Nghiên cứu đánh giá hiệu quả phanh ô tô bằng phần mềm chuyên dụng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu đánh giá hiệu qu ả phanh
Ơ tơ bằng phần mềm chun dụng
NGUYỄN THU HÀ


Ngành Kỹ thuật Ơ tơ

Giảng viên hướng dẫn:

PGS. TS. Dương Ngọc Khánh

Nhóm chun mơn:
Khoa:

Ơ tơ và xe chuyên dụng
Cơ khí động lực

HÀ NỘI, 10/2022

Chữ ký của GVHD


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN
THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Nguyễn Thu Hà

Đề tài luận văn: Nghiên cứu đánh giá hiệu quả phanh ô tô bằng phần
mềm chuyên dụng.
Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô
Mã số SV:
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận
tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày
29/10/2022 với các nội dung sau:
Đã rà soát, chỉnh sủa lỗi chế bản, lỗi chính tả;
tháng năm 2022
Tác giả luận văn

Ngày

Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS Dương Ngọc Khánh

Nguyễn Thu Hà

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan


Lời cảm ơn
Sau thời gian học tập và làm việc để thực hiện luận văn, thời gian không
quá dài nhưng cũng khơng q ngắn để em có những bài học và kỉ niệm khó quên
nơi đây. Có m ột người Bách Khoa từng nói: “Khơng ai đơn độc đứng trên đỉnh
thành công”. Và nếu việc Tốt nghiệp Bách Khoa là một thành cơng nho nhỏ, thì

một mình em cũng khơng thể làm được điều đó. Em xin gửi lời cảm ơn chân
thành nhất đến sự giúp đỡ nhiệt tình, cũng như sự u thương từ các thầy của bộ
mơn Ơ tô và xe chuyên dụng, đặc biệt là thầy Dương Ngọc Khánh. Em xin chúc
các thầy luôn mạnh khỏe, nhiệt huyết, để có thể có thêm được nhiều thế hệ sinh
viên nên người, có thêm nhiều tài năng cho đất nước.
Một lần n ữa, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Dương Ngọc
Khánh người trực tiếp hướng dẫn cùng các thầy trong bộ môn ô tô và xe chuyên
dụng, Viện cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp em trong
quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu hiệu quả phanh Ơ tơ trên phần mềm
chuyên dụng”.
Tóm tắt nội dung luận văn
Luận văn đã đưa ra vấn đề hiệu quả phanh Ơ tơ trên phần mềm chuyên
dung. Giới thiệu tổng quan về đề tài nghiên cứu: tính thực tế, mục đích, đối tượng
nghiên cứu. Tiếp theo đó là giới thiệu về kết cấu phanh Ơ tô: cơ sở phanh, nhiệm
vụ, kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ô tô.
Giới thiệu về phần mềm chuyên dụng để đánh giá hiệu quả phanh trên Ơ tơ.
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng và đánh giá kết quả mô phỏng.
Ứ ng dụng của đề tài thì có tính ứ ng dụng cao vì hệ thống phanh trên Ơ tơ
cũng là một trong những hệ thống quan trọng để đảm bảo an toàn cho người ngồi
trên xe. Từ phân tích mơ phỏng có thể đánh giá tương đối chính xác kết quả.

HỌC VIÊN
Ký và ghi rõ họ tên


MỤC LỤC
MỤC LỤC ..................................................................................................... .

DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...........................................................................

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT .............................................
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ........................................................ 1
1.1

Tính thực tế của đề tài ........................................................................ 1

1.2

Mục đích, nội dung, nhiệm vụ, phạm vi và phương pháp nghiên cứu

4
1.2.1

Mục đích, đối tượng của đề tài.................................................... 4

1.2.2

Nội dung, nhiệm vụ của đề tài .................................................... 4

1.2.3

Phạm vi và phương pháp nghiên cứu .......................................... 5

1.3

Hệ thống phanh trên Ơ tơ ................................................................... 6

1.3.1

Khái niệm .................................................................................... 6

1.3.2

Hệ thống phanh trên ô tô ............................................................. 7

1.3.3

12
Phân loại
Nhiệm vụ và u cầu hệ thống phanh trên Ơ tơ ........................ 12

1.3.4
1.4

Khái niệm hiệu quả phanh ............................................................... 13

1.5

Các yếu tố ảnh hưởng ...................................................................... 13

1.6

Đề mục luận văn .............................................................................. 16

CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG ĐỘNG
LỰC HỌC Ơ TƠ BẰNG PHẦN MỀM CARSIM ........................................... 17
2.1
Cơ sở lý thuyết về quá trình phanh ơ tơ ........................................... 17
2.1.1
2.2

phanh

Q trình phanh ơ tơ.................................................................. 17
Cơ sở lí thuyết về điều hịa lực phanh và chống bó cứng bánh xe khi

22
2.2.1

Điều hịa lực phanh ................................................................... 22

2.2.2

Vấn đề chống bó cứng bánh xe khi phanh ................................ 25

2.3

Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh .............................................. 26

2.4

Giới thiệu phần mềm Carsim ........................................................... 37

2.4.1

Carsim là gì? ............................................................................. 37

2.4.2

Các thanh công cụ của Carsim .................................................. 37

2.4.3

Các lĩnh vực ứng dụng của CarSim .......................................... 39


2.5

Thao tác trên phần mềm.......................................................................................41

2.5.1

Cách khởi động................................................................................................41

2.5.2

Tạo một cơ sở dữ liệu mới..........................................................................42

2.5.3

Chạy màn hình điều khiển Run Control Screen................................43

2.5.4

Bảng cài đặt các thông số cho xe mô phỏng.......................................47

2.5.5

Bảng cài đặt các thông số mô phỏng......................................................47

CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHANH...................49

3.1

Các nhân tố ảnh hưởng tới hiệu quả phanh..................................................49

3.1.1

Ảnh hưởng của hệ số bám...........................................................................53

3.1.2

Ảnh hưởng của vận tốc ban đầu đến hiệu quả phanh.....................59

3.1.3

Ảnh hưởng của tải trọng chuyên chở đến hiệu quả phanh...........64

3.1.4

Ảnh hưởng của thời gian tác động phanh............................................62

3.2

Kết luận........................................................................................................................67

TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................69
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ.............................................................................71


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1. Mơ hình mơ phỏng trạng thái mặt đường ướt với bánh xe [3]...................1

Hình 1-2. Đo lực phanh trên băng thử........................................................................................2
Hình 1-3. Bệ thử phanh [4].............................................................................................................2
Hình 1-4. Chướng ngại vật được bơm hơi [5]........................................................................3
Hình 1-5. Khoang buồng lái [6]....................................................................................................3
Hình 1-6. Cấu trúc của một chiếc xe thơng thường với ABS điện thủy lực [7].....4
Hình 1-7. Lực phanh trên Ơ tơ khi chạy....................................................................................6
Hình 1-8. Hệ thống phanh thủy lực thơng thường................................................................7
Hình 1-9. Sơ đồ ngun lý hoạt động của hệ thống phanh thủy lực [7].....................7
Hình 1-10. Xylanh chính thực tế...................................................................................................8
Hình 1-11. Khi khơng tác động vào các phanh......................................................................8
Hình 1-12. Khi đạp bàn đạp phanh..............................................................................................9
Hình 1-13. Khi nhả bàn đạp phanh..............................................................................................9
Hình 1-14. Bầu trợ lực phanh chân khơng.............................................................................10
Hình 1-15. Nguyên lý hoạt động của bầu trợ lực chân khơng......................................10
Hình 1-16. Cơ cấu phanh đĩa. 1. Piston phanh; 2. Calip phanh (càng phanh); 3. Má
phanh; 4. Đĩa phanh; 5. Seal piston; 6. Khe hở khơng khí.............................................11
Hình 1-17. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh kiểu tang trống.....11
Hình 1-18. Ngun lý phanh thơng thường...........................................................................14
Hình 1-19. Ngun lý phanh ABS.............................................................................................15
Hình 1-20. Sơ đồ điều khiển.........................................................................................................15
Hình 1-21. Năng lượng tiêu tan trong cơ cấu phanh.........................................................15
Hình 2-1. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động phanh thủy lực................................................17
Hình 2-2. Sơ đồ ngun lý phanh...............................................................................................18
Hình 2-3. Sơ đồ lực và mơ men tác dụng lên bánh xe khi phanh................................18
Hình 2-4. Các lực tác dụng lên ơ tơ khi phanh.....................................................................20
Hình 2-5. Đồ thị chỉ quan hệ giữa mômen phanh Mp1 và Mp2 với hệ số bám [11].
23
Hình 2-6. Đồ thị quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh đảm bảo sự phanh lý
tưởng 1- đầy tải ; 2- khơng tải.....................................................................................................24
Hình 2-7. Đường đặc tính của bộ điều hịa lực phanh. 1- Đầy tải ; 2- khơng tải.. 24

Hình 2-8. Mối quan hệ giữa quãng đường phanh với vận tốc xe và hệ số bám của
đường......................................................................................................................................................30
Hình 2-9. Giản đồ phanh thực tế................................................................................................31
Hình 2-10. Sự phụ thuộc của hệ số bám vào áp suất lốp.................................................33
Hình 2-11. Sự phụ thuộc của hệ số bám vào độ nhám mặt đường.............................34


Hình 2-12. Sự phụ thuộc của hệ số bám vào vận tốc........................................................35
Hình 2-13. Quan hệ giữa độ trượt λ và hệ số bám φ.........................................................36
Hình 2-14. Màn hình giao diện của phần mềm Carsim...................................................37
Hình 2-15. Các phần của màn hình giao diện CarSim......................................................38
Hình 2-16. Mơ hình tốn học của hệ thống...........................................................................38
Hình 2-17. Hiện thị kết quả trên phần mềm..........................................................................39
Hình 2-18. Mơ phỏng hệ thống phanh ABS sử dụng phần mềm Carsim................40
Hình 2-19. Chọn cơ sở dữ liệu....................................................................................................41
Hình 2-20. Thiết lập giấy phép cho xe....................................................................................42
Hình 2-21. Bảng điều khiển..........................................................................................................42
Hình 2-22. Chọn thư viện trong phần mềm Carsim..........................................................43
Hình 2-23. Ba vùng của màn hình Điều khiển Chạy Đây là màn hình.....................43
Hình 2-24. Màn hình chạy điều khiển.....................................................................................44
Hình 2-25. Liên kết mơ hình........................................................................................................45
Hình 2-26. Bảng hiện thị thêm....................................................................................................46
Hình 2-27. Danh sách tập tin thả xuống..................................................................................46
Hình 2-28. Bảng thơng số xe mơ phỏng.................................................................................47
Hình 2-29. Bảng thiết lập các thơng số cho mơ phỏng....................................................47
Hình 3-1. Xe Hatchback 2017 mơ phỏng trong Carsim..................................................49
Hình 3-2. Lựa chọn các thơng số cơ bản cho xe hatchback mơ phỏng.....................50
Hình 3-3. Bảng thơng số khối lượng được treo của xe hatchback..............................50
Hình 3-4. Các thơng số của mơ hình hệ thống phanh.......................................................51
Hình 3-5. Bảng thiết lập các thơng số cho dịng khí tác động vào xe.......................51

Hình 3-6. Các thơng số về lốp xe mơ phỏng.........................................................................51
Hình 3-7. Các thơng số về hệ thống lái trong xe mơ phỏng..........................................52
Hình 3-8. Các thơng số mơ phỏng của hệ thống treo trước...........................................52
Hình 3-9. Các thơng số mơ phỏng của hệ thống treo sau................................................52
Hình 3-10. Bảng thiết lập điều kiện đường khảo sát với vận tốc 80km/h và đường
thử hiệu quả phanh............................................................................................................................53
Hình 3-11. Thơng số mơ phỏng của mặt đường..................................................................53
Hình 3-12. Hình ảnh mơ phỏng xe............................................................................................54
Hình 3-13. Thời gian và quãng đường phanh của các mặt đường có hệ số bám lần
lượt là φ=0,45; φ=0,4; φ=0,32 và φ=0,27..............................................................................54
Hình 3-14. Mối quan giữa gia tốc phanh và thời gian phanh........................................55
Hình 3-15. Điều kiện khảo sát xe với tốc độ gió thay đổi..............................................55
Hình 3-16. Điều kiện mặt đường trong mơ phỏng.............................................................56
Hình 3-17. Hình ảnh mơ phỏng xe............................................................................................56
Hình 3-18. Ảnh hưởng của gió tới điều kiện phanh..........................................................56


Hình 3-19. Gia tốc phanh của xe mơ phỏng..........................................................................57
Hình 3-20. Các thơng số của mơ hình lốp..............................................................................57
Hình 3-21. Thơng số mặt đường mơ phỏng...........................................................................58
Hình 3-22. Hình mơ phỏng...........................................................................................................58
Hình 3-23. Ảnh hưởng của áp suất lốp tới quãng đường phanh..................................58
Hình 3-24. Ảnh hưởng của áp suất lốp tới gia tốc phanh................................................59
Hình 3-25. Bảng thông số thay đổi vận tốc xe lần lượt là 30km/h; 40km/h; 60km/h
và 80km/h..............................................................................................................................................60
Hình 3-26. Thơng số của mặt đường khảo sát với hệ số bám 0,45.............................60
Hình 3-27. Hình mơ phỏng...........................................................................................................60
Hình 3-28. Ảnh hưởng của vận tốc bắt đầu phanh tới quãng đường phanh...........61
Hình 3-29. Ảnh hưởng của vận tốc bắt đầu phanh tới gia tốc phanh........................61
Hình 3-30. Thiết lập điều kiện vận tốc, thời gian tác động phanh..............................62

Hình 3-31. Thiết lập mặt đường với hệ số bám 0,45.........................................................62
Hình 3-32. Kết quả mơ phỏng thay đổi thời gian tác động phanh..............................63
Hình 3-33. Ảnh hưởng thời gian chậm tác động phanh tới quãng đường phanh. 63
Hình 3-34. Ảnh hưởng của thời gian chậm tác động phanh tới gia tốc phanh.....63
Hình 3-35. Xe bán tải sử dụng trong mơ phỏng (Pickup, Full Size Sup Cab 8 Bed)
64
Hình 3-36. Hộp ghi các thơng số kích thước của tải.........................................................65
Hình 3-37. Bảng thiết lập các thơng số cho xe mơ phỏng..............................................66
Hình 3-38. Bảng thiết lập điều kiện đường khảo sát.........................................................66
Hình 3-39. Ảnh hưởng của tải trọng tới quãng đường phanh.......................................67
Hình 3-40. Ảnh hưởng của t ải trọng chuyên trở tới gia tốc phanh............................67


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Tiêu chuẩn an toàn kĩ thuật và bảo vệ môi trường của phương tiện cơ
giới đường bộ......................................................................................................................................27
Bảng 3.2. Qng đường phanh tính theo cơng thức..........................................................30
Bảng 3.3. Hệ số bám trên các loại đường...............................................................................34
Bảng 3.4. Phụ thuộc của hệ số bám φ vào tốc độ chuyển động v (trị số % với giá
trị hệ số bám ban đầu).....................................................................................................................35


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
Kí hiệu

Đơn vị
kg.m

2

Mơmen phanh tác dụng lên bánh xe

N

mặt đường

N

Lực phanh

m
kgm

φ

Bán kính tính tốn của bánh xe
Mơmen qn tính

2

Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường

N

,

Ý nghĩa

Lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với

Lực phanh ở các bánh xe trước và sau

N
N

Lực cản lăn ở các bánh xe trước và sau
Lực phanh ở các bánh xe trước và sau

,
,

N
N

Lực cản khơng khí
Lực qn tính

m/s2

g

Gi a t ốc trọng trường

m

Tọa độ trọng tâm của ô tô
Gia tốc chậm dần khi phanh

m/s2

L

m

Chiều dài c ơ sở c ủa ô t ô

a, b,
kg

,

khi phanh

Tải trọng tác dụng lên các bánh xe cầu trước và cầu sau
trước và cầu sau khi phanh

,

Hệ số thay đổi tải trọng tác dụng lên các bánh xe cầu
Tải trọng tĩnh tác dụng lên các bánh xe cầu trước và cầu
sau

kg
,
,

N

và cầu sau khi xe đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang

N

Phản lực thẳng góc tác dụng lên các bánh xe cầu trước
Trọng lượng đặt lên bánh xe phanh

N

Phản lực mặt đường tác dụng lên bánh xe

N

Lực phanh riêng
2

m/s

Gia tốc chậm dần


m

kg

Khối lượng của ô tô

t
v

s
m/s

Thời gian phanh
Vận tốc xe

λ

Độ trượt
m
Rad/s

δ

Bán kính bánh xe
Vận tốc góc bánh xe
Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay khi

Carsim

phanh xe
Car Simulation

TCVN

Tiêu Chuẩn Việt Nam


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 Tính thực tế của đề tài
Hiệu quả phanh ô tô là một trong những tiêu chí quan trọng đánh giá chất
lượng xe, đã được áp dụng rộng rãi trong các tiêu chuẩn quy chuẩn về an toàn

chuyển động của xe.
Trên thế giới đã và đang có nhiều cơng trình nghiên cứu về hệ thống phanh
ôtô. Các nghiên cứu phương pháp đánh giá hiệu quả phanh ô tô cả về mặt lý thuyết
cũng như thực nghiệm đang địi hỏi phải có những bổ sung và hồn thiện để đảm
bảo xác định chính xác các chỉ tiêu động lực học của xe khi phanh cũng như phản
ánh được đầy đủ, đúng bản chất các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình phanh.
Richard W. Radlinski đã đưa ra nghiên cứu hiệu quả phanh của xe hạng nặng
[1]. Trong một nghiên cứu về hiệu quả phanh Ơ tơ thực nghiệm được thực hiện
trên bề mặt đường khô cho ba loại phương tiện là: hành khách xe, xe tải giao
hàng và xe buýt du lịch. Bài báo mô tả các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phanh.
Các bài kiểm tra được lặp đi lặp lại thực hiện trên đường nhựa khô bằng cách sử
dụng thử nghiệm chuyên dụng. Kết quả chỉ ra hiệu suất phanh phụ thuộc vào
từng loại phương tiện giao thông. Đối với xe chở khách, vận tốc có thể đạt tới 12
m/s2 [2]. Xiuyu Liu và các cộng sự đã đưa kết quả đánh giá hiệu quả phanh dựa
trên cơ chế tiếp xúc giữa lốp và mặt đường. Kết quả chỉ ra rằng cả khoảng cách
phanh dọc và khoảng cách trượt ngang đều cần được xem xét khi đánh giá [3].

Hình 1-1. Mơ hình mơ phỏng trạng thái mặt đường ướt với bánh xe [3].

1


Hình 1-2. Đo lực phanh trên băng thử.

Mặt khác, ngành ô tô ở nước ta, các nghiên cứu chủ yếu dựa nhiều vào việc
tính tốn kiểm nghiệ m là chính. Hiện tại, công việc thiết kế và kiểm nghiệm
đang phụ thuộc nhiều vào các băng thử, các trạm đăng kiểm dẫn đến mất nhiều
thời gian công sức và tiền của. Để việc tính tốn kiểm nghiệm được nhanh chóng
và hiệu quả chúng ta cần sự trợ giúp của của máy tính thơng qua các phần mềm
chun nghiệp.

Hình 1-3. Bệ thử phanh [4].

Bài báo này cung cấp thêm cái nhìn sâu sắc về hiệu suất phanh của người
lái xe bằng cách 1) mô tả đặc điểm hành vi của người lái xe trong quá trình thực
hiện bất ngờ và các thao tác phanh dự kiến, và 2) điều tra ảnh hưởng của giới
tính, tuổi tác và phương tiện được điều khiển đối với hành vi này [5]. Sáu mươi
bốn người lái xe đã thực hiện các động tác phanh bất ngờ và dự kiến từ tốc độ 45
dặm / giờ (72,4 km / h) khi bơm hơi chướng ngại vật, và sau đó thực hiện các
thao tác phanh dự kiến để phản ứng với cảnh báo thính giác. Những người tham
gia đã lái một trong hai loại xe công cụ: 1) Mercedes-Benz R350 2006, hoặc 2)
Volvo S80 2007. Lái xe phanh đầu vào và khoảng cách dừng đã hiệu chỉnh được
đo. Kết quả chỉ ra rằng hiệu suấ t phanh của người lái xe thay đổi theo giới tính,
độ tuổi và điều khiển phương tiện.

2


Hình 1-4. Chướng ngại vật được bơm hơi [5].

Trong thử nghiệm trên đường này, người lái xe đã thực hiện các nhi ệm vụ
đòi hỏi nhận thức khi lái xe trong giao thông thành phố. Tất cả các tương tác
nhiệm vụ đều được thự c hiện ở chế độ rảnh tay để 21 tài xế không cần phải rời
mắt khỏi con đường hoặc tương tác thủ công với một thiết bị bên trong xe. Hành
vi thị giác và khả năng điều khiển phương tiện được đánh giá khi họ lái một
quãng đường 8 km trong thành phố với ba điều kiện: khơng có nhiệm vụ bổ sung,
nhiệm vụ nhận thức dễ dàng và nhiệm vụ nhận thức khó khăn [6].

Hình 1-5. Khoang buồng lái [6].

Sungyeon Ko và các cộng sự đã nghiên cứu và đưa ra một thuật toán kiểm
soát trượt sử dụng điều khiển mô-men xoắn động cơ trong quá trình phanh của
bánh xe điện chiếc xe đã được đề xuất và một hệ thống mô phỏng hệ thống
chống bó cứng phanh (ABS) đã được phát triển trên cơ sở thử nghiệm kết quả
cho ABS điện thủy lực[7].

3


Hình 1-6. Cấu trúc của một chiếc xe thơng thường với ABS điện thủy lực [7].

1.2 Mục đích, nội dung, nhiệm vụ, phạm vi và phương pháp nghiên cứu
1.2.1 . Mục đích, đối tượng của đề tài
Mục đích của đề tài: nhằm xây dựng mơ hình mơ phỏng hệ thống phanh ô
tô bằng phần mềm chuyên dụng phục vụ việc đánh giá hiệu quả, đi sâu vào phân
tích các yếu tố ảnh hưởng đến tính hiệu quả phanh của ơ tơ, từ đó làm cơ sở để
đưa ra các biện pháp nâng cao tính an tồn khi thiết kế cũng như khi sử dụng.
Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phanh Ơ tơ được mơ phỏng và phân tích
trên phần mềm chuyên dụng. Ngày nay, nhiều phần mềm đã ra đời để mơ phỏng
chính xác trạng thái động lực học của ô tô như Matlab, Adams, Carsim, ....
1.2.2 . Nội dung, nhiệm vụ của đề tài
Đề tài cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc nghiên cứu về tinh hiệu quả của
phanh khi cần giảm tốc độ cũng như hiệu quả phanh trong q trình điều khiển
động học của ơ tơ thông qua việc sử dụng phần mềm chuyên dụng.
Đề tài trình bày các tiêu chuẩn quy chuẩn về hiệu quả phanh đã và đang áp
dụng trong thực tế hiện nay.
Nghiên cứu tìm hiểu kết cấu các hệ thống phanh và các thơng số kỹ thuật
dựng mơ hình mơ phỏng hệ thống.
Nghiên cứu ứng dụng phần mềm chuyên dụng trong phân tích và mơ phỏng
hệ thống phanh.

Khảo sát các trạng thái làm việc khác nhau của hệ thống phanh, so sánh với
các tiêu chuẩn, quy chuẩn.

4


1.2.3 . Phạm vi và phương pháp nghiên cứu
Với cơ sở lý thuyết về quá trình phanh, hiệu quả phanh và các nhân tố ảnh
hưởng như vận tốc xe, tải trọng xe thông qua cac thông số đanh giá như : quãng
đường phanh, thời gian phanh, lực phanh… nhằm đánh giá định lượng ảnh hưởng
của các nhân tố chính tới hiệu quả phanh.
Với cơ sở lý thuyết về động lực học phanh ơ tơ, bố trí thí nghiệm, mơ
phỏng hệ thống đọng lực học phanh củ a ô tô dự a trên các thiết bị đo đạt và sử
sụng phần mềm để phân tích số liệu đo đạt được để đánh giá hiệu quả phanh.
Trên cơ sở thu th ập, nghiên cứu các tài liệu có liên quan tính ổn định
chuyển động của xe ô tô, ta đi sâu vào phân tích các yếu tố chính làm ảnh hưởng
đến tính ổn định chuyển động của ô tô tải làm nổi bật lên mức độ ảnh hưởng của
các yế u tố chính đó. Đây cũng là cơ sở để so sanh và kiểm chứng bằng mô
phỏng với các tiêu chuẩn quy chuẩn hiện hành tại Việt Nam.

5


1.3 Hệ thống phanh trên Ơ tơ
1.3.1 . Khái niệm
Để giảm tốc độ của một xe đang chạy và dừng xe, cần thiết phải tạo ra một
lực làm cho các bánh xe quay chậm lại. Khi người lái đạp bàn đạp phanh, cơ cấu
phanh tạo ra một lực (phản lực của mặt đường) làm cho các bánh xe dừng lại và
khắc phụ c lực (quán tính) đang muốn giữ cho xe tiếp tục chạy, do đó làm cho xe
dừng lại. Nói khác đi, năng lượng (động năng) của các bán h xe quay được

chuyển thành nhiệt do ma sát (nhiệt năng) bằng cách tác động lên các phanh làm
cho các bánh xe ngừng quay [7].

Hình 1-7. Lực phanh trên Ơ tô khi chạy.

Người lái không những phải biết dừng xe mà còn phải biết cách cho xe
dừng lại theo ý định của mình. Chẳng hạn như, các phanh phải giảm tốc độ theo
mức thích hợp và dừng xe tương đối ổn định trong một đoạn đường tương đối
ngắn khi phanh khẩn cấp. Các cơ cấu chính tạo ra chức năng dừng xe này là hệ
thống phanh như là bàn đạp phanh và các lốp xe.

6


1.3.2 Hệ thống phanh trên ô tô
1.3.2.1. Sơ đồ hệ thống phanh ơ tơ thủy lực thơng thường

Hình 1-8. Hệ thống phanh thủy lực thông thường.

Hệ thống bao gồm phanh trước là phanh đĩa, phanh sau có thể là phanh tang
trống hoặc phanh đĩa và được nối với tổng phanh (xi lanh chính) thơng qua các
ống thủy lực. Các hệ thống khác được lắp thêm vào bao gồm phanh tay, bầu trợ
lực và các hệ thống hỗ trợ phanh điều khiển điện tử ABS, EBD, ESP, TCS...[7].
1. Chân phanh
2. Bầu trợ lực
3. Bình dầu phanh
4. Xi lanh chính
5. ABS/TCS/ESP HECU
6. Đĩa phanh
7. Cùm và má phanh

8. Ống phanh
9. Van tỉ lệ
10. Trống phanh và guốc phanh
1.3.2.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống

Hình 1-9. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh thủy lực [7].

7


1. Bàn đạp phanh; 2. Piston xylanh phanh chính (xylanh cái); 3. xylanh phanh
chính; 4. 5. 9. Piston xylanh phanh bánh xe; 6. đường ống dẫn dầu phanh; 7. Xylanh
phanh bánh xe (xylanh con); 8. Dầu phanh.

• Khi thực hiện việc phanh xe:
Khi cần giảm tốc độ xe hoặc dừng hẳn xe lại, người lái tác dụng vào bàn
đạp phanh (1), thông qua cơ cầu dẫn động tác động lên piston (2) di chuyển trong
xylanh phanh chính (3) đẩy dầu vào hệ thống các đường ống dẫn (6) và đi đến
các xylanh bánh xe (7), dưới tác dụng của lực sinh ra do áp suất dầu phanh trong
hệ thống tác động lên các piston (4,5,9) xylanh phanh bánh xe sẽ đẩy ra ngoài
theo chiều mũi tên để tác dụng lên cơ cấu phanh (phanh tang trống hoặc phanh
đĩa) thực hiện việc giảm tốc độ hoặc d ừng hẳn xe. Thời gian và quãng đường xe
bị giảm hoặc dừng hẳn phụ thuộc vào lực tác dụng lên bàn đạp phanh.
• Khi nhả phanh:
Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp phanh, dưới tác dụng của cơ cấu lò xo
hồi vị tại các bánh xe và/hoặc cần điều khiển xylanh phanh chính sẽ ép piston (4,5,9)
xylanh phanh bánh xe lại và đẩy dầu ngược trở về xylanh chính (3) như lúc đầu, lúc
này phanh sẽ được nhả ra khơng cịn tác dụng hãm hoặc dừng xe lại nữa.
1.3.2.3. Các cụm chi tiết chính trong hệ thống phanh ơ
tơ a) Xylanh phanh chính

Hình 1-10. Xylanh chính thực tế.

Khi khơng tác động vào các phanh:

Hình 1-11. Khi khơng tác động vào các phanh.

8


Các cuppen của pittông số 1 và số 2 được đặt giữa cử a vào và c ửa bù tạo
ra một đường đi giữa xi lanh chính và bình chứa. Pit tơng số 2 được lị xo hồi số
2 đẩy sang bên phải, nhưng bu lơng chặn khơng cho nó đi xa hơn nữa.
Khi đạp bàn đạp phanh:

Hình 1-12. Khi đạp bàn đạp phanh.

Pittông số 1 dịch chuyể n sang bên trái và cuppen của pittơng này bịt kín cửa
bù để chặn đường đi giữa xi lanh này và bình chứa. Khi pit tơng bị đẩy thêm, nó làm
tăng áp suất thuỷ lự c bên trong xi lanh chính. áp suất này tác động vào các xi lanh
phanh phía sau. Vì áp suất này cũng đẩy pittơng số 2, nên pittông số 2 cũng hoạt
động giống như pittông số 1 và tác động vào các xi lanh phanh của bánh trước.
Khi nhả bàn đạp phanh.

Hình 1-13. Khi nhả bàn đạp phanh.

Các pit-tơng bị đẩy trở về vị trí ban đầu của chúng vì áp suất thuỷ lực và lực
của các lò xo phản hồi. Tuy nhiên do dầ u phanh từ các xi lanh phanh không chảy về
ngay mà áp suất thuỷ lực bên trong xi lanh chính tạm thời giảm xuống (độ chân
khơng phát triển). Do đó, dầu phanh ở bên trong bình chứ a chảy vào xi lanh chính

qua cửa vào, và nhiều lỗ ở đỉnh pit tơng và quanh chu vi của cuppen pittông. Sau khi
pittông đã trở về vị trí ban đầu c ủa nó, dầu phanh dần dần chảy từ xi lanh phanh về
xi lanh chính rồi chảy vào bình chứa qua các cửa bù. Cửa bù này còn khử các
9