Đồ án: Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios (kèm file CAD chi tiết)

Tải đồ án khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Toyota Vios. Tài liệu phân tích chi tiết nguyên lý, kết cấu và có file CAD đầy đủ cho sinh viên tham khảo.

• Tác giả: Phan Thường Đạt
• Người hướng dẫn: Nguyễn Việt Hải
• Chuyên ngành: Cơ khí giao thông
• Đề tài: Đồ án khảo sát phanh ABS Toyota Vios
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Hệ Thống Phanh ABS Toyota Vios

Hệ thống phanh ABS (Anti-Lock Braking System) là công nghệ hiện đại giúp ngăn chặn bánh xe bị bó cứng khi phanh gấp, đảm bảo an toàn tối đa cho người lái. Trên xe Toyota Vios, hệ thống phanh ABS được tích hợp hoàn toàn, gồm các thành phần chính như bơm thuỷ lực, bộ điều khiển điện tử ECU, cảm biến tốc độ bánh xe và các van điều khiển áp suất. Công dụng chính của phanh ABS là duy trì khả năng kiểm soát xe, ổn định hướng di chuyển và giảm quãng đường phanh trong những tình huống khẩn cấp. Với sự phát triển của công nghệ ôtô hiện đại, hệ thống phanh ABS đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc trên hầu hết các dòng xe du lịch, góp phần nâng cao an toàn giao thông.

1.1. Cơ Cấu Và Nguyên Lý Hoạt Động

Hệ thống phanh ABS hoạt động dựa trên nguyên lý cảm biến tốc độ theo dõi chuyển động của bánh xe. Khi phát hiện bánh xe có xu hướng bó cứng, bộ điều khiển ECU sẽ tự động điều chỉnh áp suất dầu phanh qua các van điều khiển. Quá trình này lặp lại nhiều lần trong một giây, giúp bánh xe duy trì lực cầm phía và không mất kiểm soát. Cảm biến tốc độ bánh xe phát hiện sự chênh lệch về tốc độ giữa các bánh, từ đó gửi tín hiệu đến ECU để xử lý.

1.2. Lợi Ích Của Phanh ABS Trên Toyota Vios

Phanh ABS mang lại nhiều lợi ích vượt trội cho người lái xe Toyota Vios. Thứ nhất, nó ngăn chặn bánh xe bó cứng, cho phép lái xe vẫn có thể điều khiển hướng đi trong tình huống phanh gấp. Thứ hai, giảm quãng đường phanh trên đường ướt hoặc trơn trượt. Thứ ba, tăng độ ổn định của xe khi phanh ở tốc độ cao. Những ưu điểm này giúp giảm nguy cơ tai nạn và bảo vệ an toàn tối đa cho người sử dụng.

II. Kết Cấu Chi Tiết Hệ Thống Phanh ABS

Hệ thống phanh ABS trên Toyota Vios bao gồm nhiều thành phần phức tạp làm việc điều hòa với nhau. Thành phần đầu tiên là xy lanh chính (Master Cylinder) nhận lực từ bàn đạp phanh. Tiếp theo là bơm thuỷ lực-điện tử (Hydraulic Unit) điều chỉnh áp suất dầu phanh. Bộ điều khiển điện tử ECU xử lý các tín hiệu từ cảm biến và ra lệnh cho các van điều khiển. Cảm biến tốc độ bánh xe tại mỗi bánh giám sát chuyển động của bánh. Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD) phân phối lực phanh hợp lý giữa trước và sau. Các chi tiết này phối hợp để tạo nên một hệ thống phanh hiệu quả và an toàn.

2.1. Cơ Cấu Phanh Trước Và Phanh Sau

Cơ cấu phanh trước trên Toyota Vios thường sử dụng phanh đĩa (Disc Brake) với độ hiệu suất cao, giúp tản nhiệt tốt. Cơ cấu phanh sau cũng sử dụng phanh đĩa hoặc phanh tang (Drum Brake) tùy theo phiên bản xe. Cả hai cơ cấu đều được kiểm soát bởi hệ thống ABS để đảm bảo lực phanh được phân bổ đều trên cả bốn bánh khi có sự cần thiết.

2.2. Vai Trò Của Bộ Điều Khiển Điện Tử ECU

Bộ điều khiển ECU là "bộ não" của hệ thống phanh ABS, nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe 4 điểm. Nó tính toán tốc độ của mỗi bánh và phát hiện hiện tượng bánh xe bó cứng. Khi phát hiện sự cố, ECU lập tức gửi lệnh điều chỉnh áp suất dầu phanh qua bơm thuỷ lực điện tử. Quá trình này lặp lại 10-15 lần mỗi giây, đảm bảo lực phanh luôn được tối ưu hóa cho điều kiện đường xá.

III. Tính Toán Và Kiểm Nghiệm Hiệu Năng Phanh

Để đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh ABS trên Toyota Vios, cần tiến hành các phép tính toán mô men phanh, áp suất phanh và các chỉ tiêu hiệu suất phanh. Mô men phanh được tính dựa trên lực ma sát giữa má phanh và đĩa phanh, phụ thuộc vào áp suất dầu phanh và diện tích tiếp xúc. Gia tốc chậm dần được xác định bằng công thức dựa trên khối lượng xe và lực phanh tổng cộng. Quãng đường phanh và thời gian phanh là những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả phanh của xe. Những phép tính này giúp xác định xem hệ thống phanh ABS có đáp ứng tiêu chuẩn an toàn hay không.

3.1. Xác Định Mô Men Phanh Và Áp Suất Phanh

Mô men phanh ở cầu trước và cầu sau được xác định thông qua đường kính đĩa phanh và lực ma sát tối đa. Công thức: M = F × R (M là mô men, F là lực, R là bán kính). Áp suất phanh được đo bằng đơn vị bar hoặc PSI. Trên Toyota Vios, áp suất phanh bình thường khoảng 200-300 bar khi phanh bình thường, có thể lên đến 400+ bar khi phanh khẩn cấp. Mối quan hệ giữa áp suất phanh trước và sau được điều chỉnh bởi EBD để đảm bảo an toàn.

3.2. Chỉ Tiêu Hiệu Suất Phanh

Gia tốc chậm dần (Deceleration) của Toyota Vios khi phanh có thể đạt 0.7-0.9g (tương đương 6.9-8.8 m/s²). Thời gian phanh từ 100 km/h đến dừng hoàn toàn thường là 3-4 giây. Quãng đường phanh từ 100 km/h trên đường khô thường khoảng 40-50 mét. Những chỉ tiêu này cho thấy hiệu quả phanh của hệ thống ABS vượt trội so với phanh thông thường, giảm quãng đường phanh đáng kể.

IV. Bảo Dưỡng Và Khắc Phục Sự Cố Hệ Thống Phanh ABS

Để đảm bảo hệ thống phanh ABS hoạt động hiệu quả, cần thực hiện bảo dưỡng định kỳ và kiểm tra thường xuyên. Một số hư hỏng phổ biến bao gồm lỗi cảm biến tốc độ bánh xe, rò rỉ dầu phanh, mòn má phanh, hỏng van điều khiển và lỗi ECU. Tín hiệu cảnh báo trên bảng điều khiển xe sẽ hiển thị khi có sự cố. Kiểm tra chuẩn đoán bằng máy quét diagnostic có thể xác định chính xác mã lỗi. Sau đó tiến hành sửa chữa hoặc thay thế chi tiết lỗi. Bảo dưỡng thường xuyên như thay dầu phanh, vệ sinh cảm biến tốc độ giúp kéo dài tuổi thọ hệ thống.

4.1. Công Việc Bảo Dưỡng Định Kỳ

Bảo dưỡng hệ thống phanh ABS cần tuân theo lịch bảo dưỡng của nhà sản xuất. Thay dầu phanh mỗi 2 năm hoặc 40.000 km. Kiểm tra độ mòn má phanh mỗi 10.000 km. Vệ sinh cảm biến tốc độ bánh xe để tránh bụi và rust. Kiểm tra dây ống phanh có rò rỉ không. Làm sạch bộ điều khiển ECU và các kết nối điện để tránh nhiễu. Những công việc này kéo dài tuổi thọ của hệ thống và đảm bảo hoạt động an toàn.

4.2. Quy Trình Kiểm Tra Và Chẩn Đoán Hư Hỏng

Khi phát hiện lỗi ABS, bước đầu tiên là kết nối máy quét diagnostic để đọc mã lỗi (DTC). Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe bằng đồng hồ vạn năng đo điện trở. Kiểm tra dây cấp điện và nối đất của ECU. Kiểm tra áp suất dầu phanh bằng gauge áp suất. Kiểm tra bộ phận chấp hành như van điều khiển. Nếu không tìm được lỗi, có thể ECU bị hỏng cần thay thế. Quy trình chẩn đoán này giúp xác định nguyên nhân chính xác của sự cố.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS 1. Mục đích, ý nghĩa đề tài: 4 1. Sơ lược hệ thống phanh trang bị ABS.Công dụng,yêu cầu hệ thống phanh.Phân loại hệ thống phanh.Chức năng nhiệm vụ ABS ,phân loại ABS.Chức năng nhiệm vụ ABS: 7 1.Phân loại ABS .Sơ đồ nguyên lý làm việc, một số sơ đồ điển hình.Sơ đồ nguyên lý làm việc .Một số sơ đồ điển hình .Giới thiệu tổng quan về xe TOYOTA VIOS .Giới thiệu về động cơ .Hệ thống truyền lực.Hệ thống treo .Hệ thống điều hòa không khí .Hệ thống phanh trên xe TOYOTA VIOS.Sơ đồ và nguyên lý làm việc hệ thống phanh trên xe TOYOTA VIOS.Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS.Nguyên lý làm việc.Khi không phanh.Khi phanh ABS chưa làm việc.Khi phanh ABS làm việc 28 2.Kết cấu và bộ phận chính.Cơ cấu phanh trước.Cơ cấu phanh sau.Xy lanh chính. Khối điều khiển điện tử ECU.

Khối thuỷ lực- điện tử (Electric-hydraulic Unit). Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD). Trợ lực phanh. 39 1 Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS 3.Tính toán và kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe TOYOTA VIOS.Momen phanh ở cầu trước và cầu sau.

Xác định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra. Đối với cơ cấu phanh trước. Đối với cơ cấu phanh sau.Quan hệ áp suất phanh trước và phanh sau. Lực tác dụng lên bàn đạp phanh.

Tính toán các chỉ tiêu phanh. Gia tốc chậm dần khi phanh. Thời gian phanh. Quãng đường phanh.

Các hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống phanh chính TOYOTA VIOS. Những công việc bảo dưỡng cần thiết. Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, bộ phận chính.Kiểm tra hệ thống ABS.Kiểm tra hệ thống chuẩn đoán. Kiểm tra bộ phận chấp hành.

Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe. 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 74 2 Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS 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 HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM (ABS) TRÊN XE TOYOTA VIOS”. 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 Việt Hải cùng các thầy cô giáo trong bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này. Đà nẵng, ngày 29 tháng 05 năm 2009. Sinh viên thực hiện PHAN THƯỜNG ĐẠT 3 Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS 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 người sử dụng ô tô ngày càng nhiều cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao dẫn đến tai nạn giao thông ngày càng nhiều.Do đó để đảm bảo tính an toàn vấn đề tai nạn giao thông là một trong những hướng giải quyết cần thiết nhất,luôn được quan tâm của các nhà thiết kế và chế tạo ôtô mà hệ thống phanh đóng vai trò rất quan trọng. Phanh sử dụng ABS là một trong hai công nghệ bổ sung cho hệ thống phanh hữu dụng nhất của ngành công nghiệp ôtô thời gian gần đây.

Vai trò chủ yếu của ABS là giúp tài xế duy trì khả năng kiểm soát xe trong những tình huống phanh gấp. Cũng vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ. Ðối với sinh viên ngành cơ khí giao thông việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu về hệ thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn. Ðó là lý do em chọn đề tài “KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA VIOS”.Ðể giải quyết vấn đề này thì trước hết ta cần phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, kết cấu các chi tiết, bộ phận trong hệ thống phanh.

Từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định hướng và tính dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả chuyển động của ô tô. Hệ thống phanh xe TOYOTA VIOS là hệ thống phanh dẫn động thủy lực sử dụng ABS,hiện nay đang sử dụng rộng rải cho các đời xe hiện nay. Sơ lược hệ thống phanh trang bị ABS.Công dụng,yêu cầu hệ thống phanh. 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 thế 4 Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS ô tô máy kéo mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển.

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 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: - 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 phanh chân. - Phanh dự trữ: dùng phanh ô tô máy kéo khi phanh chính hỏng. - Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ.

Dùng để giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc. Phanh này thường được điều khiển bằng tay đòn nên còn được gọi là phanh tay. - Phanh chậm dần: trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn (như: xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn; xe khách, trọng lượng lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để: + Phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc. + Để giảm dần tốc độ ô tô máy kéo trước khi dừng hẳn.

Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng của nhau nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận là điều khiển và dẫn động độc lập. 5 Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe TOYOTA VIOS Ngoài ra còn để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việc bình thường. Để có hiệu quả phanh cao: - Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn. - Phân phối mômen phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn 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 cần 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 với các xe có trọng lượng lớn. Để đánh giá hiệu quả phanh người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính: gia tốc chậm dần và quãng đường phanh.Ngoài ra cũng có thể sử dụng các chỉ tiêu khác, như: lực phanh hay thời gian phanh. Các 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 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%.