Nghiên cứu hệ thống ABS dẫn động khí nén

GIÁO D C VÀ ÀO T O B TR NG I H C BÁCH KHOA HÀ N I H H U HÙNG NGHIÊN C U H TH NG ABS D N (D KI N I TÊN THÀNH: NGHIÊN C U NG KHÍ NÉN I U KHI N ABS TRONG H TH NG PHANH KHÍ NÉN) LU N ÁN TI N S K THU T C Hà N i ậ 2016 KHÍ NG L C B TR NG GIÁO D C VÀ ÀO T O I H C BÁCH KHOA HÀ N I H H u Hùng NGHIÊN C U H TH NG ABS D N NG KHÍ NÉN Chuyên ngành: K thu t c khí đ ng l c Mã s : 62520116 LU N ÁN TI N S K THU T C NG IH KHÍ NG D N KHOA H C PGS TS L u V n Tu n PGS TS NG L C Ơo M nh Hùng Hà N i ậ 2016 L I CAM OAN Tơi xin cam đoan đơy lƠ cơng trình nghiên c u c a riêng tơi Cơng trình đ hi n t i B mơn Ơ tơ xe chun d ng, Tr h ng ng d n c a PGS TS L u V n Tu n vƠ PGS TS c th c i h c Bách Khoa Hà N i d Ơo M nh Hùng Các s li u k t qu nghiên c u lu n án trung th c vƠ ch a t ng đ c cơng b b t kì cơng trình khác Hà N i, ngày T P TH H Ng i h ng d n khoa h c PGS TS L u V n Tu n tháng Ng NG D N Ng n m i cam đoan i h ng d n khoa h c PGS TS Ơo M nh Hùng i i s H H u Hùng L IC M N hoàn thành Lu n án Ti n s nƠy, bên c nh s c g ng n l c c a b n thân, đư nh n đ c s đ ng viên vƠ giúp đ r t l n c a nhi u nhà khoa h c t p th nghiên c u Tơi xin bày t lòng c m n sơu s c đ n PGS TS L u V n Tu n ậ Tr h c Bách Khoa Hà N i PGS TS t i Hà N i, nh ng ng M nh Hùng ậ Tr i đư t n tình h ng d n, đ nh h ng ng i i h c Giao thông v n ng, đƠo t o giúp đ su t q trình nghiên c u hồn thành lu n án Tôi xin chân thành c m n tài khoa h c công ngh c p nhƠ n c mã s KC.03.05/11-15 vƠ thƠnh viên đ tƠi đư t o nhi u u ki n nghiên c u, thi t b thí nghi m đ th c hi n lu n án Tôi xin chân thành c m n th y giáo C khí đ ng l c, B mơn T đ ng hóa ậ Vi n B mơn Ơ tơ xe chuyên d ng ậ Vi n i n ậ Tr ng i h c Bách Khoa Hà N i đư gi ng d y, ch b o t o u ki n giúp đ tơi hồn thành lu n án Tôi xin chân thành c m n anh, em đ ng nghi p Khoa C khí, lưnh đ o tr i h c Kinh t - K thu t Công nghi p đư t o u ki n giúp đ v th i gian v t ng ch t đ tơi hồn thành lu n án Tôi xin chân thành c m n anh, em nghiên c u sinh, h c viên cao h c sinh viên khóa thu c b mơn Ơ tơ xe chun d ng ậ Vi n C khí đ ng l c ậ Tr ng i h c Bách Khoa Hà N i đư h t lòng h tr , đ ng viên su t th i gian th c hi n lu n án Cu i cùng, xin bày t lòng kính u bi t n t i đ i gia đình, b n bè đư th c s đ ng viên, giúp đ su t th i gian h c t p t i Tr ng i h c Bách Khoa Hà N i Hà N i, ngày tháng Nghiên c u sinh H H u Hùng ii n m M CL C M c l c iii Danh m c ký hi u ch vi t t t vi Danh m c b ng viii Danh m c hình nh, đ th ix M đ u CH NG T NG QUAN V N NGHIÊN C U 1.1 H th ng phanh ABS khí nén xe ô tô 1.2 L ch s phát tri n h th ng ABS khí nén 1.3 Tình hình nghiên c u ngoƠi n c 1.4 Tình hình nghiên c u n c 11 1.5 it ng nghiên c u 14 1.5.1 Xe nghiên c u vƠ b trí h th ng ABS 14 1.5.2 Van ch p hƠnh ABS vƠ ph ng pháp u n 17 1.6 M c tiêu vƠ ph m vi nghiên c u 19 1.7 N i dung vƠ ph CH ng pháp nghiên c u 20 1.8 K t lu n ch ng 21 NG C S LÝ THUY T 23 2.1 Quy trình nghiên c u 23 2.2 Ph ng pháp u n ABS 25 2.3 Nghiên c u kh n ng đáp ng t n s u n c a h th ng phanh khí nén có ABS 28 2.4 Xơy d ng mô hình mơ ph ng chuy n đ ng c a ô tô trình phanh 31 2.4.1 Chuy n đ ng c a tơ q trình phanh đ 2.4.2 ng b ng ph ng 31 ng l c h c bánh xe trình phanh 33 2.4.3 S phơn b l i tr ng l ng phanh 35 2.4.4 Mơ hình mơ ph ng chuy n đ ng c a xe 36 2.4.5 Mơ hình mơ ph ng bánh xe 36 iii 2.5 Xơy d ng mơ hình mơ ph ng h th ng phanh khí nén 37 2.5.1 C s tính tốn áp su t vƠ l u l ng khí nén h th ng phanh 38 2.5.2 Mơ hình mơ ph ng van phơn ph i 40 2.5.3 Mơ hình mơ ph ng van x nhanh dòng phanh c u tr c 41 2.5.4 Mơ hình mơ ph ng van gia t c dòng phanh c u sau 42 2.5.5 Mơ hình mơ ph ng b u phanh vƠ c c u phanh 42 2.6 K t lu n ch CH ng 44 NG NGHIểN C U I U KHI N H TH NG ABS D N NG KHÍ NÉN 46 3.1 Kh n ng đáp ng t n s u n c a h th ng ABS 46 3.2 Thu t toán u n h th ng ABS 48 3.3 C m bi n vƠ ph ng pháp đo v n t c góc bánh xe 51 3.3.1 C m bi n đo v n t c góc bánh xe 51 3.3.2 VƠnh r ng c m bi n 52 3.3.3 Ph ng pháp xác đ nh v n t c góc vƠ gia t c góc bánh xe 54 3.4 Mơ hình mơ ph ng ho t đ ng c a h th ng ABS 55 3.4.1 Mô hình mơ ph ng van ch p hƠnh ABS 55 3.4.2 Mơ hình mô ph ng c m bi n đo v n t c góc bánh xe 57 3.4.3 Mơ hình mơ ph ng b u n 58 3.5 Mơ hình mơ ph ng chuy n đ ng c a ô tô phanh b i h th ng phanh khí nén có ABS 59 3.6 Nghiên c u, xác đ nh ng ng gia t c góc u n ABS 61 3.6.1 Mô ph ng u n theo đ tr t bánh xe 62 3.6.2 Mô ph ng u n theo gia t c góc bánh xe 64 3.6.3 K t qu mô ph ng 64 3.7 K t lu n ch CH ng 69 NG NGHIểN C U TH C NGHI M 70 4.1 M c đích nghiên c u th c nghi m 70 4.2 Nghiên c u xác hóa ng ng u n 70 iv 4.2.1 Quy trình mơ ph ng th c nghi m 70 4.2.2 Thi t b th nghi m 71 4.2.3 Ng ng u n vƠ ho t đ ng c a h th ng phanh khí nén có ABS 77 4.3 Th nghi m đánh giá hi u qu h th ng 85 4.4 K t lu n ch ng 87 K T LU N CHUNG C A LU N ÁN VÀ KI N NGH 88 TÀI LI U THAM KH O 90 DANH M C CÁC CÔNG TRỊNH ẩ CÔNG B C A LU N ÁN PH L C v DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH VI T T T Danh m c ký hi u Ký hi u nv Gi i thích a, b m Kho ng cách t tr ng tơm ô tô đ n c u tr c, đ n c u sau hg m Kho ng cách t tr ng tơm ô tô đ n m t đ ng L m Chi u dài c s Fx , Fy , Fz N L ct Fr , Fw N L c c n l n, l c c n khơng khí Mb Nm Fb N L c phanh rd m Bán kính đ ng l c h c c a bánh xe x ,  y v, v ng tác gi a l p m t đ ng x, y, z Mô men phanh H s bám d c, h s bám ngang gi a bánh xe m t đ m/s  V n t c dài c a ô tô, v n t c tr tr Kh i l t c a bánh xe m kg b rad/s V n t c góc bánh xe  , b rad/s2 Gia t c góc bánh xe p N/m2 Áp su t khí nén V m3 Th tích bình ch a T K Nhi t đ c a ch t khí n mol R Jmol-1 K-1 g ng theo ph Kh i l ng c a ô tô ng mol phân t H ng s khí lỦ t N/m3 Tr ng l m/s2 Gia t c tr ng tr ng ng riêng c a ch t khí ng vi t c a bánh xe ng A m2 Q m3/s Ti t di n dòng ch y L ul ng khí nén Cn Khí dung c a ch t khí Cv H s ti t l u G N/m3 Tu K Tr ng l ng riêng trung bình c a ch t khí Nhi t đ c a khí nén Danh m c ch vi t t t Ký hi u Gi i thích H th ng phanh ch ng hãm c ng bánh xe ABS Anti-look Braking System ASR Anti Skid Regulator H th ng ch ng tr ATC Automatic Traction Control H th ng u n l c kéo ECU Electronic Control Unit B u n n t ESC Electronic Stability Control H th ng u n n đ nh n t RSC Roll Stability Control H th ng n đ nh ch ng l t phanh vii t quay bánh xe DANH M C CÁC B NG B ng 1 Thông s c a xe nghiên c u 15 B ng B ng tr ng thái ho t đ ng c a van ch p hành ABS 19 B ng B ng tr ng thái ho t đ ng c a mơ hình mơ ph ng van ch p hành ABS 57 B ng Các thơng s đ u vào c a mơ hình mô ph ng 60 B ng 3 Ng ng gia t c góc u n ABS đ B ng Các giá tr ng c xác đ nh theo lý thuy t 65 ng gia t c góc u n ABS phù h p v i giá tr đo đ c th c t c a h th ng ABS lu n án nghiên c u 77 B ng Ng ng gia t c góc u n ABS đư đ c hi u ch nh qua mô ph ng th c nghi m 81 B ng Ng ng gia t c góc u n ABS 82 B ng 4 Quy chu n Vi t Nam v hi u qu phanh k t qu th nghi m 85 B ng Tiêu chu n Châu Âu ECE R13 v hi u qu phanh k t qu th nghi m 86 viii PL2 S đ mô ph ng b u phanh c c u phanh sau bên ph i PL2 S đ mô ph ng van ch p hành ABS Trong kh i Supply kh i Exhaust l n l -6 - tđ c xây d ng nh sau: PL2 S đ mô ph ng kh i Supply van ch p hành ABS PL2 10 S đ mô ph ng kh i Exhaust van ch p hành ABS PL2 11 S đ mô ph ng thân xe -7 - PL2 12 S đ mô ph ng bánh xe PL2 13 S đ mô ph ng thân xe -8 - Ph l c K t qu mơ ph ng q trình phanh v i v n t c ban đ u: v0 = 72 km/h Gia toc goc banh xe truoc phai 100 Co ABS Khong ABS 75 Gia toc goc RL [rad/s2] Gia toc goc FR [rad/s2] 75 Gia toc goc banh xe sau trai 100 Co ABS Khong ABS 50 25 -25 -50 -75 50 25 -25 -50 -75 -100 Thoi gian phanh [s] PL3 Gia t c góc c a bánh xe tr -100 Thoi gian phanh [s] c ph i sau trái đ Do truot banh xe truoc phai Do truot RL [x100%] Do truot FR [x100%] ng khô, v0 = 72 km/h 0.8 Co ABS Khong ABS 0.6 0.4 0.2 PL3 2 Thoi gian phanh [s] tr t c a bánh xe tr 0.8 Co ABS Khong ABS 0.6 0.4 0.2 Thoi gian phanh [s] c ph i sau trái đ Van toc banh xe truoc phai va van toc o to ng khô, v0 = 72 km/h Van toc banh xe sau trai va van toc o to 80 v FR & v Vehicle [km/h] 80 v FR & v Vehicle [km/h] Do truot banh xe sau trai v FR, Co ABS v Vehicle, Co ABS v FR, Khong ABS v Vehicle, Khong ABS 60 40 20 v RL, Co ABS v Vehicle, Co ABS v RL, Khong ABS v Vehicle, Khong ABS 60 40 20 0 Thoi gian phanh [s] Thoi gian phanh [s] PL3 V n t c c a bánh xe c a thân xe trình phanh đ -9 - ng khô, v0 = 72 km/h PL3 th quãng đ ng phanh đ ng khô, v0 = 72 km/h Gia toc goc banh xe truoc phai 100 Co ABS Khong ABS 100 75 Co ABS Khong ABS 75 Gia toc goc RL [rad/s ] Gia toc goc FR [rad/s2] Gia toc goc banh xe sau trai 50 25 -25 -50 -75 50 25 -25 -50 -75 -100 -100 Thoi gian phanh [s] PL3 Gia t c góc c a bánh xe tr c ph i sau trái đ Do truot banh xe truoc phai t, v0 = 72 km/h 0.8 Co ABS Khong ABS 0.6 0.4 0.2 PL3 Thoi gian phanh [s] tr t c a bánh xe tr Do truot RL [x100%] Do truot FR [x100%] ng Do truot banh xe sau trai Thoi gian phanh [s] 0.8 0.6 0.4 0.2 Co ABS Khong ABS c ph i sau trái đ - 10 - Thoi gian phanh [s] ng t, v0 = 72 km/h Van toc banh xe truoc phai va van toc o to Van toc banh xe sau trai va van toc o to 80 70 v RL & v Vehicle [km/h] v FR & v Vehicle [km/h] 80 v FR, Khong ABS v Vehicle, Khong ABS v FR, Co ABS v Vehicle, Co ABS 60 50 40 30 20 10 70 v RL, Khong ABS v Vehicle, Khong ABS v RL, Co ABS v Vehicle, Co ABS 60 50 40 30 20 10 0 Thoi gian phanh [s] Thoi gian phanh [s] PL3 V n t c c a bánh xe c a thân xe trình phanh đ ng Quang duong phanh Quang duong phanh [m] 60 50 40 Co ABS Khong ABS 30 20 10 0 Thoi gian phanh [s] PL3 th quãng đ ng phanh đ - 11 - ng t, v0 = 72 km/h t, v0 = 72 km/h Ph l c Thi t b đo ghi v n t c góc bánh xe PL4 Bên thi t b đo ghi v n t c góc bánh xe PL4 B thi t b đo ghi v n t c góc bánh xe - 12 - Ph l c Ch ng nh n k t qu đo c a Trung tâm th nghi m xe c gi i - 13 - - 14 - - 15 - - 16 - - 17 - Ph l c 6: M t s hình nh th nghi m PL6 Th nghi m b u n n t đ ng ph nh a asphalt khô PL6 Th nghi m b u n n t đ ng ph nh a asphalt - 18 - t Th nghi m h th ng phanh khí nén có ABS đ tơm đo l ng bê tông v i s h tr c a Trung ng ậ Vi n K Thu t C gi i Quân s : PL6 Th nghi m h th ng phanh khí nén có ABS đ ng bê tông khô PL6 Th nghi m h th ng phanh khí nén có ABS đ ng bê tông - 19 - t PL6 Th nghi m h th ng phanh khí nén có ABS đ c gi i – C c ng th b i Trung tâm th nghi m xe ng ki m Vi t Nam - 20 - ... ng phanh khí nén S l ng xe s d ng h th ng phanh khí nén l n vƠ ngƠy cƠng t ng Tuy nhiên, ch có m t s lo i xe có trang b h th ng phanh khí nén có ABS, đa s dòng l i khơng có ABS ABS khí nén h th... phanh khí nén có ABS xe nghiên c u;  Xây d ng đ c mơ hình mơ ph ng h th ng phanh khí nén có ABS tơ t i c trung bình;  xu t đ c ph ng pháp u n m t thu t toán u n h th ng phanh khí nén có ABS; ... phanh khí nén có ABS, nghiên c u mơ hình hóa ho t đ ng c a h th ng ABS lƠm c s cho nghiên c u xác đ nh giá tr ng ph ng u n h th ng phanh khí nén có ABS b ng ng pháp mô ph ng máy tính CH NG NGHIÊN