Nghiên cứu kết cấu, tính năng kỹ thuật và chẩn đoán hư hỏng sửa chữa hệ thống phanh ABS xe Toyota innova

Giới thiệu về các chi tiết của hệ thống ABS, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số chi tiết quan trọng như: Cảm biến tốc độ bánh xe,cảm biến giảm tốc và cảm biến lắc ngang, cơ cấu ch

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Giáo viên phản biện

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

MỤC LỤC III DANH MỤC HÌNH VẼ V DANH MỤC BẢNG VIII CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG BẢNG THUYẾT MINH IX

LỜI NÓI ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài: 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Nội dung nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu: 2

6 Giới hạn đề tài: 2

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS 3

1.1 Quá trình phát triển của hệ thống phanh ABS 3

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 5

1.3 Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống phanh 6

1.4 Đặc điểm hệ thống phanh thủy lực trên xe du lich sản xuất tại Việt Nam 6

1.5 Lý do nghiên cứu hệ thống phanh ABS xe Toyota inova 8

CHƯƠNG 2 : CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CỤM CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG ABS 10

2.1 Thông số kỹ thuật của xe Toyota innova 2010 10

Hình 2.1: Xe Toyota innova 2010 10

2.2 Cấu trúc hệ thống ABS: 11

2.3 Quá trình điều khiển của ABS: 13

2.3.1 Yêu cầu của hệ thống điều khiển ABS: 13

2.3.2 Phạm vi điều khiển của ABS: 13

2.3.3 Chu trình điều khiển của ABS: 15

2.4 Giới thiệu chung 16

2.5 Cấu tạo và nguyên lý làm viêc của các cụm chi tiết và cả cơ cấu ABS 18

2.5.1 Cảm biến tốc độ bánh xe 18

2.5.1.1 Cấu tạo: 19

2.5.1.2 Nguyên lý làm việc 19

2.5.2 Cảm biến giảm tốc 20

2.5.3 Cảm biến gia tốc ngang 21

2.5.4 Hộp điều khiển điện tử (ECU) 22

2.5.4.1 Chức năng của hộp điều khiển điện tử (ECU) 22

2.5.4.2 Cấu tạo 22

2.5.5 Bộ chấp hành thuỷ lực 25

2.5.5.3 Cấu tạo 26

2.5.5.4 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu chấp hành thuỷ lực loại van điện 2 vị trí trên xe Toyota innova 2010 27

2.6.Các chức năng kiểm tra, chẩn đoán và an toàn 32

2.6.1 Điều khiển các rơle 32

2.6.1.1 Rơle van điện 32

2.6.1.2 Rơle motor bơm 32

2.6.2 Chức năng kiểm tra ban đầu và kiểm tra các cảm biến 33

2.6.3 Chức năng chẩn đoán 33

2.6.4 Chức năng an toàn 33

CHƯƠNG 3 : HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC CỦA CƠ CẤU PHANH CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE ABS 34

3.1 Hư hỏng và cách khắc phục 34

3.1.1 Khi sửa chữa ABS tổng quát cần lưu ý các vấn đề sau: 34

3.1.2 Hư hỏng ban đầu 35

3.1.3 Hư hỏng, nguyên nhân và mã chẩn đoán (áp dụng cho xe TOYOTA INNOVA 2010) 36

Bảng 3.1 Hư hỏng,nguyên nhân và mã chẩn đoán 36

3.2 Chẩn đoán 38

3.3 Tháo, lắp và kiểm tra bộ chấp hành thuỷ lực 42

3.3.1 Tháo/lắp bộ thủy lực trên xe 42

3.3.2 Kiểm tra bộ chấp hành thuỷ lực 44

3.4 Tháo/lắp cảm biến tốc độ bánh xe 48

3.4.1 Quy trình tháo, lắp cảm biến tốc độ bánh xe 48

3.4.2 Kiểm tra tốc độ bánh xe 50

CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS XE LEXUS ES 300 55

4.1 Mục đích của mô hình 55

4.2 Yêu cầu của mô hình 55

4.3 Phương án lựa chọn thiết kế: Loại 3 kênh điều khiển 4 bánh xe 56

4.3.1 Giới thiệu mô hình 56

4.3.2 Ưu điểm và nhược điểm 58

4.4 chế tạo mô hình 58

4.4.1 Các bộ phận chính trên mô hình 59

4.4.2 Các thông số cơ bản của mô hình 60

4.5: Kết cấu các chi tiết của hệ thống ABS trên mô hình 60

4.5.1 Cơ cấu chấp hành xe lexus ES 300 60

4.5.2: Bảng táp lô xây dựng trên mô hình 62

4.5.3: Kết cấu bộ phận truyền lực và thủy lực 63

4.5.3.1: Cấu tạo: 63

4.5.3.2: Nguyên lý làm việc 63

4.5.4: Các chân giắc kiểm tra sự thông mạch xây dựng trên mô hình 64

4.5.5 Sơ đồ mạch điện xe Lexus ES 300 sử dụng lắp đặt trên mô hình 65

4.6: Hướng dẫn sử dụng mô hình 67

4.6.1: Cấp nguồn cho hệ thống 67

4.6.2: Cho mô hình hoạt động 68

4.6.3: Cách kiểm tra thông mạch giữa các chân ABS ECU, cơ cấu chấp hành, các cảm biến 69

4.6.3.1: Đo thông mạch các cảm biến 69

4.6.3.2: Đo thông mạch giữa bộ chấp hành với ABS ECU trên bảng táp lô 70

KẾT LUẬN 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ so sánh giữa xe có trang bị ABS và không có ABS 4

Hình 1.2: Quá trình phát triển của các hệ thống phanh trên ô tô 5

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống phanh trên xe du lịch sản xuất tại Việt Nam 7

Hình 1.4: Kết cấu cơ cấu phanh bánh xe loại guốc 7

Hình 2.1: Xe Toyota innova 2010 10

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe 11

Hình 2.3: Đồ thị mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt 12

Hình 2.4: Phạm vi điều khiển của hệ thống ABS 14

Hình 2.5: Phạm vi điều khiển của ABS theo góc trượt bánh xe 15

Hình 2.6 : Chu trình điều khiển kín của ABS 16

Hình 2.7: Sơ đồ điều khiển cơ cấu phanh thường 17

Hình 2.8: Sơ đồ khối các cụm chức năng của cơ cấu ABS 17

Hình 2.9: Sơ đồ điều khiển của cơ cấu ABS 18

Hình 2.10: Vị trí lắp cảm biến 18

Hình 2.11: Cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ 19

Hình 2.12:Tín hiệu điện áp ở cảm biến tốc độ bánh xe 20

Hình 2.13: Các chế độ hoạt động của cảm biến giảm tốc 20

Hình 2.14: Vị trí và cấu tạo cảm biến giảm tốc 21

Hình 2.15: Cảm biến gia tốc ngang 22

Hình 2.16: Các chức năng điều khiển của ECU 22

Hình 2.17: Sơ đồ mạch điện ABS của xe TOYOTA INNOVA 2010 24

Hình 2.18: Điều khiển chống hãm cứng bánh xe khi phanh 25

Hình 2.19: Bộ chấp hành thuỷ lực 26

Hình 2.20: Bơm và cụm van điện từ 27

Hình 2.21: Sơ đồ các van điện từ của hệ thống phanh ABS 4 kênh dùng van điện từ 2 vị trí 28

Hình 2.22a: Van giữ áp 29

Hình 2.22b: Van giảm áp 29

Hình 2.23: Giai đoạn tăng áp, ABS chưa hoạt động 29

Hình 2.24: Pha giữ áp, ABS hoạt động 30

Hình 2.25: Pha giảm áp, ABS hoạt động 30

Hình 2.26: Pha tăng áp, ABS hoạt động 31

Hình 2.27: Sơ đồ điều khiển các rơ le van điện và mô tơ bơm 32

Hình 2.28: Đèn báo ABS 33

Hình 3.1: Vị trí đèn báo ABS 38

Hình 3.2: Rút chốt ngắn mạch 39

Hình 3.3:Nối chân E1 và TC trên giắc DLC1 bằng SST 39

Hình 3.4: Mã chẩn đoán hệ thống ABS bình thường 39

Hình 3.5: Mã hư hỏng hệ thống 39

Hình 3.6: Nối chân E1 va TC giắc DLC1 40

Hình 3.7: Xóa mã lỗi bằng đạp phanh 40

Hình 3.8: Mã nháy hệ thống bình thường 41

Hình 3.9: Đèn ABS tắt 41

Hình 3.10: Tháo giắc nối ABS ra 43

Hình 3.11: Tháo bu long trên dưới bộ chấp hành 43

Hình 3.12: Tháo bu long bộ thủy lực 43

Hình 3.13: Tháo vít giữ ECU ABS 44

Hình 3.14: Lắp các giắc nối 44

Hình 3.15: Tháo bộ chấp hành và rơle ABS 45

Hình 3.16: Nối thiết bị kiểm tra bộ chấp hành 45

Hình 3.17: Thiêt bị kiểm tra bộ chấp hành của Toyota 45

Hình 3.18: Đạp phanh kiểm tra bộ chấp hành 46

Hình 3.19: Nhả chân phanh kiểm tra độ rung 46

Hình 3.20: Xoay công tắc ở vị trí “Front RH” 47

Hình 3.21: Tháo cảm biến ra 48

Hình 3.22: Tháo vòng giữ dây 48

Hình 3.23: Tách giắc nối cảm biến 49

Hình 2.24: Tách kẹp giữ ra 49

Hình 3.25: Tháo bu lông lấy cảm biến ra 49

Hình 3.26: Đo điện trở cảm biến 50

Hình 3.27: Kiểm tra vành răng rô to 50

Hình 3.28: Kiểm tra đèn ABS tắt 51

Hình 3.29: Nối chân E1 va TC giắc DLC1 51

Hình 3.30: Mã hệ thống bình thường 51

Hình 3.31: Mã lỗi hệ thống 52

Hình 3.32: Mã lỗi hệ thống 52

Hình 3.33: Mã hư hỏng hệ thống 53

Hình 4.1: Thiết kế mô hình 3D cơ cấu phanh ABS 56

Hình 4.2: Mô hình hệ thống phanh ABS 59

Hình 4.3: Cơ cấu chấp hành xe Lexus ES 300 60

Hình 4.4: Sơ đồ cơ cấu phanh có ABS (Cho xe LEXUS ES 300) 61

Hình 4.5: Bảng táp lô trên mô hình 62

Hình 4.6: kết cấu bộ phận truyền lực và thủy lực 63

Hình 4.7: Chân giắc kiểm tra thông mạch 64

Hình 4.8: Rắc cái trên ABS ECU 65

Hình 4.9a: Sơ đồ mạch điện xe Lexus ES 300 66

Hình 4.9b: Sơ đồ mạch điện xe Lexus ES 300 67

Hình 4.10:Đèn báo và công tắc nguồn 220V 68

Hình 4.11: bàn đạp phanh 69

Hình 4.12: Rơ le 4 chân và 5 chân 70

Hình 4.13: Rắc cái trên ABS ECU 70

CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG BẢNG THUYẾT MINH

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 BAS (Brake Assist System): Hệ thống hỗ trợ lực khẩn cấp.

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

5 ESP (Electronic Stability Program): Hệ thống ổn định xe bằng điện tử

6 TRC (Traction Control): Hệ thống kiểm soát lực kéo

7 VSC (Vehicle Stability Control): Hệ thống ổn định động học của ôtô

8 BBW (Brake – By – Wire): Hệ thống phanh điện

9 ACC: Điều khiển hành trình

10.EHB (Electric Hydraulic Brake): Phanh thủy lực - điện.

11.EMB (Electric Mechanical Brake): Phanh cơ khí - điện.

12.HCU (Hydraulic Control Unit): Bộ điều khiển thủy lực.

LỜI NÓI ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Ngày nay tại Việt Nam, ngành ô tô đang trên đà phát triển và ngày càng khẳng định

vị trí của mình trong sự phát triền của nền công nghiệp Việt Nam Vì thế mà ngày càng

có nhiều trường đại học, cao đẳng cũng như trung học đưa ngành công nghệ ô tô vàogiảng dạy Trường đại học Sư phạm Kỷ thuật Hưng Yên có thể được xem là một trongnhững trường có ngành công nghệ ô tô phát triển mạnh tại nước ta

Ngành công nghệ ôtô là một trong những ngành ứng dụng rất nhiều hệ thống hiệnđại nhằm đáp ứng được các nhu cầu đòi hỏi sự an toàn, tiện nghi và khả năng phát huytối đa công suất động cơ, tốc độ xe của người sử dụng Nên các nhà chế tạo đã khôngngừng 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

Tuy khoa cơ khí động lực có khá đầy đủ tài liệu và mô hình giảng dạy về hệ thốngABS nhưng đa số các mô hình thì khá cồng kềnh chỉ thích hợp giảng dạy thực tập tạixưởng Nên nhóm chúng tôi đã cố gắng nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình điềukhiển hệ thống phanh ABS với kích thước gọn nhẹ hơn, bằng việc xây dựng mô hìnhnhằm giúp cho các giảng viên tại khoa thuận trong việc giảng dạy trên lớp cũng nhưtại xưởng thực tập

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu chế độ điều khiển của hệ thống phanh ABS

- Nghiên cứu các chi tiết của hệ thống phanh ABS thủy lực

- Phân tích kết cấu và nguyên lý làm việc của cơ cấu chấp hành ABS thủy lực sửdụng van 2 vị trí và các chi tiết trên xe Toyota innova

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng ngiên cứu: Nghiên cứu kết cấu, tính năng kỹ thuật và chẩn đoán hư hỏng

sửa chữa hệ thống phanh ABS xe Toyota innova

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu phân tích các sơ đồ hệ thống ABS xe Toyota innova

- Phân tích cấu tạo của các chi tiết trong hệ thống phanh ABS xe Toyota innova vànguyên lý làm việc của các chi tiết trong hệ thống

- Các hư hỏng, cách sửa chữa va khắc phục hư hỏng của hệ thống

- Chẩn đoán mã lỗi của hệ thống

5 Phương pháp nghiên cứu:

Sinh viên nghiên cứu đã nghiên cứu các tài liệu của khoa, trên mạng và các môhình hệ thống phanh ABS của các sinh viên trước và của các thầy Ngoài ra sinh viênnghiên cứu còn tham khảo ý kiến giảng viên hướng dẫn và các thầy tại khoa cơ khíđộng lực trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên và hoàn thiện nội dung lý thuyếtnghiên cứu hệ thống phanh ABS xe Toyota innova

6 Giới hạn đề tài:

Do kiến thức còn thiếu sót nên sinh viên nghiên cứu chỉ nghiên cứu được sơ lược

về hệ thống ABS xe Toyota inova Giới thiệu về các chi tiết của hệ thống ABS, cấu tạo

và nguyên lý hoạt động của một số chi tiết quan trọng như: Cảm biến tốc độ bánh xe,cảm biến giảm tốc và cảm biến lắc ngang, cơ cấu chấp hành, ABS ECU về cấu tạo vànguyên lý điều khiển Phân tích cấu trúc, nguyên lý làm việc của hệ thống ABS của xeToyota innova, chẩn đoán hư hỏng và sửa chữa hư hỏng Phạm vi điều khiển của hệthống ABS Phần thực hành: khôi phục một phần mô hình thực hành hệ thống phanhABS, sử dụng hệ thống phanh ABS xe Lexus ES 300

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS

1.1 Quá trình phát triển của hệ thống phanh ABS

Để giải quyết bài toán về vấn đề hiệu quả và tính ổn định khi phanh, phần lớn các ô

tô hiện đại đều được trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh, gọi là hệ

thống “Anti lock Brake System’’ và thường được viết và gọi tắt là ABS.

Hệ thống hoạt động chống hiện tượng bị hãm cứng của bánh xe bằng cách điềukhiển thay đổi áp suất dầu tác dụng lên các cơ cấu phanh ở các bánh xe ngăn khôngcho nó bị hãm cứng khi phanh trên đường trơn khi phanh gấp, đảm bảo tính hiệu quả

và tính ổn định của ô tô trong quá trình phanh

Các hệ thống ABS thủy lực hiện nay được phát triển từ những hệ thống đầu tiêndùng trên tàu hỏa vào những năm đầu thế kỷ 19 Sau đó, các hệ thống phanh chống bócứng bánh xe được phát triển trên các máy bay để trợ giúp cho quá trình hạ cánh trênđường băng trơn trượt Những ô tô đầu tiên sử dụng ABS là vào năm 1954, trên mộtvài mẫu xe Lincoln với các thiết bị của hệ thống ABS lấy từ một máy bay của Pháp.Vào đầu những năm 60 của thế kỷ trước, các hãng xe của Mỹ đều đưa ra một số dòng

xe của mình có sử dụng ABS Các hệ thống đầu tiên này sử dụng các bộ tính toántương tự và bộ chấp hành chân không Vì bộ chấp hành chân không có thời gian đápứng chậm, nên kết quả là quãng đường phanh bị kéo dài trong quá trình phanh Vàonhững năm 70, tới lượt các hãng xe châu Âu là Mercedes và BMW đưa ra các hệthống ABS có điều khiển điện tử Vào năm 1985, Mercedes, BMW và Audi sử dụng

hệ thống ABS của Bosch và hãng Ford giới thiệu hệ thống Teves đầu tiên Cuối nhữngnăm 80, hệ thống phanh ABS được sử dụng trên rất nhiều dòng xe cao cấp và xe thểthao

Hiện nay, hệ thống phanh ABS trở thành tiêu chuẩn trên tất cả các ô tô con và ngàymột trở nên phức tạp Các hệ thống ABS hiện nay khác nhau cả về cấu trúc phần cứngcũng như thuật toán điều khiển Các bộ phận trong hệ thống phanh ABS được cải tiến

và áp dụng các công nghệ khác nhau, nhằm tăng tốc độ và hiệu quả hoạt động Cácthuật toán điều khiển cũng được nghiên cứu và áp dụng các lý thuyết điều khiển tựđộng mới, đem lại hiệu quả điều khiển cao trong khi vẫn tiết kiệm chi phí sản xuất.Nhằm nâng cao tính ổn định và tính an toàn của xe trong mọi chế độ hoạt động nhưkhi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường vòng với tốc độ cao, khiphanh trong những trường hợp khẩn cấp hệ thống phanh ABS còn được thiết kế kếthợp với nhiều cơ cấu khác

Hệ thống phanh ABS kết hợp với hệ thống kiểm soát lực kéo Traction Control (hay TRC) làm giảm bớt công suất động cơ và phanh các bánh xe để tránh hiện tượng các

bánh xe bị trượt lăn tại chỗ khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bởi điều này làm

tổn hao vô ích một phần công suất của động cơ và mất tính ổn định chuyển động của ôtô.

Hình 1.1: Sơ đồ so sánh giữa xe có trang bị ABS và không có ABS

Hệ thống phanh ABS kết hợp với hệ thống BAS (Break Assist System) làm tăngthêm lực phanh ở các bánh xe để có quãng đường phanh là ngắn nhất trong trường hợpphanh khẩn cấp

Hệ thống phanh BBW bắt đầu được thử nghiệm từ những năm 1997, các hệ thốngphanh này dựa trên cơ sở điều khiển điện tử, cũng như các hệ thống: Steer-by-wire (hệthống lái điều khiển bằng điện tử), Drive-by-wire (hệ thống truyền lực điều khiển bằngđiện tử) tạo nên các kết cấu thông minh trên ô tô con

Hệ thống BBW không thể vắng mặt các cơ cấu cơ khí, và có thể phân chia thành:

- BBW có hỗ trợ thủy lực viết tắt là EHB (Electric Hydraulic Brake)

- BBW không hỗ trợ thủy lực, EMB (Electric Mechanical Brake)

Quá trình phát triển của hệ thống phanh nói chung trên xe ô tô có thể được kháiquát bằng các mốc thời gian như trong hình 1.2 dưới đây

Hình 1.2: Quá trình phát triển của các hệ thống phanh trên ô tô

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Ngoài nước: Các hãng sản xuất xe đều chế tạo hệ thống phanh ABS để đảm bảotính an toàn chủ động của xe Tiêu chuẩn Châu Âu quy định từ năm 2001, các xe tảiphải được trang bị hệ thống phanh ABS

Trong nước: Tại Việt Nam ô tô tăng nhanh cả số lượng, chủng loại, nhãn mác, quatìm hiểu các hãng ô tô đang lưu hành thông dụng như: Toyota, Ford, Hyundai, Kia,Honda…, hầu hết đã trang bị hệ thống phanh ABS Nhiều doanh nghiệp sản xuất ô tôtrong nước đang đần nội địa hóa các cụm chi tiết và tiến đến sản xuất ô tô với thươnghiệu riêng

Do đó, trong thời gian qua trong nước đã có nhiều công trình nghiên cứu về hệthống phanh nói chung và hệ thống phanh ABS nói riêng Các công trình nghiên cứu

đã có ý nghĩa góp phần làm rõ cơ sở lý thuyết về quá trình phanh ô tô, cũng như giảiquyết các vấn đề về vấn đề điều khiển quá trình phanh nhằm nâng cao chất lượng vàhiệu quả phanh Trong công tác đào tạo của nhà trường, các kiến thức về hệ thốngphanh ABS chưa được giảng dạy thành chuyên đề cho sinh viên và học sinh nghềcông nghệ ô tô Nhà trường còn thiếu các mô hình phục vụ cho nội dung giảng dạy hệthống phanh ABS

Với phân tích trên, đồ án chọn đề tài “Nghiên cứu kết cấu,tính năng kỹ thuật và chẩn đoán hư hỏng sửa chữa xe toyota innova”.

1.3 Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống phanh

Hệ thống phanh trên ô tô làm nhiệm vụ giảm tốc độ chuyển động của xe hoặc dừng

xe một cách chủ động Trên ô tô ngoài hệ thống phanh chính bố trí ở các bánh xe còn

có các hệ thống khác như hệ thống phanh phụ, hệ thống phanh dừng, phanh chậm dần

và phanh an toàn (khi có sự cố hỏng hệ thống cấp khí nén ở hệ thống phanh khí nén).Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng làm việc của hệ thống phanh là chỉ tiêu hiệu quả

và chỉ tiêu ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh Chỉ tiêu hiệu quả yêu cầuquãng đường phanh xe, giảm tốc phanh, thời gian phanh không quá giới hạn qui địnhnhằm làm cho xe giảm tốc nhanh, dừng xe với quãng đường ngắn nhất Chỉ tiêu ổnđịnh hướng yêu cầu góc lệch hướng chuyển động của ô tô trong quá trình phanh cũngnhư hành lang chiếm chỗ của ô tô trong quá trình phanh không được vượt quá giới hạnqui định

Để tăng lực phanh, trên các xe dùng hệ thống phanh thủy lực, có thể sử dụng cơcấu phanh với bố trí xy lanh phanh bánh xe kiểu đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốckiểu tùy động, hoặc sử dụng cơ cấu phanh đĩa Để tăng lực của dẫn động phanh, trên

xe bố trí thêm bộ cường hóa (thông thường với các xe tải nhẹ là bộ cường hóa kiểuchân không) Tuy nhiên, lực phanh có thể phát huy tối đa lại phụ thuộc vào khả năngbám (bám dọc) giữa bánh xe với mặt đường Kích thước và kết cấu cơ cấu phanh bánh

xe cũng như bộ phận cường hóa dẫn động phanh được tính toán trên cơ sở giới hạnkhả năng bám dọc của các bánh xe với mặt đường

1.4 Đặc điểm hệ thống phanh thủy lực trên xe du lịch sản xuất tại Việt Nam

Trên các xe du lịch thường sử dụng hệ thống phanh thủy lực có cường hóa chânkhông Hình 1.3 là sơ đồ điển hình của hệ thống phanh thủy lực trên xe du lịch lắp ráp

ở Việt Nam

- Xy lanh phanh chính tạo ra áp suất thủy lực đẩy dầu thủy lực theo các đường ốngdẫn dầu và tạo ra áp suất làm việc cho các xy lanh phanh bánh xe

Để tăng tính an toàn cho hệ thống phanh, trên các xe tải hiện nay thường sử dụng

hệ thống phanh dẫn động hai dòng kiểu trước/sau và xy lanh phanh chính thường cókết cấu kiểu tandem Xy lanh có hai buồng làm việc riêng để cung cấp áp suất dầu racác bánh xe cầu trước và bánh xe cầu sau Trong trường hợp nếu có một dòng dẫnđộng (ra các bánh xe cầu trước hoặc các bánh xe cầu sau) bị hỏng hệ thống vẫn có thểgiữ được hiệu quả phanh cho dòng dẫn động còn lại

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống phanh trên xe du lịch sản xuất tại Việt Nam 1,2 Cơ cấu phanh trước, sau; 3 Bơm chân không; 4 Bình chân không; 5 Bàn đạp phanh; 6 Xy lanh phanh chính kiểu tandem; 7 Bộ trợ lực phanh kiểu chân không;

8 Bình chứa dầu phanh; 9 Phanh tay

Các cơ cấu phanh bánh xe thường sử dụng trên xe tải là cơ cấu phanh guốc (hình1.4) bao gồm các cụm chi tiết: Xy lanh phanh bánh xe, mâm phanh, guốc phanh, lò xohồi vị guốc phanh, tang trống Cơ cấu phanh đĩa chưa được sử dụng trên các xe tải lắptrong nước

Hình 1.4: Kết cấu cơ cấu phanh bánh xe loại guốc

- Bộ trợ lực chân không hỗ trợ tăng lực phanh để xy lanh chính tăng cường áp suấtthủy lực đến các xy lanh phanh bánh xe

- Bơm chân không được dẫn động bởi trục máy phát điện dùng để giảm lực cho bànđạp khi phanh

Trên các xe du lịch, hệ thống phanh thủy lực thường sử dụng bộ trợ lực chân khôngvới nguồn chân không lấy từ họng hút của động cơ Kết cấu bộ trợ lực như thế tuy nhỏ

gọn nhưng hiệu quả trợ lực không nhiều vì vậy trên các xe tải sử dụng bộ trợ lực chânkhông với nguồn trợ lực từ bơm chân không Bơm chân không này được dẫn động từtrục ra của máy phát điện Áp suất chân không do bơm chân không tạo ra có thể đạt tới

6 N/cm2

Các thông số kết cấu của cơ cấu phanh bánh xe, các kích thước của xy lanh phanhchính và xy lanh phanh bánh xe, kết cấu màng làm việc của bộ cường hóa chân khôngcần phải tính toán kiểm tra để đáp ứng được với mô men phanh ở bánh xe cầu trước vàbánh xe cầu sau tránh xảy ra hiện tượng hãm cứng các bánh xe khi phanh

1.5 Lý do nghiên cứu hệ thống phanh ABS xe Toyota innova.

Nhận xét chung, hệ thống phanh thủy lực trên các xe lắp ráp ở trong nước có cácnhược điểm chính như sau:

- Không có khả năng hạn chế áp suất dẫn động phanh ra các bánh xe sau do đó cácbánh xe sau thường bị trượt lết (hãm cứng) trong các trường hợp phanh ngặt hoặcphanh xe trên đường có hệ số bám thấp

- Không có khả năng điều chỉnh lực phanh ở các bánh xe phù hợp với khả năngbám của bánh xe với mặt đường do đó làm giảm hiệu quả phanh cũng như tính ổn địnhhướng của xe khi phanh kém

- Trong quá trình phanh, do quán tính của xe nên xảy ra hiện tượng tăng tải ở cácbánh xe cầu trước, giảm tải ở các bánh xe cầu sau vì vậy giới hạn lực bám ở các bánh

xe cầu sau bị giảm đi so với trường hợp phân bố tải trọng tĩnh, lúc này nếu vẫn giữnguyên giá trị lực phanh lớn sẽ xảy ra hiện tượng trượt lết ở các bánh xe cầu sau

Để đạt hiệu quả phanh cao, yêu cầu lực phanh phát huy ở vùng tiếp xúc giữa bánh

xe với mặt đường phải đạt được trị số bằng lực bám Trị số của lực bám giữa bánh xevới mặt đường phụ thuộc vào tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe và hệ số bámcủa bánh xe với mặt đường

Các yêu cầu trên ở các hệ thống phanh không có điều khiển điện tử ở các xe đời cũkhông đáp ứng được dẫn đến khi phanh gấp các xe đời cũ thường bị trượt lết làm giảmhiệu quả phanh và mất ổn định

Để khắc phục hiện tượng trượt lết tại các bánh xe khi phanh trên xe ô tô ngày nay

đã được trang bị hệ thống phanh ABS Đây là hệ thống phanh điều khiển điện tử chophép tự động điều khiển áp suất trong dẫn động phanh ra các bánh xe sao cho duy trìđược độ trượt của bánh xe trong quá trình phanh nằm trong vùng độ trượt tối ưu (vùnggiá trị  từ 0,1 đến 0,3) Nhờ tính năng điều khiển này, trong quá trình phanh, xe vừa

có hiệu quả phanh cao vừa ổn định hướng và có tính năng điều khiển tốt

Các xe du lịch được lắp ráp trong nước chưa được trang bị hệ thống phanh ABS.Trong thời gian tới cần chuẩn bị để đầu tư, đổi mới công nghệ, kỹ thuật để trang bị hệ

thống phanh ABS cho du lịch lắp ráp ở Việt Nam, việc nghiên cứu hệ thống phanhthủy lực của các xe du lịch lắp ráp ở trong nước sẽ góp phần nâng cao tính năng antoàn cho người, xe và hàng hóa chuyên chở khi tham gia giao thông.

Số lượng các xe tải nhỏ chiếm tỷ lệ cao trong dòng xe tham gia giao thông vì vậyviệc nghiên cứu cải tiến các hệ thống phanh ở dòng xe này thành phanh ABS sẽ nângcao tính an toàn và kinh tế vận chuyển của xe

CHƯƠNG 2 : CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CỤM CHI TIẾT CỦA

Chiều dài cơ sở (mm) 2750mm

Chiều rộng cơ sở trước/sau 1510/1510mm

Trọng lượng không tải (kg) 2210 kg

Dung tích bình nhiên liệu (lít)55lít

Cửa, chỗ ngồi

2.2 Cấu trúc hệ thống ABS:

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe

1 Cảm biến tốc độ bánh xe; 2 Xy lanh; 3 Xy lanh chính và cụm thủy lực.

4 Hộp điều khiển; 5 Đèn báo ABS.

xe được biểu diễn bằng một hệ số gọi là hệ số trượt

Hình 2.3 chỉ ra các đường đặc tính trượt, thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám dọc

x và hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối  của bánh xe ứng với các loạiđường khác nhau

Từ các đồ thị trên, chúng ta có thể rút ra một số nhận xét như sau:

- Các hệ số bám dọc x và hệ số bám ngang y đều thay đổi theo độ trượt  Lúcđầu, khi tăng độ trượt  thì hệ số bám dọc x tăng lên nhanh chóng và đạt giá trị cựcđại trong khoảng độ trượt  =10  30% Nếu độ trượt tiếp tục tăng thì x giảm, khi

độ trượt  = 100% (lốp xe bị trượt lết hoàn toàn khi phanh) thì hệ số bám dọc x giảm

20  30% so với hệ số bám cực đại Khi đường ướt còn có thể giảm nhiều hơn nữa,đến 50  60% Đối với hệ số bám ngang y, sẽ giảm nhanh khi độ trượt tăng, ở trạngthái trượt lết hoàn toàn thì y giảm xuống gần bằng không

Tốc độ xe – tốc độ bánh xe

Hệ số trượt =  x100%

Tốc độ xe

Hình 2.3: Đồ thị mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt

- Hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại xmax ở giá trị độ trượt tối ưu  0 Thực nghiệmchứng tỏ rằng ứng với các loại đường khác nhau thì giá trị 0 thường nằm chung tronggiới hạn từ 10 30 % Ở giá trị độ trượt tối ưu 0 này, không những đảm bảo hệ sốbám dọc x có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang y cũng có giá trị khá cao

- Vùng a gọi là vùng ổn định, ứng với khi mới bắt đầu phanh, vùng b là vùng không

ổn định của đường đặc tính trượt Ở hệ thống phanh thường, khi độ trượt tăng đến giớihạn bị hãm cứng  = 100% (vùng b), do thực tế sử dụng x <xmax nên chưa tận dụnghết khả năng bám (khả năng tiếp nhận phản lực tiếp tuyến P = Zb )

- Ở hệ thống phanh thường, khi phanh đến giới hạn bị hãm cứng = 100% thì hệ sốbám ngang y giảm xuống gần bằng không, thậm chí đối với loại đường có hệ số bámdọc cao như đường bêtông khô, nên khả năng bám ngang không còn nữa, chỉ cần mộtlực ngang nhỏ tác dụng cũng đủ làm cho xe bị trượt ngang, không tốt về phương diện

ổn định khi phanh

Như vậy, nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là 0 thì sẽ đạtđược lực phanh cực đại Ppmax = xmax Gb, nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao nhất và

đảm bảo độ ổn định tốt khi phanh nhờ y ở giá trị cao Một hệ thống phanh chống hãmcứng (ABS) được thiết kế để thực hiện mục tiêu này.

2.3 Quá trình điều khiển của ABS:

2.3.1 Yêu cầu của hệ thống điều khiển ABS:

Một hệ thống ABS hoạt động tối ưu, đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng phanhcủa ôtô phải thỏa mãn đồng thời các yêu cầu sau:

- Trước hết, ABS phải đáp ứng được các yêu cầu về an toàn liên quan đến động lựchọc phanh và chuyển động của ôtô

- Hệ thống phải làm việc ổn định và có khả năng thích ứng cao, điều khiển tốt trongsuốt dải tốc độ của xe và ở bất kỳ loại đường nào (thay đổi từ đường bêtông khô có sựbám tốt đến đường đóng băng có sự bám kém)

- Hệ thống phải khai thác một cách tối ưu khả năng phanh của các bánh xe trênđường, do đó giữ tính ổn định điều khiển và giảm quãng đường phanh Điều nàykhông phụ thuộc vào việc phanh đột ngột hay phanh từ từ của người lái xe

- Khi phanh xe trên đường có các hệ số bám khác nhau thì moment xoay xe quanhtrục đứng đi qua trọng tâm của xe là luôn luôn xảy ra không thể tránh khỏi, nhưng với

sự hỗ trợ của hệ thống ABS, sẽ làm cho nó tăng rất chậm để người lái xe có đủ thờigian bù trừ moment này bằng cách điều chỉnh hệ thống lái một cách dễ dàng

- Phải duy trì độ ổn định và khả năng lái khi phanh trong lúc đang quay vòng

- Hệ thống phải có chế độ tự kiểm tra, chẩn đoán và dự phòng, báo cho lái xe biết

hư hỏng cũng như chuyển sang làm việc như một hệ thống phanh bình thường

2.3.2 Phạm vi điều khiển của ABS:

1 Lốp bố tròn (radial-ply) chạy trên đường bê tông khô; 2 Lốp bố chéo (bias-ply) chạy trên đường nhựa ướt; 3.Lốp bố tròn chạy trên đường tuyết; 4 Lốp bố tròn chạy

trên đường đóng băng

Mục tiêu của hệ thống ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trượtthay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị o ( = 10 -30%, trên đồ thị đặc tính trượt),gọi là phạm vi điều khiển của hệ thống ABS Khi đó, hiệu quả phanh cao nhất (lựcphanh đạt cực đại do giá trị xmax) đồng thời tính ổn định của xe là tốt nhất (y đạt giátrị cao), thỏa mãn các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh là rút ngắn quãng đườngphanh, cải thiện tính ổn định hướng và khả năng điều khiển lái của xe trong khi phanh.Thực tế giới hạn này có thể thay đổi trong phạm vi lớn hơn, có thể bắt đầu sớm hơnhay kết thúc trễ hơn tùy theo điều kiện bám của bánh xe và mặt đường

Trên (hình 2.4) thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám dọc x và độ trượt  ứng vớicác loại lốp khác nhau chạy trên các loại đường có hệ số bám khác nhau Phạm vi điều

Hình 2.4: Phạm vi điều khiển của hệ thống ABS.

khiển của hệ thống ABS ứng với từng điều kiện cụ thể là khác nhau Theo đó, ta thấyđối với loại lốp bố tròn chạy trên đường bêtông khô (đường cong1) thì giá trị xmax đạtđược ứng với độ trượt khoảng 10% so với loại lốp bố chéo chạy trên đường nhựa ướt(đường cong 2) là 30% Độ trượt tối ưu o để đạt giá trị hệ số bám cực đại trong haitrường hợp trên là khác nhau Vì vậy, phạm vi điều khiển ABS của chúng cũng khácnhau, trường hợp lốp bố tròn chạy trên đường bêtông khô sẽ có quá trình điều khiểnABS xảy ra sớm hơn Tương tự là phạm vi điều khiển của hệ thống ABS đối với loạilốp bố tròn chạy trên đường tuyết và đường đóng băng (đường cong 3 và 4)

Khi phanh trên đường vòng, xe chịu sự tác động của lực ngang nên các bánh xe sẽ

có một góc trượt  Đồ thị hình 2.5 thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám dọc x và hệ

số bám ngang y với độ trượt  ứng với góc trượt  = 2o và  =10o Ta nhận thấy rằngkhi góc trượt lớn (ví dụ  =10o) thì tính ổn định của xe giảm đi rất nhiều Trong trườnghợp này hệ thống ABS sẽ ưu tiên điều khiển tính ổn định của xe hơn là quãng đườngphanh Vì vậy ABS sẽ can thiệp sớm khi hệ số bám dọc x còn giá trị rất nhỏ (

Hình 2.5: Phạm vi điều khiển

ABS:

- 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 độtrượt liên tục được nhận biết và phản hồi về hộp điều khiển để xử lý kịp thời

- Tín hiệu tác động được thực hiện bỡi bộ chấp hành, thay đổi áp suất dầu cđến các

xy lanh làm việc ở các cơ cấu phanh bánh xe

Y

- Đối tượng điều khiển: là lực phanh giữa bánh xe và mặt đường ABS hoạt độngtạo ra moment phanh thích hợp ở các bánh xe để duy trì hệ số bám tối ưu giữa bánh xevới 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,…)

Hình 2.6 : Chu trình điều khiển kín của ABS.

1 Bộ chấp hành thủy lực; 2 Xy lanh phanh chính; 3 Xy lanh làm việc;

4 Bộ điều khiển (ECU); 5 Cảm biến tốc độ bánh xe.

2.4 Giới thiệu chung.

Cơ cấu ABS được thiết kế dựa trên cấu tạo của một cơ cấu phanh thường Ngoài racác cụm bộ phận chính của một cơ cấu phanh như cụm xy lanh chính, bầu trợ lực, cơcấu phanh bánh xe, các van điều hoà lực phanh.Để thực hiện chức năng chống hãmcứng bánh xe khi phanh, thì cơ cấu ABS cần trang bị thêm các bộ phận như : cảm biếntốc độ bánh xe, hộp diều khiển điện tử (ECU), bộ chấp hành thuỷ lực, bộ chẩn đoán,báo lỗi

Một cơ cấu ABS bao gồm 3 cụm bộ phận chính :

- Cụm tín hiệu vào gồm các cảm biến tốc độ bánh xe, công tắc báo phanh, …cónhiệm vụ gửi thông tin tốc độ bánh xe, tín hiệu phanh về hộp điều khiển điện tử(ECU), dưới dạng tín hiệu điện

Ñ o á

i t ö ô ï n g

ñ i e à u k h i e å n

T í n

h i e ä u

ñ a à u

v a ø o

N h a â n

t o

á a û n h

h ö ô û n g

- Hộp điều khiển điện tử (ECU) có chức năng nhận và xử lý các tín hiệu vào, đưatín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thuỷ lực, điều khiển quá trình phanh chống bócứng bánh xe.

- Bộ phận chấp hành gồm có bộ điều khiển thuỷ lực, bộ phận hiển thị đèn báophanh ABS, bộ phận kiểm tra, chẩn đoán

Hình 2.7: Sơ đồ điều khiển cơ cấu phanh thường.

1 Bàn đạp phanh; 3 Xylanh chính; 4 Ống dẫn dầu.

2 Bình đựng dầu; 5,6 Má phanh

Hình 2.8: Sơ đồ khối các cụm chức năng của cơ cấu ABS.

Hình 2.9: Sơ đồ điều khiển của cơ cấu ABS.

Nguyên tắc điều khiển cơ bản của cơ cấu ABS như sau:

- Các cảm biến tốc độ bánh xe nhận biết tốc độ góc của các bánh xe và gửi tín hiệu

về ECU dưới dạng các xung điện áp xoay chiều

- 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 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 thuỷ lực cung cấp áp suất dầu tối ưu cho mỗi xy lanhphanh bánh xe theo các chế độ tăng áp, giữ áp hay giảm áp để duy trì độ trượt nằmtrong giới hạn tốt nhất, tránh bị hãm cứng bánh xe khi phanh

2.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cụm chi tiết và cả cơ cấu ABS 2.5.1 Cảm biến tốc độ bánh xe.

Cảm biến tốc độ bánh xe dùng để đo vận tốc góc của bánh xe và gửi về ECU dướidạng các tín hiệu điện

Cảm biến tốc độ bánh trước

Hình 2.10: Vị trí lắp cảm biến.

Tuỳ theo cách điều khiển khác nhau, các cảm biến tốc độ bánh xe thường đượcgắn ở mỗi bánh xe để đo riêng rẽ từng bánh hoặc được gắn ở vỏ bọc của cầu chủ động,

đo tốc độ trung bình của hai bánh xe dựa vào tốc độ của bánh răng vành chậu Ở bánh

xe, cảm biến tốc độ được gắn cố định trên các giá đỡ của các bánh xe, vành răng cảmbiến được gắn trên đầu ngoài của bán trục hay trên cụm moay ơ bánh xe, đối diện vàcách cảm biến tốc độ một khe hở nhất định gọi là khe hở từ

Cảm biến tốc độ bánh xe có hai loại : Cảm biến điện từ và cảm biến HALL Trong

đó loại cảm biến điện từ được sử dụng phổ biến hơn

2.5.1.2 Nguyên lý làm việc.

Khi bánh xe quay, vành răng quay theo, khe hở A giữa hai đầu lõi từ và vành răng

thay đổi, từ thông biến thiên làm xuất hiện trong cuộn dây một sức điện động xoaychiều dạng hình sin có biên độ và tần số thay đổi tỉ lệ theo tốc độ góc của bánh xem

(hình 2.12) Tín hiệu này liên tục được gửi về ECU Tuỳ theo cấu tạo của cảm biến,

vành răng và khe hở giữa chúng, các xung điện áp tạo ra có thể nhỏ dưới 100mV ở tốc

độ thấp, hoặc cao hơn 100mV ở tốc độ cao

Khe hở không khí giữa lõi từ và đỉnh răng của vành răng cảm biến chỉ khoảng 1mm

và độ sai lệch phải nằm trong giới hạn cho phép Cơ cấu ABS sẽ không làm việc tốtnếu khe hở nằm ngoài giá trị tiêu chuẩn

Trên một số xe ngoài cảm biên tốc độ bánh xe còn được trang bị thêm một cảmbiến giảm tốc cho phép ECU xác định chính xác hơn sự giảm tốc của xe trong quátrình phanh Kết quả là, mức độ đáp ứng của ABS được cải thiện tốt hơn Nó thườngđược sử dụng nhiều trên xe 4WD bởi vì nếu một trong các bánh xe bị hãm cứng thì cácbánh xe khác cũng có xu hướng bị hãm cứng theo, do tất cả các bánh được nối với cơcấu truyền lực nên có tốc độ ảnh hưởng lẫn nhau Cảm biến giảm tốc còn gọi là cảmbiến “G”.

Trước

LEDs Cảm biến giảm tốc

rãnh Transistor quang Trong quá trình giảm tốc

Hình 2.14: Vị trí và cấu tạo cảm biến giảm tốc Cấu tạo của cảm biến như (hình 2.13) gồm hai cặp đèn LED và phototransistors,

một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu Đặc điểm của đèn LED là phát sáng khicấp điện và phototransistors là dẫn điện khi có ánh sáng chiếu vào Khi mức độ giảmtốc của xe thay đổi, đĩa xẻ rãnh lắc theo chiều dọc xe tương ứng với mức độ giảm tốc.Các rãnh trên đĩa cắt cho ánh sáng từ đèn LED đến phototransistors, làmphototransistors đóng, mở, báo tín hiệu về ECU ECU nhận những tín hiệu này để xácđịnh chính xác trạng thái mặt đường và thực hiện các điều chỉnh thích hợp Tín hiệunày cũng được dùng để ECU điều khiển chế độ làm chậm sự tăng mômen xoay xe

Sử dụng hai cặp LED và phototransistors sẽ tạo ra sự đóng và mở của cácphototransistors chia mức độ giảm tốc thành 4 mức

2.5.3 Cảm biến gia tốc ngang.

Cảm biến gia tốc ngang được trang bị trên một vài kiểu xe, giúp tăng khẳ năng ứng

xử của xe khi phanh trong lúc đang quay vòng, có tác dụng làm chậm quá trình giatăng mô men xoay xe Trong quá trình quay vòng, các bánh xe phía trong có xu hướngnhấc lên khỏi mặt đất do lực ly tâm và các yếu tố góc đặt bánh xe Ngược lại, các bánh

xe bên ngoài bị tỳ mạnh xuống mặt đường đặc biệt là các bánh xe phía trước bênngoài Vì vậy các bánh xe phía trong có xu hướng bó cứng dễ dàng hơn so với cácbánh xe ở phía ngoài Cảm biến gia tốc ngang có nhiệm vụ xác định gia tốc ngang của

xe khi quay vòng và gửi tín hiệu về ECU

Trong trường hợp này một cảm biến kiểu phototransistors giống như cảm biếngiảm 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 sựgiảm tốc, do nó có thể đo được cả gia tốc ngang và gia tốc dọc.

Kiểu transistor quang

Hình 2.15: Cảm biến gia tốc ngang.

2.5.4 Hộp điều khiển điện tử (ECU).

2.5.4.1 Chức năng của hộp điều khiển điện tử (ECU).

Nhận biết thông tin về tốc độ góc của các bánh xe, từ đó tính toán ra tốc độ bánh

xe và sự tăng giảm tốc của nó, xác định tốc độ xe, tốc độ chuẩn của bánh xe và ngưỡngtrượt, để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe để:

+ Cung cấp tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thuỷ lực

+Thực hiện chế độ kiểm tra, chẩn đoán, lưu giữ mã hư hỏng và chế độ an toàn vàgửi thông tin thông qua các đèn tín hiệu là sự nhấp nháy của đèn

Xử lý điều khiển

Logic điều khiển

Chuẩn đoán an toàn lỗi

1 2 3

Tác động

áp suất dầu

Hình 2.16: Các chức năng điều khiển của ECU 1: Cảm biến tốc độ bánh xe 2: Xylanh phanh bánh xe 3: áp suất dầu phanh.

sử dụng Các tín hiệu được xử lý xong được chuyển qua phần logic điều khiển

b, Phần lôgic điều khiển.

Dựa trên các tín hiệu vào, phần logic tính toán để xác định các thông số cơ bản nhưgia tốc của bánh xe, tốc độ chuẩn, ngưỡng trượt, gia tốc ngang

Các tín hiệu từ phần lôgic điều khiển,điều khiển các van điện từ trong bộ chấphành thuỷ lực, làm thay đổi áp suất dầu cung cấp đến các cơ cấu phanh theo các chế độtăng, giữ và giảm áp suất

d, Bộ chuẩn đoán và lưu giữ mã lỗi.

Để giúp cho việc kiểm tra và sửa chữa được nhanh chóng và chính xác, ECU sẽtiến hành kiểm tra ban đầu và trong quá trình xe chạy sẽ ghi và lưu lại các lỗi hư hỏngtrong bộ nhớ dưới dạng các mã lỗi hư hỏng, nhưng cũng có những mã lỗi không thể tựxoá được kể cả khi tháo cả cực bình ắc quy Trong trường hợp này, sau khi sửa chữaxong phải tiến hành xoá mã lỗi hư hỏng theo qui định của nhà chế tạo

Hình 2.17: Sơ đồ mạch điện ABS của xe TOYOTA INNOVA 2010.

* Quá trình điều khiển chống hãm cứng bánh xe khi phanh

ECU điều khiển các van điện trong bộ chấp hành thuỷ lực đóng mở các cửa van,thực hiện các chu trình tăng, giữ và giảm áp suất ở các xylanh làm việc các bánh xe,giữ cho bánh xe không bị bó cứng bằng các tín hiệu điện Có hai phươg pháp điềukhiển:

- Điều khiển bằng cường độ dòng điện cấp đến các van điện, phương pháp này sửdụng đối với các van điện 2 vị trí Phần lớn hiện nay đang điều khiển ở 3 mức cường

độ dòng điện là: 5A tương ứng với các chế độ tăng, giữ và giảm áp suất

- Điều khiển bằng điện áp 12V cấp đến các van điện, phương pháp này sử dụng đốivới các van điện 2 vị trí

Mặc dù tín hiệu đến các van điện là khác nhau đối với từng loại xe là khác nhaunhưng việc điều khiển tốc độ các bánh xe về cơ bản kà giống nhau Các giai đoạn điều

khiển được thể hiện như ( hình 2.18).

Khi phanh, áp suất dầu trong mỗi xylanh bánh xe tăng lên và tốc độ xe giảmxuống Nếu có bánh xe nào có xu hướng bị bó cứng ECU điều khiển giảm áp suất dầu

ở bánh xe đó

Giai đoạn A:

ECU điều khiển van điện ở chế độ giảm áp, vì vậy giảm áp suất dầu ở xylanh bánh xe Sau đó ECU chuyển các van điện sang chế độ giữ áp để theo dõi sự thay đổi về tốc độcủa các bánh xe, nếu thấy cần giảm thêm áp suất ở bánh nào thì nó sẽ điều khiển giảmtiếp áp suất ở bánh đó.

Tốc độ xe

C D

Tốc độ Tốc độ

bánh xe

Gia tốc bánh xegiảm giữ tăng

Áp suất dầu xylanh

Tuy nhiên, khi giảm áp suất dầu lực phanh tác dụng lên bánh xe lại giảm đi không

đủ hãm xe dừng lại nên ECU liên tục điều khiển các van điện chuyển sang chế độ tăng

2.5.5.1 Cơ cấu chấp hành loại van 2 vị trí trong bộ chấp hành có các đặc điểm.

- Tần số làm việc cao Tần số điều khiển thay đổi áp suất trong hệ thống phụ thuộcvào kết cấu của bộ chấp hành

- Chuyển vị trí nhanh

- Điều khiển bằng điện áp 12V cấp đến các van điện.

- Một mô đun 2 van 2 vị trí thực hiện chức năng đóng và mở đường dầu và thựchiện dễ dàng các chức năng tăng áp, giữ áp và giảm áp của mạch điều chỉnh áp suất

- Mỗi van chỉ bao gồm 2 vị trí đối ngược nhau (ON, OFF), tương ứng với các trạngthái cấp và ngắt đường dầu qua một van khi con trượt di chuyển trong vỏ Mạch logicđiều khiển này phù hợp với hệ cấp tín hiệu ở hai mức, nâng cao độ tin cậy của hệthống, rút ngắn khoảng thời gian chậm tác dụng và nâng cao tần số điều khiển

- Hệ thống ABS có nhiều khả năng tổ hợp với các tính năng khác (BAS, TRC,…),bằng cách gia tăng thêm số lượng mô đun điều chỉnh

2.5.5.2 Chức năng của cơ cấu chấp hành ABS (ABS Modulator Valve)

Cơ cấu chấp hành thuỷ lực có chức năng cung cấp hay ngắt áp suất dầu tối ưu đếncác xy lanh phanh bánh xe theo sự điều khiển của hộp điều khiển điện tử ECU tránhhiện tượng bị hãm cứng bánh xe khi phanh Cơ cấu chấp hành thuỷ lực là thiết bị tạo

ra chu kì phanh Xe Toyota innova sử dụng loại van 2 vị trí

2.5.5.3 Cấu tạo.

Bộ chấp hành thuỷ lực có chức năng cung cấp áp suất dầu tối ưu đến các xylanhphanh bánh xe theo sự điều khiển của hộp điều khiển điện tử ECU tránh hiện tượng bịhãm cứng bánh xe khi phanh

Cấu tạo của một bộ chấp hành thuỷ lực gồm có các bộ phận chính sau: các vanđiện từ, motor điện dẫn động bơm dầu, bơm dầu và bình tích áp, rơ le bơm, rơ le vanđiện từ

Hình 2.19: Bộ chấp hành thuỷ lực.

1 Vít; 2- Tấm chắn; 3 Rơ le động cơ bơm; 4 Rơ le solenoid; 5 Động cơ bơm

a Van điện từ.

Van điện từ trong bộ chấp hành là loại 2 vị trí Cấu tạo chung của một van điện từgồm một cuộn dây điện, lõi van, các cửa van và van một chiều Van điện từ có chứcnăng đóng mở các cửa van theo sự điều khiển của ECU để điều chỉnh áp suất dầu đếncác xylanh bánh xe

b Motor điện và bơm dầu.

Hình 2.20: Bơm và cụm van điện từ

Một bơm dầu kiểu piston được dẫn động bởi một motor điện có chức năng đưangược dầu từ bình tích áp về xylanh chính trong các chế độ giảm và giữ áp Bơm đượcchia ra làm hai buồng làm việc độc lập thông qua hai piston trái và phải được điềukhiển bằng cam lệch tâm, các van một chiều chỉ cho dòng dầu đi từ bơm về xylanhchính

Sơ đồ hệ thống thủy lực của phanh ABS trình bày trên (hình 2.21) Cơ cấu chấp

hành của ABS xe toyota innova 2010 sử dụng các van điện từ hai vị trí Có hai loại

van: van giữ áp và van giảm áp (hình 2.22a và 2.22b).

Hình 2.21: Sơ đồ các van điện từ của hệ thống phanh ABS 4 kênh dùng van điện từ 2

Van giảm áp điều khiển đóng mở đường dầu từ xy lanh phanh bánh xe tới bình tích

áp Bình thường van giảm áp ở trạng thái đóng, khi có dòng điện chạy qua cuộn dây,lực từ tác dụng lên lõi thép từ thắng lực đẩy của lò xo và mở van Dầu từ xy lanhphanh bánh xe qua van giảm áp chảy vào bình tích áp, làm giảm áp suất trong xy lanhphanh bánh xe

Quá trình phanh chia ra các pha tăng áp, giữ áp, giảm áp:

+ Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh, áp suất trong xy lanh phanh chínhtăng, lúc này bộ ABS chưa làm việc, van giảm áp ở trạng thái đóng, van giữ áp ở trạng

thái mở, bơm không hoạt động (hình 2.22) Hệ thống hoạt động như ở hệ thống phanhthông thường.

Hình 2.22a: Van giữ áp Hình 2.22b: Van giảm áp

Hình 2.23: Giai đoạn tăng áp, ABS chưa hoạt động

+ Chế độ giữ áp: tín hiệu vận tốc bánh xe được liên tục gửi về ECU, khi độ trượt

của bánh xe đạt giới hạn điều chỉnh, ECU xuất tín hiệu đến điều khiển van giữ áp vàbơm Van giữ áp tác động duy trì áp suất không đổi trong xy lanh phanh bánh xe trongkhi lực tác dụng lên bàn đạp phanh của người lái vẫn tăng (hình 2.23)

+ Chế độ giảm áp: khi độ trượt của bánh xe đạt đến ngưỡng điều chỉnh trên, ECUcấp điện điều khiển cả van giữ áp và giảm áp và bơm Van giữ áp đóng để cách ly ápsuất trên đường từ xy lanh chính đến xy lanh phanh bánh xe Van giảm áp mở để chomột lượng dầu từ xy lanh phanh bánh xe trở về bình tích năng, nhờ thế áp suất dẫnđộng trong xy lanh bánh xe giảm, tránh cho bánh xe bị hãm cứng (hình 2.24)

Hình 2.24: Pha giữ áp, ABS hoạt động

Hình 2.25: Pha giảm áp, ABS hoạt động

+ Chế độ tăng áp: khi độ trượt bánh xe giảm xuống tới giới hạn điều chỉnh dưới,ECU ngắt tín hiệu điều khiển tới các van giữa và giảm áp Van giảm áp đóng lại ngăncách đường dầu từ xy lanh phanh bánh xe quay về bình tích áp Van giữ áp mở chophép đường dầu từ xy lanh chính tăng áp cho xy lanh phanh bánh xe, đồng thời bơmlàm việc để giúp quá trình tăng áp nhanh (hình 2.25)

Chu trình giữ áp, giảm áp, tăng áp cứ lặp lại duy trì cho độ trượt các bánh xe đượcđiều chỉnh trong vùng làm việc tối ưu, tăng hiệu quả và tính ổn định hướng chuyểnđộng của xe trong quá trình phanh

Hình 2.26: Pha tăng áp, ABS hoạt động Bảng trạng thái làm việc của các van và bơm dầu

Chế độ tăng áp ban đầu, ABS chưa

hoạt động

(OFF)Khi ABS hoạt

động

Chế độ giữ áp (ABS làm việc)

Chế độ giảm áp(ABS làm việc)

Chế độ tăng áp (ABS làm việc)