Đồ án cơ điện tử ô tô 2 tính toán, thiết kế hệ thống phanh trên xe honda civic 2016

Ứng dụng trong sinh hoạt, trong công nghiệp,trong lĩnh vực nghiên cứu như; máy lạnh, tủ lạnh, máy giặt, máy chụp hình, modul sảnxuất linh hoạt, tự động hóa quá trình sản xuất hoặc các th

1.1.2 Các thành phần của hệ thống cơ điện tử 5

1.2.Hệ thống cơ điện tử trên ô tô 6

1.2.1.Các hệ thống điều khiển động cơ 7

1.2.2.Các hệ thống điều khiển thân xe 11

1.2.3.Các hệ thống điều khiển gầm ô tô 14

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE HONDA CIVIC 15 2.1 Tổng quan về xe Honda Civic 15

2.1.1 Hình ảnh của xe Honda civic 2016 15

2.1.2 Tuyến hình của xe 16

2.2 Các thông số kỹ thuật của xe Honda Civic 17

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE

3.1 Công dụng, yêu cầu của hệ thống phanh 21

3.1.1 Công dụng hệ thống phanh 21

3.1.2 Yêu cầu của hệ thống phanh 21

3.2 Cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh 22

3.2.1 Cấu tạo chung 22

3.2.2 Nguyên lý làm việc chung 24

3.5.1 Cấu tạo bộ trợ lực chân không 37

3.5.2 Nguyên lý hoạt động của trợ lực phanh 37

3.6 Cảm biến 39

3.6.1 Giới thiệu chung về cảm biến 39

3.6.2 Cấu tạo cảm biến tốc độ 40

3.7 Cơ cấu chấp hành 43

3.8 ECU ABS 45

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH XE HONDA

4.1 Mục đích, nội dung tính toán kiểm nghiệm 55

4.1.2 Nội dung 55

4.2 Sơ đồ tính toán kiểm nghiệm và các thông số ban đầu 55

4.2.1 Sơ đồ tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh Honda Civic 55

4.2.2 Các thông số ban đầu 56

4.2.3 Tính toán lực tác dụng lên tấm ma sát 57

4.4 Xác định mô men phanh thực tế và mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh 59

4.4.1 Xác định mô men phanh thực tế do cơ cấu phanh sinh ra 59

4.4.2 Mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh 59

4.5 Tính toán xác định công ma sát riêng 61

4.6 Tính toán xác định áp lực lên má phanh 62

4.7 Tính toán nhiệt trong quá trình phanh 63

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 64 5.1 Thiết kế trên Proteus 64

5.2 Viết code trên Aduno 65

5.3 Chạy chương trình 66

KẾT LUẬN 68

LỜI NÓI ĐẦU

Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt

là đối với các nước có nền kinh tế phát triển Có thể nói rằng mạng lưới giao thông vậntải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải pháttriển mạng lưới giao thông vận tải

Trong hệ thống giao thông vận tải của chúng ta ngành giao thông đường bộ đóngvai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội địa bằngôtô

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nghành ôtô ngày càng phát triểnhơn Những chiếc ôtô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghihơn…để theo kịp với xu thế của thời đại

Song song với việc phát triển nghành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và

xe càng trở nên cần thiết, nó đảm bảo tính mạng, của cải và vật chất cho con người Do

đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm an toàn như: cải tiến cơ cấuphanh, dây đai an toàn, túi khí…trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất.Cho nên sau khi kết thúc khóa học tại trường em đã chọn đề tài “Tính toán, thiết kế hệthống phanh trên xe Honda Civic 2016”

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ 1.1.Khái niệm cơ điện tử

1.1.1.Định nghĩa

Cơ điện tử là một hệ thống cơ cấu máy có thiết bị điều khiển đã được lập trình và

có khả năng hoạt động một cách linh hoạt Ứng dụng trong sinh hoạt, trong công nghiệp,trong lĩnh vực nghiên cứu như; máy lạnh, tủ lạnh, máy giặt, máy chụp hình, modul sảnxuất linh hoạt, tự động hóa quá trình sản xuất hoặc các thiết bị hổ trợ nghiên cứu như cácthiết bị đo các hệ thống kiễm tra …

Một số nhà khoa học nhà nghiên cứu đã định nghĩa cơ điện tử như sau: Khái niệmcủa cơ điện tử được mở ra từ định nghĩa ban đầu của công ty Yasakawa Electric: “thuậtngữ Mechantronics (Cơ điện tử) được tạo bởi (Mecha) trong Mechanism (trong Cơ Cấu)

và tronics trong electronics (Điện Tử) Nói cách khác, các công nghệ và sản phẩm ngàycàng được phát triển sẽ ngày càng được kết hợp chặt chẽ và hữu cơ thành phần điện tửvào trong các cơ cấu và rất khó có thể chỉ ra ranh giới giữa chúng

Một định nghĩa khác về cơ điện tử thường hay nói tới do Harashima, Tomizukava

và Fuduka đưa ra năm 1996: “ Cơ điện tử là sự tích hợp chặt chẽ của kỹ thuật cơ khí vớiđiện tử và điều khiển máy tính thông minh trong thiết kế chế tạo các sản phẩm và quytrình công nghiệp.”

Cùng năm đó Auslander và Kempf cũng đưa ra một định nghĩa khác như sau: “ Cơđiện tử là sự áp dụng tổng hợp các quyết định tạo nên hoạt động của các hệ vật lý.”

Năm 1997, Shetty lại quan niệm: “ Cơ điện tử là một phương pháp luận được dùng

để thiết kế Tối Ưu Hóa các sản phẩm cơ điện.”

Và gần đây, Bolton đề xuất định nghĩa: “ Một hệ cơ điện tử không chỉ là sự kếthợp chặt chẽ các hệ cơ khí điện và nó cũng không chỉ đơn thuần là một hệ điều khiển, nó

là sự tích hợp đầy đủ của tất cả các hệ trên.”

Tất cả những định nghĩa và phát biểu trên về Cơ điện tử đều xác đáng và giàuthông tin, tuy nhiên bản thân chúng, nếu đứng riêng lẻ lại không định nghĩa được đầy đủthuật ngữ Cơ điện tử.”

Hình 1.1 Cơ điện tử kết hợp giữa robot và tin học

Cơ điện tử là sự “liên kết cộng năng của nhiều lĩnh vực để tạo ra những sản phẩmmới có những tính năng vượt trội” Sự liên kết cộng năng này mang lại nhiều cơ hội vàkhông ít thách thức cho sự phát triển của chính cơ điện tử Hay có thể hiểu một cách giảnđơn: Cơ điện tử về cơ bản là sự kết hợp phức hợp của các ngành cơ khí, điện tử, và tinhọc Sản phẩm cơ điện tử có những đặc trưng riêng và ưu thế so với các hệ thống côngnghệ độc lập khác

Hình 1.3 Kết cấu cơ điện tửSản phẩm Cơ điện tử là các sản phẩm cho người sử dụng cuối cùng như các đồdùng, thiết bị gia dụng được chế tạo hàng loạt, hoặc các sản phẩm chất lượng cao như

nhân tạo thay thế cho con người vv… Các sản phẩm này được thiết kế và chế tạo mộtcách tiện ích nhất, phù hợp với các yêu cầu riêng cho người sử dụng và người sử dụngkhông quan tâm đến các công nghệ được dùng trong nó mà họ mua và dùng các sảnphẩm này vì nó tốt hơn, kinh tế hơn, tiện dụng hơn phù hợp với những yêu cầu riêng củamình.

Cơ điện tử có thể được định nghĩa như sau:

“Cơ điện tử là một lĩnh vực khoa học và công nghệ được hình thành từ sự cộngnăng của nhiều ngành khoa học công nghệ nhằm hoàn thiện, thông minh hoá tạo nên linhhồn và cảm xúc cho các sản phẩm và công cụ phục vụ cho con người”

1.1.2 Các thành phần của hệ thống cơ điện tử

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống cơ điện tử.

Thiết bị công nghệ cơ khí:

Đây chính là cơ cấu máy công tác, thực hiện các thao tác của quá trình công nghệ

Cảm biến ( sensor ).

Là thiết bị chuyển đổi năng lượng từ dạng này qua dạng khác được dùng để xác định giá trị các đại lượng vật lý Ví dụ như cảm biến vận tốc, cảm biến áp suất, cảm biến lưu lượng

Cơ cấu chấp hành ( actuator).

Đây là thiết bị nhận nguồn năng lượng từ bên ngoài và tác động vào thiết bị công nghệ trên cơ sở tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển Trong hệ thống cơ điện tử thường gặp 3 loại cơ cấu chấp hành là công tắc, động cơ ( điện ) tịnh tiến và động cơ ( điện ) quay

Bộ vi xử lý ( microprocessor).

Dùng làm lõ cho bộ điều khiển Cấu trúc của nó gồm 4 thành phần chính: bộ tính toán số học và logic, bộ điều khiển, các thanh ghi và casc bus truyền thông.

Phần mềm điều khiển.

Phần mềm điều khiển thể hiện thuật toán điều khiển có tác dụng chỉ ra các cách thức hệ thống hoạt động

1.2.Hệ thống cơ điện tử trên ô tô

Hình 1.5 Hệ thống cơ điện tử trên ô tô

Hệ thống cơ điện tử là hệ thống thực hiện các việc điều khiển toàn bộ động cơ, hệthống truyền lực, hệ thống phanh và các hệ thống khác với độ chính xác cao bằng ECU( bộ xử lý) Đây là hệ thống điều khiển tôrng hợp các hệ thống điều khiển bởi các ECUkhác nhau đảm bảo tính năng cơ bản của ô tô

Trong đó:

EFI: Hệ thống phun xăng điện tử

ESA: Hệ thống đánh lửa sớm điện tử

ISC: Hệ thống điều khiển tốc độ không tải

ECT: Hộp số tự động điều khiển điện tử

ABS: Hệ thống phanh chống bó cứng

TEMS: Hệ thống treo điều khiển điện tử

TRC: Hệ thống chống trượt bánh xe

A/C: Hệ thống điều hòa không khí.

1.2.1.Các hệ thống điều khiển động cơ

a) Hệ thống phun xăng điện tử EFI

Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống EFIMột bơm nhiên liệu cung cấp đủ nhên liệu cung cấp đủ nhiên liệu dưới áp suấtkhông đổi đến các vòi phun Các vòi phun sẽ phun 1 lượng nhiên liệu định trước vàođường ống nạp theo các tín hiệu từ ECU động cơ ECU nhận các tín hiệu từ nhiều cảmbiến thông báo về sự thay đổi các chế độ hoạt động như sau:

Áp suất đường ống nạp hay khí nạp Góc quay trục khuỷu G, tốc độ động cơ NE,tăng tốc, giảm tốc VTA, nhiệt độ nước làm mát THW, nhiệt độ khí nạp

ECU sử dụng casc tín hiệu này để xác định khoảng thời gian phun cần thiết nhằmđạt được hòa khí với tỉ lệ tối ưu phù hợp từng điều kiện hoạt động của động cơ

b) Đánh lửa sớm điện tử ESA

Hình 1.7 Hệ thống ESAECU được lập trình với số liệu đảm bảo thời điểm đánh lửa tối ưu của mọi chế độhoạt động của động cơ Dựa vào các số liệu do các các biến theo dõi hoạt động của động

cơ gửi về, ECU sẽ gửi tín hiệu điều khiển IGT( thời điểm đánh lửa ) đến IC đánh lửa đểđánh lửa tại thời điểm chính xác

Các tín hiệu như sau: tốc độ động cơ NE, góc quay trục khuỷu G, áp suất đườngống nạp PIM, lưu lượng khí nạp ( VS, KS và VG) Nhiệt độ nước làm mát THW

c) Điều khiển tốc độ không tải ISC

Hình 1.8 Hệ thống ISEECU được lập trình với các giá trị tốc độ động cơ tiêu chuẩn tương ứng với cácđiều kiện sau: nhiệt độ nước làm mát THW, điều hòa không bật hay tắt A/C Các cảmbiến truyền dẫn tín hiệu đến ECU, nó sẽ điều khiển dòng khí bằng van ISC, qua đườngkhí phụ điều chỉnh tốc độ không tải đến tiêu chuẩn

d) Hệ thống chẩn đoán

ECU động cơ có một hệ thống chẩn đoán ECU luôn luôn giám sát các tín hiệuđang được chuyển vào từ các cảm biến khác nhau Nếu nó phát hiện một sự cố với mộttín hiệu vào, ECU sẽ ghi sự cố đó dưới dạng của những DTC (Mã chẩn đoán hư hỏng) vàlàm sáng MIL (Đèn báo hư hỏng) Nếu cần ECU có thể truyền tín hiệu của các DTC nàybằng cách nhấp nháy đèn MIL hoặc hiển thị các DTC hoặc các dữ liệu khác trên mànhình của máy chẩn đoán cầm tay Các chức năng chẩn đoán phát ra các DTC và các dữliệu về một sự cố trên một máy chẩn đoán có dạng tiên tiến và hoàn chỉnh cao của hệthống điện tử

e) Phanh ABS

Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống ABS Thành phần chính đó là cảm biến tốc độ, cảm biến hồi chuyển

Bộ điều khiển (ECU) là bộ điều khiển bằng điện tử, bộ não của Abs Nhiệm vụ

chính là tiếp nhận, phân tích, so sánh những thông tin mà bộ phận cảm biến gửi về.Trường hợp nhận thấy xe rơi vào trạng thái an toàn, Ecu sẽ ra lệnh cho các bộ phận kháckích hoạt

Bơm thủy lực và các van điều chỉnh: bơm thủy lực cũng như bất cứ một hệ thống

phanh nữa nào khác với xilanh hay piston thì đều có tác dụng điều chỉnh lực đẩy lượngdầu tác động lên má phanh Khi lực bóp phanh quá lớn với mức an toàn sẽ cần đến vanđiều chỉnh trợ giúp

Khi khả năng trượt bánh không còn thì các van sẽ di chuyển đến vị trí khác giúpphục hồi tác động mạnh nhất giúp xe dừng một cách nhanh Quá trình này chỉ trong 1phần nhỏ của một giây và được lặp đi lặp lại cho đến khi xe đạt trạng thái cân bằng ổnđịnh nhất

Nguyên lý hoạt động của phanh ABS

Nếu như đường bình thường thì sự có mặt của phanh ABS sẽ rất khó nhận diện chỉkhi xe khó phanh, đường trơn, ướt và cần phanh bất ngờ thì khi đó phanh ABS mới pháthuy tác dụng của nó

Phanh ABS sẽ đảm nhiệm vai trò phát hiện ra tình huống phanh xấu và hệ thống

Khi trượt bánh thì hầu hết tay lái đều mất kiểm soát nên ABS sẽ hỗ trợ việc nhả liên tục nhằm hạn chế lực tác động vào đĩa phanh khi người lái bóp hoặc đạp phanhquá nhanh, lực lớn và bánh xe quay Sau đó hệ thống sẽ tự áp dụng lực phanh lớn nhất đểdừng phanh hoặc phát hiện ra mối nguy khóa bánh mới.

bóp-Trong quá trình phan tích những dữ liệu mà bộ cảm biến ở các bánh xe cung cấpthì nếu như bộ điều khiển ABS cảm thấy một chiếc bánh nào đó sẽ bị khóa cứng thì lúcnày ABS đóng Valve để ngăn không cho dầu đổ xuống nữa và mở Valve khi cần thiết đểdầu thắng lưu thông bình thường trở lại nhằm đảm bảo cho bánh xe lăn đều khi giảm tốchoặc tránh được tình trạng bị khóa cứng

Từ vận tốc 20km/h trở đi thì ABS sẽ tự động vận hành một cách nhanh chóng vàchúng ta sẽ nghe thấy tiếng click ở bên trong máy Khi xe di chuyển với vận tốc dưới20km/h thì lúc này ABS sẽ ngừng hoạt động

1.2.2.Các hệ thống điều khiển thân xe

Các hệ thống điều khiển thân xe gồm VSC-ESP-VSA ổn định thân xe

Sở dĩ ESP (Electronic Stability Program) rất quan trọng là vì điều này bạn sẽ cảm

nhận thấy thực sự rất cần thiết như thế nào khi bạn đánh lái xe vào những khúc cua gấp ởtốc độ cao

Như bạn đã biết, khi bạn đang đi xe ở tốc độ cao, vì một lý do nào đó lái xe phanhgấp khi đánh tay lái trên khúc cua tay áo hệ quả xe của bạn có thể bị lật xảy ra rất lớn (dođánh lái thiếu hoặc thừa) Ngoài lý do của lực quán tính, độ ma sát, tính chất đường, mộttrong những nguyên nhân chính từ yếu tố kỹ thuật của xe ô tô là bộ truyền động vi sai sẽkhông thể giữ chiếc xe của bạn vững được trong tình huống này do mất cân bằng hai bênthân xe khi lái vào đường vòng cua

Hình 1.9 Tác dụng của hệ thống ESP

Tác dụng của hệ thống cân bằng điện tử.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống cân bằng điện tử ESP đó là tín hiệu từ các

cảm biến gia tốc, cảm biến tốc độ các bánh xe… tất cả sẽ được thu thập để xác định trạngthái chuyển động thực tế Bộ điều khiển CPU sẽ so sánh kết quả này với góc quay vô-lăng từ đó đưa ra các lệnh điều khiển góc xoay và tốc độ của từng bánh xe qua hệ thốngphanh hoặc thậm chí giảm công suất động cơ để rút bớt lực tác động vào bánh xe làm chochiếc xe của bạn nhanh chóng được đưa về trạng thái cân bằng theo đúng mong muốncủa người lái mà trong hành vi điều khiển con người thì luôn có sự sai sót nhất định, ESP

sẽ làm điều này hệ thống cân bằng điệntử sẽ điều chỉnh lại hành vi lái xe của bạn cho

đúng

Hình 1.10 Hiệu quả của hệ thống phanh cân bằng điện tử ESPBên cạnh đó, ESP sẽ phân tích tốc độ quay của từng bánh xe để phối hợp với hệ

thống chống bó cứng phanh ABS - một hệ thống nhấp nhả phanh liên tục nhằm triệt tiêu

quán tính lăng của xe để điều tiết lực trượt và lệch hướng của bánh xe Bất kỳ xe nào cótrang bị hệ thống cân bằng điện từ thì đều có hệ thống chống bó phanh ABS, nhưng một

xe có ABS chưa chắc đã có hệ thống cân bằng điện tử ESP

1.2.3.Các hệ thống điều khiển gầm ô tô

Hệ thống điều khiển gầm ô tô gồm: hộp số tự động điều khiển tự động ECT

Với các xe có hộp số tự động thì người lái xe không cần phải suy tính khi nào cầnlên số hoặc xuống số Các bánh răng tự động chuyển số tùy thuộc vào tốc độ xe và mứcphức tạp bàn đạp ga Một hộp số mà trong đó việc chuyể số bánh răng được điều khiểnbằng một ECU được gọi là ECT và một hộp số không sử dụng ECU được gọi là hộp số tựđộng thuần thủy lực Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng ECT

Các hộp số tự động có thể chia thành hai loại chính đó là hộp số được sử dụng trongcasc xe FF( động cơ ở phía trước, dẫn động bánh trước) và casc xe FR ( động cơ phíatrước, dẫn động bánh sau) Các hộp số của xe FF thì có bộ dẫn động cuối cùng ( vi sai)lắp bên ngoài Loại hộp số tư động dùng trong xe FR được gọi là hộp truyền động Tronghộp só truyền động đặt ngang, hộp truyền động và bộ dẫn động cuối cùng được bố trítrong cùng một vỏ hộp Bộ dẫn động cuối cùng gồm một cặp basnh răng giảm tốc ( bánhrăng dẫn và bánh răng bị dẫn) và các bánh răng vi sai

Hộp số ECT sử dụng áp suất thủy lực để tự động chuyển đổi số theo các tín hiệuđiều khiển của ECU Nhờ bộ cảm biến ECU điều khiển các van điện từ theo tình trạngcủa động cơ và của xe Sơ đồ các bộ phận hộp số ECT được cho như hình sau:

Hình 1.11 Sơ đồ bố trí chi tiết hộp số tự động

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE HONDA CIVIC

Honda Civic xuất hiện lần đầu tiên ở Việt Nam vào năm 2006 trong lúc thị trường ôtôtrong nước không mấy sôi nổi Ngay lập tức sau khi ra mắt, Honda Civic đã thực sự tạo nênmột cuộc cách mạng về cạnh tranh và góp phần tạo nên không khí sôi động cho thị trường lúcbấy giờ Civic đã xuất hiện trên khắp mọi mặt báo, mọi phương tiện truyền thông đại chúngvới hình ảnh là một chiếc xe có thiết kế trẻ trung, năng động và vận hành mạnh mẽ Điều nàyđánh đúng vào tâm lý người tiêu dùng và đã thật sự tạo nên sự phấn khích

Thành công rực rỡ ngay sau đó của Civic đã hâm nóng thị trường xe hơi Việt Nam

và không khí ấy kéo dài đến tận năm 2009 khi mà Toyota đã có những nỗ lực lấy lại vịthế với bản nâng cấp cho Altis và người tiêu dùng đã quá quen thuộc với hình ảnh củaCivic Với một làn sóng cạnh tranh mới đến từ rất nhiều hãng xe khác, Civic vẫn đangduy trì vị thế của mình là một đối thủ cạnh tranh “số 1” cho vị trí quán quân của ToyotaAltis

2.1 Tổng quan về xe Honda Civic

2.1.1 Hình ảnh của xe Honda civic 2016

4540

2700 910

1530

1750 1500

xeHonda Civic 2.0

Xe ôtô Honda Civic là loại xe đầu tiên, loại sedan hạng trung của hãng Honda đượcsản xuất và lắp ráp tại Việt Nam Civic thế hệ thứ 8 với nhiều tính năng vượt trội và đượctrang bị nhiều thiết bị an toàn, đạt tiêu chuẩn an toàn 5 sao của Euro-NCAP (chương trìnhđánh giá độ an toàn của xe mới tại Châu Âu) Các hệ thống an toàn bao gồm cấu tạo thân

xe tương thích khi va chạm có khả năng tự bảo vệ cao và cải thiện mức tương thích với

xe khác Hệ thống an toàn thụ động với hai túi khí, trong số các hệ thống phanh hiện đạitrên xe phải kể đến hệ thống phanh được tích hợp các hệ thống như: hệ thống chống bócứng bánh xe ABS(Anti-lock Brake System); hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD(Electronical Brake-Force Distribution)

2.2 Các thông số kỹ thuật của xe Honda Civic

Các thông số kỹ thuật của xe Honda Civic được thể hiện dưới bảng sau– [3]

Kích thước

25 Hệ thống treo trước: Macpherson với bộ thăng bằng, lò xo

26 Hệ thống treo sau: Tay đòn kéo, lò xo

Hệ thống phanh

Hệ thống lái

35 Loại Thanh răng, bánh răng pi nhông trợ lực điện

36 Vô lăng Đường kính 267mm 3 chấu phủ sơn màu bạc

Điều hòa không khí

38

Ly hợp máy nén

Đĩa đơnloại khô

Ga 134

Như vậy, ở chương 2 ta đã giới thiệu tổng quan về xe và các hệ thống có trên xe

Ở chương 3 sẽ được giới thiệu rõ hơn về hệ thống phanh trên xe ôtô Honda Civic

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE

HONDA CIVIC

Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô đến một tốc độ nào đó hoặc dừnghẳn ô tô lại, hệ thống phanh còn phải đảm bảo giữ cho ô tô ở trạng thái đứng yên khikhông dịch chuyển hay đỗ xe trên nhiều địa hình khác nhau

3.1 Công dụng, yêu cầu của hệ thống phanh

3.1.1 Công dụng hệ thống phanh

Hệ thống phanh còn đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn ở tốc độ cao nâng caonăng suất vận chuyển

3.1.2 Yêu cầu của hệ thống phanh

Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của xe ô tô đảm nhận chức năng antoàn chủ động, cần đảm bảo các yêu cầu sau đây:

Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trường hợp

Hoạt động êm dịu nhẹ nhàng để giảm cường độ lao động của người lái

Có độ nhậy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm

Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo nguyên tắc sửdụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ

Không có hiện tượng tự xiết

3.2 Cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh

3.2.1 Cấu tạo chung

7

8

13

Hình 2.1: Sơ đồ bố trí hệ thống phanh trên xe Honda Civic

1 Bàn đạp phanh; 2 Trợ lực phanh; 3 Xi lanh phanh chính;

4,9 Cơ cấu phanh;5,8 Cảm biến tốc độ; 6 Bộ chấp hành và ECU điều khiển trượt; 7.

ECU động cơ b) Sơ đồ bố trí dạng tổng quát

Mạch thuỷ lực trên xe ABS được bố trí dạng mạch đường chéo

Dưới đây là sơ đồ mạch thủy lực ABS trên xe Honda Civic:

1 2

3 4

7 ECU điều khiển trượt; 8 Giắc chẩn đoán DLC3; 9 Đèn báo trên bảng

táp lô

3.2.2 Nguyên lý làm việc chung

- Khi đạp phanh dầu áp suất cao trong xi lanh phanh chính (3) được khuếch đại bởi trợlực sẽ được truyền đến các xi lanh bánh xe và thực hiện quá trình phanh

- Nếu có 1 trong các bánh xe có dấu hiệu tốc độ giảm hơn so với các bánh khác (sắp bócứng) tín hiệu này được ECU (7) xử lý và ECU điều khiển bộ chấp hành phanh 6 (cácvan điện 2 vị trí) làm việc để giảm áp suất dầu trong xi lanh bánh xe đó để nó không bị bócứng

- Nếu có hư hỏng trong hệ thống ABS thì đèn báo ABS trên bảng táp lô (9) sáng lên và côngviệc kiểm tra phải được tiến hành thông qua giắc 8 bàng máy chẩn đoán

* Những đặc điểm kết cấu của hệ thống phanh

- Cơ cấu phanh: Là kiểu phanh đĩa có calip cố định, đĩa phanh thông gió giúp làm mát tốttrong quá trình hoạt động

- Phanh dừng kiểu tang trống tích hợp trên 2 bánh sau, điều khiển và dẫn động bằng cơ khí

- Trợ lực phanh sử dụng bầu trợ lực kiểu chân không buồng kép có kết cấu nhỏ gọn nhưng đạthiệu quả trợ lực cao

- Trang bị ABS trên 4 bánh

- Trang bị hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD

* Sự tích hợp của các hệ thống trên đã tạo ra một hệ thống phanh tối ưu nâng cao tínhnang an toàn chủ động của xe

3.2.3 Hệ thống phanh công tác

3.2.3.1 Cơ cấu phanh đĩa

Hình 2.3: Sơ đồ chung một cơ cấu phanh đĩa

* Các bộ phận của cơ cấu pha nh đĩa bao gồm:

- Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe

- Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe

- Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi cácpiston của các xi lanh bánh xe

Loại giá đỡ cố định: Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai phía của đĩaphanh Trong các xi lanh có piston, một đầu của nó luôn tì vào các má phanh Một đườngdầu từ xi lanh chính dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe

* Đĩa phanh sử dụng trên xe Honda Civic là loại đĩa hút gió (làm mát)

* Cơ cấu phanh đĩa sử dụng trên xe Honda Civic là loại có giá đỡ cố định:

Hình 2.4: Kết cấu cơ cấu phanh dạng đĩa

Loại giá đỡ cố định: Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai phía của đĩaphanh Trong các xi lanh có piston, một đầu của nó luôn tì vào các má phanh Một đườngdầu từ xi lanh chính dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe.

* Đĩa phanh sử dụng trên xe Honda Civic là loại đĩa hút gió (làm mát)

2.2.3.2 Dẫn động phanh thuỷ lực

Hình 2.5: Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực.

1.Bàn đạp phanh; 2.Trợ lực phanh:3 Xi lanh phanh chính; 4 Càng phanh đĩa;

5.Má phanh đĩa; 6 Đĩa phanh; 7 Phanh trống;8.Máphanhguốc;9.Guốcphanh.

a Nguyên lý làm việc:

Khi đạp phanh người lái tác dụng lực vào bàn đạp phanh, lực này được truyềnqua cần đẩy và được khuếch đại lên bởi bầu trợ lực (2) tới xi lanh phanh chính (3)làm áp suất thuỷ lực của dầu trong (3) tăng lên, áp suất này được truyền tới các xilanh phanh bánh và tác dụng vào pít tông đẩy má phanh (guốc phanh) tác dụng vàođĩa phanh (trống phanh) làm giảm tốc độ và dừng xe

b Ưu, nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực

* Ưu điểm:

- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh theo yêu cầu

- Hiệu suất cao, độ nhạy tốt

- Kết cấu đơn giản, được sử dụng rộng rãi trên các loại ôtô

* Nhược điểm:

- Không thể cho tỷ số truyền lớn vì tỷ lệ với lực bàn đạp

- Có hư hỏng thì hệ thống làm việc kém hiệu quả.

- Hiệu suất có thể thấp khi ở nhiệt độ môi trường thấp

* Phạm vi sử dụng: Phanh dầu đa số bố trí trên xe con, xe tải nhỏ và trungbình

c Dẫn động thuỷ lực hai dòng

Dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đường dầuđộc lập dẫn đến các bánh xe của ôtô Để có hai đầu ra độc lập người ta có thể sửdụng một xi lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xi lanh chínhkép

Hiện nay dẫn động hai dòng được dùng nhiều do nó có những ưu điểm hơnhẳn loại dẫn động một dòng

*Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực hai dòng:

Hình 2.6: Hệ thống dẫn động thuỷ lực 2 dòng 2.2.3.3 Trợ lực chân không

a Cấu tạo:

Hình 2.7: Sơ đồ bộ trợ lực chân không

1 Piston xilanh chính; 2 Vòi chân không; 3 Màng chân không; 4 Van chân không; 5.

Van khí ; 6 Van điều khiển; 7 Lọc khí; 8 Thanh đẩy; 9 Bàn đạp

Bộ cường hoá chân không sử dụng ngay độ chân không ở đường ống nạp của động

cơ, đưa độ chân không này vào khoang A của bộ cường hóa, còn khoang B khi phanhđược thông với khí trời

b Nguyên lý làm việc:

Khi không phanh cần đẩy 8 dịch chuyển sang phải kéo van khí 5 và van điều khiển

6 sang phải, van khí tì sát van điều khiển đóng đường thông với khí trời, lúc này buồng Athông với buồng B qua hai cửa E và F và thông với đường ống nạp Không có sự chênhlệch áp suất ở 2 buồng A, B, bầu cường hoá không làm việc Khi phanh dưới tác dụngcủa lực bàn đạp, cần đẩy 8 dịch chuyển sang trái đẩy các van khí 5 và van điều khiển 6sang trái Van điều khiển tì sát van chân không thì dừng lại còn van khí tiếp tục di chuyểntách rời van khí Lúc đó đường thông giữa cửa E và F được đóng lại và mở đường khítrời thông với lỗ F, khi đó áp suất của buồng B bằng áp suất khí trời, còn áp suất buồng Abằng áp suất đường ống nạp ( = 0,5 KG/cm2) Do đó giữa buồng A và buồng B có sựchênháp suất (= 0,5 KG/cm2) Do sự chênh lệch áp suất này mà màng cường hoá dịchchuyển sang trái tác dụng lên piston 1 một lực cùng chiều với lực bàn đạp của người lái

và ép dầu tới các xi lanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh

Nếu giữ chân phanh thì cần đẩy 8 và van khí 5 sẽ dừng lại còn piston 1 tiếp tục di

xo nhưng di chuyển cùng piston 1, đường thông giữa lỗ E, F vẫn bị bịt kín Do van điềukhiển 6 tiếp xúc với van khí 5 nên không khí bị ngăn không cho vào buồng B Vì thếpiston không dịch 1 chuyển nữa và giữ nguyên lực phanh hiện tại

Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo kéo đòn bàn đạp phanh về vị trí ban đầu, lúc đó van

5 bên phải được mở ra thông giữa buồng A và buồng B qua cửa E và F, khi đó hệ thốngphanh ở trạng thái không làm việc

c Ưu, nhược điểm:

- Tận dụng được độ chênh áp giữa khí trời và đường ống nạp khi động cơ làm việc màkhông ảnh hưởng đến công suất của động cơ, vẫn đảm bảo được trọng tải chuyên chở vàtốc độ khi ôtô chuyển động Ngược lại khi phanh có tác dụng làm cho công suất của động

cơ có giảm vì hệ số nạp giảm, tốc độ của ôtô lúc đó sẽ chậm lại một ít làm cho hiệu quảphanh cao Bảo đảm được quan hệ tỷ giữa lực bàn đạp và với lực phanh So với phương

án dùng trợ lực phanh bằng khí nén, thì kết cấu bộ cường hoá chân không đơn giản hơnnhiều, kích thước gọn nhẹ, dễ chế tạo, giá thành rẻ, dễ bố trí trên xe

- Độ chân không khi thiết kế lấy là 0,5 KG/cm2, áp suất khí trời là 1 KG/cm2, do đó độchênh áp giữa hai buồng của bộ cường hoá không lớn Muốn có lực cường hoá lớn thìphải tăng tiết diện của màng, do đó kích thước của bộ cường hoá tăng lên

- Phương án này chỉ thích hợp với phanh dầu loại loại xe du lịch, xe vận tải, xe khách cótảo trọng nhỏ và trung bình

2.2.3.4 Hệ thống phanh có ABS, EB

Quá trình giảm tốc trên xe hơi ngày càng an toàn hơn trong các tình huống khẩn cấp, nhờ

sự trợ giúp của công nghệ như chống bó cứng bánh xe, phân bổ lực phanh và hỗ trợphanh gấp Trong đó mỗi công nghệ lại đảm nhiệm từng yếu tố như bộ chống bó cứngbánh xe ABS giúp tài xế giữ được hướng lái, hệ thống phân bổ phanh điện tử EBD kiểmsoát cân bằng còn BA giảm thiểu quãng đường phanh…

a Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS

* Công dụng ABS:

ABS điều khiển áp suất dầu tác dụng lên các xi lanh bánh xe để ngăn không cho bánh xe

bị bó cứng (trượt lết) khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp Nó cũng đảm bảotính ổn định dẫn hướng trong quá trình phanh, nên xe không bị mất lái

* Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống ABS:

- Bố trí trên xe tuỳ theo từng xe mà có những cách bố trí khác nhau tuy nhiên về cơ bảnthì cấu tạo và hoạt động là giống nhau.

- Một số bộ phận chính của hệ thống phanh ABS: Bộ điều khiển ABS ECU, bộ chấp hànhphanh ABS, van điều khiển, các cảm biến tốc độ góc bánh xe…

Hình 2.8: Sơ đồ làm việc của hệ thống ABS.

1 ECU ABS; 2 Bộ chấp hành phanh; 3 Cảm biến tốc độ bánh xe;4 Rô to

cảm biến +) Nguyên lý làm việc chung của ABS:

- Cảm biến tốc độ góc của bánh xe luôn hoạt động và luôn gửi tín hiệu về ABS ECU.ABS ECU theo dõi tình trạng các bánh xe và sự thay đổi tốc độ bánh xe từ tốc độ góc củabánh xe

- Khi phanh gấp ABS ECU điều khiển các bộ chấp hành để cung cấp áp suất tối ưu chomỗi xi lanh phanh Cụm điều khiển thuỷ lực hệ thống phanh hoạt động theo mệnh lệnh

từ ECU, tăng giảm hay giữ nguyên áp suất dầu khi cần để đảm bảo hệ số trượt tốt nhất(10-30%) do đó tránh được bó cứng bánh xe

b Hệ thống Phân phối lực phanh điện tử EBD (electric brake force distribution)

EBD để thực hiện việc phân phối lực phanh giữa bánh trước và sau theo điều kiện

xe chạy Ngoài ra trong khi quay vòng nó cũng điều khiển lực phanh các bánh bên phải

và bên trái giúp duy trì ổn định của xe

+ Phân phối lực phanh của các bánh trước/sau: Nếu tác động của các phanh trong khi

xe đang chạy tiến thẳng, bộ chuyển tải trọng sẽ giảm tải trọng tác động lên các bánh sau.ECU xác định điều kiện này bằng các tín hiệu từ các cảm biến tốc độ và điều khiển bộchấp hành ABS để điều chỉnh tối ưu sự phân phối lực phanh đến các bánh xe

+ Phân phố lực phanh giữa các bánh 2 bên khi quay vòng

Nếu tác động các phanh trong khi xe đang quay vòng, tải trọng tác động vào cácbánh bên trong sẽ tăng lên ECU xác định điều kiện này bằng các tín hiệu từ các cảm biếntốc độ và điều khiển bộ chấp hành để điều chỉnh tối ưu sự phân phối lực phanh tới bánh

xe bên trong

3.2.4 Hệ thống phanh dừng

3.2.4.1 Dẫn động phanh dừng

- Dẫn động phanh dừng tác động lên trục thứ cấp hộp số:

Hình 2.9: Cơ cấu phanh bố trí ởđầu ra hộp số

1 Tay phanh; 2 Thân của cơ cấu ép; 3 cần ép ; 4 Guốc phanh; 5.Con đội;

6 Trống phanh; 7.Vít điều chỉnh; 8.Đĩa cố định; 9 Đai ốc điều chỉnh của cần dẫn động;

10 Cần trung gian;11 Cần dẫn động.

3.2.4.2 Nguyên lý hoạt động của dẫn động phanh cơ khí:

Nguyên lý cơ bản cho loại trên đó là sự truyền động nhờ các cơ cấu cơ khí như tayđòn, dây cáp…lực tác động từ tay hoặc chân người lái xe sẽ được truyền tới cơ cấu phanhthông qua đòn kéo, hoặc đòn kéo kết hợp dây cáp vàthôngthường các đòn kéo đều cóquan hệ hình học với nhau theo nguyên tác tăng dần tỷ số truyền

* Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản giá thành rẻ

- Nhược điểm: Lực phanh nhỏ hiệu suất truyền lực không cao

3.3 Kết cấu của cơ cấu phanh

3.3.1 Cấu tạo

Trên xe Honda Civic cơ cấu phanh trước và sau đều là cơ cấu phanh đĩa và thuộc kiểucalíp di động điều khác biệt cơ bản của 2 cơ cấu phanh trước và sau chỉ là thống số đĩaphanh, kiểu đĩa phanh và đặc biệt là trên phanh sau của xe thì đĩa phanh có trống phanhtức là vừa trống vừa đĩa (trống cho phanh đỗ, đĩa cho phanh chính)

Hình 2.10: Cấu tạo cơ cấu phanh trước và sau

1 Càng phanh; 2 Má phanh đĩa; 3 Đĩa phanh; 4 Pít tông phanh bánh xe;

5 Dầu phanh; 6 Cúp ben cao su.

3.3.2 Nguyên lý làm việc

Quá trình làm việc của 2 cơ cấu phanh trước và sau là như nhau và được trình bày dướiđây:

- Khi đạp phanh: Dòng dầu có áp suất cao được truyền từ xi lanh phanh chính tới xi lanh

phanh bánh xe, dưới áp suất của dầu làm pít tông dịch chuyển về phía trước theo hướng tácdụng của dầu làm cúp ben pít tông cao su bị biến dạng, pít tông tiếp tục tiến đến khi đẩy má

phanh áp sát vào đĩa phanh Trong lúc đó do càng phanh (calíp) là không cố định trên giá đỡ

mà dưới tác dụng của dòng dầu trong xi lanh đẩy nó chuyển động ngược chiều với pít tôngnhờ trục trượt làm má phanh còn lại lắp trên càng phanh cũng tiến vào áp sát vào đĩa phanh

Áp suất dầu vẫn tăng và các má phanh bị đẩy tiếp xúc vào đĩa phanh lực ma sát giữa má phanh

và đĩa phanh sẽ giúp giảm tốc độ của xe và dừng xe (đĩa phanh lắp trên maoy ơ)

- Khi thôi đạp phanh: Do dòng dầu hồi về bình chứa và xi lanh phanh chính nên lực tác dụng

lên pít tông và càng phanh giảm dần và quá trình chuyển động của pít tông và càng phanhngược chiều khi đạp phanh Lúc này đĩa phanh lại được tự do, cúp ben pít tông cũng trả về vịtrí ban đầu và kết thúc quá trình phanh

3.4 Kết cấu dẫn động phanh

3.4.1 Cấu tạo

Hình 2.11: Cấu tạo xi lanh phanh chính

3.4.2 Nguyên lý làm việc

3.4.2.1.Khi hoạt động bình thường

* Khi không đạp phanh: Cupben của pisiton số 1 và số 2 nằm giữa cửa vào và cửa bù

làm cho xi lanh và bình dầu thông nhau Piston số 2 bị lực của lò xo hồi vị số 2 đẩy sangphải, nhưng không thể chuyển động hơn nữa do có bu lông hãm