khảo sát hệ thống phanh abs trên xe toyota vios

 Sự phát triển của hệ thống phanh ô tô qua các thời kỳ bao gồm: Thế kỷ 19: Các ô tô đầu tiên sử dụng các hệ thống phanh đơn giản như phanh đai, một dải da hoặc kim loại ép vào bánh xe

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

Tổng quan về hệ thống phanh trên xe ô tô

1.1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống phanh trên ô tô

Hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất trên xe ô tô

Nó không chỉ giúp dừng xe mà còn đảm bảo an toàn cho hành khách cũng như người tham gia giao thông Vậy, lịch sử hình thành hệ thống phanh ô tô ra sao?

Hệ thống phanh trên ô tô đã trải qua một quá trình phát triển dài từ những ngày đầu của ngành công nghiệp ô tô cho đến ngày nay, với sự tiến bộ liên tục nhằm cải thiện hiệu suất phanh, an toàn và trải nghiệm lái xe Tuy nhiên, không phải ai cũng biết hệ thống phanh ra đời và phát triển như thế nào Hãy cùng quay ngược thời gian để tìm hiểu lịch sử này

Ban đầu, hệ thống phanh được sử dụng trên những xe do ngựa kéo Mặc dù xe ngựa có thể di chuyển nhanh, nhưng ngựa không thể tự mình dừng lại chiếc xe Cơ cấu phanh đầu tiên làm chậm tốc độ bánh xe bằng một cần kéo bằng tay

Một khối gỗ nhỏ, đôi khi được bọc da, tiếp xúc trực tiếp với vành bánh xe để giảm tốc độ Tuy nhiên, cơ cấu phanh này không hiệu quả trong điều kiện thời tiết ẩm ướt Đến đầu thế kỷ 20, khi ô tô phát triển và đạt tốc độ trên 100 km/h, nhu cầu về một hệ thống phanh hiệu quả hơn trở nên cấp thiết Phanh đĩa lần đầu tiên được phát minh vào năm 1902 bởi William Lanchester người Anh Tuy nhiên, đến cuối thế kỷ 20, phanh đĩa mới được áp dụng rộng rãi do vấn đề tiếng ồn lớn khi đĩa phanh ma sát với má phanh bằng đồng

Henry Ford đã tạo ra một cuộc cách mạng khi sử dụng bàn đạp để điều khiển phanh và phanh tay cho bánh sau trong trường hợp khẩn cấp trên mẫu xe

Model T Louis Renault là người đưa hệ thống phanh tang trống vào sử dụng với cải tiến guốc phanh và trống phanh bằng thép Mặc dù phanh thủy lực và phanh trống cải thiện đáng kể qua thời gian, chúng vẫn có nhược điểm là dễ bị nóng Từ năm 1949, phanh đĩa được sử dụng rộng rãi với kẹp phanh thủy lực và má phanh làm từ vật liệu ma sát cao

Hệ thống ABS hiện đại được phát minh vào năm 1971 bởi Mario Palazzetti tại Trung tâm Nghiên cứu Fiat, và hiện là tiêu chuẩn trên hầu hết các ô tô Hệ thống này ban đầu được gọi là Antiskid và bằng sáng chế đã được bán cho Bosch, hãng đặt tên cho nó là ABS Năm 1976, WABCO bắt đầu phát triển hệ thống chống bó cứng phanh trên xe thương mại và sau đó là hệ thống phanh điện tử

(EBS) dành cho xe hạng nặng vào năm 1986 Phiên bản đa kênh đầu tiên của ABS được giới thiệu trên chiếc W116 Mercedes-Benz S-Class vào năm 1978 Ngày nay, hệ thống phanh đã hoạt động hiệu quả và chính xác hơn, với các hệ thống an

3 toàn như TCS, EBD, BSA,… giúp việc phanh xe trở nên an toàn và chính xác hơn Gần đây, sự phát triển của xe điện đã dẫn đến sự ra đời của hệ thống phanh tái tạo, sử dụng nhiệt của quá trình ma sát để chuyển thành năng lượng cho động cơ điện

 Sự phát triển của hệ thống phanh ô tô qua các thời kỳ bao gồm:

Thế kỷ 19: Các ô tô đầu tiên sử dụng các hệ thống phanh đơn giản như phanh đai, một dải da hoặc kim loại ép vào bánh xe để giảm tốc độ Tuy nhiên, hệ thống này không hiệu quả và an toàn

Năm 1918: Malcolm Loughead (sau này là Lockheed) giới thiệu hệ thống phanh thủy lực đầu tiên, sử dụng chất lỏng để truyền lực từ bàn đạp phanh đến các bánh xe, cải thiện hiệu suất và giảm lực đạp phanh cần thiết

Năm 1902: Louis Renault phát minh hệ thống phanh tang trống, cải thiện đáng kể so với các hệ thống phanh đơn giản trước đó

Thập niên 1950-1960: Phanh đĩa được phát triển và áp dụng rộng rãi, cung cấp khả năng phanh mạnh mẽ và hiệu quả hơn so với phanh tang trống, đặc biệt là trong điều kiện ướt và nhiệt độ cao

Thập niên 1970: Giới thiệu hệ thống phanh chống bó cứng (ABS), ngăn chặn bánh xe bị khóa cứng khi phanh gấp, cải thiện khả năng kiểm soát và an toàn trên mặt đường trơn trượt

Thập niên 1980-1990: Phát triển các công nghệ hỗ trợ phanh tiên tiến như hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD), hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp (EBA), và hệ thống phanh điện tử (Brake-by-Wire), nâng cao hiệu quả và an toàn của hệ thống phanh

Thế kỷ 21: Phát triển các công nghệ phanh tự động và tích hợp vào xe tự lái, như hệ thống phanh tự động (Autonomous Emergency Braking - AEB), sử dụng cảm biến và phần mềm để tự động phanh xe khi phát hiện nguy cơ va chạm

Khái quát hệ thống phanh trang bị ABS trên xe ô tô

1.2.1 Quá trình phát triển của hệ thống phanh ABS trên ô tô Để tránh hiện tượng bánh xe bị hãm cứng khi phanh trên đường trơn trượt, người lái xe thường phải nhấn liên tục bàn đạp phanh để duy trì lực bám, ngăn không cho bánh xe bị trượt và đồng thời điều khiển được hướng di chuyển của xe Chức năng của hệ thống phanh ABS về cơ bản cũng giống như vậy, nhưng hiệu quả, độ chính xác và an toàn cao hơn nhiều [15]

Hệ thống ABS lần đầu tiên được sử dụng trên các máy bay thương mại vào năm 1949, giúp ngăn chặn hiện tượng trượt ra khỏi đường băng khi hạ cánh Với

8 công nghệ thời đó, hệ thống ABS còn cồng kềnh, hoạt động không tin cậy và không đủ nhanh trong mọi tình huống Qua quá trình phát triển, ABS đã được cải tiến từ loại cơ khí sang loại điện, và hiện nay là loại điện tử

Vào thập niên 60, nhờ sự phát triển của kỹ thuật điện tử, các vi mạch điện tử ra đời giúp hệ thống ABS lần đầu tiên được lắp trên ô tô vào năm 1969 Sau đó, nhiều công ty sản xuất ô tô bắt đầu nghiên cứu và ứng dụng ABS vào năm

1970 Toyota sử dụng hệ thống ABS lần đầu tiên cho các xe tại Nhật Bản vào năm

1971, với loại ABS một kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau Đến thập niên

80, hệ thống này mới phát triển mạnh mẽ nhờ cơ cấu điều khiển kỹ thuật số và vi xử lý, thay thế các cơ cấu điều khiển tương tự đơn giản trước đó

Hình 1.3: Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống phanh ABS

Ban đầu, hệ thống ABS chỉ được lắp ráp trên các xe du lịch mới, đắt tiền, và được trang bị theo yêu cầu Dần dần, hệ thống này được sử dụng rộng rãi hơn và ngày nay gần như trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại xe du lịch Phần lớn các xe hoạt động ở những vùng có đường băng và tuyết dễ trơn trượt

Hệ thống ABS không chỉ được thiết kế cho các phanh thủy lực mà còn được ứng dụng rộng rãi trên các phanh khí nén của xe tải và xe khách lớn

Nhằm nâng cao tính ổn định và an toàn của xe trong mọi điều kiện hoạt động như khi khởi hành, tăng tốc đột ngột, vào cua với tốc độ cao, và phanh khẩn cấp, hệ thống phanh ABS còn được kết hợp với nhiều hệ thống khác

Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống kiểm soát lực kéo (Traction Control hay ASR) để giảm công suất động cơ và phanh các bánh xe, tránh hiện tượng bánh xe bị trượt khi xe khởi hành và tăng tốc đột ngột, giúp tránh lãng phí công suất động cơ và giữ ổn định chuyển động của ô tô Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống

9 phân phối lực phanh điện tử (EBD) để phân phối lực phanh phù hợp với tải trọng và chế độ chạy của xe

Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống ổn định ô tô bằng điện tử (ESP) không chỉ có tác dụng khi phanh mà còn can thiệp vào cả quá trình tăng tốc và chuyển động quay của xe, giúp nâng cao hiệu quả chuyển động trong mọi tình huống

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật điện tử và sự hỗ trợ lớn từ ngành điều khiển tự động cùng các phần mềm tính toán, lập trình, đã cho phép nghiên cứu và đưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như điều khiển mờ, điều khiển thông minh, và tối ưu hóa quá trình điều khiển ABS

1.2.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống phanh ABS trên ô tô ở Việt Nam

Kết quả nghiên cứu về hệ thống chống bó cứng bánh xe trên ô tô ở Việt Nam cho thấy còn nhiều hạn chế, chưa có các công trình nghiên cứu tổng thể về hệ thống này Các nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào các phần khác nhau của hệ thống như chống hãm cứng bánh xe khi phanh

Tuy nhiên, tình hình nghiên cứu về hệ thống phanh ABS trên ô tô tại Việt Nam đang có sự phát triển đáng kể từ nhiều phía, bao gồm cả các tổ chức nghiên cứu khoa học, các trường đại học và các doanh nghiệp trong ngành công nghiệp ô tô

Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ: Các trường đại học và viện nghiên cứu công nghệ tại Việt Nam đang tiến hành các dự án nghiên cứu để cải tiến hệ thống phanh ABS Công việc này bao gồm áp dụng công nghệ mới như điện tử và điều khiển tự động, đồng thời phát triển các phương pháp điều khiển thông minh và tối ưu hóa hiệu suất của ABS Ứng dụng trong sản xuất ô tô: Các doanh nghiệp sản xuất ô tô tại Việt Nam đang tích cực nghiên cứu và áp dụng hệ thống phanh ABS vào các dòng xe sản xuất tại địa phương Điều này nhằm nâng cao tính an toàn và khả năng điều khiển của xe, đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn quốc tế Đào tạo và phát triển nguồn nhân lực: Hệ thống giáo dục nghề nghiệp và đào tạo kỹ thuật tại Việt Nam đang đặc biệt chú trọng đến việc đào tạo kỹ sư, kỹ thuật viên có chuyên môn sâu về hệ thống phanh ABS Điều này giúp nâng cao năng lực và chất lượng nguồn nhân lực cho ngành công nghiệp ô tô tại nước ta

Tóm lại, tình hình nghiên cứu và ứng dụng hệ thống phanh ABS trên ô tô tại Việt Nam đang có những bước tiến vững chắc, đáp ứng đúng mục tiêu nâng cao an toàn và áp dụng công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực ô tô

10 1.2.3 Chức năng nhiệm vụ ABS, phân loại ABS

1.2.3.1 Chức năng nhiệm vụ ABS

Sơ đồ nguyên lý làm việc và một số sơ đồ điển hình

1.3.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc

Hình 1.6: Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống phanh ABS trên xe

ECU điều khiển trượt xác định mức trượt giữa bánh xe và mặt đường dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến, và điều khiển bộc hấp hành của phanh, một số kiểu xe có ECU điều khiển trượt lắp trong bộ chấp hành của phanh

Bộ chấp hành của phanh điều khiển áp suất thuỷ lực của các xy lanh ở bánh xe bằng tín hiệu ra của ECU điều khiển trượt

Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống phanh ABS

Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từ bánh xe và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt

Khi ECU phát hiện thấy sự trục trặc ở ABS hoặc hệ thống hỗ trợ phanh, đèn báo của ABS bật sáng để báo cho người lái

Các cảm biến tốc độ bánh xen hận biết tốc độ góc của các bánh xe và gửi tín hiệu về ABS ECU dưới dạng các xung điện áp xoay chiều

ABS ECU theo dõi tình trạng các bánh xe bằng cách tính tốc độ xe và sự thay đổi tốc độ bánh xe, xác định mức độ trượt dựa trên tốc độ các bánh xe

Khi phanh gấp hay phanh trên những đường ướt, trơn trượt có hệ số bám thấp, ECU điều khiển bộ chấp hành thủy lực cung cấp áp suất dầu tối ưu cho mỗi xy lanh phanh bánh xe theo các chế độ tăng áp, giữ áp hay giảm áp để duy trì độ trượt nằm trong giới hạn tốt nhất, tránh bị hãm cứng bánh xe khi phanh

Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý phanh ABS

1.Bộ chấp hành thủy lực; 2 Xy lanh phanh chính; 3 Xy lanh phanh bánh xe;4

Bộ điều khiển ECU; 5 Cảm biến tốc độ bánh xe

Quá trình điều khiển của hệ thống ABS được thực hiện theo một chu trình kín (như hình vẽ) Các cụm của chu trình bao gồm:

Tín hiệu vào là lực tác dụng lên bàn đạp phanh của người lái xe, thể hiện qua áp suất dầu tạo ra trong xy lanh phanh chính

Tín hiệu điều khiển bao gồm các cảm biến tốc độ bánh xe và hộp điều khiển (ECU) Tín hiệu tốc độ các bánh xe và các thông số nhận được từ nó như gia tốc và độ trượt liên tục được nhận biết và phản hồi về hộp điều khiển để xử lý kịp thời

Tín hiệu tác động được thực hiện bởi bộ chấp hành, thay đổi áp suất dầu cấp đến các xy lanh làm việc ở các cơ cấu phanh bánh xe Đối tượng điều khiển: Là lực phanh giữa bánh xe và mặt đường ABS hoạt động tạo ra mô men phanh thích hợp ở các bánh xe để duy trì hệ số bám tối ưu giữa bánh xe với mặt đường, tận dụng khả năng bám cực đại để lực phanh là lớn nhất

Các nhân tố ảnh hưởng: như điều kiện mặt đường, tình trạng phanh, tải trọng của xe, và tình trạng của lốp (áp suất, độ mòn )

1.3.2 Một số sơ đồ điển hình

Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động)

Hình 1.9: ABS không hoạt động

Trong trạng thái bình thường, ABS ở chế độ “tĩnh”, ECU không truyền điện tới cuộn dây của van Vì vậy, vị trí ấn xuống bởi lò xo hồi vị và cửa “A” vẫn mở còn cửa “B” vẫn đóng

Khi nhấn phanh, áp suất dầu trong xi-lanh phanh chính tăng, dầu phanh chảy từ cửa “A” qua “C” trong van điện 3 vị trí rồi tới xi-lanh Dầu phanh bị cản lại vào bởi van một chiều gắn trong mạch bơm

Khi nhả phanh, dầu phan hồi về từ xi-lanh bán xe về xi-lanh chính qua cửa

“C” đến cửa “A”, van một chiều số 3 trong van điện 3 vị trí

 Khi phanh gấp (ABS hoạt động)

Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU truyền dòng điện 5A cho cuộn dây của van diện, tạo ra một lực từ mạnh Van 3 vị trí chuyển động lên phía trên, cửa

Dầu phanh trong xi-lanh bánh xe qua cửa C tới cửa B trong van điện 3 vị trí này và chảy về bình dầu Đồng thời, tín hiệu ECU phát ra cho mô tô bơm hoạt động, dầu phanh được trả hồi về xi-lanh phanh chính từ bình chứa Trong khi đó, dầu phanh trong xi- lanh chính bị ngăn không cho vào van điện 3 vị trí và van một chiều số 1 và 3 bởi tại cửa “A” Vì vậy, áp suất dầu bên trong xi-lanh bánh xe giảm làm cho bánh xe không bị bó cứng Áp suất dầu được điều chỉnh cân bằng bằng cách lạp lại chế độ

Hình 1.10: Chế độ giảm áp

Khi có sự thay đổi áp suất bên trong xi-lanh bánh xe, cảm biến tốc độ phát tín hiệu báo tốc độ bánh xe đạt giá trị mong mong, ECU cấp dòng điện 2A đến cuộn dây của van điện để duy trì áp suất trong xi-lanh bánh xe

Khi dòng điện trong cuộn giây từ 5A (theo chế độ giảm áp) giảm xuống còn 2A (theo chế độ giữ), lượng từ trong cuộn dây cũng giảm theo Van điện 3 vị trí giữ nhờ lực của lò xò hồi vị làm đóng cửa “B”

Hình 1.11: ABS hoạt động ở Chế độ giữ

Hình 1.12: Chế độ tăng áp Để tạo lực phanh lớn, áp suất trong xi-lanh cần tăng, ECU sẽ ngưng cấp điện cho cuộn dây van diện Khi đó, cửa “A” của van điện 3 vị trí mở, còn cửa

“B” đóng Nó cho phép dầu xi-lanh phanh chính chảy qua cửa “C” trong van điện

3 vị trí đến xi-lanh bánh xe Mức độ áp suất dầu thay đổi được điều khiển nhờ chế độ lặp lại các chế độ “Tăng áp” và “Giữ”.

HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA VIOS

Giới thiệu tổng quan về xe TOYOTA VIOS

Là mẫu sedan phân khúc B, mẫu xe này được đánh giá là mẫu xe chủ lực có giá cả phải chăng, đáng tin cậy và linh hoạt khi tham gia giao thông

Hình 2.1: Tổng quan xe Toyota Vios

Thiết kế và nội thất phù hợp với nhiều lứa tuổi và chủ đề khác nhau

Hình 2.2: Khoang nội thất Toyota Vios Được trang bị động cơ xăng 4 xi-lanh thẳng hàng, dung tích 1,5 lít Công suất /mô-men xoắn 107/140 Hộp số CVT (hộp số tay 5 cấp cho phiên bản EMT) và dẫn động cầu trước Là mẫu xe hoàn thiện sản xuất trong nước thuộc dòng không chỉ có thiết kế đầu xe của Toyota VIOS mà còn gây ấn tượng mạnh về nội ngoại thất

Thế hệ đột phá gây ấn tượng với vẻ đẹp hoàn hảo từ thân xe đến đuôi xe, tạo nên một bức tranh hài hòa và toàn diện, mang lại cho chủ nhân niềm tự hào khi đua dọc đường với tốc độ cao

Tinh tế trong từng chi tiết, mang lại cảm giác tinh tế

Dựa trên nguyên tắc thiết kế tối ưu hóa động học và hiệu suất, hốc hút gió được thiết kế thành hình thang lớn, kết hợp với lưới tản nhiệt ngang mỏng và đèn pha dài hai bên tạo nên vẻ ngoài trang nghiêm

Cụm đèn trước được trang bị đèn Halogen, phản xạ đa hướng trên nền mạ kim loại bóng, đèn sương mù phía trước, mâm bánh xe hợp kim 15 inch, gương chiếu hậu chức năng chỉnh điện tích hợp đèn báo rẽ

Thiết kế phần đuôi xe rộng, các đường gân dập nổi về 2 bên tôn thêm giáng vẻ bề thế và sang trọng cho xe, cụm đèn hậu được vuốt sang 2 bên hông xe

Biến thể cao cấp thể thao G TRD bao gồm ốp hướng gió cản trước và cản sau thể thao, ốp sườn bên phải và bên trái, logo biểu tượng TRD, tem TRD dán sườn xe, vành đúc hình dáng mới, cánh hướng gió khoang hành lý

2.1.1 Giới thiệu về động cơ Động cơ 2NR-FE kết hợp với hệ thống VVT-I 4 xi lanh thẳng hàng, dung tích 1.5L Hệ thống động cơ đạt tiêu chuẩn khí thải Euro 5, cho xe khả năng vận hành hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu

Phiên bản xe 1.5G-CVT và 1.5E-CVT được trang bị hộp số tự động vô cấp CVT, cho cảm giác lái mượt mà cùng khả năng tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn Phiên bản xe 1.5E-MT trang bị hộp số sàn MT mang lại cảm giác lái mạnh mẽ, khỏe khoắn

Hình 2.3: Ly hợp một đĩa ma sát

1 – bánh đà; 2 – đĩa ma sát; 3 – nắp ly hợp; 4 – lò xo màng; 5 – bạc đạn chà; 6 – đĩa ép

Bộ ly hợp là một hệ thống quan trọng trên ô tô, có vai trò ngắt và kết nối đường dây truyền tải điện

Truyền mô-men xoắn từ động cơ đến cụm dẫn động phía sau

Ngắt kết nối - Kết nối nguồn khi sang số, lái xe hoặc dừng xe để xe vận hành êm ái

Một bộ giảm chấn được tạo ra từ trục khuỷu động cơ khi có một lực đột ngột tác dụng lên hộp số, giúp giảm hư hỏng cho các bộ phận của hệ thống truyền động

Ly hợp như một cơ cấu an toàn để bảo vệ động cơ và hệ thống truyền động

Khi xe phanh gấp, động cơ và hệ thống truyền động quay với tốc độ khác nhau khiến ly hợp bị trượt, tránh hư hỏng hoặc quá tải

Hoặc nếu xe bị trôi do quán tính

Hộp số CVT không sử dụng các cặp bánh răng như các hộp số thông thường để thay đổi tỷ số truyền cho từng cấp số Thay vào đó, nó sử dụng hệ thống gồm

2 puly (ròng rọc) nối với nhau bằng dây đai (có thể là kim loại hoặc cao su chịu lực) Để tăng tốc hoặc giảm tốc độ cho xe, rãnh ở mỗi ròng rọc sẽ trượt vào ra để thay đổi độ cao của mỗi đầu dây đai Tỷ lệ thay đổi bán kính quay vòng trên ròng rọc này sẽ tạo ra “mức tốc độ” cho xe

Nếu ở hộp số tự động hành tinh, bạn thấy sự phức tạp của cả một “thế giới” gồm bánh răng, phanh, đĩa ly hợp và các thiết bị điều khiển vận hành, thì ở hộp số vô cấp CVT thì điều đó đơn giản hơn rất nhiều

Hình 2.4: Bên trong hộp số vô cấp CVT

Hầu hết các hộp số CVT đều có ba bộ phận cơ bản: Đai kim loại hoặc cao su chịu lực Hệ thống ròng rọc đầu vào biến đổi gắn với trục khuỷu động cơ hệ thống ròng rọc đầu ra dẫn đến bánh công tác

Hệ thống lái thuộc 7 hệ thống cơ bản và đóng vai trò quan trọng nhất trong kết cấu của ô tô

Khi người ta muốn cho xe đi theo một hướng nhất định hoặc đổi hướng thì phải sử dụng hệ thống này

Ví dụ: rẽ phải, đi thẳng, rẽ phải

Hệ thống này có cấu trúc cực kỳ phức tạp với nhiều chức năng khác nhau nhóm cấu trúc, bộ phận và chức năng nhưng chúng đều hỗ trợ lẫn nhau

Hình 2.5: Hệ thống lái 2.1.4 Hệ thống treo

Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh trên xe Toyota Vios

Hình 2.1 Các bộ phận chính của hệ thống phanh ABS

Hình 2.8: Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios

1,6- Đĩa phanh; 2-Xi lanh chính; 3-Bầu trợ lực chân không; 4-Bàn đạp phanh;

5 –Công tắt khởi động; 7,13- Các cảm biến; 8-Dòng dẫn động phanh trước; 9-Đèn báophanh; 10-Đèn báo ABS; 11-Bộ thuỷ lực và máy tính;

12-Dòng dẫn động phanh trước

23 2.2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios

Khi không phanh, không tác dụng lực lên bàn đạp phanh nhưng cảm biến tốc độ vẫn đo tốc độ bánh xe và gửi về khối điều khiển ECU khi xe đang vận hành

Khi phanh gấp, bánh xe có thể bị bó cứng, khiến xe mất khả năng kiểm soát trên mặt đường Độ linh hoạt thấp hơn so với trên đường bằng phẳng

Khoảng cách dừng có thể dài hơn bánh xe bị khóa, có thể làm mất hiệu quả phanh, dẫn đến khoảng cách dừng xe dài hơn (hơn khi sử dụng hệ thống ABS)

Nguy cơ mất khả năng điều khiển xe khi phanh gấp trên đường trơn trượt, bánh xe bị bó cứng có thể gây mất khả năng điều khiển xe, dễ dẫn đến mất lái hoặc mất kiểm soát

Khả năng làm tăng độ mòn của lốp Phanh cứng mà không có ABS có thể khiến lốp mòn không đều do khóa bánh

Tăng nguy cơ tai nạn: Trong các tình huống khẩn cấp, việc không có chức năng ABS có thể làm tăng nguy cơ xảy ra tai nạn do mất khả năng kiểm soát xe

2.2.2.2 Khi phanh ABS chưa làm việc

Hình 2.9: Khi phanh bình thường

1,5-Đĩa phanh; 2-Xi lanh chính; 3-Bầu trợ lực; 4-Bàn đạp; 6,9-Các cảm biến;

7-Dòng dẫn dầu phanh sau; 8-Dòng dẫn dầu phanh trước

Người lái đạp hoặc đạp phanh, dầu phanh áp suất cao sẽ chảy từ xi lanh chính vào lỗ vào của van nạp thường mở với điều kiện lực phanh vượt quá giá trị cho phép và không lớn đến mức làm bánh xe bị trượt

Sau đó nó thoát ra khỏi cụm thủy lực mà không bị cản trở bởi bất kỳ bộ phận nào bên trong nó

Dầu phanh được dẫn đến xi lanh bánh xe giống như phanh thông thường không có ABS

Tương tự như vậy, nếu một trong các bánh xe quay quá nhanh, máy tính sẽ tự động tác dụng lại lực để đảm bảo phanh Để làm được điều này, hệ thống phanh ABS sẽ nhấn và nhả thanh kẹp phanh đĩa khoảng 15 lần/giây, thay vì tạo ra một lực tác động mạnh chỉ một lần có thể khiến bánh xe “chết” như trên những xe không có phanh ABS đã trang bị

Các thiết bị chống bó cứng phanh ABS hiện đại bao gồm một máy tính (CPU), 4 cảm biến tốc độ trên mỗi bánh xe, một máy bơm và các van thủy lực

Trong trường hợp người lái phanh gấp, nếu CPU phát hiện một hoặc nhiều bánh có tốc độ quay chậm hơn các bánh còn lại thì nhờ bơm thủy lực và van, ABS sẽ tự động giảm áp suất tác dụng lên đĩa (quá trình nhả phanh), do đó cản trở phanh

Bánh xe đóng băng (còn được gọi là "thu giữ")

ABS có tác dụng giúp quá trình phanh xe được êm ái và an toàn

Nếu không có ABS, khi người lái đạp phanh đột ngột, bánh dẫn hướng sẽ bị cứng và không thể điều khiển được nữa dẫn đến mất lái và gây nguy hiểm

ABS chỉ kích hoạt trong các tình huống phanh khẩn cấp và bàn đạp phanh sẽ rung để thông báo cho người lái rằng nó đang hoạt động

2.2.2.3 Khi phanh ABS làm việc

Khi người lái nhấn đủ lực vào bàn đạp phanh sẽ gây ra hiện tượng trượt bánh

Khi hệ số trượt vượt quá giới hạn quy định, ABS bắt đầu hoạt động và chế độ làm việc ABS bao gồm các bước sau:

 Bước duy trì áp suất

Khi phát hiện tốc độ bánh xe giảm nhanh từ tín hiệu do cảm biến tốc độ gửi đến và cảm biến gia tốc, bộ điều khiển ECU sẽ xác định bánh xe nào bị trượt vượt quá giới hạn quy định

Giai đoạn duy trì (giữ) áp suất là một phần quan trọng trong hoạt động của hệ thống phanh ABS (Anti-lock Braking System) Hệ thống ABS được thiết kế để ngăn chặn bánh xe bị khóa cứng trong quá trình phanh gấp, đảm bảo khả năng kiểm soát và ổn định của xe Giai đoạn duy trì áp suất là một trong ba giai đoạn chính của hệ thống ABS, cùng với giai đoạn tăng áp suất và giảm áp suất

Khi hệ thống ABS nhận thấy một hoặc nhiều bánh xe có xu hướng khóa cứng (trượt), nó sẽ kích hoạt giai đoạn giảm áp suất để giảm lực phanh lên bánh xe đó

Sau khi giảm áp suất, hệ thống ABS sẽ chuyển sang giai đoạn duy trì áp suất, giữ áp suất phanh ở mức ổn định để ngăn chặn bánh xe bị khóa cứng hoàn toàn

Ngăn chặn khóa bánh bằng cách duy trì áp suất phanh ở mức ổn định, hệ thống ABS đảm bảo rằng bánh xe không bị khóa cứng, giúp duy trì độ bám đường và khả năng kiểm soát xe

Hình 2.10: Giai đoạn duy trì (giữ) áp suất

Kết cấu và bộ phận chính của hệ thống phanh trên xe Toyota Vios

2.3.1.1 Cơ cấu phanh trước Đĩa phanh là một trong những thành phần quan trọng của hệ thống phanh đĩa trên ô tô Đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió được thiết kế để cải thiện hiệu suất phanh bằng cách tăng khả năng tản nhiệt và giảm sự tích tụ nhiệt độ Điều này giúp ngăn ngừa hiện tượng phai màu phanh (brake fade) và duy trì hiệu suất phanh ổn định trong quá trình sử dụng

Hình 2.13: Kết cấu đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió

1-Má Phanh, 2-Nắp chặn, 3-Vỏ bộ xylanh thắng, 4-Tấm chắn, 5-Bu lông giữ, 6-Vòng chặn dầu, 7-Nắp chụp chắn bụi, 8-Vít xả khí, 9-Ống dầu, 10-Bu long khóa, 11- Kẹp đỡ xylanh thắng, 12-Đệm cao su làm kín, 13-Đĩa phanh, 14-Lỗ kiểm tra má phanh, 15-Lỗ tản nhiệt đĩa phanh Đĩa phanh được làm từ thép hoặc gang có độ bền cao Bề mặt đĩa phanh có thể là mặt phẳng hoặc có rãnh/xẻ rãnh để tăng khả năng tản nhiệt Rãnh xẻ được cắt theo chiều ngang hoặc chéo trên bề mặt của đĩa phanh Rãnh giúp loại bỏ bụi, nước và các tạp chất khỏi bề mặt đĩa phanh, giúp cải thiện hiệu suất phanh

Các lỗ thông gió được đặt giữa hai bề mặt phanh để tạo không gian cho không khí lưu thông Điều này giúp làm mát nhanh hơn và ngăn ngừa hiện tượng phai màu phanh

Khi phanh hoạt động, ma sát giữa đĩa phanh và má phanh tạo ra nhiệt Rãnh xẻ và lỗ thông gió giúp tản nhiệt nhanh hơn bằng cách tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với không khí và tạo ra luồng không khí lưu thông qua đĩa phanh

Rãnh xẻ giúp loại bỏ bụi, nước và các tạp chất khỏi bề mặt đĩa phanh, giúp cải thiện độ bám của má phanh và đĩa phanh Điều này giúp duy trì hiệu suất phanh ổn định và ngăn ngừa hiện tượng trượt do tạp chất

Nhờ khả năng tản nhiệt hiệu quả, đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió giúp ngăn ngừa hiện tượng phai màu phanh do nhiệt độ cao Điều này đảm bảo hiệu suất phanh ổn định ngay cả khi phanh gấp hoặc phanh liên tục trong thời gian dài

Khả năng tản nhiệt tốt giúp duy trì hiệu suất phanh ổn định và giảm nguy cơ phai màu phanh

Tăng tuổi thọ của đĩa phanh và má phanh bằng cách giảm nhiệt độ và loại bỏ tạp chất, đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió giúp giảm mài mòn và tăng tuổi thọ của đĩa phanh và má phanh Khả năng phanh tốt hơn và hiệu suất phanh ổn định giúp tăng độ an toàn cho người lái và hành khách

Hình 2.14: Cơ cấu phanh trước

1-Má kẹp, 2-Piston, 3-Chốt dẫn hướng, 4-Đĩa Phanh, 5-Má phanh

31 Đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió thường có giá thành cao hơn so với đĩa phanh tiêu chuẩn do quy trình sản xuất phức tạp hơn Rãnh xẻ có thể gây ra tiếng ồn trong quá trình phanh, mặc dù điều này thường không đáng kể và có thể được giảm thiểu bằng cách chọn má phanh phù hợp Đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió là một giải pháp hiệu quả để cải thiện hiệu suất phanh và tăng độ an toàn cho xe Với khả năng tản nhiệt tốt, loại bỏ bụi và tạp chất, và giảm hiện tượng phai màu phanh, loại đĩa phanh này giúp duy trì hiệu suất phanh ổn định và tăng tuổi thọ của các thành phần phanh Tuy nhiên, chi phí cao hơn và khả năng gây tiếng ồn là những yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn loại đĩa phanh này

Cơ cấu phanh trước thường sử dụng phanh đĩa do những ưu điểm vượt trội về hiệu suất phanh và khả năng tản nhiệt

Hệ thống phanh xe TOYOTA VIOS

Hệ thống phanh chính (phanh chân): Phanh trước và phanh sau là phanh đĩa điều khiển bằng thuỷ lực trợ lực chân không, có sử dụng hệ thống chống hãm cứng ABS

Phanh dừng (phanh tay): phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau

Dầu phanh: DOT 3 hoặc DOT 4

+ Đĩa phanh: thường được chế tạo bằng gang Đĩa đặc có chiều dày 8 ÷ 13 mm Đĩa xẻ rãnh thông gió dày 16 ÷ 25 mm Đĩa ghép có thể có lớp lõi bằng nhôm hay đồng còn lớp mặt ma sát - bằng gang xám

+ Má kẹp: được đúc bằng gang rèn

+ Các xi lanh thủy lực: được đúc bằng hợp kim nhôm Để tăng tính chống mòn và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xi lanh được mạ một lớp crôm Khi xi lanh được chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh Một trong các biện pháp để giảm nhiệt độ của dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa piston với guốc phanh hoặc sử dụng các piston bằng vật liệu phi kim

+ Các thân má phanh: chỗ mà piston ép lên được chế tạo bằng thép lá + Tấm ma sát: của má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích bề mặt khoảng 12 ÷16% diện tích bề mặt đĩa, nên điều kiện làm mát đĩa rất thuận lợi

 Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh

Phanh sẽ đẩy piston làm tăng áp suất dầu trong đường dầu và xi lanh bánh xe, tấm má phanh sẽ ép vào đĩa phanh và má phanh đĩa sẽ kẹp cả hai bên của đĩa phanh

Từ đó, áp suất ma sát sẽ được tạo ra cho đĩa phanh và moay ơ bánh xe để giảm dần tốc độ quay hoặc khiến lốp ô tô dừng lại tùy theo ý muốn của người lái

Khi người lái nhấc chân khỏi bàn đạp phanh của ô tô, áp suất trong hệ thống dầu phanh giảm đi nhanh chóng

Thông qua sự biến dạng của vòng đệm dầu, piston và má phanh đĩa của ô tô sẽ rời khỏi đĩa phanh

 Ưu điểm và nhược điểm

Dựa vào cấu tạo của phanh đĩa ô tô, chúng ta có thể thấy được ưu điểm và nhược điểm của chúng

Vì có thể tạo ra lực ma sát lớn nên hiệu quả hơn phanh tang trống trên ô tô Trọng lượng phanh đĩa nhẹ hơn phanh tang trống giúp giảm trọng lượng xe

KIỂM NGHIỆM, SỬA CHỮA, CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG

Momen phanh ở cầu trước và cầu sau

 Các thông số dùng để tính toán

Trọng lượng toàn bộ Ga = 1520 (kg) = 15200 (N)

Phân bố cầu trước G1 = 820 (kg) = 8200 (N)

Phân bố cầu sau G2 = 700 (kg) = 7000 (N)

Chiều dài cơ sở L0 = 2550 (mm)

Chiều rộng cơ sở S = 1480 (mm)

Cần xác định từ điều kiện để đảm bảo hiệu quả phanh cao, tức là dùng toàn bộ lực bám để có lực phanh Để đảm bảo điều kiện này, lực phanh sinh ra phải phù hợp với phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe

Hình 3.1: Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh

Trọng tải của xe phân bố lên cầu trước và cầu sau: m1, m2 m1 = 𝐺 1

Trong đó: m1, m2 – Hệ số phân bố tải trọng

G1, G2 - Trọng lượng phân bố lên cầu trước và sau

Ga - Trọng lượng không tải của xe a, b - Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc Theo sơ đồ trên hình 3.1 ta quy ước chiều dương là chiều ngược chiều kim

45 đồng hồ Lấy mô men tại điểm O1 ta có:

Thay số vào ta được: a = 8200.2550

Sơ đồ hình 3.1 ta thấy a + b = L0

 b = L0 – a = 2550 – 1170= 1380 (mm) = 1,38 (m) Căn cứ hình 3.1 viết được phương trình cân bằng mô men như sau:

Cầu trước: Z2 L0 – Ga a + Pj hg = 0 (3.3) Cầu sau: Z1 L0 – Ga b + Pj hg = 0 (3.4) khác ta có Pj = Jp.ma = jp 𝐺 𝑎

Trong đó: Pj – Lực quán tính ma – Khối lượng của ôtô g – Gia tốc trọng trường Thay (3.5) vào (3.3) và (3.4) ta được

𝐿 𝑜 (𝑏 − 𝑗 𝑝 𝑔 ℎ 𝑔 ) (3.7) Lực của bánh xe ở cầu trước với đường

Lực của phanh của bánh xe ở cầu sau với đường

PP1 = 𝜑 𝑍 2 2 (3.9) Trong đó: 𝜑 là hệ số bám giữa lốp và mặt đường

Thay (3.6) vào (3.8) ta được lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường

𝑜 (𝑏 + 𝜑 ℎg) (3.10) Thay (3.7) vào (3.9) ta được lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường

𝑜 (𝑏 + 𝜑 ℎg) (3.11) Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước

𝑜(𝑏 + 𝜑 ℎg) rbx (3.13) Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau

MP1 - Moomen phanh mỗi bánh xe trước

P1 - Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước mặt đường

MP2 - Moomen phanh của mỗi bánh xe cầu sau

P2 - Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau với mặt đường

Z1- Phản lực của mặt đường tác dụng lên cầu trước

Z2 - Phản lực của mặt đường tác dụng lên cầu sau rpx -Bán kính làm việc của xe.

Xác định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra

3.2.1 Đối với cơ cấu phanh trước

Giả sử rằng có lực P tác dụng lên vòng ma sát với bán kính trong là R1 và bán kính ngoài là R2 lúc đó áp suất trên vòng ma sát sẽ là: q = 𝑃

Góc ôm α po nên áp suất làm việc thực tế của má phanh là q = 𝑃

Trên vòng ma sát ta xét một vòng phần tử nằm cách tâm O bán kính R với chiều dày dR Mômen lực ma sát tác dụng trên vòng phần tử đó là dMms =  q 70°

Gia tốc chậm dần (a) có thể được tính dựa trên lực phanh tác dụng lên bánh xe trước và khối lượng của xe Để đơn giản, giả sử toàn bộ lực phanh được phân phối đều lên bánh trước và hệ số ma sát giữa lốp xe và mặt đường là 0.8 a=μ×g Trong đó: μ là hệ số ma sát giữa lốp xe và mặt đường (0.8) g là gia tốc trọng trường (9.81 m/s²) a=0.8×9.81 a≈7.85m/s 2

Thời gian phanh đối với cơ cấu phanh trước, dựa trên vận tốc ban đầu 20 m/s và gia tốc chậm dần 7.85 m/s², là khoảng 2.55 giây Tuy nhiên, thực tế có thể phức tạp hơn do ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác như phân phối lực phanh giữa các bánh xe, tải trọng, và điều kiện đường Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả phanh tốt nhất

3.2.2 Đối với cơ cấu phanh sau

Giả sử rằng có lực P tác dụng lên vòng ma sát với bán kính trong là R1 và bán kính ngoài là R2 lúc đó áp suất trên vòng ma sát sẽ là q = 𝑃 𝑆

Góc ôm α = 60o nên áp suất làm việc thực tế của má phanh là q = 𝑃 𝑆

Trên vòng ma sát ta xét một vòng phần tử nằm cách tâm O bán kính R với chiều dày dR Mômen lực ma sát tác dụng trên vòng phần tử đó là dMms =  q 180° 60° .R.dR R = 180° 60°  q. R Dr t là thời gian phanh (s)

VO là vận tốc ban đầu của xe (m/s) a là gia tốc chậm dần khi phanh (m/s²)

Gia tốc chậm dần (a) có thể được tính dựa trên lực phanh tác dụng lên bánh xe sau và khối lượng của xe Để đơn giản, giả sử toàn bộ lực phanh được phân phối đều lên bánh sau và hệ số ma sát giữa lốp xe và mặt đường là 0,7

Giả sử chúng ta có các thông số sau cho phanh sau:

Hệ số ma sát giữa lốp xe và mặt đường: μ = 0.7

Từ đó, gia tốc chậm dần khi phanh (a) có thể được tính như sau a=μ×g; a=0.7×9.81; a≈6.87m/s 2

Thời gian phanh đối với cơ cấu phanh sau, dựa trên vận tốc ban đầu 20 m/s và gia tốc chậm dần 6.87 m/s², là khoảng 2.91 giây Tuy nhiên, thực tế có thể phức tạp hơn do ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác như phân phối lực phanh giữa các bánh xe, tải trọng, và điều kiện đường Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả phanh tốt nhất

3.2.3 Quan hệ áp suất phanh trước và sau

Từ phương trình (3.16) áp suất của các bánh xe ở cầu trước là một hàm số bậc hai theo hệ số bám φ

Bảng 3.1: Số liệu về sự thay đổi áp suất theo hệ số bám

Từ phương trình (3.17) áp suất của các bánh xe ở cầu sau là một hàm số bậc hai theo hệ số bám φ

Bảng 3.2: Số liệu về sự thay đổi áp suất theo hệ số bám

Lực tác dụng lên bàn đạp phanh

Tạo ra áp suất dầu trong xi lanh công tác dẫn động phanh dầu xe Toyota Vios sử dụng xi lanh chính kép dùng trợ lực chân không Kết cấu đã được giới thiệu ở phần trước

Lực bàn đạp phanh khi không có trợ lực

Ta có phương trình cân bằng lực bàn đạp

Pbđ - Lực bàn đạp phanh

Tỷ số truyền dẫn động bàn đạp phanh idđ; idđ = 3,8 ηdđ - Hiệu suất dẫn động; ηdđ = 0.8 p d - Áp suất dầu trong hệ thống p d = 10,5.106 (N/m2) d c - Ðường kính xi lanh chính; dc = 30 (mm)

4 10,5.10 6 3,8.0,8 = 2440,214 (N) Lực bàn đạp phanh khi có trợ lực

Lực do bầu trợ lực chân không sinh ra

pmax: Ðộ chênh lệch áp suất giữa hai khoang

pmax= 265 (mmHg) = 34205,92 (N/m2) Sp(m): Diện tích hiệu dụng của màng của bầu trợ lực

N dm: Đường kính màng, dm= 274 (mm)

 Thay số vào ta được

 Lực đạp phanh khi có trợ lực

Từ các khảo sát trên ta nhận thấy khi bộ trợ làm việc tốt thì lực đạp phanh chỉ cần nhỏ, giúp người lái đỡ mất sức trong việc điều khiển phương tiện mà hiệu quả phanh lại cao hơn so với khi bộ trợ lực không làm việc

Trong trường hợp bộ trợ lực không làm việc thì hiệu quả phanh sẽ không cao, vì sức khỏe của người bình thường không đạt được lực đạp phanh tối đa như trên.

Tính toán các chỉ tiêu phanh

Giản đồ nhanh nhận được bằng thực nghiệm và qua giản đồ phanh có thể phân tích và thấy được bản chất của quá trình phanh

Hình 3.2: Giản đồ phanh t1: Là thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh tức là tức là từ lúc người lái tác dụng vào bàn đạp nhanh cho đến khi má phanh ép sát vào đĩa phanh Thời gian này đối với phanh dầu là t1 = 0,3s t2: thời gian tăng lực phanh hoặc tăng gia tốc chậm dần Thời gian này đối với phanh dầu t2 = (0,5 -) s Ta chọn t2 = 0,7 s tpmin: Thời gian phanh hoàn toàn ứng với lực phanh cực đại Trong thời gian này lực phanh hoặc gia tốc chậm dần không đổi

3.4.1 Gia tốc chậm dần khi phanh

Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh ô tô ta có

Trong đó: 𝛿 𝑖 - hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô Theo tài liệu [1] ta chọn 𝛿 𝑖 ~ 1

Thay số liệu vào (3.20) ta được

Thời gian phanh cũng là một trong các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt Ðể xác định thời gian phanh ta có

Tích phân trong giới hạn từ thời điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu V1 tới thời điểm ứng với vận tốc V2 ở cuối quá trình phanh

Khi phanh ô tô đến lúc dừng hẳn thì V2 = 0 Do đó

Trong đó: V1 - Vận tốc của ô tô ứng với thời điểm bắt đầu phanh

V0 = 30 (km/h) =8,33 (m/s) Thay số liệu vào ta được:

2 = 5,2332 (m/s) Thay các số liệu vào (3.23) ta được tpmin = 5,2332

0,8.9,81 = 0,6668 (s) Thời gian phanh thực tế là: tp = t1 + t2 + tpmin = 0,3 + 0,7 0,6668; tp = 1,6668 (s)

Quãng đường phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng phanh của ôtô Cũng vì vậy mà trong tính năng kỹ thuật của ôtô, các nhà chế tạo thường cho biết quãng đường phanh của ôtô ứng với vận tốc bắt đầu phanh đã định

Quãng đường phanh ứng với vận tốc từ vo đến v1

 Tích phân hai vế ta được

 Thay số liệu ta được

Quang đường phanh ứng vận tốc V1 đến thời điểm ứng với vận tốc cuối quá trình phanh: V2 = 0

 Tương tự như quãng đường phanh ứng với vận tốc V0 đến V1 ta được

 Quãng đường phanh thực tế là

So với bảng tiêu chuẩn về hiệu phanh cho phép ôtô lưu hành trên đường (Bộ GTVT Việt Nam qui định 1995) đối với xe du lịch có số chỗ ngồi nhỏ hơn 8 thì quãng đường phanh không lớn hơn 7,2 (m), [2]

Từ những kết quả trên ta nhận thấy quãng đường phanh của xe Toyota Vios là 7,109 (m) nằm trong giới hạn cho phép nên đảm bảo được những chỉ tiêu đối với xe du lịch

Như vậy các tiêu chuẩn để đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh chính đều thoả mản tiêu chuẩn đối với xe du lịch với số chỗ ngồi < 8 người Tuy nhiên để nâng hiệu quả phanh cao hơn nữa trên xe Toyota Vios còn trang bị bộ điều chỉnh lực phanh điện tử (EDB) và hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS Với hệ thống này lực phanh cung cấp cho các bánh xe luôn đạt tối ưu bất kể điều kiện tải trọng của xe và tình trạng mặt đường và làm giảm lực đạp phanh cần thiết đặc biệt khi xe có tải nặng hay chạy trên đường có hệ số ma sát cao

3.4.4 Sửa chữa các cảm biến hệ thống ABS

3.4.4.1 Các cảm biến tốc độ bánh xe

Cảm biến tốc độ bánh xe là cảm biến được sử dụng trong hệ thống phanh ABS để đo và gửi thông tin về tốc độ quay của từng bánh xe đến bộ điều khiển ABS Thông tin này rất quan trọng để hệ thống có thể phân tích và kiểm soát chính xác áp suất dầu phanh, từ đó ngăn bánh xe bị bó cứng khi phanh gấp

Cảm biến cảm ứng sử dụng nguyên lý điện từ để phát hiện những thay đổi ở từng bánh răng của đĩa phanh hoặc trục

Mỗi lần răng cưa đi qua cảm biến, một xung điện sẽ được tạo ra

Tần số của xung này tương ứng với tốc độ quay của bánh xe

Cảm biến hiệu ứng Hall sử dụng nguyên lý Hiệu ứng Hall để phát hiện các bánh răng riêng lẻ trên đĩa phanh hoặc trục

Khi mỗi bánh răng đi qua cảm biến, tín hiệu điện sẽ được tạo ra tương ứng với tốc độ quay của bánh xe

Cảm biến tốc độ bánh xe gửi tín hiệu điện (xung điện) đến bộ điều khiển ABS

Bộ điều khiển ABS sử dụng các tín hiệu này để tính toán tốc độ quay của từng bánh xe

Dựa trên thông tin tốc độ quay của từng bánh xe, hệ thống ABS có thể điều chỉnh áp suất dầu phanh để ngăn bánh xe bị bó cứng và duy trì khả năng kiểm soát xe trong điều kiện phanh gấp hoặc địa hình khó khăn

Cảm biến tốc độ bánh xe thường được lắp đặt trên mỗi bánh xe hoặc trên trục dẫn động của xe

Chúng thường được gắn cố định và tiếp xúc trực tiếp với đĩa phanh hoặc trục quay

Việc sử dụng cảm biến giảm tốc cho phép ABS đo trực tiếp sự giảm tốc của bánh xe trong quá trình phanh Ví vậy cho phép nó biết rõ hơn trạng thái của mặt đường do đó mức độ chính xác khi phanh được cải thiện để tránh cho các bánh xe không bị bó cứng Cảm biến giảm tốc còn được gọi là cảm biến “G”

 Cảm biến giảm tốc đặt dọc

Cảm biến giảm tốc bao gồm hai cặp đèn LED và photo transitor, một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu Cảm biến giảm tốc nhận biết mức độ giảm tốc độ bánh xe và gửi các tín hiệu về ABS ECU ECU dùng những tín hiệu này để xác định chính xác tình trạng mặt đường và thực hiện các biện pháp điều khiển thích hợp

Hình 3.3: Hoạt động của CB giảm tốc đặt ngang

Nguyên lý khi mức độ giảm tốc của xe thay đổi, đĩa xẻ rãnh lắc theo chiều dọc xe tương ứng với mức độ giảm tốc độ Các rãnh trên đĩa cắt ánh sáng tứ đèn LED đến photoTransitor và làm phototransitor đóng, mở Người ta sử dụng 2 cặp đèn LED và phototransitor Tổ hợp tạo bởi các phototransitor này tắt và bật, chia mức độ giảm tốc làm 4 mức và gửi về ABS ECU dưới dạng tín hiệu

55 Hình 3.4: Hoạt động của cảm biến giảm tốc đặt dọc

 Cảm biến giảm tốc ngang

Cảm biến gia tốc ngang được trang bị trên một vài kiểu xe, giúp tăng khả năng ứng xử của xe khi phanh trong lúc đang quay vòng, có tác dụng làm chậm quá trình tăng moment xoay xe

Hình 3.5: Hoạt động của CB giảm tốc đặt ngang

Trong quá trình quay vòng, các bánh xe phía trong có xu hướng nhấc lên khỏi mặt đất do lực ly tâm và các yếu tố góc đặt bánh xe Ngược lại, các bánh xe bên ngoài bị tì mạnh xuống mặt đường, đặc biệt là các bánh xe phía trước bên ngoài Vì vậy các bánh xe phía trong có xu hướng bó cứng dễ dàng hơn so với các bánh xe ở ngoài Cảm biến gia tốc ngang có nhiệm vụ xác định gia tốc ngang của xe khi quay vòng và gởi tín hiệu về ECU

Trong trường hợp này, một cảm biến kiểu phototransitor giống như cảm biến giảm tốc được gắn theo trục ngang của xe hay một cảm biến kiểu bán dẫn được sử dụng để đo gia tốc ngang Ngoài ra, cảm biến kiểu bán dẫn cũng được sử dụng để đo sự giảm tốc, do nó có thể đo được cả gia tốc ngang và gia tốc dọc

3.4.4.3 Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng

Hiện tượng: Phanh bị lệch Nguyên nhân: Lắp đặt sai cảm biến tốc độ và rô to

Hiện tượng: Phanh không hiệu quả Nguyên nhân: Cảm biến tốc độ và rô to bị bẩn

Hiện tượng: ABS hoạt động khi phanh bình thường Nguyên nhân: Gẫy răng rô to

Hiện tượng: Đèn báo ABS sáng không có lý do Nguyên nhân: Cảm biến tốc độ và rô to, cảm biến giảm tốc bị hỏng

3.4.4.4 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa

+ Kiểm tra: Tháo giắc cảm biến tốc độ, đo điện trở giữa các cực: Bánh trước: 0,8 – 1,3 KΩ Bánh sau: 1,1 – 1,7 KΩ

Quan sát phần răng cưa của cảm biến: Không bị bẩn, gẫy răng

Làm sạch các bộ phận của cảm biến

Thay thế cảm biến nếu điện trỏ bị đứt, rô to bị gãy răng

3.4.4.5 Sửa chữa, bảo dưỡng các cảm biến

Quy trình tháo lắp, bảo dưỡng, sửa chữa cảm biến

Bước 1: Kiểm tra điện áp ắc qui Điện áp ắc qui khoảng 12V

Bước 2: Kiểm tra đèn báo ABS

- Kiểm tra đèn ABS sáng trong vòng 3s Nếu không sáng thì kiểm tra và sửa chữa thay thế cầu chì bóng đèn hay dây điện

- Kiểm tra rằng đèn ABS tắt

- Dùng dụng cụ chuyên dùng, nối chân E1 với chân Tc và Ts của giắc kiểm tra

- Kéo phanh tay và nổ máy Lưu ý: không được đạp phanh g Kiểm tra đèn ABS nháy khoảng 4 lần/1s (xem hình vẽ 3.6)

57 Hình 3.6: Kiểm tra đèn ABS

Bước 3: Kiểm tra mức tín hiệu cảm biến

Lái xe chạy thẳng với tốc độ 4-6 km/h và kiểm tra xem đèn ABS có bật sáng sau khi ngừng 1s không Nếu đèn sáng nhưng không nháy khi tốc độ xe không nằm trong khoảng tiêu chuẩn dùng xe à đọc mã chuẩn đoán, sau đó sửa chữa các chi tiết hư hỏng

Kết luận

Qua thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios” , qua quá trình nghiên cứu tài liệu và thực tế, em đã hiểu sâu hơn về hệ thống ABS trên ô tô Dưới sự hướng dẫn của thầy Đinh Bá Bách và các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật Cơ khí, khoa Cơ điện và Công trình

Em đã được chỉ bảo các kiến thức chuyên ngành, giải đáp thắc mắc và sửa chữa những sai sót

Kết quả của khóa luận này giúp em nêu rõ:

- Tổng quan về hệ thống phanh ô tô

- Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe Toyota Vios

- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios

- Đã tiến hành tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios theo các tiêu chuẩn và tài liệu hiện hành đã công bố

- Quy trình bảo dưỡng và khắc phục một số hư hỏng thường gặp của hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios

Khóa luận tốt nghiệp này đã giúp em củng cố và bổ sung kiến thức chuyên ngành, đồng thời tạo điều kiện tốt cho quá trình học tập và công việc sau này Trong thời gian làm khóa luận, em cũng đã tích lũy thêm nhiều kiến thức quý báu, hoàn thiện hành trang quan trọng cho sự nghiệp và cuộc sống cá nhân sắp tới.

Kiến nghị

Để khóa luận tốt nghiệp này có thể áp dụng vào thực tế sản xuất, cần nghiên cứu hệ thống phanh ABS được trang bị trên các loại xe khác nhau như xe tải, xe khách, xe du lịch từ các hãng sản xuất xe ô tô như Toyota, Hyundai, Mazda, Ford Điều này sẽ giúp người sử dụng hiểu rõ hơn về thông số kỹ thuật, phương pháp bảo dưỡng, sửa chữa và sử dụng xe một cách an toàn và hiệu quả

Trong quá trình làm khóa luận tốt nghiệp, do thiếu kinh nghiệm thực tế và thời gian hạn chế, nên khóa luận tốt nghiệp này của em không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được các ý kiến góp ý từ quý thầy cô và các bạn để khóa luận của em được hoàn thiện hơn.