2.1.1. Sơ đồ tổng thể của xe
Trên hình 2.1 là sơ đồ tổng thể xe Lexus-GS 350. Các thông số kỹ thuật chủ yếu được cho trên bảng 3.1 (tài liệu tham khảo [5]).
T
T Thông số
Ký hiệu
Đơn vị Giá trị
01 Kích thước bao xe: LxWxH mm 4850x1840x1455
02 Chiều dài cơ sở L0 mm 2850
03 Chiều rộng cơ sở Trước Sau mm 1575
mm 1590
04 Trọng lượng Không tảiToàn tải kg 1745
kg 2190
05
Kiểu động cơ
Công suất cực đại/ số vòng quay Kiểu Hp/rpm V6-3.456 cc 317/6400 06 Tỉ số nén 11.8:1 07 Kích thước lốp 235 / 45 R18
08 Moomen xoắn cực đại Nm/vòng/phú
t 378/4800/phút
09 Hệ thống lái Thanh răng và bánh
răng
10 Hệ thống giảm xóc TrướcSau Tay đòn kép Kết nối đa điểm
11 Hệ thống phanh chính
Thủy lực trợ lực chân không
Trước và sau đều phanh đĩa (Có dùng ABS)
2.1.2. Động cơ
Động cơ ôtô Lexus có những đặc điểm kết cấu và những thông số kỹ thuật sau:
Lexus sử dụng động cơ V6 – 3.5L, tỷ số nén ε =11.5, chạy bằng nhiên liệu gas, điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử, cho công suất cực đại 303 mã lực tại tốc độ 6200 vòng/phút, mô-men xoắn cực đại 274 (lb/ft) tại 3600 vòng/phút. Mức tiêu thụ nhiên liệu trung bình từ 21lít/100km đường trường đến 29lít/100km đường phố.
2.1.3. Hệ thống truyền lực2.1.3.1. Hộp số 2.1.3.1. Hộp số
Hộp số sử dụng trên xe là hộp số tự động 6 số. Tỷ số truyền động bánh răng cuối cùng là 3.73. Động cơ đặt trước- cầu trước chủ động, do vậy chúng được thiết kế gọn nhẹ, bộ vi sai lắp ở bên trong nên còn được gọi là “Hộp số có vi sai”.
Hộp số tự động giúp việc chuyển số lên xuống một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ và tốc độ xe.
Ưu điểm so với hộp số thường:
Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên chuyển số.
Chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe.
Tránh cho động cơ khỏi bị quá tải, do nó nối chúng bằng thuỷ lực (qua biến mô) tốt hơn so với nối chúng bằng cơ khí.
Hộp số tự động gồm các bộ phận chính sau: + Bộ biến mô.
+ Bộ bánh răng hành tinh. + Bộ điều khiển thuỷ lực.
+ Bộ truyền động bánh răng cuối cùng. Các thanh điều khiển.
hình 2.2. Cấu tạo hộp số tự động
2.1.3.2. Các đăng
Các đăng được nối giữa hộp số và cầu chủ động sau. Trên các-đăng có 2 khớp nối chử thập và một khớp nối bằng then hoa.
Trong khớp nối chữ thập có lắp các ổ bi kim. Khớp nối then hoa dùng để thay đổi chiều dài trục các đăng khi dầm cầu sau dao động tương đối so với khung xe.
2.1.4. Hệ thống lái
Hệ thống lái xe Lexus là hệ thống lái cơ khí có trợ lực, cơ cấu lái loại bánh răng và thanh răng.
Bán kính kính quay tối đa bên trái và bên phải là: 866 (mm). Vị trí lái khá thoải mái, với điểm mù hẹp cho tầm quan sát tốt. Động cơ êm và khoang lái được cách âm tốt, cho cảm giác lái đằm và chính xác ở tốc độ cao.
2.1.5. Hệ thống treo
Hệ thống treo trước và treo sau đều là hệ thống treo độc lập, tay đòn kép có ưu điểm là:
- Cho phép tăng độ võng tỉnh và động của hệ thống treo, nhờ đó tăng được độ êm dịu chuyển động.
- Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng, tăng khả năng bám đường do đó tăng được tính điều khiển và ổn định của xe.
2.1.6. Hệ thống phanh
Hệ thống phanh xe Lexus gồm:
Hệ thống phanh chính (phanh chân): Phanh trước và phanh sau là phanh đĩa điều khiển bằng thuỷ lực trợ lực chân không, có sử dụng hệ thống chống hãm cứng ABS.
Phanh dừng (phanh tay): phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau. Dầu phanh: DOT 3 hoặc DOT 4.
Hành trình tự do của bàn đạp: 3 ÷ 8 [mm]. Điều chỉnh khe hở tự động. 5 4 3 2 1
hình 2. 3. Kết cấu phanh đĩa trên ôtô
2.2. NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE LEXUS-GS 350
Sau khi nghiên cứu lý thuyết về chuyên đề phanh ABS. Phần này giới thiệu sơ đồ phanh ABS cụ thể của xe Lexus, qua đó phân tích nguyên lý làm việc của nó.
Sơ đồ hệ thống phanh ABS:
- Đây là loại ABS dùng với dẫn động thuỷ lực, không tích hợp, bố trí 3 kênh, 4 cảm biến, và 4 van điều khiển. Hai van để điều khiển bánh trước bên phải và bánh trước bên trái một cách độc lập, hai van còn lại điều khiển đồng thời bánh sau bên phải và bên trái. Giảm áp suất bằng van xả và bơm hồi dầu.
- Thiết bị của hệ thống ABS gồm: cảm biến lắp trên bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động); bộ xử lý điện tử và thiết bị điều áp (đảm nhiệm thay đổi áp suất trong pít-tông phanh). Kiểu ABS hiệu quả nhất có thể tự động điều chỉnh áp suất dầu phanh trên từng cụm bánh, số cảm biến đo vận tốc góc, module áp suất, đường điều khiển bằng số bánh xe.
- Trên hình 2.4 là sơ đồ hệ thống phanh ABS, hình 2.5 là sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS trên xe Lexus (tài liệu tham khảo [6]).
hình 2.4. Sơ đồ hệ thống phanh ABS
1,2 - Cảm biến tốc độ bánh xe trước; 3- Cảm biến tốc độ bánh xe sau; 4- ECU và Rơle; 5- Xy lanh chính.
hình 2.5. Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350 1,5- Cảm biến tốc độ bánh xe trước; 2- Rôto cảm biến bánh xe trước; 3- Rơle điều khiển; 4- Khối thủy lực; 6,11- Giắc kiểm tra; 7- ECU; 8- Đèn cảnh
báo ABS;9- Rô to cảm biến bánh xe sau; 10- Cảm biến tốc độ bánh xe sau.
Hệ thống này gồm nhiều bộ phân hợp thành, nó cung cấp thông tin đến ECU. Những bộ phận này là:
Cảm biến tốc độ (speed sensors), phát hiện tốc độ góc của bánh xe và truyền tín hiệu về tốc độ cho khối điều khiển điện tử.
Khối thủy lực (ABS actuator), kiểm tra và điều chỉnh áp suất phanh.
Rơle (control relay), kiểm tra hoạt động của bơm và van điện từ.
Khối điều khiển điện tử (ABS ECU), nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe, xử lý và phát tín hiệu điều khiển khối thủy lực để tăng hoặc giảm áp suất phanh, đảm bảo cho các bánh xe không bị hãm cứng.
Đèn báo ABS (ABS warning lamp), báo cho người lái tình trạng của hệ thống.
2.3. SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE LEXUS-GS TRÊN XE LEXUS-GS
2.3.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh ABS
Trên hình 2.6 là sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh ABS (tài liệu tham khảo [6]). Chu trình điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh khi ABS làm việc có 3 giai đoạn chính: tăng áp suất, duy trì áp suất; giảm áp suất.
hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống ABS trên xe Lexus GS 350
Van điều khiển lưu lượng được điều khiển bằng cơ học (vận hành không theo chỉ thị trực tiếp từ Ecu) để điều khiển áp suất thuỷ lực của từng phanh.
hình 2.7. Biểu đồ mô tả quá trình điều khiển tốc độ bánh xe khi phanh
ECU liên tiếp tiếp nhận tín hiệu tốc độ bánh xe từ cảm biến tốc độ bánh xe. Bằng cách tính toán tốc độ và sự giảm tốc độ của mỗi bánh xe, ECU đánh giá được tốc độ của xe. Khi đạp phanh, áp suất dầu trong mỗi xy lanh bánh xe bắt đầu tăng và tốc độ bánh xe bắt đầu giảm xuống. Nếu các bánh xe gần như bị khóa cứng ECU sẽ chuyển sang giai đoạn giảm áp suất dầu để dừng sự tăng áp suất trong xy lanh bánh xe của các bánh xe đó.
- Đoạn A:
+ ECU đóng van điện từ để giảm áp suất dựa vào tốc độ trên mỗi bánh xe, vì thế áp suất dầu trong xy lanh bánh xe giảm xuống.
+ Sau sự giảm áp suất, ECU chuyển van điện từ đến vị trí giữ áp suất và tiếp theo nó theo dõi sự thay đổi tốc độ của mỗi bánh xe.
+ Nếu ECU thấy rằng cần phải giảm áp suất dầu trong hệ thống thêm nữa, nó sẽ quay trở lại giai đọan giảm áp suất
- Đoạn B:
+ Khi áp suất dầu trong xy lanh bánh xe giảm xuống (đoạn A). Điều này cho phép bánh xe không bị khóa cứng và tốc độ bánh xe tăng lên. Tuy nhiên, nếu áp suất dầu giảm xuống thì lực đạp phanh cũng thấp nhất. Để ngăn cản điều này, ECU đóng van điện từ lần lượt đến vị trí tăng áp suất và giữ áp suất.
- Đoạn C:
+ Khi áp suất từ từ tăng lên trong xy lanh bánh xe (đoạn B), bánh xe có khuynh hướng bị hãm cứng trở lại, ECU lại chuyển van điện từ sang giai đoạn giảm áp suất, để giảm áp suất trong xy lanh bánh xe.
- Đoạn D:
+ Từ khi áp suất trong xy lanh bánh xe giảm trở lại (đoạn C), ECU bắt đầu tăng áp suất trở lại như trong đoạn B.
Chu trình giữ, giảm và tăng áp suất được lặp lại nhiều lần giữ cho bánh xe không bị trượt lê hoàn toàn mà chỉ bị trượt cục bộ trong giới hạn (10 ÷ 30)% hệ số trượt.
2.3.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống ABS
Mạch thuỷ lực trong ABS của các xe FF được chia thành hệ thống của bánh trước bên phải và bánh sau bên trái và hệ thống của bánh trước bên trái và bánh sau bên phải như thể hiện ở sơ đồ. Sau đây chỉ trình bầy hoạt động của một hệ thống trong các hệ thống khác.
2.3.2.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống khi phanh bình thường( khi ABS chưa làm việc)
Trong khi phanh thường tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiển trượt không được đưa vào. Vì vậy các van địên từ giữ và giảm ngắt, cửa (a) ở bên van địên từ giữ áp suất mở, còn cửa (b) ở phía van điện từ giảm áp suất đóng.
Khi đạp bàn đạp phanh, dầu từ xilanh chính chẩy qua cửa (a) ở phía van điện từ giữ và được truyền trực tiếp tới xilanh ở bánh xe. Lúc này hoạt động của van một chiều (2) ngăn cản dầu phanh truyền đến phía bơm
2.3.2.2. Nguyên lý làm việc khi phanh khẩn cấp (khi ABS hoạt động) A. Chế độ giảm áp suất
Tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiển trượt đóng mạch các van điện từ và giảm áp suất bằng cách đóng cửa (a) ở phía van địên từ giữ áp suất, và mở cửa (b) đến bình chứa để giảm áp suất thuỷ lực trong xilanh ở bánh xe. Lúc đó, cửa (e) đóng lại do dầu chẩy xuống bình chứa. Bơm tiếp tục chậy trong khi ABS đang hoạt động, vì vậy dầu phanh chảy vào bình chứa được bơm hút trở về xilanh chính.
B. Chế độ giữ áp suất
Tín hiệu điều khiển từ Ecu điều khiển trượt đóng mạch van điện tử giữ áp suất và ngắt van điện từ giảm áp suất bằng cách đóng kín cửa (a) và cửa (b). Điều này ngắt ấp suất thuỷ lực ở cả hai phía xilanh chính và bình chứa để giữ áp suất thuỷ lực của xilanh ở bánh xe không đổi.
C. Chế độ tăng áp suất
Tín hiệu điều khiển từ ECU điều khiển trượt ngắt các van điện từ giữ và giảm áp suất bằng cáchmở cửa (a) ở phía van điện từ giữ áp suất và đóng cửa (b) ở phía van điện từ giảm áp giống như trong khi phanh bình thường. Điều này làm cho áp suất thuỷ lực từ xilanh chính tác động vào xilanh ở bánh xe, làm cho áp suất thuỷ lực của xilanh ở bánh xe tăng lên
Gợi ý: Van điện từ chuyển đổi hỗ trợ phanh chỉ sử dụng ở các xe có trạng bị BA.
2.3.3. Sơ đồ điện
Trên hình 2.8 là sơ đồ điện của hệ thống phanh ABS. Bốn cảm biến được cấp điện trực tiếp từ ECU, hai cảm biến của hai bánh sau nối mát qua pin RSS (Rear Speed Sensor), hai cảm biến của hai bánh trước nối mát qua pin FSS (Front Speed Sensor). ECU được cấp điện từ ắc quy (5) qua cầu chì chính (6) và hộp cầu chì bảo vệ (10). Khối thủy lực (19) gồm: mô tơ bơm (18) được cấp điện từ ắc quy (5) được điều khiển bởi rơle mô tơ bơm (15), nối với ECU qua pin MT và các van thủy lực được điều khiển bởi rơle điện từ (14), nối mát với ECU qua pin AST.
Cụm rơle điều khiển ABS gồm: rơle điều khiển van điện từ (14) và rơle điều khiển môtơ bơm (15). Hai rơle này không thể thay thế và chúng làm việc theo lệnh của ECU.
ABS ECU BATT STP MR SR W R- PKB Ts Tc IG AST MT RSS FSS RL- RL+ RR- RR+ FL- FL+ FR- FR+ 1 2 3 4 5 6 9 11 13 14 15 16 17 18 8 7 12 1 2 3 4 1 19 Wb Wa
hình 2.8. Sơ đồ điện của hệ thống ABS
1- Cảm biến tốc độ bánh sau bên trái; 2- Cảm biến tốc độ bánh sau bên phải; 3- Cảm biến tốc độ bánh trước bên trái; 4- Cảm biến tốc độ bánh trước bên phải;
5- Ắc quy; 6- Cầu chì chính; 7,8,13- rơle điều khiển đèn; 9- đèn báo phanh tay; 10- Hộp cầu chì; 11- Đèn cảnh báo ABS; 12- Đèn báo phanh đã làm việc;
14- rơle điện từ; 15- Rơle môtơ bơm; 16- Cụm rơle điều khiển ABS; 17- Bộ kết nối dữ liệu; 18- Môtơ bơm; 19- Khối thủy lực;
Đèn cảnh báo ABS (11) đặt trên bảng điều khiển được thực hiện bằng công tắc đánh lửa IGI (Ignition Switch) và được nối đến ECU ABS qua pin W, khi có tín hiệu lỗi bộ vi xử lý, bật đèn này sáng cho người lái xe biết được hệ thống ABS không làm việc và hệ thống phanh hoạt động theo phanh bình thường.
Đèn Stop Light (12) nối với ECU qua pin STP (Stop). Khi hệ thống ABS làm việc đèn này sẽ sáng lên báo cho người lái biết hệ thống ABS đã làm việc.
Đèn cảnh báo phanh tay (9) nối với ECU qua pin PKB (Parking Brake Switch). Khi sử dụng phanh tay đèn này sẽ sáng để báo cho người lái biết.
Bộ kết nối dữ liệu (17) nối với ECU qua pin Ts và Tc, nối với đèn cảnh báo ABS (11) qua pin Wa, nối với với rơle điện từ qua pin Wb.
Trên hình 2.9 là sơ đồ rơle điều khiển ABS:
Hai rơle được cấp điện trực tiếp từ ắc quy qua cầu chì chính (3) và qua hộp cầu chì (4), khi có tín hiệu bánh xe sắp bị hãm cứng từ cảm biến tốc độ bánh xe, ECU sẽ cấp điện áp 12V đến các cuộn solenoid của mỗi rơle để điều khiển đóng sang vị trí làm việc của hai rơle này. Cụ thể là kích hoạt rơle van điện từ để đóng, mở các vị trí làm việc trong van điện từ và kích hoạt rơle môtơ bơm để điều khiển bơm hoạt động cung cấp dầu vào trong piston xy lanh chính.
ECU điều khiển Rơle van điện từ đóng sang vị trí làm việc khi gặp các điều kiện sau:
- Công tắc đánh lửa bậc ở vị trí ON.
Khi không gặp các điều kiện trên thì ECU điều khiển rơle van điện từ ở vị trí OFF.
ECU điều khiển rơle môtơ bơm đóng sang vị trí làm việc khi gặp các điều kiện sau:
- Trong khi ABS làm việc hoặc trong khi kiểm tra đầu tiên. - Khi rơle điều khiển van điện từ bậc ở vị trí ON.
Khi không gặp các điều kiện trên thì ECU điều khiển rơle môtơ bơm ở vị trí OFF. 1 2 3 4 5 6 7 M 12V 12V MR R- SR AST MT GR-L GR-R GR-G R R-W W-L W-L W -L W -L W -R W -B W -B W ABS ECU ABS ECU DLC1
hình 2.9. Sơ đồ rơle điều khiển ABS
1- Khối thủy lực; 2- Ắc quy; 3- Cầu chì chính; 4- Hộp cầu chì; 5- Cụm rơle điều