Nghiên cứu mối quan hệ và các giải pháp kỹ thuật liên quan tới động lực học và tiêu hao nhiên liệu của ô tô du lịch

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÔ DUY ĐÔNG NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ VÀ CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT LIÊN QUAN TỚI ĐỘNG LỰC HỌC VÀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ DU LỊCH NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ơ TƠ, MÁY KÉO - 605246 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KS NGÔ DUY ĐÔNG NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ VÀ CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT LIÊN QUAN TỚI ĐỘNG LỰC HỌC VÀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TƠ DU LỊCH NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ ƠTƠ–MÁY KÉO MÃ NGÀNH: 605246 Hướng dẫn khoa học: TS LÂM MAI LONG Tp.Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: NGƠ DUY ĐƠNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 30/10/1986 Nơi sinh: Tuyên quang Quê quán: Hà Nam Dân tộc: Kinh Địa liên lạc: E4/3 –Khu phố 6- phường Trung Dũng- Biên Hòa- Đồng Nai Điện thoại quan:0616291307 Điện thoại nhà riêng:0613823281 Fax: E-mail: duydong.auto04@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 9/2004 đến 6/2009 Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ khí động lực Tên đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu thi công mô hình thực tập tơ Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: 03/2009- Trường Đại Học Sư PhạmKỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: TH.S Nguyễn Ngọc Bích 2.Cao học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ: 2009 đến 2011 Nơi học: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Cơng việc đảm nhiệm 06/2009 đến Khoa Cơ Khí Động Lực-Trường Cao Đẳng Nghề Số 8- Bộ Quốc Phòng Phó Bộ Mơn Khung Gầm Trang i MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách hình x Danh sách chữ viết tắt xii Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Mục tiêu, khách thể đối tượng nghiên cứu 1.2 Nhiệm vụ đề tài phạm vi nghiên cứu 1.3 Phương pháp nghiên cứu Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Sự truyền lượng ô tô 2.1.1 Sự truyền biến đổi lượng hệ thống truyền lực 2.1.2 Sự biến đổi lượng hệ thống chuyển động 2.1.3 Sự tổn hao lượng truyền lượng xe 2.2 Các quan hệ lực bánh xe lăn đường 2.2.1 Bánh xe bị động 2.2.2 Bánh xe chủ động 10 2.2.3 Bánh xe phanh 11 Trang vi 2.3 Bán kính lăn rl mối quan hệ trượt bán kính lăn 12 2.3.1 Bán kính lăn 12 2.3.2 Mối quan hệ bán kính lăn trượt 13 2.3.2.1 Khi lăn không trượt 13 2.3.2.2 Khi lăn có trượt quay 14 2.3.2.3 Khi lăn có trượt lết 16 2.3.3 Hiệu suất trượt 17 2.4 Giới hạn bám kéo phanh 19 2.5 Sai lệch động học 20 2.6 Các tiêu kinh tế nhiên liệu ôtô 22 2.6.1 Tính kinh tế nhiên liệu ơtơ 22 2.6.2 Phương trình tiêu hao nhiên liệu 22 2.6.3 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu ô tô chuyển động ổn định 27 Chƣơng 3: MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘNG LỰC HỌC VÀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU 32 3.1 Xác định lượng tiêu hao nhiên liệu xe đạt vận tốc cực đại 32 3.2 Xác định độ dốc cực đại lượng tiêu hao nhiên liệu leo dốc cực đại 36 3.2.1 Xác định độ dốc cực đại 36 3.2.2 Xác định tiêu hao nhiên liệu leo dốc cực đại 39 3.3 Xác định gia tốc cực đại lượng tiêu hao nhiên liệu gia tốc cực đại 42 3.3.1 Xác định gia tốc cực đại 42 3.3.2 Xác định lượng tiêu hao nhiên liệu gia tốc cực đại 43 Trang vii 3.4 Ảnh hưởng phân chia lực kéo bánh xe chủ đô ̣ng tới động lực học tiêu hao nhiên liệu 46 3.4.1 Khơng có lưu thơng cơng suất 47 3.4.1.1 Công suất tổ n hao trượt xe (4x4) (4x2) 47 3.4.1.2 Sự ảnh hưởng lực bám đến tính động lực học 50 3.4.1.3 So sánh ảnh hưởng trượt đến tiêu hao nhiên liệu xe( 4x4) (4x2) 51 3.4.2 Khi có lưu thơng cơng suất 52 3.4.2.1 Xác định lực kéo tiếp tuyến và đô ̣ trươ ̣t cầu 52 3.4.2.2 Công suất tổn hao trươ ̣t 55 3.4.2.3 Hiệu suất trượt 57 3.4.2.4 Xác định tiêu hao nhiên liệu có lưu thông công suất 59 3.5 Kế t luâ ̣n 60 CHƢƠNG 4: CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT LIÊN QUAN ĐẾN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU 61 4.1 Giảm lực cản chuyển động 61 4.1.1 Giảm lực cản gió 61 4.1.2 Giảm lực cản lăn 62 4.1.3 Giảm trọng lượng xe 63 4.2 Tối ưu hoạt động động 65 4.3 Tối ưu hoạt động hệ thống truyền lực 67 4.3.1 Hộp số tự động vô cấ p 67 4.3.2 Hộp số ly hợp kép 67 4.3.3Các giải pháp phân phối công suất 69 Trang viii 4.4 Hê ̣ thố ng kiể m soát lực kéo Traction Control (TRC) 72 4.4.1 Khái niệm sở TRC 73 4.4.2 Thiết bị điều khiển công suất động EMS 74 4.4.2.1 Đối với động xăng 74 4.4.2.2Động động diezel 74 4.4.2.3Điều khiển bàn đạp chân ga 75 4.4.3Bộ điều khiển ASR 76 4.4.3.1Các đặc điểm làm việc ASR 76 4.4.3.2 Các phận hệ thống phanh ABS có TRC 77 4.4.3.3 Điều khiển tốc độ ô tô 78 4.4.4Bộ điều chỉnh mô men phanh bẳng động MSR 79 4.4.5 Bộ khoá vi sai điện tử ABS+ABD80 80 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN 82 5.1 Đánh giá đề tài 82 5.2 Kiến nghị 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 Trang ix DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 Các lực moment tác dụng lên bánh xe bị động , chủ động bánh xe phanh 10 Hình 2.2 Đặc tính rl(Fk) 12 Hình2.3 Lăn khơng trượt 20 Hình 2.4 Lăn có trượt quay 16 Hình 2.5 Lăn có trượt lết 17 Hình 2.6 Đặc tính ngồi động 24 Hình 2.7 Đồ thị đặc tính tải trọng động cơ( ne’> ne’’>ne’’’) 27 Hình 2.8 Đồ thị cân cơng suất ôtô ứng với hệ số cản  khác mặt đường 28 Hình 2.9 Đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu ôtô chuyển động ổn định 30 Hình 3.1 Đồ thị đặc tính tải trọng động xe đạt vận tốc cực đại 34 Hình 3.2 Đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu ơtơ chuyển động ổn định vận tốc cực đại 35 Hình 3.3 Đồ thị đặc tính tải trọng động leo dốc cực đại 41 Hình 3.4 Đồ thị đặc tính tải trọng động gia tốc cực đại 45 Hình 3.5 Cơng suất tổn hao trượt bánh xe Fk1  Fk 48 Hình 3.6 Cơng suất tổn hao trượt bánh xe Fk1  Fk 49 Hình 3.7 Cơng suất tổn hao trượt bánh xe Fk1  0, Fk  50 Trang x Hình 3.8 Mối quan hệ hiệu suất trượt- lực kéo tiếp tuyến- sai lệch động học 59 Hình 4.1 Đường đặc tính tồn tải động mercedes E250 68 Hình 4.2 Sơ đồ chuyể n số của hô ̣p số tự đô ̣ng CVT và AT 69 Hình 4.3 Hô ̣p số ly hơ ̣p kép 70 Trang xi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AT: Automatic Transmission CVT: Continuously Variable Transmission DTC: dual-clutch transmisson 4WD (4x4): Wheel Drive AWD: All Wheel Drive TRC: Traction Control ABS: Anti-lock Brake System ASR: Anti Spin Regulator EMS: Electronic Engine-Mangement System 10 MSR: Automatic Barking Differential Trang xii Chương Các giải pháp kỹ thuật liên quan Ưu điểm lớn nhất dẫn động bánh khả gia tăng độ bám đường bánh xe - nguyên nhân giúp tính ngày ưa chuộng Nếu các thế hệ 4WD đời đầu thiết kế với mục đích chinh phục địa hình phẳng đá cuội, bùn, dớc nghiêng phiên 4WD kiểm soát điện tử đại gia tăng thêm sức kéo mặt đường rải nhựa đường lát đá Lực bám tăng cường hệ thống mang lại tỏ rất hữu ích các đoạn đường trơn trượt, điều kiện thời tiết xấu mưa, tuyết, bùn, đá sỏi…; đồng thời hạn chế nguy mất kiểm soát tay lái trường hợp hay tất các bánh mất độ bám đường Không thế, dẫn động bánh tăng cường khả kéo chuyên chở vật nặng Thông thường, sức nặng khới vật dụng xe xe kéo phía sau, vượt quá giới hạn làm xe chệch hướng di chuyển giảm độ bám đường - vấn đề “qua tay” 4WD đều tháo gỡ ổn thỏa Ở nơi khí hậu mùa đơng khắc nghiệt 4WD lại phát huy nhiều tác dụng bấy nhiêu 4.4 Hê ̣ thố ng kiể m soát lƣc̣ kéo Traction Control (TRC) Trên xe bớ trí ABS, kiểm soát trượt lết dựa vào độ trượt bánh xe theo phanh vùng có khả bám tới ưu Trên ô tô số ABS + TRC sử dụng nguyên lý kiểm soát chế độ trượt quay bánh xe chủ động Ơ tơ chuyển động nền đường có hệ sớ bám thấp như: đường tuyết, đường lầy, các bánh xe chủ động quay chỗ xe dịch chuyển Điều thường xảy thực tế xe khởi động chỗ tăng tốc, người lái quản lý trạng thái chuyển động tiếp ga quá mạnh dẫn đến bánh xe bị trượt quay Để khắc phục tượng này, các loại xe đại có trang bị ABS, thường kèm với điều khiển lực kéo TRC (chống trượt quay bánh xe) Việc sử dụng ABS + TRC giúp cho việc khởi hành tăng tốc ô tơ cách êm dịu, nhanh chóng trang 72 Chương Các giải pháp kỹ thuật liên quan xác đường có khả bám thấp và cũng ̣n chế tố i đa công suấ t tổ n hao trươ ̣t Từ đó làm giảm tiêu hao nhiên liê ̣u 4.4.1 Khái niệm sở TRC Ngày tuỳ theo mức độ hoàn thiện chất lượng kéo ô tô, hệ thống ABS + TRC bao gồm: + ABS: Bộ tự động điều khiển lực phanh kênh độc lập + ASR: Bộ điều khiển chống trượt quay (Anti Spin Regulator) + EMS: Bộ điều khiển công suất động (Electronic Engine-Mangement System) + MSR: Bộ điều khiển khoá vi sai bên hệ thống truyền lực (Automatic Barking Differential) Sự trượt quay xảy mômen từ động truyền bánh xuống bánh xe vượt quá giới hạn mômen bám bánh xe Sự trượt quay xảy tương tự trượt lết phanh, trượt quay có tác động xấu tới khả bám bánh xe, đồng thời gây nên tiêu thụ nhiên liệu vơ ích, làm mất khả điều khiển hướng chuyển động gay mài mịn nhanh lớp Do xe trang bị ABS+TRC có khả điều chỉnh tức thời mơ men chủ động theo khả bám bánh xe với mặt đường (tức làm tốt các yếu tố động lực ôtô) các thiết bị TRC bớ trí cho các bánh xe chủ động Khi ô tô chuyển động, mô men truyền xuống bám trục coi 100%, khả bám nền 30%, bánh xe bị trượt quay với hệ số trượt lớn, xe không chuyển động công suất từ động truyền xuống, mà giá trị lực kéo bám tác động (30%) Nhờ thiết bị TRC, bán trục cấu phanh, tạo nên giảm khoảng 70% mô men chủ động, bánh xe khơng cịn bị trượt lớn Mơ men cần giảm mô men điều chỉnh, điều thực cách - Giảm mô men truyền từ động tới bánh xe chủ động thiết bị điều khiển điện tử EMS - Tạo lực phanh bán trục thông qua cấu phanh có ABS Nhiệm vụ tạo thêm lực phanh đối với bánh xe chủ động, cần thực với phương thức trang 73 Chương Các giải pháp kỹ thuật liên quan + Phanh nhẹ cho bánh xe chủ động lại cấu phanh, với thiết bị có tên gọi ASR + Phân chia lại mơ men truyền qua cấu phanh, với thiết bị khoá liên kết vi sai ABD Muốn làm việc chế độ TRC cần thiết phải có cấu kích hoạt chuyển sang chế độ có TRC Người lái xe điều khiển ô tô đường, thấy tác động việc nhấn sâu chân ga khơng có hiệu tăng tốc độ chuyển động ô tô hay đèn báo trượt sáng, sử dụng phím ấn kích hoạt TRC, đèn TRC sáng, xe chuyển sang chế độ làm việc có TRC Khi độ trượt bánh xe trở lại phạm vi độ trượt tối ưu (trở lại chế độ chuyển động đường tốt) để phát huy tốc độ ô tô tự động nhả phím ấn (hoặc người lái nhả phím ấn) tơ hoạt động chế độ phanh ABS Ở chế độ hoạt động này, chức phanh thực nhờ thiết bị ABS, theo phương pháp tự kích hoạt, khơng có tham gia bàn đạp phanh 4.4.2 Thiết bị điều khiển công suất động EMS Việc tiến hành điều chỉnh mô men động truyền xuống bánh xe chủ động thực nhiều giải pháp kết cấu khác nhau, với các trình tự khác Các giải pháp kỹ thuật điều khiển mô men động các loại ô tô rất đa dạng Trên các loại tơ cụ thể, áp dụng tồn hay sớ các giải pháp trình bày dưới 4.4.2.1 Đối với động xăng Điều khiển mô men chủ động tới các bánh xe tiến hành ô tô thông qua + Thiết lập trạng thái tối ưu bướm ga + Thay đổi tức thời quá trình cháy (đóng mở xu pap) + Thay đổi quá trình phun nhiên liệu cho động phun xăng + Dịch chuyển thời điểm đánh lửa cho động xăng 4.4.2.2 Động động diezel Đối với động diêzel, mômen chủ động tới các bánh xe tiến hành thông qua: + Thiết lập trạng thái tối ưu ranh bơm cao áp + Điều khiển lưu lượng phun + Điều khiển phanh động MSR (đóng bớt cửa khí xả) trang 74 Chương Các giải pháp kỹ thuật liên quan + Giảm bớt số lượng xy lanh làm việc 4.4.2.3Điều khiển bàn đạp chân ga Để đảm bảo bàn đạp chân ga không chịu ảnh hưởng liên kết khí với bướm ga người lái tăng ga động xăng (hay liên kết khí với bơm cao áp động diezel) hệ thớng EMS bớ trí cấu điều khiển điện tử công suất động EMS cung cấp thêm lệnh điều khiển từ ECU-EMS các giá trị thích hợp vị trí bàn đạp chân ga cho: giống điều khiển người lái Tên gọi thiết bị tuỳ thuộc vào phương pháp điều khiển công suất động +Với động diezel có tên EDC (Electronic Diezel Control) + Với động xăng – EGAS hay ETC (Electronic Throttle Control) Trên số động xăng sử dụng phương pháp điều khiển bướm ga phụ Bướm ga phụ mô tơ điều khiển với cảm biến Bướm ga phụ lắp trước bướm ga Bình thường bướm ga phụ mở hồn tồn, bướm ga điều khiển chế độ hoạt động động Khi sử dụng chế độ TRC, bướm ga mở hồn tồn, hoạt động động phụ thuộc vào vị trí làm việc bướm ga phụ Vị trí bàn đạp chân ga nới với cảm biến vị trí chân ga (dạng điện trở biến thiên), chuyển thành tín hiệu (thay đổi cường độ dịng điện), với các tín hiệu khác (chẳng hạn: nhiệt độ, sớ vịng quay…) đưa tới điều khiển điện tử EMS (với các giá trị lập trình sẵn) xác định hiệu điện thế điều khiển mô tơ bước Mô tơ bước tiếp nhận tín hiệu điều khiển vị trí bướm ga hay vị trí bơm cao áp Vị trí bướm ga hay vị trí bơm cao áp lại cung cấp ngược lại cho điều khiển điện tử Hệ thớng điều khiển thực hoàn toàn theo điều khiển điện tử gián tiếp (chẳng hạn động diezel) Hệ thớng có bướm ga điều khiển công suất động các thay đổi lượng cấp nhiên liệu Thanh dịch chuyển mô tơ điện DC (mô tơ bước) Trên ô tô BMW với hệ thống ABS có ASR2 (thế hệ thứ hai, sản xuất năm 1992) sử dụng linh kiện điện tử tổ hợp sẵn hãng BOSCH Bộ điều khiển công suất động thực với mục đích đảm bảo ổn định chuyển động trang 75 Chương Các giải pháp kỹ thuật liên quan Theo yêu cầu trước hết cần giảm nhỏ góc đánh lửa sớm Nếu khơng giảm độ trượt bánh xe, dẫn tới giảm xung đánh lửa tiếp theo rút ngắn thời gian phun nhiên liệu (tất nhiên phù hợp với hệ thống phun nhiên liệu Motronic) nếu cần tăng công śt, hệ thớng đánh lửa, góc phun sớm lại từ từ tăng trở lại tới giá trị tối ưu theo quan điểm công suất thân thiện môi trường 4.4.3 Bộ điều khiển ASR 4.4.3.1 Các đặc điểm làm việc ASR Việc hạn chế mô men động truyền tới bánh xe chủ động đồng thời kèm theo việc điều chỉnh độ trượt các bánh xe Do cần thiết có thêm khả điều chỉnh trượt quay riêng rẽ bánh xe chủ động, kể tơ có tất các bánh xe chủ động (4WD, AWD) Nếu người lái tăng ga đột ngột, cần thiết bảo vệ bánh xe khởi trượt quay ASR điều khiển tốc độ mô men động cho bánh xe không bị trượt quay lớn tự hoạt động có u cầu (kích hoạt phím điều khiển) ASR phân biệt khác trượt quay các bánh xe chủ động trường hợp chuyển động đường cong hay đường trịn Cùng với hệ thớng khoá vi sai ADS nhằm không xảy biến dạng quá mức bánh xe đàn hồi Người lái hỗ trợ đèn báo ASR cung cấp thông tin về các trạng thái hoạt động ASR giúp giảm trượt bánh xe khoảnh khắc ngắn chuyển tới giá trị tối ưu Bộ điều khiển chống trượt quay cách điều khiển mô men phanh (phanh bớt mơ men quay bánh xe quay trơn) địi hỏi mở rộng blok thuỷ lực Phổ biến sử dụng ABS tác động độc lập tới các bánh xe (IR/IR) Như hệ thống điều khiển ABS + ASR thực chất điều khiển mở rộng ABS Độ trượt đối với bánh xe chủ động đánh giá theo cơng thức riêng Khi kích hoạt chế độ ASR, ECU có sẵn chương trình logic tính toán cho ASR theo cơng thức đới với bánh xe chủ động, nhằm tránh giá trị độ trượt tính toán theo cơng thức bánh xe bị phanh Sự trượt quay xảy với khoảng độ trượt tối ưu vùng 15% đến 40% đường trơn -10% đến -30% đường tốt Hệ số bám lớn nhất xử lý toán trượt trang 76 Chương Các giải pháp kỹ thuật liên quan quay thực tới giá trị bám dọc tối đa, tức đồng thời xử lý cơng thức tính toán theo giá tốc bánh xe Khi bánh xe chủ động hoạt động chế độ tăng tớc, bánh xe bị quay trượt trơn nền đường thừa lực vòng chủ động Hạn chế lực vòng xảy vết tiếp xúc thực thông qua việc giảm mômen chủ động, đồng thời phanh nhẹ cấu phanh (do ABS đảm nhận) Như độ trượt giá trị lớn chuyển dần sang giá trị nhỏ Quá trình thực giảm nhỏ độ trượt cần thực sau khoảng thời gian trễ nhất định Để không bị giảm nhiều lực kéo, chương trình thiết lập với giá trị điều chỉnh theo bánh xe có hệ số bám cao Việc thiết lập, chế độ SH nhằm đảm bảo khả tạo lực kéo lớn có thể, đáp ứng mục đích nâng cao khả động ô tô Tuy vậy, điều kiện sử dụng SH cho bánh xe chủ động làm giảm phần khả bám, đặc biệt khả bám ngang, làm xấu tính ổn định tô Song thực tế, tốc độ ô tô làm việc xuất quay trơn bánh xe không cao, cần tạo lực kéo tất các bánh xe để khắc phục chướng ngại Khi ô tô chuyển động nền đường hệ số bánh thấp, hệ thớng TRC kích hoạt làm việc, vận tốc chuyển động ô tô không cao, tớc độ quay bánh xe lớn, cần thiết phân vùng tốc độ ô tô để quản lý các chương trình điều khiển ECU Chẳng hạn: xe BMW, vùng tốc độ đến 60km/h các bánh xe chủ động thực điều khiển theo SH, vượt quá tốc độ bánh xe chủ động trở lại trạng thái hoạt động bình thường Điều đảm bảo cho ô tô phát huy hết khả gia tớc tới đa, nền đường có hệ số bám cao 4.4.3.2 Các phận hệ thống phanh ABS có TRC Khi độ trượt quay bánh xe chủ động bắt đầu vượt giá trị cho phép đèn báo trượt quay bật sáng, kích hoạt ASR, đèn ASR sáng, các van ASR bắt đầu hoạt động, EMS giảm công suất động với van ABS điều khiển Áp suất thuỷ lực các xy lanh thuỷ lực xy lanh bánh xe phanh tăng lên t heo mạch điều khiển độc lập Do đó, tớc độ bánh xe dẫn động giảm xuống đạt đến giá trị trượt tối ưu trang 77 Chương Các giải pháp kỹ thuật liên quan Công suất tiêu thụ cho điều khiển ASR EMS rất nhỏ Phần lớn tơ ngày bớ trí ASR mơđun tính toán nằm khới chung ECU Trên số loại khác, cụm ECU-ABS ECU-ASR tách rời Một các cụm có mơtơ dẫn động chấp hành điều khiển bướm ga Áp suất thuỷ lực bơm tạo cấp đến van điều chỉnh áp suất ABS cho các bánh xe, đồng thời van điện từ ASR tách mạch dầu cấp từ xy lanh Do xy lanh các bánh xe điều khiển theo chế độ giảm áp suất, giữ áp suất tăng áp suất để hạn chế độ trượt bánh xe chủ động 4.4.3.3 Điều khiển tốc độ ô tô Trong hoạt động ABS thường trực chế độ làm việc từ khoảng tốc độ ô tô từ 8km/h trở lên Các cảm biến bánh xe liên tục cập nhật tín hiệu tớc độ quay bánh xe (và gia tốc dọc nếu có) về ECU-ABS Sự trượt quay các bánh xe xảy tăng ga vận tốc ô tô thấp hơn, đèn báo trượt quay sáng, lái xe ấn nút chuyển về sử dụng chế độ ASR, đèn ASR báo sáng, hệ thống bắt đầu thực nhiệm vụ chống trượt quay cho bánh xe chủ động Nếu quá trình sử dụng chế độ ASR, người lái thả chân ga chuyển sang chân phanh, hệ thống trở về chế độ sử dụng có ABS Các tín hiệu cảm biến liên tục xác định ngưỡng tớc độc điều chỉnh (cịn gọi tớc độ chuẩn ô tô) thông qua: các cảm biến tốc độ bánh xe hay cảm biến gia tốc dọc Khi xuất tượng trượt qua bánh xe, ECU-ASR cấp tín hiệu đến mơ tơ điều khiển bướm ga phụ, đồng thời cấp tín hiệu điều khiển van ASR các van ABS các bánh xe chủ động, thực các chế độ tăng, giữ, giảm áp suất thuỷ lực tránh cho bánh xe chủ động bị trượt quay Hệ thống thuỷ lực điều khiển ABS ASR đòi hỏi mở rộng blok thuỷ lực Sơ đồ hệ thống điều khiển tổ hợp ABS, ASR, EMS Phần mạch thuỷ lực bớ trí thêm các van chuyển mạch ASR cho các bánh xe chủ động Khi phanh với chế độ ABS, van chuyển mạch ASR trạng thái thông mạch dầu cấp từ xy lanh chín tới van ABS: hai van trạng thái thông mạch trang 78 Chương Các giải pháp kỹ thuật liên quan Khi làm việc chế độ ASR van chuyển mạch trạng thái ngắt mạch dầu cấp từ xy lanh tới van ABS Bơm dầu làm nhiệm vụ cung cấp dầu cho van ABS các van ABS làm việc theo điều khiển ECU-ASR tạo nên độ trượt quay tới ưu (theo chương trình lập sẵn) Các bánh xe bị động không chịu tác động trực tiếp hệ thống điều khiển 4.4.4 Bộ điều chỉnh mô men phanh bẳng động MSR Thiết bị ASR bổ sung điều chỉnh mô mem phanh MSR các loại ô tô động diezel Thiết bị MSR làm việc số truyền thấp, hay nhả nhanh bàn đạp chân ga nền đường trơn hạn chế khả dẫn tới tăng độ trượt bánh xe bị phanh (hiện tượng phanh động cơ) Bộ MSR làm việc theo nguyên lý chung: Khi thả chân ga đột ngột, tức thực thay đổi nhanh lực kéo, bánh xe chủ động xảy tượng trượt lết nhiều Khi đó, cần làm chậm quá trình giảm lực kéo, thiết bị MSR có khả nâng cao công suất động cách thay đổi chậm bướm ga (hay trượt bơm cao áp) cho phanh các bánh xe giảm nhỏ đến ngưỡng không xảy mất ổn định chuyển động Trên động diezel cịn có thêm đóng bớt van xả khí thực giảm mơmen động (phanh động cơ) Bộ điều khiển ABS có ASR, EMS MSR hãng BOSCH trình bày hình lắp xe BMW (1993) với tên ASR3 Ngày các thiết bị tích hợp sớ ô tô con, chẳng hạn hệ thống ABS+ABD sử dụng thiết bị hãng BOSCH phân chia thành hai modem 3.0 3.3 Trên hệ thống ABS/ABD này, các cấu phanh bánh chủ động kích hoạt độc lập (IR/IR) Blok thủy lực bao gồm hai dịng dẫn động phanh có van điện từ dẫn tới các modum điều chỉnh áp lực phanh có van điện từ chuyển mạch có áp suất cao dùng cho ASR ABD Các tổ hợp điều khiển bổ sung theo các chương trình lập sẵn trang 79 Chương Các giải pháp kỹ thuật liên quan Thiết bị điều khiển công suất động phụ thuộc vào u cầu hệ thớng ABS có ASR, EMS, MSR phụ thuộc vào cấu trúc thiết bị điều khiển mô tơ bước với các phương pháp điều khiển sau: + Thiết lập lại vị trí bướm ga + Loại bỏ khả đánh lửa phun nhiên liệu số xy lanh + Giảm bớt góc phun sớm Hệ thớng ABS+ASR, EMS thế giúp làm tớt quá trình vận hành tơ, mức độ phức tạp tăng lên Tuy nhiên xe có ABS sở mức độ phức tạp không tăng quá nhiều, ngày ô tơ cịn rất hay sử dụng Cũng cần lưu ý rằng: ô tô hệ thống ABS tiêu chuẩn hoá sử dụng theo dạng chọn lắp nhà sản x́t, cịn đới với tơ có tổ hợp ABS+ASR địi hỏi áp śt điều khiển phanh khá cao, đặc biệt ô tô với cầu trước chủ động lắp chọn Các nhà sản xuất sử dụng số linh kiện tiêu chuẩn thiết bị ABS (thiết bị ABS chọn lắp theo tiêu chuẩn) cịn lại các phần thuỷ lực blok van điều chỉnh, bơm thiết bị chế tạo riêng 4.4.5 Bộ khoá vi sai điện tử ABS+ABD Điều chỉnh lực kéo các bánh xe chủ động ô tô gặp khó khăn việc hạn chế tác động quay các bánh xe có liên hệ vi sai Để thực điều chỉnh các bánh xe này, các xe đại có bớ trí thêm khóa vi sai điện tử ABD.Bộ khóa vi sai điện từ ABS+ABD đuợc thiết kế sơ hệ thống thủy lực khóa vi sai điện tử Sự phanh các bánh xe chủ động để làm tốt khả truyền lục, đặc biệt đường có hệ sớ bám hai vết bánh xe khác Giá trị độ trược yêu cầu thực thiết bị ABS+ASR các bánh chủ động xe Bộ khóa vi sai điện tử nối với hệ thống phanh ABS, với van điện từ phục vụ việc đóng mở các đường dầu cấp cho ly hợp khoá các phanh xe vi sai Các ly hợp khoá bớ trí đới xứng làm việc với điều kiện khoá bên.Ly hợp khóa bớ trí khóa tương ứng với bánh xe có vận tớc góc quay cao Để hồn trang 80 Chương Các giải pháp kỹ thuật liên quan thiện chất lượng điều khiển khóa vi sai ( khóa tồn phần hay khóa phần) cần bớ trí thêm cảm biến áp suất nguồn thủy lực Hiệu điều chỉnh tớc độ hệ thớng phanh khóa vi sai điện tử xác định phù hợp với ngưỡng trượt theo tốc độ chuẩn ô tơ ,tương thích với các vùng tớc độ khóa Nếu vận tốc nằm vùng tốc độ thấp, hệ thớng EMS ASR, ABD kích hoạt làm việc Nếu vận tớc Vc nằm vùng trung bình, hệ thớng ASR, ABD hoạt động Nếu vận tốc Vc lớn 80km/h, hệ thớng ASR kích hoạt cho bánh chủ động làm việc Như hệ thống ABS+TRC tổ hợp bao gồm các điều khiển ABS, ASR, EMS, MSR, ABD với ưu điểm bật TRC + Điều chỉnh mômen xoắn động theo điều kiện bám bánh xe với mặt đường Nhờ việc điều chỉnh mà giảm công suất động cơ, tiết kiệm nhiên liệu + Đảm bảo trì lực dọc lực ngang tốt theo điều kiện bám, xe khởi hành tăng tớc cách nhanh chóng khởi hành tăng tốc, nâng cao khả ổn định hướng chuyển động Kế t luâ ̣n: chương trình bày Các giải pháp kỹ thuật liên quan tới động lực học tiêu hao nhiên liệu Để xe vừa có tiń h đô ̣ng lực ho ̣c tố t vừa giảm tiêu hao nhiên liê ̣u thì viê ̣c giảm lực cản lăn, cản gió lên xe cần thiết Trong đó quan tro ̣ng nhấ t là giảm khố i lươ ̣ng xe Sự phân chia cơng ś t đóng góp lớn đến các tính động lực học tiêu hao nhiên liê ̣u Tùy vào điều kiện vận hành xe , viê ̣c lựa cho ̣n ̣ thố ng truyề n lực có ý nghiã vô cùng quan tro ̣ng trang 81 Chương Kết luận Chương KẾT LUẬN 5.1 Đánh giá đề tài Đề tài nghiên cứu động lực học tiêu hao nhiên liệu xe ô tô du lịch đề cập đến số vấn đề sau: - Tính động lực học xe ô tô du lịch - Tính kinh tế nhiên liệu ô tô du lịch - Mối quan hệ tính động lực học tiêu hao nhiên liệu - Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật để đảm bảo tính động lực học tốt mà tiêu hao nhiên liệu mức vừa phải Từ rút số kết luận sau: Tính động lực học xe khơng phụ thuộc vào dung tích động lắp xe mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố sau: - Dải tốc độ đạt mô men xoắn, công suất cực đại - Sự trượt có ảnh hưởng lớn tới tính động lực học tiêu hao nhiên liệu - Sự sai lệch động học làm phân chia lại công suất truyền tới bánh xe gây tổn hao công suất, làm ổn định xe dẫn tới hư hỏng hệ thống truyền lực, nhanh mòn lốp xe 5.2 Kiến nghị Các vấn đề trình bày đề tài tài liệu tham khảo liên quan tới tính động lực học tiêu hao nhiên liệu tơ Vì điều kiện thời gian trình độ cịn hạn chế nên đề tài chưa sâu phân tích số vấn đề sau: - Dải tốc độ động tối ưu - Sự phân chia công suất loại xe 4WD khác trang 82 Chương Kết luận - Sử dụng loại lốp xe khác vấn đề động lực học- tiêu hao nhiên liệu - Mức tiêu thụ nhiên liệu thực tế xe tính động lực học xe di chuyển loại đường khác Đây hướng nghiên cứu đề tài trang 83 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAMKHẢO TIẾNGVIỆT TS Lâm Mai Long,Giáo trình học chuyển động ôtô, ĐHSPKT TPHCM–2001 TS Lâm Mai Long,Giáo trình ơtơ1,ĐH SPKT TP HCM 6/2006 TS.Lâm Mai Long,Chuyên đề“Phân phối công suất”,ĐHSPKT TP HCM– 11/2008 GS.TSKH.Nguyễn Hữu Cẩn(chủ biên),Lý thuyết ôtô máy kéo,NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội–2003 GS.TSKH Nguyễn Hữu Cẩn,Thiết kế tính tốn ơtơ máy kéo,tậpIII, 1998 GS.TS Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý động đốt trong, Nxb Giáo Dục (tái lần thứ hai), 2003 TIẾNGNƯỚCNGOÀI Lynette W Cheah, The Material and Energy Impacts ofPassenger Vehicle Weight Reduction in the U.S, massachusetts institute of technology september 2010 Irene Michelle Berry, The Effects of Driving Style and Vehicle Performance on the Real-World FuelConsumption of U.S Light-Duty VehiclesMassachusetts Institute of TechnologyFebruary 2010 Jeonghoon Song and Kwangsuck Boo, Performance evaluation of traction trang 84 Tài liệu tham khảo control systems using a vehicle dynamic model,Proceedings of the Institution of MechanicalEngineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 10 Vladimir V Vantsevich, D.Sc.,Fuel Economy and Mobility of Multi Wheel Drive Vehicles:Modeling and Optimization Technology, Proceedings of the 2009 Ground Vehicle Systems Engineering and Technology Symposium (GVSETS) trang 85 ... nghiên cứu - Nghiên cứu mối quan hệ hai vấn đề động lực học tiêu hao nhiên liệu Từ tìm giải pháp kỹ thuật liên quan tới hai vấn đề - Nghiên cứu tính tốn thơng số động lực học tiêu hao nhiên liệu. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KS NGÔ DUY ĐÔNG NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ VÀ CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT LIÊN QUAN TỚI ĐỘNG LỰC HỌC VÀ TIÊU HAO NHIÊN... Mố i quan ̣ giữa ? ?ô? ?ng lực học và tiêu hao nhiên liê ̣u Chương MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘNG LỰC HỌC VÀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Trong tính tốn trước đây, tính đến thông số động lực học và tiêu hao nhiên