Quá trình vật lý xảy ra tại xy lanh công tác của cơ cấu phanh bánh xe sau bên trái, thuộc dòng phanh thứ hai, nhánh thứ hai
.
Trong đó:
Vxl4: tổng thể tích của đƣờng ống dẫn dầu đến xy lanh công tác cơ cấu phanh
bánh xe sau và thể tích của khoang xy lanh công tác.
VR4: là thể tích đƣờng ống dẫn dầu từ van điều khiển tới xy lanh công tác cơ
cấu phanh bánh sau bên trái (m3)
D; l4: đƣờng kính, chiều dài đƣờng ống dẫn từ van điều khiển đến xy lanh công
tác Vxls: là thể tích khoang xy lanh công tác (m3
)
ds, ls: đƣờng kính, chiều dài ban đầu xy lanh công tác cầu sau (m)
Sxls: diện tích làm việc của pít tông xy lanh công tác cầu sau (m2
)
x4 : độ dịch chuyển của pít tông xy lanh công tác bánh sau bên phải (m)
P04: áp suất ban đầu của dầu trong xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh sau bên
Phƣơng trình xác định chuyển động của pít tông xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh
sau bên trái:
(3.45)
và Fs = k (x4 - x0)
= m1xls (Pxl2.Sxls − −FsFms )
=∫∫ m1xls (Pxl2.Sxls − −FsFms )dt 2 + x02 (3.46) Trong đó:
mxls: khối lƣợng pít tông xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh xe cầu sau(kg)
Fs: lực cản chuyển động do má phanh tác dụng ngƣợc trở lại pít tông (N)
x02: độ dịch chuyển ban đầu của pít tông xy lanh công tác để khắc phụ khe hở giữa hai
má phanh với đĩa phanh của cơ cấu phanh (m)
k: độ cứng của vật liệu làm má phanh (N/m2
)
Fms: lực cản nhớt của dầu (N)
µ: hệ số cản nhớt của dầu (Kgm/s)
* Nhƣ vậy, mô hình mô phỏng “khối xi lanh công tác 2” gồm:
- Đầu vào của khối:
+ Q22 lƣu lƣợng dầu qua van điều khiển tới cơ cấu phanh bánh sau bên trái
- Đầu ra của khối:
+ Pxl4 áp suất tại xy lanh công tác cơ cấu phanh bánh sau bên trái
* Sơ đồ mô phỏng thể hiện trong hình 47
Hình 3.9: Sơ đồ mô phỏng xilanh công tác 4
3.3.4. Khối bộ điều khiển điện tử (ECU)
*Chế độ điều khiển van ABS ở chế độ trƣợt quay của ECU trung tâm.
Hoạt động theo yêu cầu của các điều kiện làm việc của hệ thống; đƣợc tổng hợp bằng công cụ Matlab – Stateflow, gồm 4 trạng thái làm việc:phanh bình thƣờng tăng
áp, giữ áp, giảm áp (hình 48).
Hình 3.10: Sơ đồ mô phỏng trạng thái làm việc của van ABS
- Trạng thái phanh bình thƣờng: Biến điều khiển tăng áp đƣợc đặt bằng 1 (dktang=1), biến điều khiển giảm áp đƣợc đặt bằng 0 (dkgiam=0), trạng thái bơm hồi dầu đƣợc đặt làm việc (BomOn = 0)
- Trạng thái tăng áp: Biến điều khiển tăng áp đƣợc đặt bằng 1 (dktang=1),
biến điều khiển giảm áp đƣợc đặt bằng 0 (dkgiam=0).
- Trạng thái giữ áp: Biến điều khiển tăng áp đƣợc đặt bằng 0 (dktang=0),
biến điều khiển giảm áp đƣợc đặt bằng 0 (dkgiam=0), trạng thái bơm hồi dầu đƣợc đặt làm việc (Bom ON=1).
- Trạng thái giảm áp: Biến điều khiển tăng áp đƣợc đặt bằng 0 (dktang=0),
biến điều khiển giảm áp đƣợc đặt bằng 0 (dkgiam=1), trạng thái bơm hồi dầu đƣợc đặt làm việc (Bom ON=1).
*Điều kiện của các chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác đƣợc xác định
nhƣ sau:
- Chuyển đổi mặc định ở trạng thái tăng áp: khi có hiện tƣợng trƣợt quay thì
độ trƣợt của các bánh xe sẽ đƣợc chuyển đổi mặc định vào trạng thái phanh bình thƣờng.
- Chuyển đổi từ trạng thái tăng áp về trạng thái giữ áp: giá trị độ trƣợt của
bánh xe nhỏ hơn giá trị định trƣớc (s<Tr1)
- Chuyển đổi từ trạng thái giữ áp về trạng thái tăng áp: giá trị độ trƣợt của
bánh xe lớn hơn giá trị định trƣớc (s>Tr2) và
- Chuyển đổi từ trạng thái giữ áp về trạng thái giảm áp: giá trị độ trƣợt của
bánh xe nhỏ hơn giá trị định trƣớc (s<Tr3)
- Chuyển đổi từ trạng thái giảm áp về trạng thái giữ áp: giá trị độ trƣợt của
bánh xe lớn hơn giá trị định trƣớc (s>Tr4)
Nhƣ vậy, ta có quá trình điều khiển của ECU trên mô hình mô phỏng nhƣ sau:
Mô hình mô phỏng khối “bộ điều khiển ECU” gồm:
+ tSp và tTp: giá trị độ trƣợt của bánh sau bên phải và bánh trƣớc bên phải. + tSt và tTt: hiệu giá trị độ trƣợt của bánh sau bên trái và bánh trƣớc bên trái. + v: Vận tốc của ô tô
- Đầu ra của khối:
+ dktang1: giá trị định trƣớc mở van tăng áp điều khiển cơ cấu phanh bánh trƣớc bên trái.
+ dktang 2: giá trị định trƣớc mở van tăng áp điều khiển cơ cấu phanh bánh sau bên phải
+ dktang 3: giá trị định trƣớc mở van tăng áp điều khiển cơ cấu phanh bánh trƣớc bên phải
+ dktang 4: giá trị định trƣớc mở van tăng áp điều khiển cơ cấu phanh bánh sau bên trái
+ dkgiam 1: giá trị định trƣớc mở van giảm áp điều khiển cơ cấu phanh bánh trƣớc bên trái
+ dkgiam 2: giá trị định trƣớc mở van giảm áp điều khiển cơ cấu phanh bánh sau bên phải
+ dkgiam 3: giá trị định trƣớc mở van giảm áp điều khiển cơ cấu phanh bánh trƣớc bên phải
+ dkgiam 4: giá trị định trƣớc mở van giảm áp điều khiển cơ cấu phanh bánh sau bên trái
1.
Hình 3.11: Sơ đồ bộ điều khiển điện tử ECU
3.3.5. Khối mô hình chuyển động thẳng của ô tô
Khi mô phỏng khối chuyển động thẳng của ô tô trong quá trình phanh, để đơn giản chỉ xét các lực tác dụng vào xe trong mặt phẳng dọc, trên đƣờng nằm ngang và bỏ qua lực cản không khí.
Thông số nhập vào gồm: vận tốc ban đầu v0 , khối lƣợng toàn bộ xe, phân
bố tải trọng tĩnh ra cầu trƣớc và cầu sau, toạ độ trọng tâm của xe.
Sơ đồ mô phỏng khối “Động lực học của xe”.
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH
Thông số xe: RANGER WILDTRAK 3.2L 4X4 AT 2018 RANGER WILDTRAK 3.2L 4X4 AT 2018
Động cơ Turbo Diếl 3.2L i5 TDCi
Dung tích 3298
Tiêu chuẩn khí thải EURO 3
Đƣờng kính, hành trình 89.9 x 100.76
Mômen xoắn cực đại 470 /1750 -2500
Công suất cực đại 200 (147KW)/3000
Kích thƣớc & Trọng lƣợng
Chiều dài cơ sở 3220
Dài x Rộng X Cao 5362 x 1860 x 1815
Khoảng sáng gầm xe 200
Bán kính vòng quay tối thiểu 650
Trọng lƣợng toàn bộ xe TC 3200
Trọng lƣợng không tải TC 2215
Tải trọng định mức xe TC 660
Kích thƣớc thùng hàng 1500x1560/150x510
Dung tích thùng nhiên liệu 80lít
4.1. Trường hợp 1:
Đang chạy đều trên đƣờng nhựa khô hoặc đƣờng bê tông khô phanh đột ngộ với,
φmax=0,8; v=72 km/h
Hình 4.1- Đồ thị vận tốc Hình 4.2- Đồ thị quãng đƣờng phanh Hình 4.3- Mômen phanh bánh sau phải
Hình 4.4- Mômen phanh bánh sau trái
Hình 4.5- Mômen phanh bánh trƣớc phải Hình 4.6-Mômen phanh bánh trƣớc trái Hình 4.7- Vận tốc góc bánh sau phải Hình 4.8- Vận tốc góc bánh sau trái
Hình 4.9- Vận tốc góc bánh trƣớc phải Hình 4.10- Vận tốc góc bánh trƣớc trái
* Nhận xét:
Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 72(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.2
giây đầu lƣu lƣợng dầu tăng nhanh nhƣng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng chậm, dẫn tới gia tốc góc bánh xe, vận tốc của xe giảm chậm
Giai đoạn 2: Sau khoảng 1 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lƣu lựợng dầu tăng
nhanh mômen phanh của cả 4 bánh xe đều tăng nhanh từ 0 đến 700(Nm) làm cho gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính
Giai đoạn 3: trong khoảng thời gian 2.5 giây tiếp theo mômen phanh biến thiên dạng hình sin nhằm đảm bảo giữ ổn định cho xe nên gia tốc góc bánh xe giảm nhiều nhƣng đƣờng thể hiện dạng xung đảm bảo cho các bánh xe không trƣợt lết, vận tốc của xe giảm nhanh tuyến tính
Giai đoạn 4: khoảng 0.5 giây cuối vận tốc xe nhỏ dƣới 10(km/h) nên lúc
đó momen phanh đƣợc điều khiển dao động với biên độ nhỏ gia tốc góc bánh xe giảm nhanh tuyến tính về 0, vận tốc xe giảm về nhanh 0, quãng đƣờng phanh với trƣờng hợp này khoảng 47m, thời gian phanh khoảng 4.2 giây
4.2 Trường hợp 2:
Đang chạy đều trên đƣờng nhựa ƣớt hoặc đƣờng bê tông ƣớt phanh đột ngột với,
φmax=0,4; v=72 km/h Hình 4.11- đồ thị vận tốc Hình 4.12-đồ thị quãng đƣờng phanh
Hình 4.15-Mômen phanh bánh sau phải
Hình 4.16- Mômen phanh bánh trƣớc trái
Hình 4.19-Vận tốc góc bánh trƣớc phải Hình 4.20-Vận tốc góc bánh sau trái
* Nhận xét: trƣờng hợp này hệ số bám của bánh xe với mặt đƣờng nhỏ
hơn trƣờng hợp1 nên quãng đƣờng phanh dài hơn, thời qian phanh lâu hơn trƣờng hợp1
Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 72(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.1
giây đầu lƣu lƣợng dầu tăng nhanh nhƣng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng chậm, vận tốc giảm trong thời gian nhanh hơn trƣờng hợp trƣớc vì hệ số bám của bánh xe với mặt đƣờng nhỏ hơn, dẫn tới gia tốc góc bánh xe, vận tốc của xe giảm ít trong giai đoạn này.
Giai đoạn 2: Sau khoảng 0.4 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lƣu lựợng dầu
tăng nhanh mômen phanh của cả 4 bánh xe đều tăng nhanh từ 0 đến 650(Nm) làm cho gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính từ khoảng 60(rad/s) xuống còn
48(rad/s).
Giai đoạn 3: Khoảng 8 giây cuối lúc đó momen phanh giảm về độ lớn biểu thị
dƣới dạng xung hình sin, đƣợc điều khiển dao động với biên độ giảm dần gia tốc góc bánh xe cũng dao động với biên độ giảm nhanh về 0, vận tốc xe giảm về nhanh 0, quãng đƣờng phanh với trƣờng hợp này khoảng 85m, thời gian phanh khoảng 8.5 giây.
4.3. Trường hợp 3:
Đang chạy đều trên đƣờng cát khô hoặc đƣờng đá sỏi khô phanh đột ngột với,
φmax=0,3; v=72 km/h Hình 4.21- Đồ thị vận tốc Hình 4.22-Đồ thị quãng đƣờng phanh
Hình 4.27-Vận tốc góc bánh trƣớc trái Hình 4.28-Vận tốc góc bánh sau phải
Hình 4.29-Gia tốc góc bánh trƣớc phải Hình 4.30-Gia tốc góc bánh sau trái
* Nhận xét: trƣờng hợp này hệ số bám của bánh xe với mặt đƣờng nhỏ hơn 2 trƣờng
hợp trên nên quãng đƣờng phanh dài hơn,thời qian phanh lâu hơn cả 2 trƣờng hợp,mômen phanh cực đại của cả 4 bánh đều nhỏ hơn trƣờng hợp trên Mpmax = 560 (Nm).
Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 72(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.1
giây đầu lƣu lƣợng dầu tăng nhanh nhƣng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng chậm, vận tốc giảm trong thời gian nhanh hơn trƣờng hợp trƣớc vì hệ số
bám của bánh xe với mặt đƣờng nhỏ hơn, dẫn tới gia tốc góc bánh xe,vận tốc của xe giảm ít trong giai đoạn này
Giai đoạn 2: Sau khoảng 0.4 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lƣu lựợng dầu
tăng nhanh mômen phanh của cả 4 bánh xe đều tăng nhanh từ 0 đến 560(Nm) làm cho gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính từ khoảng 60(rad/s) xuống còn 48(rad/s)
Giai đoạn 3: khoảng 9 giây cuối lúc đó momen phanh giảm về độ lớn biểu thị
dƣới dạng xung hình sin, đƣợc điều khiển dao động với biên độ giảm dần gia tốc góc bánh xe cũng dao động với biên độ giảm nhanh về 0, vận tốc xe giảm về nhanh 0, quãng đƣờng phanh với trƣờng hợp này khoảng 100m, thời gian phanh khoảng 9.5 giây
4.4. Trường hợp 4:
Đang chạy đều trên đƣờng đất sét khô hoặc đƣờng đất quê khô phanh đột ngột với,
φmax=0.55; v=54 km/h
Hình 4.31- Đồ thị vận tốc
Hình 4.33- Mômen phanh bánh sau trái
Hình 4.34- Mômen phanh bánh trƣớc phải
Hình 4.35- Mômen phanh bánh sau phải
Hình 4.37-Vận tốc góc bánh trƣớc trái Hình 4.38-Vận tốc góc bánh sau phải
Hình 4.39-Vận tốc góc bánh trƣớc phải
Hình 4.40-Vận tốc góc bánh sau trái
* Nhận xét : trƣờng hợp này hệ số bám của bánh xe với mặt đƣờng lớn hơn và vận tốc lúc bắt đầu phanh nhỏ hơn trƣờng hợp 2và3 nên quãng đƣờng phanh ngắn hơn,thời qian phanh ít hơn cả 2 trƣờng hợp,mômen phanh cực đại của cả 4 bánh đều lớn hơn trƣờng hợp trên Mpmax = 760 (Nm)
Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 54(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.1
giây đầu lƣu lƣợng dầu tăng nhanh nhƣng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng nhanh, vận tốc giảm trong thời gian nhanh hơn trƣờng hợp trƣớc vì hệ số bám của bánh xe với mặt đƣờng lớn hơn trƣờng hợp 2 và 3, dẫn tới gia tốc góc bánh
xe, vận tốc của xe giảm ít trong giai đoạn này.
Giai đoạn 2: Sau khoảng 0.5 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lƣu lựợng dầu
tăng nhanh mômen phanh của cả 4 bánh xe đều tăng nhanh từ 0 đến 760(Nm) làm cho gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính từ khoảng 48(rad/s) xuống còn 35(rad/s).
Giai đoạn 3: khoảng 4 giây cuối lúc đó momen phanh giảm về độ lớn biểu thị
dƣới dạng xung hình sin, đƣợc điều khiển dao động với biên độ giảm dần gia tốc góc bánh xe cũng dao động với biên độ giảm nhanh về 0, vận tốc xe giảm về nhanh 0, quãng đƣờng phanh với trƣờng hợp này khoảng 37m, thời gian phanh khoảng 4.6 giây.
4.5. Trường hợp 5:
Đang chạy đều trên đƣờng nhựa khô hoặc đƣờng bê tông khô nhƣng hệ số bám của 4 bánh khác nhau phanh đột ngột với, v=72 km/h
Hình 4.41: Đồ thị vận tốc Hình 4.42: Đồ thị quãng đƣờng phanh
Hình 4.43: vận tốc góc bánh trƣớc phải
Hình 4.44: vận tốc góc bánh sau trái
Hình 4.47: Momen phanh bánh sau trái Hình 4.48: momen phanh bánh trƣớc phải
Hình 4.49: Momen phanh bánh sau phải Hình 4.50: Momen phanh bánh trƣớc trái
*Nhận xét: trƣờng hợp này hệ số bám của bánh xe với mặt đƣờng ở 4 bánh là
khác nhau nên mômen phanh của cả 4 bánh khác nhau
Giai đoạn 1: khi xe chạy đều với vận tốc 72(km/h) phanh đột ngột khoảng 0.1
giây đầu lƣu lƣợng dầu tăng nhanh nhƣng do cơ cấu phanh ở các bánh xe nên mômen phanh tăng nhanh, vận tốc giảm trong thời gian nhanh hơn trƣờng hợp trƣớc vì hệ số bám của bánh xe với mặt đƣờng lớn hơn trƣờng hợp 2 và 3, dẫn tới gia tốc góc bánh xe, vận tốc của xe giảm ít trong giai đoạn này.
Giai đoạn 2: Sau khoảng 0.5 giây tiếp tục đạp bàn đạp phanh lƣu lựợng dầu
gia tốc góc và vận tốc góc giảm nhanh tuyến tính từ khoảng 48(rad/s) xuống còn 35(rad/s).
Giai đoạn 3: khoảng 3 giây cuối lúc đó momen phanh giảm về độ lớn biểu thị
dƣới dạng xung hình sin, đƣợc điều khiển dao động với biên độ giảm dần gia tốc góc bánh xe cũng dao động với biên độ giảm nhanh về 0, vận tốc xe giảm về nhanh 0, quãng đƣờng phanh với trƣờng hợp này khoảng 37m, thời gian phanh khoảng 4.6 giây.
4.6. K t luận và Ki n nghị 4.6.1. K t luận
a) Ưu điểm
Đề tài đã đạt đƣợc mục tiêu và nội dung đặt ra, có ý nghĩa nghiên cứu và tìm hiểu trong trình bày giảng dạy, đánh giá cụ thể qua các nội dung sau:
- Đã nghiên cứu về lý thuyết cơ bản của quá trình phanh ôtô; lý thuyết và chế độ
điều khiển của hệ thống ABS trên cơ sở các tài liệu và hệ thống thực tế trên xe; - Phân tích bản chất vật lý cơ bản, công thức và ứng dụng phần mềm Matlab-
