Bài giảng Lý thuyết ô tô: Chương 6 - Trường CĐ Công nghệ

Bài giảng Lý thuyết ô tô: Chương 6 Phanh và hệ thống phanh trên ô tô, cung cấp cho người học những kiến thức như: giản đồ phanh; ổn định của ô tô khi phanh; nguyên lý của bộ điều hòa lực phanh. Mời các bạn cùng tham khảo!

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ Chương PHANH VÀ HỆ THỚNG PHANH TRÊN Ơ TƠ 6.1 GIẢN ĐỒ PHANH: Giản đồ phanh đồ thị thể mối quan hệ lực phanh Pp sinh bánh xe (hoặc mômen phanh Mp) với thời gian t quan hệ gia tốc chậm dần thời gian t Nó nhận từ thực nghiệm dùng để xác định quãng đường phanh thực tế Hình 6.1 Giãn đồ phanh   1s BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ  Điểm O hình ứng với lúc người lái nhìn thấy chướng ngại vật phía trước nhận thấy cần phải phanh  t1 - Thời gian phản xạ người lái, tức từ lúc thấy chướng vật lúc tác dụng vào bàn đạp phanh ( thời gian phụ thuộc vào trình độ người lái ), t1 nằm giới hạn t1 = 0,3 0,8s  t2 - Thời gian chậm tác dụng dẫn động phanh, tức từ lúc người lái tác dụng vào bàn đạp phanh má phanh ép sát vào trống phanh Đối với phanh dầu t2 = 0,03s; phanh khí t2 = 0,3s  t3 - Thời gian tăng lực phanh tăng gia tốc chậm dần, phanh dầu t3 = 0,2s; phanh khí t3 = 0,5 1s  t4 - Thời gian phanh hoàn toàn, ứng với lực phanh cực đại thời gian xác định theo công thức : BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ δi v1 t = φg  Trong đó: v1 - Vận tốc ô tô ứng với thời điểm bắt đầu phanh δ i - Hệ số tính đến ảnh hưởncủa trọng khối quay ô tô  Trong thời gian này, lực phanh gia tốc chậm dần có giá trị không đổi  t5 - Thời gian nhả phanh, lực phanh giảm 0, phanh dầu t5 = 0,2s ; phanh khí t5 =1,5 2s  Nếu ô tô dừng hoàn toàn nhả phanh thời gian qua trình phanh là : t = t1 + t2 + t3 + t4 (6.1) BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ  Cần ý giản đồ phanh trình bày hình đơn giản hoá giản đồ phanh lấy từ thực nghiệm có dạng đường gợn sóng, nhấp nhô  Nếu kể đến thời gian chậm tác dụng t2 dẫn động phanh quãng đường phanh thực tế tính sau: S = v1t + k s v 21 2φg (6.2) BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ 6.2 ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ KHI PHANH: 6.2.1.Ổn định ô tô phanh bánh xe bị hãm cứng  Để thấy rõ ổn định ô tô phanh bánh xe bị hãm cứng, trước hết phải khảo sát mối quan hệ phản lực tiếp tuyến Xb phản lực ngang Yb tác dụng từ mặt đường lên bánh xe trình phanh • Khi phanh, phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe là: Xb = Ppb + Pfb (6.3) • Nhưng Pfb nhỏ so với Ppb, nên coi: Xb = Ppb  Ở đây: Ppb – Lực phanh tác dụng lên bánh xe Pfb – Lực cản lăn tác dụng lên bánh xe (6.4) BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ Hình 6.2 Ngun nhân xuất phản lực ngang bánh xe phanh BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ  Trong trình phanh, có lực ngang Y tác dụng lên thân xe, tâm bánh xe có lực ngang Py tác dụng, bánh xe xuất phản lực ngang Yb ngược chiều với Py ( hình 6.2 ) • Chúng ta giả thiết rằng: φx  φ y  φtq  φ • Lúc bánh xe xuất đồng thời lực Ppb Yb Hợp lực chúng Nb: Nb  Ppb + Yb2 (6.5) • Phản lực tổng hợp Nb bị giới hạn điều kiện bám bánh xe với mặt đường Nghóa là: Nb  Ppb2 + Yb2  Nbmax  φZb (6.6) BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  Giá trị Nbmax xác định vòng tròn có tâm O tâm bề mặt tiếp xúc bánh xe với mặt đường bán kính R = Nbmax Vòng tròn gọi vòng tròn giới hạn bám Nếu lực Ppb, Yb Nb lớn R bánh xe trượt ( hình 6.3) Hình 6.3 Vòng tròn giới hạn bám của bánh xe phanh BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  Từ (6.5) ta suy ra: Yb = N b2 - Ppb • Theo (6.7) dễ thấy rằng: Khi lực phanh Ppb tăng phản lực ngang Yb giảm ngược lại • Đặt biệt nếu: Ppb = Ppbmax = Zb Nb = Nbmax = Zb Yb =  Kết luận: • Nếu lực phanh Pp = Ppmax = Zb bánh xe bắt đầu bị hãm cứng phản lực ngang tác dụng lên bánh xe Yb = Lúc cần lực ngang nhỏ Y tác dụng lên thân xe bánh xe xuất lực ngang Py nhỏ tác dụng tâm bánh xe làm cho bánh xe trượt ngang, bánh xe Yb = không cân lực theo chiều ngang • Chúng ta sử dụng kết luận để xét ổn định xe phanh bánh xe bị hãm cứng BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  6.2.1.1 Các bánh xe cầu sau bị hãm cứng phanh:  Giả thiết xe phanh đường không thẳng tuyệt đối, lực quán tính Pj tạo với trục dọc xe góc : α0  Nếu đường thẳng có lực ngang tác dụng trọng tâm T, thành phần Gsin mặt đường nghiêng ngang góc : β0  Như vậy, phanh xuất lực ngang Y tác dụg T ( Y = Pjy hay Y = Gsin Y lực gió tạt ngang ) BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ  Nguyên lý làm việc:  Khi phanh gấp, gia tốc góc chậm dần bánh xe vượt giá trị xác định cho trước (bánh xe bắt đầu bị hãm cứng), tín hiệu cảm biến cung cấp cho phận điều khiển đạt tới giá trị ngưỡng thứ nhất, máy tính truyền tới phận thực tín hiệu điều khiển van điện thực trình giảm áp (để bánh xe không bị hãm cứng)  Khi áp suất phanh giảm, lực phanh giảm theo số vòng quay bánh xe lại tăng lên  Khi gia tốc góc chậm dần đạt đến giá trị ngưỡng thứ hai van điện nhận tín hiệu điều khiển từ máy tính để thực trình tăng áp Quá trình điều khiển nêu liên tiếp diễn nhiều chu kỳ giây xe dừng hẳn lại người lái không đạp lên bàn đạp phanh Các giá trị ngưỡng gia tốc góc chậm dần chọn dựa vào độ trượt bánh xe với mặt đường BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ 6.4.2 Sơ đồ cấu tạo cụm van phân phối áp suất dầu: ª Cụm van phân phối áp suất dầu phần quan trọng phận thực hệ thống phanh ABS Van phân phối áp suất dầu có nhiệm vụ điều khiển áp suất dầu tăng, trì cố định giảm xy lanh làm việc ª Nhằm đảm bảo cho lực phanh bánh xe đạt giá trị tối đa theo điều kiện bám bánh xe không bị hãm cứng (trượt lết) ª Van phân phối áp suất dầu van điện từ điều khiển trực tiếp dòng điện từ máy tính (bộ phận điều khiển) qua trung gian áp thấp ª Khi máy tính nhận giá trị gia tốc góc chậm dần ngưỡng cho tín hiệu dòng điện với cường độ dòng điện thích hợp để điều khiển van điện từ BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ ª Khi nhận tín hiệu, van điện hoạt động để điều khiển áp suất dầu phanh xy lanh làm việc ª Các giá trị gia tốc góc chậm dần ngưỡng tính toán phù hợp cho loại xe Do có máy tính xử lý hai ba giá trị ngưỡng Bởi chu trình làm việc van phân phối áp suất dầu có pha ª Thông dụng van phân phối áp suất dầu có pha điều khiển là: pha tăng áp suất, pha trì áp suất pha giảm áp suất  Ở hình 6.11 sơ đồ cấu tạo cụm van phân phối áp suất dầu hãng BOSCH BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ 14 15 12 11 M 10 Hình 6.11: Sơ đồ cấu tạo cụm van phân phối áp suất dầu 13 BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ – Píttông van phân phối – Màng ngăn tích – Xy lanh van phân phối 10 – Lò xo – Cuộn dây van 11 – Xy lanh làm việc bánh xe 4; 5– Các lò xo 12 – Bộ cảm biến – Bơm điện 13 – Bộ phân điều khiển 7; Các van chiều bơm.14 – Xy lanh 15 – Van chiều  Nguyên lý hoạt động:  Cụm van phân phối áp suất dầu làm việc điều khiển máy tính, thông qua việc máy tính xử lý tín hiệu gia tốc góc chậm dần tức thời theo giá trị ngưỡng:  n ,  n1  n BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  Pha tăng áp suất (hình 9.12): BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ Hình 6.12: Pha tăng áp suất P – Cường độ dòng điện điều khiển van điện.p – Áp suất phanh.vr – Vận tốc bánh xe.vv – Vận tốc xe.t – Thời gian BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ  Ở trạng thái bình thường, chưa tác dụng lên bàn đạp phanh, píttông (1) van điện từ bị đẩy xuống vị trí thấp Khi bắt đầu phanh, áp suất dầu mạch từ xy lanh (14) qua píttông (1) đến xy lanh làm việc (11) tăng lên Cơ cấu phanh bắt đầu hoạt động, áp suất xy lanh làm việc tăng lên (đồ thị p – t) vận tốc góc bánh xe bắt đầu giảm (đồ thị v – t) Lúc cường độ dòng điện từ máy tính tới điều khiển van điện từ chưa có (I = 0) píttông (1) giữ vị trí thấp ABS chưa có tác dụng pha  Nếu thả bàn đạp phanh ra, áp suất xy lanh làm việc (11) giảm Van chiều (15) có tác dụng làm cho áp suất giảm nhanh pha BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ  Pha trì áp suất (hình 6.13): BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ v vv vr O t I Imax/2 O t p O t Hình 6.13 : Pha trì áp suất I – Cường độ dòng điện điều khiển van điện p – Áp suất phanh vr – Vận tốc bánh xe vv – Vận tốc xe T – Thời gian BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  Pha giảm áp suất (hình 6.14 ): Dầu áp suất cao Dầu giảm áp Hình 6.14: Pha giảm áp suất I – Cường độ dòng điện điều khiển van điện p – Áp suất phanh vr – Vận tốc bánh xe vv – Vận tốc xe t – Thời gian BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  Vận tốc góc bánh xe bị giảm dần pha trì áp suất tốc độ biến thiên tăng đến giá trị gia tốc góc chậm dần ngưỡng thứ hai (tương ứng với độ trượt vừa lớn 0,2) Lúc máy tính điều khiển sau: ° Máy tính truyền đến van điện từ dòng điện I = Imax (đồ thị I – t) Cuộn dây (3) van điện từ tạo trường điện từ cực đại Lúc lực điện từ đủ sức hút píttông (1) nén hai lò xo (4) (5) Vị trí píttông (1) lúc cho phép mạch thông từ xy lanh làm việc (11) qua van điện từ (khoang píttông (1)) đến tích (9) p suất dầu xy lanh làm việc (11) bị giảm phải cân với áp suất dầu bên tích (9) p suất dầu xy lanh làm việc (11) di chuyển sang tích (9) tác động vào màng (9), có tác dụng làm cho áp suất dầu xy lanh làm việc (11) giảm nhanh BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ ° Máy tính (13) truyền đến động điện (M) dòng điện, điều khiển hoạt động Động (M) dẫn động bơm (6) hoạt động để tạo áp suất cao (khoảng 180 bars) Dầu áp suất cao để cung cấp cho pha tăng áp  Pha tăng áp suất trở lại (hình 6.15): ° Pha tăng áp suất trở lại bắt đầu cho chu trình Khi gia tốc góc chậm dần đạt đến giá trị ngưỡng thứ ba Máy tính (13) ngắt dòng điện đến phận thực I = Do tác dụng lò xo, píttông (1) bị đẩy xuống vị trí thấp trở lại dầu áp suất cao thông từ bơm điện (6) qua píttông (1) đến xy lanh làm việc bánh xe p suất dầu van điện từ đến xy lanh làm việc (11) nâng lên áp suất phanh tăng trở lại BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ Dầu áp suất tăng Hình 6.15: Pha áp suất tăng trở lại I – Cường độ dòng điện điều khiển van điện p – Áp suất phanh vr – Vận tốc bánh xe vv – Vận tốc xe t – Thời gian ... nhô  Nếu kể đến thời gian chậm tác dụng t2 dẫn động phanh quãng đường phanh thực tế tính nhö sau: S = v1t + k s v 21 2φg (6. 2) BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ 6. 2 ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ... thẳng đứng z qua trọng tâm T ô tô ( hình 6. 6)  Khi phanh mà ô tô bị quay góc mức quy định ảnh hưởng đến an toàn chuyển động đường Vậy tính ổn định ô tô phanh khả ô tô giữ quỹ đạo chuyển động ý... cứu ổn định ô tô phanh mà lực phanh phân bố không Sơ đồ nghiên cứu hình 6. 6 BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  Giả sử ô tô chuyển động theo hướng trục x sau phanh ô tô bị lệch góc