Ứng dụng phần mềm để tính toán thiết kế và khảo sát hệ thống phanh abs trên ô tô toyota vios

Tên đề tài: Ứng dụng phần mềm để tính toán, thiết kế và khảo sát hệ thống phanh ABS trên ô tô Toyota Vios.. Tên đề tài: “Ứng dụng phần mềm để tính toán, thiết kế và khảo sát hệ thống pha

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN Ô TÔ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN Ô TÔ

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Lê Thanh Huy

Nguyễn Phi Luật

3 Tên đề tài: Ứng dụng phần mềm để tính toán, thiết kế và khảo sát hệ thống phanh

ABS trên ô tô Toyota Vios

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Đà Nẵng, ngày tháng năm 20….

Người hướng dẫn

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

I Thông tin chung:

Nguyễn Phi Luật

3 Tên đề tài: Ứng dụng phần mềm để tính toán, thiết kế và khảo sát hệ thống phanh

ABS trên ô tô Toyota Vios

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài:

………

………

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: ………

………

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: ………

………

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: ………

………

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ………

………

………

………

TT Các tiêu chí đánh giá tối đa Điểm đánh giá Điểm

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải quyết

các nhiệm vụ đồ án được giao 8,0

1a

- Tính cấp thiết, tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần mới so với các ĐATN trước đây);

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; giá trị ứng dụng thực tiễn;

1,0

bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu;

- Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá;

- Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đặt ra;

3,0

1c - Chất lượng sản phẩm ĐATN về nội dung báo cáo, bản vẽ,

1d

- Có kỹ năng sử dụng phần mềm ứng dụng trong vấn đề nghiên

cứu (thể hiện qua kết quả tính toán bằng phần mềm);

- Có kỹ năng sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu (thể

hiện qua các tài liệu tham khảo)

1,0

2 Kỹ năng trình bày báo cáo đồ án tốt nghiệp 2,0

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích; 1,0

3 Tổng điểm theo thang 10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: ………

………

………

………

………

………

- Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày tháng năm 20…

Người phản biện

Tên đề tài: “Ứng dụng phần mềm để tính toán, thiết kế và khảo sát hệ thống phanh ABS trên ô tô Toyota Vios”.

Sinh viên thực hiện: Lê Thanh Huy

Nguyễn Phi Luật

Hệ thống phanh ABS (Anti lock Brake System) là một trong những công nghệ bổsung cho hệ thống phanh hữu dụng nhất của ngành công nghiệp ô tô Vai trò chủ yếucủa phanh ABS là giúp tài xế duy trì khả năng kiểm soát xe trong những tình huốngphanh gấp, giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng hoàn toàn khi phanh gấp Nó gópphần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờ điều khiển quá trình phanh một cách tối

ưu Từ đó việc tìm hiểu, nghiên cứu về hệ thống phanh ABS càng có ý nghĩa thiết thựchơn

Đề tài đã đi vào tìm hiểu và nghiên cứu về hệ thống phanh ABS được sử dụngtrên xe Toyota Vios, các nguyên lý làm việc của các bộ phận đến các chi tiết chính của

hệ thống phanh ABS bao gồm: Cơ cấu phanh đĩa, dẫn động phanh thủy lực chânkhông, xi lanh chính, Xây dựng chương trình tính toán, các đồ thị đặc tính của hệthống ABS trên xe Toyota Vios Lập quy trình kiểm tra, sửa chữa hệ thống phanh ABS

từ đó có khả năng phục hồi mô hình hệ thống phanh ABS Qua việc phân tích nguyên

lý và tính toán hệ thống phanh ABS ta thấy xe có trang bị ABS đạt hiệu quả tối ưu, cónhiều ưu điểm hơn hẳn các xe không trang bị ABS như quãng đường phanh ngắn, tính

an toàn cao, xe chạy trên đường trơn trượt có thể ổn định trong khi phanh Ngoài racòn giảm mài mòn và nâng cao tuổi thọ cho lốp xe

KHOA CƠ KHÍ NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: GVC.ThS Nguyễn Lê Châu Thành

1 Tên đề tài

Ứng dụng phần mềm để tính toán, thiết kế và khảo sát hệ thống phanh ABS trên ô tô Toyota Vios.

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu

- Tài liệu về xe Toyota Vios;

- Tài liệu về hệ thống phanh ABS trên ô tô;

- Tài liệu kết cấu ô tô

3 Nội dung chính của đồ án

- Tổng quan về hệ thống phanh, phần mềm tính toán, phần mềm thiết kế;

- Hệ thống phanh trên xe Toyota Vios;

- Tính toán và kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe Toyota Vios bằng phần mềm;

- Sử dụng phần mềm để thiết kế các chi tiết chính của hệ thống phanh ABS;

- Các hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống phanh Toyota Vios

4 Các sản phẩm dự kiến

- Nội dung trình bày tổng quan về hệ thống phanh, phần mềm tính toán, phần

mềm thiết kế;

- Chương trình tính toán hệ thống phanh trên xe Toyota Vios bằng phần mềm;

- Bản vẽ thiết kế các chi tiết chính hệ thống phanh ABS bằng phần mềm;

- Bản báo cáo đề tài tốt nghiệp đúng quy định

Ngày nay tại Việt Nam, ngành ô tô đang trên đà phát triển và ngày càng khẳngđịnh vị trí của mình trong sự phát triền của nền công nghiệp Việt Nam Vì thế mà ngàycàng có nhiều trường đại học, cao đẳng cũng như trung học đưa ngành công nghệ ô tô

trong những trường có ngành công nghệ ô tô phát triển mạnh tại nước ta

Ngành công nghệ ô tô là một trong những ngành ứng dụng rất nhiều hệ thốnghiện đại nhằm đáp ứng được các nhu cầu đòi hỏi sự an toàn, tiện nghi và khả năng pháthuy tối đa công suất động cơ, tốc độ xe của người sử dụng Nên các nhà chế tạo đãkhông

ngừng cải tiến và hoàn thiện các bộ phận trên xe Đối với những xe có tốc độ cao, khiđang 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 trơntrượt, nếu đối với phanh thường thì sẽ bị trượt lết ở các bánh xe, làm xe bị mất ổn địnhlái và mất đi hiệu quả phanh dễ dẫn đến tai nạn Vì vậy, các nhà sản xuất và chế tạoôtô đã sử dụng hệ thống phanh ABS(Anti-lock Braking System) để trang bị cho các xeđời mới, với mục đích là để khắc phục được những tình trạng đó, nhằm đảm bảo antoàn tuyệt đối cho tài xế củng như hành khách trên xe Hệ thống được sử dụng rộng rãitrên hầu hết các loại xe của các hãng nổi tiếng Nó có một tầm quan trọng rất lớn trongviệc phanh xe và ABS trở thành tiêu chuẩn của các xe khi xuất xưởng Do tình hìnhdịch bệnh diễn biến phức tạp nên nhóm chúng em đã ứng dụng các phần mềm để tínhtoán, thiết kế hệ thống phanh ABS trên máy tính Góp phần giúp các giảng viên tạikhoa Cơ khí có thêm tài liệu giảng dạy

Trong quá trình hoàn thành đồ án của nhóm em với nhiều nỗ lực của nhóm cốgắng học tập, nhưng kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế, vì vậy trong quátrình làm đồ án sẽ không thể tránh những thiếu sót Nhóm em rất mong được các thầy

bộ môn Cơ khí Ô tô góp ý và chỉ bảo để kiến thức của nhóm em được hoàn thiện hơn.Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn ThS Nguyễn Lê Châu Thành,cùng các thầy cô giáo Khoa Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại học ĐàNẵng đã tận tình dạy dỗ và giúp đỡ hướng dẫn nhóm em hoàn thành tốt đồ án tốtnghiệp này

Đà Nẵng, ngày 22 tháng 02 năm 2022

Nguyễn Phi Luật

Kính gửi: Các thầy trong ban hội đồng xét duyệt Đồ án tốt nghiệp chuyên ngànhCông nghệ Kỹ thuật Ô tô, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại học

Đà Nẵng

Nguyễn Phi Luật Sinh viên lớp: 18DL3

18DL1Dưới sự hướng dẫn của thầy giáo ThS Nguyễn Lê Châu Thành cùng với quátrình tìm hiểu tài liệu của nhóm, nay nhóm em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề

trên ô tô Toyota Vios”

Nhóm em xin cam đoan trước hội đồng bản đồ án này là sản phẩm của nhóm với

sự tìm hiểu tài liệu dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn để hoàn thành

Nhóm em xin chịu mọi trách nhiệm về những gì mình viết trong bản đồ án trướchội đồng nhà trường

Sinh viên thực hiện {Chữ ký, họ và tên sinh viên}

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

TÓM TẮT iv

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v

LỜI NÓI ĐẦU vi

CAM ĐOAN vii

MỤC LỤC viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ xi

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xiii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Mục đích, ý nghĩa của đề tài 3

1.2 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh trên ô tô 3

1.2.1 Công dụng 3

1.2.2 Phân loại 4

1.2.3 Yêu cầu 5

1.3 Giới thiệu ô tô Toyota Vios 5

1.4 Giới thiệu các phần mềm, ứng dụng hỗ trợ 7

1.4.1 Sử dụng phần mềm Mathcad 7

1.4.2 Sử dụng phần mềm Autocad 7

1.4.3 Sử dụng phần mềm Solidwork 7

Chương 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH ABS

9

2.1 Mô hình hệ thống phanh ABS 9

2.1.1 Sơ đồ hệ thống 9

2.1.2 Sơ đồ mạch điện 10

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS 11

2.2.1 Cấu tạo chung 11

2.2.2 Nguyên lý hoạt động 12

2.2.3 Ưu nhược điểm của hệ thống phanh ABS 15

2.2.4 Kết cấu của hệ thống phanh ABS 16

2.2.7 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh 20

2.2.8 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ bánh xe 24

Chương 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH ABS

25

3.1 Cơ sở tính toán 25

3.2 Tính toán hệ thống phanh 27

3.2.1 Xác định tọa độ trong tâm 27

3.2.2 Xác định mô men bám của bánh xe với mặt đường 29

3.3 Mô men phanh sinh ra đối với cầu trước 33

3.3.1 Giai đoạn tăng áp suất 33

3.3.2 Giai đoạn giảm áp suất 33

3.3.3 Giai đoạn giữ áp suất 33

3.3.4 Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo 34

3.3.5 Đồ thị sự thay đổi của các thông số khi phanh có ABS đối với cầu trước

34

3.4 Mô men phanh sinh ra đối với cầu sau 34

3.4.1 Giai đoạn tăng áp suất 34

3.4.2 Giai đoạn giảm áp suất 35

3.4.3 Giai đoạn giữ áp suất 35

3.4.4 Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo 35

3.4.5 Đồ thị sự thay đổi của các thông số khi phanh có ABS đối với cầu sau

35

3.5 Tính toán các chỉ tiêu phanh 36

3.5.1 Gia tốc chậm dần khi phanh 36

3.5.2 Thời gian phanh 37

3.5.3 Quãng đường phanh 37

Chương 4: NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 39

4.1 Những hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục 39

4.1.1 Quy trình kiểm tra hư hỏng 39

4.1.2 Những hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục 41

4.1.5 Kiểm tra mức dầu phanh 46

4.1.6 Kiểm tra má phanh mòn 46

4.1.7 Xả khí khỏi hệ thống 47

4.2 Chẩn đoán hệ thống phanh ABS 47

KẾT LUẬN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

Bảng 1.1 Phân loại 4

Bảng 3.1 Thông số cơ bản của xe 25

Bảng 3.2 Quan hệ giữa hệ số bám dọc φx và độ trượt λx và độ trượt λ 30

Bảng 3.3 Quan hệ giữa mô men bám Mφx và độ trượt λ và độ trượt λ 30

Bảng 3.4 Quan hệ giữa mô men phanh trước với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất 33

Bảng 3.3.5 Quan hệ giữa mô men phanh trước với độ trượt λ ở giai đoạn giảm áp suất 33

Bảng 3.3.6 Quan hệ giữa mô men phanh trước với độ trượt λ ở giai đoạn giữ áp suất 33 Bảng 3.7 Quan hệ giữa mô men phanh trước với độ trượt λ ở giai đoạn 34

Bảng 3.8 Quan hệ giữa mô men phanh sau với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất 34

Bảng 3.9 Quan hệ giữa mô men phanh sau với độ trượt λ ở giai đoạn giảm áp suất 35

Bảng 3.10 Quan hệ giữa mô men phanh sau với độ trượt λ ở giai đoạn giữ áp suất 35

Bảng 3.11 Quan hệ giữa mô men phanh sau với độ trượt λ ở giai đoạn 35

Bảng 4.1 Những hiện tượng hư hỏng, nguyên nhân và cách khắc phục 41

Bảng 4.2 Mã chẩn đoán 48

Bảng 4.3 Mã chẩn đoán 51

Hình 1.1 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh trên ô tô Toyota Vios 6

Hình 1.2 Tính toán bằng phần mềm Mathcad 7

Hình 1.3 Giao diện chính của phần mềm Autocad 7

Hình 2.1 Mô hình hệ thống ABS 9

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống ABS 9

Hình 2.3 Sơ đồ mạch điện hệ thống ABS 10

Hình 2.4 Sơ đồ khối điều khiển ABS với các tín hiệu đầu vào, đầu ra 11

Hình 2.5 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ABS 12

Hình 2.6 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ABS chế độ giảm áp 13

Hình 2.7 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ABS chế độ giữ áp 14

Hình 2.8 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ABS chế độ tăng áp 15

Hình 2.9 Bộ trợ lực chân không 16

Hình 2.10 Bầu trợ lực chân không và xi lanh chính 17

Hình 2.11 Xi lanh chính 18

Hình 2.12 Kích thước xi lanh chính 19

Hình 2.13 Cơ cấu phanh trước 21

Hình 2.14 Kích thước cụm phanh trước 22

Hình 2.15 Cơ cấu phanh sau 23

Hình 2.16 Cảm biến tốc độ bánh xe 24

Hình 3.1 Tuyến hình của ô tô Toyota vios 26

Hình 3.2 Sơ đồ tác dụng lực lên ô tô Toyota Vios khi phanh 26

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men bám Mφx và độ trượt λ và độ trượt λ 30

Hình 3.4 Sơ đồ tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát 31

Hình 3.5 Giản đồ phanh 36

Hình 4.1 Kiểm tra bị lệch phanh 39

Hình 4.2 Kiểm tra bị bó phanh 39

Hình 4.3 Kiểm tra khi chân phanh hẫng hoặc thấp 40

Hình 4.4 Kiểm tra tiếng ồn từ hệ thống phanh 40

Hình 4.5 Kiểm tra phanh đạp mạnh nhưng không hiệu quả 41

KÝ HIỆU:

1 Pφx và độ trượt λ1: Lực bám của mỗi bánh xe ở cầu trước

2 Pφx và độ trượt λ2: Lực bám của mỗi bánh xe ở cầu sau

3 Mφx và độ trượt λ1: Mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước

4 Mφx và độ trượt λ2: Mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu sau

CHỮ VIẾT TẮT:

1 ABS (Anti lock Brake System): Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh

2 EBD (Electronic Brake force Distribution): Hệ thống phân phối lực phanh

3 BA (Brake Assist): Hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp

4 ECU (Electronic Control Unit): Bộ điều khiển điện tử trung tâm

- Tìm hiểu tổng quan hệ thống phanh trên xe Toyota Vios.

- Tính toán hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios

- Ứng dụng phần mềm để thiết kế 1 số chi tiết chính trong hệ thống phanh ABS

3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

- Nội dung nghiên cứu: “Ứng dụng phần mềm để tính toán, thiết kế và khảo sát hệthống phanh ABS trên ô tô Toyota Vios”.

* Đối tượng nghiên cứu:

- Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS trên xeToyota Vios

- Tính toán hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios

- Xây dựng đồ thị đặc tính của hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios

- Lập quy trình kiểm tra sửa chữa hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu từ các nguồn tài liệu như sách, giáo trình, các bài giảng, các bản vẽ,

sách tạp chí, nguồn tài liệu từ internet, tài liệu đào tạo của hãng Toyota

- Nghiên cứu thực tiễn

- Tham khảo ý kiến của giảng viên

5 Bố cục đồ án

Bao gồm 4 chương:

- Chương 1: Tổng quan

- Chương 2: Nguyên lý hoạt động và kết cấu hệ thống phanh ABS

- Chương 3: Ứng dụng phần mềm để tính toán hệ thống phanh ABS

- Chương 4: Những hư hỏng thường gặp và biện phám khắc phục

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Mục đích, ý nghĩa của đề tài

Hiện nay ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và vậnchuyển hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành phương tiệngiao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển Ở nước ta, số người sử dụng ô

tô ngày càng nhiều cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ ô tô lưu thông trênđường ngày càng cao dẫn đến tai nạn giao thông ngày càng nhiều Do đó để đảm bảotính an toàn vấn đề tai nạn giao thông là một trong những hướng giải quyết cần thiếtnhất, luôn được quan tâm của các nhà thiết kế và chế tạo ô tô mà hệ thống phanh đóngvai trò rất quan trọng

Phanh sử dụng ABS là một trong hai công nghệ bổ sung cho hệ thống phanh hữudụng nhất của ngành công nghiệp ô tô thời gian gần đây Vai trò chủ yếu của ABS làgiúp tài xế duy trì khả năng kiểm soát xe trong những tình huống phanh gấp

Cũng vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn vềthiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ

Ðối với sinh viên ngành cơ khí việc khảo sát, nghiên cứu về hệ thống phanh càng

tính toán, thiết kế và khảo sát hệ thống phanh ABS trên ô tô Toyota Vios” Ðể giảiquyết vấn đề này thì trước hết ta cần phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, kết cấu cácchi tiết, bộ phận trong hệ thống phanh Từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệthống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định hướng và tính dẫn hướngkhi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động vàtăng hiệu quả chuyển động của ô tô

Hệ thống phanh xe TOYOTA VIOS là hệ thống phanh dẫn động thủy lực sửdụng ABS, hiện nay đang sử dụng rộng rãi cho các đời xe hiện nay

1.2 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh trên ô tô

1.2.1 Công dụng

- Giảm tốc độ của ô tô đến khi dừng hẳn hoặc đến 1 tốc độ cần thiết nào đó

- Ngoài ra, hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ trêncác mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang

- Đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở mọi chế độ làm việc, nâng cao năng suất

1.2.2 Phân loại

Căn cứ vào nguồn cung cấp năng lượng cho hệ thống phanh, người ta có thểphân loại hệ thống chống hãm bó cứng bánh xe khi phanh thành hai loại:

- Nguồn năng lượng là một mô tơ riêng

- Nguồn năng lượng là một bơm trợ lực lái

Căn cứ vào điều khiển dẫn động cơ cấu phanh người ta phanh thành hai loại:

- Kiểu điều khiển hai bánh xe sau

- Kiểu điều khiển tất cả các bánh xe

Bảng 1.1 Phân loại

Nguồn Van điện ( số lượng)

Van khác ( số lượng) Mạch dầu (1) + ECU

ABS (2) +

Bánh chủ động

P/

S

Van điện 2 vị trí (1) với

các van điều khiển thay

đổi

trên FR

Van điện 2 vị trí ( 3 chính

2 phụ) cới các van điều

khiển thay đổi

dùng phổ biến cho xe Toyota FF- động cơ đặt phía trước, bán trước chủ động)

1.2.3 Yêu cầu

* Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đònđiều khiển phải nhỏ

- Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên trong thời gian không hạn chế

- Làm việc bền vững tin cậy

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợpnguy hiểm

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàncho hành khách và hàng hóa

- Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khiquay vòng

- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện

sử dụng

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

1.3 Giới thiệu ô tô Toyota Vios

* Đặc điểm của ô tô Vios:

- Đèn pha có thể tự điều chỉnh góc chiếu

- Bộ phận gạt mưa tự động

- Hệ thống chiếu sáng khi lên xuống xe tự động hoạt động thông qua công tắccảm chìa khóa, đèn trần và tự động mở dòng

- Điều hoà nhiệt độ kiểu nút bấm

- Ghế trước (trượt, ngã, điều chỉnh độ cao) điều chỉnh bằng điện

- Ghế sau điều chỉnh bằng điện

- Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) giúp ngăn tình trạng bánh xe bị bó cứngkhi phanh gấp hay lúc đi trên đường trơn, giúp xe điều khiển dễ dàng và ổn định Bộphận phân bố lực phanh điện tử (EBD) giúp phân bố lực phanh chính xác cho từngbánh xe, tăng thêm hiệu quả ABS

- Hệ thống hỗ trợ khi phanh gấp (BA) sẽ tự động tăng thêm lực phanh trongtrường hợp khẩn cấp

- Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh đĩa

- Dẫn động phanh: Dẫn động phanh thuỷ lực có trợ lực chân không

Hình 1.1 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh trên ô tô Toyota Vios.

1 Đĩa phanh; 2 Vòng răng; 3 Xi lanh chính; 4 Bầu trợ lực; 5 Công tắc; 6,12 Các cảm biến; 7 Dòng phanh 1; 8 Bộ thủy lực + ECU; 9 Đèn báo ABS;

10 Đèn báo phanh; 11 Dòng phanh 2

Hệ thống này gồm nhiều bộ phận hợp thành, nó cung cấp thông tin đến ECU Những bộ phận này là:

- Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ góc của bánh xe và truyền tín hiệu về tốc độcho khối điều khiển điện tử

- Khối thủy lực để kiểm tra và điều chỉnh áp suất phanh

- Rơ le để kiểm tra hoạt động của bơm và van điện từ

- Khối điều khiển điện tử (ABS ECU), nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe,

xử lý và phát tín hiệu điều khiển khối thủy lực để tăng hoặc giảm áp suất phanh, đảmbảo cho các bánh xe không bị hãm cứng

- Đèn báo ABS báo cho người phanh tình trạng của hệ thống

Ngoài ra chúng tôi còn sử dụng các phần mềm cơ bản khác như: World, excel,Powerpoint,

Chương 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ KẾT CẤU HỆ THỐNG

2.1.2 Sơ đồ mạch điện

Hình 2.6 Sơ đồ mạch điện hệ thống ABS

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS

2.2.1 Cấu tạo chung

2.2.1.1 Bộ điều khiển ABS-ECU

ECU đánh giá mức trượt giữa các bánh xe và mặt đường từ sự thay đổi tốc độquay của bánh xe trong khi phanh và điều khiển các van điện từ của bộ chấp hành củaphanh theo 3 chế độ: Giảm áp suất, giữ áp suất và tăng áp suất để điều khiển tối ưu tốc

độ của các bánh xe

ECU liên tục nhận được các tốc độ của bánh xe từ 4 cảm biến tốc độ và ước tínhtốc độ của xe bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc của mỗi bánh xe Khi đạp bànđạp phanh, áp suất thuỷ lực trong mỗi xi lanh ở bánh xe bắt đầu tăng lên và tốc độ củabánh xe bắt đầu giảm xuống Nếu bất kỳ bánh xe nào dường như sắp bị bó cứng, ECU

sẽ giảm áp suất thủy lực trong xi lanh của bánh xe đó

Nếu ECU điều khiển trượt phát hiện sự cố trong hệ tín hiệu hoặc trong rơ le,dòng điện chạy đến bộ chấp hành từ ECU sẽ bị ngắt Do đó, hệ thống phanh vẫn hoạtđộng mặt dù ABS không hoạt động, nhờ vậy đảm bảo được các chức năng phanh bìnhthường

Hình 2.7 Sơ đồ khối điều khiển ABS với các tín hiệu đầu vào, đầu ra

Bộ điềukhiểnABS-ECU

Chế độ dự phòngChế độ tự chuẩn đoán

2.2.2 Nguyên lý hoạt động

2.2.2.1 Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động)

ABS không hoạt động trong quá trình phanh bình thường và ECU không gửidòng

điện đến cuộn dây của van Do đó, van 3 vị trí bị ấn xuống bởi lò xo hồi vị và cửa

“A” vẫn mở trong khi cửa “B” vẫn đóng

Khi đạp phanh, áp suất dầu trong xi lanh phanh chính tăng, dầu phanh chảy từcửa “A” đến cửa “C” trong van điện 3 vị trí tới xi lanh bánh xe Dầu phanh không vàođược bơm bởi van 1 chiều số 1 gắn trong mạch bơm

Khi nhả phanh, dầu phanh hồi từ xi lanh bánh xe về xi lanh chính qua cửa “C”đến cửa “A” và van 1 chiều số 3 trong van điện 3 vị trí

Hình 2.8 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ABS

1 Xi lanh chính; 2 Đường ống dẫn dầu; 3 Van 1 chiều số 3; 4 Cửa “C”;

5 Cơ cấu phanh; 6 Cảm biến tốc độ; 7 Rotor; 8 Cửa “B”; 9 Cuộn dây;

10 Lò xo; 11 Cửa “A”; 12 Van 1 chiều số 1; 13 Bơm; 14 Van 1 chiều số 2;

15 ECU; 16 Ắc quy; 17 Bình dầu

2.2.2.2 Khi phanh gấp (ABS hoạt động)

Nếu có bất kỳ bánh xe nào gần bị bó cứng khi phanh gấp, bộ chấp hành ABSđiều khiển áp suất dầu phanh tác dụng lên xi lanh bánh xe đó theo tín hiệu từ ECU Vìvậy bánh xe không bị bó cứng

a Chế độ “giảm áp”

Khi một bánh xe gần như bị bó cứng, ECU gửi dòng điện (5A) đến cuộn dây củavan điện, làm sinh ra một lực từ mạnh Van 3 vị trí chuyển động lên phía trên, cửa “A”đóng khi cửa “B” mở Kết quả là dầu từ xi lanh bánh xe qua cửa “C” tới cửa “B” trongvan điện 3 vị trí và chảy về bình dầu Cùng lúc đó, mô tơ bơm hoạt động nhờ tín hiệuECU, dầu phanh được hồi trả về xi lanh phanh chính từ bình chứa Mặt khác cửa “A”đóng ngăn không cho dầu phanh từ xi lanh chính vào van điện 3 vị trí và van 1 chiều

số 1 và số 3 Kết quả là, áp suất dầu trong xi lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh

xe bị bó cứng Mức độ giảm áp suất dầu được điều chỉnh bằng cách lặp lại các chế độ

“Giảm áp” và “Giữ”

Hình 2.9 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ABS chế độ giảm áp

1 Xi lanh chính; 2 Đường ống dẫn dầu; 3 Van 1 chiều số 3; 4 Cửa “C”;

5 Cơ cấu phanh; 6 Cảm biến tốc độ; 7 Rotor; 8 Cửa “B”; 9 Cuộn dây;

10 Lò xo; 11 Cửa “A”; 12 Van 1 chiều số 1; 13 Bơm; 14 Van 1 chiều số 2;

15 ECU; 16 Ắc quy; 17 Bình dầu

b Chế độ “giữ”

Khi áp suất bên trong xi lanh bánh xe giảm hay tăng, cảm biến tốc độ gửi tín hiệubáo rằng tốc độ đạt đến giá trị mong muốn, ECU cấp dòng điện (2A) đến cuộn dây củavan điện để giữ áp suất trong xi lanh bánh xe không đổi

Khi dòng điện cấp cho cuộn dây của van bị giảm từ 5A (ở chế độ giảm áp) xuốngcòn 2A (ở chế độ giữ), lực điện từ sinh ra ở cuộn dây cũng giảm Van điện 3 vị trí dịchxuống giữa nhờ lực của lò xo hồi vị làm đóng cửa “B”

Hình 2.10 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ABS chế độ giữ áp

1 Xi lanh chính; 2 Đường ống dẫn dầu; 3 Van 1 chiều số 3; 4 Cửa “C”;

5 Cơ cấu phanh; 6 Cảm biến tốc độ; 7 Rotor; 8 Cửa “B”; 9 Cuộn dây;

10 Lò xo; 11 Cửa “A”; 12 Van 1 chiều số 1; 13 Bơm; 14 Van 1 chiều số 2;

15 ECU; 16 Ắc quy; 17 Bình dầu

c Chế độ “tăng áp”

Khi cần tăng áp suất trong xi lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, ECU ngắt dòngđiện cấp cho cuộn dây van điện Vì vậy cửa “A” của van điện 3 vị trí mở, và cửa “B”

vị trí đến xi lanh bánh xe Mức độ tăng áp suất dầu được điều khiển nhờ lặp lại các chế

độ “Tăng áp” và “Giữ”

Hình 2.11 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ABS chế độ tăng áp

1 Xi lanh chính; 2 Đường ống dẫn dầu; 3 Van 1 chiều số 3; 4 Cửa “C”;

5 Cơ cấu phanh; 6 Cảm biến tốc độ; 7 Rotor; 8 Cửa “B”; 9 Cuộn dây;

10 Lò xo; 11 Cửa “A”; 12 Van 1 chiều số 1; 13 Bơm; 14 Van 1 chiều số 2;

15 ECU; 16 Ắc quy; 17 Bình dầu

2.2.3 Ưu nhược điểm của hệ thống phanh ABS

a) Ưu điểm

- Quãng đường phanh ngắn

- Có tính an toàn cao, ổn định lái, ổn định hướng

- Xe chạy trên đường trơn trượt có thể ổn định trong khi phanh

b) Nhược điểm

- Kết cấu phức tạp, khó bảo quản, sửa chữa, lắp ráp

- Các bộ phận thay thế phải đúng loại theo nhà chế tạo

- Đòi hỏi người thợ phải có tay nghề cao, kinh nghiệm

2.2.4 Kết cấu của hệ thống phanh ABS

2.2.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ trợ lực chân không

2.2.5.1 Công dụng

Bộ trợ lực chân không là bộ phận rất quan trọng, giúp người lái giảm lực đạp lênbàn đạp mà hiệu quả phanh vẫn cao Trong bầu trợ lực có các màng và van dùng đểđiều khiển sự làm việc của hệ thống trợ lực và đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lựcphanh Nguồn chân không được lấy ở ống nạp của động cơ

2.2.5.2 Cấu tạo

Bộ trợ lực chân không là bộ phận rất quan trọng, giúp người lái giảm lực đạp lênbàn đạp mà hiệu quả phanh vẫn cao Trong bầu trợ lực có các piston và van dùng đểđiều khiển sự làm việc của hệ thống trợ lực và đảm bảo sự tỉ lệ giữa lực đạp và lựcphanh

Hình 2.12 Bộ trợ lực chân không

1 Cần điều khiển; 2 Chụp bụi; 3 Lò xo hồi vị; 4 Van không khí;

5 Van chân không; 6 Đệm tỷ lệ; 7 Vỏ bầu trợ lực; 8 Lỗ thông với đường ống

13 Van điều khiển; 14 Phần tử lọc

Hình 2.13 Bầu trợ lực chân không và xi lanh chính2.2.5.3 Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực chân không

Bầu trợ lực chân không có ba khoang A, B, C Khoang A và B được phân cáchbởi

piston 11 (hoặc màng) Van chân không 5 làm nhiệm vụ: Nối thông hai khoang

A và B khi nhả phanh và cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh Van không khí 4làm nhiệm vụ: Cắt đường thông của khoang A với khoang C (khí quyển) khi nhảphanh và mở đường thông của khoang A với khoang C khi đạp phanh Vòng cao su 6

là cơ cấu tỷ lệ: Làm nhiệm vụ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh

Khoang B của bộ trợ lực luôn luôn được nối với đường ống nạp của động cơ quavan một chiều, vì thế thường xuyên có áp suất chân không

Khoang C luôn luôn được thông với áp suất khí trời

Khi phanh: Người lái tác dụng lên bàn đạp đẩy cần 1 dịch chuyển sang trái làmvan điều khiển 13 tỳ lên đế của van chân không 5 đóng lại cắt đường thông hai khoang

A và B, còn van không khí 4 mở ra đường thông của khoang C và khoang A cho khôngkhí qua phần tử lọc 14 đi vào khoang A Ðộ chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B

sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (màng) làm cho piston màng 11 dịch chuyểnsang trái, qua cần đẩy 10 tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các

piston trong xi lanh chính, ép dầu theo các ống dẫn (dòng 1 và 2) đi đến các xi lanh bánh

xe để thực hiện quá trình phanh

Khi nhả phanh: Van chân không 5 mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang Bqua van này và hai khoang này có cùng áp suất chân không

2.2.6 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cụm xi lanh chính

2.2.6.1 Công dụng

Xi lanh chính dùng trên ô tô Vios là loại xi lanh chính kép Nó đảm bảo sao chonếu một nhánh bị hỏng thì nhánh kia vẫn hoạt động để tạo một lực phanh tối thiểu,nâng cao tính an toàn khi chuyển động Đó là một trong những thiết bị an toàn quantrọng nhất của ô tô Xi lanh chính có nhiệm vụ sinh ra áp suất cần thiết trong hệ thống

và đảm bảo lượng dầu cung cấp cho toàn bộ hệ thống phanh

2.2.6.2 Cấu tạo

Thông số kỹ thuật của xi lanh chính:

Ðường kính xi lanh chính: dc = 23,8 (mm)

Xi lanh chính được đúc bằng gang, bề mặt làm việc được mài bóng

Piston xi lanh chính được làm bằng hợp kim nhôm

Hình 2.14 Xi lanh chính

1 Lò xo; 2 Lỗ bù dầu; 3 Piston số 2; 4 Cuppen; 5 Bình chứa dầu;

6 Piston số 1; 7 Vòng chặn; 8 Chốt chặn; 9 Lò xo; 10 Đường dầu ra;

11 Đường dầu ra

Hình 2.15 Kích thước xi lanh chính2.2.6.3 Nguyên lý làm việc

Khi phanh, người lái đạp bàn đạp phanh, dưới tác dụng của cần đẩy, đẩy pistonvới

cuppen di chuyển vào phía trong che kín lỗ thông (lỗ bù, lỗ nạp) làm dầu trong xilanh chính sinh ra một áp suất đẩy dầu đi theo đường ống dẫn tới xi lanh bánh xe.Khi nhả phanh, các chi tiết trở về vị trí ban đầu dưới tác dụng của các lò xohồi vị

Nếu khi nhả phanh đột ngột, do piston lùi lại rất nhanh thì phía trước pistonsinh ra độ chân không, do dầu từ dòng dẫn động không kịp điền đầy, dưới tác dụngcủa độ chân không, dầu từ khoang trống sau piston đi qua các lỗ nhỏ ở đáy piston

và uốn cong mép cao su vào khoang trống phía trước piston điền đầy khoảng trống

đó và loại trừ không khí lọt vào hệ thống phanh

* Quá trình này được thể hiện qua hai trạng thái làm việc:

- Làm việc bình thường

- Làm việc không bình thường

a Khi hoạt động bình thường

Khi không đạp phanh: Cuppen của piston số 1 và số 2 nằm giữa cửa vào và cửa

bù làm cho xi lanh và bình dầu thông nhau Piston số 2 bị lực của lò xo hồi vị số 2 đẩysang phải, nhưng không chuyển động hơn nữa do có rãnh chặn

Khi đạp phanh: Piston số 1 dịch chuyển sang trái, cuppen của nó bịt kín cửa bùnhư vậy bịt đường thông giữa xi lanh và bình chứa Nếu piston bị đẩy tiếp nó làm tăng

áp suất dầu trong xi lanh, áp suất này sẽ tác dụng lên xi lanh bánh sau Do cũng có một

áp suất dầu như thế tác dụng lên piston số 2, piston số 2 cũng hoạt động giống hệt nhưpiston số 1 và tác dụng lên các xi lanh bánh xe trước

Khi nhả bàn đạp phanh: Các piston bị áp suất dầu và lực lò xo hồi vị đẩy về vị tríban đầu Tuy nhiên do dầu không chảy từ xi lanh bánh xe về ngay lập tức, nên áp suấttrong xi lanh chính giảm nhanh trong một thời gian ngắn (tạo thành độ chân không).Kết quả là dầu trong bình chứa sẽ chảy vào xi lanh qua cửa nạp, qua rất nhiều khe trênđỉnh piston và qua chu vi của cuppen Sau khi piston trở về vị trí ban đầu thì dầu từ xilanh bánh xe từ từ trở về bình chứa qua xi lanh chính và các cửa bù Các cửa bù cũngđiều hòa sự thay đổi thể tích dầu trong xi lanh do nhiệt độ thay đổi Vì vậy nó tránhcho áp suất dầu không bị tăng trong xi lanh khi không đạp phanh

b Khi hoạt động không bình thường (có sự cố trong hệ thống)

- Rò dầu phía sau xi lanh chính:

Khi đạp phanh piston số 1 dịch chuyển sang trái tuy nhiên không sinh ra áp suấtdầu ở phía sau của xi lanh Vì vậy piston số 1 nén lò xo hồi vị để tiếp xúc với piston số

2 để đẩy piston số 2 sang trái Piston số 2 làm tăng áp suất dầu về phía trước xi lanh, vìvậy làm hai phanh nối phía trước xi lanh hoạt động

- Rò dầu phía trước xi lanh chính:

Khi đạp phanh do áp suất dầu không sinh ra ở phía trước xi lanh, piston số 2 bịđẩy sang trái đến khi nó chạm vào thành xi lanh Khi piston số 1 bị đẩy tiếp sang trái,

áp suất dầu tăng về phía sau xi lanh Vì vậy làm hai phanh nối phía sau xi lanh hoạtđộng

2.2.7 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh

2.2.7.1 Công dụng

Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý masát Trong quá trình phanh động năng của ô tô được biến thành nhiệt năng ở cơ cấuphanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài

Kết cấu gồm hai phần chính: Các phần tử ma sát và cơ cấu ép

Phần tử ma sát của cơ cấu phanh trước và sau trên ô tô Vios đều là dạng đĩa