiệu quả phanh cao vừa ổn định hướng và có tính năng điều khiển
tốt.
Các xe du lịch được lắp ráp trong nước chưa được trang bị hệ thống phanh ABS.
Trong thời gian tới cần chuẩn bị để đầu tư, đổi mới công nghệ, kỹ thuật để trang bị
hệ thống phanh ABS cho du lịch lắp ráp ở Việt Nam, việc nghiên cứu hệ thống
phanh thủy lực của các xe du lịch lắp ráp ở trong nước sẽ góp phần nâng cao tính
năng an tồn cho người, xe và hàng hóa chuyên chở khi tham gia giao thông.

12


Số lượng các xe tải nhỏ chiếm tỷ lệ cao trong dịng xe tham gia giao thơng vì vậy
việc nghiên cứu cải tiến các hệ thống phanh ở dòng xe này thành phanh ABS sẽ
nâng cao tính an tồn và kinh tế vận chuyển của xe.

CHƯƠNG 2 : CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CỤM CHI TIẾT CỦA
HỆ THỐNG ABS
2.1. Thơng số kỹ thuật của xe Toyota innova 2010.

Hình 2.1: Xe Toyota innova 2010


Hộp số truyền động
Hộp số 4 số tự động
Hãng sản xuất TOYOTA Innova
Động cơ Loại động cơ 2.7 lít
Kiểu động cơ 4 Cyl thẳng hàng, 16 van, cam kép với VVT-i
Dung tích xi lanh (cc) 2694cc
Loại xe Minivan
Nhiên liệu
Loại nhiên liệu Xăng khơng chì
Kích thước, trọng lượng
Dài (mm) 4555mm
Rộng (mm) 1770mm

13


Cao (mm) 1745mm
Chiều dài cơ sở (mm) 2750mm
Chiều rộng cơ sở trước/sau 1510/1510mm
Trọng lượng khơng tải (kg) 2210 kg
Dung tích bình nhiên liệu (lít) 55lít
Cửa, chỗ ngồi
Số cửa 5cửa
Số chỗ ngồi 8chỗ
2.2. Cấu trúc hệ thống ABS:

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe

1. Cảm biến tốc độ bánh xe; 2. Xy lanh; 3. Xy lanh chính và cụm thủy lực. 4. Hộp
điều khiển; 5. Đèn báo ABS.


 Nguyên lý:
Khi xe chuyển động ở tốc độ không đổi, tốc độ của xe và bánh xe là như nhau
(nói cách khác các bánh xe không trượt). Tuy nhiên khi người lái đạp phanh để
giảm tốc độ, tốc độ của các bánh xe giảm từ từ và không thể bằng tốc độ thân xe lúc
này đang chuyển động nhờ quán tính của nó. Sự khác nhau giữa tốc độ thân xe và
tốc độ bánh xe được biểu diễn bằng một hệ số gọi là hệ số trượt.

14


Hình 2.3 chỉ ra các đường đặc tính trượt, thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám dọc
x và hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối  của bánh xe ứng với các loại
đường khác nhau.
Từ các đồ thị trên, chúng ta có thể rút ra một số nhận xét như sau:
- Các hệ số bám dọc x và hệ số bám ngang y đều thay đổi theo độ trượt  . Lúc
đầu, khi tăng độ trượt  thì hệ số bám dọc x tăng lên nhanh chóng và đạt giá trị
cực đại trong khoảng độ trượt  =10  30%. Nếu độ trượt tiếp tục tăng thì x giảm,
khi độ trượt  = 100% (lốp xe bị trượt lết hồn tồn khi phanh) thì hệ số bám dọc
x giảm 20  30% so với hệ số bám cực đại. Khi đường ướt cịn có thể giảm nhiều
hơn nữa, đến 50  60%. Đối với hệ số bám ngang y, sẽ giảm nhanh khi độ trượt
tăng, ở trạng thái trượt lết hồn tồn thì y giảm xuống gần bằng không.
Tốc độ xe – tốc độ bánh xe
Hệ số trượt =  x100%
Tốc độ xe

15


Hình 2.3: Đồ thị mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt


- Hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại  x max ở giá trị độ trượt tối ưu 0 . Thực
nghiệm chứng tỏ rằng ứng với các loại đường khác nhau thì giá trị 0 thường nằm
chung trong giới hạn từ 10 30 %. Ở giá trị độ trượt tối ưu 0 này, không những
đảm bảo hệ số bám dọc x có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang y cũng có giá trị
khá cao.
- Vùng a gọi là vùng ổn định, ứng với khi mới bắt đầu phanh, vùng b là vùng khơng
ổn định của đường đặc tính trượt. Ở hệ thống phanh thường, khi độ trượt tăng đến
giới hạn bị hãm cứng  = 100% (vùng b), do thực tế sử dụng x<xmax nên chưa
tận dụng hết khả năng bám (khả năng tiếp nhận phản lực tiếp tuyến P = Zb. ).
- Ở hệ thống phanh thường, khi phanh đến giới hạn bị hãm cứng = 100% thì hệ số
bám ngang y giảm xuống gần bằng khơng, thậm chí đối với loại đường có hệ số
bám dọc cao như đường bêtơng khơ, nên khả năng bám ngang khơng cịn nữa, chỉ
cần một lực ngang nhỏ tác dụng cũng đủ làm cho xe bị trượt ngang, không tốt về
phương diện ổn định khi phanh.
Như vậy, nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là 0 thì sẽ
đạt được lực phanh cực đại Ppmax = xmax Gb, nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao
nhất và đảm bảo độ ổn định tốt khi phanh nhờ y ở giá trị cao. Một hệ thống phanh
chống hãm cứng (ABS) được thiết kế để thực hiện mục tiêu này.
2.3. Quá trình điều khiển của ABS:
2.3.1. Yêu cầu của hệ thống điều khiển ABS:
Một hệ thống ABS hoạt động tối ưu, đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng
phanh của ôtô phải thỏa mãn đồng thời các yêu cầu sau:
- Trước hết, ABS phải đáp ứng được các yêu cầu về an toàn liên quan đến động lực
học phanh và chuyển động của ôtô.
- Hệ thống phải làm việc ổn định và có khả năng thích ứng cao, điều khiển tốt trong
suốt dải tốc độ của xe và ở bất kỳ loại đường nào (thay đổi từ đường bêtơng khơ có
sự bám tốt đến đường đóng băng có sự bám kém).

16



- Hệ thống phải khai thác một cách tối ưu khả năng phanh của các bánh xe trên
đường, do đó giữ tính ổn định điều khiển và giảm quãng đường phanh. Điều này
không phụ thuộc vào việc phanh đột ngột hay phanh từ từ của người lái xe.
- Khi phanh xe trên đường có các hệ số bám khác nhau thì moment xoay xe quanh
trục đứng đi qua trọng tâm của xe là luôn luôn xảy ra không thể tránh khỏi, nhưng
với sự hỗ trợ của hệ thống ABS, sẽ làm cho nó tăng rất chậm để người lái xe có đủ
thời gian bù trừ moment này bằng cách điều chỉnh hệ thống lái một cách dễ dàng.
- Phải duy trì độ ổn định và khả năng lái khi phanh trong lúc đang quay vịng.
- Hệ thống phải có chế độ tự kiểm tra, chẩn đốn và dự phịng, báo cho lái xe biết
hư hỏng cũng như chuyển sang làm việc như một hệ thống phanh bình thường.
2.3.2. Phạm vi điều khiển của ABS:
1. Lốp bố tròn (radial-ply) chạy trên đường bê tông khô; 2. Lốp bố chéo (bias-ply)
chạy trên đường nhựa ướt; 3.Lốp bố tròn chạy trên đường tuyết; 4. Lốp bố trịn chạy
trên đường đóng băng.
Mục tiêu của hệ thống ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trượt
thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị o ( = 10 -30%, trên đồ thị đặc tính
trượt), gọi là phạm vi điều khiển của hệ thống ABS. Khi đó, hiệu quả phanh cao
nhất (lực phanh đạt cực đại do giá trị xmax) đồng thời tính ổn định của xe là tốt
nhất (y đạt giá trị cao), thỏa mãn các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh là rút
ngắn quãng đường phanh, cải thiện tính ổn định hướng và khả năng điều khiển lái
của xe trong khi phanh.
Thực tế giới hạn này có thể thay đổi trong phạm vi lớn hơn, có thể bắt đầu sớm
hơn hay kết thúc trễ hơn tùy theo điều kiện bám của bánh xe và mặt đường. Trên
(hình 2.4) thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám dọc x và độ trượt  ứng với các
loại lốp khác nhau chạy trên các loại đường có hệ số bám khác nhau.

17



Hình 2.4: Phạm vi điều khiển của hệ thống ABS.

Phạm vi điều khiển của hệ thống ABS ứng với từng điều kiện cụ thể là khác
nhau. Theo đó, ta thấy đối với loại lốp bố trịn chạy trên đường bêtơng khơ (đường
cong1) thì giá trị xmax đạt được ứng với độ trượt khoảng 10% so với loại lốp bố
chéo chạy trên đường nhựa ướt (đường cong 2) là 30%. Độ trượt tối ưu o để đạt
giá trị hệ số bám cực đại trong hai trường hợp trên là khác nhau. Vì vậy, phạm vi
điều khiển ABS của chúng cũng khác nhau, trường hợp lốp bố trịn chạy trên đường
bêtơng khơ sẽ có q trình điều khiển ABS xảy ra sớm hơn. Tương tự là phạm vi
điều khiển của hệ thống ABS đối với loại lốp bố tròn chạy trên đường tuyết và
đường đóng băng (đường cong 3 và 4).
Khi phanh trên đường vòng, xe chịu sự tác động của lực ngang nên các bánh xe
sẽ có một góc trượt . Đồ thị hình 2.5 thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám dọc x
và hệ số bám ngang y với độ trượt  ứng với góc trượt  = 2o và  =10o . Ta nhận
thấy rằng khi góc trượt lớn (ví dụ  =10o ) thì tính ổn định của xe giảm đi rất nhiều.
Trong trường hợp này hệ thống ABS sẽ ưu tiên điều khiển tính ổn định của xe hơn
là quãng đường phanh. Vì vậy ABS sẽ can thiệp sớm khi hệ số bám dọc x còn giá
trị rất nhỏ ( 0,35  x ),trong khi hệ số bám ngang y đạt được giá trị cực đại của
nó là 0.8, q trình điều khiển này cũng được kéo dài hơn bình thường. Nhờ vậy xe
giữ được tính ổn định khi phanh trên đường vịng, mặc dù quãng đường phanh có
thể dài hơn so với khi chạy thẳng.

18


X

Y
Hình 2.5: Phạm vi điều khiển của ABS theo góc trượt bánh xe.


2.3.3. Chu trình điều khiển của ABS:
Quá trình điều khiển của hệ thống ABS được thực hiện theo một chu trình kín
như (hình 2.6). Các cụm của chu trình bao gồm:
- Tín hiệu vào là lực tác dụng lên bàn đạp phanh của người lái xe, thể hiện qua áp
suất dầu tạo ra trong xy lanh phanh chính.
- Tín hiệu điều khiển bao gồm các cảm biến tốc độ bánh xe và hộp điều khiển
(ECU). Tín hiệu tốc độ các bánh xe và các thông số nhận được từ nó như gia tốc và
độ trượt liên tục được nhận biết và phản hồi về hộp điều khiển để xử lý kịp thời.
- Tín hiệu tác động được thực hiện bỡi bộ chấp hành, thay đổi áp suất dầu đến các
xy lanh làm việc ở các cơ cấu phanh bánh xe.
- Đối tượng điều khiển: là lực phanh giữa bánh xe và mặt đường. ABS hoạt động
tạo ra moment phanh thích hợp ở các bánh xe để duy trì hệ số bám tối ưu giữa bánh
xe với mặt đường, tận dụng khả năng bám cực đại để lực phanh là lớn nhất.
- Các nhân tố ảnh hưởng: như điều kiện mặt đường, tình trạng phanh, tải trọng của
xe, và tình trạng của lốp (áp suất, độ mịn,…)

19


Hình 2.6 : Chu trình điều khiển kín của ABS.

1. Bộ chấp hành thủy lực; 2. Xy lanh phanh chính; 3. Xy lanh làm việc; 4. Bộ điều
khiển (ECU); 5. Cảm biến tốc độ bánh xe.
2.4. Giới thiệu chung.
Cơ cấu ABS được thiết kế dựa trên cấu tạo của một cơ cấu phanh thường. Ngồi
ra các cụm bộ phận chính của một cơ cấu phanh như cụm xy lanh chính, bầu trợ lực,
cơ cấu phanh bánh xe, các van điều hoà lực phanh.Để thực hiện chức năng chống
hãm cứng bánh xe khi phanh, thì cơ cấu ABS cần trang bị thêm các bộ phận như :
cảm biến tốc độ bánh xe, hộp diều khiển điện tử (ECU), bộ chấp hành thuỷ lực, bộ

chẩn đoán, báo lỗi.
Một cơ cấu ABS bao gồm 3 cụm bộ phận chính :
- Cụm tín hiệu vào gồm các cảm biến tốc độ bánh xe, công tắc báo phanh, …có
nhiệm vụ gửi thơng tin tốc độ bánh xe, tín hiệu phanh về hộp điều khiển điện tử
(ECU), dưới dạng tín hiệu điện.
- Hộp điều khiển điện tử (ECU) có chức năng nhận và xử lý các tín hiệu vào, đưa
tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thuỷ lực, điều khiển q trình phanh chống bó
cứng bánh xe.
- Bộ phận chấp hành gồm có bộ điều khiển thuỷ lực, bộ phận hiển thị đèn báo
phanh ABS, bộ phận kiểm tra, chẩn đốn.
Trong đó :
+ Bộ điều khiển thuỷ lực nhận tín hiệu điều khiển từ ECU thực hiện quá trình phân
phối áp suất dầu đến các cơ cấu phanh bánh xe. + Bộ phận hiển thị đèn báo phanh
và bộ phận kiểm tra chẩn đốn có chức năng báo cho người lái xe biết khi cơ cấu
ABS gặp sự cố, dưới dạng các xung điện hoặc là tín hiệu nhấp nháy của đèn báo.

20


Hình 2.7: Sơ đồ điều khiển cơ cấu phanh thường.

1. Bàn đạp phanh; 3. Xylanh chính; 4. Ống dẫn dầu. 2. Bình đựng dầu; 5,6. Má
phanh.

Hình 2.8: Sơ đồ khối các cụm chức năng của cơ cấu ABS.

21


Hình 2.9: Sơ đồ điều khiển của cơ cấu ABS

Nguyên tắc điều khiển cơ bản của cơ cấu ABS như sau:
- Các cảm biến tốc độ bánh xe nhận biết tốc độ góc của các bánh xe và gửi tín hiệu
về ECU dưới dạng các xung điện áp xoay chiều.
- ECU theo dõi tình trạng các bánh xe bằng cách tính tốc độ xe và sự thay đổi tốc
độ bánh xe, xác định mức trượt dựa trên tốc độ các bánh xe.
- Khi phanh gấp hay phanh trên những đường ướt, trơn trượt có hệ số bám thấp,
ECU điều khiển bộ chấp hành thuỷ lực cung cấp áp suất dầu tối ưu cho mỗi xy lanh
phanh bánh xe theo các chế độ tăng áp, giữ áp hay giảm áp để duy trì độ trượt nằm
trong giới hạn tốt nhất, tránh bị hãm cứng bánh xe khi phanh.
2.5. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cụm chi tiết và cả cơ cấu ABS .
2.5.1. Cảm biến tốc độ bánh xe.
Cảm biến tốc độ bánh xe dùng để đo vận tốc góc của bánh xe và gửi về ECU
dưới dạng các tín hiệu điện.

Hình 2.10: Vị trí lắp cảm biến

Tuỳ theo cách điều khiển khác nhau, các cảm biến tốc độ bánh xe thường được
gắn ở mỗi bánh xe để đo riêng rẽ từng bánh hoặc được gắn ở vỏ bọc của cầu chủ
động, đo tốc độ trung bình của hai bánh xe dựa vào tốc độ của bánh răng vành chậu.
Ở bánh xe, cảm biến tốc độ được gắn cố định trên các giá đỡ của các bánh xe, vành

22


răng cảm biến được gắn trên đầu ngoài của bán trục hay trên cụm moay ơ bánh xe,
đối diện và cách cảm biến tốc độ một khe hở nhất định gọi là khe hở từ.
Cảm biến tốc độ bánh xe có hai loại : Cảm biến điện từ và cảm biến HALL.
Trong đó loại cảm biến điện từ được sử dụng phổ biến hơn.
2.5.1.1. Cấu tạo:
Gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây quấn quanh lõi từ, hai đầu cuộn dây

được nối với ECU. Gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây quấn quanh lõi từ,
hai đầu cuộn dây được nối với ECU.

Hình 2.11: Cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ.

2.5.1.2. Nguyên lý làm việc.
Khi bánh xe quay, vành răng quay theo, khe hở A giữa hai đầu lõi từ và vành
răng thay đổi, từ thông biến thiên làm xuất hiện trong cuộn dây một sức điện động
xoay chiều dạng hình sin có biên độ và tần số thay đổi tỉ lệ theo tốc độ góc của bánh
xem (hình 2.12). Tín hiệu này liên tục được gửi về ECU. Tuỳ theo cấu tạo của cảm
biến, vành răng và khe hở giữa chúng, các xung điện áp tạo ra có thể nhỏ dưới
100mV ở tốc độ thấp, hoặc cao hơn 100mV ở tốc độ cao.
Khe hở không khí giữa lõi từ và đỉnh răng của vành răng cảm biến chỉ khoảng
1mm và độ sai lệch phải nằm trong giới hạn cho phép. Cơ cấu ABS sẽ không làm
việc tốt nếu khe hở nằm ngoài giá trị tiêu chuẩn.

23


Hình 2.12: Tín hiệu điện áp ở cảm biến tốc độ bánh xe.

2.5.2. Cảm biến giảm tốc.

Hình 2.13: Các chế độ hoạt động của cảm biến giảm tốc.

Trên một số xe ngồi cảm biên tốc độ bánh xe cịn được trang bị thêm một cảm
biến giảm tốc cho phép ECU xác định chính xác hơn sự giảm tốc của xe trong quá

24