Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo
mọi hoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên
đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người. Do đó song
song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổi
khá lớn. Nhu cầu của con người dần dần được đáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh
tế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, … trong đó vấn đề an toàn được đặt lên hang
đầu. Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt tay
vào nghiên cứu, chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính năng ưu việt: chống
bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định hướng, … nhằm hạn chế những tai nạn đáng
tiếc có thể xảy ra.
Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo
viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN
KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA COROLLA
ALTIS 2.0".
Trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế
nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em
rất mong sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài
được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hoàng Việt cùng các thầy
cô giáo trong bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Đà nẵng, ngày tháng năm 2010
Sinh viên thực hiện
PHAN TRỌNG TUẤN
1
Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
1. Mục đích, ý nghĩa đề tài.
Hiện nay ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và
vận chuyển hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành
phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển. Ở nước ta, số
- Giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho dến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần
thiết nào đó.
- Ngoài ra hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại
chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.
Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng:
- Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc.
- Nhờ đó ô tô máy kéo mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao
tốc độ và năng suất vận chuyển của xe máy.
2.2. Yêu cầu.
Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:
- Làm việc bền vững, tin cậy.
- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường
hợp nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn
cho hành khách và hàng hóa.
- Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế.
- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ôtô máy kéo khi phanh.
- Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và
khi quay vòng.
- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn dịnh trong mọi điều
kiện sử dụng.
- Có khả năng thoát nhiệt tốt.
- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều
khiển nhỏ.
Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ
thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh:
3
Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
- Phanh làm việc: phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở
mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn được gọi là
4
Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
đang lưu hành, điều kiện đường xá, trình độ tổ chức kiểm tra kỹ thuật, các trang
thiết bị kiểm tra…
Khi phanh bằng phanh dữ trữ hoặc bằng các hệ thống khác thực hiện chức
năng của nó, gia tốc chậm dần cần phải đạt 3m/s
2
đối với ô tô khách và 2,8m/s
2
đối
với ô tô tải.
Đối với hệ thống phanh dừng, hiệu quả phanh được đánh giá bằng tổng lực
phanh thực tế mà các cơ cấu phanh của nó tạo ra. Khi thử (theo cả hai chiều: đầu xe
hướng xuống dốc và ngược lại) phanh dừng phải giữ được ô tô máy kéo chở đầy tải
và động cơ tách khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên trên mặt dốc có độ nghiêng
không nhỏ hơn 25%.
Hệ thống phanh chậm dần phải đảm bảo cho ô tô máy kéo khi chuyển động
xuống các dốc dài 6km, độ dốc 7%, tốc độ không vượt quá 30±2 km/h, mà không
cần sử dụng các hệ thống phanh khác. Khi phanh bằng phanh này, gia tốc chậm dần
của ô tô máy kéo thường đạt khoảng 0,6÷2,0 m/s
2
.
Để quá trình phanh được êm dịu và để người lái được cảm giác, điều khiển
được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh cần phải có cơ cấu đảm bảo quan hệ tỷ
lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở
bánh xe. Đồng thời không có hiện tượng tự siết khi phanh.
Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển cảu ô tô máy kéo khi phanh, sự phân
bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau:
-Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau.
Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% lực phanh lớn nhất.
Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an
toàn nhất, vì:
)%3015(%100
.
÷=
−
=
a
bba
V
rV
ω
λ
Ở đây: Va - Tốc độ chuyển động tịnh tiến của ôtô.
b
ω
- Tốc độ góc của bánh xe.
b
r
- Bán kính lăn của bánh xe.
- Còn ôtô, khi phanh với tốc độ 180km/h trên đường khô, bề mặt lốp có thể bị
mòn vẹt đi một lớp dày tới 6mm.
- Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, còn mất khả năng tiếp nhận lực ngang,
và không thể thực hiện quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong hoặc đổi hướng
để tránh chướng ngại vật, đặc biệt là trên các mặt đường có hệ số bám thấp. Do đó
dễ gây ra những tai nạn nguy hiểm khi phanh.
Hình 3-1 Sự thay đổi hệ số bám dọc và ngang theo độ trượt tương đối của bánh xe
7
Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
Vì thế để đảm bảo đồng thời hiệu quả phanh và tính ổn định cao. Ngoài ra còn
truyền lệnh đến cơ cấu thực hiện 3 để tiến hành giảm hoặc tăng áp suất trong dẫn
động phanh.
- Chất lỏng được truyền từ xylanh chính (hay tổng van khí nén) 5 qua 3 đến
các xylanh bánh xe (hay bầu phanh) 6 để ép guốc phanh và thực hiện quá trình
phanh.
Hình 3-3 Sơ đồ tổng quát của một hệ thống chống hãm cứng bánh xe
1- Cảm biến tốc độ; 2- Bộ phận điều khiển; 3- Cơ cấu thực hiện; 4- Nguồn năng
lượng; 5- Xylanh chính hoặc tổng van khí nén; 6- Xylanh bánh xe hoặc bầu phanh.
Để hiểu được nguyên lý làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe, ta
khảo sát quá trình phanh xe như trên hình 3.4.
9
Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
Hình 3-4 Các lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh
Nếu bỏ qua mômen cản lăn rất nhỏ và để đơn giản coi Z
bx
= const, thì phương
trình cân bằng mô men tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi phanh, có
dạng:
0)( =−−
t
b
bp
d
d
JMM
ω
ϕ
Ở đây: M
p
- Mô men phanh tạo nên bởi cơ cấu phanh.
p
, M
φ
, và ε
b
theo độ trượt được thể hiện trên hình 3-5.
- Đoạn O - 1 – 2 biểu diễn quá trình tăng M
p
khi đạp phanh. Hiệu (M
p
- M
φ
) tỷ
lệ với gia tốc chậm dần ε
b
của bánh xe. Hiệu trên tăng nhiều khi đường M
φ
đi qua
điểm cực đại. Do đó sau thời điểm này, gia tốc ε
b
bắt đầu tăng nhanh. Sự tăng đột
ngột của gia tốc ε
b
chứng tỏ bánh xe sắp bị hãm cứng và được sử dụng làm tín hiệu
vào thứ nhất để điều khiển làm giảm áp suất trong dòng dẫn động. Do có độ chậm
tác dụng nhất định nào đó (phụ thuộc vào tính chất hệ thống), sự giảm áp suất thực
tế bắt đầu từ điểm 2.
- Do M
p
giảm, ε
Hình 3-6 a cho thấy, quá trình phanh với ABS nói chung có 3 giai đoạn (3pha):
tăng áp suất(1 >2), giảm áp suất (2 >4) và duy trì (giữ) áp suất (4 >5). ABS làm
việc với 3 giai đoạn như vậy gọi là ABS 3 pha. Một số ABS có thể không có pha
duy trì áp suất- gọi là ABS 2 pha.
Với các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay, hệ số trượt thay đổi trong
khoảng λ
1
÷ λ
2
= (15 ÷ 30)%. Tần số thay đổi áp suất trong dẫn động khí nén
khoảng (3 ÷ 8) Hz còn trong dẫn động thủy lực đến 20Hz.
Để thấy rõ vai trò của ABS có thể tham khảo số liệu trong bảng 1.1 nhận được
khi thử nghiệm xe du lịch trong hai trường hợp có và không có ABS và đồ thị quá
trình phanh trên hình 3-7; 3-8.
Bảng 3-1 Kết quả thí nghiệm khi phanh ôtô du lịch có trang bị ABS
(Mỗi bánh xe có một cảm biến và điều khiển riêng)
Loại đường
Tốc độ bắt đầu
phanh V(m/s)
Quảng đường phanh S
p
(m)
Mức tăng hiệu
quả phanh (%)
Có ABS Không ABS
Đường bêtông khô
Đường bêtông ướt
13,88
13,88
10,6
Hình 3-9 Sơ đồ phân loại hệ thống ABS
14
Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
Hình 3-10 Các phương pháp điều chỉnh áp suất phanh
a- Dùng bơm hồi dầu; b- Xả dầu về đường hồi; c-Dùng piston đối áp
1- Bơm dầu; 2- Bình tích năng; 3- Xi lanh chính; 4- Van nạp; 5- Van xả;
6- Cơ cấu phanh; 7- Đường hồi dầu; 8- Van điện từ chính.
- Theo thành phần kết cấu, các ABS điều khiển điện tử chia ra:
•Loại dùng kết hợp với xi lanh chính của hệ thống phanh cổ điển (còn gọi là
loại không tích hợp).
•Loại bán tích hợp.
•Loại tích hơp.
- Theo phương pháp điều chỉnh (giảm) áp suất, chia ra:
15
Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
•Dùng bình tích năng và bơm hồi dầu.
•Dùng van xả dầu về bình chứa.
•Dùng piston đối áp.
- Ngoài ra các ABS còn có thể phân loại theo số lượng cảm biến và số dòng
dẫn động điều khiển riêng rẽ.
3.3. Một số sơ đồ điển hình.
Sau đây sẽ giới thiệu một số sơ đồ ABS phổ biến dùng với dẫn động thủy lực,
điều khiển bằng điện tử.
ABS 1 kênh – RWAL (Rear Wheel Antilock) hay RABS ( Rear Antilock
Braking System) là những hệ thống chống hãm cứng hai bánh sau, điều khiển áp
suất dòng dẫn động đi đến đồng thời cả hai phanh bánh sau, nó chỉ là những hệ
thống đơn giản được thiết kế cho các loại xe thể thao, xe tải nặng, vì các loại xe này
rất dễ bị hãm cứng bánh sau khi phanh trong trường hợp non hoặc không tải.
Hình 3-11 Sơ đồ ABS 1 kênh 1 cảm biến
1- Cảm biến tốc độ; 2- Xy lanh chính; 3- Khối thủy lực; 4- Cơ cấu cung cấp
Tuy nhiên khi phanh trên đường có hệ số bám trái và phải không đều thì mô men
quay vòng cưỡng bức lớn tính ổn định giảm.
18
Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
4. Giới thiệu tổng quan về xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0.
- Corolla Altis 2.0 là một trong ba mẫu sedan chủ lực của hảng Toyota:
Camry, Altis, Vios.
- Toyota Corolla Altis 2.0 mang phong cách thiết kế của dòng Corolla thế hệ
thứ 10, được sản xuất vào năm 2008. Corolla Altis 2.0 được trang bị động cơ xăng
3ZR-FE, dung tích 2 lít, đi kèm với hộp số tự động 4 cấp và ứng dụng nhiều công
nghệ mới nên tăng cường cho xe khả năng vận hành mạnh mẽ những lúc cần bức
phá tốc độ, và vẫn đảm bảo độ êm dịu tiện nghi cho người ngồi trên xe.
- Thiết kế nội và ngoại thất mới của xe mang phong cách thể thao trẻ trung với
nhiều điểm nhấn sang trọng và cao cấp hơn. Bên cạnh đó xe được trang bị nhiều hệ
thống an toàn và tiện nghi: hệ thống túi khí, hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS
nên xe Toyota Corolla Alits 2.0 là một trong những mẫu xe hiện đang được ưa
chuộng trên thế giới.
- Dưới đây là một số hình ảnh giới thiệu xe Toyota Corolla Altis 2.0. Hình 4-1
là sơ đồ tổng thể chung của xe và hình 4-2 là hình ảnh thực tế của xe.
Hình 4-1 Sơ đồ tổng thể xe Toyota Corolla Altis
19
Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
Hình 4-3 Hình ảnh tổng thể xe
4.1. Các thông số kỹ thuật chính.
Dưới đây là bảng các thông số kỹ thuật chính của xe Toyota Corolla Altis 2.0.
Bảng 4-1 Các thông số kỹ thuật chính của Toyota Corolla Altis 2.0
TT Thông số
Ký hiệu
Đơn vị Giá trị
01 Kích thước bao xe
Hp/rpm
3ZR-FE
1987
139/5600
09 Vận tốc cực đại
V
max
Km/h 210
10 Cỡ lốp Inch 205/ 55 R16
20
Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
- So với các dòng Corolla trước thì Corolla Altis 2.0 mới được trang bị
thêm rất nhiều tính năng nổi bật, tiện nghi hơn, an tòan hơn rất nhiều. Và dưới đây là
bảng giới thiệu các hệ thống trang bị của xe Toyota Corolla Altis 2.0.
Bảng 4-2 Bảng giới thiệu các trang thiết bị hệ thống của xe
Toyota Corolla Altis 2.0
TT Tên hệ thống Giới thiệu
01 Hộp số 4 số tự động
02 Hệ thống treo
Trước
Sau
- Độc lập, kiểu Mc Pherson
- Phụ thuộc với dầm cầu xoắn chữ H
03 Hệ thống phanh
Trước
Sau
- Dĩa thông gió 15”
- Dĩa 15”
04 Hệ thống đèn
Trước
+ Bộ bánh răng hành tinh
+ Bộ điều khiển thuỷ lực
+ Bộ truyền động bánh răng cuối cùng
+ Các thanh điều khiển
- Hệ dẫn động : 1 cầu.
- Số tốc độ : 4 số
22
Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
4.2.2. Hệ thống treo.
Hệ thống gầm bệ của Toyota Corolla Altis 2.0 vẫn thừa kế từ thế hệ trước, đó
là hệ thống treo trước kiểu Macpherson hệ thống treo sau kiểu thanh xoắn.
- Hệ thống treo trước: là hệ thống treo độc lập kiểu Mac Pherson
+ Giảm chấn trước: kết cấu mới gọn nhẹ do chỉ nối với thân xe bằng một
điểm.
+ Giảm chấn điều khí thấp áp N
2
,van điều khiển dầu giảm chấn tuyến tính
nhiều lớp cho tính ổn định lái cao.
+ Với một loạt ưu điểm là tăng độ võng tĩnh và động của hệ thống treo, tăng
độ êm dịu chuyển động. Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng do
hiệu ứng momen con quay; tăng được khả năng bám đường, do đó tăng được tính
điều khiển và ổn định của xe.
+ Hình 4-5 dưới đây là hình ảnh hệ thống treo trước độc lập kiểu Mac
Pherson.
Hình 4-5 Bộ phận dẫn hướng loại một đòn của hệ thống treo độc lập kiểu
Macpherson
- Hệ thống treo sau: là hệ thống treo phụ thuộc với dầm cầu xoắn chữ H. Hình
4-6 dưới đây hệ thống treo sau phụ thuộc kiểu dầm xoắn chữ H.
23
Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
Copyright: Tài liệu đại học ©