Xây dựng quy trình bảo dưỡng hệ thống phanh ô tô toyota vios

Xây dựng quy trình, bảo dưỡng hệ thống, phanh ôtô toyota vios

MỤC LỤC

1.1 Giới thiệu chung về xe Toyota Vios 1.5G 2

1.2 Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios 3

1.2.1 Động cơ 1NZ-FE (DOHC 16 xu páp với VVT-i) 3

1.2.2 Hệ thống truyền lực 4

1.2.3 Hệ thống phanh 4

1.2.4 Hệ thống lái 5

1.2.5 Phần vận hành 5

1.2.6 Hệ thống điện 5

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH XE TOYOTA VIOS 1.5G 8 2.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh 8 2.2 Cấu tạo chung và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh xe Toyota Vios 11 2.2.1 Sơ đồ hệ thống phanh trên xe TOYOTA VIOS 11

2.2.2 Nguyên lý làm việc 12

2.3 Kết cấu và bộ phận chính 15 2.3.1 Cơ cấu phanh 15

2.3.2 Xy lanh chính 18

2.3.3 Trợ lực phanh 19

2.3.4 Các cảm biến 21

2.3.5 Khối điều khiển điện tử ECU 23

2.3.6 Khối thuỷ lực- điện tử (Electric-hydraulic Unit) 24

2.3.7 Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD) 25

2.4 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe toyota 26 2.4.1 Đặt vấn đề 26

2.4.2 Xác định mômen phanh yêu cầu 26

2.4.3 Xác định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra 31

2.4.5 Tính toán các chỉ tiêu phanh 41

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHANH XE TOYOTA VIOS 45 3.1 Thông số bảo dưỡng 45 3.2 Bảo dưỡng 45 3.2.1 Kiểm tra mức dầu phanh 46

3.2.2 Xả khí 46

3.2.3 Kiểm tra bàn đạp phanh 46

3.2.4 Kiểm tra và điều chỉnh cần đẩy bộ trợ lực phanh 48

3.2.5 Kiểm tra bộ trợ lực phanh 48

3.2.6 Kiểm tra xilanh phanh và piston 48

3.2.7 Kiểm tra độ dày má phanh 49 3.2.8 Kiểm tra độ dày đĩa phanh 49 3.2.9 Kiểm tra hành trình cần phanh tay 50 3.3 Những hư hỏng và khắc phục 50

KẾT LUẬN 59

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành công nghiệp ô tô hiện nay đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển củamột đất nước Nó ra đời nhằm mục đích phục vụ nhu cầu vận chuyển hàng hóa và hànhkhách, phát triển kinh tế xã hội đất nước Từ lúc ra đời cho đến nay ô tô đã được sử dụngtrong rất nhiều lĩnh vực như giao thông vận tải, quốc phòng an ninh, nông nghiệp, côngnghiệp, du lịch

An toàn chuyển động của xe là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng xe,

nó được đánh giá bằng nhiều tiêu chí trong đó có hệ thống phanh Hệ thống phanh là mộttrong những cụm quan trọng của xe ô tô, bởi vì nó đảm bảo cho xe chạy an toàn ở tốc độcao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển Xuất phát từ những yêu cầu và

đặc điểm đó, em đã thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Xây dựng quy trình bảo dưỡng hệ thống phanh ô tô Toyota Vios ”.

Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nêntrong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định Em rất mong sựgiúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài được hoàn thiệnhơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Diệp Thành cùng các thầy cô

giáo trong bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Lê Văn Tuyên

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA VIOS 1.5G 1.1 Giới thiệu chung về xe Toyota Vios 1.5G

Toyota Vios là phiên bản Sedan cỡ nhỏ ra đời năm 2003 để thay thế cho dòngSoluna ở thị trường Đông Nam Á và Trung Quốc Thế hệ Vios đầu tiên là một phầntrong dự án hợp tác giữa các kĩ sư Thái Lan và những nhà thiết kế Nhật của Toyota đượcsản xuất tại nhà máy Toyota Gateway, tỉnh Chachoengsao, Thái Lan Với sự ra đời củaVios thế hệ thứ 2 năm 2007, Toyota bắt đầu cho dòng xe này tiến quân sang các thịtrường khác ngoài châu Á, thay thế chiếc Toyota Soluna, một mẫu subcompact bình dânhơn Toyota Corolla và Toyota Camry trong khu vực Đông Nam Á

Hình 1.1 Hình dáng ngoài xe Toyota Vios 1.5G

Phiên bản đầu tiên của Vios được chế tạo dựa trên mẫu Toyota Platz Nhờ một sốcải tiến về ngoại thất, những chiếc Vios mang một dáng vẻ khác biệt, đặc biệt là với

phiên bản 2006 Phiên bản này được chỉnh sửa đáng kể với lưới tản nhiệt, đèn pha, đènhậu được làm mới cùng vành đúc và nội thất mới.

Toyota Vios 2007 vẫn sử dụng động cơ cũ (ra mắt vào tháng 8/2003) I4 ký hiệu1NZ-FE 1.5L DOHC tích hợp công nghệ điều khiển van biến thiên VVT-i Công suất cựcđại của động cơ là 107 mã lực, mô-men xoắn tối đa 144 Nm Tuy nhiên, khung gầm thiết

kế hoàn toàn mới

Phiên bản Vios 1.5E mới (5 số sàn) được nâng cấp từ xe Vios 2003 1.5G (5 số sàn),còn phiên bản Vios 1.5G mới (4 số tự động) lần đầu tiên được giới thiệu tại thị trườngViệt Nam

Xe Vios 2007 có kích thước lớn hơn xe đời cũ Trang bị an toàn và tiệnnghi có nhiều cải tiến Về ngoại thất, thay đổi lớn nhất là lưới tản nhiệt có cấutrúc hình chữ V, cụm đèn hậu nhô ra ngoài, đèn xi-nhan tích hợp trên gương( gương có thể gập lại khi không sử dụng ), vành hợp kim thiết kế mới

1.2 Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios

1.2.1 Động cơ 1NZ-FE (DOHC 16 xu páp với VVT-i)

Động cơ sử dụng trên xe Toyota Vios là loại động cơ xăng 4 kỳ , với 4 xy lanh đặtthẳng hàng, thứ tự làm việc 1- 3- 2- 4 Động cơ sử dụng trục cam kép, dẫn động bằng đaivới công nghệ điều khiển đóng mở xu páp thông minh (VVT- i), giúp cho xe tiết kiệmnhiên liệu và bảo vệ môi trường

- Công suất tối đa: 107 HP / 6000 rpm

- Mô men xoắn tối đa: 144 Nm / 4200 rpm

- Tỉ số nén: 10,5:1

- Mức tiêu hao nhiên liệu: 5,5L/100 Km (trong điều kiện thử nghiệm)

- Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Xe Toyota Vios sử dụng hệ thống phun xăng điện tử đađiểm (MPI) với các loại xăng có chỉ số octan là RON 95, 92 Dung tích bình xăng là 42lít.

- Hệ thống làm mát: Hệ thống làm mát bằng nước theo phương pháp tuần hoàn cưỡngbức nhờ bơm nước

- Hệ thống bôi trơn: Theo nguyên lý hoạt động hỗn hợp bao gồm bôi trơn cưỡng bức kếthợp với vung té Xe sử dụng các loại dầu bôi trơn như: SAE 5W30, SAE 10W30, SAE15W40

- Hộp số:

+ Đối với phiên bản 1.5E là hộp số thường 5 cấp

- Truyền lực chính và vi sai: Đây là loại xe du lịch động cơ và hộp số đặt ngang, cầutrước chủ động nên cặp bánh răng truyền lực chính và vi sai cũng được bố trí luôn trongcụm hộp số Xe Toyota Vios sử dụng truyền lực chính một cấp, bánh răng trụ răngnghiêng

- Xe Toyota Vios còn được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh ABS, với cơ chếphân bố lực phanh điện tử EBD, giúp bánh xe không bị bó cứng và ổn định ngay cả khiphanh gấp trên đường trơn trượt

1.2.4 Hệ thống lái

Hệ thống lái trên xe Toyota Vios có trợ lực thủy lực, giúp tay lái nhẹ hơn khi chạy

xe ở tốc độ thấp và ổn khi xe chạy ở tốc độ cao

Hệ thống lái xe Toyota Vios bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái, và trợ lực lái

- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng, trong đó thanh răng làm luôn chức năng củathanh lái ngang trong hình thang lái

- Dẫn động lái gồm có: Vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, thanh láingang, cam quay và các khớp nối

- Trợ lực lái gồm các bộ phận cơ bản: Bơm dầu, van phân phối và xi lanh lực

- Bán kính quay vòng: Bán kính quay vòng tối thiểu 4,9 m

1.2.5 Phần vận hành

Hệ thống treo trên xe bao gồm treo trước và treo sau

- Treo trước là hệ thống treo độc lập kiểu nến (Mcpherson), kích thước đòn treo trên của

hệ thống treo này giảm về bằng 0 Còn đầu trong của đòn treo dưới được liên kết bản lềvới dầm ôtô, đầu ngoài liên kết với trục khớp nối dẫn hướng mà điểm liên kết nằm trênđường tâm của trụ xoay đứng Đầu trên của giảm chấn ống thuỷ lực được liên kết với gốitựa trên vỏ ôtô Phần tử đàn hồi là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảmchấn còn một đầu tì vào gối tựa trên vỏ ôtô Trên xe Toyota Vios vì đòn treo dưới chỉgồm một thanh nén nên có bố trí thêm một thanh giằng ổn định Ngoài ra đây là bánh xedẫn hướng nên trụ đứng là vỏ giảm chấn có thể quay quanh trục của nó khi xe quay vòng

- Treo sau là hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi lò xo trụ, vì lò xo trụ chỉ có khảnăng chịu lực theo phương thẳng đứng nên ngoài lò xo trụ phải bố trí các phần tử hướng

- Hệ thống đèn chiếu sáng và đèn báo hiệu bao gồm: Đèn pha, đèn si nhan, đèn phanh,đèn sương mù, đèn soi biển số, đèn trần trong xe, đèn báo áp suất dầu, đèn báo nạp ắcquy, đèn báo mức xăng thấp

- Hệ thống thông gió, sưởi ấm, điều hoà nhiệt độ, bộ gạt nước, rửa kính

- Hệ thống âm thanh gồm có radio, cassette và dàn loa

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios

CHÚTOYOTA

VIOS 1.5G

TOYOTAVIOS 1.5E

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH XE TOYOTA VIOS 1.5G 2.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh

a Công dụng

Hệ thống phanh dùng để:

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

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

Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng Nó đảmbảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc Nhờ thế ô tô máy kéomới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển

b Yêu cầu

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

- Có hiệu quả phanh cao trong mọi trường hợp mà bánh xe không bị trượt

- Hoạt động êm dịu, không giật để đảm bảo êm dịu khi phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng để giảm nhẹ cường độ lao động của người lái

- Có độ nhạy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm

- Không có hiện tượng tự xiết, thoát nhiệt tốt, có hệ số ma sát cao và ổn định Giữ được tỉ

lệ thuận giữa lực đạp phanh và lực phanh sinh ra ở cơ cấu phanh

- Đảm bảo phân bố mô men phanh trên các bánh xe phải theo nguyên tắc sử dụng hoàntoàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ

- Có độ tin cậy, độ bền, tuổi thọ cao, giá thành hạ

Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thốngphanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh

- Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở mọi chế độchuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn được gọi là phanh chân

- Phanh dự trữ: Dùng phanh ô tô máy kéo khi phanh chính hỏng

- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ Dùng để giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ khidừng xe hoặc khi không làm việc Phanh này thường được điều khiển bằng tay đòn nêncòn được gọi là phanh tay

- Phanh chậm dần: Trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn (như: xe tải, trọng lượng toàn bộlớn hơn 12 tấn; xe khách, trọng lượng lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi,thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có loại phanh thứ tư làphanh chậm dần, dùng để:

+ Phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khixuống dốc

+ Để giảm dần tốc độ ô tô máy kéo trước khi dừng hẳn

Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng của nhaunhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận là điều khiển và dẫn động độc lập.

Ngoài ra còn để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành cácdòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việc bìnhthường

Để có hiệu quả phanh cao:

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn

- Phân phối mômen phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọnglượng bám để tạo lực phanh Muốn vậy lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận vớiphản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng

- Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động khí nénhoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng lớn

Để đánh giá hiệu quả phanh người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính: Gia tốc chậm dần vàquãng đường phanh Ngoài ra cũng có thể sử dụng các chỉ tiêu khác như: Lực phanh haythời gian phanh

Các chỉ tiêu quy định về hiệu quả phanh cho phép do từng quốc gia hay từng hiệp hộiqui định riêng dựa vào nhiều yếu tố, như nguồn gốc và chủng loại các ô tô đang lưu hành,điều kiện đường xá, trình độ tổ chức kiểm tra kỹ thuật, các trang thiết bị kiểm tra… Khi phanh bằng phanh dữ trữ hoặc bằng các hệ thống khác thực hiện chức năng của

nó, gia tốc chậm dần cần phải đạt 3m/s2 đối với ô tô khách và 2,8m/s2 đối với ô tô tải Đối với hệ thống phanh dừng, hiệu quả phanh được đánh giá bằng tổng lực phanhthực tế mà các cơ cấu phanh của nó tạo ra Khi thử (theo cả hai chiều đầu xe hướngxuống dốc và ngược lại) phanh dừng phải giữ được ô tô máy kéo chở đầy tải và động cơtách khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên trên mặt dốc có độ nghiêng không nhỏ hơn 25%

Hệ thống phanh chậm dần phải đảm bảo cho ô tô máy kéo khi chuyển động xuốngcác dốc dài 6km, độ dốc 7%, tốc độ không vượt quá 30±2 km/h, mà không cần sử dụngcác hệ thống phanh khác Khi phanh bằng phanh này, gia tốc chậm dần của ô tô máy kéothường đạt khoảng 0,6÷2,0 m/s2

Để quá trình phanh được êm dịu và để người lái được cảm giác, điều khiển đượcđúng cường độ phanh, dẫn động phanh cần phải có cơ cấu đảm bảo quan hệ tỷ lệ thuậngiữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe Đồng

Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển cảu ô tô máy kéo khi phanh, sự phân bố lựcphanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau:

- Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau Sai lệch chophép không được vượt quá 15% lực phanh lớn nhất

- Không xảy ra hiện tượng khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh Vì các bánh xe trướctrượt sẽ làm cho ô tô máy kéo bị trượt ngang, các bánh xe sau trượt có thể làm ô tô máykéo mất tính điều khiển, quay đầu xe Ngoài ra các bánh xe bị trượt còn gây mòn lốp,giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám

Để đảm bảo yêu cầu này, trên ô tô máy kéo hiện đại người ta sử dụng các bộ điềuchỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System-ABS)

c Phân loại hệ thống phanh

- Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia ra các loại: phanh bánh xe và phanhtruyền lực

- Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (phần tử ma sát), phanh chia ra: Phanh guốc,phanh đĩa và phanh dải

- Theo loại dẫn động, phân chia ra: Phanh cơ khí, phanh thủy lực, phanh khí nén,phanh điện từ và phanh liên hợp (kết hợp các loại khác nhau)

Hình 2.1 Sơ đồ nguyín lý câc loại phanh chính

a-Phanh trống-guốc; b-Phanh đĩa; c- Phanh dải.

Ngăy nay, đối với xe Toyota Vios người ta sử dụng hệ thống phanh đĩa dẫn độngthủy lực có trợ lực chđn không Sau đđy chúng ta sẽ đi văo phđn tích câc kết cấu chi tiếtchính của hệ thống phanh xe Toyota Vios

2.2 Cấu tạo chung vă nguyín lý lăm việc của hệ thống phanh xe Toyota Vios

2.2.1 Sơ đồ hệ thống phanh trín xe TOYOTA VIOS

Đuờng dầu phanh

7

8

9 10 11 12

13

Đuờng dây diện

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trín xe TOYOTA VIOS

1,6 - Đĩa phanh; 2- Xi lanh chính ; 3- Bầu trợ lực chân không; 4- Bàn đạp phanh ; Công tắt khởi động; 7,13- Các cảm biến; 8- Dòng dẫn động phanh sau; 9- Đèn báo phanh; 10- Đèn báo ABS; 11- Bộ thuỷ lực và máy tính; 12 - Dòng dẫn động phanh trước

5-2.2.2 Nguyên lý làm việc

a Khi không phanh

Khi không phanh, không có lực tác dụng lên bàn đạp phanh nhưng cảm biến tốc độluôn đo tốc độ bánh xe và gửi về khối điều khiển ECU khi xe hoạt động

b Trường hợp phanh nhưng ABS chưa làm việc

Khi người lái đạp phanh, rà phanh mà lực phanh chưa đủ lớn để xảy ra hiện tượngtrượt bánh xe quá giới hạn cho phép, dầu phanh với áp suất cao sẽ đi từ tổng phanh đến lỗnạp thường mở của van nạp để đi vào và sau đó đi ra khỏi cụm thủy lực mà không hề bịcản trở bởi bất kỳ một chi tiết nào trong cụm thủy lực Dầu phanh sẽ được đi đến cácxilanh bánh xe hoàn toàn giống với hoạt động của phanh thường không có ABS

9

6

5 4 3 2 1

Hình 2.3 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

Khi phanh các xilanh bánh xe sẽ ép các má phanh vào đĩa phanh hay đĩa phanh tạo ralực ma sát phanh làm giảm tốc độ của bánh xe và của xe Ở chế độ này bộ điều khiểnECU không gửi tín hiệu đến bộ chấp hành cụm thủy lực, mặc dù cảm biến tốc độ vẫnluôn hoạt động và gửi tín hiệu đến ECU

c Trường hợp phanh và ABS làm việc

Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh đủ lớn sẽ gây nên hiện tượng trượt Khi hệ

số trượt vượt quá giới hạn quy định (1030%) thì ABS sẽ bắt đầu làm việc và chế độlàm việc của ABS gồm các giai đoạn sau:

- Giai đoạn duy trì (giữ) áp suất:

Khi phát hiện thấy sự giảm nhanh tốc độ của bánh xe từ tín hiệu của cảm biến tốc độ

và cảm biến gia tốc gửi đến, bộ điều khiển ECU sẽ xác định xem bánh xe nào bị trượt quágiới hạn quy định

Sau đó, bộ điều khiển ECU sẽ gữi tín hiệu đến bộ chấp hành hay là cụm thuỷ lực, kích hoạt các rơle điện từ của van nạp hoạt động để đóng van nạp (13) lại > cắt đường thông giữa xylanh chính và xylanh bánh xe Như vậy áp suất trong xilanh bánh xe sẽ không đổi ngay cả khi người lái tiếp tục tăng lực đạp Sơ đồ làm việc của hệ thống trong giai đoạn này như trên hình 2.4

13

14

12

8 7

3

11 9

Hình 2.4 Giai đoạn duy trì (giữ) áp suất

1- Tổng phanh; 2- Ống dẫn dầu; 3- Van điện; 4- Cuộn dây; 5-Van điện; 6-Bơm dầu; Van điện; 8-Bình chứa dầu; 9-Cơ cấu phanh; 10-Cảm biến tốc độ; 11-Roto cảm biến; 12-Nguồn điện; 13-Van nạp; 14-Van xả; 15-Khối ECU.

7 Giai đoạn giảm áp suất:

Nếu đã cho đóng van nạp mà bộ điều khiển nhận thấy bánh xe vẫn có khả năng bịhãm cứng (gia tốc chậm dần quá lớn), thì nó tiếp tục truyền tín hiệu điều khiển đến rơlevan điện từ của van xả (14) để mở van này ra, để cho chất lỏng từ xilanh bánh xe đi vào

bộ tích năng và thoát về vùng có áp suất thấp của hệ thống > nhờ đó áp suất trong hệthống được giảm bớt (hình 2.5)

15

8 ECU

12

6

7 14

10

11 9

1

5 4

2

13 3

Hình 2.5 Giai đoạn giảm áp

1-Tổng phanh; 2- Ống dẫn dầu; 3- Van điện; 4- Cuộn dây; 5-Van điện; 6-Bơm dầu; 7-Van điện; 8-Bình chứa dầu; 9-Cơ cấu phanh; 10-Cảm biến tốc độ; 11-Roto cảm biến;12-Nguồn điện; 13-Van nạp; 14-Van xả; 15-Khối ECU.

- Giai đoạn tăng áp suất:

Khi tốc độ bánh xe tăng lên (do áp suất dòng phanh giảm), khi đó cần tăng áp suấttrong xilanh để tạo lực phanh lớn, khối điều khiển điện tử ECU ngắt dòng điện cung cấpcho cuộn dây của các van điện từ, làm cho van nạp mở ra và đóng van xả lại > bánh

xe lại giảm tốc độ (hình 2.6)

6

7 8

13 3

14

9

10

11

Hình 2.6 Giai đoạn tăng áp

1-Tổng phanh; 2-Ống dẫn dầu; 3-Van điện; 4-Cuộn dây; 5-Van điện; 6-Bơm dầu; 7-Van điện; 8-Bình chứa dầu; 9-Cơ cấu phanh; 10-Cảm biến tốc độ; 11-Roto cảm biến; 12- Nguồn điện; 13-Van nạp; 14-Van xả; 15-Khối ECU.

Chu trình giữ áp, giảm áp và tăng áp cứ thế được lặp đi lặp lại, giữ cho xe được phanh

ở giới hạn trượt cục bộ tối ưu mà không bị hãm cứng hoàn toàn

2.3 Kết cấu và bộ phận chính

2.3.1 Cơ cấu phanh

a Cơ cấu phanh trước

Đặc điểm kết cấu các chi tiết và bộ phận chính:

A

4 5

6

24

3

1 2

I 7

Hình 2.7 Kết cấu đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió

1- Má Phanh, 2- Nắp chặn, 3- Vỏ bộ xylanh phanh, 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 lông khóa, Kẹp đỡ xylanh phanh, 12-Đệm cao su làm kín, 13-Đĩa phanh, 14-Lỗ kiểm tra má phanh, 15-Lỗ tản nhiệt đĩa phanh.

11-Hình 2.8 Cơ cấu phanh trước

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

+ Đĩa phanh: Thường được chế tạo bằng gang Đĩa đặc có chiều dày 8  13 mm Đĩa xẻrãnh 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 tạobằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh Một trong các biện

5

2

1

pháp để giảm nhiệt độ của dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa piston với guốcphanh 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

Trên hình 2.9a, minh hoạ sự biến dạng của vòng làm kín tương ứng với cùng một ápsuất p và ba giá trị khe hở J1, J2 và J3 khác nhau: Với khe hở lớn như J3, vòng làm kín cóthể bị ép tụt ra khỏi rãnh lắp trên xi lanh Với khe hở như J2, vòng làm kín sẽ hư hỏng saumột thời gian ngắn do biến dạng quá lớn Khe hở với giá trị J1 là vừa phải, với khe hởnày, khi áp suất thôi tác dụng, vòng làm kín sẽ trở về trạng thía ban đầu

Nhờ độ đàn hồi của các vòng làm kín 2 ( Hình 2.9 c) và độ đảo chiều trục của đĩa,khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ lại cách mặt đĩa một khe hở nhỏ Do đókhông đòi hỏi phải có cơ cấu tách các má phanh và điều chỉnh khe hở đặc biệt nào Tuyvậy, trên một số xe kích cỡ lớn có thể có trang bị thêm cơ cấu điều chỉnh khe hở tự động

c)

J 1 2

J J 3

a)

b)

P PP 3

1

Hình 2.9 Biến dạng đàn hồi của vòng làm kín.

a- Biến dạng của vòng làm kín tương ứng với các khe hở J1, J2, J3 khác nhau và áp suất pbằng nhau; b, c- Trạng thái chưa làm việc và đang chịu áp suất; 1- Piston; 2- Vòng làmkín; 3- Xilanh

Ưu nhược điểm:

Qua phân tích nguyên lý làm việc và đặc điểm kết cấu, ta thấy phanh đĩa có một loạtcác ưu điểm so với cơ cấu phanh trống - guốc như sau:

- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ 0,05  0,15 mm nên rất nhạy, giảm được thờigian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động

- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều

- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở

- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng nên cho phép tăng giá trị của chúng đểđạt hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kết cấu Vìthế phanh đĩa có kích thước nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe

- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn

- Điều kiện làm mát tốt hơn

Tuy vậy, phanh đĩa còn một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là:

- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín

- Các đĩa phanh loại hở dễ bị oxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh

- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt, xước

- Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi động cơkhông làm việc, hiệu quả dẫn động phanh thấp và khó sử dụng chúng để kết hợp làmphanh dừng

b Cơ cấu phanh sau

Phanh sau là phanh đĩa điều khiển bằng thuỷ lực trợ lực chân không, có sử dụng hệthống chống hãm cứng ABS

Phanh dừng (phanh tay): Phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau, được sử dụng chủ yếukhi xe đỗ Khi kéo cần phanh qua dây cáp truyền lực sẽ ép má phanh vào đĩa phanh bằngpiston để cố định nó

2.3.2 Xy lanh chính

Là loại xy lanh kép được thiết kế sao cho nếu một mạch dầu bị hỏng thì mạch dầukhác vẫn tiếp tục làm việc nhằm cung cấp một lượng dầu tối thiểu để phanh xe Đây làmột trong những thiết bị an toàn nhất của xe

1 2

8

4 3

9

7 6

2.3.3 Trợ lực phanh

Trợ lực phanh được dùng là loại trợ lực chân không Nó là bộ phận quan trọng, giúpngười lái giảm lực đạp lên bàn đạp mà hiệu quả phanh vẫn cao Trong bầu trợ lực có cácpiston và van dùng để điều khiển sự làm việc của hệ thống trợ lực và đảm bảo sự tỉ lệgiữa lực đạp và lực phanh

Hình 2.11 Bầu trợ lực.

1- Piston; 2- Van chân không; 3-Van không khí; 4- Vòng cao su; 5- Cần đẩy;

6- Phần tử lọc; 7- Vỏ

Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực chân không:

Bầu trợ lực chân không có hai khoang A và B được phân cách bởi piston 1 (hoặcmàng) Van chân không 2, làm nhiệm vụ: Nối thông hai khoang A và B khi nhả phanh vàcắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh Van không khí 3, làm nhiệm vụ: cắt đườngthông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở đường thông của khoang A khiđạp phanh Vòng cao su 4 là cơ cấu tỷ lệ: Làm nhiệm vụ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp

B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (màng) của bầu trợ lực và qua đó tạo nên mộtlực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trong xylanh chính, ép dầu theo cácống dẫn (dòng 1 và 2) đi đến các xylanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh Khi lực tác

dụng lên piston 1 tăng thì biến dạng của vòng cao su 4 cũng tăng theo làm cho piston hơidịch về phía trước so với cần 5, làm cho van không khí 3 đóng lại, giữ cho độ chênh ápkhông đổi, tức là lực trợ lực không đổi Muốn tăng lực phanh, người lái phải tiếp tục đạpmạnh hơn, cần 5 lại dịch chuyển sang phải làm van không khí 3 mở ra cho không khí đithêm vào khoang A Ðộ chênh áp tăng lên, vòng cao su 4 biến dạng nhiều hơn làm pistonhơi dịch về phía trước so với cần 5, làm cho van không khí 3 đóng lại đảm bảo cho độchênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp Khi lực phanh đạt cực đại thì vankhông khí mở ra hoàn toàn và độ chênh áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị cực đại.

Bộ trợ lực chân không có hiệu quả thấp, nên thường được sử dụng trên các ô tô dulịch và tải nhỏ

2.3.4 Các cảm biến

Là 4 cảm biến riêng biệt cho từng bánh xe, nhận và truyền tín hiệu tốc độ của bánh xe về chokhối điều khiển điện tử ECU

Hình 2.12 Cảm biến tốc độ bánh xe trước.

1-Nam châm vĩnh cửu; 2- Cuộn dây điện;3- Rôto cảm biến,4-Rôto cảm biến

5-Cảm biến tốc độ.

Hình 2.13 Cảm biến tốc độ bánh xe sau.

1 Nam châm vĩnh cửu; 2- Cuộn dây điện; 3- Cảm biến tốc độ, 4-Cảm biến tốc độ, 5- Rôto cảm biến.

Cảm biến tốc độ bánh xe thực chất là một máy phát điện cỡ nhỏ Cấu tạo của nógồm:

- Rô to: Có dạng vòng răng, được dẫn động quay từ trục bánh xe hay trục truyền lực nàođó

- Stato: Là một cuộn dây quấn trên thanh nam châm vĩnh cửu

Bộ cảm biến làm việc như sau (hình 2.14):

- Khi mỗi răng của vòng răng đi ngang qua nam châm thì từ thông qua cuộn dây sẽ tănglên và ngược lại, khi răng đã đi qua thì từ thông sẽ giảm đi Sự thay đổi từ thông này sẽtạo ra một suất điện động thay đổi trong cuộn dây và truyền tín hiệu này đến bộ điềukhiển điện tử

- Bộ điều khiển điện tử sử dụng tín hiệu là tần số của điện áp này như một đại lượng đotốc độ bánh xe Bộ điều khiển điện tử kiểm tra tần số truyền về của tất cả các cảm biến vàkích hoạt hệ thống điều khiển chống hãm cứng nếu một hoặc một số cảm biến cho biếtbánh xe có khả năng bị hãm cứng

- Tần số và độ lớn của tín hiệu tỷ lệ thuận với tốc độ bánh xe Khi tốc độ của bánh xetăng lên thì tần số và độ lớn của tín hiệu cũng thay đổi theo và ngược lại

Ở tốc độ thấp 0

-V +V

Ở tốc độ cao 1

Hình 2.14 Sơ đồ cấu tạo vă nguyín lý lăm việc của cảm biến tốc độ bânh xe.

1- Rôto cảm biến; 2- Cuộn dậy; 3- Nam chđm vĩnh cửu.

2.3.5 Khối điều khiển điện tử ECU

ECU lă nêo bộ, trung tđm điều khiển của hệ thống, gồm hai bộ vi xử lý vă câc mạch khâccần thiết cho hoạt động của nó

ECU nhận biết được tốc độ quay của bânh xe, cũng như tốc độ chuyển động tịnh tiếncủa xe nhờ tín hiệu truyền về từ câc cảm biến tốc độ bânh xe Trong khi phanh sự giảmtốc độ xe tùy theo lực đạp phanh, tốc độ xe lúc phanh, vă điều kiện mặt đường ECUgiâm sât điều kiện trượt giữa bânh xe vă mặt đường nhờ bộ kiểm tra sự thay đổi tốc độbânh xe trong khi phanh Nó xử lý vă phât tín hiệu điều khiển cho khối thuỷ lực cung cấpnhững giâ trị âp suất tốt nhất trong xi lanh bânh xe để điều chỉnh tốc độ bânh xe, duy trìlực phanh lớn nhất từ 10 ÷ 30% tỷ lệ trượt

Ngoăi ra ECU còn thực hiện chức năng tự kiểm tra vă cho ngừng chức năng ABS nếuphât hiện hệ thống có trục trặc (như: Thiếu dầu, không đủ âp suất trợ lực hoặc mất tínhiệu từ câc cảm biến tốc độ, …) lúc đó hệ thống điều khiển điện tử ngưng hoạt động nócho phĩp hệ thống phanh tiếp tục lăm việc như một hệ thống phanh bình thường, không

có ABS Những trục trặc trong hệ thống sẽ được cảnh bâo bằng đỉn ABS trín bảng điềukhiển Việc xâc định chính xâc vị trí vă tình trạng hư hỏng sẽ được tiến hănh thông qua

mê chẩn đoân theo tần suất vă thời gian thể hiện ở đỉn cảnh bâo Câc tín hiệu văo đến bộ

vi xử lý được xử lý một câch độc lập Chỉ khi năo kết quả có tính đồng nhất thì ECU mớiđiều khiển khối thủy lực - điện tử Nếu câc tín hiệu văo không đồng nhất – chẳn hạn khi

hệ thống khóa cứng bânh xe bị lỗi thì câc cầu chì vă phanh đảm bảo hoạt động theophanh bình thường Đồng thời, đỉn cảnh bâo trín tâp-lô sẽ sâng lín để bâo cho người lâibiết

Các tín hiệu truyền về từ các cảm biến tốc độ đến ECU được chuyển đổi thành tín hiệusóng vuông bằng bộ khuyếch đại trên đường vào.Tần số của các tín hiệu này cung cấpphù hợp với giá trị tốc độ, sự gia tốc hoặc sự giảm tốc của mỗi bánh xe đến ECU Khingười lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh, các bánh xe có thể giảm tốc đến giá trị khácnhau: Bằng việc so sánh tốc độ mỗi bánh xe với tốc độ tham khảo (reference speed) hệthống có thể luôn luôn kiểm tra độ trượt của mỗi bánh xe.

Nếu lực phanh là nguyên nhân làm một bánh xe trượt đối với bánh xe khác, ECU điềukhiển van điện từ của khối thủy lực – điện tử làm giảm lực phanh trên bánh trượt Hệthống ABS can thiệp bằng việc tính toán ngưỡng giảm tốc, gia tốc và trượt của các bánh

xe Ngay khi mối liên hệ ngưỡng gia tốc/giảm tốc và trượt vượt quá giới hạn, ECU điềukhiển các van điện từ của khối thủy lực – điện tử bằng cách điều chỉnh áp suất phanh theo

3 giai đoạn là gia tăng, duy trì và giảm áp suất ECU điều khiển các giai đoạn khác nhauứng với cung cấp xung cường độ điện thế khác nhau đến các van điện từ

Trong điều kiện giảm lực phanh và phân chia mômen không đúng aquaplaning), ECU nhận biết nhờ các cảm biến số vòng quay trên mỗi bánh xe với điềukiện bất thường, như sự truyền động và bánh xe chủ động có khuynh hướng quay ở tốc

(trượt-độ khác nhau

ECU được trang bị mạch an toàn hệ thống kiểm soát có hiệu lực khi khởi động và vậnhành

Mạch an toàn hoạt động theo nguyên tắc tự kiểm tra

- Khi bật khóa, hệ thống kiểm tra ECU, van điều khiển điện từ và sự kết nối của các cảmbiến: Nếu kết quả OK, đèn cảnh báo ABS sáng lên trên bảng tap-lô và tắt đi sau 4 giây

- Sau khi khởi động động cơ, hệ thống chạy van điện từ và bơm hồi để kiểm tra ngay saukhi đạt tốc độ ứng với 6 km/h

- Khi đạt vận tốc 24km/h thì hệ thống kiểm tra tín hiệu tốc độ của 4 bánh xe

- Khi di chuyển, hệ thống thường xuyên kiểm tra vận tốc chu vi (peripheral speed) củacác bánh xe so với tốc độ tham khảo (reference speed), các điều kiện bộ nhớ và điềukhiển hoạt động của hai rơle

- Khi di chuyển, hệ thống thường xuyên kiểm tra điện áp bình ắc quy

2.3.6 Khối thuỷ lực- điện tử (Electric-hydraulic Unit)

Gồm có 2 hai phần gắn liền nhau: Khối điện tử và khối thủy lực-điện tử

ECU điều khiển khối thủy lực-điện tử theo các tín hiệu truyền về từ các cảm biến vàđược so với các bản đồ mà chương trình đã được nạp sẵn trong bộ nhớ của nó Khối thủylực được nối đến xy lanh chính và các chi tiết hệ thống phanh ABS bằng các ống dẫnchính của hệ thống phanh Như vậy, khối thủy lực điện tử có nhiệm vụ điều chỉnh áp suấttrong dẫn động phanh theo tín hiệu điều khiển của ECU, tránh cho các bánh xe khỏi bịhãm cứng khi phanh.

Hệ thống bơm hồi dầu gồm có rơle và mô tơ bơm, hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU bơmdầu đến pittông xylanh chính để bù lại lượng dầu xả về bình chứa khi ABS làm việc

2.3.7 Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD)

Khi xe được trang bị ABS có nghĩa là chức năng EBD cũng có sẵn Chức năngnày thay thế van điều tải trọng (LAV) được dùng thay trong các hệ thống phanh thường Chức năng EBD là phần mềm được đưa thêm vào chương trình ABS truyền thống.Không đòi hỏi thêm bộ phận nào

Chức năng EBD cho phép kiểm soát nhạy hơn các bánh xe sau Điều này cũng

có thể có hiệu quả trong khi phanh ở trạng thái bình thường không có kiểm soátABS

Ngược lại với LAV, với kiểm soát EBD lực phanh được quyết định bởi sự trượt bánh

xe chứ không phải do áp lực phanh hay tải trọng xe

Phân phối lực phanh điện tử cho phép giảm áp lực phanh cho phanh của bánh sau phụthuộc vào sự trượt của bánh xe này Điều này cải thiện tình trạng ổn định khi lái so với hệthống truyền động

Việc giảm áp lực phanh cho các bánh sau được quy định bởi cách thức của các phagiữ áp lực nào đó Sự bó cứng các bánh xe sau được ngăn ngừa với sự trợ giúp của việcđiều chỉnh điện tử đặc biệt

Động cơ bơm không chạy khi EBD hoạt động Tuy nhiên, nếu bánh xe có liên quanvẫn có khuynh hướng bị bó cứng thì kiểm soát ABS được khởi động và mô-tơ bơm hoạtđộng

Trong khi kiểm soát EBD hoạt động thì mạch dầu phanh sau được kích hoạt cùngnhau

Đèn cảnh báo của hệ thống phanh EBD sẽ sáng lên trong trường hợp có sự cố hệthống EBD Kiểm soát EBD không được còn tác dụng

2.4 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe toyota

2.4.1 Đặt vấn đề

Mục đích của việc tính toán và kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe TOYOTA VIOS

là kiểm tra xem nó đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật khi làm việc hay không Các yêu cầu đólà:

- Làm việc bền vững, tin cậy

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguyhiểm

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hànhkhách và hàng hóa

- Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển khi phanh

- Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quayvòng

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

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiểnnhỏ

Các thông số dùng để tính toán ở bảng sau:

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 Lo = 2550 [mm]

Chiều rộng cơ sở S = 1480 [mm]

2.4.2 Xác định mômen phanh yêu cầu

Mômen phanh cần sinh ra được xác định từ điều kiện đảm bảo hiệu quả phanh lớn nhất,tức sử dụng hết lực bám để tạo lực phanh Muốn đảm bảo điều kiện đó, lực phanh sinh ra cầnphải tỷ lệ thuận với các phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe

w P

v

P j a

Z P

1 O 1

L

Hình 2.15 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh.

Tải trọng phân bố lên cầu trước và cầu sau: m1, m2

m1 =

a G

m2 =

a G

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 2.15 ta quy ước chiều dương là chiều ngược chiều kim đồng hồ Giảthiết với lực cản của gió không đáng kể

Lấy mô men tại điểm O1 ta có:

=

a G

=

a

a G L

a G

.

.

0

= 0

L a

 a = m2.L0 =

a G

 (mm)=1,17(m)

Từ sơ đồ hình 2.15 ta thấy:

a + b = L0

 b = L0 – a = 2550 – 1170= 1380 (mm)=1,38(m)

Từ hình 2.15 ta viết được phương trình cân bằng mô men như sau:

+ Đối với cầu trước:

Z2.L0 – Ga.a + Pj.hg = 0 (2.3)+ Đối với cầu sau:

Z1.L0 – Ga.b + Pj.hg = 0 (2.4)Mặt khác ta có:

0

(2.7)+ Lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường:

Thay (2.6) vào (2.8) ta được lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước với mặt đường là:

2 0  (2.10)Thay (2.7) vào (2.9) ta được lực phanh của mỗi bánh xe ở cầu sau với mặt đường là:

2 0   (2.11)Mômen phanh của mỗi bánh xe ở cầu trước: