BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

BÙI VIỆT HÀ

---------------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB-SIMULINK
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH ABS

CBHD

: TS Nguyễn Anh Ngọc

Sinh viên

: Bùi Việt Hà

Mã số sinh viên : 2018600711

Hà Nội – 2022


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

BÙI VIỆT HÀ

---------------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB-SIMULINK
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH ABS

CBHD

: TS Nguyễn Anh Ngọc

Sinh viên

: Bùi Việt Hà

Mã số sinh viên : 2018600711

Hà Nội – 2022


BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNGĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆPHÀNỘI

CỘNGHỒ XÃHỘI CHỦ NGHĨAVIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc


PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Bùi Việt Hà
Lớp: 2018DHKTOT01

Mã SV: 2018600711
Ngành: CNKTƠTƠ

Khóa: 13

Tên đề tài: Ứng dụng phần mềm Matlab-Simulink mô phỏng hệ thống phanh
ABS
Mục tiêu đề tài
1. Nghiên cứu tổng quan về hệ thống phanh ABS.
2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống phanh ABS.
3. Mô phỏng hệ thống phanh ABS sử dụng phần mềm Matlab-Simulink.
4. Phân tích kết quả mơ phỏng.
Kết quả dự kiến
1. Phần thuyết minh:
- Tổng quan về hệ thống ABS.
- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống ABS.
- Mô phỏng hệ thống ABS sử dụng Matlab - Simulink.
- Phân tích các kết quả mơ phỏng trong các trường hợp điển hình.
2. Phần bản vẽ:
- Bản vẽ A0: Tổng quan về hệ thống ABS.
- Bản vẽ A0: Sơ đồ mô phỏng hệ thống ABS.
- Bản vẽ A0: Các đồ thị kết quả mô phỏng thu được.
Thời gian thực hiện: từ: 21/3/2022 đến 22/5/2022.
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)


TRƯỞNG KHOA
(Ký và ghi rõ họ tên)

TS. Nguyễn Anh Ngọc


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................


I

MỤC LỤC
MỤC LỤC .......................................................................................................... I
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................. III
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................... 2
1.1. Nội dung, nhiệm vụ của đề tài ............................................................... 2
1.1.1. Nội dung nghiên cứu ........................................................................ 2
1.1.2. Nhiệm vụ nghiên cứu ....................................................................... 2
1.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 2
1.3. Phương pháp nghiên cứu........................................................................ 2
1.4. Mục tiêu của đề tài ................................................................................. 3
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG............................... 4
2.1. Động lực học xe ô tô trong mặt phẳng dọc ............................................ 4
2.1.1. Động lực học phanh bánh xe ............................................................ 4
2.1.2. Chuyển động của ô tô khi hãm phanh và điều kiện đảm bảo sự
phanh tối ưu....................................................................................................... 6
2.1.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh ........................................... 8
2.2. Cơ sở lý thuyết về điều hịa lực phanh và chống bó cứng khi phanh .. 13
2.2.1. Điều hòa lực phanh ......................................................................... 13
2.2.2. Vấn đề chống bó cứng bánh xe khi phanh ..................................... 16

2.3. Sự bám của bánh xe với mặt đường ..................................................... 18
2.3.1. Hệ số bám ....................................................................................... 18
2.3.2. Hiện tượng trượt của bánh xe khi phanh ........................................ 21
2.4. Phương pháp điều khiển, phương án bố trí cơ cấu điều khiển ABS.... 25
2.4.1. Phân loại các phương pháp điều khiển ABS .................................. 25
2.4.2. Các phương án bố trí cơ cấu ABS .................................................. 26
2.5. Quá trình điều khiển ABS .................................................................... 28


II
2.5.1. Chu trình điều khiển ABS .............................................................. 28
2.5.2. Tín hiệu điều khiển ABS ................................................................ 32
2.5.3. Quá trình điều khiển của ABS ........................................................ 34
2.6. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cụm chi tiết ............................ 36
2.6.1. Cảm biến tốc độ bánh xe ................................................................ 36
2.6.2. Cảm biến giảm tốc .......................................................................... 38
2.6.3. Cảm biến gia tốc ngang .................................................................. 39
2.6.4. Bộ điều khiển điện tử (ECU) và chức năng ................................... 40
2.6.5. Bộ chấp hành thủy lực .................................................................... 40
2.7. Các chế độ phanh khi ABS hoạt động ................................................. 41
2.7.1. Chế độ tăng áp ................................................................................ 42
2.7.2. Chế độ giữ áp .................................................................................. 43
2.7.3. Chế độ giảm áp ............................................................................... 43
2.8. Kết luận chương 2 ................................................................................ 44
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM
MATLAB/SIMULINK ................................................................................... 45
3.1. Giới thiệu nội dung chính của Matlab – Simulink ............................... 45
3.2. Mô phỏng hệ thống phanh ABS........................................................... 46
3.3. Kết quả mơ phỏng và phân tích ........................................................... 50
3.4. Phân tích kết quả mô phỏng ................................................................. 53

3.5. Kết luận chương 3 ................................................................................ 54
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 56


III

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2-1: Sơ đồ lực và mơmen tác dụng lên bánh xe khi phanh ........... 4
Hình 2-2: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh .................................... 6
Hình 2-3: Đồ thi thể hiện sự thay đổi về quãng đường phanh theo tốc độ
bắt đầu phanh và hệ số bám ............................................................................ 12
Hình 2-4: Đồ thị chỉ quan hệ giữa mômen M p1 , M p 2 theo hệ số bám. 14
Hình 2-5: Đồ thị quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh đảm bảo sự
phanh lý tưởng ................................................................................................ 15
Hình 2-6: Đường đặc tính của bộ điều hịa lực phanh .......................... 15
Hình 2-7: Sự thay đổi hệ số bám dọc  x và hệ số bám ngang  y theo
độ trượt tương đối  của bánh xe khi phanh .................................................. 17
Hình 2-8: Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám................................... 20
Hình 2-9: Giải thích hiện tượng trượt lế của bánh xe khi phanh .......... 22
Hình 2-10: Đặc tính trượt của bánh xe khi phanh. ............................... 23
Hình 2-11: Đặc tính trượt tương ứng với các loại đường khác nhau ... 23
Hình 2-12: Các phương án bố trí cơ cấu phanh ABS ........................... 26
Hình 2-13: Chu trình điều khiển kín của ABS ..................................... 29
Hình 2-14: Sơ đồ trạng thái biểu diễn hoạt động của ABS. ................. 30
Hình 2-15: Sơ đồ khối thể hiện hoạt động của ABS ............................ 31
Hình 2-16: Quá trình điều khiển của ABS............................................ 34
Hình 2-17: Kết cấu chung của hệ thống ABS ...................................... 36
Hình 2-18: Cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ. ................................ 36
Hình 2-19: Vị trí lắp cảm biến .............................................................. 36

Hình 2-20: Tín hiệu điện áp ở cảm biến tốc độ bánh xe. ..................... 37
Hình 2-21: Vị trí và cấu tạo cảm biến giảm tốc.................................... 38
Hình 2-22: Các chế độ hoạt động của cảm biến giảm tốc .................... 39
Hình 2-23: Cảm biến gia tốc ngang ...................................................... 39
Hình 2-24: Các chức năng điều khiển của ECU ................................... 40
Hình 2-25: Bộ chấp hành thuỷ lực. ....................................................... 40


IV
Hình 2-26: Sơ đồ bộ chấp hành thủy lực .............................................. 42
Hình 2-27: Chế độ tăng áp .................................................................... 42
Hình 2-28: Chế độ giữ áp ..................................................................... 43
Hình 2-29: Chế độ giảm áp ................................................................... 44
Hình 3-1: Mơ hình bánh xe ................................................................... 46
Hình 3-2: Bảng tra cứu mối liên hệ giữa hệ số bám – độ trượt ............ 47
Hình 3-3: Mơ hình mơ phỏng điều khiển đóng - mở ............................ 48
Hình 3-4: Mơ hình mơ phỏng cơ cấu phanh ......................................... 49
Hình 3-5: Mơ hình mơ phỏng tính độ trượt .......................................... 49
Hình 3-6: Mơ hình mơ phỏng hồn chỉnh hệ thống phanh ABS .......... 49
Hình 3-7: Độ trượt ................................................................................ 50
Hình 3-8: Mơmen phanh ....................................................................... 50
Hình 3-9: Tốc độ góc bánh xe .............................................................. 51
Hình 3-10: Tốc độ xe ............................................................................ 51
Hình 3-11: Quãng đường phanh ........................................................... 51
Hình 3-12: Độ trượt khơng có ABS...................................................... 52
Hình 3-13: Mơmen phanh khơng có ABS ............................................ 52
Hình 3-14: Vận tốc góc bánh xe khơng ABS ....................................... 52
Hình 3-15: Tốc độ xe khơng ABS ........................................................ 53
Hình 3-16: Qng đường phanh khơng ABS ....................................... 53



1

LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay, khơng thể phủ nhận tầm quan trọng của ơ tơ đối với đời sống
con người. Ơ tơ đóng vai trị là phương tiện vận chuyển chính về hàng hóa cũng
như hành khách, đồng thời là phương tiện giao thông cá nhân ở nhiều nước. Tại
Việt Nam, ngành ô tô đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ, được nhà nước
đề ra các chiến lược, chính sách nội địa hóa trong sản xuất và lắp ráp. Điều đó
tạo điều kiện cho nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các cụm và hệ thống trên ô tô
trong nước, trong đó có hệ thống phanh.
Trong nước ta, hiện nay ngành ô tô chủ yếu là lắp ráp nên để có thể tiến
tới sản xuất, chúng ta cần những nghiên cứu để ứng dụng vào thực tế. Vì vậy
vấn đề nghiên cứu nhằm tiến tới chế tạo các phần tử của hệ thống phanh ABS
là phù hợp với xu hướng phát triển và chủ trương của ngành ô tô tại Việt Nam.
Nghiên cứu về các lý thuyết và hệ thống điều khiển phanh là vấn đề tuy phức
tạp nhưng cần bắt tay vào làm ngay để trong tương lai không xa nước ta có thể
tạo ra những sản phẩm của riêng Việt Nam. Vì vậy, em chọn đề tài:
“Ứng dụng phần mềm Matlab-Simulink mơ phỏng hệ thống phanh ABS”
Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài là xây dựng cớ sở
lý thuyết cho hệ thống phanh ABS, từ đó sử dụng phần mềm mơ phỏng để thấy
trực quan mục đích và hiệu quả của cơ cấu phanh, cùng đó nghiên cứu về tính
hiệu quả của phanh khi ô tô giảm tốc độ cũng như trong quá trình điều khiển
động học.
Em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Nguyễn Anh Ngọc cùng các thầy
bộ mơn đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án. Trong q
trình thực hiện đồ án, mặc dù có nhiều cố gắng nhưng khơng thể tránh khỏi
những thiết sót, em rất mong được sự đóng góp của thầy hướng dẫn và các thầy
bộ mơn để đồ án được hồn thiện hơn.
Sinh viên thực hiện


Bùi Việt Hà


2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nội dung, nhiệm vụ của đề tài
1.1.1. Nội dung nghiên cứu
- Một là: Phân tích làm rõ q trình chống bó cứng bánh xe và thơng số
đánh giá, từ đó phân tích hệ số bám của bánh xe với mặt đường và ảnh hưởng
của nó đến q trình phanh.
- Hai là: Trình bày q trình điều khiển và mơ tả các phần tử chính của hệ
thống phanh chống bó cứng.
- Ba là: Xây dựng mơ hình mơ phỏng hệ thống phanh chống bó cứng và
tiến hành mơ phỏng q trình làm việc ở một số chế độ điển hình.
-

Bốn là: Phân tích kết quả mơ phỏng.

1.1.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu quá trình điều khiển của hệ thống phanh chống bó cứng.
- Mơ phỏng và diễn tả q trình làm việc của hệ thống chống bó cứng bánh
xe bằng Matlab-Simulink, từ đó phân tích các yếu tố như: vận tốc chuyển động
của xe, hệ số bám bánh xe với mặt đường đến q trình phanh ơ tơ.
- Đánh giá kết quả mô phỏng của một số chế độ làm việc điển hình.
1.2. Phạm vi nghiên cứu
Do giới hạn về thời gian và kinh phí, phạm vi nghiên cứu của đề tài được
giới hạn trong hệ thống ABS sử dụng phanh thủy lực trên xe du lịch, đây là cơ
cấu phanh điển hình được trang bị ABS phổ biến trên các xe hiện nay.

1.3. Phương pháp nghiên cứu
Với mục tiêu là “mô phỏng cơ cấu phanh ABS bằng simulink” để phục
vụ công tác nghiên cứu và giảng dạy, nên phương pháp nghiên cứu chính ở đây
là tham khỏa tài liệu có sẵn kết hợp với phương pháp thực nghiệm, phù hợp với
nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài.
Dựa trên các nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài,
tiến hành chọn lọc, phân tích và cơ cấu hóa, giải thích bản chất vật lý của các
hiện tượng xảy ra trong q trình phanh, từ đó những phân tích đánh giá tính


3
hiệu quả và phạm vi ứng dụng của cơ cấu ABS, giúp người đọc nắm được bản
chất hoạt động của cơ cấu.
Sử dụng phương pháp nghiên cứu để xây dựng mơ hình hoạt động của
cơ cấu ABS và giải thích cơ chế các quá trình điều khiển của ABS.
1.4. Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu quá trình điều khiển của hệ thống phanh chống bó cứng trên
xe du lịch.
- Mơ phỏng và diễn tả q trình làm việc của hệ thống chống bó cứng bánh
xe bằng Matlab-Simulink, từ đó phân tích các yếu tố như: vận tốc chuyển động
của xe, hệ số bám bánh xe với mặt đường đến q trình phanh ơ tơ.
- Đánh giá kết quả mơ phỏng của một số chế độ làm việc điển hình.


4

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG
2.1. Động lực học xe ô tô trong mặt phẳng dọc
2.1.1. Động lực học phanh bánh xe
Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ sinh ra

mơmen ma sát gọi là mô men phanh M P nhằm hãm bánh xe lại, tạo ra phản
lực tiếp tuyến ngược chiều với chiều chuyển động của ô tôlà lực phanh Pp .
- Chiều Pp ngược chiều chuyển động.
- Phương song song với mặt phẳng ngang.
- Điểm đặt tại tâm diện tích tiếp xúc giữa lốp và mặt đường.
Xét hình vẽ:

Hình 2-1: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh
Trong đó:

M p : mơmen phanh tác dụng lên bánh xe
Pp : lực phanh
M jb : Mômen quán tính của bánh xe
M f : Mơmen cản lăn

Pf : Lực cản lăn
Zb : Phản lực của bánh xe
rb : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe


5
- Lực phanh được xác định theo công thức:
Pp 

Mp

(2.1)

rb


- Lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt
đường, nghĩa là:

Pp max  P  Zb .
Pp 0 

M p  M f  M jb
rb

 Pp 

M f  M jb

(2.2)

rb

Trong đó: Pp max : lực phanh cục đại có thể sinh ra theo điều kiện bám của bánh
xe với mặt đường.

P : Lực bám giữa bánh xe với mặt đường.
Zb : phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe.

 : hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường.
Khi phanh thì bánh xe chuyển động với gia tốc chậm dần, do đó trên
bánh xe sẽ có mơ men qn tính Mjb tác dụng, mô men này cùng với chiều
chuyển động của bánh xe; ngồi ra cịn có mơmen cản lăn Mf tác dụng, mômen
này ngược với chiều chuyển động và có tác dụng hãm bánh xe lại. Như vậy
trong khi phanh bánh xe thì lực hãm tổng cộng Pp0 là:
Pp 0 


M p  M f  M jb
rb

 Pp 

M f  M jb
rb

(2.3)

Trong q trình phanh ơtơ, mơmen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh tăng
lên, đến một lúc nào đấy sẽ dẫn đến sự trượt lê bánh xe. Khi bánh xe bị trượt lê
hồn tồn thì hệ số bám ϕ có giá trị thấp nhất thì lực phanh sinh ra giữa bánh
xe và mặt đường là nhỏ nhất, dẫn tới hiệu quả phanh thấp nhất. Không những
thế, nếu các bánh xe trước bị trượt sẽ làm mất tính dẫn hướng khi phanh, cịn
nếu bánh sau bị trượt khi phanh làm mất tính ổn định khi phanh. Vì vậy để tránh
hiện tượng trượt lê hoàn toàn bánh xe (tức là khơng để bánh xe bị bó cứng khi
phanh) trên ơtơ hiện đại có trang bị bộ chống bó cứng bánh xe khi phanh (ABS).


6
2.1.2. Chuyển động của ô tô khi hãm phanh và điều kiện đảm bảo sự
phanh tối ưu.
Để xét điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu (sự phanh có hiệu quả nhất),
ta sử dụng hình dưới trình bày các lực tác dụng lên ô tô khi phanh.

Hình 2-2: Sơ đồ lực tác dụng lên ơ tơ khi phanh
Trong đó: G: Trọng lượng ô tô đặt tại trọng tâm của xe
Z1 , Z 2 : Phản lực thẳng góc của bánh trước và sau


Pf 1 , Pf 2 : Lực cản lăn của bánh trước và sau
Pp1 , Pp 2 : Lực phanh sinh ra ở bánh trước và sau
Pj : Lực qn tính
P : Lực cản khơng khí

L : Chiều dài cơ sở của xe
Khi phanh thì lực cản khơng khí P và lực cản lăn Pf 1 , Pf 2 khơng đáng
kể có thể quả qua, sự bỏ qua này chỉ gây sai số khoảng 1,5 đến 2%.
Lực quán tính Pj sinh ra do khi phanh sẽ có gia tốc chậm dần, Pj đặt tại
trọng tâm xe và cùng chiều chuyển động, được xác định theo công thức:
Pj 

Trong đó:

G
. j p . i
g

g : gia tốc trọng trường
j p : gia tốc chậm dần khi phanh

 i : Hệ số tính đến ảnh hưởng các khối lượng quay

(2.4)


7
Bằng cách lập các phương trình cân bằng mơmen của các lực tác dụng
lên ô tô khi phanh đối với các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường A và

B, ta có thể xác định các phản lực thẳng góc lên bánh xe Z1 , Z 2 như sau:
Phương trình mơmen tại điểm A và B:

 mA  Z 2 .L  G.a  Pj .hg  P .h  0

 mB  Z1.L  G.b  Pj .hg  P .h  0

(2.5)

Do bỏ qua P , ta xác định được Z1 , Z 2 :
G.b  Pj .hg

Z

 1
L

 Z  G.a  Pj .hg
 2
L

(2.6)

 Nhận xét: Các phản lực tiếp tuyến tại bánh xe là hàm bậc nhất đối với
lực phanh và phụ thuộc vào trọng lượng ô tô và tọa độ trọng tâm.
Thay giá trị Pj từ công thức (2.4) vào (2.6) rồi bỏ qua  i ta có:

j p .hg 
G
 Z1   b 


L
g 


 Z  G  a  j p .hg 

 2 L
g




(2.7)

Để sử dụng hết trọng lượng bám của ơ tơ thì cơ cấu phanh được bố trí ở
cả bánh trước và sau, khi đó lực phanh lớn nhất đối với toàn bộ xe là:

Pp max  G.

(2.8)

Sự phanh có hiệu quả nhất ứng với khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe
tỷ lệ thuận với tải trọng thẳng đứng tác dụng lên chúng. Các tải trọng thẳng
đứng này tác dụng lên bánh xe trong quá trình phanh lại thay đổi do tác dụng
của lực qn tính Pj .Vậy để phanh có hiệu quả nhất thì tỷ số giữa lực phanh ở
các bánh xe trước và các bánh xe sau là:
Pp1
Pp 2




P1
P 2



 .Z1 Z1

 .Z 2 Z 2

(2.9)


8
Thay các giá trị từ các biểu thức (2.4), (2.6) vào (2.9) ta được:
Pp1
Pp 2



G.b  Pj .hg
G.a  Pj .hg

(2.10)

Bỏ qua lực cản lăn Pf 1 , Pf 2 vì chúng có giá trị rất nhỏ trong q trình
phanh, ta có thể viết:

Pf  Pp1  Pp 2  Pp


(2.11)

Pj max  Pp max  G.

(2.12)

Và

Lắp giá trị Pj max từ (2.11) và (2.12) vào (2.10) ta có:
Pp1
Pp 2



b   .hg
a   .hg

(2.13)

Biểu thức (2.13) chính là điều kiện để đảm bảo phanh có hiệu quả nhất,
muốn đạt được hiệu quả phanh tối đa thì trong quá trình phanh quan hệ giữa
các lực phanh của các bánh xe trước Pp1 và các bánh xe sau Pp 2 phải luôn thỏa
mãn công thức (2.13).
Trong điều kiện sử dụng thì tọa độ trọng tâm (a,b,hg)ln ln thay đổi
do chất tải khác nhau, hệ số bám  luôn luôn thay đổi do ô tô chạy trên các
loại đường khác nhau, do vậy tỉ số Pp1 / Pp 2 xác định theo biểu thức (2.13) cũng
phải thay đổi để đảm bảo cho điều kiện phanh tối ưu. Muốn vậy cần phải thay
đổi mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh trước M p1 và sau M p 2 bằng cách
thay đổi áp suất dầu đến các xilanh hoặc áp suất khí nén đến bầu phanh. Để

thực hiện u cầu nói trên các ơ tơ có bố trí bộ điều hịa lực phanh hoặc bộ
chống bó cứng phanh.
2.1.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh
Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh ta xét đến các chỉ tiêu sau:
1- Gia tốc chậm dần khi phanh
2- Thời gian phanh
3- Quãng đường phanh


9
4- Lực phanh và lực phanh riêng
Bốn chỉ tiêu ở trên có giá trị ngang nhau, nghĩa là chỉ cần một trong bốn
chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh.
2.1.3.1. Gia tốc chậm dần khi phanh
Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để
đánh giá hiệu quả phanh ơ tơ. Khi phân tích các lực tác dụng lên ơ tơ có thể viết
phương trình cân bằng lực khi phanh ô tô như sau:

Pj  Pp  Pf  P  P  Pi
Trong đó:

(2.14)

Pj : lực quán tính sinh ra khi phanh
Pp : lực phanh sinh ra ở các bánh xe

Pf : lực cản lăn
P : lực cản khơng khí

P : lực để thắng tiêu hao do ma sát cơ khí

Pi : lực cản lên dốc

Thực nghiệm chứng tỏ rằng lực phanh Pp chiếm đến 98% tổng các lực
có xu hướng cản lại sự chuyển động của ơ tơ, cịn các lực Pf , P , P có giá trị
rất bé nên có thể bỏ qua trong phương trình (2.14), và khi ơ tơ phanh trên đường
nằm ngang Pi = 0 nên ta có phương trình sau:

Pj  Pp

(2.15)

Lực phanh lớn nhất Pp max sinh ra tại bánh xe khi các bánh xe bị phanh
hoàn toàn và phanh đồng thời được xác định theo biểu thức:

Pp max  G.

(2.16)

Từ (2.4), (2.15) và (2.16) ta có thể viết như sau:
G
g

 i . .J p max  .G

(2.17)


10
Từ (2.17) ta xác định được gia tốc chậm dần cực đại khi phanh:
J p max 


 .G
i

(2.18)

Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh thì cần phải giảm  i . Vì vậy khi
phanh đột ngột người lái cần cắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền
lực nhằm giảm  i . Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh còn phụ thuộc vào hệ
số bám  của lốp với mặt đường ( max = 0.75 – 0.8 trên đường nhựa tốt)
2.1.3.2. Thời gian phanh
Thời gian phanh là một trong những chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh,
thời gian phanh càng nhỏ thì hiệu quả phanh càng cao.
Để xác định thời gian phanh ta có thể sử dụng biểu thức:
J

dv  .g

dt
i

(2.19)

Từ biểu thức (2.19) có thể viết:
dt 

i
dv
 .g


(2.20)

Muốn xác định thời gian phanh nhỏ nhất cấn tính tích phân dt trong giới
hạn từ thời điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v1 tới thời điểm ứng với vận
tốc v2 ở cuối quá trình phanh:

tmin 

i
i
dv

 .g .g (v1  v2 )
v
v1

(2.21)

2

Khi ơ tơ dừng hẳn thì v2 = 0, do đó:
tmin 

i
.v
 .g 1

(2.22)

Từ biểu thức (2.22) ta thấy rằng thời gian phanh nhỏ nhất tỷ lệ thuận với

vận tốc bắt đầu phanh và hệ số  , tỷ lệ nghịch với hệ số bám  . Để cho thời
gian phanh nhỏ cần phải giảm  , vì vậy người lái nên cắt ly hợp khi phanh.


11
2.1.3.3. Quãng đường phanh
Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng, thực tế nhất để đánh giá hiệu
quả phanh của ơ tơ. Cũng vì vậy mà trong tính năng kỹ thuật của ô tô, các nhà
máy chế tạo thường cho biết quãng đường phanh của ô tô ứng với vận tốc bắt
đầu phanh đã định.
Từ biểu thức (2.19)
J

dv  .g

dt
i

Ta nhân hai vế với ds (ds là vi phân của qng đường), ta có:
dv
 .g
.ds 
.ds
dt
i

(2.23)

ds
v

dt

(2.24)

Trong đó:

Bằng cách tích phân ds trong giới hạn từ thời điểm ứng với vận tốc phanh
ban đầu v1 tới thời điểm ứng với vận tốc v2 ở cuối quá trình phanh, ta xác định
được quãng đường phanh:

Smin 

v1

i

i

 .g .vdv  2.g (v1  v2 )
2

2

(2.25)

v2

Khi phanh đến mức ơ tơ dừng hẳn thì v2 =0, ta có:
Smin 


i 2
.v1
2 .g

(2.26)

Từ biểu thức (2.26) ta nhận thấy rằng quãng đường phanh nhỏ nhất có
quan hệ:
- Tỷ lệ thuận với bình phương vận tốc ơ tô lúc bắt đầu phanh.
- Tỷ lệ thuận với hệ số  i
- Tỷ lệ nghịch với hệ số bám 
Muốn giảm quãng đường phanh cần phải giảm  i , vì vậy khi phanh
người lái nên cắt ly hợp thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn. Quãng đường


12
phanh cũng phụ thuộc vào trọng lượng của tồn ơ tô G, cho dù G không được
đề cập đến trong biểu thức do quãng đường phanh phụ thuộc vào hệ số bám .

Hình 2-3: Đồ thi thể hiện sự thay đổi về quãng đường phanh
theo tốc độ bắt đầu phanh và hệ số bám
2.1.3.4. Lực phanh và lực phanh riêng
Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả
phanh. Chỉ tiêu này được dùng thuận lợi khi thử phanh ô tô trên bệ thử.
Lực phanh sinh ra ở cơ cấu phanh được xác định theo biểu thức sau:
Pp 

Trong đó:

MP

rb

(2.27)

Pp : lực phanh ơ tơ
M P : mômen phanh của các cơ cấu phanh
rb : bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Lực phanh riêng p0 là lực phanh riêng tính trên một đơn vị trọng lượng
tồn bộ G của ơ tơ, nghĩa là:

p0 

PP
G

(2.28)


13
Lực phanh riêng đạt giá trị lớn nhất ứng với trường hợp lực phanh đạt
cực đại:

PP max .G


G
G

p0max 


(2.29)

Từ biểu thức (2.29) ta thấy rằng lực phanh riêng cực đại bằng hệ số bám

 . Như vậy về lý thuyết mà nói, trên mặt đường nhựa, khơ, nằm ngang lực
phanh riêng cực đại có thể đạt giá trị 70% đến 80%. Trong thực tế giá trị đạt
được thấp hơn nhiều, chỉ khoảng 40% đến 65%.
 Nhận xét: Trong các chỉ tiêu về hiệu quả phanh đã trình bày ở trên thì
chỉ tiêu về quãng đường phanh và đặt trưng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất,
vì qng đường phanh cho phép người lái hình dung được vị trí xe dừng trước
chướng ngại vật mà họ cần xử lý để tránh khỏi việc gây tai nạn khi người lái
xe phanh ở tốc độ ban đầu nào đó.
2.2. Cơ sở lý thuyết về điều hịa lực phanh và chống bó cứng khi phanh
2.2.1. Điều hịa lực phanh
Muốn đảm bảo phanh có hiệu quả nhất thì lực phanh sinh ra ở các bánh
xe trước và các bánh xe sau Pp1 , Pp 2 phải thỏa mãn:

Pp1
Pp 2



b   .hg
a   .hg

Coi bán kính làm việc trung bình của các bánh xe trước và sau rb1 , rb 2 là
bằng nhau trong q trình phanh ta có thể viết quan hệ giữa mômen phanh ở
bánh xe như sau:
M p1

M p2



Pp1.rb1
Pp 2 .rb 2



Pp1
Pp 2

(2.30)

Kết hợp biểu thức (2.30) và (2.13) ta có quan hệ giữa các mơmen phanh:
M p1
M p2



b   .hg
a   .hg

(2.31)


14
Mômen cần sinh ra ở các bánh xe trước và sau M p1 , M p 2 có thể các định
từ điều kiện bám theo biểu thức:


M p1  .Z1.rb 

G.rb .
(b  .hg )
L

(2.32)

M p 2  .Z 2 .rb 

G.rb .
(a  .hg )
L

(2.33)

Đối với ô tô đã chất tải nhất định, thì a, b, hg cố định. Bằng cách thay đổi
giá trị  , dựa trên biểu thức (2.32) và (2.33) ta có thể vẽ đồ thị M p1  f1 ( ) và

M p 2  f 2 ( ) .

Hình 2-4: Đồ thị chỉ quan hệ giữa mômen M p1 , M p 2 theo hệ số bám
Đối với ô tô hiện nay thường sử dụng dẫn động thủy lực hoặc khí nén,
quan hệ giữa mômen phanh sinh ra ở bánh xe và áp suất trong dẫn động phanh
được thể hiện như sau:
M p1  k1.P1dd
M p 2  k2 .P2 dd

Trong đó:


(2.34)

P1dd , P2dd : Áp suất trong dẫn động phanh trước và sau

k1 , k2 : Hệ số tỷ lệ tương ứng với phanh trước và sau

Từ (2.34) ta có thể xác định quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh trước
và sau:
P1dd k1.M p 2

P2 dd k2 .M p1

(2.35)


15
Như vậy để đảm bảo sự phanh lý tưởng thì quan hệ giữa áp suất trong
dẫn động phanh sau và phanh trước phải tuân thủ theo đồ thị dưới:

Hình 2-5: Đồ thị quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh đảm bảo
sự phanh lý tưởng
1- đầy tải; 2- không tải
Muốn đảm bảo đường đặc tính này thì bộ điều hịa lực phanh phải có kết
cấu rất phức tạp. Các kết cấu trong thực tế chỉ đảm bảo đường đặc tính gần
đúng với đường lý tưởng.

Hình 2-6: Đường đặc tính của bộ điều hịa lực phanh
1- đầy tải; 2- khơng tải
Trên hình 2-6 trình bày đường đặc tính của bộ điều hịa lực phanh loại
piston bậc. Đường cong đặc tính lý tưởng đậm nét ứng với đầy tải và đường nét

đứt ứng với không tải.
- Xét trường hợp xe đầy tải:


16
 Ở giai đoạn đầu áp suất P1 ở dẫn động ra phanh trước và P2 dẫn
động ra phanh sau đều bằng nhau, đường đặc tính đi theo đường thẳng OA
nghiêng với trục hồnh góc 45o, lúc đó bộ điều hòa lực phanh chưa làm việc.
 Khi áp suất trong xylanh phanh chính đạt giá trị pđch (áp suất điều
chỉnh) thì lúc đó bộ điều hịa lực phanh bắt đầu làm việc.
 Từ thời điểm đó áp suất p2 nhỏ hơn áp suất p1 và đường đặc tính
điều chỉnh đi theo đường thẳng AB gần sát với đường cong lý tưởng.
- Xét trường hợp xe không tải:
 Ở giai đoạn đầu đường đặc tính đi theo đường thẳng OC nghĩa là lúc
đó bộ điều hịa lực phanh chưa làm việc. Áp suất p’đch ứng với điểm C là áp
suất ở dẫn động phanh trước ở thời điểm mà bộ điều hịa bắt đầu làm việc.
 Tiếp đó đường đặc tính di theo đường CD là đường đặc tính của bộ
điều hịa lực phanh khi xe khơng tải.
 Như vậy ứng với mỗi tải trọng khác nhau ta có đường đặc tính lý
tưởng khác nhau và đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh ở các tải trong
khác nhau sẽ là một chùm đường nghiêng khác nhau.
 Tóm lại bộ điều hòa lực phanh đảm bảo cho áp suất p2 ở dẫn động
phanh sau gần với áp suất lý tưởng yêu cầu và có giá trị nhỏ hơn áp suất lý
tưởng để tránh bó cứng bánh xe sau. Khi bánh xe sau bị bó cứng thì hiệu quả
phanh sẽ giảm do hệ số bám giảm bởi bánh xe bị trượt lê đồng thời làm mất
tính ổn định khi phanh.
2.2.2. Vấn đề chống bó cứng bánh xe khi phanh
Trong tính tốn động lực học của q trình phanh ơtơ thường sử dụng
giá trị hệ số bám cho trong các bảng. Hệ số bám này thường được xác định
bằng thực nghiệm bánh xe đang chuyển động bị hãm cứng hoàn toàn, nghĩa là

khi bánh xe bị trượt lê 100%.
Thực tế ra, hệ số bám của bánh xe ơtơ với mặt đường ngồi việc phụ
thuộc vào loại đường và tình trạng mặt đường còn phụ thuộc vào khá nhiều yếu
tố bởi độ trượt của bánh xe tương đối với mặt đường trong quá trình phanh. Sự