Nghiên cứu bảo dưỡng sửa chữa hệ thống chống bó cứng phanh abs

Hệ thống phanh ABS (Antilock Braking System) là một trong những công nghệ an toàn… 112 trang · Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh · 2024.

• Tác giả: Danh Thanh Dân
• Người hướng dẫn: ThS. Dương Nguyễn Hắc Lân
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Nghiên Cứu Bảo Dưỡng Hệ Thống Chống Bó Cứng Phanh ABS
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Nội dung nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS
• 1.6.1. Giới thiệu hệ thống phanh ABS
• 1.6.2. Giai đoạn hình thành
• 1.6.3. Sự trượt lết của bánh xe
• 1.6.4. Khái niệm hệ thống phanh ABS
• 1.6.5. Mục đích của hệ thống phanh ABS
• 1.6.6. Cấu tạo và nguyên lí làm việc của mô hình hệ thống phanh ABS
• 1.6.6.1. Cấu tạo chung mô hình phanh ABS
• 1.6.6.2. Cảm biến tốc độ bánh xe
• 2. SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG CÁC CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU PHANH
• 2.1. Khảo sát thực trạng mô hình hệ thống phanh ABS
• 2.2. Cần tránh các vấn đề sau trước khi sửa chữa
• 2.3. Khảo sát thực trạng mô hình
• 2.4. Các công việc cần sửa chữa
• 2.5. Quy trình bảo dưỡng và sửa chữa
• 2.5.1. Quy trình bảo dưỡng sửa chữa cảm biến tốc độ bánh xe
• 2.5.2. Quy trình bảo dưỡng sửa chữa cụm phanh đĩa
• 3. THỰC HIỆN BẢO DƯỠNG CHẨN ĐOÁN TRÊN MÔ HÌNH TRONG XƯỞNG KHUNG GẦM
• 3.1. Hộp ECU điều khiển ABS
• 3.2. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của mạch điện
• 3.3. Hiện tượng hệ thống ABS, nguyên nhân xảy ra hư hỏng và đèn báo mã lỗi
• 3.4. Thực hành bảo dưỡng bên ngoài ECU điều khiển ABS trên bảng tạo pan
• 3.5. Đo kiểm điện áp giữa các chân của hộp ECU ABS
• 3.6. Đo điện trở giữa các chân cảm biến
• 3.7. Đo điện trở các cuộn dây van Solenoid
• 3.8. Đo điện trở 2 cuộn dây relay của Motor bơm và van Solenoid
• 3.9. Cách khởi động mô hình
• 3.10. Thực hành tạo pan và xóa lỗi trên mô hình
• 3.10.1. Tạo pan và xóa lỗi cảm biến tốc độ
• 3.10.2. Tạo pan và xóa lỗi Relay Solenoid
• 3.10.3. Tạo pan và xóa lỗi Relay Motor
• 3.11. Kết quả sau sửa chữa, phục hồi lại mô hình
• 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 4.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên cứu Bảo dưỡng Hệ thống Chống Bó Cứng Phanh ABS

Hệ thống phanh ABS (Antilock Braking System) là một trong những công nghệ an toàn quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô. Nghiên cứu về bảo dưỡng hệ thống này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất phanh mà còn đảm bảo an toàn giao thông. Việc bảo trì định kỳ giúp phát hiện sớm các hư hỏng, từ đó giảm thiểu rủi ro tai nạn. Bài viết này sẽ đi sâu vào các khía cạnh của hệ thống phanh ABS, từ cấu tạo, nguyên lý hoạt động đến các phương pháp bảo dưỡng hiệu quả.

1.1. Giới thiệu về Hệ thống Phanh ABS và Tầm quan trọng

Hệ thống phanh ABS được thiết kế để ngăn không cho bánh xe bị bó cứng khi phanh gấp. Điều này giúp duy trì khả năng điều khiển xe và giảm thiểu nguy cơ tai nạn. Hệ thống này hoạt động dựa trên nguyên lý kiểm soát áp suất phanh, giúp bánh xe luôn lăn trên mặt đường.

1.2. Lịch sử phát triển của Hệ thống Phanh ABS

Hệ thống phanh ABS đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển từ những năm 1929. Ban đầu, nó được áp dụng trong ngành hàng không và sau đó được đưa vào ô tô vào những năm 1960. Sự phát triển này đã giúp cải thiện đáng kể độ an toàn cho người lái xe.

II. Các vấn đề thường gặp trong Hệ thống Phanh ABS

Mặc dù hệ thống phanh ABS mang lại nhiều lợi ích, nhưng trong quá trình sử dụng, nó cũng gặp phải một số vấn đề. Những vấn đề này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và độ an toàn của xe. Việc nhận diện và khắc phục kịp thời các vấn đề này là rất quan trọng.

2.1. Các hư hỏng phổ biến của Hệ thống Phanh ABS

Một số hư hỏng thường gặp bao gồm cảm biến tốc độ bánh xe bị hỏng, van điều khiển không hoạt động và lỗi trong hộp ECU. Những hư hỏng này có thể dẫn đến việc hệ thống phanh không hoạt động hiệu quả.

2.2. Nguyên nhân gây ra sự cố trong Hệ thống Phanh ABS

Nguyên nhân chính gây ra sự cố có thể là do thiếu bảo trì, sử dụng linh kiện kém chất lượng hoặc điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Việc bảo dưỡng định kỳ giúp phát hiện và khắc phục các vấn đề này kịp thời.

III. Phương pháp Bảo dưỡng Hệ thống Chống Bó Cứng Phanh ABS

Bảo dưỡng hệ thống phanh ABS là một quy trình quan trọng giúp duy trì hiệu suất và độ an toàn của xe. Các phương pháp bảo dưỡng bao gồm kiểm tra định kỳ, thay thế linh kiện hư hỏng và làm sạch các bộ phận liên quan.

3.1. Quy trình kiểm tra Hệ thống Phanh ABS

Quy trình kiểm tra bao gồm việc kiểm tra cảm biến tốc độ, van điều khiển và hộp ECU. Việc kiểm tra định kỳ giúp phát hiện sớm các vấn đề và đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.

3.2. Các bước sửa chữa và bảo dưỡng Hệ thống Phanh ABS

Các bước sửa chữa bao gồm tháo rời các bộ phận, kiểm tra tình trạng và thay thế linh kiện hư hỏng. Bảo dưỡng định kỳ cũng bao gồm việc làm sạch các bộ phận để đảm bảo không có bụi bẩn làm ảnh hưởng đến hiệu suất.

IV. Ứng dụng thực tiễn và Kết quả Nghiên cứu về Hệ thống Phanh ABS

Nghiên cứu về bảo dưỡng hệ thống phanh ABS không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc nâng cao an toàn giao thông. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc bảo trì định kỳ giúp giảm thiểu tai nạn giao thông liên quan đến hệ thống phanh.

4.1. Kết quả thực tế từ việc bảo dưỡng Hệ thống Phanh ABS

Các nghiên cứu cho thấy rằng việc bảo dưỡng định kỳ giúp cải thiện hiệu suất phanh và giảm thiểu tai nạn. Hệ thống phanh ABS hoạt động hiệu quả hơn khi được bảo trì đúng cách.

4.2. Ứng dụng công nghệ mới trong Bảo dưỡng Hệ thống Phanh ABS

Công nghệ mới như cảm biến thông minh và hệ thống chẩn đoán tự động đang được áp dụng để nâng cao hiệu quả bảo dưỡng. Những công nghệ này giúp phát hiện sớm các vấn đề và cải thiện độ an toàn cho người lái.

V. Kết luận và Hướng phát triển trong Nghiên cứu Hệ thống Phanh ABS

Nghiên cứu về bảo dưỡng hệ thống phanh ABS là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô. Việc bảo trì định kỳ không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn đảm bảo an toàn cho người lái. Hướng phát triển trong tương lai sẽ tập trung vào việc ứng dụng công nghệ mới để cải thiện quy trình bảo dưỡng.

5.1. Tầm quan trọng của việc bảo dưỡng định kỳ

Bảo dưỡng định kỳ giúp phát hiện sớm các vấn đề và đảm bảo hệ thống phanh hoạt động hiệu quả. Điều này không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn giảm thiểu rủi ro tai nạn.

5.2. Hướng phát triển công nghệ trong Bảo dưỡng Hệ thống Phanh ABS

Công nghệ mới sẽ tiếp tục được phát triển để nâng cao hiệu quả bảo dưỡng. Việc áp dụng các giải pháp công nghệ thông minh sẽ giúp cải thiện độ an toàn và hiệu suất của hệ thống phanh.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Hệ thống chống bó cứng phanh (Antilock Braking System - ABS) là hệ thống an toàn chủ động quan trọng trên ô tô hiện đại, có chức năng ngăn chặn hiện tượng bánh xe bị hãm cứng khi phanh khẩn cấp hoặc khi di chuyển trên các bề mặt đường có hệ số bám thấp. Trên các phương tiện không trang bị ABS, khi người lái phanh gấp, lực phanh tại bánh xe vượt quá lực bám giữa lốp và mặt đường sẽ khiến bánh xe bị trượt lết hoàn toàn (tốc độ quay bánh xe bằng 0, độ trượt 100%). Hiện tượng này làm triệt tiêu khả năng dẫn hướng của hệ thống lái nếu các bánh trước bị bó cứng, hoặc gây văng đuôi xe mất kiểm soát nếu các bánh sau bị bó cứng, dẫn đến nguy cơ tai nạn giao thông nghiêm trọng.

Mô hình hệ thống phanh ABS trang bị tại xưởng thực tập của Khoa Cơ khí Động lực - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh sau một thời gian dài phục vụ giảng dạy đã phát sinh nhiều hư hỏng kỹ thuật: các cảm biến tốc độ bánh xe không hoạt động, các đồng hồ đo áp suất dầu thủy lực bị hỏng, đường ống dẫn dầu và cụm cơ cấu phanh đĩa xuống cấp, giắc chẩn đoán cũ (chuẩn DLC2) gây khó khăn cho việc kết nối và thực hành. Do đó, việc nghiên cứu nguyên lý, khảo sát hư hỏng và thực hiện bảo dưỡng, phục hồi mô hình thực tập là yêu cầu cấp thiết.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định gồm 2 nội dung:

1. Thông qua cấu tạo, nguyên lý làm việc của các bộ phận chính liên quan đến hệ thống phanh ABS để hiểu rõ các nội dung kỹ thuật quan trọng trên mô hình phanh ABS.
2. Vận dụng kiến thức lý thuyết đã tiếp thu vào thực hành tìm hiểu, phân tích phương pháp bảo dưỡng, sửa chữa và khắc phục các hư hỏng trên các cụm chi tiết chính của mô hình phanh ABS tại xưởng thực tập.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Mô hình hệ thống phanh ABS loại 4 kênh, sử dụng van điện từ 3 vị trí điều khiển độc lập 4 bánh xe tại xưởng thực tập Khung gầm.
• Phạm vi nghiên cứu: Tập trung vào cấu tạo cơ khí và thủy lực (bàn đạp phanh, bầu trợ lực chân không, xi lanh chính, cụm phanh đĩa), hệ thống điện - điều khiển (cảm biến tốc độ kiểu điện từ, hộp ECU ABS, các relay và van solenoid) dựa trên sơ đồ mạch điện xe Toyota Camry (XV10) 1994; quy trình bảo dưỡng cơ cấu phanh, đo kiểm điện và xây dựng bảng tạo pan phục vụ giảng dạy.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu dựa trên nền tảng lý thuyết về động lực học phanh ô tô và lý thuyết điều khiển trượt. Mối quan hệ giữa tốc độ di chuyển của xe và tốc độ quay của bánh xe được xác định qua công thức tính tỷ số trượt (hệ số trượt):

$$\text{Tỷ số trượt} = \frac{\text{Tốc độ xe} - \text{Tốc độ bánh xe}}{\text{Tốc độ xe}} \times 100%$$

Theo đồ thị đặc tính trượt trên các bề mặt đường (bê tông khô, đường nhựa ướt, đường đóng băng), lực phanh cực đại đạt được khi tỷ số trượt dao động trong khoảng tối ưu từ 10% đến 30%. Nhiệm vụ cốt lõi của ECU ABS là liên tục tính toán vi sai tốc độ để điều khiển áp suất dầu thủy lực sao cho độ trượt luôn duy trì trong dải 10% – 30%, chống hiện tượng trượt lết hoàn toàn khi tỷ số trượt tiến tới 100%.

Các cụm chi tiết và nguyên lý kỹ thuật chính bao gồm:

• Cảm biến tốc độ bánh xe kiểu điện từ: Cấu tạo gồm nam châm vĩnh cửu và cuộn dây quấn quanh lõi từ, đặt đối diện vành răng (rô to cảm biến). Khi bánh xe quay, sự thay đổi khe hở từ làm biến thiên từ thông, sinh ra suất điện động xoay chiều dạng sóng sin có điện áp từ dưới 100 mV (tốc độ thấp) đến trên 100 V (tốc độ cao). Khe hở tiêu chuẩn giữa lõi từ và rô to cảm biến là khoảng 1 mm.
• Bộ điều khiển trượt ECU ABS: Xử lý tín hiệu xung điện áp từ 4 cảm biến tốc độ, tín hiệu công tắc bàn đạp phanh; tính toán gia tốc/giảm tốc của bánh xe; xuất tín hiệu điều khiển van điện từ Solenoid và Motor bơm; thực hiện kiểm tra ban đầu (khi xe chạy > 6 km/h) và kích hoạt chế độ an toàn (ngắt relay chuyển về phanh thường khi hệ thống có lỗi).
• Bộ chấp hành thủy lực: Bao gồm 4 van điện từ Solenoid 3 vị trí (điều khiển bởi các mức dòng 0 A, 2 A, 5 A), motor điện dẫn động bơm dầu piston 2 buồng độc lập thông qua cam lệch tâm, bình tích áp dầu hồi, relay van solenoid (SR) và relay motor bơm (MR).
• Cụm trợ lực và cơ cấu phanh: Bầu trợ lực chân không 2 buồng (buồng áp suất không đổi và buồng áp suất biến đổi) sử dụng độ chênh lệch giữa áp suất khí quyển và chân không động cơ để trợ lực phanh; đĩa phản lực bằng cao su giúp truyền cảm giác phanh về bàn đạp; xi lanh chính 2 buồng và cơ cấu phanh đĩa gồm piston, cuppen, bạc trượt càng phanh và má phanh.

Phương pháp nghiên cứu được triển khai kết hợp giữa:

• Phương pháp phân tích tài liệu chuyên ngành ô tô, cẩm nang sửa chữa xe Toyota Camry (XV10) 1994.
• Phương pháp thực nghiệm đo kiểm: Sử dụng đồng hồ vạn năng đo thông số điện áp nguồn, điện trở cuộn dây cảm biến, cuộn solenoid, cuộn hút relay; sử dụng thước cặp, panme và đồng hồ so kiểm tra độ mòn má phanh, độ mòn và độ đảo của đĩa phanh.
• Phương pháp chẩn đoán mã lỗi thủ công: Nối thông các chân giắc chẩn đoán (TC và GND) để đọc mã nháy đèn báo ABS trên bảng điều khiển.

Thiết kế và triển khai

Quá trình phục hồi và cải tiến mô hình kỹ thuật tại xưởng Khung gầm bao gồm các khâu thiết kế, bố trí mạch điện và triển khai lắp ráp cơ điện tử:

1. Khôi phục và hoàn thiện cụm cơ khí - thủy lực: Mô hình được bố trí hoàn chỉnh các cơ cấu gồm bàn đạp phanh (kết cấu đòn bẩy), bơm hút chân không phụ trợ gắn liền bầu trợ lực, xi lanh chính hai buồng dẫn dầu qua hệ thống ống kim loại tới 4 cụm phanh đĩa tại 4 bánh xe. Bốn bánh xe được dẫn động quay độc lập bằng các motor điện để mô phỏng trạng thái lăn của bánh xe khi xe chạy.

2. Nâng cấp giắc kết nối chẩn đoán: Chuyển đổi toàn bộ cụm cổng giao tiếp từ chuẩn chẩn đoán cũ DLC2 sang chuẩn giắc chẩn đoán OBD2 16 chân. Việc chuyển đổi này giúp mô hình đồng bộ với các thiết bị chẩn đoán hiện hành và tạo thuận lợi cho việc kết nối chân cực đọc lỗi.

3. Thiết kế bảng điều khiển và cụm công tắc tạo pan lỗi đào tạo:

   • Bố trí 4 đồng hồ đo áp suất dầu thủy lực mới gắn trực tiếp tại các đường ống dầu dẫn đến 4 xi lanh phanh bánh xe, giúp quan sát trực quan sự thay đổi áp suất trong các chế độ tăng áp, giữ áp và giảm áp.
   • Thiết kế cụm công tắc tạo pan ngắt mạch trên bảng điều khiển gồm: công tắc tạo lỗi hở mạch cảm biến tốc độ các bánh xe (FL, FR, RL, RR), công tắc ngắt mạch cấp nguồn Relay Solenoid (công tắc ngắt SR), công tắc ngắt mạch Relay Motor bơm (công tắc ngắt MR).
   • Tích hợp công tắc kích hoạt chân chẩn đoán TC nối GND và hệ thống đèn báo lỗi ABS để phục vụ quy trình đọc và xóa mã lỗi trong các bài thực hành.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan đề tài

Chương 1 làm rõ tính cấp thiết của việc bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống phanh ABS trên ô tô nhằm đảm bảo an toàn giao thông. Nội dung chương trình bày mục tiêu tiếp thu lý thuyết và vận dụng sửa chữa mô hình thực tế có sẵn tại xưởng Khoa Cơ khí Động lực; giới hạn phạm vi nghiên cứu vào hệ thống ABS 4 kênh trên mô hình thực tập; đồng thời xác định các phương pháp nghiên cứu tài liệu kết hợp thao tác thực hành đo kiểm, sửa chữa cơ khí và điện tử.

Tổng quan về mô hình hệ thống phanh ABS

Chương này tổng hợp quá trình hình thành và phát triển của công nghệ ABS từ ứng dụng đầu tiên trong ngành máy bay (1929), bước đầu xuất hiện trên ô tô (1969, 1970), đến các mốc phát triển của Toyota (1971 với ABS 1 kênh cho hai bánh sau), Bosch và Mercedes-Benz (1978 với ABS 4 kênh trên S-Class), xe máy BMW K100 (1988) và Honda ST 1100 (1992).

Trọng tâm chương đi sâu vào phân tích đồ thị hệ số trượt và nguyên lý làm việc của mô hình qua 2 trạng thái vận hành chính:

• Trạng thái phanh bình thường (ABS không hoạt động): Khi xe chạy chậm hoặc người lái nhấp nhả phanh, ECU không cấp điện cho van điện từ (dòng điện 0 A). Lò xo hồi vị đẩy van 3 vị trí xuống dưới, mở cửa A (thông với xi lanh chính) và đóng cửa B (thông với bình tích áp). Áp suất dầu truyền thẳng từ xi lanh chính qua cửa A đến cửa C vào xi lanh bánh xe.
• Trạng thái phanh gấp (ABS hoạt động): Khi cảm biến phát hiện bánh xe có xu hướng bó cứng, ECU ABS kích hoạt chu trình điều khiển gồm 3 chế độ luân phiên:
  1. Chế độ giảm áp: ECU cấp dòng điện 5 A vào cuộn dây van điện từ, đóng cửa A và mở cửa B. Dầu phanh từ xi lanh bánh xe qua cửa C đến cửa B xả về bình tích áp. Đồng thời, ECU cấp điện 12 V kích hoạt motor bơm dầu hồi về xi lanh chính, làm giảm áp suất phanh tại bánh xe và tạo rung động nhẹ ở bàn đạp phanh.
  2. Chế độ giữ áp: Khi tốc độ bánh xe phục hồi về mức mong muốn, ECU giảm dòng điện xuống 2 A. Van điện từ dịch chuyển về vị trí giữa, đóng cả cửa A và cửa B. Áp suất dầu trong xi lanh bánh xe được duy trì không đổi trong khi motor bơm vẫn tiếp tục làm việc.
  3. Chế độ tăng áp: Để duy trì lực phanh cần thiết, ECU ngắt dòng điện (0 A). Cửa A mở ra và cửa B đóng lại, dầu áp suất cao từ xi lanh chính tiếp tục đi vào xi lanh bánh xe.

Chương cũng trình bày chi tiết cấu tạo bàn đạp phanh, nguyên lý trợ lực chân không và sơ đồ giắc chẩn đoán OBD2.

Sửa chữa bảo dưỡng các cảm biến và cơ cấu phanh

Chương này tập trung vào khảo sát thực trạng hư hỏng của mô hình và đưa ra các quy trình bảo dưỡng cơ khí chuẩn xác:

• Quy trình bảo dưỡng cảm biến tốc độ bánh xe: Tháo cảm biến ra khỏi giá đỡ, làm sạch mạt sắt và bụi bẩn bám trên đầu lõi từ và đĩa răng rô to cảm biến; tiến hành đo thông mạch và điện trở cuộn dây; lắp đặt lại cảm biến và hiệu chỉnh khe hở từ đạt giá trị chuẩn khoảng 1 mm.
• Quy trình bảo dưỡng cụm phanh đĩa: Tháo cụm xi lanh bánh xe, tháo má phanh, ép piston ra khỏi xi lanh, lấy cuppen cao su cũ ra ngoài. Rửa sạch các chi tiết bằng dung dịch tẩy rửa chuyên dụng, thổi khô bằng khí nén. Tiến hành đo kiểm tra kỹ thuật: đo độ dày má phanh, đo độ dày đĩa phanh, dùng đồng hồ so đo độ đảo của đĩa phanh; kiểm tra vết xước trên bề mặt lòng xi lanh và piston. Lắp cuppen mới, ép piston vào xi lanh, lắp bạc trượt càng phanh, lắp má phanh và siết chặt các bu-lông cố định.
• Bảo dưỡng hệ thống thủy lực và cơ cấu trợ lực: Thay mới dầu phanh, thực hiện xả bọt khí (xả gió) tại xi lanh chính và lần lượt tại 4 cụm phanh đĩa; kiểm tra và điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp phanh; kiểm tra độ kín khít của màng ngăn và các van trong bầu trợ lực chân không.

Thực hiện bảo dưỡng chẩn đoán trên mô hình trong xưởng khung gầm

Nội dung chương trình bày việc phân tích sơ đồ mạch điện xe Toyota Camry (XV10) 1994, định danh ý nghĩa các chân giắc A13 và A14 trên hộp ECU ABS và thực hành đo kiểm:

• Đo kiểm điện áp: Kiểm tra điện áp cấp nguồn giữa chân BAT và chân mát GND (đạt điện áp nguồn 12 V).
• Đo kiểm điện trở: Đo điện trở các cuộn dây cảm biến tốc độ trước trái (FL), trước phải (FR), sau trái (RL), sau phải (RR); đo điện trở cuộn dây van Solenoid; đo điện trở cuộn hút của Relay Motor bơm (MR) và Relay van Solenoid (SR).
• Thực hành tạo pan lỗi và chẩn đoán: Gạt các công tắc pan ngắt mạch cảm biến tốc độ, pan ngắt relay SR, pan ngắt relay MR. Quan sát đèn báo ABS sáng trên bảng taplo. Tiến hành đọc mã lỗi bằng cách nối thông chân TC và GND trên giắc OBD2 để đếm số lần nháy của đèn báo lỗi ABS. Sau khi khắc phục pan, thực hiện thao tác xóa lỗi lưu trữ trong bộ nhớ ECU.
• Lắp ráp hoàn thiện: Thay thế 4 đồng hồ đo áp suất dầu mới, hoàn thiện bảng công tắc điều khiển và giắc cắm OBD2 trên mô hình.

Kết luận và hướng phát triển

Đánh giá mức độ hoàn thành đề tài, xác nhận mô hình phanh ABS đã hoạt động ổn định, đầy đủ chức năng điều khiển, chẩn đoán và tạo pan; đồng thời định hướng nâng cấp hệ thống trong các giai đoạn tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã hoàn thành việc phục hồi toàn diện mô hình hệ thống phanh ABS tại xưởng Khung gầm với các kết quả kỹ thuật cụ thể:

Chế độ hoạt động	Dòng điện ECU cấp	Trạng thái Cửa A	Trạng thái Cửa B	Hoạt động Motor bơm	Áp suất dầu tại xi lanh bánh xe
Phanh bình thường	0 A	Mở	Đóng	Không hoạt động	Tăng tỷ lệ theo lực đạp bàn đạp
Giảm áp (ABS kích hoạt)	5 A	Đóng	Mở	Hoạt động (12 V)	Giảm nhanh do dầu hồi về bình tích áp
Giữ áp (ABS kích hoạt)	2 A	Đóng	Đóng	Hoạt động	Duy trì mức áp suất không đổi
Tăng áp (ABS kích hoạt)	0 A	Mở	Đóng	Hoạt động	Tăng áp suất trở lại từ xi lanh chính

Các đóng góp cụ thể của đồ án:

• Phục hồi hoạt động của 4 cảm biến tốc độ bánh xe kiểu điện từ (đảm bảo khe hở từ 1 mm và tín hiệu xung sin ổn định) cùng toàn bộ cụm phanh đĩa thủy lực.
• Thay thế mới 4 đồng hồ đo áp suất dầu thủy lực trực quan tại các bánh xe, giúp người học theo dõi trực tiếp các giai đoạn biến thiên áp suất khi ABS can thiệp.
• Chuyển đổi thành công cổng chẩn đoán từ chuẩn cũ DLC2 sang chuẩn OBD2 hiện đại, hỗ trợ quá trình kết nối và thao tác đọc mã lỗi nháy qua chân TC - GND.
• Xây dựng hệ thống công tắc tạo pan lỗi điện tử (pan cảm biến tốc độ, pan relay SR, pan relay MR) kèm quy trình đo kiểm điện áp, điện trở và quy trình chẩn đoán - xóa lỗi, cung cấp bài tập thực hành trực quan phục vụ công tác đào tạo tại trường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

• Hệ thống phanh ABS trên mô hình được phát triển dựa trên nền tảng kỹ thuật của dòng xe Toyota Camry (XV10) 1994, sử dụng cảm biến tốc độ kiểu điện từ thụ động và van điện từ 3 vị trí thế hệ cũ, chưa phản ánh được cấu trúc của các cảm biến tốc độ chủ động (Hall, Magnetoresistive) và van tuyến tính trên các dòng xe đời mới.
• Mô hình chỉ tập trung vào chức năng chống bó cứng phanh cơ bản, chưa tích hợp các hệ thống an toàn mở rộng trên cùng đường truyền mạng điều khiển.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Nghiên cứu nâng cấp, tích hợp thêm hệ thống kiểm soát lực kéo (TCS/TRC) và hệ thống cân bằng điện tử (ESP/VSC) trên cơ sở mô hình phanh hiện có.
• Khảo sát và tích hợp cảm biến tốc độ loại tích cực (cảm biến bán dẫn) nhằm mở rộng nội dung đào tạo cho sinh viên.
• Nghiên cứu kết nối và khai thác các tính năng đọc luồng dữ liệu động (Data Stream) thời gian thực bằng các thiết bị chẩn đoán chuyên dụng qua cổng OBD2.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho:

• Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô: Sử dụng làm tài liệu tham khảo chi tiết về cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thủy lực có ABS, phương pháp đọc sơ đồ mạch điện xe Toyota Camry 1994 và kỹ năng đo kiểm hộp ECU ABS.
• Giảng viên và kỹ thuật viên xưởng thực hành: Tham khảo quy trình bảo dưỡng cơ cấu phanh đĩa, quy trình xả khí hệ thống dầu, phương pháp đấu nối cổng OBD2 và ứng dụng bảng pan lỗi phục vụ các bài thực hành chẩn đoán hệ thống khung gầm ô tô.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao hệ thống ABS lại điều khiển lực phanh để duy trì hệ số trượt trong khoảng 10% đến 30%?
Dựa trên đồ thị quan hệ giữa hệ số trượt và lực bám trên các loại bề mặt đường (bê tông khô, đường nhựa ướt, đường đóng băng), lực phanh và khả năng bám của bánh xe đạt giá trị cực đại khi hệ số trượt nằm trong khoảng từ 10% đến 30%. Nếu độ trượt vượt quá dải này (tiến tới 100% khi bánh xe bị bó cứng hoàn toàn), lực bám ngang bị triệt tiêu dẫn đến hiện tượng trượt lết và mất lái.

2. ECU ABS điều khiển van điện từ 3 vị trí bằng các mức dòng điện nào trong từng chế độ?
ECU ABS thay đổi lực từ trong cuộn dây van điện từ thông qua 3 mức dòng điện: dòng 0 A ở chế độ tăng áp (hoặc phanh bình thường) để mở cửa A và đóng cửa B; dòng 5 A ở chế độ giảm áp để đóng cửa A và mở cửa B xả dầu về bình tích áp; dòng 2 A ở chế độ giữ áp để đưa van về vị trí giữa đóng cả cửa A và cửa B.

3. Cơ chế an toàn (Fail-safe) của hệ thống ABS hoạt động như thế nào khi phát sinh sự cố?
Khi phát hiện có tín hiệu hư hỏng từ các cảm biến hoặc mạch điện chấp hành, hộp ECU ABS sẽ lập tức lưu mã lỗi vào bộ nhớ, bật sáng đèn báo ABS trên bảng taplo để cảnh báo người lái, đồng thời ngắt dòng điện cấp đến các Relay điều khiển bộ chấp hành phanh. Lúc này, hệ thống ABS ngừng can thiệp và phương tiện chuyển về chế độ phanh cơ khí - thủy lực thông thường để đảm bảo an toàn.

4. Kỹ thuật viên đọc mã lỗi thủ công trên mô hình bằng cách nào?
Người thực hiện sử dụng công tắc trên bảng điều khiển để nối thông chân chẩn đoán TC với chân mát GND trên giắc OBD2 (hoặc bật khóa điện ON), sau đó quan sát và đếm số lần nhấp nháy cùng chu kỳ nháy của đèn báo ABS trên bảng điều khiển để tra cứu mã lỗi tương ứng.

5. Những bộ phận phần cứng nào đã được thay mới và nâng cấp trên mô hình?
Đề tài đã tiến hành thay mới 4 đồng hồ đo áp suất dầu thủy lực, thay thế cụm giắc chẩn đoán cũ DLC2 bằng cổng chẩn đoán chuẩn OBD2 16 chân, thay thế toàn bộ cuppen cao su làm kín trong các xi lanh phanh đĩa, thay dầu phanh mới và lắp mới hệ thống công tắc tạo pan trên bảng điều khiển.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã nghiên cứu toàn diện cơ sở lý thuyết, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống chống bó cứng phanh ABS loại 4 kênh sử dụng van điện từ 3 vị trí. Nhóm tác giả đã ứng dụng thành công các quy trình kỹ thuật vào việc sửa chữa, bảo dưỡng cơ cấu phanh đĩa, phục hồi tín hiệu cảm biến tốc độ bánh xe và nâng cấp hệ thống chẩn đoán mã lỗi qua cổng OBD2 trên mô hình xưởng thực tập. Kết quả thực hiện không chỉ khôi phục hoàn chỉnh chức năng hoạt động của thiết bị mà còn xây dựng được bộ công cụ tạo pan lỗi phục vụ hiệu quả cho công tác giảng dạy thực hành ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài Hệ thống phanh ABS là một hệ thống phanh an toàn và chủ động điều khiển lực phanh được sử dụng phổ biến ở các xe ô tô hiện đại ngày nay. Hệ thống ABS có một nhiệm vụ quan trọng mà một hệ thống phanh không có ABS, không thể thực hiện được, đó là ngăn không để cho các bánh xe dừng lại hẳn khi phanh gấp, giảm các hiện tượng trượt lết bánh xe mà vẫn phanh hiệu quả ở các điều kiện mặt đường khác nhau.

Hiện tượng hãm cứng bánh xe thường xuyên xảy ra khi phanh xe ở các tình trạng điều kiện như người lái xe phanh gấp, tình trạng mặt đường xấu như đường trơn trượt, hay đường có chướng ngại vật nên phải phanh gấp, phanh khi quay vòng. Kết quả là, sẽ xảy ra hiện tượng hãm cứng bánh xe gây ra các hiện tượng bánh xe bị trượt lết và không kiểm soát được hướng lái gây mất lái. Khi các xe ô tô không có ABS đi ở các điều kiện mặt đường xấu, mật độ giao thông nhiều như hiện nay, hiện tượng mất lái sẽ gây ra các tai nạn giao thông. Hệ thống phanh ABS làm việc và có cấu tạo gồm nhiều bộ phận liên quan với nhau.

Trong thời gian sử dụng, hệ thống khó tránh khỏi xảy ra các hiện tượng hư hỏng. Vì vậy việc bảo dưỡng, sửa chữa định kỳ hệ thống là điều rất cần thiết. Việc bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống sẽ giảm được nguy cơ tiềm ẩn, vì hệ thống phanh ABS không hoạt động sẽ có nhiều bất lợi đối với người lái xe và các phương tiện tham gia giao thông khác. Bên cạnh việc nghiên cứu các biện pháp về an toàn và ổn định ô tô thì việc tìm hiểu các phương pháp sửa chữa, bảo dưỡng liên quan đến hệ thống ABS là điều rất quan trọng.

Việc nghiên cứu bảo dưỡng sửa chữa định kỳ phanh ABS, sẽ giúp biết rõ được tầm quan trọng hệ thống phanh ABS, hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lí làm việc của hệ thống phanh ABS. Từ đó, tìm hiểu phương pháp sửa chữa, bảo dưỡng và chẩn đoán mã lỗi hệ thống phanh ABS. Từ những lý do trên, được sự phân công hướng dẫn của Thầy Dương Nguyễn Hắc Lân, nhóm chúng em có thực hiện đề tài “Nghiên cứu bảo dưỡng sửa chữa hệ thống chống bó cứng phanh ABS”. Mục tiêu nghiên cứu - Thông qua cấu tạo, nguyên lí làm việc của các bộ phận chính liên quan đến hệ thống phanh ABS hiểu được các nội dung quan trọng về mô hình phanh ABS.

- Qua kiến thức học được, ứng dụng thực hành tìm hiểu, phân tích phương pháp bảo dưỡng sửa chữa, khắc phục hư hỏng cụm chi tiết chính liên quan đến phanh ABS. Phạm vi nghiên cứu - Chủ yếu tìm hiểu lý thuyết cấu tạo và nguyên lí hoạt động các cụm chi tiết của mô hình. - Vận dụng phân tích hư hỏng, đưa ra các công việc cần sửa chữa các cụm chi tiết hư hỏng của mô hình. - Chỉ nghiên cứu hệ thống phanh ABS có liên quan đến mô hình thực tập ở xưởng như hệ thống phanh ABS là hệ thống 3 kênh, van điện từ 3 vị trí có bốn van điều khiển độc lập bốn bánh xe.

Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lí hoạt động của các cụm chi tiết chính mô hình. - Khảo sát các tình trạng hay xảy ra hư hỏng, đưa ra phương án sửa chữa mô hình phù hợp. - Đưa ra các phương pháp chẩn đoán mã lỗi hệ thống phù hợp để tìm ra lỗi hư hỏng của cụm chi tiết. Từ đó có các phương pháp sửa chữa bảo dưỡng nhanh chóng và phù hợp.

Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu, phân tích hệ thống phanh ABS thực tế có sẵn ở xưởng thực tập - Tham khảo có chọn lọc từ tài liệu tham khảo của khoa. - Tham khảo các tài liệu ở trang tài liệu ô tô của nước ngoài và ở trong nước. - Từ sự hướng dẫn và định hướng của giảng viên hướng dẫn - Tìm hiểu cách sử dụng đồ nghề sửa chữa chính xác từng cụm chi tiết. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS 2.

Giới thiệu hệ thống phanh ABS 2. Giai đoạn hình thành Hệ thống phanh ABS phát triển theo từng giai đoạn: - Vào những năm 1929, hệ thống phanh ABS được đưa vào sử dụng đầu tiên không phải là ngành công nghiệp về ô tô mà là hình thành từ ngành công nghiệp về máy bay. Hệ thống phanh ABS thật sự áp dụng vào ngành công nghiệp về ô tô những năm 1969 nhưng hệ thống vẫn chưa được biết nhiều và không đưa vào sử dụng phổ biến trên ô tô. - Vào những năm 1970, một hãng chế tạo ô tô đã biết đến hệ thống ABS và đưa vào sử dụng trên ô tô nhưng không được phát triển do tính hiệu quả và chi phí chế tạo là quá lớn để chế tạo một lượng lớn ô tô.

- Từ những năm 1971, hệ thống phanh ABS được hãng sản xuất xe Toyota đưa vào sử dụng và hệ thống phanh ABS này thuộc hệ thống một kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau trái và bánh sau phải. - Năm 1978, hệ thống phanh ABS loại 4 kênh điều khiển bốn bánh hoàn toàn bằng điện tử được Bosch và Mercedes Benz đưa vào sử dụng trên xe tải và Mercedes Benz S – Class. - Năm 1988, BMW trở thành nhà sản xuất xe máy lần đầu tiên trên thế giới, giới thiệu hệ thống phanh thủy lực ABS điều khiển bằng điện tử và đưa vào sử dụng trên xe BMW K100. - Năm 1992, Honda giới thiệu hệ thống ABS đầu tiên trên ST 1100 Pan European.

Sự trượt lết của bánh xe Hình 2. Đồ thị biểu diễn hệ số trượt trên các mặt đường Đối với hệ thống ABS, sẽ quan tâm đến một yếu tố quan trọng là hệ số trượt và hệ số này sẽ cho chúng ta biết được mức độ trượt giữa bánh xe với mặt đường. Với hệ số này, thông thường khi mà chúng ta đạp phanh thì bánh xe sẽ được phanh hiệu quả, hay gọi là lực phanh đạt được giá trị lớn nhất là khi hệ số trượt nằm trong khoảng từ 10 – 30 %. Đồ thị trên thể hiện ở các mặt đường khác nhau như đường bê tông khô, đường nhựa ướt, đường nước đóng băng.

Hầu hết ở các tình trạng mặt đường khác nhau, người ta thấy đồ thị thay đổi với giá trị lực phanh là khác nhau. Nhưng hệ số trượt nằm trong khoảng từ giá trị 10 – 30 %, cho ta thấy được dù bánh xe trượt trên mặt đường nào thì lực phanh đạt giá trị là lớn nhất. 4 Ở các tình trạng mặt đường khác nhau, người ta thấy được lực phanh sẽ đạt hiệu quả khi hệ số trượt nằm từ 10 – 30%. Vậy thì, người ta sẽ thiết kế hộp ECU của hệ thống phanh ABS luôn điều khiển lực phanh sao cho hệ số trượt đạt được giá trị chỉ dao động trong khoảng 10 – 30 % để giúp cho lực phanh đạt được giá trị lớn nhất.

Có nghĩa là khi chúng ta phanh, thì hiệu quả phanh sẽ là cao nhất. Xe sẽ dừng lại trong thời gian là ngắn nhất. Hệ số trượt là tỷ số giữa hiệu tốc độ bánh xe và tốc độ xe chia cho tốc độ xe. Vậy thì rõ ràng, hệ số trượt bằng một là khi giá trị tốc độ bánh xe bằng 0.

Khi tốc độ bánh xe bằng 0, có nghĩa bánh xe dừng hẳn, bó cứng bánh xe lại thì hệ số trượt bằng 1, có nghĩa là xảy ra hiện tượng trượt lết hoàn toàn, với lại do quán tính, nên xe lại lao về phía trước không có chuyển động lăn giữa bánh xe với mặt đường, sự trượt lết xảy ra 100 %. 𝐓ố𝐜 𝐝ộ 𝐱𝐞 − 𝐓ố𝐜 độ 𝐛á𝐧𝐡 𝐱𝐞 𝐓ỷ 𝐬ố 𝐭𝐫ượ𝐭 = 𝐱 𝟏𝟎𝟎% 𝐓ố𝐜 độ 𝐱𝐞 Vậy thì lực phanh chỉ hiệu quả là khi giữa hai giá trị tốc độ xe và tốc độ bánh xe không có sự chênh lệch nhiều, có nghĩa là tốc độ bánh xe với tốc độ xe có giá trị gần bằng nhau. Gần bằng nhau sẽ xảy ra một giá trị nhỏ, có nghĩa là hệ số trượt chỉ nhỏ có giá trị nằm trong khoảng từ 10 – 30%, thì lực phanh mới thực sự đạt được hiệu quả. Khái niệm hệ thống phanh ABS Hệ thống phanh ABS là hệ thống phanh an toàn ngăn không cho bất kì bánh xe nào của ô tô bị hãm cứng lại và ngăn không cho bánh xe trượt dài trên mặt đường khi người lái phanh gấp.

Hệ thống phanh kiểm soát được độ trượt các bánh xe lăn trên mặt đường và từ đó tăng khả năng kiểm soát tình trạng mất lái khi ô tô đi trên các mặt đường trơn trượt, khi phanh khẩn cấp, khi xe ô tô quay vòng. Từ những hạn chế của hệ thống phanh không có ABS, để một hệ thống phanh ABS kiểm soát được hướng lái, làm giảm độ trượt dài bánh xe với mặt đường, ngăn các bánh xe không dừng lại hẳn thì hệ thống ABS được thiết kế có bộ điều khiển điện tử ECU ABS, đây là bộ phận tiếp nhận những tín hiệu đầu vào, cụ thể là tiếp nhận tín hiệu tốc độ quay của bánh xe từ đó ECU ABS so sánh, tính toán điều khiển áp suất dầu phanh đến các xi lanh bánh xe ngăn không để cho các bánh xe bị hãm cứng và trượt lết nữa. Mục đích của hệ thống phanh ABS Phanh là quá trình làm chậm chuyển động quay của các bánh xe nhưng thực chất chính là ma sát giữa lốp và mặt đường đã làm bánh xe dừng lại khi không có ABS. Do vậy, khi lực phanh tại các bánh xe lớn hơn lực bám giữa các bánh xe với mặt đường thì hiện tượng bó cứng phanh xuất hiện.

Kết quả là, bánh xe sẽ bắt đầu trượt lết. Trượt lết sẽ gây ra hiện tượng mất lái mặc dù có thể đánh lái qua trái và qua phải, nhưng do không có sự lăn của bánh xe, kèm theo đó là do quán tính xe luôn lao về phía trước thì xe vẫn bị trượt lết dài trên mặt đường mặc dù phanh với lực tối đa. Đây chính là hạn chế của phanh không có ABS. Trường hợp các bánh trước bị bó cứng, hệ thống lái sẽ mất khả năng điều khiển hướng, lúc này xe sẽ bị trượt lết theo chiều quán tính của cả xe.

Trường hợp hai bánh sau bị hãm cứng, sự khác nhau về hệ số bám giữa các bánh xe với mặt đường sẽ làm đuôi xe bị loạn rất nguy hiểm, bên cạnh đó hiện tượng bó cứng bánh xe còn làm giảm hiệu quả phanh khiến lốp xe mòn không đều và tăng nguy cơ phát sinh tai nạn khi phanh.