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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN VĂN HÒA

TÍNH TOÁN VỀ HIỆU QUẢ PHANH VÀ ỔN ĐỊNH PHANH
CỦA Ô TÔ CÓ TRANG BỊ HỆ THỐNG PHANH
CHỐNG HÃM CỨNG ABS

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116

S K C0 0 4 3 5 3

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN VĂN HÕA

TÍNH TOÁN VỀ HIỆU QUẢ PHANH VÀ ỔN ĐỊNH
PHANH CỦA Ô TÔ CÓ TRANG BỊ HỆ THỐNG PHANH
CHỐNG HÃM CỨNG ABS

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116

Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN VĂN HÕA

TÍNH TOÁN VỀ HIỆU QUẢ PHANH VÀ ỔN ĐỊNH
PHANH CỦA Ô TÔ CÓ TRANG BỊ HỆ THỐNG PHANH
CHỐNG HÃM CỨNG ABS

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116
Hướng dẫn khoa học:
TS. LÂM MAI LONG

Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: NGUYỄN VĂN HÒA

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 11/1980

Nơi sinh: Đăng Hưng Phước

Quê quán: Đăng Hưng Phước- Chợ gạo -Tiền Giang Dân tộc: Kinh
Địa chỉ liên lạc: 60 QL1- F5- TP. Tân An- Tỉnh Long An
Đơn vị công tác: Trường Cao Đẳng Nghề Long An
Điện thoại đơn vị: 072.2460349
Fax:

Điện thoại riêng: 0986034349

E-mail:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Cao đẳng:
Hệ đào tạo: Chính quy

Thời gian đào tạo từ 9/ 1998 đến 9/2002

Nơi học: Trường Cao Đẳng Sư Phạm Kỹ Thuật Vĩnh Long
Ngành học: Cơ khí động lực
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Tại chức

Thời gian đào tạo từ 09/2006 đến 09/2008

Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Ngành học: Cơ khí động lực
Tên đồ án tốt nghiệp:
Ngày & nơi thi tốt nghiệp:
Giảng viên hướng dẫn:
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Thời gian
Từ 2008
đến nay

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

Trường Cao Đẳng Nghề Long An

Giảng Viên

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014
Ký tên

ii


LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô tham gia đào tạo học viên cao học
ngành Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực của trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã trang
bị cho em thêm nhiều kiến thức mới và đặc biệt môn học cơ học chuyển động của ô
tô đã tạo điều kiên thuận lợi cho em thực hiện đề tài nghiên cứu này.

Cảm ơn các bạn học viên cùng khoá đã giúp đỡ tôi các phương tiện và
những tài liệu có liên quan đến chuyên đề này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Lâm Mai Long đã trực tiếp hướng dẫn em
thực hiện luận văn này. Thầy đã cung cấp tài liệu và đưa ra những ý kiến đóng góp
khắc phục, sửa chữa những sai sót trong quá trình em thực hiện luận văn.

Tp HCM, ngày tháng năm 2014
Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Hòa

iii


TÓM TẮT
Một phương pháp tính toán hiệu quả phanh và ổn định phanh trên xe có trang bị
hệ thống phanh chống hãm cứng (ABS) được trình bày trong luận văn này. Tác giả
sử dụng mô hinh tính toán các thông số hệ thống phanh ABS thay đổi biến thiên
theo quy luật là hàm Cosin trên những loại đường khác nhau. Từ đó đã đánh giá
được hiệu quả phanh trên những loại đường tương ứng. Đề tài đã xây dựng được
phương pháp tính toán các chỉ tiêu phanh: Quãng đường phanh, gia tốc phanh và
thời gian phanh cho xe có trang bị hệ thống phanh ABS.
Kết quả nghiên cứu đã tính toán được các chỉ tiêu phanh ABS trên các loại
đường khác nhau cho xe ô tô con nói chung và xe Toyota Corola Altis nói riêng với
vận tốc phanh ban đầu (90km/h), trên loại đường bê tông khô thì gia tốc phanh đạt
8,72 (m/s2), quãng đường phanh là 36,2 (m). Trên loại đường trơn ướt gia tốc phanh
đạt 5,684 (m/s2) với quãng đường phanh 57,3 (m). Tính toán được góc xoay thân xe,
góc lệch hướng chuyển động của xe khi phanh ảnh hưởng bởi độ nghiêng của bề
mặt đường thiết kế như hiện nay và độ cứng của lốp xe. Kết quả tính toán cho thấy
góc xoay thân xe và góc lệch hướng chuyển động của xe tuy nhỏ nhưng với quãng

đường phanh khá lớn thì xe sẽ bị văng ra ngoài làn đường và lệch xuống lề đường di
chuyển.
Hơn nữa, việc xây dựng được phương pháp tính toán hiệu quả phanh ABS sẽ
làm cơ sở cho việc xác định được các thông số về chỉ tiêu phanh cho xe có trang bị
hệ thống phanh ABS nhằm tăng cường chất lượng kiểm định cho các trung tâm
đăng kiểm ô tô.

iv


ASTRACT
The efficient braking and braking stability of a mathematic method for vehicles
equipped with an anti-lock braking system was presented in this study. The author
uses the computational model parameters ABS variability changes as a rule, cosine
function on different types of roads. Since then evaluated the effectiveness of the
brakes on the corresponding sugars. Thread has developed computational methods
brakes criteria: the distance of the brake, accelerator brake and brake time for
vehicles with ABS.
The study results were calculated by the ABS indicator on the different roads
for the cars in general and in particular Toyota Corola Altis brake initial velocity
(90km/h), the type of concrete roads dry the brake acceleration 8,72(m/s2), braking
distance 36.2(m). On slippery road type brake acceleration reached 5,684(m/s2) with
brake distance 57.3(m). Calculate body rotation, angle and direction of motion of
the vehicle when braking affected by the inclination of the road surface and the
current design of the tire stiffness. The calculation results showed that the rotation
angle body angle and direction of motion of the vehicle is small but large distances
the car will brake spilled out into the lane and pavement deflection moves.
Further, the method developed ABS braking effectiveness calculations will
serve as a basis for determining the target parameters of braking for vehicles
equipped with ABS brake system to strengthen quality inspection for the

automobile registration center.

v


MỤC LỤC
Trang tựa

TRANG

Quyết định giao đề tài
Xác nhận của cán bộ hướng dẫn
Lý lịch khoa học ........................................................................................................... i
Lời cam đoan ...............................................................................................................ii
Lời cảm ơn ................................................................................................................ iii
Tóm tắt ....................................................................................................................... iv
Astract ......................................................................................................................... v
Mục lục ....................................................................................................................... vi
Danh sách các chữ viết tắt ....................................................................................... viii
Danh sách các hình..................................................................................................... ix
Danh sách các bảng .................................................................................................... xi
Chƣơng 1.TỔNG QUAN .......................................................................................... 1
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu ......................................................... 1
1.1.1 Đặt vấn đề .......................................................................................................... 1
1.1.2 Tình hình nghiên cứu và hoàn thiện hệ thống phanh trên thế giới .................... 3
1.1.3 Thực trạng nghiên cứu hoàn thiện hệ thống phanh ở Việt Nam ........................ 5
1.2 Mục đích của đề tài ............................................................................................. 6
1.3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài ......................................................................... 6
1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................... 6
Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................. 7

2.1 Lý thuyết về trƣợt và đặt tính trƣợt .................................................................. 7
2.1.1 Khái niệm về sự trượt......................................................................................... 7
2.1.2 Sự lăn của bánh xe ............................................................................................. 7
2.1.3 Đặc tính trượt ................................................................................................... 10
2.1.4 Động lực học phanh của bánh xe ..................................................................... 12
vi


2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán chỉ tiêu phanh của phanh ABS ............................. 14
2.2.1 Chỉ tiêu phanh của phanh cổ điển .................................................................... 14
2.2.2 Chỉ tiêu phanh của phanh ABS ........................................................................ 16
2.3 Ổn định phanh ABS .......................................................................................... 21
2.3.1 Đặc tính hướng ................................................................................................. 21
2.3.2 Ổn định khi phanh ............................................................................................ 23
Chƣơng 3. TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ PHANH VÀ ỔN ĐỊNH PHANH CHỐNG
HÃM CỨNG ABS TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS ............................ 28
3.1 Giới thiệu chung về xe Toyota Corolla Altis................................................... 28
3.2 Các thông số kỹ thuật chính .............................................................................29
3.3 Tính toán chỉ tiêu phanh................................................................................... 31
3.3.1 Gia tốc phanh ................................................................................................... 32
3.3.2 Quãng đường phanh ......................................................................................... 34
3.4 Tính toán về ổn định phanh ............................................................................. 36
3.4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định hướng ô tô trong quá trình phanh............. 36
3.4.2 Tính toán góc xoay thân xe .............................................................................. 38
3.4.3 Tính toán góc lệch hướng trong quá trình phanh ............................................. 41
3.5 Tính toán các đặc tính kỹ thuật hệ thống phanh ABS trên xe Toyota
Corolla Altis ............................................................................................................. 45
3.5.1 Các thông số dùng để tính toán ........................................................................45
3.5.2 Xác định mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước và cầu sau .........................45
3.5.3 Xác định mô men phanh do các cơ cấu phanh sinh ra .....................................51

3.5.4 Quan hệ áp suất phanh trước và sau ................................................................. 59
Chƣơng 4. KẾT LUẬN ........................................................................................... 60
4.1 Kết luận .............................................................................................................. 60
4.2 Hƣớng phát triễn ............................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 62

vii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ABS : Anti-lock Braking System – Hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe
EBD : Electronic Brakeforce Distribution – Hệ thống phối lực phanh điện tử
BAS : Brake Assist System – Hệ thống hỗ trợ phanh gấp
ESP : Electronic Stability Program – Hệ thống ổn định điện tử
SBC : Sensotronic Brake Control – Hệ thống điều khiển kiểm soát quá trình phanh
ECU : Electric Control Unit – Bộ vi xử lý

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1: Sự lăn bánh xe có trượt lết trên đường .......................................................8
Hình 2.2: Đồ thị quan hệ giữa bán kính lăn với lực kéo/lực phanh ...........................9
Hình 2.3: Mối quan hệ giũa hệ số bám và độ trượt ..................................................11
Hình 2.4: Lực và mômen tác dụng lên bánh xe........................................................12
Hình 2.5: Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh. ........................................................14

Hình 2.6: Sự biến thiên của gia tốc phanh trong hệ thống ABS ..............................17
Hình 2.7: sự lăn của bánh xe đàn hồi khi chịu tác dụng của lực ngang ...................21
Hình 2.8: Góc lệch hướng của bánh xe khi chịu lực ngang tác dụng.......................22
Hình 2.9: Sơ đồ lực tác du ̣ng lên ôtô có hiê ̣n tươ ̣ng xoay thân xe ...........................23
Hình 2.10: Góc lệch hướng tại các bánh xe cầu trước và cầu sau............................25
Hình 2.11: Sự thay đổi thông số khi phhanh có ABS ..............................................26
Hình 2.12: Sự thay đổi áp suất trong dẫn động và gia tốc bánh xe khi phanh có ABS
...................................................................................................................................27
Hình 3.1: Hình ảnh tổng thể xe Corolla Altis...........................................................28
Hình 3.2: Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô sinh ra góc xoay thân xe khi phanh .......38
Hình 3.3: Các lực tác dụng lên xe trên mặt đường có độ dốc ngang .......................39
Hình 3.4: Độ lệch trọng tâm của xe khi phanh .........................................................43
Hình 3.5: Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh .......................................................45
Hình 3.6: Sự thay đổi hệ số bám dọc và hệ số bám ngang theo độ trượt tương đối
của bánh xe ................................................................................................................49
Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước
và cầu sau theo độ trượt ...........................................................................................50
Hình 3.8: Sơ đồ để tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát ...........................51
Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men phanh và mô men bám của mỗi
bánh xe ở cầu trước theo độ trượt khi phanh ............................................................54
Hình 3.10: Sơ đồ để tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát .........................55
ix


Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men phanh và mô men bám của mỗi
bánh xe ở cầu sau theo độ trượt khi phanh................................................................58
Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa áp suất phanh trước và sau theo lực bám
...................................................................................................................................59

x

DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 2.1: Các thông số C1,C2,C3 trên các loại đường. .............................................10
Bảng 3.1: Các thông số kỹ thuật chính của Toyota Corolla Altis. ...........................29
Bảng 3.2: Bảng giới thiệu các trang thiết bị hệ thống của xe Toyota Corolla Altis ...30
Bảng 3.3: Các thông số trong tính toán chỉ tiêu phanh ABS trên đường bê tông
nhựa khô ....................................................................................................................31
Bảng 3.4: Các thông số trong tính toán chỉ tiêu phanh ABS trên đường trơn ướt ...31
Bảng 3.5: Kết quả tính toán chỉ tiêu phanh cho hệ thống phanh ABS. ....................35
Bảng 3.6: Độ dốc ngang của mặt cắt ngang trên các loại đường .............................36
Bảng 3.7: Độ cứng lốp xe .........................................................................................37
Bảng 3.8: Góc lăn lệch bánh xe ở cầu trước trên đường có hệ số bám tốt ...............42
Bảng 3.9: Góc lăn lệch bánh xe ở cầu sau trên đường bám tốt ................................42
Bảng 3.10: Góc lăn lệch bánh xe ở cầu trước trên đường có hệ số bám kém ..........42
Bảng 3.11: Góc lăn lệch bánh xe ở cầu sau trên đường bám kém............................42
Bảng 3.12: Quan hệ giữa hệ số bám dọc và độ trượt................................................49
Bảng 3.13: Quan hệ giữa mô men bám và độ trượt..................................................49
Bảng 3.14: Quan hệ giữa mô men phanh trước với độ trượt ở giai đoạn tăng áp suất
...................................................................................................................................52
Bảng 3.15: Quan hệ giữa mô men phanh trước với độ trượt ở giai đoạn giảm áp suất
...................................................................................................................................53
Bảng 3.16: Quan hệ giữa mô men phanh trước với độ trượt ở giai đoạn giữ áp suất
...................................................................................................................................53
Bảng 3.17: Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh trước với độ trượt ở
giai đoạn tăng áp suất tiếp theo .................................................................................53

Bảng 3.18: Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh sau với độ trượt ở
giai đoạn tăng áp suất ................................................................................................56

xi


Bảng 3.19: Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh sau với độ trượt ở
giai đoạn giảm áp suất ...............................................................................................57
Bảng 3.20: Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh sau với độ trượt ở
giai đoạn giữ áp suất..................................................................................................57
Bảng 3.21: Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh sau với độ trượt ở
giai đoạn tăng áp suất tiếp theo .................................................................................57
Bảng 3.22: Sự thay đổi áp suất phanh cầu trước theo hệ số bám ............................59
Bảng 3.23: Sự thay đổi áp suất phanh cầu sau theo hệ số bám ................................59

xii


LỜI NÓI ĐẦU
Thị trường ô tô trên thế giới luôn luôn diễn ra sự cạnh tranh khốc liệt giữa các
hãng xe. Đặc biệt là trong thời điểm hiện tại, khi nền kinh tế thế giới đang suy thoái,
đặc biệt là nghành công nghệ ô tô ngày càng cạnh tranh gây gắt với những hãng xe
hàng đầu trên thế giới.
Người sử dụng xe không đủ tiền chi trả cho các chi phí khi sử dụng xe. Lúc
này, các hãng xe đã sản xuất ra rất nhiều loại xe tiết kiệm nhiên liệu và không gây ô
nhiễm môi trường đặc biệt đảm bảo tính an toàn trong chuyển động là mục tiêu
hàng đầu. Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đã đạt được, các nhà sản xuất bắt
tay vào nghiên cứu, chế tạo hệ thống phanh ABS với những tính năng ưu việt:
chống bó cứng bánh xe khi phanh, ổn định hướng nhằm hạn chế những tai nạn đáng
tiếc có thể xảy ra.

Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo
viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện nghiên cứu vấn đề: “Tính toán về hiệu
quả phanh và ổn định phanh của ô tô có trang bị hệ thống phanh chống hãm
cứng ABS trên xe Toyota Corolla Altis”.
Dưới sự hướng dẫn của thầy Lâm Mai Long, em đã thực hiện luận văn nghiên
cứu này. Do thời gian có hạn, mặc dù đã cố gắng nhưng việc nghiên cứu và thực
hiện luận văn vẫn còn nhiều thiếu sót không thể tránh khỏi. Em rất mong nhận được
sự đóng góp của thầy cô và các bạn để chuyên đề được hoàn thiện hơn.

Tp HCM, ngày tháng

năm 2014

Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Hòa

xiii


Chƣơng 1

TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu
1.1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội thì phương tiện giao thông cũng
phát triển không ngừng trong đó ô tô là một phương tiện phổ biến. Do nhu cầu cấp
thiết của người tiêu dùng, ngành công nghiệp ôtô đã cho ra đời rất nhiều loại ô tô
với các tính năng và công dụng khác nhau. Cũng từ những đòi hỏi của người tiêu
dùng về vận tốc của ôtô phải lớn và độ an toàn phải cao. Nhà sản xuất phải nghiên

cứu về hệ thống phanh nhiều hơn nhằm đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng vì vậy hệ
thống phanh chống hãm cứng đựơc ra đời là một trong những giải pháp cho vấn đề
an toàn.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, điện tử và tin học đã
giúp ngành công nghiệp ôtô thiết kế chế tạo thành công các hệ thống phanh chống
hãm cứng với độ chính xác cao, an toàn, hiệu quả, nhỏ gọn vì vậy mà tính ổn định
của ôtô và hiệu quả của ôtô cao hơn nhiều so với hệ thông phanh thường.
Hiện nay ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và
vận chuyển hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành
phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển. Ở nước ta, số
người sử dụng ô tô ngày càng nhiều cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, giao
thông vận tải, cho nên mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao dẫn đến tai
nạn giao thông ngày càng nhiều.
Do đó để đảm bảo tính an toàn vấn đề tai nạn giao thông là một trong những
hướng giải quyết cần thiết nhất, luôn được quan tâm của các nhà thiết kế và chế tạo
ôtô mà hệ thống phanh đóng vai trò rất quan trọng. Cũng vì thế mà hiện nay hệ
thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ
thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.

1


Trên ô tô có trang bị hệ thống phanh nhằm mục đích giảm vận tốc hoặc dừng
hẳn khi cần thiết. Lúc đó người lái giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào động cơ,
đồng thời phanh để hãm xe lại. Nhờ có hệ thống phanh mà người lái có thể nâng
cao vận tốc chuyển động trung bình của ô tô và đảm bảo an toàn khi chuyển động.
Do vận tốc chuyển động ngày càng cao cho nên việc đi sâu nghiên cứu để hoàn
thiện sự làm việc của hệ thống phanh nhằm đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô
ngày càng cấp thiết.
Trong hệ thống phanh ngày nay đã được cải tiến nhiều nhằm tăng hiệu quả

phanh, tăng tính ổn định hướng và tính dẫn hướng phanh, tăng độ tin cậy làm việc
với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả vận chuyển của ô tô do
đó người ta chế tạo ra một loại phanh chống hãm cứng ABS.
Phanh sử dụng ABS là một trong những công nghệ bổ sung cho hệ thống
phanh hữu dụng nhất của ngành công nghiệp ôtô thời gian gần đây. Vai trò chủ yếu
của ABS là giúp tài xế duy trì khả năng kiểm soát xe trong những tình huống phanh
gấp, giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng hoàn toàn khi phanh gấp. Nó góp phần
giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờ điểu khiển quá trình phanh một cách tối ưu.
Để đạt được các tiêu chí trên thì phải phân tích các yêu cầu sau:
- Lực phanh và các mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh.
- Xác định các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh.
- Tính toán sự phân bố lực phanh và ổn định của ô tô khi phanh.
- So sánh các chỉ tiêu của hệ thống phanh thường với phanh chống hãm cứng
ABS, để thấy được khả năng nâng cao hiệu quả và ổn định khi phanh.
Cũng vì lý do đó mà tôi quyết định chọn đề tài:
“Tính toán về hiệu quả phanh và ổn định phanh của ô tô có trang bị hệ
thống phanh chống hãm cứng ABS”.

2


1.1.2 Tình hình nghiên cứu và hoàn thiện hệ thống phanh trên thế giới
Để tránh hiện tượng các bánh xe bị hãm cứng trong quá trình phanh khi lái xe
trên đường trơn trượt, người lái xe đạp phanh bằng cách nhấn liên tục lên bàn đạp
phanh để duy trì lực bám ngăn không cho bánh xe bị trượt lết và đồng thời có thể
điều khiển được hướng chuyển động của xe. Về cơ bản chức năng của cơ cấu phanh
ABS cũng giống như vậy nhưng hiệu quả, độ chính xác và an toàn cao hơn.
Cơ cấu ABS được sử dụng lần đầu tiên trên các máy bay thương mại vào năm
1949, chống hiện tượng trượt ra khỏi đường băng khi máy bay hạ cánh. Với công
nghệ thời đó, kết cấu của cơ cấu ABS còn cồng kềnh, hoạt động không tin cậy và

không tác động đủ nhanh trong mọi tình huống. Trong quá trình phát triển ABS đã
được cải tiến từ loại cơ khí sang loại điện và hiện nay là loại điện tử.
Vào thập niên 60, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, các vi mạch điện tử ra đời,
giúp cơ cấu ABS lần đầu tiên được lắp trên ô tô vào năm 1969, sau đó cơ cấu ABS
được nhiều công ty sản suất ô tô nghiên cứu và đưa vào ứng dụng vào năm 1970.
Công ty Toyota sử dụng lần đầu tiên cho các xe tại Nhật Bản vào năm 1971 đây là
cơ cấu ABS một kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau. Nhưng phải đến thập niên
80 cơ cấu này mới được phát triển mạnh nhờ cơ cấu điều khiển kĩ thuật số, vi xử lý
thay cho các cơ cấu điều khiển tương tự đơn giản trước đó.
Lúc đầu cơ cấu ABS chỉ được lắp ráp trên các xe du lịch mới, đắt tiền, được
trang bị theo yêu cầu và theo thị trường. Dần dần cơ cấu này được đưa vào sử dụng
rộng rãi hơn, đến nay ABS gần như trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại
xe du lịch và cho phần lớn các loại xe hoạt động ở những vùng có đường băng,
tuyết, ngày nay cơ cấu ABS không chỉ được thiết kế trên các cơ cấu phanh thuỷ lực
mà còn ứng dụng rộng rãi trên các cơ cấu phanh khí nén của các xe tải và xe khách lớn.
Nhằm nâng cao tính ổn định và tính an toàn của xe trong mọi chế độ hoạt động
như khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường vòng với tốc độ cao,
khi phanh trong những trường hợp khẩn cấp, v.v. Cơ cấu ABS còn được thiết kế kết
hợp với nhiều cơ cấu khác. Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấu kiểm soát lực kéo
Traction Control (hay ASR) làm giảm bớt công suất động cơ và phanh các bánh xe

3


để tránh hiện tượng các bánh xe bị trượt lăn tại chỗ khi xe khởi hành hay tăng tốc
đột ngột, bởi điều này làm tổn hao vô ích một phần công suất của động cơ và mất
tính ổn định chuyển động của ôtô. Các công ty như BOSCH, AISIN, DENCO,
BENDI là những công ty đi đầu trong việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo các cơ
cấu ABS và cung cấp cho các công ty sản xuất ô tô trên toàn thế giới.
Việc ứng dụng các thiết bị điện tử trong các bộ phận, hệ thống của xe ô tô nói

chung và hệ thống phanh nói riêng, thể hiện ở sự kết hợp những thành phần cơ học,
điện và điện tử để thực hiện các chức năng cơ học theo sự điều khiển của các modul
(hoặc bộ vi xử lý) điện tử. Đối với hệ thống phanh, ứng dụng thiết bị cơ - điện tử
đầu tiên có thể kể đến là hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking
System) xuất hiện năm 1978, ban đầu là trên các xe thể thao đắt tiền, còn ngày nay
đã trở thành không thể thiếu ở một số mác xe trung và cao cấp. ABS là thiết bị hỗ
trợ cho hệ thống phanh, ngăn chặn hiện tượng trượt của các bánh xe khi phanh gấp
mà không phụ thuộc vào của người lái, nhưng đồng thời vẫn bảo đảm lực phanh đạt
giá trị cực đại ứng với khả năng bám của bánh xe với mặt đường.
Bước tiếp theo là sự ra đời của hệ thống phối lực phanh điện tử EBD (Electronic
Brakeforce Distribution). Hệ thống hỗ trợ phanh gấp BAS (Brake Assist System) có
tác dụng tăng tức thỡ lực phanh đến mức tối đa trong thời gian ngắn nhất khi phanh
khẩn cấp, xuất hiện cũng nhằm mục đích tăng cường hiệu quả cho hệ thống phanh.
Bên cạnh đó, một số hệ thống khác như: ổn định điện tử ESP (Electronic Stability
Program), chống trượt ETS (Electronic Traction System),v.v. đều có tác dụng gián
tiếp nâng cao hiệu quả phanh bằng các biện pháp như tăng thêm các xung lực phanh
đến các bánh xe khi cần thiết (ESP), hoặc phân phối lại lực kéo giữa các bánh xe
khi xuất hiện trượt lúc phanh (ETS).
Gần đây, hãng Mercedes-Benz cho ra đời hệ thống điều khiển điện tử kiểm soát
quá trình phanh với tên gọi Sensotronic Brake Control (SBC) trên mẫu xe SL. Hiện
nay, hệ thống này đã là trang bị tiêu chuẩn trên các xe sedan từ hạng E của
Mercedes-Benz (dạng E-class sản xuất tại Việt Nam cũng có trang bị SBC).

4


1.1.3 Thực trạng nghiên cứu hoàn thiện hệ thống phanh ở Việt Nam
Với sự phát triển của ngành ô tô của Việt Nam như hiện nay, cùng với chiến
lược phát triển của nhà nước, chính sách nội địa hoá phụ tùng ôtô trong việc sản
xuất và lắp ráp đó tạo điều kiện cho các nhà thiết kế nghiên cứu, chế tạo các cụm,

các hệ thống trên ôtô trong nước, trong đó có hệ thống phanh. Vấn đề nghiên cứu
thiết kế và chế tạo các phần tử của hệ thống phanh ABS là phù hợp với xu hướng
phát triển của thế giới và chủ trương nội địa hoá sản phẩm ôtô của Việt Nam.
Trong tình hiện hiện nay, ngành ô tô của nước ta chủ yếu là lắp ráp nên để có
thể độc lập chế tạo các chi tiết của ôtô rất cần những nghiên cứu ứng dụng vào thực
tế. Nghiên cứu các vấn đề về lý thuyết và điều khiển hệ thống phanh ôtô hiện đại
nhằm ứng dụng thiết kế và chế tạo các hộp đen ECU điều khiển hệ thống phanh là
một vấn đề rất phức tạp nhưng đó là công việc cần phải bắt tay vào làm để trong
tương lai không xa chúng ta có thể tự nghiên cứu và sản xuất ra những sản phẩm
ôtô riêng của Việt Nam. Ở nước ta trước kia việc kiểm tra hệ thống phanh trong lần
kiểm tra xe định kỳ còn manh tính chất hình thức, tùy tiện, dựa trên sự quan sát
bằng mắt, không dựa trên một tiêu chuẩn nào và chưa dùng thiết bị đo nào cả. Từ
ngày thực hiện nghị định 36 CP của Chính phủ thì Bộ Giao thông vận tải mới ra
những tiêu chuẩn bước đầu để kiểm tra phanh và đã dùng những phương tiện để đo
để xác định hiệu quả phanh.
Hiện nay cả nước đã có rất nhiều trạm đăng kiểm phương tiện cơ giới đường bộ
có các thiết bị hiện đại kể cả thiết bị kiểm tra phanh. Tuy nhiên các thiết bị kiểm tra
phanh hiện có ở nước ta còn hạn chế ở dạng bệ thử với tốc độ thấp, còn thiết bị
kiểm tra phanh định kỳ trên đường vẫn còn hạn chế, các thiết bị để nghiên cứu về
phanh ô tô lại càng khan hiếm việc nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh tới hiệu quả
phanh của ô tô là thực sự cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.

5


S

K

L

0

0

2

1

5

4