HUỲNH PHƯỚC SƠNSVTH: LÊ TRUNG KIÊN Trang 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰCĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPTp.Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2023KIỂM NGHIỆM TÍNH HIỆU
PHẦN MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tai
Hiện nay, với sư phát triển không ngừng của cả hai cơ sở hạ tầng va cao tầng ở toan thế giới không chỉ ở Việt Nam thì ô tô hay xe hơi đang va sẽ trở thanh một phương tiện giao thông chủ chốt Do đó thì ngay cả từ những chiếc ô tô đầu tiên trên thế giới người ta đã áp dụng hệ thống phanh vao ô tô – một hệ thống lái an toan chủ động nhằm giảm tránh các tai nạn giao thông ít nhất có thể Va cũng vì vậy ma họ cũng không ngừng phát triển qua việc mô phỏng lại rất nhiều trường hợp có thể xảy ra trên đường khi lái xe nhằm mục đích chế tạo ra những hệ thống phanh tân tiến, chính điều nay cũng thúc đẩy doanh thu của một số hãng xe nhất định.Với lý do trên nhóm chúng em chọn đề tai “Kiểm nghiệm tính hiệu quả va ổn định khi phanh của xe Honda CR-V 2022 thông qua phần mềm CarSim”. Đề tai nay sư dụng phần mềm Carsim có độ tin cậy cao để mô phỏng các trường hợp phanh khác nhau qua đó ta có thể đánh giá được sư hiệu quả va ổn định của hệ thống phanh.
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu đề tai với mục tiêu như sau:
Kiểm nghiệm đánh giá tính hiệu quả của quá trình phanh trên xe Honda CRV 2022.
So sánh ổn định của xe khi phanh trong trường hợp các bánh xe bị hãm cứng với trường hợp bánh xe không bị hãm cứng, từ đó có thể chứng minh rằng phanh ABS giúp xe ổn định khi phanh tốt hơn so với phanh thường.
Nội dung nghiên cứu
- Thưc hiện việc nghiên cứu tổng quan về hệ thống phanh, Honda Sensing, ABS trên xe Honda CR-V 2022
- Thưc hiện việc mô phỏng các trường hợp khi phanh của xe Honda CR-V 2022 + Hai xe chạy trên hai đường khác nhau về hệ số bám lần lượt la 0.85 va 0.5. + Hai xe chạy với vận tốc khác nhau lần lượt la 70 Km/h va 90 Km/h.
+ Hai xe có tải trọng khác nhau.
+ Một xe có ABS va một xe không ABS.
- Kiểm nghiệm đánh giá kết quả đưa ra kết luận về sư hiệu quả va ổn định khi phanh.
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: la hệ thống phanh của xe Honda CRV 2022.
Phạm vi nghiên cứu chính của đề tai đó chính la nghiên cứu về các chỉ tiêu đánh giá tính hiệu quả va ổn định khi phanh như quãng đường phanh, thời gian phanh, tốc độ bánh xe, góc quay thân xe.Từ cơ sở dữ liệu đó va phần mềm Carsim để mô phỏng quá trình phanh xe Honda CR-V 2022.
- Phương pháp nghiên cứu tai liệu: trên cơ sở nghiên cứu các tai liệu có liên quan đến tính hiệu quả, tính ổn định của xe khi phanh, thu thập tai liệu qua sách, luận văn thạc sĩ, qua Internet va các tiêu chuẩn đánh giá tính hiệu quả va ổn định phanh.
- Phương pháp mô phỏng quá trình phanh của Honda CRV 2022 qua phần mềm Carsim
- So sánh đánh giá va đưa ra nhận xét kết luận.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu tai liệu: trên cơ sở nghiên cứu các tai liệu có liên quan đến tính hiệu quả, tính ổn định của xe khi phanh, thu thập tai liệu qua sách, luận văn thạc sĩ, qua Internet va các tiêu chuẩn đánh giá tính hiệu quả va ổn định phanh.
- Phương pháp mô phỏng quá trình phanh của Honda CRV 2022 qua phần mềm Carsim
- So sánh đánh giá va đưa ra nhận xét kết luận.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE HONDA CRV-2022
Giới thiệu xe Honda CRV 2022
Honda CR-V la mẫu xe trong phân khúc SUV.Chiếc xe nay rất quen thuộc với khách hang trên thị trường hiện nay CRV la một cái tên nổi bật va được đánh giá cao do đáp ứng được phần lớn nhu cầu của khách hang cần cho 1 chiếc xe gầm cao, thoải mái cho gia đình Chiếc xe nay gây ấn tượng với khách hang bởi thiết kế 7 chỗ rộng rãi,mạnh mẽ đầy góc cạnh.
Hệ thống hỗ trợ phanh an toan như phanh ABS, EBD va đặc biệt được trang bị công nghệ HONDA SENSING tiên tiến của Honda.Với các trang bị an toan trên Honda CRV đã tạo được tin tưởng, đảm bảo an toan cho khách hang.Các tính năng hỗ trợ phanh trên xe Honda CRV 2022 giúp khách hang cảm thấy an tâm khi lái chiếc xe đó la:
- Công nghệ Honda SENSING- CBMS được xem la tiên tiến nhất của Honda giảm thiểu va chạm
- ABS (Anti Brake System): hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh,
- EBD (Electronic Brakeforce Distribution): phân bố lưc phanh điện tư khi phanh.
- BA (Brake Assist): Hỗ trợ phanh khẩn cấp.Tính năng nay sẽ được kích hoạt khi người lái đạp phanh không đủ lưc trong những tình huống khẩn cấp.
- Chế độ giữ phanh tư động Brake Hold.
2.1.2 Thông số kỹ thuật cơ bản
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của mẫu Honda CR-V 2022 Động cơ / Hộp số
Kiểu động cơ 1.5L DOHC VTEC TURBO, 4 xi-lanh thẳng hang, 16 van,ứng dụng EARTH DREAMS TECHNOLOGY
Hộp số Vô cấp CVT,ứng dụng EARTH
Dung tích xy lanh (cm 3 ) 1498
Công suất lớn nhất(Hp/rpm) 188(140 kW/5600)
Mo-men xoắn lớn nhất(Nm/rpm) 240 /2000-5000
Dung tích bình nhiên liệu (lit) 57
Hệ thống nhiên liệu Phun xăng điện tư/PGM-FI
Chiều cao trọng tâm hg (mm) 650
Chiều dai cơ sở (mm) 2.660
Chiều dai từ trọng tâm đến cầu trước/ sau (mm)
Chiều rộng cơ sở (trước/sau) (mm) 1.601/1.617
La-zăng Hợp kim/18 inch
Bán kính quay vòng tối thiểu (m) 5.9
Khối lượng bản thân (kg) 1613
Khối lượng toan tải (kg) 2300
Phân bố tải trọng cầu trước/sau (%) 59/41
Hệ thống treo trước Kiểu MacPherson
Hệ thống treo sau Liên kết đa điểm
Phanh trước Đĩa tản nhiệt
Hệ thống công nghệ hỗ trợ lái xe an toàn
Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS)
Hệ thống phân phối lưc phanh điện tư (EBD)
Hỗ trợ lưc phanh khẩn cấp (BA)
Hệ thống cân bằng điện tư (VSA)
Hệ thống kiểm soát lưc kéo (TCS)
Cấu tạo hệ thống phanh
Sơ đồ bố trí hệ thống phanh trên xe:
Phanh sau Đường dầu phanh dừng Ban đạp
Hình 2.2 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh trên xe Honda CR-V 2022
2.2.1 Giới thiệu chung về hệ thống phanh trên xe CRV 2022
Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống phanh chính xe Honda CRV 2022
1-Đĩa phanh; 2-Vòng răng; 3-Xylanh chính; 4- Bầu trợ lưc; 5- Công tắt; 6,12- Cảm biến; 7- Dòng phanh 1; 8- Bộ thủy lưc; 9- Đèn báo ABS;
10- Đèn báo phanh; 11- Dòng phanh 2 Đường dây điện Đường dầu
Hệ thống phanh chính trang bị trên xe sư dụng cơ cấu phanh đĩa cho cả phanh trước va phanh sau được dẫn động bằng thủy lưc có trợ lưc chân không Đĩa phanh trước la đĩa tản nhiệt. Đĩa phanh được chế tạo bằng gang va đĩa trước xẻ rãnh thông gió day 28 [mm]. Đĩa phanh sau đặc có chiều day 9[mm].
- Một số thông số kỹ thuật về kết cấu của xy lanh chính:
+ Đường kính xylanh chính: dc = 30 mm.
+ Piston được lam bằng hợp kim nhôm
Dưới tác dụng lưc lên ban đạp phanh va trợ lưc từ bầu chân không, dầu phanh trong xylanh chính bị ép tạo áp lưc truyền đến các xylanh công tác tác dụng lên các má phanh va thưc hiện quá trình phanh.
Trong quá trình hệ thống phanh hoạt động, bộ phận cảm biến lam nhiệm vụ nhận biết sư thay đổi các thông số về tốc độ va truyền về ECU (ABS) dưới dạng tín hiệu điện Bộ phận xư lý tín hiệu va truyền tín hiệu lệnh đến cơ cấu chấp hanh thưc hiện điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh.
Công nghệ Honda Sensing - CMBS giảm thiểu va chạm
2.3.1 Công nghệ Honda Sensing là gì?
Honda Sensing la bộ công nghệ an toan va hỗ trợ người lái thông minh độc quyền của Honda được thiết kế va cho ra mắt từ những năm 2017 để cảnh báo tai xế về những điều tai xế có thể lơ đễng khi lái xe Honda Sensing la tập hợp các công nghệ người lái va tránh va chạm ma được Honda quảng bá trên thị trường như sau:
“designed to alert you to things you might miss while driving” ( được thiết kế để cảnh báo bạn về những điều bạn có thể bỏ lỡ khi lái xe ) va chỉ ra tương lai tưởng tượng của nha sản xuất ô tô bao gồm tầm nhìn về “a collision-free society” (một xã hội không có sự va chạm va chạm) Nó được trang bị trong hầu hết các loại xe mới của
Honda, va điển hình nhất đó chính la Honda CR-V từ thế hệ thứ năm.
Tuy nhiên vì thế ma nhiều người nhầm lẫn rằng nó giống như một hế thống lái tư động, Honda Sensing chỉ la một cụm công nghệ hỗ trợ người tai xế, người tai xế vẫn phải hoan toan nắm bắt tình huống, chủ động quan sát để đưa những xư lý thích hợp.
Hình 2.4 : Vị trí đặt Radar trên CRV 2022
Hệ thống Honda Sensing bao gồm 5 tính năng:
Phanh giảm thiểu va chạm (CMBS)
Đèn pha thích ứng tư động (AHB)
Kiểm soát hanh trình thích ứng bao gồm tốc độ thấp (ACC with LSF)
Giảm thiểu chệch lan đường (RDM)
Hỗ trợ giữ lan đường (LKAS)
Cả 5 tính năng nay đều nhận được nhiều sư quan tâm va những lời khen từ nhiều khách hang.
2.3.2 Nguyên lý hoạt động của Honda Sensing
Công nghệ nay sư dụng radar, cảm biến quang học hoặc cả hai để giám sát con đường xung quanh chiếc Honda Các công nghệ Honda Sensing cung cấp phản hồi theo thời gian thưc khi các tình huống xuất hiện Cảnh báo có thể đến bằng tín hiệu hình ảnh hoặc âm thanh hoặc thậm chí thông qua ghế xúc giác (rung) Một số hệ thống thậm chí sẽ can thiệp thay cho tai xế bằng phanh khẩn cấp va điều chỉnh tay lái nếu tai xế không phản ứng kịp thời Honda Sensing giúp giữ cho tai xế, hanh khách va phương tiện được an toan va chắc chắn, giúp người lái luôn yên tâm va không phải gặp những tình huống xấu nhất.
Camera của hệ thống thường được lắp đặt ở phía trước kính chắn gió với độ phân giải rất cao để có thể nhận diện chính xác ô tô, người đi bộ va thậm chí la vạch kẻ đường hoặc biển hiệu Hệ thống nay hỗ trợ người lái đặc biệt trong những trường hợp lơ đễng, ngủ gật hay kể cả la do những yếu tố môi trường như đường cao tốc, đông đúc va thời tiết như sương mu, tuyết, mưa bão,
Hệ thống Honda Sensing cũng khá thân thiện với người dung, đa số được thiết kế ngay dưới tay trái vô lăng nên khi sư dụng chỉ cần 1 tới 2 nút nhấn la chúng ta có thể bật – tắt, tuỳ chỉnh theo nhu cầu người sư dụng.
2.3.3 Hệ thống phanh giảm thiểu va chạm (CMBS)
Hệ thống phanh giảm thiểu va chạm CMBS ( viết tắt của Collision MitigationBraking System ) sư dụng camera va radar để cảnh báo người lái về các chướng ngại vật phía trước va nếu cần, thưc hiện hanh động để tránh va chạm hoặc giảm tốc độ xe tại thời điểm sắp va chạm Theo thuật ngữ tiêu chuẩn, nó bao gồm cảnh báo va chạm phía trước với khả năng phát hiện người đi bộ va hệ thống phanh khẩn cấp tư động.Nếu hệ thống phát hiện sắp xảy ra va chạm, hệ thống sẽ cảnh báo người lái bằng các cảnh báo bằng âm thanh va hình ảnh, đồng thời rung ban đạp bên phải Nếu phản ứng của người lái xe với những cảnh báo nay la không đủ, nó sẽ tư động phanh trong khoảng tầm 100m đổ xuống.
Hình 2.5 Hệ thống phanh giảm thiểu va chạm trên Honda Sensing
Hình 2.6 Cách bật tắt hệ thống
Khi CMBS mở: Ấn giữ nút CMBS góc dưới khu vưc lái cho đến khi tiếng “bíp” vang lên để bật va tắt hệ thống
Khi CMBS tắt: Ấn giữ nút CMBS như cách mở tới khi đèn báo CMBS ở bảng điều khiển sáng Thông báo trên man hình giao diện thông tin cho người lái nhắc bạn hệ thống đã tắt.
ABS (Anti Brake System)
Xe Honda CRV 2022 được trang bị hệ thống phanh ABS Để ngăn không cho bánh xe bị bó cứng (trượt lết) khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp thì thống
ABS điều khiển áp suất dầu tác dụng lên các xylanhbánh xe Nó cũng đảm bảo tính ổn định dẫn hướng trong quá trình phanh, nên xe không bị mất lái.
Hình 2.7 Sơ đồ bố trí hệ thống ABS trên xe Honda CR-V 2022
Hình 2.9 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ABS.
1 ECU ABS; 2 Bộ chấp hành phanh; 3 Cảm biến tốc độ bánh xe;
Một số bộ phận chính của hệ thống phanh ABS: Bộ điều khiển ABS ECU, bộ chấp hanh phanh ABS, van điều khiển, các cảm biến tốc độ góc bánh xe…
– Khi tai xế đạp phanh áp suất dầu cao do trợ lưc phanh đã khuếch đại từ xy lanh chính qua bộ ABS sau đó được đưa đến các xy lanh bánh xe
– Tốc độ bánh xe được các cảm biến đo nếu bánh xe có dấu hiệu sắp bó cứng, lúc nay ECU sữ điều khiển bộ chấp hanh phanh, giảm áp suất tại các bánh xe giúp bánh xe không bị bó cứng.
– Đèn báo trên taplo sẽ sáng khi có hư hỏng trong bộ ABS nhằm cảnh báo cho tai xế biết.
Hình 2.8 Sự khác nhau khi phanh giữa xe có ABS và không ABS
Theo như hình bên trên, ta thấy sư khác biệt giữa một xe có ABS va không có ABS Giả sư cả hai xe cung điều kiện di chuyển như vận tốc, điều kiện mặt, va thời điểm phanh.Nhưng kết quả hoan toan khác nhau,xe được trang bị ABS vẫn bám đường va chuyền hướng tránh vật cản an toan Còn xe không có ABS thì các bánh xe bị bó cứng dẫn đến trượt lết không đánh lái được va va chạm với vật cản.
CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VÀ ỔN ĐỊNH CỦA QUÁ TRÌNH PHANH
Khả năng bám
3.2.1 Khái niệm Điều kiện để ô tô có thể chuyển động được la ở các bánh xe chủ động phải có momen xoắn truyền đến va tại vung tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường phải có độ bám nhất định.
Xe sẽ bị trượt quay khi hệ số bám nhỏ, momen chủ động lớn
Xe sẽ bị trượt lết khi bánh xe có momen phanh lớn
Như vậy thì khả năng bám la khả năng ma khi bánh xe chuyển động bình thường ma không có sư trượt quay bị tác động của momen chủ động hoặc không có trượt lết khi bị tác động bởi momen phanh.
Hệ số bám chính la độ đặc trưng giữa độ bám giữa bánh xe va mặt đường Tuỳ theo phương chiều tác dụng của phản lưc từ mặt đường tác dụng lên bánh xe, có nhiều hệ số bám Chẳng hạn như hệ số bám góc, hệ số bám dọc va hệ số bám ngang
3.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám.
Giá trị cụ thể của hệ số bám phụ thuộc vao nhiều yếu tố khác nhau, va để thuận tiện cho việc nghiên cứu chúng ta có thể chia lam hai yếu tố chính.
Nhóm 1: Loại đường, trạng thái mặt đường, kết cấu va tình trạng lốp,… la một trong số 10 loại yếu tố ít ảnh hưởng đến hệ số bám nhất theo nghiên cứu va thưc nghiệm của các chuyên gia.
Nhóm 2: Ảnh hưởng mật thiết tới quá trình phanh như vận tốc phanh, áp suất phanh, góc phanh hay tải trọng
Hình 3.2 Đồ thị các nhân tố ảnh hưởng hệisố bám
1 Đường khô 2 Đường ướt. a ảnh hưởngicủa áp suất trong lốp b ảnh hưởngicủa tốc độ chuyển động của ô tô. c ảnh hưởngicủa phản lưc thẳng đứng tác dụng lên bánh xe. d ảnh hưởngicủa độ trượt của bánh xe với mặt đường. q- áp suất lốp (N/cm2). v – vận tốc (m/s)
Zb– lưc thẳng đứng lên bánh xe (kN). δ – Độ trượt (%).
Hiện tượng aquaplaning sẽ có ảnh hưởng nhất định trong quá trình phanh xe do đường nhưa ướt
Các yếu tố ảnh hưởng đến số bám được nói đến ở trên la hệ số bám dọc Hệ số bám ngang cũng chịu các yếu tố ảnh hưởng như hệ số bám dọc.
Giá trị hệ số bám trung bình được cho ở bảng sau:
Bảng 3.1 Hệ số bám dọc trên một số loại đường Điều kiện mặt đường Hệ số bám dọc trung bình Đường nhưa hoặc đường bê tông
- Đất pha sét, khô ráo
3.3.1 Sự trượt của bánh và cách xác định độ trượt khi phanh
Khi xe đang ở một hằng số vận tốc tức la tốc độ giữa xe va bánh xe la bằng nhau, nghĩa la bánh xe không hề bị trượt Khi tai xế đạp phanh để giảm tốc độ xe, tốc độ bánh xe sẽ giảm từ từ do quán tính nên không thể bằng tốc độ của thân xe Lúc nay, có thể xảy ra sư trượt nhẹ của lốp xe
Như vậy hệ số trượt khi bánh xe đang được phanh được xác định như sau:
Vì tốc độ thưc tế v lớn hơn tốc độ lý thuyết vodo quán tính va bán kính rl > rb.
Bánh xe tiếp xúc với mặt đường sẽ sinh ra tốc độ trượt v theo trục x, hướng dương
Hình 3.3 Lực tác dụng lên góc bánh xe khi phanh
Do đó:v vv o b r l b r b 0 (3-5) Theo (2-18)hệ số trượt khi phanh được tính:
3.3.2 Đặc tính trượt của bánh xe khi phanh Độ trượt giữa bánh xe với mặt đường cũng thay đổi va độ bám giữa bánh xe với mặt đường thay đổi theo lưc phanh Fp Bằng thưc nghiệm người ta đã xác định được mối quan hệ giữa hệ số trượt va hệ số bám được gọi la đặc tính trượt.
Hình 3.4 Đồ thị đặc tính trượt của bánh xe khi phanh. φx, φy – Hệ số bám dọc, hệ số bám ngang. δp0 – Giá trị độ trượt lúc hệ số bám dọc đạt giá trí cưc đại. φxmax – giá trị lớn nhấtcủa hệ số bám dọc.
Qua hình 3.4 ta thấy rằng: Đối với hệ số bám dọc φx: Độ bám sẽ đạt giá trị cưc đại khi δp=δp0=0.2 Như vậy độ trượt cang tăng thì độ bám giữa bánh ô tô va mặt đường cang giảm đi. Đối với hệ số bám ngang φy: Hệ số bám ngang giảm khi độ trượt tăng, va nó sẽ có giá trị lớn nhất khi bánh ô tô không bị trượt δp=0, va sẽ cang giảm dần đến nhỏ nhất khi bánh xe bị trượt lết
Như vậy, cả hai hệ số bám dọc va ngang φx va φy đều phụ thuộc vao hệ số trượt
3.4 Điều kiện phanh tối ưu
Hình 3.5 Tổng hợp lực tác dụng lên xe khi di chuyển trên đường nằm ngang
G: Trọng lượng ô tô đặt tại trọng tâm của xe
Z1 , Z 2 : Các phản lưc thẳng góc của bánh xe trước va sau
Pf1, Pf2: Lưc cản lăn của bánh trước va sau
PP1, PP2 : Lưc phanh sinh ra ở bánh trước va sau
L: Chiều daiicơ sở của xe hg : Chiều caoitrọng tâm
Lưc quán tính Pj sinh ra do khi phanh sẽ có gia tốc chậm dần, Pj đặt tại trọng tâm xe va có chiều cung với vận tốc xe, va Pj được xác định theo biểu thức sau :
Trong đó: g- gia tốc trọng trường (g = 9,81m/s 2 ) j P - gia tốc chậm dần khi phanh
Khi phanh thì có thể bỏ qua lưc cản không khí Pω va lưc cản lăn Pf1 va Pf2 do không đáng kể, chỉ gây sai số khoảng 1,5 ÷ 2%.
Ta lập phương trình cân bằng momen tại A va B để tính Z1, Z2:
Trong đó: a, b, h g - tạo độ trọng tâm của ô tô
L- chiều dài cơ sở của ô tô
Thay giá trị Pj từ công thức (3-22) vao (3-8) va (3-9) ta có:
Pp1va Pp2đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe va mặt đường va có chiều ngược với vận tốc của ô tô.
Ta có điều kiện bám Pp max ≤ Pnhưng khi tính toán người ta lấy Pp max =P nên:
Nhận xét:Quá trình phanh hiếu quả nhất khi lưc phanh sinh ra tỉ lệ thuận với tải trọng của xe va hệ số bám giữa bánh xe va mặt đường, do có lưc quán tính Pj tác dụng nên tải trọng tác dụng lên các bánh xe trong quá trình phanh lại thay đổi. Để phanh tối ưu nhất thì tỷ số giữa các lưc phanh ở các bánh xe trước va lưc phanh ở các bánh xe sau sẽ la:
Thay các giá trị Z1 va Z2 từ biểu thức (3-9) va (3-10) vao biểu thức (3-13) ta được: P p1
Trong quá trình phanh, lưc cản lăn Pf1va Pf2không đáng kể, có thể bỏ qua Do đó có thể viết :
Lắp giá trị Pjmax từ biểu thức (3-15) vao (3-14) ta có: g g p p h a h b P
Do luôn muốn đạt được được hiệu quả phanh tối ưu nhất có thể, nhưng tuỳ theo điều kiện, do tải trọng va hệ số bám luôn thay đổi nên các toạ độ trọng tâm la a, b va hg cũng có thể thay đổi khi ô tô chạy trên nhiều loại địa hình khác nhau Vì vậy ta có biểu thức (3-16) xác định được tỷ số PP1/PP2 Ta phải thay đổi áp suất dầu dẫn đến các xylanh bánh xe hoặc áp suất khí nén tới các bầu phanh với phanh khí, từ đó ma thay đổi momen phanh MP1, MP2 ở cơ cấu phanh trước Các xe hiện nay đều có bố trí bộ điều hoa lưc phanh hoặc bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh, nó sẽ tư động điều chỉnh lưc phanh ở các bánh xe bằng cách thay đổi quan hệ áp suất môi chất dẫn động ra hai cơ cấu phanh.
Thế nên biểu thức (3-16) chính la để thể hiện điều kiện hiệu quả phanh tối ưu nhất Hai lưc phanh PP1, PP2 phải luôn thoả điều kiện của phương trình Từ đó ta sẽ có được quãng đường phanh nhỏ nhất va gia tốc chậm dần lớn nhất hoặc thời gian phanh nhỏ nhất.
3.5 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh
Chất lượng tổng hợp của qúa trình phanh được đánh giá bằng chỉ tiêu về hiệu quả phanh va chỉ tiêu về tính ổn định hướng khi phanh
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh
Chất lượng tổng hợp của qúa trình phanh được đánh giá bằng chỉ tiêu về hiệu quả phanh va chỉ tiêu về tính ổn định hướng khi phanh
3.5.1 Chỉ tiêu về hiệu quả phanh Để đánh giá hiệu quả phanh có thể dung một trong những chỉ tiêu sau: Quãng đường phanh, gia tốc chậm dần, thời gian phanh, lưc phanh.
3.5.1.1 Gia tốc chậm dần khi phanh
La một trong các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả phanh của ô tô,gia tốc chậm dần đặc trưng cho khả năng giảm tốc của xe khi phanh Khi phân tích các lưc tác dụng lên ô tô, có thể viết phương trình cân bằng lưc khi phanh như sau:
Pj = Pp+ Pf + P + P P (3-17) Trong đó : P - lực để thắng tiêu hao ma sát cơ khí.
Các lưc Pf, P , P cản lại sư chuyển động của ô tô có giá trị không đáng kể (1-
2 % ) với lưc phanh PP Lưc phanh PPchiếm tổng số 98% tổng các lưc lam giảm tốc độ chuyển động của ô tô Vì vậy các lưc Pf, P , P được bỏ qua trong phương trình (3-17) va khi phanh trên đường nằm ngang (Pi= 0) ta có phương trình sau:
Lưc phanh lớn nhất PPmaxđược xác định theo điều kiện bám khi bánh xe bị phanh hoan toan va đồng thời theo biểu thức sau:
Từ phương trình Pj= Ppta có thể viết như sau:
Trong đó:- hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay của ô tô
Từ biểu thức (3-20) có thể xác định JP max khi phanh :
Gia tốc tỉ lệ nghịch với hệ số , lúc đó sẽ giảm va Jp max sẽ tăng Thông thường khi phanh hệ số=1.
Gia tốc chậm dần cao nhất sẽ tỉ lệ thuận vao hệ số bámgiữa lốp va mặt đường.
Hệ số bám tối đa max = 0,75 0,8 trên đường nhưa khô Gia tốc chậm dần lớn nhất của xe từ 7,5 đến 8 m/s 2 , nếu coi 1 va gia tốc trọng trường g 10 m/s 2 va phanh đột ngột trên đường nhưa tốt, khô, nằm ngang
Thời gian phanh tính từ lúc bắt đầu đạp phanh đến khi xe dừng lại Thời gian phanh cang nhỏ thì hiệu quả phanh cang cao.Thời gian phanh được tính theo biểu thức:
Từ biểu thức trên ta suy ra: dt = dv
Muốn xác định thời gian phanh nhỏ nhất ta tích phân dt trong giới hạn từ thời điểm bắt đầu phanh ứng với vận tốc v1tới thời điểm kết thúc quá trình phanh ứng với vận tốc v2. tmin= ( )
Khi phanh ô tô dừng hẳn thì v2= 0, do đó: tmin = 1
Đường có hệ số bám = 0,85
Đường có hệ số bám = 0,5: v1 = 90 km/h = 25 m/s,
Từ biểu thức (3-21) ta thấy rằng thời gian phanh nhỏ nhất tỷ lệ thuận với vận tốc lúc bắt đầu phanh v1 va hệ số , tỷ lệ nghịch với hệ số bám Để cho thời gian phanh nhỏ cần giảm, vỡ vậy người lái nên cắt ly hợp khi phanh.
Quãng đường phanh la khoảng cách tính từ lúc bắt đầu phanh đến khi xe dừng lại.Quãng đường cang ngắn phanh cang hiệu quả. Để xác định quãng đường phanh nhỏ nhất có thể sư dụng biểu thức sau: gds dt ds dv
Tích phân ds trong giới hạn từ thời điểm bắt đầu phanh ứng với vận tốc v1 đến thời điểm cuối qúa trình phanh ứng với vận tốc v2 ta sẽ xác định được quãng đường phanh S.
Khi phanh ô tô đến lúc dừng hẳn v2= 0, thì:
Đường có hệ số bám =0,85
Đường có hệ số bám =0,5: v1 km/h % m/s, => tmin = 2.0,5.9,81 1 25 2 = 63,7 �
Nhận xét: Từ biểu thức (3-22) thấy rằng quãng đường phanh nhỏ nhất tỷ lệ thuận với bình phương vận tốc của ô tô lúc mới đạp đầu phanh, tỷ lệ tuyến tính với hệ số, tỷ lệ nghịch với hệ số bám
Hình 3.6 Đồ thị sự thay đổi quãng đường phanh theo hệ số bám Đồ thị từ hình 3.6 chỉ ra quãng đường phanh thay đổi theo tốc độ từ lúc bắt đầu phanh theo hệ số bám j Ta có thể thấy rằng vận tốc lúc bắt đầu phanh tỉ lệ thuận với quãng đường phanh Vậy hệ số bám cang cao j tức la quãng đường phanh cang nhỏ
Qua các tiêu chí ở trên, cả ba tiêu chí chúng ta đang phân tích: gia tốc chậm dần, thời gian va quãng đường phanh về mặt phương trình hoặc lý thuyết không phụ thuộc vao trọng lượng G của ô tô Tuy nhiên thì trọng lượng của ô tô đóng vai trò không nhỏ trong quá trình phanh do nó luôn thay đổi tuỳ theo nhu cầu sư dụng, vậy nên chúng ta sẽ có một trường hợp mô phỏng để so sánh giữa không va có tải trọng khi lưu thông trên đường.
3.5.2 Chỉ tiêu đáng giá tính ổn định khi phanh
Khi phanh ở tốc độ cao thì tính ổn định hướng của ô tô la rất quan trọng để đảm bảo tính an toan khi phanh ô tô đang chạy trên đường.
Trong quá trình phanh ô tô thì trục dọc của ô tô có thể bị nghiêng một gócnao đấy so với hướng của quỹ đạo đang chuyển động Khi phanh ma ô tô bị quay đi một gócvượt quá quy định sẽ ảnh hưởng đến an toan Góc lệchđược coi la chỉ tiêu để đánh giá tính ổn định hướng khi phanh.
Hình 3.7 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh mà xe bị quay
Góc lệch được xác định theo công thức:
Ta thấy rằng góc lệchtỷ lệ thuận với momen quay vòng M q với bình phương của thời gian phanh và tỷ lệ nghịch với momen quán tính I z của ô tô quay quanh trục Z và đi qua trọng tâm của nó Khi momen M q =0 thì = 0
Theo tiêu chuẩn của Bộ GTVT Việt Nam – 1995 thì góc lệchmax không được phép vượt quá 8 độ.
Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti Brake System)
Nhằm giúp cho quá trình phanh tối ưu hơn,các bánh xe không bị bó cứng khi phanh ta cần phải điều chỉnh áp suất xy lanh bánh xe sao cho độ trượt tương đối giữa bánh xe va mặt đường thay đổi trong giới hạn hẹp,xung quanh giá trị δ(p,0) Điều chỉnh hệ thống ABS có thể sư dụng các nguyên lý sau:
– Theo giá trị độ trượt cho trước
– Theo gia tốc góc của các bánh ô tô bị phanh
– Theo giá trị tỷ số giữa vận tốc góc bánh ô tô với gia tốc chậm dần của nó. Nguyên lý điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc góc chậm dần của bánh xe va ở bánh xe có bố trí cảm biến vận tốc góc được sư dụng cho hệ thống ABS hiện nay Gia tốc góc có giá trị bằng đạo ham vận tốc góc theo thời gian.
Hình 3.8 Đồ thị biểu thị sự thay đổi các thông số độ trượt và gia tốc góc khi ô tô sử dụng hệ thống ABS
Qúa trình phanh khi có sư dụng ABS ứng với đồ thị a) trên hình 3.10, ta sẽ gọi la pha I. Khi người tai xế nhấn phanh, momen phanh Mp tăng do áp suất dẫn động tăng thì hệ số trượt tương đối cũng sẽ, gia tốc góc chậm dần của bánh ô tô cũng vậy Do đường cong φx=f(p) đã vượt giá trị lớn nhất, gia tốc góc chậm dần sẽ bắt đầu tăng đột ngột. Chính lúc nay xe bắt đầu hãm cứng.
Pha II Đây la pha giảm phanh hoặc áp suất trong quá trình dẫn động phanh Theo đồ thị c1 do lúc nay gia tốc góc đạt giá trị tới hạn nên hệ thống ABS phải ra lệnh cho bộ chấp hanh phanh giảm áp suất với một độ trễ nhất định Sau đó gia tốc góc bánh xe giảm dần về 0 tại c2 theo hình 3.10-c Bộ điều khiển sau đó sẽ ổn định áp suất dẫn động.
Hệ số trượt tương đối giảm, hệ số bám dọc φx tăng lên Vận tốc bánh xe sẽ gần với vận tốc ô tô
Khi nay, bộ điều khiển hệ thống ABS đã ghi lại giá trị gia tốc góc nay va sẽ yêu cầu bộ chấp hanh phanh tăng áp suất tương ứng với đoạn c3 trong hình 3.10-c, đó la lúc gia tốc góc chậm dần va hệ số bám dọc đạt cưc đại Sau điểm 3 hệ thống phanh ABS sẽ bắt đầu lại một chu kỳ lam việc
Như vậy, hệ thống ABS lam việc theo một chu kỳ khép kín (hình 3.10-a) Nếu bánh xe bị hãm cứng, các thông số tốc độ bánh, tốc độ xe sẽ được biểu diễn như hình sau:
Như vậy, tốc độ góc ωb cũng sẽ thay đổi theo chu kỳ Có một số hệ thống ABS chỉ lam việc có hai pha, vì vậy ma áp suất trong dẫn động có lúc tăng giảm đột ngột sẽ sinh ra đồ thị hình răng cưa.
MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ TÍNH HIỆU QUẢ VÀ ỔN ĐỊNH KHI PHANH TRÊN CARSIM
Tổng quan về CarSim
Hình 4.1 Logo phần mềm CarSim
Carsim la phần mềm mô phỏng động lưc học xe dưa trên định hướng tính năng, dung công nghệ VehicleSim (VS).Phần mềm sư dụng các model động học đa vật thể dạng 3D để xuất ra chính xác các yếu tố vật lý của xe theo điều khiển của người lái hoặc tư động hóa: lái, ga, phanh va chuyển số Các điều kiện môi trường bao gồm mặt đất/mặt đường 3D cũng như các hiệu ứng khí động học va gió.
Mẫu xe có tính tin cậy cao: Các mô hình toán học CarSim được giới thiệu ở cấp độ hệ thống, nghĩa la dữ liệu ô tô được dung để đo lường hoặc tính toán va không phụ thuộc vao kiến thức chi tiết về vật liệu thanh phần, sư phức tạp của liên kết hệ thống treo, v.v.
Cơ sở dữ liệu, giao diện người dung va tai liệu: CarSim đi kèm với hơn 600 mô phỏng mẫu, mỗi mô phỏng bao gồm một hoặc nhiều phương tiện va một tập hợp các điều kiện thư nghiệm Những ví dụ nay bao gồm hơn 40 mẫu xe đại diện cho ít nhất 10 cấu hình xe độc nhất.
Hình 4.2 Các ví dụ mô phỏng trong thư viện của Carsim
Các đồ thị va hình ảnh trưc quan: CarSim bao gồm VS Visualizer, một công cụ cung cấp hình ảnh động chất lượng cao của kết quả mô phỏng tương ứng với sơ đồ kỹ thuật gồm hang trăm (hoặc đôi khi hang nghìn) biến số từ mô hình toán học (Hình 4.3) Đồng bộ hóa thời gian của các biểu đồ va video tạo điều kiện thuận lợi cho việc xem cả dữ liệu định tính va định lượng, đồng thời tuy chọn xếp chồng nhiều lần chạy (tổng cộng tối đa 6 lần) cho phép so sánh các kết hợp phương tiện va điều khiển khác nhau.
Hình 4.3 Xem video được đồng bộ hóa và biểu đồ của xe CarSim với VS
4.1.2 Cách để tiến hành mô phỏng một trong carsim
- Khi mở phần mềm Carsim chúng ta sẽ chọn cơ sở dữ liệu (database)
Hình 4.4 Chọn Database để khởi động
Xem thông tin về mô hình như cấu hình
Xem kết quả bằng video va đồ thị
Chạy thư nghiệm mô phỏng
Thiết lập xe va thao tác kiểm tra
Hình 4.5 Màn hình chính của Carsim
Man hình GUI (Graphical User Interface) CarSim được sắp xếp thanh các thư viện trong thư mục cơ sở dữ liệu Tên thư viện hiện tại được hiển thị trên thanh tiêu đề của Windows , cung với tiêu đề của tập dữ liệu trong dạng xem
Có một hang nút bên dưới thanh menu.Nút Duplicate được sư dụng để sao chép tập dữ liệu hiện tại trước khi thưc hiện các thay đổi để chứa một bộ dữ liệu mới.Vị trí cho văn bản có thể chỉnh sưa được xác định bằng nền mau vang nếu bộ dữ liệu được mở khóa Thanh bên Sidebar được sư dụng để hiển thị hoặc ẩn vung bên trái bao gồm các ghi chú tuy chọn về tập dữ liệu hiện tại va chế độ xem dạng cây của mô phỏng hiện tại.
GUI sư dụng rộng rãi các siêu liên kết có thể cấu hình mau xanh lam, có chức năng tương tư như các siêu liên kết được thấy trong trình duyệt Web Theo cách tương tư như liên kết web, di con trỏ chuột qua liên kết mau xanh lam Tại đây, nhấp vao liên kết mau xanh để thưc hiện thiết lập dữ liệu cho xe như hình bên dưới:
Khung gầm,hệ thống truyền lưc, hệ thống lái,hệ thống phanh, kích thước lốp
Hình 4.6 Một tập dữ liệu Xe: Assembly được sử dụng trong ví dụ thiết lập mô phỏng
1 Các liên kết Sprung mass dung để thiết lập các thông số như kích thước, trọng lượng của xe được thiết lập tại đây
Trong đường liên kết cho phép người dung thiết lập các dữ liệu như:điều khiển chuyển động xe ,vận tốc , thời gian ,loại đường tuy chọn các đồ thị muốn hiển thị …
Hình 4.7 Giao diện tuỳ chỉnh
Hình 4.8 Nhấn Run Math Model để khởi động mô phỏng Để chạy một mô phỏng mới bằng cách nhấp vao nút Run Math Model trên RunControl.
Hình 4.9 Trình hiển thị VS
Khi tiến hanh chạy VS Visualizer, nhấn vao nút Run Control ( hình 4.9 ), Video , Video + Plot hoặc Plot Khi video đã chạy, camera có thể tinh chỉnh ở phần Animator: Camera dưới nút Video + Plot Plot la phần chứa những biểu đồ được kết nối với phần Procedures va thể hiện cung lúc thời gian của biến output hoặc biểu đồ đường để so sánh 2 output.
Nhấn vao Video + Plot để chạy VS Visualizer sẽ cho ra một cưa sổ va biểu đồ như hình dưới.
Video và đồ thị kết quả
Hình 4.10 Điều khiển tương tác VS Visualizer.
Bất kỳ một biểu đồ nao cũng có thể mở rộng ra bằng cách nhấn vao để xem chi tiết Ví dụ đường số 1 như hình 6 trên ứng với thời gian 2,2 giây, số chỉ tên của đường nay la gì thể hiện cho khung pause , kéo chạy video tiến lui VS Visualizer cho ta thấy được sư khác biệt trong nhiều trường hợp mô phỏng, để ta có thể so sánh nhiều kết quả với nhau như hình dưới đây:
Hình 4.11 Trình hiển thị VS so sánh kết quả hai trường hợp mô phỏng
4.2 Thiết lập thông số và điều kiện khi phanh của hệ thống phanh xe Honda CRV 2022 trên phần mềm CarSim.
4.2.1 Thiết lập thông số xe
Thiết lập phần khung thân xe
- Chọn loại xe tương tư Honda CR-V 2022: SUV
- Kích thước: chiều dai cơ sở la L &60 ��, chiều rộng cơ sở la B55 ��, chiều cao la h79 mm, chiều dai tổng thể 4623 mm.
- Khối lượng thân xe la 1613 kg
Hình 4.12 Thiết lập thông số đầu vào của xe Honda CR-V 2022
Hình 4.13 Thiết lập các hệ thống truyền lực
Thiết lập các hệ thống: truyền lưc động cơ 140kW, hộp số CVT, phanh có ABS, kích thước lốp …
4.2.2 Thiết lập điều kiện mô phỏng:
- Điều kiện chuyển động của xe:
Hình 4.14 Thiết lập vận tốc, thời gian chạy mô phỏng
- Điều kiện mặt đường nhưa khô ráo: hệ số bám
Hình 4.15 Thiết lập loại đường, hệ số bám
Chọn loại đường thẳng, thiết lập hệ số bám mong muốn
- Thời điểm phanh lúc 0.1s bắt đầu phanh,áp suất phanh lớn nhấtmong muốn
Hình 4.16 Thiết lập áp suất phanh 10MPa
Chọn các đồ thị cần hiển thị khi chạy mô phỏng
Hình 4.17 Thiết lập các đồ thị cần xuất ra để kiểm nghiệm
4.3 Tiến hành mô phỏng và đánh giá
4.3.1 Mô phỏng và đánh giá tính hiệu quả quá trình phanh của Honda CRV 2022
4.3.1.1 Hai xe cùng thông số: đi chuyển trên 2 đường có hệ số bám khác nhau.
Trước khi bắt đầu mô phỏng trên CarSim trong mọi trường hợp ta đều phải thiết lập điều kiện mô phỏng, trường hợp đầu tiên hệ số bám khác nhau Hai xe chạy cung vận tốc la 90 km/h (25 m/s).
Hình 4.18 Thiết lập hai xe khác màu cho hai trường hợp hệ số bám khác nhau
Xe mau đỏ sẽ chạy trên đường có hệ số bám 0.85
Xe mau xanh sẽ chạy trên đường có hệ số bám 0.5
Với số liệu từ bảng 2.1 va điều kiện hệ số bám từ bảng 3.1, ta có thể chọn hai hệ số bám phu hợp để thưc hiện mô phỏng so sánh đó la:
So sánh giữa hệ số bám gốc =0.85 va hệ số bám khác la =0.5, ta có thể thấy được những sư khác biệt rõ rệt sau đây của hệ thống phanh Honda CR-V 2022 giữa những chỉ số được thể hiện qua các biểu đồ sau đây
Nhận xét – đánh giá kết quả:
Hình 4.19 Bảng số liệu sau khi xuất kết quả trường hợp hệ số bám khác nhau
Thời gian phanh, tốc độ xe và bánh xe.
Hình 4.20 Biểu đồ tốc độ xe và các bánh xe giữa 2 hệ số bám khác nhau
Thời gian phanh tỉ lệ nghịch với hệ số bám : tmin = 1
Nhìn vao tốc độ hai xe thì xe chạy trên đường có hệ số bám 0.85 sẽ dừng lại trước trong khoảng 2s.
Hệ số bám = 0.5 ta thấy rằng khi xe bắt đầu phanh ở vận tốc 90 km/h mất khoảng 5,3 giây để xe mới giảm tốc độ xuống bằng không, phu hợp với tiêu chuẩn tmin=5.1s đã tính ở phần cơ sở lý thuyết.
Hệ số bám = 0.85 thì giảm tốc nhanh hơn do gia tốc giảm dần tỉ lệ thuận với hệ số bám, lam cho vận tốc xe giảm dần nhanh hơn so với hệ số bám lớn hơn, chỉ mất khoảng 3,25 giây để xe dừng lại, lớn hơn tmin 0,25s Hiệu quả phanh cang cao khi xe chạy trên đường có hệ số bám cang lớn.
Kết quả nay la bởi cả lưc phanh (PP)va gia tốc chậm dần (Jp) tỉ lệ thuận với hệ số bám:
Nhận xét về quá trình phanh của Honda CRV 2022 qua quá trình mô phỏng bằng Carsim
Qua mô phỏng các trường hợp trên : ta thấy hiệu quả quá trình phanh phụ thuộc vao các yếu tố như:
Hệ số bám của bánh xe va mặt đường:mặt đương khô ráo hệ số bám cang cao khả năng phanh cang lớn, hiệu quả hơn so với mặt đường trơn trượt có hệ số bám thấp.
Vận tốc xe cang lớn thì tốn nhiều thời gian hơn, quãng đường phanh dai hơn so với xe chạy vận tốc thấp.
Xe chở nhiều tải hơn sẽ phanh chậm hơn xe nhẹ tải.
Về phần hiệu quả của Honda CRV 2022 đáp ứng được các tiêu chí đánh giá:
Quãng đường phanh: khá ngắn 40-65m phu hợp với điều kiện mô phỏng.
Thời gian phanh: khoảng từ 3 đến 4,5 giây phu hợp với điều kiện mô phỏng, đáp ứng được thưc tế.
Gia tốc chậm dần: ổn định 0.85g (8,34 m/s 2 ) khá cao nhưng trong thưc tế thì thấp hơn khoảng 5-6 m/s 2
Đảm bảo hiệu quả khi phanh tối ưu.
Qua trường hợp la xe không có ABS va Honda CRV 2022 được trang bị ABS đi trên đường có hệ số bám thấp: CRV vần duy trì được hướng chuyển động, xe vẫn giữ lan sau đó dừng lại một cách an toan Đảm bảo được tính ổn định qua tiêu chí goc quay thân xe gần như không đổi
Qua trường hợp la xe không có ABS va Honda CRV 2022 được trang bị ABS đi trên đường có chướng ngại vật: sau khi đánh lái tránh vật cản thì CRV vẫn quay lại lan đường va ổn định hướng di chuyển như ban đầu thay vì mất lái va trượt ra khỏi lan đường nếu không có ABS.
ABS có vai trò quan trọng trong các trường hợp phanh gấp, mặt đường trơn trợt, cát, tuyết… giúp xe ổn định hướng, không trượt lết, mất kiểm soát khi quay vòng …