Ket noi tieu luan mon hoc chuyen de an toan on dinh o to

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MƠN KHUNG GẦM -o0o - TIỂU LUẬN MÔN HỌC CHUYÊN ĐỀ AN TỒN & ỔN ĐỊNH Ơ TƠ GVHD: GVC.ThS.NGUYỄN VĂN TOÀN SVTH: NGUYỄN NGỌC HOÀI ÂN MSSV: 10305004 TP.HCM, tháng 10 năm 2011 SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân MSSV: 10305004 ngochoaianb@gmail.com Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục MỤC LỤC HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE – ABS TRÊN TOYOTA I.TỔNG QUAN II.PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ABS THEO KIỂU ĐIỀU KHIỂN III.CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA ABS IV CẤU TRÚC HỆ THỐNG PHANH ABS V QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CỦA ABS VI SƠ ĐỒ, CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC PHẦN TỬ VÀ HỆ THỐNG KHẢO SÁT HỆ THỐNG ABS TRÊN TOYOTA LEXUS KIỂM TRA & SỬA CHỮA HỆ THỐNG THẮNG ABS VII ABS KẾT HỢP VỚI CÁC HỆ THỐNG KHÁC GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG ABS KẾT HỢP VỚI HỆ THỐNG EBD VÀ BAS HỆ THỐNG ABS CĨ KIỂM SỐT SỰ QUAY CỦA BÁNH XE CHỦ ĐỘNG (TRC) 4.HỆ THỐNG ABS CÓ TRANG BỊ VSC HỆ THỐNG PHANH ABS VỚI CHỨC NĂNG HỖ TRỢ PHANH KHẨN CẤP (BAS HAY BA) TRÊN TOYOTA ABS KẾT HỢP VỚI HỆ THỐNG TRACTION CONTROL (TRC) TRÊN TOYOTA HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH XE BẰNG ĐIỆN TỬ (ESP) TRÊN MERCEDES SVTH: Nguyễn Ngọc Hồi Ân MSSV: 10305004 ngochoaianb@gmail.com Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE - ABS I.TỔNG QUAN: Hệ thống phanh (Brake System) cấu an tồn chủ động ơtơ, dùng để giảm tốc độ hay dừng đỗ ôtô trường hợp cần thiết Nó cụm tổng thành đóng vai trị quan trọng việc điều khiển ôtô đường Chất lượng hệ thống phanh ôtô đánh giá thông qua tính hiệu phanh (thể qua tiêu quãng đường phanh, gia tốc chậm dần, thời gian phanh lực phanh), đồng thời đảm bảo tính ổn định chuyển động ôtô phanh Khi ôtô phanh gấp hay phanh loại đường có hệ số bám  thấp đường trơn, đường đóng băng, tuyết dễ xảy tượng sớm bị hãm cứng bánh xe, tức tượng bánh xe bị trượt lết đường phanh Khi đó, quãng đường phanh dài hơn, tức hiệu phanh thấp đi, đồng thời, dẫn đến tình trạng tính ổn định hướng khả điều khiển ôtô Nếu bánh xe trước sớm bị bó cứng, xe khơng thể chuyển hướng theo điều khiển tài xế; bánh sau bị bó cứng, khác hệ số bám bánh trái bánh phải với mặt đường làm cho đuôi xe bị lạng, xe bị trượt ngang Trong trường hợp xe phanh quay vòng, tượng trượt ngang bánh xe dễ dẫn đến tượng quay vòng thiếu hay quay vòng thừa làm tính ổn định xe quay vịng Để giải vấn đề nêu trên, phần lớn ô tô trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe phanh, gọi hệ thống “Anti-lock Braking System” - ABS Hệ thống chống tượng bị hãm cứng bánh xe cách điều khiển thay đổi áp suất dầu tác dụng lên cấu phanh bánh xe để ngăn không cho chúng bị hãm cứng phanh đường trơn hay phanh gấp, đảm bảo tính hiệu tính ổn định ơtơ q trình phanh Ngày nay, hệ thống ABS giữ vai trò quan trọng thiếu hệ thống phanh đại, trở thành tiêu chuẩn bắt buộc phần lớn nước giới Lịch sử phát triển: Để tránh tượng bánh xe bị hãm cứng trình phanh lái xe đường trơn, người lái xe đạp phanh cách nhịp liên tục lên bàn đạp phanh để trì lực bám, ngăn không cho bánh xe bị trượt lết đồng thời điều khiển hướng chuyển động xe Về bản, chức hệ thống phanh ABS giống hiệu quả, độ xác an tồn cao SVTH: Nguyễn Ngọc Hồi Ân MSSV: 10305004 ngochoaianb@gmail.com Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục ABS sử dụng lần máy bay thương mại vào năm 1949, chống tượng trượt khỏi đường băng máy bay hạ cánh Tuy nhiên, kết cấu ABS lúc cịn cồng kềnh, hoạt động không tin cậy không tác động đủ nhanh tình Trong trình phát triển, ABS cải tiến từ loại khí sang loại điện loại điện tử Vào thập niên 1960, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, vi mạch điện tử (microchip) đời, giúp hệ thống ABS lần lắp ôtô vào năm 1969 Sau đó, hệ thống ABS nhiều công ty sản xuất ôtô nghiên cứu đưa vào ứng dụng từ năm 1970s Công ty Toyota sử dụng lần cho xe Nhật từ năm 1971, hệ thống ABS kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau Nhưng phải đến thập niên 1980s hệ thống phát triển mạnh nhờ hệ thống điều khiển kỹ thuật số, vi xử lý (digital microprocessors/microcontrollers) thay cho hệ thống điều khiển tương tự (analog) đơn giản trước Lúc đầu hệ thống ABS lắp xe du lịch cao cấp, đắt tiền, trang bị theo yêu cầu theo thị trường Dần dần hệ thống đưa vào sử dụng rộng rãi hơn, đến ABS gần trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất loại xe tải, số xe du lịch cho phần lớn loại xe hoạt động vùng có đường băng, tuyết dễ trơn trượt Hệ thống ABS không thiết kế hệ thống phanh thủy lực, mà ứng dụng rộng rãi hệ thống phanh khí nén xe tải xe khách lớn Nhằm nâng cao tính ổn định tính an tồn xe chế độ hoạt động xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, vào đường vòng với tốc độ cao, phanh trường hợp khẩn cấp,… hệ thống ABS thiết kế kết hợp với nhiều hệ thống khác: Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống kiểm soát lực kéo - Traction control (hay ASR) làm giảm bớt công suất động phanh bánh xe để chống tượng bánh xe bị trượt lăn chỗ xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bỡi điều làm tổn hao vơ ích phần cơng suất động tính ổn định chuyển động ôtô Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake force Distribution) nhằm phân phối áp suất dầu phanh đến bánh xe phù hợp với chế độ tải trọng chế độ chạy xe Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BAS (Brake Assist System) làm tăng thêm lực phanh bánh xe để có quãng đường phanh ngắn trường hợp phanh khẩn cấp Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống ổn định ôtô điện tử (ESP), khơng có tác dụng dừng xe, mà cịn can thiệp vào q trình tăng tốc chuyển động quay vịng ơtơ, giúp nâng cao hiệu suất chuyển động ôtô trường hợp SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân MSSV: 10305004 ngochoaianb@gmail.com Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục Ngày nay, với phát triển vượt bậc hỗ trợ lớn kỹ thuật điện tử, ngành điều khiển tự động phần mềm tính tốn, lập trình cực mạnh cho phép nghiên cứu đưa vào ứng dụng phương pháp điều khiển ABS điều khiển mờ, điều khiển thơng minh, tối ưu hóa q trình điều khiển ABS Các công ty BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX công ty đầu việc nghiên cứu, cải tiến chế tạo hệ thống ABS cho ô tô II.PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ABS THEO KIỂU ĐIỀU KHIỂN ABS điều khiển theo phương pháp sau: Điều khiển theo ngưỡng trượt - Điều khiển theo ngưỡng trượt thấp (slow mode): Ví dụ: bánh xe trái phải chạy phần đường có hệ số bám khác ECU chọn thời điểm bắt đầu bị hãm cứng bánh xe có khả bám thấp, để điều khiển áp suất phanh chung cho cầu xe Lúc này, lực phanh bánh xe nhau, giá trị lực phanh cực đại bánh xe có hệ số bám thấp Bánh xe bên phần đường có hệ số bám cao nằm vùng ổn định đường đặc tính trượt lực phanh chưa đạt cực đại Vì vậy, cách cho tính ổn định cao, hiệu phanh thấp lực phanh nhỏ - Điều khiển theo ngưỡng trượt cao (high mode): ECU chọn thời điểm bánh xe có khả bám cao bị hãm cứng để điều khiển chung cho cầu xe Trước đó, bánh xe phần đường có hệ số bám thấp bị hãm cứng phanh Cách cho hiệu phanh cao tận dụng hết khả bám bánh xe, tính ổn định Điều khiển độc lập hay phụ thuộc - Trong loại điều khiển độc lập, bánh xe đạt tới ngưỡng trượt, tức bắt đầu có xu hướng bị bó cứng điều khiển riêng bánh - Trong loại điều khiển phụ thuộc, ABS điều khiển áp suất phanh chung cho hai bánh xe cầu hay xe theo tín hiệu chung, theo ngưỡng trượt thấp hay ngưỡng trượt cao Điều khiển theo kênh - Loại kênh: Hai bánh sau điều khiển chung (có ABS hệ đầu, trang bị ABS cho hai bánh sau dễ bị hãm cứng hai bánh trước phanh) - Loại kênh: Một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe trước, kênh điều khiển chung cho hai bánh xe sau Hoặc kênh điều khiển cho hai bánh chéo - Loại kênh: Hai kênh điều khiển độc lập cho hai bánh trước, kênh lại điều khiển chung cho hai bánh sau SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân MSSV: 10305004 ngochoaianb@gmail.com Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục - Loại kênh: Bốn kênh điều khiển riêng rẽ cho bánh Hiện loại ABS điều khiển theo kênh sử dụng rộng rãi Ưu nhược điểm loại thể qua phương án bố trí sau III.CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA ABS Việc bố trí sơ đồ điều khiển ABS phải thỏa mãn đồng thời hai yếu tố: - Tận dụng khả bám cực đại bánh xe với mặt đường trình phanh, nhờ làm tăng hiêu phanh tức làm giảm quãng đường phanh - Duy trì khả bám ngang vùng có giá trị đủ lớn nhờ làm tăng tính ổn định chuyển động (driving stability) ổn định quay vòng (steering stability) xe phanh (xét theo quan điểm độ trượt) Kết phân tích lý thuyết thực nghiệm cho thấy: ABS, hiệu phanh ổn định phanh phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn sơ đồ phân phối mạch điều khiển mức độ độc lập hay phụ thuộc việc điều khiển lực phanh bánh xe Sự thỏa mãn đồng thời hai tiêu hiệu phanh tính ổn định phanh xe phức tạp, tùy theo phạm vi điều kiện sử dụng mà chọn phương án điều khiển khác Phương án 1: ABS có kênh với bánh xe điều khiển độc lập ABS có cảm biến bố trí bốn bánh xe van điều khiển độc lập, sử dụng cho hệ thống phanh bố trí dạng mạch thường ( mạch dẫn động cho hai bánh xe cầu trước, mạch đẫn động cho hai bánh xe cầu sau) Với phương án này, bánh xe tự động hiệu chỉnh lực phanh cho nằm vùng có khả bám cực đại nên hiệu phanh lớn Tuy nhiên phanh đường có hệ số bám trái phải khơng moment xoay xe lớn khó trì ổn định hướng cách hiệu chỉnh tay lái Ổn định quay vòng giảm nhiều Vì với phương án cần phải bố trí thêm cảm biến gia tốc ngang để kịp thời hiệu chỉnh lực phanh bánh xe để tăng cường tính ổn định chuyển động ổn định quay vịng phanh Phương án 2: ABS có kênh điều khiển mạch phanh bố trí chéo Sử dụng cho hệ thống phanh có dạng bố trí mạch chéo (một buồng xy lanh phân bố cho bánh trước bánh sau chéo nhau) ABS có cảm biến bố trí bánh xe van điều khiển Trong trường hợp này, bánh trước điều khiển độc lập, bánh sau điều khiển chung theo ngưỡng trượt thấp, tức bánh xe có khả bám thấp định áp lực phanh chung cho cầu sau Phương án loại bỏ mơ men quay vịng cầu sau, tính ổn định tăng hiệu phanh giảm bớt Phương án 3: ABS có kênh điều khiển SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân MSSV: 10305004 ngochoaianb@gmail.com Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục Trong trường hợp bánh xe sau điều khiển theo ngưỡng trượt thấp, cịn cầu trước chủ động có hai phương án sau: - Đối với xe có chiều dài sở lớn moment quán tính trục đứng qua trọng tâm xe cao – tức có nhiều khả cản trở độ lệch hướng phanh, cần sử dụng van điều khiển chung cho cầu trước cảm biến tốc độ đặt vi sai Lực phanh hai bánh xe cầu trước điều chỉnh theo ngưỡng trượt thấp Hệ thống cho tính ổn định phanh cao hiệu phanh lại thấp - Đối với xe có chiều dài sở nhỏ moment qn tính thấp để tăng hiệu phanh mà đảm bảo tính ổn định, người ta hai bánh trước điều khiển độc lập Tuy nhiên phải sử dụng phận làm chậm gia tăng moment xoay xe Hệ thống sử dụng cảm biến tốc độ đặt bánh xe Phương án Phương án Phương án Phương án Phương án Phương án Hình: Các phương án điều khiển ABS Các phương án 4, 5, SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân MSSV: 10305004 ngochoaianb@gmail.com Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục Đều loại có hai kênh điều khiển Trong đó: - Phương án tương tự phương án Tuy nhiên cầu trước chủ động điều khiển theo mode chọn cao, tức áp suất phanh điều chỉnh theo ngưỡng bánh xe bám tốt Điều làm tăng hiệu phanh tính ổn định lại moment xoay xe lớn - Phương án 5, cầu có cảm biến đặt bánh xe chéo để điều khiển áp suất phanh chung cho cầu Cầu trước điều khiển theo ngưỡng trượt cao, cầu sau điều khiển theo ngưỡng trượt thấp - Phương án sử dụng cho loại mạch chéo Với hai cảm biến tốc độ đặt cầu sau, áp suất phanh bánh xe chéo Ngoài bánh xe cầu sau điều khiển chung theo ngưỡng trượt thấp Hệ thống tạo độ ổn định cao hiệu phanh thấp Q trình phanh quay vịng chịu ảnh hưởng việc bố trí phương án điều khiển ABS: Nếu việc điều khiển phanh tất bánh xe độc lập quay vịng lực phanh bánh xe lớn tải trọng chúng tăng lên quay vòng Điều tạo moment xoay xe cầu làm tăng tính quay vịng thiếu Nếu độ trượt cầu trước cầu sau khơng q trình phanh (do kết việc chọn ngưỡng trượt thấp hay cao cầu, phân bố tải trọng cầu phanh) tạo trượt ngang không đồng cầu Nếu cầu trước trượt ngang nhiều làm tăng tính quay vịng thiếu, ngược lại cầu sau trượt ngang nhiều làm tăng tính quay vịng thừa Một số sơ đồ bố trí thực tế Khố điện Rơle cuộn dây Đèn báo LSP & BV ABS ECU AM1 ALT Hộp cấu lái Cảm biến gia tốc Bộ chấp hành MAIN Xi-lanh bánh sau Cảm biến tốc độ Xi-lanh Bơm trợ lực lái bình chứa dầu Sơ đồ hệ thống phanh ABS điều khiển bánh sau SVTH: Nguyễn Ngọc Hồi Ân MSSV: 10305004 ngochoaianb@gmail.com Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Xi lanh Bộ chấp hành ABS Van chiều Bơm van chiều Van điện ba vị trí Cảm biến G ABS ECU Xi lanh bánh xe trước trái Xi lanh bánh xe trước phải Cảm biến tốc độ Xi lanh bánh Xi lanh bánh xe sau trái xe sau phải Sơ đồ hệ thống phanh ABS điều khiển tất bánh Sơ đồ hệ thống phanh ABS van điện vị trí SVTH: Nguyễn Ngọc Hồi Ân MSSV: 10305004 ngochoaianb@gmail.com Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Van điện ba vị trí Cảm biến tốc độ bánh xe Xi lanh bánh xe trước bên phải Van điện ba vị trí Mơ tơ bơm Xi lanh bánh xe trước bên trái Xi lanh bánh xe sau bên phải Xi lanh bánh xe sau bên trái Sơ đồ hệ thống phanh ABS van vị trí IV CẤU TRÚC HỆ THỐNG PHANH ABS Sơ đồ hệ thống phanh ABS xe SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân MSSV: 10305004 ngochoaianb@gmail.com