Xây dựng mô hình nghiên cứu sự làm việc của của hệ thống treo khí có điều khiển điện tử trên xe du lịch

Khi hành trình làm việc của hệ thống treo thay đổi sẽ dẫn đến sự thay đổi về các thông số dao động của phần không được treo và phần được treo như biên độ, tần số, gia tốc dao động ,....C

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

VŨ ĐỨC BÌNH

XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC

CỦA HỆ THỐNG TREO KHÍ CÓ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN

i

LờI CAM ĐOan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, do chính tôi

nghiên cứu và thực hiện với sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Phạm Hữu Nam Thông tin và số liệu tham khảo sử dụng trong luận văn được trích dẫn đầy đủ nguồn tài liệu tại danh mục tài liệu tham khảo là trung thực Nội dung của luận văn hoàn toàn phù hợp với tên đề tài đã được đăng ký và phê duyệt của hiệu trưởng trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Tác giả luận văn

Vũ Đức Bình

ii

Lời cảm ơn để hoàn thành được luận văn tốt nghiệp này tác giả đã nhận được sự quan tâm

giúp đỡ tận tình của nhiều người Tác giả xin bày tỏ lòng trân trọng và cảm ơn đến: Thầy PGS.TS Phạm Hữu Nam, người hướng dẫn khoa học trực tiếp Người đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tác giả hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp

Quý thầy cô và các anh chị trong Bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng, Viện cơ khí

động lực, trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã dúp đỡ, chỉ dẫn và tạo rất nhiều

điều kiện để tôi học tập nghiên cứu tại đây

Nhóm học viên Cao học chuyên nghành Ô tô và xe chuyên dụng và chuyên nghành Động cơ đốt trong đang theo học chường trình Cao học trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Gia đình, bạn bè và các đông nghiệp của khoa công nghệ ô tô, trường Cao

Đẳng Nghề Công nghiệp Hà Nội Những người đã luôn ở bên cổ vũ động viên tôi trong thời gian học tập cũng như làm luận văn

Hà Nội, ngày tháng 03 năm 2014

Vũ Đức Bình

iii

Mục lục

Trang Lời nói cam đoan

Lời cảm ơn

Mục luc

Danh mục các ký hiệu

Danh mục các ký hiệu

i

ii iii

v

vi Chương I: TổNG QUAN về vấn đề nghiên cứu

1

1.3.Các vấn đề liên quan đến đối tượng nghiên cứu

1.3.1.Vai trò hệ thống treo trên ô tô

2

2 1.3.2 Các chỉ tiêu đánh giá dao động của hệ thống treo 3 1.3.3 Các yêu cầu của hệ thống treo

7 1.4.Phân tích ưu nhược điểm của hệ thống treo

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

11

12 1.5.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.6 Đặt vấn đề nghiên cứu

2.2 Tổng quan về hệ thống treo khí điều khiển điện tử trên xe du lịch

2.3 Xy lanh kí hệ thống treo

2.3.1 Kết cấu và nguyên lý làm việc của phần tử đàn hồi khí

2.3.2 Hệ thống điều khiển phần tử đàn hồi khí

2.4.Kết luận

Chương III : xây dựng phương trình vi phân mô tả

động lực học hệ thống treo khí

3.1.Phương pháp mô tả tập trung

3.1.1.Các giả thiết xây dựng phương trình vi phân

3.1.2.Lưu lượng và biến đổi áp suất khí qua đường ống

iv

3.1.3.Lưu lượng và biến đổi áp suất khí qua đường bình chứa

3.1.4.Lưu lượng và biến đổi áp suất khí qua đường van

3.2 Trạng đàn hồi khí thái áp suất và lưu lượng trong phần tử

3.1.1.Phương trình trạng thái bình khí chinh

3.1.2.Phương trình trạng thái bình khí phụ

3.1.3.Phương trình trạng thái van tiết lưu

3.1.4.Phương trình mô tả cho khối lượng được treo

3.1.5.Hệ phương trình mô tả sự làm việc của phần tử đàn hồi khí

3.3 Mô hình 1/4 hệ thống treo bi động

CHƯƠNG IV: MÔ PHỏNG

4.1 Thông số đầu vào mô phỏng

4.2.Giới thiệu về Matlab-Simulink

4.2.1.Đặc điểm của Simulink

ECU Bộ xử lý và điều khiển trung tâm

Cx Độ cứng của hệ thống tại vị trí bất kỳ

m& Lưu lượng khí

vi

Danh mục đồ thị

Hình 4.7.Van tiết lưu đóng và tốc độ biến thiên ballon thấp 55

Hình 4.8 Van tiết lưu đónàg vận tốc độ biến thiên ballon cao 55

Hình 4.9.Biến đổi áp suất qua van khi h& cao 56

Hình 4.10.Biến đổiáp suất qua van khi h& thấp 56

Hình 4.11a.Lực tác dụng lên khối lượng phần tử được treo khi h& thấp 57

Hình 4.11b.Lực tác dụng lên khối lượng phần tử được treo khi h& cao 57

Hình 4.12 áp suất trong bình khí chính và bình khí phụ khi độ mở tiết lưu nhỏ, biến thiên h& nhỏ 58

Hình 4.13 áp suất trong bình khí chính và bình khí phụ khi độ mở tiết lưu lớn, biến thiên h& nhỏ 59

Hình 4.14 áp suất trong bình khí chính và bình khí phụ khi độ mở tiết lưu nhỏ, biến thiên h& lớn 60

Hình 4.15 áp suất trong bình khí chính và bình khí phụ khi độ mở tiết lưu lớn, biến thiên h& lớn 60

Hình 4.16 khi thể tích bình khí phụ nhỏ và độ mở tiết lưu lớn 61

Hình 4.17.Khi thể tích bình khí phụ lớn và độ mở tiết lưu lớn 62

1

Chương I Tổng Quan Về Hệ Thống Nghiên Cứu

1.1 Lĩnh vực nghiên cứu

Lĩnh vực nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu dao động của ô tô Khi ô tô làm

việc, có hai nguyên nhân chính gây ra dao động Thứ nhất là dao động có tính quy luật được gây ra bởi các chi tiết quay trên xe như trục khuỷu động cơ, bánh đà, các bánh răng trong hộp số, trục các đăng,… Thứ hai là dao động có tính ngẫu nhiên

được gây ra do ô tô chuyển động trên mặt đường không bằng phẳng, lực cản gió,… Nghiên cứu dao động trên ô tô có vai trò đặc biệt quan trọng Bởi những dao

động nay có ảnh hưởng lớn đến độ bền của các bộ phận cũng như những chỉ tiêu khác đặt ra khi thiết kế ô tô Môt trong số đó là chỉ tiêu đảm bảo độ êm dịu chuyển

động cho người và hàng hóa trên xe

Những dao động có quy luật được sinh ra chủ yếu do sự mất cân bằng động của các chi tiết chuyển động qua Từ đó sinh ra sinh ra lực quán tính ly tâm thay đổi theo mỗi chu kỳ quay của các chi tiết máy Do đó dao động thường thay đổi tuy thuộc vào tốc độ quay của các chi tiết Nhưng dao động này rất khó triệt tiêu hoàn toàn những lại có thể giảm tới mức thấp nhất Điều đó được thực hiện bằng cách tính toán phân phối khối lượng vật quay để khử lực quán tính và mô men quán tính Do

đó nhìn chung những dao động mang tính quy luật không gây ra lực tác dụng quá lớn lên các bộ phận ô tô trong quá trình làm việc

Tải trọng tác dụng lên ô tô do dao động ngẫu nhiên thường có ảnh hưởng lớn hơn nhiều so với tải trọng mà dao động có tính quy luật tạo ra Bởi ngoài việc gây ra những hư hỏng cho các chi tiết mà điển hình nhất là những hư hỏng do mỏi thì dao

động ngẫu nhiên còn gây ra các tải trọng va đập lớn đặc biệt khi xe di chuyển trên những địa hình xấu Do vậy khi khảo sát vấn đề dao động trên ô tô thì dao động ngẫu nhiên luôn được nhà nghiên cứu đặt lên hàng đầu

Ô tô là tổ hợp rất nhiều hệ thống ghép nối phức tạp, cho nên để đáp ứng việc đảm bảo dao động ngẫu nhiên trên ô tô là nhỏ nhất thì người thiết kế cần phải giải quyết rất nhiều vấn đề liên quan Nghĩa là có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến dao động ngẫu nhiên trên ô tô như: kết cấu vỏ xe, kiểu dáng khí động học của ô tô, hệ thống treo, kết cấu và áp suất hơi của lốp,… Trong số đó, hệ thống treo có vai trò đặc biệt

2

quan trọng và có ảnh hưởng quyết định đến dao động ngẫu nhiên trên ô tô Việc nghiên cứu tính toán hợp lý hệ thống treo là một trong những vấn đề mấu chốt giải quyết bài toán dao động trên ô tô

1.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống treo ô tô, qua đó khảo sát so sánh

khả năng là việc, khả năng đảm bảo dao động của ô tô giữa hệ thống treo có điều khiển và hệ thống treo không điều khiển

Như vậy với mục đích nghiên cứu đặt ra như trên trước hết cần tìm hiểu các vấn

đề liên quan đến hệ thống treo gồm có: vai trò của hệ thống treo trên ô tô Các chỉ tiêu là thước đo khả năng đáp ứng tốt hay không tốt của hệ thống tre Những nội dung trên sẽ được trình bày ở phần dưới đây

1.3 Các vấn đề liên quan đến đối tượng nghiên cứu

1.3.1 Vai trò của hệ thống treo trên ô tô

Hệ thống treo là bộ phận đàn hồi đặt giữa phần được treo (thân xe) và phần không được treo (cầu xe và bánh xe), hình thành một liên kết “ mềm ”giữa hai phần

Hệ thống treo có vai trò ngăn cách thân xe và bánh xe, qua đó nó có tác dụng làm giảm tải trọng động thẳng đứng tác dụng từ bánh xe lên thân xe và dập tắt nhanh các dao động của thân xe khi bánh xe chuyển động trên đường không bằng phẳng Ngoài ra hệ thống treo còn giúp truyền lực từ bánh xe lên thân xe và ngược lại, để xe

1.3.2 Các chỉ tiêu đánh giá dao động của ô tô

Khi ô tô chuyển động trên đường, dao động xuất hiện trong toàn bộ hệ thống của

xe dưới tác động kích thích của các mấp mô biến dạng đường

Dao động của ô tô ảnh hưởng đến người trên xe, hàng hóa chuyên trở cũng như tuổi thọ của các kết cấu ôtô Các chỉ tiêu đánh giá dao động của ô tô được xây dựng trên cơ sở đánh giá mức độ ảnh hưởng của dao động ô tô đến con người, hàng hóa và

an toàn trong quá trình chuyển động Có rất nhiều chỉ tiêu đưa ra để đánh giá ảnh hưởng của dao động trên ô tô trong đó có các chỉ tiêu cơ bản sau :

- Các chỉ tiêu đánh giá về độ êm dịu chuyển động;

- Chỉ tiêu về hành trình làm việc của hệ thống treo;

- Chỉ tiêu về độ bám đường lực tác dụng của hệ dao động lên mặt đường

a Các chỉ tiêu đánh giá về độ êm dịu chuyển động

Các chỉ tiêu đánh giá về độ êm dịu chuyển động nhằm mục tiêu kiểm soát các dung động của ô tô, sao cho cảm giác mà hành khách ngồi trên xe cảm nhận được là không vượt quá một giới hạn nhất định Ngoài ra các chỉ tiêu này đưa ra còn nhằm tập trung giải quyết về tính toán độ bền của ô tô

Phương pháp chung để xây dung các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động là nghiên cứu phản ứng của con người với dao động kích thích hình sin nhằm nhận dạng các vùng cảm giác về sự dễ chịu của con người ứng với các giá trị biên độ, tốc

độ hoặc gia tốc của dao động tác dụng theo một hướng nhất định ( từ chân tới đầu từ bên này sang bên kia hoặc từ trước ra sau ) ứng với giải tốc độ nhất định

với tần số riêng Tùy thuộc vào hình thể , trọng lượng, thói quen của từng người mà

có thể bước đi trong 1 phút khoảng 60 ữ 90 bước, tương ứng với tần số dao động khoảng

1 ữ 1,5 Hz Khi đi ô tô,con người sẽ bị dao động theo tần số dao động của phần

được

treo, tần số dao động của phần được treo làm cho người dễ chịu nhất khi nó nằm trong khoảng tấn số dao động riêng cuả người đó Nếu tần số dao động nằm ngoài khoảng tần số dao động riêng của con người sẽ nhánh chóng làm người ngồi trên xe xuất hiện cảm giác mệt mỏi

2 Gia tốc và thời gian dao động

Dao động của ô tô ở những gia tốc khác nhau có những ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu đựng của con người ngồi trên ô tô Nhìn chung, khi gia tốc càng tăng thì thời gian chịu đựng dao động của cơ thể người càng giảm Do đó gia tốc dao động là một chỉ tiêu quan trọng đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô Để cải thiện độ

êm dịu chuyển động thì ngoài việc giảm biên độ gia tốc dao động còn phải giảm thời gian dao động ở gia tốc đó

Trên hình 1.1 là tiêu chẩn ISO2631-1985 mô tả khả năng chịu đựng được của con người trong điều kiện dao động của cabin máy kéo Có thể thấy rằng ở tần số từ 4

đến 8

Hz nếu gia tốc dao động thẳng đứng của cabin là 0,15 m/s2 thì người ngồi trên xe chịu được thời gian tối đa là 24 giờ Còn cũng trong dải tần số ấy, nếu gia tốc tăng lên 3,15 m/s2 thì người ngồi trên cabin chỉ chịu được trong thời gian 1 phút

Trong khoảng tần số từ 1ữ6 Hz giá trị của đặc tính được xác định bằng tích của biên độ và lập phương của tần số góc dao động không vượt quá 12.6 m/s3 Ví dụ ứng với tần số f =1 Hz (tần số góc ω = 2 f π =2π rad/s), thì giá trị biên dộ dao động cho phép là :12,6 m.s-3 / ( 2π rad.s-1)3 = 0,0508 m;

Trong khoảng tần số 6ữ20 Hz, giá trị của đỉnh gia tốc được xác định bằng tích biên độ và bình phương của tần số góc dao động không được nhỏ hơn 0,33 m/s2 Trong khoảng tần số từ 20ữ60 Hz, giá trị của đỉnh của vận tốc được quy định bằng tích của biên độ và tần số góc không được vượt quá 2,7 m/s

b.Chỉ tiêu hành trình làm việc của hệ thống treo

Hành trình làm việc cuả hệ thống treo được tính bằng giá trị cực đại của hiệu số giữa chuyên vị phần được treo và không được treo max(Zs - Zu) Hay đó chính là không gian làm việc cần thiết cho hệ thống treo hoạt động không xay ra va đập lên các ụ hạn chế trong các hành trình nén và hành trình xả của hệ thống Khi hành trình làm việc của hệ thống treo thay đổi sẽ dẫn đến sự thay đổi về các thông số dao động của phần không được treo và phần được treo như biên độ, tần số, gia tốc dao động , Chỉ tiêu này sẽ đảm bảo hành trình làm việc của hệ thống treo năm trong một khoảng nhất định để dao động của ô tô hợp lý ( t

d

f ≤ max(Zs - Zu)≤ n

d

f )

7

c Chỉ tiêu về độ bám đường

Khi ô tô chuyển động trên đường,do xe bị dao động nên lực pháp tuyến tác dụng giữa lốp và mặt đường luôn thay đổi Lực pháp tuyến nay đặc trưng cho khả năng bám đường của ô tô Ngoài ra các trị số của các thành phần lực như lực ngang, lực kéo, lực phanh phát huy tại vùng tiếp xúc của bánh xe và mặt đường phụ thuộc vào lực pháp tuyến giữa lốp và mặt đường Do vậy dao động thẳng đứng của bánh xe sẽ

ảnh hưởng tới khả năng bám đường, tính điều khiển cũng như tới tải trọng tác dụng lên mặt đường

Do hệ số cản giảm chấn của lốp thường nhỏ hơn nhiều so với hệ số cản giảm chấn của hệ thống treo, cho nên có thể coi như lực pháp tuyến giữa mặt đường và lốp xe sẽ tỷ lệ thuận với dịch chuyển tương đối giữa lốp xe và mặt đừơng (Zu - Zr), hay còn gọi

là biến dạng động của lốp Trị số biến dạng động càng nhỏ thì lực tác dụng lên mặt

đường càng nhỏ (tính bảo vệ đường tốt) và ngược lại

d Độ chính xác động học

Khi ô tô chuyển động trên đường thì độ chính xác động học có liên quan trực tiếp đến tính năng điều khiển của xe Như với trường hợp ô tô sử dụng hệ thống treo phụ thuộc do dầm cầu cứng liên kết các bánh xe nên trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy mà giảm được trượt ngang và hạn chế độ mòn của lốp bánh xe khi thay đổi tiếp xúc với mặt đường Trong trường hợp ô tô sử dụng hệ thống treo độc lập do hai bánh xe trái và phải không có quan hệ trực tiếp với nhau

mà khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang, bánh xe kia vẫn đứng nguyên Do đó động học của bánh xe dẫn hướng được giữ đúng hơn

1.3.3 Các yêu cầu của hệ thống treo

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến dao động của ô tô khi di chuyển, trong đó hệ thống treo là một yếu tố đóng vai trò then chốt quyết định sự dao động của thân xe

Để đáp ứng được mục đích chính là treo mềm cụm thân xe theo phương thẳng đứng,

đồng thời thỏa mãn được những chỉ đánh giá dao động của ô tô như đã đề cập ở trên thì hệ thống treo cần đảm bảo những yêu cầu sau :

Do đặc điểm của các thông số kết cấu hệ thống treo (gồm các khối lượng dao

động, độ cứng của phần tử đàn hồi và hệ số cản giảm chấn của phần tử giảm chấn, các kích thước bố trí) mà các đáp ứng đầu ra của hệ thống không thỏa mãn đồng thời các chỉ tiêu đã đặt ra về độ êm dịu, về khả năng bám đường, về không gian làm việc cho hệ thống hoạt động tốt nhất, hoặc việc đáp ứng các chỉ tiêu lại có sự mâu thuẫn nhau, ví dụ :

Tăng độ êm dịu chuyển động thì cần giảm độ cứng của hệ thống treo, nhưng

điều đó sẽ làm tăng không gian làm việc của hệ thống.Muốn tăng khả năng bám

đường của phương tiện thì cần tăng áp lực pháp tuyến của bánh xe với mặt đường nhưng điều đó làm mặt đường nhanh hỏng

Giảm dao động của phần không được treo lại làm tăng cường độ dao động của phần được treo, làm cho phần tử đàn hồi và giảm chấn phải hấp thụ lực tác dụng lớn hơn, đồng thời bánh xe cũng tác dụng lực lớn hơn lên mặt đường

Như vậy hệ thống treo hiện tại thường chỉ đảm bảo được chỉ tiêu chính là êm dịu chuuyển động còn các yêu cầu khác thì vẫn chưa được tính toán đến

1.4 Phân tích ưu nhược điểm hệ thống treo

a Hệ treo cơ khí với phần tử đàn hồi là kim loại: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn

9

ưu điểm

- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ bố trí

- Cho phép chịu được tải trọng lớn

Nhược điểm

- Sự thay đổi chiều cao lớn, trong quá trình làm việc sẽ ảnh hởng đến tần số dao

động của xe có thể gây khó chịu cho hành khách đi trên xe

- Hệ treo cơ khí không tự động thay đổi được độ cao thân xe nên không đem lại cảm giác thoải mái và tiện nghi cho hành khách

- Đặc tính làm việc của phần tử đàn hồi kim loại là tải trọng tăng tác dụng thì biến dạng tăng và tăng theo quy luật tuyến tính

Hệ thống treo với phần tử đàn hồi kim loại thì hệ số đàn hồi là không thay đổi được

b Hệ treo khí nén với phân tử đàn hồi khí nén

ưu điểm

+ Có khả năng tự động thay đổi độ cứng của hệ thông treo (bằng cách thay đổi áp suất khí nén bên trong phần tử đàn hồi hoặc diện tích làm việc hữu ích) để cho ứng với các chế độ tải trọng khác nhau, độ võng tĩnh và tần số dao động riêng của phần

+ Hệ thống treo khí nén còn có một ưu điểm nữa đó là không có ma sát trong các phần tử đàn hồi, trọng lượng của phần tử đàn hồi bé và giảm được chấn động cũng như giảm tiếng ồn từ bánh xe lên buồng lái

+ Khi sử dụng hệ thống treo khí nén có thể thay đổi được vị trí của vỏ xe đối với mặt đường nghĩa là thay đổi chiều cao chất tải

10

+ Trọng lượng của hệ thống treo này chủ yếu là ở trọng lượng bộ phận dẫn

h-ướng và trang bị để cung cấp khí còn chính trọng lượng của bản thân bộ phận đàn hồi lại rất bé

Nhược điểm

Nhược điểm lớn nhất đối với hệ treo khí nén đó là khả năng dẫn hướng Phần tử đàn hồi là buồng khí nén không đóng vai trò vừa là đàn hồi vừa là bộ phận dẫn hướng như ở hệ treo cơ khí đối với nhíp lá Khả năng truyền lực dọc và ngang của hệ treo khí nén là rất kém Do vậy mà phải thiết kế cơ cấu dẫn hướng phù hợp và đảm bảo khả năng truyền lực tốt nhất Việc điều khiển hệ thống treo khí nén có 2 loại cơ bản

đó là :

- Điều khiển cơ khí : Tín hiệu điều khiển lấy từ 3 cảm biến xác định chiều cao thân xe Chiều cao thân xe thay đổi sẽ điều khiển cho van điều chỉnh hoạt động ở loại này việc điều khiển thông qua van cơ khí nên có kết cấu khá phức tạp

- Điều khiển điện từ: ở loại điều khiển điện từ này sẽ có 3 cảm biến đặt ở cầu trớc và cầu sau dạng điện trở đo khoảng cách giữa cầu xe và thân xe Các cảm biến này gửi thông tin tới bộ điều khiển trung tâm dới dạng xung tín hiệu, các tín hiệu đ-

ợc xử lí và điều khiển cho van điện từ cấp và xả khí nén Chiều cao thân xe luôn giữ

ở một vị trí ban đầu tương ứng với tải trọng tĩnh Đồng thời van còn có khả năng

điều khiển chiều cao thân xe tự động

xe chở người (xe buýt và xe du lịch) là n = 60ữ80 lần/phút

Độ cứng k scủa phần tử đàn hồi được tính theo công thức :

, (N s/

Trong đó :

Hệ số tắt giảm chấn Ψ= 0,15 ữ0,25

Ζbx= m s.g là lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe (N);

α là hệ số quy dẫn phụ thuộc vào vị trí đặt giảm chấn;

f t là độ võng tĩnh của hệ thống treo được xác định theo điều kiện êm dịu

Do f t thay đổi trong một khoảng nhất định nên với mỗi loại xe, ứng với các giá trị

α ,Ψ,m sđã biết thì hệ số cản giảm chấn b scó thể được lựa chọn trong một khoảng tương ứng, tức là : bmin1 ≤ b s≤ bmax1

Nhận xét : Hệ thống treo không điều khiển với các thông số của bộ phận đàn

hồi và giảm chấn không thay đổi tương ứng với kích thích từ mặt đường khi xe di chuyển sẽ chỉ đáp ứng được chuyển động êm dịu của ô tô trên những địa hình nhất

định Do đó nếu xe di chuyển trên những lọai mặt đường khác thì hệ thống treo cũ lại trở nên không thích hợp Hệ thống treo hiện nay chỉ đảm bảo độ êm dịu của ô tô trong một vùng tần số làm việc nhất định Như vậy nghiên cứu hệ thống treo khí có

điều khiển điện tử giúp ô tô làm việc được trong nhiều vùng tần số khác nhau, đáp ứng với nhiều loại địa hình khác nhau chính là một yêu cầu cấp thiết đặt ra

1 5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

12

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Để giải quyết vấn đề nêu trên, nhiều nhà nghiên cứu trong nước đã tiến hành

nghiên cứu về hệ thống treo đáp ứng tốt hơn các chỉ tiêu dao động của ô tô Một số nghiên cứu điển hình như sau:

1 Luận văn thạc sỹ khoa học “sử dụng thuật toán LQG để tối ưu hóa các thông

số thiết kế của hệ thống treo” (năm 2006) Tác giả Hà Văn Thảo, trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tìm hiểu và đưa ra được những nội dung lý thuyết điều khiển tối ưu và thuật toán điều khiển LQG; từ đó tác giả đã ứng dụng điều khiển LQG vào tính toán tối ưu các thông số thiết kế hệ thống treo ô tô theo mô hình 1/4 Kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy các thông số tối ưu trên hệ thống treo đảm bảo độ

êm dịu chuyển động tốt hơn so với hệ thống treo với các hệ thông số tính toán theo phường pháp truyền thống

2 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật “nghiên cứu đánh giá độ êm dịu của ô tô khách 29 chỗ ngồi sản xuất tại Việt Nam” Tác giả Bùi Quốc Vĩnh, trường Đại Học Đà Nẵng

đã xây dựng được mô hình phẳng tính toán dao động của xe khách 29 chỗ Hyundai County theo hai phương dọc, ngang qua đó xác định được các thông số đặc trưng: dịch chuyển, vận tốc, gia tốc của phần được treo và không được treo ”chứng minh

và minh họa bằng đồ thị ảnh hưởng của các thông số kết cấu như độ cứng lốp, độ cứng hệ thống treo, hệ số cản giảm chấn đến độ êm dịu của ô tô thông qua đặc tính tần số, biên độ

Nhận xét:

Các nghiên cứu vẫn chỉ chủ yếu tập trung vào tính toán tối ưu các thông số của

hệ thống treo không điều khiển được và sử dụng những mô hình đơn giản để khảo sát Việc tính toán tối ưu đó phần lớn cũng chỉ đáp ứng được chỉ tiêu về độ êm dịu chuyển động của ô tô mà chưa xét đến những chỉ tiêu khác nữa Nhưng trên thị trường ô tô hiện nay, nhất là các dòng xe du lịch đời mới và xe chở khách đang ngày càng được sử dụng hệ thống treo khí có điều khiển điện tử, những yêu việt của nó

đã cho thấy qua thực tế Tuy nhiên sự hiểu biết về hệ thống treo này vẫn còn khá mới mẻ, các tài liều chỉ chủ yếu tập trung vào kết cấu mà chưa có một sự phân tích sâu, để có thể dúp việc tìm hiểu, cũng như bảo dưỡng sửa chữa hệ thống treo này

13

được tốt nhất Nói tóm lại, việc tìm hiểu và phát triển hệ thống treo có điều khiển hay còn gọi là “hệ thống treo khí điều khiển điện tử ” vẫn chưa được tác giả đi sâu nghiên cứu

1.5.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Trên thế giới, nghiên cứu dao động trên ô tô đã được tiến hành từ lâu, với rất nhiều công trình của nhiều tác giả khác nhau Càng về sau này, từ khoảng những năm 90 cho đến nay với sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử với sự hỗ trợ mạnh mẽ của các phần mềm tính toán mạnh Matlab Simulink, ANSYS,…việc nghiên cứu dao động của ô tô trở nên dễ dàng hơn rất nhiều Cũng vì thế mà có rất nhiều nghiên cứu được tiến hành tập trung vào việc nghiên cứu khả năng điều khiển

được của hệ thống treo, tối ưu hóa các thông số kết cấu của ô tô đặc biệt là ở hệ thống treo để giảm dao động, nâng cao chất lượng làm việc của phương tiện Một số nghiên cứu điển hình :

Luận văn thạc sỹ khoa học “xây dựng luật điều khiển cho hệ thống treo ô tô chủ

động” của tác giả Chinny Yue, Học viện công nghệ Massachusetts, Hoa Kỳ (năm 1987);

Luận án tiến sỹ “thiết kế hệ thống treo ô tô bán chủ động”của tác giả Téturo Butsuen, Học viện công nghệ Massachusetts, Hoa Kỳ (năm 1989);

Luận án tiến sỹ “phát triển hệ thống treo hoàn toàn chủ động thông qua mô hình

động học” của tác giả Nima Eslaminasab, Trường Đại Học Waterloo, Canada (năm 2008);

Nhìn chung, các nghiên cứu trên thế giới đa phần được tiến hành với sự trợ dúp của máy tính điện tử và phần mềm mô phỏng Một số nghiên cứu đã đưa ra được luật điều khiển để đáp ứng việc thay đổi thông số kỹ thuật hệ thống treo trong khi xe chuyển động phù hợp với từng loại mặt đường Luật điều khiển được xây dựng chủ yếu dựa trên cơ sở giải bài toán tối ưu theo phương pháp LQG, LQR hoặc sử dụng

bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ (PID) Các mô hình nghiên cứu hệ thống treo mà các tác giả đưa ra hầu hết chỉ dừng lại ở mô hình ẳ và mô hình 1/2

1.6 Đặt vấn đề nghiên cứu

14

Từ những phân tích ở trên nhận thấy rằng cần tiếp tục nghiên cứu phát triển hệ thống treo có điều khiển để đáp ứng tốt hơn sự làm việc của ô tô, đồng thời phục vụ cho việc tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng cho công tác bảo dưỡng, sửa chữa và cônggiảng dạy Xuất phát từ đó tôi đã chọn đề tài nhiên cứu cho luận văn là: “Xây dựng mô hình nghiên cứu sự làm việc của hệ thống treo khí có điều khiển điện

tử trên xe du lịch”

Mục tiêu của nghiên cứu luận văn là:

1 Xây dựng được mô hình của hệ thống treo khí có điều khiển điện tử

2 Nghiên cứu động lực học hệ thống treo khí có điều khiển điện tử (hệ thống có khả năng điều khiển độ cứng của phần tử đàn hồi) mô phỏng bằng phần mềm Matlab Simulink;

3 Dựa trên các kết quả mô phỏng, phân tích so sánh các đặc điểm làm việc của

hệ thống treo bị động và hệ thống treo khí điều khiển điện tử

Nội dung của luận văn gồm các chương:

Chương I: Tổng quan về đối tượng nghiên cứu: tìm hiểu lĩnh vực nghiên cứu và

đối tượng nghiên cứu của đề tà, từ đó phân tích lý do lựa chon đề tài và nêu những mục tiêu, yêu cầu mà luận văn cần giả quyết

Chương II : Đặc tính làm việc của hệ thống treo khí điều khiển điện tử trên xe

du lịch :tìm hiểu về cấu tạo và phân tích nhũng đặc điểm về khả năng làm việc, nguyên lý làm việc và điều khiển của một loại xy lanh khí cụ thể sử dụng trong hệ thống treo khí điều khiển điện tử trên xe du lịch

Chương III: Mô phỏng tính toán động lực học hệ thống treo bị động và hệ thống treo khí điều khiển điện tử phục vụ cho việc tìm hiểu, nghiên cứu dao động ô tô; lập phương trình vi phân chuyển động, phương trình không gian trạng tháicuar hệ thống treo bị động và hệ thống treo khí điều khiển điện tử trên cơ sở mô hình lựa chọn ; xây dựng hàm điều khiển hệ thống treo khí điều khiển điện tử

Chương IV: Mô phỏng số : xây dựng chương trình mô phỏng dao động hệ thống treo bị động và hệ thống treo khí điều khiển điện tử sử dụng phần mềm Matlab Simulink; phân tích nhận xét các kết quả mô phỏng từ đó có những đánh giá,

15

so sánh khả năng đảm bảo các chỉ tiêu dao động của ô tô đối với hai hệ thống treo bị

động và hệ thống treo khí điều khiển điện tử

Phần kết luận : Tổng hợp các kết quả thu được của đề tài và đề xuất hướng nghiên cứu tiếp

16

Chương II Đặc tính làm việc của hệ thống Treo Khí Điều

Khiển Điện Tử 2.1.Đặc tính đàn hồi hệ thống treo

Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo thể hiện quan hệ giữa độ võng f và tại trọng Z theo phương thẳng đứng Trên hình 2.1 thể hiện ba đường đặc tính đàn hồi khác nhau, đường 1 đường đặc tính đàn hồi của phần tử đàn hồi không thay đổi về độ cứng, đường 2 đường đặc tính đàn hồi thay đổi được độ cứng, đường 3 đường đặc tính đàn hồi có độ cứng tăng liên tục

Hình 2.1 Các dạng đặc tính đàn hồi của hệ thống tre

Các đường đặc tính được vẽ với điều kiện chung là tại trọng Z1độ cứng của các

hệ thống treo này bàng nhau Đường 1 ứng với hệ thống treo với phần tử đàn hồi có

độ cứng không đổi (lò xo trụ, nhíp…) độ võng tĩnh tỉ lệ với tải trọng Với đường đặc tính nay thì khi tải trọng lớn thì hành trình động nhỏ, điều này dẫn đến va đập thường xuyên vào ụ hạn chế làm giảm độ êm dịu chuyển động Đường 2 đảm bảo cho tần số dao động không đổi trong vùng làm việc Z1- Z2 Để có được điều này độ cứng cần thỏa mãn:

1

1

1

f f f x

x

e C C

−

=

Trong đó : C1 là độ cứng với độ võng f1; Cx là độ cứng của hệ thống tại vị trí bất kỳ của đồ thị có độ võng fx Khi đó:

e Z Z

−

=

Với đường đặc tính này ở cuối hành trình trả độ cứng tăng dần nên giảm được va

đập lên ụ hạn chế Các dạng phần tử đàn hồi thông dụng đều không có được đường

đặc tính này, do vậy muốn có hệ thống treo như vậy cần kết hợp các dạng phần tử cơ

đàn hồi với nhau Chẳng hạn, nếu sử dụng nhíp cùng với các ụ hạn chế bằng cao su

ta có thể tạo được đường đặc tính như thể hiện trên hình2.2

Hình2.2 Đặc tính đàn hồi với hệ thống treo với bộ phận đàn hồi phi tuyến

Hệ thống treo khí nén điều khiển điện tử có nhiều ưu điểm trong quá trình hoạt

động, hệ thống treo này có thể thay đổi được độ cứng của hệ thống treo, (bằng cách thay đổi áp suất không khí bên trong phần tử đàn hồi) để cho ứng với các tải trọng tĩnh khác nhau độ võng tĩnh và tần số dao động riêng của phần được treo không đổi Giảm được độ cứng của hệ thống treo sẽ làm độ êm dịu chuyển động tốt hơn, một là giảm được biên độ dịch chuyển của buồng lái trong vùng tần số thấm, hai là

đẩy được sự cộng hưởng xuống vùng có tần số thấp hơn, giảm được gia tốc thẳng

đứng của buồng lái và giảm được sự dịch chuyển của vỏ và bánh xe

Đường đặc tính của hệ thống treo khí là phi tuyến và tăng đột ngột trong cả hành trình nén và trả, nên dù cho khối lượng phần được treo và không được treo bị giới hạn do các dịch chuyển tương đối đi nữa thì độ êm dịu của hệ thống treo vẫn lớn

Hệ thống treo khí còn có ưu điểm là không có ma sát trong phần tử đàn hồi, trọng lượng phần tử đàn hồi bé và giảm được chấn động cũng như giảm được tiếng

ồn từ bánh xe lên buồng lái

18

Khi sử dụng hệ thống treo khí có thể thay đổi được vị trí vỏ xe với mặt đường (nghĩa là thay đổi chiều cao chất tải) và trong hệ thống treo độc lập có thể thay đổi

được khoảng sáng gầm xe

2.2 Tổng quan về hệ thống treo khí điều khin điện tử trên xe du lịch

Hệ thống treo khí điều khiển điện tử trên xe du lịch là một hệ thống còn khá mới mẻ với mức độ phúc tạp cao, do đó việc nắm bắt và tìm hiểu về nó còn nhiều hạn chế Hệ thống treo khí điều khiển điện tử trên xe du lịch về tổng quát gồm các thành phần sau:

+ Cụm các cảm biến và công tắc (tín hiệu đầu vào), gồm các cảm biến và công tắc như ( cảm biến độ cao, cảm biến bướm ga, cảm biến lái, cảm biến tốc độ động cơ, công tắc LRC, công tắc đèn phanh,…) Thông qua các cảm biến, công tắc mà bộ

điều khiển xác định được các thông số trạng thái làm việc của ô tô

+ Bộ điều khiển (ECU) ECU tiếp nhân các thông tin đầu vào xử lí sau đó đưa ra các tín hiệu điều khiển tới cơ cấu chấp hành

+ Cơ cấu chấp hành (gồm máy nén khí, các xy lanh khí, các động cơ điện điều khiển van khí và các van điều khiển độ cao)

Chúng ta thấy rằng trên hệ thống treo khí có điều khiển điện tử thì xy lanh khí là cụm chi tiếtquan trọng nhất của hệ thống treo, nó đóng vai trò quyết định tới chất lượng làm việc của hệ thống treo khí Để hiểu sâu hơn về nó sau đây chúngta sẽ tiềm hiểu chi tiết về xy lanh khí hệ thống treo khí có điều khiển trên xe du lịch của dòng

xe cụ thể là xe ô tô TOYOTA

2.3 Xy lanh khí hệ thống treo

Xy lanh khí hoạt động dựa trên nguyên lý không khí có tính đàn hồi khi bị nén,

kết hợp với lực giảm chấn được thay đổi phụ thuộc tải trọng tác dụng lên xe

19

Hình2.3 Cấu tạo xy lanh khí

Cấu tạo của xy lanh khí được thể hiện ở hình 2.3 gồm có:

- Phần tử giảm chấn(gồm một giảm chấn có lực giảm chấn thay đổi được)

- Phần tử đàn hồi không khí (buồng khí chính và buồng khí phụ thông với nhau qua van khí)

- Bộ chấp hành điều khiển( động cơ điện điều khiển giảm chấn,điều khiển van khí và van điều khiển độ cao xe)

Khi hệ thống treo khí làm việc, chiều cao, độ cứng của phần tử đàn hồi khí có thể thay đổi được ( thông qua việc đóng mở van khí, van điện từ điều khiển độ cao để thay đổi lượng khí vào ra trong buồng khí chính và buồng khí phụ) và lực giảm chấn cũng như vây, có thể thay đổi qua ba chế độ(mềm, trung bình và cứng bằng việc

đóng mở van tiết lưu) Việc thay đổi trên nhằm thích ứng với tải trọng tác dụng lên

hệ thống treo thay đổi (độ mấp mô mặt đường, tải trọng, ) và trạng thái hoạt động của ô tô( tốc độ, chiều cao, góc đánh lái ô tô,tình trạng đạp phanh, ) Được các cảm biến thu nhận, truyền về ECU, từ đây ECU sẽ tính toán và đưa ra các tín hiệu điều khiển tới các cơ cấu chấp hành trên hệ thống treo như: động cơ bước, giảm chấn,

20

máy nén khí, các van khí, phần tử đàn hồi khí, Làm việc, đảm bảo độ êm dịu và tính ổn định cao khi xe di chuyển trên đường Để hiểu rõ hơn về tính đặc biệt của phần tử đàn hôi bằng không khí trong hệ thống treo này Sau đây chúng ta xem xét tới kết cấu và nguyên lý làm việc của phần tử đàn hồi khí trong phần tiếp theo này. 2.3.1 Kết cấu và nguyên lý làm việc của phần tử đàn hồi khí

Cấu tạo và hoạt độngphần tử cơ khí

Phần tử đàn hồi khí cấu tạo gồm có buồng khí chính và buồng khí phụ Một van khí được gắn ở phần gối đỡ trên của xy lanh khí Van khí quay bởi bộ chấp hành

điều khiển hệ thống treo qua cần điều khiển van khí để mở hay đóng đường khí thông qua giữa buồng khí chính và buồng khí phụ, bên cạnh đó phần tử đàn hồi khí còn được các van điều khiển độ cao thực hiện nhiệm vụ điều tiết lưu lượng khí cấp vào xả ra tại buồng khí chính nhằm thay đổi độ cao xe

Phần tử đàn hồi làm việc với các chế độ sau:

a Phần tử đàn của hệ thống treo ở chế độ mềm

21

Tại chế độ này, van khí sẽ được động cơ bước thông qua cần van điều khiển làm xoay van, mở thông buồng khí chính và buồng khí phụ, áp xuất trong buồng khí chính giảm do đó mà lực đàn hồi giảm xuống, qua đ làm cho độ cứng của phần tử

đàn hồi cunngx giảm theo Sơ đồ như ở hình 2.5 Kết quả là hệ thống treo đạt đượcở chế độ mềm

Hình 2.6 Trạng thái hoạt động của van khí

Cấu tạo và hoạt động phần tử điều khiển

a Động cơ bước

Để đảm bảo các hoạt động như trên của xy lanh khí, van quay của xy lanh khí

được dẫn động bởi một động cơ bước Động cơ bước có cấu tạo bao gồm hai cuộn

22

dây stator (hình 2.7 a) Dòng điện qua các cuộn dây stator làm quay nam châm vĩnh cửu được gắn với đầu cần điều khiển giảm chấn qua đó làm quay cần điều khiển van khí do sức hút của lực điện từ ECU thay đổi cực của stator từ N sang S và ngược lại hay ở trạng thái không phân cực Động cơ bước có ba vị trí dừng Tương ứng với mỗi vị trí dừng là trạng thái của cần điều khiển van khí Sơ đồ mạch điện của động cơ bước được thể hiện như hình 2.2b

a) b)

Hình 2.7 Cấu tạo của động cơ bước a) Sơ đồ cấu tạo; b) Sơ đồ mạch điện

Động cơ được lắp ở bốn treo khí tương ứng với bốn bánh xe được nối song song và cả bốn đều hoạt động đồng thời Sơ đồ nối dây của bốn động cơ bước được mô tả như hình 2.5 Theo sơ đồ nối dây, cuộn dây stator thứ nhất của động cơ bước có hai

đầu nối vào hai điện cực S + và S - của ECU, cuộn dây stator thứ hai của động cơ bước có một đầu nối với điện cực S OL của ECU và một đầu được nối đất

Hình 2.9 Kết cấu của van điều khiển độ cao

Van điều khiển độ cao xe điều khiển lưu lượng khí đến và ra trong buồng khí

chính thực thiện việc điều chỉnh độ cao xe phụ thuộc vào các tín hiệu tín hiệu từ

ECU Van điều khiển độ cao xe có hai van, gồm van điều khiển độ cao số 1(hình 2.9

a) và van điều khiển độ cao số 2 (hình 2.9 b) Trong van đó van điều khiển độ cao số

1được sử dụng cho hệ thống treo trước Nó có hai van điện từ điều khiển hai xy lanh

khí bên trái và bên phải một cách riêng rẽ Van điều khiển độ cao số 2 (hình 2.9 b)

được sử dụng cho hệ thống treo sau và bao gồm hai van điện từ Không giống như

van điện từ số 1, chúng không hoạt động riêng rẽ Trong van điều khiển độ cao số 2

24

có một van an toàn để tránh áp suất tăng quá cao bên trong ống khí (10 kgf/ 2

cm hay lớn hơn) hai van điện từ điều khiển độ cao còn đam bảo duy trì một áp suất khí ổn

định trong phần tử đàn hồi hệ thống treo khí

Để nâng hay hạ thân xe phía trước bên trái, dòng điện đi ra từ cực SLFL của ECU Để nâng hay hạ thân xe phía trước bên phải, một dòng điện đi từ cực SLFR của ECU và để nâng hay hạ thân xe phía sau, dòng điện từ cực SLRL và cực SLRR của ECU điều khiển các van điện từ tương ứng

2.3.2 Hệ thống điều khiển phần tử đàn hồi khí

Một cách tổng quát, ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến, tính toán và xử lý các

tín hiệu từ đó đưa ra dòng điện điều khiển tới động cơ bước và van điều khiển độ cao

Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống điều khiển cơ cấu chấp hành

Sơ đồ mạch điện điều khiển cơ cấu chấp hành của xe như mô tả như hình 2.9

25

Hình 2.11 Sơ mạch điện điều khiển cơ cấu chấp hành

Khi xe hoạt động bình thường, phần tử đàn hồi khí làm việc ở chế độ mềm, khi có những kích thích từ bên ngoài tác động tới xe hệ thống treo khí sẽ thực hiện thay đổi sang chế độ cứng Sau khi hết thời gian tác dụng điều khiển hoặc khi các kích thích

26

từ bên ngoài mất đi, hệ thống treo khí lại thực hiện sự chuyển đổi ngược lại từ chế

độ cứng sang chế độ mềm, các chế độ này diễn ra phụ thuộc vào tải trọng tác dụng

lên hệ thống treo Điện áp điều khiển tại các điện cực ECU khi độ cứng phần tử đàn

hồi thay đổi được trình bày hình 2.12

Hình 2.12 Chiều dòng điện, sự phân cực và hoạt động của cơ cấu chấp hành

với việc điều khiển được lực đàn hồi cũng như thay đổi được chiều cao xy lanh

khí cho phép hệ thống treo thực hiện được các chức năng sau:

- Điều khiển lực đàn hồi hệ thống treo khí khi xe giảm tốc

Khi phanh xe, trọng tâm xe có xu thế dồn về phía trước nên làm cho xe có hiện

tượng chúi đầu, gây khó chịu cho người ngồi trên xe cũng như tính ổn định khĩ xe

chuyển động như hình Hình 2.14

Hình 2.14 Sự chúi đầu xe

Để hạn chế hiện tượng này ECU sẽ phát ra dòng điện điều khiển động cơ bước ở vị

trí lực của phần tử đàn hồi và giảm chấn là cứng dưới điều kiện sau :

Cảm biến tốc độ báo tốc độ xe trên 60km/h

Đèn phanh báo xe đang phanh

Khoảng 2 giây sau khi kích hoạt chức năng chống chúi đầu xe sẽ không còn tác

dụng

27

- Điều khiển lực đàn hồi hệ thống treo khí khi xe quay vòng

Sự nghiêng ngang xuất hiện khi xe quay vòng hay chuyển động trên đường cong, trạng thái bày được mô tả như hình 2.15 khi đó tín hiệu từ cảm biến tốc độ và cảm biến lái được gửi tới ECU, cho phép ECU xác định tốc độ và góc lái hiện thời ECU sẽ phát ra dòng điều khiển động cơ bước ở vị trí cứng Chức năng chống nghiêng ngang thân xe sẽ hết tác dụng sau 2 giây

- Điều khiển lực đàn hồi hệ thống treo khí khi xe tăng tốc

Hệ thống điều khiển giúp tô hạn chế chúi đuôi xe khi khởi hành hay tăng tốc

Cảm biến tốc độ báo tốc độ xe dưới 20km/h

Cảm biến vị trí bướm ga đang mở rộng hay đột ngột

Khoảng 3 giây sau khi kích hoạt hoặc sau khi tốc độ xe đạt đến 50km/h chức năng chống chúi đui xe sẽ không còn tác dụng

- Điều khiển phần tử đàn hồi hệ thống treo khí dúp xe thay đổi độ cao

Đảm bảo cho chiều cao xe ít bị thay đổi khi có thay đổi về tả trọng cũng như đảm bảo tính chất khí động học khi xe di chuyển với tốc độ cao Để thực hiện được điều này, ECU sẽ tiếp nhận các thong tin từ các cảm biến về tốc độ xe, chiều cao xe,…,dựa vào các thông tin đó mà phát tín hiệu điều khiển tới van điện từ điều chỉnh

độ cao xe, tại đây van điện từ thực hiện việc đưa vào hay xả ra của không khí nén ở buồng khí phụ,từ đó điều khiển độ cao xe

2.4 Kết luận

28

Phần tử đàn hồi khí có điều khiển ngoài việc thực hiện như một lò xo đàn hồi, nó

còn có thể thay đổi được độ cao xe nhờ việc thêm vào hay xả ra lượng khí thông qua van điều chỉnh độ cao xe

Hoạt động của phần tử đàn hồi khí dựa trên nguyên lý không khí có tính đàn hồi khi bị nén Van đóng mở buồng khí chính và khí phụ được dẫn động bởi động cơ bước Động cơ bước được điều khiển tự động nhờ ECU thông qua việc phân tích và

xử lí tín hiệu từ các cảm biến để nhận biết tình trạng chuyển động hiện tại của xe

Có hai chế độ điều khiển độ cứng của phần tử đàn hồi khí là mêm, cứng Tuy thuộc vào tình trạng thực tế của xe khi di chuyển mà động cơ bước sẽ được điều khiển thích hợp để chuyển đổi giữa các chế độ làn việc của phần tử đàn hồi khí nhằm đem lại sự êm dịu chuyển động cao nhất cho xe

Phần tử đàn hồi khí có điều khiển giúp hệ thống treo thực hiện được các tính năng

đảm bảo êm dịu chuyển động của xe gồm : điều khiển khi xe tăng tốc, điều khiển khi xe quay vòng, điều khiển khi xe giảm tốc, và điều khiểnkhi xe ở tốc độ cao

2 - Sức cản dòng chuyển động của các phần tử khí được ký hiệu tập trung bằng một tiết lưu, tiết lưu này có thể có tiết diện không đổi hoặc có thể thay đổi Đặc tr-

ưng sức cản khí động qua mỗi phần tử là hệ số cản khí động ξ

Qua mỗi phần tử có cản khí động phức tạp (ví dụ: cản của ống và van; cản của các đoạn ống có các đường cong khác nhau ), hệ số cản khí động được tính theo nguyên lý cộng (xếp chồng) các tổn thất

∑=∑  

o i

f

ξ

ξ (2.1)

Trong đó lấy tiết diện tính toán là tiết diện ống dẫn f0 Hệ số cản ξi của phần tử

i trong sơ đồ được tra theo các bảng tra cứu khí động [10]

3 - Mối ghép giữa các phần tử gọi là điểm nút Tổng lưu lượng khí đi vào và ra khỏi