Khảo sát quá trình huyển động quay vòng của ôtô có bố trí hệ thống abs+vdc

Hệ thống này sử dụng các hệ thống điều khiển hệ thống phanh, hệ thống lái, hệ : thống treo để tham gia đảm bảo khả năng ổn định động học của ôtô.. Đề tài trong luận văn này tập trung vào

Trần Duy Hải Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội ****************** Luận văn thạc sỹ khoa học Ngành : Cơ khí động lực Cơ khí động lực 2006 - 2008 Trần Duy Hải Hà Néi 2008 Hµ néi 2008 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205047571000000 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội ****************** Luận văn thạc sỹ khoa học Ngành : Cơ khí động lực Mà số : Trần Duy Hải Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Khắc Trai Hà Nội 2008 Lời nói đầu Nền kinh tế nớc ta đà phát triển hội nhập, nhu cầu vận tải ôtô ngày gia tăng đặc biệt xe có trang bị hệ thống đại Cùng với phát triển số lợng, tính đại thiết bị hạ tầng sở đờng vấn đề liên quan tới an toàn giao thông Điều đặt nhiệm vụ cho cán kỹ thuật ngành ôtô, giáo viên giảng dạy trờng chuyên ngành phải thờng xuyên cập nhật kiến thức nhằm mục đích khai thác, sử dụng kỹ thuật loại xe đại đảm bảo hạn chế tối đa tai nạn giao thông đờng Các loại xe đại phần lớn đợc tích hợp hệ thống khí truyền thống với hệ thống điều khiển phức tạp nhằm đảm bảo tính ổn định tốc độ, tình khai thác Hệ thống ABS+VDC hệ thống tích hợp kể Hệ thống sử dụng hệ thống điều khiển: hệ thống phanh, hệ thống lái, hệ thống treo để tham gia đảm bảo khả ổn định động học ôtô Với hệ thống tích hợp nh phân tích thành nhiều mảng nghiên cứu khác Đề tài luận văn tập trung vào khảo sát trình chuyển động quay vòng ôtô theo hớng tìm hiểu mối quan hệ động học động lực học chúng đợc trang bị ABS+VSC Hệ thống VSC phân mảng VDC nhằm mục đích ổn định quay vòng cho ôtô Để tiếp cận đợc đến vấn đề phức tạp, có mặt kết cấu ôtô ngày nay, cần bổ sung kiến thức điều khiển tự động nắm trạng thái hoạt động ôtô Thực đợc điều góp phần nâng cao khả hiểu biết hệ thống, nâng cao chất lợng khai thác sử dụng ôtô, đồng thời góp phần vào việc giảm thiểu tai nạn giao thông Các t liệu trình bày kết cấu khai thác sử dụng đà có mặt nớc ta nhng tài liệu dừng lại mức độ giới thiệu, trình đào tạo gặp nhiều khó khăn Thực ý định trên, đề tài viết luận văn thực với tiêu đề Khảo sát trình chuyển động quay vòng ôtô có bố trí ABS+VDC Sự chuyển động ôtô đờng tổ hợp nhiều yếu tố tác động Quản lý yếu tố phơng diện động học động lực học giúp hiểu rõ chất trình xảy ôtô chuyển động đờng Với mục tiêu khảo sát, đề tài chọn phơng pháp mô tính toán nhằm rút kết luận cần thiết phục vụ cho trình đào tạo, lý giải vấn đề an toàn giao thông Nội dung đề tài vấn đề lớn, nhiên đề tài ®· dÉn tíi mét sè kÕt qu¶ cã thĨ chÊp nhận đợc Trong khuôn khổ luận văn, đề tài cố gắng trình bày ngắn gọn với mục tiêu mô tả trình thông qua đồ thị nhận xét, sở kết đề tài, kiến thức hệ thống ABS+VSC đợc làm sáng tỏ nhằm mở rộng hiểu biết thực khảo sát, nghiên cứu tiếp sau Đề tài đợc thực Bộ môn ôtô xe chuyên dụng, Viện Cơ khí Động lực Trờng ĐHBK Hà Néi díi sù híng dÉn cđa PGS.TS Ngun Kh¾c Trai Đề tài nhận đợc nhiều hỗ trợ thầy Bộ môn, Trung tâm Đào tạo sau Đại học bạn đồng nghiệp Do thời gian, trình độ hạn chế, mảng nghiên cứu mới, kết đề tài ban đầu nên tránh đợc khiếm khuyết, mong nhận đợc bổ sung, góp ý nhà kỹ thuật, thầy đồng nghiệp để đề tài đợc đầy đủ hoàn thiện trình nghiên cứu Hà nội, tháng 10 năm 2008 Tác giả Trần Duy Hải cHƯƠNG 1: Giới thiệu đề tài ABS+VDC hệ thống điều khiển tự động giúp nâng cao tính ổn định an toàn chuyển động ôtô, góp phần giảm thiểu tai nạn giao thông xảy Do vậy, tính điều khiển vấn đề ổn định hớng chuyển động ôtô vấn đề quan trọng cần phải đợc khảo sát cách kỹ lỡng 1.1 Tính điều khiển vấn đề ổn định hớng chuyển động ôtô Quá trình điều khiển ôtô đợc mô tả hình 1.1 với sơ đồ quan hệ Lái xe - Điều kiện ngoại cảnh - Quỹ đạo chuyển động ôtô lái xe Cỏc chuyn ng yờu cu Vnh lái Quay bánh xe dẫn hướng Cơ cấu điều khiển Chân ga Tốc độ chuyển động ôtô Điều kiện đường Phanh Gia tốc chậm ôtô Các điều kiện ngoi cnh khỏc QUỹ Đạo Chuyển động ôtô Hình 1.1: Mô tả tổng thể quan hệ điều khiển lái xe chuyển động ôtô Tất mối quan hệ điều khiển, an toàn giao thông đợc quan tâm thông qua quỹ đạo chuyển động ôtô Quỹ đạo chuyển động ôtô tập hợp vị trí ôtô có đợc sau ngời lái thực động tác điều khiển lên ôtô, liên quan đến tính dẫn hớng xe ổn định hớng chuyển động ôtô đặc tính ôtô có khả giữ đợc quỹ đạo chuyển động theo góc quay vành lái chịu tác động lực, mômen ngoại cảnh Sự chuyển động ôtô đờng đòi hỏi phải thực theo quỹ đạo phức tạp, ngời lái luôn điều chỉnh góc quay vành lái Khi nâng cao tốc độ chuyển động cần thiết phải đảm bảo mối tơng quan quỹ đạo chuyển động góc quay vành lái chặt chẽ Trong nhiều trờng hợp sai lầm nhỏ điều khiển dẫn tới quỹ đạo chuyển động gây an toàn giao thông Chẳng hạn đờng vòng với vận tốc cao, gặp chớng ngại vật, phanh xe ngặt dẫn đến bó lết làm khả điều khiển gia tốc hớng tâm tăng lên đột ngột dẫn đến tợng trợt bên bánh xe gây lật đổ Do quản lý đợc quỹ đạo chuyển động hạn chế đợc tai nạn giao thông An toàn chuyển động giao thông vận tải ôtô tiêu hàng đầu việc đánh giá chất lợng thiết kế sử dụng phơng tiện Để nâng cao tính an toàn chuyển động thiết phải đề cập đến động lực học chuyển động ôtô Chuyển động ôtô trạng thái động lực học phức tạp chịu ảnh hởng nhiều nguyên nhân khác đà đợc nhà khoa học giới nghiên cứu cụ thể nh hình Trong đó, ngời lái thành phần điều khiển biểu thị thông số đầu vào, thành phần thứ môi trờng chuyển động ôtô, sau kết cấu kỹ thuật ôtô Hình 1.2: Các nguyên nhân gây tai nạn giao thông Mặc dù tỷ lệ tai nạn giao thông kết cấu kỹ thuật ôtô nhỏ nhng trách nhiệm cán kỹ thuật ngành phải tìm cách hạn chế đến mức thấp nguyên nhân gây an toàn Muốn phải hiểu biết sâu cấu trúc, vấn đề đảm bảo tính điều khiển ôtô kết cấu liên quan nhằm bớc đầu khai thác tốt sau sử dụng để giảm bớt tai nạn giao thông xảy đờng 1.2 Khái niệm trạng thái quay vòng ôtô Tính điều khiển, ổn định hớng chuyển động ôtô liên quan đến việc xác định quỹ đạo chuyển động đợc đánh giá theo quan niệm trạng thái quay vòng Theo tài liệu lý thuyết ôtô, bán kính quay vòng đợc xác ®Þnh: RLT = l (1.1) β t − (α t s ) Trong đó: l : chiều dài sở ô tô, t : Góc quay bánh xe dÉn híng, α t , α s : Gãc biến dạng bên bánh xe cầu trớc cầu sau Nh bán kính quay vòng RLT ôtô không phụ thuộc vào cácgiá trị l , α t , α s mµ β t = const bán kính quay vòng RLT so với RTT phụ thc vµo hiƯu sè (α t − α s ) xảy trạng thái quay vòng ôtô nh hình 1.3 Quay vòng thiếu RTT > R LT Quay vòng thừa RTT < RLT Hình 1.3: Mô tả trạng thái quay vòng ôtô Trạng thái quay vòng trạng thái quay vòng mà chóng ta mong mn ®ã α t − α s = ⇒ RTT = R LT = l t Trạng thái quay vòng thiếu xảy (α t − α s ) > ⇒ RTT > RLT gây lên tăng bán kính quay vòng, để thực quay vòng xe theo bán kính RLT ngời lái phải tăng góc quay vành lái lợng VL Trạng thái quay vòng thừa xảy (α t − α s ) < ⇒ RTT < RLT gây lên giảm bán kính quay vòng, tức gia tăng lực ly tâm tai nạn giao thông xảy Do trạng thái quay vòng không mong muốn để thực quay vòng xe theo bán kính RLT ngời lái phải giảm góc quay vành lái lợng VL Các trạng thái quay vòng thừa, thiếu bất lợi cho chuyển động ôtô đờng cần phải đợc kiểm soát, điều chỉnh gần với trạng thái quay vòng đúng, hệ thống VSC đáp ứng đợc yêu cầu tức đáp ứng điều kiện t s luôn có giá trị không lân cận không Do vậy, đề tài lựa chọn tiêu chí bán kính quay vòng để sử lý với việc quản lý t , α s ®iỊu kiƯn sư dơng phanh thông qua gia tốc bên y sử dụng kiểm soát ổn định hớng VSC hệ thống TRC, VDC, ABS để điều khiển độc lập bánh xe với mục đích ổn định quỹ đạo chuyển động ôtô, thực chất hệ thống VSC quản lý bán kính quay vòng ôtô 1.3 Giới thiệu hệ thống ABS liên hợp với ABS ôtô Hệ thống phanh (Brake System) thiết bị an toàn chủ động ôtô, dùng để giảm tốc độ hay dừng đỗ ôtô trờng hợp cần thiết theo yêu cầu ngời lái, hệ thống có ý nghĩa quan trọng bảo đảm khả ổn định ôtô chuyển động Một vấn đề đợc đặt đồng thời toán cần phải giải hoạt động hệ thống phanh xe không bố trí ABS phanh loại đờng có hệ số bám thấp nh đờng trơn, đờng lầy, đờng cát xảy tợng hÃm cứng bánh xe (bánh xe bị trợt lết) làm giảm hiệu phanh, dẫn đến tình trạng tính ổn định hớng, tính đồng thời phanh tất bánh xe khả điều khiển ôtô Khi phanh ôtô bánh xe trớc bị bó cứng làm cho xe chuyển hớng theo điều khiển ngời lái bánh xe sau bị bó cứng làm đuôi xe bị lạng, ôtô bị trợt ngang Đặc biệt ôtô quay vòng, tợng trợt ngang bánh xe dẫn đến tợng quay vòng thiếu quay vòng thừa làm tính ổn định hớng chuyển động cụ thể là bị trợt ngang xe có kết cấu quay vòng thừa bánh xe phía trớc nằm phía đờng cong bị phanh cứng xe có trạng thái quay vòng thiếu bánh xe phía sau nằm phía đờng cong bị phanh cứng hậu tổng hợp chuyển động ôtô quay vòng nguy hiểm H s bỏm dc ϕx Hệ số bám ngang ϕ y 1.2 1.0 ϕx α=2 o α=10 o 0.8 0.6 0.4 α=10 o ϕy 0.2 α=2 o 0 20 40 60 80 % Hệ số trượt λ x a HƯ sè b¸m däc bám ngang với vùng tối u độ trợt b Lùc däc, lùc ngang vµ vïng tèi u cđa độ trợt Hình 1.4: Cơ sở lăn bám bánh xe có ABS Qua đồ thị 1.4 ta thấy phanh bánh xe đờng đợc thực tốt bánh xe quay giới hạn độ trợt (15 ữ 30)% , hệ số bám dọc, bám ngang có khả đạt cao, nghĩa cờng độ phanh, khả giữ ổn định hớng ôtô cao Để giữ cho bánh xe làm việc vùng có hệ số trợt o với lực phanh tối u không xảy khóa cứng bánh xe cần phải điều chỉnh áp suất dầu đến cấu phanh Việc điều chỉnh đợc thực nhờ tín hiệu đầu vào sau: + Theo giá trị độ trợt cho trớc + Theo gia tốc chậm dần bánh xe đợc phanh + Theo giá trị tỷ số vận tốc góc bánh xe với gia tốc chậm dần Hệ thống ABS đợc bố trí ôtô cho phép thực khả điều chỉnh liên tục mômen ma sát cấu phanh nhằm bánh xe không bị bó cứng trợt xảy vùng có hệ số bám cao Các thiết bị điện tử tham gia điều khiển với lực hành trình bàn đạp phanh ôtô kiểm soát chặt chẽ phanh bánh xe giới hạn trợt tối u Trong trạng thái nguy hiểm, cần phanh gấp dẫn tới bó cứng bánh xe (đặc biệt đờng trơn) Điều làm khả ổn định hớng chuyển động ôtô, Sử dụng ABS loại trừ tình nguy hiểm nh vậy, tức nâng cao đáng kể an toàn chủ động cho ôtô Trong thực tế việc xác định độ trợt khó khăn, ECU ABS tính toán thông qua giá trị khác nh: vận tốc góc, gia tốc góc bánh xe gia tốc dài ôtô Để khắc phục tợng đó, phần lớn ôtô đợc trang bị hệ thống ABS (Anti-Lock Brake System_thiết bị chống trợt lết bánh xe phanh) hệ thống đợc tổ hợp từ kết cấu: khí, thuỷ lực (hay