LỜI NÓI ĐẦU
Với sự phát triển của ngành ô tô của Việt Nam như hiện nay, cùng với chiến lược
phát triển của nhà nước, chính sách nội địa hoá phụ tùng ôtô trong việc sản xuất và lắp ráp
đã tạo điều kiện cho các nhà thiết kế nghiên cứu, chế tạo các cụm, các hệ thống trên ôtô
trong nước, trong đó có hệ thống phanh. Vấn đề nghiên cứu thiết kế và chế tạo các phần tử
của hệ thống phanh ABS là phù hợp với xu hướng phát triển của thế giới và chủ trương nội
địa hoá sản phẩm ôtô của Việt Nam. Chính vì vậy, chúng em được giao đề tài:
“Ứng dụng phần mềm Matlab-Simulink
mô phỏng hệ thống phanh ABS trên xe du lịch”
Trong tình hình hiện nay, ngành ôtô của nước ta chủ yếu là lắp ráp nên để có thể độc
lập chế tạo các chi tiết của ôtô rất cần những nghiên cứu ứng dụng vào thực tế. Nghiên cứu
các vấn đề về lý thuyết và điều khiển hệ thống phanh ôtô hiện đại nhằm ứng dụng thiết kế
và chế tạo các hộp đen ECU điều khiển hệ thống phanh là một vấn đề rất phức tạp nhưng
đó là công việc cần phải bắt tay vào làm để trong tương lai khô ng xa chúng ta có thể tự
nghiên cứu và sản xuất ra những sản phẩm ôtô riêng của Việt Nam.
Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài là nhằm xây dựng cơ sỏ lí
thuyết cho hệ thống phanh ABS,trên cơ sở đó mô phỏng trên simulink để thấy rừ nhất mụ
hỡnh và hiệu quả của cơ cấu phanh
Đề tài cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc nghiên cứu về tính hiệu quả của phanh khi
cần giảm tốc độ cũng như hiệu quả phanh trong quá trình điều khiển động học của ôtô
thông qua việc sử dụng phần mềm lập trình.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Ths.Đồng Minh Tuấn người trực tiếp hướng dẫn cùng
các thầy trong bôn môn ôtô, Khoa Cơ Khí Động Lực, Trường ĐHSPKT Hưng Yên đã giúp
đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài.
Hưng yên, ngày 15 tháng 7 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Trọng Khương
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Hưng yên, ngày…...tháng..…năm..…
Giáo viên hướng dẫn. www.oto-hui.com
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
2.4. Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS....................................................... 33
2.5. Sơ đồ của hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS)…………………............. 40
2.6. Quá trình điều khiển của ABS…………………………………................... 46
2.7. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cả cơ cấu ABS …………………… .55
2.8. Các trạng thái phanh……………………………………………………… 65
Chương III : Mô phỏng bằng Matlab - Simulink
3.1 Giới thiệu nội dung chính của Matlab – Simulink; Matlab - State flow……… 67
3.2. Sơ đồ mô phỏng ............................................................................................... 69
3.3. Mô phỏng các cụm của hệ thống ……………………………………………… 71
Chương IV : Kết quả mô phỏng và phân tích
4.1. Trường hợp 1 :
...................................................... 90
4.2. Trường hợp 2 :
.................................................... 92
4.3. Trường hợp 3 :
........................................................ 95
4.4. Trường hợp 4:
................................................... 97
4.5. Trường hợp5: bốn bánh hệ số bám khác nhau……………………………… 101
4.6. Kết luận và kiến nghị ………………………………………………………….. 103
www.oto-hui.com
GIỚI THIỆU CHUNG
1. Lý do chọn đề tài
Cơ cấu phanh là cơ cấu an toàn chủ động của ô tô, dùng để giảm tốc độ hay dừng và
đỗ ôtô trong những trường hợp cần thiết.
Nền công nghiệp ô tô đang ngày càng phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng nhanh,
mật độ lưu thông trên đường ngày càng lớn. Các xe ngày càng được thiết kế với công suất
cao hơn, tốc độ chuyển động nhanh hơn thì yêu cầu đặt ra với cơ cấu phanh cũng càng cao
www.oto-hui.com
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Lịch sử phát triển của cơ cấu ABS.
Với sự hiểu biết đơn giản và kinh nghiệm, tránh hiện tượng các bánh xe bị hãm
cứng trong quá trình phanh khi lái xe trên đường trơn trượt, người lái xe đạp phanh bằng
cách nhấn liên tục lên bàn đạp phanh để duy trì lực bám ngăn không cho bánh xe bị trượt
lết và đồng thời có thể điều khiển được hướng chuyển động của xe. Về cơ bản chức năng
của cơ cấu phanh ABS cũng giống như vậy nhưng hiệu quả, độ chính xác và an toàn cao
hơn.
Cơ cấu ABS được sử dụng lần đầu tiên trên các máy bay thương mại vào năm 1949,
chống hiện tượng trượt ra khỏi đường băng khi máy bay hạ cánh. Với công nghệ thời đó,
kết cấu của cơ cấu ABS còn cồng kềnh, hoạt động không tin cậy và không tác động đủ
nhanh trong mọi tình huống. Trong quá trình phát triển ABS đã được cải tiến từ loại cơ khí
sang loại điện và hiện nay là loại điện tử.
Vào thập niên 60, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, các vi mạch điện tử ra đời, giúp cơ
c
ấu ABS lần đầu tiên được lắp trên ô tô vào năm 1969, sau đó cơ cấu ABS được nhiều
công ty sản suất ô tô nghiên cứu và đưa vào ứng dụng vào năm 1970. Công ty toyota sử
dụng lần đầu tiên cho các xe tại Nhật Bản vào năm 1971 đây là cơ cấu ABS một kênh điều
khiển đồng thời hai bánh sau. Nhưng phải đến thập niên 80 cơ cấu này mới được phát triển
mạnh nhờ cơ cấu điều khiển kĩ thuật số, vi xử lý thay cho các cơ cấu điều khiển tương tự
đơn giản trước đó.
Lúc đầu cơ cấu ABS chỉ được lắp ráp trên các xe du lịch mới, đắt tiền, được trang bị
theo yêu cầu và theo thị trường. Dần dần cơ cấu này đư ợc đưa vào sử dụng rộng rãi hơn,
đến nay ABS gần như trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại xe du lịch và cho
phần lớn các loại xe hoạt động ở những vùng có đường băng, tuyết dễ trơn trượt, ngày nay
cơ cấu ABS không chỉ được thiết kế trên các cơ cấu phanh thuỷ lực mà còn ứng dụng rộng
rãi trên các cơ cấu phanh khí nén của các xe tải và xe khách lớn.
Nhằm nâng cao tính ổn định và tính an toàn của xe trong mọi chế độ hoạt động như
control. Proceedings of the KSAE 1999 Spring Annual Meeting. K. Fujita, K., Inous, Y.
and Masutomi S. (1990). The ‘Lexus’ Traction Control (TRAC) System. Kawabe, T.,
Nakazawa, M.,Notsu, I. and Watanabe, Y. (1997). A Sliding Mode Controller for Wheel
Slip Ratio Control System. Vehicl Systems Dynamics, Vol. 27.Tan, H.S. and Chin, Y. K.
(1992). Vehicle antilock braking and traction control.
Qua nghiên cứu các đề tài trên, mỗi đề tài có mục tiêu, nội dung phương pháp
nghiên cứu khác nhau và đạt được kết quả nhất định trong đó nổi trội nhât là: Công trình
nghiên cứu với đề tài (wheel slip control with moving slipding surface for traction control
system) của K.CHUN và M.SUNWOO đại học Hanyang –seoul -Hàn Quốc (11/4/2004);
trong đó tác giả đã phân tích được quá trình điều khiển, tiến hành mô phỏng bằng phần
mềm Matlap- Simulink và được thử nghiệm trên xe điện (electric kart) công trình đã đạt
được :
www.oto-hui.com
- Đã tính tới yếu tố thời gian tăng tốc và thời gian phản ứng của hệ thống
- Mô phỏng được quá trình điều khiển
- Kiểm nghiệm trong phòng thí nghiệm trên loại xe điện nhỏ
Hạn chế của đề tài :
- Mới chỉ kiểm nghiệm dưới dạng mô hình đơn giản
1.2.2. Tình hình nghiên cứu chống bó cứng bánh xe ở Việt Nam.
Những kết quả nghiên cứu về về hệ thống chống bó cứng bánh xe trên ô tô ở việt
nam đến nay còn rất nhiều hạn chế,chưa có công trình chuyên sâu nghiên cứu tổng thể về
hệ thống .Một số công trình đã được thực hiện ở Việt Nam hoặc ở nước ngoài của các tác
giả Việt Nam chủ yếu đi sâu vào nghiên cứu một phần trong hệ thống như hệ thống chống
hãm cứng bánh xe khi phanh như:
Đề tài: Nghiên cứu hệ thống phanh ABS trên cơ sở hệ thống thử nghiệm tương
đương, thực hiện năm 2005; Đề tài : Mô phỏng hệ dẫn động phanh dầu sử dụng trợ lực
chân không, thực hiện năm 2005; Đề tài: Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống phanh chống
hãm cứng bánh xe, thực hiện năm 2006; Đề tài “Tổng hợp bộ điều khiển điện tử và mô
phỏng hệ thống phanh có ABS trên ô tô du lịch” của tác giả anh Vũ. v.v.
1.4.1. Phạm vi nghiên cứu.
Do giới hạn về thời gian và kinh phí, nên phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới
hạn ở hệ thống phanh thuỷ lực có trang bị cơ cấu ABS trên xe đu lịch, đây là cơ cấu phanh
điển hình được trang bị cơ cấu ABS nhiều trên các xe hiện nay.
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu
Với mục tiêu là “mô phỏng cơ cấu phanh ABS bằng simulink” để phục vụ công
tác nghiên cứu và giảng dạy, nên phương pháp nghiên cứu chính ở đây là phương phá p
tham khảo tài liệu kết hợp với phương pháp thực nghiệm, phù hợp với nhiệm vụ nghiên
cứu của đề tài.
Dựa trên các nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài, tiến hành
chọn lọc, phân tích và cơ cấu hóa, giải thích bản chất vật lý của các hiện tượng xảy ra trong
quá trình phanh, từ đó có những phân tích đánh giá tính hiệu quả và phạm vi ứng dụng của
cơ cấu ABS, giúp người đọc nắm được một cách có cơ cấu bản chất hoạt động của cơ cấu.
Sử dụng phương pháp nghiên cứu để xây dựng mô hình hoạt động của cơ cấu ABS
và giải thích cơ chế các quá trình điều khiển của ABS.
1.5. Mục tiêu của đề tài
Trước những yêu cầu cấp thiết đó về sự an toàn và chất lượng điều khiển thì
đề tài ”mô phỏng hệ thống phanh ABS trên xe du lịch” được thực hiện với mục tiêu sau
* Mục tiêu:
- Nghiên cứu quá trình điều khiển của hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) trên
xe du lịch.
- Mô phỏng và diễn tả quá trình làm việc của hệ thống chống bó cứng bánh xe bằng
Simulink, từ đó phân tích ảnh hưởng của các yếu tố như: vận tốc chuyển động của xe, hệ
số bám bánh xe với mặt đường.đến quá trình phanh ôtô
- Đánh giá kết quả mô phỏng các chế độ làm việc điển hình
www.oto-hui.com
CHƯƠNG II
HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE ABS
f
: Mômen cản lăn
P
f
: Lực cản lăn
Z
b
: Phản lực của bánh xe
r
b
: bán kính làm việc trung bình của bánh xe
www.oto-hui.com
- Khi đó lực phanh
p
P
được xác định theo công thức:
b
P
P
r
M
P =
(2.1)
- Do đó lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường
ϕ
ϕ
.
r
MM
P
r
MMM
P
−
+=
−+
=
(2.3)
Trong quá trình phanh ôtô, mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh tăng lên, đến một
lúc nào đấy sẽ dẫn đến sự trượt lê bánh xe. Khi bánh xe bị trượt lê hoàn toàn thì hệ số bám
ϕ có giá trị thấp nhất thì lực phanh sinh ra giữa bánh xe và mặt đường là nhỏ nhất, dẫn tới
hiệu quả phanh thấp nhất. Không những thế, nếu các bánh xe trước bị trượt sẽ làm mất tính
dẫn hướng khi phanh, còn nếu bánh sau bị trượt khi phanh làm mất tính ổn định khi phanh.
Vì vậy để tránh hiện tượng trượt lê hoàn toàn bánh xe (tức là không để bánh xe bị
bó cứng khi phanh)trên ôtô hiện đại có đặt bộ chống bó cứng bánh xe khi phanh.
2.1.2. Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu.
Giả sử ôtô chuyển động với vận tốc v
1
, khi phanh thì v
1
giảm dần và gia tốc j<0.
Lúc này các lực tác dụng lên ôtô (hình 2)
Hình 2: Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh
www.oto-hui.com
Trong đó:
j
đặt tại trọng tâm
và cùng chiều với chiều chuyển động, và P
j
được xác định theo biểu thức sau :
ipj
j
g
G
P
δ
.=
(2.4)
Trong đó:
g: Gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s
2
)
j
p
: Gia tốc chậm dần khi phanh.
i
δ
: Hệ số tính đến ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay.
Khi phanh thì lực cản không khí P
ω
và lực cản lăn P
f1
và P
gj
+−=L
hPGb
Z
gj
+
=
1
(2.5)
Tương tự lập phương trình mômen tại điểm B ta được:
)...(
1
2
ωω
hPhPbG
L
Z
gj
−+=L
hPGa
Z
gj
−
−=
g
hj
a
L
G
Z
gp
2
(2.8)
Lực phanh P
p1
và P
p2
đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường và ngược
chiều với chiều chuyển động của ôtô.
Theo điều kiện bám
ϕ
PP
p
≤
max
nhưng khi tính toán người ta lấy
Z
Z
P
P
p
p
==
ϕ
ϕ
(2.10)
Hay:
gj
gj
p
p
hPaG
hPbG
P
p
..
..
2
1
−
+
=
(2.11)
Do bỏ qua P
ω
1
ϕ
ϕ
−
+
=
(2.12)
Nhận xét: Tỷ số lực phanh bánh xe trước – sau phụ thuộc toạ độ trọng tâm của xe
và gia tốc chậm dần khi phanh. Để tỷ số này không thay đổi trong suốt quá trình phanh là
điều kiện không thể vì: Trên xe tải trọng lớn kết hợp với hệ thống treo làm thay đổi chiều
cao trọng tâm khi xe chuyển động.
Mặt khác do sức cản mặt đường thì gia tốc chậm dần khi phanh không phải
là chậm dần đều, do cách chất tải vì thế hệ số bám
ϕ
thay đổi nên toạ độ trọng tâm cũng
thay đổi làm tỷ số
21
/
pp
PP
cũng luôn thay đổi.
www.oto-hui.com
Để đảm bảo điều kiện phanh thì tỷ số
21
/
pp
PP
phải tuân theo (2.12), muốn
bảo đảm điều kiện này thì: Thay đổi mômen phanh tại bánh xe bằng cách dùng áp suất dầu
hoặc khí nén tác dụng vào xylanh phanh mà có thể điều chỉnh được, vì vậy ta phải lắp thêm
P
i
: Lực cản lên dốc
P
η
: Lực để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí
Thực nghiệm chứng tỏ rằng các lực cản lại chuyển động của ôtô có giá trị rất bé so
với lực phanh. Vì thế có thể bỏ qua các lực cản P
f
; P
ω
; P
η
và khi phanh trên đường nằm
ngang có phương trình:
pj
PP =
Khi đó lực phanh lớn nhất P
Pmax
sinh ra tại bánh xe được xác định theo biểu thức :
maxmax jp
PP =
Theo điều kiện bám
ϕϕ
GPP
p
g
j
δ
ϕ
.
max
=
(2.15)
Nhận xét: Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh cần phải giảm hệ số δ
i
. Vì vậy khi phanh
đột ngột người lái cần tắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực lức đó
δ
i
sẽ
giảm j
Pmax
tăng. Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh còn phụ thuộc vào hệ số bám
ϕ
của
lốp với mặt đường(mà giá trị của hệ số bám lớn nhất
8,075,0
max
÷=
ϕ
trên đường nhựa tốt).
2.1.3.2. Thời gian phanh.
Thời gian phanh cũng là một trong những chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh.
( )
21min
..
1
2
vv
g
dv
g
t
i
v
v
i
−==
∫
ϕ
δ
ϕ
δ
(2.17)
Khi phanh ôtô đến khi dừng hẳn thì v
2
=0 do đó :
g
v
t
i
Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng, thực tế nhất để đánh giá chất lượng phanh
của ôtô. So với các chỉ tiêu khác thì quãng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái xe có thể
nhận thức được một cách trực quan, dễ dàng tạo điều kiện cho người lái xe xử trí tốt trong
khi phanh ôtô trên đường.
Từ công thức:
dt
dvg
i
=
δ
ϕ
.
Ta nhân 2 vế với ds ta được:
dS
g
dS
dt
dv
i
δ
ϕ
.
=dS
g
dvv
g
S
ϕ
δ
ϕ
δ( )
2
2
1
2
min
.2
vv
g
S
i
−=⇔
ϕ
δ
(2.20)
Ta phanh đến khi ôtô dừng hẳn thì v
2
=0
g
v
, mà
ϕ
phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên bánh xe. Do vậy S
min
phụ thuộc vào
trọng lượng toàn bộ của ôtô G
Ta có đồ thị thể hiện sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất theo vận tốc bắt
đầu phanh v
1
và theo giá trị hệ số bám như sau:
www.oto-hui.com
Hình 3: Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất
theo tốc độ bắt đầu phanh v
1
và hệ số bám
Từ đồ thị thấy rằng:
Ở vận tốc bắt đầu phanh v
1
càng cao thì quãng đường phanh S càng lớn vì quãng
đường phanh phụ thuộc bậc 2 vào v
1
.
Hệ số bám
ϕ
càng cao thì quãng đường phanh S càng giảm.
2.1.4. Lực phanh và lực phanh riêng.
Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh. Chỉ
tiêu này được dùng thuận lợi nhất là khi thử phanh ôtô trên bệ thử.
cực đại:
ϕ
ϕ
===
G
G
G
P
P
P
.
max
max
(2.24)
www.oto-hui.com
Từ biểu thức trên ta thấy rằng lực phanh riêng cực đại bằng giá trị hệ số bám
ϕ
:
Về mặt lý thuyết thì: Trên mặt đường nhựa khô nằm ngang, lực phanh riêng cực đại
có thể đạt giá trị 75
÷
80%.
Trong thực tế giá trị đạt được thấp hơn nhiều khoảng 45% đến 65%.
Nhận xét: Trong các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh thì chỉ tiêu quãng đường
phanh là đặc trưng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất. Vì quãng đường phanh cho phép
người lái hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một chướng ngại vật mà họ phải xử trí để
khỏi xảy ra tai nạn khi người lái xe phanh ở tốc độ ban đầu nào đấy.
2.2. Cơ sở lí thuyết về điều hòa lực phanh và chống bó cứng bánh xe khi phanh
là bằng nhau thì trong quá trình phanh ta có
thể viết quan hệ giữa mômen phanh ở bánh xe như sau:
1
2
11
22
1
2
.
.
p
p
bp
bp
p
p
P
P
rP
rP
M
M
==
(2.25)
Kết hợp biểu thức (2.12) và (2.25) ta có quan hệ sau:
g
g
p
..
..
11 g
b
bp
hb
L
rG
rZM
ϕ
ϕ
ϕ
+==
(2.27)
).(
..
..
22 g
b
bp
ha
L
rG
rZM
ϕ
ϕ
ϕ
−==
(2.28)
111
.=
(2.29)
ddp
PkM
222
.=
(2.30)
p
1dd
, p
2dd
: Là áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau
k
1
, k
2
: Là hệ số tỷ lệ tương ứng với phanh trước và phanh sau.
Từ các biểu thức (2.29) và (2.30) ta có thể xác định quan hệ giữa áp suất trong dẫn
động phanh trước và phanh sau:
12
21
1
2
.
.
p
p
1 góc 45
0
, lúc đó bộ điều hòa lực phanh chưa làm việc.
Khi áp suất trong xylanh phanh chính đạt giá trị p
đch
(áp suất điều chỉnh) thì
lúc đó bộ điều hòa lực phanh bắt đầu làm việc.
Từ thời điểm đó áp suất p
2
nhỏ hơn áp suất p
1
và đường đặc tính điều chỉnh
đi theo đường thẳng AB gần sát với đường cong lý tưởng.
* Nếu xét ở trạng thái xe không tải thì.
Ở giai đoạn đầu đường đặc tính đi theo đường thẳng OC nghĩa là lúc đó bộ
điều hòa lực phanh chưa làm việc. Áp suất p’
đch
ứng với điểm C là áp suất ở dẫn động
phanh trước ở thời điểm mà bộ điều hòa bắt đầu làm việc.
Tiếp đó đường đặc tính di theo đường CD là đường đặc tính của bộ điều hòa
lực phanh khi xe không tải.
Như vậy ứng với mỗi tải trọng khác nhau ta có đường đặc tính lý tưởng khác
nhau và đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh ở các tải trong khác nhau sẽ là một
chùm đường nghiêng khác nhau.
www.oto-hui.com
⇒
Tóm lại bộ điều hòa lực phanh đảm bảo cho áp suất p
2
ở dẫn động phanh sau
gần với áp suất lý tưởng yêu cầu và có giá trị nhỏ hơn áp suất lý tưởng để tránh bó cứng
λ
−
=
(2.32)
Trong đó:v : Vận tốc của ôtô.
b
ω
: Vận tốc góc của bánh xe đang phanh.
r
b
: Bán kính làm việc của bánh xe.
Hệ số bám dọc được hiểu là tỷ số của lực tiếp tuyến P
p
trên tải trọng G
b
tác dụng
lên bánh xe.
b
p
x
G
P
=
ϕ
Vậy hệ số bám dọc bằng không khi lực phanh tiếp tuyến bằng không, nghĩa là lúc
chưa phanh.
Ta thấy rằng hệ số bám dọc có giá trị cực đại
maxx
phải điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh cao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường
thay đổi quanh giá trị
0
λ
trong giới hạn hẹp. Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi
phanh có thể sử dụng các nguyên lý điều chỉnh sau đây:
- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được 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.
* Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh gồm các phần tử sau:
- Cảm biến để phát tín hiệu về tình trạng của đối tượng cần được thông tin, cụ thể là
tình trạng của bánh xe đang được phanh. Tùy theo sự lựa chọn nguyên lý điều chỉnh có thể
dùng cảm biến vận tốc góc, cảm biến áp suất trong dẫn động phanh, cảm biến gia tốc của
ôtô và các loại cảm biến khác.
- Bộ điều khiển để xử lý thông tin và phát các lệnh nhả phanh hoặc phanh bánh xe.
- Bộ thực hiện để thực hiện các lệnh do bộ điều khiển phát ra (bộ thực hiện có thể là
thủy lực, loại khí hoặc hỗn hợp thủy khí).
Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay thường sử dụng nguyên lý điều
chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc chậm dần của bánh xe có bố trí cảm biến
vận tốc góc.
Bảng 2.1. kết quả thí nghiệm ôtô du lịch có hệ thống chống hãm cứng bánh xe Loại đường
Tốc độ bắt đầu
phanh v(m/s)
Quãngđường phanh Lợi về hiệu
quả
phanh
Có hệ thống
Để xác định được quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu quá trình phanh
qua các đồ thị thực nghiệm thể hiện quan hệ giữa lực phanh P
p
sinh ra ở bánh xe với thời
gian t. Đồ thị này được gọi là ‘‘giản đồ phanh ’’.
www.oto-hui.com
Giản đồ phanh được xây dựng bằng thực nghiệm, qua giản đồ phanh ta phân tích
và thấy được bản chất của quá trình phanh
Giản đồ phanh là quan hệ giữa lực phanh P
p
với thời gian t hay cũng là quan hệ
của gia tốc chậm dần j với thời gian t
Hình 7: Giản đồ phanh
Quan sát giản đồ ta thấy:
Điểm O : Lúc người lái nhìn thấy chướng ngại ở phía trước và nhận thức được cần
phải phanh.
t
1
: Thời gian phản xạ của người lái.
+ Từ lúc thấy được chướng ngại vật cho đến lúc tác dụng vào bàn đạp phanh.
+ Thời gian t
1
phụ thuộc vào trình độ người lái.Thường giới hạn t
1
= 0,3 - 0,8 (s).
t
2
: Thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh.
+ Từ lúc người lái tác dụng vào bàn đạp phanh cho đến khi má phanh ép sát vào
=
(2.33)
Trong thời gian t
4
này lực phanh P
p
và gia tốc chậm dần j có giá trị không đổi.
t
5
: Thời gian nhả phanh, lực phanh P
p
giảm đến 0
+ Với phanh dầu t
5
có giá trị t
5
= 0,2 (s)
+ Với phanh khí t
5
có
giá trị t
5
= 1,5- 2(s)
www.oto-hui.com
Khi ôtô dừng hoàn toàn rồi mới nhả phanh thì thời gian t
5
không ảnh hưởng gì đến
quãng đường phanh nhỏ nhất.
Vậy quá trình phanh kể từ khi người lái xe nhận được tín hiệu cho đến khi ôtô dừng
t
5
thì chúng có giá trị bằng 0.
Nếu kể đến thời gian chậm tác dụng t
2
của dẫn động phanh thì quãng đường phanh
thực tế tính từ khi tác dụng lên bàn đạp phanh cho đến khi ôtô dừng hẳn được xác định theo
công thức sau:
ϕ
g
vk
tvS
s
2
2
1
21
+=
(2.35)
Trong đó: k
s
: Hệ số hiệu đính quãng đường phanh, được xác định bằng thực nghiệm:
Với xe du lịch: k
s
= 1,1
÷
1,2
Với xe tải và xe khách: k
s
= 1,4
9,5 11
5,8
5,0 4,2
www.oto-hui.com
2.2.4. Tính ổn định của ôtô khi phanh.
Trong quá trình phanh của ôtô thì trục dọc của ôtô có thể bị nghiêng đi một góc β
nào đấy so với hướng của quỹ đạo đang chuyển động. Sở dĩ như vậy là do tổng các lực
phanh sinh ra ở các bánh xe bên phải khác với tổng các lực phanh sinh ra ở các bánh xe
bên trái và tạo thành mômen quay vòng M
q
quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm A
của ôtô.
Khi phanh mà ôtô quay đi một góc quá mức quy định thì sẽ mất an toàn chuyển
động trên đường. Vậy tính ổn định khi phanh là khả năng ôtô dữ được quỹ đạo chuyển
động như ý muốn của người lái trong quá trình phanh.
Giả sử ôtô đang chuyển động theo hướng của trục X nhưng sau khi phanh thì lệch
một góc β. Trong khi phanh thì các bánh xe bên phải có lực phanh P
P.Ph1
ở trục trước, P
P.Ph2
( )
222
....
B
PP
B
P
B
PM
trpphptrpphpq
−=−=
(2.38)
Do có sự ma sát giữa bánh xe và mặt đường cho lên khi suất hiện mômen quay vòng
M
q
thì các bánh xe của trục trước sẽ có phản lực R
Y1
tác dụng từ mặt đường theo phương
ngang và ở các bánh xe sau sẽ có phản lực R
y2
tác dụng:
Phương trình chuyển động của ôtô đối với trọng tâm A được viết dưới dạng:
I
Z
.β=
q
M
- R
y1
z
- Mômen quán tính của ôtô quanh trục Z đi qua trọng tâm A.
Lấy tích phân hai lần phương trình (2.40) ta được:
Ct
I
M
Z
q
+=
2
2
β
(2.41)
Ở đây: t- Thời gian phanh.
www.oto-hui.com
Copyright: Tài liệu đại học ©