Nghiên cứu hệ thống ABS dẫn động khí nén

- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HỒ HỮU HÙNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ABS DẪN ĐỘNG KHÍ NÉN (DỰ KIẾN ĐỔI TÊN THÀNH: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN ABS TRONG HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Hồ Hữu Hùng NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ABS DẪN ĐỘNG KHÍ NÉN Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 62520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1.
- Đào Mạnh Hùng Hà Nội – 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
- Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác.
- Đào Mạnh Hùng Hồ Hữu Hùng ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận án Tiến sĩ này, bên cạnh sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự động viên và giúp đỡ rất lớn của nhiều nhà khoa học và tập thể nghiên cứu.
- Đào Mạnh Hùng – Trường Đại học Giao thông vận tải Hà Nội, là những người đã tận tình hướng dẫn, định hướng, đào tạo và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án.
- Tôi xin chân thành cảm ơn các anh, em nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên các khóa thuộc bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng – Viện Cơ khí động lực – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã hết lòng hỗ trợ, động viên tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện luận án.
- Hà Nội, ngày tháng năm Nghiên cứu sinh Hồ Hữu Hùng iii MỤC LỤC Mục lục.
- TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.
- Hệ thống phanh ABS khí nén trên xe ô tô.
- Lịch sử phát triển hệ thống ABS khí nén.
- Tình hình nghiên cứu ngoài nước.
- Tình hình nghiên cứu trong nước.
- Đối tượng nghiên cứu.
- Xe nghiên cứu và bố trí hệ thống ABS.
- Van chấp hành ABS và phương pháp điều khiển.
- Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu.
- Nội dung và phương pháp nghiên cứu.
- Quy trình nghiên cứu.
- Phương pháp điều khiển ABS.
- Nghiên cứu khả năng đáp ứng tần số điều khiển của hệ thống phanh khí nén có ABS.
- Mô hình mô phỏng bánh xe.
- Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống phanh khí nén.
- Cơ sở tính toán áp suất và lưu lượng khí nén trong hệ thống phanh.
- NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ABS DẪN ĐỘNG KHÍ NÉN 46 3.1.
- Khả năng đáp ứng tần số điều khiển của hệ thống ABS.
- Thuật toán điều khiển hệ thống ABS.
- Cảm biến đo vận tốc góc bánh xe.
- Mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống ABS.
- Mô hình mô phỏng cảm biến đo vận tốc góc bánh xe.
- Mô hình mô phỏng bộ điều khiển.
- Mô hình mô phỏng chuyển động của ô tô khi phanh bởi hệ thống phanh khí nén có ABS.
- Nghiên cứu, xác định ngưỡng gia tốc góc điều khiển ABS.
- Mô phỏng điều khiển theo độ trượt bánh xe.
- Mô phỏng điều khiển theo gia tốc góc bánh xe.
- NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM.
- Mục đích nghiên cứu thực nghiệm.
- Nghiên cứu chính xác hóa ngưỡng điều khiển.
- Ngưỡng điều khiển và hoạt động của hệ thống phanh khí nén có ABS.
- Thử nghiệm đánh giá hiệu quả hệ thống.
- 1 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu Ký hiệu Đơn vị Giải thích a, b m Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến cầu trước, đến cầu sau gh m Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến mặt đường L m Chiều dài cơ sở ,,x y zF F F N Lực tương tác giữa lốp và mặt đường theo các phương x, y, z w,rFF N Lực cản lăn, lực cản không khí bM Nm Mô men phanh bF N Lực phanh dr m Bán kính động lực học của bánh xe ,xy Hệ số bám dọc, hệ số bám ngang giữa bánh xe và mặt đường ,vv m/s Vận tốc dài của ô tô, vận tốc trượt của bánh xe  Độ trượt của bánh xe m kg Khối lượng của ô tô b rad/s Vận tốc góc bánh xe ,b rad/s2 Gia tốc góc bánh xe p N/m2 Áp suất khí nén V m3 Thể tích bình chứa T K Nhiệt độ của chất khí n mol Khối lượng mol phân tử R Jmol-1 K-1 Hằng số khí lý tưởng γ N/m3 Trọng lượng riêng của chất khí g m/s2 Gia tốc trọng trường vii A m2 Tiết diện dòng chảy Q m3/s Lưu lượng khí nén nC Khí dung của chất khí Cv Hệ số tiết lưu G N/m3 Trọng lượng riêng trung bình của chất khí Tu K Nhiệt độ của khí nén Danh mục chữ viết tắt Ký hiệu Giải thích ABS Anti-look Braking System Hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe khi phanh ASR Anti Skid Regulator Hệ thống chống trượt quay bánh xe ATC Automatic Traction Control Hệ thống điều khiển lực kéo ECU Electronic Control Unit Bộ điều khiển điện tử ESC Electronic Stability Control Hệ thống điều khiển ổn định điện tử RSC Roll Stability Control Hệ thống ổn định chống lật viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.
- Thông số của xe nghiên cứu.
- Ngưỡng gia tốc góc điều khiển ABS được xác định theo lý thuyết.
- Các giá trị ngưỡng gia tốc góc điều khiển ABS phù hợp với giá trị đo được trong thực tế của hệ thống ABS luận án nghiên cứu.
- Ngưỡng gia tốc góc điều khiển ABS đã được hiệu chỉnh qua mô phỏng thực nghiệm.
- Ngưỡng gia tốc góc điều khiển ABS.
- Phương án bố trí ABS kiểu 4S/4M trên xe nghiên cứu.
- Quy trình nghiên cứu, đề xuất thuật toán điều khiển.
- Quy trình nghiên cứu, xác định ngưỡng điều khiển.
- Phạm vi điều khiển của ABS.
- Các pha điều khiển áp suất trong hệ thống theo gia tốc góc bánh xe.
- Thiết bị tạo xung điều khiển van chấp hành ABS phục vụ khảo sát khả năng đáp ứng tần số điều khiển của hệ thống phanh ABS khí nén.
- Sơ đồ hệ thống phanh khí nén có ABS trên ô tô.
- Sơ đồ van phân phối trong hệ thống phanh khí nén.
- Lưu đồ thuật toán điều khiển ABS theo gia tốc góc bánh xe.
- Thông tin bộ điều khiển thu được từ cảm biến.
- Sơ đồ một mô đun trong mô hình mô phỏng bộ điều khiển hệ thống ABS theo độ trượt của bánh xe.
- Sơ đồ một mô đun trong mô hình mô phỏng bộ điều khiển hệ thống ABS theo gia tốc góc của bánh xe.
- Sơ đồ khối mô hình mô phỏng chuyển động thẳng của ô tô khi phanh bởi hệ thống phanh khí nén có ABS.
- Các pha điều khiển hệ thống theo độ trượt của bánh xe.
- Biến thiên giá trị gia tốc góc bánh xe và biến điều khiển ECU theo thời gian.
- Gia tốc góc của bánh xe khi phanh trên đường khô, v0 = 40 km/h.
- Gia tốc góc của bánh xe khi phanh trên đường ướt, v0 = 40 km/h.
- Sơ đồ quy trình mô phỏng thực nghiệm xác định ngưỡng gia tốc góc điều khiển ABS.
- Cấu trúc bộ điều khiển điện tử của hệ thống phanh ABS.
- Bộ điều khiển điện tử hệ thống ABS.
- Hệ thống phanh là hệ thống an toàn chủ động quan trọng trên ô tô.
- Vận tốc và tải trọng của xe tải ngày càng cao nên yêu cầu hệ thống phanh phải có hiệu quả càng cao.
- Trên các xe ô tô tải tải trọng trung bình và lớn sử dụng hệ thống phanh khí nén có độ trễ cao, phân bố trọng lượng trên các cầu xe thay đổi lớn theo điều kiện chở tải nên hiệu quả phanh bị ảnh hưởng rất lớn.
- Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh (ABS) là một hệ thống quan trọng, nhằm tăng tính ổn định hướng chuyển động và hiệu quả phanh.
- Một số nước tiên tiến đã quy định bắt buộc phải lắp đặt hệ thống ABS trên các loại xe tải.
- Trên thế giới, các hãng sản xuất lớn đã nghiên cứu rất sâu về hệ thống ABS, có thực nghiệm kiểm chứng và đã ứng dụng thương mại vào hầu hết các loại xe.
- Tuy nhiên các tài liệu, kết quả nghiên cứu là tư liệu riêng của các hãng, không được công bố hoặc có công bố chỉ mang tính chất hướng dẫn sử dụng.
- Trong khi đó, các xe tải hiện đang sử dụng trong nước đa số sử dụng hệ thống phanh khí nén và không có ABS.
- Do đó, việc nghiên cứu, làm chủ kỹ thuật, công nghệ hiện đại trên ô tô nói chung, hệ thống phanh ABS khí nén nói riêng để từng bước nghiên cứu chế tạo, thay thế các cụm chi tiết trong hệ thống ABS của các hãng có ý nghĩa thực tiễn đối với ngành công nghiệp ô tô nước ta, giúp nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh cho các sản phẩm ô tô chế tạo trong nước.
- Đề tài khoa học công nghệ cấp nhà nước: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống ABS cho hệ thống phanh khí nén dùng trên ô tô lắp ráp tại Việt Nam”, mã số KC sau đây gọi tắt là đề tài KC do Trường Đại học Bách khoa - 2 - Hà Nội chủ trì thực hiện nhiều nội dung nghiên cứu, chế tạo các cụm chi tiết trong hệ thống ABS.
- Trong các nội dung nghiên cứu của đề tài KC nội dung nghiên cứu, chế tạo bộ điều khiển điện tử yêu cầu có các kết quả nghiên cứu chi tiết về phương pháp và thuật toán điều khiển ABS và giá trị ngưỡng điều khiển ABS.
- Đây là vấn đề nghiên cứu không được các hãng công bố, cần phải có phương pháp nghiên cứu khoa học, trang thiết bị hiện đại để hoàn thiện nghiên cứu.
- Xuất phát từ những yêu cầu thực tế trên, nghiên cứu sinh chọn đề tài: “Nghiên cứu hệ thống ABS dẫn động khí nén” nhằm triển khai một số nội dung nghiên cứu của đề tài KC .
- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Hiện nay trong nước có nhiều doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ô tô sử dụng hệ thống phanh khí nén với sản lượng và chủng loại ngày càng tăng.
- Hệ thống ABS đang được nhập khẩu nguyên bộ nên phụ thuộc nhiều vào các hãng sản xuất ở nước ngoài, làm tăng giá thành sản xuất.
- Do đó, việc nghiên cứu hệ thống phanh ABS khí nén để từng bước nghiên cứu chế tạo, thay thế các cụm chi tiết trong hệ thống ABS của các hãng có ý nghĩa thực tiễn đối với ngành công nghiệp ô tô và công nghiệp phụ trợ trong nước, giúp nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh cho các sản phẩm ô tô chế tạo trong nước.
- Luận án đã giải quyết được các vấn đề: Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống phanh khí nén có ABS, đề xuất một thuật toán điều khiển hệ thống theo gia tốc góc bánh xe.
- Thông qua bước mô phỏng hoạt động của hệ thống trên máy tính, luận án đánh giá được gần đúng đặc tính của hệ thống ABS khí nén trên một mẫu xe nghiên cứu, sơ bộ xác định được ngưỡng giá trị gia tốc góc của bánh xe để điều khiển chuyển đổi giữa các pha tăng áp, giữ áp, giảm áp trong chu trình hoạt động của ABS.
- Nghiên cứu đặc tính của cảm biến đo vận tốc góc bánh xe lên ô tô, từ đó xác định được gia tốc góc của bánh xe.
- Nghiên cứu thực nghiệm nhằm hiệu chỉnh giá trị ngưỡng gia tốc góc điều khiển.
- Đây là các vấn đề có tính khoa học, là cơ sở cho các nghiên cứu hoàn thiện tiếp theo của hệ thống ABS khí nén.
- Kết quả nghiên cứu của luận án được đề tài KC ứng dụng vào sản xuất thử nghiệm bộ điều khiển điện tử ABS cho hệ thống phanh khí nén trên xe ô tô tải.
- Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống ABS hoạt động ổn định, hiệu quả phanh của ô tô trong trường hợp có ABS được cải thiện so với trường hợp không có ABS.
- 3 - Nội dung và bố cục của luận án Ngoài phần mở đầu và các mục theo quy định, nội dung nghiên cứu của luận án được trình bày trong bốn chương và sáu phụ lục: CHƯƠNG 1.
- TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU: Trình bày tổng hợp kết quả nghiên cứu về điều khiển hệ thống ABS khí nén trên thế giới và trong nước.
- qua đó tìm ra những vấn đề còn tồn tại trong các công trình nghiên cứu tại Việt Nam để xác định nội dung và mục tiêu luận án cần thực hiện.
- CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Trình bày nghiên cứu cơ sở lý thuyết điều khiển của hệ thống ABS, nghiên cứu và mô hình hóa chuyển động của ô tô trong quá trình phanh.
- nghiên cứu và mô hình hóa hoạt động của hệ thống phanh khí nén trên xe nghiên cứu.
- NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ABS DẪN ĐỘNG KHÍ NÉN: Trình bày nghiên cứu, đề xuất phương pháp và thuật toán điều khiển hệ thống phanh khí nén có ABS, nghiên cứu và mô hình hóa hoạt động của hệ thống ABS làm cơ sở cho nghiên cứu xác định giá trị ngưỡng điều khiển hệ thống phanh khí nén có ABS bằng phương pháp mô phỏng trên máy tính.
- NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM: Trình bày nghiên cứu thực nghiệm xác định giá trị ngưỡng điều khiển hệ thống phanh khí nén có ABS kết quả thử nghiệm đánh giá hiệu quả phanh của hệ thống ABS trên xe nghiên cứu.
- Phần kết luận và kiến nghị: Đánh giá kết quả nghiên cứu của luận án, đề xuất hướng phát triển của các công trình nghiên cứu tiếp theo để từng bước hoàn thiện hệ thống phanh ABS khí nén.
- Các kết quả nghiên cứu mới của luận án Luận án đạt được các kết quả nghiên cứu mới sau.
- Xác định được khả năng đáp ứng tần số điều khiển của hệ thống phanh khí nén có ABS trên xe nghiên cứu.
- Xây dựng được mô hình mô phỏng hệ thống phanh khí nén có ABS trên ô tô tải cỡ trung bình.
- Đề xuất được phương pháp điều khiển và một thuật toán điều khiển hệ thống phanh khí nén có ABS;

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt