Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính

GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến

vi

TĨM TT
ng dng các thit b dy hc hin đi s góp phn nơng cao cht lợng đào
to cơng ngh ơ tơ. Đơy cũng lƠ khó khăn ca các trng dy ngh trong c nc do
phn ln các thit b dy hc hin đi đu nhp từ nc ngồi. Mc tiêu chính ca
đ tài là ch to mơ hình h thng phanh ABS đáp ng các u cu đào to theo
chng trình qui đnh ca Tng cc Dy ngh. Mơ hình có đng c đin dn đng
bánh răng cm bin tc đ bánh xe, có th điu chỉnh tc đ đng b hoặc riêng lẻ
cho từng bánh xe. Tín hiu cm bin tc đ bánh xe có th thay đi đ to ra các
trng thái làm vic khác nhau cho h thng phanh. Các tín hiu làm vic ch yu
ca ECU ABS có th thay đi đ to ra các pan cho h thng. Bng s đ đin ca
mơ hình giúp ngi hc có th kim tra các tín hiu d dàng. Các tín hiu ch yu
ca h thng phanh đợc hin th trên máy tính thơng qua phn mm LabVIEW. B
tài liu đi kèm có th giúp cho giáo viên ging dy v h thng phanh ABS đt kt
qu tt.

ABSTRACT
Application of modern teaching equipment will contribute to improving the
quality of automotive technology training. This is also the difficulty of vocational
schools in the country because most modern teaching equipment are imported from
abroad. The main objective of the research was to produce teaching of model ABS
braking system to meet the training requirements specified by the program of the
General Department of Vocational Training. The model includes an electric motor
driven gear wheel speed sensors, speed of gear can be adjusted overall or independent
of each wheel. Signal wheel speed sensor can be changed to create different working
status for the braking system. The driving signals to actuators of ABS ECU can be

2.2. Các b phn ca h thng phanh du 8
2.2.1. Cu to h thng phanh du 8
2.2.2. Xilanh chính 9
2.2.3. B trợ lực phanh 15
2.2.4. Van điu hòa lực phanh 20
2.2.5. Phanh chân 25
2.2.6. Phanh dừng 33
2.3. Khái nim v h thng phanh ABS 34
2.3.1. Ý tng v chc năng ca h thng phanh chng bó cng 34
Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính

GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến

viii

2.3.2. Gii thiu chung 36
2.4. Các b phn ca h thng phanh ABS 38
2.4.1. Cm bin tc đ bánh xe 38
2.4.2. Cm bin gim tc 40
2.4.3. Cm bin gia tc ngang 41
2.4.4. B chp hành 42
2.4.5. ECU điu khin trợt 47
2.5. S đ b trí ABS trên ơtơ con 51
2.5.1. Các loi dn đng phanh thy lực 51
2.5.2. Các cu trúc điu khin h thng ABS 51
CHNG III: GII THIU PHN MM LABVIEW 56
3.1. Nhng khái nim c bn 56
3.1.1. Gii thiu chung 56
3.1.2. VI (Vitual Instrument) - Thit b o 57
3.1.3. Front Panel và Block Diagram 57

4.3.3. Mơ t chc năng các chân ATmega16 96
4.4. Gii thiu vi điu khin ATtmega8 99
4.4.1. Đặc đim 99
4.4.2. S đ chơn vƠ s đ khi ca ATmega8 101
4.4.3. Mơ t chc năng các chơn ATmega8 101
CHNG V: THIT K CH TO MƠ HÌNH H THNG PHANH ABS 104
GIAO TIP VI MÁY TÍNH
5.1. Kt cu mơ hình 104
5.1.1. Cu to mơ hình h thng phanh 105
5.1.2. Đặc đim kỹ thut các b phn chính trên mơ hình 106
5.2. Đặc đim các b phn chc năng trên mơ hình h thng phanh ABS 109
5.2.1. Cm cm bin tc đ bánh xe 109
5.2.2. Mch thy lực h thng du phanh 114
5.2.3. Ngun đin 115
5.3. Chng trình giao tip vi máy tính 115
5.3.1. Giao din cho ngi s dng (Front Panel) 115
5.3.2. Hng dn s dng mơ hình 121
CHNG VI: KT LUN - HNG PHÁT TRIN CA Đ TÀI 125
6.1. Kt lun 125
Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính

GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến

x

6.2. Hng phát trin ca đ tài 125



Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính

GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến

xii

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1. Các lực chính xut hin khi phanh xe 3
Hình 2.2. S đ cu to h thng phanh ABS 6
Hình 2.3. S đ cu to h thng phanh 7
Hình 2.4. S đ cu to h thng phanh ABS có EBD 7
Hình 2.5. S đ cu to h thng phanh ABS có BA 8
Hình 2.6. S đ cu to h thng phanh 8
Hình 2.7. Cu to ca xilanh chính loi mt bung 9
Hình 2.8. Cu to ca xilanh chính loi hai bung 10
Hình 2.9. B trí đng ng dn du phanh 11
Hình 2.10. Xi lanh chính khi khơng tác đng 12
Hình 2.11. Khi bƠn đp phanh tác đng 13
Hình 2.12. Xi lanh chính khi nh bƠn đp phanh 13
Hình 2.13. Xi lanh chính khi rò rỉ du phanh  mch du bánh sau 14
Hình 2.14. Xi lanh chính khi rò rỉ du phanh  mch du bánh trc 14
Hình 2.15. Cu to b trợ lực phanh bằng chơn khơng 15
Hình 2.16. B trợ lực khi khơng tác đng phanh 16
Hình 2.17. B trợ lực khi tác đng phanh 17
Hình 2.18. B trợ lực khi gi phanh 17
Hình 2.19. B trợ lực tác đng ti đa 18
Hình 2.20. B trợ lực khi khơng có chân khơng 19
Hình 2.21. H thng phanh có van điu hòa lực phanh 20
Hình 2.22.

Hình 2.46. S đ điu khin ca h thng phanh ABS 38
Hình 2.47. Cm bin tc đ bánh xe 38
Hình 2.48. Tín hiu đin áp ca cm bin tc đ bánh xe 39
Hình 2.49. Cu to cm bin tc đ bánh xe loi nam châm quay 39
Hình 2.50. V trí và cu to cm bin gim tc 40
Hình 2.51. Các ch đ hot đng ca cm bin gim tc 41
Hình 2.52. Cu to cm bin gia tc ngang 42
Hình 2.53. Cu to ca b chp hành 42
Hình 2.54. S đ mch thy lực trong h thng phanh ABS 44
Hình 2.55. Phanh bình thng - khi h thng khơng hot đng 44
Hình 2.56. ABS hot đng  ch đ gim áp sut 45
Hình 2.57. ABS hot đng  ch đ gi 46
Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính

GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến

xiv

Hình 2.58. ABS hot đng  ch đ tăng áp sut 46
Hình 2.59. S đ hot đng ca ECU điu khin trợt 47

Hình 2.60. Điu khin chng hãm cng bánh xe khi phanh 48
Hình 2.61. Biu đ hot đng ca các van đin 50
Hình 2.62. Kim tra h thng ABS 50
Hình 2.63. B trí 4 cm bin - 4 kênh điu khin (4+4) 52
Hình 2.64. B trí 4 cm bin - 3 kênh điu khin (2+1) và (1+2) 53
Hình 2.65. B trí 3 cm bin - 3 kênh điu khin (2+1) 53
Hình 2.66. B trí (2+2) và (0+2) 54
Hình 3.1. Front Panel và Block Diagram 58
Hình 3.2. V trí Icon và Connector 59

Hình 4.6. Kt ni SRAM ngồi vi b vi điu khin 88
Hình 4.7. S đ khi ca b so sánh Analog 89
Hình 4.8. S đ khi b bin đi ADC
90
Hình 4.9. S đ khi ca b đnh thi Watchdog 92
Hình 4.10. S đ chơn ATmega16 95
Hình 4.11. S đ khi vi điu khin AVR ATmega16 97
Hình 4.12. Cách b trí đ điu khin b vi điu khin từ mt ngun xung 99
bên ngồi
Hình 4.13. S đ chơn ATmega8 101
Hình 4.14. S đ khi vi điu khin AVR ATmega8 103
Hình 5.1. Mơ hình h thng phanh 104
Hình 5.2. V trí các b phn trên mơ hình h thng phanh 105
Hình 5.3. Bng điu khin mơ hình h thng phanh 105
Hình 5.4. S đ mch đin mơ hình h thng phanh 106
Hình 5.5. Đng c đin xoay chiu 107
Hình 5.6. Ly hợp từ 107
Hình 5.7. B chp hành 108
Hình 5.8. V trí đu kt ni ECU ABS 108
Hình 5.9. V trí đu kt ni đin trên b chp hành 108
Hình 5.10. Cm bin tc đ bánh xe 109
Hình 5.11. S đ khi b điu khin ly hợp từ 109
Hình 5.12. S đ mch ngun lý b điu khin ly hợp từ 110
Hình 5.13. Gin đ trng thái phanh 111
Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính

GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến

xvi



DANH SÁCH CÁC BNG
Bng 4.1. Sp xp các chơn ca b so sánh Analog 90
Bng 4.2. Các thanh ghi điu khin b bin đi ADC 91
Bng 4.3. Sự sp xp các chơn li vào ca b bin đi ADC 91
Bng 5.1: Đin áp ti các đu dơy ECU ABS 123 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính

GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến

1

CHNGăI
TNGăQUAN
1.1. CăSăKHOAăHCăVÀ THCăTINăCAăĐăTÀI
1.1.1. Lý do chnăđătài
 Trong giáo dc kỹ thut, mt trong các yu t góp phn nâng cao hiu qu đào to là
sự trang b các dng c thit b có ng dng kỹ thut mi. Hin nay, mặc dù đã đợc
nhƠ nc quan tơm đu t nhiu cho lĩnh vực đào to kỹ thut nhng các trng hc
vn còn thiu các hc c đ đáp ng nhu cu v đào to chun viên và cơng nhân
có trình đ cao. NgƠnh c khí ơ tơ lƠ mt ngành hc rt cn các trang thit b hin
đi đt tin, các thit b này phn ln đợc nhp từ nc ngồi vi giá thành cao và
gặp nhiu khó khăn trong bo trì.
 Hin nay, các ng dng v đin vƠ đin t đợc ng dng rt nhiu trên ơ tơ và do
đó các mơ hình ging dy có giao tip vi máy tính s giúp giáo viên ch đng trong
q trình lên lp và vic tip thu kin thc cũng nh kỹ năng ngh cho ngi hc
đợc d dƠng hn. Các mơ hình dy hc giao tip vi máy tính s nơng cao hiu qu
các tính năng ca mơ hình dy hc giúp q trình dy và hc tr nên sinh đng, giúp

 Nghiên cu ch to mơ hình h thng phanh ABS giao tip vi máy tính dựa trên
phn mm LabVIEW đ s dng làm mơ hình ging dy và hc tp v h thng
phanh trên ơtơ.
1.3. MCăĐệCHăVÀ NHIMăVăCAăĐăTÀI
 Nghiên cu ch to mơ hình h thng phanh ABS giao tip vi máy tính.
 Biên son b tài liu ging dy h thng phanh.
1.4.ăPHNGăPHỄPăNGHIểNăCU
 Phng pháp khai thác tra cu tài liu v h thng phanh, ng dng ca LabVIEW
vƠ vi điu khin.
 Phng pháp kho sát ng dng.
 Phng pháp thực nghim.
1.5. GIIăHNăCAăĐăTÀI
Do thi gian vƠ điu kin thực hin có hn nên phm vi nghiên cu đợc gii hn:
 Trng thái hãm cng các bánh xe khi phanh đợc thực hin bi các ly hợp từ.
 Các thơng s kỹ thut và trng thái hot đng ca h thng phanh ABS trên mơ hình
khi giao tip vi máy tính dựa trên phn mm LabVIEW cha đy đ.
 Tính mỹ thut ca mơ hình cha cao.
Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính

GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến

3

CHNGăII
HăTHNGăPHANHăTRÊN Ơ TƠ
2.1. KHÁI QT HăTHNGăPHANH
2.1.1. Khái qt chung
 Đ gim tc đ ca mt xe đang chy và dừng xe, cn thit phi to ra mt lực
làm cho các bánh xe quay chm li. Khi ngi lái đp bƠn đp phanh, c cu
phanh to ra mt lực (phn lực ca mặt đng) làm cho các bánh xe dừng li và

o Phanh tay điu khin bằng cn.
 NgƠy nay, trên ơtơ thng s dng h thng phanh thy lực, trong đó bao gm
các dng:
o Phanh thy lực đn gin.
o Phanh thy lực có trợ lực.
 Phân loi theo các kt cu truyn lực điu khin:
o Dn đng điu khin mt dòng.
o Dn đng điu khin hai dòng.
 Các dòng truyn lực nƠy đc lp vi nhau, nhằm tránh sự c xy ra cùng mt lúc
trên tt c h thng phanh, nơng cao đ tin cy, an tồn cho xe khi chuyn đng.
Theo tiêu chuẩn quc t chỉ cho phép dùng loi dn đng điu khin hai dòng tr
lên. Cu trúc hai dòng có th là:
o Dòng đc lp.
o Dòng song song (b trí hỗn hợp).
Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính

GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến

5

 Phân loi theo mc đ hồn thin cht lợng phanh có th chia:
o H thng phanh có b điu chỉnh lực phanh.
o H thng phanh có b chng hãm cng bánh xe.
 (Anti – lock brake system) ABS. Trên ơtơ phanh chân là h thng phanh c bn,
còn phanh tay là phanh dự phòng. H thng điu khin ca hai loi nƠy đc lp
vi nhau làm vic tin cy, đng thi phanh tay phi có c cu tự khóa đ ngi
lái khơng phi liên tc tác đng lực.
2.1.4. u cuă
 H thng phanh là mt h thng đm bo an tồn chuyn đng cho xe. Do vy
phi chp nhn nhng u cu kht khe nht lƠ đi vi xe cao tc, ch yu thi

 Phanh tay dùng đ gi ngun v trí xe. Phi gi xe đng n khơng thi hn trên
dc nghiêng ti thiu là 18% (tc 100 ÷ 120).
 Các c cu phanh phi thốt nhit tt, khơng truyn nhit ra các khu vực, làm
nh hng ti sự làm vic ca các c cu xung quanh (lp xe, moayầ) phi d
dƠng điu chỉnh, thay th các chi tit h hng. Ngồi các u cu k trên còn có
các u cu nh chim ít khơng gian, trng lợng nh, đ bn caoầ, và các u
cu chung ca cu trúc c khí. [1]
2.1.5. Các loiăhăthngăphanhă
 Có hai loi h thng phanh. H thng phanh chính đợc s dng khi xe đang
chy là h thng phanh chơn. Có loi phanh kiu tang trng vƠ phanh đĩa, thng
đợc điu khin bằng áp sut thy lực.
 H thng phanh dừng đợc s dng khi đã đỗ xe. H thng phanh dừng tác đng
vƠo các phanh bánh sau qua các dơy kéo đ xe khơng dch chuyn đợc.
a. Hăthngăphanhăchngăbóăcngă- ABS
 ABS là h thng phanh điu khin bằng máy tính đ tự đng chng khóa các lp
xe do phanh khẩn cp. H thng nƠy lƠm tăng đ n đnh ca xe và rút ngn qng
đng phanh. Do đó các lp khơng b bó cng vƠ vơ lăng vn có th xoay đợc
ngay c khi n phanh đt ngt. Vn điu khin đợc xe vƠ đỗ xe an tồn. [1]

Hình 2.2.ăSăđăcuătoăhăthngăphanhăABS [1]
Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính

GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến

7Hình 2.3.ăSăđăcu toăhăthngăphanh [1]
b. HăthngăphanhăABSăcóăEBDă
 "EBD" trong h thng ABS có EBD là ch vit tt ca phơn phi lực phanh bằng


3. Xilanh chính
4. Van điu hòa lực phanh (van P)
5. Phanh chơn: (1) Phanh đĩa ; (2) Phanh trng
6. Phanh dừng/Phanh tay
2.2.2. Xilanh chính
a. Khái qt chung:
 Xilanh chính là mt c cu chuyn đi lực tác đng ca bƠn đp phanh thành áp
sut thy lực. Hin nay có hai kiu xilanh chính ph bin là kiu mt bung và
kiu hai bung, xilanh chính kiu hai bung có hai piston to ra áp sut thy lực
trong đng ng phanh ca hai h thng. Sau đó áp sut thy lực nƠy tác đng
lên các cƠng phanh đĩa hoặc các xilanh phanh ca phanh kiu tang trng. [1]
 Bình cha dùng đ loi trừ sự thay đi lợng du phanh do nhit đ du thay đi.
Bình cha có mt vách ngăn  bên trong đ chia bình thành phn phía trc và
phía sau nh th hin  hình bên trái. Thit k ca bình cha có hai phn đ đm
bo rằng nu mt mch có sự c rò rỉ du, thì vn còn mch kia đ dừng xe. Cm
bin mc du phát hin mc du trong bình cha thp hn mc ti thiu và sau
đó báo cho ngi lái bằng đèn cnh báo ca h thng phanh. [1]
b. Cuătoăvà ngun lý hotăđngăcaăxilanh chính loiămtăbung:

Hình 2.7. Cuătoăcaăxilanhăchínhăloiămtăbung [6]
 Khi tác đng lên piston, piston cùng cúppen đẩy dch chuyn sang bên phi s bt
Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính

GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến

10

kín lỗ bù du, ép lò xo hi v piston to áp sut đẩy du phanh chui qua van áp
sut d chy đn các xilanh con ti bánh xe.

ngun lý này vào mch thy lực trong h thng phanh áp sut to ra trong
xilanh chính đợc truyn đu đn tt c các xilanh phanh. [1]
 Lực phanh thay đi nh trình bày  bên trái tùy thuc vƠo đng kính ca các
xilanh phanh. Nu mt kiu xe cn có lực phanh ln hn  các bánh trc, thì
ngi thit k s qui đnh các xilanh phanh trc ln hn. [1]
 Các loiăđngăngădnăduăphanh:ă

Hình 2.9. Bătríăđngăngădnăduăphanh [1]
 Nu đng ng dn du phanh b nt và du phanh rò rỉ ngồi, các phanh s
khơng làm vic đợc na. Vì lý do này, h thng thy lực ca phanh đợc chia
thành hai h thng đng dn du phanh. Áp sut thy lực truyn đn hai h
thng này từ xilanh chính đợc truyn đn các cƠnh phanh đĩa hoặc các xilanh
Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính

GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến

12

phanh. Sự b trí đng ng dn du phanh  các xe FR khác  các xe FF. [1]
  các xe FR các đng ng du phanh đợc chia thành h thng bánh trc và
h thng bánh sau, nhng  xe FF s dng đng ng chéo. Vì  các xe FF, ti
trng tác đng vƠo các bánh trc ln nên lực phanh tác đng vƠo các bánh trc
ln hn các bánh sau. Vì vy, nu s dng cùng các đng ng du phanh ca xe
FR cho xe FF thì lực phanh s q yu nu h thng phanh bánh trc b hng,
do đó, ngi ta dùng mt h thng đng ng chéo cho bánh trc bên phi và
bánh sau bên trái và mt h thng cho bánh trc bên trái và bánh sau bên phi
đ nu mt h thng b hng, thì h thng kia vn duy trì đợc mt lực phanh
nht đnh. [1]
 Hotăđngăcaăxilanhăchínhăloiăhaiăbung:ă
 Vnăhành bình thngă