(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS

(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thi công cải tạo mô hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ∞∞∞∞∞∞∞∞ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THI CƠNG CẢI TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHANH CHỐNG HÃM CỨNG ABS GVHD: ThS HUỲNH THỊNH SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG NGÂN MSSV: 14145174 SVTH: NGUYỄN PHƯỚC THỊNH MSSV: 14145277 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07, năm 2018 LỜI CẢM ƠN Con đường đến thành công không dễ dàng cho tất người, ln đường khơng phẳng trải đầy hoa hồng mà cịn chứa đựng vất vả, khó khăn, thách thức cố gắng, kiên trì lâu dài để chạm đến mục tiêu Trong suốt khoảng thời gian đại học nhiều hội thử thách trường, nhóm chúng tơi nỗ lực, kiên trì vượt qua khó khăn để trưởng thành ngày nhóm gần hết đường bốn năm đại học tất nhờ vào quan tâm, hỗ trợ giúp đỡ lớn từ thầy cơ, gia đình bạn bè Nguồn động viên giúp đỡ động lực to lớn để nhóm hồn thành tốt chương trình học Với lịng biết ơn sâu sắc nhất, nhóm xin gửi đến thầy Khoa Cơ Khí Động Lực – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh với tri thức tâm huyết truyền dạy cho nhóm suốt khoảng thời gian học tập vừa qua Nhóm chúng tơi chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Tồn, thầy Đặng Quý, thầy Trần Đình Quý, thầy Lâm Mai Long, thầy Thái Huy Phát, Bộ môn Khung Gầm với kiến thức dạy giúp nhóm hồn thành đồ án Và đăc biệt, nhóm xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn thầy Huỳnh Thịnh, người ln tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nhóm việc giải vấn đề mà nhóm gặp phải suốt thời gian thực đồ án Sự hỗ trợ tận tình từ thầy giúp nhóm chúng tơi hồn thành đề tài cách suôn sẻ thành công Đề tài thực vịng tháng nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, nhóm ln mong nhận ý kiến đóng góp hữu ích giúp đề tài trở nên hồn thiện Nhóm xin chân thành cảm ơn! SVTH: Nguyễn Trường Ngân Nguyễn Phước Thịnh i TÓM TẮT Ngành ô tô ngày phát triển mạnh song song với phát triển mạnh hệ thống an tồn tiện nghi tơ Chính mà hệ thống phanh ý gắn liền với an tồn người sử dụng Với đề tài “Nghiên cứu thi công cải tạo mơ hình hệ thống điều khiển phanh chống hãm cứng ABS” nghiên cứu lý thuyết sau sâu vào chế tạo thực nghiệm mơ hình gần giống với hoạt động thực tế xe, trực quan, sinh động việc quan sát học tập dễ dàng Việc nghiên cứu đề tài thông qua nghiên cứu “Brakes, Brake Control and Driver Assistance System” tác giả Konrad Reif, “Vehicle Dynamics and Control 2012” tác giả Rajesh Rajamani tài liệu đào tạo kỹ thuật viên Toyota Với thời gian tháng nghiên cứu xây dựng mơ hình, nhóm hồn thành nhiệm vụ đề tài đặt Nội dung thể qua chương: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Cơ sở lý thuyết, cấu tạo, nguyên lý hoạt động hệ thống phanh ABS - Chương 3: Thiết kế mơ hình hệ thống phanh ABS - Chương 4: Thi công thực nghiệm mơ hình - Chương 5: Kết luận ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH viii Chương TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài: 1.3 Nhiệm vụ đề tài: 1.4 Đối tượng nghiên cứu: 1.5 Phạm vi nghiên cứu: 1.6 Phương pháp nghiên cứu: 1.7 Các nghiên cứu nước nước Chương CƠ SỞ LÍ THUYẾT CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS 2.1 Lý thuyết hệ thống ABS 2.1.1 ABS gì? 2.1.2 Lịch sử phát triển hệ thống phanh ABS 2.1.3 Mục tiêu ABS 2.2 Nghiên cứu hệ thống ABS 2.2.1 Mối quan hệ lực phanh độ trượt 2.2.2 Mối quan hệ lực phanh hệ số trượt iii 2.2.3 2.3 Hiệu ABS 10 Cấu tạo nguyên lí hoạt động hệ thống phanh ABS 11 2.3.1 Cấu tạo hệ thống ABS 11 2.3.2 Nguyên tắc điều khiển cấu ABS sau: 13 2.3.3 Các phận hệ thống 13 Chương 26 THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS 26 3.1 Lựa chọn phương án thiết kế: 26 3.2 Thiết kế mơ hình 27 3.2.1 Khung mơ hình 27 3.2.2 Bố trí cụm chi tiết bảng 28 3.3 Các phận chính: 29 3.3.1 Hệ thống phanh thủy lực: 29 3.3.2 Hệ thống điều khiển ABS: 33 3.3.3 Hệ thống điều khiển mơ hoạt động mơ hình: 36 Chương 41 THI CÔNG VÀ THỰC NGHIỆM 41 4.1 Thi công 41 4.1.1 Khung mơ hình 41 4.1.2 Bảng đặt cụm chi tiết 41 4.1.3 Thiết kế, thi công lại đường dây điện 42 4.2 Thực nghiệm 45 4.2.1 Hoạt động mơ hình 45 4.2.2 Thực nghiệm 48 iv 4.2.3 Các tập vận dụng mô hình 53 Chương 57 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 57 5.1 Kết luận 57 5.2 Khuyến nghị 57 Tài liệu tham khảo 58 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Fp Lực phanh Z Tải trọng tác dụng lên bánh xe Φ Hệ số bám Va Vận tốc bánh xe Ωb Tốc độ góc bánh xe Rb Bán kính lăn bánh xe Smin Quãng đường phanh nhỏ v1 Vận tốc ô tô ứng với thời điểm bắt đầu phanh v2 Vận tốc ô tơ cuối q trình phanh δ Hệ số tính đến ảnh hưởng trọng khối quay ô tô G Gia tốc trọng trường (g=9.81m/s2) Ymax Lực ngang cực đại tác dụng lên bánh xe Gb Trọng lượng tác dụng lên bánh xe Iz Mơ men qn tính quanh trục Z thẳng góc với mặt phẳng XOY qua trọng tâm A ô tô B: Chiều rộng sở ô tô ECU (electronic control unit) Cụm điều khiển điện tử ABS (Anti-lock Braking System) Hệ thống phanh chống hãm cứng HCU (hycdraulic ontrol unit) Cụm điều khiển thủy lực BATT (Battery) Chân dương ắc quy STP (Stop) Tín hiệu cơng tắc đèn phanh PKB (Parking Brake) Tín hiệu phanh tay đèn báo mức dầu thắng W (Warning) Chân đèn báo ABS IG (Ignition) Chân dương sau công tắc IG MR (Motor Relay) Chân điều khiển rơ le mô tơ MT (Motor Test) Chân kiểm tra mô tơ vi AST (Actuator Solenoid Test) Chân kiểm tra chấp hành SFR (Solenoid Front Right) Cuộn dây solenoid trước phải SFL (Solenoid Front Left) Cuộn dây solenoid trước trái SRR (Solenoid Rear Right) Cuộn dây solenoid sau phải SRL (Solenoid Rear Left) Cuộn dây solenoid sau trái SR (Solenoid Relay) Chân điều khiển Rơ le (cuộn dây chấp hành) R (Relay) Chân âm điều khiển rơ le FR+ (Front Right) Chân dương cảm biến tốc độ trước phải FR- (Front Right) Chân âm cảm biến tốc độ trước phải FL+ (Front Left) Chân dương cảm biến tốc độ trước trái FL- (Front Left) Chân âm cảm biến tốc độ trước trái RR+ (Rear Right) Chân dương cảm biến tốc độ sau phải RR- (Rear Right) Chân âm cảm biến tốc độ sau phải RL+ (Rear Left) Chân dương cảm biến tốc độ sau trái RL- (Rear Left) Chân âm cảm biến tốc độ sau trái GND (Ground) Mass hộp ECU ABS TC Chân chẩn đoán TS Chân Chẩn đốn SFR (Solenoid Front Right) Chân tín hiệu đến cuộn dây solenoid trước phải SFL (Solenoid Front Left) Chân tín hiệu đến cuộn dây solenoid trước trái SRR (Solenoid Rear Right) Chân tín hiệu đến cuộn dây solenoid sau phải SRL (Solenoid Rear Left) Chân tín hiệu đến cuộn dây solenoid sau trái) vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Hệ thống mơ trạng thái hoạt động thực tế ABS trình chạy phanh dùng đào tạo thực hành thử nghiệm ABS Hình 1.2: Mơ hình đào tạo hệ thống phanh ABS - EBD - BAS - TCS - VSC Hình 1.3: Hệ thống kiểm sốt phanh ABS Hình 2.1 Sự thay đổi hệ số bám dọc φX hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương đối λ bánh xe Hình 2.2 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lực phanh hệ số trượt Hình 2.3 Xe hoạt động có khơng có ABS 11 Hình 2.4 Sơ đồ điều khiển cấu phanh thường 12 Hình 2.5 Sơ đồ khối cụm chức cấu ABS 13 Hình 2.6 Sơ đồ điều khiển cấu ABS 13 Hình 2.7 Cảm biến tốc độ bánh xe loại điện từ 14 Hình 2.8 Tín hiệu điện áp cảm biến tốc độ bánh xe 14 Hình 2.9 Nguyên lý điều khiển tốc độ ABS 16 Hình 2.10 Sơ đồ mạch điều khiển rơ le 18 Hình 2.11: Đồ thị trình kiểm tra ban đầu 18 Hình 2.13 Bộ chấp hành thuỷ lực 20 Hình 2.14: Cấu tạo van điện vị trí 21 Hình 2.15: Chế độ phanh bình thường van vị trí 22 Hình 2.16: Chế độ giảm áp van vị trí ABS hoạt động 24 Hình 2.17: Chế độ giữ áp van vị trí ABS hoạt động 24 Hình 2.18: Chế độ tăng áp van vị trí ABS hoạt động 25 Hình 3.1: Mơ hình ABS xưởng 26 Hình 3.2: Mơ hình ABS kiểu truyền thống 26 Hình 3.3: Mẫu ý tưởng thiết kế 27 Hình 3.4: Kích thước khung mơ hình vẽ thiết kế 27 Hình 3.5: Các cụm chi tiết bảng 28 Hình 3.6: Sơ đồ tổng quan hệ thống phanh thủy lực 29 Hình 3.7: Xi lanh chính, bầu trợ lực, bình dầu, bàn đạp 29 Hình 3.8: Xilanh bình dầu 30 viii Hình 3.9: Cấu tạo bầu trợ lực phanh 30 Hình 3.10: Cấu tạo phanh tang trống 31 Hình 3.11: P van kép 32 Hình 3.12: đồng hồ đo áp suất 33 Hình 3.13: sơ đồ điều khiển ECU ABS 33 Hình 3.14: Hộp ECU ABS 33 Hình 3.15: Cảm biến tốc độ vòng cảm biến 34 Hình 3.16: Cách bố trí cảm biến, vịng cảm biến 35 Hình 3.17: Bộ chấp hành ABS 35 Hình 3.18: Sơ đồ khối hệ thống mơ hoạt động 36 Hình 3.19: Motor vịng cảm biến 37 Hình 3.20: Mạch cầu H IR 2184 37 Hình 3.21: Sơ đồ mắc dây 38 Hình 3.22: Mạch arduino Uno 40 Hình 4.1 Khung mơ hình 41 Hình 4.2: Mặt bố trí cụm chi tiết 42 Hình 4.3 Sơ đồ mạch điện 42 Hình 4.4: Bố trí hệ thống đèn báo 43 Hình 4.5: Bố trí motor cảm biến 43 Hình 4.6 Bảng pan giắc đo 44 Hình 4.7: Bố trí ống dầu 44 Hình 4.8: Tổng quan mơ hình 45 Hình 4.9 ABS hoạt động bình thường 46 Hình 4.10 ABS báo lỗi 46 Hình 4.11: Tổng phanh 49 Hình 4.12: Hai bánh trước 49 Hình 4.13: Bánh trước trái 49 Hình 4.14: Bánh sau phải 49 ix Hình 4.8: Tổng quan mơ hình 4.2 Thực nghiệm Hoạt động mơ hình 4.2.1 Cấp nguồn ắc quy 12v cho toàn hệ thống Cấp nguồn ắc quy cho mơ hình Lưu ý phải cấp âm dương cho mạch, đỏ vào dương đen vào âm ắc quy  Chế độ tự kiểm tra chẩn đốn ABS: Bật cơng tắc nguốn IG/SW, đèn báo IG/SW sáng báo hiệu nguồn 12V cấp cho mơ hình Đèn báo ABS sáng có tiếng kêu phát từ rơ le van điện chấp hành đèn led sáng sau tắc Đèn báo phanh sáng giây sau tắc Đó hệ thống bắt đầu trình tự kiểm tra chẩn đoán ban đầu Nếu hệ thống trạng thái bình thường đèn ABS tắt vịng giây, báo hiệu hệ thống sẵn sàng làm việc, đạp phanh đèn báo phanh sáng Nếu đèn ABS không tắc sau giây, báo hiệu cho biết hệ thống có hư hỏng phận đó, hệ thống ABS khơng làm việc phanh, tức phanh chế độ bình thường Muốn hệ thống ABS hoạt động, phải tiến hành đọc mã lỗi hư hỏng kiểm tra, sửa chữa Chỉ đèn ABS tắt sau giây kể từ lúc bật công tắc nguồn IG/SW hệ thống hoạt động hồn chỉnh Chế độ đọc xóa mã lỗi: Chú ý: Khi bật công tắc phải chắn đèn báo ABS sáng, kiểm tra mạch đèn báo ABS - Đọc mã lỗi o Khi không nối TC với Mass  Bật cơng tắc sang vị trí IG  Nếu hệ thống ABS bình thường đèn báo ABS sáng lên khoảng 3s tắt  Nếu hệ thống ABS có cố (hư hỏng) đèn báo ABS sáng để cảnh báo có cố hệ thống 45  Nếu có hư hỏng xảy kiểm tra mạch nguồn, mạch đèn ABS, bóng đèn,… o Khi nối TC với E1 giắc chẩn đoán  Nối chân TC với Mass  Bật công tắc sang vị trí IG  Nếu hệ thống ABS bình thường đèn báo ABS nháy với chu kì 0.25s  Nếu hệ thống ABS có cố (hư hỏng) đèn báo ABS nháy báo mã lỗi Hình 4.9 ABS hoạt động bình thường Hình 4.10 ABS báo lỗi Bảng 4: Mã lỗi hư hỏng hệ thống ABS Mã lỗi Chuẩn đoán Vùng hư hỏng 11 Hở mạch relay van điện Mạch bên 12 Chập mạch relay van điện chấp hành 46 Role điều khiển Dây điện, giắc nối role van điện 13 Hở mạch mạch relay van motor bơm Mạch bên chấp hành 14 Role điều khiển Dây điện, giắc nối role van điện 21 Hở hay ngắn mạch van điện vị trí bánh xe trước phải 22 Hở hay ngắn mạch van điện vị trí bánh xe trước trái 23 24 Hở hay ngắn mạch van điện vị trí Van điện chấp hành bánh xe sau phải Dây điện, giắc nối Hở hay ngắn mạch van điện vị trí mạch điện chấp hành bánh xe sau trái 31 Cảm biến tốc độ bánh xe trước phải hỏng 32 Cảm biến tốc độ bánh xe trước trái hỏng 33 Cảm biến tốc độ bánh xe sau phải hỏng Cảm biến tốc độ bánh xe 34 Cảm biến tốc độ bánh xe sau trái hỏng Vòng cảm biến tốc độ 35 Hở mạch cảm biến tốc độ bánh xe sau phải bánh xe hay trước trái Dây dẫn giắc nối Hở mạch cảm biến tốc độ bánh xe trước cảm biến tốc độ bánh xe 36 phải hay sau trái 37 Hỏng roto cảm biến tốc độ Vòng cảm biến tốc độ bánh xe 41 51 Điện áp ác qui khơng bình thường (nhỏ Ac qui 9,5V hay lớn 16,2V) Bộ tiết chế Motor bơm chấp hành bị kẹt hay hở Motor bơm, ac qui role mạch motor bơm chấp hành Dây điện, giắc nối bu 47 lông tiếp mass hay hở mạch motor bơm chấp hành Luôn sáng - ABS ECU hỏng ECU Xóa mã lỗi Để xóa mã lỗi ta cịn tháo cực ắc quy để xóa hồn tồn tất mã lỗi ECU 4.2.2 Thực nghiệm Khi đạp phanh, quan sát mơ hình thấy đèn phanh sáng, guốc phanh bung ra, bám vào thành trống phanh, thể di chuyển chậm dần xe Motor dừng quay, bơm hoạt động, đèn bơm (màu xanh) sáng, phát tiếng kêu nhỏ có áp lực đẩy bàn đạp phanh đèn ABS nháy sáng Chứng tỏ ABS hoạt động bình thường - ABS hoạt động Khi áp suất dầu bánh xe sau: 48 - Hình 4.11: Tổng phanh Hình 4.12: bánh trước Hình 4.13: Bánh sau trái Hình 4.14: Bánh sau phải Vận dụng mơ hình: Kiểm tra hoạt động hệ thống  Yêu cầu:  - Nhận biết tình mà hệ thống ABS không hoạt động - Xác định trạng thái hệ thống phanh ABS không hoạt động  Thực hiện: Đạp phanh bánh xe chưa quay ( ứng với trường hợp xe đỗ) hay chạy tốc độ thấp (