Hệ thống phanh abs trên ô tô mô phỏng hệ thống phanh abs bằng phần mềm carsim

Luận văn nghiên cứu về cơ sở lý thuyết hệ thống phanh ABS. Xác định những hư hỏng và quy trình sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống phanh ABS trên ô tô. Xây dựng bộ điều khiển hệ thống phanh ABS dựa trên cơ sở lý thuyết để mô phỏng thực nghiệm trên phần mềm MatlabSimulink từ tín hiệu từ cảm biến từ tốc độ bánh xe và tốc độ ô tô. Từ đó tín toán độ trượt thực tế tại mỗi bánh xe gửi tín hiệu vào bộ điều khiển ABS_PID để xác định giá trị tín hiệu điều khiển áp suất phanh riêng biệt cho mỗi bánh. Mô phỏng quá trình phanh trên phần mềm Carsim, đưa ra mô phỏng phanh từ những trường hợp phanh khẩn cấp như trên đường thẳng, đường cong, đường hai hệ số bám, tránh vật cản với hệ số bám và vận tốc xe khác nhau. Phân tích dữ liệu so sánh và đánh giá một số chỉ tiêu quan trọng của quá trình phanh với sự tác động của hệ thống phanh ABS và không có ABS. Đưa ra kết quả mô phỏng và đánh giá hiệu quả phanh dựa vào bảng tiêu chuẩn N013 của Châu Âu và Liên Hợp Quốc khi thử phanh. So sánh kết quả mô phỏng với một kết quả mô phỏng thử nghiệm trước đó đưa ra đánh giá dựa vào các chỉ tiêu chất lượng phanh. Nội dung luận văn gồm có 2 phần gói gọn trong 6 chương: Phần 1: Tìm hiểu cơ sở lý thuyết hệ thống phanh ABS. Phần 2: Xây dựng mô phỏng hệ thống phanh ABS.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN Ô TÔ

Tầm quan trọng của hệ thống phanh ABS trên ô tô

Hệ thống phanh trên ô tô là bộ phận điều khiển an toàn chủ động, cho phép giảm tốc độ hoặc dừng và đỗ xe trong những tình huống cần thiết Là một trong những bộ phận chính của xe, hệ thống phanh đóng vai trò quan trọng khi điều khiển ô tô trên đường Chất lượng của hệ thống phanh được đánh giá dựa trên hiệu quả phanh, bao gồm quãng đường phanh, thời gian phanh và gia tốc phanh, đồng thời phải đảm bảo tính ổn định chuyển động của xe khi phanh.

Hệ thống phanh ABS hoạt động hiệu quả cao, giúp kiểm soát bánh xe chống hãm cứng và không để lại vết lết trên đường Quá trình điều khiển tự động áp suất dầu dẫn động phanh bánh xe đảm bảo an toàn cho người lái, cho phép họ đạp phanh với lực đạp cực đại trên mọi loại đường mà không lo lắng về việc bánh xe bị bó cứng.

Khi ô tô phanh đột ngột hoặc trên đường trơn, đường băng, đường tuyết, hiện tượng hãm cứng bánh xe có thể xảy ra, dẫn đến giảm hiệu quả phanh và mất ổn định hướng lái Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) được trang bị trên hầu hết các ô tô hiện đại giúp ngăn chặn hiện tượng này bằng cách điều khiển và thay đổi áp suất dầu tác dụng lên cơ cấu phanh tại các bánh xe Nhờ đó, hiệu quả phanh và tính ổn định chuyển động của ô tô được đảm bảo, ngay cả khi phanh trên đường trơn hoặc phanh đột ngột.

Cấu tạo hệ thống phanh ABS

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống phanh ABS.

1 Bàn đạp phanh 2 Bầu trợ lực phanh 3 Xilanh phanh chính.

4 Bình chứa dầu phanh 5 Ống phanh cứng 6 Ống phanh mềm.

7 Cụm phanh đĩa 8 Cảm biến tốc độ 9 Bộ chấp hành phanh thủy lực.

10 Bộ điều khiển phanh ECU_ABS 11 Đèn báo ABS.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS

Hệ thống phanh ABS hoạt động theo nguyên lý điều khiển áp suất dẫn động phanh dựa trên cảm biến tốc độ của bánh xe.

Khi bắt đầu quá trình phanh, bánh xe sẽ quay với tốc độ giảm dần do áp suất dẫn động, đồng thời momen phanh tăng lên, khiến giá trị gia tốc góc chậm dần của bánh xe giảm xuống và tăng độ trượt tương đối Quá trình này khiến bánh xe đạt tới giá trị gần bị hãm cứng, và lực phanh đạp tới giới hạn, đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu.

Khi xe bắt đầu di chuyển, các cảm biến tốc độ sẽ liên tục đo tốc độ của bánh xe và gửi dữ liệu đến bộ giảm tốc tính toán, xác định giá trị đột trượt và đưa ra lệnh điều khiển bộ chấp hành phanh Từ đó, hệ thống sẽ điều khiển việc đóng mở các van điện tử để thực hiện chế độ giảm tốc, giữ tốc độ hoặc tăng áp một cách chính xác và hiệu quả.

Khi độ trượt tăng dần và tiến gần tới giá trị giới hạn, bộ điều khiển sẽ nhận biết và ra lệnh cho bộ chấp hành phanh giảm áp, sau đó ổn định áp suất trong dẫn động bằng cách giữ áp Điều này giúp vận tốc góc của bánh xe tăng lên gần với vận tốc ô tô, giảm độ trượt tương đối và tăng hệ số bám dọc Khi hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại, gia tốc góc của bánh xe cũng đạt giá trị cực đại Cuối cùng, khi độ trượt không còn, bộ điều khiển sẽ ra lệnh cho bộ chấp hành tăng áp suất lên để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.

Bộ chấp hành phanh thủy lực sẽ đưa áp suất dầu đi đến các xylanh bánh xe ép các má phanh vào đĩa phanh và nhả đĩa phanh.

Quá trình làm việc của hệ thống phanh ABS được lặp lại liên tục theo chu kỳ, giúp bánh xe luôn nằm trong trạng thái phanh với độ trượt tối ưu Trong một chu kỳ điều khiển thời gian thực hiện khoảng 0,05s, hệ thống này làm việc rất hiệu quả, tránh được hiện tượng bánh xe bị hãm cứng Quá trình này tương tự như việc nhấp nhả phanh liên tục khi phanh, nhưng với mức độ chuẩn xác cao hơn và tần số lớn hơn, đảm bảo an toàn cho xe khi di chuyển.

Các thành phần chính và nguyên lý hoạt động

Bầu trợ lực phanh được dùng là loại bầu trợ lực chân không Bộ phận trợ lực giúp cho người lái giảm lực đạp lên bàn đạp phanh.

Cấu tạo bầu trợ lực phanh gồm các bộ phận như sau:

1 Piston trợ lực 2 Van chân không 3 Van không khí.

4 Vòng cao su 5 Cần đẩy 6 Lọc khí 7 Vỏ.

Hình 2.2: Bầu trợ lực chân không.

Bầu trợ lực chân không có hai khoang A và B được phân cách bởi màng.

Khi đạp phanh, người lái sẽ tác dụng lực lên bàn đạp, đẩy cần dịch chuyển sang trái và tiếp xúc với van chân không, từ đó bịt kín lối thông giữa hai khoang A và B, giúp hệ thống phanh hoạt động hiệu quả.

Khi van không khí dịch chuyển sang bên trái, không khí bên ngoài sẽ đi qua lọc khí và vào khoang A, tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B Sự chênh lệch áp suất này tạo ra một áp lực tác động lên màng piston của bầu trợ lực, từ đó tạo ra một lực phụ hỗ trợ người lái, giúp ép dầu đi qua các ống dẫn đến các xylanh bánh xe và thực hiện quá trình phanh hiệu quả.

Khi lực tác dụng lên piston trợ lực tăng, biến dạng của vòng cao su cũng tăng theo, làm piston hơi dịch về phía trước so với cần đẩy và van không khí đóng lại, giữ độ chênh áp không đổi Để tăng lực phanh, người lái phải đạp mạnh hơn, làm cần đẩy dịch chuyển sang trái và van không khí mở ra, cho phép không khí đi vào khoang A, tăng độ chênh áp và biến dạng của vòng cao su, đồng thời piston dịch về phía trước và van không khí đóng lại, đảm bảo độ chênh áp và lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực.

Khi nhả phanh thì van chân không mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang B qua van này và có cùng áp suất chân không.

Để đảm bảo an toàn khi phanh xe, hệ thống phanh thường được trang bị loại xylanh kép Loại xylanh này được thiết kế thông minh để nếu một mạch dầu bị hỏng, mạch dầu còn lại vẫn tiếp tục hoạt động Điều này giúp cung cấp một lượng dầu tối thiểu cần thiết để phanh xe hoạt động hiệu quả, giảm thiểu rủi ro khi lái xe.

Hình 2.3: Cấu tạo xylanh phanh chính.

1 Vỏ xylanh 2 Bulong chặn 3 Piston số 2

4 Cupen piston số 1 5 Phanh hãm 6 Lò xo hồi số 2.

7 Cupen piston số 2 8 Lò xo hồi số 1 9 Cửa bù.

10 Cửa vào 11 Piston số 1 12 Lỗ dầu phía trước.

Khi đạp phanh, piston số 1 dịch chuyển sang trái, đồng thời cuppen piston số 1 bịt kín cửa hồi và ngăn chặn đường thông nhau giữa xylanh và bình chứa Lực đạp phanh lớn dần đẩy piston số 1 tiến lên, làm tăng áp suất dầu trong xylanh và tác động lên xylanh bánh sau Áp suất dầu này cũng đồng thời tác động lên piston số 2, khiến piston số 2 hoạt động tương tự như piston số 1 và tác động lên các xylanh bánh trước.

Khi nhả bàn đạp phanh, các piston bị đẩy trở lại vị trí ban đầu bởi áp suất dầu và lực lò xo hồi vị Tuy nhiên, quá trình dầu chảy trở lại từ xy lanh bánh xe về xy lanh chính không diễn ra ngay lập tức, dẫn đến áp suất dầu trong xy lanh chính giảm nhanh trong thời gian ngắn và tạo thành độ chân không.

Kết quả là dầu trong bình chứa sẽ chảy vào xylanh qua cửa vào và các khe trên đỉnh piston, sau đó phân bố đều quanh chu vi của cupen Khi piston trở về vị trí ban đầu, dầu từ xylanh sẽ dần dần trở về bình chứa qua xylanh chính và các cửa bù, đồng thời các cửa bù cũng giúp điều hòa sự thay đổi thể tích trong xylanh do nhiệt độ thay đổi.

2.4.3 Cảm biến tốc độ bánh xe

Cảm biến tốc độ bánh xe đóng vai trò quan trọng trong hệ thống phanh ABS, giúp đo vận tốc góc của bánh xe và truyền tín hiệu điện về bộ điều khiển Thiết bị này được gắn cố định trên giá đỡ của mỗi bánh xe, trong khi vành răng cảm biến được lắp đặt trên đầu ngoài của bán trục hoặc trên cụm moay ơ bánh xe, cách nhau một khoảng nhất định để đảm bảo hoạt động chính xác.

1 Dây dẫn 2 Nam châm vĩnh cửu 3 Cuộn dây.

4 Đầu cực cảm biến 5 Thanh đỡ 6 Vòng răng truyền tín hiệu.

Gồm một cuộn dây quấn quanh lõi từ, một nam châm vĩnh cửu, hai đầu cuộn dây được nối với bộ điều khiển phanh ABS.

Hình 2.5: Xung điện áp ở cảm biến tốc độ bánh xe.

Khi xe chuyển động, bánh xe quay sẽ kéo theo vành răng quay, dẫn đến sự thay đổi khe hở giữa lõi từ và vành răng, làm cho từ thông biến thiên và xuất hiện sức điện động xoay chiều trong cuộn dây Sức điện động này có dạng hình sin với biên độ và tần số thay đổi tỷ lệ theo tốc độ góc của bánh xe Tín hiệu này sau đó được gửi liên tục về bộ điều khiển ECU_ABS để xử lý và phân tích.

Cảm biến giảm tốc đóng vai trò quan trọng trong hệ thống ABS, giúp đo sự giảm tốc của bánh xe và điều chỉnh áp suất dầu phanh hợp lý Có hai loại cảm biến giảm tốc phổ biến là cảm biến đặt dọc và cảm biến đặt ngang, mỗi loại đều có cấu tạo đặc trưng bao gồm hai cặp đèn LED và transistor, đĩa xẻ rãnh và mạch biến đổi tín hiệu.

2.4.4 Bộ điều khiển phanh ECU_ABS

Hệ thống chống hãm cứng bánh xe hoạt động dựa trên thông tin từ cảm biến tốc độ và cảm biến giảm tốc, ghi lại giá trị tốc độ góc của từng bánh xe, từ đó tính toán tốc độ bánh xe và sự tăng giảm tốc của xe Thông tin này giúp xác định tốc độ xe, tốc độ chuẩn của bánh xe và ngưỡng vượt, cho phép hệ thống nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe và ra lệnh cho bộ chấp hành thủy lực giảm áp suất trong dẫn động Ngoài ra, hệ thống còn thực hiện các chức năng kiểm tra điều khiển, chuẩn đoán, lưu trữ mã hư hỏng và đảm bảo chế độ an toàn cho xe.

Bộ điều khiển phanh ABS là một hệ thống phức tạp được thiết kế để đảm bảo an toàn khi lái xe, bao gồm 4 cụm chính: phần xử lý tín hiệu, phần logic điều khiển, bộ phận an toàn và bộ chuẩn đoán và lưu giữ mã lỗi, mỗi cụm đảm nhận một vai trò quan trọng trong việc điều khiển và giám sát hệ thống phanh ABS.

Hình 2.6: Sơ đồ bộ điều khiển phanh ECU_ABS

1 Cảm biến tốc độ bánh xe 2 Xylanh phanh 3 Áp suất dầu phanh.

Tín hiệu từ các cảm biến tốc độ ở bánh xe và cảm biến giảm tốc được gửi đến bộ phận xử lý tín hiệu của bộ điều khiển phanh ECU_ABS, nơi thực hiện lọc và biến đổi tín hiệu thành dạng phù hợp để sử dụng trong phần logic, đảm bảo quá trình xử lý thông tin chính xác và hiệu quả.

Phần logic điều khiển đóng vai trò quan trọng trong hệ thống phanh, chịu trách nhiệm nhận thông tin từ phần xử lý tín hiệu và thực hiện tính toán để xác định các thông số cơ bản như tốc độ của bánh xe, tốc độ chuẩn của xe và ngưỡng trượt Khi giá trị độ trượt tăng dần và tiến gần tới giá trị gần bó cứng, phần điều khiển sẽ kích hoạt các van điện từ trong bộ chấp hành phanh để thay đổi áp suất dầu cung cấp đến cơ cấu phanh theo chế độ giảm áp, sau đó giữ áp suất để ổn định lại áp suất xylanh bánh xe Khi không còn độ trượt, hệ thống sẽ tăng áp suất phanh để đảm bảo an toàn và hiệu suất phanh tối ưu.

Bộ phận an toàn sẽ liên tục can thiệp vào quá trình điều khiển của hệ thống khi xuất hiện những trục trặc của tín hiệu trong quá trình xe hoạt động Khi hệ thống phát hiện lỗi, hệ thống ABS sẽ được ngắt và cảnh báo cho người lái xe thông qua đèn báo ABS sáng, giúp đảm bảo an toàn cho người lái và phương tiện.

Sơ đồ mạch điện phanh ABS

Hình 2.14: Sơ đồ mạch điện phanh ABS trên ô tô

Khi bật chìa khóa điện ở vị trí ON, dòng điện dương sẽ đi vào cầu chì GAUGE và phân chia thành hai nhánh chính Một nhánh đi vào đèn báo phanh tay và bộ điều khiển ABS_ECU, trong khi nhánh còn lại cấp nguồn cho đèn ABS thông qua chân W của ABS_ECU Trong vòng 3 giây, bộ điều khiển ECU_ABS sẽ thực hiện kiểm tra hệ thống phanh ABS, đồng thời đèn báo sáng trên bảng taplo.

Cách ABS_ECU điều khiển kiểm tra như sau:

- ABS_ECU cấp dòng điện ra chân MT (chân kiểm tra bơm) làm môtơ bơm hoạt động.

Bộ điều khiển ABS_ECU cung cấp dòng điện dương (+) đến chân AST (chân kiểm tra bộ chấp hành phanh) đồng thời chân mass cấp dòng điện âm (-), tạo điều kiện cho các van trong bộ chấp hành ABS hoạt động hiệu quả.

Khi kiểm tra hệ thống phanh ABS, quá trình này thường diễn ra trong vòng 3 giây và tập trung vào việc kiểm tra hoạt động của môtơ bơm và van điện Đồng thời, dòng cấp điện sẽ được cung cấp cho toàn mạch điện ABS để kiểm tra mạch điện và các cảm biến Nếu phát hiện lỗi trong quá trình kiểm tra, đèn báo ABS sẽ không tắt và hệ thống sẽ lưu trữ mã lỗi để chuẩn đoán Khi đó, hệ thống phanh ABS sẽ tự động chuyển sang chức năng phanh dự phòng để đảm bảo an toàn cho xe.

Các chân cấp điện áp sẵn sau quá trình kiểm tra:

- Chân R (chân điều khiển rơle) nguồn điện -.

- Chân SFR, SRL, SRR, SRL nguồn điện -.

Khi động cơ khởi động, dòng điện dương sẽ đi vào cầu chì ECU IG và phân chia thành hai nhánh chính Một nhánh sẽ đi vào cảm biến giảm tốc, trong khi nhánh còn lại sẽ tiếp tục đi vào chân IG của bộ điều khiển ABS_ECU, đảm bảo quá trình hoạt động của hệ thống được ổn định và chính xác.

Khi xe di chuyển, các cảm biến tốc độ và cảm biến giảm tốc gửi tín hiệu về bộ điều khiển ABS_ECU, giúp tính toán và xác định giá trị vận tốc của bánh xe cũng như vận tốc của xe, từ đó đảm bảo hệ thống ABS hoạt động chính xác và hiệu quả.

Khi đạp phanh, tín hiệu từ bàn đạp phanh được gửi đến bộ điều khiển ABS_ECU để xác định vận tốc và ngưỡng áp suất, từ đó kích hoạt hệ thống phanh ABS Khi hệ thống ABS được kích hoạt, bộ điều khiển ABS_ECU sẽ tính toán và xác định độ trượt cho từng bánh xe dựa trên tín hiệu từ cảm biến giảm tốc và cảm biến gia tốc xe Nếu độ trượt của từng bánh xe gần đạt đến giới hạn cài đặt sẵn, hệ thống sẽ giảm áp suất phanh để ngăn chặn hiện tượng bó cứng bánh xe.

Hệ thống ABS_ECU cấp nguồn điện đến các chân SR và MR, điều khiển rơle van điện và rơle bơm hoạt động Nguồn điện từ FL ABS được truyền đến mô tơ bơm và cuộn dây của các van điện (RF, LF, RR, LR SOL), khiến van tăng áp đóng và van giảm áp mở, thực hiện quá trình giảm áp suất phanh và dầu được đưa vào bình tích năng.

Khi áp suất giảm, các bánh xe bắt đầu quay, và bộ điều khiển ABS_ECU sẽ xác định thời điểm gần đến độ trượt mong muốn Lúc này, hệ thống sẽ ngắt kết nối chân MR, đồng thời môtơ bơm ngừng hoạt động, giúp ổn định lại áp suất xylanh bánh xe và đảm bảo quá trình phanh an toàn.

Bộ điều khiển ABS_ECU tính toán và nhận thấy vận tốc xe và vận tốc bánh xe không còn độ trượt, sau đó tiến hành tăng áp suất phanh để đảm bảo quá trình phanh được thực hiện một cách an toàn và hiệu quả.

Khi cấp lại nguồn điện chân MR và ngắt kết nối điện áp chân SR, mô tơ bơm sẽ bắt đầu hoạt động Đồng thời, các van sẽ không nhận được điện, dẫn đến lò xo đẩy van tăng áp mở ra và van giảm áp đóng lại Quá trình này cho phép hệ thống thực hiện tăng áp một cách hiệu quả.

Quá trình ABS_ECU điều khiển này lặp lại rất nhanh cho đến khi xe dừng hẳn.

Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh ABS

Khi ôtô đang chuyển động, việc đạp ly hợp cắt truyền động đến các bánh xe chủ động sẽ khiến vận tốc giảm dần và dừng hẳn sau một thời gian do động năng tiêu hao dần cho các lực cản như lực cản lăn, lực cản không khí và lực ma sát Tuy nhiên, các lực cản này không đủ lớn để giảm nhanh vận tốc hoặc duy trì vận tốc khi xuống dốc Do đó, ôtô cần được trang bị hệ thống phanh để tạo ra lực phanh nhân tạo, giúp kiểm soát vận tốc trong những trường hợp cần thiết.

Công thức sử dụng trong luận văn được rút ra từ giáo trình [7] chương V.

2.6.1 Lực phanh sinh ra ở bánh xe

Khi ô tô chuyển động với vận tốc nhất định, việc đạp vào bàn đạp phanh sẽ khiến vận tốc giảm dần và gia tốc chậm dần Quá trình này được hỗ trợ bởi cơ cấu phanh, tạo ra momen ma sát giúp hãm bánh xe lại, đảm bảo quá trình dừng an toàn và hiệu quả.

Khi phanh, cơ cấu phanh tạo ra momen ma sát để hãm bánh xe lại, được gọi là momen phanh Tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường, phản lực tiếp tuyến PP được tạo ra, ngược chiều chuyển động của bánh xe, phương song song với mặt phẳng nằm ngang và điểm đặt tại tâm diện tích tiếp xúc giữa lốp và đường.

Xét bánh xe trước bên trái như hình vẽ:

Hình 2.15: Sơ đồ lực và momen tác dụng lên bánh xe khi phanh

Khi đó lực phanh�� được xác định theo công thức:

Lực phanh sinh ra tại bánh xe là lực cản nhân tạo được tạo ra khi lái xe tác động vào cơ cấu phanh, với giá trị thay đổi tùy thuộc vào điều kiện phanh, từ 0 đến Pmax khi phanh gấp Lực phanh cực đại này phụ thuộc vào khả năng bám của bánh xe với mặt đường, và bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe và mặt đường.

2.6.2 Động học và động lực học quá trình phanh

Mong muốn tối ưu hóa lực phanh ô tô là đạt được lực phanh cực đại đồng thời tại tất cả các bánh xe Tuy nhiên, điều này khó có thể xảy ra trong mọi điều kiện vận hành của xe Khi lực phanh tại một bánh xe đạt bằng lực bám, bánh xe sẽ bị hãm cứng, dẫn đến giảm hệ số bám và giảm lực phanh cực đại tại bánh xe đó Điều này không chỉ làm giảm lực phanh mà còn ảnh hưởng đến tính ổn định và khả năng dẫn hướng của ô tô.

Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh:

Hình 2.16: Sơ đồ động lực học tác dụng lên ô tô khi phanh

Phương trình cân bằng momen tại điểm B:

� � = � 1 � + � � ℎ g − � � − � � ℎ g = 0 (2.3) Khi phanh khẩn cấp thìv = 0 → Pω = 0 với Pj = G g jP

Phương trình cân bằng momen tại điểm A:

Ta có lực phanh giữa các cầu:

Trong điều kiện sử dụng ô tô, tọa độ trọng tâm luôn thay đổi do sự biến động của hàng hóa và hành khách Ngoài ra, hệ số bám cũng thay đổi tùy thuộc vào loại đường mà ô tô đang chạy, dẫn đến sự thay đổi của tỉ số P/P1 Điều này đòi hỏi phải tính toán và điều chỉnh cẩn thận để đảm bảo sự ổn định và an toàn của xe.

Để đảm bảo hiệu quả phanh tốt, cần phải có lực phanh PP1 và PP2 thích hợp, điều này đòi hỏi phải thay đổi được momen phanh MP1 và MP2 sinh ra ở cơ cấu phanh trước và phanh sau Quá trình này liên quan đến việc điều chỉnh áp suất dầu và bộ điều hòa lực phanh, tạo ra hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS) tự động điều chỉnh lực phanh và điều chỉnh áp suất dẫn động ra cầu trước và cầu sau, giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả khi phanh xe.

Khi phanh, lực quán tính Pj được tạo ra do gia tốc chậm dần, lực này đặt tại trọng tâm của vật và có chiều cùng với chiều chuyển động Biểu thức xác định lực quán tính Pj như sau:

Khi phanh thì lực cản không khí P ω và lực cản lănP f1 và P f2 không đáng kể, có thể bỏ qua Sự bỏ qua này chỉ gây sai số khoảng 1,5÷2%.

Trong tính toán động học và động lực học của quá trình phanh ô tô, hệ số bám đóng vai trò quan trọng và thường được xác định trước thông qua thực nghiệm khi bánh xe chuyển động trên mặt đường Hệ số bám này đặc trưng cho sự bám giữa bánh xe và mặt đường, và có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng kiểm soát xe, đặc biệt là khi hệ số bám thấp có thể dẫn đến tình trạng trượt quay và mất lái Thông thường, hệ số bám được chia thành hai thành phần chính, bao gồm hệ số bám ngang (φy) và hệ số bám dọc (φx), tương ứng với mặt phẳng ngang vuông góc và mặt phẳng chuyển động dọc của ô tô.

Hệ số bám dọc �� được hiểu là tỷ số của lực phanh cực đại trên tải trọng tác dụng lên bánh xe và được xác định bằng biểu thức:

Hệ số bám ngang��được xác định theo biểu thức:

Hệ số bám chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm loại đường và tình trạng mặt đường, cũng như độ trượt của bánh xe khi tiếp xúc với mặt đường trong quá trình phanh Quan hệ giữa hệ số bám () và hệ số trượt () được thể hiện rõ ràng trong bảng 2.1, cung cấp thông tin quan trọng về mối liên hệ giữa hai yếu tố này.

Bảng 2.1: Hệ số bám ứng với các hệ số trượt�

Loại đường và tình trạng mặt đường Hệ số bámφ x Hệ số trượt� Đường nhựa và bê tông khô 0,8÷0,9 0,7 ÷0,8 Đường nhựa ướt 0,5÷0,7 0,45÷0,6 Đường bê tông ướt 0,75÷0,8 0,65÷0,7 Đường đất

Hệ số bám của bánh xe ô tô với mặt đường phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại đường, tình trạng mặt đường, tải trọng tác dụng lên bánh xe, tốc độ chuyển động của xe và độ trượt giữa bánh xe với mặt đường Hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy của bánh xe với mặt đường thay đổi theo độ trượt tương đối λ giữa bánh xe và mặt đường Khi phanh, độ lớn độ trượt dọc được xác định bởi một số yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến hiệu suất phanh và sự an toàn của xe.

Khi vận tốc của xe lớn hơn vận tốc bánh xe dẫn đến hiện tượng trượt của bánh xe khi phanh với vận tốc trượtvλ.

�� = ��− �� (2.15) Để tính đến ảnh hưởng của sự trượt khi phanh, người ta đưa ra khái niệm độ trượt phanh.

Ở trạng thái trượt lết hoàn toàn, khi phanh bánh xe bị hãm cứng, tốc độ trượt v_w sẽ bằng 0 và hệ số trượt λ sẽ bằng -1, với dấu (-) chỉ độ trượt khi phanh Tuy nhiên, trong thực tế, người ta thường tính đến độ trượt tương đối.

Khi= 100%bánh xe bị hãm cứng và trượt lết hoàn toàn trên mặt đường.

Hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại φ xmax tại giá trị độ trượt tối ưu  0, không chỉ đảm bảo hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại mà còn giúp hệ số bám ngang φ y đạt được giá trị khá cao Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc tìm ra giá trị độ trượt tối ưu để tối đa hóa hiệu suất bám của hệ thống.

Để đảm bảo hiệu quả phanh và tính ổn định khi phanh, cần giữ cho bánh xe ở độ trượt thay đổi trong một giới hạn hẹp quanh giá trị  0 Điều này giúp ngăn chặn hiện tượng hãm cứng bánh xe và đảm bảo tính dẫn hướng tốt nhất khi phanh Để đạt được điều này, cần điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường thay đổi quanh giá trị  0 trong giới hạn hẹp, từ đó đảm bảo hiệu quả phanh cao và an toàn khi vận hành.

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình phanh

2.7.1 Gia tốc chậm dần khi phanh ( ����� )

Gia tốc chậm dần đều khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh ô tô, giúp đảm bảo an toàn khi vận hành Khi phân tích các lực tác dụng lên ô tô, có thể viết phương trình cân bằng để tính toán và đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh.

Khi phanh thì lực cản chuyển động của ô tô có giá trị rất nhỏ so với lực phanh.

Do đó, có thể bỏ qua các lực cản lăn, lực cản không khí, lực thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí và khi phanh trên đường nằm ngang có phương trình.

Khi đó lực phanh lớn nhấtP Pmax sinh ra tại bánh xe được xác đinh theo biểu thức:

Công suất phanh tối đa P pmax được tính bằng công suất phanh tối đa của bánh xe P jmax Theo điều kiện bám, P pmax ≤ P j ≤ P φ, chúng ta có thể xác định hệ số gia tốc chậm dần khi phanh Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh, cần phải giảm hệ số δ i, và khi phanh đột ngột, người lái cần cắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, giúp giảm δ i và tăng j pmax.

Nếu hệ số bámφ = 1thìjpmax = g trường hợp này rất khó đạt được.

Nếu xe có phanh ABS thì hệ số bámφ = φ max = 0,8

Nếu xe không có phanh ABS thì hệ số bámφ = 0,8 φ max = 0,64

Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh không chỉ phụ thuộc vào tốc độ của phương tiện, mà còn chịu ảnh hưởng của hệ số bám φ của lốp với mặt đường Trên thực tế, hệ số bám φ đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh, và giá trị của hệ số bám lớn nhất thường nằm trong khoảng từ 0,75 đến 0,8 trên đường nhựa tốt.

Thời gian phanh là một yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng phanh của một phương tiện Thông thường, thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt, đảm bảo an toàn khi vận hành Để xác định thời gian phanh, có hai phương pháp phổ biến được áp dụng, bao gồm phương pháp tích phân giải tích và phương pháp đồ thị, giúp cung cấp thông tin chính xác về hiệu suất phanh.

2.7.2.1 Xác định thời gian phanh bằng phương pháp tích phân giải tích j =dv dt φ g δ

Để xác định thời gian phanh nhỏ nhất, chúng ta chỉ cần tích phân trong giới hạn từ thời điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v1 tới thời điểm ứng với v2 ở cuối quá trình phanh, dựa trên phương trình (2.22) dt = δi φ gdv.

0 t pmin dt = v 2 v 1 δi φ g dv t pmin = δ i φ g(v 1 − v 2 ) Khi phanh ô tô đến khi dừng hẳn thì� 2 = 0: tpmin =� 1 � �

Thời gian phanh nhỏ nhất của ô tô phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh và hai hệ số quan trọng là hệ số ma sát và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường Để đạt được thời gian phanh ngắn nhất, cần giảm hệ số ảnh hưởng đến khối quay, và một trong những cách thực hiện điều này là người lái xe cần cắt ly hợp khi phanh.

2.7.2.2 Xác định thời gian phanh bằng phương pháp đồ thị Đồ thị phanh được xây dựng bằng cách kiểm nghiệm, từ đồ thị phanh ta phân tích và thấy được quá trình phanh Đồ thị phanh là quan hệ giữa lực phanh PPvới thời gian t hay cũng là quan hệ của gia tốc chậm dần j với thời gian t.

Quan sát giản đồ ta thấy:

- Điểm O là chướng ngại vật

-� 1 là thời gian phản xạ của người láit 1 = (0,4 − 1)s thường lấyt 1 = 0,8s.

- � 2 là thời gian trễ của hệ thống từ lúc người lái đạp bàn đạp phanh cho đến khi má phanh ép sát vào đĩa phanht 2 = (0,2 − 0,4)s.

-t 3 là thời gian lực phanh tăng dần từ 0 đến giá trị lớn nhất.

-t4 là thời gian phanh ổn định với lực phanh lớn nhất cho đến khi xe dừng.

-t5 là thời gian nhả phanh với lực phanhPpgiảm đến 0.

Khi ôtô dừng hoàn toàn rồi mới nhả phanh thì thời gian t 5 không ảnh hưởng gì đến quãng đường phanh nhỏ nhất.

Từ đồ thị phanh ta xác định được thời gian người lái nhận được tín hiệu cho đến khi ô tô dừng hẳn làt = t 1 + t 2 + t 3 + t 4

Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng phanh của ô tô, giúp người lái xe nhận thức trực quan và xử trí tốt trong khi phanh ô tô trên đường.

Từ công thức (2.22): φ g δ i =dv dt

Ta nhân 2 vế với ds ta được: dv dt ds φ g δi ds

Quãng đường phanh nhỏ nhất được xác định bằng cách tích phân hai vế của biểu

Ta phanh đến khi ô tô dừng hẳn thìv 2 = 0.

Quãng đường phanh nhỏ nhất của ô tô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động ban đầu v1, hệ số bám φ và hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay δi Để giảm thiểu quãng đường phanh, người lái có thể áp dụng chiến thuật cắt ly hợp trước khi phanh, giúp giảm quãng đường phanh đáng kể.

Dựa trên các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình phanh, cơ cấu phanh chống hãm cứng thể hiện rõ ưu điểm và hiệu quả vượt trội so với cơ cấu phanh thông thường, giúp cải thiện đáng kể chất lượng phanh và đảm bảo an toàn khi vận hành.

Quãng đường phanh là chỉ tiêu đánh giá tính hiệu quả phanh quan trọng và đặc trưng nhất, mang tính trực quan giúp người lái xe xử lý tình huống một cách hợp lý Chỉ tiêu này cung cấp thông tin cụ thể về khoảng cách mà xe cần để dừng lại hoàn toàn sau khi phanh, giúp người lái xe chủ động hơn trong việc kiểm soát tốc độ và xử lý tình huống khẩn cấp.

Giá trị quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm hệ số tính đến ảnh hưởng của trọng khối quay của ô tô, vận tốc của ô tô lúc bắt đầu phanh và hệ số bám Để đạt được hiệu quả phanh cao, cần phải giảm hệ số này và duy trì hệ số bám ở mức cao Một cách để giảm hệ số này là cắt ly hợp khi phanh, giúp giảm ảnh hưởng của các khối lượng quay, từ đó đạt được giá trị tối ưu với δi ≈ 1.

Hệ thống chống bó cứng phanh ABS hoạt động bằng cách duy trì độ trượt của bánh xe trong giới hạn hẹp quanh giá trị tối ưu, giúp giữ hệ số bám cao Điều này ngược lại với cơ cấu phanh thường, khi phanh gấp thì hệ số bám giảm nhanh chóng theo độ trượt Nhờ đó, hệ thống ABS giúp giảm quãng đường phanh so với phanh thường, mang lại hiệu suất phanh an toàn và hiệu quả hơn.

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ

Những hư hỏng phanh ABS thường gặp

Hệ thống phanh ABS trên xe ôtô đóng vai trò quan trọng trong việc giảm tốc độ hoặc dừng và đỗ xe khi cần thiết, giúp người lái ổn định hướng lái và khả năng điều khiển xe trên mọi địa hình Tuy nhiên, bất kỳ hư hỏng nào trong hệ thống này cũng có thể làm mất an toàn và gây ra tai nạn Một trong những hư hỏng thường gặp là đạp phanh không ăn, khiến xe không dừng kịp thời trong tình huống khẩn cấp Nguyên nhân của tình trạng này có thể do rò rỉ dầu, phần dẫn động thủy lực không kín, không đủ dầu, cơ cấu phanh bị hỏng, má phanh và đĩa phanh bị mòn hoặc dính dầu Khi không khí lọt vào hệ thống dẫn động thủy lực, áp suất không truyền vào dầu, khiến má phanh không đủ ép vào đĩa phanh, dẫn đến tình trạng phanh không ăn.

Phanh bó thường xảy ra do piston bị kẹt trong xylanh, khiến bánh xe không thể trở về vị trí cũ Nguyên nhân của tình trạng này có thể là do cuppen bị nở, hoặc các vai giảm áp trong bộ chấp hành thủy lực không hoạt động hiệu quả Ngoài ra, má phanh trước và sau bị nứt hoặc biến dạng cũng có thể gây ra hiện tượng phanh bó, ảnh hưởng đến hiệu suất và an toàn của hệ thống phanh.

Khi đạp phanh cảm thấy bàn đạp phanh nặng có thể là dấu hiệu hư hỏng của bầu trợ lực phanh, thường do các nguyên nhân như ống dẫn từ buồng chân không tới bộ trợ lực bị hỏng, van không khí không hoạt động hoặc van lọc khí bộ trợ lực bị tắc Ngoài ra, đèn báo ABS trên taplo cũng là một tín hiệu quan trọng giúp người lái xe phát hiện sự cố, khi đèn báo ABS bật sáng liên tục, người lái xe cần đưa xe vào các xưởng sửa chữa để kiểm tra và khắc phục kịp thời.

Bảng 3.1: Một số hư hỏng phanh ABS

STT Các hư hỏng Nguyên nhân hư hỏng Biện pháp khắc phục

Hành trình bàn đạp phanh không đủ.

Hành trình cần phanh tay điều chỉnh sai.

Khe hở guốc phanh đỗ điều chỉnh sai.

Má phanh trước, sau bị nứt hay biến dạng.

Pistong trong xylanh trước, sau bị kẹt.

Rò rỉ chân không trong hệ thống trợ lực.

Cụm xylanh phanh chính bị hỏng. Điều chỉnh lại bàn đạp phanh theo tiêu chuẩn. Điều chỉnh lại hành trình cần phanh tay.

Sửa chữa hoặc thay thế cáp. Điều chỉnh lại khe hở guốc phanh đỗ.

Thay thế má phanh trước sau bị hư hỏng.

Thay thế pistong bị hư hỏng.

Sửa chữa hoặc thay thế trợ lực chân không.

Thay thế cụm xilanh phanh chính.

Bàn đạp thấp hoặc bị hẫng.

Có khí trong hệ thống phanh.

Bị rò rỉ dầu phanh.

Phớt dầu trong xylanh phanh trái trước.

Cụm xylanh phanh chính bị hỏng.

Xả khí trong hệ thống phanh.

Kiểm tra, sửa chữa, thay thế đường ống.

Thay thế phớt dầu hư hỏng trong xylanh bánh xe.

Thay thế xylanh phanh chính.

3 Lệch phanh Pistong trước, sau bị kẹt.

Má phanh trước, sau dính

Làm sạch dầu, mỡ dính trên dầu mỡ. Đĩa phanh trước sau bị xước.

Má phanh trước sau bị nứt, biến dạng. má phanh.

Sửa chữa, thay thế đĩa phanh bị hỏng.

Thay thế mà phanh hư hỏng.

Tiếng “ ồn từ hệ thống ” phanh.

Má phanh trước, sau bị nứt hoặc biến dạng.

Bulong lắp xylanh bị lỏng.

Bulong đỡ càng phanh bị lỏng. Đĩa phanh trước sau bị xước.

Tấm đỡ má phanh lỏng.

Má phanh bị trai cứng. Đệm chống mòn bị mòn, hỏng.

Thay thế má phanh bị lỏng.

Xiết chặt hoặc thay thế bulong.

Xiết chặt hoặc thay thế bulong.

Sửa chữa hoặc thay thế đĩa phanh.

Xiết chặt hoặc thay thế nếu cần.

Thay thế má phanh bị hỏng. Thay thế đệm chống mòn.

5 Đạp “ mạnh phanh nhưng hiệu quả ” kém.

Rò “ rỉ dầu trong hệ thống ” phanh.

Có “ khí trong hệ thống ” phanh.

Má phanh bị trai cứng, mòn, biến dạng.

Kiểm “ tra, sửa chữa, thay thế đường ” ống.

Làm “ sạch, sửa chữa, thay thế má ” phanh. vênh.

Rò rỉ chân không trong hệ thống trợ lực.

Sửa chữa thay thế bộ trợ lực

Kiểm tra dấu hiệu hoạt động phanh ABS

Ngoài những hư hỏng phanh đã nêu ở trên, hệ thống phanh ABS còn có công dụng điều khiển áp suất dầu riêng biệt tại mỗi bánh xe, giúp hạn chế chống hãm cứng tại mỗi bánh xe khi phanh Để nhận biết phanh ABS hoạt động, bạn cần lưu ý một số dấu hiệu cụ thể.

3.2.1 Kiểm tra tổng hợp khi xe đứng

Kiểm tra bàn đạp phanh có chuyển động dễ dàng, không bị vướng khi đạp phanh.

Kiểm tra hành trình tự do của bàn đạp phanh và phanh tay có đúng tiêu chuẩn không.

Kiểm tra bầu trợ lực phanh có hoạt động khi đạp bàn đạp phanh hay không.

Khi kiểm tra hệ thống phanh, cần chú ý đến đường ống dẫn dầu, mối nối tại xylanh phanh chính, bộ chấp hành phanh thủy lực và các xylanh phanh ở bánh xe để phát hiện kịp thời các dấu hiệu rò rỉ dầu phanh, đảm bảo an toàn khi vận hành xe.

Kiểm tra các mối nối giữa đường ống dẫn dầu phanh cứng và ống phanh mềm có bị hở rỉ dầu phanh không.

Kiểm tra áp lực dầu khi tác dụng vào bàn đạp phanh (cảm nhận) có và đủ áp suất không.

Để kiểm tra áp suất dầu trong hệ thống phanh, bạn có thể thực hiện theo cách sau: đạp bàn đạp phanh rồi giữ, sau đó quan sát đồng hồ đo áp suất dầu Nếu áp suất dầu tăng lên nhưng sau đó giảm dần, điều này cho thấy hệ thống phanh có chỗ hở, khiến áp suất dầu giảm dần theo thời gian.

Sau khi kiểm tra kỹ lưỡng tất cả các yêu cầu trên và đảm bảo đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, bước tiếp theo là kiểm tra hệ thống phanh ABS bằng cách cho xe chạy thử, giúp đánh giá hiệu suất và độ an toàn của hệ thống phanh trên xe.

3.2.2 Kiểm tra tổng hợp cho xe chạy

Trước khi tiến hành kiểm tra tổng hợp cho xe chạy chính thức trên đường, cần kiểm tra và thử hệ thống phanh ABS từ tốc độ thấp và tăng dần lên cao Đầu tiên, hãy cho xe chạy ở tốc độ từ 10 đến 15 km/h, sau đó đạp bàn đạp phanh chân để kiểm tra hệ thống phanh chân có hoạt động tốt không và hệ thống lái có bị lệch hướng khi phanh hay không.

Sau khi đảm bảo phanh ăn tốt và hệ thống lái không làm lệch hướng khi phanh, bước tiếp theo là thử xe trên mặt đường Quá trình này bao gồm kiểm tra hệ thống phanh chân để đánh giá hiệu suất phanh của xe.

Khi cho xe chạy với vận tốc khoảng 15 ÷ 20 km/h, hãy nhả bàn đạp ga và để xe từ từ dừng lại Nếu kiểm tra các đĩa phanh và thấy chúng nóng, điều đó cho thấy má phanh và đĩa phanh đang bị bó sát quá lớn Trong trường hợp này, cần điều chỉnh lại khe hở giữa đĩa phanh và má phanh để đảm bảo an toàn và hiệu suất phanh tốt hơn.

Khi kiểm tra hệ thống phanh của xe, bạn nên cho xe chạy với vận tốc từ 40 đến 50 km/h, sau đó đạp phanh gấp để kiểm tra khoảng cách dừng lại Nếu xe dừng lại trong khoảng cách ngắn từ 5 đến 8 mét và có vết cháy dài, đều nhau trên mặt đường, thì hệ thống phanh ABS cần được kiểm tra tại các xưởng chuyên nghiệp Ngược lại, nếu không thấy vết cháy bánh, thì hệ thống phanh đảm bảo yêu cầu Bên cạnh đó, bạn cũng cần kiểm tra hệ thống phanh tay để đảm bảo an toàn khi lái xe.

Khi kiểm tra phanh tay, hãy cho xe chạy lên giữa dốc và sử dụng phanh chân để dừng xe lại, sau đó kéo phanh tay và nhả phanh chân, trả về số không Nếu xe không bị tụt xuống dốc, chứng tỏ phanh tay đã đạt yêu cầu Để kiểm tra lại, hãy thực hiện ngược lại bằng cách cho xe xuống giữa dốc, dừng xe bằng phanh chân, kéo phanh tay, nhả phanh chân và trả về số không Nếu xe không bị lao xuống dốc, điều đó đảm bảo phanh tay hoạt động tốt.

Quy trình chuẩn cho bảo dưỡng phanh

Quy trình bảo dưỡng phanh ABS trên ô tô đòi hỏi sự chính xác và nghiêm ngặt trong việc kiểm tra và bảo dưỡng để đảm bảo an toàn cho khách hàng Việc kiểm tra và bảo dưỡng không đúng hoặc thiếu một công đoạn nào cũng có thể gây ra hậu quả tiêu cực Do đó, việc tuân thủ quy trình bảo dưỡng phanh ABS đúng cách là vô cùng quan trọng.

Bảng 3.2: Quy trình bảo dưỡng phanh

STT Vị trí xe Kỹ thuật viên A Kỹ thuật viên B. cầu nâng Kỹ thuật viên A điều chỉnh cầu nâng bên trái.

Kỹ thuật viên B điều chỉnh cầu nâng bên phải.

Bật khóa nắp Capo xe Mở nắp Capo.

Bật khóa điện ở vị trí ON Phủ sườn xe.

Kiểm tra đèn báo phanh ABS sáng trên bảng táp lô.

Kiểm tra mối nối giữa đường ống dẫn dầu phanh cứng và bộ chấp hành phanh thủy lực.

Kiểm tra bàn đạp phanh và hành trình bàn đạp phanh Xiết chặt các vị trí nối.

Kiểm tra phanh tay Kiểm tra dầu phanh.

Tháo lốp trước trái và sau trái Tháo lốp trước phải và sau phải.

3 Xe ở vị trí lưng chừng

Nâng xe lên mức lưng chừng.

Kiểm “ tra các đường ống dẫn dầu phanh mềm trước và ” sau trái.

Kiểm tra các đường ống dẫn dầu phanh mềm trước và sau phải.

Kiểm tra má phanh đĩa (chiều dầy má) kiểm tra đĩa phanh trước và sau trái

Kiểm tra má phanh đĩa (chiều dầy má) kiểm tra đĩa phanh trước và sau phải

Kiểm tra độ đảo đĩa phanh trước và sau trái

Kiểm tra độ đảo đĩa phanh trước và sau phải

Kiểm tra đường ống dầu phanh cứng từ bộ chấp hành đến bánh xe trước sau trái

Kiểm tra đường ống dầu phanh cứng từ bộ chấp hành đến bánh xe trước sau phải

Kiểm tra các vị trí nối giữ ống dầu phanh cứng và ống dầu phanh mềm trước và sau trái

Kiểm tra các vị trí nối giữ ống dầu phanh cứng và ống dầu phanh mềm trước và sau phải

Hạ xe xuống vị trí thấpChâm dầu phanh mới vào bình Hút dầu phanh từ ống xả ở các chứa xylanh bánh xe

Châm dầu phanh bình chứa đạt mức Max.

Xiết chặt các vị trí nối giữa ống mềm và xylanh bánh xe

Kiểm tra lần cuối Thu phủ xườn xe và đậy nắp capo Lắp lốp trước và sau trái Lắp lốp trước và sau trái

Xiết bulong bánh xe trước và sai trái

Xiết bulong bánh xe trước và sai trái

Xe rời khỏi cầu nâng

Cân “ lực các bulong hai bánh ” trái.

Cân “ lực các bulong hai bánh ” phải.

Vệ “ sinh khoang xe và dụng ” cụ Vệ sinh khoang xe và dụng ” cụ.

Bên cạnh các quy trình kiểm tra trên, hệ thống phanh ABS còn có thể gặp phải các lỗi hư hỏng liên quan đến cảm biến và bộ điều khiển ABS_ECU trong quá trình hoạt động Để khắc phục những vấn đề này, chúng ta cần thực hiện các bước kiểm tra và sửa chữa cụ thể, được trình bày chi tiết dưới đây.

Quy trình Kiểm tra bảo dưỡng một số bộ phận chính

Các công việc sửa chữa bảo dưỡng phanh bao gồm:

3.4.1 Kiểm tra và điều chỉnh bàn đạp phanh

Khi kiểm tra chiều cao bàn đạp phanh, cần đảm bảo độ cao từ tấm vách ngăn tới đỉnh mặt bàn đạp phanh nằm trong khoảng từ 129,9-139,9 mm Điều này giúp đảm bảo an toàn và hiệu suất phanh tốt nhất Nếu chiều cao bàn đạp phanh không nằm trong khoảng này, bạn cần điều chỉnh chiều cao bàn đạp phanh để đạt được giá trị phù hợp.

Tháo giắc nối ra khỏi công tắc đèn phanh.

Tháo công tắc đèn phanh.

Nới lỏng đai ốc hãm kẹp của cần đẩy.

Xiết chặt đai ốc hãm kẹp của cần đẩy.

Lắp công tắc vào bộ điều chỉnh cho đến khi thân công tắc chạm vào bàn đạp phanh có khe hở là 1,5 - 2,5 mm.

Quay công tắc đi 1/4 vòng theo chiều kim đồng hồ.

3.4.2 Kiểm tra mức dầu phanh

Hình 3.1: Kiểm tra mức dầu phanh.

Khi kiểm tra mức dầu phanh, cần đảm bảo mức dầu nằm trong khoảng từ mức MIN đến mức MAX trên bình dầu phanh Nếu mức dầu thấp, nên kiểm tra các mối nối và xylanh phanh đĩa để phát hiện rò rỉ dầu và tiến hành sửa chữa hoặc thay thế nếu cần thiết Sau khi kiểm tra và sửa chữa, có thể đổ dầu vào bình chứa để đảm bảo mức dầu phù hợp Đối với xe sử dụng máy xăng hoặc máy dầu, nên sử dụng dầu phanh DOT3 hoặc DOT4 để đảm bảo hiệu suất phanh tốt nhất.

3.4.3 Kiểm tra bộ trợ lực phanh

Bộ trợ lực phanh giúp trợ lực phanh cho người lái đạp phanh một cách dễ dàng.

Để kiểm tra bộ trợ lực phanh, bạn cần khởi động động cơ và đạp phanh chân, nếu phanh hoạt động tốt, bạn sẽ cảm thấy bàn đạp phanh nhẹ Tiếp theo, tắt động cơ và sau 1-2 phút, hãy đạp từ từ bàn đạp phanh một vài lần Nếu bàn đạp phanh nhẹ ở lần đạp đầu tiên và nặng lên sau lần đạp phanh tiếp theo, điều đó cho thấy bộ trợ lực phanh kín khí đang hoạt động hiệu quả.

Để kiểm tra bộ trợ lực phanh kín khí, hãy thực hiện các bước sau: Khi động cơ đang chạy không tải, đạp phanh chân và giữ bàn đạp phanh, sau đó tắt máy Nếu bàn đạp phanh không thay đổi khoảng cách sau khi tắt máy trong thời gian 30 giây, điều đó cho thấy bộ trợ lực phanh kín khí đang hoạt động đúng cách.

Trong quá trình kiểm tra nếu phát hiện bộ trợ lực phanh bị hở thì thay mới bộ trợ lực phanh.

3.4.4 Xả khí và thay dầu hệ thống phanh a Xả khí đường ống hệ thống phanh

Châm dầu phanh vào bình chứa.

Tháo nắp đậy van xả gió của cụm phanh.

Cắm ống của bộ thay dầu phanh vào nút xả gió.

Xả gió theo cú pháp đạp nhồi và giữ bàn đạp phanh.

Nới lỏng nút xả gió vài vòng Dầu cũ và bọt khí sẽ đi ra đường ống bộ thay dầu phanh.

Xiết chặt nút xả gió sau khi không còn bọt khí trong dầu phanh chảy ra.

Kiểm tra sao cho nút xả gió được lắp chặt và lắp lại nắp đậy.

Lau sạch dầu phanh rò rỉ ra xung quanh nút xả gió.

Lặp lại quá trình xả gió này với các bánh xe còn lại. b Xả khí bộ chấp hành hệ thống ABS

Hình 3.2: Xả khí hệ thống phanh.

Lắp SST vào bình chứa dầu phanh.

Nối ống nhựa và nút xả gió của bộ chấp hành hệ thống ABS.

Dùng SST bơm một áp suất nhất định vào bình chứa.

Xả khí ra bộ chấp hành hệ thống ABS và xiết nút xả gió lại. c Thay dầu phanh Đưa xe vào cầu nâng Nâng cầu lên vừa tầm.

Mở nắp cabo lên, mở nắp dầu thắng.

Châm dầu thắng 0.25l cho 1 bánh vào bình dầu phanh. Đạp nhồi và giữ bàn đạp phanh.

Để thay dầu phanh hiệu quả, bạn cần sử dụng bình hút dầu phanh chuyên dụng Đầu tiên, gắn ghim ống hút vào van xã của heo con phanh, sau đó dùng khóa nới lỏng bulong xả Tiếp theo, gắn dây hơi vào bình hút dầu thắng và kích hoạt bình hút để hút dầu cũ trong heo con, ống dẫn dầu và bình dầu thắng ra ngoài.

Khi thực hiện quá trình thay dầu, dầu mới sẽ được hút từ bình chứa đến ống dẫn dầu và sau đó đến heo con, đồng thời đẩy dầu cũ còn tồn đọng trong ống và heo con ra ngoài Sau đó, hãy rút ống hút và khóa bulong để hoàn tất quá trình.

Lập lại quá trình thay dầu phanh này đối với các bánh còn lại.

Sau khi hút dầu thắng ở các bánh xong thì châm dầu thắng mới vào bình chứa.

3.4.5 Kiểm tra cơ cấu phanh

Tháo kiểm tra cụm xylanh phanh đĩa:

Nâng xe lên vừa tầm, tháo bánh xe ra.

Tháo bulong nối ngàm phanh ra khỏi cụm xylanh phanh đĩa.

Giữ chốt trượt xylanh phanh đĩa và tháo bulong và cụm xylanh phanh đĩa.

Tháo rời cụm má phanh ra khỏi giá đỡ phanh.

Tháo rời các chi tiết và tiến hành làm sạch và kiểm tra.

Kiểm tra độ dầy má phanh sau khi tháo má phanh ra kiểm tra độ dầy má phanh.

Bề mặt má phanh gần sát với miếng báo hết má phanh thì nên tiến hành thay mới.

Để kiểm tra độ dày của đĩa phanh, bạn cần thực hiện các bước sau: làm sạch đĩa phanh, quan sát bề mặt để phát hiện các vết nứt vỡ hoặc xước, sau đó đo độ dày đĩa phanh bằng panme Theo tiêu chuẩn, độ dày đĩa phanh nên là 28 mm, trong khi độ dày nhỏ nhất cho phép là 25 mm.

Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh điều chỉnh theo yêu cầu má phanh trước và sau là 0,25 (mm) đầu dưới má phanh trước và sau là 0,12(mm).

Kiểm tra hệ thống ABS

Trước khi thực hiện sửa chữa hệ thống ABS, cần phải kiểm tra kỹ lưỡng để xác định xem sự cố nằm trong hệ thống ABS hay hệ thống phanh Hệ thống phanh ABS được thiết kế với chức năng dự phòng, cho phép chuyển sang chế độ phanh bình thường ngay lập tức khi xảy ra hư hỏng, đồng thời ABS_ECU sẽ lưu lại mã lỗi để chuẩn đoán và sửa chữa.

Khi hệ thống phanh ABS gặp sự cố, bộ điều khiển ABS_ECU sẽ chẩn đoán và tạo mã lỗi tương ứng Sau đó, đèn báo ABS trên taplo sẽ được bật sáng để cảnh báo người lái về sự cố và yêu cầu xe được đưa đến các gara để sửa chữa Bộ chẩn đoán này cũng được trang bị một giắc cắm chuyên dụng để kết nối với máy chẩn đoán của hãng, giúp quá trình sửa chữa trở nên dễ dàng và chính xác hơn.

Bảng 3.3: Nguyên nhân hư hỏng và cách khắc phục

Vấn đề Nguyên nhân có thể Mã chuẩn

Các bộ phận Kiểu hư hỏng đoán Đèn báo phanh ABS sáng không có lý do. Đèn báo và bản mạch điện Ngắn mạch.

Rơle van điện Hở hay ngắn mạch 11, 12 Rơle moto bơm Hở hay ngắn mạch 13, 14

Van điện giữ, giảm áp bộ chấp hành Hở hay ngắn mạch 21,22,23,24

Cảm biến tốc độ và roto Hỏng 31,32,33,34

,35,36,37 Ác quy và mạch nguồn. Ác “ quy hỏng, hở hay ngắn ” mạch 41

Bơm bộ chấp hành Hỏng 51

ECU Hỏng. sáng trong 3 giây sau khi bật khóa điện. điện.

Role bơm và ECU Hỏng.

Hoạt động của phanh xe ô tô có thể gặp phải một số tình huống bất thường, bao gồm phanh lệch hoặc không hiệu quả Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) thường hoạt động khi phanh bình thường, nhưng cũng có thể kích hoạt ngay trước khi dừng xe trong quá trình phanh Ngoài ra, chân phanh có thể rung không bình thường trong khi sử dụng, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và an toàn của hệ thống phanh.

Cảm biến tốc độ và roto.

Cảm biến tốc độ bánh xe Hỏng.

Bộ chấp hành phanh thủy lực ABS Hỏng.

ABS khó hoạt động Công tắc đèn phanh Hở hay ngắn mạch.

Công tắc phanh tay Hở hay ngắn mạch.

3.5.1 Kiểm tra hệ thống chẩn đoán

3.5.1.1 Kiểm tra tiếng động làm việc của bộ chấp hành phanh thủy lực

Khi bật khóa điện ON, hãy kiểm tra tiếng động làm việc của bộ chấp hành phanh thủy lực, bộ điều khiển ECU_ABS sẽ tự động thực hiện chức năng kiểm tra ban đầu, bao gồm kiểm tra van điện 3 vị trí và mô tơ bơm trong bộ chấp hành Quá trình kiểm tra này sẽ bị tạm dừng nếu đạp phanh, nhưng sẽ tiếp tục khi nhả bàn đạp phanh Nếu không có tiếng động làm việc trong quá trình kiểm tra, điều đó chứng tỏ bộ chấp hành phanh thủy lực đã được kết nối đúng cách.

3.5.1.2 Chức năng chuẩn đoán a Kiểm tra điện áp ắc quy

Kiểm tra điện áp ắc quy khoảng 12 V.

Nhả bàn đạp phanh đỗ. b Kiểm tra đèn báo bật sáng

Kiểm tra rằng đèn báo phanh ABS bật sáng trong vòng 3 giây.

Khi kéo phanh tay hay mức dầu phanh thấp, đèn báo phanh sẽ sáng lên.

Nếu kiểm tra thấy đèn báo không bình thường, tiến hành khắc phục sự cố mạch đèn báo ABS hay mạch đèn báo phanh. c Đọc mã chẩn đoán

Rút giắc sửa chữa trong chuẩn đoán ABS.

Dùng SST nối chân Tc và E1 của giắc kiểm tra.

Nếu hệ thống hoạt động bình thường (không có hư hỏng), sau 2 giây tắt đèn báo sẽ nháy 0,25 giây bật và 0.25 giây tắt và lặp lại liên tục.

Khi gặp sự cố, đèn báo hư hỏng sẽ bắt đầu nháy sau 4 giây Để đọc mã chẩn đoán, bạn cần đếm số lần nháy và khoảng cách tắt Mã hư hỏng có 2 chữ số sẽ được hiển thị bằng cách nháy 0,5 giây bật và 0,5 giây tắt, với khoảng cách tắt là 1,5 giây Nếu có nhiều mã chẩn đoán, đèn sẽ tắt 2,5 giây trước khi hiển thị mã tiếp theo Sau khi hiển thị tất cả các mã, đèn sẽ tắt 4 giây trước khi lặp lại mã cũ.

Hình 3.3: Mã chuẩn đoán bình thường và mã chuẩn đoán hư hỏng

Sau khi sửa chữa các chi tiết bị hư hỏng thì tiến hành xoá mã chẩn đoán trong ECU_ABS.

Tháo SST ra khỏi cực Tc và E1 của giắc kiểm tra.

Nối giắc sửa chữa trong chuẩn đoán ABS.

Bật khoá điện ON, kiểm tra đèn ABS tắc sau khi sáng trong 3 giây.

Hình 3.5: Nối giắc kiểm tra d Xoá mã chẩn đoán

Dùng SST nối chân Tc với E1 của giắc kiểm tra.

Xoá mã chẩn đoán chứa trong ECU bằng cách đạp nhanh phanh chân 8 lần hay nhiều hơn trong thời gian 5 giây.

Kiểm tra rằng đèn báo chỉ mã bình thường.

Tháo SST ra khỏi cực Tc và E1 của giắc kiểm tra.

Kiểm tra rằng đèn báo ABS tắc.

Bảng 3.4: Mã chẩn đoán bộ điều khiển

Mã Các kiểu nháy Chẩn đoán Phạm vi hư hỏng

11 Hở mạch trong mạch rờle van điện.

Mạch bên trong của bộ chấp hành.

Dây điện và giắc nối của mạch rơle van điện.

12 Chập mạch trong rờle van điện.

13 Hở mạch trong mạch rờle motor bơm.

Mạch bên trong của bộ chấp hành.

Dây “ điện và giắc nối của mạch rờle motor ” bơm.

14 Hở mạch trong mạch rơ le motor bơm.

Hở “ mạch hay ngắn mạch van điện của bánh xe trước ” phải.

Van điện bộ chấp hành.

Dây điện và giắc nối của mạch van điện bộ chấp hành.

Hở “ mạch hay ngắn mạch van điện của bánh xe trước ” trái.

Hở mạch hay ngắn mạch van điện của bánh xe sau phải.

Hở mạch hay ngắn mạch van điện của bánh

31 Cảm biến tốc độ bánh xe trước phải bị hỏng.

Cảm biến tốc độ bánh xe.

Rôto cảm biến tốc độ bánh xe.

Dây điện, giắc nối của cảm biến tốc độ bánh xe.

32 Cảm biến tốc độ bánh xe trước trái bị hỏng.

33 Cảm biến tốc độ bánh xe sau phải bị hỏng.

34 Cảm biến tốc độ bánh xe sau trái bị hỏng.

Hở mạch cảm biến tốc độ bánh xe sau phải hay trước trái.

Hở mạch cảm biến tốc độ bánh xe sau trái hay trước phải.

37 Hỏng cả hai rôto cảm biến tốc độ.

Rôto cảm biến tốc độ bánh xe.

41 Điện ắc quy không bình thường (16 V). Ắc quy.

Motor bơm của bộ chấp hành bị kẹt hay hở mạch môtơ bơm của bộ chấp hành.

Môtơ bơm, ắc quy và rơle.

Dây điện, giắc nối và bulông tiếp max hay mạch motor bơm bộ chấp hành.

Luôn bật ABS ECU hỏng ECU.

3.5.2.1 Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng

Hiện tượng: Đèn báo ABS sáng không lý do.

Nguyên nhân: Rờle van điện bị hở hay ngắn mạch Rờle bơm bị hở hay ngắn mạch Van điện từ bị hỏng Motor bơm bộ chấp hành bị hỏng.

3.5.2.2 Các biện pháp kiểm tra, sửa chữa

Kiểm tra các cuộn dây của rờle, bơm bằng đồng hồ vạn năng Kiểm tra bằng thiết bị, đèn báo cảnh báo ABS.

Sửa chữa là làm sạch các bộ phận của bộ chấp hành hoặc thay mới.

3.5.2.3 Quy trình kiểm tra bộ chấp hành a Kiểm tra điện áp ắc quy

Kiểm tra điện áp ắc quy khoảng 12V. b Tháo vỏ bộ chấp hành

Tháo 4 giắc nối ra khỏi bộ chấp hành và rờle điều khiển. c Nối thiết bị kiểm tra bộ chấp hành (Actuator checker) vào bộ chấp hành

Nối thiết bị kiểm tra bộ chấp hành (SST) vào rờle điều khiển bộ chấp hành phanh thủy lực và dây điện thân xe qua dây điện phụ (SST).

Để kiểm tra sự hoạt động của bộ chấp hành, bạn cần thực hiện các bước sau: Nối dây đỏ của thiết bị kiểm tra với cực dương ác quy và dây đen với cực âm ác quy, sau đó nối dây đen của bộ dây điện phụ vào cực âm ắc quy hoặc vào mass thân xe.

Để thực hiện kiểm tra, trước tiên hãy khởi động máy và cho chạy với tốc độ không tải Tiếp theo, bật công tắc lựa chọn thiết bị kiểm tra đến vị trí “FRONT RH” và nhấn giữ công tắc motor trong vài giây Cuối cùng, đạp phanh và giữ nó đến khi quá trình kiểm tra hoàn thành.

Khi kiểm tra hệ thống phanh, hãy nhấn công tắc POWER và quan sát bàn đạp phanh không đi xuống, lưu ý không nên giữ công tắc lâu hơn 10 giây Sau đó, nhả công tắc POWER và kiểm tra lại, nếu bàn đạp phanh trở về vị trí cũ khi nhả chân phanh, hệ thống phanh đang hoạt động đúng cách.

Để kiểm tra chân phanh xe máy, bạn thực hiện các bước sau: Nhấn và giữ công tắc motor trong vài giây, sau đó đạp phanh và giữ nó trong khoảng 10 giây Trong khi giữ chân phanh, hãy ấn công tắc motor trong vài giây để kiểm tra Cuối cùng, hãy kiểm tra rằng chân phanh không bị rung để đảm bảo an toàn khi sử dụng xe.

Kiểm tra các bánh khác với công tắc lựa chọn ở vị trí “FRONT LH”, “REAR RH” và “REAR LH” theo quy trình tương tự.

3.5.3 Cảm biến tốc độ bánh xe

3.5.3.1 Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng

Hiện tượng: Phanh bị lệch Phanh không hiệu quả Đèn báo ABS không có lí do.

Một số nguyên nhân phổ biến dẫn đến sai số khi đo tốc độ ô tô bao gồm việc lắp đặt sai cảm biến tốc độ và rô to, cảm biến tốc độ và rô to bị bẩn, hoặc hỏng hóc ở cảm biến tốc độ, rô to và cảm biến gia tốc.

3.5.3.2 Kiểm tra cảm biến tốc độ bánh xe

Tháo giắc cảm biến tốc độ. Đo điện trở giữa các điện cực 0,8 - 1,3 KΩ (cảm biến tốc độ bánh trước) Điện trở: 1,1 - 1,7 KΩ (cảm biến tốc độ bánh sau).

Nếu điện trở của cảm biến không đạt tiêu chuẩn hoặc không có sự thông mạch giữa mỗi chân của cảm biến và thân cảm biến, thì việc thay thế cảm biến tốc độ mới là cần thiết để đảm bảo hoạt động chính xác và ổn định của hệ thống.

Tháo cụm moay ơ phía sau bán trục Quang sát các răng của roto cảm biến xem có bị nứt hay vặn mất răng.

3.5.3.3 Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng, sữa chữa các cảm biến a Kiểm tra ắc quy

Kiểm tra rằng điện áp ắc quy khoảng 12V. b Kiểm tra đèn báo ABS

Kiểm tra đèn báo ABS sáng trong vòng 3 giây.

Dùng SST, nối chân E1 với chân Tc và Ts của giắc kiểm tra.

Kéo phanh tay và khởi động máy.

Kiểm tra rằng đèn ABS nháy trong khoảng 4 lần /giây. c Kiểm tra mức tín hiệu cảm biến

Khi kiểm tra hệ thống ABS, hãy lái xe chạy thẳng ở tốc độ từ 4 đến 6 km/h và quan sát đèn ABS trên bảng điều khiển Đèn ABS sẽ bật sáng sau khoảng 2 giây Nếu đèn ABS sáng nhưng không nháy mã lỗi khi xe đang di chuyển ở tốc độ không nằm trong khoảng tiêu chuẩn để hệ thống ABS hoạt động, hãy dừng xe và kiểm tra lại mã chẩn đoán để xác định và sửa chữa các chi tiết hỏng hóc.

Khi đèn ABS nháy sáng ở tốc độ 12 km/h, điều đó có nghĩa là quá trình kiểm tra đã hoàn thành Tuy nhiên, nếu tốc độ xe vượt quá 12 km/h, đèn ABS sẽ nháy lại, cho thấy cảm biến tốc độ đang hoạt động tốt Để kiểm tra sự thay đổi tín hiệu cảm biến, bạn nên thực hiện ở tốc độ vừa phải.

Khi kiểm tra hệ thống ABS, bạn nên chạy xe ở tốc độ từ 45 đến 55 km/h và quan sát đèn ABS Nếu đèn báo bật sáng mà không nháy khi tốc độ xe nằm ngoài khoảng tiêu chuẩn, điều này cho thấy có lỗi trong hệ thống Lúc này, bạn nên dừng xe và đọc mã chẩn đoán để xác định nguyên nhân và sửa chữa các chi tiết hỏng hóc một cách kịp thời.

Khi đèn báo bật sáng mà không nháy khi tốc độ xe nằm trong khoảng tiêu chuẩn, việc kiểm tra đã hoàn thành Tuy nhiên, nếu đèn ABS nháy khi tốc độ xe nằm trong dải tiêu chuẩn, điều này cho thấy roto cảm biến tốc độ vẫn đang hoạt động tốt Để đảm bảo tính chính xác, cần kiểm tra sự thay đổi tín hiệu cảm biến ở tốc độ cao để xác định tình trạng thực tế của hệ thống ABS.

Kiểm tra tương tự như trên ở tốc độ khoảng80 ÷ 90 km/h. f Đọc mã chẩn đoạn

Nếu tất cả các cảm biến bình thường, mã bình thường sẽ phát ra với chu kỳ 0.25 giây bật và 0.25 giây tắt lên tục.

XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH ABS BẰNG PHẦN MỀM CARSIM

Giới thiệu về phần mềm mô phỏng

Hình 4.1: Biểu tượng phần mềm MATLAB/Simulink

MATLAB là một công cụ phần mềm mạnh mẽ cung cấp môi trường tính toán số và lập trình, được thiết kế bởi công ty MathWorks Công cụ này cho phép thực hiện tính toán số với ma trận, thuật toán, vẽ đồ thị hàm số và biểu đồ thông tin, đồng thời tạo các giao diện người dùng và liên kết với nhiều ngôn ngữ lập trình khác Thư viện phong phú của MATLAB cũng cho phép mô phỏng và tính toán thực nghiệm nhiều mô hình trong thực tế và kỹ thuật, đáp ứng nhu cầu đa dạng của khối ngành kỹ thuật.

Simulink là một môi trường lập trình khối đồ họa mạnh mẽ dựa trên MATLAB, cho phép mô hình hóa, mô phỏng và phân tích các hệ thống động học phức tạp Với giao diện đồ họa trực quan, Simulink giúp thể hiện hệ thống dưới dạng sơ đồ tín hiệu với các sơ đồ khối đồ họa và thư viện khối có thể tùy chỉnh Điều này cho phép tích hợp chặt chẽ với môi trường MATLAB, cho phép điều khiển MATLAB hoặc chạy tập lệnh từ nó Nhờ đó, Simulink được ứng dụng rộng rãi trong điều khiển tự động và xử lý tín hiệu kỹ thuật số, phục vụ mô hình hóa và mô phỏng các hệ thống kỹ thuật dựa trên sơ đồ cấu trúc dạng khối và thiết kế dựa trên mô hình.

Bảng 4.1: Một số khối simulation được sử dụng trong bài luận văn

STT Tên Ký hiệu Giải thích

Khối constant là một thành phần quan trọng trong mô phỏng, tạo ra một giá trị hằng số thực hoặc phức Khi sử dụng khối này, người dùng có thể cung cấp đầu vào tín hiệu không đổi trong suốt quá trình mô phỏng, giúp đảm bảo tính ổn định và chính xác của kết quả.

Khối Constant xuất ra tín hiệu có kích thước, kiểu dữ liệu vecto hay ma trận và độ phức tạp tùy theo cách khai báo tham số Constant value.

Khối Sum là tổng các tín hiệu ngõ vào, cho phép thực hiện các phép tính cộng hoặc trừ trên các đầu vào có thể là giá trị vô hướng, vecto hoặc ma trận Đầu vào tín hiệu có thể được điều chỉnh số lượng tùy ý và phải có cùng kiểu dữ liệu, sau đó thực hiện phép tính cộng hoặc trừ để rút gọn và tạo ra tín hiệu đầu ra có cùng kiểu dữ liệu với tín hiệu đầu vào.

Khối Gain khuếch đại tín hiệu ngõ vào bằng hằng số Ngõ vào hay hệ số vector, ma trận hay vô hướng.

Tín hiệu đầu vào được đưa đến khối gain và được nhân với hệ số khuếch đại có thể là hằng số, vector, ma trận,

Khối Switch là một thành phần quan trọng trong các hệ thống điện tử, hoạt động dựa trên nguyên tắc chuyển đổi tín hiệu đầu vào Khối Switch có ba đầu vào chính, bao gồm hai đầu vào dữ liệu và một đầu vào điều khiển Tín hiệu đầu vào một hoặc đầu vào thứ ba sẽ được chọn dựa trên giá trị của đầu vào thứ hai, cho phép thực hiện các chức năng chuyển đổi linh hoạt và chính xác.

Tín hiệu điều khiển chuyển mạch được truyền tới đầu vào hai, quyết định kết nối đầu ra với một trong hai đầu vào còn lại Giá trị ngưỡng của tín hiệu điều khiển này được xác định bởi hàm số Threshold, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định trạng thái kết nối Khi tín hiệu điều khiển đạt giá trị lớn hơn hoặc bằng Threshold, đầu ra sẽ được kết nối với đầu vào một, ngược lại, nếu tín hiệu điều khiển nhỏ hơn hoặc bằng Threshold, đầu ra sẽ được kết nối với đầu vào ba.

Khối Saturation tạo ra tín hiệu đầu ra bằng cách giới hạn giá trị của tín hiệu đầu vào trong khoảng từ giới hạn dưới đến giới hạn trên Các thông số Upper limit và Lower limit quyết định giới hạn trên và giới hạn dưới của tín hiệu đầu vào Khi tín hiệu đầu vào vượt quá giới hạn trên hoặc dưới giới hạn dưới, tín hiệu đầu ra sẽ được giới hạn ở mức tương ứng, đảm bảo rằng giá trị đầu ra nằm trong khoảng cho phép.

Khối Mux đóng vai trò như một bộ dồn kênh, kết hợp các tín hiệu đầu vào có cùng kiểu dữ liệu và độ phức tạp thành một đầu ra vectơ duy nhất Các tín hiệu đầu vào này phải có cùng kiểu dữ liệu và độ phức tạp, và được chỉ định dưới dạng vô hướng hoặc vectơ Đầu ra của khối Mux là một vectơ kết hợp tất cả các tín hiệu đầu vào, cung cấp một cách thức linh hoạt để xử lý và truyền tải dữ liệu.

Khối Demux là một thành phần quan trọng trong việc xử lý tín hiệu vector, cho phép trích xuất các thành phần của tín hiệu đầu vào và xuất ra các tín hiệu riêng biệt Khối này nhận tín hiệu đầu vào vectơ và chọn tín hiệu vô hướng hoặc vectơ nhỏ hơn để trích xuất Kết quả là các tín hiệu đầu ra được sắp xếp theo thứ tự từ trên xuống dưới, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý và phân tích tín hiệu sau này.

Khối Divide thực hiện phép tính tích các tín hiệu ngõ vào, cho phép xử lý tín hiệu hỗn hợp bằng cách tính tích từng phần tử và thực hiện các phép nhân hoặc chia trên các đầu vào tương ứng Đầu vào của khối này có thể là các giá trị vô hướng, vecto hoặc ma trận, đồng thời cho phép điều chỉnh số lượng đầu vào tùy ý và đảm bảo cùng kiểu dữ liệu Kết quả đầu ra sẽ được rút gọn và thực hiện thành một phép tính nhân hoặc chia có cùng kiểu dữ liệu với tín hiệu đầu vào, mang lại sự linh hoạt và chính xác trong xử lý tín hiệu.

Khối Derivative là một khối tính toán quan trọng trong mô phỏng, thực hiện phép tính đạo hàm của tín hiệu đầu vào u đối với thời gian mô phỏng t Tín hiệu đầu vào này có thể là vectơ hoặc đại lượng thực vô hướng, cho phép khối Derivative tính toán và trả về giá trị đạo hàm phù hợp.

Tín hiệu đầu ra là đạo hàm theo của tín hiệu đầu vào và cũng được chỉ dưới dạng vectơ hoặc đại lượng thực vô hướng.

Khối Integrator xuất ra tín hiệu tích phân của tín hiệu đầu vào của nó theo thời gian.

Khối Fuzzy xuất ra tính tỷ lệ dựa vào tín hiệu đầu vào. Đầu vào và đầu ra sẽ được cài đặt trong khoảng nhất định tương ứng [a,b] và [c,d].

Tín hiệu đầu vào có giá trị nằm trong[a,b] tín hiệu đầu ra tỷ lệ với tín hiệu đầu vào và nằm trong khoảng [c,d].

Hình 4.2: Biểu tượng phần mềm Carsim

CarSim là phần mềm mô phỏng và tương tác 3D được phát triển bởi Mechanical Simulation Corp, một công ty có trụ sở tại Ann Arbor, Michigan Ra mắt vào năm 1996, CarSim đã trở thành một công cụ quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô, cùng với các phần mềm liên quan như TruckSim và BikeSim, cung cấp giải pháp cho hơn 30 nhà sản xuất ô tô hàng đầu trên thế giới.

Carsim là công cụ mô phỏng chuyển động được sử dụng rộng rãi bởi hơn 150 trường đại học và nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới Phần mềm này chuyên dùng để mô phỏng chuyển động của các dòng xe du lịch, thể thao, xe khách, xe tải nhẹ, giúp mô phỏng thiết kế, kiểm định và phát triển các thông số trên các hệ thống như phanh, treo, lái trên ô tô Các thông số trên Carsim có thể được tùy chỉnh để phù hợp với quá trình kiểm nghiệm, đồng thời cho phép tính toán và phân tích khí động học tối ưu của từng hệ thống.

Carsim là phần mềm mô phỏng nổi bật với các hình ảnh sinh động và khả năng xuất ra các dạng đồ thị từ kết quả mô phỏng Ngoài ra, Carsim còn có thể liên kết với Matlab Simulink để xây dựng các phép toán bộ điều khiển mô phỏng Các kết quả mô phỏng và đồ thị được tạo ra là công cụ phân tích linh hoạt và tương tác cao, giúp dễ dàng xuất và đưa vào báo cáo và thuyết trình Các phép toán trong Carsim được xây dựng từ cơ sở lý thuyết và kiểm nghiệm thực tế, cung cấp kết quả chính xác để hỗ trợ mô phỏng phức tạp và tối ưu hóa tính toán.

Thiết lập mô hình phương tiện và môi trường

4.2.1 Đối tượng điều khiển Đối tượng điều khiển CarSim S-Function 2 là xe ô tô với đầu vào là áp suất phanh của xylanh bánh xe trước trái, trước phải, sau trái và sau phải Đầu ra là tốc độ chuyển động của ô tô, tốc độ góc của các bánh xe, áp suất phanh tại xylanh chính và gia tốc dọc của bánh xe.

Hình 4.3: Đối tượng điều khiển (CarSim S-Function 2)

Để thiết lập các thông số cho xe mô phỏng trong môi trường Carsim, chúng tôi lựa chọn lấy thông số kỹ thuật thực tế của xe Mazda 2 Hatchback Luxury Thông số kỹ thuật của xe Mazda 2 Hatchback Luxury được thể hiện chi tiết trong bảng 4.2 và được áp dụng để thiết lập các thông số trong môi trường Carsim, như minh họa trong hình 4.4.

Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật xe Mazda 2 Hatchback Luxury

Thông số Đơn vị Giá trị

Hệ thống dẫn động - FWD

Công suất động cơ tối đa kW 125

Chiều dài cơ sở mm 2600

Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước mm 1040

Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau mm 1560

Tọa độ trọng tâm của xe theo chiều cao mm 540

Khối lượng không tải kg 1050

Khối lượng toàn tải Kg 1480

Bán kính không tải�� mm 344

Bán kính chịu tải���� mm 337

Hình 4.4: Thiết lập thông số kỹ thuật của xe trên Carsim

Hình 4.5: Thiết lập thông số kỹ thuật của bánh xe trên Carsim

4.2.2 Thiết lập thời gian phanh

Hình 4.6: Thiết lập thời gian phanh đường thẳng, cong, hai hệ số bám

Thiết lập thời gian người lái đạp phanh là 3 giây (độ trễ của hệ thống phanh là0,1 giây) từ 3,1 giây đến 10 giây thì áp suất phanh là 15 Mpa.

Bộ điều khiển PID

Bộ điều khiển PID là một cơ chế phản hồi vòng điều khiển được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển công nghiệp cũng như nhiều lĩnh vực khác, nơi yêu cầu điều khiển được điều chỉnh một cách liên tục và chính xác.

Bộ điều khiển PID hoạt động bằng cách tính toán liên tục giá trị lỗi e, được xác định là hiệu số giữa điểm đặt mong muốn (Set_Point) và giá trị quá trình đo được (output) Trên cơ sở đó, bộ điều khiển sẽ áp dụng hiệu chỉnh dựa trên ba thành phần chính: tỷ lệ (P), tích phân (I) và đạo hàm (D), ký hiệu tương ứng là Kp, Ki và Kd, để cung cấp cho bộ điều khiển và thực hiện điều chỉnh quá trình một cách chính xác.

4.3.1 Cấu trúc bộ điều khiển PID

Hình 4.7: Sơ đồ khối bộ điều khiển PID

Tín hiệu điều khiển (Control Signal) là tín hiệu tác động vào hệ thống, trong khi tín hiệu ngõ ra (y) sẽ được hồi tiếp và so sánh với tín hiệu đặt (Set_Point) - y r Sự sai lệch giữa tín hiệu đặt y r và tín hiệu thực tế y được gọi là sai lệch e (Error_Value) Bộ điều khiển PID sẽ nhận sai lệch e và xuất ra tín hiệu điều khiển u tương ứng để tác động ngược vào hệ thống Khi tín hiệu thực tế y và tín hiệu đặt y r giống nhau, sai lệch e sẽ bằng 0, và do đó tín hiệu điều khiển u cũng sẽ bằng 0, không còn tác động vào hệ thống.

4.3.2 Công thức bộ điều khiển PID

Ngỏ ra u tuân theo ngỏ vào theo công thức sau:

Trong quá trình kiểm soát bằng bộ điều khiển PID, sai số giữa tín hiệu đặc trưng và tín hiệu thực tế (e) cần được tối ưu hóa để đạt được kết quả tốt nhất Để đạt được điều này, việc lựa chọn các thông số của bộ điều khiển PID như Kp, Ki và Kd là vô cùng quan trọng Khi các thông số này được thiết lập chính xác, đầu ra (y) sẽ gần sát với đầu vào (r), và tín hiệu đặc trưng và tín hiệu thực tế sẽ trùng khớp với nhau, đảm bảo thỏa mãn các chỉ tiêu chất lượng đề ra.

Xây dựng mô hình bộ điều khiển ABS

Bộ điều khiển được thiết kế dựa trên hệ thống điều khiển vòng kín, cho phép nó thu thập và xử lý đồng thời 4 tín hiệu quan trọng bao gồm tốc độ chuyển động của ô tô, tốc độ góc của các bánh xe, áp suất phanh tại xylanh chính và gia tốc dọc của bánh xe, từ đó cung cấp phản hồi chính xác và điều khiển hiệu quả.

Hình 4.8: Thiết lập hệ thống ABS trên Simulink

Bộ điều khiển ABS được phát triển dựa trên cơ chế hoạt động của phanh thông thường, khi người lái đạp phanh đột ngột, áp suất xylanh tại các bánh xe tăng lên mức tối đa, khiến xe bị bó cứng bánh và trượt lết, trượt ngang khi di chuyển trên đường Điều này gây ra nguy hiểm khi tham gia giao thông Để giải quyết vấn đề này, bộ điều khiển phanh ABS được thiết kế để chống sự hãm cứng bánh xe bằng cách sử dụng tín hiệu từ cảm biến tốc độ và cảm biến giảm tốc để xác định độ trượt, từ đó đưa ra tín hiệu điều khiển áp suất phanh phù hợp.

Bộ điều khiển ABS_PID nhận thông tin từ cảm biến tốc độ, cảm biến giảm tốc, vận tốc chuyển động bánh xe và vận tốc chuyển động của xe, sau đó xử lý và gửi tín hiệu đến điều khiển áp suất dầu bộ chấp hành phanh thủy lực Áp suất phanh tại xylanh chính được truyền trực tiếp đến bộ chấp hành phanh và được nhân với áp suất tối đa của phanh để tạo ra áp suất điều khiển phanh tại các xylanh bánh xe, thực hiện quá trình phanh xe Tín hiệu điều khiển này liên tục thay đổi tăng giảm dựa vào khối xác định tính hiệu độ trượt, giúp ngăn chặn xe bị hãm cứng bánh và trượt lết trên mặt đường, đảm bảo an toàn khi phanh.

Khi xe di chuyển, các cảm biến tốc độ bánh xe và cảm biến giảm tốc liên tục đo vận tốc của các bánh xe và vận tốc của xe, sau đó gửi thông tin này đến bộ điều khiển ABS_PID để đánh giá hiệu quả phanh so với yêu cầu mong muốn Bộ điều khiển ABS_PID sẽ tiếp tục tính toán và truyền thông tin đã xử lý đến bộ chấp hành phanh thủy lực để điều chỉnh phanh các bánh xe nếu hiệu quả phanh chưa đạt yêu cầu Nhờ đó, hệ thống ABS đảm bảo duy trì hiệu quả phanh tối ưu và an toàn cho xe.

4.4.1 Cơ cấu chấp hành phanh thủy lực

Hình 4.9: Khối chấp hành phanh thủy lực

Hệ thống phanh ABS hoạt động dựa trên tín hiệu từ cảm biến giảm tốc và cảm biến tốc độ của các bánh xe, cung cấp thông tin chính xác về tốc độ chuyển động của ô tô Dữ liệu này được xử lý để xác định độ trượt tương đối của 4 bánh xe, sau đó bộ điều khiển ABS_PID sẽ phân tích và đưa ra tín hiệu đầu ra phù hợp, từ đó truyền đến bộ chấp hành phanh để thực hiện quá trình phanh an toàn và hiệu quả.

Bộ điều khiển ABS_PID đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý thông tin và truyền tín hiệu đến bộ chấp hành phanh, sau đó tín hiệu được chia tách bởi khối Demux để gửi đến từng bánh xe theo thứ tự cụ thể, bắt đầu từ bánh xe trước chính Quá trình này được hỗ trợ bởi hàm truyền Transfer Fcn, giúp điều khiển áp suất phanh tại mỗi bánh xe để thực hiện phanh một cách chính xác Transfer Fcn cũng phản ánh độ trễ của hệ thống thủy lực khi phanh hoặc độ trễ cơ khí của solenoid trong hệ thống phanh, đảm bảo quá trình phanh diễn ra mượt mà và hiệu quả.

Cơ cấu chấp hành phanh hệ thống ABS chủ yếu bao gồm các van, bình chứa dầu và bơm dầu, nhưng để đơn giản hóa quá trình tính toán, người ta thường sử dụng hàm truyền transfer Fcn để đại diện cho hoạt động và tính toán của các van và bơm Áp suất thủy lực sau đó được truyền trực tiếp đến bốn bánh xe thông qua hàm độ trễ của hệ thống thủy lực, đảm bảo quá trình phanh an toàn và hiệu quả.

4.4.2 Bộ tính toán độ trượt thực tế

Hình 4.10: Khối tính toán độ trượt thực tế Slip Calculator

Khối tính toán đóng vai trò quan trọng trong hệ thống phanh ABS, chịu trách nhiệm tính toán độ trượt thực tế Để thực hiện chức năng này, khối tính toán độ trượt thực tế "Slip Calculator" thu thập và xử lý các thông số đầu vào từ hệ thống, giúp cung cấp thông tin chính xác về độ trượt của xe.

- Vehicle_speed (km/h): Vận tốc của xe được ước tính từ bộ tính vận tốc.

- Wheel_Velocity LF, RF, LR, RR (km/h): Vận tốc của bánh xe trước trái, trước phải, sau trái, sau phải.

Những thông số này được sử dụng để đánh giá và xác định trạng thái của xe, giúp tính toán chính xác độ trượt giữa các bánh xe và mặt đường.

Việc áp dụng công thức và các thông số đầu vào giúp hàm tính toán độ trượt tạo ra kết quả mô phỏng thực tế về độ trượt của xe trong mỗi trường hợp, cung cấp thông tin chính xác và đáng tin cậy cho người dùng.

4.4.3 Bộ điều khiển ABS_PID

Hình 4.11: Xây dựng bộ điều khiển hệ thống ABS_PID

Bộ điều khiển ABS_PID có các tín hiệu đầu vào gồm:

- Bls: Tín hiệu từ công tắc bàn đạp phanh.

- Vehicle Velocity (v): Vận tốc của xe ô tô.

- Ax (m/s): Gia tốc dọc của bánh xe.

- Threshold: ngưỡng áp suất dầu quy định (cho giá trị bằng 3).

- pMC: Áp suất phanh tại xylanh phanh chính.

- Error: là sai số giữa tín hiệu đặc và tín hiệu thực tế.

Bộ điều khiển ABS_PID có các tín hiệu đầu ra gồm:

- Contronl Signal: Tín hiệu điều khiển.

4.4.3.1 Khối ABS_Active kiểm tra trạng thái kích hoạt hệ thống Để kiểm tra tín hiệu kích hoạt hệ thống phanh ABS, dùng hàm “ABS_Active” có hai trạng thái kích hoạt, một là không kích hoạt ABS (ABS_active = 0), hai là kích hoạt ABS (ABS_active = 1) Các tín hiệu dùng làm điều kiện để xác định kích hoạt hệ thống ABS là tín hiệu công tắc bàn đạp phanh, vận tốc của xe, áp suất xylanh chính vàThreshold.

Hình 4.12: Khối điều khiển trạng thái hoạt động phanh ABS

Khi người lái đạp phanh, tín hiệu từ công tắc bàn đạp phanh sẽ được gửi đến khối ABS_Active, nơi thực hiện kiểm tra các điều kiện cần thiết để kích hoạt hệ thống phanh ABS Để hệ thống phanh ABS được kích hoạt, xe phải đạt vận tốc lớn hơn 12 km/h và áp suất dầu trong xylanh phanh chính phải vượt quá ngưỡng quy định (threshold là 3).

Khi kích hoạt "ABS_active =1", hệ thống phanh ABS sẽ được kích hoạt Trong trường hợp vận tốc xe nhỏ hơn hoặc bằng 12 km/h hoặc áp suất dầu nhỏ hơn ngưỡng cho phép (khi người lái chỉ chạm nhẹ vào phanh), khối điều khiển sẽ thực hiện các chức năng cần thiết để đảm bảo an toàn và ổn định cho xe.

“ABS_active =0” phanh thường không ABS.

4.4.3.2 Khối điều khiển ABS_PID cho bốn bánh

Tín hiệu sai lệch được đưa vào bộ điều khiển “ABS_PID” để tính toán và cho ra tín hiệu điều khiển.

Bộ điều khiển ABS_PID trong hình 4.13 có bốn bộ điều khiển nhỏ làm nhiệm vụ điều khiển cho mỗi bánh xe như hình 4.14

Hình 4.13: Khối điều khiển ABS_PID cho bốn bánh

Tín hiệu sai lệch được tính như sau:

Error (e) = Set_Point (y r ) − Relative slip()

Bộ điều khiển cho bánh trước bên trái được thể hiện chi tiết trong hình 4.14, trong khi các bánh còn lại có cấu trúc tương tự nhưng khác biệt về giá trị sai số giữa tín hiệu đặc trưng và tín hiệu thực tế, dẫn đến việc các giá trị PID điều khiển áp suất dầu lên mỗi bánh xe cũng khác nhau.

Hình 4.14: Khối điều khiển PID_LF cho bánh trước bên trái

Giá trị sai số bánh trước trái được đưa vào khối điều khiển PID_LF, tại đây nó sẽ được tính toán và nhân với các giá trị tỷ lệ, tích phân và đạo hàm tương ứng Kết quả của quá trình tính toán này sẽ tạo ra ba giá trị P_term, I_term và D_term, và tổng của chúng sẽ tạo thành tín hiệu điều khiển u, giúp hệ thống điều khiển hoạt động chính xác và hiệu quả.

Hình 4.15: Khối chọn giá trị Choose Kp cho bánh trước bên trái

Khối Fuzzy biến đổi tính hiệu đầu vào e thành tín hiệu có giá trị [-0,85;0,15] rồi từ đó biến thành tín hiệu đầu ra có giá trị từ [0;1].

If (e is STC) then (Kp is PC)

If (e is STV) then (Kp is PV)

If (e is STR) then (Kp is P)

If (e is STT) then (Kp is PT)

If (e is STC) then (Kp is PN)

Bảng 4.3: Giá trị đầu vào và đầu ra của Fuzzy

Giá trị đầu vào e [-0,85;0,15] Giá trị đầu ra (out) [0;1].

Tên đầu vào Giá trị vào Tên đầu ra Giá trị ra. STC (độ trượt cao) -0.85 -0.85 -0.15 -0.07 PC (áp suất cao) 0

STV (độ trượt vừa) -0.15 -0.07 0 PV (áp suất vừa) 0.25

STR (độ trượt) -0.07 0 0.07 P (áp suất) 0.5

STT (độ trượt thấp) 0 0.07 0.15 PT (áp suất thấp) 0.75

STN (độ trượt nhỏ) 0.07 0.15 0.15 0.15 PN (áp suất nhỏ) 1

THỰC HIỆN MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH ABS TRONG

Mô phỏng tình huống phanh trên đường thẳng

Thông tin chi tiết của môi trường kiểm tra bộ điều khiển:

- Loại mặt đường: Nhựa khô với hệ số bám 0,9.

- Tốc độ ban đầu: 100 km/h.

- Áp suất phanh: Đạp phanh nhanh với áp suất 15 Mpa.

5.1.1 Thiết lập môi trường thử nghiệm

Hình 5.1 Thiết lập đường thẳng khô với hệ số bám 0.9 trên Carsim

Thiết lập các số liệu trên Carsim như sau: Loại đường nhựa, cây cối, nhà cửa,bầu trời, hệ số cản lăn của lốp là 1, hệ số bám là 0,9.

Hình 5.2: Thiết lập vận tốc và thời gian mô phỏng

Thiết lập thời gian mô phỏng từ 0 - 10 giây Xe đạt vận tốc 100 km/h sau 0,1 giây từ lúc xuất phát.

5.1.2 Phân tích dữ liệu và đánh giá hiệu quả phanh

Hình 5.4: Đồ thị áp suất phanh hai bánh sau trên đường thẳng

Trong quá trình tính toán và xây dựng bộ điều khiển thì thiết kế áp suất phanh ở

Áp suất phanh cực đại ở hai bánh trước là 15 Mpa, trong khi ở hai bánh sau chỉ bằng 0,4 đến 0,6 lần áp suất phanh ở hai bánh trước, tức là 7,5 Mpa Điều này cho thấy hai bánh trước đóng vai trò chủ động và dẫn hướng, đảm bảo an toàn khi phanh.

Khi so sánh áp suất phanh của xe không sử dụng ABS và xe có sử dụng ABS với bộ điều khiển ABS_PID, ta thấy rõ sự khác biệt trong quá trình phanh Xe không sử dụng ABS thường dẫn đến tình trạng phanh bị hãm cứng và bánh xe bị trượt lết trên đường do áp suất phanh tăng lên đột ngột và giữ nguyên giá trị tối đa Ngược lại, xe có sử dụng ABS với bộ điều khiển ABS_PID giúp ổn định áp suất phanh của cả 4 bánh xe thông qua việc tăng giảm áp suất liên tục, từ đó giúp các bánh xe ổn định và không bị trượt lết Đặc biệt, trong khoảng thời gian 0,5 giây sau khi bắt đầu phanh, áp suất phanh dao động lên xuống lớn nhất giúp giảm nhanh tốc độ xe Sau đó, áp suất phanh được điều chỉnh ổn định lại, đảm bảo lực phanh cực đại không gây bó cứng khi vận tốc xe nhỏ hơn 12 km/h.

5.1.2.2 Tốc độ xe và bánh xe trong quá trình phanh

Hình 5.5: Đồ thị vận tốc xe và bánh xe có ABS_PID trên đường thẳng

Khi sử dụng phanh ABS với bộ điều khiển ABS_PID, áp suất phanh ở các xylanh bánh xe sẽ dao động tăng giảm liên tục, khiến vận tốc các bánh xe cũng dao động theo Vận tốc tại 4 bánh xe luôn nằm phía dưới đường vận tốc xe và có giá trị gần với giá trị vận tốc xe Trong khoảng thời gian từ 3,1 giây đến 3,5 giây, biên độ giao động vận tốc các bánh xe giảm dần rồi tăng và giảm lại do sự điều khiển của ECU_ABS Sau 3,5 giây, biên độ giao động vận tốc của các bánh xe giảm dần theo thời gian gần như một đường thẳng, vận tốc của bánh xe giảm và ổn định hơn, thời gian phanh ít hơn so với phanh không có ABS, giúp xe dừng hẳn chỉ trong 6,25 giây.

Đối với xe không được trang bị phanh ABS, khi xe di chuyển ở tốc độ 100 km/h và người lái đạp phanh gấp, áp suất phanh sẽ tăng lên cực đại ngay lập tức Điều này khiến vận tốc của cả 4 bánh xe giảm xuống 0, nhưng do vận tốc của xe vẫn còn khác 0, nên các bánh xe sẽ bị hãm cứng và trượt lết trên đường, gây ra hiện tượng mất kiểm soát.

Hình 5.7: Đồ thị quãng đường phanh trên đường thẳng

Từ đồ thị quãng đường phanh, có thể thấy rõ ràng rằng xe trang bị hệ thống phanh ABS kết hợp bộ điều khiển ABS_PID có quãng đường phanh ngắn hơn đáng kể so với xe không được trang bị hệ thống này, chứng tỏ hiệu quả của công nghệ ABS trong việc cải thiện an toàn giao thông.

Quãng đường xe bắt đầu chạy cho đến khi xe dừng hẵn là 126,43 (m) đối với xe có hệ thống ABS Còn xe không có ABS là 131,61 (m).

Khi quan sát đồ thị độ trượt bánh xe hai bánh trước trên đường thẳng, ta thấy rõ sự khác biệt giữa xe có và không có hệ thống phanh ABS Đối với xe không sử dụng ABS, khi người lái đạp phanh, cả 4 bánh xe đều bị hãm cứng, dẫn đến độ trượt của chúng nhanh chóng tiến tới giá trị 1 Điều này đồng nghĩa với việc xe không có ABS sẽ xảy ra hiện tượng trượt dọc khi phanh trên đường thẳng.

Hình 5.9: Đồ thị độ trượt bánh xe hai bánh sau trên đường thẳng

Đồ thị độ trượt xe có hệ thống phanh ABS sử dụng bộ điều khiển ABS_PID cho thấy sự ổn định và đồng đều hơn ở 2 bánh sau so với 2 bánh trước Điều này là do lực phanh cao hơn ở 2 bánh trước và 2 bánh sau chỉ dẫn động, dẫn đến độ trượt dao động ổn định sát với giá trị mong muốn (0,15) Quá trình phanh được điều khiển bởi van điện từ, điều chỉnh áp suất dầu tại các xylanh bánh xe để duy trì độ trượt tối ưu Khi độ trượt lớn hơn giá trị mong muốn, van điện từ giảm áp suất dầu, khiến vận tốc bánh xe tăng lên và độ trượt giảm xuống Quá trình này được lặp lại cho đến khi xe dừng hoàn toàn sau 6,25 giây.

Bảng 5.1: Kết quả thực nghiệm trên đường thẳng Đầu vào: Vận tốc ban đầu �1 = 100km/h; đường thẳng có hệ số bám φ = 0,9.

Quãng đường phanh (m). Độ trượt dọc lớn nhất.

Việc sử dụng phanh ABS mang lại lợi ích đáng kể khi so sánh kết quả mô phỏng của hai xe Quãng đường và thời gian phanh được rút ngắn một cách rõ rệt, đồng thời áp suất phanh được kiểm soát tốt hơn, giúp ổn định độ trượt trong khoảng cho phép.

- Xe màu xanh sử dụng hệ thống phanh ABS.

- Xe màu vàng không sử dụng hệ thống phanh ABS.

Hình 5.10: Kết quả mô phỏng trên đường thẳng

Khi xe không được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) di chuyển với tốc độ 100 km/h và người lái đạp phanh gấp, áp suất phanh ở hai bánh trước tăng lên đột ngột với giá trị 15 Mpa, còn ở hai bánh sau là 7,5 Mpa, dẫn đến hiện tượng trượt lết do lực quán tính của xe Ngược lại, xe được trang bị hệ thống ABS sử dụng bộ điều khiển ABS_PID có thể kiểm soát áp suất phanh một cách hiệu quả, giúp ngăn chặn hiện tượng trượt lết và đảm bảo an toàn cho xe khi phanh gấp.

Bộ điều khiển ABS cho thấy ưu điểm nổi trội khi phanh trên đường thẳng, giúp giảm quãng đường phanh và thời gian phanh Trong khoảng thời gian từ 3 đến 3,1 giây, áp suất phanh tại các xylanh bánh xe tăng giảm liên tục, dẫn đến vận tốc bánh xe cũng tăng giảm theo cho đến khi xe dừng lại Tuy nhiên, nhờ sử dụng phanh ABS, áp suất phanh được kiểm soát ổn định hơn, đảm bảo độ trượt trong khoảng cho phép, mang lại hiệu suất phanh an toàn và hiệu quả hơn.

Mô phỏng tình huống phanh trên đường thẳng đường hai hệ số bám

Thông tin chi tiết của môi trường kiểm tra bộ điều khiển:

- Loại mặt đường: Đường hai hệ số bám, đường nhựa ngập nước với hệ số bám 0.5 và đường nhựa có độ ẩm với hệ số bám 0,7.

- Tốc độ ban đầu: 85 km/h.

- Áp suất phanh: Đạp phanh nhanh với áp suất 15 Mpa.

5.2.1 Thiết lập môi trường thử nghiệm

Để thiết lập các số liệu trên Carsim, chúng ta cần xác định các thông số chính như sau: loại đường có hai hệ số bám khác nhau, trong đó một bên đường nước có hệ số bám là 0,5 và một bên đường nhựa có hệ số bám là 0,7 Ngoài ra, cần thêm các yếu tố môi trường như cây cối, bầu trời, núi và hệ số cản lăn của lốp là 1 để mô phỏng thực tế.

Thiết lập thời gian mô phỏng từ 0 - 10 giây Xe đạt vận tốc 85 km/h sau 0,1 giây từ lúc xuất phát.

Hình 5.11: Thiết lập đường hai hệ số bám khi phanh trên Carsim 5.2.2 Phân tích dữ liệu và đánh giá hiệu quả phanh

Hình 5.13: Đồ thị áp suất phanh hai bánh sau trên đường hai hệ số bám

Theo thiết kế, lực phanh ở hai bánh sau chỉ bằng một nửa lực phanh ở hai bánh trước, dẫn đến áp suất phanh ở hai bánh sau có tần số dao động thấp hơn so với hai bánh trước.

Khi không sử dụng phanh ABS, áp suất phanh tại xylanh bánh xe tăng đột ngột lên giá trị cực đại khi người lái đạp bàn đạp phanh, dẫn đến hiện tượng trượt lết do các bánh xe bị hãm cứng Tuy nhiên, với xe sử dụng phanh ABS và bộ điều khiển ABS_PID, áp suất phanh ở các xylanh bánh xe sẽ dao động lên xuống liên tục khi phanh, giúp bánh xe không bị hãm cứng Đặc biệt, áp suất phanh ở 2 bánh sau sẽ dao động thấp hơn 2 bánh trước do lực phanh thấp hơn, và sau 3,5 giây, áp suất sẽ ổn định gần như là một đường thẳng Nhờ vào bộ điều khiển, độ trượt giữa bánh xe và mặt đường được kiểm soát và đạt hiệu quả phanh cao, đồng thời đảm bảo xe chuyển động cân bằng và không bị lệch bên do hệ số bám đường khác nhau giữa hai bên.

5.2.2.2 Tốc độ xe và bánh xe trong quá trình phanh

Hình 5.14: Đồ thị vận tốc xe và bánh xe có ABS_PID trên đường hai hệ số bám

Từ đồ thị, có thể thấy rằng xe được trang bị hệ thống phanh ABS sử dụng bộ điều khiển ABS_PID có thể kiểm soát vận tốc bánh xe một cách ổn định khi người lái đạp phanh Khi bắt đầu phanh, vận tốc bánh xe dao động theo sự tăng giảm áp suất, với biên độ giao động giảm dần từ 3,1 đến 3,5 giây, sau đó tăng rồi lại giảm do sự điều khiển của ECU_ABS Tuy nhiên, từ 3,5 giây đến khi dừng hẳn, biên độ giao động vận tốc của các bánh xe giảm dần theo thời gian, gần như tạo thành một đường thẳng, cho thấy vận tốc của các bánh xe giảm và ổn định hơn Thời gian từ khi xe bắt đầu chạy đến khi dừng hẳn chỉ là 6,23 giây, chứng tỏ hiệu suất phanh cao Ngoài ra, do hệ số bám của phần đường bên trái thấp hơn bên phải, đồ thị vận tốc của các bánh xe bên trái cũng khác biệt so với các bánh xe bên phải tương ứng.

Khi quan sát biểu đồ, chúng ta có thể thấy rõ ràng rằng ngay khi xe bắt đầu phanh, vận tốc của cả 4 bánh xe lập tức giảm về giá trị 0 Tuy nhiên, vận tốc của xe lại giảm chậm hơn, dẫn đến hiện tượng xe vẫn tiếp tục di chuyển về phía trước trong khi 4 bánh xe đều không hoạt động.

Hình 5.16: Đồ thị quãng đường phanh trên đường hai hệ số bám

Dựa vào đồ thị thể hiện quãng đường phanh, có thể thấy rằng xe được trang bị bộ điều khiển phanh ABS_PID có quãng đường phanh ngắn hơn đáng kể so với xe không được trang bị hệ thống này, chứng tỏ hiệu quả của ABS_PID trong việc cải thiện khả năng phanh và đảm bảo an toàn khi lái xe.

Quãng đường xe bắt đầu chạy cho đến khi xe dừng hẵn là 107,29 (m) đối với xe có hệ thống ABS Còn xe không có ABS là 110,93 (m).

Khi xe được trang bị phanh ABS sử dụng bộ điều khiển ABS_PID, độ trượt ở hai bánh trước có biên độ dao động gần với giá trị mong muốn là 0,15, trong khi hai bánh sau có biên độ trượt dao động thấp hơn Độ trượt ở hai bánh sau khá ổn định và đồng đều hơn so với hai bánh trước, do lực phanh thấp hơn và chỉ dẫn động Ngoài ra, độ trượt ở các bánh bên trái cao hơn bên phải do hệ số bám thấp hơn Quá trình phanh xe trên đường hai hệ số bám cho thấy độ trượt hai bánh bên trái lớn hơn bên phải, nhưng độ lệch này rất nhỏ và có thể bỏ qua Ngược lại, khi xe không có phanh ABS, độ trượt của cả 4 bánh xe đều tiến tới giá trị 1 rất nhanh khi người lái đạp phanh, dẫn đến hiện tượng trượt.

Bảng 5.2: Kết quả thực nghiệm trên đường hai hệ số bám Đầu vào: Vận tốc ban đầu� 1 = 85 km/h; đường thẳng có hệ số bám φ 1 = 0,5 và φ 2 = 0,7.

Quãng đường phanh (m) Độ trượt dọc lớn nhất

Kết quả so sánh mô phỏng hai xe cho thấy việc sử dụng phanh ABS trên đường có hai hệ số bám giúp rút ngắn đáng kể quãng đường và thời gian phanh, đồng thời đảm bảo xe ổn định và không bị lệch bên Ngoài ra, áp suất phanh được kiểm soát hiệu quả trong khoảng cho phép, giảm thiểu độ trượt và tăng cường an toàn khi phanh.

- Xe màu xanh sử dụng hệ thống phanh ABS.

- Xe màu vàng không sử dụng hệ thống phanh ABS.

Hình 5.19: Kết quả mô phỏng đường hai hệ số bám

Khi xe không được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) và phanh trên đường có hai hệ số bám khác nhau, cả bốn bánh xe sẽ bị hãm cứng và trượt lết trên đường Điều này khiến vận tốc của bốn bánh xe trở nên bằng không, trong khi xe vẫn tiếp tục lao về phía trước, dẫn đến hiện tượng trượt lết Bề mặt bánh xe tiếp xúc với mặt đường sẽ bị trượt dọc về phía trước do lực quán tính của xe, và sự chênh lệch hệ số bám giữa bánh xe trái và phải với mặt đường sẽ khiến đuôi xe bị đảo, gây ra hiện tượng trượt ngang.

Bộ điều khiển ABS_PID là một giải pháp điều khiển tiên tiến, mang lại tính ổn định cao và khả năng chống lệch bên hiệu quả khi phanh trên đường có hai hệ số bám khác nhau, giúp đảm bảo an toàn và kiểm soát tốt hơn cho phương tiện.

Mô phỏng tình huống phanh trên đường cong

Thông tin chi tiết của môi trường kiểm tra bộ điều khiển:

- Loại mặt đường: Đường nhựa khô vào khúc cua với hệ số bám 0.9.

- Tốc độ ban đầu: 85 km/h.

- Áp suất phanh: Đạp phanh nhanh với áp suất 15 Mpa.

5.3.1 Thiết lập môi trường thử nghiệm

Hình 5.20: Thiết lập đường cong nhựa khô với hệ số bám 0,9 trên Carsim

Để thiết lập các số liệu trên Carsim, cần thực hiện các bước sau: chọn loại đường cong nhựa, thêm cây cối và bầu trời, đặt điểm xuất phát cách vị trí hiện tại 225 m, và thiết lập hệ số cản lăn của lốp là 1 và hệ số bám là 0,9.

Thiết lập thời gian mô phỏng từ 0 - 10 giây Xe đạt vận tốc 85 km/h sau 0,1 giây từ lúc xuất phát.

5.3.2 Phân tích dữ liệu và đánh giá hiệu quả phanh

Trong quá trình tính toán và xây dựng bộ điều khiển thì thiết kế áp suất phanh ở

Áp suất phanh cực đại ở hai bánh trước là 15 Mpa, cao hơn đáng kể so với hai bánh sau là 7,5 Mpa, chỉ bằng khoảng 0,4 đến 0,6 lần áp suất phanh ở hai bánh trước Điều này cho thấy hai bánh trước đóng vai trò chủ động và dẫn hướng trong hệ thống phanh, đảm bảo an toàn và hiệu suất phanh tối ưu.

Hình 5.21: Đồ thị áp suất phanh hai bánh trước trên đường cong

Khi áp dụng hệ thống phanh ABS với bộ điều khiển ABS_PID trên xe, áp suất phanh của cả 4 bánh xe sẽ dao động lên xuống khi đạp phanh tại đường cong, giúp ổn định bánh xe và ngăn chặn hiện tượng trượt lết Áp suất phanh tại hai bánh bên trái ban đầu nhỏ hơn hai bánh bên phải, nhưng sau khi vào cua xong, áp suất sẽ ổn định và ngược lại, hai bánh bên phải sẽ nhỏ hơn hai bánh trái, nhằm đảm bảo vận tốc 4 bánh xe không chênh lệch quá lớn Quá trình phanh được thực hiện với áp suất tăng giảm liên tục và mượt mà, giúp lực phanh các bánh tăng lên cực đại mà không bị hãm cứng, đặc biệt là khi độ trượt ở các bánh xe nhỏ và vận tốc xe dưới 12 km/h Khi vào đường cong, áp suất phanh ở các bánh xe bên trong sẽ nhỏ hơn các bánh xe bên ngoài để tránh bó cứng do vận tốc thấp hơn.

5.3.2.2 Tốc độ xe và bánh xe trong quá trình phanh

Xe không được trang bị hệ thống phanh ABS thường gặp phải tình trạng trượt lết khi phanh Khi áp dụng phanh, vận tốc của cả 4 bánh xe sẽ lập tức giảm về giá trị 0, nhưng vận tốc của xe sẽ giảm chậm hơn, dẫn đến hiện tượng trượt lết Điều này cho thấy tầm quan trọng của hệ thống phanh ABS trong việc đảm bảo an toàn khi lái xe.

Khi phân tích biểu đồ, chúng ta thấy rằng xe trang bị phanh ABS sử dụng bộ điều khiển ABS_PID có thể duy trì vận tốc của cả 4 bánh xe gần với vận tốc của xe khi người lái đạp bàn đạp phanh Trong khoảng thời gian từ 3,1 giây đến 3,5 giây, biên độ dao động vận tốc của các bánh xe tăng giảm liên tục, sau đó giảm dần theo thời gian gần như một đường thẳng từ 3,5 giây đến 5,5 giây Đặc biệt, vận tốc của các bánh xe không bị bó cứng hay trượt lết khi xe giảm tốc từ 5,5 giây đến khi dừng hẳn, ngay cả khi vận tốc giảm dần về không Ngoài ra, khi cua trên đường cong, vận tốc của 2 bánh xe bên phải cũng cho thấy đồ thị gần với vận tốc của xe, thể hiện sự ổn định và kiểm soát tốt của hệ thống phanh ABS.

Hình 5.23: Đồ thị vận tốc xe và bánh xe có ABS_PID trên đường cong

Hình 5.24: Đồ thị vận tốc xe và bánh xe không có ABS trên đường cong

Đồ thị quãng đường phanh trên đường cong cho thấy xe được trang bị bộ điều khiển phanh ABS_PID có quãng đường phanh ngắn hơn đáng kể so với xe không có hệ thống ABS, chứng tỏ hiệu quả của công nghệ ABS_PID trong việc cải thiện khả năng phanh và đảm bảo an toàn giao thông.

Quãng đường xe bắt đầu chạy cho đến khi xe dừng hẵn là 106,54 (m) đối với xe có hệ thống ABS Còn xe không có ABS là 109,16 (m).

Hình 5.26: Đồ thị độ trượt bánh xe hai bánh trước trên đường cong

Hình 5.27: Đồ thị độ trượt bánh xe hai bánh sau trên đường cong

Khi vận hành xe không có hệ thống phanh ABS, độ trượt của cả 4 bánh xe đều tiến tới giá trị 1 khi đạp phanh, dẫn đến tình trạng trượt lết hoàn toàn Ngược lại, đối với xe có phanh ABS sử dụng bộ điều khiển ABS_PID, độ trượt ở 2 bánh trước được kiểm soát ổn định với biên độ dao động gần giá trị mong muốn là 0,15 Trong khi đó, độ trượt ở 2 bánh sau có biên độ thấp hơn và có sự chênh lệch do ảnh hưởng của bề mặt đường và lệch bên Quá trình phanh xe trên đường cong cũng cho thấy độ trượt hai bánh bên trái lớn hơn bên phải do áp suất phanh không đều, nhưng xe sau đó sẽ ổn định lại và giảm độ lệch Bộ điều khiển ABS_PID đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát độ trượt và đảm bảo sự ổn định của xe khi phanh trên đường cong.

Bảng 5.3: Kết quả thực nghiệm trên đường cong Đầu vào: Vận tốc ban đầu� 1 = 85 ��/ℎ; đường cong có hệ số bám φ = 0,9.

Quãng đường phanh (m) Độ trượt dọc lớn nhất

Việc sử dụng phanh ABS mang lại nhiều lợi ích khi điều khiển xe trên đường cong, giúp xe dễ dàng ôm cua và người lái chủ động hơn trong việc đánh lái và thời gian phanh Đồng thời, hệ thống phanh ABS cũng giúp rút ngắn quãng đường phanh và thời gian phanh một cách rõ rệt Ngoài ra, áp suất phanh được kiểm soát trong khoảng cho phép, giúp xe ổn định hơn khi phanh gấp.

- Xe màu xanh sử dụng hệ thống phanh ABS.

- Xe màu vàng không sử dụng hệ thống phanh ABS.

Hình 5.28: Kết quả mô phỏng trên đường cong

Khi xe không được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) di chuyển với vận tốc 85 km/h và vào cua, người lái đạp phanh gấp có thể dẫn đến tình trạng mất kiểm soát Áp suất phanh ở bánh trước tăng lên đột ngột tới 15 Mpa, còn bánh sau là 7,5 Mpa, khiến 4 bánh xe bị hãm cứng và xe không thể chuyển hướng theo ý muốn Điều này gây ra hiện tượng trượt lết, mất tính dẫn hướng và nguy cơ văng ra khỏi đường, gây nguy hiểm cho người ngồi bên trong xe.

Khi xe di chuyển ở tốc độ 85 km/h và vào cua, người lái đạp phanh gấp tại giây thứ 3, sau độ chậm trễ của hệ thống là 0,1 giây Đến giây thứ 3,1, áp suất phanh tại các xylanh bánh xe bắt đầu tăng giảm liên tục, giúp vận tốc xe giảm dần mà không bị bó cứng bánh xe Nhờ đó, người lái vẫn có thể kiểm soát và chuyển hướng xe một cách an toàn mà không bị trượt ra khỏi đường.

Mô phỏng tình huống phanh trên đường có vật cản

Thông tin chi tiết của môi trường kiểm tra bộ điều khiển:

- Loại mặt đường: Đường nhựa khô với hệ số bám 0,9.

- Tốc độ ban đầu: 100 km/h.

- Áp suất phanh: Đạp phanh nhanh với áp suất 15 Mpa.

5.4.1 Thiết lập môi trường thử nghiệm

Thiết lập các số liệu trên Carsim như sau: Loại đường nhựa có 4 làn đường, bầu trời, núi, hệ số cản lăn của lốp là 1, hệ số bám là 0,9.

Thiết lập thời gian mô phỏng từ 0 - 10 giây Xe đạt vận tốc 100 km/h sau 0,1 giây từ lúc xuất phát.

Quá trình phanh được thực hiện trong khoảng thời gian từ giây thứ 4,9 đến giây thứ 10, với độ trễ của hệ thống phanh là 0,1 giây Trong giai đoạn này, áp suất xy lanh chính được duy trì ở mức 15 Mpa để đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu Sau khi hoàn thành quá trình phanh, xe bắt đầu đánh lái để tiếp tục chuyển động an toàn.

Hình 5.30: Thiết lập chướng ngại vật và vị trí đặt vật cản

Thiết lập vị trí đạt vật cản chính giữa 2 làn đường bên phải có đặt một vật cản (xe đầu kéo) cách vị trí xe bắt đầu chạy là 160 m.

Thiết lập vị trí đánh lái cách vật cản là 15 (m), bề rộng đánh lái là tính từ vật cản đi ra là 3 (m) tronghình 5.31.

Khi xe di chuyển cách vị trí xuất phát khoảng 145 mét, tài xế phát hiện một xe đầu kéo bất ngờ chạy ra đường Ngay lập tức, tài xế phải xử lý tình huống này bằng cách đạp phanh và đánh lái sang trái để tránh va chạm với xe đầu kéo.

Hình 5.31: Thiết lập thông số và vị trí đánh lái 5.4.2 Phân tích dữ liệu và đánh giá hiệu quả phanh

Hình 5.33: Đồ thị áp suất phanh hai bánh sau trên đường có vật cản

Trong quá trình tính toán và xây dựng bộ điều khiển thì thiết kế áp suất phanh ở

Áp suất phanh cực đại ở hai bánh trước là 15 Mpa, cao hơn đáng kể so với hai bánh sau là 7,5 Mpa, tương đương khoảng 0,4 đến 0,6 lần áp suất phanh ở hai bánh trước Điều này là do hai bánh trước đóng vai trò chủ động và dẫn hướng, đòi hỏi phải chịu áp lực phanh lớn hơn để đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu.

Khi xe không được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh (ABS), việc đạp phanh đột ngột có thể dẫn đến áp suất phanh tăng lên cực đại, khiến bánh xe bị hãm cứng và mất khả năng chuyển hướng, gây ra hiện tượng trượt lết Ngược lại, xe có phanh ABS sử dụng bộ điều khiển ABS_PID sẽ điều chỉnh áp suất phanh ở các xylanh bánh xe tăng giảm dựa vào độ trượt, giúp điều khiển áp suất phanh một cách hợp lý và hiệu quả cao Khi đánh lái xe sang trái hoặc phải, hệ thống ABS sẽ tự động điều chỉnh áp suất phanh cho từng bánh xe để tránh hiện tượng bị hãm cứng, chẳng hạn như giảm áp suất phanh cho bánh sau bên trái khi đánh lái sang trái và tăng áp suất phanh cho bánh sau bên phải khi đánh lái sang phải, giúp xe duy trì khả năng chuyển hướng an toàn.

5.4.2.2 Tốc độ xe và bánh xe trong quá trình phanh

Hình 5.34: Đồ thị vận tốc xe và bánh xe có ABS_PID trên đường có vật cản

Hình 5.35: Đồ thị vận tốc xe và bánh xe không có ABS trên đường có vật cản

Từ phân tích trên đồ thị, có thể thấy rằng xe trang bị phanh ABS sử dụng bộ điều khiển ABS_PID cho kết quả tối ưu hơn Khi người lái đạp phanh, áp suất phanh ở các bánh xe tăng giảm liên tục, khiến vận tốc các bánh xe cũng thay đổi liên tục để giảm độ trượt giữa bánh xe và mặt đường Điều này giúp xe tránh bị trượt lết, tốc độ các bánh xe giảm ổn định hơn và thời gian phanh được rút ngắn đáng kể.

Khi xe không được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) và di chuyển với tốc độ 100km/h, việc đạp phanh đột ngột có thể khiến áp suất phanh tăng lên cực đại, dẫn đến việc giảm tốc độ của bốn bánh xe từ 100km/h xuống 0 km/h chỉ trong vòng chưa tới 0,5 giây Điều này có thể gây ra hiện tượng hãm cứng các bánh xe, khiến xe bị trượt lết và mất kiểm soát.

Đồ thị quãng đường phanh trên đường có vật cản cho thấy xe được trang bị bộ điều khiển phanh ABS_PID có quãng đường phanh ngắn hơn đáng kể so với xe không có ABS Cụ thể, quãng đường từ khi xe bắt đầu chạy cho đến khi dừng hẳn là 178,96 m đối với xe có hệ thống ABS, trong khi đó xe không có ABS cần quãng đường dài hơn là 180,92 m Điều này chứng tỏ hệ thống ABS_PID mang lại hiệu quả trong việc rút ngắn quãng đường phanh, đảm bảo an toàn cho xe khi di chuyển trên đường có vật cản.

Hình 5.37: Đồ thị độ trượt bánh xe hai bánh trước trên đường có vật cản

Hình 5.38: Đồ thị độ trượt bánh xe hai bánh sau trên đường có vật cản

Khi xe có phanh ABS sử dụng bộ điều khiển ABS_PID, độ trượt của 2 bánh trước dẫn hướng tăng cao khi chuyển hướng đột ngột, nhưng bộ điều khiển sẽ giảm độ trượt về khoảng cho phép Đối với bánh bên trái của cầu sau, khi xe đang chạy với vận tốc 100 km/h trên đường thẳng và đánh lái sang trái đột ngột, bánh này sẽ có vận tốc nhỏ và dễ bị trượt, dẫn đến độ trượt dao động với biên độ lớn Tuy nhiên, khi xe đánh lái sang phải, vận tốc của bánh bên trái của cầu sau tăng lên và độ trượt giảm xuống, dẫn đến biên độ dao động độ trượt thấp hơn.

Khi xe không được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) và chạy trên đường tránh vật cản, 4 bánh xe đều tiến tới giá trị 1 rất nhanh, điều này đồng nghĩa với việc xe sẽ dễ bị hiện tượng trượt lết khi phanh.

Bảng 5.4: Kết quả thực nghiệm trên đường có vật cản Đầu vào: Vận tốc ban đầu � 1 = 100 ��/ℎ; đường thẳng có hệ số bámφ = 0,9.

Quãng đường phanh (m). Độ trượt dọc lớn nhất.

Kết quả mô phỏng cho thấy xe trang bị phanh ABS có khả năng đánh lái tránh vật cản một cách linh hoạt và dễ dàng hơn, giúp rút ngắn đáng kể quãng đường phanh và thời gian phản ứng khi gặp tình huống nguy hiểm.

- Xe màu xanh sử dụng hệ thống phanh ABS.

Xe màu vàng không được trang bị hệ thống phanh ABS, dẫn đến những hạn chế khi xử lý tình huống phanh gấp Khi người lái đạp phanh đột ngột để tránh vật cản, bánh trước dẫn hướng có thể bị bó cứng, khiến xe mất khả năng dẫn hướng Điều này có thể dẫn đến tình trạng xe đâm vào vật cản, làm giảm hiệu quả phanh và tăng nguy cơ xảy ra tai nạn.

Hình 5.39: Kết quả mô phỏng phanh trên đường có vật cản

Khi người lái đạp phanh gấp trên xe có phanh ABS sử dụng bộ điều khiển ABS_PID, áp suất tại xy lanh ở các bánh xe tăng giảm liên tục, giúp ngăn chặn hiện tượng bó cứng bánh Điều này cho phép người lái thực hiện thao tác đánh lái sang trái để né vật cản một cách dễ dàng và an toàn hơn Ngoài ra, xe còn có quãng đường phanh và thời gian phanh ngắn hơn, đồng thời áp suất phanh được kiểm soát để độ trượt trong khoảng cho phép ổn định hơn, thể hiện ưu điểm nổi trội của bộ điều khiển trong trường hợp cần né tránh vật cản.

Đánh giá hiệu quả của bộ điều khiển phanh

Kết quả mô phỏng các trường hợp phanh trên đường thẳng, đường có 2 hệ số bám, đường cong và đường có vật cản đã cung cấp số liệu và thống kê kết quả thực nghiệm được trình bày trong các bảng 5.1, 5.2, 5.3 và 5.4 Dựa trên các kết quả này, bảng 5.5 sẽ giúp đánh giá hiệu quả phanh của bộ điều khiển phanh ABS-PID được thiết kế, cung cấp thông tin quan trọng về khả năng hoạt động của hệ thống.

Dựa vào chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của hệ thống phanh ABS quãng đường phanh và tốc độ bắt đầu phanh.

Bảng 5.5: Tiêu chuẩn N 0 -13 của Châu Âu và Liên Hợp Quốc khi thử phanh [7,131]

Tốc độ bắt đầu phanh

Lực đạp trên bàn đạp phanh

Quãng đường phanh � � � , không lớn hơn. Ô tô du lịch 22,22 (80) 500 7,0 43,2

Bộ điều khiển ABS được thiết kế và mô phỏng đã đạt được tiêu chuẩn N0-13 của Châu Âu và Liên Hợp Quốc khi thử phanh trong các trường hợp khác nhau, cho thấy hiệu suất và độ tin cậy cao của hệ thống.

Phanh trên đường thẳng vận tốc bắt đầu phanh � 1 = 100 ��/ℎ, quãng đường phanh 41,89 (m).

Phanh trên đường hai hệ số bám vận tốc bắt đầu phanh � 1 = 85 ��/ℎ, quãng đường phanh 35,36 (m).

Phanh trên đường cong vận tốc bắt đầu phanh �1 = 85 ��/ℎ, quãng đường phanh 33,38 (m).

Phanh trên đường có vật cản vận tốc bắt đầu phanh � 1 = 100 ��/ℎ, quãng đường phanh 44,15 (m).

Bộ điều khiển phanh ABS_PID được thiết kế để duy trì độ trượt nhất định cho các bánh xe trong quá trình phanh, giúp tận dụng tối đa khả năng bám và đạt hiệu quả phanh cao nhất Điều này đồng thời đảm bảo tính ổn định và tính dẫn hướng của bánh xe, đáp ứng các yêu cầu cơ bản của cơ cấu phanh, bao gồm rút ngắn quãng đường phanh, cải thiện tính ổn định khi phanh và duy trì khả năng dẫn hướng của xe.

So sánh kết quả mô phỏng với kết quả mô phỏng trước đó

Dựa trên kết quả nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống ABS/TCS sử dụng phần mềm Carsim", chúng tôi đã thực hiện so sánh mô phỏng hệ thống ABS sử dụng bộ điều khiển PID và bộ điều khiển ABS_PID trong tình huống xe phanh trên đường cong, nhằm đánh giá hiệu suất và độ ổn định của hệ thống phanh.

Thì thấy bài luận văn của e đã đạt được những kết quả nổi bật với các nội dung sau:

Đồ thị mô phỏng áp suất mà chúng tôi thiết kế cho thấy sự tăng giảm ổn định hơn so với bộ điều khiển PID trong đề tài [4] Đặc biệt, áp suất xylanh tại các bánh xe tăng hoặc giảm đồng đều ở mức ổn định, không xảy ra hiện tượng áp suất xylanh giảm đột ngột xuống âm trong quá trình phanh, khác biệt so với kết quả nghiên cứu trong đề tài [4].

- Đồ thị mô phỏng vật tốc đề tài [4] nhìn chung có sự giảm tốc đáng kể Vận tốc

Khi so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực tế, chúng tôi nhận thấy sự khác biệt đáng kể Trong dữ liệu thực tế, bốn bánh xe giảm tốc không đều và bánh xe trước trái bị bó cứng, trượt trên mặt đường ở giây 6,5 trong khi các bánh xe khác vẫn tiếp tục quay Ngược lại, kết quả mô phỏng của chúng tôi cho thấy vận tốc tại các bánh xe có giá trị gần với vận tốc của xe và biên độ giao động vận tốc các bánh xe tăng giảm liên tục và đều nhau.

Bộ điều khiển ABS_PID được thiết kế sở hữu những tính năng ưu việt hơn so với bộ điều khiển PID truyền thống Cụ thể, bộ điều khiển này cho phép kích hoạt phanh ABS khi xe đạp phanh trên ngưỡng áp suất cho phép và đạt vận tốc lớn hơn 12 km/h Ngoài ra, nó còn có khả năng phân phối lực phanh cho 4 bánh xe, giúp tăng cường hiệu quả phanh Đặc biệt, bộ điều khiển này còn cho phép thay đổi hệ số Kp, Ki, Kd ứng với các trường hợp phanh khác nhau, giúp tối ưu hóa quá trình phanh.