1. Lý do chọn đề tài
3.1.3. Mục tiêu của cơ cấu ABS
Mục tiêu của cơ cấu phanh ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị λ0 để tận dụng được hết khả năng bám , khi
đó hiệu quả phanh cao nhất (lực phanh đạt cực đại do giá tri ϕxMax ) đồng thời tính ổn định
và tính dẫn hướng của bánh xe là tốt nhất (ϕ y đại giá trị cao nhất), thỏa mãn các yêu cầu
của cơ cấu phanh là rút ngắn quãng đường phanh, cải thiện tính ổn định và khả năng dẫn
hướng của xe trong khi phanh.
Để giữ cho bánh xe không bị hãm cứng và đảm bảo hiệu quả phanh cao, cơ cấu
phanh chống hãm cứng điểu khiển áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường quanh giá trị λ0 trong giới hạn hẹp
Cơ cấu chống hãm cứng được thiết kế trên cơ sở cơ cấu phanh thường và trang bị các cụm bộ phận chính sau.
- Cụm tín hiệu vào : Có nhiệm vụ nhận biết tình trạng của các bánh xe khi phanh. Tùy theo sự lựa chọn nguyên lý điều chỉnh có thể dùng các cảm biến đo vận tốc góc của các bánh xe, cảm biến áp suất trong dẫn động phanh, cảm biếm giảm tốc của ô tô và các cảm biếm khác.
- Bộ điều khiển (ECU): Nhận và xử lý các thông tin từ cụm tín hiệu vào để điều khiển bộ chấp hành thủy lực cung cấp áp suất dầu đã được tính toán tối ưu cho mỗi xylanh phanh bánh xe.
- Cụm van điều khiển trong bộ chấp hành thủy lực hoạt động theo lệnh từ bộ điều khiển làm tăng, giảm hay giữ nguyên áp suất dầu khi cần để đảm bảo hệ số trượt dao động trong khoảng tốt nhất (10-30%), tránh hãm cứng bánh xe.
- Các cơ cấu chống hãm cứng bánh xe hiện nay thường được sử dụng nguyên lý điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh.
Ha.sự thay đổi mômen phanh. Hb.áp suất dẫn động phanh.
Hc.gia tốc bánh xe.
H12-Sự thay đổi mômen phanh, áp suất dẫn động phanh gia tốc bánh xe.
Trên (hình 12) trình bày đồ thị chỉ sự thay đổi của một số thông số của cơ cấu phanh và chuyển động của bánh xe khi có trang bị cơ cấu ABS.
Khi tác động lên bàn đạp phanh thì áp suất dẫn động tăng lên, nghĩa là mô men Phanh Mp tăng lên làm tăng giá trị gia tốc chậm dần của bánh xe và làm tăng độ trượt củanó. Sau khi vượt qua điểm cực đạ i trên đường 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 hướng bị hãm cứng. Giai đoạn này của quát trình phanh có ABS sẽ ứng với các đường cong (0-1) trên (hình 12a, b,
c). Giai đoạn này gọi là pha I (pha bắt đầu phanh hay pha tăng áp suất trong dẫn động phanh).
Bộ điều khiển của cơ cấu ABS lúc này sẽ ghi lại gia tốc tại thời điểm 1 đạt giá trị tới hạn (đoạn C1 trên hình c ) và ra lệnh cho bộ chấp hành thủy lực phải giảm áp suất trong dẫn động phanh. Sự giảm áp suất được bắt đầu với độ chậm trễ
nhất định do đặc tính của cơ cấu. Quá trình diễn biến từ điểm 1 đến điểm 2 được gọi là pha II (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 đến giá tri 0. Giá trị gia tốc lúc này tương ứng với đoạn C2 trên hình c. Sau khi đạt giá trị này, bộ điều khiển ra lệnh cho bộ chấp hành ổn định áp suất trong dẫn động. Lúc này bánh xe sẽ tăng tốc trong chuyển động tương đối và vận tốc của bánh xe tiến gần đến vận tốc của ô tô,
nghĩa là độ trượt sẽ giảm và như vậy hệ số bám dọc ϕ x tăng lên (đoạn 2-3). Giai đoạn này
gọi là pha III( pha giữ áp suất ổn định ).
Bởi vì mô men phanh trong thời gian này được giữ cố định cho nên gia tốc chậm dần cực đại của bánh xe trong chuyển động tương đối sẽ phát sinh tương ứng với lúc hệ số
bám dọc ϕ x đạt giá tri cực đại. Gia tốc cực đại này được chọn làm thời điểm phát lệnh và
tương ứng với đoạn C 3trên (hình c). Lúc này bộ điều khiển ghi lại giá trị của gia tốc nàyvà gia lệnh cho bộ chấp hành tăng áp suất dẫn động phanh.
Như vậy sau điểm 3 lại bắt đầu pha I của chu kỳ làm việc tiếp theo của cơ cấu ABS. Từ lập luận trên thấy rằng cơ cấu ABS điều khiển momen phanh thay đổi theo chu kỳ khép kín 1-2-3-1 (hình a ), lúc đó bánh xe làm việc ở vùng có hệ số bám dọc cực đạ iϕxMax và hệsố bám ngang ϕ y cũng có giá trị cao.
4. Quá trình hoạt động hệ thống phanh ABS.
H. 4. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS
Khi bắt đầu phanh, bánh xe quay với tốc độ giảm dần, khi bánh xe đạt tới giá trị gần bó cứng tín hiệu của các cảm biến gửi về bộ điều khiển trung tâm (ECU). ECU tiếp nhận và lựa chọn chế độ đưa ra tín hiệu điều khiển van điều chỉnh áp suất các đường dầu từ xilanh chính đến xilanh bánh xe do vậy lực phanh ở cơ cấu phanh không tăng được nửa, bánh xe lại có xu hướng lăn với tốc độ cao lên, tín hiệu từ cảm biến lại đưa về bộ điều khiển trung tâm, bộ điều khiển điều khiển van điều chỉnh mở đường dầu tăng thêm áp suất dẫn ra xylanh bánh xe thực hiện tăng lực phanh gây ra do cơ cấu phanh. Nhờ đó bánh xe lại bị phanh và giảm tốc độ quay tới khi gần bị bó cứng, quá trình xảy ra được lặp lại theo chu kỳ liên tục cho tới khi bánh xe dừng hẳn. Một chu kỳ thực hiện khoảng 1/10 s, nhờ các bộ tích áp suất thấp, cao, van một chiều và bơm dầu độ chậm trễ tác động chỉ nhỏ hơn 1/1000s, do vậy ABS làm việc rất hiệu quả tránh đượcbó cứng bánh xe. Quá trình này coi như là hành động nhấp phanh liên tục của người lái xe khi phanh, nhưng mức độ chuẩn xác và tần số lớn hơn rất nhiều so với người lái xe có kinh nghiệm.
H. 4.1. Sơ đồ mối quan hệ các yếu tố trong hệ thống phanh ABS