Đề tài Khảo sát hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe anti-Lock braking system (abs) trên xe lexus-gs 350

Mục đích ý nghĩa của đề tài.

Sản xuất ô tô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và 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 ô tô tư nhân cũng đang phát triển cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao.

Do mật độ ôtô trên đường ngày càng lớn và tốc độ chuyển động ngày càng cao cho nên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết luôn phải quan tâm.

Theo thống kê của các nước thì trong tai nạn giao thông đường bộ 60 ÷ 70 % do con người gây ra 10 ÷ 15 % do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật và 20 ÷ 30% là do đường sá quá xấu. Trong nguyên nhân do con người gây ra thì theo thống kê cho thấy 10% số vụ tai nạn xảy ra trong trường hợp cần dừng khẩn cấp, tài xế đạp phanh đột ngột làm xe bị rê bánh và trượt đi, dẫn đến mất lái. Hệ thống chống hãm cứng bánh xe Antilock Braking System (ABS) giúp khắc phục tình trạng này không phụ thuộc vào kỹ thuật phanh của người lái. ABS được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong khoảng 15 năm trở lại đây và hiện nay giữ vị trí quan trọng trong danh mục thiết bị tiêu chuẩn của xe hơi. Nó là hệ thống an toàn chủ động của ôtô, góp phần giảm thiểu tai nạn nguy hiểm có thể xảy ra khi vận hành vì nó điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu. Tìm hiểu hệ thống phanh ABS cho phép người sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa, tư vấn và kiểm định làm việc một cách tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống này. Đó là lí do em chọn đề tài “KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM (ABS) XE LEXUS-GS 350”.

Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt động của các chi tiết trong hệ thống phanh ABS, tính toán hệ thống phanh ABS, ngoài ra em còn tìm hiểu về các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục các hư hỏng.

Em hy vọng đề tài này như là một tài liệu chung nhất để giúp người sử dụng tự tìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, cũng như cách khắc phục các hỏng hóc nhằm sử dụng và bảo dưởng hệ thống phanh ABS một cách tốt nhất để đảm bảo an toàn cho người và tài sản.

 

 

2. Giới thiệu chung về hệ thống phanh ABS.

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.

ABS thực ra là công nghệ điện tử thay thế cho phương pháp phanh hiệu quả nhất (đặc biệt trên mặt đường trơn trượt) là đạp - nhả pê-đan liên tục, cảm nhận dấu hiệu rê bánh để xử lý. Do việc thực hiện kỹ thuật này không đơn giản mà các chuyên gia ôtô ở hãng Bosch, Đức, đã nghiên cứu, chế tạo cơ cấu ABS bao gồm các cảm biến lắp trên bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động); bộ xử lý điện tử CPU và thiết bị điều áp (đảm nhiệm thay đổi áp suất trong piston phanh).

Trong trường hợp phanh gấp, nếu CPU nhận thấy một hay nhiều bánh có tốc độ quay chậm hơn mức quy định nào đó so với các bánh còn lại, thông qua bơm và van thủy lực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (quá trình nhả), giúp bánh xe không bị hãm cứng (hay còn gọi là "bó").

 

doc68 trang | Chia sẻ: lethao | Lượt xem: 4182 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Khảo sát hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe anti-Lock braking system (abs) trên xe lexus-gs 350, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
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 LEXUS-GS 350”. 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 TS. Nguyễn Hoàng Việt, các thầy cô giáo trong bộ môn cùng các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này. Đà nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2008. Sinh viên thực hiện: PHÙNG VIẾT KHƯƠNG 1. Mục đích ý nghĩa của đề tài. Sản xuất ô tô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và 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 ô tô tư nhân cũng đang phát triển cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao. Do mật độ ôtô trên đường ngày càng lớn và tốc độ chuyển động ngày càng cao cho nên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết luôn phải quan tâm. Theo thống kê của các nước thì trong tai nạn giao thông đường bộ 60 ÷ 70 % do con người gây ra 10 ÷ 15 % do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật và 20 ÷ 30% là do đường sá quá xấu. Trong nguyên nhân do con người gây ra thì theo thống kê cho thấy 10% số vụ tai nạn xảy ra trong trường hợp cần dừng khẩn cấp, tài xế đạp phanh đột ngột làm xe bị rê bánh và trượt đi, dẫn đến mất lái. Hệ thống chống hãm cứng bánh xe Antilock Braking System (ABS) giúp khắc phục tình trạng này không phụ thuộc vào kỹ thuật phanh của người lái. ABS được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong khoảng 15 năm trở lại đây và hiện nay giữ vị trí quan trọng trong danh mục thiết bị tiêu chuẩn của xe hơi. Nó là hệ thống an toàn chủ động của ôtô, góp phần giảm thiểu tai nạn nguy hiểm có thể xảy ra khi vận hành vì nó điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu. Tìm hiểu hệ thống phanh ABS cho phép người sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa, tư vấn và kiểm định làm việc một cách tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống này. Đó là lí do em chọn đề tài “KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM (ABS) XE LEXUS-GS 350”. Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt động của các chi tiết trong hệ thống phanh ABS, tính toán hệ thống phanh ABS, ngoài ra em còn tìm hiểu về các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục các hư hỏng. Em hy vọng đề tài này như là một tài liệu chung nhất để giúp người sử dụng tự tìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, cũng như cách khắc phục các hỏng hóc nhằm sử dụng và bảo dưởng hệ thống phanh ABS một cách tốt nhất để đảm bảo an toàn cho người và tài sản. 2. Giới thiệu chung về hệ thống phanh ABS. 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. ABS thực ra là công nghệ điện tử thay thế cho phương pháp phanh hiệu quả nhất (đặc biệt trên mặt đường trơn trượt) là đạp - nhả pê-đan liên tục, cảm nhận dấu hiệu rê bánh để xử lý. Do việc thực hiện kỹ thuật này không đơn giản mà các chuyên gia ôtô ở hãng Bosch, Đức, đã nghiên cứu, chế tạo cơ cấu ABS bao gồm các cảm biến lắp trên bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động); bộ xử lý điện tử CPU và thiết bị điều áp (đảm nhiệm thay đổi áp suất trong piston phanh). Trong trường hợp phanh gấp, nếu CPU nhận thấy một hay nhiều bánh có tốc độ quay chậm hơn mức quy định nào đó so với các bánh còn lại, thông qua bơm và van thủy lực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (quá trình nhả), giúp bánh xe không bị hãm cứng (hay còn gọi là "bó").  Tương tự, nếu một trong các bánh quay quá nhanh, máy tính cũng tự động tác động lực trở lại, đảm bảo quá trình hãm. Để thực hiện được điều này, hệ thống sẽ thực hiện động tác ép - nhả má phanh trên phanh đĩa khoảng 15 lần mỗi giây, thay vì tác động một lần cực mạnh khiến bánh có thể bị "chết" như trên các xe không có ABS. 2.1. Mối quan hệ giữa lực phanh và độ trượt. Lực phanh tạo ra ở cơ cấu phanh, nhưng mặt đường là nơi tiếp nhận lực phanh đó. Vì vậy lực phanh của ôtô bị giới hạn bởi khả năng bám của bánh xe với mặt đường, mà đặc trưng là hệ số bám φ, theo mối quan hệ sau: Fp ≤ Z.φ Trong đó: Fp: Lực phanh. Z: Tải trọng tác dụng lên bánh xe. φ: Hệ số bám. Từ đây ta thấy khi phanh gấp (Fp lớn) hay khi phanh trên các loại đường có hệ số bám φ thấp như đường băng, tuyết thì phần Fp dư mà mặt đường không có khả năng tiếp nhận sẽ làm bánh xe sớm bị bó cứng và trượt lếch trên đường. Mức độ thể hiện qua hệ số trượt tương đối λ:  Trong đó: Va - Tốc độ chuyển động tịnh tiến của ôtô.  - Tốc độ góc của bánh xe. rb - Bán kính lăn của bánh xe. Trên hình 2.1 trình bày đồ thị chỉ sự thay đổi của hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy của bánh xe với mặt đường theo độ trượt tương đối λ giữa bánh xe với mặt đường.  Hình 2-1 Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương đối λ của bánh xe. Từ đồ thị 2.1 ta thấy rằng hệ số bám dọc có giá trị cực đại φmax ở một độ trượt tương đối λ0. Thực nghiệm chứng minh λ0 thường nằm trong giới hạn (10 ÷ 30)%. Ở giá trị λ0 này không những hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang cũng có giá trị khá cao. Khi λ = 100% là trạng thái bánh xe bị bó cứng và lốp xe bị lếch hoàn toàn trên đường. Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là λ0 thì sẽ đạt lực phanh cực đại, nghĩa là hiệu quả phanh cao nhất, và đảm bảo ổn định tốt nhất khi phanh. 2.2. 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 (để đảm bảo điều kiện ổn định). Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an toàn nhất vì: - Khi phanh ngặt, các bánh xe vẫn có thể bị hãm cứng và trượt dọc. Các bánh xe trượt lết trên đường sẽ gây mòn lốp và giảm hệ số bám. - Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, còn mất khả năng tiếp tục nhận lực ngang và không thể thực hiên quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong hoặc đổi hướng để tránh chướng ngại vật (hình 2.2), đặc biệt là trên các mặt đường có hệ số bám thấp. Do đó dễ gây ra những tai nạn khi phanh.  Hình 2-2 Quá trình phanh có và không có ABS trên đoạn đường cong. Vì vậy mục tiêu của hệ thống phanh ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị λ0, khi đó hiệu quả phanh cao nhất (lực phanh đạt giá trị cực đại do giá trị φmax) đồng thời tính ổn định và tính dẫn hướng của xe là tốt nhất (φy đạt giá trị cao), thỏa mãn các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh là rút ngắn quảng đường phanh, cải thiện tính ổn định và khả năng điều khiển lái của xe trong khi phanh. Quảng đường phanh: Trong tính toán động lực học quá trình phanh, quảng đường phanh x được xác định theo phương trình sau: x =  Trong đó: X: là quảng đường phanh. M: là khối lượng của xe. V0: là vận tốc ban đầu khi bắt đầu phanh. Vf: là vận tốc cuối cùng. Ta thấy quãng đường phanh đến khi xe dừng hẳn (Vf = 0) phụ thuộc vào vận tốc ban đầu (V0), khối lượng M của xe và lực phanh Fp. Khi lực phanh đạt cực đại thì quảng đường phanh là ngắn nhất (xem các nhân tố khác giữ nguyên giá trị). Theo hình 2.1, nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ỏ vùng lân cận λ0 thì sẽ đạt được lực phanh cực đại, khi đó quảng đường phanh là ngắn nhất. Tính ổn định chuyển động và tính ổn định hướng: Duy trì khả năng bám ngang trong vùng có giá trị đủ lớn nhờ vậy làm tăng tính ổn định chuyển động và ổn định quay vòng khi phanh “xét theo quan điểm về độ trượt”. Tuy nhiên do sự khác biệt thường xuyên của tải trọng và hệ số bám trên các bánh xe và các bánh xe được điều khiển một cách độc lập với cùng một ngưỡng gia tốc nên lực phanh trên các bánh xe sẽ khác nhau. Sự khác biệt lực phanh trên các bánh xe trái phải sẽ tạo ra mô men quay vòng cưỡng bức quanh trục thẳng đứng (trục thẳng đứng đi qua trọng tâm xe nếu tổng lực phanh của các bánh xe bên trái khác tổng lực phanh của các bánh xe bên phải). Mô men quay vòng cưỡng bức sẽ làm lệch hướng chuyển động của xe khi phanh, làm giảm ổn định chuyển động. Đối với xe du lịch mô men quán tính của khối lượng nhỏ, vận tốc đâm xe lớn có thể gây nguy hiểm khi phanh. Ngoài ra trạng thái trượt của các bánh xe ở các cầu khác nhau cũng làm thay đổi đặc tính quay vòng của xe khi phanh, nếu độ trượt của bánh xe cầu trước lớn hơn cầu sau dẫn đến góc lệch hướng trước lớn hơn góc lệch hướng sau thì xe có xu hướng quay vòng thiếu, nếu độ trượt của bánh xe sau lớn hơn bánh xe trước thì xe có xu hướng quay vòng thừa. Trên hình 2.3 là đồ thi biểu diễn hệ số trượt trên các loại đường:  Hình 2-3 Sơ đồ biểu diễn hệ số trượt trên các loại đường. Tỉ số trượt: Tỉ số khác biệt giữa tốc độ xe và tốc độ bánh xe. Tỉ số trượt = (tốc độ xe – tốc độ bánh xe).100%/tốc độ xe Tỉ số trượt 0% là trạng thái bánh xe quay tự do không có lực cản. Tỉ số trượt 100% là trạng thái trong đó bánh xe bị bó cứng hoàn toàn và trượt trên mặt đường. Mối quan hệ giữa lực phanh và tỉ số trượt được biểu diễn bởi đồ thị. Bằng đồ thị ta có thể dễ dàng hiểu được mối liên hệ giữa lực phanh và hệ số trượt. Lực phanh không nhất thiết cân đối với tỷ số trượt. Vì vậy để đảm bảo lực phanh lớn nhất thì tỷ số trượt nằm trong vùng dung sai trượt ABS. Từ những kết quả phân tích lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng đối với ABS thì hiệu quả phanh và ổn định phanh phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn sơ đồ phân phối các mạch điều khiển và mức độ độc lập hay phụ thuộc của việc điều khiển lực phanh tại các bánh xe. Sự thỏa mãn đồng thời hai chỉ tiêu hiệu quả phanh và ổn định khi phanh là khá phức tạp và là vấn đề đã và đang nghiên cứu của các nhà chuyên môn. Các hệ thống hãm cứng bánh xe khi phanh có thể sử dụng nguyên lý điều chỉnh sau đây: Theo gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh. Theo giá trị độ trượt cho trước. Theo giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của nó. Ở các loại đường nhựa khô, hệ số bám dọc vẫn tương đối cao. Tuy nhiên hệ số bám ngang φy nhỏ, do đó không đảm bảo được lực bám ngang, làm cho xe mất tính ổn định hướng khi phanh. Vì vậy trang bị ABS trên xe sẽ vẫn rất cần thiết để đảm bảo hiệu quả phanh tốt nhất. Qua thực nghiệm người ta thấy rằng khi có trang bị hệ thống ABS: ● Đường nhựa khô: hiệu quả phanh đạt khoảng 115% (tăng 15% so với không có ABS). ● Đường đóng băng: hiệu quả phanh đạt khoảng 150% (tăng 50% so với không có ABS). Tóm lại khi có trang bị hệ thống ABS: - Lợi về hiệu quả phanh (lực phanh lớn hơn do hệ số bám luôn ở phạm vi giá trị φmax). - Lợi về tính ổn định ngang do φy còn đủ lớn giúp cho xe ổn định ngang. 2.3. Nguyên lý 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 điển hình của một ABS có dạng như trên hình 2.4, gồm:  Hình 2-4 Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe. Cảm biến tốc độ; 2- Bộ phận điều khiển; 3- Cơ cấu thực hiện; 4- Nguồn năng lượng; 5- Xilanh chính hoặc tổng van khí nén; 6- Xilanh bánh xe hoặc bầu phanh. - 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 dần của bánh xe hoặc giá trị độ trượt) và truyền tín hiệu đến bộ phận điều khiển 2. Bộ phận 2 sẽ xử lý tín hiệu và truyền đến cơ cấu thực hiện 3 để tiến hành giảm hoặc tăng áp suất trong dẫn động phanh. - Chất lỏng được truyền từ xi lanh chính (hay tổng van khí nén) 5 qua 3 đến các xi lanh bánh xe (hay bầu phanh) 6 để ép các guốc phanh và thực hiện quá trình phanh. Để hiểu được nguyên lý làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe, ta khảo sát quá trình phanh xe như trên hình 2.5.  Hình 2-5 Các lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh. Nếu bỏ qua mômen cản lăn rất nhỏ và để đơn giản coi Zbx = const, thì phương trình cân bằng mô men tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi phanh, có dạng:  Ở đây: Mp - Mô men phanh tạo nên bởi cơ cấu phanh. Mφ - Mô men bám của bánh xe với đường. Jb - Mô men quán tính của bánh xe.  - Tốc độ góc của bánh xe. Từ đó ta có gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh:  Sự thay đổi Mp, Mφ, và εb theo độ trượt được thể hiện trên hình 2.6:  Hình 2-6 Sự thay đổi các thông số khi phanh có ABS. - Đoạn O - 1 – 2 biểu diễn quá trình tăng Mp khi đạp phanh. Hiệu (Mp - Mφ) tỷ lệ với gia tốc chậm dần εb của bánh xe. Hiệu trên tăng nhiều khi đường Mφ đi qua điểm cực đại. Do đó sau thời điểm này, gia tốc εb bắt đầu tăng nhanh. Sự tăng đột ngột của gia tốc εb chứng tỏ bánh xe sắp bị hãm cứng và được sử dụng làm tín hiệu vào thứ nhất để điều khiển làm giảm áp suất trong dòng dẫn động. Do có độ chậm tác dụng nhất định nào đó (phụ thuộc vào tính chất hệ thống), sự giảm áp suất thực tế bắt đầu từ điểm 2. - Do Mp giảm, εb giảm theo và bằng không ở điểm 3 (khi Mp - Mφ). Vào thời điểm tương ứng với điểm 4 – mô men phanh có giá trị cực tiểu không đổi. - Trên đoạn từ điểm 3 đến điểm 6, mô men phanh nhỏ hơn mô men bám, nên xảy ra sự tăng tốc bánh xe. Sự tăng gia tốc góc bánh xe được sử dụng làm tín hiệu vào thứ hai để điều khiển tăng áp suất trong hệ thống phanh (điểm 5). - Khi tốc độ góc bánh xe tăng lên, độ trượt giảm và bởi vậy φ và Mφ cũng tăng lên. - Tiếp theo, chu trình lặp lại. Như vậy, trong quá trình điều khiển, bánh xe lúc thì tăng tốc lúc thì giảm tốc và buộc Mφ phải thay đổi theo chu trình kín 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 1, giữ cho độ trượt của bánh xe dao động trong giới hạn λ1 ÷ λ2 (hình 2.5), đảm bảo cho hệ số bám có giá trị gần với cực đại nhất. Trên hình 2.7 là đồ thị biểu diễn quá trình thay đổi áp suất trong dẫn động và gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh có ABS theo thời gian.  Hình 2-7 Sự thay đổi áp suất trong dẫn động (a) và gia tốc chậm dần của bánh xe (b) khi phanh có ABS. Hình 2.7a cho thấy, quá trình phanh với ABS nói chung có 3 giai đoạn (3pha): tăng áp suất(1-->2), giảm áp suất (2-->4) và duy trì (giữ) áp suất (4-->5). ABS làm việc với 3 giai đoạn như vậy gọi là ABS 3 pha. Một số ABS có thể không có pha duy trì áp suất- gọi là ABS 2 pha. Với các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay, hệ số trượt thay đổi trong khoảng λ1 ÷ λ2 = (15 ÷ 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 2.1 nhận được khi thử nghiệm xe du lịch trong hai trường hợp có và không có ABS và đồ thị quá trình phanh trên hình 2.8; 2.9. Bảng 2-1 Kết quả thí nghiệm khi 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)  Mức tăng hiệu quả phanh (%)     Có ABS  Không ABS    Đường bêtông khô Đường bêtông ướt  13,88 13,88  10,6 18,7  13,1 23,7  19,1 21,1   Đường bêtông khô Đường bêtông ướt  27,77 27,77  41,1 62,5  50,0 100,0  17,8 37,5    Hình 2-8 Quá trình phanh điển hình trên mặt đường trơn không có ABS.  Hình 2-9 Quá trình phanh điển hình của ôtô có trang bị ABS. 2.4. Phân loại hệ thống 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 chỉnh 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 bằng cơ khí và điều khiển điện tử. Hình 2.10 dưới đây là sơ đồ phân loại hệ thống ABS đã được các hãng trên thế giới chế tạo:  Hình 2-10 Sơ đồ phân loại hệ thống ABS. - Theo thành phần kết cấu, các ABS điều khiển điện tử chia ra: • Loại dùng kết hợp với xi lanh chính của hệ thống phanh cổ điển (còn gọi là loại không tích hợp). • Loại bán tích hợp. • Loại tích hơp. - Theo phương pháp điều chỉnh (giảm) áp suất, chia ra: • Dùng bình tích năng và bơm hồi dầu. • Dùng van xả dầu về bình chứa. • Dùng piston đối áp.  Hình 2-11 Các phương pháp điều chỉnh áp suất phanh. Dùng bơm hồi dầu; b- Xả dầu về đường hồi; c-Dùng piston đối áp 1- Bơm dầu; 2- Bình tích năng; 3- Xi lanh chính; 4- Van nạp; 5- Van xả; 6- Cơ cấu phanh; 7- Đường hồi dầu; 8- Van điện từ chính. - Ngoài ra các ABS còn có thể phân loại theo số lượng cảm biến và số dòng dẫn động điều khiển riêng rẽ. 2.5. Một số sơ đồ ABS điển hình. Sau đây sẽ giới thiệu một số sơ đồ ABS phổ biến dùng với dẫn động thủy lực, điều khiển bằng điện tử. ABS 1 kênh – RWAL (Rear Wheel Antilock) hay RABS (Rear Antilock Braking System) là những hệ thống chống hãm cứng hai bánh sau, điều khiển áp suất dòng dẫn động đi đến đồng thời cả hai phanh bánh sau, nó chỉ là những hệ thống đơn giản được thiết kế cho các loại xe thể thao, xe tải nặng, vì các loại xe này rất dễ bị hãm cứng bánh sau khi phanh trong trường hợp non hoặc không tải. Sơ đồ hình 2.12 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 (tài liệu tham khảo [6]). Sơ đồ này hai bánh sau được điều khiển chung theo modul 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.  Hình 2-12 Sơ đồ ABS 1 kênh 1 cảm biến. 1- Xy lanh chính; 2- Cơ cấu cung cấp năng lượng; 3- Khối thủy lực; 4- Bơm cao áp; 5- Rơle điện; 6- Cảm biến tốc độ; 7- Xy lanh bánh xe. Sơ đồ hình 2.13 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 (tài liệu tham khảo [4]).   Hình 2-13 Sơ đồ ABS 3 kênh 3 cảm biến. Trên hình 2.14 là sơ đồ ABS 3 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van điều khiển (tài liệu tham khảo [4]). 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 và nhiều xe bánh trước chủ động sử dụng ABS 3 kênh.  Hình 2-14 Sơ đồ ABS 3 kênh 4 cảm biến. 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. Trên hình 2.15 là sơ đồ ABS 4 kênh có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van điều khiển độc lập (sử dụng phổ biến cho xe động cơ đặt trước bánh trước chủ động). Với phương án này các bánh xe đều được tự động điều 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 mô men quay vòng cưỡng bức lớn tính ổn định giảm.   Hình 2-15 Sơ đồ ABS 4 kênh 4 cảm biến. 3. Giới thiệu chung về xe Lexus-GS 350. 3.1. Sơ đồ tổng thể của xe. Trên hình 3.1 là sơ đồ tổng thể xe Lexus-GS 350. Các thông số kỹ thuật chủ yếu được cho trên bảng 3.1 (tài liệu tham khảo [5]).  Hình 3-1 Sơ đồ tổng thể xe Lexus-GS. Bảng 3-1 Các thông số kỹ thuật chủ yếu của xe Lexus-GS. TT  Thông số  Ký hiệu  Đơn vị  Giá trị   01  Kích thước bao xe:  LxWxH  mm  4826x1821x1425   02  Chiều dài cơ sở  L0  mm  2850   03  Vết lốp : Trước /sau  S1/S2  mm  1534/1539   04  Công thức bánh xe   **  4x2   05  Số người chỡ   Người  05   06  Trọng lượng không tải  Ga  Kg  1220   07  Khoảng sáng gầm xe   mm  130   08  Kiểu động cơ Công suất cực đại/ số vòng quay   Kiểu Hp/rpm  V6-3.5L 303/6200   09  Cỡ lốp   inch  225/50R17   10  Hệ thống lái    Cơ khí có trợ lực   11  Hệ thống phanh chính    Thủy lực trợ lực chân không Trước và sau đều phanh đĩa (Có dùng ABS)   3.2. Động cơ. Động cơ ôtô Lexus có những đặc điểm kết cấu và những thông số kỹ thuật sau: Lexus sử dụng động cơ V6 – 3.5L, tỷ số nén ε =11.5, chạy bằng nhiên liệu gas, điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử, cho công suất cực đại 303 mã lực tại tốc độ 6200 vòng/phút, mô-men xoắn cực đại 274(lb/ft) tại 3600 vòng/phút. Mức tiêu thụ nhiên liệu trung bình từ 21lít/100km đường trường đến 29lít/100km đường phố. 3.3. Hệ thống truyền lực. 3.3.1. Hộp số. Hộp số sử dụng trên xe là hộp số tự động 6 số. Tỷ số truyền động bánh răng cuối cùng là 3.73. Động cơ đặt trước- cầu trước chủ động, do vậy chúng được thiết kế gọn nhẹ, bộ vi sai lắp ở bên trong nên còn được gọi là “Hộp số có vi sai”. Hộp số tự động giúp việc chuyển số lên xuống một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ và tốc độ xe. Uu điểm so với hộp số thường: Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên chuyển số. Chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe. Tránh cho động cơ khỏi bị quá tải, do nó nối chúng bằng thuỷ lực (qua biến mô) tốt hơn so với nối chúng bằng cơ khí. Hộp số tự động gồm các bộ phận chính sau: Bộ biến mô. Bộ bánh răng hành tinh. Bộ điều khiển thuỷ lực. Bộ truyền động bánh răng cuối cùng. Các thanh điều khiển.  Hình 3-2 Cấu tạo hộp số tự động. 1- Bộ truyền hành tinh; 2- Bộ truyền động cuối cùng; 3- Bộ biến mô. 3.3.2. Các đăng. Các đăng được nối giữa hộp số và cầu chủ động sau. Trên các-đăng có 2 khớp nối chử thập và một khớp nối bằng then hoa. Trong khớp nối chữ thập có lắp các ổ bi kim. Khớp nối then hoa dùng để thay đổi chiều dài trục các đăng khi dầm cầu sau dao động tương đối so với khung xe. 3.4. Hệ thống lái. Hệ thống lái xe Lexus là hệ thống lái cơ khí có trợ lực, cơ cấu lái loại bánh răng và thanh răng. Bán kính kính quay tối đa bên trái và bên phải là: 866 (mm). Vị trí lái khá thoải mái, với điểm mù hẹp cho tầm quan sát tốt. Động cơ êm và khoang lái được cách âm tốt, cho cảm giác lái đằm và chính xác ở tốc độ cao. 3.5. Hệ thống treo. Hệ thống treo trước và treo sau đều là hệ thống treo độc lập, tay đòn kép có ưu điểm là: - Cho phép tăng độ võng tỉnh và động của hệ thống treo, nhờ đó tăng được độ êm dịu chuyển động. - Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng, tăng khả năng bám đường do đó tăng được tính điều khiển và ổn định của xe. 3.6. Hệ thống phanh. Hệ thống phanh xe Lexus 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. Phanh dừng (phanh tay): phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau. Dầu phanh: DOT 3 hoặc DOT 4. Hành trình tự do của bàn đạp: 3-8 [mm]. Điều chỉnh khe hở tự động.  Hình 3.5. Kết cấu phanh đĩa trên ôtô. 1- Má kẹp; 2- Piston; 3- chốt dẫn hướng; 4- Đĩa Phanh; 5- má phanh. 4. Khảo sát hệ thống phanh ABS trên xe Lexus-GS 350. Sau khi nghiên cứu lý thuyết về chuyên đề phanh ABS. Phần này giới thiệu sơ đồ phanh ABS cụ thể của xe Lexus, qua đó phân tích nguyên lý làm việc của nó. 4.1. Sơ đồ hệ thống phanh ABS. Đây là loại ABS dùng với dẫn động thuỷ lực, không tích hợp, bố trí 3 kênh, 4 cảm biến, và 4 van điều khiển. Hai van để điều khiển bánh trước bên phải và bánh trước bên trái một cách độc lập, hai van còn lại điều khiển đồng thời bánh sau bên phải và bên trái. Giảm áp suất bằng van xả và bơm hồi dầu.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docKhảo sát hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe anti-lock braking system (abs) trên xe lexus-gs 350.doc
  • dwg1.so do tong the..dwg
  • dwg2. SO DO BO TRI.dwg
  • dwg3. SO DO NGUYEN LY CHUNG.dwg
  • dwg4.ban ve nguyen ly.dwg
  • dwg5.KET CAC BO PHAN CHINH.dwg
  • dwg6.DO THI DAC TINH PHANH.dwg
  • docmuc luc.doc
  • docNvu.doc
  • pptPhung viet khuong. bao vedasua.ppt