LỜI NÓI ĐẦU 2 GIỚI THIỆU CHUNG 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1 1.1: Sự phát triển chung của công nghệ ô tô trên thế giới và Việt Nam 1 1.2: Quá trình phát triển của hệ thống phanh trên ô tô. 5 1.3: Hệ thống phanh 7 1.4: Sơ đồ cấu tạo cơ bản của hệ thống phanh 7 1.5: Phân loại hệ thống phanh ô tô 8 1.5.1: Phanh đĩa 8 1.5.2: Phanh tang trống 11 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT, PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS, XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN BANGBANG CONTROLLER 14 2.1: Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh 14 2.1.1: Gia tốc chậm dần khi phanh 14 2.1.2: Thời gian phanh 15 2.1.3: Quãng đường phanh 16 2.1.4: Ta có đồ Lực phanh và lực phanh riêng 18 2.2: Phân tích đặc điểm và cấu tạo hệ thống phanh ABS 19 2.2.1: Lịch sử hình hệ thống phanh ABS 19 2.2.2: Cấu tạo hệ thống chống bó cứng phanh ABS 22 2.2.3: Sơ đồ chung các cụm chức năng cơ cấu ABS 23 2.3: Quá trình điều khiển của ABS 26 2.3.1: Yêu cầu của cơ cấu ABS 26 2.3.2: Phạm vi điều khiển của ABS 27 2.3.3: Chu trình điều khiển của ABS 28 2.3.4: Tín hiệu điều khiển ABS 29 2.4: Nguyên lý làm việc hệ thống phanh ABS 30 2.4.1: Trạng thái phanh bình thường (ABS không hoạt động) 30 2.4.2: Trạng thái phanh gấp (ABS hoạt động) 31 2.5: Xây dựng thuật toán điều khiển bangbang controller cho hệ thống ABS trên ô tô 33 2.5.1: Cơ sở lý thuyết mô phỏng ABS 33 2.5.2: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh 34 2.5.3: Tỷ lệ trượt 34 2.5.4: Hệ số ma sát 35 2.5.5: Mô men bánh xe 37 2.5.6: Thuật toán điều khiển Bang Bang controler 37 2.5.7: Thiết lập thuật toán điều khiển Bang Bang cho hệ thống chống bó cứng phanh ABS 38 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK VÀO MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HÊ THỐNG ABS TRÊN Ô TÔ 40 3.1: Giới thiệu về phần mềm MatlabSimulink 40 3.1.1: Phần mềm Matlab 40 3.1.2: MatlabSimulink 41 3.1.3: Lựa chọn thông số đầu vào cho mô hình toán 42 3.2: Mô phỏng hệ thống ABS sử dụng thuật toán Bang Bang control trên phần mềm Mathlab Simulink 43 3.2.1: Lựa chọn độ trượt mong muốn kích hoạt hệ thống ABS 43 3.2.2: Khối điều khiển 43 3.2.3: Thiết lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa hệ số ma sát và độ trượt 44 3.2.4: Thiết lập các khối tính toán tốc độ bánh xe, tốc độ xe, quãng đường phanh, tính toán độ trượt thực tế. 44 3.2.5: Sơ đồ mô phỏng hệ thống ABS sử dụng mô hình ¼ 45 3.2.6: Kết quả mô phỏng 46 3.3: Kết luận và hướng phát triển 51 3.3.1: Kết luận chung 51 3.3.2: Hướng phát triển 52
LỜI NĨI ĐẦU Sản xuất tơ giới ngày tăng vượt bậc, ô tô trở thành phương tiện quan trọng hành khách hàng hóa cho ngành kinh tế quốc dân, đồng thời trở thành phương tiện tư nhân nước có kinh tế phát triển nước ta số ô tô tư nhân phát triển với tăng trưởng kinh tế, mật độ xe đường ngày tăng Mỹ Nhật hai nước sản xuất ô tô nhiều giới hàng năm nước sản xuất khoảng 12 đến 13 triệu Do mật độ ô tô đường ngày tăng tốc độ chuyển động ngày cao cho lên vấn đề tai nạn giao thông đường vấn đề cấp thiết hàng đầu phải quan tâm nước ta hai năm 1998 đến 2000 năm có 20.000 vụ tai nạn giao thông làm 7100 người chết 30772 người bị thương Năm 2002 xẩy 27420 vụ tai nạn giao thông, làm 12998 người bị chết 30.000 người bị thương Đến năm 2006 có 42000 vụ tai nạn giao thơng làm 20.000 người chết Nó khơng gây thiệt hại lớn người mà cịn gây thiệt hại lớn tài sản nhà nước cơng dân Một ngun nhân người gây ( lái xe say riệu, mệt mỏi, buồn ngủ ) Do hư hỏng máy móc trục trặc kỹ thuật đương xá qúa xấu Trong nguyên nhân hư hỏng máy móc trục trặc kỹ thuật tỉ lệ tai nạn giao thơng hệ thống phanh 52.2 % đến 74.4% Từ số liệu thấy tai nạn hệ thống phanh chiếm tỉ lệ lớn mà hệ thống phanh cải tiến, tiêu chuẩn thiết kế, chế tạo sử dụng nghiêm ngặt chặt chẽ nhằm tăng hiệu phanh tính ổn định hướng, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an tồn chuyển động tơ Trong cải tiến có hệ thống phanh trang bị ABS Nó cịn gọi hệ thống phanh chống bó cứng bánh, hệ thống phanh có ưu điển vượt trội Nó đảm bảo cho người phương tiện loại đường làm cho người lái chủ động tốc độ Trong đồ án em tìm hiểu hệ thống phanh, để hiểu rõ công dụng cấu tạo, nguyên lý hoạt động hệ thống từ tìm cách sử dụng tốt nhất, cách bảo dưỡng chuẩn đoán hư hỏng đưa biện pháp sử lý Do hệ thống ABS biết đến việt nam nên trình làm đồ án gặp số khó khăn tiếp xúc thực tế tài liệu tham khảo Cùng với giúp đỡ thầy hướng dẫn Hoàng Quang Tuấn thầy khoa khí tơ Mặc dù đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót chưa thể hoàn chỉnh Mong thầy bạn góp ý để đồ án hồn thiện tốt Hà Nội , …….ngày… tháng… năm 2023 Sinh viên thực GIỚI THIỆU CHUNG Lý chọn đề tài Cơ cấu phanh cấu an toàn chủ động ô tô, dùng để giảm tốc độ hay dừng đỗ ôtô trường hợp cần thiết Nền công nghiệp ô tô ngày phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng nhanh, mật độ lưu thông đường ngày lớn Các xe ngày thiết kế với công suất cao hơn, tốc độ chuyển động nhanh yêu cầu đặt với cấu phanh cao nghiêm ngặt Một tơ có cấu phanh tốt, có độ tin cậy cao có khả phát huy hết cơng suất, xe có khả chạy tốc độ cao, tăng tính kinh tế nhiên liệu, tính an tồn hiệu vận chuyển tơ Năm 2005 2006 2007 2008 Số vụ tai nạn 15000 15500 16060 16700 Số người chết 11200 12300 14600 15740 Số người bị thương 11840 12140 12410 12780 10% số vụ tai nạn xảy trường hợp cần dừng khẩn cấp, tài xế đạp phanh mạnh đột ngột làm xe bị rê bánh trượt đi, dẫn đến lái Hệ thống ABS giúp khắc phục tình trạng không phụ thuộc vào kỹ thuật phanh người lái Ở VN tai nạn giao thông ngày gia tăng số vụ tính chất nguy hiểm Trên giới có nhiều diễn biến phức tạp,số vụ tai nạn ngày tăng nên tính cấp thiết phải nâng cao kỹ thuật cho xe giới nói chung cho tơ nói riêng Báo cáo năm 2004 WHO cho biết ngày giới, 3000 người chết tai nạn giao thơng Trong số này, cá c nước có thu nhập thấp trung bình chiếm đến 85% số ca tử vong Do tầm quan trọng hệ thống phanh ô tô an toàn giao thông trình hoạt động mà việc nghiên cứu để nâng cao kỹ thuật sử lí cho hệ thống phanh.mà nhà trường giao cho em tìm hiểu hệ thống phanh ABS Bố cục đồ án *Đồ án gồm chương : - Chương I Tổng quan hệ thống phanh ô tô - Chương II Cơ sở lý thuyết, phân tích đặc điểm cấu tạo hệ thống phanh ABS, xây dựng thuật toán điều khiển bangbang controller cho hệ thống ABS ô tô - Chương III Ứng dụng matlab simulink vào mô phân tích hệ thống ABS tơ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU GIỚI THIỆU CHUNG .4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ .1 1.1: Sự phát triển chung công nghệ ô tô giới Việt Nam .1 1.2: Quá trình phát triển hệ thống phanh ô tô 1.3: Hệ thống phanh 1.4: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh 1.5: Phân loại hệ thống phanh ô tô 1.5.1: Phanh đĩa 1.5.2: Phanh tang trống 11 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT, PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG PHANH ABS, XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN BANG-BANG CONTROLLER 14 2.1: Các tiêu đánh giá chất lượng phanh .14 2.1.1: Gia tốc chậm dần phanh 14 2.1.2: Thời gian phanh .15 2.1.3: Quãng đường phanh 16 2.1.4: Ta có đồ Lực phanh lực phanh riêng .18 2.2: Phân tích đặc điểm cấu tạo hệ thống phanh ABS 19 2.2.1: Lịch sử hình hệ thống phanh ABS 19 2.2.2: Cấu tạo hệ thống chống bó cứng phanh ABS 22 2.2.3: Sơ đồ chung cụm chức cấu ABS .23 2.3: Quá trình điều khiển ABS 26 2.3.1: Yêu cầu cấu ABS .26 2.3.2: Phạm vi điều khiển ABS 27 2.3.3: Chu trình điều khiển ABS 28 2.3.4: Tín hiệu điều khiển ABS .29 2.4: Nguyên lý làm việc hệ thống phanh ABS 30 2.4.1: Trạng thái phanh bình thường (ABS khơng hoạt động) 30 2.4.2: Trạng thái phanh gấp (ABS hoạt động) 31 2.5: Xây dựng thuật toán điều khiển bang-bang controller cho hệ thống ABS ô tô 33 2.5.1: Cơ sở lý thuyết mô ABS 33 2.5.2: Sơ đồ lực mô men tác dụng lên bánh xe phanh 34 2.5.3: Tỷ lệ trượt 34 2.5.4: Hệ số ma sát 35 2.5.5: Mô men bánh xe 37 2.5.6: Thuật toán điều khiển Bang Bang -controler 37 2.5.7: Thiết lập thuật toán điều khiển Bang Bang cho hệ thống chống bó cứng phanh ABS 38 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MATLAB SIMULINK VÀO MƠ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HÊ THỐNG ABS TRÊN Ơ TÔ 40 3.1: Giới thiệu phần mềm Matlab-Simulink .40 3.1.1: Phần mềm Matlab .40 3.1.2: Matlab-Simulink 41 3.1.3: Lựa chọn thông số đầu vào cho mơ hình tốn .42 3.2: Mơ hệ thống ABS sử dụng thuật tốn Bang Bang control phần mềm Mathlab Simulink 43 3.2.1: Lựa chọn độ trượt mong muốn kích hoạt hệ thống ABS 43 3.2.2: Khối điều khiển 43 3.2.3: Thiết lập bảng thể mối quan hệ hệ số ma sát độ trượt44 3.2.4: Thiết lập khối tính toán tốc độ bánh xe, tốc độ xe, quãng đường phanh, tính tốn độ trượt thực tế 44 3.2.5: Sơ đồ mô hệ thống ABS sử dụng mơ hình ¼ 45 3.2.6: Kết mô .46 3.3: Kết luận hướng phát triển 51 3.3.1: Kết luận chung 51 3.3.2: Hướng phát triển 52 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo phanh ô tô .8 Hình 1.2: Cấu tạo phanh đĩa tơ Hình 1.3: Các loại phanh đĩa ô tô .10 Hình 1.4: Cấu tạo phanh tang trống ô tô 11 Hình 1.5: Hình ảnh phanh tang trống 12 Hình 2.1: Đồ thị thay đổi quãng đường phanh nhỏ theo tốc độ bắt đầu phanh v hệ số bám 18 Hình 2.2: Hệ thống chống bó cứng DUNLOP Maxaret 20 Hình 2.3: BOSCH ABS ECU 21 Hình 2.4: MERCEDES-BENZ 350SE 21 Hình 2.5: Sự thay đổi kích thước khối lượng hệ thống ABS 22 Hình 2.6: Sơ đồ khối cụm chức cấu ABS .22 Hình 2.7: Cảm biến tốc độ bánh xe 23 Hình 2.8: Hệ thống cảm biến tốc độ xe 23 Hình 2.9: Vị trí cấu tạo cảm biến giảm tốc .24 Hình 2.10: Hộp ECU 24 Hình 2.11: Bộ phận chấp hành 25 Hình 2.12: Bộ chấp hành thủy lực 25 Hình 2.13: Phạm vi điều chỉnh cấu ABS .27 Hình 2.14: Phạm vi điều khiển ABS theo góc trượt bánh xe 28 Hình 2.15: Chu trình điều khiển kín ABS 29 Hình 2.16: Chế độ phanh thường (ABS khơng hoạt động) .30 Hình 2.17: Chế độ tăng áp 31 Hình 2.18: Chế độ giữ áp 32 Hình 2.19: Chế độ giảm áp 33 Hình 2.20: Sơ đồ lực mô-men tác dụng lên bánh xe phanh 34 Hình 2.21: Vùng ổn định hệ số ma sát 35 Hình 3.1: Matlab-Matrix laboratory 40 Hình 3.2: Lựa chọn độ trượt mong muốn kích hoạt ABS 43 Hình 3.3: Khối điều khiển BANG BANG controller 43 Hình 3.4: Khối Look-up table .44 Hình 3.5: Sơ đồ tính tốn tốc độ bánh xe .44 Hình 3.6: Sơ đồ tính tốn tốc độ xe 44 Hình 3.7: Sơ đồ tính tốn độ trượt thực tế 45 Hình 3.8: Sơ đồ mơ hệ thống ABS sử dụng mơ hình ¼ Simulink 45 Hình 3.9: Sơ đồ mơ tốc độ bánh xe 46 Hình 3.10: Kết mơ tốc độ xe xe có trang bị ABS .47 Hình 3.11: Sơ đồ quãng đường phanh xe có trang bị ABS .48 Hình 3.12: Sơ đồ biểu thị độ trượt thực tế xe 48 Hình 3.13: Sơ đồ biểu thị gia tốc chậm dần phanh 49 Hình 3.14: Sơ đồ biểu thị lực phanh tác động trình phanh 50 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1.1: Sự phát triển chung công nghệ ô tô giới Việt Nam Chiếc xe ô tô chạy động xăng (động Otto) Karl Benz phát minh Đức năm 1885 Mặc dù Karl Benz công nhận người sáng tạo ô tô đại, nhiều kỹ sư người Đức khác làm việc để chế tạo ô tô khác thời gian Các nhà phát minh là: Karl Benz, người cấp sáng chế ngày 29 tháng năm 1886 Mannheim cho ô tô ông chế tạo năm 1885, Gottlieb Daimler Wilhelm Maybach Stuttgart năm 1886 (cũng nhà phát minh xe mô tô đầu tiên), năm 1888/89 nhà phát minh người Đức-Áo Siegfried Marcus Viên, Marcus không đạt tới giai đoạn thực nghiệm Hoạt hình động đốt bốn kỳ Năm 1806 Fransois Isaac de Rivaz, người Thuỵ Sỹ, thiết kế động đốt (hiện viết tắt "ICE") Sau đó, ơng dùng để phát triển loại phương tiện giới chạy động sử dụng hỗn hợp hydro oxy để phát lượng Thiết kế không thành công lắm, giống trường hợp nhà phát minh người Anh Samuel Brown, nhà phát minh người Mỹ, Samuel Morey, người chế tạo phương tiện có động lực từ động đốt kềnh vào khoảng năm 1826 Etienne Lenoir chế tạo thành công động đốt đứng yên năm 1860, vòng vài năm, khoảng bốn trăm hoạt động Paris Khoảng tới năm 1863, Lenoir lắp động ông lên xe Có lẽ động dùng nhiên liệu từ bình gas thắp đèn thành phố, Lenoir nói “chạy chậm người bộ, luôn gặp trục trặc” Trong sáng chế năm 1860 mình, Lenoir thêm vào chế hồ khí (carburettor), nhờ nhiên liệu lịng dùng để thay cho khí gas, đặc biệt cho mục đích chuyển động phương tiện Lenoir