CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ
2.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh trên xe KiɅ
KiɅ RiO 2017
2.2.1. Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phanh trên KiɅ RiO 2017
Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phanh trên KiɅ RiO 2017
1. Cụm đèn cảnh báo ABS 2. Cảm biến tốc độ đằng trước bên trái 3. Modun điều khiển ABS 4. Cảm biến tốc độ đằng trước bên phải 5. Đường dẫn dầu 6. Cảm biến tốc độ đằng sau bên phải 7. Cảm biến tốc độ đằng sau bên trái
2.2.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh trên xe KiɅ RiO 2017
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 phanh thường ( ABS không hoạt động )
Hình 2.7. Khi phanh bình thường
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 mà không hề bị cản trở bởi bất kỳ một chi tiết nào trong bộ chấp hành ABS. Dầu phanh sẽ được đi đến các xilanh bánh xe hoàn toàn giống với hoạt động của phanh thường không có ABS.
c. Khi phanh khẩn cấp (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 đoa ̣n duy trì (giữ) áp suất:
Khi phát hiê ̣n thấy sự giảm nhanh tốc đô ̣ của bánh xe từ tín hiê ̣u của cảm biến tố c đô ̣ gửi đến, bô ̣ điều khiển ECU sẽ xác đi ̣nh xem bánh xe nào bi ̣ trượt quá giới ha ̣n quy đi ̣nh.
Sau đó, bô ̣ điều khiển ECU sẽ gữi tín hiê ̣u đến bô ̣ chấp hành hay là cu ̣m thuỷ lực, kích hoa ̣t các rơle điê ̣n từ của van na ̣p hoa ̣t đô ̣ng để đóng van na ̣p (13) la ̣i, cắt đường thông giữa xilanh chính và xilanh bánh xe. Như vâ ̣y áp suất trong xilanh bánh xe sẽ không đổi ngay cả khi người lái tiếp tu ̣c tăng lực đa ̣p. Sơ đồ làm viê ̣c của hê ̣ thống trong giai đoa ̣n này .
Hình 2.8. Giai đoạn duy trì giữ áp suất
1- Tổng phanh 2- Ống dẫn dầu 3- Van điện 4- Cuộn dây 5- Van điện 6- Bơm dầu 7- Van điện 8- Bình chứa dầu 9-Cơ cấu phanh 10-Cảm biến tốc độ 11-Roto cảm biến 12- Nguồn điện 13-Van nạp 14-Van 15-Khối ECU
+ Giai đoa ̣n giảm áp suất: Nếu đã cho đóng van na ̣p mà bô ̣ điều khiển nhâ ̣n thấy bánh xe vẫn có khả năng bi ̣ hãm cứng (gia tốc châ ̣m dần quá lớn), thì nó tiếp tu ̣c 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 xilanh bánh xe đi vào bô ̣ tích năng (8) và thoát về vùng có áp suất thấp của hê ̣ thống, nhờ đó áp suất trong hê ̣ thống được giảm bớt (hình 2.8).
Hình 2.9. Giai đoạn giảm áp
1- Tổng phanh 2- Ống dẫn dầu 3- Van điện 4- Cuộn dây 5- Van điện 6- Bơm dầu 7- Van điện 8- Bình chứa dầu 9-Cơ cấu phanh 10-Cảm biến tốc độ 11-Roto cảm biến 12- Nguồn điện 13-Van nạp 14-Van 15-Khối ECU + Giai đoa ̣n tăng áp suất:
Khi tố c đô ̣ bánh xe tăng lên (do áp suất dòng phanh giảm), khi đó cần tăng áp suất trong xilanh để ta ̣o 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 na ̣p mở ra và đóng van xả la ̣i, bánh xe la ̣i giảm tốc đô ̣ (hình 2.9).
Hình 2.10. Giai đoạn tăng áp
1- Tổng phanh 2- Ống dẫn dầu 3- Van điện 4- Cuộn dây 5- Van điện 6- Bơm dầu 7- Van điện 8- Bình chứa dầu
9- Cơ cấu phanh 10- Cảm biến tốc độ 11- Roto cảm biến 12- Nguồn điện 13- Van nạp 14- Van xả 15- Khối ECU.
Chu trình giữ áp, giảm áp và tăng áp cứ thế được lă ̣p đi lă ̣p la ̣i, giữ cho xe đươ ̣c phanh ở giới ha ̣n trượt cu ̣c bô ̣ tối ưu mà không bi ̣ hãm cứng hoàn toàn.
CHƯƠNG 3 : ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE KIA RIO 2017 3.1. Cơ cấu phanh
3.1.1. Cơ cấu phanh trước
a. Cấu tạo
Hình 3.1. Cấu tạo phanh đĩa phía trước
1. Ngàm Phanh 5. Má phanh đĩa phía trước
2. Đĩa Phanh 6. Chốt trượt xi lanh phanh đĩa trước 3. Tấm đỡ má phanh trước 7. Miếng báo mòn
4. Cao su chắn bụi 8. Đệm chống ồn đĩa phanh đĩa trước
b. Nguyên lý làm việc
Khi phanh: Người lái bàn đạp, dầu được trợ lực từ xylanh chính đến bộ trợ lực, một phần trực tiếp đi đến bánh xe xylanh để tạo ra hiệu lực, một phần theo ống dẫn đến mở van không khí của bộ trợ lực. áp suất chênh lệch giữa hai khoang trong lực lượng hỗ trợ. Chính sự chênh lệch đó sẽ làm chậm lại sự hỗ trợ của tác dụng lên piston trong xylanh thủy lực tạo nên sự hỗ trợ của lực lượng hỗ trợ cho lực người lái. Khi đó lực bàn đạp của người lái cộng lực sẽ tác động lên piston
5
thủy lực ép dầu theo đường ống đến xylanh an toàn, và theo đường ống độc lập đến bánh xe trước và sau. Dầu có áp lực cao sẽ tác động lên piston trong xilanh bánh xe ép vào má phanh vào đĩa thực hiện quá trình.
Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về vị trí ban đầu nhờ bộ hồi phục của vòng quay và đĩa đệm. Khi thả phanh luôn luôn giữ được cách đĩa một khe nhỏ do đó tự động điều chỉnh khe hở.
3.1.2. Cơ cấu phanh sau
* Phanh tang trống phía sau a. Cấu tạo
Hình 3.2. Cấu tạo phanh tang trống phía sau
1. Chốt giữ 5. Guốc Phanh 2. Bộ điều chỉnh 6. Lò xo điều chỉnh 3. Lò xo hồi vị trên 7. Lò xo hồi vị dưới 4. Cần điều chỉnh
b. Nguyên lý hoạt động
Khi người lái xe đạp chân phanh, một lực sẽ được sinh ra bởi cơ cấu phanh tang trống (lực phản lực của mặt đường), lực này sẽ khắc phục, tiêu trừ lực quán tính (lực giữ cho xe tiếp tục di chuyển) và làm cho các bánh xe dừng lại. Nói một cách khác, động năng quay của các bánh xe do ma sát sẽ được chuyển thành nhiệt
năng nhờ vào việc bánh xe dừng quay bởi tác động của phanh. Khái quát nguyên lý hoạt động của phanh tang trống như sau:
+ Bằng áp suất thủy lực, phanh tang trống sẽ làm bánh xe ngừng quay. Áp suất thủy lực sẽ được truyền từ xi lanh chính đến xi lanh phanh, guốc phanh sẽ được ép vào phần trống phanh (trống phanh quay cùng với lốp).
+ Lực từ lò xo phản hồi sẽ đẩy guốc phanh rời khỏi phía mặt trong của trống và quay lại vị trí ban đầu khi không có sự xuất hiện của áp suất đến xi lanh phanh bánh xe.
3.2. Xy lanh phanh chính 3.2.1. Cấu tạo 3.2.1. Cấu tạo
Hình 3.3. Cấu tạo của xi lanh chính
1. Nắp bình chứa dầu phanh 6. Vòng hãm 2. Bộ lọc dầu phanh 7. Piston số 1 3. Bình chứa dầu phanh 8. Piston số 2
4. Đệm 9. Thân xi lanh phanh chính 5. Chốt xi lanh 10. Van cân đối
3.2.2. Nguyên lý hoạt động
a. Khi không đạp phanh
Khi không đạp phanh, cupen của piston số 1 và số 2 nằm giữa cửa vào và cửa bù làm cho xilanh và bình dầu thông nhau. Piston số 2 bị lực lò xo hồi vị số 2 đẩy sang phanh, nhưng không thể chuyển động hơn nữa do có bulông hãm.
Hình 3.4. Sơ đồ xilanh phanh chính khi không đạp phanh
1. Lò xo hồi vị 2 2. Phớt kín 3. Piston 2 4. Lò xo hồi vị 1 5. Piston 1 6. Phớt hồi dầu 7.Bình chứa 8.Cốc chặn lò xo 9.Xilanh b. Khi đạp phanh
Khi đạp phanh piston số 1 dịch sang trái, cupben của nó bịt kín cửa hồi như vậy bịt đường dẫn thông giữa xilanh và bình chứa. Nếu piston đẩy tiếp, nó làm tăng áp suất dầu bên trong xilanh. Áp suất này tác dụng lên các xilanh bánh sau. Do cũng có một áp suất dầu như thế tác dụng lên piston số 2, piston số 2 hoạt động giống hệt như piston số 1 và tác dụng lên các xilanh bánh trước.Dầu áp suất cao từ xy lanh qua ống dẫn đến các xy lanh phụ ở cơ cấu phanh. Dầu sẽ đẩy piston của xy lanh phụ ra ép hau má phanh sát tang trống để thực hiện quá trình phanh.[8]
Hình 3.5. Sơ đồ xilanh phanh chính khi đạp phanh
1. Lò xo hồi vị 2 2.Phớt kín 3. Piston 2 4. Lò xo hồi vị 1
5. Piston 1 6.Phớt hồi dầu 7.Bình chứa 8.Cốc chặn lò xo 9.Xilanh c. Khi nhả phanh
Khi nhả bàn đạp phanh, các piston bị áp suất dầu và lực lò xo hồi vị đầy về vị trí ban đầu. Tuy nhiên do dầu không chảy từ xilanh bánh xe về ngay lập tức, nên áp suất dầu trong xilanh chính giảm nhanh trong một thời gian ngắn ( tạo ra độ chân không). Kết quả là dầu phanh trong bình chứa sẽ chảy vào xilanh qua cửa vào, qua rất nhiều khe trên đỉnh piston và quanh chu vi của cupben.
Sau khi piston trở về vị trí ban đầu, dầu từ xilanh bánh xe dần dần hồi về bình chứa qua xilanh chính và các cửa bù.
Các cửa bù cũng điều hòa sự thay đổi thể tích trong xilanh mà nó có thể xảy ra bên trong xilanh do nhiệt độ thay đổi. Vì vậy nó tránh cho áp suất dầu tăng lên trong xilanh khi không đạp phanh.
Hình 3.6. Sơ đồ xilanh phanh chính khi nhả phanh
1. Lò xo hồi vị 2 2. Phớt kín
3. Piston 2 4. Lò xo hồi vị 1 5. Piston 1
3.3. Trợ lực phanh 3.3.1. Cấu tạo
Hình 3.7. Cấu tạo bầu trợ lực chân không
1. Ống cấp chân không 10. Lò xo hồi van khí 2. Thân trước trợ lực 11. Cần điều khiển van 3. Cần đẩy trợ lực 12. Lọc khí
4. Lò xo hồi piston 13. Thân van 5. Đĩa tiếp lực 14. Van điều khiển 6. Thân hãm van 15. Van chân không 7. Bu lông 16. Thân van trợ lực 8. Van khí 17. Piston số 1 9 .Vỏ lọc 18. Piston số 2
3.3.2. Nguyên lý làm việc
a. Khi không đạp phanh
Hình 3.8. Sơ đồ cấu tạo bầu trợ lực khi không đạp phanh
Khi không đạp phanh, không có lực tác dụng lên cần điều khiển van. Vì vậy, van khí và cần điểu khiển van bị đẩy sang bởi sức căng của lò xo hồi van khí và chúng dùng lại khi van khí chạm vào tấm chặn van. Lúc này, so van khí đẩy điều khiển sang phải cửa thông với khí quyển qua lọc khí vào trợ lực bị đóng. Mặt khác, van chấn không và van điều khiển không tiếp xúc với nhau nên cửa A được nối thông với cửa B.
Vì vậy, chân không có tác dụng lên cả buồng áp suất không đổi lẫn buồng áp suất thay đổi nên không có sự chênh áp giữa các buồng ở cả hai phía của piston.
b. Khi đạp phanh
Hình 3.9. Sơ đồ cấu tạo bầu trợ lực khi đạp phanh
1. Cửa A 4. Buồng áp xuất thay thay đổi 2. Không khí 5. Buồng áp xuất không đổi 3. Cửa B
3.4. Các cảm biến
a. Cảm biến tốc độ
Hình 3.10. Cảm biến tốc độ bánh trước và bánh sau của xe KiɅ RiO
Cảm biến tốc độ của bánh xe là thành phần thiết yếu mà ABS ECU sử dụng để tính toán tốc độ của xe và xác định xem có xảy ra hiện tượng gì không. Ví dụ, tính hiệu của tốc độ bánh xe được sử dụng làm giá trị tham chiếu cho tốc độ xe, xe dẫn động bánh trước và nếu xảy ra sự khác biệt giữ tốc độ bánh xe trước và bánh xe sau thì điều khiển ABS sẽ được thực hiện. Cảm biến tốc độ bánh xe là loại cảm biến Hall và có khả năng phân tích nhiệt độ và tiếng ồn tốt.
Dạng song kĩ thuật số được tạo ra dưới dạng bánh xe xoay theo nguyên tắc cảm biến Hall. Tần số của dạng sóng nhiệm vụ được thay đổi tương ứng với vòng quay của bánh xe và HECU tính toán tốc độ của xe theo tần số này.
Hình 3.11. Cảm biến Hall
ABS ECU giám sát tín hiệu cảm biến tốc độ bánh xe liên tục. Mã này được đặt nếu tỷ lệ thay đổi tốc độ bất thường được phát hiện khi tốc độ xe lớn hơn 2km / h. Đèn cảnh báo bị TẮT trừ khi phát hiện thêm lỗi khi BẬT khóa IG trở lại và tốc độ bánh xe hơn 10 km/h.
b. Cảm biến áp suất
Hình 3.12. Cảm biến áp suất
Một cảm biến áp suất, được lắp đặt trong xy lanh chính, cảm nhận áp suất dầu phanh để phán đoán ý định phanh của người lái khi ESP đang hoạt động. Có đĩa sứ di động và không thể di chuyển trong cảm biến áp suất. Khi áp lực được áp dụng đến đĩa, khoảng cách giữa các đĩa thay đổi. Do đó, khoảng cách giữa các đĩa thay đổi tuyến tính khi áp lực được áp dụng cho đĩa di động bằng cách phá vỡ opreation. Tối đa áp suất đo được là 170bar. Đầu ra cảm biến là một tín hiệu tương tự theo tỷ lệ với điện áp cung cấp và HECU nhận ra giá trị áp suất theo tỷ lệ tín hiệu về và ung cấp hiê ̣u điê ̣n thế.
Mỗi điện áp tín hiệu đầu vào chưa được lọc được giám sát để nằm trong khoảng 0,2V ± 0,1V ＜ điện áp tín hiệu đầu vào ＜ 4,8V ± 0,1V. A
Lỗi được phát hiện nếu giá trị tín hiệu đầu ra nằm ngoài phạm vi quy định trong hơn 1 giây hoặc hình thức tự kiểm tra cảm biến áp suất là
c. Cảm biến góc lái
Hình 3.13. Cảm biến góc lái
Cảm biến tốc độ góc lái phát hiện góc của vô lăng để người dùng chọn hướng nào. Cảm biến được tách ra trên MPS (Công tắc chuyển đổi chức năng) dưới vô lăng.
Cảm biến góc vô lăng sử dụng hai cảm biến (cảm biến A và cảm biến B) để xác định hướng quay. Các thành phần chính của mỗi cảm biến là đèn LED, bóng bán dẫn quang và tấm khe. Tấm khe, có 45 lỗ, là được lắp đặt giữa đèn LED và bóng bán dẫn hình ảnh, và tạo ra tín hiệu nếu tấm khe quay theo bánh lái vòng xoay. Các tín hiệu cảm biến được tạo ra bởi bóng bán dẫn quang được điều khiển bất cứ khi nào ánh sáng đi qua hố. HECU phát hiện tốc độ vận hành và hướng của vô lăng bằng tín hiệu đầu vào này và tín hiệu được sử dụng đến tín hiệu đầu vào để điều khiển chống lật
d. Cảm biến Yaw và cảm biến G
Hình 3.14. Cảm biến Yaw và cảm biến G
Khi xe đang quay theo trục thẳng đứng, cảm biến tốc độ chệch hướng sẽ phát hiện tỷ lệ chệch hướng điện tử bằng sự thay đổi độ rung của phuộc đĩa bên trong cảm biến tốc độ Yaw. Nếu vận Yaw đạt đến vận tốc cụ thể sau khi nó phát hiện ra hành động , điều khiển của ESP sẽ được kích hoạt lại. Cảm biến G sau này cảm nhận mặt bên của xe G. Một phần tử nhỏ bên trong cảm biến được gắn vào một đòn bẩy có thể làm lệch hướng bằng G sau này có thể có hướng và độ lớn của mặt bên G được tải vào xe được biết với khả năng tĩnh điện thay đổi theo bên G. Điện áp đầu ra của cảm biến bên G là 2,5V khi xe dừng lại. Chỉ với cảm biến G bên, ESP không thể được kích hoạt lại.
Lỗi được phát hiện nếu cảm biến gia tốc bên hoặc tín hiệu cảm biến tốc độ chệch hướng nằm trong phạm vi lỗi lâu hơn thời gian phát hiện lỗi quy định. Giám