Digital library Ha Noi university of science and technology515

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Anh Vũ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HẠN CHẾ TRƯỢT QUAY CỦA BÁNH XE Ô TÔ TRÊN CƠ SỞ HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN CÓ ABS LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ TH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Lê Anh Vũ

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HẠN CHẾ TRƯỢT QUAY CỦA BÁNH XE Ô TÔ TRÊN CƠ SỞ HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN CÓ ABS

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Hà Nội – 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Lê Anh Vũ

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HẠN CHẾ TRƯỢT QUAY CỦA BÁNH XE Ô TÔ TRÊN CƠ SỞ HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN CÓ ABS

Ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực

Mã số: 9520116

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS TS Hồ Hữu Hải

2 PGS TS Dương Ngọc Khánh

Hà Nội – 2018

LỜI CAM ĐOAN



Tôixincamđoanđâylàcôngtrìnhnghiêncứucủariêngtôi.CôngtrìnhđượcthựchiệntạiBộmônÔtôvàxechuyêndụng,TrườngĐạihọcBáchKhoaHàNộidướisựhướngdẫncủaPGS.TS.HồHữuHảivàPGS.TS.DươngNgọcKhánh.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.



Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Ngườihướngdẫn

khoahọc1 Ngườihướngdẫnkhoahọc2

PGS.TS.HồHữuHải PGS.TS.DươngNgọcKhánh LêAnhVũ

LỜI CẢM ƠN



Luậnántiếnsĩnàyđượchoànthànhngoàisựnỗlựccốgắngcủabảnthân,NCSđãnhậnđượcsựđộngviênvàgiúpđỡrấtlớncủanhiềuthầycôgiáo,cácnhàkhoahọcvàtậpthểnghiêncứukhoahọc.NCSxinbàytỏlòngcảmơnchânthànhvềsựgiúpđõđó.

NCSxin bàytỏ lòngcảmơnsâusắcđếnPGS.TS. HồHữuHải, PGS.TS. DươngNgọcKhánh-TrườngĐạihọcBáchKhoaHàNộilànhữngngườiđãtrựctiếptậntìnhhướngdẫn,địnhhướng,đàotạovàgiúpđỡNCStrongsuốtquátrìnhnghiêncứuvàhoànthànhluậnán.

NCSxinchânthànhcảmơncácthầygiáoởBộmônÔtôvàxechuyêndụng-ViệnCơkhíđộnglực-TrườngĐạihọcBáchKhoaHàNộiđãgiảngdạy,chỉbảovàtạođiềukiệngiúpđỡNCStrongsuốtquátrìnhnghiêncứutạibộmônđểhoànthànhluậnánnày.

NCSxinchânthànhcảmơncácthầycôđồngnghiệptrongKhoaCơkhíĐộnglực,lãnhđạotrườngĐạihọcSưphạmKỹthuậtHưngYênđãtạođiềukiệngiúpđỡvàkhuyếnkhíchđểNCShoànthànhluậnánnày.

NCSxinchânthànhghinhậncôngsức,nhữngđónggópquýbáuvànhiệttìnhcủacácanh,emNCS,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nhiệttìnhhỗtrợ,độngviênNCStrongsuốtthờigianNCSthựchiệnluậnán.

Cuốicùng,NCSxinbàytỏlòngkínhyêuvàbiếtơnsựquantâmđộngviênkhuyếnkhích,cảmthôngsâusắccủagiađình,bạnbèđãtiếpthêmnghịlựcchoNCStrongsuốtthờigianhọctậptạiTrườngĐạihọcBáchKhoaHàNội.

MỤC LỤC

MỤCLỤC i

DANHMỤCCÁCKÝHIỆUVÀCHỮVIẾTTẮT iii

DANHMỤCCÁCBẢNG vi

DANHMỤCCÁCHÌNHẢNH,ĐỒTHỊ vii

MỞĐẦU 1

CHƯƠNG1.TỔNGQUANVẤNĐỀNGHIÊNCỨU 4

1.1.NgànhcôngnghiệpôtôViệtNamvàsựpháttriểncủalĩnhvựcsảnxuấtôtôtải 4

1.1.1Thựctrạng 4

1.1.2.Địnhhướngpháttriển 4

1.1.3.Nhữngtồntạivànhucầuphảiđầutưnghiêncứupháttriển 5

1.1.4Nghiêncứuthiếtkế,chếtạothửnghiệmvàsảnxuấthệthốngchốngtrượtchoôtô tải 6

1.2.Hệthốngchốngtrượtquaybánhxechủđộng 6

1.3.Tìnhhìnhnghiêncứutrênthếgiới 9

1.3.1.Lịchsửpháttriểnhệthốngchốngtrượtquaycóđiềukhiển 9

1.3.2.Cáccôngtrìnhnghiêncứuvềhệthốngchốngtrượtquaybánhxe 10

1.4.TìnhhìnhnghiêncứuởViệtNam 16

1.5.Mụctiêu,phạmvi,đốitượngvàphươngphápnghiêncứu 16

1.5.1.Mụctiêunghiêncứu 16

1.5.2.Nộidungnghiêncứu 17

1.5.3.Đốitượngvàphạmvinghiêncứu 17

1.5.4.Phươngphápnghiêncứu 18

1.6.Bốcụccủaluậnán 18

1.7.Kếtluậnchương1 19

CHƯƠNG2.XÂYDỰNGMÔHÌNHMÔPHỎNGHỆTHỐNG 21

2.1.Môđunmôhìnhmôphỏngchuyểnđộngthẳngcủaôtô 22

2.2.Môđunmôhìnhmôphỏnghệthốngtruyềnlựccóvisai 23

2.3.Môđunmôhìnhmôphỏngbánhxe 26

2.3.1.Phươngtrìnhchuyểnđộngquaycủabánhxebịđộng 26

2.3.2.Phươngtrìnhchuyểnđộngquaycủabánhxechủđộng 27

2.3.3.Phảnlựctiếptuyếntạibánhxe 29

2.4.Môđunmôhìnhmôphỏnghệthốngphanhkhínén 32

2.4.2.Môphỏngdẫnđộngphanh 36

2.5.Môphỏngkhảosátchuyểnđộngcủaôtô 40

2.6.Khảosátảnhhưởngcủamômenphanhtớiđặctínhtăngtốccủaôtô 44

2.7.Kếtluậnchương2 49

CHƯƠNG3.NGHIÊNCỨUBỘĐIỀUKHIỂNVÀMÔPHỎNGHOẠTĐỘNGCỦAHỆ THỐNG 50

3.1.Cấutrúchệthống 50

3.2.Trạngtháilàmviệccủacácvanchấphành 52

3.3.Thuậttoánđiềukhiển 54

3.4.Môđunmôphỏngbộđiềukhiểntronghệthống 56

3.4.1.Sơđồbộđiềukhiển 56

3.4.2.Môphỏngđiềukhiểncơcấuchấphành 56

3.4.3.Môphỏngbộđiềukhiển 58

3.5.Nghiêncứuxácđịnhngưỡngđiềukhiểntheođộtrượtcủabánhxe 59

3.6.Kếtluậnchương3 69

CHƯƠNG4.THIẾTKẾ,CHẾTẠOVÀTHỰCNGHIỆMHỆTHỐNG 71

4.1.Thiếtkếchếtạohệthống 71

4.1.1.Mụcđíchvàđốitượng 71

4.1.2.Cảmbiếnsửdụngtronghệthống 71

4.1.3.Cụmvanchấphành. 73

4.1.4.Thínghiệmkiểmtrasựlàmviệccủacụmvanchấphành. 75

4.1.5.Bộđiềukhiểnđiệntử 78

4.2.Thựcnghiệmhệthống 83

4.2.1.Mụcđíchvàphươngphápthựcnghiệm 83

4.2.2.Chếtạothiếtbịthựcnghiệm 84

4.2.3.Trìnhtựthựcnghiệm 92

4.2.4.Kếtquảthựcnghiệm 94

4.3.Kếtluậnchương4 99

KẾTLUẬNVÀKIẾNNGHỊ 100

TÀILIỆUTHAMKHẢO 102

DANHMỤCCÁCCÔNGTRÌNHCỦALUẬNÁN 107

PHỤ LỤC……… 1078

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

1 Ký hiệu bằng chữ cái La tinh

FLC Điềukhiểnlôgicmờ(Fuzzy Logic Controller)

TCS Hệthốngđiềukhiểnlựckéo(Traction control system)

VSC Hệthốngđiềukhiểnổnđịnhôtô(Vehicle Stability Control)







DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng1.1.Thôngsốcủaxenghiêncứu 17

Bảng2.1.Thôngsốkỹthuậtcơcấuphanh 34

Bảng2.2.Giátrịmômenphanhtínhtoán 34

Bảng2.3.Giátrịmômencơcấuphanhbánhxetừthínghiệm 35

Bảng2.4.Thôngsốsửdụngtrongtínhtoánmôphỏng 41

Bảng2.5.Cáctrườnghợpmôphỏngvớimứcga30% 42

Bảng2.6.Quanhệgiữamômenphanhbánhxevớigiatốccựcđại(Giatốc_max)cùngthời gianduytrìgiatốclớnnhất(Thờigian) 47

Bảng3.1.Tổnghợpcácphươngánmôphỏngxácđịnhngưỡngtrượtđiềukhiển 61

Bảng3.2.Giátrịđộtrượttrungbìnhthuđượckhimôphỏngquátrìnhkhởihànhvớimộtsố giátrịngưỡngvàhệsốbámcủađườngkhácnhau 65

Bảng4.1.ThôngsốkỹthuậtcảmbiếnvậntốcgócE2A-S08-KS02-WP-C1 72

Bảng4.2.Thôngsốkỹthuậtcủavan3/2KTA317 74

Bảng4.3.Trạngtháiđiềukhiểncủacụmvanchấphành 75

Bảng4.4.ThôngsốcảmbiếnđoápsuấtSensysloạiM5156-10286X-020BG 75

Bảng4.5.thôngsốkỹthuậtcảmbiếnlựcPST-A5t 88

Bảng4.6.Tổnghợpkếtquảsựtrượtquaybánhxe 96

Bảng4.7.Tổnghợpkếtquảlựcdọccủaôtô 98

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ

Hình1.1.Mốiquanhệgiữahệsốbámdọcvàngangtheođộtrượtbánhxe. 7

Hình1.2.Mốiquanhệgiữahệsốbámdọcvàđộtrượtvớicácloạilốp 8

Hình1.3.NghiêncứuvềhệthốngTCScủaHuiyiWang 13

Hình1.4.HệthốngchốngtrượtquaycủahãngWabcochoxetải 15

Hình1.5.Ôtônghiêncứu 17

Hình2.1.Sơđồmôhìnhmôphỏnghệthống 21

Hình2.2.Cáclựctácdụnglênôtôtrongquátrìnhchuyểnđộng 22

Hình2.3.Sơđồhệthốngtruyềnlực 23

Hình2.4.Đặctínhmômencủađộngcơ 25

Hình2.5.Lựcvàmômentácdụnglênbánhxebịđộng 26

Hình2.6.Lựcvàmômentácdụnglênbánhxechủđộng 27

Hình2.7.Sơđồtínhlựcdọc 31

Hình2.8.Quanhệgiữahệsốbámvàđộtrượtdọc 32

Hình2.9.Sơđồlựctácđộngtrongcơcấuphanhtangtrống 33

Hình2.10.Sơđồthínghiệmđomômenphanhbánhxe 35

Hình2.11.Quanhệápsuấtvàmômenphanhbánhxetheotínhtoánvàthínghiệm 36

Hình2.12.Sơđồmôphỏngdẫnđộngphanhkhínéncủahệthống 36

Hình2.13.Mômenbántrục,vậntốcgócbánhxekhiôtôchuyểnđộngtrênđườngcóhệsố bámhaibênbánhxebằng0.8 42

Hình2.14.Mômenbántrục,vậntốcgócbánhxekhiôtôchuyểnđộngtrênđườngcóhệsố bámhaibênbánhxekhácnhau(φt=0,1,φp=0,8) 43

Hình2.15.Sơđồmôphỏngchuyểnđộngthẳngcủaôtôkhitácđộngphanh 45

Hình2.16.Vậntốcôtô,giatốcôtôvàđộtrượtbánhxekhiởmứcga80%trênđườnghệsố bámmộtbênbánhxechủđộngbằng0.2(φt=0,2,φp=0,8) 45

Hình2.17.Vậntốc,giatốcôtôvàđộtrượtbánhxekhiởmứcga80%trênđườnghệsốbám mộtbênbánhxechủđộngbằng0.5(φt=0,5,φp=0,8) 46

Hình2.18.Quanhệgiữahệsốbám,mômenphanhbánhxevớitỷlệthờigianduytrìgia tốclớnnhấtcủaôtô. 48

Hình3.1.SơđồcấutrúchệthốngphanhkhínéncóABS 50

Hình3.2.Sơđồcấutrúchệthốnghạnchếtrượtquaybánhxebằngphanhkhínén 51

Hình3.3.Sơđồcấutrúcmạchđiềukhiển 52

Hình3.5.Trạngtháilàmviệccủacácvanchấphành 53

Hình3.6.Thuậttoánđiềukhiểnhệthốnghạnchếtrượtquaybánhxe 54

Hình3.7.Tínhiệuvàcácphađiềukhiểnhệthốngtheođộtrượt 55

Hình3.8.Sơđồmôphỏngbộđiềukhiểnhạnchếtrượtquaybánhxechủđộng 56

Hình3.9.Sơđồmộtmôđunđiềukhiểnvan3/2tronghệthống 57

Hình3.10.Cácbiếnđiềukhiểnvan3/2,vanABS,ápsuấtbầuphanhvàmômenphanhbánh xeởbênbánhxebịtrượtquay 57

Hình3.11.Sơđồmôtảmộtmôđunđiềukhiển 59

Hình3.12.Sơđồmôtảmôhìnhmôphỏnghệthốnghạnchếtrượtquaybánhxe 59

Hình3.13.Sơđồmôtảphươngphápxácđịnhngưỡngđiềukhiển 60

Hình3.14.Vậntốcgócbánhxe,giatốcôtô,độtrượtvàmômenphanhbánhxekhimột bênbánhxechủđộngkhởihànhtrênđườngcóhệsốbámbằng0.45(φt=0,45,φp =0,8)vớingưỡngđiềukhiểnλ1=0,05,λ2=0,25 62

Hình3.15.Vậntốcgócbánhxe,giatốcôtô,độtrượtvàmômenphanhbánhxekhimột bênbánhxechủđộngkhởihànhtrênđườngcóhệsốbámbằng0.45(φt=0,45,φp =0,8)vớingưỡngđiềukhiểnλ1=0,2,λ2=0,4 62

Hình3.16.Vậntốcgócbánhxe,giatốcôtô,độtrượtvàmômenphanhbánhxekhimột bênbánhxechủđộngkhởihànhtrênđườngcóhệsốbámbằng0.45(φt=0,45,φp =0,8)vớingưỡngđiềukhiểnλ1=0,05,λ2=0,4 63

Hình3.17.Vậntốcgócbánhxe,giatốcôtô,độtrượtvàmômenphanhbánhxekhimột bênbánhxechủđộngkhởihànhtrênđườngcóhệsốbámbằng0.2(φt=0,2,φp =0,8)vớingưỡngđiềukhiểnλ1=0,2,λ2=0,25 64

Hình3.18.Vậntốc,giatốcôtôvàvậntốcgócbánhxe,độtrượtbánhxekhimộtbênbánh xechủđộngđitrênđườngcóhệsốbámbằng0.1(φt=0,1,φp=0,8) 66

Hình3.19.Vậntốc,giatốcôtôvàvậntốcgócbánhxe,độtrượtbánhxekhimộtbênbánh xechủđộngđitrênđườngcóhệsốbámbằng0.2(φt=0,2,φp=0,8) 66

Hình3.20.Vậntốc,giatốcôtôvàvậntốcgócbánhxe,độtrượtbánhxekhimộtbênbánh xechủđộngđitrênđườngcóhệsốbámbằng0.3(φt=0,3,φp=0,8) 67

Hình3.21.Giatốccựcđạiđạtđượckhicóđiềukhiển(φt=0,1÷0,3,φp=0,8) 68

Hình3.22.Lựckéocủaôtôkhimộtbênbánhxechủđộngđitrênđườngcóhệsốbámbằng 0.1(φt=0,1,φp=0,8) 68

Hình4.1.SơđồmạchcảmbiếnE2A-S08-KS02-WP-C1 72

Hình4.2.Sơđồcụmvanchấphành 74

Hình4.4.Sơđồcảmbiếnđoápsuấtkhínén 75

Hình4.5.Biếnthiênápsuấtbầuphanhvớiôtônguyênbản 77

Hình4.6.Biếnthiênápsuấtbầuphanhkhilắpvanchấphànhvàkíchhoạt 77

Hình4.7.Cấutrúcbộđiềukhiểnđiệntử 78

Hình 4.8. Sơ đồ nguyên lý mạch xử lý tín hiệu từ cảm biến vận tốc góc bánh xe phía trước 79

Hình4.9.Sơđồtínhcácthôngsốđểtransistorbãohòa 80

Hình4.10.Bảngmạchhoànthiệncủabộđiềukhiển 82

Hình4.11.Sơđồnguyênlýcủabộđiềukhiển 83

Hình4.12.Thiếtbịđo–ghidữliệu 84

Hình4.13.Sơđồđấudâychogiắcnguồn 85

Hình4.14.Sơđồđấudâychocảmbiếnlực(đolựcdọccủaôtô) 85

Hình4.15.Sơđồđấudâychocảmbiếntốcđộ(đovậntốcgócbánhxe) 85

Hình4.16.Sơđồđấudâychocảmbiếnápsuất 86

Hình4.17.Giaodiệnphầnmềmđo,ghidữliệu 86

Hình4.18.Sơđồmạchđo,ghivậntốcgócbánhxe 87

Hình4.19.Môtảthựcnghiệmđovậntốcgócbánhxeôtô 88

Hình4.20.CảmbiếnLoadcellPST-A5t 88

Hình4.21.Sơđồmạchđolựcdọc 89

Hình4.22.Môtảthựcnghiệmđolựcdọccủaôtô 89

Hình4.23.Địnhchuẩnthiếtbịđolựcdọccủaôtô 90

Hình4.24.Đồthịđịnhchuẩnlựckéovàđiệnáprabộđodữliệu 90

Hình4.25.Sơđồmạchđo,ghiápsuấtkhínén 91

Hình4.26.Đồthịđịnhchuẩnápsuấtkhínénvàdòngđiệnrabộđodữliệu 91

Hình4.27.Vậntốc4bánhxetrênnềnxưởngcôngnghiệp 94

Hình4.28.Vậntốcôtôkhicóđiềukhiển 95

Hình4.29.Độtrượtbánhxekhicóđiềukhiển 95

Hình4.30.Ápsuấtkhínéntạibầuphanhvàbìnhchứa 95

Hình4.31.Vậntốc4bánhxekhilắpcảmbiếnlựcvàosauôtô 97

Hình4.32.Giátrịtổnglựcdọccủaôtô 97

Hình4.33.Ápsuấtkhínéntạibầuphanhvàbìnhchứakhiđolựcdọc 98





MỞ ĐẦU



 Sauhơn20nămxâydựng,mặcdùđãpháttriểnmạnhsovớinhữngnămđầuthậpniên90củathếkỷtrước,nhưngngànhcôngnghiệpôtôViệtNamvẫnởmứcquymônhỏvớicôngnghệlạchậu.ĐạiđaphầncácdoanhnghiệpsảnxuấtôtôtrongnướccóquymôvừavànhỏvớicôngviệcchủyếulàlắprápdạngCKD(CompletelyKnockedDown),trêncơsởlinhkiệnnhậpkhẩutừnướcngoài.Tỷlệnộiđịahóatrongsảnphẩmôtôtrongnướccònrấtthấp.MặcdùđãcónhiềuchínhsáchưuđãicủaChínhphủđốivớicácdòngxetảinhỏvàtrungbình,nhưnglĩnhvựcsảnxuấtôtôtảivẫncònđangtrongmộttìnhtrạngkhôngmấykhảquan.Chỉmộtsốítsảnphẩmcủakhungvỏ,thùngbệ,cabincóthểtựsảnxuấtđược,cònhầuhếtcácbộphậnchínhtừđộngcơ,hệthốngtruyềnlựcđếncáchệthốngđiềukhiển…đềuđượcnhậpngoại,trongđóphầnlớncáclinhkiệnlàtừTrungQuốcvớichấtlượngthấp,quimôsảnxuấtvàmứcđầutưchocôngnghệcònthấp,chấtlượngcònrấthạnchế.

 Vớibốicảnhnhưvậy,ngànhcôngnghiệpôtôViệtNamcònrấtnhiềuviệcphảilàmđểcóthểsảnxuấtranhữngsảnphẩmôtôtảimangthươnghiệuViệtNamcóchấtlượngvàgiáthànhvềtrướcmắtđápứngnhucầutrongnướcvàvềlâudàiđểhướngtớixuấtkhẩu,hộinhậpvớikhuvựcvàthếgiới.

 TheoquyhoạchcủaChínhphủtrongQuyếtđịnhsố229/QĐ-TTgngày04/02/2016vềCơchế,chínhsáchthựchiệnChiếnlượcvàQuyhoạchpháttriểnngànhcôngnghiệpôtôViệtNam,trongđóthểhiệnsựquantâmlớnđếncôngnghiệpphụtrợ.TheobảnQuyhoạchnày,mụctiêuchođếnnăm2020,côngnghiệpôtôViệtNamcóthểchếtạođượcmộtsốchitiếtquantrọngtronghệthốngtruyềnlực,phanh,đặcbiệtchútrọngvàoxekháchvàxetảinhẹ.

 Trướctìnhhìnhtrên,đểcóthểtiếntớitựsảnxuấthoànchỉnhcáccụmchitiếttrênôtô,thìcầnphảicóđầutưđặcbiệtcholĩnhvựcnghiêncứuchuyênsâuphụcvụchoviệcthiếtkếchếtạo,trongđócócáccụmcủahệthốngđiềukhiểnđiệntử,nhằmpháttriểnsảnphẩmcóchấtlượngcao.

Hệthốngchốngtrượtquaybánhxelàmộthệthốngtựđộngđiềukhiểnvậntốcgócbánhxechủđộngnhằmtậndụngtốiđahệsốbámdọcvàbámngangcủabánhxechủđộngkhiđitrênđườngcóhệsốbámhaibênkhácnhau[16].Hệthốngnàysẽnângcaohiệuquảsửdụngcũngnhưtăngtínhnăngantoànchuyểnđộngcủaôtô.Hiệnnaycáchãngxeđãnghiêncứuchuyênsâuvềcảlýthuyếtlẫnthựcnghiệm đểthiếtkếvàchếtạocáccáchệthốngchốngtrượtquaybánhxechủđộngvàtrangbịrộngrãitrêncácdòngxekhácnhaubằngcáchtácđộngtrựctiếphoặcgiántiếpvàocáchệthốngphanh,hệthốngtruyềnlực,hệthốngtreocủaôtô[29].Tuynhiên,vớiđiềukiệncònnhiềuthiếuthốnvềcơsởvậtchất,trangthiếtbịthínghiệmnhưhiệnnay,cácnhàkhoahọcViệtNambướcđầunghiêncứu

Xuấtpháttừnhữngnhucầuởtrên,nghiêncứusinhđãchọnhướngnghiêncứupháttriểnhệthốngphanhABSkhínéncủaxetảinhỏcóbổsunghệthốnghạnchếtrượtquaybánhxechủđộngkhiđitrênđườngcóhệsốbámkhôngkhácnhaunhằmgópphầnlàmchủcôngnghệchếtạophụcvụchiếnlượcnộiđịahóacôngnghiệpôtôViệtNam.

Mục tiêu nghiên cứu

Nghiêncứuhiệntượngtrượtquaybánhxechủđộngcủaxetải4x2trênđườngcóhệsốbámkhácnhau(2bênbánhxechủđộng)từđóđềxuấtvàchếtạomộtmẫu(banđầu)hệthốnghạnchếtrượtquaybánhxevớigiảipháptácđộngphanhbánhxebịtrượtquaytrêncơsởhệthốngphanhkhínéncóABSnhằmnângcaotínhnăngđộnglựchọcchoôtô.

Đối tượng nghiên cứu

Đốitượngnghiêncứucủaluậnánlàhệthốnghạnchếtrượtquaybánhxechủđộngchoôtôtải4x2đượctrangbịhệthốngphanhkhínéncóABScủađềtàikhoahọccôngnghệcấpnhànước,mãsốKC.03.05/11-15.

Phạm vi nghiên cứu

Điềukhiểnhệthốngphanhkhínénnhằmhạnchếtrượtquaytừngbênbánhxechủđộngcủaôtôtrênđườngcóhệsốbámkhácnhau.

Phương pháp nghiên cứu

Vớimụcđíchnghiêncứuchếtạothànhcônghệthốnghạnchếtrượtquaytrênôtô,luậnánđãdùngnghiêncứumôphỏngtrênmáytínhđểkhảosátcácảnhhưởnghệsốbámvàhiệuquảđiềukhiểntớiđặctínhtăngtốccủaôtôtảiởcácloạiđường.Trêncơsởđóxácđịnhgiátrịngưỡngđiềukhiển.Thiếtkếchếtạohệthốngđiềukhiểnvàdùngphươngphápnghiêncứuthựcnghiệmđểphântích,điềuchỉnhhệthốnghoạtđộngtốttrongthựctế.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

LuậnánđãđềxuấtđượcphươngánpháttriểntừhệthốngphanhkhínénABScóbổsunghệthốnghạnchếtrượtquaycủabánhxechủđộng.Nghiêncứuxâydựngmôhìnhhệthốnghạnchếtrượtquay,đềxuấtthuậttoánđiềukhiểnvàphươngphápxácđịnhngưỡngđiềukhiển hệ thống.Điềunàychophépgợimởcáchướngnghiêncứulýthuyếtvàthựcnghiệmápdụngvớicácsảnphẩmnộiđịavớiđiềukiệnhiệncó.

Nội dung và bố cục của luận án:

Luậnánsẽtiếnhànhcácnộidungnghiêncứunhưsau:

-Khảosátảnhhưởngcủamômenphanhtớiđặctínhtăngtốccủaôtôtảitrênđườngcóhệsốbámkhácnhau;

-Nghiêncứuđềxuấtđượcthuậttoánđiềukhiểnvàxácđịnhđượcngưỡngđiềukhiểntheođộtrượtphùhợpvớixethínghiệm;

-Chếtạohệthốngđiềukhiểnhạnchếtrượtquaybánhxechủđộngchoôtôtải4x2;-Chếtạohệthốngđoứngdụngcáccảmbiếnvậntốcgócbánhxe,lựckéovàápsuấtkhínénchoôtônghiêncứu;

-Thựcnghiệm,nhậnxétkhảnănghoạtđộngcủatoànhệthốnghạnchếtrượtquaybánhxe

Vớicácnội dungnghiêncứu trên,nộidungluậnánđược trìnhbàytrongcácphầnchínhnhưsau:

-ĐềxuấtthuậttoánđiềukhiểnhạnchếtrượtquaybánhxechủđộngchoôtôtảicótrạngbịhệthốngphanhABSkhínén;

-Thiếtkế,chếtạomộtmẫubanđầuhệthốnghạnchếtrượtquaybánhxechủđộngvàthựcnghiệmtrênôtônghiêncứu.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam và sự phát triển của lĩnh vực sản xuất ô tô tải

1.1.1 Thực trạng

 NgànhcôngnghiệpôtôViệtNambắtđầuphátđầuhìnhthànhtừnhữngnămđầuthậpniên90củathếkỷtrướcvàpháttriểnmạnhsaunhữngnăm2000.TheothốngkêcủaBộCôngThương,tínhđến01/2015ViệtNamcókhoảnggần400doanhnghiệpsảnxuất,lắprápôtô.Tổngnănglựcsảnxuất-lắprápôtôkhoảng460ngànxe/năm,gồmhầuhếtcácchủngloạixecon(khoảng200ngànxe/năm),xetảivàxekhách(khoảng215ngànxe/năm).Ngànhcôngnghiệpôtôđãcóđónggópđángkểchongânsáchnhànước(bìnhquânkhoảng01tỷUSD/năm-chỉtínhriêngcáckhoảnthuế)vàgiảiquyếtcôngănviệclàmchokhoảng80ngànlaođộngtrựctiếp.

 Mặcdùđãđạtđượcmộtsốthànhtựu,sauhơn20nămxâydựngvàpháttriểnViệtNamvẫnđangsởhữumộtngànhcôngnghiệpôtôquymônhỏ,côngnghệcònhạnchế.ĐasốcácdoanhnghiệpsảnxuấtôtôtrongnướccóquymôvừavànhỏvớicôngviệcchủyếulàlắprápdạngCKDtrêncơsởlinhkiệnnhậpkhẩutừnướcngoài.DoanhnghiệpôtôlớnnhấtViệtNamhiệnnaylàTrườngHảicũngvẫnchỉlàcơsởlắprápvớitỷlệnộiđịahóathấp.

 Trongbốicảnhchungcủangànhcôngnghiệpôtônhưvậy,lĩnhvựcsảnxuấtôtôtải,mặcdùđượchưởngnhiềuchínhsáchưuđãicủaChínhphủcũngđangởtrongmộttìnhtrạngkhôngmấykhảquan.HầuhếtcácdoanhnghiệpôtôViệtNammớichỉsảnxuấtđượcmộtsốsảnphẩmcủakhungvỏ,thùngbệ,cabinvàmộtsốchitiếtkhác.Toànbộphầnmáymóctừđộngcơ,hệthốngtruyềnlựcđếncáchệthốngđiềukhiển…đềuđượcnhậpkhẩutừnướcngoài,trongđóphầnlớnlàtừTrungQuốc.

 VớilinhkiệnnhậpkhẩutừTrungQuốcchấtlượngthấp,quymôsảnxuấtkhônglớnvàmứcđầutưchocôngnghệthấp,ôtôtảinộiđịathườngcóchấtlượngkhôngcao.

 Trướctìnhhìnhtrên,ngànhcôngnghiệpôtôViệtNamcònrấtnhiềuviệcphảilàmđểcóthểsảnxuấtranhữngchiếcôtôtảicóchấtlượngvàgiáthànhđápứngnhucầutrongnướcvàhướngtớixuấtkhẩu,hộinhậpvớikhuvựcvàthếgiới.

1.1.2 Định hướng phát triển

 Trướctìnhhìnhtrên,trongtháng7/2014ThủtướngChínhphủđãbanhành2vănbảnquantrọnglà“QuyhoạchpháttriểnngànhcôngnghiệpôtôViệtNamđếnnăm2020,tầmnhìnđếnnăm2030”và“ChiếnlượcpháttriểnngànhcôngnghiệpôtôViệtNamđếnnăm2025,tầmnhìnđếnnăm2035”,trongđólĩnhvựcsảnxuấtôtôtảinhậnđượcsựquantâmđặcbiệt.Gầnđâynhất,ngày04/02/2016ThủtướngChínhphủđãkýbanhànhQuyếtđịnh

 TheoquyhoạchcủaChínhphủ,cần“Chútrọngpháttriểndòngxetảinhỏphụcvụchosảnxuấtnôngnghiệp…”nhằmđạtđượcsảnlượngxấpxỉ100.000xevàonăm2020,đápứng78%nhucầutiêuthụnộiđịa.

 BảnQuyhoạchlầnnàyđãthểhiệnsựquantâmđặc biệtđếncôngnghiệpphụtrợ:

“Giaiđoạnđếnnăm2020,cơbảnhìnhthànhngànhcôngnghiệphỗtrợchosảnxuấtôtô.Phấnđấuđápứng30-40%(vềgiátrị)nhucầulinhkiện,phụtùngcủasảnxuất,lắprápxeôtôtrongnước,chếtạođượcmộtsốchitiếtquantrọngtrongbộphậntruyềnđộng,hộpsố,độngcơ(nhấtlàchoxekháchvàxetảinhẹ)”.

 SựquantâmđặcbiệtcủaChínhphủtớicôngnghiệphỗtrợđãđượckhẳngđịnhbằngNghịđịnhsố111/2015/NĐ-CPvềPháttriểncôngnghiệphỗtrợ,banhànhngày03/11/2015,trongđóđịnhrõnhữngchínhsáchhỗtrợpháttriểnđốivớingànhcôngnghiệpnày,trongđócólĩnhvựcsảnxuấtphụtùngôtô.

1.1.3 Những tồn tại và nhu cầu phải đầu tư nghiên cứu phát triển

 HiệnnayởViệtNamcókhánhiềudoanhnghiệpsảnxuấtvàlắprápôtôtải,chủyếulàloạinhỏvàtrungbình.CóthểkểđếnnhữngnhàsảnsuấtlớnnhưTrườngHải,VEAM,TMT Ngoàiracòncócácliêndoanhcũngthamgiasảnxuấtmộtsốloạiôtôtảicáccỡ.

 Nhìnchung,cácsảnphẩmtronglĩnhvựcnàyđềudựatrêncácbộlinhkiệnnhậpkhẩu(chủyếutừTrungQuốcvàHànQuốc)vớitỷlệnộiđịahóakhôngcao.Phầnsảnxuấttrongnướcchỉcócabin,thùngxevàkhung.Vớimứcđầutưvềchấtxámvàtrangthiếtbịcònkhiêmtốn,chấtlượngcủacácsảnphẩmcủacáccơsởlắpráptrongnướccònởmứcđộhạnchế.Tuynhiên,đâylànguồncungcấpôtôchủyếuchothịtrườngtrongnướchiệnnaynhờcóưuthếvềgiáthành.

 MộttrongnhữngnguyênnhânchínhkìmhãmsựpháttriểncủangànhcôngnghiệpôtôViệtNamlàsựyếukémcủacôngnghiệpphụtrợ.Theothốngkê,hiệnnayởViệtNam,hiệnchỉcókhoảng40nhàcungcấplinhkiệntrêntổngsố50nhàlắpráp,trongkhiTháiLancótớitrên1.500doanhnghiệpphụtrợvớitỷlệnộiđịahóađạttới70%-80%.ĐàiLoancũngcókhoảngtrên2.000nhàđầutưsảnxuấtlinhkiệnphụtùngthaythế.

 Vớithựctrạngtrên,tỷlệnộiđịahoácủacácloạiôtôlắpráptrongnướclàrấtthấp.TheoBộCôngthương(2016):"Tỷlệnộiđịahoáđạtthấp,…"đếnnaychủyếumớiđạtbìnhquân7-10%.ĐốivớixeconcủaThacođạt15-18%,củaToyotaViệtNamđạt37%đốivớidòngxeInova.Đốivớixetảinhẹ:Thacođạtkhoảng33%,Vinaxukiđạtkhoảng50%”.

 Nhưvậy,cóthểthấyrằngcácnhàsảnxuấttrongnướcthựcchấtmớichỉlàmcôngviệclắprápmàchưaquantâmđếnnghiêncứupháttriểnđểcóthểtiếntớichếtạonhữngchiếcxemangthươnghiệuViệtNamvàđưacácdoanhnghiệptrongnướchộinhậpvớithếgiới.

 Trướctìnhhìnhtrên,đểcóthểtiếntớitựsảnxuấthoànchỉnhcáccụmvàcáchệthốngchoôtô,thìcầnphảicóđầutưchiềusâu,đặcbiệtlàđầutưcholĩnhvựcnghiêncứupháttriểnsảnphẩmcóchấtlượngcao.Trongđó,ưutiênhàngđầucầnđượcdànhchocácnghiêncứuchuyênsâuphụcvụchoviệcthiếtkếchếtạocáchệthốngđiềukhiểnđiệntửchiếmtỷtrọnggiátrịcao.

1.1.4 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm và sản xuất hệ thống chống trượt cho ô tô tải

 Chotớingàynay,cácnhàmáycơkhíViệtNammớichỉsảnxuấtđượcmộtsốdạngchitiếtcơkhíđơngiảnphụcvụchoviệcthaythếphụtùngtrongsửachữaôtônhư:bánhrăngtrụ,bánhrăngcôn,nhíp,thùngxe 

 CùngvớisựpháttriểncủangànhcôngnghiệpôtôViệtNam,trongnhữngnămgầnđây,đãxuấthiệnmộtsốđềtàinghiêncứuthiếtkếcáchệthốngđiềukhiểnđiệntửnhưđềtài“NghiêncứuthiếtkếvàchếtạothửnghiệmhệthốngABSchohệthốngphanhkhínéntrênôtôtảisảnxuất,lắpráptạiViệtNam”làmộttrongnhữngđềtàitrọngđiểmcấpNhànướcKC.03.05/11-15đãđượcthựchiệntạiTrườngĐạihọcBáchkhoaHàNộivớinhữngkếtquảbanđầuđượcđánhgiácao.Tuynhiên,cácđềtàitrênchỉgiảiquyếtchốngtrượtlếtcủabánhxe,chưagiảiquyếtchốngtrượtquaycủabánhxechủđộng.

1.2 Hệ thống chống trượt quay bánh xe chủ động

Trênthựctếkhiôtôhoạtđộng,lựcbámgiữalốpxevàmặtđườngcógiớihạnvàthayđổitùytheotínhchấtcủamặtđường.Dovậykhôngphảilúcnàomômentừđộngcơtruyềnxuốngcũngchuyểnhếtthànhmômenkéocủabánhxe.Trườnghợpmômentừđộngcơtruyềnxuốngcầuchủđộng,đếncácbántrụclớnhơngiớihạnbámcủabánhxetrênmặtđườngsẽxảyrahiệntượngtrượtquaytạicácbánhxechủđộng[26].

HiệnTrượtquaybánhxechủđộngcóthểxảyramộttrongcáctrườnghợpsau:

-Khihệsốbámhaibênbánhxebằngnhau(hệsốbámlớnhơnhệsốcảntổngcộngmàxephảikhắcphục),mômenởtrênbánhchủđộngtừđộngcơtruyềnxuốnglớnhơnmômensinhradolựcbámcủamặtđường(Mx>Mφ)làmchobánhxechủđộngsẽbịtrượtquay.

 Đốivớihiệntượngtrượtquayhaibênbánhxeđồngthờidomômenđộngcơsinhraquálớncóthểsửdụngbiệnpháptácđộngnhằmgiảmmômenđộngcơđểhạnchếtrượt.

 Đốivớihiệntượngtrượtquaymộtbênbánhxecóthểsửdụngbiệnpháptácđộnglàmtăngmômenmasátbộvisai(sửdụngvisaităngmasát,tácđộngđiềukhiểnvisai)hoặctácđộngđiềukhiểnmômenphanhbánhxenhằmhạnchếtrượtquaybánhxe.

Trượtquaybánhxelàmchohiệuquảtăngtốcvàtínhổnđịnhkhităngtốcgiảmrõrệt,tăngsựmònlốp.Cóthểxemxétcụthểhơnquađồthịlựcbámdọcvàbámngangtheođộtrượtcủabánhxenhưhình1.1[1].



Hình 1.1 Mối quan hệ giữa hệ số bám dọc và ngang theo độ trượt bánh xe

Ởđâyvớiφxvàφylàhệsốbámdọcvàhệsốbámngangcủabánhxekhitácđộngphanh.Quađồthịcóthểthấykhiđộtrượtnằmtrongkhoảng10%-30%thìhệsốbámdọcvàbámngangđềulớn.

Mụcđíchcủahệthốngchốngtrượtquaybánhxelàduytrìhệsốtrượtgiữabánhxevàmặtđườngkhităngtốctrongmọiđiềukiệnnằmtrongkhoảng10%–30%đểđảmbảohệsốbámdọcvàbámngangđềucaonhằmtậndụngđượctrọnglượngbámởtừngbánhxe.Dođóhệthốngnàycầnthiếtxácđịnhđộtrượtthựctếởcácbánhxeđểcótácđộngđiềukhiểnđếncáccơcấuchấphành.

Sựtrượtdọccủabánhxegắnliềnvớisựbiếndạngtheochuvilốp.Dotácdụngbởimômen xoắnởbánhxe,các lớplốp ởvùngtiếpxúcbịbiếndạng,gâynêndịch chuyểntươngđốivớinềnvàđượcxácđịnhbằngđộtrượtdọc.

Độtrượtcủabánhxechủđộngbiểuthịbởitỷlệphầntrămcủavậntốcôtôvớivậntốcgócbánhxevàđượcxácđịnhtheocôngthức[66]:

Hình 1.2 Mối quan hệ giữa hệ số bám dọc và độ trượt với các loại lốp

1- Lốp mành tròn chạy trên đường khô; 3- Lốp mành tròn chạy trên đường tuyết; 2- Lốp mành chéo chạy trên đường nhựa ướt; 4- Lốp mành tròn chạy trên đường băng

Đốivớimỗiloạiđường,loạilốpkhácnhauchokếtquảquanhệφx và λ khácnhauvàgiớihạnvùngcóhệsốbámtốtnhất(vùngcầntácđộngđiềukhiển)ởtừngtrườnghợpcũngthayđổikhôngđồngđều,cóthểsớmhoặcmuộnhơn.Dođó,trongquátrìnhnghiêncứu,tínhtoánhiệntượngtrượtquaybánhxecầnxemxétquanhệđộnglựchọcbánhxevàsửdụngđúngchủngloạilốpcủanhàsảnxuất[7].

Hệthốngchốngtrượtquaybánhxesửdụnghệthốngphanhđượcnghiêncứu,theodõivàđiềukhiểnápsuấtphanhchotừngbênbánhxenhằmduytrìđộtrượtbiếnđổitrongphạmvigiátrịtrượttốiưunhằmgiảmthiểuhiệntượngtrượtquay,tăngtínhantoànchoôtôkhibánhxeởvùngcóhệsốbámthấp[27].Vùnggiátrịtrượttốiưulàngưỡngđiềukhiểnhayđiềukhiểntheogiátrịđộtrượtđịnhtrước,songgiátrịnàyxácđịnhchínhxáclàvấnđềkhóbởisựbiếnthiêncủabánkínhđộnglựchọcbánhxe,hệsốbámcủađường…Trongkhuônkhổluậnán,hệthốngđượctrangbịcáccảmbiếnvậntốcgóccácbênbánhxetrước-sau,xácđịnhvậntốcgócbánhxecầutrước(bịđộng)vàcầusau(chủđộng)khánhanhvàsaisốít,từđódễdàngtínhtoánđộtrượtcúabánhxechủđộng.

Dovậy,luậnántiếnhànhtìmhiểucácphươngphápđiềukhiểnmômenphanhtừngbánhxenhằmhạnchếtrượtquaybánhxechủđộngcủaôtô.

1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.3.1 Lịch sử phát triển hệ thống chống trượt quay có điều khiển

Hiệnnaytrênthếgiới,hệthốngphanhcóđiềukhiểnđãđượctíchhợpvớicáchệthốngđiềukhiểnchốngtrượtquayvớinhiềutêngọinhưTCS(Traction ControlSystem),ASR(AntiSpinRegulator-Antriebsschlupfregelung),ATC(AutomaticTractionControl)[24].Cáchệthốngnàyđãđượcápdụngrộngdãinhằmnângcaolựckéo,tínhổnđịnhvàtínhantoàncủaôtôtrongmọichếđộhoạtđộngkhiôtôđiởnhiềuloạiđườngcóhệsốbámkhácnhauhaytrongnhữngtrườnghợplàmviệckhẩncấp[14],[15],[22],[42],[62].

Bắtđầutừthậpniên1980hệthốngphanhcóđiềukhiểnđượcpháttriểnmạnhnhờhệthốngđiềukhiểnkỹthuậtsố,vixửlý(digitalmicroprocessors/microcontrollers)thaychocáchệthốngđiềukhiểntươngtự(analog)đơngiảntrướcđó,thôngquacácmốcthờigian:-Năm1986,hãngWABCOgiớithiệuhệthốngASRvớibộđiềukhiểnBgồm6kênhđiềukhiểnABS.

-Năm1990,hãngWABCOgiớithiệuhệthốngABS/ASRthếhệC,vớibộchẩnđoánlỗivàcácchứcnăngbổsungđikèm.

-Năm1994,hãngWABCOgiớithiệuhệthốngVCS(VarioCompactSystem)dànhchoôtôkéomoóc.

-Năm1998,hãngWABCOgiớithiệuhệthốngEBSdànhchoôtôkéomoócđượchoànthiệnvàbắtđầubắtbuộcphảilắpđặthệthốngchốngtrượtbánhxetrêncácôtôtảihạngnhẹtạimộtsốquốcgia[48].

-Năm2000,hãngWABCOgiớithiệuhệthốnghệthốngchốngtrượtbánhxetrênôtôkéomoóc,hệthốngđiềukhiểnphanhchođoànxeEBL(ElectronicBrakeforceLimitation).-Năm2003,hãngWABCOgiớithiệuhệthốngđiềukhiểnổnđịnhchốnglật–RSC(Rollstabilitycontrol).

-Năm2008,hệthốngphanhcóđiềukhiểnphiênbảnmớicóchứcnăngmởrộngnhư:Hệthốngđiềukhiểnổnđịnhđiệntử(ESC-ElectronicStabilityControl),hệthốngđiềukhiểnlựckéo(ATC–AutomaticTractionControl)kếthợpđiềukhiểnđộngcơ[23].

1.3.2 Các công trình nghiên cứu về hệ thống chống trượt quay bánh xe

Trênthếgiớiđãcórấtnhiềucôngtrìnhnghiêncứuvềhệthốngphanhnóichungvàhệthốngchốngtrượtquay(kiểmsoátlựckéo)nóiriêng.Việckiểmsoátlựckéocóthểtácđộngvàođộngcơ,hệthốngphanhhoặcvisai.Cóthểkểđếncáccôngtrìnhnghiêncứutiêubiểutronglĩnhvựckiểmsoátlựckéonhưsau:

Điều khiển kiểm soát mô men động cơ:

-Tháng12năm1990,Matsumotođãcôngbốcôngtrìnhnghiêncứu“Kiểmsoátlựckéođểngăntrượtxetrênđườngcongvàkhiquayvòng”[56].Nghiêncứusửdụngcáccảmbiến:tốcđộôtô,vậntốcgóccácbánhxe,gócđánhlái,giatốcdọc,độcaobánhxe,từđóđiềukhiểnmôtơbướmgavàcơcấuphanhtrongtrườnghợppháthiệnsựtrượtquaycủabánhxe.

Khibánhxetăngtốcvàđánhláinhanhcóthểdẫnđếncácbánhxetrượtquay,sựphânbốtảitrọngđếncácbánhxecầutrướcthayđổitheochiềuhướnggiảm,làmgiảmkhảnăngtiếpnhậnphảnlựctừmặtđường,ảnhhưởngđếnổnđịnhhướngchuyểnđộng,khiđómôđunđiềukhiểnsẽđiềuchỉnhmôtơbướmgamởnhỏhơnmứcđạpgađểgiảmcôngsuấtcủaôtôdẫntớiôtôquayvòngtốthơn.Khipháthiệntỉlệtrượtcủabánhxenàocaohơntỉlệtrượtchophép,bộđiềukhiểnsẽđiềukhiểnthựchiệnphanhbánhxeđóchođếnkhiđộtrượtđạtgiátrịchophép.Trườnghợpngườiláiđạpgađộtngộtlàmcôngsuấtđộngcơtăngquálớngâytrượtquaytạicácbánhxe,bộđiềukhiểnsẽđiềukhiểnmứcđộlàmviệccủamôtơbướmgathấphơnđểchốngtrượtquay.Nghiêncứunàyápdụngvớiôtô4bánhdùngphanhđĩadẫnđộngthủylựcởcả4bánhxe.

Mặcdùhệthốngkiểmsoátđộbámđườngcủasángchếđãđượcchứngminhphùhợpchomộtđộngcơphíatrước,bốnbánhxenhưngcóthểápdụngchonhiềuloạiôtôcóbốtríđộngcơvàcụmbánhxekhácnhaukhichỉcầnthayđổivàbổsungmộtsốluậtđiềukhiển.Tuynhiên,hệthốngnàysửdụngrấtnhiềucảmbiếnvàđiềukhiểnđồngthờinhiềuhệthốngnênrấtphứctạpvànảysinhvấnđềxửlýđộtrễhệthốnglớn.Mặtkhác,nghiêncứuchútrọngnhiềuvấnđềổnđịnhcủaôtôởtrạngtháiquayvòngchứchưađềcậpnhiềuvềtrườnghợp ôtôchạytrênđườngcóđộbámxấuhaykhikhởihành,tăngtốc,chuyểnlànđường.Vớitrạngtháiquayvòngthườngchạyvớivậntốcthấpnênvấnđềtrượtquaycủacácbánhxechưathểhiệnrõrệt.

-Tháng10năm1996,TetsuhiroYamashitavàKojiHiraiđãcôngbốnghiêncứuHệthốngkiểmsoátlựckéochoôtôvàápdụngchohãngMazdaMotor[64].Hệthốngnàythựchiệnkiểmsoátđộbámđườngchoôtôvàđặcbiệtlàngănchặnsựtrượtquaycủabánhxechủđộngđượcpháttriểntừnghiêncứutrướccủatácgiảvềlựckéocủaôtô.Nghiêncứuđãsửdụng4cảmbiếnđovậntốcgóccho4bánhxetrongđócó2cảmbiếncủa2bánhxechủđộngvà2cảmbiếnchobánhxebịđộng,1cảmbiếngócđánhlái.Tỷlệtrượtcủabánhxechủđộngđượcxácđịnhbằngcáchtínhtoánđộchênhlệchgiữavậntốcdàilýthuyếtcủabánhxechủđộngvớivậntốcôtô(đượctínhtừvậntốcgóccủabánhxebịđộng)từđóđiềukhiểngiảmlượngnhiênliệuhoặctácđộngvàohệthốngđánhlửa.Tuynhiên,khiôtôxuấthiệnsựkhácnhauvềvậntốcgócgiữacácbánhxelàmchotỷlệtrượtquaylớn,lựclytâmlớngâymấtantoànvàlàmngườiláikhóđiềukhiểnhơn,khiđócầnđiềukhiểngiảmcôngsuấtcủađộngcơnhiềuhơnđểôtôdễdàngđiềukhiểnvàđảmbảoantoàn.

- Tháng 1năm2002, Dong-Chul Shinvà Kyungki-docông bốnghiêncứu Phươngphápđiềukhiểntrượtvớihệthốngđiềukhiểnlựckéothôngquahệthốngtruyềnđộngbướmgachính(MTA-MainThrottleActuator)ápdụngtrêncácchủngloạiôtôcủahãngHyundai[32].

Trongnghiêncứunày,phươngphápđiềukhiểntrượtchomộthệthốngđiềukhiểnlựckéo(TCS–TractionControlSystem)đượcsửdụngởnhiềuôtôkhácnhau.Phươngphápnàybaogồmcácbướckiểmsoátđầurađộngcơtheovậntốcgóccủatừngbánhxesaukhimộttrạngtháichuyểnđộngđượcxácđịnhbằngcáchsửdụngcảmbiếnđovậntốcgócbánhxe,độmởbướmga,vàvịtríbànđạpga.HệthốngTCSsẽưutiênđiềukhiểngiảmcôngsuấtđộngcơtrước,đượcthựchiệnbằngcáchthayđổiviệcmởbướmgarồimớitácđộngđiềukhiểnvàohệthốngphanh.

NghiêncứunàychỉtậptrungvấnđềđiềukhiểnbướmgaứngvớitừnggiaiđoạnchuyểnđộngcụthểcủaôtôvàđượcbộđiềukhiểnTCStínhtoántrước.Hệthốngkiểmsoátbướm

- Tháng6 năm2004, PaulAntony Fawkesvà cáccộng sựcông bốnghiêncứu Hệthốngđiềukhiểnlựckéothôngquahệthốngquảnlýđộngcơ(EMS-EngineManagementSystem),điềukhiểnmômenxoắnđầuracủađộngcơvàhệthốngphanhkhixảyratrượtquaybánhxeápdụngchoôtôLandRover.CáccảmbiếnđovậntốcgócbánhxegửithôngtinvềEMS,khipháthiệnthấyvậntốcgócbánhxethựctếlớnhơnsovớitínhtoánlýthuyết(nạpsẵntrongEMS),EMSnhậnbiếttốcđộđộngcơđangdưthừavàđiềukhiểngiảmtốcđộđộngcơxuống,nhưvậysẽgiảmđượcmômenxoắn[53].

Ngoàira,hệthốngnàytíchhợpvớimộtbộđiềukhiểnphanhđểcóthểphanhchotừngbánhxetươngứng.Cáchệthốngkiểmsoátlựckéobaogồmcảmbiếnvậntốcgócbánhxe,mộtbộcảmbiếnmômenxoắncủađộngcơ,mộtthiếtbịhiểnthịramànhìnhmômenxoắnđộngcơ.Hệthốngđiềukhiểnphanhnhậncáctínhiệutừcáccảmbiếnđo,theodõihoạtđộngrồiđiềukhiểnđểcânbằngđượcvậntốcgóccủacácbánhxe.

Điều khiển kiểm soát mô men phanh trên bánh xe chủ động:

-Tháng6năm1993,ShunsoF.WatanabevàcáccộngsựcôngbốnghiêncứuhệthốngchốnghãmcứngbánhxevàđiềukhiểnlựckéochohãngxeFORD[60].Trongnghiêncứunàytácgiảđãđưarahệthốnghoạtđộngởhaichếđộchốnghãmcứngbánhxevàđiềukhiểnlựckéobằngcáchtiếpnhậncáctínhiệuvậntốcôtô,vậntốcgóctừngbánhxe(loạicảmbiếntiệmcận)vàomôđunđiềukhiển2cụmvanđiệntừnhằmtănggiảmlựcphanhtrongtrườnghợppháthiệnbánhxebịhãmcứnghoặcápdụngphanhtớibánhxebịtrượtquay.Nghiêncứunàychorahệthốngkiểmsoáthiệntượngtrượtkháđơngiảnbởibộvanđiệntừgồmmộtvanáplựcphảnhồiđầutiênvàmộtvanáplựcphảnhồithứhai,điềuchỉnhđộrộngxungđiệnáptrêncácvanáplựcđểcungcấpmộtlựcphanhtỷlệthuậnhaytỉlệnghịchvớitừngtrạngtháităngáp,giảmáp.Phươngphápnàycónhượcđiểmlàchỉtậptrungđiềukhiểnchốngtrượtbánhxebằngkếtcấucơ–điện–thủylựcởbộchấphànhmàchưađểýđếncácđiềukhiểnkhácnhưđiềukhiểngiảmmômenxoắntruyềntừđộngcơ,nhậnbiếttrạngtháichuyểnđộngquayvònghayđithẳng.

Côngtrìnhmôphỏngbánthựcnghiệmtrênmôhìnhôtôkháchởtrườnghợptăngtốctrênđườngthẳngtừvậntốcbanđầulà2m/svới100%độmởbướmga.Kếtquảchothấy,sau10svậntốccủaôtôđượccảithiện,độtrượttừ100%giảmxuốngdaođộngxungquanhgiátrị20%nhưtrênhình1.3.

Nghiên cứu này tậptrung phát triển bộđiều khiển ECU vàthực hiện mô hìnhmôphỏngbằngmáytính.Cácthôngsốđầuvàocủamôhìnhmôphỏnglàgiảđịnh,chưanghiêncứuthựcnghiệmvàởcácloạiđườngkhácnhau.Côngtrìnhnàynghiêncứupháttriểnmôhìnhlýthuyếtvàchútrọngđếncácmôđunđiềukhiển.



Hình 1.3 Nghiên cứu về hệ thống TCS của Huiyi Wang

-Tháng3 năm2005,ThomasSautervàcáccộng sự côngbốnghiêncứuHệ thốngkiểmsoátlựckéonhằmgiảmtrượtcủabánhxebênphíangoàikhiôtôquayvòngchohãngBosch[63].Hệthốngđiềukhiểnchốngtrượtchocácbánhxechủđộngkhiôtôquayvòngvớimặtđườngcóđộbámthấp.

NghiêncứunàycóphầngiaothoavớicôngtrìnhnghiêncứucủaMatsumoto,đólàchútrọngnhiềuvấnđềổnđịnhcủaôtôởtrạngtháiquayvòngchứchưađềcậpnhiềuvềtrườnghợp ôtôchạytrênđườngcóđộbámxấuhaykhikhởihành,tăngtốc,chuyểnlànđường.Tuynhiên,nghiêncứunàychỉrõviệcđiềukhiểngiảmtrượtquaykhiôtôchạytrêncácloạiđườngcóđộbámthấpnhưđườngtrơntrượtvàtácđộngđiềukhiểnvàokhuvựccủahệthốngphanh,khôngquantâmnhiềuviệcđiềukhiểnđộngcơhaycácphầnkhác.Cóthểnói,nghiêncứunàylàmộtmôđunriêngcholĩnhvựcđiềukhiểnchốngtrượtquaybằngcáchtácđộngvàohệthốngphanh.

Sángchếnàynhằmcảithiệnmộtphầnhệthốngkiểmsoátlựckéobằngcáchchophéphệthốngđiềuchỉnhngưỡngtrượtvớiđộtrượtđượcxácđịnhtrước.Cảmbiếnnhiệtđộcungcấptínhiệuchobộđiềukhiển,tínhtoánvàliênhệvớiđườngcongđặctínhtrượtcósẵnđểthiếtlậpbộngưỡngtrượtmớitheosựthayđổicủanhiệtđộmôitrường.Ngưỡngtrượtthựctếđượcđođạctừcảmbiếnđovậntốcgóccácbánhxevàsosánhvớingưỡngtrượtcủabộđiềukhiển(thayđổitheonhiệtđộmôitrường)đểquyếtđịnhtácđộngcơcấuchấphành(tácđộngphanhhaygiảmcôngsuấtđộngcơ)haykhông.Điểmnổibậtcủasángchếlàngưỡngtrượtluônđượcthayđổitheođiềukhiệnnhiệtđộmôitrường,chophépchếđộkiểmsoátlựckéohoạtđộngtốthơn.

-Tháng5năm2009,Tsengvàcáccộngsựnghiêncứuhệthốngchốngtrượtquaybằngđiềukhiểncáccơcấuphanhtạicácbánhnhưngcótínhđếnbánkínhlốp(trongtrườnghợpôtôthaylốpdựphòngkhôngđủkíchthướctheotiêuchuẩn).CôngtrìnhnghiêncứunàynhằmpháttriểnmởrộngcácnghiêncứuđãcôngbốcủaDavor Hrovat.

-Tháng8năm2009,Fodorvàcácđồngnghiệpcôngbốnghiêncứuđiềukhiểnlựckéotrongtrườnghợpôtôthayđổitrạngtháiđộtngột.Nghiêncứusửdụngcáccảmbiếngiatốcdọc,giatốcngang,vậntốcgócbánhxevàcảmbiếngóclắcngangthânxe.ĐâycũnglàcôngtrìnhnghiêncứumởrộngnhiềutrườnghợplàmviệckhácnhaucủaôtônhằmpháttriểntiếpcácnghiêncứuđãcôngbốcủaDavor Hrovat [51] 

-Tháng7năm2010,DavorHrovatvàcáccộngsựcôngbốnghiêncứuphươngphápkiểmsoátlựckéochoxeôtôsửdụngnhiềuphươngphápcùnglúc[31].

Côngtrìnhnghiêncứunàychoramộthệthốngđiềukhiểnlựckéocủaôtôquaviệctácđộngvàohệthốngphanhvớicáchướngđiềukhiểnđộmởcủabướmga,điềukhiểnđánhlửa(thayđổigóc,thờiđiểmđánhlửa)vàcảđiềukhiểnthờiđiểmphunnhiênliệu.ĐâylàcôngtrìnhmangtínhtổnghợpcaocáccôngtrìnhnghiêncứutrướcđócủaDavor Hrovat vàthểhiệnsựđiềukhiểntoàndiệncáchệthốngtrênôtôvàtấtnhiên,hệthốngđiềukhiểnkiểmsoátlựckéotrênđượcápdụngchocácôtôhiệnđại,đặcbiệtlànhữngôtôcógiáthànhlớn.-Vàothậpniên90,hãngWabcochếtạovàkhôngngừngbổsungchứcnănghệthốngASRchohệthốngphanhkhínhằmphụcvụchocácxetảivàxethươngmạicủacáchãngxenổitiếngtrênthếgiới.HệthốngchốngtrượtquaybánhxecủahãngnàychếtạoởphiênbảnAchỉtậptrungtácđộngđiềukhiểnmômenphanhbánhxechobánhxechủđộngvới

MôhìnhmàhãngWabcochếtạođượcđiềukhiểntheođộtrượtbởiECU(ElectronicControlUnit)tíchhợpABS,ASRnêntronghệthốnggồmcácvanđiệntừrấtphứctạp.Mặtkhác,môhìnhnàychưaquantâmđếntrườnghợpôtôchạytốcđộcao[66].

Ngoàiviệcđiềukhiểnkiểmsoátmômenđộngcơ,mômenphanhtrênbánhxechủđộngđểhạnchếtrượtquaybánhxechủđộng,trênôtôvàcácloạixechuyêndụngsửdụngcácloạivisaibánhrăngtrụ,visaitrụcvít–bánhvít,visaicam.

Đốivớiôtôsửdụngvisaidùngbánhrăngcônthẳng,cơcấuvisai nàyđược điềukhiểnđóngmở(cơkhí,thuỷlực,khínénhoặcđiện )chủyếubằngcôngtắc,cầnđẩykhicósựchênhlệchvậntốcgócgiữahaibánhxe(Visaibịkhóamộtphầnhoặctoànphần)[4],[6].Đểthựchiệnđiềuchỉnhgiữacácbánhxenày,cácxehiệnđạicóbốtríthêmbộkhóavisaiđiệntửABD(AutomaticBarkingDifferentia)[6].Sửdụnglyhợptrongcáccụmvisaiđểchốngtrượtvẫncónhượcđiểm.Nếutìnhtrạngmặtđườngrấttrơn,xecóthểbịtrượtsanglềđường.Khilựcbámgiữalốpvàmặtđườngkhôngđủlớnđểlàmtrượtlyhợp,visaikhôngtạorasựchêchlệchtốcđộcầnthiếtgiữacácbánhxe.

Cáccôngtrìnhnghiêncứucủacácnhàkhoahọcvàcáchãngsảnxuấtôtôtrênthếgiớiđãđượcứngdụngởtrêncácdòngôtôdulịch,ôtôbuýt,ôtôkhách,ôtôtải Cácnghiêncứuđưaracácphươngánđiềukhiểnhệthốngphanh[14],[65],[67],điềukhiểnvisai,điềukhiểnmômenđộngcơkhôngngừnghoànthiệnvàliêntụcpháttriển.Tuynhiên,dovấnđềbảomậtnênviệctiếpcậntàiliệuvàtriểnkhaiápdụngchocácdòngôtôtạiViệtNamgặpnhiềukhókhăn.



Hình 1.4 Hệ thống chống trượt quay của hãng Wabco cho xe tải

1.4 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

HiệnnaymứcđộsửdụnghệthốngphanhkhícóđiềukhiểnhiệnđạihiệnnayởViệtNamcònhạnchế,mớichỉtậptrungchủyếuởôtôbuýt,kháchvàôtôtảihạngnặngvàđaphầnlàôtônhậpkhẩunguyênchiếc.

TheothốngkêcủaHiệphộicácnhàsảnxuấtôtôViệtNam(VAMA)năm2012có48163ôtôtải,năm2013có66140ôtôtải,năm2014có46163ôtôtảicungcấpchothịtrường,trongđócókhoảng71%ôtôtảisửdụngphanhkhívàđaphầnsửdụnghệthốngphanhkhíthôngthườngkhôngcóhệthốngđiềukhiểnhỗtrợ.Cáccôngtrìnhnghiêncứutrongnướcvềhệthốngphanhđãchỉrấtcụthểquátrìnhđiềukhiểnphanh,cơsởlýthuyếtvàcácthuậttoánđiềukhiểnphanhtrêncơsởnghiêncứumôphỏngmôhìnhvàchếtạothửnghiệm.

Năm2014,tácgiảHồHữuHảichủnhiệmđềtàinghiêncứukhoahọcvàcôngnghệtrọngđiểmcấpNhànước“NghiêncứuthiếtkếchếtạothửnghiệmhệthốngABSchohệthốngphanhkhínéntrênôtôtảisảnxuất,lắpráptạiViệtNam”đãxâydựngthuậttoánđiềukhiển,tiếnhànhchếtạocụmcơcấuchấphành,cụmcảmbiếnđovậntốcgócbánhxevàbộđiềukhiểnđiệntửchoôtôtảisảnxuấttạiViệtNam[1].

Năm2015,luậnántiếnsĩcủaHồHữuHùngtạiđạihọcBáchkhoaHàNội“nghiêncứuhệthốngABSdẫnđộngkhínén”nghiêncứukhảnăngđápứngtầnsốđiềukhiểncủahệthống phanh khí nén trên xe tải 4x2, xâydựng thuật toán và bộ điều khiển điệntử theongưỡnggiatốcgóc[1].Đềtàiđãtiếnhànhthựcnghiệmquátrìnhđiềukhiểnphanhvớiôtôcụthể,ởcácmứctải,vậntốcvànhiềuloạiđườngkhácnhau,đápứngcáctiêuchuẩnhiệnhànhcủaViệtNamvàECE(EconomicCommissionforEurope)vềhệthốngphanh.Tuynhiên,cáccôngtrìnhnghiêncứuvềhệthốngchốngtrượtquaybánhxemớichỉdừnglạimôhìnhmôphỏngnênsẽtồntạinhữngsaikhácvềkếtquảthuđượcsovớiviệcnghiêncứutrênôtôthật[3],[34].

Dođó,việcnghiêncứupháttriểnhệthốngchốngtrượtquaybánhxechủđộngtrêncơsởhệthốngphanhkhínéncóABSnhằmnângcaohiệuquảlàmviệccủaôtôlàthậtsựcầnthiếttrongnghiêncứucũngnhưsảnxuấtchếtạoôtôtạiViệtNam.

1.5 Mục tiêu, phạm vi, đối tượng và phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiêncứuhiệntượngtrượtquaybánhxechủđộngcủaxetải4x2trênđườngcóhệsốbámkhácnhau(2bênbánhxechủđộng)từđóđềxuấtvàchếtạomộtmẫu(banđầu)hệ

1.5.2 Nội dung nghiên cứu

Luậnánđãtiếnhànhcácnộidungnghiêncứunhưsau:

-Khảosátảnhhưởngcủamômenphanhtớiđặctínhtăngtốccủaôtôtảitrênđườngcóhệsốbámkhácnhau;

-Nghiêncứuđềxuấtđượcthuậttoánđiềukhiểnvàxácđịnhđượcngưỡngđiềukhiểntheođộtrượtphùhợpvớiôtôthínghiệm;

-Chếtạohệthốngđiềukhiểnhạnchếtrượtquaybánhxechủđộngchoôtôtải4x2(3tấn);

-Chếtạohệthốngđoứngdụngcáccảmbiếnvậntốcgócbánhxe,lựckéovàápsuấtkhínénchoôtônghiêncứu;

-Thựcnghiệm,nhậnxéthoạtđộngcủatoànhệthốnghạnchếtrượtquaybánhxe

1.5.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đốitượngnghiêncứucủaluậnánlàhệthốnghạnchếtrượtquaybánhxechủđộngchoôtôtải4x2đượctrangbịhệthốngphanhkhínéncóABScủađềtàikhoahọccôngnghệcấpnhànước,mãsốKC.03.05/11-15.

Phạmvinghiêncứucủaluậnánvềhệthốnghạnchếtrượtquaytừngbênbánhxechủđộngcủaôtôtrênđườngcóhệsốbámkhácnhau.



Hình 1.5 Ô tô nghiên cứu

1.6 Bố cục của luận án

Ngoàiphầnmởđầu,kếtluậnvàcácmụctheoquyđịnh,nộidungluậnánđượctrìnhbàytrongbốnchương:

CHƯƠNG1.TỔNGQUANVẤNĐỀNGHIÊNCỨU:TrìnhbàytổngquankếtquảnghiêncứuvềhiệntượngtrượtquaybánhxeôtôcủathếgiớivàViệtNam;tìmhiểusựtrượtquaycủabánhxecũngnhưnghiêncứuquanhệbámtrượtcủabánhxevớimặtđường;phântíchcáccácphươngphápvàkếtquảnghiêncứucủacáccôngtrìnhnghiêncứu,từđónhận

CHƯƠNG2.XÂYDỰNGMÔHÌNHMÔPHỎNGHỆTHỐNG:Trìnhbàyviệcxâydựngmôhìnhmôphỏnghệthốngkhichưacóbộđiềukhiểngồmcácmôđun:môhìnhmôphỏng chuyển độngcủaô tô, mô hìnhmô phỏng bánh xechủ động,môhình mô phỏngtruyềnlựccóvisai,môhìnhmôphỏngdẫnđộngphanhkhínénvàcơcấuchấphành.Tiếnhànhmôphỏngkhảosátchuyểnđộngcủaôtô,ảnhhưởngcủamômenphanhtớikhảnăngtăngtốccủaôtônhằmxácđịnhvùngtácđộngphanhcóhiệuquả.

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNGCỦAHỆTHỐNG:Trìnhbàynghiêncứuđềxuấtcấutrúchệthống,thuậttoánđiềukhiểnhệthống,môhìnhhóahoạtđộngcủahệthốngtrênmáytínhnhằmxácđịnhgiátrịngưỡngđiềukhiểntheođộtrượtcủabánhxe.

CHƯƠNG4.THIẾTKẾ,CHẾTẠOVÀTHỰCNGHIỆMHỆTHỐNG:Trìnhbàynộidungnghiêncứu,thiếtkếchếtạocơcấuchấphànhvàbộđiềukhiểnđiệntửcủahệthốngtrênôtônghiêncứu.Chếtạothiếtbịđodữliệuứngdụngcáccảmbiếnđovậntốcgócbánhxe,cảmbiếnlực,cảmbiếnápsuấtkhínén,thựcnghiệmhệthốnghạnchếtrượtquaybánhxevànhậnxétcáckếtquả.

KẾTLUẬNVÀKIẾNNGHỊ:Nhậnxétkếtquảnghiêncứucủaluậnánsovớicácmụctiêuđãđềra,đềxuấthướngnghiêncứutiếptheođểtừngbướcbổsung,tiếptụchoànthiệnhệthốnghạnchếtrượtquaybánhxe.

1.7 Kết luận chương 1

Hệthốngchốngtrượtcủaôtôđangngàycàngđượcnghiêncứuchútrọngvàđầutưnhiềuvàápdụngđadạngcácloạiôtôthươngmại.Riêngvấnđềchốngtrượtquaybánhxechủđộngcórấtnhiềunghiêncứukhácnhauvàápdụngởmỗihãngôtôcósựkhácnhaunhấtđịnh.Việcnghiêncứuđiềukhiểnchốngtrượtquaybánhxechoôtôtải4x2(hiệnlưuhànhtrongnướcngàycànggiatăngvềsốlượngvàchủngloại)làcầnthiếtvàcầnđượcđầutưcủangànhcôngnghiệpôtô.

Cácnghiêncứutrênthếgiớivềhoànthiệncáchệthốngchốngtrượtquaybánhxecósửdụnghệthốngphanh,nângcaotínhkinhtếkỹthuật,antoàntrongsửdụngôtôngàycàngnhiềuvàcónhiềuthànhtựu.Song,cácnghiêncứuchỉcôngbốvềcáckếtquảmôphỏng,cácthôngsốkỹthuậtcơbản,cáckếtcấuápdụngtrênôtôthươngmạivàmangtínhchấtgiớithiệubởilýdobảomật-bảnquyền,rấtítcôngtrìnhcôngbốvềgiátrịđộtrượtcũng

ỞViệtNam,đãcónhữngcôngtrìnhnghiêncứuvềhệthốngchốngtrượtbánhxesửdụnghệthốngphanhkhí,nhưngđaphầnlàcôngbốkếtquảmôhìnhmôphỏng.Mớiđây,cócôngtrìnhnghiêncứuvềhệthốngphanhkhínéncóđiềukhiểnnhưnglàchốnghãmcứngbánhxe.Dođó,đểápdụngcáckếtquảnghiêncứuvàothựctiễncầncócôngtrìnhnghiêncứutoàndiệnvàđầyđủhệthốngchốngtrượtquaybánhxetrênôtôcụthể,cóthểmởrộngcôngtrìnhnghiêncứusửdụngphanhkhínénchốnghãmcứngbánhxechonghiêncứuchốngtrượtquaybánhxenhằmtừngbướclàmchủkỹthuật,côngnghệhiệnđạitrênôtôphụcvụcôngnghiệpsảnsuất,lắpráptrongnướcnângcaokhảnăngcạnhtranhchoôtônộiđịa.Từnhữngyêucầucấpthiếttrên,luậnánnghiêncứuđềxuấtmôhìnhhệthốnghạnchếtrượtquaybánhxebằngđiềukhiểntácđộngphanhbánhxechủđộng,môhìnhhóahệthống,xácđịnhngưỡngđiềukhiển,chếtạo-thựcnghiệmcơcấuchấphành,bộđiềukhiểnhệthống,chếtạothiếtbịđo,thựcnghiệmtổnghợpkếtquảtrênôtôcụthểvànhậnxétkếtquảtheomụctiêuđãđềra.

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG



 Nộidungchương1luậnánđãtìmhiểusựtrượtquaycủabánhxevớimặtđường,cáccôngtrìnhnghiêncứuvềhiệntượngnàyvàxácđịnhđốitượngnghiêncứulàxetảinhỏ(3tấn)đãđượctrangbịhệthốngphanhkhínéncóABScũngnhưxácđịnhmụctiêuđềxuất-chế tạohệ thốngtrượt quaybánh xechủ động.Trong chươngnày, luận ánkhảo sátảnhhưởngcủamômenphanhtớiđặctínhtăngtốccủaôtôtrênđườngcóhệsốbámkhácnhauthôngquamôhìnhmôphỏngtổngthểquátrìnhchuyểnđộngcủaôtôbaogồm:môđunmôhìnhchuyểnđộngthẳngcủaôtô(đểxácđịnhvậntốcvàgiatốcôtô),môđunmôhìnhbánhxe(đểxácđịnhthànhphầnlựctiếptuyếntừđườngtácdụnglênbánhxevàvậntốcgócbánhxe,từgiátrịnàykếthợpvớivậntốcôtôxácđịnhđượcđộtrượtcủabánhxe),môđunmôhìnhhệthốngtruyềnlựccóvisai(đểxácđịnhthànhphầnthànhphầnmômenchủđộng),môđunmôhìnhmôphỏnghệthốngphanhkhínéncóABS.Môhìnhmôphỏnghệthốngnhưtrênhình2.1.

 -Khảosátchuyểnđộngcủaôtôvàảnhhưởngcủamômenphanhtớikhảnăngtăngtốccủaôtôkhiđitrênđườngcóhệsốbámkhácnhau.

 CácmôhìnhmôphỏngđềuđượcxâydựngbởiphầnmềmMatlab–Simulink[9].

2.1 Mô đun mô hình mô phỏng chuyển động thẳng của ô tô

Khiôtôchuyểnđộngthẳng,cáclựcvàmômentácdụnglênôtôđượcmôtảtrênhình2.2[5],[16],[35],[50],[57].Đểđơngiảnhóamôhìnhmôphỏng(Vớigiảthiếtôtôchuyểnđộngthẳng,mộtbênbánhxebịtrượtquay),luậnánsửdụngmộtsốgiảthiết:ôtôchuyểnđộngthẳngtrênmặtđườngbằngphẳng;bỏquadaođộngtheophươngthẳngđứng;luậnánnghiêncứuchuyểnđộngchưaxétđếncácthànhphầnlựcngang;vậntốcôtônhỏnênbỏqualựccảnkhôngkhí.



Hình 2.2 Các lực tác dụng lên ô tô trong quá trình chuyển động

Trongđó:

G0-trọnglượngcủaôtô(G0 = m.g);mx-lựcquántínhcủaôtôtácdụnglên.trongtâmT(cótọađộđượcxácđịnhquacácthôngsốa,b,L,hg)củaôtô.

m - làkhốilượngcủaôtô.

g -làgiatốctrọngtrường.

Fz2, Fz1 -lầnlượtlàphảnlựcthẳngđứngtừmặtđườnglênbánhxecầusauvàtrước.

Fx2 , Fx1 -lầnlượtlàtổnghợplựctiếptuyếntừđườngtácdụnglênbánhxecầusauvàtrước(gồmcólựckéovàlựccảnlănđượcxácđịnhtheomôđunmôhìnhmôphỏngbánhxemục2.3).

Fwx -lựccảncủakhôngkhí.

x -chuyểndịchcủaôtô.

Phươngtrìnhchuyểnđộngcủaôtôtheophươngdọcđượcviếtnhưsau:

   m  x  Fx2  Fx1– Fwx      (2.1)Trườnghợpbánhxebịtrượtquaykhikhởihành,lựccảncủakhôngkhícóthểbỏquakhôngxét.Dođóphươngtrìnhchuyểnđộngcóthểviếtlạinhưsau:



Fm

Việcxácđịnhphảnlựctiếptuyếnởmỗibánhxechủđộngđượctrìnhbàyởmụcmôhìnhmôphỏngbánhxechủđộng.

2.2 Mô đun mô hình mô phỏng hệ thống truyền lực có vi sai

 Hệthốngtruyềnlựccủaôtônghiêncứulàloạitruyềnlựccóhộpsốcơkhíthường,độngcơđặttrước,dẫnđộngcầusau.Mômentừđộngcơquahộpsố,trụccácđăng,cầuxerồiđếncácbánhxechủđộngphíasauđượcmôtảnhưhình2.3.

 Trongnghiêncứumôphỏng,luậnánsửdụngtỷsốtruyềnlớnnhấtcủahộpsốcơkhí(ih1=7,31)vàtỷsốtruyềnbộtruyềnlựcchínhcủacầuchủđộngloạiđơn(i0=6.57)theothôngsốkếtcấucủanhàsảnxuất.



Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống truyền lực

 Tronghệthốngtruyềnlực,visaiđảmbảochocácbánhxechủđộngcóthểquayvới

 Đểxâydựngphươngtrìnhchuyểnđộngquaycủacácbánhxecầnthiếtxácđịnhmômenchủđộngcủabánhxeđượcxácđịnhbởimômentruyềntừđộngcơ,quahộpsố,đếntruyềnlựcchính,quavisaiđếncácbántrụcvàmômenphanhtácđộnglênbánhxe(nếucó)[45],[52].Luậnánsửdụnggiảthiếttrọnglượng phânbốhaibênbánhxetráiphảibằngnhau.

Khimômencảnhaibênbánhxebằngnhau,cácbánhxebênphảivàbêntráiquaycùngvậntốcgóc(ωt=ωp=ω0;ω0–vậntốcgóccủavisai)vàmômenchủđộngtruyềnđếnhaibánhxebằngnhau:

  Mms-Mômenmasátcủabộvisai,xuấthiệndosựchuyểnđộngtươngđốicủacácchitiếttrongbộvisai(Visaibánhrăngcônthườngcómômenmasáttrongcơcấuvisainhỏ,chỉbằngkhoảng4÷6%mômenđiquavisai).

ηt-làhiệusuấtcủahệthốngtruyềnlực.

 Me-làmômenđộngcơ.Mekhimứctải100%phụthuộcvàovậntốcgóccủađộngcơ(ne)gọilàđặctínhngoàicủađộngcơ.Thựctế,độngcơlàmviệcchủyếuởchếđộtảinhỏhơn100%theocácđườngđặctínhcụcbộ,đượcxácđịnhtừmứctảiđộngcơvàvậntốcgócđộngcơtrênhình2.4.



Hình 2.4 Đặc tính mô men của động cơ

0 800 1600 2400 3200

4000 0 20 40 60 80 100 0

80 160 240 320

muc ga (% )

ne (v/p)

 Trườnghợpôtôởtrênđườngcóhệsốbámhaibêntráiphảikhácnhau,giảsửbêntráicóhệsốbámthấphơn( min)vàbênphảicóhệsốbámcaohơn( max),khiđómômencựcđạicóthểcócủabánhxebênphảiđượcxácđịnh:

 Với minlàhệsốbámbênthấphơn;G2làtrọnglượngôtôphânbốracầusauVậy,ởtrườnghợpbêntráicóhệsốbámthấphơnthìmômentạicácbántrụcđượcxácđịnh:

2 max

 Việcxácđịnhmômenđếnmỗibênbánhxechủđộnglàmcơsởtínhtoánchuyểnđộngquaycủabánhxevàvậntốcgócbánhxe[58].

2.3 Mô đun mô hình mô phỏng bánh xe

2.3.1 Phương trình chuyển động quay của bánh xe bị động

Trongphươngtrìnhchuyểnđộngcủaôtô,việcxácđịnhtổnghợplựctiếptuyếnFx1củamặtđườngtácdụnglênbánhxebịđộngđượctínhtheoquanhệlựcvàmômenởbánhxebịđộng.Khibánhxechuyểnđộng,ởtrườnghợptổngquátvớigiảthiếtkhôngkểđếnkhốilượngbánhxe(khốilượngbánhxenhỏsovớikhốilượngtoànôtô)vàcoikhungôtôliênkếtcứngvớicầu,cáclựcvàmômentácdụnglênbánhxenhưhình2.5.



Hình 2.5 Lực và mô men tác dụng lên bánh xe bị động

Hình 2.6 Lực và mô men tác dụng lên bánh xe chủ động