Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động (Luận án tiến sĩ)

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS.TS Hồ Hữu Hải

2 PGS.TS Đàm Hoàng Phúc

Hà Nội – 2018

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Công trình được thực hiện tại

Bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Hồ Hữu Hải và PGS.TS Đàm Hoàng Phúc Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Người hướng dẫn

khoa học 1

Người hướng dẫn khoa học 2

PGS TS Hồ Hữu Hải PGS.TS Đàm Hoàng Phúc Trần Văn Thoan

ii

LỜI CẢM ƠN

Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện đào tạo sau đại học, Viện Cơ khí động lực, Bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng đã giảng dạy, chỉ bảo và tạo điều kiện giúp đỡ NCS trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại bộ môn

để hoàn thành luận án này

NCS xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến tập thể hướng dẫn là PGS.TS Hồ Hữu Hải, PGS.TS Đàm Hoàng Phúc - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội là những người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, định hướng, đào tạo và giúp đỡ NCS trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án

NCS xin chân thành cảm ơn các thầy giáo ở Bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng - Viện

Cơ khí động lực - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giảng dạy, chỉ bảo và tạo điều kiện giúp đỡ NCS trong suốt quá trình nghiên cứu tại bộ môn để hoàn thành luận án này

NCS xin chân thành cảm ơn các thầy, cô đồng nghiệp trong Khoa Cơ khí Động lực, lãnh đạo trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên đã tạo điều kiện giúp đỡ và khuyến khích và giúp đỡ NCS trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án

NCS xin chân thành ghi nhận công sức, những đóng góp quý báu và nhiệt tình của các NCS, học viên cao học và sinh viên các khóa thuộc Bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng - Viện Cơ khí Động lực - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; Khoa Cơ khí Động lực - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên đã nhiệt tình hỗ trợ, động viên trong suốt thời gian NCS thực hiện luận án

Cuối cùng, NCS xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới gia đình, bạn bè đã quan tâm động viên khuyến khích, tiếp thêm nghị lực cho NCS trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Nghiên cứu sinh

Trần Văn Thoan

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Hiện tượng trượt quay bánh xe và cơ sở lý thuyết hạn chế hiện tượng trượt quay 4

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 7

1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 7

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 17

1.3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 17

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 17

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 17

1.4 Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu 18

1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu 18

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu 18

1.5 Nội dung nghiên cứu 19

1.6 Kết luận chương 1 19

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CỦA Ô TÔ 20

2.1 Xây dựng mô hình mô phỏng 20

2.1.1 Xây dựng đặc tính tốc độ động cơ diezen 20

2.1.2 Mô tả hệ thống truyền lực 29

2.1.3 Mô hình mô phỏng bánh xe 30

2.1.4 Mô hình mô phỏng chuyển động thẳng của xe 36

2.2 Khảo sát đặc tính tăng tốc của ô tô khi hệ số bám thay đổi 37

2.2.1 Khảo sát đặc tính tăng tốc của ô tô trên đường có hệ số bám thấp và cao 38

2.2.2 Khảo sát đặc tính tăng tốc của ô tô trên các đường xấu có hệ số bám thấp 41

2.3 Kết luận chương 2 45

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 46

iv

3.1 Đề xuất cấu trúc của hệ thống 46

3.2 Bộ điều khiển và phương pháp xác định tham số điều khiển 48

3.3 Mô phỏng hoạt động của hệ thống khi có bộ điều khiển 52

3.3.1 Kết quả mô phỏng quá trình khởi hành ở tay số 1, xe đầy tải (PA3) 53

3.3.2 Kết quả mô phỏng quá trình khởi hành ở tay số 2, xe không tải (PA4) 58

3.4 Nghiên cứu xác định vùng điều khiển có hiệu quả trên đường khác nhau 62

3.4.1 Kết quả mô phỏng khảo sát và xác định các vùng làm việc của bộ điều khiển (PA5) 62

3.4.2 Kết quả mô phỏng khảo sát ảnh hưởng của hệ số cản lăn tới vùng làm việc hiệu quả của bộ điều khiển (PA6) 64

3.5 Kết luận chương 3 66

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG 68

4.1 Thiết kế chế tạo hệ thống 68

4.1.1 Cảm biến vận tốc góc bánh xe ô tô 68

4.1.2 Cơ cấu chấp hành 70

4.1.3 Bộ điều khiển 77

4.2 Thực nghiệm hệ thống 81

4.2.1 Mục đích và phương pháp thực nghiệm 81

4.2.2 Đối tượng thực nghiệm 81

4.2.3 Thiết bị thử nghiệm 82

4.2.4 Trình tự và kết quả thực nghiệm 87

4.3 Kết luận chương 4 97

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA LUẬN ÁN 103

v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

1 Ký hiệu bằng chữ cái La tinh

a, b, c Hệ số đặc tính đáp ứng của bộ điều tốc có dạng bậc hai

a 1 , b 1 Hệ số đặc tính đáp ứng của bộ điều tốc có dạng bậc nhất

a 2 , b 2 , c 2 Các hệ số thực nghiệm của động cơ

f Hệ số cản lăn

F wx Lực cản không khí tại tâm chính diện của xe N

F z Phản lực thẳng đứng của mặt đường tác dụng lên bánh xe N

F zs Phản lực thẳng đứng của đường tác dụng lên bánh xe chủ

i 0 Tỉ số truyền của truyền lực chính

i c Tỉ số truyền ly hợp

i h Tỉ số truyền của hộp số

i tl Tỉ số truyền chung của hệ thống truyền lực

J bxs Mô men quán tính khối lượng của bánh xe chủ động kg.m 2

J bxt Mô men quán tính khối lượng của bánh xe bị động kg.m 2

J qd Mô men quán tính của bánh xe và các chi tiết liên quan quy

dẫn về bánh xe

kg.m 2

k LH Hệ số thể hiện mức độ đóng ly hợp

vi

M x Mô men chủ động từ động cơ truyền đến bánh xe chủ động N.m

*

e

M Mô men xoắn xác định theo đặc tính ngoài của động cơ N.m

n N Vận tốc góc của trục khuỷu ứng với công suất có ích cực đại v/p

n r Số xung đo từ cảm biến

N r Số vấu trên vành răng cảm biến

p dk Mức tải động cơ được hiệu chỉnh bởi bộ điều khiển

P in Mức tải thực tế của động cơ

P nl Mức tải động cơ do người lái thiết lập (thông qua vị trí bàn

v l Vận tốc tiếp tuyến của bánh xe chủ động m/s

TCS Hệ thống điều khiển lực kéo (Traction Control System)

PID Bộ điều khiển theo quy luật tỉ lệ-tích phân-vi phân

(Proportional Integral Derivative)

ECU Bộ điều khiển điện tử (Electronic Control Unit)

CCCH Cơ cấu chấp hành

ESP Hệ thống cân bằng điện tử (Electronic Stability Program)

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thông số đối tượng nghiên cứu 17

Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật cơ bản của băng thử NT 3000 25

Bảng 2.2: Quy trình thí nghiệm xác định đặc tính của bộ điều tốc 26

Bảng 2.3: Các phương án mô phỏng khảo sát ảnh hưởng của mức tải động cơ 38

Tiếp tục khảo sát mô phỏng trên các đường có hệ số bám thấp (φ=0,25:0,05:0,55) với các mức tải động cơ P in =(10:10:100)% theo phương án PA2, luận án đã tổng hợp các giá trị gia tốc lớn nhất a max và độ trượt λ amax tại thời điểm ô tô đạt gia tốc a max trong Bảng 2.4.Bảng 2.4: Gia tốc cực đại, độ trượt tại thời điểm gia tốc đạt cực đại (amax, λamax) trong quá trình khởi hành với các mức tải động cơ (Pin) và hệ số bám (φ) khác nhau 42

Bảng 3.1: Thông số xác định tham số bộ điều khiển 51

Bảng 3.2: Giá trị các tham số của các bộ điều khiển 51

Bảng 3.3: Phương án mô phỏng nhằm đánh giá hiệu quả bộ điều khiển 53

Bảng 3.4: Các phương án mô phỏng vùng điều khiển 62

Bảng 3.5: Các giá trị hệ số cản lăn và hệ số bám mô phỏng 65

Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật cảm biến đo vận tốc góc bánh xe 69

Bảng 4.2: Các giá trị thông số tính chọn động cơ 72

Bảng 4.3: Thông số động cơ bước YH42BYGH47 73

Bảng 4.4: Các thống số mô đun TB6600-4A 74

Bảng 4.5: Thực nghiệm kiểm tra hoạt động của cơ cấu chấp hành 87

Bảng 4.6: Thực nghiệm hoạt động của hệ thống điều khiển 89

Bảng 4.7: Tổng hợp các kết quả thí nghiệm TN1 93

Bảng 4.8: Tổng hợp các kết quả thí nghiệm TN2 96

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe chủ động 5

Hình 1.2 Sự thay đổi hệ số bám dọc và ngang theo độ trượt bánh xe 6

Hình 1.3 Hệ thống hạn chế trượt bằng phương pháp thay đổi độ bám đường 7

Hình 1.4 Sơ đồ bố trí hệ thống kiểm soát lực kéo 8

Hình 1.5 Sơ đồ bố trí hệ thống kiểm soát lực kéo của Tetsuhiro Yamashita 8

Hình 1.6 Sơ đồ bố trí hệ thống kiểm soát lực kéo bằng điều khiển hệ thống phanh và nhiệt độ khí xả 9

Hình 1.7 Sơ đồ bố trí hệ thống điều khiển lực kéo bằng cách tác động vào góc đánh lửa và thay đổi độ dài đường nạp 10

Hình 1.8 Sơ đồ bố trí hệ thống điều khiển lực kéo thông qua điều khiển bướm ga 10

Hình 1.9 Sơ đồ bố trí hệ thống điều khiển lực kéo thông qua bướm ga phụ 11

Hình 1.10 Sơ đồ bố trí hệ thống điều khiển lực kéo thông qua điều khiển bướm ga chính 11 Hình 1.11 Sơ đồ bố trí hệ thống kiểm soát lực kéo bằng hệ thống nhiên liệu 12

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống điều khiển hạn chế trượt quay theo nhiệt độ môi trường 13

Hình 1.13 Hệ thống hạn chế trượt quay cho ô tô tải của hãng Wabco 14

Hình 1.14 Bộ điều khiển MTTE 14

Hình 1.15 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển theo thuật toán điều khiển trượt (SMC) 15

Hình 1.16 Sơ đồ khối điều khiển lực kéo ở bánh xe chủ động tại từng bánh xe 15

Hình 1.17 Thí nghiệm đo lực kéo trên đường tuyết 16

Hình 1.18 Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển mô men trên đường tuyết và băng 16

Hình 2.1 Sơ đồ mô hình mô phỏng chuyển động của ô tô 20

Hình 2.2 Sơ đồ mô hình xác định mô men của động cơ đốt trong 22

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu của băng thử 22

Hình 2.4 Thiết bị thử nghiệm và ví trí lắp đặt bơm cao áp 23

ix

Hình 2.5 Đặc tính tốc độ ngoài của bơm cao áp 23

Hình 2.6 Đặc tính tốc độ của bơm 24

Hình 2.7 Mô hình bơm cao áp [8] 25

Hình 2.8 Băng thử bơm cao áp NT 3000 và vị trí gá đặt bơm cao áp, vòi phun 25

Hình 2.9 Vị trí lắp đặt các cảm biến và thiết bị đo ghi đa kênh DEWE2600 26

Hình 2.10 Đặc tính điều chỉnh vị trí thanh răng theo vận tốc góc của bơm cao áp tại mức ga 80% 26

Hình 2.11 Đặc tính điều chỉnh vị trí thanh răng theo vận tốc góc của bơm cao áp tại mức ga 60% 27

Hình 2.12 Đặc tính ngoài động cơ 28

Hình 2.13 Đặc tính mô men của động cơ 29

Hình 2.14 Sơ đồ hệ thống truyền lực 29

Hình 2.15 Quy luật biến thiên của hệ số thể hiện mức độ đóng ly hợp trong mô hình mô phỏng 30

Hình 2.16 Lực và mô men tác dụng lên bánh xe bị động 32

Hình 2.17 Quan hệ giữa hệ số bám và độ trượt dọc[3] 35

Hình 2.18 Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô trong quá trình chuyển động 36

Hình 2.19 Mô hình mô phỏng hệ thống 38

Hình 2.20 Gia tốc ô tô, vận tốc ô tô và độ trượt bánh xe tại mức tải 40% 39

Hình 2.21 Gia tốc ô tô, vận tốc ô tô và độ trượt bánh xe tại mức tải 70% 39

Hình 2.22 Gia tốc ô tô, vận tốc ô tô và độ trượt bánh xe tại mức tải 100% 40

Hình 2.23 Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô và độ trượt bánh xe ô tô khi tăng tốc trên đường có hệ số bám φ=0,45 tại mức tải 10%; 20%; 30% 41

Hình 2.24 Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô và độ trượt bánh xe ô tô khi tăng tốc trên đường có hệ số bám φ=0,3 tại mức tải 10%; 20%; 30% 42

Hình 2.25 Mối quan hệ giữa thời gian có độ trượt lớn hơn 30% khi khởi hành trên đường có hệ số cản lăn f=0,15 với các hệ số bám khác nhau và mức tải khác nhau 44

Hình 3.1 Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống điều khiển 46

Hình 3.2 Sơ đồ mô hình hệ thống điều khiển công suất động cơ 47

Hình 3.3 Sơ đồ các tín hiệu vào và tín hiệu ra của hệ thống 47

Hình 3.4 Sơ đồ thuật toán điều khiển PID 48

Hình 3.5 Hệ thống điều khiển sử dụng thuật toán PID 49

Hình 3.6 Mô phỏng khảo sát lựa chọn hệ số kc 50

Hình 3.7 Kết quả mô phỏng trên đường có hệ số bám φ=0,3; hệ số cản lăn f=0,15; mức tải 80% với các hệ số kC khác nhau 51

Hình 3.8 Kết quả mô phỏng trên đường có hệ số bám φ=0,3; hệ số cản lăn f=0,15; mức tải 80% với các bộ điều khiển khác nhau 52

Hình 3.9 Mô hình mô phỏng hệ thống khi có bộ điều khiển 53

Hình 3.10 Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô, độ trượt bánh xe chủ động, mức ga người lái 80% trên đường có hệ số bám φ=0,3 khi không có và có bộ điều khiển 54

Hình 3.11 Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô, độ trượt bánh xe chủ động, mức ga người lái 80% trên đường có hệ số bám φ=0,35 khi không có và có bộ điều khiển 55

Hình 3.12 Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô, độ trượt bánh xe chủ động, mức ga người lái 80% trên đường có hệ số bám φ=0,4 khi không có và có bộ điều khiển 55

Hình 3.13 Tổng thời gian bánh xe có độ trượt λ>30% khi đi trên đường φ=0,3 với các mức ga khác nhau 56

Hình 3.14 Tổng thời gian bánh xe có độ trượt λ>30% khi đi trên đường φ=0,35 với các mức ga khác nhau 56

Hình 3.15 Thời gian đạt vận tốc v=1(m/s) khi đi trên đường φ=0,3 với các mức ga khác nhau 57

x

Hình 3.16 Thời gian đạt vận tốc v=1(m/s) khi đi trên đường φ=0,35 với các mức ga khác

nhau 57

Hình 3.17 Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô, độ trượt bánh xe chủ động, mức ga người lái 80% trên đường có hệ số bám φ=0,3 khi không có và có bộ điều khiển 58

Hình 3.18 Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô, độ trượt bánh xe chủ động, mức ga người lái 80% trên đường có hệ số bám φ=0,35 khi không có và có bộ điều khiển 59

Hình 3.19 Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô, độ trượt bánh xe chủ động, mức ga người lái 80% trên đường có hệ số bám φ=0,4 khi không có và có bộ điều khiển 59

Hình 3.20 Tổng thời gian bánh xe có độ trượt λ>30% khi đi trên đường φ=0,3 với các mức ga khác nhau 60

Hình 3.21 Tổng thời gian bánh xe có độ trượt λ>30% khi đi trên đường φ=0,35 với các mức ga khác nhau 60

Hình 3.22 Thời gian đạt vận tốc v=3(m/s) khi đi trên đường φ=0,3 với các mức ga khác nhau 61

Hình 3.23 Thời gian đạt vận tốc v=3(m/s) khi đi trên đường φ=0,3 với các mức ga khác nhau 61

Hình 3.24 Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô, độ trượt bánh xe ô tô chủ động, mức tải động cơ khi không có bộ điều khiển tại hệ số cản lăn f=0,06 63

Hình 3.25 Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô, độ trượt bánh xe ô tô chủ động, mức tải động cơ khi có bộ điều khiển tại hệ số cản lăn f=0,06 63

Hình 3.26 Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô, độ trượt bánh xe ô tô chủ động, mức tải động cơ khi không có bộ điều khiển tại hệ số bám =0,06 64

Hình 3.27 Vận tốc ô tô, gia tốc ô tô, độ trượt bánh xe ô tô chủ động, mức tải động cơ khi có bộ điều khiển tại hệ số bám =0,06 65

Hình 3.28 Các vùng làm việc của hệ thống điều khiển theo đặc tính bám và cản của mặt đường 66

Hình 4.1 Cảm biến tiệm cận PRT08-1.5DO (shielded - NPN - NO) 69

Hình 4.2 Sơ đồ ngõ ra điều khiển của cảm biến 69

Hình 4.3 Thông số kỹ thuật của vành răng với cảm biến tiệm cận PRT08-1.5DN 70

Hình 4.4 Chi tiết giá đỡ cảm biến 70

Hình 4.5 Sơ đồ bố trí cơ cấu chấp hành 71

Hình 4.6 Sơ đồ tổng thể cơ cấu chấp hành 71

Hình 4.7 Thông số và kích thước động cơ bước YH42BYGH47 73

Hình 4.8 Mô đun TB6600-4A 74

Hình 4.9 Thông số kích thước của thanh ray, con trượt 74

Hình 4.10 Thông số của trục vít 75

Hình 4.11 Khớp nối 75

Hình 4.12 Giá đặt động cơ và giá bắt dây ga 76

Hình 4.13 Vị trí lắp đặt cơ cấu chấp hành 76

Hình 4.14 Thiết kế đồ gá và vị trí lắp đặt cơ cấu chấp hành trên khung xe 77

Hình 4.15 Cấu trúc bộ điều khiển điện tử của hệ thống 77

Hình 4.16 Sơ đồ nguyên lý mạch xử lý tín hiệu từ cảm biến vận tốc góc bánh xe phía trước 78

Hình 4.17 Mạch in sau khi thiết kế và mạch in hoàn thiện 79

Hình 4.18 Sơ đồ chân trên giắc cắm bộ điều khiển 79

Hình 4.19 Xe thử nghiệm 82

Hình 4.20 Vị trí lắp đặt và cảm biến dịch chuyển mức ga 82

Hình 4.21 Bộ xử lý dữ liệu và giao diện hiển thị 83

Hình 4.22 Sơ đồ nguồn nuôi bộ xử lý tín hiệu đo 83

Hình 4.23 Sơ đồ nối dây cảm biến vận tốc góc bánh xe 84

xi

Hình 4.24 Sơ đồ nối dây cảm biến vị trí dịch chuyển chân ga 84

Hình 4.25 Mô đun đo vị trí dịch chuyển chân ga 85

Hình 4.26 Phương pháp đo tần số 85

Hình 4.27 Mô đun đo vận tốc góc các bánh xe 86

Hình 4.28 Giao diện phần mềm xử lý số liệu 86

Hình 4.29 Mức ga khi không điều khiển 87

Hình 4.30 Mức ga khi có điều khiển 88

Hình 4.31 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 89

Hình 4.32 Vận tốc góc các bánh xe khi không điều khiển trên nền xưởng công nghiệp bôi mỡ 90

Hình 4.33 Mức ga khi không điều khiển trên nền xưởng công nghiệp bôi mỡ 90

Hình 4.34 Độ trượt bánh xe chủ động khi không điều khiển trên nền xưởng công nghiệp bôi mỡ 91

Hình 4.35 Vận tốc góc các bánh xe khi có điều khiển trên nền xưởng công nghiệp bôi mỡ 91

Hình 4.36 Mức ga khi có điều khiển trên nền xưởng công nghiệp bôi mỡ 92

Hình 4.37 Độ trượt khi có điều khiển trên nền xưởng công nghiệp bôi mỡ 92

Hình 4.38 Vận tốc góc các bánh xe khi không có điều khiển trên đường bê tông cứng có bùn sét 93

Hình 4.39 Mức ga khi không có điều khiển trên đường bê tông cứng có bùn sét 94

Hình 4.40 Độ trượt khi không có điều khiển trên đường bê tông cứng có bùn sét 94

Hình 4.41 Vận tốc góc các bánh xe khi có điều khiển trên đường bê tông cứng có bùn sét 95

Hình 4.42 Mức ga khi có điều khiển trên đường bê tông cứng có bùn sét 95

Hình 4.43 Độ trượt khi có điều khiển trên đường bê tông cứng có bùn sét 96

1

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Trên thế giới, nền công nghiệp ô tô đã có lịch sử phát triển lâu đời và đạt được nhiều thành tựu lớn Tại Việt Nam, ngành công nghiệp ô tô và công nghiệp phụ trợ ô tô đang được đầu tư phát triển Đã có nhiều doanh nghiệp tham gia sản xuất và lắp ráp ô tô phục vụ thị trường trong nước và xuất khẩu Việc nghiên cứu tiến tới làm chủ công nghệ sản xuất ô tô nhằm nâng cao chất lượng và cạnh tranh được với các ô tô nhập khẩu là vấn

đề cấp thiết

Kinh tế nước ta ngày càng phát triển dẫn đến nhu cầu vận chuyển hàng hóa càng lớn Nhiều tuyến đường mới được mở cùng với các phương tiện vận tải ngày càng đa dạng Các xe tải ở Việt Nam hoạt động đa dạng ở các địa hình và đường xá khác nhau Ở vùng nông thôn khi di chuyển trên các đường xấu như đường bùn đất, đá cấp phối có khả năng

xe bị trượt quay dẫn tới giảm tính năng động lực học, giảm tính ổn định của xe gây ra tổn hao nhiên liệu, hao mòn lốp và giảm khả năng điều khiển xe

Trên thế giới, các hãng ô tô đã có nhiều nghiên cứu và sáng chế hệ thống hạn chế trượt quay cho ô tô và đã được ứng dụng trên nhiều dòng xe thương mại Tuy nhiên, giá thành của các hệ thống này rất cao Thêm vào đó việc công bố các tài liệu nghiên cứu của hãng rất hạn chế do vấn đề bản quyền và bí mật công nghệ

Trong khi đó, hầu hết các xe tải tại nước ta sử dụng động cơ diezel sử dụng bơm cao áp không có điều khiển điện tử và chưa được trang bị hệ thống hạn chế trượt quay Vì vậy, việc nghiên cứu, tìm ra giải pháp tác động vào quá trình điều khiển của hệ thống nhiên liệu nhằm hạn chế hiện tượng trượt quay bánh xe trên ô tô khi di chuyển trên đường trơn trượt là cần thiết nhằm tăng tính ổn định và khả năng cơ động cho xe

Từ thực trạng trên, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu điều khiển hệ thống động lực của ô tô tải nhằm hạn chế trượt quay bánh xe chủ động” nhằm đề xuất

một hệ thống hạn chế hiện tượng trượt quay bánh xe chủ động áp dụng cho ô tô tải nhỏ

Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu phát triển hệ thống điều khiển mức tải động cơ nhằm hạn chế độ trượt quay của bánh xe chủ động trên ô tô tải nhỏ sản xuất lắp ráp tại Việt Nam

Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan

- Xây dựng mô hình mô phỏng chuyển động thẳng của ô tô tải nhỏ trang bị động cơ diezel Trong đó, luận án xác định đặc tính động cơ diezel, xây dựng mô hình mô phỏng bánh xe,

mô hình mô phỏng chuyển động của xe theo phương dọc

- Mô phỏng khảo sát đặc tính tăng tốc của ô tô trên đường có hệ số bám thay đổi

- Lựa chọn thuật toán điều khiển, xác định các tham số của điều khiển và nghiên cứu xác

định vùng điều khiển hiệu quả

- Thiết kế, chế tạo và thực nghiệm đánh giá khả năng hoạt động của hệ thống

Luận án đủ ở file: Luận án full