CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG PHANH ABS TRÊN XE TẢI
2.1. Cơ sở lý thuyết hệ thống ABS
2.1.4. Nguyên tắc điều khiển của ABS
- Mục tiêu hệ thống phanh ABS là điều khiển áp suất dẫn động phanh sao cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trƣợt (λ) thay đổi trong phạm vi hẹp quanh giá trị trƣợt tối ƣu (λ0) để tận dụng tối đa khả năng bám, tại điểm đó lực phanh (Pp) đạt giá trị cực đại, đồng thời tính ổn định và tính dẫn hướng của xe là tốt nhất .
k x
p P Z
P max max max. (2.1)
31
Trong đó: Pp - lực phanh bánh xe; Ppmax - lực phanh cực đại.
φMax - hệ số bám cực đại;
Pφmax - lực bám cực đại.
Zk - phản lực thẳng đứng mặt đường lên bánh xe.
Hình 2.6. Sự thay đổi của mô men phanh Mb ,áp suất dẫn động phanh p và gia tốc của bánh xe khi phanh có ABS
a) Sự thay đổi mô men phanh (Mb) b) Áp suất dẫn động phanh (p) ; c) Gia tốc bánh xe ( ).
- Mục tiêu hệ thống phanh ABS là điều khiển áp suất dẫn động phanh sao cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trƣợt (λ) thay đổi trong phạm vi hẹp quanh giá trị trƣợt tối ƣu (λ0) để tận dụng tối đa khả năng bám, tại điểm đó lực phanh (Pp) đạt giá trị cực đại, đồng thời tính ổn định và tính dẫn hướng của xe là tốt nhất .
k x
p P Z
P max max max. (2.1) Trong đó: Pp - lực phanh bánh xe; Ppmax - lực phanh cực đại.
32
φMax - hệ số bám cực đại;
Pφmax - lực bám cực đại.
Zk - phản lực thẳng đứng mặt đường lên bánh xe.
Quá trình điều khiển áp suất phanh trong cơ cấu phanh; sự biến đổi gia tốc chậm dần bánh xe ( ), mômen phanh (Mb), hệ số bám (φx; φy) và độ trƣợt (λ) của bánh xe khi phanh trong hình 2.6. Quá trình điều khiển nhƣ sau:
- Khi tác động lên bàn đạp phanh thì áp suất dẫn động trong hệ thống tăng lên, làm cho mômen phanh (Mp) tại các bánh xe tăng làm tăng gia tốc chậm dần của bánh xe đồng thời độ trƣợt của nó tăng theo. Khi tăng đến điểm mà tại đó hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại (φxmax), độ trượt đạt độ trượt tối ưu (λ0) trên đường cong φx
= f(λ) thì gia tốc chậm dần của bánh xe tăng đột ngột. Điều này báo hiệu bánh xe có xu hướng bị bó cứng. Giai đoạn này của quá trình phanh ABS ứng với các đường cong 0-1 trên hình a, b, c. hình 2.6. Giai đoạn này gọi là pha I – pha tăng áp.
- Bộ điều khiển (ECU) của hệ thống ghi lại gia tốc tại điểm 1 đạt giá trị giới hạn (đoạn C1 trên hình c) và ra lệnh cho bộ chấp hành (van điêu khiển áp suất) phải giảm áp suất dẫn động phanh. Sự giảm áp suất trong dẫn động phanh chƣa giảm ngay do độ trễ của hệ thống. Quá trình xảy ra từ điểm 1 đến điểm 2 đƣợc gọi pha II (pha giảm áp trong hệ thống phanh). Gia tốc của bánh xe lúc này lúc này giảm dần và tại điểm 2 gia tốc tiến dần đến 0. Giá trị gia tốc này tương ứng với đoạn C1 trên hình c.
- Sau khi đạt giá trị này, ECU ra tín hiệu điều khiển cho bộ chấp hành ổn định áp suất dẫn động trong hệ thống. Lúc này bánh xe tăng tốc, vận tốc bánh xe tiến gần vận tốc của xe làm cho độ trƣợt giảm, hệ số bám dọc φx tăng lên (đoạn 2-3). Giai đoạn này gọi là pha III (pha giữ áp). Trong thời gian này Mb đƣợc duy trì ổn định nên gia tốc cực đại của bánh xe trong chuyển động tương đối sẽ phát sinh tương ứng với thời điểm φMax.
- Gia tốc cực đại trên đƣợc chọn làm giá trị điều khiển (gia tốc ngƣỡng) ứng với đoạn C3 trên hình c, ECU ghi lại giá trị gia tốc này và ra tín hiệu điều khiển van điện từ bộ chấp hành tăng áp suất dẫn động phanh.
33
Nhƣ vậy, sau điểm 3 lại bắt đầu pha I của chu kỳ làm việc tiếp theo của hệ thống ABS. Từ lập luận trên ta thấy rằng hệ thống phanh ABS điều khiển Mb thay đổi theo chu kỳ khép kín 1- 2- 3-1(hình a), lúc đó bánh xe làm việc ở vùng có φx và φy có giá trị cao. Đây là cơ sở xác định giá trị gia tốc bánh xe tại điểm (1) và điểm (3) là ngƣỡng điều khiển của ECU khi phanh, giá trị để ECU điều khiển thời điểm đóng mở các van điện từ cơ cấu chấp hành.