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 ừong 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 YỚi 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 ừong 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 ừong 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

2


Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
2. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh trên xe ô tô.
2.1. Công dụng.
Hệ thống phanh dùng để:
- 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 yà 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

bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Muốn vậy lực phanh trên các bánh xe phải tỷ
lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng.
- Trong trường hợp càn thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động
khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối YỚi các xe có trọng lượng
lớn.
Đe đảnh giả hiệu quả phanh người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính: gia tốc chậm
dần và quãng đường phanh.Ngoàỉ ra cũng có thể sử dụng các chỉ tiêu khác, như:
lực phanh hay thời gian phanh.
Cắc chỉ tiêu quy định về hiệu quả phanh cho phép do từng quốc gia hay từng
hiệp hội qui định riêng dựa vào nhiều yếu tố, như: nguồn gốc và chủng loại các ô tô
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/s2 đối với ô tô khách và 2,8m/s2 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/s2.
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

a-Phanh trống-guổc; b-Phanh đĩa; c- Phanh dải.

6


Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
3. Cơ sở lý thuyết về hệ thống phanh trang bị ABS.
3.1. Chức năng nhiệm vụ và nguyên lỷ làm việc.
3.1.1. Chức năng nhiệm vụ.
Các bộ điều chỉnh lực phanh, bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong
dẫn động phanh các bánh xe trước và sau, có thể đảm bảo:
- Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lượng bám
và tránh quay xe khi phanh).
- Hoặc hãm cứng các bánh xe trước »

trước (để đảm bảo điều kiện ổn định).

Tuy nhiên quá trình phanh như yậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an
toàn nhất, vì:
Ă

=

V “ ~ ( ° b -r b

K
Ở đây: Va

100% = (15 30)%


cứng bánh xe khi phanh có thể sử dụng các nguyên lý điều chỉnh khác như:
- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh.
- Theo độ trượt cho trước.
- Theo tỷ số vận tốc góc của bánh xe và gia tốc chậm dần của nó.
Như vậy hệ thống chống hãm cứng bánh xe là một trong các hệ thống an toàn
chủ động của một ôtô hiện đại. Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờ
điều khiển quá tìn h phanh một cách tối ưu.
Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe đã đuợc nghiên cứu nhiều ở Đức ngay
từ những năm đầu thế kỷ XX. Tiếng Đức lúc đó gọi là AntiBlockỉer System và viết
tắt là A.B.S, sau này tiếng Anh gọi là Antilock Braking System cũng viết tắt là
A.B.S hay ABS.

Hình 3-2 Quá trình phanh có và không có ABS trên đoạn đường cong

8


Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0
3.1.2. Nguyên ỉỷ làm việc.
Hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS) thực chất là một bộ điều chỉnh lực
phanh, có mạch liên, hệ ngược. Sơ đồ khối đim hình, của một ABS có dạng như trên
hình vẽ 3-3 dưới đây, gồm:
- Bộ phận cảm biến 1, bộ phận điều khiển 2, bộ phận chấp hành hay cơ cấu
thực hiện 3 và nguồn năng lượng 4.
- Bộ phận cảm biến 1 có nhiệm vụ phản ánh sự thay đổi của các thông số được
chọn để điều khiển (thường là tốc độ góc hay gia tốc chậm đần của bánh, xe hoặc giá
trị độ trượt) và truyền tín hiệu đến bộ điều khiển 2. Bộ phận 2 sẽ xử lý tín hiệu và
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

- Mô men quán tính, của báũh xe.

(0b

- Tốc độ góc của bánh xe.

Từ đó ta có gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh:
_

ảú)b

_

£b " d, "

(M p - M p)

Jb

10


Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0

Hình 3-5 Sự thay đổi các thông số khi phanh có ABS
Sự thay đổi Mp, M(p, và sb theo độ trượt được thể hiện trên hình 3-5.
- Đoạn 0 - 1 - 2 biểu diễn quá trình tăng Mp khi đạp phanh. Hiệu (Mp - M(p) tỷ
lệ với gia tốc chậm dần sb của bánh xe. Hiệu trên tăng nhiều khi đường Mv đi qua
điểm cực đại. Do đó sau thời điểm này, gia tốc sb bắt đầu tăng nhanh. Sự tăng đột
ngột của gia tốc £b chứng tỏ bánh xe sắp bị hãm cứng và được sử dụng làm tín hiệu

khoảng Xi -ỉ- x2 = (15 -ỉ- 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 họp có và không có ABS và đồ thị quá
trình phanh trên hình 3-7; 3-8.
Bảng 3-1 Kết quả thí nghiệm khỉ 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 Sp(m)
Có ABS

Không ABS

Mức tăng hiệu
quả phanh (%)

Đường bêtông khô

13,88

10,6

13,1

19,1


12


Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0

Bánh xc bị h ãm cứ n g và tiượi

Hình 3 -7 Quá trình phanh điển hình trên mặt đường trơn không có ABS

3.2. Phân loại ABS.
Mặc dù có chung một nguyên lý làm việc, nhưng các ABS có thể được thiết kế
theo nhiều sơ đồ kết cấu và biện pháp điều chinh áp suất khác nhau. Hệ thống ABS
được phân loại theo các phương pháp sau:
Theo phương pháp điều khiển, ABS có thể chia thành hai nhóm lớn: điều
khiển bàng cơ khí và điều khiển điện tử.
Hình 3-9 dưới đây là sơ đồ phân loại hệ thống ABS đã được các hãng trên thế
giới chế tạo:

13


Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0

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


1- Cảm biến tốc độ; 2- Xy lanh chính; 3- Khối thủy lực; 4- Cơ cấu cung cấp
năng lượng; 5- Bơm cao áp; 6- Rơle điện ; 7- Xy lanh bánh xe.
Sơ đồ hình 3-11 sử dụng một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm biến
đặt trên bánh răng vành chậu của bộ vi sai cầu sau. Sơ đồ này hai bánh sau được
điều khiển chung theo modun chọn thấp (select low mode), tức là bánh xe nào có
khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau.

16


Khảo sát và tính toán kiểm tra hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0

Hình 3-12 Sơ đồ ABS 3 kênh 3 cảm biến
Sơ đồ hình 3-12 sử dụng hai cảm biến tốc độ bánh xe đặt ở các bánh xe cầu
trước và một cảm biến tốc độ bánh xe với vòng răng cảm biến đặt trên bánh răng
vành chậu của bộ vi sai cầu sau.

Hình 3-13 Sơ đồ ABS 3 kênh 4 cảm biến
Trên hình 3-13 là sơ đồ ABS 3 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4
van điều khiển. Phương án này hai bánh trước được điều khiển độc lập, hai bánh
sau được điều khiển chung theo modul thấp (select low mode), tức là bánh xe nào
có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau. Phương án
này sẽ loại bỏ được mô men quay vòng cưỡng bức trên cầu sau tính ổn định tăng
nhưng hiệu quả phanh giảm bớt. Hầu hết các xe có bánh sau chủ động yà nhiều xe
bánh trước chủ động sử dụng ABS 3 kênh.
ABS 4 kênh điều khiển phanh 4 bánh xe một cách riêng biệt. Đây là hệ thống
hoàn chỉnh nhưng đắt tiền nhất và yêu cầu mỗi bánh xe phải có một cảm biến tốc độ
riêng.

17

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
ío /ỉo iìS

JLJ~(

S ì t ỉ ' A rff tỉ.’ " Ỉ7t f

3

>m #■

Hình. 4-3 Hình ảnh tổng thể xe
4.1. Các thông số kỹ thuật chỉnh.
Dưới đây là bảng các thông sổ 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 hỉệu

Đơn vị Giá trị

01

Kích thước bao xe


05

Số người chở

06

Trọng lượng không tải/đầy tải

07

Khoảng sáng gầm xe

4x2

Go/Ga

Người

04

Kg

1240/1300

mm

150
3ZR-FE



205/55 RI 6

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 hem rất nhiều. Và dưới đây là
bảng giới thiệu các hệ thống ừang bị của xe Toyota Corolla Altis 2.0.
Bảng 4-2 Bảng giới thiệu các trang thiết bị hệ thong của xe
Toyota Corolla Altis 2.0
TT

Tên hệ thống

01

Hộp số

02

Hệ thống treo

Giới thiệu
4 số tự động
Trước
Sau
Trước


Hệ thống điều hòa nhiệt độ

Chỉnh tay

07

Hệ thống phanh trang bị ABS
và EBD

Có

08

Hệ thống chống ừộm

Có

09

Khung hấp thụ xung lực

Có

4.2. Một sổ hệ thống chính.
4.2.1. Hộp sổ tự động.
- Trên hệ thống truyền lực của xe được trang bị hộp số tự động. Cho phép xe
hoạt động tối ưu nhất theo điều kiện đường xá và tốc độ động cơ, với bốn số tự
động. Hình 4-3 dưới đây mô tả cấu tạo chung của hộp số tự động trên xe Toyota
Corolla Altis 2.0.
- Ưu điểm của hộp số tự động so với hộp số thường.

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 ừeo 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 N2 ,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. Hĩnh
4-6 dưới đây hệ thống ừeo sau phụ thuộc kiểu dầm xoắn chữ H.

23


Khảo sát và tính toán kiểm ừa hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 2.0

Hĩnh 4-6 Hệ thống treo phụ thuộc kiểu dầm xoắn chữ H.
4.2.3. Hệ thống lái.
- Hệ thống lái ừên xe Toyota Corolla Altis là loại bánh răng, thanh răng có ừợ
lực tìiuỷ lực.
- Tay lái có thể điều chỉnh theo 4 hướng: gật gù và xa gần làm tăng sự thoải
mái cho người lái.

đoạn chính: tăng áp suất, duy trì áp suất; giảm áp suất

Hình 5-2 Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh. ABS

25