trêng ®¹I häc n«ng nghiÖp Hµ Néi
khoa c¬ ®iÖn
---------------------------
CHUY£N §Ò tèt nghiÖp
®Ò tµi:
“XÂY DỰNG QUY TRÌNH SỬA CHỮA, BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG
PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 1.8”
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Hàn Trung Dũng
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nghĩa
Lớp: K2ĐL
Hµ néi - 2011
MỤC LỤC
MỤC LỤC............................................................................................................1
LỜI MỞ ĐẦU......................................................................................................2
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS................................................1
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................................1
1.1.1. Thế nào là ABS ................................................................................. 1
1.1.2. Lịch sử của ABS ................................................................................2
1.1.3. Nhiệm vụ - yêu cầu – phân loại........................................................ 3
1.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ABS
...........................................................................................................................7
1.2.1. Cấu tạo................................................................................................7
1.2.2. Nguyên lý hoạt động của ABS .......................................................15
CHƯƠNG II
kinh tế, mật độ xe trên đường ngày càng tăng.
Do mật độ ô tô trên đường ngày càng tăng và tốc độ chuyển động ngày
càng cao cho nên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết hàng
đầu luôn phải quan tâm. Ở nước ta chỉ trong hai năm 1998 đến năm 2000, mỗi
năm có 20.000 vụ tai nạn làm 7.100 người chết và 30.772 người bị thương. Năm
2002 xảy 27.420 vụ tai nạn giao thông làm 12.998 người chết và hơn 30.000 bị
thương. Đến năm 2006 có 42.000 vụ tai nạn giao thông làm hơn 20.000 người
chết. Nó không những gây thiệt hại lớn về người mà còn gây thiệt hại lớn về tài
sản của nhà nước và công dân. Một trong nguyên nhân dẫn đến tai nạn giao
tthông đó là do con người gây ra (như lái xe say rượu, mệt mỏi, buồn ngủ …)
hay do hư hỏng về máy trục trặc kỹ thuật và đường quá xấu …
Trong những nguyên nhân hư hỏng về máy và trục trặc kỹ thuật thì tỷ lệ
tai nạn giao thông do hệ thống phanh là 52,2% ÷ 74,4%. Từ số liệu trên ta thấy
rằng tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất, vì thế mà hiện nay hệ thống
phanh càng được cải tiến về thiết kế, chế tạo và sử dụng nghiêm ngặt, chặt chẽ
nhằm tăng hiệu quả phanh như tính ổn định hướng, hiệu quả làm việc với mục
đích đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô.
Trong những cải tiến đó thì hệ thống phanh trang bị ABS, nó còn được
gọi là hệ thống phanh chống bó cứng và là một trong những hệ thống phanh có
ưu điểm nhất hiện nay. Nó đảm bảo cho người lái và phương tiện trên các loại
đường làm cho người lái chủ động được tốc độ.
Trong đồ án tìm hiểu về hệ thống phanh có trang bị ABS, để hiểu rõ về
công dụng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống từ đó tìm ra cách sử
dụng tốt nhất, phương pháp chuẩn đoán hư hỏng và đưa ra cách bảo dưỡng, sửa
chữa một cách hợp lý. Được sự giúp đỡ và hướng dẫn của Thầy.Th.S. Hàn
Trung Dũng, em đã hoàn thành được đồ án này. Mặc dù vậy,trong quá trình
làm đồ án vẫn còn một số khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu và tiếp xúc thực
tế nên đồ án này cũng không tránh khỏi những thiếu sót chưa thể hoàn chỉnh
Quãng đường phanh SP, m
bắt đầu
Có ABS
Không có ABS
Đường bê tông khô
13.88
10.6
13.1
19.1
Đường bê tông ướt
13.88
18.7
23.7
21.1
Đường bê tông khô
Điểm bất lợi của máy tính thập niên 60 là rất lớn và cống kềnh, và không
có vấn đề gì nếu ta lắp một máy tính điều khiển ABS có kích thước nhỏ như một
cái máy giặt lên một cái máy bay to như một cái nhà nhưng để đặt nó lên một cái
ô tô thì đó là điều không thể.
Cũng vào thập niên này, người ta chế tạo ra các vi mạch nhỏ hay các chíp
điện tử. Vì vậy, các máy tính nhỏ hơn, mạnh hơn được ra đời và ứng dụng trên
nhiều lĩnh vực. Trải qua nhiều thập kỷ, bộ vi xử lý đã được sử dụng nhiều trên ô
tô và nó cho phép đạt độ chính xác rất cao. Ngày nay, rất nhiều hệ thống trên ôtô
trang bị hệ thống điện tử như: hộp số tự động, hệ thống treo,…
Hệ thống phanh ABS được điều khiển bằng điện tử. Bộ điều khiển ABS,
được gọi là ABS ECU (Electronic Control Unit) theo dõi tốc độ các bánh xe nhờ
vào các cảm biến bánh xe. Nếu xảy ra hiện tượng trượt khi phanh, các cảm biến
gửi tín hiệu về thông báo cho ECU, ngay lập tức ECU điều khiển áp suất dầu
phanh đến các bánh xe bị trượt thông qua các van điện từ (solenoid) bên trong
bộ chia dầu HCU (Hydraulic Control Unit) làm áp suất dầu giảm loại bỏ được
sự trượt bánh xe.
Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật điện tử, điều khiển tự
động và các phần mềm tính toán, lập trình cực mạnh đã cho phép nghiên cứu và
đưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như điều khiển
mờ, điều khiển thông minh, tối ưu hóa quá trình điều khiển ABS.
Các công ty như BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX là những công ty đi
2
đầu trong việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo ABS và cung cấp cho các công ty
sản xuất ô tô trên toàn thế giới.
1.1.3. Nhiệm vụ - yêu cầu – phân loại
1.1.3.1. Nhiệm vụ
Hệ thống ABS điều khiển áp suất dầu tác dụng lên các xy lanh bánh xe để
ngăn không cho bánh xe bị bó cứng khi phanh trên đường trơn hay khi phanh
Điều khiển theo ngưỡng trượt:
- Điều khiển theo ngưỡng thấp (slow mode): Khi các bánh xe trái và phải
chạy trên các phần đường có hệ số bám khác nhau, ECU chọn thời điểm bắt đầu
bị hãm cứng của bánh xe có khả năng bám thấp để điều khiển áp suất phanh
chung cho cả cầu xe. Lúc này, lực phanh ở các bánh xe là bằng nhau, bằng chính
giá trị lực phanh cực đại của bánh xe có hệ số bám thấp. Bánh xe bên phần
đường có hệ số bám cao vẫn nằm trong vùng ổn định của đường đặc tính trượt
và lực phanh chưa đạt cực đại. Phương pháp này cho tính ổn định cao nhưng
hiểu quả phanh thấp vì lực phanh nhỏ.
- Điều khiển theo ngưỡng trượt cao(high mode):ECU chọn thời điểm bánh
xe có khả năng bám cao bị hãm cứng để diều khiển chung cho cả cầu xe.Trước
đó, bánh xe ở phần đường có hệ số bám thấp bị hãm cứng khi phanh.
Phương pháp này cho hiệu quả cao vì tận dụng hết khả năng bám của các
bánh xe, nhưng tính ổn định kém.
Điều khiển độc lập hay phụ thuộc
- Điều khiển độc lập: Bánh xe nào đạt tới ngưỡng trượt (bắt đầu có xu
hướng bị bó cứng) thì điều khiển riêng bánh đó.
- Điều khiển phụ thuộc: ABS điều khiển áp suất phanh chung cho hai
bánh xe trên một cầu hay cả xe theo một tín hiệu chung, có thể theo ngưỡng
trượt thấp hay ngưỡng trượt cao.
Điều khiển theo kênh
- Loại 1 kênh: Hai bánh sau được điều khiển chung(ở thế hệ đầu, chỉ trang
bị ABS cho hai bánh sau vì dễ bị hãm cứng hơn hai bánh trước khi phanh).
- Loại 2 kênh:Một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe trước, một kênh
điều khiển chung cho hai bánh sau, hoặc một kênh điều khiển cho hai bánh chéo
nhau.
- Loại 3 kênh: Hai kênh điều khiển độc lập cho hai bánh trước, kênh còn
4
mặt đường dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến, và điều khiển bộ chấp hành của
phanh.
2- Bộ chấp hành của phanh: Bộ chấp hành của phanh điều khiển áp suất
thủy lực của xy lanh ở bánh xe bằng tín hiệu ra của ECU điều khiển trượt.
3- Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từng bánh xe và
truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt.
4- Đồng hồ táp lô:
(1) Đèn báo của ABS: Khi ECU phát hiện thấy sự trục trặc ở ABS
hoặc hệ thống hỗ trợ phanh, đèn này bật sáng để báo cho người lái.
(2) Đèn báo hệ thống phanh: Khi đèn này sáng lên đồng thời với
đèn báo của ABS, nó báo cho người lái biết rằng có trục trặc ở hệ thống ABS và
EBD.
7
5- Công tắc đèn phanh: Công tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã được
đạp xuống và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt.
6- Cảm biến giảm tốc (chỉ có ở một số xe): Cảm biến giảm tốc cảm nhận
mức giảm tốc của xe và truyền tín hiệu đến ECU điều khiển trượt.
Hình 1.6 Sơ đồ điều khiển phanh của hệ thống
1.2.1.1. ECU của ABS
Trên cơ sở tín hiệu từ các cảm biến tốc độ của các bánh xe, ABS ECU
biết được tốc độ góc của các bánh xe cũng như tốc độ xe, trong khi phanh mặc
dù tốc độ góc của bánh xe giảm, mức giảm tốc sẽ thay đổi phụ thuộc vào cả tốc
độ xe khi phanh và tình trạng mặt đường, nhựa asphalt khô, mặt đường ướt hoặc
đóng băng….
Nói cách khác, ECU đánh giá được mức độ trượt giữa các bánh xe và mặt
đường do có sự thay đổi tốc độ góc của bánh xe khi phanh và điều khiển bộ chấp
hành ABS để cung cấp áp suất dầu tối ưu đến các xy lanh bánh xe.
9
• Phần logic điều khiển
Dựa trên các tín hiệu vào, phần logic tiến hành tính toán để xác định các
thông số cơ bản như gia tốc của bánh xe, tốc độ chuẩn, ngưỡng trượt, gia tốc
ngang..
Các tín hiệu ra từ phần logic điều khiển các van điện từ trong bộ chấp
hành thủy lực làm thay đổi áp suất dầu cung cấp đến các cơ cấu phanh theo các
chế độ tăng, giữ và giảm áp suất.
• Bộ phận an toàn
Một mạch an toàn ghi nhận những trục trặc của các tín hiệu trong hệ
thống cũng như của bên ngoài có liên quan. Nó cũng can thiệp liên tục vào trong
quá trình điều khiển của hệ thống. Khi có một lỗi được phát hiện thì hệ thống
ABS được ngắt và được báo cho người lái thông qua đèn báo ABS được bật
sáng.
Mạch an toàn liên tục giám sát điện áp accu. Nếu điện áp nhỏ dưới mức
qui định (dưới 9 hoặc 10V) thì hệ thống ABS được ngắt đến khi điện áp đạt trở
lại trong phạm vi qui định, lúc đó hệ thống lại được đặt trong trạng thái sẵn sàng
hoạt động.
Mạch an toàn cũng kết hợp một chu trình kiểm tra được gọi là BITE(Built
In Test Equipment). Chu trình này kiểm tra khi xe bắt đầu chạy với từ 5 đến 8
km/h, mục tiêu kiểm tra trong giai đoạn này là các tín hiệu điện áp từ các cảm
biến tốc độ bánh.
• Bộ chẩn đoán và lưu giữ mã lỗi
Để giúp cho việc kiểm tra và sửa chữa được nhanh chóng và chính xác,
ECU sẽ tiến hành kiểm tra ban đầu và trong quá trình xe chạy của hệ thống
ABS, ghi và lưu lại các lỗi hư hỏng trong bộ nhớ dưới dạng các mã lỗi hư hỏng.
Một số mã lỗi có thể tự xóa khi khắc phục xong lỗi hư hỏng, hư hỏng nhưng
cũng có những mã lỗi không tự xóa được kể cả khi tháo cực bình accu. Trong
Giai đoạn C
Khi áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe tăng từ từ bởi ECU(giai đoạn
B)bánh xe có xu hướng lại bị bó cứng. Vì vậy, ECU lại chuyển van điện 3 vị trí
đến chế độ “giảm áp” để giảm áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe.
Giai đoạn D
Do áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe lại giảm(giai đoạn C), ECU bắt
đầu lại tăng áp như giai đoạn B.
• Điều khiển các rơle
Hình 1.9 Sơ đồ điều khiển các rơle.
Điều khiển rơ le van điện
ECU bật rơle của van điện khi tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn:
- Khóa điện bật
- Chức năng kiểm tra ban đầu (nó hoạt động ngay lập tức sau khi khóa
điện bật) đã hoàn thành.
- Không tìm thấy hư hỏng trong quá trình chuẩn đoán ECU tắt rơle van
điện nếu một trong các điều kiện trên không được thỏa mãn.
12
Điều khiển rơle môtơ bơm
ECU bật rơle môtơ bơm khi tất cả các điều kiện sau được thỏa mãn:
- ABS đang hoạt động hay chức năng kiểm tra ban đầu đang được thực
hiện.
- Rơle van điện bật ECU tắt rơle môtơ nếu một trong các điều kiện trên
không được thỏa mãn.
1.2.1.2. Bộ chấp hành ABS(Brake actuator)
Bộ chấp hành cấp hay ngắt áp suất dầu từ xi lanh chính đến mổi xi lanh
phanh đĩa theo tín hiệu từ ECU để điều khiển tốc độ bánh xe.
Có nhiều kiểu bộ chấp hành ABS ở đây chúng ta sẽ mô tả 4 van điện 3 ví
số lượng răng của rôto cảm biến thay đổi theo kiểu xe.
Hình 1.11 Cảm biến tốc độ
1. Dây cảm biến. 2. Đuôi lõi từ.
3. Bệ lõi từ.
4. Cuộn dây.
6. Rôto trên bán trục.
5. Đầu lõi từ.
14
• Hoạt động
Vành ngoài của rôto có các vành răng nên khi rôto quay, sinh ra một điện
áp xoay chiều có tần số tỷ với tốc độ quay của rôto.
Điện áp AC này báo cho ABS ECU biết tốc độ bánh xe.
Hình 1.12 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ bánh xe
1.2.2. Nguyên lý hoạt động của ABS
1.2.2.1. Cở sở lý thuyết
• Hệ số bám (trượt)
Để ôtô có thể chuyển động được thì vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt
đường phải có một hệ số bám nhất định. Sự bám giữa bánh xe với mặt đường
được đặc trưng bằng hệ thống hệ số bám ϕ. Về cơ bản, có thể xem hệ số bám ϕ
tương tự như hệ số ma sát giữa hai vật thể cơ học. Tuy nhiên do mối quan hệ
truyền động giữa bánh xe và mặt đường rất phức tạp, vừa có tính chất của một ly
0.5-0.6
- Ướt
0.2-0.4
3/ Đướng cát
- Khô
- Ướt
1.2.2.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh ABS
0.2-0.3
0.4-0.5
16
• Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động)
ABS không hoạt động trong quá trình phanh bình thường và ECU không
gửi dòng điện đến cuộn dây của van. Do đó, van 3 vị trí ấn xuống bởi lò xo hồi
vị và cửa “A” vẫn mở trong khi cửa “B” vẫn đóng.
Khi đạp phanh, áp suất dầu trong xi lanhh phanh chính tăng, dầu phanh
chảy từ cửa “A” đến cửa “C” trong van điện 3 vị trí rồi tới xi lanh bánh xe. Dầu
phanh không vào được bơm bởi van một chiều gắn trong mạch bơm.
Khi nhả chân phanh, dầu phanh hồi về từ xi lanh bánh xe về xi lanh chính
qua cửa “C” đến cửa “A” và van một chiều số 3 trong van điện 3 vị trí.
Hình 1.17 Khi phanh bình thường(ABS không hoạt động)
• Khi phanh gấp (ABS hoạt động)
van điện 3 vị trí và van một chiều số 1 và 3. Kết quả là, áp suất dầu bên trong xi
lanh bánh xe giảm, ngăn không cho bánh xe bó cứng. Mức độ giảm áp suất dầu
được điều chỉnh bằng cách lặp lại chế độ “ giữ áp” và “giữ”.
Hình 1.18 Khi phanh gấp
Tên chi tiết
Van điện 3 vị trí
Hoạt động
Cửa “A” đóng
Cửa “B” mở
18
Mô tơ bơm
Hoạt động
• Chế độ “Giữ”
Khi áp suất bên trong xi lanh bánh xe giảm hay tăng, cảm biến tốc độ gửi
tín hiệu báo rằng tốc độ bánh xe đạt đến giá trị mong muốn, ECU cấp dòng điện
2A đến cuộn dây của van điện để giữ áp suất trong xi lanh bánh xe không đổi.
Khi dòng điện cấp cho cuộn dây của van bị giảm từ 5A (ở chế độ giảm
áp) xuống còn 2A (ở chế độ giữ), lực từ sinh ra trong cuộn dây cũng giảm. Van
điện 3 vị trí chuyển xuống vị trí giữa nhờ lực của lò xo hồi vị làm đóng cửa”B”.
Hình 1.19 Khi phanh gấp - chế độ giữ
• Chế độ “Tăng áp”
Khi tăng áp suất trong xi lanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, ECU ngắt
dòng điện cấp cho cuộn dây van điện. Vì vậy, cửa “A” của van điện 3 vị trí mở,
đĩa điều khiển bằng thủy lực có trợ lực chân không và có trang bị hệ thống
chống hãm cứng bánh xe ABS.
- 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.
2.1. Sơ đồ khối và cấu tạo của hệ thống phanh trên xe TOYOTA
COROLLA ALTIS 1.8
2.1.1. Cấu tạo
• Sơ đồ khối
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 1.8.
Hệ thống phanh xe Toyota Corolla Altis 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.
21
Copyright: Tài liệu đại học ©