Hiểu về hệ thống phanh

Hiểu về hệ thống phanh

1.phanhđangHệ thống

Làm chậm hoặc thậm chí dừng một chiếc xe đang di chuyển, giữ cho xe di chuyển xuống dốc với tốc độ ổn định và giữ cho xe dừng lại được gọi chung là phanh ô tô. Lực bên ngoài phanh xe là hệ thống phanh.

Hệ thống phanh bao gồm phanh và cơ cấu truyền động phanh. Phanh là thành phần của lực phanh cản trở chuyển động hoặc xu hướng chuyển động của xe, bao gồm bộ phận làm chậm trong hệ thống phanh phụ. Cơ cấu truyền động phanh bao gồm các thiết bị chức năng, thiết bị điều khiển, thiết bị truyền động, thiết bị điều chỉnh lực phanh và các thiết bị phụ trợ như thiết bị báo động và thiết bị bảo vệ áp suất.

Có nhiều loại hệ thống phanh ô tô, có thể được chia thành các loại sau theo chức năng của chúng:

①.Hệ thống phanh dịch vụ:một thiết bị có tác dụng làm chậm hoặc thậm chí dừng xe.

②.Hệ thống phanh đỗ xe:một thiết bị giữ cho xe dừng lại tại chỗ.

③.Hệ thống phanh phụ:một thiết bị đảm bảo rằng xe vẫn có thể giảm tốc độ hoặc dừng lại nếu hệ thống phanh chính bị hỏng.

④ .Hệ thống phanh phụ trợ:một thiết bị được sử dụng để ổn định tốc độ của xe khi xe xuống dốc dài.

Hệ thống phanh có thể được chia thành các loại sau theo năng lượng phanh:

①.Hệ thống phanh Manpower:Hệ thống phanh sử dụng toàn bộ năng lượng phanh từ cơ thể người lái xe.

②.Hệ thống phanh trợ lực:Hệ thống phanh chỉ dựa vào năng lượng tiềm tàng dưới dạng áp suất không khí hoặc áp suất thủy lực được chuyển đổi từ công suất động cơ để phanh.

③.Hệ thống phanh servo:hệ thống phanh sử dụng cả sức người và sức mạnh của động cơ để phanh.

Hệ thống phanh cũng có thể được phân loại theo mạch khí-thủy lực:

①.Hệ thống phanh mạch đơn:Hệ thống truyền động sử dụng một mạch khí-thủy lực duy nhất. Nếu một bộ phận bị hỏng, toàn bộ hệ thống sẽ hỏng.

②.Hệ thống phanh mạch kép:Đường ống khí-thủy lực của phanh dịch vụ thuộc về hai mạch riêng biệt. Điều này đảm bảo rằng nếu một mạch bị hỏng, toàn bộ hệ thống vẫn có thể hoạt động bình thường. Kể từ ngày 1 tháng 1 năm 1988, Trung Quốc đã yêu cầu tất cả các xe ô tô phải được trang bị hệ thống phanh mạch kép.

2. Phanh

Phanh là một bộ phận lực phanh trong hệ thống phanh được sử dụng để tạo ra lực phanh để dừng chuyển động hoặc xu hướng của xe. Khi mô-men xoắn phanh của phanh được tác dụng trực tiếp vào bánh xe, thì được gọi là phanh bánh xe; khi mô-men xoắn phanh phải được phân phối đến bánh xe sau khi đi qua trục truyền động, thì được gọi là phanh trung tâm. Phanh bánh xe thường được sử dụng cho phanh truyền động và cũng được sử dụng cho phanh phụ và phanh đỗ xe; phanh trung tâm thường chỉ được sử dụng cho phanh đỗ xe và phanh phụ. Phanh dẫn động, phanh đỗ xe và phanh phụ về cơ bản sử dụng lực ma sát do các phần tử cố định và các phần tử quay tạo ra làm lực phanh, được gọi là phanh ma sát. Các loại phanh ma sát hiện đang được sử dụng trong ô tô có thể được chia thành hai loại: loại đĩa và loại tang trống.

2.1 Cái trốngBcào

Phanh tang trống sử dụng tang phanh làm phần tử quay trong cặp ma sát và bề mặt làm việc của nó là bề mặt hình trụ. Phanh tang trống có thể được chia thành phanh xi lanh bánh xe, phanh cam và phanh nêm theo cấu tạo của chúng. Phanh xi lanh bánh xe sử dụng xi lanh phanh thủy lực bánh xe làm thiết bị truyền động và sử dụng truyền động thủy lực để đưa má phanh tiếp xúc với tang phanh để tạo ra ma sát, do đó phanh. Theo nguyên lý hoạt động và mô-men xoắn phanh, có nhiều loại, bao gồm loại má phanh dẫn, loại má phanh dẫn kép, loại má phanh dẫn kép hai chiều, loại má phanh theo kép và loại tự cấp điện. Cấu trúc của phanh cam và phanh nêm về cơ bản giống với cấu trúc của phanh xi lanh bánh xe và chỉ khác ở thiết bị truyền động. Loại cam sử dụng cam phanh và loại nêm sử dụng nêm phanh.

2.2 ĐĩaBcào

Bộ phận ma sát trong cặp ma sát của phanh đĩa là một đĩa kim loại tác động lên mặt đĩa, đĩa này được gọi là đĩa phanh. So với phanh tang trống, phanh đĩa có những ưu điểm sau:

①. Hiệu suất phanh ổn định và ít bị ảnh hưởng bởi hệ số ma sát;

②. Phanh đĩa truyền nhiệt sang cả hai mặt, đĩa dễ dàng làm mát và không dễ bị biến dạng;

③. Sau thời gian dài sử dụng, độ giãn nở nhiệt của đĩa phanh theo chiều dày cực kỳ nhỏ;

④. Hiệu suất phanh giảm ít hơn sau khi ngâm trong nước;

⑤. Cấu trúc đơn giản, kích thước và trọng lượng nhỏ, bảo trì thuận tiện và điều chỉnh khe hở tự động dễ dàng.

Nhược điểm chính là hiệu suất phanh thấp. Để bù đắp cho điều này, một hệ thống servo điện thường được lắp riêng. Hiện nay, phanh đĩa được sử dụng rộng rãi trên ô tô. Phanh đĩa có thể được chia thành loại đĩa kẹp phanh và loại đĩa toàn phần theo các thành phần lắp khác nhau của chúng. So với hai loại này, loại đĩa kẹp phanh có ứng dụng rộng hơn, vì vậy tôi sẽ tập trung vào nó ở đây.

Phanh đĩa kẹp phanh bao gồm đĩa phanh và kẹp phanh. Má phanh, bao gồm khối ma sát và tấm kim loại phía sau của nó, và bộ truyền động của nó được lắp trong giá đỡ hình kẹp để tạo thành kẹp phanh. Kẹp phanh có thể được chia thành hai loại: loại đĩa kẹp cố định và loại đĩa kẹp nổi.

Nguyên lý hoạt động của phanh đĩa kẹp cố định như sau. Thân kẹp được cố định vào trục, và có một xi lanh bánh xe phanh và piston ở mỗi bên của thân kẹp. Khi phanh, dầu từ xi lanh chính đi vào hai xi lanh thủy lực giống hệt nhau trong thân kẹp thông qua cửa nạp dầu, và má phanh được piston ép vào đĩa phanh, do đó phanh bánh xe.

Nguyên lý hoạt động của phanh đĩa kẹp nổi như sau. So với phanh đĩa kẹp cố định, kẹp phanh đĩa kẹp nổi nổi và có thể di chuyển so với đĩa phanh. Nó chỉ sử dụng một xi lanh thủy lực ở bên trong đĩa phanh để dẫn động má phanh bên trong, trong khi má phanh bên ngoài được cố định vào thân kẹp và di chuyển theo trục với thân kẹp. Khi phanh, piston bên trong và đĩa ma sát di chuyển sang trái và ép vào đĩa phanh dưới lực thủy lực. Đồng thời, lực phản ứng của áp suất thủy lực đẩy thân kẹp di chuyển sang phải, do đó đĩa ma sát bên ngoài cũng bị ép vào đĩa phanh, do đó đạt được hiệu quả phanh.

3. Hệ thống phanh Servo

Hệ thống phanh servo được hình thành bằng cách thêm hệ thống servo điện vào hệ thống phanh thủy lực thủ công, tức là hệ thống phanh sử dụng cả sức người và động cơ làm năng lượng phanh. Trong trường hợp bình thường, phần lớn năng lượng phanh được cung cấp bởi hệ thống servo điện. Nếu hệ thống servo điện bị hỏng, nó có thể được cung cấp hoàn toàn bởi người lái xe. Hệ thống phanh servo có thể được chia thành các loại sau theo loại năng lượng servo:

① Loại servo chân không

② Loại servo khí nén

③ Loại servo thủy lực

Theo các chế độ hoạt động khác nhau của bộ điều khiển, nó có thể được chia thành hai loại:

①．Loại trợ lực- thiết bị điều khiển được vận hành trực tiếp thông qua cơ cấu bàn đạp phanh, lực ra của nó cũng tác động vào xi lanh tổng thủy lực.

②．Loại tăng áp- Thiết bị điều khiển được vận hành bằng áp suất thủy lực đầu ra từ cơ cấu bàn đạp phanh thông qua xi lanh chính, lực đầu ra của hệ thống servo và áp suất thủy lực của xi lanh chính cùng tác động lên xi lanh truyền động trung gian, do đó áp suất thủy lực đầu ra từ xi lanh đến xi lanh bánh xe cao hơn nhiều so với áp suất thủy lực của xi lanh chính.

Sau đây là phần giới thiệu chi tiết về hệ thống phanh servo chân không. Bộ trợ lực chân không trong hệ thống có một màng ngăn chia thành khoang trước và khoang sau. Khoang trước được kết nối với ống nạp của động cơ bằng van một chiều chân không, còn khoang sau được kết nối với không khí bên ngoài. Hai khoang được kết nối bằng một kênh. Khi động cơ đang chạy, van một chiều chân không sẽ mở và đóng, tạo ra một lượng chân không nhất định ở khoang trước và khoang sau của bộ trợ lực chân không. Nếu đạp bàn đạp phanh vào thời điểm này, bàn đạp phanh sẽ tiếp tục kích hoạt van điều khiển để đóng các kênh của khoang trước và khoang sau của buồng khí servo và mở van nạp buồng sau. Không khí đi vào khoang sau tạo ra sự chênh lệch chân không với khoang trước, tạo ra lực đẩy. Lực đẩy này tác động trực tiếp lên xi lanh chính để bù cho lực đạp thiếu.

Sơ đồ hệ thống phanh servo trợ lực chân không như sau. Khi động cơ đang chạy, dưới tác động của chân không trong ống nạp, không khí trong bình chân không được hút vào động cơ thông qua van kiểm tra chân không, do đó tạo ra và tích tụ một lượng chân không nhất định trong bình, đóng vai trò là nguồn năng lượng trong hệ thống phanh servo. Khi đạp bàn đạp phanh, áp suất thủy lực đầu ra của xi lanh phanh chính trước tiên được truyền đến xi lanh phụ, một bên được truyền đến xi lanh bánh xe phanh dưới dạng áp suất tác động phanh và bên kia được đưa vào van điều khiển dưới dạng áp suất điều khiển. Dưới sự điều khiển của áp suất thủy lực của xi lanh chính, van điều khiển cho phép buồng làm việc của buồng khí servo Zhenkang đi qua bình chân không hoặc khí quyển và đảm bảo rằng lực đầu ra của buồng khí servo có mối quan hệ chức năng tăng dần với áp suất thủy lực của xi lanh chính, lực bàn đạp phanh và hành trình bàn đạp. Lực đầu ra của buồng khí servo chân không tác động lên xi lanh phụ cùng với lực thủy lực từ xi lanh chính.

4, Hệ thống phanh trợ lực

Trong hệ thống phanh trợ lực, năng lượng dùng để phanh là năng lượng áp suất không khí do máy nén khí hoặc năng lượng thủy lực do bơm thủy lực tạo ra, và máy nén khí hoặc bơm thủy lực được dẫn động bởi động cơ xe. Do đó, có thể thấy rằng hệ thống phanh trợ lực sử dụng động cơ xe làm nguồn năng lượng phanh ban đầu duy nhất và cơ thể người lái chỉ được sử dụng làm nguồn năng lượng điều khiển, không phải là nguồn năng lượng phanh. Hệ thống phanh trợ lực nói chung có thể được chia thành ba loại sau:

①. Hệ thống phanh khí nén:Thiết bị cung cấp năng lượng và thiết bị truyền động đều là khí nén. Hầu hết các thiết bị điều khiển bao gồm các thành phần điều khiển khí nén như cơ cấu bàn đạp phanh và van phanh.

②. Hệ thống phanh khí nén:Thiết bị cung cấp năng lượng và thiết bị điều khiển giống như hệ thống phanh khí nén, thiết bị truyền động bao gồm các bộ phận khí nén và thủy lực.

③.Hệ thống phanh thủy lực toàn phần:Ngoại trừ cơ cấu bàn đạp phanh, các thiết bị cung cấp điện, điều khiển và truyền động đều là thủy lực.

5, Hệ thống điều chỉnh lực phanh

Về lý thuyết, lực phanh càng lớn thì càng dễ phanh. Tuy nhiên, nếu lực phanh lớn hơn lực bám, bánh xe sẽ dừng quay và bánh xe sẽ trượt. Nếu bánh trước bị khóa, xe sẽ mất khả năng điều khiển hướng và không thể quay; nếu bánh sau bị khóa và bánh trước lăn, xe sẽ mất khả năng ổn định hướng và khả năng chống lại lực ngang và trượt. Dựa trên tình huống trên, chúng ta cần phân phối và điều chỉnh lực phanh để tránh tình huống trên.

5.1 ABS

ABS - Hệ thống chống bó cứng phanh.Hệ thống bao gồm ba phần: cảm biến tốc độ bánh xe, bộ điều khiển điện tử và các thành phần thủy lực.

Các quy trình làm việc cụ thể như sau:

① Phanh thông thường:Van điện từ không được cấp điện, xi lanh chính và xi lanh bánh xe có thể điều khiển việc tăng giảm áp suất phanh bất cứ lúc nào.

② Giảm áp xi lanh bánh xe:Khi cảm biến tốc độ xe đưa tín hiệu khóa bánh xe vào bộ điều khiển điện tử, ABS bắt đầu hoạt động, một dòng điện lớn được đưa vào van điện từ, pít tông di chuyển lên trên, xi lanh chính và đường dẫn xi lanh bánh xe chủ động bị cắt, xi lanh bánh xe và bình chứa được kết nối, dầu phanh chảy vào bình chứa và áp suất phanh giảm. Đồng thời, động cơ truyền động khởi động bơm thủy lực, tạo áp suất dầu phanh chảy trở lại bình chứa và đưa đến xi lanh chính để chuẩn bị cho lần phanh tiếp theo.

③ Quy trình bảo dưỡng áp suất xi lanh bánh xe:Khi cảm biến tốc độ xe đưa ra tín hiệu khóa, van điện từ sẽ truyền một dòng điện giới hạn và pít-tông di chuyển đến vị trí cắt đứt mọi đường dẫn để duy trì áp suất hệ thống.

④ Áp suất của xi lanh bánh xe:Sau khi áp suất giảm, tốc độ bánh xe tăng. Lúc này, bộ điều khiển điện tử cắt dòng điện đến van điện từ, pít tông trở về vị trí thấp nhất, xi lanh chính và xi lanh bánh xe được kết nối lại, dầu phanh lại đi vào xi lanh bánh xe và áp suất phanh tăng lên.

5.2 TỔNG HỢP

EBD - Phân phối lực phanh điện tử, một hệ thống phân phối lực phanh điều khiển bằng điện. EBD thực chất là một chức năng phụ trợ của ABS. Đây là phần mềm điều khiển được thêm vào máy tính điều khiển ADAS. Hệ thống cơ học hoàn toàn giống với ABS. Đây là sự bổ sung hiệu quả cho hệ thống ABS. Nó thường được sử dụng kết hợp với ABS để nâng cao hiệu quả của ABS. Tại thời điểm phanh, EBD có thể nhanh chóng tính toán các giá trị ma sát khác nhau do độ bám dính khác nhau của bốn lốp xe, sau đó nhanh chóng điều chỉnh thiết bị phanh để phân phối lực phanh theo chương trình đã thiết lập trước đó, để đảm bảo sự ổn định và an toàn của xe. Khi bánh xe bị bó cứng trong quá trình phanh khẩn cấp, EBD đã cân bằng lực bám mặt đất hiệu quả của từng bánh xe trước ABS, có thể ngăn ngừa trượt và chuyển động sang ngang, đồng thời rút ngắn quãng đường dừng.

5.3 ASR

ASR - Điều chỉnh độ trượt gia tốc, hệ thống chống trượt của hệ thống truyền động xe. Chức năng này có thể được hiểu là sự mở rộng và bổ sung cho chức năng của hệ thống ABS. Các thành phần chính của hệ thống ASR có thể được chia sẻ với hệ thống ABS. Chức năng của hệ thống ASR là ngăn chặn xe bị trượt trong quá trình tăng tốc, đặc biệt là trên những con đường không đối xứng, ma sát thấp hoặc khi bánh xe dẫn động quay không tải trong khi vào cua. ASR bao gồm một cảm biến tốc độ bánh xe, một cảm biến vị trí bướm ga, một bộ điều chỉnh áp suất phanh, một bộ truyền động bướm ga và một bộ điều khiển điện tử. Nó có thể so sánh tốc độ bánh xe của từng bánh xe khi bánh xe dẫn động bị trượt. Nếu bộ điều khiển điện tử xác định rằng bánh xe dẫn động bị trượt, nó sẽ tự động và ngay lập tức giảm lượng khí nạp bướm ga, giảm tốc độ động cơ và do đó làm giảm công suất đầu ra. Nó cũng có thể phanh bánh xe dẫn động bị trượt để kiểm soát tốc độ trượt của bánh xe dẫn động trong phạm vi mục tiêu.

5.4 TCS

TCS - Hệ thống kiểm soát lực kéo.Hệ thống này xác định xem bánh xe dẫn động có bị trượt hay không dựa trên số vòng quay của bánh xe dẫn động và số vòng quay của bánh xe truyền động. Nếu số vòng quay lớn hơn số vòng quay của bánh xe dẫn động, hệ thống sẽ giảm tốc độ của bánh xe dẫn động. TCS rất giống với ABS ở chỗ cả hai đều sử dụng cảm biến và bộ điều khiển phanh. Khi TCS phát hiện bánh xe trượt, trước tiên nó sẽ thay đổi thời điểm đánh lửa của động cơ thông qua máy tính điều khiển động cơ, giảm mô-men xoắn đầu ra của động cơ hoặc áp dụng phanh bánh xe để ngăn bánh xe trượt. Nếu tình trạng trượt rất nghiêm trọng, hệ thống sẽ điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ. TCS sử dụng máy tính để phát hiện tốc độ của bốn bánh xe và góc lái của vô lăng. Khi xe tăng tốc, nếu phát hiện thấy chênh lệch tốc độ giữa bánh xe dẫn động và bánh xe không dẫn động quá lớn, máy tính sẽ ngay lập tức xác định rằng lực dẫn động quá lớn và gửi tín hiệu lệnh để giảm nguồn cung cấp nhiên liệu cho động cơ, giảm lực dẫn động và do đó giảm tốc độ trượt của lốp xe dẫn động. Hệ thống có thể sử dụng cảm biến góc lái để phát hiện trạng thái lái xe của xe, xác định xe đang đi thẳng hay rẽ, và thay đổi tỷ lệ trượt của từng lốp xe cho phù hợp. Tuy nhiên, hệ thống kiểm soát lực kéo cũng có nhược điểm. Khi người lái sử dụng chân ga để điều chỉnh trạng thái lái xe của xe, hệ thống sẽ can thiệp vào ý định lái xe của người lái.

5.5 TRỰC TIẾP

ESP - Chương trình ổn định điện tử.ESP thực sự có thể được coi là sự kết hợp và mở rộng các chức năng của ABS, ASR, EBD và TCS. Nó bao gồm một cảm biến lái, một cảm biến tốc độ bánh xe, một cảm biến trượt, một cảm biến gia tốc ngang và một bộ điều khiển. Bằng cách phân tích trạng thái lái của thân xe dựa trên thông tin do các cảm biến khác nhau cung cấp, sau đó nó đưa ra các hướng dẫn hiệu chỉnh cho ABS và ASR để giúp xe duy trì sự cân bằng động. ESP có thể duy trì sự ổn định tối ưu của xe trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau và đặc biệt hiệu quả trong điều kiện thiếu lái hoặc thừa lái. Nếu cảm biến ESP phát hiện xe bị thiếu lái, ESP sẽ tác dụng thêm lực phanh vào các bánh xe bên trong; nếu xe bị thừa lái, ESP sẽ tác dụng thêm lực phanh vào các bánh xe bên ngoài.