Trong quá trình phanh ơtơ, áp suất phanh liên tục tăng lên (do gia tăng lực bàn đạp) dẫn đến lực phanh tăng lên làm cho các bánh xe được phanh cĩ xu hướng bị bĩ cứng, xảy ra sự trượt tương đối giữa bánh xe và mặt đường. Đến lúc lực phanh đạt giá trị lớn hơn lực bám thì bánh xe sẽ bị trượt lê hồn tồn trên mặt đường.
Sự trượt lê của bánh xe khi phanh được đặc trưng bởi hệ số trượt (δ ), do bánh xe bị bĩ cứng nên hệ số trượt cĩ giá trị cao. Quá trình phanh đảm bảo hiệu quả khi hệ số bám cao và hệ số trượt cĩ giá trị khơng quá lớn. Giữa hệ số bám và hệ số trượt ảnh hưởng trực tiếp đến nhau. Sự tăng, giảm hệ số bám và hệ số trượt khơng đồng nhất với nhau. Trong sự tăng giảm hệ số bám và hệ số trượt tồn tại một khoảng giá trị mà ở đĩ hệ số bám cĩ giá trị lớn và hệ số trượt tương đối nhỏ, khoảng giá trị đĩ được thể hiện qua biểu đồ sau:
Khoảng giá trịđiều chỉnh của ABS
20 40 60 80 100 0 0.2 0.4 0.6 0.8 δ ϕ ϕ x y ϕ x ϕ y (%)
H. 1- 13: Sự ảnh hưởng của hệ số trượt và hệ số bám, khoảng giá trị điều chỉnh của ABS
30 10
Trong quá trình phanh người ta mong muốn: - Lực phanh cực đại (ϕxmax): Ppmax =ϕxmax.Gb.
- Đảm bảo tính ổn định hướng và tính dẫn hướng khi phanh (ϕymax).
Từ đồ thị ta thấy với giá trị của độ trượt δ0 =20% thì hệ số bám dọc (ϕx) đạt giá trị cực đại và hệ số bám ngang (ϕy) cũng cĩ giá trị khá cao.
Hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe (ABS) được thiết kế để khống chế hệ số trượt (δ ) nằm trong khoảng cĩ lợi nhất xung quang giá trị δ0 thường từ
% 30
10→ .
Do hệ số trượt được khống chế trong khoảng xung quanh giá trị cĩ lợi nhất δ0
nên giá trị của hệ số bám dọc và hệ số bám ngang khá cao đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất, độ ổn định và tính dẫn hướng của xe khi phanh.
Để giữ cho các bánh xe khơng bị hãm cứng và bảo đảm hiệu quả phanh cao, hệ thống phanh chống hãm cứng điều khiển áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường thay đổi quanh giá trị δo trong giới hạn hẹp.
Để cĩ thể nhận biết được tình trạng làm việc của bánh xe khi phanh, trong hệ thống phanh ABS sử dụng một hệ thống các cảm biến như: cảm biến vận tốc gĩc bánh xe, cảm biến gia tốc của ơtơ, cảm biến trọng lượng ơtơ, cảm biến áp xuất trong dẫn động phanh…Tùy theo nguyên lý điều chỉnh mà người ta quyết định sử dụng cảm biến nào. Trong các loại cảm biến trên thì cảm biến tốc độ bánh xe được sử dụng phổ biến nhất. Cảm biến tốc độ quay giám sát trạng thái chuyển động của
H. 1- 14: Sự thay đổi tốc độ gĩc của bánh xe, tốc độ ơtơ và độ trượt theo thời gian trong hệ thống phanh ABS
v ωb ωb v 0 t 0 t δ δ 0
bánh xe khi phanh và gửi tín hiệu về bộ điều khiển trung tâm. Tín hiệu gửi về từ cảm biến sẽ được bộ xử lý trung tâm so sánh, tính tốn và đưa ra tín hiệu điều khiển tới bộ phận chấp hành để điều chỉnh áp suất dầu trong dẫn động phanh. Trong quá trình phanh nếu bánh xe xuất hiện hiện tượng bĩ cứng thì bộ xử lý trung tâm sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển bộ phận chấp hành giảm áp suất phanh, khắc phục hiện tượng trượt lê ở bánh xe.
Sự điều chỉnh tốc độ bánh xe của bộ chống bĩ cứng ABS cĩ thể được mơ tả như sau:
Trong quá trình phanh, do áp suất dầu trong dẫn động phanh tăng lên làm cho bánh xe cĩ xu hướng trượt lê và bị bĩ cứng. Sự trượt lê của bánh xe được bộ điều khiển trung tâm nhận biết thơng qua tín hiệu gửi về từ cảm biến. Sau khi áp suất trong dẫn động phanh tăng đến giá trị cực đại (điểm 1 trên đồ p(t) và đoạn c1 trên đồ thị j(t)) bánh xe bắt đầu cĩ hiện tượng trượt lê thì bộ điều khiển trung tâm ra lệnh định vị cho bộ thực hiện giảm áp suất trong dẫn động phanh, quá trình này được gọi là pha I (pha tăng áp suất dầu trong dẫn động phanh). Sau khi bộ phận chấp hành nhận được lệnh định vị giảm áp suất dầu trong dẫn động phanh từ bộ điều khiển trung tâm quá trình diễn biến tiếp tục từ điểm 1 đến điểm 2 được gọi là pha II (pha giảm áp suất dầu trong dẫn động phanh). Trong quá trình giảm áp suất dầu trong dẫn động phanh, gia tốc của bánh xe giảm dần và tại điểm 2 gia tốc tiến gần giá trị khơng, gia tốc này tương ứng với đoạn c2 trên đồ thị j(t). Sau khi nhận biết giá trị
H. 1- 15: Sự thay đổi áp suất dầu trong dẫn động phanh (p)
và gia tốc của bánh xe (j) theo thời gian khi hệ thống phanh ABS làm việc.
2 3 0 t 1 p C1 C2 C 3 1 2 3 0 j t
này, bộ điều khiển trung tâm ra lệnh cho bộ thực hiện ổn định áp suất trong dẫn động phanh. Lúc này bánh xe sẽ tăng tốc và vận tốc của bánh xe tiến gần tới vận tốc của ơtơ do đĩ giảm độ trượt của bánh xe. Giai đoạn này được gọi là pha III (pha giữ áp suất ổn định).
Trong quá trình bộ thực hiện điều khiển ở pha III do áp suất dầu phanh được giữ cố định nên gia tốc bánh xe sẽ tăng lên và đạt cực đại tại điểm 3. Khi gia tốc phanh đạt cực đại, bộ điều khiển trung tâm ghi nhận giá trị này và ra lệnh cho bộ thực hiện tăng áp suất trong dẫn động phanh, quá trình lại tiếp tục với pha I của chu kỳ làm việc mới.
Như vậy trong quá trình phanh, hệ thống phanh ABS sẽ điều chỉnh áp suất dầu trong dẫn động phanh do đĩ điều chỉnh được mơ men phanh bánh xe. Quá trình điều chỉnh được lặp đi lặp lại theo chu kỳ ba pha khép kín 1- 2- 3 -1. Lúc này bánh xe làm việc ở gần hệ số bám dọc cực đại (ϕmax) và hệ số bám ngang (ϕy) cĩ giá trị tương đối cao, hệ số trượt (δ ) nhỏ, do đĩ khơng những đảm bảo được hiệu quả phanh mà cịn tránh được hiện tượng trượt lê ở bánh xe khi phanh.
Khi phanh với hệ thống phanh ABS, bàn đạp phanh được giữ cố định (đạp chết) trong suốt quá trình phanh.