NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT SỰ BIẾN THIÊN MÔ MEN PHANH TRONG HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN CÓ ABS

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2 1.1 TÌNH HÌNH GIAO THÔNG VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO Ô TÔ Ở VIỆT NAM 2 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ CÓ ĐIỀU KHIỂN 3 1.2.1 Lịch sử phát triển của hệ thống phanh ABS 3 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 5 1.2.3 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 8 1.3 HỆ THỐNG PHANH KHÍ CÓ ĐIỀU KHIỂN ABS 12 1.3.1 Sơ đồ nguyên lý chung hệ thống phanh khí có điều khiển 12 1.3.2 Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của các phần tử trong hệ thống phanh ABS 13 1.4 MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 19 1.5. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 20 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 21 2.1 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHANH 21 2.1.1. Gia tốc chậm dần khi phanh 21 2.1.2. Thời gian phanh 22 2.1.3. Quãng đường phanh 23 2.1.4 Lực phanh và lực phanh riêng 24 2.1.5 Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của một số nước phát triển 25 2.2 HIỆN TƯỢNG TRƯỢT LẾT CỦA BÁNH XE KHI PHANH 27 2.2.1 Lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh 27 2.2.2 Hệ số bám 28 2.2.3 Hiện tượng trượt lết của bánh xe khi phanh 30 2.2.4. Đặc tính trượt của bánh xe khi phanh 32 2.2.5 Nguyên tắc điều khiển độ trượt ABS 34 2.2.6 Kiểm soát bánh xe 36 CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANHKHÍ NÉN CÓ ĐIỀU KHIỂN 38 3.1. GIỚI THIỆU VỀ XE THÍ NGHIỆM 38 3.1.1 Giới thiệu về xe LIFAN 2,98 tấn 38 3.1.2 Thông số kỹ thuật của xe 39 3.2 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ ABS TRÊN XE THÍ NGHIỆM 40 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý ABS trên xe thí nghiệm 40 3.2.2 Các phần tử trong hệ thống phanh ABS trên xe thí nghiệm 41 3.3 XÂY DỰNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN CÓ ĐIỀU KHIỂN 46 3.3.1 Phương trình mô tả các phần tử trong hệ thống phanh 46 3.3.2 Chương trình mô phỏng hệ thống phanh và các kết quả mô phỏng 51 CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM 54 4.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 54 4.2 ĐỐI TƯỢNG THÍ NGHIỆM 54 4.3 THIẾT BỊ ĐO ÁP SUẤT TRONG THÍ NGHIỆM 54 4.4 TRÌNH TỰ VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 59 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT STT Ký hiệu Chú thích Đơn vị 1 Pb Lực đẩy từ khung xe truyền đến Nm 2 Gb Tải trọng tác dụng lên bánh xe KN 3 Fb Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe Nm 4 P¬f Lực cản lăn KN 5 Mk Mô men kéo Nm 6 Mf Mô men cản lăn Nm 7 Pk Lực kéo tiếp tuyến của bánh xe chủ động KN 8 PkMax Lực kéo cực đại mà bánh xe có thể sinh ra được KN 9 P Lực bám lớn nhất giữa bánh xe và mặt đường. Nm 10 v0 Là vận tốc lý thuyết của bánh xe ms 11 wt Vận tốc góc của bánh xe rads 12 φ Là hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường 13 Gφ Là trọng lượng bám N 14 Lực đẩy từ khung xe truyền đến KN 15 Zb Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe Nm 16 Mp Mô men phanh Nm 17 Mjb Mô men quán tính Nm 18 PPmax Lực phanh cực đại mà bánh xe có thể tiếp nhận được 19 –a Ngưỡng gia tốc âm rads2 20 +a Ngưỡng gia tốc dương rads2 21 Bán kính tính toán m 22 Bán kính lăn của bánh xe (m) 23 Q Lưu lượng chất khí m3s 24 Cv Hệ số lưu lượng 25 Pa Áp suất khí quyển Nm2 26 Pbình Áp suất bình khí nén Nm2 27 y Dịch chuyển piston trong bầu phanh m 28 i Tỷ số truyền tính từ bầu phanh đến cơ cấu phanh DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang Bảng 1.1 Số liệu thống kê các vụ tai nạn giao thông tại việt nam từ 2011 đến 2015 2 Bảng 1.2 Bảng chế độ hoạt động của các van ABS 17 Bảng 2.1 Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của một số nước 26 Bảng 2.2 Tiêu chuẩn Châu Âu về hiệu quả phanh (ECER13) 26 Bảng 4.1 Các thông số kỹ thuật của vi điều khiển DsPIC30F4011 55 Bảng 4.2 Bảng thông số đo thực nghiệm áp suất bầu phanh trong hai trường hợp 61   DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang Hình 1.1 So sánh xe có ABS và không có ABS 3 Hình 1.2 So sánh xe có EBD và không có EBD 5 Hình 1.3 Sơ đồ xe và các yếu tố điều khiển trượt tương ứng 10 Hình 1.4 Sơ đồ khối phương pháp điều khiển của hệ thống 11 Hình 1.5 Sơ đồ đơn giản một mạch điều khiển phanh ABS 12 Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống phanh có điều khiển cơ bản 13 Hình 1.7 Cảm biến đo tốc độ góc bánh xe loại điện từ 14 Hình 1.8 Trạng thái tăng áp của van ABS 15 Hình 1.9 Trạng thái giữ áp của van ABS 16 Hình 1.10 Trạng thái giảm áp của van ABS 17 Hình 1.11 Sơ đồ tín hiệu từ cảm biến đo vận tốc góc bánh xe 18 Hình 2.1 Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất theo tốc độ bắt đầu phanh v1 và hệ số bám  24 Hình 2.2 Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh 27 Hình 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám 30 Hình 2.4 Giải thích hiện tượng trượt lết của bánh xe khi phanh 31 Hình 2.5 Đặc tính trượt của bánh xe khi phanh. 32 Hình 2.6 Đặc tính trượt tương ứng với các loại đường khác nhau 33 Hình 2.7 Sự thay đổi mô men phanh, áp suất dẫn động phanh và gia tốc của bánh xe khi phanh có ABS 34 Hình 2.8 Quá trình điều khiển chống trượt theo gia tốc góc bánh xe 37 Hình 3.1 Hình ảnh xe thí nghiệm xe Lifan 2,98 tấn LF3070G1 38 Hình 3.2 Sơ đồ tổng thể xe LF3070G1 38 Hình 3.3 Sơ đồ bố trí ABS trên xe thí nghiệm 40 Hình 3.4 Lắp đặt cảm biến và vành răng cảm biến trên xe thí nhiệm 42 Hình 3.5 Cơ cấu chấp hành của hệ thống ABS 43 Hình 3.6 Vị trí lắp đặt cụm van trên xe thí nghiệm 43 Hình 3.7 Cơ cấu chấp hành van ABS lắp trên xe thí nghiệm 44 Hình 3.8 Thiết bị máy tính ECUABS 44 Hình 3.9 Cảm biến áp suất lắp sau bình khí nén 45 Hình 3.10 Cảm biến áp suất đặt gần cơ cấu phanh 45 Hình 3.11 Sơ đồ khối mô phỏng tổng van 47 Hình 1.12 Sơ đồ khối nút chia sau 47 Hình 3.13 Sơ đồ khối van ABS RL bên trái 49 Hình 3.14 Sơ đồ khối van ABS RR bên phải 49 Hình 3.15 Sơ đồ khối cơ cấu phanh RL bên trái 50 Hình 3.16 Sơ đồ khối cơ cấu phanh RR bên phải 50 Hình 3.17 Sơ đồ khối ECU 51 Hình 3.18 Chương trình mô phỏng tổng thể hệ thống 51 Hình 3.19 Đồ thị biến thiên áp suất trong bầu phanh bánh xe 52 Hình 3.20 Đồ thị biến thiên mô men phanh bánh xe 53 Hình 4.1 Lưu đồ chương trình cài đặt trên VĐK DSPIC30F4011 57 Hình 4.2 Giao diện phần mềm hiển thị áp suất 58 Hình 4.3 Bên trong thiết bị đo áp suất 58 Hình 4.4 Bộ thiết bị đo áp suất bầu phanh hoàn chỉnh 58 Hình 4.5 Hình ảnh hiển thị biến thiên áp suất trên máy tínhkhi không có van ABS 59 Hình 4.6: Hình ảnh hiển thị biến thiên áp suất trên máy tínhkhi có van ABS 60 LỜI NÓI ĐẦU Nền công nghiệp ô tô đang ngày càng phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng nhanh, mật độ lưu thông trên đường ngày càng nhiều. Với xu thế hội nhập, thị trường ôtô nước ta sẽ sôi động, ngày càng nhiều chủng loại lẫn số lượng, Theo thống kê của Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Việt Nam (VAMA) năm 2012 có 48163 xe tải, năm 2013 có 66140 xe tải, năm 2014 tổng số đã bán là 44518 xe tải và 3 tháng đầu năm 2015 là 13205 xe tải được bán ra cung cấp cho thị trường, trong đó có khoảng 71% là xe sử dụng phanh khí và đa phần là xe sử dụng hệ thống phanh khí thông thường không có hệ thống ABS (AntiLock Brake System). Trên thế giới hệ thống phanh khí nén có điều khiển ABS trang bị trên ô tô được sử dụng phổ biến; các hãng cũng đưa ra các sản phẩm về hệ thống phanh có điều khiển ứng dụng cho nhiều thế hệ xe khác nhau và ngày càng hiện đại. Ở Việt Nam, công nghệ ôtô vẫn chủ yếu là lắp ráp và sản xuất các cụm chi tiết nhỏ lẻ... Hiện nay mức độ sử dụng hệ thống phanh khí có diều khiển hiện đại hiện nay ở Việt Nam còn hạn chế, mới chỉ tập trung chủ yếu ở xe Bus và xe tải hạng nặng và đa phần là xe nhập khẩu nguyên chiếc. Với điều kiện đường giao thông nông thôn tại Việt Nam có độ bám bề mặt thấp, vấn đề trượt của bánh xe thường xuyên xảy ra. Để ứng dụng và khai thác có hiệu quả tất cả các tính năng ưu việt của hệ thống phanh ABS trên ô tô nói chung, việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khảo sát sự biến thiên mô men phanh trong hệ thống phanh khí nén có ABS” là hết sức quan trọng và cần thiết. Đề tài đ¬ược thực hiện tại Khoa cơ khí động lực, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên d¬ưới sự hư¬ớng dẫn của TS. Đàm Hoàng Phúc. Do thời gian, trình độ còn hạn chế, tính chất rộng lớn của đề tài nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự bổ sung, góp ý của các nhà kỹ thuật, các thầy và đồng nghiệp. Hưng Yên, tháng 8 năm 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN NGUYỄN VĂN NINH NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT SỰ BIẾN THIÊN MÔ MEN PHANH TRONG HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN CÓ ABS LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Hưng Yên - Năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN NGUYỄN VĂN NINH NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT SỰ BIẾN THIÊN MÔ MEN PHANH TRONG HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN CÓ ABS LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Đàm Hoàng Phúc Hưng Yên - Năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu kết thực nghiệm nghiên cứu luận văn hoàn toàn thực tế, khách quan Những kết tương tự ch ưa sử dụng để bảo vệ học vị Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Ninh MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT STT Ký hiệu Chú thích Pb Lực đẩy từ khung xe truyền đến Gb Đơn vị Nm Fb Tải trọng tác dụng lên bánh xe Phản lực pháp tuyến mặt đường tác dụng lên KN Nm Pf bánhcản xe lăn Lực KN Mk Mô men kéo Nm Mf Mô men cản lăn Nm Pk Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động KN PkMax Lực kéo cực đại mà bánh xe sinh KN Pϕ Lực bám lớn bánh xe mặt đường Nm 10 v0 Là vận tốc lý thuyết bánh xe m/s 11 wt Vận tốc góc bánh xe rad/s 12 φ Là hệ số bám bánh xe mặt đường 13 Gφ Là trọng lượng bám 14 Pξ 15 Zb Lực đẩy từ khung xe truyền đến Phản lực pháp tuyến mặt đường tác dụng lên Nm 16 Mp bánhmen xe phanh Mô Nm 17 Mjb Nm 18 PPmax Mô men quán tính Lực phanh cực đại mà bánh xe tiếp nhận 19 –a Ngưỡng gia tốc âm rad/s2 20 +a rad/s2 21 rb 22 r1 Ngưỡng gia tốc dương Bán kính tính toán Bán kính lăn bánh xe 23 Q Lưu lượng chất khí m3/s 24 Cv Hệ số lưu lượng 25 Pa Áp suất khí N/m2 26 Pbình Áp suất bình khí nén N/m2 27 y Dịch chuyển piston bầu phanh 28 i Tỷ số truyền tính từ bầu phanh đến cấu phanh N KN m (m) m DANH MỤC CÁC BẢNG T T Tên bảng Trang DANH MỤC CÁC HÌNH T T Tên hình Trang LỜI NÓI ĐẦU Nền công nghiệp ô tô ngày phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng nhanh, mật độ lưu thông đường ngày nhiều Với xu hội nhập, thị trường ôtô nước ta sôi động, ngày nhiều chủng loại lẫn số lượng, Theo thống kê Hiệp hội nhà sản xuất ô tô Việt Nam (VAMA) năm 2012 có 48163 xe tải, năm 2013 có 66140 xe tải, năm 2014 tổng số bán 44518 xe tải tháng đầu năm 2015 13205 xe tải bán cung cấp cho thị trường, có khoảng 71% xe sử dụng phanh khí đa phần xe sử dụng hệ thống phanh khí thông thường hệ thống ABS (Anti-Lock Brake System) Trên giới hệ thống phanh khí nén có điều khiển ABS trang bị ô tô sử dụng phổ biến; hãng đưa sản phẩm hệ thống phanh có điều khiển ứng dụng cho nhiều hệ xe khác ngày đại Ở Việt Nam, công nghệ ôtô chủ yếu lắp ráp sản xuất cụm chi tiết nhỏ lẻ Hiện mức độ sử dụng hệ thống phanh khí có diều khiển đại Việt Nam hạn chế, tập trung chủ yếu xe Bus xe tải hạng nặng đa phần xe nhập nguyên Với điều kiện đường giao thông nông thôn Việt Nam có độ bám bề mặt thấp, vấn đề trượt bánh xe thường xuyên xảy Để ứng dụng khai thác có hiệu tất tính ưu việt hệ thống phanh ABS ô tô nói chung, việc thực đề tài: “Nghiên cứu khảo sát biến thiên mô men phanh hệ thống phanh khí nén có ABS” quan trọng cần thiết Đề tài thực Khoa khí động lực, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên hướng dẫn TS Đàm Hoàng Phúc Do thời gian, trình độ hạn chế, tính chất rộng lớn đề tài nên tránh khỏi thiếu sót, mong nhận bổ sung, góp ý nhà kỹ thuật, thầy đồng nghiệp Hưng Yên, tháng năm 2015 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TÌNH HÌNH GIAO THÔNG VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO Ô TÔ Ở VIỆT NAM Nền kinh tế ngày phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng nhanh, mật độ lưu thông đường ngày nhiều, sở hạ tầng giao thông chưa đáp ứng gia tăng số lượng xe đa dạng chủng loại số lượng Với điều kiện đường giao thông nông thôn Việt Nam có độ bám bề mặt thấp, vấn đề trượt bánh xe thường xuyên xảy Từ cần ô tô có hệ thống phanh tốt, độ tin cậy cao có tăng tính an toàn cho người, tính kinh tế nhiên liệu hiệu vận chuyển hàng hóa ôtô Theo thống kê khoảng 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, dẫn đến khả tính điều khiển tính ổn định ô tô Hệ thống phanh có trang bị ABS giúp khắc phục tình trạng giúp hạn chế phụ thuộc vào kỹ thuật phanh người lái Theo thống kê Ủy ban An toàn giao thông Quốc gia, Việt Nam tai nạn giao thông mức cao số vụ tính chất nguy hiểm Cụ thể: Bảng 1.1 Số liệu thống kê vụ tai nạn giao thông việt nam từ 2011 đến 2015 Năm 2011 2012 2013 2014 Số vụ tai nạn Số người chết Số người bị thương 44.548 11.395 48.734 36.376 9.838 38.060 30.874 9.627 31.982 25.322 8.996 24.417 2015 (3 tháng đầu) 5.800 2.345 5.488 Hệ thống phanh có điều khiển coi hệ thống phanh tích cực hệ thống thiếu ô tô nhiều quốc gia, Việt Nam, thiết bị chưa bắt buộc phải trang bị dòng xe tải có trọng tải nhỏ Hầu hết sở sản xuất lắp ráp ô tô nước chưa nghiên cứu để làm chủ công nghệ phát triển thương mại sản phẩm xe tải lắp ráp hệ thống phanh tích cực Các liên doanh ô tô không nghiên cứu sản phẩm Việt Nam mà lắp ráp từ phụ kiện nhập ngoại Tuy nhiên với điều kiện khí hậu đặc điểm sở hạ tầng giao thông vận tải nước ta chất lượng, nên xe ô tô tham gia giao thông thường xuyên xảy tượng trượt dẫn tới nguy hiểm tính mạng cho người tham gia giao thông Vì vậy, nhằm nâng cao tính an toàn, chất lượng khả cạnh tranh ô tô tải sản xuất lắp ráp nước Do vậy, đề tài “Nghiên cứu khảo sát biến thiên mô men phanh hệ thống phanh khí nén có ABS”là cần thiết 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHANH KHÍ CÓ ĐIỀU KHIỂN 1.2.1 Lịch sử phát triển hệ thống phanh ABS Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking Systems) nằm hệ thống an toàn chủ động ô tô đại Hệ thống điều khiển chống bó cứng bánh xe trình phanh, giúp tăng độ ổn định xe, rút ngắn quãng đường phanh, tăng khả điều khiển quay vòng ô tô trường hợp cần thiết phải tránh chướng ngại vật Hình 1.1 So sánh xe có ABS ABS Lịch sử phát triển hệ thống phanh phanh ABS qua thời kì sau:  Năm 1924: Khai sinh hệ thống phanh thủy lực đến năm 1931 tăng tính an toàn phanh với dẫn động hai dòng; 10  Năm 1951: Ứng dụng dạng phanh đĩa  Năm 1952 đến 1963 thời kỳ ứng dụng trợ lực thủy lực chân không  Năm 1969 Hệ thống phanh ABS đời Tại van ABS tín hiệu đầu vào áp suất trước cửa van Q ji, tức áp suất sau nhánh chia, áp suất phản hồi từ bầu phanh P bi Tín hiệu đầu lưu lượng tới bầu phanh Qvi Qti, , áp suất Pr Áp suất Pji phụ thuộc vào chênh lệch lưu lượng Qj với Qvi Lưu lượng khí vào thoát qua van ABS phụ thuộc vào đặc tính điều khiển ECU thông qua biến: dktang, dkgiam Van ABS RL Hình 3.13 Sơ đồ khối van ABS RL bên trái Van ABS RR Hình 3.14 Sơ đồ khối van ABS RR bên phải 57 c Mô hình mô cấu phanh Phương trình mômen phanh sinh cấu phanh: M i =(yi -y ).C.rp ; Trong đó:- Mi: mô men phanh bánh xe thứ i - yi: Dịch chuyển piston bầu phanh thứ i - y0: Khe hở má phanh - rp: Bán kính bánh xe Cơ cấu phanh RL Hình 3.15 Sơ đồ khối cấu phanh RL bên trái Cơ cấu phanh RR Hình 3.16 Sơ đồ khối cấu phanh RR bên phải 58 d Mô hình mô điều khiển điện tử (ECU) ABS ECU điều khiển van ABS để chống trượt lết bánh xe ECU hoạt động theo điều kiện làm việc hệ thống tổng hợp công cụ Matlab – Stateflow, gồm trạng thái làm việc: phanh bình thường, tăng áp, giữ áp, giảm áp Hình 3.17 Sơ đồ khối ECU 3.3.2 Chương trình mô hệ thống phanh kết mô Hình 3.17 giới thiệu tổng quan chương trình mô biến thiên mô men phanh sở số liệu thực tế cho xe tải LIFAN 2,98 kết hợp với việc đo áp suất phanh thực nghiệm Hình 3.18 Chương trình mô tổng thể hệ thống 59 Sau thiết lập phương trình toán học tính toán cụm chi tiết hệ thống dẫn động từ tổng van phân phối đến cấu phanh bánh xe, đề tài tiến hành mô phần mềm MATLAP-SIMULINK tổng hợp lại thành chương trình mô tổng thể Trong chương trình mô rõ ràng cụm hệ thống phanh Subsystem van phân phối, van chia, van điện từ ABS cho bên trái bên phải, cấu phanh điều khiển ECU cuối đồ thị kết a Kết mô biến thiên áp suất phanh Luận văn tiến hành mô khảo sát biến thiên áp suất mô men phanh cấu phanh cầu sau xe LIFAN 2,98 với tín hiệu điều khiển dạng xung vuông hình 3.18.Với áp suất nguồn khí 8.105 Pa Hình 3.19 Đồ thị biến thiên áp suất bầu phanh bánh xe b Kết mô biến thiên mô men phanh bánh xe Tương ứng với thay đổi biến thiên áp suất phanh, đồ thị biến thiên mô men phanh thay đổi với mô men phanh lớn đạt gần 8,6.10 N.m Quy luật biến thiên mô men phanh phù hợp với thực tế, giai đoạn đầu Mp tăng nhanh giữ giá trị khoảng thời gian tác động phanh giảm dần tác động phanh, khác với biến thiên áp suất phanh, biến thiên mô men phanh cần 60 thời gian định (khoảng 0.3 s) giảm hoàn toàn trễ kết cấu khí Hình 3.19 thể biến thiên mô men phanh bánh xe Hình 3.20 Đồ thị biến thiên mô men phanh bánh xe 61 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 4.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Việc đo mô men phanh theo thời gian đòi hỏi thiết bị đo phức tạp, tốn Trong điều kiện luận văn chưa thể thực Vì vậy, luận văn tiến hành khảo sát biến thiên áp suất bầu phanh đạp phanh gấp (trong hai trường hợp có van ABS bầu phanh van ABS) Từ xác định thời gian tăng áp suất bầu phanh trường hợp thí nghiệm so sánh với 4.2 ĐỐI TƯỢNG THÍ NGHIỆM - Loại xe thí nghiệm: LIFAN 2,98 (Xe Ben tự đổ có thùng) Số máy: 4102QBZ*135142* Số khung: LCND3B3B354001676 Năm sản xuất: 2005 Biến số: 89C-05144 Hệ thống phanh: Khí nén Van điều chỉnh áp suất khí nén bầu phanh cầu sau tổ hợp van ABS - Wabco Bệ thử phanh 4.3 THIẾT BỊ ĐO ÁP SUẤT TRONG THÍ NGHIỆM Trong trình đo lấy kết xe thí nghiệm tiến hành Thiết bị đo áp suất khí nén KC-P-03051115-2012 để đo áp suất bầu phanh cho ta thấy tác động cụm van điều khiển tới áp suất bầu phanh bánh xe Để theo dõi ghi lại áp suất bầu phanh bánh xe, tác giả nhóm nghiên cứu tính toán, thiết kế, chế tạo thiết bị đo áp suất, thiết bị sử dụng cảm biến áp suất khí bầu phanh có sẵn hệ thống phanh khí nén ABS a Thiết kế phần cứng Dựa yêu cầu kỹ thuật, nhóm nghiên cứu lựa chọn phương án đo sử dụng vi điều khiển 16bit DsPIC30F4011 Microchip Đây loại vi điều khiển với nhiều tính mạnh, đặc biệt có hỗ trợ module chuyên xử lý tín hiệu dạng xung số, phù hợp với ứng dụng đo tốc độ quay: 62 - Module Quadrature Encoder: Cho phép xử lý trực tiếp tín hiệu từ Incremental Encoder loại kênh A, B, Z - kênh Input Capture: Chuyên dùng cho mục đích đo chu kỳ, tần số tín hiệu xung Ngoài ra, DsPIC30F4011 có nhiều tính kỹ thuật mạnh khác liệt kê bảng 4.1 Bảng 4.1 Các thông số kỹ thuật vi điều khiển DsPIC30F4011 Mục Nguồn nuôi Bộ nhớ Flash Bộ nhớ SRAM Bộ nhớ EEPROM Tốc độ tính toán tối đa 16-bit Timer/Counter Tính kỹ thuật 3.0 ÷ 5.5 Vdc 48Kbytes 2Kbytes 1Kbytes 30 triệu lệnh/s bộ, cho phép ghép thành 32bits 16 bits kênh 16-bit Input Capture Module 16-bit Output kênh Compare/PWM Module truyền thông SPI Module truyền thông I2C Module truyền thông kênh kênh kênh USART Module truyền thông CAN 2.0 Module điều khiển động Module biến đổi tương tự/số kênh với kênh điều chế độ rộng xung kênh độ phân giải 10bits, tốc độ trích mẫu tối đa 500Ksps Do chênh lệch điện áp cảm biến tiệm cận E2A-S08KS02-WP-C1 2M Omron Vi điều khiển DsPIC30F4011 (sử dụng nguồn V DC) nên thiết bị sử dụng IC ghép quang 6N137 với đầu Open-Collector cảm biến để chuyển đổi mức logic Tín hiệu logic từ 6N137 đưa tới đầu vào Input Capture vi điều khiển để thực thuật toán đo chu kỳ Tín hiệu xung đưa vào chân ICx, sau qua chia với hệ số 1, 16 tùy biến người sử dụng Module phát sườn xung cho phép phát 63 sườn dương, âm sườn tín hiệu xung Sau 1, 16 sườn xung, nội dung Timer2 chuyển tức thời sang ghi đệm liệu ICxBUF, cho phép tính toán chu kỳ tần số chuỗi xung cách xác Để gửi liệu từ module đo lường lên máy tính giám sát, thiết bị sử dụng module truyền thông USART tích hợp sẵn vi điều khiển với module chuyển đổi RS-232/RS-485 sử dụng IC chuyên dụng SN75176 So với chuẩn RS232, chuẩn RS-485 có nhiều ưu như: - Khả truyền liệu xa (tới 1200m) - Khả kháng nhiễu cao sử dụng chuẩn tín hiệu vi sai, kết hợp với cáp đôi dây xoắn - Cho phép nối mạng nhiều thiết bị (tới 128 thiết bị mạng) - Tốc độ truyền liệu tới 1Mbit/s cự ly gần (10m) b Phần mềm cài đặt vi điều khiển Toàn mã nguồn chương trình viết ngôn ngữ C, trình biên dịch MPLAB X IDE hãng sản xuất Microchip Đây phần mềm mạnh, có hỗ trợ nhiều tính quan trọng cho phép debug gỡ rối offline online, thuận lợi trình phát triển phần mềm Lưu đồ thuật toán chương trình điều khiển thể Hình 4.1, tác giả đưa VĐK vào làm việc gián đoạn dựa vào ngắt Timer3 với tần số trích mẫu 240Hz Đây khoảng thời gian vừa đủ để tính toán gửi liệu lên máy tính giám sát Ngoài khoảng thời gian này, VĐK không xử lý tác vụ gì, tiết kiệm lượng tiêu thụ 64 Hình 4.1 Lưu đồ chương trình cài đặt VĐK DSPIC30F4011 c Phần mềm hiển thị ghi liệu áp suất bầu phanh Phần mềm hiển thị ghi liệu thiết kế C#, đóng gói dạng file cài đặt (setup.exe), tương thích với hệ điều hành Microsoft XP, Microsoft Tốc độ truyền thông liệu chọn mức: 9600, 19200, … 187500 kbps Phần mềm có khả nhận liệu từ thiết bị đo áp suất từ cảm biến bầu phanh hiển thị dạng đồ thị lưu dạng file database Microsoft Access Khi cần thiết vẽ lại đồ thị từ số liệu thí nghiệm lưu trữ 65 Hình 4.2 Giao diện phần mềm hiển thị áp suất Hình 4.3 Bên thiết bị đo áp suất Hình 4.4 Bộ thiết bị đo áp suất bầu phanh hoàn chỉnh 66 Thiết bị đo số vòng quay không tiếp xúc kiểm tra độ xác Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng (Quatest 1), kết kiểm tra cho thấy sai số thiết bị đo nhỏ 1% 4.4 TRÌNH TỰ VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Thí nghiệm đo áp suất bầu phanh hai trường hợp sau: *Trường hợp 1: Không có van ABS (khí nén từ bình chứa qua tổng phanh - trực tiếp đến bầu phanh) Các bước thực hiện: Bố trí cảm biến đo áp suất bầu phanh cầu sau cảm biến đo áp suất bình - chứa khí nén Kết nối cảm biến qua thiết bị đo hiển thị kết đo máy tính, khởi động hệ - thống đo Chạy động đảm bảo áp suất bình chứa khí khoảng 0,7 MPa Đạp phanh đột ngột giữ nguyên áp suất bầu phanh đạt giá trị ổn định Ghi lại kết hình máy tính hình 4.5 Hình 4.5 Hình ảnh hiển thị biến thiên áp suất máy tínhkhi van ABS Từ kết đo thấy thời gian tăng áp suất bầu phanh từ bar đến 75% giá trị áp suất ổn định (0,46 Mpa) là: 0,28s * Trường hợp2: Có van ABS 67 - Các bước thực hiện: Bố trí cảm biến đo áp suất bầu phanh cầu sau cảm biến đo áp suất bình - chứa khí nén Kết nối cảm biến qua thiết bị đo hiển thị kết đo máy tính, khởi động hệ - thống đo Chạy động đảm bảo áp suất bình chứa khí khoảng 0,7 MPa Đạp phanh đột ngột giữ nguyên áp suất bầu phanh đạt giá trị ổn định Ghi lại kết hiển thị máy tính hình 4.6 Hình 4.6: Hình ảnh hiển thị biến thiên áp suất máy tínhkhi có van ABS Từ kết đo thấy thời gian tăng áp suất bầu phanh từ bar đến 75% giá trị áp suất ổn định(0,45 Mpa) là: 0,29s Sau đo hai trường hợp ta có bảng thông số 4.2 68 Bảng 4.2 Bảng thông số đo thực nghiệm áp suất bầu phanh hai trường hợp Phương án tiến hành đo Thời gian tăng áp suất từ bar đến 75% giá trị áp suất Hiệu sai lệch Đo ABS Đo có van ABS 0,28s 0,29s 0% 1,035% Nhận xét: - So sánh hai trường hợp có van ABS van ABS ta thấy trường hợp có van ABS không ảnh hưởng nhiều đến thời gian trễ hệ thống phanh, tỉ lệ thời gian trễ 1,035% - Kết mô phù hợp với hoạt động hệ thống phanh ABS khí nén thực tế 69 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu thực đề tài: “Nghiên cứu khảo sát biến thiên mô men phanh hệ thống phanh khí có ABS” khoa khí động lực trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên hướng dẫn TS Đàm Hoàng Phúc đến đề tài thực được: - Tìm hiểu hệ thống phanh khí có điều khiển - Nghiên cứu hệ thống phanh khí nén xe tải LIFAN 2,98 đối tượng lựa chọn để nghiên cứu đề tài - Xây dựng chương trình mô biến thiên mô men phanh bánh xe chủ động ôtô tải nhỏ ứng dụng phần mềm MATLAB- SIMULINK - Tiến hành thực nghiệm đo kiểm thông số áp suất dẫn động phanh, làm việc cấu chấp hành… Đề tài thực nhằm bổ sung sở liệu cho việc hoàn thiện vấn đề điều khiển hệ thống phanh Mặt khác, kết đề tài giúp tác giả hiểu sâu sắc lĩnh vực phanh khí có điều khiển nói riêng hệ thống phanh đại nói chung Tuy vậy, có điều kiện thời gian điều kiện khác đề tài mong muốn phát triển hướng thực nghiệm đo với nhiêu phương pháp đo khác chế tạo hệ thống đo mô men phanh trục bánh xe phát triển tiếp chương trình điều khiển hệ thống phanh khí ABS cho xe tải cỡ nhỏ Việt Nam Đó hướng mở rộng đề tài 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Cẩn Tập thể tác giả (2003), Lý thuyết ô tô máy kéo, NXB [2] Khoa học & Kỹ thuật Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Hữu Nam (2004), Thí nghiệm ô tô, NXB Khoa học [3] & Kỹ thuật Nguyễn Sĩ Đỉnh (2010), Nghiên cứu động lực học dẫn động phanh thủy lực để lắp hệ thống chống hãm cứng bánh xe lên ô tô quân sự, Luận án tiến sĩ, [4] Học Viện Kỹ thuật Quân Nguyễn Đức Hạnh (2006), Mô hệ thống phanh ABS ô tô mô hình thực tế, kết nối với máy tính (PC), Luận văn thạc sĩ, Trường ĐHBK Hà [5] Nội Nguyễn Văn Kiên (2013), Nghiên cứu mô hệ thống phanh khí nén có [6] ABS, Luận văn thạc sĩ, Trường ĐHBK Hà Nội Dương Tiến Minh (2004), Nghiên cứu chất lượng phanh ô tô quân với hệ thống phanh có lắp điều hòa lực phanh, Luận án tiến sĩ, Học viện Kỹ [7] thuật Quân Nguyễn Văn Tiềm (2009), Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển chuyển động thích nghi sở logic mờ mạng nơ ron nhân tạo, Luận án Tiến sĩ, [8] Trường ĐHGTVT Hà Nội Nguyễn Khắc Trai (1997), Tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ô tô, [9] NXB Giao thông vận tải Nguyễn Thanh Tùng (2011), Nghiên cứu kỹ thuật điều khiển để đạt lực [10] phanh hệ thống ABS, Luận văn thạc sĩ, Trường ĐHBK Hà Nội Lại Năng Vũ (2012), Nghiên cứu hệ thống điều khiển trình phanh ô tô, [11] Luận án tiến sĩ, Trường ĐHBK Hà Nội Wabco (2011),Anti-lock Braking System (ABS) and Anti-Slip Regulation (ASR), 2nd Edition, USA 71 [...]... 2,98 tấn * Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu mô phỏng (trên máy tính và thực nghiệm so sánh kết quả) 26 1.5 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI - Tìm hiểu tổng quan về hệ thống phanh khí có ABS Nghiên cứu kết cấu và nguyên lý các cụm chi tiết trong hệ thống phanh khí có điều - khiển Xây dựng mô hình mô phỏng biến thiên mô men phanh cho ô tô sử dụng hệ thống - phanh khí có ABS Thực nghiệm đo kiểm... việc nghiên cứu về hệ thống phanh đa phần về hệ thống phanh dầu có điều khiển còn hệ thống phanh khí có điều khiển thì rất hạn chế và chưa có công trình nghiên cứu toàn diện và đầy đủ hệ thống này trên xe cụ thể Do đó, nghiên cứu quá trình phanh khí nén có điều khiển nhằm nâng cao hiệu quả phanh, chất lượng điều khiển phanh, thiết kế chế tạo và cải tiến các cụm 14 chi tiết trong hệ thống thật sự cần... tập nghiên cứu nhằm phục vụ khai thác ở Việt Nam rất khó khăn 1.3 HỆ THỐNG PHANH KHÍ CÓ ĐIỀU KHIỂN ABS 1.3.1 Sơ đồ nguyên lý chung hệ thống phanh khí có điều khiển Hình 1.5 Sơ đồ đơn giản một mạch điều khiển phanh ABS Hệ thống phanh có điều khiển trên ô tô được bố trí cho dẫn động phanh khí nén với các nguyên lý tổng quát thể hiện trên hình 1.3 Trong hệ thống phanh có điều khiển nói chung là một hệ thống. .. phanh tối ưu trong hệ thống ABS đã phân tích và chọn mô hình xe ¼ để nghiên cứu, khảo sát đặc tính làm việc của hệ thống phanh ABS Bên cạnh đó, đề tài đề xuất kỹ thuật điều khiển hệ thống phanh ABS nhằm tối ưu lực phanh với việc tăng tần số điều khiển - Năm 2012, Luận án tiến sĩ của Lại Năng Vũ tại đại học Bách khoa Hà Nội Nghiên cứu hệ thống điều khiển quá trình phanh ô tô” đã nghiên cứu về hệ thống. .. xuất trong nước đa phần chưa được trang bị Với sự phát triển không ngừng của ngành công nghệ ô tô, hiện nay hệ thống phanh có điều khiển rất đa dạng và phức tạp đều áp dụng trên nền tảng hệ thống phanh có ABS hay nói cách khác là hệ thống phanh có ABS mở rộng hay liên hợp 1.3.2 Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của các phần tử trong hệ thống phanh ABS Hệ thống ABS được thiết kế dựa trên cấu tạo của một hệ thống. .. Kỹ thuật Quân sự với đề tài Nghiên cứu chất lượng phanh ô tô quân sự với hệ thống phanh có lắp điều hòa lực phanh Đề tài nghiên cứu nâng cao chất lượng phanh ô tô quân sự với hệ thống phanh có lắp bộ điều hòa lực phanh đã xây dựng mô không gian hình tính toán cho xe hai cầu, mô hình khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố kết cấu và điều kiện sử dụng đến chất lượng phanh Đề tài tiến hành mô phỏng ở các... Năm 1978: Hệ thống phanh ABS bắt đầu có ứng dụng thương mại trên ô tô ABS tác động vào hệ thống dẫn động thủy lực nhằm giữ, giảm hoặc tăng áp suất phanh dẫn đến các xi lanh phanh bánh xe để chống trượt lết trong quá trình phanh  Năm 1989: Hệ thống phanh ABS được kết hợp với hệ thống chống trượt quay TSC Hệ thống này điều khiển bằng cách điều chỉnh giá trị của mô men phanh và mô men được truyền... trên bánh xe 35 sẽ có mô men quán tính Mjb tác dụng, mô men này cùng với chiều chuyển động của bánh xe Ngoài ra còn có mô men cản lăn M f, mô men này ngược với chiều chuyển động và có tác dụng hãm bánh xe lại Tuy nhiên thực nghiệm chứng tỏ rằng mô men cản lăn trong trường hợp này có giá trị rất bé so với mô men phanh, vì thế có thể bỏ qua Xem như chỉ có mô men phanh dùng để cản lại mô men quán tính Lúc... nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống phanh ABS khí nén dựa trên phần mềm Matlab, thuật toán điều khiển dựa trên đánh giá độ trượt các bánh xe trong quá trình phanh Đề tài mới chỉ nghiên cứu mô hình mô phỏng trên máy tính với các điều kiện biên để đơn giản hóa mô hình mô phỏng - Năm 2014, Tác giả Hồ Hữu Hải chủ nhiệm đề tài nghiên cứu khoa học và công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước Nghiên cứu thiết... ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI * Mục đích: Trên thế giới hệ thống phanh khí nén có ABS trang bị trên ô tô được sử dụng rất nhiều; các hãng cũng đưa ra các sản phẩm về hệ thống phanh có điều khiển ứng dụng cho nhiều thế hệ xe khác nhau Việc chế tạo và sử dụng hệ thống phanh khí có điều khiển ở Việt Nam còn ít được quan tâm, trong khi số lượng xe có phanh khí đang ngày một gia tăng Với ... đóng (ON), ngắt (OFF) Ở trạng thái 21 bình thường, van điện từ cửa nạp (van cửa A _ van giữ) trạng thái thường đóng, van điện từ cửa xả (van cửa B_ van giảm) trạng thái thường mở * Nguyên lý làm... khiển cấp điện áp tới cuộn dây điện từ van, thực đóng van nạp, mở van xả Lúc này, van xả đóng, áp suất hai bên màng cao su chênh lệch nhau, thực mở van cửa xả van cửa nạp đóng kín Do đó, khí bầu... tốc độ góc Van điều tiết 20 Van gia tốc Bầu phanh truớc 21 Van phanh tay 10 Van phân chia 22 Van phân phối dẫn động hai dòng 11 Bình khí nén 23 Cảm biến áp suất đặt gần bình khí 12 Van an toàn