Xem mẫu

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

Hồ Hữu Hùng

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ABS DẪN ĐỘNG KHÍ NÉN

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 62520116

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Hà Nội – 2015

Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Lưu Văn Tuấn
2. PGS. TS. Đào Mạnh Hùng

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ
cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ……

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam

MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Trên thế giới, các hãng sản xuất lớn đã nghiên cứu rất sâu về hệ thống ABS,
có thực nghiệm kiểm chứng và đã ứng dụng thương mại vào hầu hết các loại xe.
Tuy nhiên các tài liệu, kết quả nghiên cứu là tư liệu riêng của các hãng, không được
công bố hoặc có công bố chỉ mang tính chất hướng dẫn sử dụng.
Trong khi đó, các xe tải hiện đang sử dụng trong nước đa số sử dụng hệ
thống phanh khí nén và không có ABS. Do đó, việc nghiên cứu, làm chủ kỹ thuật
ABS khí nén có ý nghĩa thực tiễn đối với ngành công nghiệp ô tô trong nước.
Đề tài khoa học công nghệ cấp nhà nước: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo thử
nghiệm hệ thống ABS cho hệ thống phanh khí nén dùng trên ô tô lắp ráp tại Việt
Nam”, mã số KC.03.05/11-15 (sau đây gọi tắt là đề tài KC.03.05/11-15) do Trường
Đại học Bách khoa Hà Nội chủ trì thực hiện nhiều nội dung nghiên cứu, chế tạo các
cụm chi tiết trong hệ thống ABS. Trong các nội dung nghiên cứu của đề tài
KC.03.05/11-15, nội dung nghiên cứu, chế tạo bộ điều khiển điện tử yêu cầu có các
kết quả nghiên cứu chi tiết về phương pháp và thuật toán điều khiển ABS và giá trị
ngưỡng điều khiển ABS. Đây là vấn đề nghiên cứu không được các hãng công bố,
cần phải có phương pháp nghiên cứu khoa học, trang thiết bị hiện đại để hoàn thiện
nghiên cứu.
Xuất phát từ những yêu cầu thực tế trên, nghiên cứu sinh chọn đề tài:
“Nghiên cứu hệ thống ABS dẫn động khí nén” nhằm triển khai một số nội dung
nghiên cứu của đề tài KC.03.05/11-15.
Mục đích nghiên cứu
Luận án được thực hiện nhằm nghiên cứu, đề xuất phương pháp điều khiển,
thuật toán điều khiển và xác định giá trị ngưỡng điều khiển cho hệ thống phanh khí
nén có ABS trên xe ô tô tải. Kết quả nghiên cứu của luận án là các thông số quan
trọng cho đề tài KC.03.05/11-15 ứng dụng để chế tạo bộ điều khiển điện tử cho hệ
thống phanh khí nén có ABS.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Hiện nay trong nước có nhiều doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ô tô sử dụng hệ
thống phanh khí nén với sản lượng và chủng loại ngày càng tăng. Tuy nhiên đa số
các chủng loại ô tô này chưa được trang bị ABS. Do đó, việc nghiên cứu hệ thống
phanh ABS khí nén để từng bước nghiên cứu chế tạo, thay thế các cụm chi tiết
trong hệ thống ABS của các hãng có ý nghĩa thực tiễn đối với ngành công nghiệp ô
tô và công nghiệp phụ trợ trong nước.
Kết quả nghiên cứu của luận án được đề tài KC.03.05/11-15 ứng dụng vào
sản xuất thử nghiệm bộ điều khiển điện tử ABS cho hệ thống phanh khí nén trên xe
ô tô tải. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống ABS hoạt động ổn định, hiệu quả
phanh của ô tô trong trường hợp có ABS được cải thiện so với trường hợp không có
ABS.
-1-

Luận án đã giải quyết được các vấn đề: Xây dựng mô hình mô phỏng hệ
thống phanh khí nén có ABS, đề xuất một thuật toán điều khiển hệ thống theo gia
tốc góc bánh xe; Thông qua bước mô phỏng hoạt động của hệ thống trên máy tính,
luận án sơ bộ xác định được ngưỡng giá trị gia tốc góc của bánh xe để điều khiển
hoạt động của ABS; Nghiên cứu thực nghiệm nhằm hiệu chỉnh giá trị ngưỡng gia
tốc góc điều khiển. Đây là các vấn đề có ý nghĩa khoa học, là cơ sở cho các nghiên
cứu hoàn thiện tiếp theo của hệ thống ABS khí nén.

Equation Chapter (Next) Section 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Hệ thống phanh ABS khí nén trên xe ô tô
ABS (Anti-lock Braking System) là hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi
phanh. ABS nâng cao tính ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh, duy trì
khả năng dẫn hướng và giảm quãng đường phanh [69]. Trong trường hợp phanh
trên đường khô và với vận tốc cao (trên 35 km/h), quãng đường phanh khi có ABS
ngắn hơn khi không có ABS. Tuy nhiên, trong trường hợp phanh từ vận tốc thấp
hơn, phanh trên đường trơn trượt, quãng đường phanh khi có ABS có thể dài hơn
khi không có ABS [59]. Hiệu quả của ABS khi phanh ở vận tốc thấp không cao nên
hệ thống ABS không được kích hoạt. Giới hạn vận tốc của ô tô trước khi phanh để
kích hoạt hệ thống ABS khác nhau theo từng loại xe và theo nhà sản xuất ABS. Hệ
thống ABS lắp trên xe tải rơ moóc hoặc sơ mi rơ moóc giúp hạn chế được nguy cơ
đầu kéo bị quay ngược (jackknifing) khi phanh gấp, nâng cao tính an toàn cho ô tô.
Hơn nữa, các bánh xe không bị trượt lết trong quá trình phanh nên hạn chế được tốc
độ mài mòn của lốp xe [69].
So với hệ thống phanh thủy lực có ABS, hệ thống phanh ABS khí nén có tần
số làm việc thấp hơn do quá trình biến đổi áp suất khí nén trong bầu phanh chậm
hơn nhiều so với quá trình biến đổi áp suất dầu trong hệ thống phanh thủy lực. Theo
công bố của hãng Wabco [67], [68], [69], tần số hoạt động của hệ thống ABS khí
nén do hãng chế tạo nằm trong khoảng từ 3 đến 5 Hz.
Trên thế giới, ABS liên tục được nghiên cứu và phát triển nên hiệu quả của
hệ thống ngày càng cao. Ban đầu, hệ thống ABS khí nén lắp đặt trên xe tải như một
lựa chọn thêm cho sự an toàn, nhưng với hiệu quả vượt trội của nó nên từ năm
1991, các nước Châu Âu đã bắt buộc các hãng phải lắp ABS lên xe tải hạng nặng,
đến năm 1998 tiếp tục áp dụng bắt buộc trên các loại xe tải hạng nhẹ [49]. Hiện
nay, ABS được lắp đặt rộng rãi trên hầu hết các loại xe, kể cả máy kéo nông nghiệp
như một tiêu chuẩn an toàn [36].
1.2. Lịch sử phát triển hệ thống ABS khí nén
Quá trình phát triển hệ thống phanh ABS đã trải qua thời gian rất dài với
nhiều thành tựu đáng kể.
-2-

Hệ thống điều khiển quá trình phanh ô tô đến nay đã khá hoàn thiện về kết
cấu, tính năng và chất lượng điều khiển. Nghiên cứu điều khiển hệ thống phanh
ABS là cơ sở để phát triển và tích hợp các hệ thống điều khiển tích cực khác trên
xe.
1.3. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Các hãng lớn như Wabco, Bendix, Bosch … đều các có nghiên cứu rất sâu
vào hệ thống ABS, có phòng thí nghiệm nghiên cứu cảm biến, tối ưu kết cấu van
chấp hành cũng như thuật toán điều khiển và thiết kế bộ điều khiển … Sản phẩm
của các hãng được thử nghiệm, tối ưu hóa thiết kế và sản xuất thương mại để lắp
đặt trên xe ô tô. Tuy nhiên tài liệu nghiên cứu của các hãng xe là tài liệu bí mật,
không được công bố.
1.4. Tình hình nghiên cứu trong nước
Các công trình nghiên cứu trong nước đã có nhiều ý nghĩa quan trọng trong
việc hoàn thiện cơ sở lý thuyết quá trình phanh cũng như giải quyết các vấn đề về
điều khiển quá trình phanh. Tuy nhiên, các nghiên cứu sâu về hệ thống ABS còn
hạn chế, chủ yếu tập trung nghiên cứu ABS cho hệ thống phanh thủy lực bằng mô
hình mô phỏng, các thực nghiệm chủ yếu được thực hiện trên mô hình có tính chất
minh họa trong phòng thí nghiệm. Một số ít công trình nghiên cứu về hệ thống ABS
khí nén nhưng đều chỉ dừng lại ở mô phỏng trên máy tính, chưa có các nghiên cứu
thực nghiệm để hoàn thiện nghiên cứu.
1.5. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là hệ thống phanh khí nén và hệ thống
ABS (cảm biến, van chấp hành ABS, bộ điều khiển) sử dụng cho xe ô tô tải cỡ
trung bình.
Van chấp hành ABS do đề tài KC.03.05/11-15 chế tạo theo mẫu van chấp
hành ABS của hãng Wabco. Các trạng thái tăng áp, giảm áp, giữ áp được điều
khiển bởi 2 van: van điện từ điều khiển cấp khí và van điện từ điều khiển xả khí.
Bảng trạng thái sau thể hiện hoạt động của van chấp hành ABS khi điều khiển
ON/OFF các van điện từ.
1.6. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu
 Nghiên cứu, xác định được khả năng đáp ứng tần số điều khiển của hệ thống
phanh khí nén có ABS trên xe nghiên cứu;
 Xây dựng được mô hình mô phỏng chuyển động của ô tô trong quá trình phanh
và hệ thống phanh dẫn động khí nén có ABS nhằm phục vụ nghiên cứu, mô
phỏng xác định ngưỡng điều khiển và quá trình điều khiển hệ thống;
 Đề xuất được một thuật toán điều khiển hệ thống ABS dẫn động khí nén theo
gia tốc góc bánh xe và xác định được bộ giá trị ngưỡng gia tốc góc bánh xe
dùng để điều khiển chuyển pha làm việc của các van chấp hành ABS trong quá
trình ABS khí nén hoạt động.
-3-

nguon tai.lieu . vn