Ứng dụng Carsim mô phỏng hệ thống phanh ABS

Duopn Mục lục Danh mục hình ảnh Mở đầu 1.1 Lý lựa chọn đề tài .4 1.2 Nội dung, nhiệm vụ đề tài 1.3 Phạm vi phương pháp nghiên cứu 1.4 Mục tiêu đề tài Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Lịch sử phát triển cấu ABS 1.2 Cơ sở lí thuyết .9 1.3 Lực mô men tác động lên xe trong mặt phẳng dọc 1.4 Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu .11 1.5 Các tiêu đánh giá chất lượng trình phanh 14 1.6 Lực phanh lực phanh riêng .17 1.7 Cơ sở lí thuyết điều hịa lực phanh chống bó cứng bánh xe phanh 18 Chương 21 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 21 1.1 Chọn loại xe 21 1.2 Các bước tiến hành 21 1.3 Đánh giá kết 41 Chương 42 KẾT LUẬN VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM 42 Tài liệu tham khảo 44 Duopn Danh mục hình ảnh Hình Sơ đồ lực mômen tác dụng lên bánh xe phanh Hình Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô phanh .11 Hình Đồ thị thay đổi quãng đường phanh nhỏ theo tốc độ bắt đầu phanh v1 hệ số bám .17 Hình đồ thị quan hệ mômen phanh Mp1 Mp2 với hệ số bám 19 Hình đồ thị quan hệ áp suất dẫn động phanh đảm bảo phanh lý tưởng 1- đầy tải; 2- không tải .20 Hình Chọn giữ liệu vào 22 Hình Chọn giữ liệu tiếp tục 23 Hình Chọn giữ liệu 23 Hình Đặt tên cho mơ 24 Hình 10 Chọn loại xe 24 Hình 11 Chọn Vehicle Assembly 24 Hình 12 Chọn loại xe phù hợp cho q trình mơ 25 Hình 13 Copy and Link .26 Hình 14 Thay đổi thơng số xe 26 Hình 15 Thay đổi chiều dài, chiều cao xe, chiều cao trọng tâm, trọng lượng xe 27 Hình 16 Thay đổi cơng suất động cơ, hộp số 27 Hình 17 Chọn loại phanh 28 Hình 18 Bật tắt hệ thống ABS 28 Hình 19 Thiết lập điều kiện mô 29 Hình 20 Bảng thơng số hiệu chỉnh 29 Hình 21 Thay đổi tốc độ khảo sát .30 Hình 22.Thay đổi thời gian mơ .31 Hình 23 Chọn thời gian bắt đầu kết thúc mô 31 Hình 24 Thiết lập tránh vật cản 32 Hình 25 Điều chỉnh đường 32 Hình 26 Chèn địa hình 33 Hình 27 Chọn loại đường 33 Hình 28 Thay đổi độ cong đường .34 Hình 29 Vào chế độ Geometry 34 Hình 30 Hiệu chỉnh độ cong đường 35 Hình 31 Thiết lập vật cẩn 35 Hình 32 Chọn vật cản Barrel .36 Duopn Hình 33 Thay đổi kích thước vật cản 36 Hình 34 Chọn run math model 37 Hình 35 So sánh xe 38 Hình 36 Ấn animate tiến hành mô 39 Hình 37 Hai xe chạy đường cong.chưa dùng phanh 39 Hình 38 Hai xe chay đường cong phanh 40 Hình 39 Xuất biểu đồ 40 Hình 40 Xuất kết 41 Duopn Mở đầu 1.1 Lý lựa chọn đề tài Nền công nghiệp ô tô ngày phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng nhanh, mật độ lưu thông đường ngày lớn Các xe ngày thiết kế với công suất cao hơn, tốc độ chuyển động nhanh yêu cầu đặt với cấu phanh cao nghiêm ngặt Một tơ có cấu phanh tốt, có độ tin cậy cao có khả phát huy hết cơng suất, xe có khả chạy tốc độ cao, tăng tính kinh tế nhiên liệu, tính an tồn hiệu vận chuyển ô tô 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 đi, dẫn đến lái Hệ thống ABS giúp khắc phục tình trạng khơng phụ thuộc vào kỹ thuật phanh người lái Ở VN tai nạn giao thông ngày gia tăng số vụ tính chất nguy hiểm Năm Số vụ tai nạn Số người chết Số người bị 2016 21.586 8.680 19.280 2017 20.080 8.279 17.040 2018 18.499 8.079 14.732 2019 18.169 7.824 14.568 thương Trên giới có nhiều diễn biến phức tạp, số vụ tai nạn ngày tăng nên tính cấp thiết phải nâng cao kỹ thuật cho xe giới nói chung cho tơ nói riêng Báo cáo năm 2015 WHO cho biết ngày giới, 3000 người chết tai nạn giao thông Trong số này, nước có thu nhập thấp trung bình chiếm đến 85% số ca tử vong Duopn Do tầm quan trọng hệ thống phanh ô tô an tồn giao thơng q trình hoạt động mà việc nghiên cứu để nâng cao kỹ thuật sử lí cho hệ thống phanh mà nhà trường giao cho em tìm hiểu hệ thống phanh ABS 1.1 Nội dung, nhiệm vụ đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu trình điều khiển hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) xe du lịch Mơ diễn tả q trình làm việc hệ thống chống bó cứng bánh xe phần mềm mơ Carsim, từ phân tích yếu tố như: vận tốc chuyển động xe, hệ số bám bánh xe với mặt đường đến q trình phanh ơtơ Đánh giá kết mô chế độ làm việc điển hình Nội dung nghiên cứu Một là: Phân tích làm rõ q trình chống bó cứng bánh xe thơng số đánh giá, từ phân tích hệ số bám bánh xe với mặt đường ảnh hưởng đến q trình phanh ơtơ Hai là: Trình bày q trình điều khiển mơ tả phần tử hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe (ABS) Ba là: Xây dựng mơ hình mơ hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS tiến hành mơ q trình làm việc số chế độ làm việc điển hình Bốn là: Phân tích kết mô Đôi tượng: Loại xe Pickup truck 1.2 Phạm vi phương pháp nghiên cứu 1.2.1 Phạm vi nghiên cứu Do giới hạn thời gian kinh phí, nên phạm vi nghiên cứu đề tài giới hạn hệ thống phanh thuỷ lực có trang bị cấu ABS xe đu lịch, cấu phanh điển hình trang bị cấu ABS nhiều xe - Duopn 1.2.2 Phương pháp nghiên cứu Với mục tiêu “mô cấu phanh ABS Carsim” để phục vụ công tác nghiên cứu giảng dạy, nên phương pháp nghiên cứu phương pháp tham khảo tài liệu kết hợp với phương pháp thực nghiệm, phù hợp với nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Dựa nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu đề tài, tiến hành chọn lọc, phân tích cấu hóa, giải thích chất vật lý tượng xảy trình phanh, từ có phân tích đánh giá tính hiệu phạm vi ứng dụng cấu ABS, giúp người đọc nắm cách có cấu chất hoạt động cấu Sử dụng phương pháp nghiên cứu để xây dựng mơ hình hoạt động cấu ABS giải thích chế trình điều khiển ABS 1.3 Mục tiêu đề tài Trước yêu cầu cấp thiết an tồn chất lượng điều khiển đề tài “mô hệ thống phanh ABS xe Pickup truck” thực với mục tiêu sau: - Nghiên cứu trình điều khiển hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) xe pickup truck - Mơ diễn tả q trình làm việc hệ thống chống bó cứng bánh xe Carsim, từ phân tích ảnh hưởng yếu tố như: vận tốc chuyển động xe, hệ số bám bánh xe với mặt đường đến q trình phanh ơtơ - Đánh giá kết mô chế độ làm việc điển hình Duopn Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 Lịch sử phát triển cấu ABS Với hiểu biết đơn giản kinh nghiệm, tránh tượng bánh xe bị hãm cứng trình phanh lái xe đường trơn trượt, người lái xe đạp phanh cách nhấn liên tục lên bàn đạp phanh để trì lực bám ngăn không cho bánh xe bị trượt lết đồng thời điều khiển hướng chuyển động xe Về chức cấu phanh ABS giống hiệu quả, độ xác an toàn cao Cơ cấu ABS sử dụng lần máy bay thương mại vào năm 1949, chống tượng trượt khỏi đường băng máy bay hạ cánh Với công nghệ thời đó, kết cấu cấu ABS cịn cồng kềnh, hoạt động không tin cậy không tác động đủ nhanh tình Trong trình phát triển ABS cải tiến từ loại khí sang loại điện loại điện tử Vào thập niên 60, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, vi mạch điện tử đời, giúp cấu ABS lần lắp ô tô vào năm 1969, sau cấu ABS nhiều cơng ty sản suất ô tô nghiên cứu đưa vào ứng dụng vào năm 1970 Lúc đầu cấu ABS lắp ráp xe du lịch mới, đắt tiền, trang bị theo yêu cầu theo thị trường Dần dần cấu đưa vào sử dụng rộng rãi hơn, đến ABS gần trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất loại xe du lịch cho phần lớn loại xe hoạt động vùng có đường băng, tuyết dễ trơn trượt, ngày cấu ABS không thiết kế cấu phanh thuỷ lực mà ứng dụng rộng rãi cấu phanh khí nén xe tải xe khách lớn Duopn Nhằm nâng cao tính ổn định tính an tồn xe chế độ hoạt động xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, vào đường vòng với tốc độ cao, phanh trường hợp khẩn cấp … Cơ cấu ABS thiết kế kết hợp với nhiều cấu khác Cơ cấu ABS kết hợp với cấu kiểm soát lực kéo Traction Control (hay ASR) làm giảm bớt công suất động phanh bánh xe để tránh tượng bánh xe bị trượt lăn chỗ xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, điều làm tổn hao vơ ích phần cơng suất động tính ổn định chuyển động ô tô Cơ cấu ABS kết hợp với cấu phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Break force Distribution) nhằm phân phối áp suất dầu phanh đến bánh xe phù hợp với chế độ tải trọng chế độ chạy xe Cơ cấu ABS kết hợp với cấu BAS (Break Assist System) làm tăng thêmự lc phanh bánh xe để quãng đường phanh ngắn trường hợp phanh khẩn cấp Cơ cấu ABS kết hợp với cấu ổn định ô tô điện tử (ESP) khơng có tác dụng dừng xe, mà cịn can thiệp vào q trình tăng tốc chuyển động quay vịng tơ, giúp nâng cao hiệu chuyển động ô tô trường hợp Ngày với phát triển vượt bậc hỗ trợ lớn kĩ thuật điện tử ngành điều khiển tự động phần mềm tính tốn, lập trình cho phép nghiên cứu đưa vào ứng dụng phương pháp điều khiển ABS đềiu khiển mờ, điều khiển thơng minh, tối ưu hố q trình điều khiển ABS Các công ty BOSCH, AISIN, DENCO, BENDI công ty đầu việc nghiên cứu, cải tiến chế tạo cấu ABS cung cấp cho cơng ty sản xuất tơ tồn giới Duopn 1.1 Cơ sở lí thuyết 1.2 Lực mô men tác động lên xe trong mặt phẳng dọc 1.2.1 Lực phanh sinh bánh xe Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh cấu phanh tạo mơ men ma sát cịn gọi mơ men phanh MP nhằm hãm bánh xe lại Lúc bánh xe xuất phản lực tiếp tuyến Pp - Chiều Pp ngược chiều chuyển động - Phương song song với mạt phẳng nằm ngang - Điểm đặt tâm diện tích tiếp xúc lốp đường Xét bánh xe hình vẽ: Hình Sơ đồ lực mơmen tác dụng lên bánh xe phanh Trong đó: MP: mô men phanh tác dụng lên bánh xe PP: lực phanh tác dụng điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường M jb: Mơmen qn tính bánh xe M f: Mômen cản lăn P f: Lực cản lăn Z b: Phản lực bánh xe Duopn r b: bán kính làm việc trung bình bánh xe - Khi lực phanh Pp xác định theo cơng thức: PP = (2.1) - Do lực phanh lớn bị giới hạn điều kiện bám bánh xe với mặt đường Ppmax =Pϕ =Zb (2.2) Trong đó: Ppmax: Lực phanh cực đại sinh từ khả bám bánh xe với mặt đường P: Lực bám bánh xe với mặt đường Zb: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe : Hệ số bám bánh xe với mặt đường Khi phanh bánh xe chuyển động với gia tốc chậm dần, bánh xe có mơ men qn tính Mjb tác dụng, mơ men với chiều chuyển động bánh xe; ngồi cịn có mômen cản lăn Mf tác dụng, mômen ngược với chiều chuyển động có tác dụng hãm bánh xe lại Như phanh bánh xe lực hãm tổng cộng là: Ppo = = Pp + (2.3) Trong q trình phanh ơtơ, mơmen phanh sinh cấu phanh tăng lên, đến lúc dẫn đến trượt lê bánh xe Khi bánh xe bị trượt lê hồn tồn hệ số bám có giá trị thấp lực phanh sinh bánh xe mặt đường nhỏ nhất, dẫn tới hiệu phanh thấp Không thế, bánh xe trước bị trượt làm tính dẫn hướng phanh, bánh sau bị trượt phanh làm tính ổn định phanh Vì để tránh tượng trượt lê hoàn toàn bánh xe (tức khơng để bánh xe bị bó cứng phanh) ơtơ đại có đặt chống bó cứng bánh xe phanh Duopn + Để điều chỉnh quãng đường đánh lái theo phương dọc ngang ta mở khóa tính tốn thay đổi thơng số cho phù hợp với vật cản Hình 25 Điều chỉnh đường Khi xong ta ấn lưu để hồn thành + Chọn loại địa hình chèn vật cản Duopn Hình 26 Chèn địa hình Sau khảo sát nhóm thống chọn loại đường hình Hình 27 Chọn loại đường Duopn Hình 28 Thay đổi độ cong đường + Để thay đổi độ cong đường ta tích chọn Geometry Alt Road from FHWA Hình 29 Vào chế độ Geometry Khi chọn Alt Road from FHWA bảng hiệu chỉnh Duopn Hình 30 Hiệu chỉnh độ cong đường + Để thiết lập chướng ngại vật tìm đến mục Other sets of shapes associated with this road Hình 31 Thiết lập vật cẩn Duopn Nhóm chọn chướng ngai vật Barrel Hình 32 Chọn vật cản Barrel Hình 33 Thay đổi kích thước vật cản + Chúng ta thay đổi vị trí kích thước chướng ngại vật đường Duopn Khi thay đổi cần ấn vào biểu tượng refresh góc phải hình để cập nhật vị trí địa hình + Xem trước tùy chọn View in WinEP + Khi xong ấn lưu để hoàn thành Ta trở hình ấn back để quay lại B4: Tiến hành chạy xuất giữ liệu + Chọn Run Math Model Hình 34 Chọn run math model Duopn + Sang trường hợp xe tải có ABS hiệu chỉnh tương tự trường hợp khác phần có thêm phanh ABS Sau hoàn thiện liệu cho xe ta tiến hành mô cho xe chạy đoạn đường cách tích vào Overlay animations and plots with other runs + Sau chọn loại xe muốn so sánh Hình 35 So sánh xe + Ấn Run Math Model lần chọn Animate đổi màu cho xe góc view để tiện cho việc quan sát Duopn Hình 36 Ấn animate tiến hành mơ Đây kết quả: Hình 37 Hai xe chạy đường cong.chưa dùng phanh Duopn Hình 38 Hai xe chay đường cong phanh + Để suất biểu đồ phân tích lực chọn plot Hình 39 Xuất biểu đồ Duopn Kết quả: Hình 40 Xuất kết Tìm hiểu khác biệt xe có hệ thống abs khơng có abs từ đặc điểm, ưu điểm nhược điểm loại Có thể phương pháp để hệ thống phát triển từ áp dụng vào thực tiễn tăng ưu điểm giảm nhược điểm xuống mức thấp 1.3 Đánh giá kết Ở so sánh xe trường hợp: Trường hợp 1: Xe dải tốc độ cao lực phanh lớn cung đường, đường cong đường thẳng có vật cản Duopn Trường hợp 2: Xe dải tốc độ thấp lực phanh nhỏ cung đường thẳng có vật cản Với trường hợp dải tốc độ cao lực phanh lớn ta nhìn thấy khác biệt xe có abs khơng abs Xe có abs góc đánh lái vào cua giữ trạng thái ổn định, cịn xe khơng có abs bị lái văng khỏi đường Duopn Biểu đồ gia tốc dọc cho ta thấy khác biệt rõ rệt xe Xe có abs gia tốc dọc khơng có giao động q lớn sau hết lực phanh trở lúc ban đầu hồn tồn khác so với xe khơng abs Với trường hợp xe dải tốc độ thấp lực phanh nhỏ khơng có khác biệt rõ rệt xe kể góc đánh lái mơmen lái xe giao động gần ổn định xe có abs Duopn Chương KẾT LUẬN VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM Hiểu rõ hệ thống phanh abs + Cấu tạo ECU điều khiển thủy lực, điều khiển chống bó cứng phanh, đèn cảnh báo ABS, cảm biến bánh trước cảm biến bánh sau xe ô tô, thiết bị điều áp… Có nhiều loại hệ thống phanh ABS hệ thống phanh ABS khí nén, hệ thống phanh ABS thủy lực… + Ngun lí hoạt động Hệ thống chống bó cứng phanh ABS hoạt động theo nguyên tắc xử lý thông tin từ cảm biến trước sau bánh xe để đưa lệnh đóng mở van dầu Khi người lái xe đạp mạnh vào chân phanh, dầu thắng đẩy đến phận phanh bánh xe ECU thu thập, xử lý thông tin từ cảm biến nhận biết dấu hiệu có bánh xe bị khóa cứng, van đóng khơng cấp dầu thắng đến Sau dầu phanh bơm lại nhằm giữ cho xe tiếp tục lăn bánh trình giảm tốc chậm từ từ, bánh xe khơng bị bó cứng + Tác dụng Người lái xe làm chủ tay lái, phanh xe khơng bị bó cứng giúp cho xe tơ tránh tình nguy hiểm lật xe, chệch tay lái khỏi đường đổi hướng va chạm với phương tiện khác… Nhất trường hợp mặt đường ma sát, mức độ khóa cứng bánh xe tăng lên bánh nguy hiểm tăng cao Duopn + Ưu điểm nhược điểm Tuy nhiên, ưu điểm nhược điểm hệ thống chống bó cứng phanh ABS việc hệ thống phanh làm nhiệm vụ hỗ trợ cho người lái xe dẫn đến lơ là, cảnh giác phụ thuộc vào tính an tồn chủ động + Giải thích tượng hai xe có cài abs khơng cài abs Trong tình gặp phải chướng ngại vật cẩn chuyển hướng hay dừng khẩn cấp để tránh xảy va chạm nhiều lái xe lựa chọn đạp phanh, đánh lái nhằm tránh chướng ngại vật Tuy nhiên, phanh gấp dễ xảy tượng bó cứng phanh, trượt bánh lái Khi xe bạn trang bị ABS hay gọi hệ thống chống bó cứng phanh việc phanh xe gấp hỗ trợ xe khơng gặp phải tượng bó cứng phanh, trượt bánh dẫn đến lái Phanh xe có hệ thống ABS giúp lái xe khơng bị phân tâm tập trung để xử lý tình phanh gấp Từ biểu đồ khác xe có abs abs giải thích lại có khác Duopn Tài liệu tham khảo [1] Tin công nghệ, 04/10/2020 “Hiểu hệ thống chống bó phanh ABS tơ” [2] CarSim_Quick_Start_tài liệu sử dụng phần mềm carsim [3] Lý thuyết ô tô_ Nguyễn Hữu Cẩn [4] Giáo trình lí thuyết tơ_Ths.Trần Phúc Hòa_TS.Nguyễn Thanh Quang ... thiết bị điều áp… Có nhiều loại hệ thống phanh ABS hệ thống phanh ABS khí nén, hệ thống phanh ABS thủy lực… + Nguyên lí hoạt động Hệ thống chống bó cứng phanh ABS hoạt động theo nguyên tắc xử... cứng phanh, trượt bánh lái Khi xe bạn trang bị ABS hay cịn gọi hệ thống chống bó cứng phanh việc phanh xe gấp hỗ trợ xe khơng gặp phải tượng bó cứng phanh, trượt bánh dẫn đến lái Phanh xe có hệ. .. điều khiển hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) xe du lịch Mô diễn tả q trình làm việc hệ thống chống bó cứng bánh xe phần mềm mô Carsim, từ phân tích yếu tố như: vận tốc chuyển động xe, hệ số bám