càng cao càng tố để duy trì sự ổn định về hớng. Để giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng và đảm bảo hiệu quả phanh cao cần phải điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trợt của bánh xe với mặt đờng thay đổi quanh giá trị λ0 trong giới hạn hẹp. Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh có thể sử dụng các nguyên lý điều chỉnh sau đây:
- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe đợc phanh; - Theo giá trị độ trợt cho trớc;
- Theo giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của nó;
Sự phát triển của ngành tin học, điện tử và tự động hóa tạo điều kịên cho ngành ôtô thiết kế, chế tạo thành công các hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh và hiện nay đã đợc dùng nhiều trên các ô tô của các nớc phát triển.
Hệ thống này đã đợc sử dụng trên một số xe vào những năm cuối của thập niên 60. Ban đầu chúng chỉ đợc trang bị trên một số xe sang trọng vào cuối thập niên 80 mới trở thành phổ biến và ngày nay đã trở thành một thiết bị tiêu chuẩn.
Khi xe chạy nếu tác động phanh làm cho các bánh xe bị bó cứng thì xe sẽ bị trợt trên đờng, rất dẽ gây tai nạn. Hệ thống ABS (Antilock braking system) đợc thiết kế để ngăn việc các bánh xe bị bó cứng và vẫn duy trì đợc sự điều khiển của ngời lái xe.
Khi mặt đờng khô và tốt khoẳng dừng của xe sau khi tác động phanh bánh xe ở trên xe không trang bị ABS và xe có trang bị ABS là tơng tự nhau. Nhng khi mặt đờng ẩm ớt, ma
Hệ số truợt (%)
20 40 60 80 100
0
Bê tông khô
Nhựa uớt Bê tô ng khô Nhựa uớt L ự c q u ay v ò n g L ự c ph an
h Dung sai truợt của ABS
: Lực phanh: Lực quay vòng : Lực quay vòng
sát bé thì khoảng dừng của xe có trang bị ABS ngắn hơn và vẫn không bị mất điều khiển lái. Với những xe không có ABS ngời lái cố gắng nhịp pêđan để khỏi gây hiện tợng trợt, với xe có trang bị ABS tác dụng tơng đơng với nhịp pêđan lên tới 15 lần/1giây. Hệ thống ABS dùng một máy tính để xác định tình trạng quay của 4 bánh xe trong khi phanh và có thể tự động đạp và nhả phanh. Hệ thống ABS cho phép bánh xe quay theo chu kỳ nhng vẫn giữ lực phanh đầy đủ.
Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh gồm các phần tử sau:
- Cảm biến để phát tín hịêu về tình trạng của đối tợng cần đợc thông tin, cụ thể là tình trạng của bánh xe đang đợc phanh.Tuỳ theo sự lựa chọn nguyên lý đỉều chỉnh có thể dùng cảm biến vận tốc góc, cảm bíên áp suất trong dẫn động phanh, cảm biến áp suất trong dẫn động phanh, cảm biến gia tốc của ôtô và các cảm biến khác.
- Bộ điều khiển để xử lý các thông tin và phát các lệnh nhả phanh hoặc phanh bánh xe (thờng là điện tử)
- Bộ thực hiện các lệnh do bộ điều khiển phát ra(bộ thực hiện có thể là loại thuỷ lực ,loại khí hoặc loại hỗn hợp thuỷ khí).
Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay thờng sử dụng nguyên lý điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc chậm dần của bánh xe và ở bánh xe có bố trí cảm biến vận tốc góc.
Chúng ta sẽ xem xét sự làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh bằng nguyên lý điều chỉnh theo gia tốc chậm dần.
Trên hình (VI-10) trình bày đồ thị chỉ sự thay đổi một số thông số của hệ thống phanh và của chuyển động của bánh xe khi có trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh.
Hình VI – 10. Sự thay đổi thông số Mp, Pt, j khi có hệ thống chống hãm cứng bánh xe.
Khi tác động lên bàn đạp phanh thì áp suất trong dẫn động tăng lên nghĩa là mômen phanh Mp tăng lên làm tăng giá trị của gia tốc chậm dần của bánh xe và làm tăng độ trợt của nó. Sau khi vợt qua điểm cực đại trên đờng cong ϕx=f(λ) thì gia tốc chậm dần của bánh xe bắt đầu tăng đột ngột. Điều này báo hiệu bánh xe có xu hớng bị hãm cứng. Giai đoạn này của quá trình phanh có bộ chống hãm cứng bánh xe sẽ ứng với các đờng cong 0-1 trên hình (VI - 10a,b,c). Giai đoạn này đợc gọi là pha I (pha bắt đầu phanh hay là pha tăng áp suất trong dẫn động phanh).
Bộ điều khiển của hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh lúc này ghi gia tốc tai điểm 1 đạt giá trị tới hạn (đoạn C1 trên hình VI - 10c) và ra lệnh cho bộ thực hiện phải giảm áp suất trong dẫn động. Sự giảm áp suất đợc bắt đầu với độ chậm trễ nhất định do đặc tính của bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh. Quá trình diễn biến từ điểm 1 đến điểm 2 đợc gọi là pha II (pha giảm sự phanh hay là pha giảm áp suất trong dẫn động phanh).
Gia tốc của bánh xe lúc này giảm dần và tại điểm 2 gia tốc tiến dần tới giá trị không. Giá trị gia tốc lúc này tơng ứng với đoạn C2 trên hình (VI – 10c). Sau khi ghi lại giá trị này,bộ điều khiển ra lệnh cho bộ thực hiện ổn định áp suất trong dẫn động. Lúc này bánh xe sẽ tăng tốc trong chuyển động tơng đối và vận tốc của bánh xe sẽ tăng tốc trong chuyển động tơng đối và vận tốc của bánh xe tiến gần tới vận tốc của ôtô, nghĩa là độ trợt sẽ giảm và nh vậy hệ số bám dọc ϕxtăng lên (đoạn 2-3). Giai đoạn này đợc gọi là pha III (pha giữ áp suất ổn định).
Bởi vì mô men phanh trong thời gian này đợc cố định cho nên gia tốc chậm dần cực đại của bánh xe trong chuyển động tơng đối sẽ phát sinh tơng ứng với lúc hệ số bám dọc ϕx
đạt giá trị cực đại. Gia tốc chậm dần cực đại này đợc chọn làm thời điểm phát lệnh và nó t- ơng ứng với đoạn C3 trên hình (VI – 10). Lúc này bộ điều khiển ghi lại giá trị gia tốc này và ra lệnh cho bộ thực hiện tăng áp suất trong dẫn động phanh.
Nh vậy sau điểm 3 lại bắt đầu pha I của chu kì làm việc mới của hệ thống ABS. Từ lập luận trên thấy rằng hệ thống ABS điều khiển cho mô men phanh thay đổi theo chu kì khép
kín 1-2-3-1 (hình VI - 10a), lúc ấy bánh xe làm việc ở gần hệ số bám dọc cực đại ϕxmaxvà hệ số bám ngang ϕy cũng có giá trị cao. Trong trờng hợp xe bị hãm cứng thì các thông số sẽ diễn biến theo đờng nét đứt (VI - 10a).
Từ đồ thị sau ta thấy rằng trong quá trình phanh có hệ thống ABS thì vận tốc góc của bánh xe ωb thay đổi theo chu kì.
Hình VI – 11. Sự thay đổi tốc độ góc ωb của bánh xe, tốc độ của ô tô v và
độ trợt λ theo thời gian t khi có bộ chống hãm cứng bánh xe
ở một số hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh áp suất trong dẫn động thay đổi, có lúc tăng lúc giảm và đồ thị thay đổi áp suất theo thời gian có dạng hình răng ca. Hệ thống này là hai pha, nó khác sự làm việc của hệ thống đợc xét ở trên.
Hiệu quả của ABS rõ thấy ở bảng sau:
Kết quả thí nghiệm xe ô tô có ABS (mỗi bánh xe đều có cảm biến và bộ điều khiển)
Loại đờng Tốc độ bắt đầu phanh v(m/s) Có ABS Không có
ABS quả phanh%Lợi về hiệu
Đờng bê tôngkhô
Đờng bê tông ớt 13.8813.88 10.618.7 13.123.7 19.121.1 Đờng bê tôngkhô