Mô phỏng quá trình phanh có điều khiển ABS sử dụng phần mềm matlab.doc

DỊCH VỤ VIẾT THUÊ ĐỀ TÀI TRỌN GÓI ZALO / TEL: 0909.232.620
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỀ TÀI:
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH PHANH
CÓ ĐIỀU KHIỂN ABS SỬ DỤNG
PHẦN MỀM MATLAB
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN HẢI
Số thẻ sinh viên: 103150114
Lớp: 15C4B
Người hướng dẫn: TS. LÊ VĂN TỤY
Người phản biện: TS. PHẠM QUỐC THÁI
Đà Nẵng, 12/ 2019

TÓM TẮT
Tên đề tài: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH PHANH CÓ ĐIỀU KHIỂN ABS SỬ DỤNG
PHẦN MỀM MATLAB.
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN HẢI
Số thẻ SV: 103150114 Lớp: 15C4B
Đồ án tốt nghiệp này sẽ trình bày các cơ sở lý thuyết về quá trình phanh của ô tô;
cấu tạo cơ bản, nguyên lý làm việc cũng như cơ chế điều khiển của hệ thống chống bó
cứng bánh xe ABS. Dựa trên các nguồn tài liệu lý thuyết liên quan đến đề tài nghiên
cứu, tiến hành chọn lọc, phân tích, giải thích các bản chất vật lý của các hiện tượng
xảy ra trong quá trình phanh. Từ đó, đưa ra cơ sở lý thuyết tính toán kết hợp với phần
mềm mô phỏng MATLAB để tiến hành xây dựng các thuật toán mô phỏng, đánh giá
hiệu quả của hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS. Để quá trình mô phỏng đảm bảo
tính chính xác cao và gần với thực tế nhất, các số liệu phục vụ cho quá trình mô phỏng
sẽ sử dụng các thông số kỹ thuật của xe Toyota Corolla Altis 2.0. Kết quả thu được từ
nghiên cứu này sẽ tạo cơ sở để thực hiện các nghiên cứu khác có tính ứng dụng thực tế
liên quan đến hệ thống chống bó cứng phanh ABS như: thiết kế hệ thống cảnh báo an
toàn hệ thống phanh cho xe, thiết bị kiểm tra mức độ an toàn của hệ thống phanh …

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: …..…………….………….…….. Số thẻ sinh viên: ………………...
Lớp:…………… Khoa:....................................... Ngành: ……………….......................
1. Tên đề tài đồ án:
………………………………………………..…………………………………………
…………………………………………………………………………………………..
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
……………………………………..……………………………………………..……...
...…………………………………………………………………………………………
…..………………………………….…..………………………..………………………
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
6. Họ tên người hướng dẫn: …………………………………..……………………
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ……../……./201…..
8. Ngày hoàn thành đồ án: ……../……./201…..
Đà Nẵng, ngàythángnăm 201
Trưởng Bộ môn …………………….. Người hướng dẫn

LỜI NÓI ĐẦU
Với sự phát triển của ngành ô tô 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 trước, 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 nhà nước về
chủ trương nội địa hoá sản phẩm ôtô của Việt Nam. Chính vì vậy, em đã quyết định
thực hiện đề tài:
“Mô phỏng quá trình phanh có điều khiển ABS
sử dụng phần mềm MATLAB”.
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 ô tô 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
không xa chúng ta có thể tự nghiên cứu và sản xuất ra những sản phẩm ô tô riêng của
Việt Nam. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài này là nhằm xây
dựng cơ sở lý thuyết cho hệ thống phanh ABS, từ cơ sở đó thực hiện mô phỏng trên
phần mềm MATLAB để thấy rõ diễn biến cũng như hiệu quả của quá trình phanh có
điều khiển ABS.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Văn Tụy người trực tiếp
hướng dẫn cùng các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật ô tô – Máy động lực, khoa Cơ Khí
Giao Thông, Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng đã giúp đỡ nhiệt tình để
em có thể thực hiện đề tài này.
Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện
NGUYỄN VĂN HẢI
i

CAM ĐOAN
Đồ án tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, được thực hiện
dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. LÊ VĂN TỤY. Các số liệu, những kết luận
nghiên cứu được trình bày trong đồ án tốt nghiệp này hoàn toàn trung thực.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này.
Sinh viên thực hiện
{Chữ ký, họ và tên sinh viên}
NGUYỄN VĂN HẢI
ii

MỤC LỤC
Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời nói đầu và cảm ơn i
Lời cam đoan liêm chính học thuật ii
Mục lục iii
Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ v
Danh sách các cụm từ viết tắt vii
Trang
MỞ ĐẦU 1
Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS 2
1.2 Tình hình nghiên cứu của hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS
trên thế giới 3
1.3 Tình hình nghiên cứu của hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS
ở Việt Nam 4
1.4 Tổng quan về hệ thống phanh
1.4.1 Cơ cấu phanh 5
1.4.2 Dẫn động phanh 10
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Lực phanh sinh ra ở bánh xe 17
2.2 Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu 19
2.3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh 21
2.3.1 Gia tốc chậm dần khi phanh 22
2.3.2 Thời gian phanh 23
2.3.3 Quãng đường phanh 23
2.3.4 Lực phanh và lực phanh riêng 25
2.4 Cơ sở lý thuyết về điều hòa lực phanh và chống bó cứng bánh xe khi phanh 26
2.4.1 Điều hòa lực phanh 26
iii

2.4.2 Chống hãm cứng bánh xe khi phanh 29
2.5 Giản đồ phanh và chỉ tiêu phanh thực tế 31
2.6 Tính ổn định của ô tô khi phanh 35
2.7 Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS 38
2.7.1 Cấu trúc chung của hệ thống ABS 38
2.7.2 Phân loại hệ thống ABS theo kiểu điều khiển 39
2.7.3 Các phương án bố trí cơ cấu điều khiển của hệ thống ABS 40
2.7.4 Quá trình điều khiển của hệ thống ABS 43
2.7.5 Các chế độ làm việc khi phanh của hệ thống ABS 51
Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG
BÁNH XE ABS
3.1 Giới thiệu chung về phần mềm Matlab 54
3.1.1 Giao diện Matlab 54
3.1.2 Các lệnh thông dụng trong Matlab 54
3.2 Nội dung tính toán và mô phỏng 55
3.2.1 Mô phỏng diễn biến áp suất dầu phanh tại cơ cấu phanh, tổng mô men phanh của
xe 55
3.2.2 Mô phỏng gia tốc bánh xe 57
3.2.3 Mô phỏng tốc độ dài bánh xe và tốc độ góc bánh xe 58
3.2.4 Các số liệu ban đầu để thực hiện quá trình mô phỏng 60
Chương 4: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
4.1 Trường hợp 1 61
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
PHỤ LỤC 76
iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
BẢNG 2.1 Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh chính khi thử không tải
BẢNG 2.2 Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh chính khi thử đầy tải
BẢNG 3.1 Bảng thông số kỹ thuật của xe Toyota Corolla Altis 2.0V
BẢNG 4.1 Bảng kết quả các thông số của quá trình mô phỏng diễn biến hệ thống
phanh có điều khiển ABS trong TH1
HÌNH 1.1 Cơ cấu phanh trống cuốc loại 1
HÌNH 1.5 Cơ cấu phanh đĩa
HÌNH 1.6 Sơ đồ các loại phanh dải
HÌNH 1.7 Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp
HÌNH 1.8 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không
HÌNH 1.9 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén
HÌNH 1.10 Sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực bằng bơm thủy lực
HÌNH 1.11 Dẫn động phanh bằng thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng
HÌNH 1.12 Sơ đồ dẫn động phanh khí nén
HÌNH 2.1 Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh
HÌNH 2.2 Lực tác dụng lên ô tô khi phanh
HÌNH 2.3 Đồ thị thể hiện sự thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất theo tốc độ bắt đầu phanh v1 và hệ số bám φ
HÌNH 2.4 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa mômen phanh Mp1 và Mp2 với hệ số bám φ
HÌNH 2.5 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh sau và trong dẫn
động phanh trước để đảm bảo sự phanh lý tưởng HÌNH 2.6 Đường đặc tính của bộ
điều hòa lực phanh.
v

HÌNH 2.7 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương đối λ của bánh xe khi phanh.
HÌNH 2.8 Giản đồ phanh
HÌNH 2.9 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà bị quay
ngang HÌNH 2.10 Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên ô tô
HÌNH 2.11 Các phương án điều khiển của ABS
HÌNH 2.12 Phạm vi điều khiển của hệ thống ABS
HÌNH 2.13 Phạm vi điều khiển của ABS theo góc trượt bánh xe
HÌNH 2.14 Sơ đồ điều khiển kín của ABS
HÌNH 2.15 Lưu đồ thuật toán tính toán hệ thống phanh có ABS
HÌNH 2.16 Diễn biến các thông số của ô tô khi phanh có điều khiển của ABS
HÌNH 2.17 Chế độ phanh bình thường
HÌNH 2.18 Chế độ giảm áp
HÌNH 2.19 Chế độ giữ áp
HÌNH 3.1 Giao diện Matlab
HÌNH 3.2 Sơ đồ khối chương trình mô phỏng quá trình phanh có điều khiển
ABS HÌNH 4.1 Đồ thị áp suất dầu phanh
HÌNH 4.2 Đồ thị tổng mô men phanh của xe
HÌNH 4.3 Đồ thị gia tốc chậm dần của bánh xe khi
phanh HÌNH 4.4 Đồ thị vận tốc và tốc độ góc bánh xe
HÌNH 4.5 Hình thể hiện một phần diễn biến vận tốc và tốc độ góc bánh xe khi
phanh HÌNH 4.6 Đồ thị áp suất dầu phanh
HÌNH 4.10 Hình thể hiện một phần diễn biến vận tốc và tốc độ góc bánh xe khi phanh
HÌNH 4.11 Đồ thị áp suất dầu phanh
HÌNH 4.15 Hình thể hiện một phần diễn biến vận tốc và tốc độ góc bánh xe khi phanh
vi

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU:
A - Diện tích cản chính diện của ô tô.
a, b, hg- Tọa độ trọng tâm của ô tô.
dp
Fép
g
- Đường kính piston công tác của cơ cấu phanh.
- Lực ép sinh ra tại một cơ cấu phanh.
- Gia tốc trọng trường ( g = 9,81 m/s2 ).
G - Trọng lượng ô tô.
jp
k
L
Mp
pd
Pf1 và Pf2
Pj
Pp
Ppmax
Pφ
Pω
rbx
Rms
v
Z1, Z2
δi
εt
λ
μ
φ
φx
φy
ωb
- Gia tốc chậm dần khi phanh.
- Hệ số cản không khí.
- Chiều dài cơ sở của ô tô.
- Mômen phanh tác dụng lên bánh xe.
- Áp suất dầu phanh trong xylanh công tác của cơ cấu phanh.
- Lực cản lăn tác dụng lên bánh trước và bánh sau.
- Lực quán tính sinh ra do khi phanh sẽ có gia tốc chậm dần.
- Lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường.
- Lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh xe với mặt
đường.
- Lực bám giữa bánh xe với mặt đường.
- Lực cản không khí.
- Bán kính làm việc của bánh xe.
- Bán kính làm việc trung bình của tấm ma sát má phanh.
- Vận tốc của ô tô.
- Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe trước, sau.
- Hệ số tính đến ảnh hưởng các khối lượng quay của ô tô.
- Gia số thời gian.
- Độ trượt tương đối.
- Hệ số ma sát giữa đĩa phanh và tấm ma sát.
- Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường.
- Hệ số bám dọc.
- Hệ số bám ngang.
- Vận tốc góc của bánh xe đang phanh.
vii

CHỮ VIẾT TẮT:
ABS – Anti-lock Braking System: Hệ thống chống bó cứng phanh.
ASR – Acceleration Skid Regulation: Hệ thống kiểm soát lực kéo.
BAS – Brake Assist System: Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp.
EBD – Electronic Brake force Distribution: Hệ thống phân phối lực phanh bằng điện tử.
ECU – Electronic Control Unit: Cụm điều khiển điện tử.
ESP – Electronic Stability Program: Hệ thống điều khiển ổn định ô tô bằng điện tử.
GTVT – Giao thông vận tải
TRC – Traction control system: Hệ thống kiểm soát lực kéo.
viii

Mô phỏng quá trình phanh có điều khiển ABS sử dụng phần mềm MATLAB
MỞ ĐẦU
i. Mục đích thực hiện đề tài
- Hiểu được các cơ sở lý thuyết về quá trình phanh của ô tô; nắm được cấu tạo cơ
bản, nguyên lý làm việc của hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS.
- Đánh giá được hiệu quả của quá trình phanh.
- Tạo cơ sở thực hiện các nghiên cứu khác liên quan đến hệ thống chống bó cứng
bánh xe ABS.
ii. Mục tiêu đề tài
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về quá trình phanh của ô tô.
- Nghiên cứu hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS.
- Xây dựng thuật toán mô phỏng quá trình làm việc của hệ thống chống bó cứng
bánh xe ABS; từ đó phân tích, đánh giá các chỉ tiêu hiệu quả phanh dựa trên kết quả
mô phỏng thu được.
iii. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
* Phạm vi nghiên cứu: Thực hiện nghiên cứu trên xe Toyota Corolla Altis 2.0V.
* Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có trang bị ABS trên
xe Toyota Corolla Altis 2.0V.
iv. Phương pháp nghiên cứu
Dựa trên các nguồn tài liệu lý thuyết liên quan đến đề tài nghiên cứu, tiến hành chọn
lọc, phân tích, giải thích các bản chất vật lý của các hiện tượng xảy ra trong quá trình
phanh. Từ đó, đưa ra các cơ sở lý thuyết tính toán kết hợp với phần mềm mô phỏng
MATLAB để tiến hành xây dựng các thuật toán mô phỏng, đánh giá hiệu quả của hệ
thống chống bó cứng bánh xe ABS.
v. Cấu trúc đồ án tốt nghiệp
Đồ án ngoài phần “mở đầu” và phần “kết luận chung và hướng phát triển của đề
tài”, gồm có 4 chương:
Chương 1. Tổng quan đề tài nghiên cứu
Chương 2. Cơ sở lý thuyết
Chương 3. Tính toán và mô phỏng bằng Matlab
Chương 4. Phân tích kết quả mô phỏng
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hải Hướng dẫn: Lê Văn Tụy 1

Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1. Lịch sử phát triển của hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS
Để tránh hiện tượng các bánh xe bị hãm cứng trong quá trình phanh khi lái xe trên
đường trơn, người lái xe đạp phanh bằng cách nhịp 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 hệ thống phanh ABS cũng
giống như vậy nhưng hiệu quả, độ chính xác và an toàn cao hơn.
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. Tuy nhiên, kết cấu của ABS
lúc đó 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 1960, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, các vi mạch điện tử (
microchip) ra đời, giúp hệ thống ABS lần đầu tiên được lắp trên ô tô vào năm 1969.
Sau đó, hệ thống ABS đã được nhiều công ty sản xuất ôtô nghiên cứu và đưa vào ứng
dụng từ những năm 1970. Công ty Toyota sử dụng lần đầu tiên cho các xe tại Nhật từ
năm 1971, đây là hệ thống ABS 1 kênh điều khiển động thời hai bánh sau. Nhưng phải
đến 1980 hệ thống này mới được phát triển mạnh nhờ hệ thống điều khiển kỹ thuật số,
vi xử lý (digital microprocessors / microcontrollers) thay cho các hệ thống điều khiển
tương tự (analog) đơn giản trước đó.
Lúc đầu hệ thống ABS chỉ được lắp trên các xe du lịch cao cấp, đắt tiền, được
trang bị theo yêu cầu và theo thị trường. Dần dần hệ thống này được đưa vào sử dụng
rộng rãi hơn, đến nay ABS gần như đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại
xe tải, một số xe du lịch và cho phần lớn các loại xe hoạt động ở những vùng có đường
băng, tuyết dễ trơn trượt. Hệ thống ABS không chỉ được thiết kế trên các hệ thống
phanh thủy lực, mà còn ứng dụng rộng rãi trên các hệ thống 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 khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường vòng với tốc độ cao, khi
phanh trong những trường hợp khẩn cấp,… hệ thống ABS còn được thiết kế kết hợp
với nhiều hệ thống khác :
- Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống kiểm soát lực kéo - Traction control (hay ASR)
làm giảm bớt công suất động cơ và phanh các bánh xe để chống hiện tượng các bánh xe

bị trượt lăn tại chỗ khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bởi điều này làm tổn hao vô
ích một phần công suất của động cơ và mất tính ổn định chuyển động của ôtô.
- Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống phân phối lực phanh bằng điện tử EBD
(Electronic Brake force Distribution) nhằm phân phối áp suất dầu phanh đến các bánh
xe phù hợp với các chế độ tải trong và chế độ chay của xe.
- Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BAS (Brake Assist
System) làm tăng thêm lực phanh ở các bánh xe để có quãng đường phanh là ngắn nhất
trong trường hợp phanh khẩn cấp. Hệ thống ABS kết hợp với hệ thống ổn định ôtô bằng
điện tử (ESP), không chỉ có tác dụng trong khi dừng xe, mà còn can thiệp vào cả quá trình
tăng tốc và chuyển động quay vòng của ôtô, giúp nâng cao hiệu suất chuyển động của ôtô
trong mọi trường hợp. Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc và hỗ trợ rất lớn của kỹ thuật
điện tử, của ngành điều khiển tự động và các phần mềm tính toán, lập trình cực mạnh đã
cho phép nghiên cứu và đưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS
như điều khiển mờ, điều khiển thông minh, tối ưu hóa quá trình điều khiển
ABS.
Các công ty như BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX là những công ty đi đầu
trong việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo các hệ thống ABS cho ô tô.
1.2. Tình hình nghiên cứu của hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS trên thế giới
Trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về hệ thống phanh ABS, tiêu
biểu trong số đó có thể kể đến các công trình như:
+ C. Rengaraj, A.Adgar, C.S.Cox, D.A.Crolla, “Cosimulation of parameter based
vehicle dynamics and an ABS control system”, International Conference on Systems
Engineering(ICSE2006) at University of Coventry, Coventry, United Kingdom, Sep
2006. Là công trình nghiên cứu động lực xe và hệ thống điều khiển ABS, đã xây dựng
mô hình trên Matlab Simulink và mô phỏng trên phần mềm chuyên dụng CarSim, sau
đó tiến hành thử nghiệm và đánh giá trên mô hình mô phỏng.
+ Cem Unsal, Pushkin Kachroo, “Sliding Mode Measurement Feedback Control
for Antilock Braking Systems”, IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS
TECHNOLOGY, Vol. 7, No. 2, March 1999. Nghiên cứu đã đưa ra thuật toán điều khiển
dựa trên mô hình điều khiển theo kiểu trượt kết hợp với bộ lọc Kalman để loại bỏ các
thành phần nhiễu do môi trường tác động nhằm điều khiển động lực học dọc của xe.
+ Ming-chin Wu, Shih Ming-chang, “Simulated and experimental study of
hydraulic anti-lock braking system using sliding-mode PWM control”, Department of
Mechanical Engineering, National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan, ROC, 2
February 2001. Nghiên cứu kết hợp điều khiển theo độ rộng xung PWM và điều khiển
theo kiểu trượt để thiết kế mô hình điều khiển hệ thống phanh ABS.

+ M. Ouddhiri , M. Chadli, A. El Hajjaji, “Robust Fuzzy Sliding Mode Control for
Antilock Braking System”, Int. Journal on Sciences and Techniques of Automatic
control Vol. 1, No 1, June 2007. Nghiên cứu đề xuất phương pháp điều khiển theo kiểu
trượt kết hợp với logic mờ để điều chỉnh lực phanh.
+ Hyeongcheol Lee, Masayoshi Tomizuka,“Adaptive Traction Control”, California
Partners for Advanced Transit and Highways (PATH), Department of Mechanical
Engineering, University of California, Berkeley, September 1995. Là đề tài đã ứng
dụng lý thuyết điều khiển thích nghi để nghiên cứu chống trượt bánh xe.
Qua đây ta có thể thấy, trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về hệ
thống phanh ABS, góp phần nâng cao hiệu quả, mức độ tối ưu của hệ thống phanh
ABS trên ô tô. Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu này chỉ được công bố sơ lược,
mang tính chất giới thiệu; còn các nội dung, số liệu nghiên cứu cụ thể vẫn chưa công
bố rõ ràng, thống nhất. Điều này đã gây khó khăn cho việc tiếp cận, cùng tham gia
nghiên cứu đối với nhà nghiên cứu ở nước ta.
1.3. Tình hình nghiên cứu của hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS ở Việt Nam
Hiện tại ở Việt Nam cũng đã có nhiều đề tài nghiên cứu về hệ thống phanh ABS,
trong đó có thể kể đến như:
+ Luận án tiến sĩ của Nguyễn Văn Tiềm (2009): Nghiên cứu xây dựng hệ thống
điều khiển chuyển động thích nghi trên cơ sở logic mờ và mạng nơ ron nhân tạo.
+ Luận án tiến sĩ của Nguyễn Sĩ Đỉnh (2010): Nghiên cứu động lực học dẫn động
phanh thủy lực để lắp hệ thống chống hãm cứng bánh xe lên ô tô quân sự.
+ Đào Mạnh Hùng, Nguyễn Đức Trung, “ Xây dựng thuật toán điều khiển hệ
thống chống bó cứng bánh xe (ABS) trên cơ sở lý thuyết điều khiển trượt”, Tạp chí Cơ
khí Việt Nam, số 4, tháng 4 năm 2010.
+ Lê Hùng Lân, Nguyễn Văn Tiềm, “Tổng hợp điều khiển thích nghi hệ thống
chống bó cứng bánh xe ô tô khi phanh trên cơ sở mô hình mạng nơ ron xuyên tâm-
RBFN”, Tạp chí khoa học Giao thông vận tải, Trường đại học Giao thông vận tải, số
24, tr. 38-45.
+ Lê Hùng Lân, Nguyễn Văn Tiềm, Lê Chung, “Tổng hợp điều khiển thích nghi
hệ thống chống bó cứng bánh xe ô tô khi phanh trên cơ sở mô hình mờ”, Tạp chí khoa
học Giao thông vận tải, Trường đại học Giao thông vận tải, số 21, 03/2008.
Nhìn chung, đã có nhiều công trình nghiên cứu về hệ thống ABS xuất hiện ở nước ta,
các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào điều khiển hệ thống ABS trên phương diện cơ
sở lý thuyết kết hợp với phương pháp mô phỏng trên máy tính và thử nghiệm trên các mô
hình trong phòng thí nghiệm. Do đó, các kết quả thu được vẫn còn rất hạn chế

nên chỉ có thể phục vụ cho mục đích nghiên cứu, giảng dạy; chưa thể tiến hành thiết
kế, lắp đặt hệ thống ABS lên xe ô tô.
1.4. Tổng quan về hệ thống phanh
1.4.1. Cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma
sát.Trong quá trình phanh động năng của ô tô được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu
phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài.
Ngoài ra cơ cấu phanh còn có một số bộ phận phụ khác. Bộ phận điều chỉnh khe
hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thuỷ lực.
a.Cơ cấu phanh trống guốc
Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất.
- Trống phanh: là một ống quay hình trụ gắn với may-ơ ở bánh xe.
- Các guốc phanh: trên bề mặt gắn các tấm ma sát (má phanh).
- Mâm phanh: là một đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu là nơi định vị hầu hết các bộ
phận khác của cơ cấu phanh.
- Cơ cấu ép: Khi phanh cơ cấu ép sẽ ép lên các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ
chặt vào vào mặt trong của tang trống tạo nên lực ma sát phanh bánh xe lại.
- Bộ phận điều chỉnh khe hở và xả khí: chỉ có đối với dẫn động thủy lực.
* Cơ cấu phanh trống guốc loại 1 (loại trống guốc có cơ cấu ép bằng xy lanh kép và
có hai điểm tựa cố định của guốc được bố trí cùng phía)
Hình 1.1 Cơ cấu phanh trống guốc loại 1
Cơ cấu phanh loại 1 có các đặc điểm về kết cấu đáng chú ý:
- Hai guốc của cơ cấu phanh có điểm tựa tâm quay cố định của guốc được bố trí
về cùng một phía đối với cơ cấu phanh.
- Hai guốc sử dụng chung một cơ cấu ép là xy lanh kép (một xy lanh với hai
piston thường có cùng đường kính nhưng chiều tác dụng là trái chiều nhau), nên mô-
men ma sát do hai guốc tạo ra cho tang trống là khác nhau do tính chất tách/siết mặc

dù lực ép do xy lanh kép tạo ra là giống nhau hoàn toàn.
* Cơ cấu phanh trống guốc loại 2 (loại trống guốc có cơ cấu ép bằng xy lanh đơn và
có hai điểm tựa cố định của tâm quay guốc được bố trí khác nhau)
- Đây là loại cơ cấu phanh kiểu tang trống có tính chất đối xứng hoàn toàn về
phương diện kết cấu qua tâm quay bánh xe.
- Nên momen ma sát của tang trống tạo ra bởi hai guốc có giá trị giống nhau.
*Cơ cấu phanh trống guốc loại 3 – cường hóa (loại trống guốc có cơ cấu ép bằng
xylanh kép và thanh cường hóa)

Đây là loại cơ cấu phanh tang trống kiểu đặc biệt có tính chất đối xứng về phương
diện kết cấu qua mặt phẳng.
Tuy momen ma sát được tạo ra bởi hai guốc có giá trị tăng lên nhờ guốc này tự
cường hoá cho guốc kia mặc dù các thông số cơ bản của cơ cấu phanh không thay đổi
so với hai loại trên.
Đặc điểm của cơ cấu phanh này là:
- Đầu trên của hai guốc sử dụng chung một xy lanh kép để tạo lực ép chính cho hai guốc.
- Đầu dưới của hai guốc được nối với nhau bằng thanh cường hóa tùy động.
- Mỗi guốc của cơ cấu phanh đều có thêm một tâm quay tùy động cùng được bố trí
cùng phía với xy lanh kép.
* Cơ cấu phanh trống guốc loại 4 (loại trống guốc với cam ép)
Hai guốc sử dụng chung một cam ép cùng kiểu và hành trình nâng để tạo lực ép
cho hai guốc. Hai guốc có tâm quay của điểm tỳ bố trí về cùng một phía.
Do tính chất bố trí tâm quay của hai điểm tựa cố định cùng phía nên momen ma
sát của hai guốc tác dụng lên tang trống hoàn toàn khác nhau theo theo tính chất tách
siết mặc dù kích thước hoàn toàn giống nhau.

b . Cơ cấu phanh đĩa
Hình 1.5 Cơ cấu phanh đĩa.
Phanh đĩa có các loại: kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay, vòng ma
sát quay.
Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rãnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay ghép
hai kim loại khác nhau.
Trên ôtô sử dụng chủ yếu loại một đĩa quay dạng hở, ít khi dùng loại vỏ quay.
Trên máy kéo còn dùng loại vỏ và đĩa cố định, vòng ma sát quay.
Ta chỉ xét hai loại phanh đĩa: Loại má kẹp cố định và loại má kẹp tùy động.
- Ưu điểm so với cơ cấu phanh trống - guốc:
+ Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều.
+ Má phanh ít bị mòn và mòn đều hơn nên ít phải chỉnh.
+ Điều kiện làm mát tốt.
+ Momen phanh tiến lùi bằng nhau.
+ Lực chiều trục tác dụng lên đĩa làm cân bằng.
+ Có khả năng làm việc khe hở bé nên giảm thời gian tác dụng phanh.
+ Có độ nhạy tốt.
- Nhược điểm:
+ Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín.
+ Các đĩa phanh loại hở dễ bị oxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn phanh.
+ Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt, xước.
c.Phanh dải
Loại phanh này chủ yếu được sử dụng trên máy kéo xích. Vì nó dùng phối hợp với
ly hợp chuyển hướng tạo được một kết cấu rất đơn giản và gọn.

Hình 1.6 Sơ đồ các loại phanh dải.
a-Phanh dải đơn giản không tự siết; b-Phanh dải tự siết một
chiều; c-Phanh dải loại kép; d-Phanh dải loại bơi.
Phanh dải có một số loại (Hình 1.6), khác nhau ở phương pháp nối các đầu dải
phanh và do đó khác nhau ở hiệu quả phanh.
Hình 1.6a là sơ đồ phanh dải đơn giản không tự siết. Khi tác dụng lực, cả hai đầu
dải phanh được rút lên siết vào trống phanh. Ưu điểm của sơ đồ này là không có hiện
tượng tự siết, nên phanh êm dịu, hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay. Nhược
điểm là: Hiệu quả phanh không cao.
Hình 1.6b là sơ đồ phanh dải đơn giản tự siết một chiều. Nhờ có một đầu được nối
cố định nên hiệu quả phanh theo chiều tự xiết cao hơn chiều ngược lại tới gần 6 lần.
Tuy vậy khi phanh thưòng dễ bị giật, không êm.
Hình 1.6c là sơ đồ phanh dải loại kép. Kết cấu của nó giống như ghép hai phanh
dải loại đơn có chung một đầu cố định. Bất kỳ trống phanh quay theo chiều nào thì
hiệu quả phanh của nó cũng không đổi và luôn luôn có một nhánh tự siết.
Hình 1.6d là sơ đồ phanh dải loại bơi. Nó làm việc tương tự như phanh dải đơn
giản tự siết, nhưng hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay.
Tất cả các loại phanh dải đều có chung nhược điểm là áp suất trên bề mặt ma sát
phân bố không đều. Nên má phanh mòn không đều và tải trọng hướng kính tác dụng
lên trục lớn.

1.4.2. Dẫn động phanh
a. Dẫn động thủy lực
*Ưu điểm của dẫn động thủy lực
- Độ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ (dưới 0,2 0,4 s).
- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dẫn động chỉ
bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh đã ép sát trống phanh.
- Hiệu suất cao ( =0,8 0,9).
- Kết cấu đơn giản, kích thước, khối lượng, giá thành nhỏ.
- Có khả năng dùng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh.
*Nhược điểm của dẫn động thủy lực
- Yêu cầu độ kín khít cao. Khi có một chỗ nào đó bị dò rỉ thì cả dòng dẫn động
không làm việc được.
- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường phải sử dụng các bộ trợ lực để
giảm lực đạp, làm cho kết cấu phức tạp.
- Sự dao động áp suất của chất lỏng làm việc có thể làm cho các đường ống bị
rung động và mô men phanh không ổn định.
- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp.
*Phạm vi sử dụng
- Sử dụng rộng rãi trên các ô tô du lịch, ô tô tải cỡ nhỏ hoặc đặc biệt lớn.
*Các loại và sơ đồ dẫn động
Theo loại năng lượng sử dụng phanh thuỷ lực có thể chia thành ba loại:
- Dẫn động tác dụng trực tiếp: Cơ cấu được điều khiển trực tiếp bằng lực tác dụng
của người lái.
Hình 1.7 Dẫn động thuỷ lực tác dụng trực tiếp. 1,8. Xilanh bánh xe trước/sau; 2,7. Ống
dẫn dầu đến các xilanh; 3. Piston xilanh phụ; 4. Piston xilanh chính; 5. Bàn đạp; 6.
Xilanh chính.

- Dẫn động tác dụng gián tiếp: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ lực
người lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp.
- Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng: Lực tác dụng lên các cơ cấu phanh là
áp lực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực. Người lái chỉ điều
khiển các van, qua đó điều chỉnh áp suất và lưu lượng chất lỏng đi đến các cơ cấu
phanh tùy theo cường độ phanh yêu cầu.
Sơ đồ và nguyên lý dẫn động thủy lực trợ lực chân không.
Hình 1.8 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không
1-Xylanh chính; 2- Piston; 3- Bình dầu phụ; 4- Bầu trợ lực; 5- Màng cao su;
6- Màng cao su ở cơ cấu tỷ lệ; 7- Van không khí; 8- Phần tử lọc; 9- Bàn đạp;
11- Van chân không; 12- Đường ống nạp; 13- Van một chiều;
14,15- Đường dầu đi đến các cơ cấu phanh trước/sau.
-Nguyên lý làm việc của sơ đồn dẫn động thủy lực trợ lực chân không:
+ Khi nhả phanh: Van chân không 11 mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang B
qua van này và có cùng áp suất chân không.
+ Khi phanh: người lái tác dụng lên bàn đạp đẩy cần dịch chuyển sang phải làm van
chân không 11 đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn van không khí 7 mở ra
cho không khí qua phần tử lọc 8 đi vào khoang A. Độ chênh lệch áp suất giữa hai khoang
A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (màng) của bầu trợ lực, và qua đó tạo
nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trong xi lanh chính 1, ép
dầu theo các ống dẫn (dòng 14 và 15) đi đến các xi lanh bánh xe để thực hiện quá trình
phanh. Khi lực tác dụng lên màng cao su 5 tăng thì biến dạng của màng cao su của cơ cấu
tỷ lệ 6 cũng tăng theo làm cho piston hơi dịch về phía trước so với cần đẩy làm cho van
không khí 7 đóng lại, giữ cho độ chênh áp không đổi tức lực trợ lực không đổi. Muốn tăng
lực phanh người lái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần đẩy lại dịch chuyển sang trái làm van
không khí 7 mở ra cho không khí đi thêm vào khoang A. Độ chênh áp tăng lên, màng cao
su 6 biến dạng nhiều hơn làm piston hơi dịch về phía trước so với cần đẩy, van không khí
lại đóng lại đảm bảo cho độ chênh áp hay lực trợ lực không đổi và

tỷ lệ với lực đạp. Khi lực phanh đạt cực đại thì van không khí mở hoàn toàn và độ
chênh áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị lớn nhất.
Sơ đồ và nguyễn lý dẫn động thủy lực trợ lực khí nén.
Hình 1.9 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén. 1- Bàn đạp; 2- Tay đòn; 3- Cụm van phân
phối khí nén; 4- Bình chứa khí nén; 5- Xylanh lực; 6- Xylanh chính; 7- Đường dầu
phanh trước; 8- Xylanh phanh trước; 9- Đường dầu phanh sau
- Nguyên lý làm việc của sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực khí nén:
+ Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2 lực sẽ truyền đồng thời lên các cần của xi
lanh chính 6 và của cụm van 3. Van 3 dịch chuyển: mở đường nối khoang A của xi
lanh lực với bình chứa khí nén 4. Khí nén từ 4 sẽ đi vào khoang A tác dụng lên piston
của xi lanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston trong xi lanh chính 6 dịch chuyển
- đưa dầu đến các xi lanh bánh xe. Khi đi vào khoang A, khí nén đồng thời đi vào
khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại, làm van dịch chuyển lùi sang trái. Khi
lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van dừng lại ở vị trí cân bằng mới, đồng thời
đóng luôn đường khí nén từ bình chứa đến khoang A - duy trì một áp suất không đổi
trong hệ thống, tương ứng với lực tác dụng và dịch chuyển của bàn đạp. Nếu muốn
tăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực đạp để đẩy van sang phải, mở đường cho khí nén
tiếp tục đi vào. Như vậy cụm van 12 đảm bảo được sự tỷ lệ giữa lực tác dụng, chuyển
vị của bàn đạp và lực phanh.
Sơ đồ và nguyên lý dẫn động thủy lực trợ lực bằng bơm thủy lực.

Hình 1.10 Sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực bằng bơm thủy lực
1.Bơm; 2. Van an toàn; 3. Đường đầu cao áp; 4. Đường dầu hồi; 5.Van phân
phối; 6. Xylanh lực; 7. Xylanh chính; 8. Xylanh cơ cấu phanh trước;
9. Xylanh cơ cấu phanh sau
- Nguyên lý hoạt động của sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực bằng bơm thủy lực:
+ Khi tác dụng lên bàn đạp: kênh nối đường cao áp 3 của bơm với đường hồi 4
trong van 5 đóng lại, còn kênh nối 5 với khoang làm việc của xi lanh trợ lực 6 mở ra
cho chất lỏng đi vào ép piston của xi lanh lực đẩy piston của xi lanh chính dịch
chuyển, ép dầu đến các xi lanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh. Lực tác dụng lên
bàn đạp càng mạnh, áp suất làm việc càng cao, mô men phanh sinh ra càng lớn.
+ Ở trạng thái nhả phanh, van 5 nối các đường 3 và 4 với nhau nên bơm làm việc
không tải.
Sơ đồ và nguyên lý dẫn động phanh bằng thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng.

Hình 1.11 Dẫn động phanh bằng thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng
1. Bàn đạp; 2. Xylanh chính; 3,4. Các van phanh; 5,6. Xylanh bánh xe;
7,9. Bộ tích năng; 8. Bộ điều chỉnh tự động áp suất kiểu role;
10. Van an toàn; 11. Bơm.
- Nguyên lý hoạt động dẫn động phanh bằng thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng:
+ Khi tác dụng lên bàn đạp 1, dầu tác dụng lên các van 3 và 4, mở đường cho chất
lỏng từ các bộ tích năng 7 và 9, đi đến các xi lanh bánh xe 5 và 6. Lực đạp càng lớn, áp
suất trong các xi lanh 5 và 6 càng cao. Bộ điều chỉnh tự động áp suất kiểu rơ le 8 dùng
để giảm tải cho bơm 11 khi áp suất trong các bình tích năng 7 và 9 đã đạt giá trị giới
hạn trên. van an toàn 10 có tác dụng bảo vệ cho hệ thống khỏi bị quá tải.
b.Phanh dẫn động khí nén
*Ưu điểm:
- Điều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ
- Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (khi có dò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn có thể
tiếp tục làm việc được, tuy hiệu quả phanh giảm)
- Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác, như: phanh rơ
moóc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén, ...
- Dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình điều khiển dẫn động
*Nhược điểm:

- Độ nhạy thấp, thời gian chậm tác dụng lớn
- Do bị hạn chế bởi điều kiện dò rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơn của chất
lỏng trong dẫn động thủy lực tới 10 15 lần. Nên kích thước và khối lượng của dẫn
động lớn
- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều
- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn
Hình 1.12 Sơ đồ dẫn động phanh khí nén
1. Máy nén khí; 2. Bình chứa chung; 3. Bình chứa cầu trước;
4. Bình chứa cầu sau; 5. Bầu phanh sau; 6. Nút chia cầu sau; 7. Van phân phối;
8. Bàn đạp; 9. Nút chia cầu trước; 10. Bầu phanh trước.
*Nguyên lý làm việc của dẫn động phanh khí nén
- Không khí được nén từ máy nén 1 qua bộ điều chỉnh áp suất , bộ lắng lọc và tách
ẩm sau đó vào bình chứa chung 2 rồi từ van chia đi vào bình chứa 3 và 4. Rồi sẵn sàng
đến các dòng cao áp trước van phân phối 7.
- Khi tác dụng lực lên bàn đạp 8 để mở van phân phối 7:
+ Trước hết là dòng sau cấp qua khoang trên của van phân phối 7 khí nén: từ bình
chứa 4 qua van phân phối đến bầu phanh sau tích trữ đủ áp suất để thực hiện quá trình
phanh.
+ Ngay tiếp đó, khoang dưới của van phân phối cũng mở ra để dòng cao áp qua
van đi đến các bầu phanh trước.
- Quá trình xả phanh:

+ Nhả lực tác dụng vào bàn đạp các van trong van phân phối đóng dòng cấp khí và
mở các van xả khí.
+ Khí các bầu phanh trước đi ngược về khoang dưới của van phân phối theo cửa
xả của van phân phối ra ngoài.
+ Khí các bầu phanh sau đi ngược về khoang trên của van phân phối theo cửa xả
của van phân phối ra ngoài.

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Lực phanh sinh ra ở bánh xe
Khi người lại tác dụng vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra mômen ma
sát còn gọi là mômen phanh Mp nhằm hãm bánh xe lại. Lúc đó ở bánh xe xuất hiện
phản lực tiếp tuyến Pp ngược với chiều chuyển động. Phản lực tiếp tuyến này được gọi
là lực phanh và xác định theo biểu thức:
Pp =
M
p
(2-1)
r
bx
Ở đây:
Mp - mômen phanh tác dụng lên bánh xe;
Pp - lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường;
rbx - bán kính làm việc của bánh xe.
Lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường, nghĩa
là:
Ppmax = Pφ = Zb. φ (2-2)
Ppmax - lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh xe với
mặt đường;
Pφ - lực bám giữa bánh xe với mặt đường;
Zb - phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe;
φ - hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường.
r
bx
Hình 2.1 Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh

Khi phanh thì bánh xe chuyển động với gia tốc chậm dần, do đó trên bánh xe sẽ có
mômen quán tính Mjb tác dụng, mômen này cùng với chiều chuyển động của bánh xe;
ngoài ra còn có mômen cản lăn Mf tác dụng, mômen này ngược với chiều chuyển động
và có tác dụng hãm bánh xe lại. Như vậy, trong khi phanh bánh xe thì lực hãm tổng
cộng Ppo sẽ là:
P = Mp + Mf - M j b = P +
M
f
- M
j b
po r
bx
p r
bx
Trong quá trình phanh ô tô, mômen phanh sinh ra ở 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, cho nên khi bánh xe bị trượt lê hoàn toàn thị 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 lê sẽ
làm mất tính dẫn hướng khi phanh, còn nếu các bánh xe sau bị trượt lê sẽ 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
hãm cứng khi phanh) thì trên ô tô hiện đại có đặt bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh.
Từ biểu thức (2-2) ta thấy rằng muốn có lực phanh lớn không những cần có hệ số bám φ có giá trị cao mà còn phải có
phản lực pháp tuyến Zb lớn. Cũng vì vậy để sử dụng được hết toàn bộ trọng lượng bám của ô tô cần phải bố trí phanh ở tất cả
các bánh xe
của ô tô.
Trong quá trình phanh xe, động năng hoặc thế năng (khi ô tô chuyển động xuống
dốc) của xe bị tiêu hao cho ma sát giữa trống phanh và má phanh, giữa lốp và mặt
đường cũng như để khắc phục sức cản lăn, sức cản không khí, ma sát trong hệ thống
truyền lực, ma sát trong động cơ. Năng lượng bị tiêu hao trong quá trình phanh phụ
thuộc vào chế độ phanh của xe.
Mômen phanh càng tăng thì cơ năng biến thành nhiệt năng giữa trống phanh và má
phanh cũng như sự trượt lê giữa lốp và mặt đường càng tăng, còn năng lượng để khắc
phục các sức cản khác tương đối nhỏ. Khi các bánh xe bị hãm cứng hoàn toàn thì công
ma sát giữa trống phanh và má phanh cũng như sự cản lăn hoàn toàn không có nữa, tất
cả năng lượng hầu như biến thành nhiệt ở khu vực tiếp xúc giữa lốp và mặt đường. Sự
trượt lê sẽ làm giảm hiệu quả nhanh, tăng độ mòn lốp, tăng độ trượt dọc và ảnh hưởng
xấu đến tính ổn định ngang của xe.

2.2. Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu
Để xét điều kiện đảm bảo phanh tối ưu ( phanh có hiệu quả nhất ) chúng ta dùng
sơ đồ ở hình (2.2) trình bày các lực tác dụng lên ô tô khi phanh ở trường hợp xe trên
mặt phẳng nằm ngang.
Hình 2.2 Lực tác dụng lên ô tô khi phanh
Khi phanh sẽ có những lực sau tác dụng lên ô tô: trọng lượng ô tô G đặt tại trọng
tâm, lực cản lăn Pf1 và Pf2 ở bánh xe trước và sau, phản lực thẳng góc lên các bánh xe
trước và sau ( Z1 và Z2 ), lực phanh ở các bánh xe trước và sau Pp1 và Pp2, lực cản
không khí Pω , lực quán tính Pj sinh ra do khi phanh sẽ có gia tốc chậm dần.
Lực phanh Ppl và Pp2 đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường và ngược
với chiều chuyển động của ô tô, còn lực quán tính Pj đặt tại trọng tâm và cùng với
chuyển động của ô tô.
Lực quán tính P được xác định theo biểu thức sau:
Pj =
G
j
p (2-3)
g
Ở đây:
g- gia tốc trọng trường ( g = 9,81 m/s2
);
jp - gia tốc chậm dần khi phanh.
Khi phanh thì lực cản không khí Pω và lực cản lăn Pf1 và Pf2 không đáng kể, có thể
bỏ qua. Sự bỏ qua này sai số khoảng 1,5-2 %.

Bằng cách lập các phương trình cân bằng mômen của các lực tác dụng lên ô tô khi
phanh đối với các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường A và B, ta có thể xác
định các phản lực thẳng góc Z1 và Z2 như sau:
Z
1 =
G b + Pj .h g
(2-4)
L
Z2 =
G a - Pj .h g
(2-5)
L
Ở đây:
a, b, hg - tọa độ trọng tâm của ô tô;
L - chiều dài cơ sở của ô tô.
Thay giá trị Pj từ công thức (2-3) vào (2-4) và (2-5) ta được:
Z =
G
(b +
jp .hg
) (2-6)
1
L g
Z2 =
G
(a -
jp .h g
) (2-7)
L g
Để sử dụng hết trọng lượng bám của ô tô thì cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh
xe trước và sau và lực phanh lớn nhất đối với toàn bộ xe là:
Ppmax = G. φ (2-8)
Sự phanh có hiệu quả nhất là khi lực phanh sinh ra các bánh xe tỷ lệ thuận với tải
trọng tác dụng lên chúng, mà tải trọng tác dụng lên các bánh xe trong quá trình phanh
thay đổi do có lực quán tính Pj tác dụng.
Trong trường hợp phanh có hiệu quả nhất thì tỷ số giữa các lực phanh ở các bánh
xe trước và lực phanh ở các bánh sau sẽ là:
P
p1
=
φ.Z 1
=
Z 1
(2-9)
P φ.Z
2
Z
2
p 2
Lắp các biểu thức (2-4) và (2-5) vào (2-9) ta được:
P
p1
=
G b + Pj .h g
(2-10)
P G
a
- P .h
g
p 2 j

Trong quá trình phanh thì lực cản lăn Pf1 và Pf2 không đáng kể, có thể bỏ qua, do
đó có thể viết:
Pj = Pp1 + Pp2
Và Pjmax = Ppmax = G. φ (2-11)
Lắp giá trị Pjmax từ biểu thức (2-11) vào (2-10) ta có:
P
p1
=
b+ φ.h g
(2-12)
P a - φ.h
g
p 2
Biểu thức ( 2-12 ) chính là điều kiện để đảm bảo sự phanh có hiệu quả nhất, nghĩa
là muốn đạt hiệu quả nhất ( quãng đường phanh nhỏ nhất, hoặc gia tốc chậm dần lớn
nhất, hoặc thời gian nhanh nhỏ nhất ) thì trong quá trình phanh quan hệ giữa lực phanh
ở các bánh xe trước Pp1 và lực phanh ở các bánh xe sau Pp2 phải luôn thỏa mãn biểu
thức (2-12).
Từ biểu thức (2-12) thấy rằng, trong điều kiện sử dụng của ô tô thì tọa độ trọng
tâm luôn thay đổi do chất tải khác nhau và hệ số bám φ cũng thay đổi do ô tô có thể
chạy trên các loại đường khác nhau, do vậy tỷ số Pp1/Pp2 luôn thay đổi trong điều kiện
sử dụng. Nghĩa là để đảm bảo hiệu quả phanh tốt cần phải có lực phanh Pp1 và Pp2
thích hợp để thỏa mãn điều kiện nêu ở biểu thức (2-12). Muốn vậy phải thay đổi được
mômen phanh Mp1 và Mp2 sinh ra ở các cơ cấu phanh trước và phanh sau. Trong điều
kiện đối với cơ cấu phanh đã thiết kế thì mômen phanh của cơ cấu phanh có thể thay
đổi bằng cách thay đổi áp suất dầu hoặc áp suất khí nén dẫn đến các xylanh bánh xe
hoặc dẫn đến bầu phanh (phanh khí). Đa số các xe sản xuất trước kia thường có áp suất
dầu hoặc khí nén dẫn động ra cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau như nhau, như
vậy không đảm bảo được điều kiện (2-12) ở các trường hợp sử dụng khác nhau. Vì thế
để thỏa mãn hơn điều kiện (2-12) nhằm tăng hiệu quả phanh thì ngày nay trên nhiều xe
đã bố trí bộ điều hòa lực phanh hoặc bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh. Các cơ
cấu này sẽ tự động điều chỉnh lực phanh ở các bánh xe bằng cách thay đổi quan hệ áp
suất dẫn động ra cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau.
2.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh
Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh có thể dùng các chỉ tiêu sau: quãng
đường phanh, gia tốc chậm dần, thời gian phanh, lực phanh. Chúng ta sẽ lần lượt xem
xét các chi tiêu nói trên.

2.3.1. Gia tốc chậm dần khi phanh
Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá
chất lượng phanh ô tô. Khi phân tích các lực tác dụng lên ô tô có thể viết phương trình
cân bằng lực kéo khi phanh ô tô như sau:
Pj = Pp + Pf + Pω + Pη ± Pi (2-13)
Ở đây:
Pj - lực quán tính sinh ra khi phanh ô tô;
Pp - lực phanh sinh ra ở các bánh xe;
Pf - lực cản lăn;
Pω - lực cản không khí;
Pη - lực để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí ( ma sát ở ổ bi…);
Pi - lực cản lên dốc. Khi phanh trên đường nằm ngang thì lực cản lên dốc
Pi=0.
Thực nghiệm chứng tỏ rằng các lực Pj, Pω , Pη cản lại sự chuyển động của ô tô có
giá trị rất bé so với lực phanh Pp. Lực phanh Pp chiếm đến 98% của tổng các lực có xu
hướng cản sự chuyển động của ô tô. Vì thế cho nên có thể bỏ qua các lực Pj, Pω , Pη
trong phương trình (2-13) và khi ô tô phanh trên đường nằm ngang ( Pi = 0 ), ta có
phương trình (2-14) sau:
Pj = Pp (2-14)
Lực phanh lớn nhất Ppmax xác định theo điều kiện bám khi các bánh xe bị phanh
hoàn toàn và đồng thời theo biểu thức:
Ppmax = G. φ
Từ đó, phương trình ( 2-14 ) có thể viết như sau:
δ
i
G
jp m ax = G. φ (2-15)
g
Ở đây:
δi - hệ số tính đến ảnh hưởng các khối lượng quay của ô tô.
Từ biểu thức ( 2.15 ) có thể xác định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh:
j
p m ax
= φ.g
(2-16)
δi
Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh cần phải giảm hệ số δi . Vì vậy, khi phanh đột
ngột người lái cẩn cắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, lúc đó δi sẽ
giảm và jpmax sẽ tăng.

Gia tốc chậm dần cực đại phụ thuộc vào hệ số bám ở giữa lốp và mặt đường mà trị của hệ số bám
lớn nhất φ max = 0,75 ÷ 0,8 trên đường nhựa tốt. Nếu coi δi ≈ 1 và gia tốc trọng trường g ≈ 10 (m/s2
)
thì gia tốc chậm dần cực đại của ô tô khi phanh ngặt trên đường nhựa tốt, khô, nằm ngang có thể đạt trị
số jpmax đến 7,5 ÷ 8 (m/s2
).
Trong quá trình ô tô làm việc, thường phanh với gia tốc chậm dần thấp hơn nhiều,
phanh đột ngột ( phanh ngặt ) chỉ xảy ra trong những lúc cấp thiết.
2.3.2. Thời gian phanh
Thời gian nhanh cũng là một trong các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh. Thời
gian nhanh càng nhỏ thì chất lượng càng tốt. Để xác định thời gian phanh có thể sử
dụng biểu thức (2-16) viết ở dạng sau:
j=
dv
=
φ.g
(2-17)
dt δi
Biểu thức (2-17) có thể viết:
dt = φ
δ
.gi
.dv
Muốn xác định thời gian nhanh nhỏ nhất cần tích phân dt trong giới hạn từ thời
điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v1 tới thời điểm ứng với vận tốc v2 ở cuối quá
trình phanh:
v1 δ δi
t min = ∫ i
.dv = .(v1 - v2 )
φ.g
v2 φ.g
Khi phanh ô tô đến lúc dừng hẳn thì v2 = 0, do đó:
t
min =
δ
i .v1
(2-18)
φ.g
Ở đây: v1 - vận tốc của ô tô ứng với thời điểm bắt đầu phanh.
Từ biểu thức (2-18) ta thấy rằng thời gian nhanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc
bắt đầu phanh của ô tô, phụ thuộc vào hệ số δi và hệ số bám ở giữa bánh xe với mặt
đường. Để cho thời gian nhanh nhỏ cần phải giảm δi , vì vậy người lái xe nên cắt ly
hợp khi phanh .
2.3.3. Quãng đường phanh
Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng phanh của
ô tô. Cũng vì vậy mà trong tính năng kỹ thuật của ô tô, các nhà máy chế tạo thường
cho biết quãng đường phanh của ô tô ứng với vận tự đã định.
So với các chỉ tiêu khác thì quãng đường là chỉ tiêu mà người lái xe có thể nhận
thức được một cách trực quan và dễ dàng tạo điều kiện cho người lái xử lý trong khi
phanh ô tô trên đường.

Để xác định quãng đường phanh nhỏ nhất, có biểu thức (2-17) bằng cách nhân hai
vế với dS ( dS – vi phân của quãng đường ), ta có:
dv
dS=
φ.g
dS
dt δi
Hay là:
v.dv = φ.g dS (2-19)
δi
Quãng đường phanh nhỏ nhất xác định bằng cách tích phân dS trong giới hạn từ
thời điểm ứng với tốc độ bắt đầu phanh v1 đến thời điểm ứng với vận tốc cuối quá
trình phanh v2. Ta có:
v1 δ δ v1
i
∫
Smin = ∫ i
.v.dv = . v.dv
φ.g
v
2 φ.g
v
2
S = δi (v2
- v2
) (2-20)
min
2.φ.g 1 2
Khi phanh đến lúc ô tô dừng hẳn v2 = 0 :
S
min =
δ
i .v1
2
(2-21)
2.φ.g
Từ biểu thức (2-21)ta thấy quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc của
ô tô lúc bắt đầu phanh ( theo hàm bậc hai ), phụ thuộc vào hệ số bám φ và hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay δi , cho nên nếu người lái cắt ly
hợp trước khi
phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn.
Cần chú ý ràng theo các công thức (2-16), (2-18) và (2-21) thì jpmax, tmin, Spmin phụ thuộc vào hệ số bám φ, nhưng φ phụ
thuộc vào tải trọng tác dụng lên bánh xe, cho nên gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh có phụ thuộc vào
trọng lượng toàn bộ G của ô tô. Điều này đã được thực nghiệm chứng minh.
Để hình dung rõ sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất theo vận tốc bắt đầu phanh v1 và theo giá trị hệ số bám φ, chúng ta có thể quan sát đồ thị hình (2.3).
Từ đồ thị thấy rằng vận tốc phanh ban đầu càng cao thì quãng đường phanh S càng lớn, hệ số bám φ càng cao thì quãng đường phanh Spmin càng giảm.

Hình 2.3 Đồ thị thể hiện sự thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất
theo tốc độ bắt đầu phanh v1 và hệ số bám φ
2.3.4. 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 ô tô trên bệ thử. Lực phanh sinh ra
ở các bánh xe của ô tô xác định theo biểu thức:
Pp =
M p
(2-22)
r
bx
Ở đây:
Pp - lực phanh ô tô;
Mp - mômen phanh của các cơ cấu phanh;
Rbx - bán kính làm việc trung bình của bánh xe.
Lực phanh riêng P là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ G của ô
tô, nghĩa là:
Pp
P = G (2-23)
Lực phanh riêng cực đại sẽ ứng với khi lực phanh cực đại:
P =
P
p max
=φ.G = φ(2-24)
max
G G
Từ biểu thức (2-24) ta thấy rằng lực phanh riêng cực đại bằng hệ số bám φ. Như vậy trên
lý thuyết, đối với mặt đường nhựa khô nằm ngang, lực phanh riêng cực đại có thể đạt được
giá trị 75 ÷ 80 % . Trong thực tế giá trị đạt được thấp hơn nhiều, chỉ trong khoảng 45 ÷ 65 %.
Trong các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh thì chỉ tiêu quang 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 lý để khỏi xảy ra
tai nạn khi người lái xe phanh ở tốc độ ban đầu nào đấy.
Cần chú ý rằng bốn chỉ tiêu nêu trên đều có giá trị ngang nhau ( giá trị tương đương),
nghĩa là khi đánh giá chất lượng phanh chỉ cần dùng một trong bốn chỉ tiêu nói trên.
2.4. Cơ sở lý thuyết về điều hòa lực phanh và chống bó cứng bánh xe khi phanh
2.4.1. Điều hòa lực phanh
Muốn đảm bảo phanh có hiệu quả nhất thì lực phanh sinh ra ở các bánh xe trước
Pp1 và ở các bánh xe sau Pp2 phải tuân theo biểu thức (2-12). Nếu coi bán kính bánh xe
trước rbx1 và bánh xe sau rbx2 bằng nhau trong quá trình phanh ta có thể viết quan hệ
giữa mômen phanh ở bánh xe trước Mp1 và ở bánh xe sau Mp2 như sau:
M
p 2
=
P
p 2
.r
bx 2
=
P
p 2
(2-25)
M
p1
P .r P
p1 bx1 p1
Kết hợp biểu thức (2.12) và (2.25) ta có quan hệ sau:
M
p 2
=
(a - φ.h g )
(2-26)
M
p1 (b+ φ.h g )
Ở đây:
Mp1 - mômen phanh cần sinh ra ở các bánh xe trước;
Mp2 - mômen phanh cần sinh ra ở các bánh xe sau.
Như vậy muốn đảm bảo hiệu quả nhanh tốt nhất thì mômen phanh sinh ra ở các
bánh xe trước Mp1 và mômen phanh sinh ra ở các bánh xe sau Mp2 phải tuân theo biểu
thức (2-26). Các giá trị a, b, hg đối với một ô tô nhất định nào đấy có thể thay đổi tùy
theo mức độ và vị trí chất tải lên ô tô.
Mômen phanh cản sinh ra ở các bánh xe trước Mp1 và ở các bánh xe sau Mp2 có
thể xác định từ điều kiện bám theo biểu thức sau:
M = φ.Z .r =G.φ.rbx (b+ φ.h ) (2-27)
p1 g
1 bx
L
M = φ.Z .r = G.φ.rbx (a - φ.h ) (2-28)
p 2 g
2 bx
L
Đối với ô tô đã chất tải nhất định, ta có a, b, hg cố định. Bằng cách thay đổi giá trị φ, dựa trên biểu thức (2-27) và (2-28) ta có thể vẽ đồ thị Mp1 = f 1(φ ) và Mp2 =f2
(φ). Trên hình (2.4) trình bày đồ thị quan hệ giữa mômen phanh Mp1 và Mp2 với hệ số bám φ. Đường đậm nét ứng với ô tô đầy tải và đường nét đứt ứng với ô tô không tải.

Hình 2.4 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa mômen phanh
Mp1 và Mp2 với hệ số bám φ
Đối với ô tô hiện nay thường dùng dẫn động phanh thủy lực hoặc dẫn động phanh
bằng khí nén, quan hệ giữa mômen phanh sinh ra ở bánh xe và áp suất trong dẫn động
phanh biểu thị như sau:
M
M
Ở đây:
p1
= k
1
.p
1d.đ (2-29)
p 2
= k
2
.p
2d.đ (2-30)
P1d.đ, P2d.đ - áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh trước và cơ cấu
phanh sau;
k1 và k2 - hệ số tỷ lệ tương ứng với phanh trước và phanh sau.
Từ các biểu thức (2-29) và (2-30) có thể xác định quan hệ giữa áp suất trong dẫn
động phanh trước và phanh sau:
P k1 .M p 2
2d.đ
= (2-31)
P k
2
.M
p1
1d.đ
Trên hình (2.5) trình bày đồ thị quan hệ giữa áp suất P1d.đ và P2d.đ khi quan hệ giữa
các mômen phanh Mp1 và Mp2 tuân theo đường đặc tính phanh lý tưởng.
Như vậy để đảm bảo sự phanh lý tưởng thì quan hệ giữa áp suất trong dẫn động
phanh sau và trong dẫn động phanh trước phải tuân theo đồ thị hình (2.5). Đồ thị này
được gọi là đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hòa lực phanh.

Hình 2.5 Đồ thị thể hiện quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh sau
và trong dẫn động phanh trước để đảm bảo sự phanh lý tưởng.
1-Đầy tải; 2-Không tải.
Muốn đảm bảo đường đặc tính p2 = f (p1) theo đúng đồ thị trên hình (2.5) thì bộ
điều hòa lực phanh phải có kết cấu rất phức tạp. Các kết cấu trong thực tế chỉ đảm bảo
đường đặc tính gần đúng với đường đặc tính lý tưởng.
Trên hình (2.6) trình bày đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh loại piston bậc.
Đường đặc tính lý tưởng đậm nét ứng với tải trọng đẩy và đường nét đứt ứng với lúc
không tải.
2
Hình 2.6 Đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh.
1- Đầy tải; 2- Không tải.
+ Ở trường hợp xe đầy tải: giai đoạn đầu áp suất p1 ở dẫn động ra phanh trước và áp
suất p2 ở dẫn động ra phanh sau đều bằng nhau, đường đặc tính đi theo đường thẳng OA
nghiêng với trục hoành một góc 45°, lúc đó bộ điều hòa lực phanh chưa làm việc. Khi áp
suất trong xi lanh phanh chính đạt giá trị pđch ( áp suất điều chỉnh ) thì lúc đó bộ điều

hòa lực phanh bắt đầu làm việc. Từ thời điểm đó áp suất p2 nhỏ hơn áp suất p1 và
đường đặc tính điều chỉnh đi theo đường thẳng AB gần sát với đường cong lý tưởng.
+ Ở trường hợp xe không tải thì giai đoạn đầu đường đặc tính đi theo đường thẳng
OC nghĩa là lúc đó 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 đi theo đường thẳng CD. Đường DC là đường đặc tính của bộ điều hòa
lực phanh khi xe không tải.
Từ đồ thị hình (2.6) thấy rằng áp suất trong dẫn động phanh sau p2 khi đã có bộ
điều hòa lực phanh sẽ diễn biến theo đường gấp khúc OAB. Đường gấp khúc này nằm
dưới đường cong lý tưởng 1 nghĩa là áp suất p2 có giá trị gần với áp suất lý tưởng
nhưng luôn nhỏ hơn áp suất lý tưởng yêu cầu cho nên không xảy ra hiện tượng bó
cứng bánh xe sau khi phanh.
Tóm lại bộ điều hòa lực phanh đảm bảo cho áp suất p2 ở dẫn động phanh sau gần với áp suất tưởng yêu cầu
và giá trị nhỏ hơn áp suất lý tưởng để tránh bó cứng bánh xe sau. Khi bánh xe sau bị bó cứng thì hiệu quả phanh
sẽ giảm do hệ số bám φ giảm bởi bánh xe bị trượt lê, đồng thời làm mất tính ổn định khi phanh.
2.4.2. Chống hãm cứng bánh xe khi phanh
Trong tính toán động lực học của quá trình phanh ô tô thường sử dụng giá trị hệ số
bám cho trong các bảng. Hệ số bám này được xác định bằng thực nghiệm bánh xe
đang chuyển động bị hãm cứng hoàn toàn, nghĩa là khi bánh xe bị trượt lê 100%.
Thực tế ra, hệ số bám của bánh xe ô tô với mặt đường ngoài việc phụ thuộc vào loại
đường sá và tình trạng mặt đường còn phụ thuộc khá nhiều bởi độ trượt tương đối của bánh xe
với mặt đường trong quá trình phanh. Ở hình (2.7) trình bày đồ thị biểu diễn sự thay đổi 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 và mặt đường.
Độ trượt tương đối λ được xác định theo biểu thức:
λ =
v - ωb
.r
bx
(2-32)
v
Ở đây:
v - vận tốc của ô tô;
ωb - vận tốc góc của bánh xe đang phanh;
rbx - bán kính làm việc của bánh xe.

Hệ số bám dọc - được hiểu là tỷ số của lực phanh tiếp tuyến Pp trên tải trọng Gb
tác dụng lên bánh xe:
φx =
Pp
G
b
Với khái niệm như trên thì hệ số bám dọc bằng không khi lực phanh tiếp tuyến
bằng không, nghĩa lúc chưa phanh.
Hình 2.7 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hệ số bám dọc φx
và hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương đối λ của bánh xe khi phanh.
Từ hình (2.7) thấy rằng hệ số bám dọc có giá trị cực đại φxmax ở giá trị độ trượt tối ưu λ o. Thực nghiệm chứng tỏ rằng giá trị đo λ o thường nằm trong giới hạn 15 ÷
25% .
Ở giá trị độ trượt tối ưu λ o không những đảm bảo hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang φy cũng có giá trị khá cao.
Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là λ o thì sẽ đạt được lực phanh cực
đại, Ppmax = φ.Gb nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao nhất và đảm bảo độ ổn định tốt khi phanh.
Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh là giữ cho bánh xe trong quá trình
phanh ở độ trượt thay đổi trong một giới hạn hẹp quanh giá trị λ o, nhờ vậy sẽ đảm bảo hiệu quả phanh, tính ổn
định và tính dẫn hướng khi phanh tốt nhất ( do có giá trị φxmax và φy đạt giá trị cao). Cũng từ hình (2.7) ta thấy
rằng nếu phanh mà các bánh xe bị bó cứng ngay từ đầu thì hiệu quả phanh, tính ổn định và tính dẫn hướng khi
phanh sẽ giảm đột ngột (do φx giảm gần một nửa và φy giảm đi vài lần).

Để giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng và đảm bảo hiệu quả phanh cao cần
phải điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt
đường thay đổi quanh giá trị λ o trong giới hạn hẹp. Các hệ thống chống hảm 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.
Sự phát triển mạnh mẽ của ngành tin học, ngành điện tử và ngành tự động hóa đã
tạo điều kiện cho ngành ô tô thiết kế, chế tạo thành công các hệ thống chống hãm cứng
bánh xe khi phanh và hiện nay đã được dùng nhiều trên các ô tô.
Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh gầm 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 cảm biến vận tốc góc, cảm biến áp suất trong dẫn động phanh, cảm biến gia tốc của
ô tô và các cảm biến khác.
- Bộ điều khiển để xử lý các thông tin và phát các lệnh phanh hoặc phanh bánh xe
(các bộ điều khiển này thường là loại điện tử).
- Bộ thực hiện để thực hiện các lệnh do bộ điều khiển phát ra ( bộ thực hiện có thể
là loại thủy lực, loại khí hoặc loại 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 và ở bánh xe
có bố trí cảm biến vận tốc góc.
2.5. Giản đồ phanh và chỉ tiêu phanh thực tế
Những công thức (2-16), (2-18) và (2-21) được chứng minh ở trên để xác định
gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh mang tính chất lý thuyết
trong điều kiện lý tưởng, nghĩa là khi phanh thì áp suất chất lỏng ( hoặc khí nén ) có
giá trị cực đại ngay tại thời điểm bắt đầu phanh và thời gian phản ứng của người lái xe
không kể đến.
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 Pp sinh ra ở bánh xe (hoặc
mômen phanh Mp ) với thời gian t. Đồ thị này được gọi là giản đồ phanh.

Giản đồ phanh nhận được bằng thực nghiệm và qua giản đồ phanh có thể phân tích
và thấy được bản chất của quá trình phanh.
Hình 2.8 Giản đồ phanh
Cần phải hiểu rằng giản đồ phanh là quan hệ của lực phanh Pp với thời gian t, hay
cũng là quan hệ của gia tốc chậm dần j với thời gian t.
Điểm 0 trên hình (2.8) ứng với lúc người lái nhìn thấy chướng ngại ở phía trước và
nhận thức được cần phải phanh.
t1 - thời gian phản xạ của người lái tức là từ lúc thấy được chướng ngại vật cho đến
lúc tác dụng vào bàn đạp phanh, thời gian này phụ thuộc vào trình độ của người lái.
Thời gian ta thường nằm trong giới hạn t = 0,3 ÷ 0,8s.
t2 - thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh, tức là từ lúc người lái tác dụng
vào bàn đạp phanh cho đến khi má phanh ép sát vào trống phanh. Thời gian này đối
với phanh dầu t2 = 0,03s và đối với phanh khi t2 = 0,3s.
t3 - thời gian tăng (biến thiên) lực phanh hoặc tăng gia tốc chậm dần. Thời gian
này đối với phanh dầu t3 = 0,2s và đối với phanh khí t3 = 0,5 ÷ 1s.
t4 - thời gian phanh hoàn toàn, ứng với lực phanh cực đại. Thời gian này được xác
định theo công thức (2-18). Trong thời gian này lực phanh Pp hoặc gia tốc chậm dần j
có giá trị không đổi.
t5 - thời gian nhả phanh, lực phanh giảm đến 0. Thời gian này có giá trị t5 = 0,2s
đối với phanh dầu và t5 = 1,5 ÷ 2s đối với phanh khí.

Khi ô tô dừng hoàn toàn rồi mới nhả phanh thì thời gian t5 không ảnh hưởng gì đến
quãng đường phanh nhỏ nhất. Như vậy quá trình phanh kể từ khi người lái nhận được
tín hiệu cho đến khi ô tô dừng hẳn kéo dài trong thời gian t như sau:
t = t1 + t 2 + t 3 + t 4 (2-33)
Từ giản đồ phanh (2.8) thấy rằng ở thời gian t1 và t2, lực phanh hoặc gia tốc chậm
dần bằng không. Lực phanh gia tốc chậm dần bắt đầu tăng lên từ thời điểm A là điểm
khởi đầu của thời gian t3, cuối thời gian t3 lực phanh và gia tốc chậm dần có giá trị cực
đại và giữ không đổi trong suốt thời gian t4, cuối thời gian t4 thì lực phanh và gia tốc
chậm dần giảm và hết thời gian t5 thì chúng có giá trị bằng không.
Tuy nhiên giản đồ phanh trình bày ở hình (2.8) đã được đơn giản hóa, còn giản đồ
phanh lấy từ thực nghiệm có dạng đường gợn sóng, nhấp nhô.
Nếu kể đến thời gian chậm tác dụng t2 của dẫn động phanh thì quãng đường phanh
thực tế tính từ khi tác dụng lên bàn đạp phanh cho đến khi ô tô dừng hẳn được xác
định theo công thức sau:
S= v1.t 2 +
ks .v1
2
(2-34)
2.φ.g
Ở đây:
ks - hệ số hiệu đính quãng đường phanh, xác định bằng thực nghiệm; đối với
xe du lịch ks = 1,1 ÷ 1,2; đối với xe tải và xe khách ks = 1,4 ÷ 1,6.
S - quãng đường phanh thực tế.
Trong quá trình sử dụng thực tế do má phanh bị mòn và do điều chỉnh phanh không
đúng sẽ làm cho quãng đường phanh lớn hơn và gia tốc chậm dần khi phanh giảm đi 10
÷15% so với khi phanh còn mới và điều chỉnh đúng.
Dưới đây là các bảng tiêu chuẩn về hiệu quả phanh chính khi thử trên mặt đường phủ nhựa
hoặc đường bê tông bằng phẳng và khô, hệ số bám φ không nhỏ hơn 0,6 ở Việt Nam.

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh chính khi thử không tải
(Bộ GTVT Việt Nam qui định, 2015)
Loại xe Vận tốc ban đầu Quãng đường Gia tốc phanh lớn
khi phanh (km/h) phanh (m) nhất (m/s2
)
Xe con 50 ≤ 19 ≥ 6,2
Xe tải, xe khách có
khối lượng toàn bộ 50 ≤ 21 ≥ 5,8
thiết kế lớn nhất
không quá 3,5 tấn
Các loại xe còn lại 30 ≤ 9 ≥ 5,4
Bảng 2.2 Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh chính khi thử đầy tải
(Bộ GTVT Việt Nam qui định, 2015)
Loại xe Vận tốc ban đầu Quãng đường Gia tốc phanh lớn
khi phanh (km/h) phanh (m) nhất (m/s2
)
Xe con 50 ≤ 20 ≥ 5,9
Xe tải, xe khách có
khối lượng toàn bộ 50 ≤ 22 ≥ 5,9
thiết kế lớn nhất
không quá 3,5 tấn
Các loại xe còn lại (1)
30 ≤ 10 ≥ 5,0
Chú thích: (1)
Không áp dụng yêu cầu về hiệu quả phanh khi thử đầy tải đối với xe
đầu kéo
Ở nước ta với khí hậu nhiệt đới mưa nhiều có thể làm cơ cấu phanh bị ướt thì giản
đồ phanh không còn dạng như hình (2.8) trong lần phanh đầu tiên. Muốn trở lại giản
đồ phanh như hình (2.8) cần phải phanh nhiều lần.
Để đánh giá sự giảm hiệu quả phanh khi cơ cấu phanh bị ướt chúng ta dùng hệ số
tăng quãng đường phanh kp, hệ số này được biểu thị bằng biểu thức:
k =
S
puot
- S
pkho
% (2-35)
p
S
pkho

Ở đây:
Spuot - quãng đường phanh của ô tô khi cơ cấu phanh ướt;
Spkho - quãng đường phanh của ô tô khi cơ cấu phanh khô.
Hệ số kp chỉ phần trăm tăng quãng đường phanh khi cơ cấu phanh bị ướt so
với khi cơ cấu phanh khô.
2.6. Tính ổn định của ô tô trong khi phanh
Trong quá trình phanh ô tô thì trục dọc của ô tô 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 Mq quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng
tâm A của ô tô ( hình 2.9).
Khi phanh mà ô tô bị quay đi một góc quá mức quy định sẽ ảnh hưởng đến an toàn
chuyển động trên đường. Vậy tính ổn định khi phanh là khả năng ô tô giữ được quỹ
đạo chuyển động như ý muốn của người lái trong quá trình phanh. Để nghiên cứu sự
ổn định khi phanh chúng ta dùng sơ đồ ở hình (2.9).
Giả sử ô tô đang chuyển động theo hướng của trục X nhưng sau khi phanh thì ô tô
bị lệch một góc β . Trong khi phanh thì ở các bánh xe bên phải có các lực phanh Pp.ph1
ở trục trước và Pp.ph2 ở trục sau, còn ở các bánh xe bên trái có các lực phanh Pp.tr1 ở trục
trước và Pp.tr2 ở trục sau.
Tổng các lực phanh ở các bánh xe bên phải là:
Pp.ph = Pp.ph1 + Pp.ph2 (2-36)
và tổng các lực phanh ở các bánh xe bên trái là:
Pp.tr = Pp.tr1 + Pp.tr2 (2-37)
Giả sử rằng tổng các lực phanh bên phải Pp.ph lớn hơn tổng các lực phanh bên trái
Pp.tr lúc đó ô tô sẽ quay vòng theo hướng mũi tên chỉ trên hình (2.9) quanh trọng tâm A
của ô tô. Mômen quay vòng Mq, xác định theo biểu thức:
M
q
= P
p.ph .
B - P
p.tr .
B = (P
p.ph - Pp.tr ).
B
(2-38)
2 2 2

Do có sự ma sát giữa bánh xe và mặt đường cho nên khi xuất hiện mômen quay
vòng Mq thì ở các bánh xe của trục trước sẽ có phản lực Ry1 tác dụng từ mặt đường
theo phương ngang và ở các bánh xe sau sẽ có phản lực Ry2 tác dụng.
Hình 2.9 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà bị quay ngang
Phương trình chuyển động của ô tô đối với trọng tâm A được viết dưới dạng sau:
Iz. β = Mq – Ry1.a – Ry2.b (2-39)
Vì ô tô đã bị xoay đi một góc β nghĩa là mômen quay vòng Mq lớn hơn nhiều so
với mômen do các lực Ry1 và Ry2 sinh ra, cho nên để đơn giản cho tính toán có thể bỏ
qua các lực Ry1 và Ry2 lúc đó phương trình (2-39) có dạng:
Iz. β = Mq (2-40)
Ở đây: Iz - mômen quán tính của ô tô quanh trục Z đi qua trọng tâm A.
Lấy tích phân hai lần phương trình (2-40) ta được:
β =
Mq
t 2
+ C (2-41)
2Iz
Ở đây:
t - thời gian phanh.

Để tìm giá trị của C ta sử dụng điều kiện ban đầu khi t = 0 thì β = 0 và lắp vào
phương trình (2-41) ta có C= 0, từ đó rút ra được biểu thức cuối cùng để xác định góc
lệch β do mômen quay vòng Mq gây nên, mà mômen Mq do sự không đồng đều lực
phanh ở các bánh xe phía bên phải và phía bên trái của ô tô tạo ra:
β =
Mq
t 2
(2-42)
2Iz
Theo yêu cầu của nhà máy chế tạo thì ô tô khi xuất xưởng (chế tạo hoặc sửa chữa)
phải đảm bảo lực phanh ở các bánh xe trên cùng một trục là như nhau nhằm đảm bảo
tính ổn định khi phanh. Độ chênh lệch tối đa giữa các lực phanh các bánh xe trên cùng
một trục không được vượt quá 15% so với giá trị lực phanh cực đại ở các bánh xe của
trục này.
Giả sử rằng các bánh xe ở phía bên phải có lực phanh lớn nhất Pp.phmax theo điều
kiện bám giữa bánh xe với mặt đường, thì lực phanh thấp nhất của các bánh xe ở phía
bên trái cho phép là:
Pp.trmin=0,85.Pp.phmax (2-43)
Lúc đó mômen quay vòng cực đại Mqmax được xác định như sau:
Mqmax = (Pp.phmax – Pp.trmin).
B
2
Mqmax = (Pp.phmax – 0,85.Pp.phmax).
B
2
Hay Mqmax = 0,075.B.Pp.phmax (2-44)
Lắp giá trị Mqmax từ biểu thức (2-44) vào biểu thức (2-42) ta tìm được góc lệch cức
đại β max:
0,075.B.P'
β max = p max
t 2
(2-45)
2.Iz
Với P’
pmax hiểu là lực phanh cực đại ở một phía (có thể phía bên phải hoặc có thể
phía trái) theo điều kiện bám.
Lực phanh cực đại: P’
pmax =
G
.φ (2-46)
2 max

Mô phỏng quá trình phanh có điều khiển ABS sử dụng phần mềm matlab.doc

Mô phỏng quá trình phanh có điều khiển ABS sử dụng phần mềm matlab.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Mô phỏng quá trình phanh có điều khiển ABS sử dụng phần mềm matlab.doc

Similar to Mô phỏng quá trình phanh có điều khiển ABS sử dụng phần mềm matlab.doc (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Mô phỏng quá trình phanh có điều khiển ABS sử dụng phần mềm matlab.doc