Đồ án cơ điện tử 2 TÍNH TOÁN THIẾT kế hệ THỐNG PHANH ABS TRÊN cơ sở XE NISSAN SUNNY 2016

Đồ án điện tử MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ 1.1.Khái niệm điện tử 1.1.1.Định nghĩa .6 1.1.2 Các thành phần hệ thống điện tử 1.2.Hệ thống điện tử ô tô .9 1.2.1.Các hệ thống điều khiển động 10 1.2.2.Các hệ thống điều khiển thân xe 14 1.2.3.Các hệ thống điều khiển gầm ô tô 16 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE NISSAN SUNNY XL 18 2.1 Tổng quan xe Nissan Sunny XL 18 2.1.1 Hình ảnh xe Nissan Sunny XL 2016 18 2.1.2 Tuyến hình xe 19 2.2 Các thông số kỹ thuật xe Nissan Sunny XL 20 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO XE NISSAN SUNNY XL 21 3.1 Công dụng, yêu cầu hệ thống phanh 21 3.1.1 Công dụng hệ thống phanh 21 3.1.2 Yêu cầu hệ thống phanh 21 3.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh 21 3.2.1 Chọn loại dẫn động phanh 21 3.2.2 Chọn sơ đồ dẫn động hệ thống phanh 22 3.2.3 Chọn loại cấu phanh 26 3.3 Tính tốn thơng số 28 3.3.1 Tính mơmen phanh u cầu cấu phanh 28 3.4 Tính tốn thiết kế cấu phanh .32 3.4.1 Tính tốn thiết kế cấu phanh trước 32 3.4.2 Tính tốn thiết kế cấu phanh sau .33 3.4.2.1 Tính tốn lực phanh mà cấu phanh sinh .33 3.4.2.2 Tính tốn đường kính xy-lanh sau 38 3.4.3 Tính tốn kiểm nghiệm số thơng số .38 3.4.3.1 Kiểm nghiệm công ma sát .38 Đồ án điện tử 3.4.3.2 Tính áp suất bề mặt má phanh 40 3.4.3.3 Tính nhiệt phát trình phanh .41 3.5 Tính toán dẫn động phanh .42 3.5.1 Tính tốn xy-lanh .42 3.5.2 Hành trình làm việc piston xy-lanh 42 3.5.3 Tính tốn thiết kế trợ lực phanh .43 3.6 Thiết kế hệ thống ABS 45 3.6.1 Cảm biến tốc độ 46 3.6.2 Cảm biến giảm tốc 49 3.6.3 Cụm điều khiển điện tử (ECU: Electronic Control Unit) 50 3.6.3.1 Cấu tạo ECU ABS 50 3.6.3.2 Chức hộp điều khiển ABS 51 3.6.4 Bộ chấp hành ABS (Brake actuator) 58 3.6.5 Nguyên lý hoạt động ABS .60 3.6.5.1 Khi phanh bình thường (ABS khơng hoạt động) 60 3.6.5.2 Khi phanh gấp (ABS hoạt động) 61 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 Đồ án điện tử DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Cơ điện tử kết hợp robot tin học Hình Kết cấu điện tử Hình Sơ đồ hệ thống điện tử Hình Hệ thống điện tử ô tô Hình Sơ đồ hệ thống EFI Hình Hệ thống ESA .10 Hình Hệ thống ISE 11 Hình Sơ đồ hệ thống ABS 12 Hình Tác dụng hệ thống ESP 14 Hình 10 Hiệu hệ thống phanh cân điện tử ESP 15 Hình 11 Sơ đồ bố trí chi tiết hộp số tự động .16 Hình Nissan Sunny XL 17 Hình 2 Tuyến hình xe Nissan Sunny XL 18 Hình Sơ đồ ABS kênh cảm biến .23 Hình Sơ đồ ABS kênh cảm biến .24 Hình 3 Sơ đồ ABS kênh cảm biến .24 Hình ABS kênh cảm biến 25 Hình Sơ đồ hệ thống phanh xe thiết kế 26 Hình Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp kiểu bơi .27 Hình Cơ cấu phanh sau 28 Hình Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô phanh 28 Đồ án điện tử Hình Sơ đồ tính toán phanh đĩa 32 Hình 10 Các thơng số hình học cấu phanh .34 Hình 11 Họa đồ lực phanh 37 Hình 12 Sơ đồ tính tồn dẫn động thủy lực .42 Hình 13 Cấu tạo hệ thống phanh ABS xe 45 Hình 14 Cấu tạo cảm biến tốc độ bánh xe 46 Hình 15 Nguyên lý làm việc cảm biến tốc độ bánh xe 47 Hình 16 Cảm biến vận tốc 479101HA0A 49 Hình 17 Vị trí cấu tạo cảm biến giảm tốc .49 Hình 18 Nguyên lý làm việc cảm biến giảm tốc 50 Hình 19 Cấu tạo ECU ABS 50 Hình 20 Lược đồ khối khối điều khiển ABS với tín hiệu đầu vào, đầu 52 Hình 21 Mối liên hệ lực phanh, hệ số trượt, điều khiển chống hãm cứng bánh xe phanh 54 Hình 22 Điều khiển rơ le 56 Hình 23 Bộ điều khiển ABS 4851 CD400 58 Hình 24 Bộ chấp hành ABS 58 Hình 25 Cấu tạo van điện từ 59 Hình 26 Mạch điều khiển bơm bơm điện .59 Hình 27 Khi phanh bình thường 60 Hình 28 Giai đoạn trì (giữ) áp suất .61 Hình 29 Giai đoạn giảm áp .62 Hình 30 Giai đoạn tăng áp 63 Đồ án điện tử LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, nhu cầu xã hội ngày phát triển, kéo theo hoạt động đời sống xã hội phát triển theo xu hướng đại hóa nên địi hỏi phải có phương tiện đại phục vụ cho người Do nhu cầu người đáp ứng mặt tiện nghi, kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường,… vấn đề an tồn đặt lên hàng đầu Một hệ thống đáp ứng trực tiếp quan trọng việc đảm bảo an toàn tơ hệ thống phanh, nhà sản xuất bắt tay vào nghiên cứu, chế tạo hệ thống phanh ABS với tính ưu việt: chống bó cứng bánh xe phanh, ổn định hướng,… nhằm hạn chế tai nạn đáng tiếc xảy Với đề tài: “TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN CƠ SỞ XE NISSAN SUNNY 2016”, em tiến đến tìm hiểu chung tổng quan hệ thống phanh, công dụng mà hệ thống phanh mang lại, yêu cầu riêng hệ thống phanh phân loại hệ thống phanh Từ em tiến hành sâu tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh cấu phanh, loại dẫn động phanh, trợ lực phanh hệ thống chống bó cứng phanh ABS Để từ kiến thức em tiến hành phân tích lựa chọn phương án thiết kế cho hệ thống phanh Sau tiến hành thiết kế tính tốn cấu phanh, dẫn động phanh hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS, cuối xây dựng lên quy trình bảo dưỡng, chẩn đốn sửa chữa hệ thống phanh xe Nissan Sunny Trong thời gian thực đề tài kiến thức có hạn thời gian ngắn, thiếu kinh nghiệm thực tế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy góp ý, bảo tận tâm để kiến thức em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Chu Văn Huỳnh, thầy giáo duyệt đề tài thầy cô giáo mơn tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hồn thành tốt nội dung đề tài Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Sinh viên thực Chu Văn Tiến Đồ án điện tử CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ 1.1.Khái niệm điện tử 1.1.1.Định nghĩa Cơ điện tử hệ thống cấu máy có thiết bị điều khiển lập trình có khả hoạt động cách linh hoạt Ứng dụng sinh hoạt, công nghiệp, lĩnh vực nghiên cứu như; máy lạnh, tủ lạnh, máy giặt, máy chụp hình, modul sản xuất linh hoạt, tự động hóa q trình sản xuất thiết bị hổ trợ nghiên cứu thiết bị đo hệ thống kiễm tra … Một số nhà khoa học nhà nghiên cứu định nghĩa điện tử sau: Khái niệm điện tử mở từ định nghĩa ban đầu công ty Yasakawa Electric: “thuật ngữ Mechantronics (Cơ điện tử) tạo (Mecha) Mechanism (trong Cơ Cấu) tronics electronics (Điện Tử) Nói cách khác, công nghệ sản phẩm ngày phát triển ngày kết hợp chặt chẽ hữu thành phần điện tử vào cấu khó ranh giới chúng Một định nghĩa khác điện tử thường hay nói tới Harashima, Tomizukava Fuduka đưa năm 1996: “ Cơ điện tử tích hợp chặt chẽ kỹ thuật khí với điện tử điều khiển máy tính thơng minh thiết kế chế tạo sản phẩm quy trình cơng nghiệp.” Cùng năm Auslander Kempf đưa định nghĩa khác sau: “ Cơ điện tử áp dụng tổng hợp định tạo nên hoạt động hệ vật lý.” Năm 1997, Shetty lại quan niệm: “ Cơ điện tử phương pháp luận dùng để thiết kế Tối Ưu Hóa sản phẩm điện.” Và gần đây, Bolton đề xuất định nghĩa: “ Một hệ điện tử không kết hợp chặt chẽ hệ khí điện khơng đơn hệ điều khiển, tích hợp đầy đủ tất hệ trên.” Tất định nghĩa phát biểu Cơ điện tử xác đáng giàu thông tin, nhiên thân chúng, đứng riêng lẻ lại không định nghĩa đầy đủ thuật ngữ Cơ điện tử.” Đồ án điện tử Hình 1 Cơ điện tử kết hợp robot tin học Cơ điện tử “liên kết cộng nhiều lĩnh vực để tạo sản phẩm có tính vượt trội” Sự liên kết cộng mang lại nhiều hội khơng thách thức cho phát triển điện tử Hay hiểu cách giản đơn: Cơ điện tử là sự kết hợp phức hợp của các ngành khí, điện tử, tin học Sản phẩm điện tử có những đặc trưng riêng ưu thế so với hệ thống cơng nghệ độc lập khác Hình Kết cấu điện tử Sản phẩm Cơ điện tử sản phẩm cho người sử dụng cuối đồ dùng, thiết bị gia dụng chế tạo hàng loạt, sản phẩm chất lượng cao Đồ án điện tử điện thoại thông minh, ôtô, máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ, thiết bị y tế, phận thể nhân tạo thay cho người vv… Các sản phẩm thiết kế chế tạo cách tiện ích nhất, phù hợp với yêu cầu riêng cho người sử dụng người sử dụng không quan tâm đến cơng nghệ dùng mà họ mua dùng sản phẩm tốt hơn, kinh tế hơn, tiện dụng phù hợp với u cầu riêng Cơ điện tử định nghĩa sau: “Cơ điện tử lĩnh vực khoa học cơng nghệ hình thành từ cộng nhiều ngành khoa học cơng nghệ nhằm hồn thiện, thơng minh hố tạo nên linh hồn cảm xúc cho sản phẩm công cụ phục vụ cho người” 1.1.2 Các thành phần hệ thống điện tử Hình Sơ đồ hệ thống điện tử Thiết bị công nghệ khí: Đây cấu máy cơng tác, thực thao tác q trình cơng nghệ Cảm biến ( sensor ) Là thiết bị chuyển đổi lượng từ dạng qua dạng khác dùng để xác định giá trị đại lượng vật lý Ví dụ cảm biến vận tốc, cảm biến áp suất, cảm biến lưu lượng Cơ cấu chấp hành ( actuator) Đây thiết bị nhận nguồn lượng từ bên tác động vào thiết bị cơng nghệ sở tín hiệu điều khiển từ điều khiển Trong hệ thống điện tử thường gặp loại cấu chấp hành công tắc, động ( điện ) tịnh tiến động ( điện ) quay Đồ án điện tử Bộ vi xử lý ( microprocessor) Dùng làm lõ cho điều khiển Cấu trúc gồm thành phần chính: tính tốn số học logic, điều khiển, ghi casc bus truyền thông Phần mềm điều khiển Phần mềm điều khiển thể thuật tốn điều khiển có tác dụng cách thức hệ thống hoạt động 1.2.Hệ thống điện tử tơ Hình Hệ thống điện tử ô tô Hệ thống điện tử hệ thống thực việc điều khiển toàn động cơ, hệ thống truyền lực, hệ thống phanh hệ thống khác với độ xác cao ECU ( xử lý) Đây hệ thống điều khiển tôrng hợp hệ thống điều khiển ECU khác đảm bảo tính tơ Trong đó: EFI: Hệ thống phun xăng điện tử ESA: Hệ thống đánh lửa sớm điện tử ISC: Hệ thống điều khiển tốc độ không tải ECT: Hộp số tự động điều khiển điện tử ABS: Hệ thống phanh chống bó cứng TEMS: Hệ thống treo điều khiển điện tử TRC: Hệ thống chống trượt bánh xe Đồ án điện tử A/C: Hệ thống điều hịa khơng khí 1.2.1.Các hệ thống điều khiển động a) Hệ thống phun xăng điện tử EFI Hình Sơ đồ hệ thống EFI Một bơm nhiên liệu cung cấp đủ nhên liệu cung cấp đủ nhiên liệu áp suất khơng đổi đến vịi phun Các vòi phun phun lượng nhiên liệu định trước vào đường ống nạp theo tín hiệu từ ECU động ECU nhận tín hiệu từ nhiều cảm biến thông báo thay đổi chế độ hoạt động sau: Áp suất đường ống nạp hay khí nạp Góc quay trục khuỷu G, tốc độ động NE, tăng tốc, giảm tốc VTA, nhiệt độ nước làm mát THW, nhiệt độ khí nạp ECU sử dụng casc tín hiệu để xác định khoảng thời gian phun cần thiết nhằm đạt hịa khí với tỉ lệ tối ưu phù hợp điều kiện hoạt động động b) Đánh lửa sớm điện tử ESA 10 Đồ án điện tử kiểm tra q trình cách xác Nếu có sai sót phận xuất tín hiệu để báo Ngồi ra: kiểm tra vi xử lý cịn có chức tự kiểm tra, kiểm tra lúc bắt đầu nhận tín hiệu chẩn đốn phận hư hỏng toàn hệ thống ABS Khi có tín hiệu phanh, tín hiệu tốc độ bánh xe, số xe cịn có thêm tín hiệu gia tốc hay tín hiệu trọng lực… Từ hệ thống cảm biến gửi đến ECU nhận mạch điện nhận tín hiệu tín hiệu chuyển sang khối điều khiển để tiến hành tính tốn khả hãm cứng bánh xe tiến hành so sánh với giá trị có ngưỡng nhớ ECU Sau định cụm vi xử lí đưa tới mạch xuất tín hiệu khuếch đưa tới phận thi hành chức chống hãm cứng theo sơ đồ sau: Hình 20 Lược đồ khối khối điều khiển ABS với tín hiệu đầu vào, đầu Trong ECU cịn có ổn định điện áp Điện áp từ bình đến ECU ổn định, ECU làm việc ổn định tăng độ xác trình điều khiển Đặc biệt phận vi xử lý ECU có mối liên hệ chặt chẽ mà ECU làm việc xác hiệu Theo sơ đồ mạch điều khiển chống hãm cứng sau mở cơng tắc điện, ECU cung cấp điện tiến hành số chức kiểm tra ban đầu cho hệ thống ABS Nếu có sai sót hệ thống ABS khơng hoạt động ngược lại ECU tiến hành tính tốn, kiểm tra khả hãm cứng bánh xe 52 Đồ án điện tử Qua kết nhận ECU tiến hành lựa chọn: - Nếu phanh thường bánh xe khơng có khả chống hãm cứng nên hệ thống chống hãm cứng bị ngắt - Nếu bánh xe có khả bị hãm cứng vi xử lý tiến hành phân tích so sánh với ngưỡng giá trị cài sẵn nhớ ECU đưa định chuyển đến phận phân tích, phận phân tích đưa tín hiệu đến phận thi hành chức chống hãm cứng van điện bơm ABS để thực chức chống hãm cứng Chu trình lặp lặp lại liên tục tín hiệu gửi đến từ cảm biến cho biết tình trạng bánh xe khơng cịn có khả chống hãm cứng ECU ngắt tín hiệu cung cấp Cả hệ thống chống hãm cứng trở trạng thái bình thường khơng hãm cứng Với trang bị hệ thống phanh ABS hiệu phanh, tính ổn định phanh nâng cao Tuy nhiên tránh lắp lẫn ECU loại xe với nhau, điều giảm độ xác ECU a) Điều khiển tốc độ xe Khi xe chuyển động tốc độ không đổi, tốc độ xe bánh xe (nói cách khác bánh xe không trượt) Tuy nhiên người lái đạp phanh để giảm tốc độ, tốc độ bánh xe giảm từ từ tốc độ thân xe lúc chuyển động nhờ qn tính Sự khác tốc độ thân xe tốc độ bánh xe biểu diễn hệ số gọi hệ số trượt Hình 3.21 a) đường đặc tính trượt, thể mối quan hệ hệ số bám dọc x hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối  bánh xe ứng với loại đường khác 53 Đồ án điện tử Hình 21 Mối liên hệ lực phanh, hệ số trượt, điều khiển chống hãm cứng bánh xe phanh Từ đồ thị trên, rút số nhận xét sau: - Các hệ số bám dọc x hệ số bám ngang y thay đổi theo độ trượt  Lúc đầu, tăng độ trượt  hệ số bám dọc x tăng lên nhanh chóng đạt giá trị cực đại khoảng độ trượt  =10  30% Nếu độ trượt tiếp tục tăng x giảm, độ trượt  = 100% (lốp xe bị trượt lết hoàn tồn phanh) hệ số bám dọc x giảm 20  30% so với hệ số bám cực đại Khi đường ướt cịn giảm nhiều nữa, đến 50  60% Đối với hệ số bám ngang y, giảm nhanh độ trượt tăng, trạng thái trượt lết hồn tồn y giảm xuống gần không - Hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại xmax giá trị độ trượt tối ưu 0 Thực nghiệm chứng tỏ ứng với loại đường khác giá trị 0 thường nằm chung giới hạn từ 10 30 % Ở giá trị độ trượt tối ưu 0 này, đảm bảo hệ số bám dọc x có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang y có giá trị cao - Vùng a gọi vùng ổn định, ứng với bắt đầu phanh, vùng b vùng khơng ổn định đường đặc tính trượt Ở hệ thống phanh thường, độ trượt tăng đến giới hạn bị hãm cứng = 100% (vùng b), thực tế sử dụng x < xmax tuyến nên chưa tận dụng hết khả bám (khả tiếp nhận phản lực tiếp = Zb ) - Ở hệ thống phanh thường, phanh đến giới hạn bị hãm cứng = 100% hệ số bám ngang y giảm xuống gần khơng, chí loại đường có hệ số bám dọc cao đường bêtông khô, nên khả bám ngang khơng cịn nữa, cần lực ngang nhỏ tác dụng đủ làm cho xe bị trượt ngang, không tốt phương diện ổn định phanh 54 Đồ án điện tử Như vậy, giữ cho trình phanh xảy độ trượt bánh xe 0 đạt lực phanh cực đại = xmax Gb, nghĩa hiệu phanh cao đảm bảo độ ổn định tốt phanh nhờ y giá trị cao Một hệ thống phanh chống hãm cứng (ABS) thiết kế để thực mục tiêu Quá trình điều khiển chống hãm cứng bánh xe phanh: ECU điều khiển van điện chấp hành thủy lực đóng mở cửa van, thực chu kỳ tăng, giữ giảm áp suất xylanh làm việc bánh xe, giữ cho bánh xe không bị bó cứng tín hiệu điện Điều khiển điện áp 12 V cấp đến van điện, phương pháp sử dụng van điện vị trí Mặc dù tín hiệu đến van điện khác loại xe, việc điều khiển tốc độ bánh xe Các giai đoạn điều khiển thể hình 3.21 b) ECU liên tục nhận tín hiệu tốc độ bánh xe từ bốn cảm biến tốc độ xe cách tính tốn tốc độ giảm tốc bánh xe Khi đạp phanh, áp suất dầu xylanh bánh xe bắt đầu tăng tốc độ bánh xe bắt đầu giảm Nếu có bánh xe bị bó cứng, ECU giảm áp suất dầu xylanh bánh xe Giai đoạn A: ECU điều khiển van điện chế độ giảm áp, giảm áp suất dầu xylanh bánh xe Sau ECU chuyển van điện sang chế độ giữ áp để theo dõi thay đổi tốc độ bánh xe, thấy cần giảm thêm áp suất dầu điều khiển giảm áp tiếp Giai đoạn B: Tuy nhiên giảm áp suất dầu, lực phanh tác dụng lên bánh xe lại nhỏ đi, không đủ hãm xe dừng lại Nên ECU liên tục điều khiển van điện chuyển sang chế độ tăng áp giữ áp Giai đoạn C: Khi áp suất dầu tăng từ từ làm bánh xe có xu hướng lại bị bó cứng, van điện điều khiển sang chế độ giảm áp Giai đoạn D: Do áp suất xylanh bánh xe lại giảm (giai đoạn C), ECU lại bắt đầu điều khiển tăng áp giai đoạn B Chu kỳ lặp lại xe dừng hẳn b) Điều khiển rơle 55 Đồ án điện tử Hình 22 Điều khiển rơ le Điều khiển rơ le van điện ECU bật rơle van điện tất điều kiện sau thỏa mãn: - Khóa điện bật - Chức kiểm tra ban đầu (nó hoạt động sau khóa điện bật) hồn thành - Khơng tìm thấy hư hỏng q trình chuẩn đốn (trừ mã 37) ECU tắt rơle van điện điều kiện không thỏa mãn Điều khiển rơle môtơ bơm ECU bật rơle môtơ bơm tất điều kiện sau thỏa mãn: - ABS hoạt động hay chức kiểm tra ban đầu thực - Rơle van điện bật ECU tắt rơle môtơ điều kiện không thỏa mãn c) Chức kiểm tra ban đầu 56 Đồ án điện tử ABS ECU kích hoạt van điện môtơ bơm theo thứ tự để kiểm tra hệ thống điện ABS Chức hoạt động tốc độ xe lớn km/h với đèn phanh tắt Nó hoạt động lần sau lần bật khóa điện d) Chức chuẩn đoán Nếu hư hỏng xảy hệ thống tín hiệu nào,đèn báo ABS bảng đồng hồ bật sáng để báo cho lái xe biết hư hỏng xảy ra, ABS ECU lưu mã chẩn đoán hư hỏng e) Chức kiểm tra cảm biến Bên cạnh chức chẩn đoán, ABS ECU bao gồm chức kiểm tra tốc độ (nó chẩn đốn tính cảm biến tốc độ roto) Một vài kiểu xe bao gồm chức kiểm tra cảm biến giảm tốc để chẩn đoán cảm biến giảm tốc Chức kiểm tra cảm biến tốc độ: - Kiểm tra điện áp tất cảm biến - Kiểm tra dao động điện áp tất cảm biến Chức kiểm tra cảm biến giảm tốc: - Kiểm tra điện áp cảm biến giảm tốc - Kiểm tra hoạt động đĩa xẻ rãnh f) Chức dự phòng Nếu xảy hư hỏng hệ thống truyền tín hiệu đến ECU, dịng điện từ ECU đén chấp hành bị ngắt.Kết là,hệ thống phanh hoạt động giống ABS không hoạt động,do đảm bảo chức phanh bình thường Chọn điều khiển ABS (ECU ABS) theo xe thiết kế, chọn ECU ABS 4851 CD400 57 Đồ án điện tử Hình 23 Bộ điều khiển ABS 4851 CD400 Hình 24 Bộ chấp hành ABS 3.6.4 Bộ chấp hành ABS (Brake actuator) Bộ chấp hành cấp hay ngắt áp suất dầu từ xylanh đến xylanh phanh đĩa theo tín hiệu từ ECU để điều khiển tốc độ bánh xe Bộ chấp hành thủy lực có chức cung cấp áp suất dầu tối ưu đến xylanh phanh bánh xe theo điều khiển ABS ECU, tránh tượng bị bó cứng bánh xe phanh Cấu tạo chấp hành thủy lực gồm có phận sau: van điện từ, motor điện dẫn động bơm dầu, bơm dầu bình tích áp 58 Đồ án điện tử a) Van điện từ: Hình 25 Cấu tạo van điện từ Nắp van; Cọc nối điện; Nhựa cách điện; Vỏ; Cuộn dây; Thân van; Đế van; Đầu nối; Đệm làm kín; 10 Lị xo hồi vị; 11 Bi; 12 Lõi từ Van điện hai vị trí (2- positsion solenoid valve) điều khiển áp lực phanh từ xylanh đến xylanh bánh xe tăng giảm Cấu tạo van điện hai vị trí bao gồm phận sau: - Cuộn dây: dùng tạo lực từ đóng mở van dầu nhận điều khiển ECU - Lõi thép từ cấu lị xo để đóng mở mạch dầu tác động cuộn dây b) Motor điện bơm dầu 59 Đồ án điện tử Hình 26 Mạch điều khiển bơm bơm điện Như loại bơm điện bao gồm phần dẫn động phần bơm dầu - Phần dẫn động gồm mô tơ điện chiều có thành phần rơto stato dùng dẫn động bơm làm việc - Phần bơm dầu gồm đường vào đường Bơm hoạt động nhờ vào điều khiển từ ECU Nguyên lý làm việc Dòng điện gửi tới cuộn dây bơm tạo lực từ dẫn động làm rôto quay Khi hệ thống ABS cần giảm áp lực phanh van điện mở dầu trở tích năng, đầu vào bơm nối đường tới tích năng, áp lực tích lớn làm cho bánh xe bị hãm cứng lúc ECU điều khiển cung cấp nguồn cho bơm làm việc để đẩy dầu từ tích xylanh tiếp tục giảm áp lực phanh c) Bình tích áp: Chứa dầu hồi từ xylanh phanh bánh xe, thời làm giảm áp suất dầu xylanh phanh bánh xe 3.6.5 Nguyên lý hoạt động ABS 3.6.5.1 Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động) Sơ đồ làm việc hệ thống phanh giai đoạn thể hiên hình 3.27 60 Đồ án điện tử 2 13 15 14 ECU 10 12 11 Hình 27 Khi phanh bình thường Tổng phanh; Ống dẫn dầu; Van điện; Cuộn dây; Van điện; Bơm dầu; Van điện; Bình chứa dầu; Cơ cấu phanh; 10 Cảm biến tốc độ; 11 Roto cảm biến; 12 Nguồn điện; 13 Van nạp; 14 Van xả; 15 Khối ECU Khi người lái đạp phanh, rà phanh mà lực phanh chưa đủ lớn để xảy tượng trượt bánh xe giới hạn cho phép, dầu phanh với áp suất cao từ tổng phanh đến lỗ nạp thường mở van nạp để vào sau khỏi cụm thủy lực mà không bị cản trở chi tiết cụm thủy lực Dầu phanh đến xylanh bánh xe hoàn toàn giống với hoạt động phanh thường khơng có ABS Khi phanh xylanh bánh xe ép má phanh vào trống phanh hay đĩa phanh tạo lực ma sát phanh làm giảm tốc độ bánh xe xe Ở chế độ điều khiển ECU không gửi tín hiệu đến chấp hành cụm thủy lực, cảm biến tốc độ hoạt động gửi tín hiệu đến ECU 3.6.5.2 Khi phanh gấp (ABS hoạt động) Nếu có bánh xe bị bó cứng phanh gấp, chấp hành ABS điều khiển áp suất dầu phanh tác dụng lên xylanh bánh xe theo tín hiệu từ ECU Vì bánh xe khơng bị bó cứng a) Giai đoạn trì (giữ) áp suất Sơ đồ làm việc ̣ thống giai đoạn hình 3.28 61 Đồ án điện tử 2 13 15 14 ECU 10 12 11 Hình 28 Giai đoạn trì (giữ) áp suất Tổng phanh; Ống dẫn dầu; Van điện; Cuộn dây; Van điện; Bơm dầu; Van điện; Bình chứa dầu; Cơ cấu phanh; 10 Cảm biến tốc độ; 11 Roto cảm biến; 12 Nguồn điện; 13 Van nạp; 14 Van xả; 15 Khối ECU Khi phát thấy sự giảm nhanh tốc đô ̣ bánh xe từ tín hiệu cảm biến tốc đô ̣ và cảm biến gia tốc gửi đến, bô ̣ điều khiển ECU sẽ xác định xem bánh xe nào bị trượt quá giới hạn quy định Sau đó, bô ̣ điều khiển ECU sẽ gửi tín hiê ̣u đến bô ̣ chấp hành hay là cụm thuỷ lực, kích hoạt các rơle điê ̣n từ của van nạp hoạt đô ̣ng để đóng van nạp (13) lại > cắt đường thông giữa xylanh chính và xylanh bánh xe Như vâ ̣y áp suất xylanh bánh xe sẽ không đổi cả người lái tiếp tục tăng lực đạp b) Giai đoạn giảm áp suất: Sơ đồ làm việc của ̣ thống giai đoạn này hình 3.29 62 Đồ án điện tử 2 13 15 ECU 14 10 12 11 Hình 29 Giai đoạn giảm áp Tổng phanh; Ống dẫn dầu; Van điện; Cuộn dây; Van điện; Bơm dầu; Van điện; Bình chứa dầu; Cơ cấu phanh; 10 Cảm biến tốc độ; 11 Roto cảm biến; 12 Nguồn điện; 13 Van nạp; 14 Van xả; 15 Khối ECU Nếu đã cho đóng van nạp mà bô ̣ điều khiển nhâ ̣n thấy bánh xe có khả bị hãm cứng (gia tốc châ ̣m dần quá lớn), thì nó tiếp tục truyền tín hiê ̣u điều khiển đến rơle van điê ̣n từ của van xả (14) để mở van này ra, để cho chất lỏng từ xylanh bánh xe vào bô ̣ tích (8) và thoát về vùng có áp suất thấp của ̣ thống > nhờ đó áp suất ̣ thống được giảm bớt c) Giai đoạn tăng áp suất: Sơ đồ làm viê ̣c của ̣ thống giai đoạn này hình 3.30 Khi tốc đô ̣ bánh xe tăng lên (do áp suất dòng phanh giảm), đó cần tăng áp suất xylanh để tạo lực phanh lớn, khối điều khiển điê ̣n tử ECU ngắt dòng điê ̣n cung cấp cho cuô ̣n dây của các van điê ̣n từ, làm cho van nạp mở và đóng van van xả lại > bánh xe lại giảm tốc đô ̣ 63 Đồ án điện tử 2 13 15 14 ECU 10 12 11 Hình 30 Giai đoạn tăng áp Tổng phanh; Ống dẫn dầu; Van điện; Cuộn dây; Van điện; Bơm dầu; Van điện; Bình chứa dầu; 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 lă ̣p lă ̣p lại, giữ cho xe được phanh ở giới hạn trượt cục bô ̣ tối ưu mà không bị hãm cứng hoàn toàn 64 Đồ án điện tử KẾT LUẬN Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, nghành ô tô ngày phát triển Những ô tơ ngày trở nên an tồn hơn, tiện nghi để theo kịp với xu thời đại Song song với việc phát triển nghành tơ vấn đề bảo đảm an toàn cho người xe trở nên cần thiết như: cấu phanh, dây đai an tồn, túi khí cấu phanh đóng vai trị quan trọng Do việc nghiên cứu tính tốn hệ thống phanh abs điều cần thiết Đề tài với nhiệm vụ “Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ABS sở xe Nissan Sunny 2016 ” Sau vài tuần nghiên cứu thiết kế hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy hướng dẫn tồn thể thầy mơn ô tô giúp em hoàn thành đồ án Qua em trình bày tổng quan hệ thống phanh ô tô nay, sau tính tốn thiết kế hệ thống phanh cấu phanh, hệ thống dẫn động, trợ lực phanh, hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS Trong trình làm đồ án, với thời gian có hạn thân em có cố gắng tìm hiểu thực tế giải nội dung kĩ thuật hợp lý Qua đề tài sở tham khảo mở rộng nghiên cứu sâu hệ thống tổ hợp ABS với kết cấu khác VSC, TRC để mở rộng chức hệ thống ABS thông thường Một lần em xin cảm ơn bảo tận tình thầy hướng dẫn thầy môn giúp em hoàn thành đồ án 65 Đồ án điện tử TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lý thuyết ô tô máy kéo - Nguyễn Hữu Cẩn - Du Quốc Thịnh - Phạm Minh Thái - Nguyễn Văn Tài - Lê Thị Vàng NXB khoa học kỹ thuật - Hà Nội; 1998 [2] Ts Nguyễn Hoàng Việt “Kết cấu tính tốn tơ” Tài liệu lưu hành nội khoa Cơ Khí Giao Thơng; Đại Học Đà Nẵng; Đà Nẵng 1998 [3] Kết cấu ô tô - Nguyễn Khắc Trai - Nguyễn Trọng Hoan - Hồ Hữu Hải Phạm Huy Hường - Nguyễn Văn Chưởng - Trịnh Minh Hồng [4] Thiết kế tính tốn tơ – PGS.Ts Nguyễn Trọng Hoan [5] Bài tập lý thuyết ô tô – PGS.TS Đào Mạnh Hùng – THS Vũ Văn Tấn [6] Giáo trình hệ thống điện điện tử ô tô – PGS.Ts Đỗ Văn Dũng [7] Thông số xe Nissan Sunny - https://xeotogiadinh.com/thong-so-xe-nissansunny-xv-xl/ 66 ... cách thức hệ thống hoạt động 1 .2. Hệ thống điện tử tơ Hình Hệ thống điện tử ô tô Hệ thống điện tử hệ thống thực việc điều khiển toàn động cơ, hệ thống truyền lực, hệ thống phanh hệ thống khác... điều khiển điện tử ABS: Hệ thống phanh chống bó cứng TEMS: Hệ thống treo điều khiển điện tử TRC: Hệ thống chống trượt bánh xe Đồ án điện tử A/C: Hệ thống điều hịa khơng khí 1 .2. 1.Các hệ thống điều... Nissan Sunny XL 2. 1.1 Hình ảnh xe Nissan Sunny XL 20 16 Hình Nissan Sunny XL 18 Đồ án điện tử 2. 1 .2 Tuyến hình xe Hình 2 Tuyến hình xe Nissan Sunny XL Xương sống Nissan Sunny XL khung xe Zone