1. Nghiên cứu hệ thống điều khiển phanh ABS

1 Mục lục Mục lục Danh mục hình ảnh LỜI NÓI ĐẦU Chƣơng1 Tổng quan hệ thống phanh ô tô 1.1 ý nghĩa nghiên cứu 1.2 Công dụng hệ thống phanh yêu cầu hệ thống phanh ABS 1.2.1 công dụng hệ thống phanh abs 1.2.2 yêu cầu 1.3 Chức nhiệm vụ ABS, phân loại 1.3.1 chức nhiệm vụ phanh ABS 1.3.2 phân loại hệ thống phanh ABS 15 1.4 Cơ sở lý thuyết đặt 17 CHƢƠNG Nguyên lý làm việc hệ thống phanh ABS 25 2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống phanh ABS 25 2.2 Nguyên lý làm việc hệ thống phanh ABS 25 2.2.1 Khi xe không phanh 25 2.2.2 Khi thực q trình phanh chƣa có can thiệp từ phanh ABS 26 CHƢƠNG Cấu tạo mạch điện điều khiển 29 3.1 Cấu tạo cảm biến tốc độ bánh xe 29 Encoder tương đối: 32 Xác định chiều quay động 33 3.2 Cụm cấu chấp hành 38 3.3 Cụm bầu trợ lực 39 3.4 Xy lanh 41 Danh mục hình ảnh Hình so sánh xe sử dụng abs vs xe khong su dụng abs Hình sơ đồ biểu diễn hệ số trƣợt số loại đƣờng 12 Hình sơ đồ phân loại hệ thống phanh 16 Hình sơ đồ biểu diễn hệ số trƣợt loại đƣờng 19 Hình lực tác dụng lên bánh xe phanh 20 Hình 6sự thay đổi cảu thơng số q trình phanh 21 Hình thay đỏi áp suất dẫn đọng 22 Hình kết thí nghiệm phanh tơ du lịch có trang bị ABS 23 Hình q trình phanh đƣờng trơn khơng có ABS 23 Hình 10 trinh phanh có trang bị ABS 23 Hình 11 sơ đồ khối làm việc hệ thống phanh ABS 25 Hình 12 giai đoạn tăng áp 27 Hình 13 giai đoạn giảm áp 28 Hình 14 giai đoạn giữ áp suất 29 Hình 15 cấu tạo encoder 30 Hình 16 encoder tuyệt đối 31 Hình 17 encoder tƣơng đối 32 Hình 18 xác định chiều quay cảu encoder 33 Hình 19 sơ đồ mạch mô proteus 34 Hình 20cụm cấu chấp hành 38 Hình 21 bầu trợ lực phanh 39 Hình 22 cấu ohanh 41 LỜI NĨI ĐẦU Đây kết nghiên cứu nhóm sau thời gian học lớp môn Cơ điện tử Với kiến thức đƣợc học tìm hiểu thân nhóm chúng tơi chọn đề tài phanh ABS xe ô tô với mục tiêu tìm hiểu ngun lý hoạt động cấu tạo hệ thống phanh Vì khó khăn việc tìm hiểu hệ thống phanh ABS mà chúng tơi khơng thể xâu vào thuật tốn điều khiển ECU hệ thống chúng tơi nghiên cứu phận khác không phần quan trọng hệ thống phanh ABS xe cảm biến tốc độ hệ thống trình tìm hiểu hệ thống chúng tơi có sử dụng phần mềm proteus để mô cấu tạo hoặt động hệ thống Đồng thời sử dụng ứng dụng arduino để viết code lập trình cho cảm biến tốc độ quang học tơ Vì hạn chế vật chất nên thời điểm thực báo cáo chúng tơi chƣa thực tạo mơ hình vật lý cảm biến tốc độ Quyển thuyết minh giới thiệu chung hệ thống phanh ABS ngơn ngữ lập chình hệ thống phanh ABS Tất kiến thức thuyết minh kiến thức chúng tơi tìm hiểu khơng phải kiến thức chúng tơi tạo Nhiệm vụ chúng tơi tìm hiểu nghiên cứu để rõ điều cịn thiếu qua q trình học bổ sung củng cố khiến thức có Mong tìm hiểu dƣới đƣợc bổ sung ý kiến giảng viên để hoàn thiện kiến thức Chƣơng1 Tổng quan hệ thống phanh ô tô 1.1 Ý nghĩa nghiên cứu Hiện việc sử dụng hệ thống phanh abs ô tô xe máy ngày đƣợc phổ biến dần trở thành yếu tố bắt buộc ô tô Hệ thống phanh ABS ô tô với yêu cầu đặt giúp an tồn nhiều so vói hệ thống phanh triền thống Đặc biệt Việt Nam với sở giao thông sau so với tốc độ phát triển phƣơng tiện thực tế, đặt cho chúng nhà sản xuất không ngừng nâng cao phát triển hệ thống an toàn sử dụng cho phƣơng tiện để đảm bảo tính an tồn cho ngƣời tài sản xe Đối với việc áp dụng phanh ABS xe giúp giảm thiểu tai nạn đáng kể cho hành khách ngƣời lái lên nhiều, giúp giảm thiểu khả bị trƣợt thời gian phanh quãng đƣờng phanh đƣợc giảm xuống Điều dẫn dắt đến việc sử dụng đề tài để thực tập lớn kết thuc học phần môn điện tử Việc chƣng nghiên cứu sơ sài thực tế đề tài phanh ABS đề tài khó thực chi tiết chuẩn xác làm ngồi khả tìm hiểu nghiên cứu nhóm kết thúc học phần chung tơi muốn giúp thành viên nhóm có nhìn sơ qua hệ thống phanh ABS Từ kết hợp vói kiến thức mơn điện tử mơ đƣợc mạch điện tử hệ thống phanh phần mềm hữu Mục đích chung tơi đề tài kết thúc học phần chủ yếu tìm hiểu nguyên lý làm việc hệ thống phanh ABS, khơng nâng cao tìm hiểu nghiên cứu nâng cao khả phanh hệ thống chúng tơi tham khảo dịng xe Toyota để thực nghiên cứu, đặc biệt hệ thống phanh thủy lực sử dụng dịng xe Toyota Vì thực tế chúng tơi chƣa đƣợc tiếp xúc tìm hiểu dƣới tìm hiểu tài liệu có sẵn mạng internet 1.2 Cơng dụng hệ thống phanh yêu cầu hệ thống phanh ABS 1.2.1 Công dụng hệ thống phanh abs Hệ thống phanh dùng để: - Giảm tốc độ ô tô máy kéo dừng hẳn đến tốc độ cần thiết - Ngồi hệ thống phanh cịn có nhiệm vụ giữ cho tô máy kéo đứng yên chỗ mặt dốc nghiêng hay mặt đƣờng ngang Với công dụng nhƣ vậy, hệ thống phanh hệ thống đặc biệt quan trọng Nó đảm bảo cho tơ máy kéo chuyển động an tồn chế độ làm việc Nhờ ô tô máy kéo phát huy hết khả động lực, nâng cao tốc độ suất vận chuyển 1.2.2 Yêu cầu Hệ thống phanh cần đảm bảo yêu cầu sau: - Làm việc bền vững, tin cậy - Có hiệu phanh cao phanh đột ngột với cƣờng độ lớn trƣờng hợp nguy hiểm - Phanh êm dịu trƣờng hợp khác, để đảm bảo tiện nghi an toàn cho hành khách hàng hóa - Giữ cho tơ máy kéo đứng n cần thiết, thời gian không hạn chế - Đảm bảo tính ổn định điều khiển phanh - Khơng có tƣợng tự phanh bánh xe dịch chuyển thẳng đứng quay vòng - Hệ số ma sát má phanh với trống phanh cao ổn dịnh điều kiện sử dụng - Có khả nhiệt tốt - Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực tác dụng lên bàn đạp hay địn điều khiển nhỏ Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trƣờng hợp, hệ thống phanh ô tô máy kéo phải có tối thiểu ba loại phanh: - Phanh làm việc: phanh phanh chính, đƣợc sử dụng thƣờng xuyên chế độ chuyển động, thƣờng đƣợc điều khiển bàn đạp nên đƣợc gọi phanh chân - Phanh dự trữ: dùng phanh ô tô máy kéo phanh hỏng - Phanh dừng: Còn gọi phanh phụ Dùng để giữ cho ô tô máy kéo đứng yên chỗ dừng xe không làm việc Phanh thƣờng đƣợc điều khiển tay đòn nên đƣợc gọi phanh tay - Phanh chậm dần: ô tô máy kéo tải trọng lớn (nhƣ: xe tải, trọng lƣợng toàn lớn 12 tấn; xe khách, trọng lƣợng lớn tấn) làm việc vùng đồi núi, thƣờng xuyên phải chuyển động xuống dốc dài, cịn phải có loại phanh thứ tƣ phanh chậm dần, dùng để: + Phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô máy kéo không tăng giới hạn cho phép xuống dốc + Để giảm dần tốc độ ô tô máy kéo trƣớc dừng hẳn Các loại phanh có phận chung kiêm nhiệm chức nhƣng chúng phải có hai phận điều khiển dẫn động độc lập Ngồi cịn để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh cịn đƣợc phân thành dòng độc lập để dòng bị hỏng dịng cịn lại làm việc bình thƣờng Để có hiệu phanh cao: - Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn - Phân phối mômen phanh bánh xe phải đảm bảo tận dụng đƣợc toàn trọng lƣợng bám để tạo lực phanh Muốn lực phanh bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến mặt đƣờng tác dụng lên chúng - Trong trƣờng hợp cần thiết, sử dụng trợ lực hay dùng dẫn động khí nén bơm thủy lực để tăng hiệu phanh xe có trọng lƣợng lớn Để đánh giá hiệu phanh ngƣời ta sử dụng hai tiêu chính: gia tốc chậm dần quãng đƣờng phanh.Ngoài sử dụng tiêu khác, nhƣ: lực phanh hay thời gian phanh Các tiêu quy định hiệu phanh cho phép quốc gia hay hiệp hội qui định riêng dựa vào nhiều yếu tố, nhƣ: nguồn gốc chủng loại ô tơ lƣu hành, điều kiện đƣờng xá, trình độ tổ chức kiểm tra kỹ thuật, trang thiết bị kiểm tra… Khi phanh phanh trữ hệ thống khác thực chức nó, gia tốc chậm dần cần phải đạt 3m/s2 ô tô khách 2,8m/s2 ô tô tải Đối với hệ thống phanh dừng, hiệu phanh đƣợc đánh giá tổng lực phanh thực tế mà cấu phanh tạo Khi thử (theo hai chiều: đầu xe hƣớng xuống dốc ngƣợc lại) phanh dừng phải giữ đƣợc ô tô máy kéo chở đầy tải động tách khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên mặt dốc có độ nghiêng không nhỏ 25% Hệ thống phanh chậm dần phải đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động xuống dốc dài 6km, độ dốc 7%, tốc độ không vƣợt 30±2 km/h, mà không cần sử dụng hệ thống phanh khác Khi phanh phanh này, gia tốc chậm dần ô tô máy kéo thƣờng đạt khoảng 0,6÷2,0 m/s2 Để đảm bảo tính ổn định điều khiển ô tô máy kéo phanh, phân bố lực phanh bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn điều kiện sau: -Lực phanh bánh xe phải trái cầu phải Sai lệch cho phép không đƣợc vƣợt 15% lực phanh lớn -Khơng xảy tƣợng khóa cứng, trƣợt bánh xe phanh Vì: bánh xe trƣớc trƣợt làm cho ô tô máy kéo bị trƣợt ngang; bánh xe sau trƣợt làm tơ máy kéo tính điều khiển, quay đầu xe Ngồi bánh xe bị trƣợt cịn gây mịn lốp, giảm hiệu phanh giảm hệ số bám Để đảm bảo yêu cầu này, ô tô máy kéo đại ngƣời ta sử dụng điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System-ABS) 1.3 Chức nhiệm vụ ABS, phân loại 1.3.1 Chức nhiệm vụ phanh ABS ABS thực công nghệ điện tử thay cho phƣơng pháp phanh hiệu (đặc biệt mặt đƣờng trơn trƣợt) đạp - nhả pê-đan liên tục, cảm nhận dấu hiệu rê bánh để xử lý Do việc thực kỹ thuật không đơn giản mà chuyên gia ôtô hãng Bosch, Đức, nghiên cứu, chế tạo cấu ABS bao gồm cảm biến lắp bánh xe (ghi nhận tình trạng hoạt động); xử lý điện tử CPU thiết bị điều áp (đảm nhiệm thay đổi áp suất piston phanh) Trong trƣờng hợp phanh gấp, CPU nhận thấy hay nhiều bánh có tốc độ quay chậm mức quy định so với bánh cịn lại, thơng qua bơm van thủy lực, ABS tự động giảm áp suất tác động lên đĩa (q trình nhả), giúp bánh xe khơng bị hãm cứng (hay cịn gọi "bó") Tƣơng tự, bánh quay nhanh, máy tính tự động tác động lực trở lại, đảm bảo trình hãm Để thực đƣợc điều này, hệ thống thực động tác ép - nhả má phanh phanh đĩa khoảng 15 lần giây, thay tác động lần cực mạnh khiến bánh bị "chết" nhƣ xe khơng có ABS Hệ thống phanh ABS đại thƣờng đƣợc nhà sản xuất trang bị để đảm bảo tính tiện nghi nhƣ mức độ an tồn xe tơ đại xe ô tô ngày phổ biến Việt Nam Các điều chỉnh lực phanh, cách điều chỉnh phân phối áp suất dẫn động phanh bánh xe trƣớc sau, đảm bảo: - Hoặc hãm cứng đồng thời bánh xe (để sử dụng triệt để trọng lƣợng bám tránh quay xe phanh) Hình so sánh xe sử dụng abs vs xe khong su dụng abs - Hoặc hãm cứng bánh xe trƣớc (để đảm bảo điều kiện ổn định) Tuy nhiên trình phanh nhƣ chƣa phải có hiệu cao an tồn vì: - Khi phanh ngặt, bánh xe bị hãm cứng trƣợt dọc Các 10 bánh xe trƣợt lết đƣờng gây mòn lốp giảm hệ số bám - Các bánh xe bị trƣợt dọc hồn tồn, cịn khả tiếp tục nhận lực ngang thực hiên quay vòng phanh đoạn đƣờng cong đổi hƣớng để tránh chƣớng ngại vật (hình 1.2), đặc biệt mặt đƣờng có hệ số bám thấp Do dễ gây tai nạn phanh Vì mục tiêu hệ thống phanh ABS giữ cho bánh xe q trình phanh có độ trƣợt thay đổi giới hạn hẹp quanh giá trị λ0, hiệu phanh cao (lực phanh đạt giá trị cực đại giá trị φ max) đồng thời tính ổn định tính dẫn hƣớng xe tốt (φ y đạt giá trị cao), thỏa mãn yêu cầu hệ thống phanh rút ngắn quảng đƣờng phanh, cải thiện tính ổn định khả điều khiển lái xe phanh Qng đƣờng phanh: Trong tính tốn động lực học trình phanh, quãng đƣờng phanh x đƣợc xác định theo phƣơng trình sau: V V  x= M   f  F p  2  Trong đó: X: quãng đƣờng phanh M: khối lƣợng xe V0: vận tốc ban đầu bắt đầu phanh Vf: vận tốc cuối Ta thấy quãng đƣờng phanh đến xe dừng hẳn (V f = 0) phụ thuộc vào vận tốc ban đầu (V0), khối lƣợng M xe lực phanh Fp Khi lực phanh đạt cực đại quảng đƣờng phanh ngắn (xem nhân tố khác giữ nguyên giá trị) Theo hình 1.3, giữ cho trình phanh xảy vùng lân cận λ đạt đƣợc lực phanh cực đại, quảng đƣờng phanh ngắn Tính ổn định chuyển động tính ổn định hƣớng: Duy trì khả bám ngang vùng có giá trị đủ lớn nhờ làm tăng tính ổn định chuyển động ... internet 1.2 Công dụng hệ thống phanh yêu cầu hệ thống phanh ABS 1.2 .1 Công dụng hệ thống phanh abs Hệ thống phanh dùng để: - Giảm tốc độ ô tô máy kéo dừng hẳn đến tốc độ cần thiết - Ngồi hệ thống phanh. .. Chƣơng1 Tổng quan hệ thống phanh ô tô 1.1 Ý nghĩa nghiên cứu Hiện việc sử dụng hệ thống phanh abs ô tô xe máy ngày đƣợc phổ biến dần trở thành yếu tố bắt buộc ô tô Hệ thống phanh ABS ô tô với u... tài phanh ABS xe tơ với mục tiêu tìm hiểu ngun lý hoạt động cấu tạo hệ thống phanh Vì khó khăn việc tìm hiểu hệ thống phanh ABS mà xâu vào thuật tốn điều khiển ECU hệ thống nghiên cứu phận khác