hướng. Để thực hiện điều này người ta thiết kế hệ thống ABS để tăng hiệu suất phanh tối đa bằng cách sử dụng hệ số trượt là 10 – 30% bất kể các điều kiện của mặt đường, đồng thời giữ lực quay vòng càng cao càng tốđể duy trì sựổn định về hướng.
Để giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng và đảm bảo hiệu quả phanh cao cần phải điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt
đường thay đổi quanh giá trị 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 được phanh; - Theo giá trị độ trượt cho trước;
- Theo giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của nó;
Sự phát triển 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 được dùng nhiều trên các ô tô của các nước phát triển.
Hệ thống này đã được sử dụng trên một số xe vào những năm cuối của thập niên 60. Ban đầu chúng chỉ được 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 trượt trên đường, rất dẽ gây tai nạn. Hệ thống ABS (Antilock braking system) được thiết kế để ngăn việc các bánh xe bị bó cứng và vẫn duy trì được sự điều khiển của người lái xe.
Khi mặt đường 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 tương tự nhau. Nhưng khi mặt
đường ẩm ướt, ma 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 người lái cố gắng nhịp pêđan
để khỏi gây hiện tượng trượt, với xe có trang bị ABS tác dụng tương đương 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 nhưng 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 tượng cần được thông tin, cụ thể là tình trạng của bánh xe đang được 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 (thường 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 thường sử dụng nguyên lý điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc chậm dần của bánh xe và ở bánh xe có bố trí cảm biến vận tốc góc.
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.
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 trượt của nó. Sau khi vượt qua điểm cực đại 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 quá trình phanh có bộ chống hãm cứng bánh xe sẽ ứng với các đường cong 0-1 trên hình (VI - 10a,b,c). Giai đoạn này được 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 được 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 được 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 tương 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 tương đối và vận tốc của bánh xe sẽ tăng tốc trong chuyển động tương đối và vận tốc của bánh xe tiến gần tới vận tốc của ôtô, nghĩa là
độ trượt sẽ giảm và như vậy hệ số bám dọc ϕxtăng lên (đoạn 2-3). Giai đoạn này được
gọi là pha III (pha giữ áp suất ổn định).
Bởi vì mô men phanh trong thời gian này được 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 ϕx đạt giá trị cực đại. Gia tốc chậm dần cực đại này được chọn làm thời điểm phát lệnh và nó tương 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.
Như 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
max
x
ϕ và hệ số bám ngang ϕy cũng có giá trị cao. Trong trường hợp xe bị hãm cứng thì các thông số sẽ diễn biến theo đường 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 trượt 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 cưa. Hệ thống này là hai pha, nó khác sự làm việc của hệ thống được 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 đường Tốc độ bắt đầu phanh v(m/s) Có ABS Không có ABS quLợải v phanh%ề hiệu
Đường bê tôngkhô Đường bê tông
ướt
13.88
Đường bê tôngkhô Đường bê tông
ướt
27.77
27.77 41.1 62.5 100 50 17.8 37.5
