Tài liệu Khảo sát hệ thống phanh trên xe toyota corolla altis 2008

HÊÊ THỐNG CƠ ĐIÊÊN TỬ TRÊN Ô TÔ Khảo sát hê Ê thống phanh trên Xe Toyota Corolla Altis 2008 I.Khái quát hê Ê thống phanh trên xe Toyota Corolla 2008. Trên xe Toyota Corolla 2008 sử dụng hê ê thống phanh ABS loại bốn kênh điều khiển đô c lâ p. ê ê Hệ thống chống bó cứng phanh ABS với cơ chế phân bổ lực phanh điện tử EBD giúp bánh xe không bị bó cứng và ổn định ngay cả khi phanh gấp trên đường trơn trượt; Phanh đĩa ở cả 4 bánh cùng hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp (BA) giúp phanh chính xác và hiệu quả ở những tình huống khẩn cấp. Phanh đĩa trên cả 4 bánh tạo lực phanh hiệu quả và chính xác. Phanh đĩa thông gió ở bánh trước giúp tránh hiện tượng mất phanh. II.Hê Ê thống phanh ABS. 1.Bố trí hê ê thống trên xe. Do hê ê thống phanh của xe Toyota Corolla sử dụng hê ê thống phanh ABS có 4 kênh với các bánh xe được điều khiển độc lập nên có 4 cảm biến bố trí ở bốn bánh xe và 4 van điều khiển độc lập, sử dụng cho hệ thống phanh bố trí dạng mạch thường (một mạch dẫn động cho hai bánh xe cầu trước, một mạch đẫn động cho hai bánh xe cầu sau). Với kết cấu này, các bánh xe đều được tự động hiệu chỉnh lực phanh sao cho luôn nằm trong vùng có khả năng bám cực đại nên hiệu quả phanh là lớn nhất. Tuy nhiên khi phanh trên đường có hệ số bám trái và phải không đều thì moment xoay xe sẽ rất lớn và khó có thể duy trì ổn định hướng bằng cách hiệu chỉnh tay lái. Ổn định khi quay vòng cũng giảm nhiều. 2. Các chi tiết trong hê ê thống : a.Cảm biến tốc đô ê bánh xe.  Nhiê êm vụ : Cảm biến tốc đô ê bánh xe được gắn ở gần bánh xe, có nhiê êm vụ nhâ n biết về tốc ê đô ê góc của bánh xe trong quá trình ô tô hoạt đô ng và báo về cho bô ê xử lý trung ê tâm ABS ECU. Có nhiều loại cảm biến tốc đô ê góc bánh xe khác nhau, trên xe Toyota Corolla 2008 sử dụng loại cảm biến điê n từ, loại cảm biến này ngày nay ê được sử dụng khá phổ biến.  Cấu tạo : Cảm biến tốc đô ê bánh xe trước và sau bao gôm mô êt nam châm vĩnh cửu, mô êt cuô n dây và lõi từ. ê Vị trí cảm biến tốc đô ê hay roto cảm biến, số lượng răng của roto cảm biến phụ thuô êc vào từng loại xe và đời xe. Trên xe Toyota Corolla Altis 2008 thì cảm biến tốc đô ê bánh trước được lắp vào cam quay và cảm biến tốc đô ê bánh sau được lắp vào mâm cầu sau. Roto cảm biến được lắp lên trục trước chủ đô ng và trục bánh xe sau, cùng quay ê với bánh xe.  Nguyên lý làm viê êc của cảm biến. Phía ngoài của roto cảm biến có các răng, nên khi roto cảm biến quay cùng với bánh xe, từ thông trong cuô n dây biến thiên nó sinh ra mô t điê ên áp xoay chiều. ê ê Điê ên áp xoay chiều này có tần số tỷ lê ê với tốc đô ê quay của roto cảm biến, và tỏng quá trình haotj đô ng nó báo cho ABS ECU biết tốc đô ê quay của bánh xe. ê Sơ đồ nguyên lý hoạt đô ng của cảm biến tốc đô ê bánh xe loại điê n từ ê ê b.Bô ê chấp hành ABS (còn gọi là van Modulator ABS) :  Nhiê êm vụ : Bô ê chấp hành ABS (van Modulator ABS) dùng để cấp hay ngắt áp suất dầu từ xylanh phanh chính đến mỗi xylanh phanh bánh xe theo tín hiê êu điều khiển từ ABS ECU, để điều khiển tốc đô ê bánh xe tránh không cho bánh xe bị bó cứng.  Cấu tạo : Theo chức năng bô ê chấp hành ABS được chia làm hai cụm : + Cụm điều khiển ( Van điê n từ ba vị trí) : Trong quá trình hoạt đô ng của hê ê thống ê ê ABS. Bô ê chấp hành ABS lựa chọn mô êt trong ba chế đô ê : tăng áp, giảm áp và giữ áp, tùy thuô êc vào tín hiê êu điều khiển từ ABS ECU. - Van điện từ 3 vị trí: Cấu tạo: Gồm các phần một cuộn dây điện, lõi van, các cửa van và van một chiều Nguyên lý: Van điện từ nhận tín hiệu từ ECU ABS sẽ điều chỉnh việc đóng mở các cửa van để điều chỉnh áp suất dầu đến các xi lanh bánh xe +Cụm giảm áp (Bình chứa và bơm) : Khi áp suất giảm, dầu phanh hồi về từ các xylanh bánh xe, nó được đưa đến vị trí xylanh phanh chính nhờ bơm và bình dầu bô ê chấp hành, đây là loại bơm piston được dẫn đô ng bằng motor. ê  Bơm dầu : Chức năng : đưa ngược dầu từ bình tích áp về xi lanh chính trong các chế độ giảm áp và giữ áp.  Van một chiều : - Chỉ cho dòng dầu từ bơm về xy lanh chính  Bình tích áp (bình chứa): Chứa dầu hồi từ xi lanh phanh bánh xe , nhất thời làm giảm áp suất dầu 3.Sơ đồ nguyên lý : Các chế độ làm việc của ABS a.Khi phanh bình thường ( ABS không hoạt động ) Khi phanh ở tốc độ thấp nhỏ hơn 12km/h ABS không hoạt động lúc này ECU không gửi dòng điên tới cuộn dây của van điện do đó van 3 vị trí bị ấn xuống bởi lò xo hồi vị và cửa A vẫn mở trong khi cửa B vẫn đóng lúc này dầu phanh chính qua cửa A đến cửa C trong van điện rùi tới xy lanh phanh . Dầu phanh không vào được bơm bởi van 1 chiều số 1 gắn trong mạch bơm .khi nhả chân phanh, dầu phanh hồi từ xi lanh bánh xe về xy lanh chính thông qua cửa C đến của A và van 1 chiều số 3 trong van điện 3 vị trí. b.Chế độ phanh gấp ( ABS hoạt động )  Chế độ giảm áp Khi bánh xe gần bị hãm cứng, ECU gửi dòng điện 5A đến cuộn dây của van điện từ sinh ra lực từ hút van điện từ 3 vị trí lên trên đóng cửa A và mở cửa B. lúc này dầu từ xi lanh bánh xe qua cửa C tới cửa B trong van điện 3 vị trí và chảy về bình tích áp. Cùng lúc đó mô tơ bơm hoạt động nhờ tín hiệu điện áp 12V từ ECU hút ngược dầu phanh từ bình tích áp về xi lanh phanh chính. Mặt khác của A đóng ngăn dòng dầu từ xi lanh phanh chính vào van điện 3 vị trí và van một chiều số 1, số 3. Kết quả làm áp suất dầu trong xy lanh phanh bánh xe giảm ngăn cho bánh xe không bị hãm cứng  Chế độ giữ áp Khi áp suất dầu trong xy 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 , lúc này ECU cấp dòng điện 2A đến cuộn dây của van điện để giữ áp suất trong xy lanh bánh xe không đổi . Do dòng điện cấp cho cuộn dây giảm từ 5A xuống 2A vì vậy lực sinh ra ở cuộn dây cũng giảm van điện 3 vị trí chuyển đến vị trí giữa nhờ lực của lò xo hồi vị làm cửa A và cửa B đều đóng . Lúc này bơm dầu vẫn còn hoạt động  Chế độ tăng áp Khi cần tăng áp suất dầu trong xi lanh bánh xeđể tạo lực phanh lớn. ECU ngắt dòng điện không cấp nguồn cho cuộn dây van điện vì vậy cửa A của van điện 3 vị trí mở và cửa B đóng . Nó cho phép dầu trong xy lanh phanh chính chảy qua cửa C trong van điện 3 vị trí đến xy lanh bánh xe, mức độ tăng áp suất dầu được điều khiển ở các chế độ tăng và giữ áp Kết luận khi ABS làm việc bánh xe sẽ có hiện tượng nhấp nhả và có sự rung động nhẹ của xe đồng thời ở bàn đạp phanh có sự rung động do dầu phanh hồi từ bơm dầu 4. Sơ đồ mạch điê ên hê ê thống :  Ý nghĩa các kí hiê êu trên sơ đồ mạch điê n : ê ECU – Electronic Control Unit ABS – Anti-lock Brakes System BATT – Battery : chân dương bình STP – Stop : Tín hiệu công tắc đèn phanh PKB – Parking Brake : Tín hiệu phanh tay và tín hiệu báo mực dầu thắng W – warning : Chân đèn báo check IG – igniton : Chân dương sau công tắc máy MR – Motor Relay : Chân điều khiển Rơle bơm MT – Motor Test : Chân kiểm tra bơm AST – Actuator Solenoid Test :Chân kiểm tra bộ chấp hành SFR – Solenoid Front Right : Cuộn dây điê ên từ trước phải SFL – Solenoid Front Left : Cuộn dây điê ên từ trước trái SRR – Solenoid Rear Right : Cuộn dây điê n từ sau phải ê SRL – Solenoid Rear left : Cuộn dây điê ên từ sau trái SR – Solenoid Relay : Chân điều khiển Rơle Cuộn dây bộ chấp hành R– Relay : Chân “ - ” điều khiển rơle FR+ – Front Right : Chân dương cảm biến tốc độ trước phải FR- – Front Right : Chân âm cảm biến tốc độ trước phải FL+ – Front Left : Chân dương cảm biến tốc độ trước trái FL- – Front Left : Chân âm cảm biến tốc độ trước trái RR+ – Rear Right : Chân dương cảm biến tốc độ sau phải RR- – Rear Right : Chân âm cảm biến tốc độ sau phải RL+ – Rear Left : Chân dương cảm biến tốc độ sau trái RL- – Rear Left : Chân âm cảm biến tốc độ sau trái GND – ground : Mass hộp ECU ABS TC : Chân chẩn đoán TS : Chân chẩn đoán  Nguyên lý hoạt đô ng : ê -ECU nhâ n tín hiê u từ các cảm biến tốc đô ê ở 4 bánh xe,cảm nhâ n ngưỡng trượt ê ê ê của bánh xe. -Khi bánh xe nào đến gần ngưỡng trượt ECU sẽ đưa tín hiê êu ,đóng rơ le van điê ên từ thông qua cuô n hút.cùng lúc đó rơ le mơ tơ bơm cũng được đóng. ê -Van điện từ nhận tín hiệu từ ECU ABS sẽ điều chỉnh việc đóng mở các cửa van để điều chỉnh áp suất dầu đến các xylanh bánh xe. III.Hê Ê thống ABS kết hợp với EBD. 1)Lịch sử phát triển của EBD kết hợp với ABS. Ta biết rằng lực phanh lý tưởng được phân phối ở các bánh xe tỉ lệ với sự phân bố tải trọng tác dụng lên chúng. Phần lớn các xe có động cơ đặt ở phía trước, tải trọng tác dụng lên các bánh xe trước là lớn hơn. Đồng thời khi phanh, do lực quán tính nên tải trọng cũng được phân bố lại, càng tăng ở các bánh xe trước và giảm đi ở các bánh xe sau. Vì vậy lực phanh ở các bánh xe sau cần được phân phối nhỏ hơn so với bánh trước để chống hiện tượng sớm bị bó cứng bánh xe. Khi xe có tải thì tải trọng ở các bánh sau tăng lên, vì vậy cũng cần phải tăng lực phanh ở các bánh sau lớn hơn so với trường hợp xe không có tải.Việc phân phối lực phanh này trước đây được thực hiện hoàn toàn bởi các van cơ khí như van điều hoà lực phanh, van bù tải, van giảm tốc… Trên các hệ thống ABS đơn giản mà ta đã xét, vẫn còn tồn tại van điều hòa lực phanh bằng cơ khí. Một trường hợp nữa là khi xe quay vòng, tải trọng cũng tăng lên ở các bánh xe phía ngoài, còn phía trong giảm đi, nên lực phanh cũng cần phải phân phối lại, nhưng các van điều hòa lực phanh cơ khí không giải quyết được vấn đề này. Trên một số xe hiện nay, các van điều hòa lực phanh bằng cơ khí đã được thay thế bỡi một hệ thống phân phối lực phanh bằng điện tử (EBD). Việc phân phối lực phanh bằng điện tử này cho độ chính xác và hiệu quả cao hơn. EBD là chữ viết tắt của Electronic Brake Distribution, nghĩa là hệ thống phân phối lực phanh giữa các bánh trước và sau hoặc giữa các bánh xe bên phải và bên trái. Như ta đã biết, ABS là một hệ thống phanh hết sức an toàn. Trong những tình huống khẩn cấp, ABS có tác dụng chống bó cứng phanh và duy trì khả năng lái để giảm thiểu tai nạn có thể xảy ra. Nhưng để có một hệ thống phanh hiệu quả và ổn định trong mọi điều kiện địa hình, đường xá, các nhà chế tạo đã lắp thêm vào hệ thống phanh ABS các cảm biến EBD để điều khiển việc phân phối lực phanh giữa các bánh xe, tăng hiệu quả và tận dụng triệt để tính năng phanh. EBD có vai trò không kém ABS trong việc trợ giúp quá trình phanh. Nó hoạt động hoàn toàn tự động và không cần tài xế kích hoạt. Giống như tên gọi, EBD phân bổ lực phanh tới các bánh để đảm bảo xe dừng một cách cân bằng nhất. Sự kết hợp giữa hai công nghệ ABS và EBD sẽ giúp quá trình phanh trở nên tối ưu hơn. Với những xe không trang bị EBD, có những tình huống mà lực phanh lệch hẳn về một bên khiến xe bị lệch, thậm chí có thể gây trượt bánh. Nếu có EBD, máy tính trung tâm sẽ tự động tính toán và phân bổ lực phanh dựa theo thông số về tốc độ, tải trọng xe, độ bám đường 2.Nguyên lý hoạt đô ng : ê Khi di chuyển trên đường thẳng, các hệ thống phanh ABS không có EBD thì lực phanh phân phối giữa các bánh trước và bánh sau không thay đổi khi tải trọng tác dụng lên các bánh trước và sau thay đổi. Khi lắp EBD vào, nó dùng EBD để phân phối lực phanh đến các bánh trước và bánh sau phù hợp với điều kiện chạy xe và đường xá. Cụ thể như trong hình vẽ phân tích ở trên, lực phanh đến bánh sau sẽ tăng lên khi tải trọng tác dụng lên bánh sau tăng và giúp rút ngắn quãng đường phanh đáng kể so với hệ thống không có EBD. Ngoài ra khi phanh xe ở những khúc cua, nó cũng điều khiển các lực phanh của bánh bên phải và bên trái khác nhau giúp duy trì sự ổn định của xe. Có thể mô tả khái quát hoạt động của EBD qua biểu đồ trên như sau: Các chế đô Ê làm viê Êc của EBD :  Phân phối lực phanh của các bánh trước và sau. Nếu tác động các phanh trong khi xe đang chạy tiến thẳng, bộ chuyển tải trọng sẽ giảm lực phanh tác động lên các bánh sau và tăng lực tác động lên các bánh trước. ECU điều khiển trượt xác định điều kiện này bằng các tín hiệu từ các cảm biến tốc độ và điều khiển bộ chấp hành ABS để điều chỉnh tối ưu sự phân phối lực phanh đến các bánh sau. Chẳng hạn như lực phanh tác động lên các bánh sau trong khi phanh sẽ thay đổi tuỳ theo xe có mang tải hay không. Lực phanh tác động lên các bánh sau cũng thay đổi tùy theo mức giảm tốc. Như vậy, sự phân phối lực phanh đến bánh sau được điều chỉnh tối ưu để sử dụng có hiệu quả lực phanh của các bánh sau theo những điều kiện này.  Phân phối lực phanh giữa các bánh bên phải và bên trái (phanh trong khi đang vào cua). Nếu tác động các phanh trong khi xe đang vào cua, lực phanh tác động vào bánh bên trong sẽ tăng lên. ECU điều khiển trượt xác định điều kiện này bằng các tín hiệu từ các cảm biến tốc độ và cảm biến từ hệ thống lái để điều khiển bộ chấp hành điều chỉnh tối ưu sự phân phối lực phanh đến bánh xe bên trong. +A Trạng thái bình thường +B Trạng thái có tải +C Khi quay vòng