Nghiên cứu chẩn đoán tình trạng kỹ thuật hệ thống phanh thủy lực ô tô bằng phương pháp mô phỏng

iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu của đề tài: “Nghiên cứu chẩn đoán tình trạng kỹ thuật hệ thống phanh thủy lực ô tô bằng phương pháp mô phỏng”.. Có rất nhiều cá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

TRẦN NHẬT TUYÊN

NGHIÊN CỨU CHẨN ĐOÁN TÌNH TRẠNG

KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC Ô TÔ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Người hướng dẫn khoa học:

TS NGUYỄN THANH TUẤN

Chủ tịch Hội đồng:

PGS.TS TRẦN GIA THÁI

Khoa sau đại học:

KHÁNH HÒA - 2017

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu của đề tài: “Nghiên cứu chẩn đoán

tình trạng kỹ thuật hệ thống phanh thủy lực ô tô bằng phương pháp mô phỏng”

Là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi và chưa từng được công bố trong bất

cứ công trình khoa học nào khác cho tới thời điểm này

Nha Trang, tháng 5 năm 2017

Tác giả luận văn

Trần Nhật Tuyên

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Luận văn “Nghiên cứu chẩn đoán tình trạng kỹ thuật hệ thống

phanh thủy lực ô tô bằng phương pháp mô phỏng”

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Thanh Tuấn đã tận tình hướng dẫn, trao dồi kiến thức và động viên để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu của mình

Xin cảm ơn quý Thầy Bộ môn ô tô, Trung tâm đăng kiểm XCG Khánh Hòa đã

hỗ trợ trang thiết bị, tài liệu nghiên cứu và có những ý kiến đóng góp quý báu cho luận văn

Tôi xin cảm ơn quý thầy trong khoa Kỹ thuật giao thông trường Đại học Nha Trang, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài để công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng

Trong điều kiện thiếu thốn về các phương tiện, trang thiết bị, tài liệu và bản thân còn nhiều hạn chế Tuy đề tài đã hoàn thành nhưng không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong Quý Thầy và các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến

Tôi xin chân thành cảm ơn

Nha Trang, tháng 5 năm 2017

Tác giả luận văn

Trần Nhật Tuyên

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN iii

LỜI CẢM ƠN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC KÝ HIỆU vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC HÌNH x

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN xiv

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Lý do chọn đề tài nghiên cứu 2

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước 3

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 3

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 3

1.3 Mục tiêu nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu 4

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 4

1.3.2 Đối tượng nghiên cứu 4

1.3.3 Phạm vi nghiên cứu 5

1.3.4 Phương pháp nghiên cứu 5

1.3.5 Nội dung nghiên cứu 5

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.1 Động lực học phanh ô tô chuyển động thẳng 6

2.1.1 Lực phanh sinh ra ở các bánh xe ô tô 6

2.1.2 Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu 7

2.1.3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh 10

2.1.4 Lực phanh và lực phanh riêng 14

2.2 CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHANH 15

2.2.1 Sự thay đổi tình trạng kỹ thuật hệ thống phanh 15

2.2.2 Các phương pháp và thiết bị chẩn đoán 17

2.3 Phần mềm mô phỏng ứng dụng matlab 26

2.3.1 Simulink 26

2.3.2 Logic mờ (fuzzy logic) 36

CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG ỨNG DỤNG MATLAB 46

3.1 Thông số kỹ thuật của xe mô phỏng 46

3.2 Chẩn đoán hệ thống phanh thủy lực bằng matlab simulink 48

3.2.1 Mô hình hệ thống phanh thủy lực 48

3.2.2 Mô hình động lực phanh xe trên đường 58

3.2.3 Kết quả mô phỏng 63

3.2.4 Nhận xét và phân tích 65

3.3 Chẩn đoán hệ thống phanh thủy lực bằng matlab fuzzy logic 66

3.3.1 Mô hình chẩn đoán hệ thống phanh 66

3.3.2 Thiết lập mô hình mô phỏng 66

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 75

4.1 Kết luận 75

4.2 Khuyến nghị 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

DANH MỤC KÝ HIỆU

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của một số nước 23

Bảng 2.2 Tiêu chuẩn Châu Âu về hiệu quả phanh (ECE – R13) 24

Bảng 2.3 Tiêu chuẩn ngành 22 – TCN 224 – 2000 (Bộ GTVT quy định, 2000) 24

Bảng 2.4 Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh của hệ thống phanh công tác theo OCT 37 001.016 – 70 25

Bảng 2.5 Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh hệ thống phanh dự trữ theo OCT 37 001.016 – 70 26

Bảng 2.6 Phép toán logic truyền thống 39

Bảng 2.7 Phép toán fuzzy logic 40

Bảng 2.8 Ví dụ về phép toán fuzzy logic 40

Bảng 3.1 Bảng kích thước thông số kỹ thuật 46

Bảng 3.2 Bảng thông số kỹ thuật hệ thống phanh thủy lực 47

Bảng 3.3 Bảng thông số làm việc tiêu chuẩn của hệ thống phanh 47

Bảng 3.4 Các thông số của hệ thống phanh xe Hyunđai Accent 55

Bảng 3.5 Các thông số của phanh đĩa 58

Bảng 3.6 Các thông số được sử dụng để tính cho mô hình 62

Bảng 3.7 Bảng mã code của hệ thống 63

Bảng 3.8 Bảng các thông số kỹ thuật đầu vào và ra 67

Bảng 3.9 Bảng các thông số kỹ thuật đầu vào mô phỏng 69

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ lực và mô ment tác động lên bánh xe khi phanh 6

Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh 8

Hình 2.3 Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất theo tốc độ bắt đầu phanh v1 và hệ số bám 13

Hình 2.4 Bệ thử phanh ôtô kiểu thủy lực 18

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý bệ thử phanh ôtô 19

Hình 2.6 Đo hành trình bàn đạp phanh 21

Hình 2.7 Xác định độ lệch hướng chuyển động của ôtô khi phanh 22

Hình 2.8 Màn hình khởi động nhanh Simulink 27

Hình 2.9 Cửa sổ Simulink Library 27

Hình 2.10 Cửa sổ mô hình sau khi mở Simulink 28

Hình 2.11 Đường liên kết các khối trong Simulink 29

Hình 2.12 Mô hình xây dựng hệ thống cơ bản 30

Hình 2.13 Cửa sổ lựa chọn các khối trong Simulink Libray 30

Hình 2.14 Thư viện khối của Source 31

Hình 2.15 Chọn 1 khối trong thư viện khối của Source 31

Hình 2.16 Chọn các khối cần thiết trong thư viện khối của Source 32

Hình 2.17 Chọn tất cả khối cần thiết trong thư viện khối của Source 32

Hình 2.18 Thay đổi giá trị khối Transfer Function 33

Hình 2.19 Thay đổi giá trị khối PID Controller 33

Hình 2.20 Mô hình hoàn chỉnh sau khi chỉnh sửa nội dung của các khối 33

Hình 2.21 Liên kết khối Step vào dương của khối Sum 34

Hình 2.22 Mô tả liên kết chưa đúng 34

Hình 2.23 Liên kết các khối cơ bản hoàn chỉnh 35

Hình 2.24 Tạo liên kết phản hồi của mô hình 35

Hình 2.25 Mô hình hoàn chỉnh 36

Hình 2.26 Kết quả mô phỏng 36

Hình 2.27 Quả cóc và hạt cóc 37

Hình 2.28 Định nghĩa tập truyền thống 38

Hình 2.29 Định nghĩa tập fuzzy 38

Hình 2.30 Hàm tính thành viên 39

Hình 2.31 Hàm thành viên tập fuzzy A, B 41

Hình 2.32 Đầu ra của fuzzy logic 41

Hình 2.33 Điều khiển mực nước trong thùng 42

Hình 2.34 Giao diện fuzzy logic 42

Hình 2.35 Giao diện khối Level 43

Hình 2.36 Giao diện khối Valve 44

Hình 2.37 Giao diện khối luật 44

Hình 2.38 Kết quả tập fuzzy đầu ra 45

Hình 3.1 Kích thước tổng thể của xe 46

Hình 3.2 Xe Hyundai Accent 1.6l 48

Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực trên xe Huyndai Accent 49

Hình 3.4 Mô hình dẫn động phanh thủy lực kiểu II 49

Hình 3.5 Xylanh chính của hệ thống phanh thủy lực 50

Hình 3.6 Cấu tạo Xylanh chính 50

Hình 3.7 Mô hình hoạt động của xy lanh chính của hệ thống phanh thủy lực 51

Hình 3.8 Mô hình tạo áp suất của hệ thống phanh thủy lực trên xe 52

Hình 3.9 Đồ thị quan hệ giữa độ dịch chuyển piston và áp suất dầu phanh 53

Hình 3.10 Mô hình Simulink thực hiện phanh 55

Hình 3.11 Mô hình Simulink Master Cylinder 55

Hình 3.12 Mô hình Simulink Wheel Cylinder 56

Hình 3.13 Cấu tạo phanh đĩa 56

Hình 3.14 Mô hình phanh đĩa 57

Hình 3.15 Simulink thực hiện các mối quan hệ áp lực-môment phanh 58

Hình 3.16 Mô hình simulink thể hiện mối quan hệ áp lực và mô ment phanh 58

Hình 3.17 Mô hình động lực học bánh xe quay 59

Hình 3.18 Mô hình Simulink thực hiện tính toán động lực tại bánh xe 61

Hình 3.19 Mô hình Simulink phanh thủy lực xe từ xylanh chính đến bánh xe 61

Hình 3.20 Mô hình Simulink brake Actuator 61

Hình 3.21 Mô hình Simulink Controller brake 62

Hình 3.22 Mô hình Simulink động lực của phanh thủy lực 62

Hình 3.23 Đồ thị vận tốc xe 63

Hình 3.24 Đồ thị vận tốc bánh xe 64

Hình 3.25 Đồ thị quãng đường phanh 64

Hình 3.26 Đồ thị độ trượt tương đối 64

Hình 3.27 Đồ thị áp suất phanh 65

Hình 3.28 Mô hình chẩn đoán trình trạng kỹ thuật hệ thống phanh trên Matlab 66

Hình 3.29 Thực hành đo độ dày má phanh 67

Hình 3.30 Thực hành đo độ dày đĩa phanh 67

Hình 3.31 Thực hành đo mức dầu phanh 68

Hình 3.32 Thực hành đo hành trình tự do bàn đạp phanh 68

Hình 3.33 Thực hành đo áp suất dầu phanh tại xy lanh chính 68

Hình 3.34 Thực hành đo áp suất dầu phanh tại xy lanh bánh xe 69

Hình 3.35 Màn hình soạn thảo Fuzzylogic 70

Hình 3.36 Biến vào lực đạp phanh 71

Hình 3.37 Biến vào độ dày của má phanh 71

Hình 3.38 Biến vào áp suất dầu phanh tại xilanh chính 71

Hình 3.39 Biến vào lực phanh chính 72

Hình 3.40 Biến ra “Trạng thái kỹ thuật của hệ thống phanh” 72

Hình 3.41 Biến ra “Quãng đường phanh” 72

Hình 3.42 Các luật điều khiển 72

Hình 3.43 Kết quả chạy chẩn đoán 73

Hình 3.44 Kết quả chẩn đoán 74

Hình 3.45 Biểu đồ trình trạng kỹ thuật của hệ thống phanh phụ thuộc vào lực đạp phanh (Fp) 74

Hình 4.1 Kết quả mô phỏng quãng đường phanh và tiêu chuẩn kiểm định 75

Hình 4.2 Kết quả mô phỏng lực phanh và hiệu quả phanh 76

Hình 4.3 Kết quả thực nghiệm thử phanh trên thiết bị kiểm tra phanh thực tế 76

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Trong ngành giao thông vận tải đường bộ ngày nay, tình trạng tai nạn giao thông đường bộ tăng lên rất nhiều và hết sức phức tạp, nguyên nhân phần lớn là do liên quan đến trình trạng kỹ thuật của xe không đảm bảo đảm, đặc biệt có rất nhiều vụ liên quan đến hệ thống phanh của xe Chính vì thế vấn đề chẩn đoán, xác định độ tin cậy và cảnh báo về hiệu quả làm việc của hệ thống phanh rất quan trọng Vì vậy, tác giả đã nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng của hệ thống phanh dựa trên một hệ thống phanh thực tế trên xe ô tô thực tế Dựa vào mô phỏng ta có thể xác định được tình trạng làm việc, hiệu quả làm việc của hệ thống phanh để từ đó đưa ra hướng sửa chữa bảo dưỡng Có rất nhiều cách để xác định tình trạng kỹ thuật của một hệ thống phanh, tuy nhiên tất cả đều phải sử dụng thiết bị chuyên dùng hiện đại, hoặc phải tháo rời, điều này rất tốn kém và mất rất nhiều thời gian sửa chữa vì vậy việc chuẩn đoán tình trạng làm việc của một hệ thống bằng phần mềm mô phỏng là đơn giản và hiệu quả nhất, vì ta không cần phải tháo rời chi tiết, và có khả năng thực hiên việc kiểm tra tình trạng được thường xuyên của hệ thống để có phương án sửa chữa kịp thời trước khi đưa xe đến các trung tâm kiểm định và trung tâm sửa chữa

Mục tiêu nghiên cứu:

Nghiên cứu về cấu tạo và hoạt động của một hệ thống phanh thực tế và từ đó ta xây dựng mô hình vật lý và mô hình toán thủy lực của hệ thống, sau đó ta xây dựng một mô hình mô phỏng trên phần mềm matlab, chạy chương trình mô phỏng và phân tích được tình trạng làm việc của phanh dựa vào các đồ thị về: Thời gian phanh, quãng đường phanh, lực phanh, phần trăm làm việc của hệ thống

Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng:

Nghiên cứu về cấu tạo hệ thống phanh thủy lực trên xe du lịch, cụ thể là xe Hyundai Aceent 1.6l Nghiên cứu về phần mềm mô phỏng ứng dụng Matlab, cụ thể là

mô đun mô phỏng Simulink và Fuzzy logic Và thực hiện đo kiểm lấy các thông số kỹ thuật thực tế trên xe để đưa vào mô hình mô phỏng

Các kết quả chính:

Nghiên cứu được quá trình động lực học xảy ra của một hệ thống phanh khi phanh trên đường, quá trình phanh xe trên đường được thực hiện bởi hai yếu tố đó là:

Ma sát giữa má phanh và đĩa phanh, ma sát giữa lốp xe và mặt đường

Nghiên cứu được các quá trình động lực học thủy lực tạo áp lực phanh trong hệ thống phanh dầu

Xây dựng được mô hình mô phỏng của hệ thống phanh thủy lực trên phầm mềm mô phòng Simulink và fuzzy logic

Kết quả mô phỏng đã cho ta xác định được các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh như: Thời gian phanh, quãng đường phanh, lực phanh…được xuất ra dưới dạng biểu đồ Từ các kết quả này ta có thể đánh giá được hiệu quả phanh, tình trạng phanh Đồng thời, với việc sử dụng hệ chuyên gia chẩn đóan mờ, cụ thể là phần

mô đun fuzzy logic trong phần mềm matlab, ta có đưa ra được tình trạng làm việc của đối tượng là còn bao nhiêu phần trăm, có tiếp tục sử dụng phương tiện hay sửa chữa

Từ kết quả nghiên cứu đạt được, nên phát triển hướng nghiên cứu để mô phỏng quá trình làm việc hoặc chẩn đoán một số hệ thống khác trên xe ô tô như: Chẩn đoán động cơ, chẩn đoán hệ thống lái, hệ thống truyền lực, hệ thống đàn hồi trên xe

Từ khóa: Trình trạng kỹ thuật, chẩn đoán, áp suất, chỉ tiêu phanh, hiệu quả

phanh, Simulink, fuzzy logic, hệ chuyên gia mờ, hệ nơron

MỞ ĐẦU

Hiện nay ở Việt Nam vận tải hành khách bằng đường bộ chiếm tỉ trọng rất lớn trong mạng lưới giao thông quốc gia và không ngừng tăng lên mỗi năm do nhu cầu đi lại của con người ngày càng nhiều, bên cạnh đó giao thông đường bộ đáp ứng nhu cầu tốt hơn so với các phương tiện vận chuyển khác như tính cơ động cao, giá cả hợp lý Tuy nhiên song song với đó là tình trạng tai nạn giao thông cũng tăng lên và hết sức phức tạp, nguyên nhân phần lớn là do liên quan đến trình trạng của hệ thống phanh trên ô tô Cơ cấu phanh là cơ cấu an toàn chủ động của ô tô, dùng để giảm tốc độ hay dừng và đỗ ôtô trong những trường hợp cần thiết 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 lớn Các xe ngày càng được thiết kế với công suất cao hơn, tốc độ chuyển động nhanh hơn thì yêu cầu đặt ra với cơ cấu phanh cũng càng cao và nghiêm ngặt hơn Một

ô tô có cơ cấu phanh tốt, có độ tin cậy cao thì mới có khả năng phát huy hết công suất

xe, có khả năng chạy ở tốc độ cao, tăng tính kinh tế nhiên liệu, tính an toàn và hiệu quả vận chuyển của ô tô Tuy nhiên trong quá trình sử dụng ôtô, trạng thái kỹ thuật của các chi tiết dần thay đổi theo hướng xấu đi, dẫn tới hay hỏng hóc và giảm độ tin cậy Quá trình thay đổi ấy có thể kéo dài theo thời gian và phụ thuộc vào nhiều nguyên nhân: Chất lượng vật liệu, công nghệ chế tạo, lắp ghép, sự không đồng nhất trong chế tạo, môi trường sử dụng, trình độ người sử dụng, điều kiện bảo quản, trang thiết bị và môi trường sửa chữa, nhiên liệu dầu mỡ bôi trơn Chính vì thế vấn đề chẩn đoán, xác định

độ tin cậy và cảnh báo về hiệu quả làm việc của hệ thống phanh rất quan trọng đối với

người lái xe Do đó tác giả đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chẩn đoán tình

trạng kỹ thuật hệ thống phanh thủy lực ô tô bằng phương pháp mô phỏng”

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài nghiên cứu

Trong thực thế có rất nhiều phương pháp để xác định, chẩn đoán hư hỏng và hiệu quả làm việc của hệ thống phanh trên ô tô Để xác định tình trạng kỹ thuật có thể tiến hành bằng nhiều cách khác nhau như: Dùng công cụ chẩn đoán gồm: Các công cụ chẩn đoán đơn giản, tự chẩn đoán, chẩn đoán trên thiết bị chuyên dùng, chẩn đoán bằng hệ chuyên gia chẩn đoán máy Đối với phương thức này đòi hỏi phải chi phí nhân lực tháo rời, kiểm tra, đo đạc, đánh giá và có thể gây nên phá huỷ trạng thái tiếp xúc của các bề mặt lắp ghép Phương thức này gọi là xác định tình trạng kỹ thuật trực tiếp Phương pháp thứ hai là sử dụng các biện pháp thăm dò: Xác suất thống kê, thực nghiệm, theo kinh nghiệm (tri thức chuyên gia), trực tiếp thông qua các cảm quan của con người, phương pháp tìm dấu vết, nhận dạng: Thăm dò dấu vết trong dầu bôi trơn, xác định dấu vết bằng âm học, xác định dao động cơ học bằng quang hoc, điện từ, mô hình hoá, phương pháp toán học, thuật suy luận logic (tôpo logic, logic mờ, mạng nơ ron) Đối với phương thức này thì không tháo rời, dựa vào các biểu hiện đặc trưng để xác định tình trạng kỹ thuật của đối tượng

Giữa hai phương thức trên phương thức thứ hai có nhiều lợi thế trong khai thác

ôtô, về mặt quan niệm trong khai thác ôtô, chẩn đoán kỹ thuật có thể được coi là: Một phần của công nghệ bảo dưỡng và sửa chữa, như vậy vai trò của nó là nhằm chủ động xác định nội dung, khối lượng công việc, mang tính chất chủ động phòng ngừa hữu hiệu Tính tích cực của chẩn đoán kỹ thuật được thể hiện ở chỗ nó dự báo một cách tốt nhất và chính xác những hư hỏng có thể xảy ra mà không cần phải tháo rời ôtô, tổng thành máy Vì vậy chẩn đoán kỹ thuật được áp dụng rộng rãi trong ôtô, ngày nay được quan tâm thích đáng và nó đã đóng vai trò quan trọng không thể thiếu được, đồng thời khoa học chẩn đoán đang có nhiều tiến bộ vượt bậc, nhất là trên các thiết bị có kết cấu phức hợp, đa dạng Từ sự nhận ra những ưu việt của chẩn đoán kỹ thuật trong xác định tình trạng kỹ thuật của ô tô bằng phương pháp số, cũng như những kiến thức có được

về chuyên môn, tôi đã tiến hành nghiên cứu chẩn đoán tình trạng kỹ thuật hệ thống phanh thủy lực ô tô bằng phương pháp mô phỏng

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Trong những năm gần đây các ngành công nghiệp (ô tô, máy xây dựng, tàu biển ) đã có những nghiên cứu chủ yếu về lĩnh vực chẩn đoán tình trạng kỹ thuật Tác

giả Phạm Thị Thu Hương, Lê Hùng Lân “Hệ trợ giúp chẩn đoán kỹ thuật động cơ ô tô

trên sơ sở logic mờ”, đã nghiên cứu ứng dụng cơ sở lô gíc mờ, mạng nơ ron để xây

dựng hệ thống chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của các phương tiện giao thông vận tải, nghiên cứu thành lập tập luật của cơ sở tri thức suy diễn và chương trình chẩn đoán cho đối tượng nghiên cứu là động cơ ô tô Tác giả Nguyễn Đức Tuấn trên cơ sở quá trình thay đổi tình trạng kỹ thuật của ô tô kết hợp với chi phí cho việc bảo dưỡng sửa chữa và khấu hao, đã nghiên cứu xác định chu kỳ tác động kỹ thuật cho ô tô Tác giả PGS.TS Nguyễn Văn Dũng- học viện kỹ thuật quân sự với nhiều bài viết “Ứng dụng

lý thuyết tập mờ chẩn đoán tình trạng kỹ thuật các cụm, hệ thống trong khai thác-Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 04 (04/2012)”, “Ứng dụng lý thuyết tập mờ xác định tình trạng kỹ thuật hệ thống lái có trợ lực thuỷ lực trên các phương tiện cơ giới Quân sự Tạp chí Khoa học và kỹ thuật, Số 142, 7/2011, Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn”, đã lựa chọn các tập thông số chẩn đoán hợp lý, ứng dụng lý thuyết mờ để xác định tổng quát trình trạng kỹ thuật và khoang vùng xác định hư hỏng của các hệ thống trên xe ô tô quân sự Tác giả TS Nguyễn Sĩ Đỉnh - học viện kỹ thuật quân sự với nhiều bài viết

“Sử dụng mô hình đàn hồi để nghiên cứu động lực học dẫn động phanh thuỷ lực trên

ô tô”, Chuyên san Tuyển tập công trình Hội nghị Khoa học các nhà nghiên cứu trẻ,

Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật, Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn, Số 135(7-2010), “Mô

phỏng động lực học dẫn động phanh thuỷ lực khi có và không có hệ thống chống hãm cứng bánh xe”, Tuyển tập công trình Hội nghị Khoa học các nhà nghiên cứu trẻ lần

thứ IV, Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn - 2009

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Từ những năm đầu của thập kỷ 90 một nghành kỹ thuật mới được phát triển rất mạnh mẽ và đem lại những thành tựu bất ngờ, đó là lý thuyết điều khiển mờ Năm

1965 L.A Zadeh (trường Đại học Califocnia) đã xây dựng cơ sở tính toán cho lý

thuyết mờ, nhưng mãi đến những năm đầu của thập kỷ 90 lý thuyết mờ mới được sử dụng cho ôtô bao gồm việc điều khiển tự động các hệ thống trên ôtô và chuẩn đoán kỹ thuật trong khai thác sử dụng

Để thuận tiện cho việc chẩn đoán có thể sử dụng phần mềm MATLAB với môđun Simulink và Fuzzy logic trong việc giải bài toán cần thiết trong chẩn đoán trạng thái của ôtô

Trong những năm gần đây, số lượng các ứng dụng của hệ trợ giúp chẩn đoán tăng lên đáng kể tại các nước phát triển Đặc biệt là mô hình trợ giúp chẩn đoán có ứng dụng Matlab trong lĩnh vực chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô và điều khiển tự động Như: “Fuzzy Logic of Speed and Steering Control System for Three Dimensional Line Following of an Autonomous Vehicle”, Dr Shailja shukla Mr Mukesh Tiwari, đã

sử dụng lý thuyết mờ để điều khiển tốc độc và hệ thống điều khiển lái ba chế độ của một ô tô “Fuzzy logic control of vehicle suspensions with dry friction nonlinearity”, Le Sakman đã sử dụng logic mờ để điều khiển hệ thống treo xe với ma sát khô phi tuyến

Hiện nay, có rất nhiều đề tài nghiên cứu ứng dụng các phương thức chẩn đoán trình trạng kỹ thuật của các hệ thống trên ô tô bằng phương pháp mô phỏng Trong đề tài này tác giả thực nghiên cứu chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của hệ thống phanh trên

ô tô bẳng phần mềm chẩn đoán như Matlab sinmulink, Matlab Fuzzy Logic để góp phần chẩn đoán giới hạn cần cảnh báo, bảo dưỡng hoặc sửa chữa đối với hệ thống phanh thủy lực trên ô tô du lịch

1.3 Mục tiêu nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu xây dựng mô hình toán trong chẩn đoán tình trạng kỹ thuật hệ thống phanh thủy lực ô tô

- Mô phỏng và diễn tả tình trạng làm việc của hệ thống phanh bằng Simulink và Fuzzy Logic, từ đó phân tích yếu tố như: Lực đạp phanh, áp suất dầu phanh, chiều dày

má phanh ảnh hưởng đến trình trạng phanh ôtô

- Đánh giá kết quả mô phỏng và phân tích các tình trạng hư hỏng trong quá trình phanh

1.3.2 Đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

+ Trình trạng kỹ thuật hệ thống phanh thủy lực ô tô

+ Xây dựng mô hình toán để chẩn đoán kỹ thuật hệ thống phanh thủy lực + Công cụ Simulink và Fuzzy logic tool trong phần mềm mô phỏng Matlab

- Khách thể nghiên cứu: Hệ thống phanh thủy lực trên xe ô tô Hyundai Accent 1.6L

- Đối tượng khảo sát: Xe ô tô du lịch sử dụng hệ thống phanh thủy lực xe ô tô Hyundai Accent 1.6L

1.3.3 Phạm vi nghiên cứu

Trong nội dung đề tài không đặt vấn đề nghiên cứu sâu về phần mềm matlab

mà chỉ sử dụng, xây dựng mô hình và sử dụng công cụ simulink và Fuzzy logic Toobox có trong phần mềm MATLAB để thực hiện chẩn đoán trình trạng kỹ thuật trong hệ thống phanh thủy lực ô tô

1.3.4 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô phỏng bằng phần mềm

1.3.5 Nội dung nghiên cứu

Đề tài bao gồm các nội dung cơ bản như sau:

- Nghiên cứu lý thuyết về động lực học hệ thống phanh thủy lực trên ô tô

- Nghiên cứu lý thuyết về Simulink và Fuzzy logic dùng trong chẩn đoán trình trạng kỹ thuật hệ thống phanh thủy lực trên ô tô

- Xây dựng mô hình toán chẩn đoán trình trạng kỹ thuật hệ thống phanh thủy lực trên ô tô

- Chẩn đoán trình trạng kỹ thuật hệ thống phanh trên ô tô bằng phần mềm matlab Simulink, Fuzzy logic

- Thực hành đo kiểm các thông số kỹ thuật cơ bản của hệ thống phanh thủy lực trên ô tô

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Động lực học phanh ô tô chuyển động thẳng

2.1.1 Lực phanh sinh ra ở các bánh xe ô tô

Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra mô men

ma sát còn gọi là mô men phanh MP nhằm hãm bánh xe lại Lúc đó ở bánh xe xuất

- Phương song song với mặt phẳng nằm ngang

- Điểm đặt tại tâm diện tích tiếp xúc giữa lốp và đường

Xét tại một bánh xe như hình vẽ:

Hình 2.1 Sơ đồ lực và mô ment tác động lên bánh xe khi phanh [2]

p p b

M P r

- Do đó lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường

Zb: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe;

Khi phanh thì bánh xe chuyển động với gia tốc chậm dần, do đó trên bánh xe sẽ

có mô men quán tính Mjb tác dụng, mô men này cùng với chiều chuyển động của bánh xe; ngoài ra còn có mômen cản lăn Mf tác dụng, mômen này ngược với chiều chuyển

động và có tác dụng hãm bánh xe lại Như vậy trong khi phanh bánh xe thì lực hãm tổng cộng là:

0

p f jp p

nhỏ nhất, dẫn tới hiệu quả phanh thấp nhất Không những thế, nếu các bánh xe trước bị trượt sẽ làm mất tính dẫn hướng khi phanh, còn nếu bánh sau bị trượt khi phanh làm mất tính ổn định khi phanh

Vì vậy để tránh hiện tượng trượt lê hoàn toàn bánh xe (tức là không để bánh xe

bị bó cứng khi phanh) trên ôtô hiện đại có đặt bộ chống bó cứng bánh xe khi phanh

2.1.2 Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu

Lúc này các lực tác dụng lên ôtô (hình 2.2)

Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh [2]

Trong đó:

G: Trọng lượng ôtô đặt tại trọng tâm của xe

L: Chiều dài cơ sở của xe

Lực quán tính Pj sinh ra do khi phanh sẽ có gia tốc chậm dần, Pj đặt tại trọng tâm và cùng chiều với chiều chuyển động, và Pj được xác định theo biểu thức sau:

thể bỏ qua Sự bỏ qua này chỉ gây sai số khoảng 1,5 ÷ 2%

Bằng cách lập các phương trình cân bằng mômen của các lực tác dụng lên ô tô khi phanh đối với các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường A và B, ta có thể xác

Ta có phương trình mômen tại điểm A:

Nhận xét: Các phản lực tiếp tuyến tại bánh xe là hàm bậc nhất đối với lực phanh

và phụ thuộc vào trọng lượng ôtô khi phanh và toạ độ trọng tâm

Thay giá trị Pj từ công thức (2.4) vào (2.5), (2.6) ta được:

1

p g

j h G

max

p

Nhận xét: Sự phanh có hiệu quả nhất là khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỷ

lệ thuận với tải trọng tác dụng lên chúng, mà tải trọng tác dụng lên các bánh xe trong

quá trình phanh lại thay đổi do có lực quán tính Pj tác dụng

Vậy để phanh có hiệu quả nhất thì tỷ số giữa các lực phanh ở các bánh xe trước

và lực phanh ở các bánh xe sau sẽ là:

.

Thay giá trị vào (2.11) ta được:

1 2

.

Nhận xét: Tỷ số lực phanh bánh xe trước – sau phụ thuộc toạ độ trọng tâm của

xe và gia tốc chậm dần khi phanh Để tỷ số này không thay đổi trong suốt quá trình phanh là điều kiện không thể vì: Trên xe tải trọng lớn kết hợp với hệ thống treo làm thay đổi chiều cao trọng tâm khi xe chuyển động

Mặt khác do sức cản mặt đường thì gia tốc chậm dần khi phanh không phải là

2.1.3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh

Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh ta phải xét đến các yếu tố sau [2]: 1- Gia tốc chậm dần khi phanh

2- Thời gian phanh

3- Quãng đường phanh

4- Lực phanh và lực phanh riêng

2.1.3.1 Gia tốc chậm dần khi phanh

Gia tốc chậm dần đều khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh Khi phân tích các lực tác dụng lên ôtô, có thể viết phương trình cân bằng lực kéo khi phanh ôtô như sau [2]:

Pω: Lực cản không khí

Pi: Lực cản lên dốc

P: Lực để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí

Thực nghiệm chứng tỏ rằng các lực cản lại chuyển động của ôtô có giá trị rất bé

so với lực phanh Vì thế có thể bỏ qua các lực cản Pf; Pω; Pη và khi phanh trên đường

nằm ngang có phương trình:

Pj = Pp

Khi đó lực phanh lớn nhất PPmax sinh ra tại bánh xe được xác định theo biểu thức:

Pjmax = PpmaxTheo điều kiện bám

δi: Hệ số tính đến ảnh hưởng của các trọng khối quay của ôtô

Nhận xét: Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh cần phải giảm hệ số δi Vì vậy

khi phanh đột ngột người lái cần tắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực

lức đó δi sẽ giảm jPmax tăng Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh còn phụ thuộc vào

nhựa tốt max 0, 75 0,8 )

2.1.3.2 Thời gian phanh

Thời gian phanh cũng là một trong những chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt [2]

Để xác định thời gian phanh cần sử dụng công thức sau:

.

i

j dt





i

v t

Từ biểu thức (2.18) ta thấy rằng thời gian phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc

đường Để thời gian phanh nhỏ cần giảm δi, vì vậy người lái xe cần cắt ly hợp khi phanh

2.1.3.3 Quãng đường phanh

Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng, thực tế nhất để đánh giá chất lượng phanh của ôtô So với các chỉ tiêu khác thì quãng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái

xe có thể nhận thức được một cách trực quan, dễ dàng tạo điều kiện cho người lái xe

xử trí tốt trong khi phanh ôtô trên đường [2]

Quãng đường phanh nhỏ nhất được xác định bằng cách tích phân ds hai vế của

biểu thức (2.19) với giới hạn từ v1 đến v2 ta được:

Từ biểu thức trên ta thấy quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào:

- Vận tốc chuyển động của ôtô lúc bắt đầu phanh v1

- Hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay δ1 Muốn giảm quãng đường phanh thì ta cần phải giảm δ1 Vì vậy nếu người lái

cắt ly hợp trước khi phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn Ta thấy ở biểu thức

vậy Smin phụ thuộc vào trọng lượng toàn bộ của ôtô G

Ta có đồ thị thể hiện sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất theo vận tốc

bắt đầu phanh v1 và theo giá trị hệ số bám như sau:

Hình 2.3 Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất

theo tốc độ bắt đầu phanh v 1 và hệ số bám [2]

Từ đồ thị thấy rằng:

2.1.4 Lực phanh và lực phanh riêng

Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh Chỉ tiêu này được dùng thuận lợi nhất là khi thử phanh ôtô trên bệ thử

Lực phanh sinh ra ở bánh xe được xác định theo biểu thức [2]:

p p b

M P r

Trong đó:

Lực phanh riêng P là lực phanh được tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ

G của ôtô:

p

P P G

Lực phanh riêng P lớn nhất khi lực phanh Pp cực đại:

max max

Về mặt lý thuyết thì: Trên mặt đường nhựa khô nằm ngang, lực phanh riêng cực

Trong thực tế giá trị đạt được thấp hơn nhiều khoảng 45% đến 65%

Nhận xét: Trong các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh thì chỉ tiêu quãng

đường phanh là đặc trưng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất Vì quãng đường phanh cho phép người lái hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một chướng ngại vật mà họ phải xử trí để khỏi xảy ra tai nạn khi người lái xe phanh ở tốc độ ban đầu nào đấy

2.2 CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHANH

2.2.1 Sự thay đổi tình trạng kỹ thuật hệ thống phanh

2.2.1.1 Cơ cấu phanh

Mòn má phanh và đĩa phanh, trống phanh

Quá trình phanh thực hiện nhờ ma sát giữa phần quay và phần không quay, vì vậy sự mài mòn các chi tiết của má phanh với tang trống là không tránh khỏi Sự mài mòn này làm tăng kích thước bề mặt làm việc của tang trống, giảm nhỏ chiều dày má phanh, tức là làm tăng khe hở má phanh với tang trống khi không phanh Khi đó, muốn phanh thời gian chậm tác dụng của dầu phanh sẽ tăng Hậu quả của nó sẽ làm tăng quãng đường phanh, tăng thời gian phanh, giảm gia tốc chậm dần trung bình của ôtô, chúng ta thường nói là sự mòn cơ cấu phanh làm giảm hiệu quả phanh của ô tô [1]

Sự mài mòn quá mức của má phanh có thể dẫn tới tróc liên kết (đinh tán) giữa

má phanh và guốc phanh, má phanh có thể rơi vào không gian nằm giữa guốc và tang trống gây nên kẹt cứng cơ cấu phanh

Sự mài mòn tang trống có thể xảy ra theo các dạng: gây xước lớn trên bề mặt

ma sát của tang trống và làm biến động lớn mômen phanh, gây méo tang trống khi phanh và có thể nứt tang trống do chịu tải trọng quá lớn

Sự mài mòn các má phanh và trống phanh thường xảy ra:

Mòn không đều giữa má phanh và trống phanh Khi phanh hiệu quả phanh sẽ giảm Mòn không đều giữa các má phanh và trống phanh, hiệu quả phanh giảm mạnh, ôtô bị lệch hướng chuyển động Điều này thường dẫn tới các tai nạn giao thông khi phanh gấp Các trạng thái lệch hướng chuyển động thường nguy hiểm kể cả khi ô tô chuyển động thẳng, và đặc biệt nghiêm trọng khi ô tô quay vòng và phanh gấp

Mất ma sát giữa má phanh và trống phanh

Ma sát giữa các bề mặt trong hệ thống phanh là ma sát khô, vì vậy nếu bề mặt

ma sát bị dính dầu, mỡ, nước thì hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống sẽ giảm, tức là giảm mômen phanh sinh ra Thông thường trong sử dụng do mỡ từ moay ơ, nước từ bên ngoài xâm nhập vào, bề mặt má phanh tang trống bị chai cứng làm mất

ma sát trong cơ cấu phanh Sự mất ma sát xảy ra không đồng thời trên các cơ cấu phanh nên sẽ làm giảm hiệu quả phanh và gây lệch hướng chuyển động khi phanh ô tô

Bó kẹt cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh cần thiết phải tạo cho bánh xe lăn trơn khi không phanh Trong một số trường hợp cơ cấu phanh bị bó kẹt do: bong tấm ma sát guốc phanh, hư hỏng các cơ cấu hồi vị trong cơ cấu, do điều chỉnh không đúng, vật lạ rơi vào không gian làm việc Sự bó kẹt cơ cấu phanh còn có thể xẩy ra trên cơ cấu phanh có phanh tay và phanh chân làm việc chung trong cùng một cơ cấu phanh

Sự bó kẹt cơ cấu phanh sẽ gây mài mòn không theo quy luật, phá hỏng các chi tiết của cơ cấu, và đồng thời làm mất khả năng chuyển động của ô tô ở tốc độ cao Sự

bó phanh, khi không phanh, làm tăng ma sát không cần thiết, nung nóng các bề mặt phanh do vậy hệ số ma sát giảm và giảm hiệu quả phanh khi cần phanh Khi có hiện tượng này có thể phát hiện thông qua sự lăn trơn của ô tô hay kích bánh xe quay trơn, qua tiếng chạm phát ra trong cơ cấu…

2.2.1.2 Dẫn động điều khiển phanh thủy lực

Khu vực xy lanh phanh chính

- Thiếu dầu phanh,

- Dầu phanh lẫn nước,

- Rò rỉ dầu phanh ra ngoài, rò rỉ dầu phanh qua các joăng, phớt bao kín bên trong,

- Dầu phanh bị bẩn, nhiều cặn làm giảm khả năng cấp dầu, tắc lỗ cấp dầu từ buồng chứa dầu tới xy lanh chính,

- Sai lệch vị trí các pittông dầu do điều chỉnh không đúng hay do các sự cố khác,

- Nát hay hỏng các van dầu,

- Cào xước hay rỗ bề mặt làm việc của xy lanh

Đường ống dẫn dầu bằng kim loại hay bằng cao su

- Tắc bên trong, bẹp bên ngoài đường ống dẫn,

- Thủng hay nứt, rò rỉ dầu tại các chỗ nối

Khu vực các xy lanh bánh xe

- Rò rỉ dấu phanh ra ngoài, rò ri dầu phanh qua các joăng, phớt bao kín bên trong,

- Xước hay rỗ bề mặt làm việc của xy lanh

- Hư hỏng trong cụm trợ lực: bao gồm các hư hỏng của:

- Nguồn năng lượng trợ lực (tùy thuộc vào dạng năng lượng truyền: chân không, thuỷ lực, khí nén, hoặc tổ hợp thuỷ lực - khí nén, điện ), ví dụ: hư hỏng của bơm chân không, máy nénkhí, bơm thủy lực, nguồn điện, đường ống dẫn, lưới lọc, van điều áp

- Van điều khiển trợ lực: mòn, nát các bề mặt van, sai lệch vị trí, không kín khít hay tắc hoàn toàn các lỗ van

- Các xy lanh trợ lực: sai lệch vị trí, không kín khít, rò rỉ Đặc biệt sự hư hỏng

do các màng cao su, các vòng bao kín sẽ làm cho xy lanh trợ lực mất tác dụng, thậm chí còn cản trỏ lại hoạt động của hệ thống

- Các cơ cấu bộ phận liên kết giữa phần trợ lực và phần dẫn động điều khiển, gây nên sai lệch hay phá hỏng mối tương quan của các bộ phận với nhau

Khi xuất hiện các hư hỏng trong phần trợ lực có thể dẫn tới làm tăng đáng kể lực bàn đạp, cảm nhận về lực bàn đạp thất thường, không chính xác Trên ôtô có trợ lực phanh, khi có các sự cố trong phần trợ lực sẽ còn dẫn tới làm giảm hiệu quả phanh, hay gây bó kẹt bất thường cơ cấu phanh Hư hỏng trong cụm điều hòa lực phanh: mòn, nát các bề mặt van, sai lệch vị trí, không kín khít hay tắc hoàn toàn các

lỗ van…

2.2.2 Các phương pháp và thiết bị chẩn đoán

2.2.2.1 Xác định hiệu quả phanh

Đo quãng đường phanh Sp trên đường

chướng ngại vật Tại 1/3 quãng đường cắm cọc tiêu chỉ thị điểm bắt đầu đặt chân lên bàn đạp phanh Cho ôtô không tải gia tốc đến tốc độ quy định (v), duy trì tốc độ này cho tới vị trí cọc tiêu phanh Tại vị trí có tiêu cắt ly hợp và đặt chân lên bàn đạp và phanh ngặt Khi phanh đạp nhanh và giữ yên vị trí bàn đạp, vành lái ở trạng thái đi thẳng Chờ cho ôtô dừng lại

Đo khoảng cách từ cọc tiêu tới vị trí dừng ôtô, chúng ta gọi khoảng cách này gọi là quãng đường phanh So với chỉ tiêu, đánh giá

Đo gia tốc chậm dần, thời gian phanh trên đường

Phương pháp tương tự như trên, nhưng cần có dụng cụ đo gia tốc với độ chính

tốc chậm dần lớn nhất là phương pháp cho độ chính xác tốt có thể dùng đánh giá chất lượng hệ thống phanh vì dụng cụ đo nhỏ, gọn (gắn trên kính ôtô)

với độ chính xác 1/10 giây Thời điểm bắt đầu bấm giây là lúc đặt chân lên bàn đạp phanh, thời điểm kết thúc là lúc ôtô dừng hẳn

Đo lực phanh hoặc mômen phanh trên bệ thử

Hình 2.4 Bệ thử phanh ôtô kiểu thủy lực [1]

Dạng cơ bản của thiết bị đo hiệu quả phanh thông việc đo lực phanh ở bánh xe

là bệ thử con lăn Bệ thử phanh bao gồm ba bộ phận chính: bệ đo, tủ điều khiển và đồng hồ chỉ thị

Bệ đo bao gồm hai tang trống được dẫn động quay nhờ động cơ điện thông qua một hộp giảm tốc.Vỏ hộp giảm tốc được liên kết với vỏ động cơ điện và cùng quay trên hai ổ đỡ Trên vỏ hộp số có bố trí tay đòn đo mômen cảm ứng của stator Do vậy khi có lực cảm ứng sinh ra trên vỏ động cơ điện thì vỏ hộp số sẽ quay đi một góc nhỏ tạo nên cảm biến đo momen cảm ứng và thể hiển bằng chuyển vị đo lực Giữa hai tang trống có bố trí con lăn đo tốc độ dài của bánh xe, nhằm xác định đo tốc độ bánh xe và khả năng lăn trơn Phía trên bệ đo có đặt bộ đo trọng lượng đặt trên các bánh xe

Màn hình hiển thị cho biết lực đo tại cảm biến đo lực, biểu thị mômen cảm ứng stato Khi phanh tới trạng thái gần bó cứng (độ trượt bánh xe khoảng 20% đến khoảng 50% ), mômen cảm ứng lớn nhất và thiết bị không hiển thị các giá trị tiếp sau

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý bệ thử phanh ôtô [1]

Quy trình đo được xác định bởi nhà chế tạo thiết bị bao gồm các trình tự sau đây: Ôtô không tải, sau khi đã được kiểm tra áp suất hơi lốp, cho lăn từ từ lên bệ thử, qua bàn đo trọng lượng, vào giá đỡ tang trống Động cơ hoạt động nhưng tay số để tại

vị trí trung gian Bánh xe phải cố định trên tang trống Khởi động động cơ trên bệ thử, lúc này do ma sát của tang trống với bánh xe, bánh xe lăn trên tang trống Người lái đạp bàn đạp phanh, đều cho đến khi bánh xe không quay được và kim chỉ thị của đồng

hồ bệ thử không tăng lên được nữa Quá trình kết thúc và cho bánh xe cầu sau tiếp tục vào bệ thử đo Khi đo các bánh xe cầu sau, thường kết hợp đo phanh tay

Các loại bệ thử có thể chỉ thị số tức thời hay lưu trữ ghi lại kết quá trình thay đổi lực phanh trên các bánh xe

* Kết quả đo được bao gồm:

+ Trọng lượng của ôtô đặt trên các bánh xe,

+ Lực phanh tại các bề mặt tiếp xúc của các bánh xe tại bánh xe theo thời gian, + Tốc độ dài của bánh xe theo thời gian

* Các tính toán xử lý số liệu:

+ Sai lệch tuyệt đối và tương đối của trọng lượng giữa hai bên,

+ Sai lệch tuyệt đối và tương đối của lực phanh giữa hai bên,

+ Lực phanh đơn vị: là lực phanh chia cho trọng lượng của từng bánh xe,

+ Tốc độ góc của từng bánh xe theo thời gian,

+ Độ trượt của từng bánh xe theo thời gian

* Kết quả tính toán và hiển thị theo thời gian bao gồm:

+ Trọng lượng của ôtô đặt trên các bánh xe, sai lệch tuyệt đối và tương đối giữa hai bên,

+ Lực phanh tại các bề mặt tiếp xúc của bánh xe trên cùng một cầu, sai lệch tuyệt đối và tương đối hai bên,

+ Quá trình phanh theo thời gian,

+ Độ không đồng đều của lực phanh sinh ra trong một vòng quay bánh xe tính theo bằng % (độ méo của tang trống),

+ Giá trị lực của bánh xe khi không phanh đồng thời chỉ hiện ra hiện tượng bánh xe bị bó cứng khi phanh,

+ Lực phanh trên các bánh xe cầu sau khi phanh bằng phanh tay,

+ Tỷ lệ giữa lực phanh và trọng lượng trên một bánh xe (%),

+ Giá trị sai lệch của lực phanh giữa hai bánh xe trên cùng một cầu, dùng để đánh giá khả năng ổn định hướng chuyển động khi phanh

Các thông số này cho biết: chất lượng tổng thể của hệ thống phanh, giá trị lực phanh hay mômen phanh của từng bánh xe Khi giá trị lực phanh này nhỏ hơn tiêu chuẩn ban đầu thì cơ cấu phanh bị bó kẹt Tuy nhiên kết quả không chỉ rõ hư hỏng hay

sự cố xảy ra ở khu vực nào, điều này phù hợp với việc đánh giá chất lượng tổng thể của hệ thống phanh, thông qua thông số hiệu quả

2.2.2.2 Đo lực phanh và hành trình bàn đạp phanh

Việc đo lực phanh và hành trình bàn đạp phanh có thể tiến hành thông qua cảm nhận của người điều khiển, song để chính xác các giá trị này có thể dùng lực kế đo và thước đo chiều dài, khi xe đứng yên trên nền đường

Khi đo cần xác định: Lực phanh lớn nhất đặt lên bàn đạp phanh, hành trình tự

do của bàn đạp phanh, khoảng cách tới sàn khi không phanh hay hành trình toàn bộ bàn đạp phanh, khoảng cách còn lại tới sàn

Hành trình tự do của bàn đạp phanh được đo với lực bàn đạp nhỏ khoảng

Khi lực phanh lớn nhất trên bàn đạp quá lớn chứng tỏ cơ cấu phanh bị kẹt, hoặc

+ Lực phanh trên các bánh xe,

+ Hiệu quả phanh đo bằng lực phanh đơn vị không nhỏ hơn 20% trọng lượng đặt lên cầu sau,

+ Số lượng “tách” theo yêu cầu của nhà sản xuất

Kiểm tra trên đường phẳng

+ Chọn mặt đường như đã trình bày khi thử phanh chân trên đường xem mục cho ôtô chạy thẳng ở tốc độ 15km/h, kéo nhanh đều phanh tay Quãng đường phanh

đạo thẳng

+ Với ôtô con có thể cho đứng yên tại nền phẳng, kéo phanh tay, dùng từ 4 hay

5 người đẩy xe về trước, xe không lăn bánh xe là được

Kiểm tra trên dốc

Cho ôtô dừng trên dốc bằng phanh chân, tắt máy, chuyển số về trung gian, kéo phanh tay, từ từ nhả phanh chân, xe không

bị trôi là được

2.2.2.4 Xác định sự không đồng đều của lực hay mômen phanh

Bằng cách đo trên bệ thử (chẩn đoán) phanh

Sự không đều này có thể xác định độc lập của từng lực phanh sinh ra trên các bánh xe

Bằng cách thử trên đường

Các công việc chính tiến hành như sau:

Chọn mặt đường tốt khô, có độ nhẵn và độ bám gần đồng đều, chiều dài khoảng 150m, chiều rộng mặt đường lớn từ 4 đến 6 lần chiều rộng thân xe Kẻ sẵn trên nền đường vạch chuẩn tim đường, cắm mộc tiêu vị trí bắt đầu phanh Cho xe chuyển động thẳng với vận tốc quy định và phanh ngặt, giữ chặt vành lái

Thông qua trạng thái dừng xe xác định độ lêch hướng chuyển động của ôtô, đo chiều dài quãng đường phanh AB, và độ lệch quỹ đạo BC

Hình 2.7 Xác định độ lệch hướng chuyển động của ôtô khi phanh [1]

Trị số lệch hướng này có thể lấy bằng giá trị trung bình của độ lệch ngang thân

xe trên chiều dài quãng đường phanh, và nó biểu thị sự không đồng đều của mômên phanh trên các cơ cấu phanh do mòn hoặc do hư hỏng trong các đường dẫn động (dòng

dẫn động phanh) Điều kiện thử như vậy có ý nghĩa khi xem xét an toàn chuyển động

mà không chỉ rõ sự không đông đều cho các bánh xe Theo TCN 224 – 95 độ lệch quỹ đạo khi phanh ở vận tốc quy định (30km/h, với ôtô tải, buýt, 40km/h với ôtô con) không quá 8 độ hay 3.5m

Trước khi thử cần chú ý một số vấn đề sau:

+ Xe không tải hay có tải được phân bố đối xứng qua mặt cắt dọc đối xứng của xe + Kiểm tra chất lượng bánh xe, áp suất lốp, điều chỉnh đúng góc kết cấu bánh xe + Trên các ôtô có bộ điều chỉnh lực phanh, bánh xe và mặt đường có chất lượng tốt đồng đều có thể xác định qua vết lết của các bánh xe sự không đều này

2.2.2.5 Một số tiêu chuẩn về hệ thống phanh

* Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của một số nước

Từ cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu có thể dùng bốn chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả phanh như sau:

+ Quãng đường phanh,

+ Gia tốc chậm dần khi phanh,

+ Thời gian phanh,

+ Lực phanh hay lực phanh riêng

Cần chú ý rằng bốn chỉ tiêu trên có giá trị ngang nhau, nghĩa là khi đánh giá hiệu quả phanh chỉ cần một trong bốn chỉ tiêu trên

Bảng 2.1 Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của một số nước [1]

Việc dùng chỉ tiêu nào để đánh giá hiệu quả phanh là tuỳ thuộc vào tình trạng thiết bị đo lường của từng nước và sự phát triển nền công nghiệp của nước đó Sau đây

sẽ trình bày chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh ở một số nước

Bảng 2.2 Tiêu chuẩn Châu Âu về hiệu quả phanh (ECE – R13) [1]

Bảng 2.3 Tiêu chuẩn ngành 22 – TCN 224 – 2000 (Bộ GTVT quy định, 2000) [1]

Bảng 2.4 Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh của hệ thống phanh công tác theo OCT

37 001.016 – 70 [1]