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 hồ sự thay đổi thể tích dầu trong xilanh ma 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.
3.3. TRỢ LỰC PHANH
Trên xe Vios được sử dụng bầu trợ lực chân không 2 buồng (trợ lực phanh kép)
3.3.1. Cấu tạo
Hình 3.7. Cấu tạo bầu trợ lực chân khơng
1- Ống cấp chân không 2- Thân trước trợ lực 3- Cần đẩy trợ lực 4- Lò xo hồi piston 5- Đĩa tiếp lực 6- Thân hãm van 7-Bu lông 8-Van khí 9-Vỏ lọc
10- Lị xo hội van khí 11- Cần điều khiển van 12- Lọc khí
13- Thân van 14- Van điều khiển 15- Van chân không 16- Thân van trợ lực 17- Piston số 1 18- Piston số 2
3.3.2. Nguyên lý làm việc
Hình 3.8. Sơ đồ bầu trợ lực khi không đạp phanh
Khi khơng đạp phanh, khơng có lực tác dụng lên cần điều khiển van. Vì vậy, van khí và cần điều khiển van bị đẩy sang phải bởi sức căng của lò xo hồi van khí và chúng dừng lại khi van khí chạm vào tấm chặn van. Lúc này, do van khí đẩy van điều khiển sang phải cửa thơng với khí quyển qua lọc khí vào trợ lực bị đóng. Mặt khác, van chân khơng và van điều khiển không tiếp xúc với nhau nên cửa A được nối thông với cửa B.
Vì vậy, chân khơng tác dụng lên cả buồng áp suất không đổi lẫn buồng áp suất thay đổi nên khơng có sự chênh áp giữa các buồng ở cả hai phía của piston.
b. Khi đạp phanh
Khi đạp phanh, cần điều khiển van và van khí cùng bị đẩy sang trái. Vì vậy, van điều khiển và van chân không tiếp xúc với nhau, bịt đường thông giữa cửa A và cửa B (buông áp suất thay đổi và buồng áp khơng thay đổi). Tiếp đó,
van khí tách ra khỏi van điều khiển và khơng khí từ lọc khí, qua cửa B vào buồng áp suất thay đổi. Nó sinh ra sự chênh áp giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất thay đổi làm piston dịch chuyển sang trái.
Hình 3.9. Sơ đồ bầu trợ lực khi đạp phanh 1- Cửa A 2-khơng khí 3-Cửa B 1- Cửa A 2-khơng khí 3-Cửa B
4-Buồng áp xuất thay đổi 5-Buồng áp xuất không đổi
Lực tác dụng lên piston sinh ra bởi sự chênh áp được truyền tới đĩa phản lực qua thân van rồi tới cần đẩy trợ lực trở thành lực đầu ra của trợ lực. Diện tích tiếp xúc với áp suất của piston số 1 và số 2 nhân với sự chênh áp giữa buồng áp suất thay đổi và buồng áp suất không đổi sẽ bằng lực đầu ra của trợ lực.
c. Khi giữ chân phanh
Nếu chỉ đạp một nửa hành trình bàn đạp phanh thì cần điều khiển van và van khí sẽ dừng nhưng piston tiếp tục dịch chuyển sang trái do sự chênh áp. Van điều khiển vẫn tiếp xúc với van chân khơng nhờ lị xo van điều khiển
nhưng nó di chuyển cùng với piston. Do van điều khiển dịch sang trái và tiếp xúc với van khí nên khơng khí bị ngăn khơng cho vào buồng áp suất thay đổi vì vậy áp suất trong buồng áp suất thay đổi được giữ ổn định. Kết quả là có sự chênh áp không đổi giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất thay đổi. Vì vậy, piston khơng dịch chuyển nữa và giữ nguyên lực phanh hiện tại.
d. Trợ lực cực đại
Nếu đạp bàn đạp phanh hết hành trình, van khí sẽ tách hồn tồn ra khỏi van điều khiển. Trong điều kiện này, buồng áp suất thay đổi được điền đầy khơng khí và sự chênh áp giữa buồng áp suất thay đổi và buồng áp suất không đổi đạt đến mức cực đại. Vì vậy tạo ra kết quả trợ lực lớn nhất tác dụng lên piston. Ngay cả khi tác dụng thêm lực lên bàn đạp phanh thì mức độ trợ lực tác dụng lên piston vẫn không đổi và lực tác dụng thêm này sẽ được truyền qua cần đẩy trợ lực đến xilanh phanh chính.
f. Khi nhả phanh
Khi nhả bàn đạp phanh, cần điều khiển van và van khí bị đẩy sang phải nhờ lị xo hồi van khí và phản lực của xilanh phanh chính. Nó làm cho van khí tiếp xúc với van điều khiển, đóng đường thơng với khí trời với buồng áp suất thay đổi. Cùng lúc đó van khí cũng nén lị xo van điều khiển lại. Vì vậy van điều khiển bị tách ra khỏi van chân không làm thông cửa A với cửa B. Nó cho phép khơng khí từ buồng áp suất thay đổi chạy sang buồng áp suất không đổi làm triệt tiêu sự chênh áp giữa 2 buồng. Piston bị đẩy lại sang bên phải bởi lò xo hồi piston và trợ lực về vị trí khơng hoạt động.
g. Khi khơng có chân khơng
Nếu vì một lý do nào đó mà chân khơng khơng tác dụng lên trợ lực phanh thì sẽ khơng có sự chênh áp giữa buồng áp suất không đổi và buông áp suất thay đổi (cả hai buồng được điền đầy khơng khí). Khi piston ở trạng thái khơng hoạt động, piston bị đẩy sang phải bởi lò xo hồi piston. Tuy nhiên khi đạp phanh, cần điều khiển van bị đẩy sang trái và đẩy vào van khí, đĩa phản lực và
cần đẩy trợ lực. Vì vậy lực từ bàn đạp phanh được truyền tới piston xilanh phanh chính để tạo ra lực phanh. Cùng lúc đó, van khí đẩy vào tấm chặn van. Vì vậy, piston cũng thắng được sức cản của lò xo hồi piston để dịch sang trái. Như vậy, phanh vẫn có tác dụng ngay cả khi khơng có chân khơng tác dụng lên trợ lực phanh. Tuy nhiên do trợ lực phanh không hoạt động lên chân phanh cảm thấy nặng.
3.4. CÁC CẢM BIẾN
Là 4 cảm biến riêng biệt cho từng bánh xe, nhận và truyền tín hiệu tốc độ của bánh xe về cho khối điều khển điện tử ECU.
Cảm biến tốc độ bánh xe thực chất là một máy phát điện cỡ nhỏ. Cấu tạo của nó gồm:
- Rơ to: Có dạng vịng răng, được dẫn động quay từ trục bánh xe hay trục truyền lực nào đó.
- Stato: Là một cuộn dây quấn trên thanh nam châm vĩnh cửu.
Hình 3.10. Cảm biến tốc độ bánh xe trước
1- Nam châm vĩnh cửu 2- Cuộn dây điện 3- Rơto cảm biến
Hình 3.11. Cảm biến tốc độ bánh xe sau
1- Nam châm vĩnh cửu 2- Cuộn dây điện 3- Cảm biến tốc độ 4- Cảm biến tốc độ 5- Rôto cảm biến
Bộ cảm biến làm việc như sau :
- Khi mỗi răng của vịng răng đi ngang qua nam châm thì từ thơng qua cuộn dây sẽ tăng lên và ngược lại, khi răng đã đi qua thì từ thơng sẽ giảm đi. Sự thay đổi từ thông này sẽ tạo ra một suất điện động thay đổi trong cuộn dây và truyền tín hiệu này đến bộ điều khiển điện tử.
- Bộ điều khiển điện tử sử dụng tín hiệu là tần số của điện áp này như một đại lượng đo tốc độ bánh xe. Bộ điều khiển điện tử kiểm tra tần số truyền về của tất cả các cảm biến và kích hoạt hệ thống điều khiển chống hãm cứng nếu một hoặc một số cảm biến cho biết bánh xe có khả năng bị hãm cứng.
- Tần số và độ lớn của tín hiệu tỷ lệ thuận với tốc độ bánh xe. Khi tốc độ của bánh xe tăng lên thì tần số và độ lớn của tín hiệu cũng thay đổi theo và ngược lại.
Hình 3.12. Đồ thị tín hiệu của cảm biến tốc độ bánh xe 1- Rôto cảm biến 2- Cuộn dậy 3- Nam châm vĩnh cửu. 1- Rôto cảm biến 2- Cuộn dậy 3- Nam châm vĩnh cửu.
3.5. 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.
Ngồi ra ECU cịn thực hiện chức năng tự kiểm tra và cho ngừng chức năng ABS nếu phát hiện hệ thống có trục trặc (như: thiếu dầu, khơng 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, khơng 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 thơng qua mã chẩn đốn 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 khơng đồng nhất - chẳng 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 vng 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 ln ln 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 tốn 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 tồn hệ thống kiểm sốt 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.
3.6. BỘ CHẤP HÀNH ABS
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 mơ tơ bơm, hoạt động nhờ tín hiệu từ ECU bơm dầu đến pittơng xy lanh chính để bù lại lượng dầu xả về bình chứa khi ABS làm việc.
3.6.1. Van điện từ
Van điện từ trong bộ chấp hành có hai loại, loại 2 vị trí và có van điều khiển tăng áp. Cấu tạo chung của một van điện gồm có một cuộn dây điện, lõi van, các cửa van và van một chiều. Van điện từ có chức năng đóng mở các cửa van theo sự điều khiển của ECU để điều chỉnh áp suất dầu đến các xylanh bánh xe.
3.6.2. Motor điện và bơm dầu
Một bơm dầu kiểu piston được dẫn động bỡi một motor điện, có chức năng đưa ngược dầu từ bình tích áp về xylanh chính trong các chế độ giảm và giữ áp. Bơm được chia ra làm hai buồng làm việc độc lập thông qua hai piston trái và phải được điều khiển bằng cam lệch tâm. Các van một chiều chỉ cho dòng dầu đi từ bơm về xylanh chính.
3.6.3. Bình tích áp
Chứa dầu hồi về từ xylanh phanh bánh xe, nhất thời làm giảm áp suất dầu ở xylanh phanh bánh xe.
3.7. 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. Khơng địi 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 khơng có kiểm sốt 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 sốt ABS được khởi động và mô-tơ bơm hoạt động.
Trong khi kiểm sốt 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 sốt EBD khơng được cịn tác dụng.
CHƯƠNG 4. QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG CƠ CẤU PHANH TRÊN XE TOYOTA VIOS 2018