Chẩn đoán bảo dưỡng kĩ thuật hệ thống phanh xe Toyota Vios 1.5G

Mục Lục

Trang

LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………..……..…3

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Vios…………………………………………….........4
1.1.1 Thông số kỹ thuật của xe toyota vios…………………………………...................4
1.1.2. Giới thiệu về các hệ thống trên xe………………………………………………...7
1.2. Sơ lược về hệ thống phanh…………..………………………………………………11
1.2.1.Công dụng………………………………………………………………………...11
1.2.2. Yêu cầu…………………………………………………………………………...11
1.2.3. Phân loại………………………………………………………………………….11
CHƯƠNG II:KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHANH
2.1. Cấu tạo hệ thống phanh trang bị ABS trên xe Toyota Vios……………………..………...13
2.1.1. Chức năng , nhiệm vụ phanh ABS………………………………………………………13
2.1.2. Phân loại phanh ABS…………………………………………………………………….17
2.1.3. Sơ đồ , nguyên lý làm việc của hệ thống phanh trên xe VIOS………………………..20
2.2. Cơ cấu phanh ABS…...………………………………………………………………………28
2.2.1. Cơ cấu phanh trước………………………………………………………………………29
2.2.2. Cơ cấu phanh sau………………………………………………………………………...32
2.3. Xy lanh phanh chính…………………………………………………………………………34
2.4. Các cảm biến…...……………………………………………………………………………..37
2.5. Khối điều khiển điện tử ECU……….………………………………………….....................39
2.6. Trợ lực phanh gấp BA………………...………………….......................................................40
2.7 Khối thủy lưc điện tử………………………………………………………………...………..42
2.8 Bộ phân phối lực phanh điện tử (EBD)……………………………………………...………42
2.9. Trợ lục phanh…………………………….………………………………………...……..…..43

1

CHƯƠNG III: CHUẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHANH
TOYOTA VIOS

3.1. Cơng nghệ chẩn đốn hệ thống phanh xe………………….……………..………..46
3.1.1. Một số tiêu chuẩn cơ bản trong kiểm tra hệ thống phanh……………..……..46
3.1.2. Chuẩn đoán phanh ABS…………………………………………………..…….47
3.1.3 Các hư hỏng, nguyên nhân, cách khắc phục sửa chữa hệ thống phanh trên xe
toyota vios…………………………………………………………………………………48
3.2. Công nghệ bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh Toyota Vios… …………............66
3.2.2. Xây dựng quy trình cơng nghệ bảo dưởng hệ thống phanh ABS………….…66
CHƯƠNG 4 KẾT THÚC VÀ KIẾN NGHỊ
4.1 Đánh giá kết quả đã thực hiện………………………………………………………73
4.2 Kết luận và kiến nghị………………………………………………………………...73
TÀI LIỆU THAM KHẢO

2


LỜI NÓI ĐẦU
Trên nền tảng đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế đó là sự thay
da đổi thịt của q trình cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước và sự hội nhập của
các ngành công nghiệp,kỹ thuật ô tô của nước ta ngày càng phát triển. Một vấn đề
lớn đặt ra đó là sự hội nhập tiếp thu những công nghệ phát triển vào việc lắp ráp,sản
xuất cũng như việc bảo dưỡng trên xe ô tô.
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.
Ở nước ta, số vụ tai nạn giao thơng đang trong tình trạng báo động. Theo thống

kê của các nước thì trong tai nạn giao thơng 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 hư hỏng máy móc, trục trặc về kỹ thuật thì theo
thống kê cho thấy tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn (52 ÷ 75%). 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.
Hệ thống phanh xe VIOS là hệ thống phanh dẫn động thủy lực có sử dụng ABS.
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, chẩn đoán, bảo dưỡng hệ thống phanh, ngồi
ra em cịn tìm hiểu về các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục các hư
hỏng.
Ðối với sinh viên ngành cơ khí giao thơng việc nghiên cứu chẩn đoán, bảo dưỡng
về hệ thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn. 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 chẩn đoán, bảo dưỡng 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 tồn chuyển động và tăng
hiệu quả vận chuyển của ơ tơ.
Ðó là lý do em chọn đề tài “CHẤN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHANH
TRÊN XE TOYOTA VIOS

3


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Vios
Vios được bắt nguồn từ chữ “VIO” trong tiếng Latinh, có nghĩa là “Tiến lên phía
trước”. Âm điệu của từ này không chỉ đơn giản, dễ đọc, dễ nhớ mà cịn ẩn chứa một
hình ảnh trẻ trung, đầy sức sống. Là mẫu xe này thể hiện đầy đủ một chiếc sedan
mới năng động – chiếc xe sẽ mang lại cho người chủ sở hữu nhiều niềm vui và hạnh

phúc trong cuộc sống.
Lần đầu tiên ra mắt Toyota Vios đã nhận được đánh giá cao trên thị trường cũng
như nhận được sự quan tâm và ưa chuộng của nhiều khách hàng ở mọi lứa tuổi.
Toyota Vios đến Việt Nam vào tháng 8 năm 2003 và ln giữ vị trí cao trong phân
khúc xe sedan nhỏ trung cấp với doanh số bán tích lũy trên 7,500 xe.
Toyota Vios được thiết kế với động cơ VVT-i 1.5 lít với hệ thống 16 van DOHC
mang lại sự vận hành tối ưu cho động cơ, cũng như tiết kiệm nhiên liệu, tăng độ bền
và đặc biệt giảm thiểu ô nhiễm nhờ tuân theo tiêu chuẩn Euro 4 về khí thải. Cơng
suất cực đại của chiếc Toyota Vios mới này là 107 mã lực, mô-men xoắn tối đa là
14.4Kg.m mạnh mẽ hơn bao giờ hết.
Chiếc Vios 1.5G, 4 số tự động với điều khiển nâng lên trước và sau được trang bị
để chọn ra vị trí tối ưu nhất và bảo đảm chiếc xe chạy thật êm ái, đặc biệt trong điều
kiện giao thông ở Việt Nam. Đối với khách hàng thích phong cách thể thao hoàn
hảo, Vios 1.5E với hộp số tay 5 cấp sẽ cho phép bạn tăng tốc 1 cách mạnh mẽ.

1.1.1. Thông số kỹ thuật của ô tô Toyota Vios
Loại động cơ: INZ-FE 4 xi lanh thẳng hàng, 1.5lít hệ thống cam kép 16 van DOHC:
-Chức năng duy tùy động cơ ở trạng thái hoạt động khơng cần giữ chìa khóa ở vị
trí start
-ECU động cơ tích hợp chức năng điều khiển hộp số ECT
4


-Hệ thống thông tin đa chiều tốc độ cao ứng dụng cho việc trao đổi thông tin
giữa ECU động cơ và ECU ở các khu vực khác
Dung tích xi lanh
Tỉ số nén
Đường kính xi lanh
Hành trình piston
Momen xoắn cực đại

V = 1497(cm3)
ε = 10,5
D = 75 (mm)
S = 84,7 (mm)
Me = 144 (N.m)

Công suất động cơ

Ne= 107 mã lực

STT

THỐNG SỐ KỸ THUẬT

ĐƠN VỊ

KT/TL

1

Chiều dài toàn thể

mm

4300

2

Chiều dài cơ sở

mm

2550

3

Chiều rộng toàn thể

mm

1700

4

Chiều rộng cơ sở

mm

1480

5

Chiều cao xe

mm

1460

6

Khoảng sáng gầm

mm

150

7

Trọng lượng đầy tải

KG

1520

7

Trọng lượng không tải

KG

1055-1110

8

Sức chở

Người

4 người

9

Kiểu động cơ

1NZ-FE 4 xy lanh

10

Dung tích xy lanh cơng tác

cc

11

Kí hiệu lốp

185/60R15

12

Dung tích bình nhiên liệu

Lít

42

13

Cơng suất cực đại

ML/v

107/6000

14

Momen xoắn cực đại

KG.m/v

14,4/4200

15

Khoảng sáng gầm

mm

150

16

Bán kính quay vịng tối thiểu

m

4,9

5

1497


17

Phanh trước

Đĩa thơng gió

18

Phanh sau

Đĩa
FM/AM,CD
player,MP3,WMA ,6 loa

19

Hệ thống âm thanh

20

Vỏ và mâm xe

185/60R15 Mâm đúc

21

Dung tích khoang chứa hành lý

Lít

22

Tiêu chuẩn khí thải

Euro Step 4

23

Cửa khóa điều chỉnh từ xa

24

Kính cửa sổ điều chỉnh điện

25

Chất liệu ghế

575

Da
Trượt và ngả

26

Ghế trước

Chỉnh độ cao mặt ghế
(Ghế người lái)

27

Ghế sau

Gập 60:40

28

Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS)

29

Hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD)

30

Hổ trợ lực phanh khẩn cấp (BA)

31

Đèn báo phanh trên cao

32

Túi khí (người lái và hành khách phía trước)

33

Hệ thống chống trộm

Sơ đồ tổng thể:

6


VIOS

2550

1480

4300

Hình 1.1 Sơ đồ tổng thể xe TOYOTA VIOS
1.1.2. Giới thiệu về các hệ thống xe Toyota Vios
1.1.2.1.

Hệ thống truyền lực

+ Biến mơ thủy lực

Hình 1-2 Kết cấu biến mơ thủy lực
Cũng giống như những chiếc xe dùng hộp số cơ, những chiếc sử dụng hộp số tự
động cần phải có cách để cho động cơ vẫn quay trong khi những chiếc bánh xe và
bánh răng trong hộp số chuyển động tới vị trí dừng. Những chiếc xe có hộp số cơ
dùng một khớp ly hợp để tách hoàn toàn động cơ ra khỏi hộp số. Những chiếc xe có

hộp số tự động dùng bộ chuyển đổi momen.
Bộ chuyển đổi momen là một loại khớp nối dầu, cho phép động cơ quay có phần
độc lập với hộp số. Nếu động cơ đang ở vòng tua thấp, như khi xe đang ở chế độ
không tải hoặc chuẩn bị dừng xe, lượng momen xoắn đi qua bộ chuyển đổi momen
rất nhỏ, do đó, giữ cho xe đứng yên chỉ cần một áp lực nhẹ trên pê đan phanh.
7


Nếu bạn định dậm lên peđan ga khi chiếc xe đang dừng thì xe sẽ lập tức chuyển
động về phía trước ngay, khi đó nếu muốn xe dừng xe thì chuyển chân từ bàn đạp
ga sang vị trí bàn đạp phanh. Điều này có thể giải thích như sau: khi bạn dậm lên
chân ga, máy tăng tốc và bơm thêm dầu vào bộ chuyển đổi momen, làm cho nhiều
momen xoắn được truyền tới 4 bánh xe hơn.
+ Hộp số
Trên hệ thống truyền lực 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 1-3 Mặt cắt của biến mơ thủy lực hộp số tự động.
Hộp số tự động gồm các bộ phận chính sau:
+ Bộ biến mơ
+ Bộ bánh răng hành tinh
+ Bộ điều khiển thuỷ lực
+ Bộ truyền động bánh răng cuối cùng
+ Các thanh điều khiển
Hệ dẫn động: 1 cầu
Số tốc độ: 4 số
1.1.2.2.

Hệ thống treo

-Hệ thống treo trước: độc lập thanh giằng Mc pherson
+ Giảm chấn trước: Kết cấu mới gọn nhẹ do chỉ nối với thân xe bằng một
điểm
8


+ 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 1.4 Bộ phận dẫn hướng loại một đòn của hệ thống treo độc lập
1-Giảm chấn, 2-Dầm cầu,3-thanh ổn định
-Hệ thống treo sau: phụ thuộc với dầm cầu xoắn chữ H –Eta beam (không có thanh
ổn định)

Hình-1.5 Hệ thống treo phụ thuộc kiểu dầm xoắn chữ H –Eta beam
1-Giảm chấn, 2-Dầm cầu, Phần tử đàn hồi

1.1.2.3.

Hệ thống lái

-Hệ thống lái dung trục vít bánh vít và bộ trợ lực là động cơ điện trên trục lái.
-Tính kinh tế nhiêu liệu cao do động cơ không phải dẫn động bơm trợ lực lái như
trước
-Dễ bảo dưỡng và sửa chữa do có ít cơ cấu cơ học.
9

-EMPS ECU sẽ phát hiện lực xoay của thanh xoắn nhờ cảm biến momen,qua đó sẽ
điều chỉnh dịng điện tới mô tơ điện một chiều.
-Không dùng trợ lực khi động cơ dừng .

Hình 1.6 Sơ đồ cường hố lái
1-Cơ cấu lái, 2- Động cơ điện, 3-Trục lái
1.1.2.4. Hệ thống điều hịa khơng khí
Là loại điều hồ khơng tư động
-Sưởi ấm: Cơng suất

4000 (W)

Lưu lượng khí

280(m3/h)

Cơng suất tiêu hao

200(W)

-Làm mát: Cơng suất

4550 (W)

Lưu lượng khí

460(m3/h)

Cơng suất tiêu hao

230(W)

-Giàn ngưng nhiều luồng,có hai tầng ngưng tụ khí ga có hiệu quả trao đổi nhiệt cao
-Máy nén loại cánh xiên gọn nhẹ và vận hành êm.
-Dùng loại ga:R134a,lượng ga nạp lại: 330 - 390g

10


1.2. Sơ lược hệ thống phanh
1.2.1. Công dụng
Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đên một
tốc độ nào đó theo yêu cầu của người lái .Giữ cho máy kéo dừng ở ngang dốc trong
thời gian lâu dài hoặc cố định xe trong thời gian dừng xe. Đối với ô tô máy kéo hệ
thống phanh rất quan trọng vì nó đảm bảo cho ơ tơ chuyển động an tồn ở tốc độ
cao hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm nhờ vậy mà nâng cao được năng suất
vận chuyển . Tăng được tính động lưc.
1.2.2. Yêu cầu:
Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của xe nó đảm nhiệm chức năng an tồn
chủ động nên nó phải thỏa mãn các yêu cầu sau
- Có hiệu quả phanh cao nhất trong mọi trường hợp mà bánh xe không bị trượt.
- Hoạt động êm dịu , không giật để đảm bảo êm dịu khi phanh.
- Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cường độ hoạt động cho người lái xe .
- Có độ nhạy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm.
- Đảm bảo phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo nguyên tắc sử dụng
hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ.
- Khơng có hiện tượng rung giật, tự xiết,phải thoát nhiệt tốt , có hệ số ma sát cao
và ổn định. Giữ được tỉ lệ giữa lực đạp phanh và lực sinh ra ở cơ cấu phanh.

- Có độ tin cậy, độ bền, tuổi thọ cao, giá thành rẻ
1.2.3. Phân loại:
+ Tuỳ theo cách bố trí có thể chia hệ thống phanh thành: Phanh ở bánh
xe, phanh ở truyền lực.
+ Theo kết cấu của cơ cấu phanh:
-Phanh Guốc

11


-Phanh đĩa :

+ Theo phương thức dẫn động: Dẫn động cơ khí, dẫn động thuỷ lực, dẫn động khí
nén, dẫn động điện, dẫn động hỗn hợp.
+ Trong hệ thống phanh, người ta thường chia ra làm hai phần:
+ Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc của bánh xe hoặc trục các
đăng truyền lực.
+ Dẫn động phanh có tác dụng truyền lực từ bàn đạp (bộ phận sinh lực phanh) đến
cơ cấu phanh và tăng lực phanh cho người lái.
+ Một hư hỏng của hệ thống phanh có thể gây nguy hiểm nên điều đặc biệt quan
trong là các chi tiết của hệ thống phanh phải được tháo, kiểm tra, điều chỉnh, lắp
một cách cẩn thận và chính xác.

12


CHƯƠNG II. KẾT CẤU HỆ THỐNG
2.1. Cấu tạo hệ thống phanh trang bị ABS trên xe Toyota Vios
Hệ thống phanh ABS có các bộ phận chính sau đây:
+ ECU điều khiển trượt: Bộ phận này xác định mức trượt giữa bánh xe và mặt

đường dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển bộ chấp hành của phanh.
Gần đây, một số kiểu xe có ECU điều khiển trượt lắp trong bộ chấp hành của
phanh.
+ Công tắc phanh: báo cho ECU biết khi nào người lái đạp phanh và dừng đạp
phanh
+ Bộ chấp hành của phanh: Bộ chấp hành của phanh điều khiển áp suất thuỷ lực của
các xilanh ở bánh xe bằng tín hiệu ra của ECU điều khiển trượt.
+ Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc độ phát hiện tốc độ của từng bánh xe và truyền tín
hiệu đến ECU điều khiển trượt.
Ngồi ra, trên táp lơ điều khiển cịn có:
+ Đèn báo táp-lơ: Đèn báo của ABS, khi ECU phát hiện thấy sự trục trặc ở ABS
hoặc hệ thống hỗ trợ phanh, đèn này bật sáng để báo cho người lái. Đèn báo hệ
thống phanh, khi đèn này sáng lên đồng thời với đèn báo của ABS, nó báo cho
người lái biết rằng có trục trặc ở hệ thống ABS và EBD. Công tắc đèn phanh: Công
tắc này phát hiện bàn đạp phanh đã được đạp xuống và truyền tín hiệu đến ECU
điều khiển trượt. ABS sử dụng tín hiệu của cơng tắc đèn phanh. Tuy nhiên dù khơng
có tín hiệu cơng tắc đèn phanh vì cơng tắc đèn phanh bị hỏng, việc điều khiển ABS
vẫn được thực hiện khi các lốp bị bó cứng. Trong trường hợp này, việc điều khiển
bắt đầu khi hệ số trượt đã trở nên cao hơn (các bánh xe có xu hướng khố cứng) so
với khi cơng tắc đèn phanh hoạt động bình thường.
1. 2.1.1. Chức năng nhiệm vụ ABS
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 cịn lại, thơng qua bơm và van
thủy lực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (q trình nhả), giúp bánh xe

khơng bị hãm cứng (hay cịn gọi là "bó").
13


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 khơng có ABS.
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).

Hình 1-2 Quá trình phanh có và khơng có ABS trên đoạn đường cong.
- 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 tồn 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, cịn mất khả năng tiếp tục nhận lực ngang và
khơng thể thực hiên quay vòng khi phanh trên đoạn đường cong hoặc đổi hướng để
tránh chướng ngại vật (hình 1.2), đặc biệt là trên các mặt đường có hệ số bám thấp.
Do đó dễ gây ra những tai nạn khi phanh.
Vì vậy mục tiêu của hệ thống phanh ABS là giữ cho bánh xe trong q trình
phanh có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị λ 0, khi đó hiệu quả
phanh cao nhất (lực phanh đạt giá trị cực đại do giá trị φ max) 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
14

khả năng điều khiển lái của xe trong khi phanh.
Quảng đường phanh: Trong tính tốn động lực học q trình phanh, quảng
đường phanh x được xác định theo phương trình sau:
M
x=
Fp

 V0 2 V f 2 


−
 2
2 



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 (V f = 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 1.3, nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ỏ vùng lân cận λ 0 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 mơ men
quay vịng 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 mơ men qn 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
vịng 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 vịng
thiếu, nếu độ trượt của bánh xe sau lớn hơn bánh xe trước thì xe có xu hướng quay
vịng thừa.

15


Hình 1-3 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 khơng có lực cản.
Tỉ số trượt 100% là trạng thái trong đó bánh xe bị bó cứng hồn 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
khơng 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:
16


-

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 khơ, hệ số bám dọc vẫn tương đối cao. Tuy nhiên hệ số
bám ngang φy nhỏ, do đó khơng 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 khơng
có ABS).
● Đường đóng băng: hiệu quả phanh đạt khoảng 150% (tăng 50% so với
khơng 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 φ max
).
- Lợi về tính ổn định ngang do φy còn đủ lớn giúp cho xe ổn định ngang.
2.1.2. 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 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 1.4 dưới đây là sơ đồ phân loại hệ thống ABS đã được các hãng trên thế
giới chế tạo:

17


Hình 1.4 Sơ đồ phân loại hệ thống ABS

18


3

1

2

1

3

2
7
5

8

5

4

6

4
6

2

a)

b)

3

1
7

9

4

5

6

c)

Hình 1.5 Các phương pháp điều chỉnh áp suất phanh.
a- 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.
- 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 (cịn gọi là loại
khơng 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.
19


- Ngồi ra các ABS cịn có thể phân loại theo số lượng cảm biến và số dòng dẫn
động điều khiển riêng rẽ
2.1.3. Sơ đồ, nguyên lí làm việc của hệ thống phanh trên xe Toyota Vios
+ Sơ đồ
Trên xe Vios được bố trí theo phương án 2222HTP có lắp ABS ở tất cả các bánh xe,
nhưng hệ điều khiển 4 kênh, mỗi kênh điều khiển độc lập 1 bánh. Cảm biến được
đặt ở tất cả các bánh

Hình 2.1.2 Sơ đồ làm việc của hệ thông ABS
Cấu tạo của hệ thống phanh ABS gồm những chi tiết sau: 1:ECU ABS; 2: bộ chấp
hành ; 3,6: cảm biến tốc độ ; 4: đèn báo kết nối ; 5 : công tắc phanh
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.

20


Hình 1-15 Sơ đồ ABS 4 kênh 4 cảm biến.

Trên hình 1.15 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 ln 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 khơng đều thì mơ men
quay vịng cưỡng bức lớn tính ổn định giảm.
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
1.6 gồm:

6
1

2

3

4

5

Hình 1.6 Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe.
1- 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 1.7.
21


Hình 1.7 Các lực và mơmen tác dụng lên bánh xe khi phanh.
Nếu bỏ qua mômen cản lăn rất nhỏ và để đơn giản coi Z bx = const, thì phương
trình cân bằng mơ men tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi phanh, có
dạng:
M p − Mϕ − Jb (

dω b
)=0
dt

Ở đây:Mp - Mô men phanh tạo nên bởi cơ cấu phanh.
Mφ - Mô men bám của bánh xe với đường.
Jb

- Mơ men qn tính của bánh xe.

ω b - Tốc độ góc của bánh xe.

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

dω b ( M p − M ϕ )
=
dt
Jb

22


Hình 1.8 Sự thay đổi các thơng số khi phanh có ABS.
Sự thay đổi Mp, Mφ, và εb theo độ trượt được thể hiện trên hình 1.8
- Đoạn O - 1 – 2 biểu diễn quá trình tăng M p khi đạp phanh. Hiệu (Mp - Mφ) tỷ lệ
với gia tốc chậm dần εb của bánh xe. Hiệu trên tăng nhiều khi đường M φ đi qua
điểm cực đại. Do đó sau thời điểm này, gia tốc ε b 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 dịng 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 khơng 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 M φ 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 λ 1 ÷ λ2 (hình 1.9), đảm
bảo cho hệ số bám có giá trị gần với cực đại nhất.
Trên hình 1.9 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 1.9 Sự thay đổi áp suất trong dẫn động (a) và gia tốc chậm dần của bánh
xe (b) khi phanh có ABS.
Hình 1.9a cho thấy, q 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
23


việc với 3 giai đoạn như vậy gọi là ABS 3 pha. Một số ABS có thể khơng 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 cịn 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 hợp có và khơng có ABS và đồ thị q
trình phanh trên hình 1.10; 1.11.
Bảng 1-1 Kết quả thí nghiệm khi phanh ơtơ có trang bị ABS.
(mỗi bánh xe có một cảm biến và điều khiển riêng)
Loại đường

Tốc độ bắt đầu Quảng đường phanh Sp(m)
phanh V(m/s) Có ABS
Khơng ABS

Mức tăng hiệu

quả phanh (%)

Đường bêtơng khơ

13,88

10,6

13,1

19,1

Đường bêtơng ướt

13,88

18,7

23,7

21,1

Đường bêtơng khơ

27,77

41,1

50,0

17,8

Đường bêtơng ướt

27,77

62,5

100,0

37,5

Hình 1.10 Quá trình phanh điển hình trên mặt đường trơn khơng có ABS.

24


Hình 1.11 Q trình phanh điển hình của ơtơ có trang bị ABS.
+ Nguyên lí cơ bản
- Các cảm biến tốc độ bánh xe nhận biết tốc độ góc của các bánh xe và đưa tín hiệu
đến
ABS
ECU.
- ABS ECU theo dõi tình trạng các bánh xe bằng cách tính tốc độ xe và sự thay đổi
tốc độ bánh xe từ tốc độ góc của bánh xe. Khi phanh gấp, ABS ECU điều khiển các
bộ chấp hành để cung cấp áp suất tối ưu cho mổi xy lanh phanh bánh xe.
- Bộ chấp hành ABS làm việc theo sự điều khiển của ABS ECU, tăng, giảm hay giữ
nguyên áp suất dầu khi cần để đảm bảo hệ số trượt tốt nhất (15 ÷ 20%), tránh bó
cứng bánh xe.
- Khi khơng phanh:

Khi khơng phanh, khơng có lực tác dụng lên bàn đạp phanh nhưng cảm biến tốc độ
luôn đo tốc độ bánh xe và gửi về khối điều khiển ECU khi xe hoạt động.
-Khi phanh ABS chưa làm việc
Khi người lái đạp phanh, rà phanh mà lực phanh chưa đủ lớn để xảy ra hiện
tượng trượt bánh xe quá giới hạn cho phép, dầu phanh với áp suất cao sẽ đi từ tổng
phanh đến lỗ nạp thường mở của van nạp để đi vào và sau đó đi ra khỏi cụm thủy
lực mà không hề bị cản trở bởi bất kỳ một chi tiết nào trong cụm thủy lực. Dầu
phanh sẽ được đi đến các xilanh bánh xe hoàn toàn giống với hoạt động của phanh
thường khơng có ABS.

25