ỨNG DỤNG CARSIM MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH ABS

Duopn Mục lục Danh mục hình ảnh Chương Tổng quan vấn đề nghiên cứu Hình 2.3.2.1 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô phanh Chương 3: Kết nghiên cứu mô phương pháp thực Duopn Chương 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 thương 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 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 thơng Trong số này, nước có thu nhập thấp trung bình chiếm đến 85% số ca tử vong Do tầm quan trọng hệ thống phanh tơ an tồn giao thơng 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 1.2 Nội dung, nhiệm vụ đề tài 1.2.1 Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu trình điều khiển hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) xe tải Duopn Mô diễn tả 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 mơ chế độ làm việc điển hình 1.2.2 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 trình làm việc số chế độ làm việc điển hình Bốn là: Phân tích kết mô Đôi tượng: Loại xe Pickup truck 1.3 Phạm vi phương pháp nghiên cứu 1.3.1 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 tải, cấu phanh điển hình trang bị cấu ABS nhiều xe 1.3.2 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 q 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 q trình điều khiển ABS Duopn 1.4 Mục tiêu đề tài Trước yêu cầu cấp thiết an tồn chất lượng điều khiển đề tài “mơ 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 Mô 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 mơ 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 khơng 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 tồn 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 cơng nghệ thời đó, kết cấu cấu ABS cịn cồng kềnh, hoạt động khơng tin cậy khơng 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 tơ vào năm 1969, sau cấu ABS nhiều công ty sản suất ô tô nghiên cứu đưa vào ứng dụng vào năm 1970 Lúc đầu cấu ABS lắp ráp xe tải 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 tải 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 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 vô ích phần công suất động tính ổn định chuyển động tơ Duopn 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) tác dụng dừng xe, mà can thiệp vào q trình tăng tốc chuyển động quay vịng ô tô, 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 công ty sản xuất ô tơ tồn giới 2.2 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 tồn 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 cơng nghệ thời đó, kết cấu cấu ABS cịn cồng kềnh, hoạt động khơng tin cậy khơng 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 công ty sản suất ô tô nghiên cứu đưa vào ứng dụng vào năm 1970 Lúc đầu cấu ABS lắp ráp xe tải 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 Duopn xe tải 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 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 vô ích phần công suất động tính ổn định chuyển động tơ 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 can thiệp vào trình tăng tốc chuyển động quay vịng tô, 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 công ty sản xuất ô tô tồn giới 2.3 Cơ sở lí thuyết 2.3.1 Lực mô men tác động lên xe trong mặt phẳng dọc Lực phanh sinh bánh xe Duopn 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 2.3.1.1 Sơ đồ lực mơmen tác dụng lên bánh xe phanh Trong đó: MP: mơ 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 r b: bán kính làm việc trung bình bánh xe Duopn Khi lực phanh Pp xác định theo công 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, mô men với chiều chuyển động bánh xe; ngồi cịn có mơmen 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 trình phanh ôtô, mômen 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 hồn tồn bánh xe (tức khơng để bánh xe bị bó cứng phanh) ơtơ đại có đặt chống bó cứng bánh xe phanh 2.3.2 Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu Giả sử ôtô chuyển động với vận tốc v1, phanh v1 giảm dần gia tốc j