e, Khối điều khiển điện tử (ECU)
ECU là não bộ, trung tâm điều khiển của hệ thống, gồm hai bộ vi xử lý và các mạch khác cần thiết cho hoạt động của nó.
ECU nhận biết được tốc độ quay của bánh xe, cũng như tốc độ chuyển động tịnh tiến của xe nhờ tín hiệu truyền về từ các cảm biến tốc độ bánh xe. Trong khi phanh sự giảm tốc độ xe tùy theo lực đạp phanh, tốc độ xe lúc phanh, và điều kiện mặt đường. ECU giám sát điều kiện trượt giữa bánh xe và mặt đường nhờ bộ kiểm tra sự thay đổi tốc độ bánh xe trong khi phanh. Nó xử lý và phát tín hiệu điều khiển cho khối thuỷ lực cung cấp những giá trị áp suất tốt nhất trong xi lanh bánh xe để điều chỉnh tốc độ bánh xe, duy trì lực phanh lớn nhất từ 10 ÷ 30% tỷ lệ trượt.
Ngoài ra ECU còn thực hiện chức năng tự kiểm tra và cho ngừng chức năng ABS nếu phát hiện hệ thống có trục trặc (như: Thiếu dầu, không đủ áp suất trợ lực hoặc mất tín hiệu từ các cảm biến tốc độ, …) lúc đó hệ thống điều khiển điện tử ngưng hoạt động nó cho phép hệ thống phanh tiếp tục làm việc như một hệ thống phanh bình thường, không có ABS. Những trục trặc trong hệ thống sẽ được cảnh báo bằng đèn ABS trên bảng điều khiển. Việc xác định chính xác vị trí và tình trạng hư hỏng sẽ được tiến hành thông qua mã chẩn đoán theo tần suất và thời gian thể hiện ở đèn cảnh báo. Các tín hiệu vào đến bộ vi xử lý được xử lý một cách độc lập. Chỉ khi nào kết quả có tính đồng nhất thì ECU mới điều khiển khối thủy lực - điện tử. Nếu các tín hiệu vào không đồng nhất – chẳn hạn khi hệ thống khóa cứng bánh xe bị lỗi thì các cầu chì và phanh đảm bảo hoạt động theo phanh bình thường. Đồng thời, đèn cảnh báo trên táp-lô sẽ sáng lên để báo cho người lái biết.
Các tín hiệu truyền về từ các cảm biến tốc độ đến ECU được chuyển đổi thành tín hiệu sóng vuông bằng bộ khuyếch đại trên đường vào.
Tần số của các tín hiệu này cung cấp phù hợp với giá trị tốc độ, sự gia tốc hoặc sự giảm tốc của mỗi bánh xe đến ECU. Khi người lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh, các bánh xe có thể giảm tốc đến giá trị khác nhau: Bằng việc so sánh tốc độ mỗi bánh xe với tốc độ tham khảo (reference speed) hệ thống 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 điều khiển van điện từ của khối thủy lực – điện tử làm giảm lực phanh trên bánh trượt. Hệ thống 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 điều khiển 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 nhau ứng 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 (trượt- aquaplaning), ECU nhận biết nhờ các cảm biến số vòng quay trên mỗi bánh xe với điều kiện bất thường, như sự truyền động và bánh xe chủ động có khuynh hướng quay ở tốc độ khác nhau.
ECU được trang bị mạch an toàn hệ thống kiểm soát có hiệu lực khi khởi động và vận hành.
Mạch an toàn hoạt động theo nguyên tắc tự kiểm tra:
1. Khi bật khóa, hệ thống kiểm tra ECU, van điều khiển điện từ và sự kết nối của các cảm biến: Nếu kết quả OK, đèn cảnh báo ABS sáng lên trên bảng tap-lô và tắt đi sau 4 giây.
2. Sau khi khởi động động cơ, hệ thống chạy van điện từ và bơm hồi để kiểm tra ngay sau khi đạt tốc độ ứng với 6 km/h.
3. Khi đạt vận tốc 24km/h thì hệ thống kiểm tra tín hiệu tốc độ của 4 bánh xe.
4. Khi di chuyển, hệ thống thường xuyên kiểm tra vận tốc chu vi (peripheral speed) của các bánh xe so với tốc độ tham khảo (reference speed), các điều kiện bộ nhớ và điều khiển hoạt động của hai rơle.
5. Khi di chuyển, hệ thống thường xuyên kiểm tra điện áp bình ắc quy.
f, Khối thủy lực-điện tử
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 và được so với các bản đồ mà chương trình đã được nạp sẵn trong bộ nhớ của nó. Khối thủy lực được nối đến xy lanh chính và các chi tiết hệ thống phanh ABS bằng các ống dẫn chính của hệ thống phanh. Như vậy, khối thủy lực điện tử có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo tín hiệu điều khiển của ECU, tránh cho các bánh xe khỏi bị hãm cứng khi phanh.
Hệ thống bơm hồi dầu gồm có rơle và mô tơ bơm, hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU bơm dầu đến pittông xy lanh chính để bù lại lượng dầu xả về bình chứa khi ABS làm việc.
g, Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD)
Khi xe được trang bị ABS có nghĩa là chức năng EBD cũng có sẵn. Chức năng này 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 soát ABS.
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 phụ thuộc vào sự trượt của bánh xe này. Điều này cải thiện tình trạng ổn định khi lái so với hệ thống truyền động.
Việc giảm áp lực phanh cho các bánh sau được quy định bởi cách thức của các pha giữ áp lực nào đó. Sự bó cứng các bánh xe sau được ngăn ngừa với sự trợ giúp của việc điều chỉnh điện tử đặc biệt.
Động cơ bơm không chạy khi EBD hoạt động.Tuy nhiên, nếu bánh xe có liên quan vẫn có khuynh hướng bị bó cứng thì kiểm soát ABS được khởi động và mô-tơ bơm hoạt động.
Trong khi kiểm soát EBD hoạt động thì mạch dầu phanh sau được kích hoạt cùng nhau.
Đèn cảnh báo của hệ thống phanh EBD sẽ sáng lên trong trường hợp có sự cố hệ thống EBD. Kiểm soát EBD không được còn tác dụng.
Kiểm soát EBD bị hỏng không có nghĩa là chức năng EBD cũng bị hỏng.
3.3.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh trên xe TOYOTA Vios
2018
a, Khi không phanh
Khi không phanh, không có lực tác dụng lên bàn đạp phanh nhưng cảm biến tốc độ luôn đo tốc độ bánh xe và gửi về khối điều khiển ECU khi xe hoạt động.
b, Khi phanh ABS chưa làm việc
Khi người lái đạp phanh, rà phanh mà lực phanh chưa đủ lớn để xảy ra hiện tượng trượt bánh xe quá giới hạn cho phép, dầu phanh với áp suất cao sẽ đi từ tổng phanh đến lỗ nạp thường mở của van nạp để đi vào và sau đó đi ra khỏi cụm thủy lực mà không hề bị cản trở bởi bất kỳ một chi tiết nào trong cụm thủy lực. Dầu phanh sẽ được đi đến các xilanh bánh xe hoàn toàn giống với hoạt động của phanh thường không có ABS.
Khi phanh các xilanh bánh xe sẽ ép các má phanh vào đĩa phanh hay đĩa phanh tạo ra lực ma sát phanh làm giảm tốc độ của bánh xe và của xe. Ở chế độ này bộ điều khiển ECU không gửi tín hiệu đến bộ chấp hành cụm thủy lực, mặc dù cảm biến tốc độ vẫn luôn hoạt động và gửi tín hiệu đến ECU.
c, Khi phanh 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 (1030%) thì ABS sẽ bắt đầu làm việc và chế độ làm 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 quá giới 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 3.11
Hình 3.11 Giai đoạn duy trì (giữ) áp suất
Giai đoạn giảm áp suất:
Nếu đã cho đóng van nạp mà bộ điều khiển nhận thấy bánh xe vẫn có khả năng bị hãm cứng (gia tốc chậm dần quá lớn), thì nó tiếp tục truyền tín hiệu điều khiển đến rơle van điện từ của van xả (14) để mở van này ra, để cho chất lỏng từ xilanh bánh xe đi vào bộ tích năng (8) và thoát về vùng có áp suất thấp của hệ thống --> nhờ đó áp suất trong hệ thống được giảm bớt hình 3.12. 13 14 12 8 7 10 15 ECU 5 6 1 4 2 3 11 9
Hình 3.12 Giai đoạn giảm áp suất.
Giai đoạn tăng áp suất:
Khi tốc độ bánh xe tăng lên (do áp suất dòng phanh giảm), khi đó cần tăng áp suất trong xilanh để tạo lực phanh lớn, khối điều khiển điện tử ECU ngắt dòng điện cung cấp cho 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 3.13
Hình 3.13 Giai đoạn tăng áp suất.
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.
15 8 ECU 12 6 7 14 10 11 9 1 5 4 2 13 3 1 5 2 4 15 ECU 12 6 7 8 13 3 14 9 10 11
CHƯƠNG 4 CÁC HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA VIOS
2018
4.1. Các dạng hư hỏng thông thường với hệ thống phanh trên xe ô tô toyota vios 2018
Trong quá trình sử dụng ô tô hệ thống phanh có thể phát sinh những hư hỏng như: phanh không ăn, phanh ăn không đều, phanh nhả kém hoặc bị kẹt.
Phanh không ăn thì không giảm được tốc độ ô tô kịp thời trong những điều kiện bình thường còn trong tình huống phức tạp thì sẽ là nguyên nhân gây tai nạn. Nguyên nhân phanh không ăn có thể do phần dẫn động không kín hoặc hệ thống thiếu dầu, bộ phận điều chinh của cơ cấu truyền động và cơ cấu phanh bị hỏng. Ngoài ra còn do má phanh và đĩa phanh bị mòn hoặc dính dầu.
Phanh không ăn đều có thể do sự điều chỉnh cơ cấu truyền động hoặc cơ cấu phanh bị hỏng các ống dẫn bị tắc các chi tiết dẫn động bị kẹt.
Phanh bị bó kẹt có thể do lò xo hồi vị guốc phanh bị gẫy má phanh bị dính cứng với đĩa phanh, vòng làm kín bị nở piston bị kẹt trong các xy lanh bánh xe.
Những hư hỏng chính của bộ trợ lực chân không: - Bình lọc bộ trợ lực bị tắc
- Van không khí không hoạt động
- Ống dẫn từ buồng chân không tới bộ trợ lực bị hỏng.
Hệ thống phanh bị hư hỏng sẽ làm cho phanh không ăn hoặc ăn lệch, gây mất an toàn khi chạy xe. Một số hư hỏng còn gây kẹt bánh xe ở các mức độ khác nhau làm cho xe chạy không bình thường và có thể dẫn tới các hư hỏng khác.
4.1.1. Cơ cấu phanh
a, Mòn cơ cấu phanh
Quá trình phanh xảy ra trong cơ cấu phanh được thực hiện nhờ ma sát giữa phần quay và phần không quay, vì vậy sự mài mòn của các chi tiết má phanh với tang trống hay đĩa phanh là không tránh khỏi. Sự mài mòn này làm tăng kích thước bề mặt làm việc của tang trống, giảm chiều dày má phanh, tức là làm tăng khe hở má phanh và tang trống khi không phanh. Khi đó, muốn phanh hành trình bàn đạp phải lớn lên.
Hậu quả của nó là làm tăng quãng đường phanh, tăng thời gian phanh, giảm gia tốc chậm dần trung bình của ô tô, chúng ta thường nói là sự mòn cơ cấu phanh làm giảm hiệu quả phanh của ô tô.
Nếu hiện tượng mòn xảy ra còn ít thì ảnh hưởng của nó tới hiệu quả phanh là không đáng kể, nhưng khi sự mài mòn tăng lên nhiều sẽ dẫn tới giảm đáng kể hiệu quả phanh, đồng thời làm cho người lái phải tập trung cao độ xử lý các tình huống khi phanh và sẽ nhanh chóng mệt mỏi.
Sự mài mòn quá mức của má phanh có thể dẫn tới bong tróc liên kết (đinh tán, hay keo dán) giữa má phanh và guốc phanh, má phanh có thể rơi vào không gian nằm giữa guốc phanh và tang trông, gây kẹt cứng cơ cấu phanh.
Sự mài mòn tang trống có thể xảy ra theo các dạng: bị cào xước lớn trên bề mặt ma sát của tang trống và làm biến động lớn mô men phanh, gây méo tang trống khi phanh và có thể nứt tang trống do chịu tải trọng quá lớn.
Sự mài mòn các cơ cấu phanh thường xảy ra:
- Mòn đều giữa các cơ cấu phanh, khi phanh hiệu quả phanh sẽ giảm, hành trình bàn đạp phanh tăng lên (nếu là hệ thống phanh thủy lực).
- Mòn không đều giữa các cơ cấu phanh, hiệu quả phanh giảm mạnh, ô tô bị lệch hướng chuyển động mong muốn, điều này thường dẫn tới các tai nạn giao thông khi phanh ngặt. Các trạng thái lệch hướng chuyển động thường nguy hiểm kể cả khi ô tô chuyển động thẳng và đặc biệt khi ô tô quay vòng và phanh gấp.
b, Mất ma sát trong cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh ngày nay thường dùng ma sát khô, vì vậy nếu bề mặt ma sát dính dầu, mỡ, nước thì hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống sẽ giảm, tức là giảm mô men phanh sinh ra.
Thông thường trong sử dụng do mỡ từ moay ơ, dầu từ xi lanh bánh xe, nước từ bên ngoài xâm nhập vào, bề mặt má phanh, tang trống chai cứng… làm mất ma sát trong cơ cấu phanh. Sự mất ma sát xảy ra không đồng thời trên các cơ cấu phanh nên sẽ làm giảm hiệu quả phanh và gây lệch hướng chuyển động của ô tô khi phanh. Trường hợp này hành trình bàn đạp phanh không tăng, nhưng lực trên bàn đạp dù có tăng cũng không làm tăng đáng kể mô men sinh ra.
Nếu bề mặt ma sát bị nước xâm nhập thì có thể sau một số lần phanh nhất định, mô men phanh sinh ra sẽ phục hồi lại trạng thái ban đầu.
Cơ cấu phanh cần thiết phải tạo cho bánh xe lăn trơn khi không phanh. Trong một số trường hợp cơ cấu phanh bị bó kẹt do: bong tấm ma sát guốc phanh, hư hỏng các cơ cấu hồi vị, do điều chỉnh không đúng, vật lạ rơi vào không gian làm việc… Sự bó kẹt cơ cấu phanh còn có thể xảy ra trên cơ cấu phanh có phanh tay và phanh chân làm việc chung trong cùng một cơ cấu phanh.
Sự bó kẹt cơ cấu phanh sẽ gây mài mòn không theo quy luật, phá hỏng các chi tiết cơ cấu, đồng thời làm mất khả năng chuyển động của ô tô ở tốc độ cao.
Sự bó phanh khi không phanh làm tăng ma sát không cần thiết, nung nóng các bề mặt ma sát trong cơ cấu phanh, do vậy hệ số ma sát giảm và giảm hiệu quả phanh khi cần phanh. Khi có hiện tượng này có thể phát hiện thông