105
ĐỀ TÀI ng dng phn mm Matlab- Simulink mô phng hthng phanh ABS trên xe du lch” Ging viên hướng dn : Ths Đồng Minh Tun Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trọng Khương

Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

ĐỀ TÀI

“Ứng dụng phần mềm Matlab-

Simulink mô phỏng hệ thống phanh

ABS trên xe du lịch”

Giảng viên hướng dẫn : Ths Đồng Minh Tuấn

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trọng Khương

Page 2: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

LỜI NÓI ĐẦU

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 đã 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. Chính vì vậy, chúng em được giao đề tài:

“Ứng dụng phần mềm Matlab-Simulink mô phỏng hệ thống phanh ABS trên xe du lịch”

Trong tình hình hiện nay, ngành ôtô 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 khô ng xa chúng ta có thể tự

nghiên cứu và sản xuất ra những sản phẩm ôtô riêng của Việt Nam.

Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài là nhằm xây dựng cơ sỏ lí thuyết cho hệ thống phanh ABS,trên cơ sở đó mô phỏng trên simulink để thấy rừ nhất mụ hỡnh và hiệu quả của cơ cấu phanh

Đề tài cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc nghiên cứu về tính hiệu quả của phanh khi cần giảm tốc độ cũng như hiệu quả phanh trong quá trình điều khiển động học của ôtô thông qua việc sử dụng phần mềm lập trình. Em xin chân thành cảm ơn thầy Ths.Đồng Minh Tuấn người trực tiếp hướng dẫn cùng các thầy trong bôn môn ôtô, Khoa Cơ Khí Động Lực, Trường ĐHSPKT Hưng Yên đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài.

Hưng yên, ngày 15 tháng 7 năm 2009

Sinh viên thực hiện Nguyễn Trọng Khương

www.oto-hui.com

Page 3: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Hưng yên, ngày…...tháng..…năm..…

Giáo viên hướng dẫn.

www.oto-hui.com

Page 4: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Hưng yên, ngày…...tháng..…năm..…

Giáo viên phản biện.

www.oto-hui.com

Page 5: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

MỤC LỤC

Trang

Giới thiệu chung…………………………………………............................................... 4

Lý do chọn đề tài……...………………………...…….…………......................... . 4

Bố cục của đồ án...……………...…………………………………...................... 5

Chương I : Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

1.1. Lịch sử phát triển của cơ cấu ABS...................................................................... 6

1.2. Nội dung , nhiệm vụ của đề tài........................................................................... 7

1.3. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu.................................................................... 8

Chương II : Hệ thống chống bó cứng bánh xe

2.1. Lực và mô men tác động lên xe trong trong mặt phẳng dọc............................ . 9

2.2. Cơ sở lí thuyết về điều hòa lực phanh chống bó cứng bánh xe khi phanh……. 17

2.3. Sự bám của bánh xe với mặt đường………………………………………… 27

2.4. Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS....................................................... 33

2.5. Sơ đồ của hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS)…………………............. 40

2.6. Quá trình điều khiển của ABS…………………………………................... 46

2.7. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cả cơ cấu ABS …………………… .55 2.8. Các trạng thái phanh……………………………………………………… 65

Chương III : Mô phỏng bằng Matlab - Simulink

3.1 Giới thiệu nội dung chính của Matlab – Simulink; Matlab - State flow……… 67

3.2. Sơ đồ mô phỏng ............................................................................................... 69

3.3. Mô phỏng các cụm của hệ thống ……………………………………………… 71

Chương IV : Kết quả mô phỏng và phân tích 4.1. Trường hợp 1 : ...................................................... 90

4.2. Trường hợp 2 : .................................................... 92

4.3. Trường hợp 3 : ........................................................ 95

4.4. Trường hợp 4: ................................................... 97

4.5. Trường hợp5: bốn bánh hệ số bám khác nhau……………………………… 101

4.6. Kết luận và kiến nghị ………………………………………………………….. 103

www.oto-hui.com

Page 6: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

GIỚI THIỆU CHUNG

1. Lý do chọn đề tài Cơ cấu phanh là cơ cấu an toàn chủ động của ô tô, dùng để giảm tốc độ hay dừng và

đỗ ôtô trong những trường hợp cần thiết. Nền công nghiệp ô tô đang ngày càng phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng nhanh,

mật độ lưu thông trên đường ngày càng lớn. Các xe ngày càng được thiết kế với công suất cao hơn, tốc độ chuyển động nhanh hơn thì yêu cầu đặt ra với cơ cấu phanh cũng càng cao và nghiêm ngặt hơn. Một ô tô có cơ cấu phanh tốt, có độ tin cậy cao thì mới có khả năng phát huy hết công suất, xe mới có khả năng chạy ở tốc độ cao, tăng tính kinh tế nhiên liệu, tính an toàn và hiệu quả vận chuyển của ô tô.

10% số vụ tai nạn xảy ra trong trường hợp cần dừng khẩn cấp, tài xế đạp phanh mạnh đột ngột làm xe bị rê bánh và trượt đi, dẫn đến mất lái. Hệ thống ABS giúp khắc phục tình trạng này không phụ thuộc vào kỹ thuật phanh của người lái.

Ở VN tai nạn giao thông ngày một gia tăng cả về số vụ và tính chất nguy hiểm Năm 2005 2006 2007 2008

Số vụ tai nạn 15000 15500 16060 16700

Số người chết( người ) 11200 12300 14600 15740

Số người bị thương( người ) 11840 12140 12410 12780

Trên thế giới cũng có nhiều diễn biến hết sức phức tạp,số vụ tai nạn ngày càng tăng nên tính cấp thiết là phải nâng cao kỹ thuật cho xe cơ giới nói chung và cho ô tô nói riêng Báo cáo năm 2004 của WHO cho biết mỗi ngày trên thế giới, h ơn 3000 người chết do tai nạn giao thông. Trong số này, cá c nước có thu nhập thấp và trung bình chiếm đến 85% số ca tử vong.

Do tầm quan trọng của hệ thống phanh trên ô tô về sự an toàn giao thông trong quá trình hoạt động mà việc nghiên cứu để nâng cao kỹ thuật sử lí cho hệ thống phanh.mà nhà trường đã giao cho em tìm hiểu về hệ thống phanh ABS 2. Bố cục của đồ án * Đồ án gồm 4 chương

- Chương I : Tổng quan các vấn đề nghiên cứu - Chương II : Hệ thống chống bó cứng bánh xe - Chương III : Mô phỏng hệ thống chống bó cứng bánh xe - Chương IV : Phân tích các kết quả mô phỏng điển hình

Kết luận và kiến nghị

www.oto-hui.com

Page 7: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Lịch sử phát triển của cơ cấu ABS. Với sự hiểu biết đơn giản và kinh nghiệm, 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 đư ợc 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 dễ trơn trượt, 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 t ốc độ cao, khi phanh trong những trường hợp khẩn cấp … 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 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 ô tô.

www.oto-hui.com

Page 8: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấu phân phối lực phanh bằng điện tử EBD (Electronic Break force Distribution) nhằm phân phối áp suất dầu phanh đến các bánh xe phù hợp với các chế độ tải trọng và các chế độ chạy của xe.

Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấu BAS ( Break Assist System) làm tăng thêm lực phanh ở các bánh xe để quãng đường phanh là ngắn nhất trong trường hợp phanh khẩn cấp.

Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấu ổn định ô tô bằng điện tử (ESP) không chỉ có tác dụng trong khi dừng xe, mà còn can thiệp vào cả quá trình tăng tốc và chuyển động quay vòng của ô tô, giúp nâng cao hiệu quả chuyển động của ô tô trong mọi trường hợp. Ngày nay với sự phát triển vượt bậc và hỗ trợ rất lớn của kĩ thuật điện tử của ngành điều khiển tự động và các phần mềm tính toán, lập trình đã cho phép nghiên cứu và đưa vào ứng dụng các phương pháp điều khiển mới trong ABS như điều khiển mờ, điều khiển thông minh, tối ưu hoá quá trình điều khiển ABS.

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.

1.2 Các thành tựu đạt được trong lĩnh vực chống bó cứng bánh xe

1.2.1. Tình hình nghiên cứu chống bó cứng bánh xe trên thế giới.

Trên thế giới đã có rất nhiều nhà nghiên cứu về lĩnh vực này ví dụ như :

Asami, K., Nomura, Y. and Naganawa, T.(1989). Traction Control (TRC) System for 1987

Toyota Crown. Cho, D. and Hedrick, J.K. (1989). Choi, S. H. and Cho, D. W. (1998).

Nonlinear Sliding mode controller with pulse width modulation for vehicular slip ratio

control. Proceedings of the KSAE 1999 Spring Annual Meeting. K. Fujita, K., Inous, Y.

and Masutomi S. (1990). The ‘Lexus’ Traction Control (TRAC) System. Kawabe, T.,

Nakazawa, M.,Notsu, I. and Watanabe, Y. (1997). A Sliding Mode Controller for Wheel

Slip Ratio Control System. Vehicl Systems Dynamics, Vol. 27.Tan, H.S. and Chin, Y. K.

(1992). Vehicle antilock braking and traction control.

Qua nghiên cứu các đề tài trên, mỗi đề tài có mục tiêu, nội dung phương pháp

nghiên cứu khác nhau và đạt được kết quả nhất định trong đó nổi trội nhât là: Công trình

nghiên cứu với đề tài (wheel slip control with moving slipding surface for traction control

system) của K.CHUN và M.SUNWOO đại học Hanyang –seoul -Hàn Quốc (11/4/2004);

trong đó tác giả đã phân tích được quá trình điều khiển, tiến hành mô phỏng bằng phần

mềm Matlap- Simulink và được thử nghiệm trên xe điện (electric kart) công trình đã đạt

được :

www.oto-hui.com

Page 9: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

- Đã tính tới yếu tố thời gian tăng tốc và thời gian phản ứng của hệ thống - Mô phỏng được quá trình điều khiển - Kiểm nghiệm trong phòng thí nghiệm trên loại xe điện nhỏ Hạn chế của đề tài :

- Mới chỉ kiểm nghiệm dưới dạng mô hình đơn giản 1.2.2. Tình hình nghiên cứu chống bó cứng bánh xe ở Việt Nam.

Những kết quả nghiên cứu về về hệ thống chống bó cứng bánh xe trên ô tô ở việt

nam đến nay còn rất nhiều hạn chế,chưa có công trình chuyên sâu nghiên cứu tổng thể về

hệ thống .Một số công trình đã được thực hiện ở Việt Nam hoặc ở nước ngoài của các tác

giả Việt Nam chủ yếu đi sâu vào nghiên cứu một phần trong hệ thống như hệ thống chống

hãm cứng bánh xe khi phanh như:

Đề tài: Nghiên cứu hệ thống phanh ABS trên cơ sở hệ thống thử nghiệm tương

đương, thực hiện năm 2005; Đề tài : Mô phỏng hệ dẫn động phanh dầu sử dụng trợ lực

chân không, thực hiện năm 2005; Đề tài: Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống phanh chống

hãm cứng bánh xe, thực hiện năm 2006; Đề tài “Tổng hợp bộ điều khiển điện tử và mô

phỏng hệ thống phanh có ABS trên ô tô du lịch” của tác giả anh Vũ. v.v.

Nhìn chung với các hiểu biết chưa nhiều ở nước ta, đề tài mong muốn tham gia một

phần trong mảng nghiên cứu chống trượt quay bánh xe giúp ô tô tăng khả năng tăng tốc

trên đường đặc biệt là đường có hệ số bám thấp. Đây là vấn đề liên quan đến an toàn giao

thông khi điều kiện đường xá nước ta còn chưa phát triển và tạo điều kiện cho xe có khả

năng tăng tốc tốt khi điều kiện thời tiết xấu.

Để khắc phục những hiện tượng đó, phần lớn các ô tô con sang trọng hiện nay đều

được trang bị hệ thống chống trượt quay bánh xe, gọi tắt là ASR (Traction Control

System). Tại thị trường ô tô Việt Nam rất ít hãng trang bị hệ thống này trên ôtô chỉ có vài

hãng như: BMW, GM Daewoo,Toyota.

1.3. Nội dung , nhiệm vụ của đề tài

1.3.1.Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu quá trình điều khiển của hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) trên xe du lịch.

- Mô phỏng và diễn tả quá trình làm việc của hệ thống chống bó cứng bánh xe bằng Simulink, từ đó phân tích yếu tố như: vận tốc chuyển động của xe, hệ số bám bánh xe với mặt đường đến quá trình phanh ôtô

- Đánh giá kết quả mô phỏng các chế độ làm việc điển hình

www.oto-hui.com

Page 10: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

1.3.2. Nội dung nghiên cứu - Một là : Phân tích làm rõ quá trình chống bó cứng bánh xe và thông số đánh giá, từ đó phân tích hệ số bám của bánh xe với mặt đường và ảnh hưởng của nó đến quá trình phanh ôtô - Hai là : Trình bày quá trình điều khiển và mô tả các phần tử chính của hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe(ABS). - Ba là : Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS và tiến hành mô phỏng quá trình làm việc ở một số chế độ làm việc điển hình - Bốn là : Phân tích kết quả mô phỏng. 1.4. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu

1.4.1. Phạm vi nghiên cứu.

Do giới hạn về thời gian và kinh phí, nên phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn ở hệ thống phanh thuỷ lực có trang bị cơ cấu ABS trên xe đu lịch, đây là cơ cấu phanh điển hình được trang bị cơ cấu ABS nhiều trên các xe hiện nay. 1.4.2. 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 phương phá p

tham khảo tài liệu 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 quá trình phanh, từ đó có những phân tích đánh giá tính hiệu quả và phạm vi ứng dụng của cơ cấu ABS, giúp người đọc nắm được một cách có cơ cấu bản chất hoạt động của cơ cấu.

Sử dụng phương pháp nghiên cứu để xây dựng mô hình hoạt động của cơ cấu ABS và giải thích cơ chế các quá trình điều khiển của ABS. 1.5. Mục tiêu của đề tài Trước những yêu cầu cấp thiết đó về sự an toàn và chất lượng điều khiển thì đề tài ”mô phỏng hệ thống phanh ABS trên xe du lịch” được thực hiện với mục tiêu sau * Mục tiêu:

- Nghiên cứu quá trình điều khiển của hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) trên

xe du lịch.

- Mô phỏng và diễn tả quá trình làm việc của hệ thống chống bó cứng bánh xe bằng

Simulink, từ đó phân tích ảnh hưởng của các yếu tố như: vận tốc chuyển động của xe, hệ

số bám bánh xe với mặt đường.đến quá trình phanh ôtô

- Đánh giá kết quả mô phỏng các chế độ làm việc điển hình

www.oto-hui.com

Page 11: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

CHƯƠNG II HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG BÁNH XE ABS

2.1. Lực và mô men tác động lên xe trong trong mặt phẳng dọc

2.1.1. Lực phanh sinh ra ở bánh xe

Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra mô men ma sát

còn gọi là mô men phanh MP nhằm hãm bánh xe lại. Lúc đó ở bánh xe xuất hiện phản lực

tiếp tuyến pP

- Chiều pP ngược chiều chuyển động

- Phương song song với mạt phẳng nằm ngang - Điểm đặt tại tâm diện tích tiếp xúc giữa lốp và đường Xét tại một bánh xe như hình vẽ:

Hình 1: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh.

Trong đó : MP: mô men phanh tác dụng lên bánh xe PP: lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường M jb : Mômen quán tính của bánh xe

M f : Mômen cản lăn

P f : Lực cản lăn

Z b : Phản lực của bánh xe

r b : bán kính làm việc trung bình của bánh xe

www.oto-hui.com

Page 12: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

- Khi đó lực phanh pP được xác định theo công thức:

b

PP r

MP = (2.1)

- Do đó lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường ϕϕ .max bp ZPP == (2.2)

Trong đó: Ppmax: Lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh xe với mặt đường Pϕ: Lực bám giữa bánh xe với mặt đường ; Zb: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe ; ϕ : 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

mô men quán tính Mjb tác dụng, mô men này cùng với chiều chuyển động của bánh xe; ngoài ra còn có mômen 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 là:

b

jbfp

b

jbfppo r

MMP

rMMM

P−

+=−+

= (2.3)

Trong quá trình phanh ôtô, mômen 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 hoàn toàn 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, còn 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 không để bánh xe bị bó cứng khi phanh)trên ôtô hiện đại có đặt bộ chống bó cứng bánh xe khi phanh. 2.1.2. Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu. Giả sử ôtô chuyển động với vận tốc v 1 , khi phanh thì v 1 giảm dần và gia tốc j<0.

Lúc này các lực tác dụng lên ôtô (hình 2)

Hình 2: Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh

www.oto-hui.com

Page 13: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Trong đó: G: Trọng lượng ôtô đặt tại trọng tâm của xe Z 1 , Z 2 : Các phản lực thẳng góc của bánh xe trước và sau

P1f, P

2f: Lực cản lăn của bánh trước và sau

P1P , P

2P : Lực phanh sinh ra ở bánh trước và sau

P j : Lực quán tính

P ω : Lực cản không khí

L: Chiều dài cơ sở của xe Lực quán tính Pj sinh ra do khi phanh sẽ có gia tốc chậm dần, Pj đặt tại trọng tâm và cùng chiều với chiều chuyển động, và Pj được xác định theo biểu thức sau :

ipj jgGP δ.= (2.4)

Trong đó: g: Gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s2) jp: Gia tốc chậm dần khi phanh. iδ : Hệ số tính đến ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay.

Khi phanh thì lực cản không khí Pω và lực cản lăn Pf1 và Pf2 không đáng kể, có thể bỏ qua. Sự bỏ qua này chỉ gây sai số khoảng 1,5 ÷ 2% Bằng cách lập các phương trình cân bằng mômen 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 Z1 và Z2 như sau: Ta có phương trình mômen tại điểm A: 0....1 =−+−=∑ ωω hPhPaGLZ gjmA

Hay:

)...(11 ωω hPhPaG

LZ gj +−=

L

hPGbZ gj+

=1 (2.5)

Tương tự lập phương trình mômen tại điểm B ta được:

)...(12 ωω hPhPbG

LZ gj −+=

L

hPGaZ gj−

=2 (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 ôtô khi phanh và toạ độ trọng tâm.

www.oto-hui.com

Page 14: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Thay giá trị Pj từ công thức (2.4) vào (2.5), (2.6) ta được :

+=

ghj

bLGZ gp

1 (2.7)

−=

ghj

aLGZ gp

2 (2.8)

Lực phanh Pp1 và Pp2 đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường và ngược chiều với chiều chuyển động của ôtô. Theo điều kiện bám ϕPPp ≤max nhưng khi tính toán người ta lấy ϕPPp =max nên

ta có : Ppmax = G.ϕ (2.9)

Nhận xét: Sự phanh có hiệu quả nhất là khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỷ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên chúng, mà tải trọng tác dụng lên các bánh xe trong quá trình phanh lại thay đổi do có lực quán tính Pj tác dụng Vậy để phanh có hiệu quả nhất thì tỷ số giữa các lực phanh ở các bánh xe trước và lực phanh ở các bánh xe sau sẽ là:

2

1

2

1

2

1

.

.ZZ

ZZ

PP

p

p ==ϕϕ

(2.10)

Hay:

gj

gj

p

p

hPaGhPbG

Pp

..

..

2

1

+= (2.11)

Do bỏ qua P ω và P f nên khi phanh thì:

pj PP = và ϕ.maxmax GPP pj ==

Thay giá trị maxjP vào (2.11) ta được:

g

g

p

p

hahb

PP

.

.

2

1

ϕϕ

+= (2.12)

Nhận xét: Tỷ số lực phanh bánh xe trước – sau phụ thuộc toạ độ trọng tâm của xe và gia tốc chậm dần khi phanh. Để tỷ số này không thay đổi trong suốt quá trình phanh là điều kiện không thể vì: Trên xe tải trọng lớn kết hợp với hệ thống treo làm thay đổi chiều cao trọng tâm khi xe chuyển động. Mặt khác do sức cản mặt đường thì gia tốc chậm dần khi phanh không phải là chậm dần đều, do cách chất tải vì thế hệ số bám ϕ thay đổi nên toạ độ trọng tâm cũng

thay đổi làm tỷ số 21

/ pp PP cũng luôn thay đổi.

www.oto-hui.com

Page 15: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Để đảm bảo điều kiện phanh thì tỷ số 21/ pp PP phải tuân theo (2.12), muốn

bảo đảm điều kiện này thì: Thay đổi mômen phanh tại bánh xe bằng cách dùng áp suất dầu hoặc khí nén tác dụng vào xylanh phanh mà có thể điều chỉnh được, vì vậy ta phải lắp thêm bộ điều hoà lực phanh trong hệ thống phanh ôtô. 2.1.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh. Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh ta phải xét đến các yếu tố sau: 1- Gia tốc chậm dần khi phanh 2- Thời gian phanh 3- Quãng đường phanh 4- Lực phanh và lực phanh riêng 2.1.3.1. Gia tốc chậm dần khi phanh. Gia tốc chậm dần đều khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh. Khi phân tích các lực tác dụng lên ôtô, có thể viết phương trình cân bằng lực kéo khi phanh ôtô như sau: ifpj PPPPPP ±++±= ηω (2.13)

Trong đó: Pj : Lực quán tính sinh ra khi phanh ôtô Pp: Lực phanh sinh ra ở các bánh xe Pf: Lực cản lăn Pω: Lực cản không khí Pi: Lực cản lên dốc Pη : Lực để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí

Thực nghiệm chứng tỏ rằng các lực cản lại chuyển động của ôtô có giá trị rất bé so với lực phanh. Vì thế có thể bỏ qua các lực cản Pf ; Pω ; Pη và khi phanh trên đường nằm ngang có phương trình:

pj PP =

Khi đó lực phanh lớn nhất PPmax sinh ra tại bánh xe được xác định theo biểu thức :

maxmax jp PP =

Theo điều kiện bám ϕϕ GPPp ≤≤max nên ta có :

max.

. pi jgG

ϕ = (2.14)

Trong đó: δi: Hệ số tính đến ảnh hưởng của các trọng khối quay của ôtô jpmax: Gia tốc chậm dần khi phanh g: Gia tốc trọng trường

www.oto-hui.com

Page 16: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Từ biểu thức (2.14) có thể xác định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh:

i

pgj

δϕ.

max = (2.15)

Nhận xét: Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh cần phải giảm hệ số δi. Vì vậy khi phanh đột ngột người lái cần tắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực lức đó δi sẽ giảm jPmax tăng. Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh còn phụ thuộc vào hệ số bám ϕ của

lốp với mặt đường(mà giá trị của hệ số bám lớn nhất 8,075,0max ÷=ϕ trên đường nhựa tốt).

2.1.3.2. Thời gian phanh. Thời gian phanh cũng là một trong những chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh. Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt. Để xác định thời gian phanh cần sử dụng công thức sau:

i

gdtdvj

δϕ.

== (2.16)

Từ biểu thức (2.16) có thể viết :

dvg

dt i

.ϕδ

=

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

( )21min ..

1

2

vvg

dvg

t iv

v

i −== ∫ ϕδ

ϕδ

(2.17)

Khi phanh ôtô đến khi dừng hẳn thì v2=0 do đó :

gv

t i

.

.1min ϕ

δ= (2.18)

Trong đó:

v1: Ứng với vận tốc phanh ban đầu v 2 : Ứng với vận tốc khi kết thúc phanh

Từ biểu thức (2.18) ta thấy rằng thời gian phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh của ôtô, phụ thuộc vào hệ số δi và hệ số bám ϕ giữa bánh xe với mặt đường. Để thời gian phanh nhỏ cần giảm δi, vì vậy người lái xe cần cắt ly hợp khi phanh.

www.oto-hui.com

Page 17: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

2.1.3.3. Quãng đường phanh. Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng, thực tế nhất để đánh giá chất lượng phanh của ôtô. So với các chỉ tiêu khác thì quãng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái xe có thể nhận thức được một cách trực quan, dễ dàng tạo điều kiện cho người lái xe xử trí tốt trong khi phanh ôtô trên đường. Từ công thức:

dtdvg

i

=δϕ.

Ta nhân 2 vế với ds ta được:

dSgdSdtdv

iδϕ.

=

dSgvdviδ

ϕ.=⇒ (2.19)

Quãng đường phanh nhỏ nhất được xác định bằng cách tích phân ds hai vế của biểu thức (2.19) với giới hạn từ v1 đến v2 ta được:

∫∫ ==1

2

1

2..min

v

v

iv

v

i vdvg

dvvg

Sϕδ

ϕδ

( )22

12

min .2vv

gS i −=⇔

ϕδ

(2.20)

Ta phanh đến khi ôtô dừng hẳn thì v2=0

gvS i

.2

21

min ϕδ

= (2.21)

Từ biểu thức trên ta thấy quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào: - Vận tốc chuyển động của ôtô lúc bắt đầu phanh v1 - Hệ số bám ϕ - Hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay δ1

Muốn giảm quãng đường phanh thì ta cần phải giảm δ1. Vì vậy nếu người lái cắt ly hợp trước khi phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn. Ta thấy ở biểu thức trên Smin phụ thuộc vào ϕ, mà ϕ phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên bánh xe. Do vậy Smin phụ thuộc vào trọng lượng toàn bộ của ôtô G Ta có đồ thị thể hiện sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất theo vận tốc bắt đầu phanh v1 và theo giá trị hệ số bám như sau:

www.oto-hui.com

Page 18: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Hình 3: Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất

theo tốc độ bắt đầu phanh v1 và hệ số bám Từ đồ thị thấy rằng:

Ở vận tốc bắt đầu phanh v1 càng cao thì quãng đường phanh S càng lớn vì quãng đường phanh phụ thuộc bậc 2 vào v1.

Hệ số bám ϕ càng cao thì quãng đường phanh S càng giảm. 2.1.4. Lực phanh và lực phanh riêng.

Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh. Chỉ tiêu này được dùng thuận lợi nhất là khi thử phanh ôtô trên bệ thử.

Lực phanh sinh ra ở bánh xe được xác định theo biểu thức:

b

Pp r

MP = (2.22)

Trong đó: PP : Lực phanh của ôtô. MP: Mômen phanh của các cơ cấu phanh. rb: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe.

Lực phanh riêng P là lực phanh được tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ G của ôtô:

GPP P= (2.23)

Lực phanh riêng P lớn nhất khi lực phanh Pp cực đại:

ϕϕ===

GG

GPP P .max

max (2.24)

www.oto-hui.com

Page 19: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Từ biểu thức trên ta thấy rằng lực phanh riêng cực đại bằng giá trị hệ số bám ϕ : Về mặt lý thuyết thì: Trên mặt đường nhựa khô nằm ngang, lực phanh riêng cực đại có thể đạt giá trị 75÷80%. Trong thực tế giá trị đạt được thấp hơn nhiều khoảng 45% đến 65%.

Nhận xét: Trong các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh thì chỉ tiêu quãng đường phanh là đặc trưng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất. Vì quãng đường phanh cho phép người lái hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một chướng ngại vật mà họ phải xử trí để khỏi xảy ra tai nạn khi người lái xe phanh ở tốc độ ban đầu nào đấy. 2.2. Cơ sở lí thuyết về điều hòa lực phanh và chống bó cứng bánh xe khi phanh

2.2.1. Điều hòa lực phanh

Muốn đảm bảo phanh có hiệu quả nhất thì lực phanh sinh ra ở các bánh xe trước

Pp1và ở các bánh xe sau Pp2 phải thỏa mãn: g

g

p

p

hahb

PP

.

.

2

1

ϕϕ

+=

Nếu coi bán kính các bánh xe rb1 và rb2 là bằng nhau thì trong quá trình phanh ta có thể viết quan hệ giữa mômen phanh ở bánh xe như sau:

1

2

11

22

1

2

.

.

p

p

bp

bp

p

p

PP

rPrP

MM

== (2.25)

Kết hợp biểu thức (2.12) và (2.25) ta có quan hệ sau:

g

g

p

p

hbha

MM

.

.

1

2

ϕϕ

−= (2.26)

Trong đó : Mp1: Mômen phanh cần sinh ra ở các bánh xe trước. Mp2: Mômen cần sinh ra ở các bánh xe sau.

Mômen phanh cần sinh ra ở các bánh xe trước Mp1 và các bánh xe sau Mp2 có thể xác định từ điều kiện bám theo biểu thức sau:

).(..

.. 11 gb

bp hbLrG

rZM ϕϕ

ϕ +== (2.27)

).(..

.. 22 gb

bp haLrG

rZM ϕϕ

ϕ −== (2.28)

Đối với ôtô đã chất tải nhất định, ta có a, b, hg cố định. Bằng cách thay đổi giá trị ϕ, dựa trên biểu thức (2.27) và (2.28) ta có thể vẽ đồ thị Mp1 = f1(ϕ) và Mp2 = f2(ϕ).

www.oto-hui.com

Page 20: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Hình4: đồ thị chỉ quan hệ giữa mômen phanh Mp1 và Mp2 với hệ số bám

Đối với ôtô hiện nay thường dùng dẫn động thủy lực hoặc khí nén quan hệ giữa mômen phanh sinh ra ở bánh xe và áp suất trong dẫn động phanh biểu thị như sau: ddp PkM 111 .= (2.29)

ddp PkM 222 .= (2.30)

p1dd, p2dd: Là áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau k1, k2: Là hệ số tỷ lệ tương ứng với phanh trước và phanh sau. Từ các biểu thức (2.29) và (2.30) ta có thể xác định quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh trước và phanh sau:

12

21

1

2

..

p

p

dd

dd

MkMk

pp

= (2.31)

Như vậy để đảm bảo sự phanh lý tưởng thì quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh sau và trong dẫn động phanh trước phải tuân thủ theo đồ thi chỉ trên (hình4) đồ thị này được gọi là đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hòa lực phanh.

Hình 5. đồ thị quan hệ giữa áp suất trong dẫn động phanh đảm bảo sự phanh lý tưởng

1- đầy tải ; 2- không tải

www.oto-hui.com

Page 21: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Muốn đảm bảo đường đặc tính này thì bộ điều hòa 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 đặc tính lý tưởng.

Hình 6: đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh.

1- Đầy tải ; 2- không tải Trên hình 6 trình bày đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh loại piston bậc.

Đường đặc tính lý tưởng đậm nét ứng với tải đầy và đường nét đứt ứng với lúc không tải. * Trước hết chúng ta xét trường hợp khi xe đầy tải. 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 hoành 1 góc 450, 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 hòa 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. * Nếu xét ở trạng thái xe không tải thì. Ở giai đoạn đầu đường đặc tính đi theo đường thẳng OC nghĩa là lúc đó bộ điều hòa 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 hòa bắt đầu làm việc.

Tiếp đó đường đặc tính di theo đường CD là đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh khi xe không 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.

www.oto-hui.com

Page 22: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

⇒ 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 ϕ 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 toán động lực học của quá trình phanh ôtô 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 ôtô với mặt đường ngoài 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 thay đổi hệ số bám dọc xϕ và hệ số

bám ngang yϕ của bánh xe với mặt đường theo độ trượt tương đối λ giữa bánh xe và mặt

đường. Độ trượt tương đối λ được xác định theo biểu thức:

v

rv bb.ωλ

−= (2.32)

Trong đó:v : Vận tốc của ôtô. bω : Vận tốc góc của bánh xe đang phanh.

rb : Bán kính làm việc của bánh xe. Hệ số bám dọc được hiểu là tỷ số của lực tiếp tuyến Pp trên tải trọng Gb tác dụng

lên bánh xe. b

px G

P=ϕ

Vậy hệ số bám dọc bằng không khi lực phanh tiếp tuyến bằng không, nghĩa là lúc chưa phanh.

Ta thấy rằng hệ số bám dọc có giá trị cực đại maxxϕ ở giá trị độ trượt tối ưu 0λ

không những đảm bảo hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang yϕ cũng có giá

trị khá cao. Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt của bánh xe là 0λ thì sẽ đạt

được lực phanh cực đại, bxp GP .maxmax ϕ= nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao nhất và đảm bảo

độ ổn định tốt khi phanh. Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh ở độ trượt thay đổi trong một giới hạ n hẹp quanh giá trị 0λ , nhờ

vậy sẽ đảm bảo hiệu quả phanh, tính ổn định và tính dẫn hướng khi phanh tốt nhất.

www.oto-hui.com

Page 23: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Để giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng và đảm bảo hiệu quả phanh cao cần phải điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh cao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường thay đổi quanh giá trị 0λ trong giới hạn hẹp. Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi

phanh có thể sử dụng các nguyên lý điều chỉnh sau đây: - Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh. - Theo giá trị độ trượt cho trước. - Theo giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của nó.

* Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh gồm các phần tử sau:

- Cảm biến để phát tín hiệu về tình trạng của đối tượng cần được thông tin, cụ thể là tình trạng của bánh xe đang được phanh. Tùy theo sự lựa chọn nguyên lý điều chỉnh có thể dùng cảm biến vận tốc góc, cảm biến áp suất trong dẫn động phanh, cảm biến gia tốc của ôtô và các loại cảm biến khác.

- Bộ điều khiển để xử lý thông tin và phát các lệnh nhả phanh hoặc phanh bánh xe. - Bộ thực hiện để thực hiện các lệnh do bộ điều khiển phát ra (bộ thực hiện có thể là

thủy lực, loại khí hoặc hỗn hợp thủy khí). Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay thường sử dụng nguyên lý điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc chậm dần của bánh xe có bố trí cảm biến vận tốc góc. Bảng 2.1. kết quả thí nghiệm ôtô du lịch có hệ thống chống hãm cứng bánh xe

Loại đường

Tốc độ bắt đầu phanh v(m/s)

Quãngđường phanh Lợi về hiệu quả phanh

Có hệ thống chống hãm cứng bánh xe.

Không có hệ thống chống hãm cứng bánh xe.

Đường bêtông khô Đường bêtông ướt

13,88 13,88

10,6 18,7

13,1 23,7

19,1 21,1

Đường bêtông khô Đường bêtông ướt

27,77 27,77

41,1 62,5

50,0 100,0

17,8 37,5

2.2.3. Giản đồ phanh và chỉ tiêu phanh thực tế.

Các công thức xác định gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh mang tính lý thuyết, trong điều kiện lý tưởng, tức là khi phanh thì áp suất c hất lỏng có giá trị cực đại tại thời điểm bắt đầu phanh, không kể thời gian phản ứng của người lái

Để xác định được quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu quá trình phanh qua các đồ thị thực nghiệm thể hiện quan hệ giữa lực phanh Pp sinh ra ở bánh xe với thời gian t. Đồ thị này được gọi là ‘‘giản đồ phanh ’’.

www.oto-hui.com

Page 24: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Giản đồ phanh được xây dựng bằng thực nghiệm, qua giản đồ phanh ta phân tích và thấy được bản chất của quá trình phanh

Giản đồ phanh là quan hệ giữa lực phanh Pp với thời gian t hay cũng là quan hệ của gia tốc chậm dần j với thời gian t

Hình 7: Giản đồ phanh

Quan sát giản đồ ta thấy: Điểm O : Lúc người lái nhìn thấy chướng ngại ở phía trước và nhận thức được cần

phải phanh. t1 : Thời gian phản xạ của người lái. + Từ lúc thấy được chướng ngại vật cho đến lúc tác dụng vào bàn đạp phanh. + Thời gian t1 phụ thuộc vào trình độ người lái.Thường giới hạn t1 = 0,3 - 0,8 (s). t2: Thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh.

+ Từ lúc người lái tác dụng vào bàn đạp phanh cho đến khi má phanh ép sát vào trống phanh.

+ Thời gian này đối với các loại phanh là khác nhau. Với phanh dầu t2= 0,03(s) Với phanh khí t2=0,3 (s)

t3 : Thời gian biến thiên lực phanh hoặc tăng gia tốc chậm dần + Với phanh dầu: t3 = 0,2 (s) + Với phanh khí: t3 = 0,5 - 1(s) t4 : Thời gian phanh hoàn toàn, ứng với lực phanh cực đại, được xác định theo công

thức gvt i

.1

min ϕδ

= (2.33)

Trong thời gian t4 này lực phanh Pp và gia tốc chậm dần j có giá trị không đổi. t5: Thời gian nhả phanh, lực phanh Pp giảm đến 0 + Với phanh dầu t5 có giá trị t5 = 0,2 (s) + Với phanh khí t5 có giá trị t5 = 1,5- 2(s)

www.oto-hui.com

Page 25: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Khi ôtô dừng hoàn toàn rồi mới nhả phanh thì thời gian t5 không ảnh hưởng gì đến quãng đường phanh nhỏ nhất.

Vậy quá trình phanh kể từ khi người lái xe nhận được tín hiệu cho đến khi ôtô dừng hẳn kéo dài thời gian t như sau: t = t1+ t2+ t3+ t4 (2.34)

Quan sát trên giản đồ phanh ta thấy : Ở thời gian t1, t2 lực phanh Pp hoặc gia tốc chậm dần j bằng không. Lực phanh Pp

và gia tốc chậm dần j bắt đầu tăng lên từ điểm A là điểm khởi đầu của thời gian t3, cuối thời gian t3 lực phanh và gia tốc chậm dần có giá trị cực đại và giữ không đổi trong suốt thời gian t4, cuối thời gian t4 thì lực phanh và gia tốc chậm dần giảm cho đến hết thời gian t5 thì chúng có giá trị bằng 0. Nếu kể đến thời gian chậm tác dụng t2 của dẫn động phanh thì quãng đường phanh thực tế tính từ khi tác dụng lên bàn đạp phanh cho đến khi ôtô dừng hẳn được xác định theo

công thức sau: ϕgvktvS s

2

21

21 += (2.35)

Trong đó: ks: Hệ số hiệu đính quãng đường phanh, được xác định bằng thực nghiệm: Với xe du lịch: ks= 1,1÷1,2 Với xe tải và xe khách: ks = 1,4 ÷ 1,6

S: Quãng đường phanh thực tế Trong thực tế khi sử dụng má phanh bị mòn và điều chỉnh phanh không đúng sẽ

làm cho quãng đường phanh lớn và gia tốc chậm dần khi gia tốc giảm 10 ÷ 15% so với khi phanh còn mới và điều chỉnh đúng.

Những qui định về hiệu quả phanh được Bộ Giao thông vận tải Việt Nam quy

định rõ trong “Tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường của phươgn tiện cơ giới

đường bộ” trình bày ở bảng sau:

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ôtô lưu hành trên đường

. Loại ôtô

Quãng đường phanh (m) không lớn hơn

Gia tốc chậm dần cực đại, (m/s2) không nhỏ hơn

- Ôtô con và các loại ôtô khác thiết kế trên cơ sở ôtô con - Ôtô tải, trọng lượng toàn bộ nhỏ hơn 80 KN và ôtô khách có chiều dài toàn bộ dưới 7,5m - Ôtô tải hoặc đoàn ôtô có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 80 KN ,ôtô khách có chiều lớn hơn 7,5m

7,2

9,5

11

5,8

5,0

4,2

www.oto-hui.com

Page 26: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

2.2.4. Tính ổn định của ôtô khi phanh. Trong quá trình phanh của ôtô thì trục dọc của ôtô có thể bị nghiêng đi một góc β nào đấy so với hướng của quỹ đạo đang chuyển động. Sở dĩ như vậy là do tổng các lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên phải khác với tổng các lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên trái và tạo thành mômen quay vòng M q quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm A của ôtô. Khi phanh mà ôtô quay đi một góc quá mức quy định thì sẽ mất an toàn chuyển động trên đường. Vậy tính ổn định khi phanh là khả năng ôtô dữ được quỹ đạo chuyển động như ý muốn của người lái trong quá trình phanh. Giả sử ôtô đang chuyển động theo hướng của trục X nhưng sau khi phanh thì lệch một góc β. Trong khi phanh thì các bánh xe bên phải có lực phanh PP.Ph1 ở trục trước, PP.Ph2 ở trục sau, còn ở các bánh xe bên trái có các lực phanh PP.tr1 ở trục trước và PP.tr2 ở trục sau : Tổng các lực phanh bên phải là: PP.Ph = PP.Ph1 + PP.Ph2 (2.36) Tổng các lực phanh bánh xe bên trái là:

PP.tr = PP.tr1 +PP.tr2 (2.37) Giả sử rằng tổng các lực phanh bên phải PP.Ph lớn hơn bên trái PPtr, lúc đó ôtô sẽ qua

vòng quanh trọng tâm A của ôtô. Mômen quay vòng Mq xác định theo biểu thức:

( )222 ....BPPBPBPM trpphptrpphpq −=−= (2.38)

Do có sự ma sát giữa bánh xe và mặt đường cho lên khi suất hiện mômen quay vòng Mq thì các bánh xe của trục trước sẽ có phản lực R Y1 tác dụng từ mặt đường theo phương ngang và ở các bánh xe sau sẽ có phản lực Ry2 tác dụng: Phương trình chuyển động của ôtô đối với trọng tâm A được viết dưới dạng: IZ.β= qM - Ry1a- Ry2b (2.39)

Vì ôtô đang bị xoay đi một góc β nghĩa là mômen quay vòng Mq lớn hơn nhiều so với khi tác dụng Ry1và Ry2 sinh ra, cho lên để đơn giản khi tính toán có thể bỏ qua các lực Ry1và Ry2 lúc này phương trình(5.39) có dạng:

IZ.β= qM hoặc Z

q

IM

=β (2.40)

Ở đây: Iz - Mômen quán tính của ôtô quanh trục Z đi qua trọng tâm A. Lấy tích phân hai lần phương trình (2.40) ta được:

CtI

M

Z

q += 2

2β (2.41)

Ở đây: t- Thời gian phanh.

www.oto-hui.com

Page 27: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Để tìm giá trị của C ta sử dụng điều kiện ban đầu t=0 thì β=0 và lắp vào phương trình (2.41) ta có C=0 từ đó rút ra được biểu thức cuối cùng để xác định góc lệch β do mômen quay Mq gây nên, mà mômen Mq là do sự không đồng đều lực phanh ở các bánh xe bên phải và bên trái của ôtô tạo ra:

2

2t

IM

Z

q=β (2.42)

Từ biểu thức (2.42) ta thấy góc lệch β tỷ lệ thuận với mômen quay vòng và tỷ lệ nghịch với quán tính iz của ôtô đi quanh trục Z đi qua trọng tâm của nó ; Theo yêu cầu của nhà máy chế tạo thì ôtô khi xuất xưởng phải đảm bảo lực phanh ở các bánh xe trên cùng một trục là như nhau nhằm đảm bảo tính ổn định khi phanh. Độ chênh lệch tối đa giữa các lực phanh ở các bánh xe trên cùng một trục không được vượt quá 15% so với giá trị lực phanh cực đại ở các bánh xe của trục này. Giả sử rằng các bánh xe ở bên phải có lực phanh lớn nhất PP.Phmax theo điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường thì lực phanh thấp nhất ở bánh xe bên trái cho phép : PP.trmin = 0,85 PP.phmax (2.43)

Lúc đó mômen quay vòng cực đại Mqmax được xác định như sau:

22 min.max.maxBPBPM trPphPq −=

hay : ( )2min.max.maxBPPM trPphPq −=

Mqmax = ( )2

85,0 max.max.BPP phPphP −

Từ đó ta có : max.max 075,0 phPq BPM = (2.44)

Lắp giá trị Mqmax từ biểu thức (2.44) vào (2.42) ta tìm được góc lệch cực đại βmax

2maxmax 2

'075,0t

IBP

Z

P=β (2.45)

Ở biểu thức (2.45) thành phần P’Pmax cần phải hiểu là lực phanh cực đại ở một phía theo điều kiện bám.

Lực phanh cực đại: P’Pmax= max2ϕG (2.46)

Lắp giá trị P’Pmax từ biểu thức (2.46) và (2.45) cuối cùng ta có biểu thức xác định βmax

ZI

BGt max2

max 019,0ϕ

β = (2.47)

Góc lệch cực đại βmax cho phép khi phanh không vượt quá 8 0 hoặc khi phanh ôtô không vượt ra ngoài hành lang có chiều rộng 3,5 m.

www.oto-hui.com

Page 28: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

2.3. Sự bám của bánh xe với mặt đường

2.3.1. Đặt vấn đề

Một vấn đề lớn và cũng là bài toán quan trọng cần phải giải quyết đối với hoạt động của cơ cấu phanh, đó là khi ô tô phanh gấp hay phanh trên các loại đường có hệ số bám thấp như đường trơn, đường đóng băng, tuyết thì dễ xảy ra hiện tượng sớm bị hãm cứng bánh xe, tức hiện tượng bánh xe bị trượt lết trên đường khi phanh. Khi đó quãng đường phanh sẽ kéo dài hơn, tức hiệu quả phanh thấp đi, đồng thời dẫn đến tình trạng mất ổn định và khả năng điều khiển của xe. Nếu các bánh trước bị hãm cứng sẽ làm cho xe không thể chuyển hướng theo sự điều khiển được, nếu các bánh sau bị hãm cứng do sự khác nhau về hệ số bám giữa bánh trái và bánh phải với mặt đường nên làm cho đuôi xe bị lạng, xe bị trượt ngang và chuyển động lệch hướng so với trước lúc bắt đầu phanh. Trong trường hợp xe phanh khi quay vòng, hiện tượng trượt ngang của các bánh xe dễ dẫn tới hiện tượng quay vòng thiếu hay quay vòng thừa làm mất tính ổn định khi xe quay vòng.

Để giải quyết bài toán về vấn đề hiệu quả và tính ổn định khi phanh, phần lớn các xe ô tô hiệ n nay đều trang bị cơ cấu chống hãm cứng bánh xe khi phanh, tức là chống hiện tượng trượt lết của bánh xe, gọi là “Anti-Lock Braking System’’ và thường được viết và gọi tắt là ABS.

Cơ cấu ABS hoạt động chống hãm cứng bánh xe khi phanh bằng cách điều khiển thay đổi áp suất dầu tác dụng lên các xylanh bánh xe để ngăn không cho nó bị hãm cứng khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp, đảm bảo tính hiệu quả và tính ổn định của ô tô trong quá trình phanh.

Hệ số bám và lực bám có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô, nó có liên quan chặt chẽ đến tính chất động lực học của ô tô, đến hiệu quả phanh và độ ổn định khi phanh, tính năng dẫn hướng … Cơ cấu ABS được thiết kế dựa trên cơ sở phân tích và xử lý đã đạt được các giá trị tối ưu này. 2.3.2. Hệ số bám

Bánh xe là phần tử đàn hồi kết hợp giữa xe và mặt đường. Nhờ có sự bám giữa bánh xe với mặt đường mới có sự truyền động các mô men kéo, mô men phanh được tạo ra từ động cơ hay cơ cấu phanh tới mặt đường, giúp cho xe chuyển động hay dừng lại được.

Sự bám giữa bánh xe với mặt đường được đặc trưng bằng hệ số bám . Về cơ bản có thể xem hệ số bám tương tự như hệ số ma sát giữa hai vật thể cơ học. Tuy nhiên do mối quan hệ truyền động giữa bánh xe và mặt đường là vấn đề rất phức tạp, vừa có tính chất của một ly hợp ma sát, vừa theo nguyên lý ăn khớp giữa bánh răng- thanh răng,vì ở đây còn có sự bám của bề mặt gai lốp vào mặt đường.

Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường được chia thành hai thành phần: Hệ số bám trong mặt phẳng dọc, tức trong mặt phẳng chuyển động của ô tô được gọi là hệ số bám dọc

www.oto-hui.com

Page 29: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

xϕ và hệ số bám trong mặt phẳng ngang vuông góc với mặt phẳng dọc và được gọi là hệ

số bám ngang yϕ .

Hệ số bám dọc xϕ được hiểu là tỷ số của lực phanh cực đại trên tải trọng tác dụng

lên bánh xe và được xác định bằng biểu thức:

b

pMaxx G

P=ϕ (2.48)

Tương tự, hệ số bám ngang yϕ được xác định theo biểu thức:

b

Maxy G

Y=ϕ (2.49)

Trong đó: Ymax - Là lực ngang cực đại tác dụng lên bánh xe. Ppmax- Là lực phanh lớn nhất. Gb - Tải trọng tác dụng lên bánh xe

Thực nghiệm chứng tỏ rằng hệ số bám phụ thuộc nhiều yếu tố như: Loại mặt đường và tình trạng mặt đường, kết cấu và nguyên liệu lốp, áp suất không khí ở trong lốp, tải trọng tác dụng lên bánh xe, tốc độ chuyển động của xe, điều kiện nhiệt độ làm việc, độ trượt giữa bánh xe với mặt đường. Do đó, trong quá trình chuyển động của xe, giá trị của hệ số bám là thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố kể trên.

Hình 8 trình bày sự thay đổi của hệ số bám xϕ theo áp suất trong lốp, theo tải trọng

thẳng đứng, theo tốc độ chuyển động của ô tô và theo độ trượt giữa bánh xe và mặt đường. Hệ số bám ngang yϕ cũng có tính chất tương tự như vậy. Từ đồ thị ở (hình 8a), khi tăng áp

suất p trong lốp thì hệ số bám lúc đầu tăng lên, nhưng sau đó lại giảm xuống. Giá trị hệ số bám cực đại sẽ tương ứng với áp suất qui định của nhà chế tạo. Khi tăng tải trọng thẳng đứng lên bánh xe thì hệ số bám sẽ giảm đi một ít và đồ thị có dạng tuyến tính. Khi tăng tốc độ chuyển động thì hệ số bám giảm từ từ theo dạng đường cong. Khi đường ướt thì ảnh hưởng của áp suất trong lốp, của tải trọng và tốc độ chuyển động đến hệ số bám càng lớn đường số 2 ở các (hình 8a, b, c).

www.oto-hui.com

Page 30: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

0 10 20 30 40 50

0,2

0,4

0,4

0,61

2 0,2

0,4

0,6

0,8

0 20 40 60 80 100 λ%

φx

0 2 4 6

φx

Z;kN

0,6

0,7

φxφx

0,7

0,6

0 20 40

1

2

1

2

(a) (b)

(c) (d)

P; Ncm2

ms

v;

Hình 8 : Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám

1-Đường khô. 2-Đường ướt. a) Áp suất trong lốp. b)Tải trọng thẳng đứng trên bánh xe. c)Tốc độ chuyển động của xe. d)Độ trượt giữa bánh xe và mặt đường.

Đặc biệt là hệ số trượt ở giữa bánh xe và mặt đường ảnh hưởng rất nhiều đến hệ số bám, khi tăng độ trượt ( trượt lết hay trượt quay) của bánh xe thì hệ số bám lúc đầu tăng lên nhanh chóng và đạt giá trị cực đại trong khoảng độ trượt (10 - 30%). Nếu độ trượt tiếp tục tăng thì hệ số bám giảm, khi độ trượt ở =100% (nghĩa là lốp bị trượt lết hoàn toàn đối với bánh xe khi phanh) thì hệ số bám xϕ giảm (20-30%) so với hệ số bám cực đại. Khi

đường ướt còn có thể giảm nhiều hơn nữa đến (50-60%). 2.3.3. Hiện tượng trượt lết của bánh xe khi phanh 2.3.3.1. Hiện tượng trượt lết của bánh xe khi phanh Mô men phanh do cơ cấu phanh của bánh xe sinh ra, nhưng mặt đường là nơi tiếp nhận thông qua điều kiện bám giữa bánh xe và mặt đường. Nên lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi khả năng bám giữa bánh xe với mặt đường. Mà đặc trưng là hệ số bám ϕ theo mối

quan hệ sau:

www.oto-hui.com

Page 31: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

ϕϕ .bpMax ZPP == (2.50)

Trong đó:

pMaxP :Lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh xe với mặt đường

ϕP : Lực bám giữa bánh xe với mặt đường.

bZ : Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe.

xϕ :Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường.

Từ đây ta thấy khi phanh gấp ( pP lớn) hay khi phanh trên các loại đường có hệ số

bám ϕ thấp như đường trơn thì phần Pp dư vượt quá giới hạn trên, do mặt đường không có

khả năng tiếp nhận sẽ làm cho bánh xe sớm bị hãm cứng và trượt lết trên đường. Cũng theo (2.50) thấy rằng hệ số bám ϕ đóng vai trò quan trọng trong việc xác định điều kiện bám

giữa bánh xe và mặt đường. Duy trì hệ số bám cao trong quá trình phanh để đạt giá trị lực cực đại là mục tiêu cần quan tâm đối với cơ cấu phanh.

rb

Xr1

V

Vλ >0

P

V0

ωk

Hình 9 : Giải thích hiện tượng trượt lết của bánh xe khi phanh. Trong đó:

0v :Là vận tốc lý thuyết của bánh xe.

v:Vận tốc thực của bánh xe. Ta có: bk rv .0 ω= (m/s) (2.51)

1.rv kω= (m/s) (2.52)

kω :Vận tốc góc của bánh xe. (rad/s)

br :Bán kính tính toán. (m)

1r :Bán kính lăn của bánh xe. (m)

Khi vận tốc thực tế của bánh xe lớn hơn vận tốc lý thuyết của nó sẽ dẫn đến hiện tượng trượt của bánh xe khi phanh với vận tốc trượt λv .

0vvv −=λ (2.53)

www.oto-hui.com

Page 32: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Để kể đến ảnh hưởng của sự trượt khi phanh, người ta đưa ra khái niệm độ trượt khi phanh:

100 −=−

=−=vv

vvv

vvλλ (2.54)

Ở trạng thái trượt lết hoàn toàn, tức khi phanh bánh xe bị hãm cứng thì: 0=kω , 00 =v , ∞→1r , 1−=λ

Dấu (-) chỉ độ trượt khi phanh. Thực tế, người ta tính độ trượt tương đối:

%100.0

vvv −

=λ (2.55)

Khi %100=λ bánh xe bị hãm cứng và trượt lết hoàn toàn trên mặt đường. 2.3.3.2. Đặc tính trượt khi phanh.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

20 40 60 80 100 λ,%

φx φy

φxmax

φx

φy

λ0

Hình 10 : Đặc tính trượt của bánh xe khi phanh.

Đặc tính trượt là đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số bám ϕ và độ trượt

dọc λ . Trong quá trình phanh, hệ số bám ϕ thay đổi theo độ trượt λ , thực nghiệm đã mô

tả sự phụ thuộc này thông qua đường đặc tính trượt có dạng như (hình 10). Trên (hình 11) chỉ ra các đường đặc tính trượt, thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám

dọc xϕ và hệ số bám ngang yϕ theo độ trượt tương đối λ của bánh xe ứng với các loại

đường khác nhau.

www.oto-hui.com

Page 33: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Bê tông khô

Nhựa asphalt ướt

Bê tông khô

Độ trượt tối ưuφ φ

tuyết

x y

φy

φx

`Nhựa asphalt ướt

tuyết0 20 40 60 80 100 λ%

a (b)

Hình 11: Đặc tính trượt tương ứng với các loại đường khác nhau

Từ các đồ thị trên, chúng ta có thể rút ra một số nhận xét sau:

- Các hệ số bám dọc xϕ và các hệ số bám ngang yϕ đều thay đổi theo độ trượt λ .

Lúc đầu, khi tăng độ trượt λ thì hệ số bám dọc xϕ tăng lên nhanh chóng và đạt giá trị cực

đại trong khoảng độ trượt λ =(10-30%). Nếu độ trượt tiếp tục tăng thì xϕ giảm, khi độ

trượt λ =100% (lốp xe bị trượt lết hoàn toàn khi phanh) thì hệ số bám dọc xϕ giảm (20-

30%) so với hệ số bám cực đại, khi đường ướt còn giảm nhiều hơn nữa, đến (50-60%). Đối với hệ số bám ngang yϕ , sẽ giảm nhanh khi độ trượt tăng, ở trạng thái trượt lết hoàn toàn

thì yϕ giảm xuống gần bằng không.

- Hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại Maxϕ ở giá trị độ trượt đạt tối ưu oλ . Thực

nghiệm chứng tỏ rằng ứng với các loại đường khác nhau thì giá trị oλ thường nằm chung

trong giới hạn từ (10-30%), ở giá trị tối ưu oλ này, không những đảm bảo hệ số bám dọc

xϕ có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang yϕ cũng có giá trị khá cao.

- Vùng (a) gọi là vùng ổn định, ứng với khi mới bắt đầu phanh, vùng (b) là vùng không ổn định của đường đặc tính trượt. Ở cơ cấu phanh thường, khi độ trượt tăng đến giới hạn bị hãm cứngλ =100%(vùng b), do thực tế sử dụng xϕ < maxxϕ nên chưa tận dụng hết

khả năng bám (khả năng tiếp nhận phản lực tiếp tuyến ϕϕ .bZP = ).

- Ở cơ cấu phanh thường, khi phanh đến giới hạn bị hãm cứng λ =100% thì hệ số bám ngang yϕ giảm xuống gần bằng không, thậm chí đối với loại đường có hệ số bám dọc

xϕ cao như đường bê tông khô, nên khả năng bám ngang không còn nữa, chỉ cần một lực

ngang nhỏ tác dụng cũng đủ làm cho xe bị trượt ngang, không tốt về phương diện ổn định khi phanh.

www.oto-hui.com

Page 34: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Trên đây là những nhược điểm cơ bản của cơ cấu phanh thường (phanh hãm cứng ) vì nó chưa phát huy hết khả năng bám để nâng cao hiệu quả phanh và đảm bảo ổn định của xe khi phanh. Như vậy nếu giữ cho quá trình phanh xẩy ra ở độ trượt của bánh xe là oλ thì sẽ đạt

lực phanh cực đại bxP GP .maxmax ϕ= , nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao nhất và đảm bảo độ ổn

định tốt khi phanh nhờ yϕ có giá trị cao. Một cơ cấu phanh chống hãm cứng (ABS ) được

thiết kế thực hiện mục tiêu này.

2.4. Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS (Anti- lock Bracking System)

2.4.1. Sơ lược về nội dung và các thiết bị,mô hình cơ cấu ABS ở nước ta thời gian qua

Nhờ sự phát triển nhanh về khoa học kỹ thuật, trên thế giới đã có công ty chuyên sản xuất thiết bị dạy học ở các nước sản xuất được thiết kế trên xa bàn và bố trí đầy đủ như một cơ cấu thật trên xe, có thể xem như một cơ cấu phanh trên xe thu nhỏ lại, giá thành của các mô hình như vậy là rất cao.

Viện vật lý có chế tạo một số mô hình hoạt động của cơ cấu ABS nhưng trên cơ sở các thiết bị của cơ cấu phanh xe máy, lập trình chương trình điều khiển, cũng không giống như hoạt động của cơ cấu phanh thật.rất nhiều công trình nghiên cứu về cơ cấu phanh ABS và đưa vào ứng dụng có hiệu quả, ngày càng cải tiến và tối ưu hoá quá trình điều khiển của cơ cấu. Theo đó nội dung chương trình và công nghệ chế tạo mô hình để phục vụ cho công tác giảng dạy cũng được làm rất tốt. Những kết quả mới, cơ cấu mới được đưa ra sử dụng bên ngoài cũng đều được đưa lên mô hình để giảng dạy.

Các mô hình cơ cấu phanh ABS thường được chế tạo dựa trên các chi tiết thật của ô tô và có các dạng: Mô hình các cụm chi tiết rời, mô hình cắt các chi tiết, mô hình cấu tạo của cơ cấu và mô hình làm việc. 2.4.2. Mục tiêu của cơ cấu ABS Mục tiêu của cơ cấu phanh ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị 0λ để tận dụng được hết khả năng bám , khi

đó hiệu quả phanh cao nhất (lực phanh đạt cực đại do giá tri xMaxϕ ) đồng thời tính ổn định

và tính dẫn hướng của bánh xe là tốt nhất ( yϕ đại giá trị cao nhất), thỏa mãn các yêu cầu

của cơ cấu phanh là rút ngắn quãng đường phanh, cải thiện tính ổn định và khả năng dẫn hướng của xe trong khi phanh.

Để giữ cho bánh xe không bị hãm cứng và đảm bảo hiệu quả phanh cao, cơ cấu phanh chống hãm cứng điểu khiển áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường quanh giá trị 0λ trong giới hạn hẹp.

www.oto-hui.com

Page 35: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Cơ cấu chống hãm cứng được thiết kế trên cơ sở cơ cấu phanh thường và trang bị các cụm bộ phận chính sau.

- Cụm tín hiệu vào : Có nhiệm vụ nhận biết tình trạng của các bánh xe khi phanh. Tùy theo sự lựa chọn nguyên lý điều chỉnh có thể dùng các cảm biến đo vận tốc góc của các bánh xe, cảm biến áp suất trong dẫn động phanh, cảm biếm giảm tốc của ô tô và các cảm biếm khác.

- Bộ điều khiển (ECU): Nhận và xử lý các thông tin từ cụm tín hiệu vào để điều khiển bộ chấp hành thủy lực cung cấp áp suất dầu đã được tính toán tối ưu cho mỗi xylanh phanh bánh xe.

- Cụm van điều khiển trong bộ chấp hành thủy lực hoạt động theo lệnh từ bộ điều khiển làm tăng, giảm hay giữ nguyên áp suất dầu khi cần để đảm bảo hệ số trượt dao động trong khoảng tốt nhất (10-30%), tránh hãm cứng bánh xe.

- Các cơ cấu chống hãm cứng bánh xe hiện nay thường được sử dụng nguyên lý điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh.

a) Sự thay đổi mô men phanh b) Áp suất dẫn động phanh

c) Gia tốc bánh xe

Hình 12 : Sự thay đổi mô men phanh, áp suất dẫn động phanh và gia tốc của bánh xe khi phanh có ABS

www.oto-hui.com

Page 36: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Trên (hình 12) trình bày đồ thị chỉ sự thay đổi của một số thông số của cơ cấu phanh và chuyển động của bánh xe khi có trang bị cơ cấu ABS.

Khi tác động lên bàn đạp phanh thì áp suất dẫn động tăng lên, nghĩa là mô men phanh pM tăng lên làm tăng giá trị gia tốc chậm dần của bánh xe và làm tăng độ trượt của

nó. Sau khi vượt qua điểm cực đạ i trên đường cong )(λϕ fx = thì gia tốc chậm dần của

bánh xe bắt đầu tăng đột ngột. Điều này báo hiệu bánh xe có xu hướng bị hãm cứng. Giai đoạn này của quát trình phanh có ABS sẽ ứng với các đường cong (0-1) trên (hình 12a, b, c). Giai đoạn này gọi là pha I (pha bắt đầu phanh hay pha tăng áp suất trong dẫn động phanh).

Bộ điều khiển của cơ cấu ABS lúc này sẽ ghi lại gia tốc tại thời điểm 1 đạt giá trị tới hạn (đoạn C1 trên hình c ) và ra lệnh cho bộ chấp hành thủy lực phải giảm áp suất trong dẫn động phanh. Sự giảm áp suất được bắt đầu với độ chậm trễ nhất định do đặc tính của cơ cấu. Quá trình diễn biến từ điểm 1 đến điểm 2 được gọi là pha II (pha giảm áp suất trong dẫn động phanh). Gia tốc của bánh xe lúc này giảm dần và tại điểm 2 gia tốc tiến dần đến giá tri 0. Giá trị gia tốc lúc này tương ứng với đoạn C2 trên hình c. Sau khi đạt giá trị này, bộ điều khiển ra lệnh cho bộ chấp hành ổn định áp suất trong dẫn động. Lúc này bánh xe sẽ tăng tốc trong chuyển động tương đối và vận tốc của bánh xe tiến gần đến vận tốc của ô tô, nghĩa là độ trượt sẽ giảm và như vậy hệ số bám dọc xϕ tăng lên (đoạn 2-3). Giai đoạn này

gọi là pha III( pha giữ áp suất ổn định ). Bởi vì mô men phanh trong thời gian này được giữ cố định cho nên gia tốc chậm

dần cực đại của bánh xe trong chuyển động tương đối sẽ phát sinh tương ứng với lúc hệ số bám dọc xϕ đạt giá tri cực đại. Gia tốc cực đại này được chọn làm thời điểm phát lệnh và

tương ứng với đoạn 3C trên (hình c). Lúc này bộ điều khiển ghi lại giá trị của gia tốc này

và gia lệnh cho bộ chấp hành tăng áp suất dẫn động phanh. Như vậy sau điểm 3 lại bắt đầu pha I của chu kỳ làm việc tiếp theo của cơ cấu ABS.

Từ lập luận trên thấy rằng cơ cấu ABS điều khiển momen phanh thay đổi theo chu kỳ khép kín 1-2-3-1 (hình a ), lúc đó bánh xe làm việc ở vùng có hệ số bám dọc cực đại xMaxϕ và hệ

số bám ngang yϕ cũng có giá trị cao.

www.oto-hui.com

Page 37: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

0

λ

t

0

v

t

ωb

ωb

v

λ0

Hình 13: Sự thay đổi tốc độ góc bω của bánh xe, vận tốc v, độ trượtλ theo thời gian t

Trên (hình 13) trình bày đồ thị sự thay đổi tốc độ góc bω của bánh xe, tốc độ ô tô và

độ trượt bánh xe theo thời gian khi phanh trên xe có trang bị cơ cấu ABS. Từ đồ thị ta thấy rằng trong quá trình phanh có cơ cấu chống hãm cứng bánh xe, vận tốc góc bω của bánh xe thay đổi theo chu kỳ, còn độ trượt λ dao đông trong một giới hạn hẹp

quanh giá trị độ trượt tối ưu oλ .

2.4.3. Hiệu quả của cơ cấu phanh chống bó cứng (ABS)

Dựa trên các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình phanh, ta sẽ thấy rõ các ưu điểm và hiệu quả của cơ cấu phanh chống hãm cứng so với cơ cấu phanh thường. 2.4.3.1. Lợi về tính hiệu quả phanh.

Trong các chỉ tiêu đánh giá tính hiệu quả phanh, thì chỉ tiêu quãng đường phanh là đặc trưng và có ý nghĩa quan trọng nhất vì nó mang tính trực quan giúp người lái xe xử lý tình huống hợp lý nhất. Trong các cơ sở lý thuyết về cơ cấu phanh của ô tô đã xây dựng được biểu thức xác định quãng đường phanh nhỏ nhất như sau:

)(.2..

22

21

1

2

1

2

vvg

vdvg

vdvg

SV

V

V

VMin −=== ∫∫ ϕ

δϕδ

ϕδ (2.56)

Trong đó: MinS :quãng đường phanh nhỏ nhất

1v : Vận tốc của ô tô ứng với thời điểm bắt đầu phanh

2v : Vận tốc của ô tô ở cuối quá trình phanh

δ : Hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô g: Gia tốc trọng trường (g=9,81m/s2)

www.oto-hui.com

Page 38: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Khi phanh đến lúc ô tô dừng hẳn, 2v =0 ta có: g

vSMin .2. 2

1

ϕδ

= (2.57)

Từ hai biểu thức trên ta thấy giá trị quãng đường phanh nhỏ nhất MinS ngoài sự phụ

thuộc vào các yếu tố như hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô δ , vận tốc của ô tô lúc bắt đầu phanh 1v , còn phụ thuộc vào giá trị hệ số bám xϕ . Xét trường hợp khi

phanh của hai cơ cấu phanh thường và cơ cấu phanh chống hãm cứng có cùng vận tốc lúc bắt đầu phanh 1v , để đạt tính hiệu quả phanh cao, tức MinS có giá trị tối ưu thì cần phải giảm

hệ sốδ , đồng thời phải duy trì hệ số bám ϕ ở mức cao.

Để giảm hệ sốϕ thì khi phanh cần phải cắt ly hợp để giảm ảnh hưởng của cá c khối

lượng quay. Trong trường hợp này δ ≈ 1 . Nhờ hoạt động của cơ cấu ABS duy trì độ trượt của bánh xe khi phanh nằm trong

giới hạn hẹp quanh giá trị để có giá trị xMaxϕ trong khi cơ cấu phanh thường khi phanh

gấp thì hệ số bám xϕ giảm rất nhanh theo độ trượt. Do đó cơ cấu ABS hoạt động sẽ cho

quãng đường phanh ngắn hơn là cơ cấu phanh thường. 2.4.3.2. Lợi về tính ổn định phanh.

Tính ổn định phanh của ô tô được hiểu là khi phanh ô tô không bị lệch hướng ( trượt ngang), trượt lết hoặc bị lật, đảm bảo tính điều khiển lái và chuyển động an toàn của ô tô. Điều này đặc biệt quan trọng khi xe chạy trên đường trơn với tốc độ cao. Xe mất tính ổn định khi phanh rất nguy hiểm vì không kiểm soát được hướng chuyển động của ô tô. Tính ổn định của ô tô khi phanh được phân tích ở hai trường hợp : Tính ổn định hướng và tính ổn định quay vòng của ô tô khi phanh.

Tính ổn định hướng và tính ổn định quay vòng của ô tô khi phanh là khả năng ô tô giữ được quỹ đạo chuyển động như ý muốn ban đầu của người lái trong quá trình phanh.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

20 40 60 80 100 λ,%

φx φy

φxmax

φx

φy

λ0

Hình14: Đặc tính trượt của bánh xe khi phanh.

www.oto-hui.com

Page 39: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Hệ số bám ngang yϕ được xác định theo biểu thức:

b

Maxy G

Y=ϕ

Trong đó: Ymax - Là lực ngang cực đại tác dụng lên bánh xe. Gb - Tải trọng tác dụng lên bánh xe.

Từ đồ thị trên ta thấy hệ số bám ngang yϕ thay đổi theo độ trượt λ . Hệ số bám ngang yϕ sẽ giảm nhanh khi độ trượt tăng, ở trạng thái trượt lết hoàn toàn thì yϕ giảm xuống gần bằng không. Khi đó, khả năng bám ngang kém hay không còn nữa làm cho bánh xe bị trượt ngang.

Trong thực tế cuối quá trình phanh thì trục dọc của ô tô có thể lệch đi một góc β

(hình 15 ) so với hướng chuyển động ban đầu (trục X). Sở dĩ như vậy là do tổng các lực phanh sinh ra ở bánh xe bên phải ( PhpP . )khác với tổng các lực phanh sinh ra ở bánh xe bên

trái ( trpP . ) và tạo thành mô men quay vòng qM quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm

A của ô tô. Khi ô tô bị lệch đi một góc β quá mức quy định sẽ ảnh hưởng đến an toàn

chuyển động trên đường.

Pp.ph2

Pp.ph1

Pp.tr1

Pp.tr2 β

A

Mq

Ry1

β

Ry2

B

0

X

a

L

v

b

Y

Hình 15: Sự lệch hướng của ô tô khi phanh. Vì mô men quay vòng qM lớn hơn nhiều so với mô men do các phản lực từ mặt

đường tác dụng lên các bánh xe theo phương ngang Ry1 và Ry2 sinh ra, nên có thể bỏ qua Ry1 và Ry2.Cơ sở lý thuyết ô tô cũng đã xây dựng được biểu thức xác định giá trị góc lệch β :

www.oto-hui.com

Page 40: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

2

1

..

2

=

gv

IM

z

q

ϕδβ (2.58)

Hay: ( ) 2

1..

..

4.

−=

gv

IBPP

z

trpphp

ϕδβ (2.59)

Trong đó: Iz- Mô men quán tính của ô tô quanh trục Z thẳng góc với mặt phẳng XOY và đi qua trọng tâm A của ô tô. B- Chiều rộng cơ sở của ô tô.

Góc lệch β là một thông số đặc trưng cho tính ổn định của ô tô khi phanh, β càng

nhỏ, tính ổn định của ô tô khi phanh càng cao. Các biểu thức (2.58), (2.59) cho thấy β tỷ

lệ nghịch với bình phương hệ số bám ϕ . Như vậy cũng giống như phần đánh giá tính hiệu

quả phanh, hệ số bám ϕ có ảnh hưởng rất lớn đến góc lệch β . Giá trị ϕ càng lớn thì β

càng nhỏ, ô tô càng ổn định khi phanh. Với giá trị hệ số bám ngang yϕ được duy trì ở mức cao khi cơ cấu ABS làm việc sẽ

dẫn đến độ lệch β có giá trị nhỏ hơn, tức tính ổn định cao hơn khi phanh thường và bị hãm

cứng. Trong trường hợp phanh khi xe đang quay vòng sẽ xuất hiện một lực ngang Y. Khi

phanh ở trạng thái bánh xe bị hãm cứng và trượt dọc hoàn toàn, do khả năng bám ngang kém hay không còn nữa làm cho bánh xe bị trượt ngang. Khi đó ngoài góc lái α , bán kính quay vòng còn ảnh hưởng bởi các góc lệch hướng 1β và 2β khác nhau ở các cầu trước và

cầu sau do hiện tượng trượt khác nhau ở các bánh xe ở các cầu, dẫn đến hiện tượng quay vòng thiếu, quay vòng thừa làm mất tính ổn định quay vòng của ô tô. Khi ABS hoạt động sẽ duy trì yϕ ở giá trị cao sẽ hạn chế hiện tượng này.

Tóm lại khi có trang bị cơ cấu ABS sẽ đạt được các tiêu chí sau: - Lợi về hiệu quả phanh ( lực phanh lớn hơn do hệ số bám xϕ luôn ở phạm vi lân

cận giá trị xMaxϕ ).

- Lợi về tính ổn định ngang do yϕ còn đủ lớn cho xe ổn định ngang.

www.oto-hui.com

Page 41: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

2.5. Sơ đồ của hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS)

2.5.1. Phân loại các phương pháp điều khiển của ABS.

ABS được điều khiển theo các phương pháp sau: 2.5.1.1. Điều khiển theo ngưỡng trượt.

Điều khiển theo ngưỡng trượt thấp: ví dụ các bánh xe trái và phải chạy trên các phần đường có hệ số bám khác nhau. ECU chọn thời điểm bắt đầu bị hãm cứng của bánh xe có khả năng bám thấp, để điều khiển áp suất phanh chung cho cả cầu xe. Lúc này, lực phanh ở các bánh xe là bằng nhau, bằng chính giá trị lực phanh cực đại của bánh xe có hệ số bám thấp, đối với các bánh xe bên phần đường có hệ số bám cao vẫn còn nằm trong vùng ổn định của đường đặc tính trượt và lực phanh đạt cực đại. Vì vậy, cách này cho tính ổn định cao, nhưng hiệu quả phanh thấp vì lực phanh nhỏ.

Điều khiển theo ngưỡng trượt cao: ECU chọn thời điểm bánh xe có khả năng bám cao bị hãm cứng để điều khiển chung cho cả cầu xe. Trước đó, bánh xe ở phần đường có hệ số bám thấp đã bị hãm cứng khi phanh. Cách này cho hiệu quả cao vì tận dụng hết khả năng bám của các bánh xe, nhưng tính ổn định kém. 2.5.1.2. Điều khiển độc lập hay phụ thụôc.

Trong loại điều khiển độc lập bánh xe nào đạt tới ngưỡng trượt, tức bắt đầu có xu hướng bị bó cứng thì điều khiển riêng bánh đó.

Trong loại điều khiển phụ thuộc, ABS điều khiển áp suất phanh chung cho hai bánh xe trên một cầu hay cả xe theo một tín hiệu chung, có thể theo ngư ỡng trượt thấp hay ngưỡng trượt cao. 2.5.1.3. Điều khiển theo kênh.

Loại một kênh: Hai bánh sau được điều khiển chung (có ở ABS thế hệ đầu, chỉ trang bị ABS cho hai bánh sau vì dễ bị hãm cứng hơn hai bánh trước khi phanh).

Loại hai kênh: Một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe trước, một kênh điều khiển chung cho hai bánh xe sau.Hay một kênh điều khiển cho hai bánh chéo nhau.

Loại ba kênh: Hai kênh điều khiển độc lập cho hai bánh trước, kênh còn lại điều khiển chung cho hai bánh sau.

Loại bốn kênh: Bốn kênh điều khiển riêng rẽ cho bốn bánh. Hiện nay loại ABS điều khiển theo ba và bốn kênh được sử dụng rộng rãi . ưu và

nhược điểm của từng loại được thể hiện qua ba hoặc bốn các phương án bố trí sau.

www.oto-hui.com

Page 42: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

2.5.2. Các phương án bố trí cơ cấu điều khiển của ABS. Việc bố trí sơ đồ điều khiển của ABS phải thoả mãn đồng thời hai yếu tố:

Tận dụng được khả năng bám cực đại giữa bánh xe với mặt đường trong quá trình phanh nhờ vậy làm tăng hiệu quả phanh tức là làm giảm quãng đường phanh.

Duy trì khả năng bám ngang trong vùng có giá trị đủ lớn nhờ vậy làm tăng tính ổn định chuyển động và ổn định quay vòng của xe khi phanh. Từ những kết quả phân tích lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng đối với ABS thì hiệu quả phanh và ổn định khi phanh phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn sơ đồ phân phối các mạch điều khiển và mức độ độc lập hay phụ thuộc của việc điều khiển lực phanh tại các bánh xe. Sự thoả mãn đồng thời hai chỉ tiêu hiệu quả phanh và tính ổn định phanh của xe là khá phức tạp, tuỳ theo phạm vi và điều kiện sử dụng mà chọn các phương án điều khiển khác nhau.

Dưới đây trình bầy 6 phương án bố trí cơ cấu điều khiển của ABS tại các bánh xe (hình 16) và những phân tích theo quan điểm hiệu quả và ổn định khi phanh. 2.5.2.1. phương án 1: ABS có bốn kênh với các bánh xe được điều khiển độc lập.

ABS có 4 cảm biến bố trí ở 4 bánh xe và 4 van điều khiển độc lập, sử dụng cho cơ cấu phanh bố trí dạng mạch thường (một mạch dẫn động cho hai bánh xe cầu trước, một mạch dẫn động cho hai bánh xe cầu sau). Với phương án này các bánh xe đều được tự động hiệu chỉnh lực phanh sao cho luôn nằm trong vùng có khả năng bám cực đại nên hiệu quả phanh là lớn nhất. Tuy nhiên khi phanh trên đường có hệ số bám trái và phải không đều thì mô men xoay xe sẽ rất lớn và khó có thể duy trì ổn định hướng bằng cách hiệu chỉnh vô lăng. Ổn định khi quay vòng cũng giảm nhiều. Vì vậy với phương án này cần phải bố trí thêm cảm biến gia tốc ngang để kịp thời hiệu chỉnh lực phanh ở các bánh xe để tăng cường tính ổn định chuyển động và ổn định quay vòng khi phanh. 2.5.2.2. Phương án 2: ABS có bốn kênh điều khiển và mạch phanh bố trí chéo.

Sử dụng cho cơ cấu phanh có dạng bố trí mạch chéo ( buồng của xy lanh chính phân bố cho một bánh trước và một bánh sau chéo nhau). ABS có 4 cảm biến bố trí ở các bánh xe và 4 van điều khiển. Trong tr ường hợp này hai bánh trước được điều khiển độc lập, hai bánh sau được điều khiển chung theo ngưỡng trượt thấp, tức là bánh xe nào có khả năng bám thấp sẽ quyết định áp lực phanh chung cho cả cầu sau. Phương án này sẽ loại bỏ được mô men quay vòng trên cầu sau, tính ổn định tăng nhưng hiệu quả phanh giảm bớt.

www.oto-hui.com

Page 43: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Hình 16 : Các phương án bố trí cơ cấu phanh ABS 2.5.2.3. Phương án 3: ABS có ba kênh điều khiển.

Trong trường hợp này hai bánh xe sau được điều khiển theo ngưỡng trượt thấp, còn ở cầu trước chủ động có thể có hai phương án sau.

Đối với những xe có chiều dài cơ sở lớn và mô men quán tính đối với trục đứng đi qua trọng tâm xe cao tức là có khả năng cản trở độ lệch hướng khi phanh, thì chỉ cần sử

www.oto-hui.com

Page 44: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

dụng một van điều khiển chung cho cả cầu trước và một cảm biến tốc độ đặt tại vi sai. Lực phanh trên hai bánh xe cầu trước sẽ bằng nhau và được điều chỉnh theo ngưỡng trượt thấp. Cơ cấu như vậy cho tính ổn định phanh rất cao nhưng hiệu quả phanh lại thấp.

Đối với những xe có chiều dài cơ sở nhỏ và mô men quán tính thấp thì để tăng hiệu quả phanh mà vẫn đảm bảo tính ổn định, người ta để cho hai bánh trước được điều khiển độc lập.

Tuy nhiên phải sử dụng bộ phận làm chậm sự ra tăng của mô men xoay xe. Cơ cấu đó sử dụng bốn cảm biến tốc độ đặt tại bốn bánh xe. 2.5.2.4. Các phương án 4,5,6: Đều là loại có hai kênh điều khiển trong đó:

Phương án 4: Tương tự như phương án 3, tuy nhiên cầu tr ước chủ động được điều

khiển theo phương thức chọn cao, tức là áp suất phanh được điều chỉnh theo ngưỡng của bánh xe bám tốt hơn. Điều này tuy làm tăng hiệu qu ả phanh nhưng tính ổn định lại kém hơn do mô men xoay xe khá lớn, theo phương án này thì khi phanh trên các loại đ ường mà hai bên bánh xe có hệ số bám chênh lệch nhau lớn thì xe rất dễ bị quay đầu vì lý do bên bánh có hệ số bám thấp bị bó cứng trước trong khi bánh xe bên kia vẫn còn chuyển động để tận dụng tối đa lực bám .

Phương án 5: Trên mỗi cầu chỉ có một cảm biến đặt tại hai bánh xe chéo nhau để điều khiển áp suất phanh chung cho cả cầu. Cầu trước được điều khiển theo ngưỡng trượt cao, còn cầu sau được điều khiển theo ngưỡng trượt thấp.

Phương án 6: Sử dụng cho loại mạch chéo. Với hai cảm biến tốc độ đặt tại cầu sau, áp suất phanh trên các bánh xe chéo nhau sẽ bằng nhau. Ngoài ra các bánh xe cầu sau được điều khiển chung theo ngưỡng trượt thấp. Cơ cấu này tạo độ ổn định cao nhưng hiệu quả phanh thấp.

Để minh hoạ cho sự ảnh hưởng của các phương án điều khiển tới hiệu quả phanh (đặc trưng bằng quãng đường phanh ) và tính ổn định khi phanh (đặc trưng bằng độ lệch ngang của trọng tâm xe cũng như góc lệch hướng của xe).

Chúng ta tham khảo kết quả thực nghiệm đo đạc ở chế độ mặt đường có hệ số bám

trái và phải không đều 3,07,0

2

1 =ϕϕ đối với xe tải 3 cầu và vận tốc lúc bắt đầu phanh là

v0=11,1 (m/s)

www.oto-hui.com

Page 45: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

0,8

0,60,40,2

12 14 16 18 20 22 spm

Y, m

0,8

0,60,40,2

12 14 16 18 20 22 sp m

α, m

12

3

4

5

1 2

34

5

Hình 17: Hiệu quả phanh và ổn định đối với các phương án ABS khác nhau. 1: Điều khiển độc lập ở tất cả các bánh xe. 2: Các bánh xe cầu trước được điều khiển độc lập, các bánh xe cầu sau được điều khiển phụ thuộc. 3: Không có ABS. 4: Các bánh xe cầu trớc và cầu sau điều khiển phụ thuộc (Theo từng cầu). 5: Điều khiển phụ thuộc ở tất cả các bánh xe trên các cầu.

Chú thích : Sp - quãng đường phanh (m). Y - độ lệch ngang của trọng tâm xe. ỏ - góc lệch hướng của xe.

* Quá trình phanh khi quay vòng cũng chịu ảnh hưởng của việc bố trí các phương án điều khiển ABS như sau:

Nếu việc điều khiển phanh trên tất cả các bánh xe là độc lập khi quay vòng lực phanh trên các bánh xe ngoài sẽ lớn hơn do tải trọng trên chúng lớn hơn khi q uay vòng. điều này tạo ra mô men xoay xe trên mỗi cầu và làm tăng tính quay vòng thiếu.

Nếu độ trượt của cầu trước và cầu sau không như nhau trong quá trình phanh (do kết quả của việc chọn ngưỡng trượt thấp hay cao trên mỗi cầu, hoặc do phân bố tải trọng trên cầu khi phanh) sẽ tạo ra sự trượt ngang khộng đồng đều trên mỗi cầu. Nếu cầu trước trượt ngang nhiều hơn sẽ làm tăng tính quay vòng thiếu, ngược lại khi cầu sau trượt ngang nhiều hơn sẽ làm tăng tính quay vòng thừa. * Quá trình điều khiển chống hãm cứng bánh xe khi phanh. ECU điều khiển các van điện trong bộ chấp hành thuỷ lực đóng mở các cửa van, thực hiện các chu trình tăng, giữ và giảm áp suất ở các xylanh làm việc các bánh xe, giữ cho bánh xe không bị bó cứng bằng các tín hiệu điện. Có hai phương pháp điều khiển: Điều khiển bằng cường độ dòng điện cấp đến các van điện, phương pháp này sử dụng đối với các van điện 3 vị trí. Phần lớn hiện nay đang điền khiển ở 3 mức cường độ dòng điện: 0,2 và 5A tương ứng với các chế độ tăng,giữ và giảm áp suất.

www.oto-hui.com

Page 46: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Điều khiển bằng điện áp 12V cấp đến các van điện, phương pháp này sử dụng đối với các van điện 2 vị trí. Mặc dù tín hiệu đến các van điện là khác nhau đối với từng loại xe là khác nhau nhưng việc điều khiển tốc độ các bánh xe về cơ bản là giống nhau. Các giai đoạn điều khiển được thể hiện như ( hình 18 ).

Tốc độ xeA B

CD

Tốc độ Tốc độ bánh xe

Gia tốc bánh xe

giảmgiữtăngTí

n hi

ệu

Áp suất dầu

xylanh bánh xe Thời gian(s)

-

+

0

Hình 18: Điều khiển chống hãm cứng bánh xe khi phanh.

Khi phanh, áp suất dầu trong mỗi xylanh bánh xe tă ng lên và tốc độ xe giảm xuống.Nếu bánh nào có xu hướng bị bó cứng ECU điều khiển giảm áp suất dầu ở bánh đó. Giai đoạn A: ECU điều khiển van điện ở chế độ giảm áp, vì vậy giảm áp suất dầu ở xylanh bánh xe. Sau đó ECU chuyển các van điện sang chế độ giữ áp để theo dõi sự thay đổi về tốc độ của các bánh xe, nếu thấy cần giảm thêm áp suất ở bánh nào thì nó sẽ điều khiển giảm tiếp áp suất ở bánh đó. Giai đoạn B: Tuy nhiên, khi giảm áp suất dầu lực phanh tác dụng lên bánh xe lại giảm đi không đủ hãm xe dừng lại nên ECU liên tục điều khiển các van điện chuyển sang chế độ tăng và giữ áp. Giai đoạn C: Khi áp suât dầu tăng từ từ nh ư trên làm cho bánh xe có xu hướng lại bị bó cứng vì vậy các van điện được điều khiển sang chế độ giảm áp. Giai đoạn D: Do áp suất dầu trong bánh xe lại giảm (giai đoạn C),ECU lại bắt đầu điều khiển tăng áp như (giai đoạn B) và chu kỳ được lặp đi lặp lại cho đến khi xe dừng hẳn.

www.oto-hui.com

Page 47: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

2.6. Quá trình điều khiển của ABS

2.6.1. Yêu cầu của cơ cấu ABS

Một cơ cấu ABS hoạt động tối ưu, đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng phanh của ô tô phải thỏa mãn đồng thời các yêu cầu sau:

- Cơ cấu phải đáp ứng được các yêu cầu về an toàn liên quan đến động lực học phanh và chuyển động của ô tô.

- Cơ cấu phải làm việc ổn định và có khả năng thích ứng cao, điều khiển tốt trong suốt dải tốc độ của xe và ở bất kỳ loại đường nào (thay đổi từ đường bê tông khô có sự bám tốt đến đường đóng băng có sự bám kém ).

- Cơ cấu phải khai thác một các tối ưu khả năng phanh của các bánh xe trên đường, do đó giữ tính ổn định điều khiển và giảm quãng đường phanh. Điều này không phụ thuộc vào việc phanh đột ngột hay phanh từ từ của người lái xe.

- Khi phanh xe trên đường có các hệ số bám khác nhau ( ví dụ hai bánh xe bên phải chạy trên đường tuyết và hai bánh bên trái chạy trên đường nhựa khô ) thì mô men xoay xe quanh trục đứng đi qua trọng tâm của xe là luôn luôn xảy ra không thể tránh khỏi, nhưng với sự hỗ trợ của cơ cấu ABS, sẽ làm cho nó tăng rất chậm để người lái xe có đủ thời gian bù trừ mô men này bằng cách điều chỉnh cơ cấu lái một cách dễ dàng. - Cơ cấu phải duy trì độ ổn định và khả năng lái khi phanh trong lúc đang quay vòng

- Cơ cấu phải có chế độ tự kiểm tra, chẩn đoán và an toàn. Một mạch kiểm soát phải liên tục kiểm tra sự hoạt động của cơ cấu một cách đầy đủ. Nếu phát hiện một lỗi nào đó có thể làm hư hỏng việc ứng xử của ABS thì cơ cấu sẽ thông báo cho lái xe biết và khi đó cơ cấu phanh sẽ làm việc như một cơ cấu phanh bình thường. 2.6.2. Phạm vi điều khiển của ABS

Mục tiêu của cơ cấu ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị 0λ ( 0λ =10-30% trên đồ thị đặc tính trượt), gọi là phạm

vi điều khiển của cơ cấu ABS. Khi đó hiệu quả phanh cao nhất ( lực phanh đạt giá trị cực đại do giá trị xMaxϕ ) đồng thời tính ổn định của xe là tốt nhất ( yϕ đạt giá trị cao ), thỏa mãn

các yêu cầu cơ bản của cơ cấu phanh là rút ngắn quãng đường phanh, cải thiện tính ổn định hướng và khả năng điều khiển lái của xe trong khi phanh.

Thực tế giới hạn này có thể thay đổi trong phạm vi lớn hơn, có thể bắt đầu sớm hơn hay kết thúc trễ hơn tùy theo điều kiện bám của bánh xe và mặt đường.

www.oto-hui.com

Page 48: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

80 %

1,2

0 20 40 60

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

1

2

3

4

Vùng abs điều khiển

Độ trượt λ

Hệ

số b

ám d

ọc φ

100%

Hình 19 : Phạm vi điều chỉnh của cơ cấu ABS.

1: Lốp bố tròn chạy trên đường bêtông khô. . 2: Lốp bố chéo chạy trên đường nhựa ướt. 3: Lốp bố tròn chạy trên đường tuyết 4: Lốp bố tròn chạy trên đường đóng băng.

Trên ( hình 19 ) thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám dọc xϕ và độ trượt λ ứng với

các loại lốp khác nhau chạy trên các loại đường có hệ số bám khác nhau. Phạm vi điều khiển của cơ cấu ABS ứng với từng điều kiện cụ thể là khác nhau.

Theo đó ta thấy đối với loại lốp bố tròn chạy trên đường bêtông khô(đường cong 1) thì giá trị xMaxϕ đạt được ứng với độ trượt khoảng 10% so với loại lốp bố chéo chạy trên

đường nhựa ướt ( đường cong 2 ) là 30%. Độ trượt tối ưu 0λ để đạt giá trị hệ số bám cực

đại trong hai trường hợp trên là khác nhau. Vì vậy phạm vi điều khiển ABS của chúng, trường hợp lốp bố tròn chạy trên đường bêtông khô sẽ có quá trình điều khiển ABS xảy ra sớm hơn. Tương tự là phạm vi điều khiển của cơ cấu ABS đối với loại lốp bố tròn chạy trên đường tuyết và đường đóng băng (đường cong 3 và 4).

www.oto-hui.com

Page 49: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Độ trượt λ0 20 40 60 80 %

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

α=10o

α=2o

α=10o

α=2o

φy

φxH

ệ số

bám

nga

ng φ

yH

ệ số

bám

dọc

φx

Vùng ABS điều khiển

Hình 20 : Phạm vi điều khiển của ABS theo góc trượt bánh xe.

Khi phanh trên đường vòng, xe chịu sự tác động của lực ngang nên các bánh xe sẽ

có một góc trượt α . Đồ thị ( hình 20 ) thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám dọc xϕ và hệ số bám ngang yϕ với độ trượt λ ứng với góc trượt o2=α và o10=α . Ta nhận thấy rằng khi góc trượt lớn ( ví dụ o10=α ) thì tính ổn đ ịnh của xe giảm đi rất nhiều. Trong trường hợp này cơ cấu ABS sẽ ưu tiên điều khiển ổn định của xe hơn là quãng đường phanh. Vì vậy ABS sẽ can thiệp sớm khi hệ số bám dọc xϕ còn giá trị rất nhỏ ( 35,0≈xϕ ), trong khi hệ số bám ngang yϕ đạt được giá trị cực đại của nó là 0,8, quá trình điều khiển này cũng được kéo dài hơn bình thường. Nhờ vậy xe giữ được tính ổn định khi phanh trên đường vòng, mặc dù quãng đường phanh có thể dài hơn so với khi chạy thẳng. 2.6.3. Chu trình điều khiển của ABS

Quá trình điều khiển của cơ cấu ABS được thực hiện theo một chu trình kín như

( hình 21 ). Các cụm của chu trình bao gồm:

- Tín hiệu vào là lực tác dụng lên bàn đạp phanh của người lái xe, thể hiện qua áp suất dầu tạo ra trong xylanh phanh chính.

www.oto-hui.com

Page 50: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

- Tín hiệu điều khiển bao gồm các cảm biến tốc độ bánh xe và bộ điều khiển (ECU). Tín hiệu tốc độ các bánh xe và các thông số nhận được từ nó như gia tốc và độ trượt liên tục được nhận biết và phản hồi về hộp điều khiển để xử lý kịp thời.

- Tín hiệu tác động được thực hiện bởi bộ chấp hành, thay đổi áp suất dầu cấp đến các xylanh làm việc ở các cơ cấu phanh bánh xe.

- Đối tượng điều khiển : là lực phanh giữa bánh xe và mặt đường. ABS hoạt động tạo ra momen phanh thích hợp ở các bánh xe để duy trì hệ số bám tối ưu giữa bánh xe và mặt đường, tận dụng khả năng bám cực đại lực phanh là lớn nhất.

- Các yếu tố ảnh hưởng: như điều kiện mặt đường, tình trạng phanh, tải trọng của xe, và tình trạng của lốp ( áp suất, độ mòn…). Trong đó:

1: Bộ chấp hành thuỷ lực. 2: Xy lanh phanh chính. 3: Xy lanh làm việc. 4: Bộ điều khiển ECU. 5: Cảm biến tốc độ bánh xe.

Hình 21 : Chu trình điều khiển kín của ABS.

www.oto-hui.com

Page 51: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Quá trình điều khiển của ABS được trình bày dưới dạng sơ đồ trạng thái không gian như (hình 22).

Phanh thường

Giảm áp

Giữ hay tăng, giảm

áp

Dừng tác động ABS Giảm áp

chậmGiảm áp nhanh

Hình 22 : Sơ đồ trạng thái không gian biểu diễn hoạt động của cơ cấu ABS.

Khi phanh chậm sự giảm gia tốc của xe thay đổi chậm và nhỏ thì hoạt động của cơ

cấu phanh là bình thường, cơ cấu ABS không can thiệp. Khi phanh gấp hay phanh trên

đường trơn, gia tốc chậm dần của bánh xe tăng nhanh, có hiện tượng bị hãm cứng ở các

bánh xe, thì ABS sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển giảm áp suất phanh để chống lại sự hãm

cứng các bánh xe. Sau đó áp suất phanh sẽ được điều khiển ở các chế độ giữ áp, tăng áp

hay giảm áp, thực hiện chế độ tăng áp chậm hay tăng áp nhanh để duy trì độ trượt khi

phanh nằm trong khoảng tối ưu. Chu kỳ giảm áp - giữ áp – tăng áp được điều khiển lặp lại

phụ thuộc vào tình trạng của các bánh xe , sau đó kết thúc trở về tr ạng thái phanh bình

thường. Tùy vào điều kiện của bề mặt đường, số chu kỳ sẽ dao động từ 4-10 lần trong vòng

một giây. ABS đạt được tốc độ điều khiển phanh này nhờ các tín hiệu điện tử và khả năng

đáp ứng, xử lý nhanh của các bộ vi xử lý trong ECU.

www.oto-hui.com

Page 52: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Bắt đầu

Kiểm tra ban đầu

Vòng lặp

chính

Tính toán tốc độ xe và bánh xe

Kiểm tra bộ điều khiển và hệ thống

Chọn ngưỡng

Không tác động ABS

Phân tích và ứng xử

Bắt đầu tác động

Hoạt động của các van và mô tơ

Điều khiển ABS

Hình 23: Vòng lặp hoạt động của ABS.

Lưu đồ thuật toán chỉ sự hoạt động của cơ cấu ABS theo một vòng lặp kín như sơ đồ (hình 23). Sau khi kiểm tra và kích hoạt các dữ liệu của cơ cấu, cơ cấu vi xử lý bắt đầu điều khiển hoạt động của cơ cấu theo một vòng lặp, tiến hành tính toán tốc độ các bánh xe, tốc độ xe, kiểm tra tình trạng, khả năng đáp ứng của bộ điều khiển và cơ cấu, chọn chế độ làm việc có hay không có sự can thiệp của ABS. Khi ABS hoạt động sẽ tiến hành phân tích diễn biến của quá trình phanh thông qua các tín hiệu vào, xác định các ứng xử và tiến hành điều khiển các bộ phận chấp hành làm việc theo một chu trình vòng lặp kín. 2.6.4. Tín hiệu điều khiển ABS.

Việc lựa chọn tín hiệu điều khiển thích hợp là nhân tố chính trong việc quyết định tính hiệu quả của quá trình điều khiển ABS. Trên tất cả các xe hiện nay đều sử dụng các cảm biến tốc độ bánh xe để tạo ra tín hiệu điều khiển chính và cơ bản nhất cho việc điều khiển quá trình hoạt động của cơ cấu ABS. Sử dụng những tín hiệu này, hộp điều khiển

www.oto-hui.com

Page 53: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

(ECU) sẽ tính ra được tốc độ của các bánh xe, sự giảm tốc và tăng tốc của nó, tính được tốc độ chuẩn của các bánh xe, tốc độ xe và độ trượt khi phanh.

Sự thay đổi gia tốc của bánh xe là một tín hiệu chính, đóng vai trò quan trọng nhất trong quá trình điều khiển của ABS. ECU sẽ tính toán và xác định các giá trị giới hạn của sự giảm tốc (-a) và tăng tốc (+a) cho phép có thể có của xe để điều khiển các chế độ hoạt động của các van điện trong bộ chấp hành.

Tốc độ chuẩn của bánh xe khi phanh ( fvRe ) là tốc độ tương ứng với tốc độ bánh xe

dưới điều kiện phanh tối ưu ( có độ trượt tối ưu ). Để xác định tốc độ chuẩn này, các cảm biến tốc độ bánh xe liên tục gửi về ECU tín hiệu tốc độ của cả 4 bánh xe. ECU chọn những giá trị chéo tức bánh trước phải và sau trái chẳng hạn và dựa vào đây tính tốc độ chuẩn. Một trong hai bánh xe quay nhanh hơn được dùng để xác định tốc độ chuẩn của bánh xe trong từng giai đoạn của quá trình phanh.

Độ trượt khi phanh là giá trị không thể đo được một cách trực tiếp nên sử dụng một tín hiệu tương tự được tính toán trong ECU, gọi là ngưỡng trượt 1λ (đây là một giá trị vận

tốc). Tốc độ chuẩn của bánh xe được sử dụng làm cơ sở cho tín hiệu này. Ngưỡng trượt 1λ

là một tín hiệu quan trọng thứ hai trong quá trình điều khiển của cơ cấu ABS. Vận tốc thực tế của bánh xe khi phanh (vR) được so sánh với ngưỡng trượt 1λ để cơ cấu ABS quyết định

các chế độ điều khiển tăng, giữ hay giảm áp suất phanh trong bộ chấp hành. Đối với các bánh xe bị động hay các bánh xe chủ động mà khi phanh thì có cắt ly

hợp thì chỉ cần tín hiệu gia tốc của bánh xe là đủ để điều khiển cho quá trình hoạt động của ABS. điều này tuân theo quy tắc ứng sử trái ngược nhau của cơ cấu phanh trong vủng ổn định và vùng không ổn định của đường đặc tính trượt. Trong vùng ổn định thì sự giảm tốc của bánh xe là rất nhỏ, tức là khi lái xe đạp phanh với lực càng lớn thì xe giảm tốc càng nhiều mà bánh xe không bị hãm cứng. Tuy nhiên ở vùng không ổn định thì chỉ cần tăng áp suất phanh thêm một ít cũng đủ làm cho bánh xe bị hãm cứng tức thời, nghĩa là sự giảm tốc biến thiên rất nhanh. Dựa trên sự biến thiên gia tốc này ECU có thể xác định được mức độ hãm cứng của bánh xe và có điều khiển thích hợp để duy trì độ trượt khi phanh nằm trong khoảng tối ưu.

Đối với các bánh xe chủ động mà khi phanh không cắt ly hợp và cần số đặt tại vị trí số 1 hay số 2, động cơ sẽ tác động lên các bánh xe chủ động và tăng một cách đáng kể mô men quán tính khối lượng ở các bánh xe. Nói cách khác c ác bánh xe sẽ ứng sử như thể chúng nặng hơn rất nhiều. Điều này dẫn đến gia tốc chậm dần các bánh xe thường chưa đủ lớn để có thể coi như một tín hiệu điều khiển đủ cho ECU có thể xác định hãm cứng của bánh xe. Như vậy việc điều khiển của ABS sẽ thiếu sự chính xác. Vì vậy cần thiết phải cần một tín hiệu tương tự với độ trượt phanh để làm tín hiệu điều khiển phụ, và cần kết hợp tương thích tín hiệu này với tín hiệu gia tốc của bánh xe. Đó chính là ngưỡng trượt 1λ .

www.oto-hui.com

Page 54: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Trên một số xe có gắn thêm cảm biến giảm tốc đo trực tiếp sự giảm tốc của xe và cảm biến gia tốc ngang xác định tình trạng quay vòng của xe, thì các tín hiệu này được xem như các tín hiệu bổ xung cho tín hiệu gia tốc của bánh xe, mạch logic trong ECU tính toán và xử lý tổ hợp dữ liệu này để đạt được quá trình điều khiển phanh tối ưu. 2.6.5. Quá trình điều khiển của ABS.

Hình24 : Quá trình điều khiển của ABS.

Trong đó : vF: Tốc độ xe. vR : Tốc độ thực tế của bánh xe. vRef : Tốc độ chuẩn bánh xe. 1λ : trượt.

Trên đồ thị ( hình 24) biểu điễn một quá trình điều khiển hình của cơ cấu ABS. Đường vF biểu diễn tốc độ xe giảm dần khi phanh; đường vRef là tốc độ chuẩn của bánh xe; vR thể hiện tốc độ thực tế của bánh xe khi phanh; đường 1λ là ngưỡng trượt được xác định

từ tốc độ chuẩn vRef . Mục tiêu của ABS là điều khiển sao cho trong quá trình phanh giá trị thực tế của bánh xe vR càng sát với tốc độ chuẩn vRef càng tốt, tức nó phải nằm trên ngưỡng trượt 1λ .

www.oto-hui.com

Page 55: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Trong giai đoạn đầu của quá trình phanh áp suất dầu ở các xylanh bánh xe tăng lên và sự giảm tốc của các bánh xe cũng tăng lên. Giai đoạn này tương ứng với vùng ổn định (+a) trong đường đặc tính trượt, lúc này tốc độ bánh xe vR bằng với tốc độ chuẩn vRef . Ở cuối giai đoạn 1, sự giảm tốc của bánh xe bắt đầu thấp hơn ngưỡng đã chọn (-a). Lập tức các van điện trong bộ chấp hành ABS chuyển sang chế độ giữ áp suất. Áp suất dầu trong các xi lanh phanh bánh xe chưa giảm ngay vì sự trễ trong quá trình điều khiển, nên sự giảm tốc tiếp tục vượt qua ngưỡng (-a).

Ở cuối giai đoạn 2, tốc độ của bánh xe vR giảm xuống dưới ngưỡng 1λ . Van điện

trong bộ chấp hành chuyển sang chế độ giảm áp, kết quả là áp suất phanh giảm cho đến khi gia tốc bánh xe trở lại lên gần ngưỡng (- a). Ở cuối giai đoạn 3, gia tốc của bánh xe vượt lên trên ngưỡng (-a) một lần nữa, van điện trong bộ chấp hành lại chuyển sang chế độ giữ áp với thời gian dài hơn, do đó thời điểm này gia tốc của xe tăng lên và vượt qua ngưỡng (+a) , áp suất phanh vẫn giữ không đổi. Ở cuối giai đoạn 4, gia tốc của xe vượt qua ngưỡng giới hạn (+A), lập tức hộp ECU điều khiển van điện chuyển sang chế độ tăng áp trong giai đoạn 5. Trong giai đoạn 6, áp suất phanh được giữ không đổi một lần nữa vì gia tốc bánh xe vẫn còn trên ngựỡng (+a). Ở cuối giai đoạn này gia tốc của bánh xe xuống dưới ngưỡng (+a), điều này cho thấy các bánh xe đã đi vào vùng ổn định của đường cong đặc tính trượt, tức đã nằm trên ngưỡng trượt 1λ .

Áp suất phanh tiếp tục được tăng lên từng nấc một trong giai đoạn 7 để giảm tốc độ của xe cho đến khi gia tốc giảm dần của bánh xe xuống dưới ngưỡng (-a) ở cuối giai đoạn 7. Lúc này áp suất phanh giảm ngay tức thì mà không cần tín hiệu 1λ điều khiển. Các chu

kì mới tiếp tục điều khiển theo nguyên lý trên đến khi kết thúc quá trình phanh. 2.6.6. Chức năng làm trễ sự gia tăng mômen xoay xe

Khi phanh xe trên đường có hệ số bán khác nhau hay đường không bằng phẳng, chẳng hạn như các bánh xe bên trái chạy trên đường nhựa khô và các bánh xe bên phải chạy trên đường đóng băng. Kết quả là lực phanh khác nhau ở các bánh xe trên các cầu, điều này làm sinh ra một mô men xoay xe quanh trục đứng đi qua trọng tâm bánh xe, làm lệch hướng chuyển động của xe (hình 25).

www.oto-hui.com

Page 56: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

P1P2

1 2

Myaw

φx=0,8 φx=0,3

Hình 25: Mô phỏng sự quay ngang do sự chênh lệch lực phanh ở hai bánh xe trước.

Trong đó : Myaw: Mô men xoay xe quanh trục đứng đi qua trọng tâm xe. P1, P2: Lực phanh bánh xe trước trái và phải.

Đối với các các xe tải và xe khách lớn có chiều dài cơ sở lớn còn chịu ảnh hưởng tương đối cao của mô men quán tính quanh trục đứng. Nên ở những xe này, sự tạo thành mô men xoay xe quanh trục đứng là tương đối chậm và người lái xe có đủ thời gian để đều chỉnh tay lái trong quá trình làm việc của ABS. Trên những xe nhỏ có chiều dài cơ sở ngắn , mô men quán tính quanh trục đứng thấp, nên việc sự tạo thành mô men xoay xe là dễ xảy ra và nhanh hơn. Vì vậy, phần lớn các cơ cấu ABS đều có trang bị một cơ cấu làm trễ đi sự tạo nên mô men xoay xe giúp cho người lái có đủ thời gian để điều chỉnh tay lái thích hợp khắc phục hiện tượng này, giữ cho xe được ổn định trên những mặt đường có hệ số bám khác nhau. Cơ cấu làm trễ mô men xoay xe làm chậm bớt sự gia tăn g áp suất phanh của bánh xe chạy trên phần đường có hệ số bám cao hơn.đảm nhiệm chức năng này là nhờ sự thiết kế đặc biệt của ECU, hoặc có thể kết hợp thêm một vài cảm biến,chẳng hạn cảm biến gia tốc ngang,cảm biến giảm tốc. * Các phương pháp làm trễ mô men xoay xe:

- ABS có thể điều khiển áp suất dầu phanh lớn nhất ở các bánh xe chạy trên phần đường có hệ số bám cao tăng chậm lại trong một khoảng một thời gian ngắn nên sự chênh lệch lực phanh giữa các bánh xe chạy trên phần đường có hệ số bám cao và các bánh xe chạy trên phần đường có hệ số bám thấp xảy ra chậm, làm cho mô men xoay xe diễn ra chậm đi. Quãng đường phanh trong trường hợp này có tăng hơn một ít so với cơ cấu ABS không có chức năng làm trễ mô men xoay xe. Cách điều khiển này thường được ứng dụng đối với các xe có cơ cấu ABS điều khiển độc lập ở tất cả các bánh xe.

- ABS cũng có thể điều khiển làm trễ mô men xoay xe bằng cách xác định tốc độ xe và chia nó ra làm bốn cấp tốc độ để có các mức làm chậm mô men xoay xe khác nhau. Ở

www.oto-hui.com

Page 57: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

trong phạm vi tốc độ cao thì thời gian tích luỹ áp suất phanh sẽ ngắn hơn ở bánh xe có hệ số bám cao, trong khi thời gian này sẽ tăng ở bánh xe có hệ số bám thấp. Điều này sẽ làm giảm mô men xoay xe, đặc biệt là tại tốc độ xe cao. 2.7. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cụm chi tiết và cả cơ cấu ABS 2.7.1. Cảm biến tốc độ bánh xe. Cảm biến tốc độ bánh xe dùng để đo vận tốc góc của bánh xe và gửi về ECU dưới dạng các tín hiệu điện.

Cảm biến tốc độ bánh trước

Hình 26 a: Vị trí lắp cảm biến.

Hình 26 b: Cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ. Tuỳ theo cách điều khiển khác nhau, các cảm biến tốc độ bánh xe thường được gắn ở mỗi bánh xe để đo riêng rẽ từng bánh hoặc được gắn ở vỏ bọc của cầu chủ động, đo tốc độ trung bình của hai bánh xe dựa vào tốc độ của bánh răng vành chậu. ở bánh xe, cảm biến tốc độ được gắn cố định trên các giá đỡ của các bánh xe, vành răng cảm biến được gắn trên đầu ngoài của bán trục hay trên cụm moay ơ bánh xe, đối diện và cách cảm biến tốc độ một khe hở nhất định gọi là khe hở từ.

www.oto-hui.com

Page 58: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Cảm biến tốc độ bánh xe có hai loại : Cảm biến điện từ và cảm biến HALL. Trongđó loại cảm biến điện từ được xử dụng phổ biến hơn. 2.7.1.1 Cấu tạo:

Gồm một nam châm vĩnh cửu, một quận dây quấn quanh lõi từ, hai đầu cuộn dây được nối với ECU (hình 26b). 2.7.1.2 Nguyên lý làm việc.

Khi bánh xe quay, vành răng quay theo, khe hở A giữa hai đầu lõi từ và vành răng thay đổi, từ thông biến thiên làm xuất hiện trong cuộn dây một sức điện động xoay chiều dạng hình sin có biên độ và tần số thay đổi tỉ lệ theo tốc độ góc của bánh xe (hình 27). Tín hiệu này liên tục được gửi về ECU. Tuỳ theo cấu tạo của cảm biến, vành răng và khe hở giữa chúng, các xung điện áp tạo ra có thể nhỏ dưới 100mV ở tốc độ thấp, hoặc cao hơn 100mV ở tốc độ cao.

+V

-V

Ở tốc độ caoỞ tốc độ thấp

0

Hình 27: Tín hiệu điện áp ở tốc độ bánh xe

Khe hở không khí giữa lõi từ và đỉnh răng của vành răng cảm biến chỉ khoảng 1mm và độ sai lệch phải nằm trong giới hạn cho phép. Cơ cấu ABS sẽ không làm việc tốt nếu khe hở nằm ngoài giá trị tiêu chuẩn. 2.7.2. Cảm biến giảm tốc. Trên một số xe ngoài cảm biên tốc độ bánh xe còn được trang bị thêm một cảm biến giảm tốc cho phép ECU xác định chính xác hơn sự giảm tốc của xe trong quá trình phanh. Kết quả là, mức độ đáp ứng của ABS được cải thiện tốt hơn. Nó thường được sử dụng nhiều trên xe 4WD bởi vì nếu một trong các bánh xe bị hãm cứng thì các bánh xe khác cũng có xu hướng bị hãm cứng theo, do tất cả các bánh được nối với cơ cấu truyền lực nên có tốc độ ảnh hưởng lẫn nhau. Cảm biến giảm tốc còn gọi là cảm biến “G”.

www.oto-hui.com

Page 59: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Trước

LEDsCảm biến giảm tốc

Đĩa xẻ rãnh Đĩa xẻ rãnh

Transistor quang

Trong quá trình giảm tốc Hình 28: Vị trí và cấu tạo cảm biến giảm tốc

Cấu tạo của cảm biến như (hình 28) gồm hai cặp đèn LED và phototransistors, một đĩa xẻ rãnh và một mạch biến đổi tín hiệu. Đặc điểm của đèn LED là phát sáng khi cấp điện và phototransis tors là dẫn điện khi có ánh sáng chiếu vào. Khi mức độ giảm tốc của xe thay đổi, đĩa xẻ rãnh lắc theo chiều dọc xe tương ứng với mức độ giảm tốc. Các rãnh trên đĩa cắt cho ánh sáng từ đèn LED đến phototransistors, làm phototransistors đóng, mở, báo tín hiệu về ECU. ECU nhận những tín hiệu này để xác định chính xác trạng thái mặt đường và thực hiện các điều chỉnh thích hợp. Tín hiệu này cũng được dùng để ECU điều khiển chế độ làm chậm sự tăng mômen xoay xe. Sử dụng hai cặp LED và phototransistors sẽ tạo ra sự đóng và mở của các phototransistors chia mức độ giảm tốc thành 4 mức .

Hình 29 : Các chế độ hoạt động của cảm biến giảm tốc.

www.oto-hui.com

Page 60: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

2.7.3. Cảm biến gia tốc ngang. Cảm biến gia tốc ngang được trang bị trên một vài kiểu xe, giúp tăng khẳ năng ứng xử của xe khi phanh trong lúc đang quay vòng, có tác dụng làm chậm quá trình gia tăng mô men xoay xe. Trong quá trình quay vòng, các bánh xe phía trong có xu hướng nhấc lên khỏi mặt đất do lực ly tâm và các yếu tố góc đặt bánh xe. Ngược lại, các bánh xe bên ngoài bị tỳ mạnh xuống mặt đường đặc biệt là các bánh xe phía trước bên ngoài. Vì vậy các bánh xe phía trong có xu hướng bó cứng dễ dàng hơn so với các bánh xe ở phía ngoài. Cảm biến gia tốc ngang có nhiệm vụ xác định gia tốc ngang của xe khi quay vòng và gửi tín hiệu về ECU. Trong trường hợp này một cảm biến kiểu phototransistors giống như cảm biến giảm tốc được gắn theo trục ngang của xe hay một cảm biến kiểu bán dẫn được sử dụng để đo gia tốc ngang. Ngoài ra cảm biến kiểu bán dẫn cũng được sử dụng để đo sự giảm tốc, do nó có thể đo được cả gia tốc ngang và gia tốc dọc.

Cảm biến bán dẫn

Phía trước

450 450

Kiểu bán dẫn

LEDS

Đĩa xẻ dãnh

Phĩa trước

Transistor quang

Kiểu transistor quang

Hình 30 : Cảm biến gia tốc ngang. 2.7.4. Hộp điều khiển điện tử (ECU).

2.7.4.1. Chức năng của hộp điều khiển điện tử (ECU).

Nhận biết thông tin về tốc độ góc của các bánh xe, từ đó tính toán ra tốc độ bánh xe và sự tăng giảm tốc của nó, xác định tốc độ xe, tốc độ chuẩn của bánh xe và ngưỡng trượt, để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe để: Cung cấp tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thuỷ lực. Thực hiện chế độ kiểm tra, chẩn đoán, lưu giữ mã hư hỏng và chế độ an toàn và gửi thông tin thông qua các đèn tín hiệu là sự nhấp nháy của đèn.

www.oto-hui.com

Page 61: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Xử lý điều khiển

Logic điều khiển

Chuẩn đoán an toàn lỗi

1 2 3

Tác động áp suất

dầu

Hình 31 : Các chức năng điều khiển của ECU

1: Cảm biến tốc độ bánh xe. 2: Xylanh phanh bánh xe. 3: áp suất dầu phanh.

2.7.4.2. Cấu tạo. Cấu tạo của ECU là một tổ hợp các vi xử lý, được chia thành 4 cụm chính và nhận các vai trò khác nhau hình 4.8. - Phần xử lý tín hiệu. - Phần logic điều khiẻn. - Bộ phận an toàn. - Bộ chẩn đoán và lưu giữ mã lỗi. a, Phần xử lý tín hiệu. Trong phần này các tín hiệu được cung cấp đến bởi các cảm biến tốc độ bánh xe sẽ được biến đổi thành dạng thích hợp để sử dụng cho phần logic điều khiển. Để ngăn ngừa sự trục trặc khi đo tốc độ bánh xe, sự giảm tốc của xe, … có thể phát sinh trong quá trình thiết kế và vận hành của xe thì các tín hiệu vào được lọc trước khi sử dụng. Các tín hiệu được xử lý xong được chuyển qua phần logic điều khiển. b, Phần lôgic điều khiển. Dựa trên các tín hiệu vào, phần logic tính toán để xác định các thông số cơ bản như gia tốc của bánh xe, tốc độ chuẩn, ngưỡng trượt, gia tốc ngang. Các tín hiệu từ phần lôgic điều khiển các van điện từ trong bộ chấp hành thuỷ lực, làm thay đổi áp suất dầu cung cấp đến các cơ cấu phanh theo các chế độ tăng, giữ và giảm áp suất.

www.oto-hui.com

Page 62: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

c, Bộ phận an toàn. Một mạch an toàn ghi nhận những trục trặc của các tín hiệu trong cơ cấu cũng như bên ngoài có liên quan. Nó cũng can thiệp liên tục vào trong quá trình điều khiển của cơ cấu. Khi có một lỗi bị phát hiện thì cơ cấu ABS được ngắt và được báo cáo cho người lái thông qua đèn báo ABS được bật sáng. Mạch an toàn liên tục giám sát điện áp bình ắc quy. Nếu điện áp nhỏ dưới mức quy định thì cơ cấu ABS được ngắt cho đến khi điện áp đạt trở lại trong phạm vi qui định, lúc đó cơ cấu lại đặt trong tình trạng sẵn sàng hoạt động. Mạch an toàn cũng kết hợp một chu trình kiểm tra d, Bộ chuẩn đoán và lưu giữ mã lỗi. Để giúp cho việc kiểm tra và sửa chữa được nhanh chóng và chính xác, ECU sẽ tiến hành kiểm tra ban đầu và trong quá trình xe chạy sẽ ghi và lưu lại các lỗi hư hỏng trong bộ nhớ dưới dạng các mã lỗi hư hỏng, nhưng cũng có những mã lỗi không thể tự xoá được kể cả khi tháo cả cực bình ắc quy. Trong trường hợp này, sau khi sửa chữa xong phải tiến hành xoá mã lỗi hư hỏng theo qui định của nhà chế tạo.

Khoá điệnCầu chì Gauge

Đèn báo phanh

Đèn báo ABS

Công tắc báo mức dầu phanh

Công tắc phanh tay

ABS ECU

Cầu chì DOME Cầu chì STOP

Công tắc đèn phanh

Cảm biến tốc độ

trước - phải Cảm biến báo đèn hỏng

Đèn phanh

Cảm biến tốc độ

trước - tráiCảm biến

tốc độ sau - phảiCảm biến

tốc độ sau - trái

Giắc kiểm tra

Cảm biến giản tốc (4WD)

GND GND

GS1GS2GST

TCTS

RL+RL-

FL+FL-

FR+FR-

BATSTP

FL+FL-

RR+RR-

SRL

SRR

SFL

SFR

AST

MT

MR

WIG

Bộ chấp hành ABS

Môtơ bơm

SRR

RF SOL*

LF SOL*

RR SOL*

LR SOL*

SOL*: Van điện

Rơle van điện

Rơle môtơ

FL ABS

FL AM

FL ALT

FL MAIN

Rơle điều khiển ABSCầu chì ECU IG

Sơ đồ mạch điện ABS

Giắc sửa chữa

Hình 32 : Sơ đồ mạch điện ABS của xe TOYOTA CELICA.

www.oto-hui.com

Page 63: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

* Quá trình điều khiển chống hãm cứng bánh xe khi phanh. ECU điều khiển các van điện trong bộ chấp hành thuỷ lực đóng mở các cửa van, thực hiện các chu trình tăng, giữ và giảm áp suất ở các xylanh làm việc các bánh xe, giữ cho bánh xe không bị bó cứng bằng các tín hiệu điện. Có hai phươg pháp điều khiển: - Điều khiển bằng cường độ dòng điện cấp đến các van điện, phương pháp này sử dụng đối với các van điện 3 vị trí. Phần lớn hiện nay đang điền khiển ở 3 mức cường độ dòng điện là: 0; 2 và 5A tương ứng với các chế độ tăng, giữ và giảm áp suất. - Điều khiển bằng điện áp 12V cấp đến các van điện, phương pháp này sử dụng đối với các van điện 2 vị trí. 2.7.5. Bộ chấp hành thủy lực

3

12

4

Relay động cơ bơmRelay solenoid

Vít Tấm chắn

Động cơ bơm

12

34

5

FLR

RFR

RL

MC

SM

CP

Ra Vào

5

Hình 33 : Bộ chấp hành thuỷ lực. 2.7.5.1. Cấu tạo. Bộ chấp hành thuỷ lực có chức năng cung cấp áp suất dầu tối ưu đến các xylanh phanh bánh xe theo sự điều khiển của hộp điều khiển điện tử ECU tránh hiện tượng bị hãm cứng bánh xe khi phanh. Cấu tạo của một bộ chấp hành thuỷ lực gồm có các bộ phận chính sau: các van điện từ, motor điện dẫn động bơm dầu, bơm dầu và bình tích áp, rơ le bơm, rơ le van điện từ.

www.oto-hui.com

Page 64: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

a. Van điện từ. Van địên từ trong bộ chấp hành có hai loại là loại 2 vị trí và loại 3 vị trí. Cấu tạo chung của một van điện từ gồm một cuộn dây điện, lõi van, các cửa van và van một chiều. Van điện từ có chức năng đóng mở các cửa van theo sự điều khiển của ECU để điều chỉnh áp suất dầu đến các xylanh bánh xe. b. Motor điện và bơm dầu. Một bơm dầu kiểu piston được dẫn động bởi một motor điện có chức năng đưa ngược dầu từ bình tích áp về xylanh chính trong các chế độ giảm và giữ áp. Bơm được chia ra làm hai buồng làm việc độc lập thông qua hai piston trái và phải được điều khiển bằng cam lệch tâm, các van một chiều chỉ cho dòng dầu đi từ bơm về xylanh chính. c. Bình tích áp. Bình tích áp chứa dầu hồi về từ xylanh phanh bánh xe, nhất thời làm giảm áp suất dầu ở xylanh phanh bánh xe. 2.8.Các trạng thái phanh Sơ đồ ( hình 34 ) thể hiện sự hoạt động của một bộ chấp hành thuỷ lực loại 4 van điện 3 vị trí. Hai van điện điều khiển độc lập hai bánh trước trong khi hai van còn lại điều khiển đồng thời hai bánh sau. Vì vậy cơ cấu này gọi là ABS 3 kênh.

Hình 34 : Sơ đồ bộ chấp hành thủy lực

www.oto-hui.com

Page 65: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

2.8.1. Khi phanh bình thường (ABS không hoạt động). Khi phanh xe ở tốc độ chậm (dưới 8 km/h hay 12,25km/h tuỳ từng loạ i xe) hay rà phanh trong trường hợp này ABS không hoạt động và ECU không gửi dòng điện đến cuộn dây của van địên từ. Do đó, van 3 vị trí bị ấn xuống bởi lò xo hồi vị và cửa A vẫn mở trong khi cửa B vẫn đóng (hình 35). Dầu phanh từ xylanh chính qua cửa A đến cửa C trong van điện 3 vị trí rồi tới xylanh bánh xe. Dầu phanh không vào được bơm bởi van một chiều số 1 gắn trong mạch bơm. Khi nhả chân phanh, dầu từ hồi từ xylanh chính về xylanh bánh xe qua cửa C đến cửa A và van một chiều số 3 trong van điện 3 vị trí.

Khi ngừng phanh

Khi phanh

Hình 35 : Chế độ phanh thường (ABS không hoạt động)

2.8.2. Khi phanh gấp(ABS hoạt động). Nếu có bất kỳ bánh xe nào có xu hướng bị bó cứng khi phanh gấp thì bộ chấp hành thuỷ lực điêu khiển giảm áp suất dầu phanh tác dụng lên bánh xe đó theo tín hiệu từ ECU vì vậy bánh xe không bị bó cứng. 2.8.2.1. Chế tăng áp (hình 36). Khi cần tăng áp suất trong xylanh bánh xe để tạo lực phanh lớn, ECU ngắt dòng điện, không cấp cho cuộn dây của van điện từ. Vì vậy cửa A của van điện vị trí mở và cửa B đóng. Nó cho phép dầu trong xylanh phanh chính chảy qua cửa C trong van điện 3 vị trí đến xylanh bánh xe. Mức độ tăng áp suất dầu được điều khiển nhờ lặp lại quá trình tăng áp và giữ áp

www.oto-hui.com

Page 66: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Hình 36 : Chế độ tăng áp

2.8.2.2. Chế độ giữ áp ( hình 37 ) Khi áp suất trong xylanh bánh xe giảm hay tăng, cảm biến tốc độ bánh xe gửi tín hiệu báo rằng tốc dộ bánh xe đạt đến giá trị mong muốn, ECU cấp dòng điện 2A đến cuộn dây của van điện để giữ áp suất trong bánh xe không đổi. Khi dòng điện cấp cho cuộn dây của van điện từ bị giảm từ 5A (ở chế độ giảm áp) xuống còn 2A (ở chế độ giữ áp ) lực từ sinh ra trong cuộn dây cũng giảm, van điện 3 vị trí dịch chuyển xuống vị trí giữa nhờ lực của lò xo hồi vị làm cửa A và cửa B đều đóng. Lúc này bơm dầu vẫn còn làm việc.

Hình 37: Chế độ giữ áp

www.oto-hui.com

Page 67: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Như vậy, khi cơ cấu ABS làm việc bánh xe sẽ có hiện tượng nhấp nhả khi phanh và có sự rung động nhẹ của xe, đồng thời ở bàn đạp phanh có sự rung động do dầu phanh hồi về từ bơm dầu, đây là trạng thái bình thường khi ABS làm việc. Van điện 3 vị trí như trên được sử dụng nhiều trên các xe trước đây, ngày nay kiểu van điện hai vị trí được dùng phổ biến hơn. (hình 37) là sơ đồ bộ phận chấp hành ABS sử dụng 8 van điện 2 vị trí, bao gồm 4 van giữ áp suất và 4 van giảm áp suất. Hoạt động cơ bản của bộ chấp hành thuỷ lực kiểu này giống như kiểu van 3 vị trí, tín hiệu điều khiển từ ECU đến các van điện dưới dạng điện áp. Ngoài ra bộ phận chấp hành phanh ABS của các xe ngày nay cũng có cải tiến thành rất nhiều loại khác nhau. 2.8.2.3. Chế độ giảm áp (hình 38) Khi một bánh xe gần bị bó cứng, ECU gởi dòng điện 5A đến cuộn dây của van điện từ làm sinh ra môt lực từ mạnh. Van 3 vị trí chuyển động lên phía trên đóng cửa A trong khi cửa B mở. Kết quả là, dầu phanh từ xylanh bánh xe qua cửa C tới cửa B trong van điện 3 vị trí và chảy về bình dầu. Cùng lúc đó môtor bơm hoạt động nhờ tín hiệu điện áp 12V từ ECU, dầu phanh được hồi trả về xylanh phanh chính từ bình chứa. Mặt khác cửa A đóng ngăn không cho dầu phanh từ xylanh ch ính vào van điện 3 vị trí và van một chiều số 1 và số 3, kết quả là áp suất dầu trong xylanh bánh xe giảm ngăn không cho bánh xe bị bó cứng. Mức độ giảm áp suất dầu được điều chỉnh bằng cách lặp lại các chế độ ‘giảm áp’ và ‘giữ áp’

Hình 38 : Chế độ giảm áp

www.oto-hui.com

Page 68: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

CHƯƠNG 3.

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE (ABS)

3.1 Giới thiệu nội dung chính của Matlab – Simulink; Matlab - State flow

3.1.1 Matlab – Simulink

Simulink là một phần mềm đồ hoạ, định hướng sơ đồ khối dùng để mô phỏng các hệ động lực. Đây là sản phẩm nằm bên trong Matlab và sử dụng nhiều hàm của Matlab và cũng có thể trao đổi qua lại với môi trường Matlab để tăng thêm khả năng mềm dẻo của nó. Với Simulink chúng ta có thể xây dựng mô hình mô phỏng của hệ thống giống như

khi ta vẽ sơ đồ khối. Simulink có một khối thư viện với nhiều chức năng khác nhau.

Để xây dựng mô hình ta khởi động Matlab và khởi tạo Simulink, mở thư viện của

khối Simulink sau đó chọn các nhóm thích hợp. Thư viện của Simulink thường có 8 nhóm:

- Nhóm Continuous và Discrete: chứa các khối cơ bản để xử lý tín hiệu liên tục và

rời rạc;

- Nhóm Function & table: chứa các khối thực hiện việc gọi hàm từ Matlab, khối nội

suy và khối hàm truyền;

- Nhóm Math: chứa các khối thực thi các hàm toán học;

- Khối Monlinear: chứa các khối phi tuyến;

- Nhóm Sinks & Systems: chứa các khối công cụ xử lý tín hiệu;

- Nhóm Sinks: chứa các khối thực hiện chức năng xuất kết quả;

- Nhóm Source: chứa các khối phát tín hiệu.

Để copy một khối từ thư viện vào cửa sổ của mô hình, chọn khối, rê chuột để kéo

khối đã chọn thả vào cửa sổ mô hình. Trong cửa sổ mô hình, nếu muốn copy một khối, ấn

phím Ctrl và rê chuột sang vị trí đặt bản copy; nếu muốn xoá hãy chọn nó và ấn phím

Delete.

Để thực hiện một quá trình mô phỏng ta tiến hành các bước: xây dựng mô hình mô

phỏng; xác lập giá trị các thông số của mô hình; xác lập điều kiện đầu; lựa chọn cách thức

xuất kết quả; điều khiển việc thực thi quá trình mô phỏng.

3.1.2 Matlab – State flow

Khái niệm Stateflow: thực hiện chức năng của một cơ cấu máy hữu hạn trạng thái

của một mô hình mô phỏng trong Simulink. Một mô hình mô phỏng có thể bao gồm các

khối của Simulink, các khối Toolbox và các khối của Stateflow. Một sơ đồ Stateflow tập

hợp các đối tượng đồ hoạ và đối tượng phi đồ hoạ.

www.oto-hui.com

Page 69: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Trạng thái (State): mô tả phương thức hệ thống được điều khiển bởi các sự kiện,

tình trạng làm việc hay không làm việc của các trạng thái luôn thay đổi theo các điều kiện

và sự kiện. Có hai loại trạng thái là trạng thái loại trừ (OR) mô tả phương thức loại trừ lẫn

nhau, trạng thái ngang hàng (AND).

Chuyển đổi (Transitions): Hành động chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái

khác của hệ thống thông qua một đối tượng gọi là “chuyển đổi”. Đó là đối tượng đồ hoạ

(đối tượng nguồn) nối với một đối tượng khác (đối tượng đích), bằng một đường cong có

mũi tên. Đối tượng nguồn là nơi chuyển đổi bắt đầu, đối tượng đích là nơi chuyển đổi kết

thúc. Điểm phân chia một chuyển đổi thành các đoạn (hay nhánh) gọi là điểm nút. Chuyển

đổi mặc định là một loại chuyển đổi đặc biệt, có đối tượng đích, không có đối tượng nguồn;

chuyển đổi mặc định để báo cho Stateflow biết trạng thái con nào sẽ hoạt động ngay sau

khi trạng thái mẹ được kích hoạt. Nhãn của một chuyển đổi xác định chuyển đổi đó; nhãn

này có thể chứa một sự kiện, một điều kiện, một hoạt động có điều kiện hoặc một hoạt

động chuyển đổi.

Sự kiện (Events): các sự kiện không phải là một đối tượng đồ hoạ nên không thể

hiện trực tiếp trong sơ đồ Stateflow nhưng nó làm cho sơ đồ đó hoạt động. Khi sự kiện bắt

đầu xảy ra, các trạng thái của sơ đồ Stateflow được đánh giá. Sự truyền đi một sự kiện sẽ

kích hoạt một chuyển đổi hoặc kích hoạt một hoạt động nào đó.

Dữ liệu (Data): chúng là những đối tượng phi đồ hoạ, được dùng để lưu giữ các giá

trị bằng số trong sơ đồ Stateflow.

Điều kiện (Condition): là một mệnh đề logic, có giá trị đúng hoặc sai dùng để xác

định một chuyển đổi xảy ra nếu mệnh đề đó đúng.

Hành động (Acstions): các hành động xảy ra khi khởi động mô hình Stateflow, đó

có thể là hành động chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác hoặc là hành động của

một trạng thái. Các trạng thái có thể có các hành động đi vào, ở trong, đi ra và hành động

nương theo sự kiện.

Matlab – Simulink, Matlab - Stateflow là công cụ hữu hiệu để mô phỏng các hệ thống các (hybrid systems) có bao hàm các quá trình động lực liên tục hoặc gián đoạn và các ứng xử logic phức hợp. Với Stateflow có thể thực hiện các hệ thống điều khiển có giám sát các trạng thái và có thể luôn tự thay đổi để phù hợp với đối tượng điều khiển.

Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực có ABS sẽ đựoc mô phỏng bằng công cụ Matlab – Simulink; bộ điều khiển trung tâm trong mô hình mô phỏng được tổng hợp bằng công cụ Matlab – Stateflow.

www.oto-hui.com

Page 70: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

3.2 Sơ đồ mô phỏng Mô phỏng đơn giản các phần tử cơ bản và quá trình vật lý xảy ra trong hệ thống

điều khiển phanh ABS, được diễn tả trong sơ đồ khối hình 39 Khi người lái đạp bàn đạp phanh, bàn đạp sẽ dịch chuyển một đoạn là Xbđ. Sự dịch

chuyển đó tác động tới bầu trợ lực và ở đầu ra có lực Fmc tác động vào pít tông xy lanh chính. Như vậy, ở đầu vào của pít tông xy lanh chính có lực Fmc; xy lanh chính gồm 2 khoang, khoang I chứa pít tông sơ cấp, khoang II chứa pít tông thứ cấp. Khi lực Fmc tác động vào pít tông sơ cấp làm cho nó dịch chuyển một lượng X1 và pít tông thứ cấp sẽ dịch chuyển một lượng X2. Khi các pít tông xy lanh chính dịch chuyển lưu lượng dầu Q1 từ khoang I được đẩy đến cụm van điều khiển (cơ cấu chấp hành của ABS) theo dòng phanh thứ nhất, lưu lượng dầu Q2 từ khoang II được đẩy đến cụm van điều khiển theo dòng phanh thứ 2.

Hình 39 : Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS

Lưu lương dầu được đẩy tử xi lanh phanh chính tới cụm van ASR và được đưa tới

van cắt xi lanh phanh chính,dòng thứ 2 có lưu lượng và được tạo bởi bơm ASR và đưa tới

cụm van cắt bình tích năng ,hợp hai lưu lượng này tạo ra lưu lượng được đẩy đến cụm van

ABS lưu lượng này chia làm 2 dòng

* Dòng phanh thứ nhất: Lưu lượng dầu Q1 được đẩy đến cụm van 1 của cơ cấu

chấp hành ABS, tại đây lưu lượng dầu Q1 được chia làm 2 nhánh.

www.oto-hui.com

Page 71: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

- Nhánh 1 có lưu lượng Q11 qua van đến xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe cầu

trước bên trái(xy lanh CT1). Làm pít tông của xy lanh công tác bánh trước bên trái dịch

chuyển một lượng x1 tác động vào cơ cấu phanh bánh trước bên trái (CCP trước trái), làm

guốc phanh dịch chuyển ép sát vào tang phanh (đối với phanh tang trống) hay đĩa phanh

(đối với phanh đĩa) và tạo ra mô men phanh Mp ở các bánh xe. Guốc phanh tác dụng ngược

lên pít tông xy lanh công tác một lực, lực này sinh ra áp suất Px11 , phản hồi lại cụm van.

- Nhánh 2 có lưu lượng Q12 qua van đến xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe cầu

sau bên phải (xy lanh CT2). Làm cho pít tông của xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh sau

bên phải dịch chuyển một lượng x2 tác động vào cơ cấu phanh bánh sau bên phải (CCP sau

phải), làm guốc phanh dịch chuyển ép sát vào tang phanh (đối với phanh tang trống) hay

đĩa phanh (đối với phanh đĩa) và tạo ra mô men phanh Mp ở các bánh xe. Guốc phanh tác

dụng ngược lên pít tông xy lanh công tác một lực, lực này sinh ra áp suất P 2xl phản hồi lại

cụm van.

Hợp lực phản hồi của áp suất Px11, áp suất P 2xl là áp suất P1 tác động lại pít tông sơ

cấp xy lanh chính tạo thành một dòng kín trong hệ thống phanh thuỷ lực.

* Dòng phanh thứ hai: Lưu lượng dầu Q2 được đẩy đến cụm van 2 của cơ cấu chấp

hành ABS, tại đây lưu lượng dầu Q2 được chia làm 2 nhánh.

- Nhánh 3 có lưu lượng Q 21 qua van đến xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe cầu

trước bên phải (xy lanh CT3). Làm pít tông của xy lanh công tác bánh trước bên phải dịch

chuyển một lượng x3 tác động vào cơ cấu phanhbánh trước bên phải (CCPtrước phải), làm

guốc phanh dịch chuyển ép sát vào tang phanh (đối với phanh tang trống) hay đĩa phanh

(đối với phanh đĩa) và tạo ra mô men phanh Mp ở các bánh xe. Guốc phanh tác dụng ngược

lên pít tông xy lanh công tác một lực, lực này sinh ra áp suất Px13 , phản hồi lại cụm van.

- Nhánh 4 có lưu lượng Q 22 qua van đến xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe cầu

sau bên trái (xy lanh CT4). Làm cho pít tông của xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh sau

bên trái dịch chuyển một lượng x4 tác động vào cơ cấu phanh bánh sau bên trái (CCP sau

trái), làm guốc phanh dịch chuyển ép sát vào tang phanh (đối với phanh tang trống) hay đĩa

phanh (đối với phanh đĩa) và tạo ra mô men phanh Mp ở các bánh xe. Guốc phanh tác dụng

ngược lên píttông xylanh công tác một lực,lực này sinh ra áp suất P 4xl phản hồi lại cụm van

Hợp lực phản hồi của áp suất Px13, áp suất P 4xl là áp suất P2 tác động lại pít tông

thứ cấp xy lanh chính tạo thành một dòng kín trong hệ thống phanh thuỷ lực.

www.oto-hui.com

Page 72: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Trên thực tế, khi tính toán thiết kế hệ thống ABS phải kể đến sự cản trở của dầu

trong đường ống dẫn, lực căng của các lò xo trong hệ thống; nghĩa là phải tính đến khối

đường ống ở vị trí trước van điều khiển và trước xy lanh công tác cũng như có lò xo trong

pít tông xy lanh chính, trong cơ cấu phanh. Tuy nhiên, để đơn giản mô hình mô phỏng ta

đã bỏ qua sức cản của dầu, bỏ qua lực căng của các lò xo trong hệ thống.

Trong luận văn này ta sử dụng mô hình động lực học của ô tô theo quĩ đạo thẳng dẫn động phanh 2 dòng; sơ đồ mô phỏng trên hình

Hình 40 : Sơ đồ hệ thống điều khiển phanh ABS 3.3 Mô phỏng các cụm của hệ thống

3.3.1 Xy lanh chính

Người lái đạp bàn đạp phanh, bàn đạp dịch chuyển tác động tới bầu trợ lực và ở đầu ra có lực Fmc tác động vào pít tông xy lanh chính, làm cho nó dịch chuyển. Mô hình mô phỏng các đại lượng vật lý của xy lanh chính trong hình vẽ

www.oto-hui.com

Page 73: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Hình 41 : Mô hình mô phỏng xy lanh chính.

Độ dịch chuyển X1 của pít tông xy lanh chính được xác định từ phương trình chuyển động:

m1. 1X = Fmc- P1.Amc- Fms1 (3.1)

Fms1 = µ. 1X ;

Fms2 = µ.

m2 . = Fmc - P2.Amc – Fms2

⇒ 1X = 211

1

).(1 dtFAPFm msmcmc∫∫ −− (3.2)

(3.3) Trong đó: - m1 : khối lượng pít tông sơ cấp của xy lanh chính (kg)

- m2 : khối lượng pít tông thứ cấp của xy lanh chính (kg)

- Fmc : lực của bộ trợ lực tác động vào pít tông xy lanh chính (N)

- P1: áp suất dầu trong khoang sơ cấp xy lanh chính (N/m2)

- P2: áp suất dầu trong khoang thứ cấp xy lanh chính (N/m2)

- Amc: diện tích bề mặt làm việc của pít tông (m2 )

- Fms1: lực ma sát nhớt giữa pít tông sơ cấp với thành xy lanh (N )

- Fms2: lực ma sát nhớt giữa pít tông thứ cấp với thành xy lanh (N )

- µ : hệ số cản nhớt của dầu (Kgm/s)

Lưu lượng dầu Q1 từ xy lanh chính chảy đến cụm van 1 của cơ cấu chấp hành ABS

được xác định: Q1= Amc..

1X + bQ (3.4)

21 TTb QQQ +=

www.oto-hui.com

Page 74: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Lưu lượng dầu Q2 từ xy lanh chính chảy đến cụm van 2 của cơ cấu chấp hành ABS

được xác định:

Q2= Amc + bQ (3.5)

Trong đó :

- 1X : vận tốc dịch chuyển của pít tông sơ cấp xy lanh chính (m)

- : vận tốc dịch chuyển của pít tong thứ cấp xy lanh chính (m)

- bQ : lưu lượng dầu bù do bơm chuyển về từ thùng chứa dầu hồi (m3/s)

- Q1T: lưu lượng dầu chảy qua van về thùng chứa dầu hồi của cơ cấu chấp hành bánh

trước bên trái

- Q2T : lưu lượng dầu chảy qua van về thùng chứa dầu hồi của cơ cấu chấp hành

bánh sau bên phải

* Áp suất dầu trong khoang sơ cấp xy lanh chính được xác định:

P1 = ( )dtQQQVK∫ −− 12111 (3.6)

*Áp suất dầu trong khoang thứ cấp xy lanh chính được xác định:

P2 = ( )dtQQQVK∫ −− 22212 (3.7)

Trong đó:

- K: môđun đàn hồi của dầu phanh,kể ảnh hưởng độ cứng của đường ống dẫn K=2.109(N/m2)

- V: thể tích làm việc của xy lanh chính kể cả thể tích của đường ống và phần không gian

của van điều khiển nối chung vói nó (m3)

V=V 1k + VR1+ Vvan (3.8)

Với Vk1 là thể tích công tác của xy lanh chính (m3 )

Vk1 = Amc. lxl (3.9)

Trong đó :

lxl : chiều dài làm việc của pít tông trong xy lanh chính.

www.oto-hui.com

Page 75: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

VR1: thể tích đoạn đường ống nối từ xy lanh chính đến van điều khiển được xác định

VR1=4

. 12lDπ (m3) (3.10)

Trong đó :

- D: đường kính ống dẫn dầu (m )

- l1: chiều dài ống dẫn dầu (m )

- Vvan: thể tích của van (m3 )

Như vậy, mô hình mô phỏng khối “xy lanh chính” dẫn động dòng 2 gồm :

- Đầu vào của khối gồm:

+ Fmc lực của bộ trợ lực tác động vào pít tông xy lanh chính (N);

+ P1 áp suất dầu trong khoang sơ cấp xy lanh chính (N/m2).

+ P2 áp suất dầu trong khoang thứ cấp xy lanh chính (N/m2).

- Đầu ra của khối gồm:

+ Q1 lưu lượng dầu từ khoang sơ cấp xy lanh chính chảy đến cụm van 1 của cơ cấu

chấp hành ABS (m3/s);

+ lưu lượng dầu từ khoang thứ cấp xy lanh chính chảy đến cụm van 2 của cơ cấu

chấp hành ABS (m3/s);

- X1 độ dịch chuyển của pít tông sơ cấp xi lanh chính (m);

- X2 độ dịch chuyển của pít tông thứ cấp xi lanh chính (m);

3.3.2. Khối cụm van điều khiển(ABS)

Khối cụm van điều khiển (cơ cấu chấp hành của ABS) gồm 2 khối con, tương ứng là

cụm van 1 và cụm van 2, mỗi cụm nằm trên 1 dòng dẫn động mô phanh riêng biệt nhưng

điều khiển theo nguyên lý hoàn toàn tương tự nhau. Trong mô hình mô phỏng, chỉ xét quá

trình điều khiển cụm van 1, điều khiển bánh cơ cấu phanh bánh trước bên trái và bánh sau

bên phải.

Lưu lượng dầu Q1 từ xy lanh chính theo dòng phanh thứ nhất qua cụm van 1 được

đẩy đến cơ cấu phanh bánh xe theo hai nhánh:

- Nhánh 1 đến xy lanh công tác của cơ cấu phanh bánh trước bên trái lưu lượng Q11,

tại đây áp suất dầu sinh ra là Pxl1.

- Nhánh 2 đến xy lanh công tác của cơ cấu phanh bánh sau bên phải lưu lượng Q12,

tại đây áp suất dầu sinh ra là Pxl2.

www.oto-hui.com

Page 76: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Phương trình mô tả các đại lượng như sau:

Lưu lượng dầu từ van điều khiển đến xy lanh công tác của cơ cấu phanh tuỳ theo trạng thái

làm việc của van điều khiển tăng áp và được điều khiển bởi ECU. Được xác định:

Q11= Qd.δ.d

xl

PPP

∆− 11 (m3/s ) (3.11)

Trong đó:

- Qd: lưu lượng danh nghĩa của van điều khiển (m3/s).

- δ: hệ số thể hiện sự đóng mở của van điều khiển .

- ∆Pd: độ chênh áp danh nghĩa của van điều khiển (N/m2);

- P1: áp suất dầu ở phía trước van điều khiển (N/m2);

- Pxl1: áp suất tại xy lanh công tác bánh trước trái (N/m2).

Q12= Qd.δ.d

xl

PPP

∆− 21 (m3/s ) (3.12)

- Pxl2: áp suất tại xy lanh công tác bánh sau phải (N/m2)

Lưu lượng dầu chảy qua van giảm áp về thùng chứa dầu hồi cơ cấu phanh chấp hành

bánh trước bên trái là Q1T, bánh sau bên phải là Q2T phụ thuộc vào trạng thái làm việc của

van điều khiển. Được xác định:

Q1T= Qd.δ.d

Txl

PPP

∆−1 (m3/s ) (3.13)

Q2T= Qd.δ.d

Txl

PPP

∆−2 (3.14)

- PT: áp suất của thùng chứa dầu hồi, để đơn giản ta chọn PT= 0.

Lưu lượng dầu chảy qua van không đáp ứng tức thời với tín hiệu điều khiển van do

sự quán tính của van và của chất lỏng. Ở đây ta giả thiết tổng số thời gian của cụm van là

T = 0,003 (giây).

Lưu lượng dầu Q2 từ xy lanh chính theo dòng phanh thứ nhất qua cụm van 2 được

đẩy đến cơ cấu phanh bánh xe theo hai nhánh:

- Nhánh 1 đến xy lanh công tác của cơ cấu phanh bánh trước bên phải lưu lượng

Q21, tại đây áp suất dầu sinh ra là Pxl3.

www.oto-hui.com

Page 77: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

- Nhánh 2 đến xy lanh công tác của cơ cấu phanh bánh sau bên trái lưu lượng Q22,

tại đây áp suất dầu sinh ra là Pxl4.

Phương trình mô tả các đại lượng như sau:

Lưu lượng dầu từ van điều khiển đến xy lanh công tác của cơ cấu phanh tuỳ theo

trạng thái làm việc của van điều khiển tăng áp và được điều khiển bởi ECU. Được xác

định:

Q21= Qd.δ. (m3/s ) (3.15)

Trong đó:

- Qd: lưu lượng danh nghĩa của van điều khiển (m3/s).

- δ: hệ số thể hiện sự đóng mở của van điều khiển .

- ∆Pd: độ chênh áp danh nghĩa của van điều khiển (N/m2);

- P2: áp suất dầu ở phía trước van điều khiển (N/m2);

- Pxl3: áp suất tại xy lanh công tác bánh trước phải (N/m2).

Q22= Qd.δ. (m3/s ) (3.16)

- Pxl4: áp suất tại xy lanh công tác bánh sau trái (N/m2)

Lưu lượng dầu chảy qua van giảm áp về thùng chứa dầu hồi cơ cấu phanh chấp hành

bánh trước bên phải là Q3T, bánh sau bên trái là Q4T phụ thuộc vào trạng thái làm việc của

van điều khiển. Được xác định:

Q3T= Qd.δ. (m3/s ) (3.17)

Q4T= Qd.δ. (m3/s ) (3.18)

Như vậy, mô hình mô phỏng khối “van điều khiển” gồm:

- Đầu vào của khối :

+ Các tín hiệu điều khiển van tăng áp, giảm áp từ bộ điều khiển ECU:

+ Q1 : lưu lượng dầu từ xy lanh chính tới cụm van 1;

+ Q2 : lưu lượng dầu từ xy lanh chính tới cụm van 2;

+ Pxl1, Pxl2 : áp suất tại xy lanh công tác cơ phanh bánh trước bên trái và bánh sau bên phải;

www.oto-hui.com

Page 78: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

+ Pxl3 , Pxl4 : áp suất tại xy lanh công tác cơ phanh bánh trước bên phải và bánh sau bên trái

+ PT: áp suất của thùng chứa dầu hồi.

- Đầu ra của khối gồm:

+ P1: áp suất của dầu ở trước van 1(được coi bằng áp suất trong xylanh chính)

+ P2: áp suất của dầu ở trước van 2(được coi bằng áp suất trong xylanh chính)

+ Q11 : lưu lượng dầu chảy qua van tới xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe trước bên trái .

+ Q12: lưu lượng dầu chảy qua van tới xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe sau bên phải.

+ Q21 : lưu lượng dầu chảy qua van tới xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe trước bên phải

.+ Q22: lưu lượng dầu chảy qua van tới xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe sau bên trái. - Q1T: lưu lượng dầu chảy qua van về thùng chứa dầu hồi của cơ cấu chấp hành bánh trước

bên trái

- Q2T : lưu lượng dầu chảy qua van về thùng chứa dầu hồi của cơ cấu chấp hành bánh sau

bên phải

- Q3T: lưu lượng dầu chảy qua van về thùng chứa dầu hồi của cơ cấu chấp hành bánh trước

bên phải

- Q4T : lưu lượng dầu chảy qua van về thùng chứa dầu hồi của cơ cấu chấp hành bánh sau

bên trái

Sơ đồ mô phỏng thể hiện trong hình 42

Hình 42 : Sơ đồ cụm van điều khiển áp suất dầu cơ cấu phanh

www.oto-hui.com

Page 79: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

3.3.3. Khối cơ cấu phanh bánh xe

Khối cơ cấu phanh bánh xe dẫn động thuỷ lực thường được chia làm 2 loại: cơ cấu

phanh đĩa hay cơ cấu phanh guốc. Cơ cấu phanh phanh đĩa gồm xy lanh công tác và má

phanh, đĩa phanh; cơ cấu phanh guốc gồm xy lanh công tác và guốc phanh, trang trống

phanh. Trên mô hình mô phỏng ta xét cơ cấu phanh đĩa(hình 43)

a) Mô hình mô phỏng xy lanh công tác 1(CT1)

Xét quá trình vật lý xảy ra tại xy lanh công tác của cơ cấu phanh bánh trước bên trái,

thuộc dòng phanh thứ nhất, nhánh thứ nhất.

Tại xy lanh công tác khi có lưu lượng Q11 chảy vào làm áp suất tăng lên và tạo áp

lực lên pít tông xy lanh công tác, làm cho nó có xu hướng dịch chuyển. Gọi x1 là độ dịch

chuyển của pít tông xy lanh công tác để ép má phanh ép chặt vào đĩa phanh. Do mỗi mỗi

cơ cấu phanh có hai má phanh nên tổng dịch chuyển của pít tông là 2x1. Áp suất trong xy

lanh công tác bánh trước bên trái Pxl1 được xác định:

Pxl1= 0111111

)2.( PdtQxSQVK

Txltxl

+−−∫ (3.19)

Vxl1= VR1+ V_xlt (3.20)

(3.21)

V_xlt= tt ld .

4. 2π (3.22)

Sxlt= 4. 2

tdπ (3.23)

www.oto-hui.com

Page 80: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Trong đó:

- Vxl1: tổng thể tích của đường ống dẫn dầu đến xy lanh công tác và thể tích của

khoang xy lanh công tác bánh xe trước bên trái (m 3 ) .

- VR1: thể tích đường ống dẫn dầu từ van điều khiển tới xy lanh công tác bánh xe

cầu trước bên trái (m 3 )

- D, l1: đường kính, chiều dài đường ống dẫn từ van điều khiển đến xy lanh công tác

trước bên trái (m)

- V_xlt : thể tích khoang xy lanh công tác (m 3 );

- dt , lt : đường kính, chiều dài xy lanh công tác cơ cấu phanh trước (m);

- Sxlt: diện tích làm việc của pít tông xy lanh công tác cơ cấu phanh trước (m 2 );

- x1: độ dịch chuyển của píttông XLCT cơ cấu phanh bánh xe trước bên trái (m);

- P01: áp suất ban đầu của dầu trong xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe trước

bên trái (N/m2).

Phương trình xác định chuyển động của pít tông xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh

xe trước bên trái:

(3.24)

Ft=k(x1 - x0)

= ( )mstxltxlxlt

FFSPm

−−.11

X1= ( ) 012

1.1 xdtFFSP

m mstxltxlxlt

+−−∫∫ (3.25)

Trong đó:

- mxlt: khối lượng píttông xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe trước (kg);

- Ft: lực cản chuyển động do má phanh tác dụng ngược trở lại pít tông (N);

- x 01 : độ dịch chuyển ban đầu của pít tông xy lanh công tác để khắc phục khe hở

giữa hai má phanh với đĩa phanh của cơ cấu phanh (m);

- k: độ cứng của vật liệu làm má phanh (N/m2);

- Fms: lực cản nhớt của dầu (N );

- µ: hệ số cản nhớt của dầu (Kgm/s).

www.oto-hui.com

Page 81: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Khi pít tông xi lanh công tác cơ cấu phanh mới bắt đầu dịch chuyển ( 01 xx ≤ ) thì lực

0≈tF là rất nhỏ (tương đương lực của lò xo hồi vị) ta có thể bỏ qua. Pít tông xi lanh công

tác tiếp tục dịch chuyển và khi 01 xx > , thì má phanh bắt đầu biến dạng do ép chặt vào đĩa

phanh.

Như vậy, để điểu khiển sự tăng mô men phanh ở bánh xe, người ta điều khiển lưu

lượng dầu từ cụm van điều khiển (cơ cấu chấp hành của ABS) đến xi lanh công tác cơ cấu

phanh bánh xe.

Mô hình mô phỏng “ xi lanh công tác 1” gồm:

- Đầu vào của khối:

+ Q11 lưu lượng dầu chảy qua van điều khiển tới cơ cấu phanh bánh xe phía trước

bên trái

+ Q1T lưu lượng dầu chảy qua van về thùng chứa dầu hồi của cơ cấu chấp hành

bánh trước bên trái. - Đầu ra của khối:

+ Pxl1 áp suất tại xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe phía trước bên trái.

+ MpTt là mômen phanh bánh xe phía trước bên trái

Sơ đồ mô phỏng thể hiện trong hình 44

Hình 44 : Sơ đồ mô phỏng xilanh công tác 1

www.oto-hui.com

Page 82: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

b) Mô hình mô phỏng xy lanh công tác 2 (CT2)

Quá trình vật lý xảy ra tại xy lanh công tác của cơ cấu phanh bánh xe sau bên phải,

thuộc dòng phanh thứ nhất, nhánh thứ hai tương tự như xy lanh công tác 1.Ta có:

(3.26)

Vxl2 = VR2+ V_xls (3.27)

VR2= 2

2

.4. lDπ (3.28)

V_xls= ss l

d.

4. 2π (3.29)

Sxls= 4. 2

sdπ (3.30)

Trong đó :

- Vxl2: tổng thể tích của đường ống dẫn dầu đến xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe sau và thể tích của khoang xy lanh công tác. - VR2: là thể tích đường ống dẫn dầu từ van điều khiển tới XLCT phanh bánh sau phải (m 3 );

- D; l2: đường kính, chiều dài đường ống dẫn từ van điều khiển đến xy lanh công tác (m);

- V_xls : là thể tích khoang xy lanh công tác (m 3 );

- ds , ls : đường kính, chiều dài ban đầu xy lanh công tác cầu sau (m);

- Sxls: diện tích làm việc của pít tông xy lanh công tác cầu sau (m 2 );

- x2 : độ dịch chuyển của pít tông xy lanh công tác bánh sau bên phải (m);

- P02: áp suất ban đầu của dầu trong xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh sau bên phải(N/m2).

Phương trình xác định chuyển động của pít tông xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh

sau bên phải:

(3.31)

và Fs = k (x2 - x0)

= ( )mssxlsxlxls

FFSPm

−−.12

= ( ) 022

2 .1 xdtFFSPm mssxlsxl

xls

+−−∫∫ (3.32)

www.oto-hui.com

Page 83: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Trong đó:

mxls: khối lượng pít tông xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe cầu sau (kg);

Fs: lực cản chuyển động do má phanh tác dụng ngược trở lại pít tông (N);

x 02 : độ dịch chuyển ban đầu của pít tông xy lanh công tác để khắc phục khe hở giữa hai má phanh với đĩa phanh của cơ cấu phanh (m);

k: độ cứng của vật liệu làm má phanh (N/m2); Fms: lực cản nhớt của dầu (N); µ: hệ số cản nhớt của dầu (Kgm/s)

* Như vậy, mô hình mô phỏng “khối xi lanh công tác 2” gồm: - Đầu vào của khối: + Q12 lưu lượng dầu qua van điều khiển tới cơ cấu phanh bánh sau bên phải - Đầu ra của khối:

+ Pxl2 áp suất tại xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh sau bên phải;

+ MpSp là mômen phanh bánh sau bên phải

* Sơ đồ mô phỏng thể hiện trong hình 45

Hình 45 : Sơ đồ mô phỏng xilanh công tác 2

c) Mô hình mô phỏng xy lanh công tác 3 (CT3)

Quá trình vật lý xảy ra tại xy lanh công tác của cơ cấu phanh bánh xe trước bên

phải, thuộc dòng phanh thứ hai, nhánh thứ nhất

Ta có:

(3.33)

Vxl3 = VR3+ V_xlt (3.34)

www.oto-hui.com

Page 84: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

(3.35)

(3.36)

(3.37)

Trong đó :

- Vxl3: tổng thể tích của đường ống dẫn dầu đến xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe sau

và thể tích của khoang xy lanh công tác.

- VR3: là thể tích đường ống dẫn dầu từ van điều khiển tới xy lanh công tác cơ cấu phanh

bánh trước bên phải (m 3 );

- D; l3: đường kính, chiều dài đường ống dẫn từ van điều khiển đến xy lanh công tác (m);

- V_xls : là thể tích khoang xy lanh công tác (m 3 );

- dt , lt : đường kính, chiều dài ban đầu xy lanh công tác cầu trước (m);

- Sxlt: diện tích làm việc của pít tông xy lanh công tác cầu sau (m 2 );

- x3 : độ dịch chuyển của pít tông xy lanh công tác bánh trước bên phải (m);

- P03: áp suất ban đầu của dầu trong xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh trước bên phải

(N/m2).

Phương trình xác định chuyển động của pít tông xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh trước

bên phải:

(3.38)

và Fs = k (x3 - x0)

(3.39)

Trong đó:

mxlt: khối lượng pít tông xylanh công tác cơ cấu phanh bánh xe cầu trước (kg)

Fs: lực cản chuyển động do má phanh tác dụng ngược trở lại pít tông (N);

www.oto-hui.com

Page 85: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

: độ dịch chuyển ban đầu của pít tông xy lanh công tác để khắc phục khe hở

giữa hai má phanh với đĩa phanh của cơ cấu phanh (m);

k: độ cứng của vật liệu làm má phanh (N/m2);

Fms: lực cản nhớt của dầu (N);

µ: hệ số cản nhớt của dầu (Kgm/s)

* Như vậy, mô hình mô phỏng “khối xi lanh công tác 2” gồm: - Đầu vào của khối: + Q21 lưu lượng dầu qua van điều khiển tới cơ cấu phanh bánh sau bên phải - Đầu ra của khối:

+ Pxl3 áp suất tại xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh trước bên phải; + MpTp là mômen phanh bánh trước bên phải

* Sơ đồ mô phỏng thể hiện trong hình 46

Hình 46 : Sơ đồ mô phỏng xilanh công tác 3

b) Mô hình mô phỏng xy lanh công tác 4 (CT4)

Quá trình vật lý xảy ra tại xy lanh công tác của cơ cấu phanh bánh xe sau bên trái,

thuộc dòng phanh thứ hai, nhánh thứ hai

. (3.40)

Vxl4 = VR4+ V_xls (3.41)

(3.42)

V_xls= ss l

d.

4. 2π (3.43)

Sxls=4. 2

sdπ ( 3.44)

www.oto-hui.com

Page 86: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Trong đó :

Vxl4: tổng thể tích của đường ống dẫn dầu đến xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh

xe sau và thể tích của khoang xy lanh công tác.

VR4: là thể tích đường ống dẫn dầu từ van điều khiển tới xy lanh công tác cơ cấu

phanh bánh sau bên trái (m 3 );

D; l4: đường kính, chiều dài đường ống dẫn từ van điều khiển đến xy lanh công tác

V_xls : là thể tích khoang xy lanh công tác (m 3 );

ds , ls : đường kính, chiều dài ban đầu xy lanh công tác cầu sau (m);

Sxls: diện tích làm việc của pít tông xy lanh công tác cầu sau (m 2 );

x4 : độ dịch chuyển của pít tông xy lanh công tác bánh sau bên phải (m);

P04: áp suất ban đầu của dầu trong xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh sau bên trái

Phương trình xác định chuyển động của pít tông xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh

sau bên trái:

(3.45)

và Fs = k (x4 - x0)

= ( )mssxlsxlxls

FFSPm

−−.12

= ( ) 022

2 .1 xdtFFSPm mssxlsxl

xls

+−−∫∫ (3.46)

Trong đó :

mxls: khối lượng pít tông xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe cầu sau(kg);

Fs: lực cản chuyển động do má phanh tác dụng ngược trở lại pít tông (N);

x 02 : độ dịch chuyển ban đầu của pít tông xy lanh công tác để khắc phục khe hở giữa hai má phanh với đĩa phanh của cơ cấu phanh (m);

k: độ cứng của vật liệu làm má phanh (N/m2); Fms: lực cản nhớt của dầu (N); µ: hệ số cản nhớt của dầu (Kgm/s)

* Như vậy, mô hình mô phỏng “khối xi lanh công tác 2” gồm: - Đầu vào của khối: + Q22 lưu lượng dầu qua van điều khiển tới cơ cấu phanh bánh sau bên trái - Đầu ra của khối: + Pxl4 áp suất tại xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh sau bên trái + MpSt là mômen phanh bánh sau bên trái

www.oto-hui.com

Page 87: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

* Sơ đồ mô phỏng thể hiện trong hình 47

Hình 47 : Sơ đồ mô phỏng xilanh công tác 4

3.3.4. Khối bộ điều khiển điện tử (ECU)

* Chế độ điều khiển van ABS ở chế độ trượt quay của ECU trung tâm. Hoạt động theo yêu cầu của các điều kiện làm việc của hệ thống; được tổng hợp bằng công cụ Matlab – Stateflow, gồm 4 trạng thái làm việc:phanh bình thường tăng áp, giữ áp, giảm áp (hình 48).

Hình 48 : Sơ đồ mô phỏng trạng thái làm việc của van ABS.

- Trạng thái phanh bình thường: Biến điều khiển tăng áp được đặt bằng 1

(dktang=1), biến điều khiển giảm áp được đặt bằng 0 (dkgiam=0), trạng thái bơm hồi dầu

được đặt làm việc (BomOn = 0)

www.oto-hui.com

Page 88: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

- Trạng thái tăng áp: Biến điều khiển tăng áp được đặt bằng 1 (dktang=1), biến điều

khiển giảm áp được đặt bằng 0 (dkgiam=0).

- Trạng thái giữ áp: Biến điều khiển tăng áp được đặt bằng 0 (dktang=0), biến điều

khiển giảm áp được đặt bằng 0 (dkgiam=0), trạng thái bơm hồi dầu được đặt làm việc

(Bom ON=1).

- Trạng thái giảm áp: Biến điều khiển tăng áp được đặt bằng 0 (dktang=0), biến điều

khiển giảm áp được đặt bằng 0 (dkgiam=1), trạng thái bơm hồi dầu được đặt làm việc

(Bom ON=1).

* Điều kiện của các chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác được xác định như

sau:

- Chuyển đổi mặc định ở trạng thái tăng áp: khi có hiện tượng trượt quay thì độ trượt

của các bánh xe sẽ được chuyển đổi mặc định vào trạng thái phanh bình thường.

- Chuyển đổi từ trạng thái tăng áp về trạng thái giữ áp: giá trị độ trượt của bánh xe

nhỏ hơn giá trị định trước (s< 1Tr )

- Chuyển đổi từ trạng thái giữ áp về trạng thái tăng áp: giá trị độ trượt của bánh xe

lớn hơn giá trị định trước (s> 2Tr ) và

- Chuyển đổi từ trạng thái giữ áp về trạng thái giảm áp: giá trị độ trượt của bánh xe

nhỏ hơn giá trị định trước (s< 3Tr )

- Chuyển đổi từ trạng thái giảm áp về trạng thái giữ áp: giá trị độ trượt của bánh xe

lớn hơn giá trị định trước (s> 4Tr )

Như vậy, ta có quá trình điều khiển của ECU trên mô hình mô phỏng như sau

Mô hình mô phỏng khối “bộ điều khiển ECU ” gồm:

- Đầu vào của khối:

+ tSp và tTp: giá trị độ trượt của bánh sau bên phải và bánh trước bên phải.

+ tSt và tTt: hiệu giá trị độ trượt của bánh sau bên trái và bánh trước bên trái.

+ v : Vận tốc của ô tô

- Đầu ra của khối:

+ dktang1: giá trị định trước mở van tăng áp điều khiển cơ cấu phanh bánh trước bên trái.

+ dktang 2: giá trị định trước mở van tăng áp điều khiển cơ cấu phanh bánh sau bên phải

+ dktang 3: giá trị định trước mở van tăng áp điều khiển cơ cấu phanh bánh trước bên phải

www.oto-hui.com

Page 89: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

+ dktang 4: giá trị định trước mở van tăng áp điều khiển cơ cấu phanh bánh sau bên trái

+ dkgiam 1: giá trị định trước mở van giảm áp điều khiển cơ cấu phanh bánh trước bên trái

+ dkgiam 2: giá trị định trước mở van giảm áp điều khiển cơ cấu phanh bánh sau bên phải

+ dkgiam 3: giá trị định trước mở van giảm áp điều khiển cơ cấu phanh bánh trước bên

phải

+ dkgiam 4: giá trị định trước mở van giảm áp điều khiển cơ cấu phanh bánh sau bên trái

Sơ đồ mô phỏng khối “bộ điều khiển điện tử ECU”, trong hình vẽ 3.8:

Hình 49 : Sơ đồ bộ điều khiển điện tử ECU.

www.oto-hui.com

Page 90: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

3.3.5. Khối mô hình chuyển động thẳng của ô tô

Khi mô phỏng khối chuyển động thẳng của ô tô trong quá trình phanh, để đơn giản

chỉ xét các lực tác dụng vào xe trong mặt phẳng dọc, trên đường nằm ngang và bỏ qua lực

cản không khí.

Thông số nhập vào gồm: vận tốc ban đầu 0v , khối lượng toàn bộ xe, phân bố tải

trọng tĩnh ra cầu trước và cầu sau, toạ độ trọng tâm của xe.

Sơ đồ mô phỏng khối “ Động lực học của xe ”.

Hình 50 : Sơ đồ động lực học của xe.

www.oto-hui.com

Page 91: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

CHƯƠNG 4

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH

4.1. Trường hợp 1 : đang chạy đều trên đường nhựa khô hoặc đường bê tông khô phanh đột ngột với,

Hình 4.1- Đồ thị vận tốc

Hình 4.2- Đồ thị quãng đường phanh

Hình 4.3- Mômen phanh bánh sau phải

Hình 4.4- Mômen phanh bánh sau trái

www.oto-hui.com

Page 92: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Hình 4.5- Mômen phanh bánh trước phải Hình 4.6-Mômen phanh bánh trước trái

Hình 4.7- Vận tốc góc bánh sau phải

Hình 4.8- Vận tốc góc bánh sau trái

Hình 4.9- Vận tốc góc bánh trước phải Hình 4.10- Vận tốc góc bánh trước trái

www.oto-hui.com

Page 93: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

* Nhận xét : Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 72(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.2 giây

đầu lưu lượng dầu tăng nhanh nhưng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng chậm,dẫn tới gia tốc góc bánh xe,vận tốc của xe giảm chậm Giai đoạn 2 : Sau khoảng 1 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lưu lựợng dầu tăng nhanh mômen phanh của cả 4 bánh xe đều tăng nhanh từ 0 đến 700(Nm) làm cho gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính Giai đoạn 3 : trong khoảng thời gian 2.5 giây tiếp theo mômen phanh biến thiên dạng hình sin nhằm đảm bảo giữ ổn định cho xe nên gia tốc góc bánh xe giảm nhiều nhưng đường thể hiện dạng xung đảm bảo cho các bánh xe không trượt lết,vận tốc của xe giảm nhanh tuyến tính Giai đoạn 4 : khoảng 0.5 giây cuối vận tốc xe nhỏ dưới 10(km/h) nên lúc đó momen phanh được điều khiển dao động với biên độ nhỏ gia tốc góc bánh xe giảm nhanh tuyến tính về 0,vận tốc xe giảm về nhanh 0,quãng đường phanh với trường hợp này khoảng 47m,thời gian phanh khoảng 4.2 giây

4.2. Trường hợp 2 : đang chạy đều trên đường nhựa ướt hoặc đường bê tông ướt

phanh đột ngột với,

Hình 4.11- đồ thị vận tốc

Hình 4.12-đồ thị quãng đường phanh

www.oto-hui.com

Page 94: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Hình 4.13- Mômen phanh bánh sau trái Hình 4.14-Mômen phanh bánh trước phải

Hình 4.15-Mômen phanh bánh sau phải

Hình 4.16- Mômen phanh bánh trước trái

Hình 4.17-Vận tốc góc bánh trước trái Hình 4.18-Vận tốc góc bánh sau phải

www.oto-hui.com

Page 95: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Hình 4.19-Vận tốc góc bánh trước phải

Hình 4.20-Vận tốc góc bánh sau trái

* Nhận xét : trường hợp này hệ số bám của bánh xe với mặt đường nhỏ hơn trường hợp1 nên quãng đường phanh dài hơn,thời qian phanh lâu hơn trường hợp1

Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 72(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.1 giây đầu lưu lượng dầu tăng nhanh nhưng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng chậm,vận tốc giảm trong thời gian nhanh hơn trường hợp trước vì hệ số bám của bánh xe với mặt đường nhỏ hơn,dẫn tới gia tốc góc bánh xe,vận tốc của xe giảm ít trong giai đoạn này Giai đoạn 2 : Sau khoảng 0.4 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lưu lựợng dầu tăng nhanh mômen phanh của cả 4 bánh xe đều tăng nhanh từ 0 đến 650(Nm) làm cho gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính từ khoảng 60(rad/s) xuống còn 48(rad/s) Giai đoạn 4 : khoảng 8 giây cuối lúc đó momen phanh giảm về độ lớn biểu thị dưới dạng xung hình sin,được điều khiển dao động với biên độ giảm dần gia tốc góc bánh xe cũng dao động với biên độ giảm nhanh về 0,vận tốc xe giảm về nhanh 0,quãng đường phanh với trường hợp này khoảng 85m,thời gian phanh khoảng 8.5 giây

www.oto-hui.com

Page 96: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

4.3. Trường hợp 3 : đang chạy đều trên đường cát khô hoặc đường đá sỏi khô

phanh đột ngột với,

Hình 4.21- Đồ thị vận tốc

Hình 4.22-Đồ thị quãng đường phanh

Hình 4.23- Mômen phanh bánh sau trái Hình 4.24-Mômen phanh bánh trước phải

www.oto-hui.com

Page 97: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Hình 4.25- Mômen phanh bánh sau phải Hình 4.26- Mômen phanh bánh trước trái

Hình 4.27-Vận tốc góc bánh trước trái

Hình 4.28-Vận tốc góc bánh sau phải

Hình 4.29-Gia tốc góc bánh trước phải Hình 4.30-Gia tốc góc bánh sau trái

www.oto-hui.com

Page 98: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

* Nhận xét : trường hợp này hệ số bám của bánh xe với mặt đường nhỏ hơn 2 trường hợp trên nên quãng đường phanh dài hơn,thời qian phanh lâu hơn cả 2 trường hợp,mômen phanh cực đại của cả 4 bánh đều nhỏ hơn trường hợp trên Mpmax = 560 (Nm)

Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 72(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.1 giây đầu lưu lượng dầu tăng nhanh nhưng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng chậm,vận tốc giảm trong thời gian nhanh hơn trường hợp trước vì hệ số bám của bánh xe với mặt đường nhỏ hơn,dẫn tới gia tốc góc bánh xe,vận tốc của xe giảm ít trong giai đoạn này Giai đoạn 2 : Sau khoảng 0.4 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lưu lựợng dầu tăng nhanh mômen phanh của cả 4 bánh xe đều tăng nhanh từ 0 đến 560(Nm) làm cho gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính từ khoảng 60(rad/s) xuống còn 48(rad/s) Giai đoạn 4 : khoảng 9 giây cuối lúc đó momen phanh giảm về độ lớn biểu thị dưới dạng xung hình sin,được điều khiển dao động với biên độ giảm dần gia tốc góc bánh xe cũng dao động với biên độ giảm nhanh về 0,vận tốc xe giảm về nhanh 0,quãng đường phanh với trường hợp này khoảng 100m,thời gian phanh khoảng 9.5 giây

4.4. Trường hợp 4 : đang chạy đều trên đường đất sét khô hoặc đường đất quê khô phanh đột ngột với,

HHinh 4.31- Đồ thị vận tốc

Hình 4.32-Đồ thị quãng đường phanh

www.oto-hui.com

Page 99: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Hình 4.33- Mômen phanh bánh sau trái

Hình 4.34- Mômen phanh bánh trước phải

Hình 4.35- Mômen phanh bánh sau phải

Hình 4.36- Mômen phanh bánh trước trái

Hình 4.37-Vận tốc góc bánh trước trái Hình 4.38-Vận tốc góc bánh sau phải

www.oto-hui.com

Page 100: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Hình 4.39-Vận tốc góc bánh trước phải Hình 4.40-Vận tốc góc bánh sau trái

* Nhận xét : trường hợp này hệ số bám của bánh xe với mặt đường lớn hơn và vận

tốc lúc bắt đầu phanh nhỏ hơn trường hợp 2và3 nên quãng đường phanh ngắn hơn,thời qian phanh ít hơn cả 2 trường hợp,mômen phanh cực đại của cả 4 bánh đều lớn hơn trường hợp trên Mpmax = 760 (Nm) Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 54(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.1 giây đầu lưu lượng dầu tăng nhanh nhưng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng nhanh,vận tốc giảm trong thời gian nhanh hơn trường hợp trước vì hệ số bám của bánh xe với mặt đường lớn hơn trường hợp 2 và 3,dẫn tới gia tốc góc bánh xe,vận tốc của xe giảm ít trong giai đoạn này Giai đoạn 2 : Sau khoảng 0.5 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lưu lựợng dầu tăng nhanh mômen phanh của cả 4 bánh xe đều tăng nhanh từ 0 đến 760(Nm) làm cho gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính từ khoảng 48(rad/s) xuống còn 35(rad/s) Giai đoạn 4 : khoảng 4 giây cuối lúc đó momen phanh giảm về độ lớn biểu thị dưới dạng xung hình sin,được điều khiển dao động với biên độ giảm dần gia tốc góc bánh xe cũng dao động với biên độ giảm nhanh về 0,vận tốc xe giảm về nhanh 0,quãng đường phanh với trường hợp này khoảng 37m,thời gian phanh khoảng 4.6 giây

www.oto-hui.com

Page 101: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

4.5. Trường hợp 5 : đang chạy đều trên đường nhựa khô hoặc đường bê tông khô

nhưng hệ số bám của 4 bánh khác nhau phanh đột ngột với,

Hình 41 : Đồ thị vận tốc Hình 42 :Đồ thị quãng đường phanh

Hình 43 : vận tốc góc bánh trước phải

Hình 44 : vận tốc góc bánh sau trái

www.oto-hui.com

Page 102: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

Hình 45 : vận tốc góc bánh trước trái

Hình 46 : vận tốc góc bánh sau phải

Hình 47 : Momen phanh bánh sau trái Hình 48 : momen phanh bánh trước phải

Hình 49 : Momen phanh bánh sau phải Hình 50 : Momen phanh bánh trước trái

www.oto-hui.com

Page 103: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

* Nhận xét : trường hợp này hệ số bám của bánh xe với mặt đường ở 4 bánh là khác nhau nên mômen phanh của cả 4 bánh khác nhau Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 72(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.1 giây đầu lưu lượng dầu tăng nhanh nhưng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng nhanh,vận tốc giảm trong thời gian nhanh hơn trường hợp trước vì hệ số bám của bánh xe với mặt đường lớn hơn trường hợp 2 và 3,dẫn tới gia tốc góc bánh xe,vận tốc của xe giảm ít trong giai đoạn này Giai đoạn 2 : Sau khoảng 0.5 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lưu lựợng dầu tăng nhanh mômen phanh của cả 4 bánh xe đều tăng nhanh từ 0 đến 760(Nm) làm cho gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính từ khoảng 48(rad/s) xuống còn 35(rad/s) Giai đoạn 4 : khoảng 3 giây cuối lúc đó momen phanh giảm về độ lớn biểu thị dưới dạng xung hình sin,được điều khiển dao động với biên độ giảm dần gia tốc góc bánh xe cũng dao động với biên độ giảm nhanh về 0,vận tốc xe giảm về nhanh 0,quãng đường phanh với trường hợp này khoảng 37m,thời gian phanh khoảng 4.6 giây

4.6. Kết luậnvà Kiến nghị 4.6.1. Kết luận

a). Đề tài đã đạt được mục tiêu và nội dung đặt ra, có ý nghĩa nghiên cứu và tìm hiểu trong trình bày giảng dạy, đánh giá cụ thể qua các nội dung sau:

- Đã nghiên cứu về lý thuyết cơ bản của quá trình phanh ôtô; lý thuyết và chế độ điều khiển của hệ thống ABS trên cơ sở các tài liệu và hệ thống thực tế trên xe;

- Phân tích bản chất vật lý cơ bản, công thức và ứng dụng phần mềm Matlab Simulink, Matlab- Statefow để diễn tả, mô phỏng trạng thái làm việc các phần tử của hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS. Quá trình mô phỏng đã hoàn thành các nội dung:

+ Xây dựng được mô hình mô phỏng; + Xác định giá trị các thông số của mô hình mô phỏng; + Xác định các thông số (điều kiện, tín hiệu) đầu vào, đầu ra, thông số nhập của ECU. + Xác định kết quả xuất ra: Vận tốc của xe, vận tốc góc bánh xe, mô men phanh

sinh ra tại bánh xe chủ động, độ trượt của bánh xe khi khi phanh, của hệ thống ABS … + Xác định và đánh giá được bằng kết quả (dưới dạng đồ thị ) trong trường hợp hệ

số bám giữa lốp xe với mặt đường thay đổi . + Đề tài có ý nghĩa thực tiễn là đóng góp vào nghiên cứu khoa học chuyên ngành ô tô. b)-Tuy nhiên, do thời gian, kinh phí có hạn nên đề tài còn có một hạn chế sau đây

trong quá trình thực hiện đề tài - Chưa tiến hành thực nghiệm để kiểm nghiệm kết quả, mới dừng lại ở nghiên cứu

lý thuyết. - Mới xét ô tô chuyển động và phanh trên đường thẳng,đường bằng chưa xét tới ô tô

phanh gấp trên đường vòng và đường dốc... 4.6.2. Hướng phát triển của đề tài và kiến nghị

1. Xét thêm ảnh hưởng của các yếu tố trong trường hợp ô tô phanh trên đường vòng và đường dốc, sự biến thiên của phản lực đường tác dụng lên bánh xe.

2. Hoàn thiện ECU để ô tô có thể đáp ứng và điều khiển tốt trong điều khiển chống hãm cứng bánh xe khi phanh.

www.oto-hui.com

Page 104: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

LỜI KẾT

Trong thời gian làm đồ án em đã khẩn trương thu thập tài liệu, đọc, cùng

với các kiến thức đã học để thực hiện đề tài. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện

em đã gặp không ít những khó khăn , song với sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô

trong khoa , đặc biệt là thầy Đồng minh Tuấn đã giúp em hoàn thành được đồ

án. Qua đó giúp em hiểu sâu hơn về qui trình thiết kế đồ án mô phỏng nói riêng

cũng như qui trình thiết kế đồ án nói chung, qua đây cũng giúp em biết cách tập

hợp tài liệu kết hợp cùng với kiến thức của mình đã học để thiết kế một hệ thống

chi tiết máy .

Với đồ án tốt nghiệp này,em thực hiện đã nâng cao nhiều kiến thức cho bản

thân em và là tài liệu cho công tác của em sau này.Nó giúp em nâng cao khả năng

ứng dụng máy tính trong thiết kế tính toán

Tuy nhiên do tài liệu tham khảo còn thiếu, kiến thức của bản thân em hạn

chế nên nội dung đồ án không tránh khỏi những thiếu xót nhất định. Em rất mong

nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô cùng các bạn để nội dung đồ án

của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên , Ngày 20 Tháng 08 Năm 2009

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Trọng Khương

www.oto-hui.com

Page 105: Ứ ụng phần mề ỏ ệ ố ịdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van-de-tai-cd-dh/file_goc_780995.pdf · LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của ngành

www.oto-hui.com