Tính toán hiệu quả phanh và ổn định phanh của ô tô có trang bị hệ thống phanh chống hãm cứng ABS

23 Ch ngă3.ăTÍNH TOÁN HI U QU PHANH VÀ NăĐ NH PHANH CH NG HÃM C NG ABS TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS .... 1.1.2 Tìnhăhìnhănghiênăc uăvƠăhoƠnăthi năh ăth ngăphanhătrênăth ăgi i Đ tránh hi

M CăL C

Quyếtăđịnhăgiaoăđềătài

Xácănhậnăc aăcánăb ăhướngădẫn

Lý lịch khoa học i

L iăcamăđoan ii

L i c măơn iii

Tóm tắt iv

Astract v

M c l c vi

Danh sách các chữ viết tắt viii

Danh sách các hình ix

Danh sách các b ng xi

Ch ngă1.T NG QUAN 1

1.1 T ng quan chung v lƿnhăv c nghiên c u 1

1.1.1ăĐặt vấnăđề 1

1.1.2 Tình hình nghiên c u và hoàn thi n h thống phanh trên thế giới 3

1.1.3 Thực tr ng nghiên c u hoàn thi n h thống phanh Vi t Nam 5

1.2 M căđíchăc aăđ tài 6

1.3 Nhi m v và gi i h n c aăđ tài 6

1.4ăPh ngăphápănghiênăc u 6

Ch ngă2.ăC ăS LÝ THUY T 7

2.1 Lý thuy t v tr tăvƠăđặtătínhătr t 7

2.1.1 Khái ni m về sự trư t 7

2.1.2 Sự lĕnăc a bánh xe 7

β.1.γăĐặcătínhătrư t 10

β.1.4ăĐ ng lực học phanh c a bánh xe 12

2.2ăC ăs lý thuy t tính toán ch tiêu phanh c a phanh ABS 14

2.2.1 Chỉ tiêu phanh c a phanh c đi n 14

2.2.2 Chỉ tiêu phanh c a phanh ABS 16

2.3 năđ nh phanh ABS 21

β.γ.1ăĐặcătínhăhướng 21

2.3.2 năđịnh khi phanh 23

Ch ngă3.ăTÍNH TOÁN HI U QU PHANH VÀ NăĐ NH PHANH CH NG HÃM C NG ABS TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS 28

3.1 Gi i thi u chung v xe Toyota Corolla Altis 28

3.2ăCácăthôngăs ăk ăthu tăchính 29

3.3 Tính toán ch tiêu phanh 31

3.3.1 Gia tốc phanh 32

γ.γ.βăQuãngăđư ng phanh 34

3.4 Tính toán v năđ nh phanh 36

3.4.1 Các yếu tố nhăhư ngăđến năđịnhăhướng ô tô trong quá trình phanh 36

3.4.2 Tính toán góc xoay thân xe 38

3.4.3 Tính toán góc l chăhướng trong quá trình phanh 41

3.5ă Tínhă toánă cácă đặc tính k thu t h th ng phanh ABS trên xe Toyota Corolla Altis 45

γ.5.1ăCácăthôngăsốădùngăđ ătínhătoán 45

γ.5.βăXácăđịnhămôămenăbámăc aăm iăbánhăxeă ăcầuătrướcăvàăcầuăsau 45

γ.5.γăXácăđịnhămôămenăphanhădoăcácăcơăcấuăphanhăsinhăra 51

3.5.4 Quan h áp suấtăphanhătrước và sau 59

Ch ngă4.ăK T LU N 60

4.1 K t lu n 60

4.2ăH ng phát tri n 61

TÀI LI U THAM KH O 62

DANHăSỄCHăCỄCăCHỮăVI TăT T

ABS : Anti-lock Braking System – H ăthốngăphanhăchốngăbóăc ngăbánhăxe

EBD : Electronic Brakeforce Distribution – H ăthốngăphốiălựcăphanhăđi nătử

BAS : Brake Assist System – H ăthốngăh ătr ăphanhăgấpă

ESP : Electronic Stability Program – H ăthốngă năđịnhăđi nătử

SBC : Sensotronic Brake Control – H ăthốngăđiềuăkhi năki măsoátăquáătrìnhăphanh

ECU : Electric Control Unit – B ăviăxửălý

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sự lĕnăbánhăxeăcóătrư t lếtătrênăđư ng 8

Hình 2.2:ăĐ thị quan h giữaăbánăkínhălĕnăvới lực kéo/lực phanh 9

Hình 2.3: Mối quan h giũaăh số bámăvàăđ trư t 11

Hình 2.4: Lực và mômen tác d ng lên bánh xe 12

Hình 2.5: Các lực tác d ng lên ô tô khi phanh 14

Hình 2.6: Sự biến thiên c a gia tốc phanh trong h thống ABS 17

Hình 2.7: sự lĕnăc aăbánhăxeăđànăh i khi chịu tác d ng c a lực ngang 21

Hình 2.8: Góc l chăhướng c a bánh xe khi chịu lực ngang tác d ng 22

Hình 2.9: Sơăđôălựcătacădụngălênăôtôăcoăhiê ̣nătượngăxoayăthânăxe 23

Hình 2.10: Góc l chăhướng t i các bánh xe cầuătrước và cầu sau 25

Hình 2.11: Sự thayăđ i thông số khi phhanh có ABS 26

Hình 2.12: Sự thayăđ i áp suất trong dẫnăđ ng và gia tốc bánh xekhi phanh có ABS 27

Hình 3.1: Hình nh t ng th xe Corolla Altis 28

Hình 3.2:ăSơăđ các lực tác d ng lên ô tô sinh ra góc xoay thân xe khi phanh 38

Hình 3.3: Các lực tác d ng lên xe trên mặtăđư ngăcóăđ dốc ngang 39

Hình 3.4:ăĐ l ch trọng tâm c a xe khi phanh 43

Hình 3.5:ăSơăđ lực tác d ng lên ôtô khi phanh 45

Hình 3.6: Sự thayăđ i h số bám dọc và h số bám ngang theoăđ trư tătươngăđối c a bánh xe 49

Hình 3.7:ăĐ thị bi u di n quan h giữa mô men bám c a m i bánh xe cầuătrước và cầuăsauătheoăđ trư t 50

Hình 3.8: Sơăđ đ tính toán bán kính trung bình c aăđĩaămaăsát 51

Hình 3.9: Đ thị bi u di n quan h giữa mô men phanh và mô men bám c a m i bánh xe cầuătrướcătheoăđ trư t khi phanh 54

Hình 3.10: Sơăđ đ tính toán bán kính trung bình c aăđĩaămaăsát 55

Hình 3.11:ăĐ thị bi u di n quan h giữa mô men phanh và mô men bám c a m i bánh xe cầuăsauătheoăđ trư t khi phanh 58

Hình 3.12:ăĐ thị bi u di n quan h giữa áp suấtăphanhătrước và sau theo lực bám 59

DANHăSỄCHăCỄCăB NG

B ng 2.1: Các thông số C1,C2,C3 trên các lo iăđư ng 10

B ng 3.1: Các thông số kỹ thuật chính c a Toyota Corolla Altis 29

B ng 3.2: B ng giới thi u các trang thiết bị h thống c a xe Toyota Corolla Altis 30

B ng 3.3: Các thông số trong tính toán chỉ tiêuă phanhă ABSă trênă đư ng bê tông nhựa khô 31

B ng 3.4: Các thông số trong tính toán chỉ tiêuăphanhăABSătrênăđư ngătrơnăướt 31

B ng 3.5: Kết qu tính toán chỉ tiêu phanh cho h thống phanh ABS 35

B ng 3.6:ăĐ dốc ngang c a mặt cắt ngang trên các lo iăđư ng 36

B ng 3.7:ăĐ c ng lốp xe 37

B ng 3.8:ăGócălĕnăl ch bánh xe cầuătrướcătrênăđư ng có h số bám tốt 42

B ng 3.9:ăGócălĕnăl ch bánh xe cầuăsauătrênăđư ng bám tốt 42

B ng 3.10:ăGócălĕnăl ch bánh xe cầuătrướcătrênăđư ng có h số bám kém 42

B ng 3.11:ăGócălĕnăl ch bánh xe cầuăsauătrênăđư ng bám kém 42

B ng 3.12: Quan h giữa h số bám dọcăvàăđ trư t 49

B ng 3.13: Quan h giữaămôămenăbámăvàăđ trư t 49

B ng 3.14: Quan h giữaămôămenăphanhătrước vớiăđ trư t giaiăđo nătĕngăápăsuất 52

B ng 3.15: Quan h giữaămôămenăphanhătrước vớiăđ trư t giaiăđo n gi m áp suất 53

B ng 3.16: Quan h giữaămôămenăphanhătrước vớiăđ trư t giaiăđo n giữ áp suất 53

B ng 3.17: Quan h giữa mô men phanh c a m iăcơăcấuăphanhătrước vớiăđ trư t giaiăđo nătĕngăápăsuất tiếp theo 53

B ng 3.18: Quan h giữa mô men phanh c a m iăcơăcấu phanh sau vớiăđ trư t giaiăđo nătĕngăápăsuất 56

B ng 3.19: Quan h giữa mô men phanh c a m iăcơăcấu phanh sau vớiăđ trư t giaiăđo n gi m áp suất 57

B ng 3.20: Quan h giữa mô men phanh c a m iăcơăcấu phanh sau vớiăđ trư t giaiăđo n giữ áp suất 57

B ng 3.21: Quan h giữa mô men phanh c a m iăcơăcấu phanh sau vớiăđ trư t giaiăđo nătĕngăápăsuất tiếp theo 57

B ng 3.22: Sự thayăđ i áp suất phanh cầuătrước theo h số bám 59

B ng 3.23: Sự thayăđ i áp suất phanh cầu sau theo h số bám 59

L IăNịIăĐ U

Thịătrư ngăôătôătrênăthếăgiớiăluônăluônădi năraăsựăc nhătranhăkhốcăli tăgiữaăcácăhãng xe.ăĐặcăbi tălàătrongăth iăđi măhi năt i,ăkhiănềnăkinhătếăthếăgiớiăđangăsuyăthoái,ăđặcăbi tălàănghànhăcôngăngh ăôătôăngàyăcàngăc nhătranhăgâyăgắtăvớiănhữngăhãngăxeăhàngăđầuătrênăthếăgiới.ă

Ngư iăsửăd ngăxeăkhôngăđ ătiềnăchiătr ăchoăcácăchiăphíăkhiăsửăd ngăxe Lúc này,ăcácăhãngăxeăđãăs năxuấtăraărấtănhiềuălo iăxeătiếtăki mănhiênăli uăvàăkhôngăgâyăôănhi mă môiă trư ngă đặcă bi tă đ mă b oă tínhă ană toànă trongă chuy nă đ ngă làă m că tiêuăhàngăđầu ngăd ngăthànhătựuăkhoaăhọcăkỹăthuậtăđãăđ tăđư c,ăcácănhàăs năxuấtăbắtătay vàoă nghiênă c u,ă chếă t oă h ă thốngă phanhă ABSă vớiă nhữngă tínhă nĕngă ưuă vi t:ăchốngăbóăc ngăbánhăxeăkhiăphanh,ă năđịnhăhướng nhằmăh năchếănhữngătaiăn năđángătiếcăcóăth ăx yăra

Từăvấnăđềăđó,ăvớiănhữngăkiếnăth căđãăhọcăvàăsựăhướngădẫnătậnătìnhăc aăgiáoă

viênăhướngădẫn,ăemăquyếtăđịnhăthựcăhi nănghiênăc uăvấnăđề: “Tínhătoánăv ăhi uă

qu ăphanhăvƠă năđ nhăphanh c aăôătôăcóătrangăb ăh ăth ngăphanh ch ngăhƣmă

c ngăABSătrênăxeăToyota Corolla Altis”

Dướiăsựăhướngădẫnăc aăthầyăLâmăMaiăLong,ăemăđãăthựcăhi năluậnăvĕn nghiên

c uănày.ăDoăth iăgianăcóăh n,ămặcădùăđãăcốăgắngănhưngăvi cănghiênăc uăvàăthựcă

hi năluậnăvĕn vẫnăcònănhiềuăthiếuăsótăkhôngăth ătránhăkhỏi.ăEmărấtămongănhậnăđư căsựăđóngăgópăc aăthầyăcôăvàăcácăb năđ ăchuyênăđềăđư căhoànăthi năhơn

TpăHCM,ăngàyăăăthángăăăănĕmăβ014

Họcăviênăthựcăhi n

Nguy năVĕnăHòa

c uăvềăh ăthốngăphanhănhiềuăhơnănhằmăđápă ngănhuăcầuăngư iătiêuădùngăvìăvậyăh ăthốngăphanhăăchốngăhãmăc ngăđựơcăraăđ iălàăm tătrongănhữngăgi iăphápăchoăvấnăđềă

an toàn

Cùngăvớiăsựăphátătri năm nhămẽăc aăkhoaăhọcăkỹăthuật, đi n tửăvàătinăhọc đã giúp ngànhăcôngănghi păôtôăthiếtăkếăchếăt oăthànhăcôngăcácăh ăthốngăphanhăchốngăhãmăc ngăvớiăđ ăchínhăxácăcao,ăanătoàn,ăhi uăqu ,ănhỏăgọnăvìăvậyămàătínhă năđịnhă

c aăôtôăvàăhi uăqu ăc aăôtôăcaoăhơnănhiềuăsoăvớiăh ăthôngăphanhăthư ng

Hi nănayăôătôătr ăthànhăphươngăti năvậnăchuy năquanătrọngăvềăhànhăkháchăvàăvậnă chuy nă hàngă hoáă choă cácă ngànhă kinhă tế quốcă dân,ă đ ngă th iă đãă tr ă thànhăphươngăti năgiaoăthôngătưănhână ăcácănướcăcóănềnăkinhătếăphátătri n.ă ănướcăta,ăsốăngư iăsửăd ngăôătôăngàyăcàngănhiềuăcùngăvớiăsựătĕngătrư ngăc aănềnăkinhătế,ăgiaoăthôngăvậnăt i,ăchoănênămậtăđ ăôătôălưuăthôngătrênăđư ngăngàyăcàngăcaoădẫnăđếnătaiă

n năgiaoăthôngăngàyăcàngănhiều.ă

Doăđóăđ ăđ măb oătínhăanătoànăvấnăđềătaiăn năgiaoăthôngălàăm tătrongănhữngăhướngăgi iăquyếtăcầnăthiếtănhất,ăluônăđư căquanătâmăc aăcácănhàăthiếtăkếăvàăchếăt oăôtôă màăh ăthốngăphanhăđóngăvaiă tròărấtăquanătrọng.ă Cũngăvìăthếă màă hi nănayă h ăthốngăphanhăngàyăcàngăđư căc iătiến,ătiêuăchuẩnăvềăthiếtăkếăchếăt oăvàăsửăd ngăh ăthốngăphanhăngàyăcàngănghiêmăngặtăvàăchặtăchẽ

Trênăôătôăcóătrangăbịăh ăthốngăphanhănhằmăm căđíchăgi măvậnătốcăhoặcădừngăhẳnăkhiăcầnăthiết Lúcăđóăngư iăláiăgi mălư ngănhiênăli uăcungăcấpăvàoăđ ngăcơ,ă

đ ngăth iăphanhăđ ăhãmăxeăl i.ăNh ăcóăh ăthốngăphanhămàăngư iăláiăcóăth ănângăcaoăvậnătốcăchuy năđ ngătrungăbìnhăc aăôătôăvàăđ măb oăanătoànăkhiăchuy năđ ng.ăDoăvậnătốcăchuy năđ ngăngàyăcàngăcao choănênăvi căđiăsâuănghiênăc uăđ ăhoànăthi năsựălàmăvi căc aăh ăthốngăphanhănhằmăđ măb oăanătoànăchuy năđ ngăc aăôătôăngàyăcàngăcấpăthiết

Trongăh ăthốngăphanhăngàyănayăđãăđư căc iătiếnănhiềuănhằmătĕngăhi uăqu ăphanh,ătĕngătínhă năđịnhăhướngăvàătínhădẫnăhướngăphanh,ătĕngăđ ătinăcậyălàmăvi căvớiăm căđíchăđ măb oăanătoànăchuy năđ ngăvàătĕngăhi uăqu ăvậnăchuy năc aăôătôădoăđóăngư iătaăchếăt oăraăm tălo iăphanhăchốngăhãmăc ngăABS

Phanh sửă d ngă ABSă làă m tă trongă nhữngă côngă ngh ă b ă sungă choă h ă thốngăphanhăhữuăd ngănhấtăc aăngànhăcôngănghi păôtôăth iăgianăgầnăđây.ăVaiătròăch ăyếuă

c aăABSălàăgiúpătàiăxếăduyătrìăkh ănĕngăki măsoátăxeătrongănhữngătìnhăhuốngăphanhăgấp,ăgiữăchoăcácăbánhăxeăkhôngăbịăhãmăc ngăhoànătoànăkhiăphanhăgấp.ăNóăgópăphầnă

gi măthi uăcácătaiăn nănguyăhi mănh ăđi uăkhi năquáătrìnhăphanhăm tăcáchătốiăưu.ă

Đ ăđ tăđư căcácătiêuăchíătrênăthìăph iăphânătíchăcácăyêuăcầuăsau:

- Lựcăphanhăvàăcácămômenătácăd ngălênăbánhăxeăkhiăphanh

- Xácăđịnhăcácăchỉătiêuăđánhăgiáăhi uăqu ăphanh

- Tínhătoánăsựăphânăbốălựcăphanhăvàă năđịnhăc aăôătôăkhiăphanh

- Soăsánhăcácăchỉătiêuăc aăh ăthốngăphanhăthư ngăvớiăphanhăchốngăhãmăc ngăABS,ăđ ăthấyăđư căkh ănĕngănângăcaoăhi uăqu ăvàă năđịnhăkhiăphanh

Cũngăvìălýădoăđóămàătôiăăquyếtăđịnhăchọnăđềătài:ă

“Tínhătoánăv ăhi uăqu ăphanh vƠă năđ nhăphanhăc aăôătôăcóătrangăb ăh ă

th ngăphanhăch ngăhƣmăc ngăABS”

1.1.2 Tìnhăhìnhănghiênăc uăvƠăhoƠnăthi năh ăth ngăphanhătrênăth ăgi i

Đ tránh hi nătư ng các bánh xe bị hãm c ng trong quá trình phanh khi lái xe trênăđư ngătrơnătrư t,ăngư iăláiăxeăđ p phanh bằng cách nhấn liên t călênăbànăđ p phanhăđ duy trì lựcăbámăngĕnăkhôngăchoăbánhăxeăbị trư t lếtăvàăđ ng th i có th điều khi năđư căhướng chuy năđ ng c a xe Về cơăb n ch cănĕngăc aăcơăcấu phanh ABSăcũngăgiốngănhưăvậyănhưngăhi u qu ,ăđ chínhăxácăvàăanătoànăcaoăhơn.ă

CơăcấuăABSăđư c sử d ng lầnăđầuătiênătrênăcácămáyăbayăthươngăm iăvàoănĕmă

1949, chống hi nătư ngătrư t ra khỏiăđư ngăbĕngăkhiămáyăbayăh cánh Với công ngh th iăđó,ăkết cấu c aăcơăcấu ABS còn c ng kềnh, ho tăđ ng không tin cậy và khôngătácăđ ngăđ nhanh trong mọi tình huống Trong quá trình phát tri năABSăđãă

đư c c i tiến từ lo iăcơăkhíăsangălo iăđi n và hi n nay là lo iăđi n tử

Vào thập niên 60, nh kỹ thuậtăđi n tử phát tri n, các vi m chăđi n tử raăđ i, giúpăcơăcấu ABS lầnăđầuătiênăđư c lắp trên ô tô vàoănĕmă1969,ăsauăđóăcơăcấu ABS

đư c nhiều công ty s n suất ô tô nghiên c uăvàăđưaăvàoă ng d ngăvàoănĕmă1970.ăCông ty Toyota sử d ng lầnăđầu tiên cho các xe t i Nhật B năvàoănĕmă1971ăđâyălàăcơăcấu ABS m tăkênhăđiều khi năđ ng th iăhaiăbánhăsau.ăNhưngăph iăđến thập niên 80ăcơăcấu này mớiăđư c phát tri n m nh nh cơăcấuăđiều khi năkĩăthuật số, vi xử lý thayăchoăcácăcơăcấuăđiều khi nătươngătự đơnăgi nătrướcăđó.ă

Lúcăđầuăcơăcấu ABS chỉ đư c lắp ráp trên các xe du lịch mới,ăđắt tiền,ăđư c trang bị theo yêu cầu và theo thị trư ng Dần dầnăcơăcấuănàyăđư căđưaăvàoăsử d ng

r ngărãiăhơn,ăđến nay ABS gầnănhưătr thành tiêu chuẩn bắt bu c cho tất c các lo i

xe du lịch và cho phần lớn các lo i xe ho tăđ ng nhữngăvùngăcóăđư ngăbĕng,ătuyết,ăngàyănayăcơăcấu ABS không chỉ đư c thiết kế trênăcácăcơăcấu phanh thuỷ lực

mà còn ng d ng r ngărãiătrênăcácăcơăcấu phanh khí nén c a các xe t i và xe khách lớn

Nhằm nâng cao tính năđịnh và tính an toàn c a xe trong mọi chế đ ho tăđ ng nhưăkhiăxeăkh iăhànhăhayătĕngătốcăđ t ng t, khi điăvàoăđư ng vòng với tốcăđ cao, khi phanh trong nhữngătrư ng h p khẩn cấp,ăv.v.ăCơăcấuăABSăcònăđư c thiết kế kết

h p với nhiềuă cơă cấuă khác.ă Cơă cấu ABS kết h p vớiă cơă cấu ki m soát lực kéo Traction Control (hay ASR) làm gi m bớt công suấtăđ ngăcơăvàăphanh các bánh xe

đ tránh hi nătư ng các bánh xe bị trư tălĕnăt i ch khi xe kh iăhànhăhayătĕngătốc

đ t ng t, b iăđiều này làm t n hao vô ích m t phần công suất c aăđ ngăcơăvàămất tính nă định chuy nă đ ng c aă ôtô.ă Cácă côngă tyă nhưă BOSCH,ă AISIN,ă DENCO,ăBENDI là nhữngăcôngătyăđiăđầu trong vi c nghiên c u, c i tiến và chế t oăcácăcơă

cấu ABS và cung cấp cho các công ty s n xuất ô tô trên toàn thế giới

Vi c ng d ng các thiết bị đi n tử trong các b phận, h thống c a xe ô tô nói chung và h thống phanh nói riêng, th hi n sự kết h p những thành phầnăcơăhọc,

đi năvàăđi n tử đ thực hi n các ch cănĕngăcơăhọc theo sự điều khi n c a các modul (hoặc b vi xử lý)ăđi n tử.ăĐối với h thống phanh, ng d ng thiết bị cơă- đi n tử đầu tiên có th k đến là h thống chống bó c ng phanh ABS (Anti-lock Braking System) xuất hi nănĕmă1978,ăbanăđầu là trên các xe th thaoăđắt tiền, còn ngày nay đãătr thành không th thiếu m t số mác xe trung và cao cấp ABS là thiết bị h

tr cho h thốngăphanh,ăngĕnăchặn hi nătư ngătrư t c a các bánh xe khi phanh gấp

mà không ph thu c vào c aăngư iălái,ănhưngăđ ng th i vẫn b oăđ m lựcăphanhăđ t giá trị cựcăđ i ng với kh nĕngăbámăc a bánh xe với mặtăđư ng

Bước tiếp theo là sự raăđ i c a h thống phối lựcăphanhăđi n tử EBD (Electronic Brakeforce Distribution) H thống h tr phanh gấp BAS (Brake Assist System) có tác d ngătĕngăt c thỡ lựcăphanhăđến m c tốiăđaătrongăth i gian ngắn nhất khi phanh

khẩn cấp, xuất hi năcũngănhằm m căđíchătĕngăcư ng hi u qu cho h thống phanh Bên c nhăđó,ăm t số h thốngăkhácănhư:ă năđịnhăđi n tử ESP (Electronic Stability Program), chốngătrư tăETSă(ElectronicăTractionăSystem),v.v.ăđều có tác d ng gián

tiếp nâng cao hi u qu phanh bằng các bi năphápănhưătĕngăthêmăcácăxungălực phanh đến các bánh xe khi cần thiết (ESP), hoặc phân phối l i lực kéo giữa các bánh xe khi xuất hi nătrư t lúc phanh (ETS)

Gầnăđây,ăhãngăMercedes-Benzăchoăraăđ i h thốngăđiều khi năđi n tử ki m soát quá trình phanh với tên gọi Sensotronic Brake Control (SBC) trên mẫu xe SL Hi n nay, h thống nàyă đãă làă trangă bị tiêu chuẩn trên các xe sedan từ h ng E c a Mercedes-Benz (d ng E-class s n xuất t i Vi tăNamăcũngăcóătrangăbị SBC)

1.1.3 Th cătr ngănghiênăc uăhoƠnăthi năh ăth ngăphanhă ăVi tăNam

Với sự phát tri n c a ngành ô tô c a Vi tăNamănhưăhi n nay, cùng với chiến

lư c phát tri n c aănhàănước, chính sách n iăđịa hoá ph tùng ôtô trong vi c s n

xuất và lắpărápăđóăt oăđiều ki n cho các nhà thiết kế nghiên c u, chế t o các c m, các h thốngătrênăôtôătrongănước,ătrongăđóăcóăh thống phanh Vấnăđề nghiên c u thiết kế và chế t o các phần tử c a h thống phanh ABS là phù h p vớiăxuăhướng phát tri n c a thế giới và ch trươngăn iăđịa hoá s n phẩm ôtô c a Vi t Nam

Trong tình hi n hi n nay, ngành ô tô c aănước ta ch yếu là lắpărápănênăđ có

th đ c lập chế t o các chi tiết c a ôtô rất cần những nghiên c u ng d ng vào thực

tế Nghiên c u các vấnăđề về lý thuyếtăvàăđiều khi n h thống phanh ôtô hi năđ i

nhằm ng d ng thiết kế và chế t o các h păđenăECUăđiều khi n h thống phanh là

m t vấnăđề rất ph c t p nhưngăđóălàăcôngăvi c cần ph i bắtătayăvàoălàmăđ trong tươngălaiăkhôngăxaăchúngătaăcóăth tự nghiên c u và s n xuất ra những s n phẩm ôtô riêng c a Vi t Nam nướcătaătrước kia vi c ki m tra h thống phanh trong lần

ki mătraăxeăđịnh kỳ còn manh tính chất hình th c, tùy ti n, dựa trên sự quan sát bằng mắt, không dựa trên m t tiêu chuẩnănàoăvàăchưaădùngăthiết bị đoănàoăc Từ ngày thực hi n nghị định 36 CP c a Chính ph thì B Giao thông vận t i mới ra những tiêu chuẩnăbướcăđầuăđ ki mătraăphanhăvàăđãădùngănhữngăphươngăti năđ đoă

đ xácăđịnh hi u qu phanh

Hi n nay c nướcăđãăcóărất nhiều tr măđĕngăki măphươngăti năcơăgiớiăđư ng b

có các thiết bị hi năđ i k c thiết bị ki m tra phanh Tuy nhiên các thiết bị ki m tra phanh hi n có nước ta còn h n chế d ng b thử với tốcăđ thấp, còn thiết bị

ki mătraăphanhăđịnh kỳ trênăđư ng vẫn còn h n chế, các thiết bị đ nghiên c u về phanh ô tô l i càng khan hiếm vi c nghiên c u kh o sát các yếu tố nh tới hi u qu phanh c a ô tô là thực sự cần thiếtăvàăcóăýănghĩaăthực ti n cao

1.2 M căđíchăc aăđ tài

+ Tínhătoánăhi uăqu ăphanh

- Quãngăđư ngăphanhăngắnănhấtăkhiăphanhă

- Th iăgianăphanhănhỏănhất

- Giaătốcăchậmădầnăkhiăphanhă

+ Tínhătoànă năđịnhăkhiăphanh

Vì khi phanh xe thìăôătôărấtăd ăbịămấtă năđịnhăhướng,ăt călàălàmăchoăôătôăbịăxoayă

m tăgóc.ăLýădoăch ăyếuăc aăhi nătư ngănàyălàădoăchênhăl chălựcăphanhăbênătráiăvàăbênăph iăt oăthànhămôămenăquay thân xe

Khi mô men quay thân xe xuấtăhi nătácăd ngălên lốpăxeălàmălốpăxeăbị biếnăd ng ngangăvàătrư tăngangădoăđó bánh xeăbịălĕnăl chăđiăm t góc Từăcácăyếuătốătrênăthìăđ ănghiênăc uăvàăđưaăraăgi iăphápăphùăh păvớiămọiăchếăđ ăthìăđòiăhỏiăchúngătaăph iădựaătrênănhữngăvấnăđềăđiătừăcơăs ălýăthuyếtăđếnăthựcătếăđ ăđưaăraăkếtăluậnăchínhăxác Vìăthếătrongăđềătàiănghiênăc uănàyăhọcăviênăsẽ kháiăquátăchungănhấtăvềăphầnălýăthuyếtăc aăh ăthốngăphanhăvàădựaătrênăcácăyêuăcầu,ăsauăđóăphânătíchăchiătiếtătừăcácălựcătácăd ngăđ ătínhătoánăsoăsánhăcácăchỉătiêuăvềăhi uăqu ăphanhăvàă năđịnhăphanhă

c aă h ă thốngă phanhă thư ngă vớiă phanhă chốngă hãmă c ngă ABS,ă đ ă thấyă đư că kh ănĕngănângăcaoăhi uăqu ăvàă năđịnhăkhiăphanhăđốiăvớiăphanhăABS

1.3ăNhi măv ăvƠăgi iăh năc aăđ ătƠi

Vớiăđềătàiă“Tínhătoánăvềăhi uăqu ăphanhăvàă năđịnhăphanhăc aăôătôăcóătrangăbịă

h ăthốngăphanhăchốngăhãmăc ngăABS” Tác gi chỉ tính toán quá trình phanh có ABSă theoă quană đi m hi u qu phanh và nă định phanh cho m t lo i xe c th Khôngăđề cập tới thiết kế hay chế t o phanh ABS

1.4 Ph ngăphápănghiênăc u

Tác gi sử d ngăphươngăphápăchọn lọc tài li u trong vàăngoàiănước,ăphươngăphápătínhătoán,ăphânătíchătheoăhướng lý thuyết hi u qu phanh và năđịnh phanh dựa vào các kiến th c nềnăđãăđư c trang bị trong th i gian học Đ i học và Cao học Tác

gi vận d ng lý thuyết về hi u qu phanh và năđịnhăphanhăđ tính toán

dịch chuy n về phía sau m tăđo n so vớiătrư ng h p không biến d ng.ăĐóălàăm t trong những nguyên nhân làm cho xe mất vận tốc tịnh tiếnăvàăcũngăchínhălàăb n

chất c a hi nătư ngătrư t

Mặt khác, sự biến d ngătheoăphươngătiếp tuyến c a các thớ lốp do tác d ng c a mômen xoắn Mkcũngălàmăgi m vân tốc c a xe, gây ra sự trư t Ngoài ra còn những nguyênănhânăkhácăcũngă nhăhư ngăđến sự trư t c a bánh xe ch đ ngănhư:ăt i trọng tác d ng, cấu t o vật li u lốp, áp suất không khí trong lớpăvàăđiều ki năđư ng xá

2.1.2 S lĕnăc a bánh xe

Lựcădọcă(lựcăkéoăhayălựcăphanh)ătrênăbềămặtăđư ngăc aăbánhăxeăliênăquanătrựcătiếpă b iă trọngă lư ngă (t iă trọngă thẳngă đ ng)ă vàă h ă sốă bámă c aă bánhă xeă vớiă mặtă

đư ng.ăH ăsốăbámăph ăthu căvàoănhiềuăyếuătố:ătrìnhătr ngămặtăđư ng,ăápăsuấtălốp,ă

lo iălốp,ănhưngătrướcăhếtăph ăthu cărấtălớnăvàoăđ ătrư tăc aăbánhăxeătươngăđốiăvớiămặtăđư ngătrongăquáătrìnhăphanh.ăNếuăh ăsốăbámălớnăchoăphépăbánhăxeătiếpănhậnălựcădọcălớnăvàăngư căl i

Khi bánh xeălĕnăcóăth ăx yăraăhi nătư ngătrư tă(trư tăquayăkhiăkéoăhoặcătrư tălếtăkhiăphanh)ăđiềuănàyăsẽălàmă nhăhư ngăđếnăvậnătốcăthựcătếăc aăxe.ăKhiăbánhăxeălĕnăcóăth ăcóăcácătr ngătháiătrư tăsau:

- Lĕn không trư t áp d ng cho bánh xe bị đ ng và không phanh

- Lĕn có trư t quay bánh xe ch đ ng

- Lĕn có trư tălết bánh xe phanh

ăđềătàiănàyăchỉăquanătâmăđếnăsựălĕnăcóătrư tă ăbánhăxeăphanh,ătrongătrư ngă

h pănàyăvậnătốcăthựcătếăVălớnăhơnăvậnătốcălíăthuyếtăV0,ătâmăquayăt căth iăPănằmăbênă

ngoài bánh xe nên rl > r.ăT iăvùngătiếpăxúcăgiữaăbánhăxeăvàămặtăđư ngăxuấtăhi nă

m tăvậnătốcătốcătrư t Vλcùngăchiềuăvớiăchiềuăchuy năđ ng

Hình 2.1: Sự lĕnăbánh xe cóătrư t lếtătrênăđư ng Trên hình 2.1:

1r

rr

rrV

VVV

Khi vân tốc thực tế cân bằng với vận tốc lý thuyết (V = Vo) thìăđ trư t khi phanh bằng không (λă=ă0) nghĩaălàăsự trư tăchưaăxẫy ra Nếu bánh xe hãm c ng hoàn toàn, lúc này vận tốc thực tế bằng vận tốcătrư t Vλ = V ta có các mối quuan h sau:

Vλ = V

wk = 0 (2.3)

rl  ̀ λă=ă– 1

Đ ătrư tăkhiăphanhăph ăthu căvàoăbánăkínhălĕnăc aăbánhăxe λă=ăf(rl) mà bán kính lĕnărl ph thu c vào lực kéo hoặc lựcăphanh.ăTaăcóăđ thị quan h giữa bán kínhălĕnăvới lực kéo hoặc lực phanh

Hình 2.2: Đ thị quan h giữaăbánăkínhălĕnăvới lực kéo/lực phanh

Vớiăbánăkínhălĕnăđư căxácăđịnhătheoăphươngătrìnhăsau:

rl = rl0 +ăλF.Fp (2.4) Trongăđó:

rl0 : Bánăkínhălĕnăc a bánh xe khi có lực kéo hay lực phanh

λF : H số biến d ng vòng

Fp : Lực phanh tác d ng lên bánh xe

Từ công th c (2.4) ta thấyăđ trư t λăph thu căváoăbánăkínhălĕnărl , mà bán kínhălĕnărl l i ph thuôc vào lực phanh Fp Nhưăvâyăđ trư tăλăsẽ ph thư c vào lực phanh Fp

Trư tăquayăhoànătoàn Trư tălết hoàn toàn

Fp Fpmax 0 Fkmax

F

rl0

rl

2.1.3 Đặc tínhătr t

Thực nghi m ch ng tỏa rằng h số bám φ không ph i là hằng số đối với m i

lo i mặtăăđư ng mà ph thu căvàoăđ trư t c a m iăbánhăxeăkhiălĕnătrư t mặtăđư ng đó

H ăsốăbámăφălàăm tăhàmăph ăthu căvàoăđ ătrư tăλ đư căxácăđịnhăb iăcôngăth c: Theo Kiencke & Nielsen [01], taăcóăcôngăth cătínhăh ăsốăbámăφătheoăđ ătrư tănhưăsau:

λV C 3 λ

C

C[λ)

Trongăđó:

C1 : Làăgiáătrịătốtăđaăc aăđư ngăcong ma sát

C2 : Hìnhăd ngăđư ngăcongămaăsát

C3 : Sựăkhácăbi tăgiữaăgiáătrịălớnănhấtăvàăt iăgiáătrịăλă=ă1

V :ăVậnătốcăchuy năđ ngăc aăxe

CácăthôngăsốăC1, C2, C3 choăcácălo iăđư ngăkhácănhauăđư căth ăhi nătrongăb ngăβ.1

B ngă2.1:ăCácăthôngăsốăC1,C2,C3 trên cácălo iăđư ng

ătr ngătháiătrư t lết hoàn toàn khi phanh λă=ă1 thì h số bám dọc φx=ăφs không

ph i là giá trị cựcăđ i mà giá trị cựcăđ i là φp tươngă ng vớiăđ trư t từ 0,1ăđến 0,3 đối với mọi lo iăđư ng

Hình 2.3: Mối quan h giũaăh số bámăvàăđ trư t

Tr ng thái này bánh xe bị hãm c ng,ăđ ng th i h số bám ngang φy gần bằng không t c là ô tô không còn kh nĕngăbámăngang,ă nhăhư ngăđến vấnăđề năđịnh

c a ô tô khi phanh và hi u qu phanhă kémă điă vìă lực phanh cựcă đ i nhỏ.ă Đâyă làănhư tăđi m c a h thống phanh hãm c ng

Fp = Fpmax=ăZ.φs (2.6) Trongăđó:

Fpmax : Lực phanh cựcăđ i t i các bánh xe

Z : T i trọng tác d ng lên bánh xe đangăphanh

φs : H số bám dọc khi bánh xe bị hãm c ng

H số bám dọc có giá trị cựcăđ i φp giá trị đ trư t tốiăưu λ0 = 10% – 30% giá trị đ trư t này không nhữngăđ m b o h số bám dọc có giá trị cựcăđ i φxmax=ăφp

mà h số bámăngangăcũngăăcóăgiáătrị khá lớn.ăNhưăvậy nếu giữ cho quá trình phanh

xẩy ra đ trư t c a bánh xe là φp thì sẽ đ tăđư c lực phanh cựcăđ i

Fpmax = Z φp (2.7) Nghĩaălàăhi u qu phanh sẽ cao nhấtăvàăđ m b o năđịnh tốtăkhiăphanh.ăĐâyăcũngăchínhălàăvùngăđiều chỉnhăđ trư t c a h thống phanh chống hãm c ng bánh

2.1.4 Đ ng l c h c phanh c a bánh xe

Trongăquáătrìnhăphanhăvậnătốcăquayăbánhăxeăluôn thayăđ iăliênăt cădoătácăd ngă

c aă môă menă phanhă vàă lựcă bámă c aă mặtă đư ng,ă đ ă môă t ă chuy nă đ ngă quayă c aăbánh xe thì M.Oudghiri, Chadli [02]ăđã xâyă dựng môăhìnhăđ ngăhọcăphanhăABS

đư căth ăhi nătrongăhìnhăβ.4

Hình 2.4: Lực và mômen tác d ng lên bánh xeMôăhìnhăđ ngăhọc phanh trên hình 2.4, đư căphânătích,ăbi uădi năb iăhaiăhàmăsốăc aăvậnătốcăxeăvàăvậnătốcăgócăbánhăxeătheoăth iăgian:

)]

(F(t)VB(t)[4Fm

1(t)

1(t)

k b

Mp(t) :ăMôămenăphanhăt iăbánhăxe vớiămặtăđư ng, Mp(t) = rk Fp(t)

Bv, Bk : H ăsốăc năgióăc aăxe và bánh xe, rklàăbánăkínhălàmăvi căc aăbánhăxe

Fp(t) :ăLựcăphanhăxe, Fp(t) =ăφ(λ).Nv(θ),ăvớiăφ(λ)ălàăh ăsốăbámătheoăđ ă

trư tăλ,ăNv(θ)ălàăph nălựcăphápătuyếnăt iăbánhăxe, cos θ

4

.g m ) θ (

N v

Fθ(θ) : T iătrọng tácăd ngălênăxeătheoăphươngădọc,ăFθ(θ)mvg.sinθ

θ :ăGócănghiêngăc aămặtăđư ngătheoăphươngădọc

Jk : Mô men quán tính bánh xe,

Vậnătốcăgócălýăthuyếtăc aăbánhăxeăđư cătínhătheo bi uăth c:

k

v v

r

(t) V (t)

ω  (2.10)

TrongăđóăVv (t)ălàăvậnătốcăxe,ărk làăbánăkínhălàmăvi căbánhăxe

Đ ătrư tăkhiăphanhăđư cătínhăb iăcôngăth c:

(t)ω

(t)ω(t)ωλ(t)

ω

ωωλ)(1

λ      (2.12) Thếăcácăphươngătrìnhă(β.9)ăvà (β.10)ăvàoăphươngătrìnhă(β.1β)ătaăđư c:

u(t)Gt),(Q

λ  p   p (2.13) Trongăđó:

k

k

p k ω k

v

θ v k v p

v k v

v k v p

J

) M ω B ( r

m

) F ω r B (4F λ

ω r m

ω r B 4F t)

λ n   n (2.15) Trongăđó: Qn (λ,t), Gnu(t)ălàăgiáătrịăt iăφ (λ)ă=ăφmax Tuyănhiênăvớiămôăhìnhăki măsoátăvớiădãyăki măhẹpăthìăkếtăqu ăthư ngăkhôngăchínhăxác.ăVìăvậy,ăđ ăkếtăqu ăki măsoátă

đ tăhi uăqu ăcaoăthìămôăhìnhăki măsoátăvớiădãyăki măsoátăr ngăđư căthựcăhi nănhưăsau:

wu(t)Gt),(Q]u(t)ΔG[G

t)]

,(ΔQt),([Q

Trongă đó: ΔQn(λ,t) và ΔGn bi uă thịă sựă thayă đ i,ă wă làă hàmă sốă thayă đ i với

u(t)ΔGt)]

,(

ΔQ

w  n   n , giáătrịă w W ,ăvớiăW làăgiáătrịăxácăđịnhăbanăđầu

2.2 C ăs ălỦăthuy tătínhătoánăch ătiêuăphanhăc aăphanhăABS

H ăthốngăphanhătrênăôătôăđư căsửăd ngănhằmăm căđíchăgi măvậnătốcăhoặcădừngăhẵnăxeăkhiăcầnăthiết,ălúcănàyăngư iăláiăsẽăgi mălư ngănhiênăli uăcungăcấpăchoăđ ngăcơăbằngăcáchănh ăchânăga,ăđ ngăth iătácăd ngălênăbànăđ păphanhăm tălực,ălựcănàyăthôngă quaă h ă thống phanhă đư că biếnă thànhă lựcă phanhă đ ă hãmă xeă l i.ă Nh ă cóă h ăthốngăphanhănênăôătôăchuy năđ ngăvớiăvậnătốcălớnăvẫnăđ măb oăđư căanătoàn.ăM tătrongănhữngăđiềuăquanătrọngăđốiăvớiăh ăthốngăphanhălàăchỉătiêuăphanh.ă ăphần này chúngătaăsẽăđiăvàoănghiênăc uăchỉătiêu phanhătrênăhaiălo iăphanh:ăphanhăhãmăc ngă(phanhăc ăđi n)ăvàăphanhăchốngăhãmăc ngăABSă(Anti-lock Brake System)

2.2.1 Ch ătiêuăphanhăc aăphanhăc ăđi n

Taăkh oăsátătrư ngăh păôătôăphanhăvớiăcư ngăđ ăcựcăđ iătrênăđư ngăbằng.ă ăh ăthốngăphanhăthư ng,ăkhiăphanhăvớiăcư ngăđ ăcựcăđ i,ăcác bánhăxeăbịăbóăc ngăvàătrư tălết trênăđư ng,ăcácălựcătácăd ngălênăôătôăkhi phanhăđư căth ăhi nătrênăhìnhăβ.5

Hình 2.5: Các lực tác d ng lên ô tô khi phanh

Từăhìnhăβ.5 taăcóăphươngătrìnhăcânăbằngălực:

ΣFp = Fp1 + Fp2 = Fjp - Fw (2.17) Trongăđó:

ΣFp = Fp1 + Fp2 làăt ngălựcăphanhătácăd ngălênăôătô

Ff làălựcăc nălĕnăbằngăkhông vìătrongătrư ngăh pănàyăbánhăxeăôătôăbịăhãmăc ngăvàătrư tălết Lúcăđóălựcăphanhăđ tăgiớiăh năbámăΣFp = Fpmax = Z.s

Z1, Z2 cácăph nălựcăt iăbánhăxe

Khiăđóăphươngătrìnhă(β.17)ăcònăl i:

Fpmax = Z.s = Fjp = miJpmax (2.18) Trongăđó:

Z = Z1 + Z2làăph nălựcătácăd ngălênăbánhăxe

sh ăsốăbámăkhiătỉăsốătrư tăgiữaăbánhăxeăvàămặtăđư ngăλ = 1

Từăphươngătrìnhă(2.18) d ădàngătaătínhăđư căJpmax

i

s

gφ

J  (2.19) Mặtăkhácătaăcó:

i

s

gφdt

dV

J   (2.20) Nhânăhaiăvếăc aăphươngătrìnhăβ.β0 vớiădSă(viăphânăquãngăđư ng)ătaăđư c:

dSŁ

gφdS

i

s



VdVgφ

ŁdS

g2φ

ŁSVdVgφ

ŁS

(2.23)

2.2.2 Ch ătiêuăphanhăc aăphanhăABS

Trongăquáătrìnhăphanhăđ ăđ tăđư căhi uăqu ăphanhătốiăưuăđòiăhỏiălựcăphanhă ăcác bánh xe ph iăluônăluônăcóăgiáătrịălớn.ăTuyănhiênălựcăphanhăkhôngăth ălớnătùyăýămàănóăbịăgiớiăh năb iăgiớiăh năbámă(lựcăphanhăluônăluônănhỏăhơnăhoặcăbằngălựcăbám),ădoăđóămuốnăcóălựcăphanhălớnăđòiăhỏiăph iăduyătrìăh ăsốăbámăgiữaăbánhăxeăvàămặtăđư ngădaoăđ ngăxungăquanhăgiáătrịăcựcăđ i

ăh ăthốngăphanhăthư ng,ăkhiăphanhăvớiăcư ngăđ ăcựcăđ i,ăcácăbánhăxeăbịăbóă

c ngăvàătrư tălết trênăđư ng,ăkhiăđóăh ăsốăbámăgiữaăbánhăxeăvàămặtăđư ngăsẽălàăsnhỏăhơnăgiáătrịăcựcăđ iăp,ăvìăthếăhi uăqu ăphanhăkhôngăth ăđ tătốiăưuăđư c

Đốiă vớiă h ă thốngă phanhă ABS,ă khiă lựcă phanhă đ tă đếnă giớiă h nă bám,ă b ă điềuăkhi năđi nătửăc aăh ăthốngăsẽăđiềuăchỉnhăđ ăduyătrìăh ăsốăbámădaoăđ ngăquanhăgiáătrịăcựcăđ iăp,ănh ăvậyăhi uăqu ăphanhăc aăABSăđư căc iăthi nărấtănhiềuăsoăvớiăphanhăthư ng

Quá trìnhăphanhăc aăphanhăABSăcóăth ăchiaălàmăbốnăgiaiăđo n:

- Giaiăđo năth ănhấtăbắtăđầuăkhiăngư iăláiănhìnăthấyăchướngăng iăvậtăchoăđếnăkhiăchânăc aăngư i láiătácăd ngăvàoăbànăđ păphanh

- Giaiăđo năth ăhaiăchínhălàăgiaiăđo năgiaătĕngăc aălựcăphanhăđếnăkhiălựcăphanh (giaătốcăphanh)ăđ tăgiáătrịăcựcăđ i,

- Giaiăđo năth ăbaălàăgiaiăđo năkhiămàăb ăđiềuăkhi năđi nătửăc aăphanhăABSălàmăvi c,ă ăgiaiăđo nănàyăb ăđiềuăkhi năđi nătửăsẽăđiềuăchỉnhăgiaătốcăphanhăsaoăchoă

h ăsốăbámăgiữaăbánhăxeăvàămặtăđư ngăluônădaoăđ ngăxung quanhăgiáătrịăcựcăđ iăc aănó,ălúcănàyăgiáătrịăgiaătốcăphanhăsẽăgiaoăđ ngăxungăquanhăm tăgiáătrịăngưỡngămàăb ăđiềuăchỉnhăđi nătửăxácăđịnh,ăgiaiăđo nănàyăkếtăthúcăkhiăxeădừngăhẵnăvà tài xế nh bànăđ p phanh

- Giaiăđo năbốn làăgiaiăđo nănh ăphanh,ălựcăphanhăsẽăgi mădầnăđếnăgiáătrịă0 Trong quá trình phanh trên ta thấy rằngăgiaiăđo n m t vàăgiaiăđo n bốn sẽ không gây nhăhư ngăđến chỉ tiêu phanh nên ta bỏ qua khi tính toán

Quáătrìnhăphanhăc aăphanhăABSăđư căminhăhọaăquaăhìnhăβ.6, [03].

Hình 2.6: Sự biến thiên c a gia tốc phanh trong h thống ABS

Giaiăđo năth ănhấtălàăgiaiăđo năph nă ngăc aăngư iăláiỘăth iăgianăt0 c aăgiaiă

đo nănàyăkho ngăt0 = 0,2 giây Vìălàăgiaiăđo năph nă ngăc aăngư iăláiănênăkhiătính toánăhi uăqu ăphanhătaăbỏăquaăgiaiăđo nănày

Giaiăđo nă4 cóăkéoădàiătrongăkho ngăt3 = 0,βăgiây,ălúcănàyăkhiăôătôăđãădừngăhẵnăngư iă láiă mớiă nh ă phanhă nênă giaiă đo nă nàyă khôngă nhă hư ngă đếnă quãngă đư ngăphanhănhỏănhất,ădoăđóătrongăquáătrìnhătínhătoánătaăcũngăbỏăquaăgiaiăđo nănày

ăgiaiăđo n 2 làăgiaiăđo năphátătri năc aălựcăphanh, xemănhưăquyăluậtătĕngălàătuyếnătính.ăDẫnăđ ngăphanhăth yălựcăth iăgianănàyăkho ngăt1 = 0,2 – 0,3(s) [04]

Vàoăcuốiăgiaiăđo nănày,ăgiaătốcăchậmădầnăkhiăphanhăsẽăđ tăgiáătrịălớnănhấtăJ0:

J0 = p.g (2.24) Trongăđóăp làăgiáătrịălớnănhấtăc aăh ăsốăbámă,ăgălàăgiaătốcătrọngătrư ngăgă=ă9,18 m/s2

ăgiaiăđo nănàyăsựătĕngăgiáătrịăc aălựcăphanhăđư căxemălàăm tăhàmăbiếnăthiênătheo th iăgian,ădoăđóăgiáătrịătrungăbìnhăc aălựcăphanhătrongăgiaiăđo nănàyăđư cătính:

J  1  (2.26) Taăcóăphươngătrìnhăchuy năđ ngăc aăxeătrongăgiaiăđo nănày:

dt

dVmVm

Fpt1    hay

dt

dVmφ

mg2

1

p dV

dtφg2

1

 (2.27) Lấyătíchăphânăhaiăvếăphươngătrìnhă(2.27), taăđư c:

1 p 0

1 t

φ g 2

Theoănguyênălýăb oătoànănĕngălư ng,ăcôngădoălựcăphanhăsinhăraăbằngăvớiăsựă

gi măc aăđ ngănĕngăxe,ădoăvậyătaăcóăbi uăth c:

2 1

2 0 1

p 1

2

1mV2

1S

mgφ2

1SF

1    (2.29)

Khiăđóăquãngăđư ngăphanhăgiaiăđo nănàyăđ tăđư călà:

p

2 1

2 0

VV

(2.30) Giaiăđo năγ,ăkhiălựcăphanhăđ tătớiăgiớiăh nătốiăđaăthìăb ăđiềuăkhi năđi nătửăsẽălàmăvi căđ ăđiềuăchỉnhăsaoăchoăgiaătốcăphanhăluônădaoăđ ngăxungăquanhăm tăgiáătrịăcốă định,ă nh ă vậyă nênă h ă sốă bámă luônă cóă giáă trịă tốiă ưu.ă Sựă daoă đ ngă c aă giaă tốcăphanhăsẽăcóătầnăsốălàăΩăvàăbiênăđ ălàă∆,ătrongăđóăΩăvàă∆ăđư călàăcácăthôngăsốăthiếtăkếăc aăABS

Trongăquáătrìnhăb ăđiềuăkhi năc aăABSăho tăđ ngătrongăgiaiăđo nănày,ăcácăvanătừăc aăb ăchấpăhànhăđóngăm ăkho ngătừă8ăđếnăβ0ălần/giây [05], tùyăthu căvàoătừngălo i

đư ng cũngănhưătìnhătr ngăc aămặtăđư ng.ăKhiăđóătầnăsốădaoăđ ngăđư căxácăđịnh:

208π2

Ω  

(2.31) Từăbi uăth că(2.31) taăxácăđịnhăđư că cóăgiáătrịătrongăkho ngă50ăđếnă1β6,ăgiáătrịănàyăph ăthu căch ăyếuăvàoătốcăđ ăôătôăvàătìnhătr ngăc aămặtăđư ng,ă ăđâyăgiáătrịă50ă ngăvớiăđư ngăkhôăvàă1β6ăchoăđư ngăướtăvàătrơnătrư t

Biênăđ ă tư ngătrưngăchoăkho ngăthayăđ iăc aăgiaătốcăphanh,ănóăcóăth ătư ngătrưngăchoăsựăchínhăxácăc aăđiềuăkhi nătrongăh ăthốngăABSăvàăcònăcóăth ădùngăđ ăướcălư ngăhi uăqu ăphanh

φ(λ'  ' ) φ(λ' )g



 (2.32) Vớiăλ'' và λ'ălàăcácăgiáătrịălânăcậnătrênăvàădướiăc aăλp Víăd ăvớiăđư ngăsulfatăkhôă

λp =ă0,17ăthìătaăchọnăgiáătrịăλ''= 0,2 và λ'ă=ă0,15.ăVớiăđư ngăướtăλp=ă0,γ6ătaăchọnăλ''

= 0,38 và λ' = 0,35 Vớiăcácăthôngăsốă ătrênăthếăvàoăbi uăth că(2.32)ătaăcóăgiáătrịăc aăbiênăđ ă = 0,3 đốiăvớiăđư ngăkhôăvàă =ă0,505γăđối vớiăđư ngăướt

Mốiăquanăh ăgiữaăh ăsốăbámă vàătỉăsốătrư tăλ xácăđịnhătừăbi uăth căsau:

s p p

p s p

p p

p

λλλ

λ1

φφλ

1

λφφφ

λλλ

λ

φφ

(2.33)

ăgiaiăđo năγăc aăquáătrìnhăphanhăchúngătaăxemăphươngătrìnhădaoăđ ngănàyălàă

m tăhàmăc aăCosin.ăT iăh ătọaăđ ăJ'O't' hình 2.6 ta có:

2

ΔJJJ'

t'cos2

ΔJ'

(2.34)

Từăbi uăth că(β.γ4) taăcóăgiaătốcăt căth iăJ trongăgiaiăđo nănàyălà:

 1

0 2

2

2

ttcosΩ2

Δ2

ΔJdt

Sd

2

ttsinΩ

2Ω

Δt

t2

ΔJ

dt ttcosΩ2

Δ2

ΔJdt

Khiăđóăquãngăđư ngăphanhătrongăgiaiăđo nănàyăđư cătính:

2 1

2 1

1 0

2 1 2 0

t t 1 2

t t 1 0

t t

2 0

t t

1 1

0 2

2Ω

Δ t

t cosΩ 2Ω

Δ t

t t 2

Δ J 2

t t 2

Δ J

t t cosΩ 2Ω

Δ t

t 2

Δ J 2

t 2

Δ J

dt t t sinΩ 2Ω

Δ t

t 2

Δ J S

1 1

1 1

2

2 2 0

2

2Ω

Δt

cos

2Ω

Δ2

t2

ΔJ

1 2

t t

1 0

2

t sin t t

2 Ω

Δ 2

Δ J

t t

dt t t cos Ω 2

Δ 2

Δ J J

2 1

2

2 2 0

p

2 1

2 0 2 1

2Ω

Δ t

cos 2Ω

Δ 2

t 2

Δ J gφ

V V S S

t năt i,ăkhiăđóăphươngătrình (2.40) sẽătr ăthành:

2

t J gφ

V V S S S

2 2 0

2 1

2 0 2

Trongăđóă làăh ăsốăbám,ăthôngăthư ngătrongătrư ngăh păphanhăc ăđi n,ăkhiăphanhăvớiăcư ngăđ ăcựcăđ i,ăcácăbánhăxeătrư tălết trênăđư ngăthìă = s

Chúngă taă thấyă rằngă bi uă th că (β.41) làă đúngă nếuă chúngă taă tính toán quãng

đư ngăphanhăchoăh ăthốngăphanhăthư ng

2.3 n đ nh phanh ABS

2.3.1 Đặcătínhăh ng

Bánhăxeăđànăh iăkhiălĕnătrênăđư ng có tác d ng c a lực ngang Y sẽ bị biến d ng ngang.ăKhiăđóăvận tốc tịnh tiến V c a tâm bánh xe sẽ không nằm trong mặt phẳng đối x ng dọc c a bánh xe mà l chăđiăm tăgócăαăgọi là góc l chăhướng

Hình 2.7: sự lĕnăc aăbánhăxeăđànăh i khi chịu tác d ng c a lực ngang

y y

y y

C

Rα

αCR







(2.42) Trongăđó:

2 2

F

R  (2.43) Trongăđóă:

Theoăđiều ki n bám R = Rmax = Z.φăvàălựcăngangăcũngăđ t giá trị cựcăđ i Y = Ymax

Ymax = R2max - Fk2 = (φ.G)2 - Fk2 (2.44)

Từ công th c trên nếu Fk càng lớn thì Y càng nhỏ Khi lực Fk hoặc Fp đ tăđến

giới h n bám thì Ymax = 0.ăDoăđóăchỉ cần m t lực ngang nhỏ tác d ng lên bánh xe thì nó bắtăđầuătrư t ngang sinh ra góc l chăhướngăα.ăĐâyăchính làăcơăs xét tính n định c a ô tô khi phanh nếu các bánh xe bị hãm c ng

Hình 2.8: Góc l chăhướng c a bánh xe khi chịu lực ngang tác d ng

Nhưăvậyăgócăl chăhướngăαăph ăthu căvàoăcácăthôngăsố:

Biếnăd ngăngang:ăα = f(Y,Cy)

Trư tăngang:ăα = f(Y,ăkh ănĕngăbámăngang)

Trongăđó:

LựcăngangăYăcóăth ădoăgióiăngang,ămặtăđư ngănghiêng ngang,ălựcălyătâm

Cy:ăĐ ăc ngăhướngăc aălớpăph ăthu căvàoăápăsuấtăc aălớpăvàăcấuăt oălớp

Kh ănĕngăbámăngangăZ.φy:ăph ăthu căvàoăt iătrọngăZ,ăφy = f(đặtătínhătrươt)

2.3.2 năđ nh khi phanh

Nếuăôătôăkhôngăchuy năđ ngătheoăquỹăđ oămongămuốnăc aăngướiălái, mà ngư i láiăph iăcóătácăđ ngăđ ăđiềuăkhi n,ăthì sựămấtă năđịnhănàyăgọiăchungălàămấtă năđịnhăhướng.ăNhữngăyếuătốă nhăhư ngătớiăsựămấtă năđịnhăhướngăbaoăg mătrư tăngangăvàăbiếnăd ngăngang Trongăh ăthốngăphanhăABS lựcăphanhăchưaăđ tătớiăgiớiăh năbámă(nghĩaălàăbánhăxeăkhông bịăbóăc ng) lúcănàyăđ ătrư tăλă<ă1.ăHơnănữa,ătrong quá trìnhăphanhălựcăphanhăt iăcácăbánhăxeăcóăth ăkhácănhauădoătìnhătr ngămặtăđư ngăt iăcácăbánhăxeăkhácănhau,ăápăsuấtălớpăhaiăbênăbánhăxeăkhôngăđiềuănhauăvàădoăđ ămònă

c aălớpăkhôngăđều.ăSựăchênhăl chălựcăphanhănàyăt oăraămômen xoay thân xe Mq và làmăxuấtăhi năcácăph nălựcăngangăRy1, Ry2 tácăd ngălênăbánhăxeănhưăhìnhăβ.9

Hình 2.9: Sơăđôălựcătacădụngălênăôtôăcoăhiê ̣nătượngăxoayăthânăxeă

doălựcăphanhăphânăbôăkhôngăđêu

Đ ătrư tăλătrongăđiềuăkhi năh ăthốngăphanhăABSăluônăđư c điều chỉnh trong

ph m vi tối ưu (λă=ă10%ăă– 30%) Trong kho ng này thì h số bám ngang và dọc đều cao, do vậy xe còn kh nĕng bám ngang, nghĩa là các ph n lực ngang Ry1, Ry2

t i các cầu trước và sau đ lớn Doăđó,ăphươngătrinhăchuyểnăđô ̣ng c aăôtôăđốiăvớiătrọngătâmăOăđượcăviêtădươiăda ̣ng:

.b R a R M β

Iz  q  y1  y2 (2.45) Suy ra :

z

c qI

MM

β  (2.46) Trongăđó:

β : Góc xoay thân xe

Mq : Mômenăxoayăthânăxe.ăGi ăsửăt ngălựcăphanhăbênăph iălớnăhơnă

t ngălựcăphanhăbênătráiăthì:ă

) F (F 2

B

Mq  pp pt (2.47) Với: Fpp = Fpp1 + Fpp2 là t ngălựcăphangă ăbánhăxeăbênăph i

Fpt = Fpt1 + Fpt2 là t ngălựcăphanhăă ăcácăbánhăxeăbênătrái Băălàăchiềuăr ngăcơăs ăc aăxe

Mc:ăMômenăc năxoayăthânăxeăsinhăraăb iăcácăph nălựcăngangăRy1, Ry2

Mc = Ry1.a + Ry2.b (2.48) Với: Ry1 = Z1.φy1 là ph nălựcăngangă ăcầuătrước

CtI

MM

β   (2.49) Đểătimăgiaătri ̣ăC2 taăcũngăsửădụngăđiêuăkiê ̣năbanăđâuăkhiăt = 0 thìăβ = 0 vàăthayăvàoăphươngătrinhă(2.49), taăcoăC2 = 0

2 z

c q

tI

MM

(2.50) Nhưăvậy,ătrongătrư ngăh pănàyăgócăxoayăβănhỏăvìăcóăxuấtăhi nămômen do các

ph nălựcăngangăăRyt oăraăt iăcácăcầuăxe,ăcóăchiềuăchốngăl iămômen xoay thân xe Mq

Trongăthựcătế,ăkhiăcácăbánhăxeăchưaăđ tăđếnăgiớiăh năbámăngang(ăh ăsốăbámăngangăφy đ ălớn)ămàăcóăxuấtăhi năph nălựcăngangăRy t iăcácăbánhăxeăthíăcóăgócăl chăhướngăαăxuấtăhi năt iăcácăbánhăxe.ăChínhăgócăl chăhướngănàyăt oăraăsựămấtă năđịnhăăchuy năđ ngăthẳngăc aăxe

Hình 2.10: Góc l chăhướng t i các bánh xe cầuătrước và cầu sau

Ta có:

Ry1=ăα1Cy1 

y1

y1 1

C y1 và Cy2 làăđ ăc ngăhướngăc aăbánhăxeăcầuătrướcăvàăcầuăsau

Tómăl i,ătrư tăngangăvàăbiếnăd ngăngangăt iăcácăbánhăxeăđãă nhăhư ngătớiăvấnăđềă năđịnhăphanh,ătrongăđóăh ăsốăbámăkhácănhauăt iăcácăbánhăxeălàmăchoălựcăphanhă ăcácăbánhăxeăcũngăkhácănhau.ăDoăvậyăvấnăđềă năđịnhăphanhăcóăliênăquanăđếnăquáătrìnhăđiềuăchỉnhălựcăphanh

B ăđiềuăchỉnhăth yălựcăbằngăcáchăđiềuăchỉnhăsựăphânăphốiăápăsuấtăătrongădẫnă

đ ngăphanhătớiăcácăbánhăxeătrướcăvàăsauănhằmăm căđích:

Đ măb oăhi uăqu ăphanhăcaoăvìăh ăsốăbámădọcăăφxnằmătrongăvùngăcựcăđ i

Đ măb oă năđịnhăphanhăcaoăvìăh ăsốăbámăngangăφy đ ălớn

Tuy nhiên, trongăquáătrìnhăphanhăđ ăđ măb oăđ ătrư tăt iăcácăbánhăxeănằmătrongăkho ngătốiăưuă(λă=ăλtu = 10% – 30%) trongăkhiăh ăsốăbámăt iăcácăbánhăxeăthayăđ iă(φ≠ăconst)ăvàăt iătrongăZăt iăcácăbánhăxeăthayăđ i,ădoăđóălựcăphanhăt iăcácăbánhăxeăcũngăcầnăđư căđiềuăchỉnh.ăDoăvậy,ăđ ăđ măb oăhi uăqu ăphanhăvàă năđịnhăphanhăthìă

h ăthốngăphanhăABSăcầnăđiềuăchỉnhălựcăphanh

Đ ăgiữăchoăbánhăxeăkhôngăbịăhãmăc ngăvàăđ măb oăhi uăqu ăphanhăcaoăcầnă

ph iăđiềuăchỉnhăápăsuấtătrongădẫnăđ ngăphanhăsaoăchoăđ ătrư tăc aăbánhăxeăvớiămặtă

đư ngăthayăđ iăquanhăgiáătrịăđ ătrư tătốiăưuă(10ă– γ0%).ăĐ ălàmăđư căđiềuăđó,ătrướcăhếtăcầnăph iăxácăđịnhăđư căgiaătốcăchậmădầnăc aăbánhăxeăăkhiăphanhăthôngăquaăc măbiếnătốcăđ ăbánhăxe

Giaătốcăchậmădầnăc aăbánhăxeăđư căxácăđịnhătheoăphươngătrình

k

p t

k k

J

)M(Md

dω

ε     (2.52) Trongăđóă:ă

Mp : Môămenăphanhăt oănênăb iăcơăcấuăphanh

Mφ : Môămenăbámăc aăbánhăxeăvớiăđư ng

Jk : Môămenăquánătínhăc aăbánhăxe

k

ω : Tốcăđ ăgócăc aăbánhăxe

Sựăthayăđ iăMp, Mφ,ăvàăεktheoăđ ătrư tăđư căth ăhi nătrênăhìnhăβ.11

Hình 2.11: Sự thayăđ i thông số khi phhanh có ABS

- Đo năOă- 1 – βăbi uădi năquáătrìnhătĕngăMp khiăđ păphanh.ăHi uă(Mp - Mφ)ătỷăl ăvớiăgiaătốcăchậmădầnă εb c aăbánhăxe.ăHi uătrênătĕngănhiềuăkhiăđư ngăMφ điăquaă

đi măcựcăđ i.ăDoăđóăsauăth iăđi mănày,ăgiaătốcăεb bắtăđầuătĕngănhanh.ăSựătĕngăđ tă

ng tăc aăgiaătốcăεb ch ngătỏăbánhăxeăsắpăbịăhãmăc ngăvàăđư căsửăd ngălàmătínăhi uăvàoăth ănhấtăđ ăđiềuăkhi nălàmăgi măápăsuấtătrongădòngădẫnăđ ng.ăDoăcóăđ ăchậmătácăd ngănhấtăđịnhănàoăđóă(ph ăthu căvàoătínhăchấtăh ăthống),ăsựăgi măápăsuấtăthựcătếăbắtăđầuătừăđi măβ

- Do Mp gi m,ăεb gi mătheoăvàăbằngăkhôngă ăđi măγă(khiăMp - Mφ).ăVàoăth i

đi mătươngă ngăvớiăđi mă4ă– môămenăphanhăcóăgiáătrịăcựcăti uăkhôngăđ i

- Trênăđo nătừăđi măγăđếnăđi mă6,ămôămenăphanhănhỏăhơnămôămenăbám,ănênă

x yăraăsựătĕngătốcăbánhăxe.ăSựătĕngăgiaătốcăgócăbánhăxeăđư căsửăd ngălàmătínăhi uăvàoăth ăhaiăđ ăđiềuăkhi nătĕngăápăsuấtătrongăh ăthốngăphanhă(đi mă5)

- Khiătốcăđ ăgócăbánhăxeătĕngălên,ăđ ătrư tăgi măvàăb iăvậyăφăvàăMφ cũngătĕngălên

- Tiếpătheo,ăchuătrìnhălặpăl i.ăNhưăvậy,ătrongăquáătrìnhăđiềuăkhi n,ăbánhăxeălúcăthìătĕngătốcălúcăthìăgi mătốcăvàăbu căMφ ph iăthayăđ iătheoăchuătrìnhăkínă1ă- 2 - 3 - 4

- 5 - 6 - 1,ăgiữăchoăđ ătrư tăc aăbánhăxeădaoăđ ngătrongăgiớiăh n λ1 – λ2 (hình 2.11),

đ măb oăchoăh ăsốăbámăcóăgiáătrịăgầnăvớiăcựcăđ iănhất

Trên hình 2.12 làăđ ăthịăbi uădi năquáătrìnhăthayăđ iăápăsuấtătrongădẫnăđ ngăvàăgiaătốcăchậmădầnăc aăbánhăxeăkhiăphanhăcóăABSătheoăth iăgian

Hình 2.12: Sự thayăđ i áp suất trong dẫnăđ ng (a) và gia tốc bánh xe (b)

khi phanh có ABS

Ch ngă3

TệNHăTOỄNăăHI UăQU ăPHANHăVĨă NăĐ NHăPHANH

CH NGăHĩMăC NGăABS TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS

3.1 Gi iăthi uăchungăv ăxeăToyota Corolla Altis

CorollaăAltisălàăm tătrongăbaămẫuăsedanăch ălựcăc aăh ngăToyota:ăCamry,ăAltis,ăVios Xe mangăphongăcáchăthiếtăkếăc aădòngăCorollaăthếăh ăth ă10,ăđư căs năxuấtăvàoănĕmăβ008 CorollaăAltisăđư cătrangăbịăđ ngăcơăxĕngăγZR-FE,ădungătíchăβălít,ăđiăkèmăvớiăh păsốătựăđ ngă4ăcấpăvàă ngăd ngănhiềuăcôngăngh ămớiănênătĕngăcư ngăchoăxeăkh ănĕngăvậnăhànhăm nhămẽănhữngălúcăcầnăb căpháătốcăđ ,ăvàăvẫnăđ măb oă

đ ăêmădịuăti nănghiăchoăngư iăng iătrênăxe

Thiếtăkếăn iăvàăngo iăthấtămớiăc aăxeămangăphongăcáchăth ăthaoătrẻătrungăvớiănhiềuăđi mănhấnăsangătrọngăvàăcaoăcấpăhơn.ăBênăc nhăđóăxeăđư cătrangăbịănhiềuăh ăthốngăanătoànăvàăti nănghi:ăh ăthốngătúiăkhí,ăh ăthốngăchốngăhãmăc ngăbánhăxeăABSănên xeăToyotaăCorollaăAlitsălàăm tătrongănhữngămẫuăxeăhi năđangăđư căưaăchu ngătrênăthếăgiới

Hình 3.1: Hình nh t ng th xe Corolla Altis (Ngu n: theo http://www.toyota.com)