Biên soạn chuyên đề hệ thống phanh thủy lực trên ô tô ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ BIÊN SOẠN CHUYÊN ĐỀ HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC TRÊN Ô TÔ GVHD: ThS HUỲNH PHƯỚC SƠN SVTH: PHẠM VĂN KHÁNH PHAN QUANG PHONG SKL008016 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ôtô Biên soạn chuyên đề hệ thống phanh thủy lực ôtô GVHD: ThS Huỳnh Phước Sơn SVTH: Phạm Văn Khánh MSSV: 14145115 Phan Quang Phong MSSV: 14145194 TP.HCM, tháng 07 năm 2018 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Văn Khánh MSSV: 14145115 Phan Quang Phong MSSV: 14145194 Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Mã ngành đào tạo: 05 Hệ đào tạo: Đại học quy Mã hệ đào tạo: Khóa: 2014-2018 Lớp: 141451 Biên soạn chuyên đề hệ thống phanh thủy lực ô tô Nhiệm vụ đề tài Sản phẩm đề tài Ngày giao nhiệm vụ đề tài : 3/2018 Ngày hồn thành nhiệm vụ : 7/2018 TRƯỞNG BỘ MƠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn …………………………… PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: Phạm Văn Khánh MSSV: 14145115 Hội đồng:………… Họ tên sinh viên: Phan Quang Phong MSSV: 14145194 Hội đồng:………… Tên đề tài: Biên soạn chuyên đề hệ thống phanh thủy lực ô tô Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Họ tên GV hướng dẫn: Ths Huỳnh Phước Sơn Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên (không đánh máy) Nhận xét kết thực ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: Điểm tối đa Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm đạt 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 10 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài Tính cấp thiết đề tài Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 15 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài Sản phẩm cụ thể ĐATN Tổng điểm 10 10 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 07 năm 2018 Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn …………………………… PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: Phạm Văn Khánh MSSV: 14145115 Hội đồng………… Họ tên sinh viên: Phan Quang Phong MSSV: 14145194 Hội đồng………… Tên đề tài: Biên soạn chuyên đề hệ thống phanh thủy lực ô tô Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Họ tên GV phản biện: (Mã GV) Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: Câu hỏi: Đánh giá: Điểm tối đa Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 10 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài Tính cấp thiết đề tài Điểm đạt Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 15 Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 07 năm 2018 Giảng viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: BIÊN SOẠN CHUYÊN ĐỀ HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC TRÊN Ô TÔ Họ tên Sinh viên: Phạm Văn Khánh MSSV: 14145115 Phan Quang Phong MSSV: 14145194 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tơ Sau tiếp thu điều chỉnh theo góp ý Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện thành viên Hội đồng bảo vệ Đồ án tốt nghiệp hoàn chỉnh theo yêu cầu nội dung hình thức Chủ tịch Hội đồng: Giảng viên hướng dẫn: Giảng viên phản biện: Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 MỤC LỤC Lời cảm ơn i Danh mục từ viết tắt ii Danh mục hình iii Danh mục bảng xi Tổng quan xii Tính cần thiết xii Mục tiêu đề tài xii Nội dung nghiên cứu xii Phương pháp nghiên cứu xii Phạm vi nghiên cứu xiii CHƯƠNG 1: CẤU TẠO, HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC 1 Giới thiệu chung hệ thống phanh 1.1 Chức năng, yêu cầu 1.2 Phân loại 1.3 Giới thiệu chung loại hệ thống phanh 1.3.1 Phanh khí 1.3.2 Phanh thủy lực 1.3.3 Phanh khí nén 1.3.4 Phanh thủy khí 1.4 Dầu phanh Cấu tạo, hoạt động hệ thống phanh thủy lực 2.1 Nguyên lý hoạt động 10 2.2 Cấu tạo, hoạt động thành phần 10 2.2.1 Xilanh 11 2.2.1.1 Nguyên lý hoạt động 11 2.2.1.2 Xilanh kiểu tác dụng độc lập 11 2.2.1.3 Xilanh loại lỗ dầu 15 2.2.1.4 Van chiều cửa 17 2.2.1.5 Công tắc đèn cảnh báo mức dầu phanh 19 2.2.2 Cơ cấu phanh 20 2.2.2.1 Cơ cấu phanh trống 20 2.2.2.2 Cơ cấu phanh đĩa 26 2.2.2.3 Cơ cấu phanh đai 31 2.2.3 Trợ lực phanh 33 2.2.3.1 Trợ lực chân không 33 2.2.3.2 Trợ lực thủy lực 39 2.2.4 Van điều hòa lực phanh 43 2.2.4.1 P van (van điều hòa) 45 2.2.4.2 P & B van (van điều hòa van nhánh) 46 2.2.4.3 P van kép 48 2.2.4.4 LSP van (van điều hòa cảm nhận tải) 49 2.2.4.5 LSP & B van (van điều hòa cảm nhận tải van nhánh) 52 CHƯƠNG 2: CÁC HỆ THỐNG HỖ TRỢ PHANH 55 Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) 55 Hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD) 69 Hệ thống hổ trợ phanh khẩn cấp (BA) 73 (i) Cảm biến áp suất: Bao gồm cảm biến áp suất thủy lực điều khiển, đo áp suất bình chứa mạch dầu phanh Và cung cấp tín hiệu đầu vào cho mơ-đun điều khiển SBC (ii) Van phân phối: Ban phân phối có chức phân chia mạch thủy lực điều khiển xilanh phanh trước Van phân phối mở không cấp nguồn, đóng bàn đạp phanh nhấn (iii) Van nạp: Ban nạp đóng mở để cung cấp áp suất thủy lực đến xilanh bánh xe Van nạp hoạt động nhờ vào tín hiệu điều chế độ rộng xung làm việc với van xã (iv) Van xã: Ban xã hoạt động với van nạp để điều chỉnh áp suất bánh xe Van xã có vị trí đóng mở Van xã van nạp làm việc sử dụng chế độ giảm áp, giữ áp tăng áp hệ thống ABS (v) Van cân bằng: Khi phanh xe đường thẳng với lực kéo bánh xe Van cân mở áp suất phân phối cho bánh xe Khi xe vào cua hệ thống ESP can thiệp, van cân đóng lại phanh điều khiển độc lập Hình 2.92: Sơ đồ cấu tạo thủy lực 111 Khi đạp phanh: Khi hệ thống SBC hoạt động, áp suất thủy lực bình chứa cao áp kiểm tra, áp suất thấp công tắc bơm thủy lực ON áp suất thủy lực giữ mạch dầu phạnh van nạp bình chứa áp suất cao Hệ thống SBC sẵn sàng Khi nhấn bàn đạp phanh, chuyển động bàn đạp phanh xác định cảm biến hành trình bàn đạp phanh cơng tắc đèn phanh ON Lúc van phân phối đóng, dầu phanh giữ đường dầu phanh xilanh van phân phối Khi người lái đạp bàn đạp phanh thêm nữa, áp suất phanh tăng mạch dầu phanh điều khiển van phân phối Cùng thởi điểm đó, điều khiển điều khiển van nạp mở van xã đóng Khi đó: Hình 2.93: Khi đạp bàn đạp phanh Ở mạch phanh sau, áp suất thủy lực đến xilanh bánh xe thông qua mạch dầu phanh Tuy nhiên lực tác động vào hai bánh sau nhau, van cân mở, áp suất thủy mạch phanh sau cân hai phanh sau nhận áp suất thủy lực Khi lực tác động vào bánh sau khác nhau, van cân đóng bánh xe nhận áp suất thủy lực khác 112 Ở mạch phanh trước, đạp bàn đạp phanh van phân phối đóng Dầu phanh giữ đường dầu phanh van phân phối xilanh phanh trước Khi van nạp mở kết phanh trước tác dụng Mô-đun điều khiển kiểm tra áp suất thủy lực cách theo dõi tín hiệu từ cảm biến áp suất phanh trước Tuy nhiên lực tác dụng lên hai bánh trước nhau, van cân mở, áp suất mạch phanh cân mở mạch dầu phanh trước nhận áp suất thủy lực Khi lực tác dụng lên bánh trước khác nhau, van cân đóng bánh nhận áp suất thủy lực khác Hình 2.95: Hoạt động mạch phanh trước mạch phanh sau Khi nhả phanh: Khi người lái nhả bàn đạp phanh, áp suất xilanh giảm trước van xã mở để giảm áp suất thủy lực xilanh bánh xe Cuối van cân ngắt làm cho van mở cho phép áp suất thủy lực thoát khỏi xilanh bánh xe quay bình chứa Van phân phối mở 113 Hình 2.96: Khi nhả phanh Phanh đường thẳng Khi phanh xe đường thẳng tốc độ cao, số xe trọng lượng xe bị dịch chuyển phía trước gây tưởng khóa cứng bánh xe Để ngăn ngừa tượng xảy ra, áp suất phanh bánh sau giảm Với hệ thống phanh thông thường Ở hệ thống SBC khác biệt áp suất phanh xảy phanh trước phanh sau mà bánh xe Hình 2.97: Áp suất phanh điều khiển bánh xe 114 Khi đạp bàn đạp phanh, van phân phối y1 va y2 đóng van nạp mở, van xã đóng Áp suất bắt đầu tăng mạch phanh trước sau, đến xilanh bánh xe thực q trình phanh Sau van phân phối mạch phanh sau đóng để giới hạn áp suất phanh, van phân phối mạch phanh trước đóng lại sau để giới hạn áp suất phanh phanh trước áp suất phanh bánh sau thấp bánh trước Điều khiển van phân phối thực SBC control module Hình 2.98: Khi đạp phanh Khi nhả bàn đạp phanh, áp suất thủy lực xilanh cảm biến áp suất b1 giảm, chuyển động bàn đạp phanh xác định cảm biến bàn đạp công tắc đèn phanh Từ tín hiệu đầu vào SBC control module điều khiển van xã y7, y8, y11, y13 mở cho phép áp suất thủy lực trở bình chứa y1 y2 trở lại vị trí mở 115 Hình 2.99: Khi nhả bàn đạp phanh Phanh vào cua Phân phối áp suất phanh bánh tùy thuộc vào lúc phương tiện di chuyển đường thẳng vào cua Khi vào cua, lực ly tâm cố gắng đẩy xe văng quỹ đạo Để chống lại lực này, bánh trước phía ngồi cần nhiều lực phanh hơn, bánh sau phía cần phân phối lực phanh Áp suất khác áp dụng cho phanh khác nhau, van cân đóng lúc với van nạp mở Phân phối lực phanh bánh sau: Ở mạch phanh sau áp suất thủy lực cung cấp bơm bình chứa áp suất cao cung cấp cho van nạp mạch phanh trước dựa vào tín hiệu từ ESP control module thực tế xe đường vòng phân phối lực phanh bánh sau, lúc van xã y11 y13 đóng, van nạp y10 y12 mở y10 phân phối áp suất đến mạch phanh trái, y12 phân phối áp suất phanh lớn cho mạch phanh phải.cùng lực đó, van cân mạch phanh sau đóng van nạp vừa mở 116 Hình 2.100: Phân phối lực phanh bánh sau Phân phối mạch phanh trước: Cũng mạch phanh sau, áp suất thủy lực mạch phanh trước cung cấp bơm bình chứa áp suất cao đến van nạp phanh trước trái phải y6, y8 Theo lực phanh yêu cầu, van xã y7 y9 đóng Van cân y3 tiếp tục đóng để khơng cân áp suất mạch phanh trước trái phải Van nạp y6 y8 mở áp suất thủy lực cung cấp cho phanh trước phải tăng nhiều so với phanh trước trái Hình 2.101: Phân phối lực phanh bánh trước 117 ESP can thiệp ESP truyền tín hiệu cho SBC Van phân phối y1 y2 mở, van xã y11 van cân y4 đóng, van nạp y10 mở cho phép áp suất thủy lực tác dụng lên bánh sau trái thực trình phanh sớm ổn định xe Hình 2.102: Hoạt động ESP Chế độ phanh bình thường: Hình 2.103: Ở chế độ phanh bình thường Để đảm bảo an tồn, SBC tích hợp chức phanh bình thường Khi điều khiển ESP có lỗi, giao tiếp ESP với mô-đun điều khiển SBC thất bại SBC mặc 118 định chức phanh bình thường để giữ hoạt động hệ thống phanh, chức phanh bình thường đặt mức phân phối lực phanh bánh trước bánh sau phù hợp so với hệ thống phanh truyền thống SBC phân phối tỷ lệ khoảng 70% cầu trước 30% cầu sau Chức Soft-stop: Với chức Soft-stop, áp suất phanh điều chỉnh để giảm dần xuống km/h xe đến điểm dừng cách nhẹ nhàng Chức ngăn chặn cú sốc khó chịu bất ngờ thường xảy xe với hệ thống phanh truyền thống Công tắc Soft-stop OFF chế độ phanh khẩn cấp hoạt động Chức tự làm khô đĩa phanh: Chức tự làm khô đĩa phanh di chuyển nhanh má phanh chạm nhẹ vào đĩa phanh để loại bỏ mạng nước đĩa phanh điều kiện ẩm ướt Chức tự làm khô lăp lặp lại theo chu kỳ đặn Hệ thống tự làm khô hoạt động dựa tín hiệu từ cần gạt mưa Hình 2.104: Chế độ tự làm khô đĩa phanh Chức điền sẵn Chức điền sẵn kích hoạt người lái nhanh chóng nhả chân ga, hành động lập tưc báo hiệu cho hệ thống SBC hệ thống hiểu người lái cần dừng xe khẩn cấp SBC điêu khiển điền đầy áp suất thủy lực 119 mạch dầu trước loại bỏ khe hở đĩa phanh má phanh Từ cải thiện thời gian phản ứng phanh cách nhanh chóng Hình 2.105: Chức điền sẵn Đặc tính biến đổi bàn đạp phanh: Tính SBC đặc tính bàn đạp phanh biến đổi Với chế độ phanh bình thường, cách để tăng lực phanh tốc độ cao nhấn bàn đạp phanh mạnh nửa, điều làm tăng hành trình bàn đạp phanh Với hệ thống SBC, áp suất thủy lực áp dụng cho hệ thống phanh tăng mạch dầu phanh theo tốc độ xe Kết là, hành trình bàn đạp phanh giống nhiều lực áp dụng cho hệ thống phanh tốc độ xe tăng lên xe dừng sớm Chức khởi động trước: Để đảm bảo cho hệ thống SBC hoạt động hệ thống khởi động điện trước người lái đạp bàn đạp phanh Điều cho phép bình chứa áp suất cao sử dụng bơm thủy lực chế độ tự kiểm tra hoàn thành Chức tắt muộn: Chức tắt muộn đảm bảo bình chứa áp suất thủy lực xạc đầy hệ thống phanh hoạt động thời gian sau tắt công tắc máy Hệ thống SBC hoạt động nhờ vào điện áp cung cấp từ SAM, để đáp lại tín hệu đầu vào khác 120 Hình 2.106:Chức tắt muộn Chức giới hạn áp suất: Để đạt quãng đường phanh ngắn hệ thống SBC áp dụng áp suất thủy lực cao cho hệ thống phanh Tuy nhiên, sau xe dừng, áp lực mạch phanh giảm xuống mức vừa đủ để ngăn xe di chuyển, điều giúp giảm lực tác dụng lên thành phần hệ thống Hình 2.107: Chế độ giới hạn áp suất 121 Chức bù nhiệt: Nhiệt độ tăng sau thời gian phanh nặng kéo dài hệ thống phanh sau giai đoạn giới hạn áp suất Trong điều kiện nhiệt độ cao làm cho dầu phanh giãn nở Để bù lại, van phân phối mở nhanh để giải phóng áp suất đạt áp suất giữ theo yêu cầu Hình 2.108: Chức bù nhiệt độ 122 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu thực đồ án “ chuyên đề hệ thống phanh thủy lực ô tơ” nhóm đạt nội dung đề Do thời gian có hạn nên đề tài tập trung giải số vấn đề: Tìm hiểu, nghiên cứu hệ thống phanh thủy lực tơ hệ thống an tồn khác ô tô Biên soạn chuyên đề hệ thống phanh thủy lực ô tô 123 Tài liệu tham khảo [1] Tài liệu đạo tạo hệ thống phanh thủy lực Toyota [2] Jack Erjavec: Automative Technology [3] Charles F.Kettering, General Motor: Light and Heavy Vehicle Technology [4] Mescerdes-Benz Sensotronic brake control training manual [5] http://www.howstuffworks.com [6] http://www.google.com 124 S K L 0 ... 14145194 Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Mã ngành đào tạo: 05 Hệ đào tạo: Đại học quy Mã hệ đào tạo: Khóa: 2014-2018 Lớp: 141451 Biên soạn chuyên đề hệ thống phanh thủy lực ô tô Nhiệm vụ đề tài... cứu hệ thống phanh thủy lực tham khảo Mục tiêu đề tài: Biên soạn chuyên đề hệ thống phanh thủy lực ô tô làm nguồn tài liệu tham khảo cho sinh viên, kỹ thuật viên học tập làm việc ngành công nghệ. .. Phan Quang Phong MSSV: 14145194 Hội đồng:………… Tên đề tài: Biên soạn chuyên đề hệ thống phanh thủy lực ô tô Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Họ tên GV hướng dẫn: Ths Huỳnh Phước Sơn Ý KIẾN