Luận văn: Khảo sát van ABS & Mô phỏng hệ thống phanh khí nén

Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu đặc tính van ABS, mô phỏng số quá trình hoạt động hệ thống phanh. Phân tích chuyên sâu, ứng dụng thực tiễn.

• Tác giả: Trịnh Văn Tuấn
• Người hướng dẫn: Phạm Hữu Nam
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ khí động lực
• Đề tài: Xây dựng mô hình tính toán cơ cấu chấp hành trong hệ thống phanh khí nén trang bị ABS
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƢƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ
• 1.1. Nhiệm vụ vai trò của hệ thống phanh trên ô tô
• 1.2. Tính năng phanh ô tô
• 1.2.1. Yêu cầu về hiệu quả phanh
• 1.2.2. Tính ổn định hƣớng ô tô khi phanh
• 1.2.3. Biện pháp tạo hiệu quả phanh cao nhất
• 1.3. Một số nghiên cứu về ABS khí nén trong và ngoài nƣớc
• 2. CHƢƠNG II: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRANG BỊ ABS
• 2.1. Sơ đồ hệ thống phanh khí nén ABS
• 2.2. Các cụm chi tiết trong hệ thống phanh ABS khí nén
• 3. CHƢƠNG III: XÂY DỰNG PHƢƠNG TRÌNH MÔ TẢ ĐỘNG LỰC HỌC PHANH KHÍ NÉN ABS
• 3.1. Động lực học phanh ABS
• 3.2. Xác định mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra
• 3.3. Xây dựng phƣơng trình tính toán điểm nút đối với hệ thống phanh xe ¼ trang bị ABS
• 4. CHƢƠNG IV: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH VAN ABS VÀ MÔ PHỎNG SỐ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH
• 4.1. THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH VAN ABS
• 4.1.1. Mục đích thí nghiệm
• 4.1.2. Xây dựng sơ đồ thí nghiệm
• 4.1.3. Thiết kế mạch đo
• 4.1.4. Các thí nghiệm, kết quả, nhận xét
• 4.2. MÔ PHỎNG SỐ TRÊN PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK
• 4.2.1. Mô phỏng hệ thống phanh khí nén có van ABS trên máy tính
• 4.2.2. Mô phỏng khối động lực học xe
• 4.2.3. Các kết quả mô phỏng, phân tích và so sánh các chỉ tiêu chất lƣợng của hệ thống phanh ABS
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về ABS Hệ thống phanh an toàn cho xe hơi

Hệ thống phanh ABS (Anti-lock Braking System), hay còn gọi là hệ thống phanh chống bó cứng, đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an toàn cho xe hơi. Chức năng chính của ABS là ngăn chặn tình trạng bánh xe bị khóa cứng khi phanh gấp, giúp người lái duy trì khả năng kiểm soát hướng đi và giảm thiểu nguy cơ tai nạn. Khi bánh xe bị khóa, lực ma sát giữa lốp và mặt đường giảm đáng kể, dẫn đến mất lái và tăng quãng đường phanh. ABS can thiệp bằng cách tự động nhấp nhả phanh liên tục, cho phép bánh xe vẫn quay và duy trì độ bám đường. Nhờ đó, người lái có thể vừa phanh vừa điều khiển xe, tránh được các chướng ngại vật. ABS không chỉ quan trọng trên đường khô ráo mà còn đặc biệt hữu ích trong điều kiện đường trơn trượt như mưa, tuyết, hoặc băng. Trong những tình huống này, ABS giúp xe giảm tốc an toàn mà không bị văng đuôi hoặc trượt ngang. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng ABS có thể giảm đáng kể số lượng tai nạn liên quan đến phanh gấp và mất lái. Một nghiên cứu của Viện Bảo hiểm An toàn Đường bộ (IIHS) cho thấy xe hơi có ABS có khả năng tránh tai nạn cao hơn 37% so với xe không có ABS. Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động và tầm quan trọng của ABS là rất quan trọng đối với cả người lái xe và các kỹ sư ô tô, giúp nâng cao ý thức an toàn và phát triển các hệ thống phanh tiên tiến hơn. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng ABS không phải là phép màu. Nó không thể vượt qua các định luật vật lý. Quãng đường phanh vẫn sẽ dài hơn trên đường trơn trượt, và ABS không thể ngăn chặn hoàn toàn mọi tai nạn. Điều quan trọng là người lái xe phải lái xe cẩn thận và điều chỉnh tốc độ phù hợp với điều kiện đường xá. Hệ thống phanh ABS ngày càng trở nên phổ biến và trở thành trang bị tiêu chuẩn trên hầu hết các xe hơi hiện đại. Sự phát triển liên tục của công nghệ ABS hứa hẹn sẽ mang lại những cải tiến đáng kể về an toàn giao thông trong tương lai.

1.1. Lịch sử phát triển và các thế hệ ABS hiện đại

Hệ thống ABS đã trải qua một quá trình phát triển lâu dài, bắt đầu từ những thử nghiệm ban đầu vào những năm 1950. Tuy nhiên, phải đến những năm 1970, ABS mới thực sự được ứng dụng rộng rãi trên xe hơi. Thế hệ ABS đầu tiên sử dụng các cảm biến cơ khí và hệ thống thủy lực đơn giản để kiểm soát áp suất phanh. Qua thời gian, ABS ngày càng trở nên tinh vi hơn, với việc tích hợp các cảm biến điện tử, bộ vi xử lý, và thuật toán điều khiển phức tạp. Các thế hệ ABS hiện đại có khả năng theo dõi tốc độ của từng bánh xe một cách độc lập và điều chỉnh áp suất phanh phù hợp, mang lại hiệu quả phanh tối ưu trong mọi tình huống. Thậm chí, một số hệ thống ABS cao cấp còn tích hợp thêm các tính năng như phân phối lực phanh điện tử (EBD) và hỗ trợ phanh khẩn cấp (EBA), giúp tăng cường khả năng kiểm soát và giảm thiểu quãng đường phanh. Các nhà sản xuất ô tô hàng đầu thế giới liên tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ ABS mới, nhằm mang lại những cải tiến đáng kể về an toàn giao thông.

1.2. Vai trò của ABS trong hệ thống an toàn chủ động của xe

ABS là một thành phần quan trọng trong hệ thống an toàn chủ động của xe hơi. An toàn chủ động là các tính năng được thiết kế để ngăn chặn tai nạn xảy ra, trái ngược với an toàn bị động (ví dụ: túi khí), tập trung vào việc giảm thiểu thiệt hại trong trường hợp tai nạn không thể tránh khỏi. Bên cạnh ABS, hệ thống an toàn chủ động thường bao gồm các tính năng như kiểm soát lực kéo (TCS), cân bằng điện tử (ESP), cảnh báo điểm mù (BSW), và hỗ trợ giữ làn đường (LKA). ABS hoạt động song song với các tính năng này để cung cấp một lớp bảo vệ toàn diện cho người lái và hành khách. Ví dụ, khi ABS can thiệp để ngăn chặn bánh xe bị khóa, ESP có thể điều chỉnh lực phanh lên từng bánh xe một cách độc lập để giúp xe duy trì hướng đi mong muốn. Sự phối hợp nhịp nhàng giữa ABS và các hệ thống an toàn chủ động khác giúp giảm thiểu nguy cơ tai nạn và tăng cường khả năng kiểm soát xe trong các tình huống khẩn cấp.

II. Thách thức và bài toán trong thiết kế Van ABS hiệu quả

Thiết kế van ABS hiệu quả đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật phức tạp. Van ABS phải đáp ứng nhiều yêu cầu khắt khe về hiệu suất, độ tin cậy, và khả năng chống chịu trong các điều kiện khắc nghiệt. Một trong những thách thức lớn nhất là đảm bảo van có thể hoạt động nhanh chóng và chính xác. Thời gian phản hồi của van phải đủ nhanh để có thể điều chỉnh áp suất phanh một cách kịp thời, ngăn chặn bánh xe bị khóa cứng. Đồng thời, van cũng phải có khả năng kiểm soát áp suất phanh một cách chính xác, để duy trì độ bám đường tối ưu. Độ tin cậy là một yếu tố quan trọng khác. Van ABS phải có khả năng hoạt động ổn định trong suốt vòng đời của xe, ngay cả trong điều kiện nhiệt độ, áp suất, và độ ẩm khắc nghiệt. Van cũng phải có khả năng chống lại sự ăn mòn và mài mòn, để đảm bảo tuổi thọ cao. Một thách thức khác là giảm thiểu tiếng ồn và rung động do van tạo ra. Tiếng ồn và rung động có thể gây khó chịu cho người lái và hành khách, và thậm chí có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của các hệ thống khác trên xe. Do đó, các nhà thiết kế phải sử dụng các vật liệu và kỹ thuật chế tạo đặc biệt để giảm thiểu tiếng ồn và rung động. Cuối cùng, việc thiết kế van ABS hiệu quả đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các kỹ sư cơ khí, điện tử, và điều khiển. Các kỹ sư phải làm việc cùng nhau để tạo ra một hệ thống van hoạt động hài hòa và đáp ứng tất cả các yêu cầu đặt ra. Van ABS hiện nay đang được nghiên cứu để tối ưu hơn nhằm khắc phục những hạn chế về độ trễ và tiếng ồn.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của van ABS

Hiệu suất của van ABS bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm thiết kế van, vật liệu chế tạo, và điều kiện vận hành. Thiết kế van đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tốc độ phản hồi, độ chính xác, và độ tin cậy của van. Các yếu tố như kích thước và hình dạng của các bộ phận van, lực lò xo, và khe hở van đều có thể ảnh hưởng đến hiệu suất. Vật liệu chế tạo cũng rất quan trọng. Các vật liệu phải có độ bền cao, khả năng chống ăn mòn tốt, và hệ số ma sát thấp. Điều kiện vận hành cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của van. Nhiệt độ, áp suất, và độ ẩm có thể ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu và hiệu suất của các bộ phận van. Do đó, các nhà thiết kế phải xem xét tất cả các yếu tố này khi thiết kế van ABS.

2.2. Các phương pháp giảm thiểu độ trễ trong hệ thống van ABS

Độ trễ là một vấn đề quan trọng trong hệ thống van ABS, vì nó có thể ảnh hưởng đến khả năng phản ứng của hệ thống và giảm hiệu quả phanh. Có nhiều phương pháp để giảm thiểu độ trễ, bao gồm tối ưu hóa thiết kế van, sử dụng các vật liệu nhẹ, và áp dụng các thuật toán điều khiển tiên tiến. Tối ưu hóa thiết kế van có thể giúp giảm thiểu quán tính của các bộ phận van và tăng tốc độ phản hồi. Sử dụng các vật liệu nhẹ có thể giảm khối lượng của các bộ phận van và giảm lực cần thiết để di chuyển chúng. Áp dụng các thuật toán điều khiển tiên tiến có thể giúp dự đoán và bù trừ độ trễ. Ví dụ, các thuật toán có thể sử dụng thông tin từ các cảm biến để ước tính thời gian cần thiết để van phản hồi và điều chỉnh áp suất phanh một cách phù hợp.

2.3. Các tiêu chuẩn và quy định về hiệu suất và an toàn của van ABS

Van ABS phải tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định nghiêm ngặt về hiệu suất và an toàn. Các tiêu chuẩn và quy định này được thiết kế để đảm bảo rằng van ABS có khả năng hoạt động hiệu quả trong các tình huống khẩn cấp và không gây nguy hiểm cho người lái và hành khách. Các tiêu chuẩn thường bao gồm các yêu cầu về thời gian phản hồi, độ chính xác, độ tin cậy, và khả năng chống chịu trong các điều kiện khắc nghiệt. Các quy định có thể yêu cầu rằng tất cả các xe mới phải được trang bị ABS và rằng ABS phải đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất nhất định. Các nhà sản xuất van ABS phải tiến hành thử nghiệm nghiêm ngặt để đảm bảo rằng sản phẩm của họ tuân thủ tất cả các tiêu chuẩn và quy định.

III. Phương pháp khảo sát và phân tích đặc tính Van ABS

Việc khảo sát và phân tích đặc tính của van ABS là một bước quan trọng trong quá trình thiết kế và phát triển. Mục đích của việc khảo sát là để hiểu rõ cách van hoạt động trong các điều kiện khác nhau, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất, và đánh giá độ tin cậy. Có nhiều phương pháp khảo sát khác nhau, bao gồm thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, mô phỏng bằng máy tính, và thử nghiệm trên đường thực tế. Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho phép các kỹ sư kiểm soát chặt chẽ các điều kiện vận hành và thu thập dữ liệu chính xác về hiệu suất của van. Mô phỏng bằng máy tính cho phép các kỹ sư dự đoán hiệu suất của van trong các điều kiện khác nhau và thử nghiệm các thiết kế khác nhau một cách nhanh chóng và hiệu quả. Thử nghiệm trên đường thực tế cho phép các kỹ sư đánh giá hiệu suất của van trong các điều kiện thực tế và xác định các vấn đề tiềm ẩn. Dữ liệu thu thập được từ các phương pháp khảo sát khác nhau được sử dụng để phân tích đặc tính của van, bao gồm thời gian phản hồi, độ chính xác, độ tin cậy, và tiếng ồn. Phân tích đặc tính giúp các kỹ sư hiểu rõ cách van hoạt động và xác định các cải tiến cần thiết. Khảo sát hệ thống phanh là quy trình quan trọng.

3.1. Xây dựng mô hình thí nghiệm khảo sát van ABS Sơ đồ thiết bị

Việc xây dựng một mô hình thí nghiệm hiệu quả là rất quan trọng để khảo sát đặc tính của van ABS. Mô hình thí nghiệm cần phải mô phỏng chính xác các điều kiện vận hành thực tế và cho phép các kỹ sư kiểm soát chặt chẽ các thông số quan trọng. Mô hình thí nghiệm thường bao gồm một nguồn áp suất, một van ABS, một bộ điều khiển, và các cảm biến để đo áp suất, lưu lượng, và nhiệt độ. Nguồn áp suất cung cấp áp suất khí nén cho van ABS. Bộ điều khiển điều khiển hoạt động của van ABS. Các cảm biến đo các thông số quan trọng và gửi dữ liệu về bộ điều khiển. Sơ đồ kết nối các thành phần của mô hình thí nghiệm cần phải được thiết kế cẩn thận để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của dữ liệu. Các thiết bị sử dụng trong mô hình thí nghiệm cần phải được lựa chọn cẩn thận để đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất và độ chính xác.

3.2. Phương pháp đo lường và thu thập dữ liệu đặc tính van ABS

Phương pháp đo lường và thu thập dữ liệu là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả khảo sát. Các phương pháp đo lường cần phải được lựa chọn cẩn thận để phù hợp với các thông số cần đo và các điều kiện vận hành. Các cảm biến sử dụng để đo áp suất, lưu lượng, và nhiệt độ cần phải được hiệu chuẩn thường xuyên để đảm bảo tính chính xác. Dữ liệu thu thập được cần phải được xử lý và phân tích cẩn thận để loại bỏ nhiễu và xác định các xu hướng quan trọng. Các phương pháp thống kê có thể được sử dụng để đánh giá độ tin cậy của dữ liệu. Dữ liệu thu thập được cần phải được lưu trữ và quản lý một cách an toàn để có thể sử dụng trong tương lai.

3.3. Phân tích kết quả thí nghiệm và đánh giá hiệu suất van ABS

Phân tích kết quả thí nghiệm là bước cuối cùng trong quá trình khảo sát và phân tích đặc tính của van ABS. Mục đích của việc phân tích là để hiểu rõ cách van hoạt động, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất, và đánh giá độ tin cậy. Kết quả thí nghiệm cần phải được trình bày một cách rõ ràng và dễ hiểu, sử dụng các biểu đồ và bảng để minh họa các xu hướng quan trọng. Các phương pháp thống kê có thể được sử dụng để đánh giá ý nghĩa thống kê của các kết quả. Kết quả phân tích cần phải được so sánh với các tiêu chuẩn và quy định liên quan để đánh giá hiệu suất của van ABS. Nếu hiệu suất không đáp ứng các tiêu chuẩn, các cải tiến cần thiết cần phải được xác định.

IV. Mô phỏng hệ thống phanh ABS Cách tiếp cận và công cụ

Mô phỏng hệ thống phanh ABS là một công cụ quan trọng trong quá trình thiết kế và phát triển. Mô phỏng cho phép các kỹ sư dự đoán hiệu suất của hệ thống trong các điều kiện khác nhau, thử nghiệm các thiết kế khác nhau một cách nhanh chóng và hiệu quả, và xác định các vấn đề tiềm ẩn trước khi chế tạo nguyên mẫu. Có nhiều cách tiếp cận khác nhau để mô phỏng hệ thống phanh ABS, bao gồm mô phỏng dựa trên phương trình, mô phỏng dựa trên sơ đồ khối, và mô phỏng dựa trên phần tử hữu hạn. Mô phỏng dựa trên phương trình sử dụng các phương trình toán học để mô tả hành vi của hệ thống. Mô phỏng dựa trên sơ đồ khối sử dụng các khối đồ họa để biểu diễn các thành phần của hệ thống và các mối quan hệ giữa chúng. Mô phỏng dựa trên phần tử hữu hạn sử dụng các phần tử nhỏ để chia hệ thống thành các phần nhỏ và giải các phương trình để mô tả hành vi của từng phần. Các công cụ mô phỏng phổ biến bao gồm MATLAB Simulink, Adams, và CarSim. MATLAB Simulink là một công cụ mô phỏng đa năng cho phép mô phỏng các hệ thống động lực học và điều khiển. Adams là một công cụ mô phỏng chuyên dụng cho phép mô phỏng các hệ thống cơ khí phức tạp. CarSim là một công cụ mô phỏng chuyên dụng cho phép mô phỏng hành vi của xe hơi trong các điều kiện khác nhau. Mô phỏng ABS giúp dự đoán hiệu suất và thử nghiệm các thiết kế khác nhau.

4.1. Xây dựng mô hình toán học cho hệ thống phanh ABS

Việc xây dựng một mô hình toán học chính xác là rất quan trọng để mô phỏng hệ thống phanh ABS. Mô hình toán học cần phải mô tả chính xác hành vi của tất cả các thành phần quan trọng của hệ thống, bao gồm van ABS, cảm biến, bộ điều khiển, và bánh xe. Các phương trình toán học cần phải được lựa chọn cẩn thận để phù hợp với các hiện tượng vật lý quan trọng. Các thông số của mô hình cần phải được xác định chính xác thông qua các thí nghiệm hoặc dữ liệu từ nhà sản xuất. Mô hình toán học cần phải được kiểm tra và xác thực để đảm bảo rằng nó dự đoán chính xác hành vi của hệ thống thực tế.

4.2. Sử dụng phần mềm MATLAB Simulink để mô phỏng hệ thống ABS

MATLAB Simulink là một công cụ phần mềm mạnh mẽ cho phép các kỹ sư mô phỏng và phân tích các hệ thống động lực học và điều khiển. Simulink cung cấp một giao diện đồ họa dễ sử dụng cho phép các kỹ sư xây dựng các mô hình bằng cách kết nối các khối đồ họa đại diện cho các thành phần của hệ thống. Simulink cũng cung cấp một thư viện phong phú các khối được xây dựng sẵn đại diện cho các thành phần phổ biến trong các hệ thống cơ điện tử. Các kỹ sư có thể sử dụng Simulink để mô phỏng hành vi của hệ thống phanh ABS trong các điều kiện khác nhau, phân tích hiệu suất của hệ thống, và thiết kế các bộ điều khiển để cải thiện hiệu suất.

4.3. Phân tích và so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực nghiệm

Việc phân tích và so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực nghiệm là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác của mô hình mô phỏng. Kết quả mô phỏng cần phải được so sánh với dữ liệu thu thập được từ các thí nghiệm thực tế để xác định các điểm tương đồng và khác biệt. Các điểm khác biệt cần phải được điều tra để xác định nguyên nhân và điều chỉnh mô hình mô phỏng cho phù hợp. Nếu mô hình mô phỏng dự đoán chính xác hành vi của hệ thống thực tế, nó có thể được sử dụng để dự đoán hiệu suất của hệ thống trong các điều kiện khác nhau và thử nghiệm các thiết kế khác nhau một cách nhanh chóng và hiệu quả.

V. Ứng dụng kết quả khảo sát và mô phỏng ABS trong thực tiễn

Kết quả khảo sát và mô phỏng ABS có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tiễn. Các ứng dụng bao gồm thiết kế và phát triển các hệ thống phanh ABS mới, đánh giá hiệu suất của các hệ thống phanh ABS hiện có, và đào tạo kỹ thuật viên sửa chữa ô tô. Kết quả khảo sát và mô phỏng có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế của van ABS, cảm biến, và bộ điều khiển. Kết quả khảo sát và mô phỏng có thể được sử dụng để đánh giá hiệu suất của các hệ thống phanh ABS hiện có trong các điều kiện khác nhau và xác định các cải tiến cần thiết. Kết quả khảo sát và mô phỏng có thể được sử dụng để tạo ra các chương trình đào tạo hiệu quả cho các kỹ thuật viên sửa chữa ô tô, giúp họ hiểu rõ cách hệ thống phanh ABS hoạt động và cách chẩn đoán và sửa chữa các vấn đề. Ứng dụng thực tiễn của khảo sát van và mô phỏng phanh ABS giúp nâng cao hiệu quả.

5.1. Tối ưu hóa thiết kế van ABS dựa trên kết quả khảo sát và mô phỏng

Kết quả khảo sát và mô phỏng có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế của van ABS. Ví dụ, kết quả khảo sát có thể cho thấy rằng van ABS có độ trễ quá lớn, hoặc rằng nó không cung cấp đủ áp suất phanh. Kết quả mô phỏng có thể được sử dụng để thử nghiệm các thiết kế khác nhau và xác định thiết kế nào cung cấp hiệu suất tốt nhất. Các thông số thiết kế có thể được tối ưu hóa bao gồm kích thước và hình dạng của các bộ phận van, lực lò xo, và khe hở van.

5.2. Đánh giá và cải tiến hiệu suất hệ thống phanh ABS hiện có

Kết quả khảo sát và mô phỏng có thể được sử dụng để đánh giá và cải tiến hiệu suất của các hệ thống phanh ABS hiện có. Ví dụ, kết quả khảo sát có thể cho thấy rằng hệ thống phanh ABS không hoạt động hiệu quả trong các điều kiện đường trơn trượt. Kết quả mô phỏng có thể được sử dụng để thử nghiệm các thuật toán điều khiển khác nhau và xác định thuật toán nào cung cấp hiệu suất tốt nhất trong các điều kiện này. Các cải tiến có thể bao gồm việc thay đổi các thông số của bộ điều khiển, thay đổi thiết kế của van ABS, hoặc thay đổi vị trí của các cảm biến.

VI. Kết luận và hướng phát triển của công nghệ ABS trong tương lai

Công nghệ ABS đã có những đóng góp to lớn cho sự an toàn giao thông. Trong tương lai, công nghệ ABS sẽ tiếp tục phát triển và tích hợp với các hệ thống an toàn khác để tạo ra một hệ thống an toàn toàn diện hơn. Hướng phát triển của công nghệ ABS bao gồm việc tích hợp ABS với các hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS), việc sử dụng các vật liệu mới để giảm trọng lượng và tăng hiệu suất, và việc phát triển các thuật toán điều khiển thông minh hơn để cải thiện khả năng phản ứng của hệ thống trong các điều kiện khác nhau. Các hệ thống phanh điện tử (EBS) sẽ dần thay thế các hệ thống phanh thủy lực truyền thống, mang lại khả năng điều khiển chính xác hơn và tích hợp tốt hơn với các hệ thống ADAS. Tương lai của công nghệ ABS hứa hẹn nhiều cải tiến đáng kể về an toàn.

6.1. Tích hợp ABS với các hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến ADAS

Việc tích hợp ABS với các hệ thống ADAS sẽ tạo ra một hệ thống an toàn toàn diện hơn, có khả năng ngăn chặn tai nạn trước khi chúng xảy ra. Ví dụ, hệ thống cảnh báo va chạm phía trước (FCW) có thể sử dụng thông tin từ các cảm biến để phát hiện nguy cơ va chạm và kích hoạt phanh tự động. Hệ thống hỗ trợ giữ làn đường (LKA) có thể sử dụng thông tin từ camera để giữ xe đi đúng làn đường và ngăn chặn xe đi chệch làn. ABS có thể hoạt động song song với các hệ thống này để cung cấp một lớp bảo vệ bổ sung và cải thiện khả năng kiểm soát xe trong các tình huống khẩn cấp.

6.2. Nghiên cứu và ứng dụng vật liệu mới cho van ABS

Việc sử dụng các vật liệu mới cho van ABS có thể giúp giảm trọng lượng và tăng hiệu suất. Ví dụ, các vật liệu composite có thể được sử dụng để thay thế các bộ phận kim loại, giảm trọng lượng và tăng độ bền. Các vật liệu gốm có thể được sử dụng để cải thiện khả năng chống mài mòn và giảm ma sát. Các vật liệu thông minh có thể được sử dụng để tạo ra các van ABS có khả năng tự điều chỉnh để phù hợp với các điều kiện khác nhau.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo thống kê từ các cơ quan an toàn giao thông, hơn 35% số vụ tai nạn nghiêm trọng liên quan đến xe tải hạng trung và hạng nặng bắt nguồn từ hiện tượng mất ổn định hướng và trượt lết khi phanh gấp. Trên các dòng xe thương mại tải trọng lớn, hệ thống phanh khí nén đóng vai trò sống còn nhờ khả năng tạo ra áp suất làm việc cao từ 0,55 đến 0,7 MN/m2 nhằm sinh mô men phanh lớn. Tuy nhiên, hệ thống dẫn động khí nén cơ khí truyền thống bộc lộ nhược điểm lớn về độ trễ môi chất và không thể tự động điều tiết áp suất theo tải trọng hay hệ số bám mặt đường. Khi phanh đột ngột trên đường trơn ướt, bánh xe rất dễ bị bó cứng hoàn toàn, làm triệt tiêu lực bám ngang và khiến phương tiện văng lệch khỏi hành lang di chuyển an toàn 3,5 m.

Nhằm giải quyết triệt để vấn đề này, luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí Động lực tập trung giải quyết mục tiêu: Xây dựng mô hình toán học và tính toán cơ cấu chấp hành trong hệ thống phanh khí nén trang bị hệ thống chống bó cứng phanh (ABS), khảo sát đặc tính trễ khí động - điện từ và mô phỏng phản ứng động lực học của xe khi phanh. Nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội vào năm 2015 dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Phạm Hữu Nam.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện qua việc tối ưu hóa độ trượt tương đối của bánh xe trong dải lý tưởng từ 17% đến 30%, giúp rút ngắn từ 15% đến 20% quãng đường phanh trên đường trơn trượt. Đồng thời, giải pháp này kiểm soát góc quay thân xe không vượt quá 8 độ, đáp ứng nghiêm ngặt Tiêu chuẩn ngành 22-TCN-224-2001 của Bộ Giao thông Vận tải về an toàn chuyển động.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn xây dựng trên nền tảng kết hợp giữa lý thuyết động lực học ô tô, cơ học chất khí và kỹ thuật điều khiển tự động:

• Lý thuyết động lực học phanh mô hình một phần tư xe: Phân tích trạng thái cân bằng lực dọc, lực cản không khí với hệ số cản 0,36 Ns2/m4 và mô men quán tính bánh xe. Mô men phanh được xác định chính xác qua phương pháp giải tích trên cơ cấu phanh tang trống ép bằng cam quay có đường kính cơ sở 24 cm, chiều dài đòn dẫn động 75 cm, bán kính tang trống 207 mm và hệ số ma sát má phanh đạt 0,35.
• Lý thuyết nhiệt động học và dòng khí nén biến thiên: Thiết lập hệ phương trình vi phân điểm nút mô tả sự biến thiên lưu lượng và áp suất qua từng phần tử đường ống, van phanh chính và bầu phanh. Các thông số nhiệt động gồm chỉ số đoạn nhiệt không khí k = 1,4, hằng số khí lý tưởng R = 287,14 J/(kg.K) và vận tốc âm thanh giới hạn dòng khí 340 m/s.
• Mô hình lốp Dugoff (1969): Mô hình hóa phi tuyến tính lực bám dọc và lực bám ngang giữa lốp và mặt đường theo độ cứng dọc, độ cứng bên và góc lệch bên của bánh xe.
• Các khái niệm cốt lõi: Độ trượt tương đối của bánh xe, hệ số bám dọc cực đại, độ trễ chuyển pha cơ khí - điện từ, và chu trình 3 pha điều khiển áp suất (tăng áp, giữ áp, giảm áp) của cụm van chấp hành ABS.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa tính toán giải tích, thực nghiệm đo đạc và mô phỏng số:

• Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Cỡ mẫu thực nghiệm gồm 12 chu kỳ phanh hoàn chỉnh trên mô hình thử nghiệm chuyên dụng của bộ chấp hành van ABS. Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng để khảo sát các chế độ chuyển đổi áp suất điển hình từ 3 atm lên 5 atm (pha tăng áp) và từ 5 atm xuống 3 atm (pha giảm áp) trên cụm cơ cấu phanh xe tải tiêu chuẩn.
• Nguồn dữ liệu và thiết bị đo: Dữ liệu thực nghiệm thu thập qua cảm biến áp suất dải đo cao, mạch khuếch đại xử lý tín hiệu và bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số (ADC) kết nối với vi xử lý điều khiển. Tốc độ góc bánh xe được thu nhận qua cảm biến điện từ đếm xung vành răng moay-ơ.
• Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Phương pháp giải tích kết hợp mô phỏng số phi tuyến trên phần mềm MATLAB Simulink cho phép phân tích chi tiết diễn biến lưu lượng khí động học vi mô và các phản ứng động lực học phức tạp mà thử nghiệm phá hủy thực tế trên đường không thể đo đạc đầy đủ, đồng thời tiết kiệm hơn 80% chi phí chế tạo thử nghiệm.
• Thời gian thực hiện: Toàn bộ quá trình tính toán, thiết kế mạch đo, lắp ráp mô hình thí nghiệm và chạy mô phỏng được hoàn thành trong 12 tháng tại phòng thí nghiệm Viện Cơ khí Động lực.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã đạt được những kết quả quan trọng về mặt động lực học và điều khiển hệ thống phanh khí nén ABS:

• Đặc tính trễ chuyển pha của cơ cấu chấp hành: Thực nghiệm chỉ ra thời gian trễ của van ABS bao gồm trễ điện từ cuộn dây (từ 10 đến 15 ms) và trễ khí động học để dòng khí điền đầy khoang màng tạo chênh áp. Chu kỳ hoạt động đầu tiên luôn có thời gian kích hoạt dài hơn các chu kỳ tiếp theo khoảng 25% nhằm nhanh chóng thiết lập lực phanh ban đầu cần thiết.
• Kiểm soát tối ưu hệ số trượt bánh xe: Khi xe vận hành ở vận tốc 40 km/h và 80 km/h trên cả hai điều kiện đường có hệ số bám cao (hệ số bám dọc bằng 0,8) và đường trơn ướt (hệ số bám dọc bằng 0,4), bộ điều khiển ABS đã duy trì độ trượt bánh xe dao động ổn định trong phạm vi từ 17% đến 28%, ngăn chặn hoàn toàn hiện tượng bó cứng bánh xe dẫn đến trượt lết 100%.
• Nâng cao hiệu quả phanh và ổn định quỹ đạo: Ở tốc độ 80 km/h trên mặt đường trơn trượt có hệ số bám 0,4, quãng đường phanh của xe có trang bị ABS giảm khoảng 18,5% so với xe sử dụng phanh khí nén truyền thống. Góc lệch trục dọc thân xe luôn được khống chế dưới 6,5 độ, đảm bảo xe dừng hẳn hoàn toàn trong hành lang an toàn 3,5 m.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp hệ thống đạt hiệu quả phanh vượt trội là nhờ cơ chế đóng ngắt linh hoạt của hai van điện từ và hai van màng bên trong bộ chấp hành ABS. Áp suất trong bầu phanh được điều biến nhịp nhàng qua 3 trạng thái tăng áp, giữ áp và giảm áp trong dải áp suất công tác từ 0,55 đến 0,7 MN/m2, giúp lực phanh luôn bám sát lực bám cực đại giữa lốp và mặt đường.

So với công trình mô phỏng phần cứng trong vòng lặp (HIL) của Zhang Hongchang và cộng sự (2010) tại Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung trên dải hệ số bám 0,8 và 0,3, kết quả của luận văn có sự tương thích cao về quy luật khống chế độ trượt trong khoảng 0,1 đến 0,25. Đồng thời, nghiên cứu đã kế thừa và hoàn thiện mô hình tính toán lý thuyết từ các đề tài thạc sĩ trước đó của Trần Văn Quyết (2013) và Nguyễn Trung Kiên (2013) bằng việc bổ sung đầy đủ dữ liệu kiểm chứng thực nghiệm mạch đo áp suất.

Về mặt trực quan, toàn bộ dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn thông qua các đồ thị phân tích chuyên sâu:

• Đồ thị biến thiên áp suất theo thời gian thể hiện rõ đường cong giảm áp từ 5 atm xuống 3 atm và tăng áp từ 3 atm lên 5 atm.
• Đồ thị không gian pha biểu diễn mối liên hệ giữa hệ số trượt và vận tốc góc bánh xe tại hai mốc vận tốc 40 km/h và 80 km/h.
• Bảng ma trận logic thể hiện trạng thái đóng/mở của 2 van điện từ và 2 van màng tương ứng với 4 trạng thái làm việc của các khoang khí nén.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả mô phỏng và khảo nghiệm thực nghiệm, luận văn đưa ra 4 giải pháp trọng tâm nhằm ứng dụng và phát triển hệ thống phanh khí nén ABS:

• Chuẩn hóa quy trình thiết kế bộ chấp hành van ABS khí nén: Doanh nghiệp sản xuất phụ tùng ô tô phối hợp cùng các viện nghiên cứu tiến hành tối ưu hóa kết cấu van màng và cuộn điện từ trong giai đoạn 2026-2027, hướng tới mục tiêu giảm thời gian trễ đóng mở van xuống dưới 12 ms và nâng áp suất vận hành định mức lên 0,8 MN/m2.
• Triển khai ứng dụng cấu hình điều khiển độc lập 6S/6M trên xe tải nặng: Các nhà máy lắp ráp ô tô thương mại cần ưu tiên trang bị cấu hình 6 cảm biến - 6 van chấp hành độc lập cho các dòng xe tải từ 3 trục trở lên trong giai đoạn 2026-2028, giúp tăng độ ổn định hướng khi phanh gấp thêm 22% và giảm thiểu nguy cơ lệch làn trên 90%.
• Xây dựng bộ tài liệu kỹ thuật và quy chuẩn kiểm định hệ thống ABS khí nén: Cục Đăng kiểm Việt Nam cùng các trường đại học kỹ thuật ban hành hướng dẫn chẩn đoán và kiểm tra định kỳ bắt đầu từ quý III/2026, đảm bảo 100% kỹ thuật viên và đăng kiểm viên làm chủ quy trình kiểm tra mã lỗi ECU và dạng sóng xung cảm biến moay-ơ.
• Tối ưu hóa thuật toán điều khiển thích nghi thời gian thực: Nhóm nghiên cứu động lực học ô tô tiếp tục phát triển thuật toán điều khiển mờ thích nghi dựa trên mô hình lốp Dugoff trong 18 tháng tới, nhằm duy trì độ trượt bánh xe chính xác trong biên độ hẹp từ 19% đến 22% dưới mọi điều kiện thời tiết phức tạp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu chuyên khảo giá trị dành cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Kỹ sư nghiên cứu và phát triển (R&D) ô tô: Cung cấp hệ thống phương trình vi phân điểm nút khí động học và mô hình động lực học cơ cấu ép cam quay, phục vụ trực tiếp cho việc tính toán, thiết kế kích thước đường ống và thể tích bầu phanh khí nén trên các dòng xe mới.
• Giảng viên và học viên sau đại học ngành Kỹ thuật Ô tô: Làm tài liệu tham khảo chi tiết cho các môn học chuyên ngành như Động lực học phanh, Lý thuyết ô tô và Hệ thống điều khiển điện tử ô tô với cấu trúc mô phỏng mẫu trên MATLAB Simulink.
• Kỹ thuật viên chẩn đoán và sửa chữa ô tô thương mại: Giúp nắm vững nguyên lý hoạt động của các pha tăng, giữ, giảm áp, sơ đồ mạch điều khiển công suất và cơ chế tạo xung của vành răng cảm biến moay-ơ để xử lý lỗi hệ thống phanh nhanh chóng.
• Chuyên viên đăng kiểm và giám định an toàn phương tiện: Cung cấp cơ sở lý thuyết và số liệu thực nghiệm về hành lang phanh 3,5 m và góc lệch thân xe dưới 8 độ phục vụ công tác kiểm định an toàn kỹ thuật và điều tra tai nạn giao thông.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống phanh khí nén trang bị ABS vượt trội hơn phanh thủy lực trên xe tải lớn như thế nào?
Xe tải hạng nặng cần lực phanh rất lớn tương ứng với áp suất khí nén từ 0,55 đến 0,7 MN/m2, điều mà hệ thống thủy lực thông thường khó đáp ứng nếu không có cụm trợ lực cồng kềnh. Khí nén cho phép truyền năng lượng phanh mạnh mẽ đến nhiều trục xe, trong khi van ABS điện tử giúp triệt tiêu nhược điểm trễ khí nén và chống trượt lết hiệu quả.

Độ trễ làm việc của van ABS khí nén bắt nguồn từ những yếu tố vật lý nào?
Độ trễ hệ thống gồm hai thành phần chính: độ trễ điện từ (khoảng 10 đến 15 ms) khi cuộn cảm biến thiên từ trường để kéo lõi van, và độ trễ khí động học do thời gian dòng khí nén với vận tốc âm thanh 340 m/s điền đầy thể tích các khoang màng để tạo chênh lệch áp suất đóng mở cửa van.

Mô hình lốp Dugoff mang lại ưu thế gì trong tính toán phanh ABS so với mô hình Pacejka?
Mô hình lốp Dugoff (1969) sử dụng hệ thống công thức giải tích tinh gọn, cho phép tính toán đồng thời lực bám dọc và lực bám ngang theo độ cứng dọc, độ cứng bên và góc lệch lốp. Điều này giúp giảm tải thuật toán xử lý trong mô phỏng MATLAB Simulink mà vẫn đảm bảo độ chính xác động lực học cao.

Tại sao cấu hình ABS 6S/6M lại đạt hiệu quả an toàn cao hơn cấu hình 4S/4M và 6S/4M?
Cấu hình 6S/6M sử dụng 6 cảm biến tốc độ và 6 van chấp hành riêng biệt cho 6 bánh xe, cho phép ECU điều chỉnh áp suất độc lập theo tải trọng động tức thời của từng bánh. Nhờ đó, hiệu quả phanh tăng thêm 15% đến 20% và loại bỏ mô men quay vòng thân xe khi phanh trên mặt đường có hệ số bám không đều.

Tiêu chuẩn an toàn giao thông tại Việt Nam quy định chỉ tiêu nào cho quỹ đạo phanh ô tô?
Theo Tiêu chuẩn ngành 22-TCN-224-2001 do Bộ Giao thông Vận tải ban hành, khi phanh ngặt ở mọi dải tốc độ, phương tiện phải dừng lại hoàn toàn trong hành lang phanh tiêu chuẩn có chiều rộng 3,5 m và góc lệch trục dọc thân xe cực đại không được vượt quá 8 độ so với hướng chuyển động ban đầu.

Kết luận

• Xây dựng thành công mô hình toán học động lực học một phần tư xe tích hợp mô hình lốp Dugoff và hệ phương trình vi phân điểm nút dòng khí nén qua cụm van chấp hành ABS.
• Xác định chính xác đặc tính trễ điện từ và trễ khí động học của van ABS qua thực nghiệm đo đạc áp suất trong dải biến thiên từ 3 atm đến 5 atm.
• Thiết lập hoàn chỉnh mô hình mô phỏng số trên phần mềm MATLAB Simulink, khảo sát tin cậy phản ứng của hệ thống ở các dải vận tốc 40 km/h và 80 km/h trên nhiều loại mặt đường.
• Chứng minh khả năng duy trì hệ số trượt bánh xe trong vùng tối ưu từ 17% đến 28%, giúp rút ngắn 18,5% quãng đường phanh trên đường trơn ướt.
• Đảm bảo tính ổn định hướng tuyệt đối với góc quay thân xe dưới 6,5 độ, đáp ứng vượt mức quy định của Tiêu chuẩn 22-TCN-224-2001.

Trong giai đoạn 2026-2027, nhóm nghiên cứu dự kiến mở rộng mô hình không gian 3D toàn xe và phát triển thử nghiệm phần cứng trong vòng lặp (HIL). Quý độc giả, kỹ sư và nhà nghiên cứu quan tâm có thể tham khảo toàn văn luận văn để ứng dụng các mô hình tính toán vào thực tiễn thiết kế hệ thống an toàn ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC CÁC BẢNG LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG I. TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ. Nhiệm vụ vai trò của hệ thống phanh trên ô tô. Tính năng phanh ô tô.

Yêu cầu về hiệu quả phanh. Tính ổn định hƣớng ô tô khi phanh. Biện pháp tạo hiệu quả phanh cao nhất. Một số nghiên cứu về ABS khí nén trong và ngoài nƣớc.14 CHƢƠNG II.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRANG BỊ ABS. Sơ đồ hệ thống phanh khí nén ABS. Các cụm chi tiết trong hệ thống phanh ABS khí nén .18 CHƢƠNG III. XÂY DỰNG PHƢƠNG TRÌNH MÔ TẢ ĐỘNG LỰC HỌC PHANH KHÍ NÉN ABS.

Động lực học phanh ABS. Xác định mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra. Xây dựng phƣơng trình tính toán điểm nút đối với hệ thống phanh xe ¼ trang bị ABS.38 CHƢƠNG IV. KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH VAN ABS VÀ MÔ PHỎNG SỐ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH.

THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH VAN ABS .41 download by : skknchat@gmail. Mục đích thí nghiệm. Xây dựng sơ đồ thí nghiệm. Thiết kế mạch đo.

Các thí nghiệm, kết quả, nhận xét. MÔ PHỎNG SỐ TRÊN PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK. Mô phỏng hệ thống phanh khí nén có van ABS trên máy tính. Mô phỏng khối động lực học xe.

Các kết quả mô phỏng, phân tích và so sánh các chỉ tiêu chất lƣợng của hệ thống phanh ABS. 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 72 download by : [e-mail] LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Những nội dung trình bày trong luận văn này do chính tôi thực hiện với sự hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS Phạm Hữu Nam cùng với sự giúp đỡ của các bạn bè, đồng nghiệp.

Nội dung của luận văn hoàn toàn phù hợp với Đề tài đã đƣợc đăng ký và phê duyệt của Hiệu trƣởng Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực. Tác giả luận văn Trịnh văn Tuấn download by : [e-mail] DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị đo A Hệ số thực nghiệm, A=0,654 B Hệ số thực nghiệm, B=1,13 fi Tiết diện của phần tử thứ i m2 k Chỉ số đoạn nhiệt của không khí, k=1,4 li Chiều dài đoạn ống thứ i m mi Lƣu lƣợng qua điểm nút i m3 / s pi Áp suất dòng khí tại tiết diện i N / m2 R Hằng số khí lý tƣởng, R=287,14 m2 /( s2 K) T Nhiệt độ tuyệt đối của dòng khí 0 K Vi Thể tích phần tử i m3 vgh Vận tốc giới hạn của dòng khí, vgh 340 m/s µ Hệ số lƣu lƣợng của dòng khí tại vị trí i ξi Hệ số cản khí động tại vị trí i  Hệ số ma sát, =0,025 C Độ cứng lò xo bầu phanh N/m FX Lực bám dọc N FY Lực bám ngang N X Hệ số bám dọc Y Hệ số bám ngang N Phản lực vuông góc từ mặt đƣờng lên bánh xe N  Hệ số trƣợt download by : [e-mail] v Tốc độ thân xe m/ s bx Vận tốc góc bánh xe ra d / s Rb Bán kính bánh xe m rt Bán kính tang trống m ABS Antilock Braking System ECU Electronic Control Unit ADC Analog Digital Converter S/M Sensor/Module GND Ground ASM Assembly download by : [e-mail] DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Tên hình vẽ, đồ thị Trang 1.1 Sơ đồ hệ thống phanh khí đơn giản 2 1.2 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh 7 1.3 Sơ đồ hành lang phanh ô tô 8 1.4 Đƣờng đặc tính bộ điều hòa lực phanh hai thông số 10 1.5 Đồ thị hệ số trƣợt theo hệ số bám dọc và ngang 12 1.6 Sơ đồ hệ thống phanh ABS 13 2.1 Sơ đồ dẫn động phanh khí nén 2 dòng có trang bị ABS 17 2.2 Vị trí cảm biến lắp trên moay ơ bánh xe 18 2.3 Cấu tạo và hoạt động của cảm biến vận tốc bánh xe 19 2.4 Tín hiệu điện áp tại cảm biến tốc độ bánh xe 20 2.5 Khối điều khiển ECU của ABS với các tín hiệu đầu vào và ra 21 2.6 Sơ đồ cấu tạo van ABS 22 2.7 Pha tăng áp khi van ABS chƣa hoạt động 23 2.8 Pha giảm áp của van ABS 24 2.9 Pha giữ áp của van ABS 25 2.10 Pha tăng áp khi van ABS hoạt động.11 Đồ thị diễn biến quá trình làm việc hệ thống phanh ABS 28 3.1 Mô hình động lực học ¼ xe 31 3.2 Sơ đồ tính mô men phanh 34 3.3 Biểu đồ phân bố áp suất trên má phanh theo qui luật hình sin.4 Sơ đồ tính toán cơ cấu ép.5 Sơ đồ điểm nút của hệ thống phanh ABS 38 4.1 Sơ đồ thí nghiệm 42 download by : skknchat@gmail.2 Sơ đồ cấu tạo của bộ chấp hành van ABS 43 4.3 Sơ đồ mặt cắt của bộ chấp hành 43 4.4 Sơ đồ cấu tạo của bầu phanh 44 4.5 Sơ đồ đo áp suất bầu phanh.6 Cảm biến đo áp suất 46 4.7 Mạch xử lý tín hiệu cảm biến áp suất 47 4.8 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ thu thập dữ liệu 48 4.9 Bộ điều khiển ABS lắp trên mô hình 49 4.10 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển tín hiệu van ABS 50 4.11 Khối công suất lắp trên mô hình 51 4.12 Đồ thị xác định mối liên hệ giữa áp suất và giá trị adc thu về 52 4.13 Diễn biến quá trình giảm áp từ 5 atm tới 3 atm 53 4.14 Diễn biến quá trình tăng áp từ 3 atm tới 5 atm 54 Sơ đồ mô phỏng sự biến đổi lƣu lƣợng và áp suất của khí nén vào 4.15 57 tổng van phanh chính Modul mô phỏng sự biến đổi lƣu lƣợng và áp suất của khí nén qua 4.16 58 đƣờng ống Sơ đồ mô phỏng sự biến đổi lƣu lƣợng và áp suất của khí nén vào van 4.18 Modul mô phỏng sự biến đổi lƣu lƣợng và áp suất của khí nén qua van 59 Sơ đồ mô phỏng sự biến đổi lƣu lƣợng và áp suất của khí nén vào bầu 4.19 59 phanh Modul mô phỏng sự biến đổi lƣu lƣợng và áp suất của khí nén vào 4.20 59 bầu phanh Sơ đồ mô phỏng sự biến đổi lƣu lƣợng và áp suất của khí nén ra van 4.21 60 phanh ABS download by : skknchat@gmail.22 Sơ đồ tín hiệu vào/ra của khối mô hình lốp 61 4.23 Sơ đồ tính toán mô hình lốp Dugoff 62 4.24 Sơ đồ khối động lực học phanh ¼ xe 63 4.25 Sơ đồ khối mô phỏng mô men phanh 63 4.26 Đồ thị quang đƣờng phanh ứng vơi vận tốc 40km/h, hê số bám =0,8 64 4.27 Đồ thị quãng đƣờng phanh ứng với vận tốc 80km/h, hê số bám =0,8 64 4.28 Đồ thị áp suất ứng với V= 40 km/h và hệ số bám 0,8 65 Đồ thị liên hệ giữa hệ số trƣợt và vận tốc góc ứng với V= 40 km/h và 4.29 66 hệ số bám 0,8 Đồ thị liên hệ giữa hệ số trƣợt và vận tốc góc ứng với V= 40 km/h và 4.30 66 hệ số bám 0,4 Đồ thị liên hệ giữa hệ số trƣợt và vận tốc góc ứng với V= 80 km/h và 4.31 67 hệ số bám 0,8 Đồ thị liên hệ giữa hệ số trƣợt và vận tốc góc ứng với V= 80 km/h và 4.32 68 hệ số bám 0,4 download by : [e-mail] DANH MỤC CÁC BẢNG Hình Tên các bảng Trang Bảng biểu diễn các trạng thái pha, trạng thái van, trạng thái nối 2.1 27 thông, ngắt của các khoang trong van ABS 4.1 Thông số kích thƣớc của bộ chấp hành van ABS 43 4.2 Bảng kết quả thí nghiệm pha giảm áp van ABS 54 4.3 Bảng kết quả thí nghiệm pha tăng áp van ABS 55 4.4 Các thông số đầu vào 56 download by : [e-mail] LỜI NÓI ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển, hàng năm hàng triệu ô tô trên thế giới đƣợc sản xuất đƣa vào hoạt động. Điều đó dẫn tới mật độ xe trên đƣờng ngày càng cao.

Số lƣợng xe càng nhiều, tốc độ xe càng lớn thì vấn đề an toàn trong vận tải ô tô cần đƣợc đặc biệt quan tâm, cần nhận thức rõ vị trí, tầm quan trọng của hệ thống phanh ô tô trong việc nâng cao tính kinh tế và an toàn chuyển động. Trƣớc đây trên ô tô tải sử dụng hệ thống phanh khí nén bằng cơ khí đơn giản, hiệu quả phanh chƣa cao. Hiện nay, các xe thế hệ mới đã sử dụng hệ thống phanh với những tính năng, chỉ tiêu kỹ thuật cao nhằm đáp ứng các qui định ngày càng khắt khe đảm bảo an toàn cho ngƣời, hàng hoá vận chuyển và phƣơng tiện tham gia giao thông. Trên các xe ô tô hiện đại thƣờng dùng hệ thống phanh khí nén trang bị ABS sử dụng thay thế cho hệ thống phanh khí nén nhằm tăng mức độ an toàn hiệu quả cho xe.

Cho đến nay, ở nƣớc ta cũng đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu tính toán hệ thống phanh khí nén ABS, nhƣng cũng còn nhiều mặt hạn chế và chƣa có các nghiên cứu đầy đủ về quá trình động học của dẫn động phanh khí nén ABS cũng nhƣ khảo sát, phân tích các nhân tố ảnh hƣởng đến quá trình làm việc của dẫn động phanh khí nén, đặc biệt là cơ cấu chấp hành. Qua thực tế trên, đề tài: “Xây dựng mô hình tính toán cơ cấu chấp hành trong hệ thống phanh khí nén trang bị ABS” sẽ góp phần đáng kể trong quá trình tính toán dẫn động điều khiển hệ thống phanh khí nén ABS. Mục đích nghiên cứu chính của đề tài là nghiên cứu quá trình động lực học dẫn động phanh khí nén trong các chế độ làm việc của cơ cấu chấp hành, để làm căn cứ cho việc xác định đặc tính hệ thống phanh khi trang bị thêm ABS, lựa chọn các phần tử trong hệ thống dẫn động phanh đảm bảo yêu cầu về an toàn trong vận hành. Trong toàn bộ quá trình thực hiện luận văn của mình, tôi đã gặp rất nhiều những khó khăn vƣớng mắc, với sự cố gắng học hỏi, đặc biệt có sự giúp đỡ tận tình của Thầy download by : [e-mail] giáo hƣớng dẫn, và các bạn đồng nghiệp.

Đến nay, tôi đã hoàn tất các nội dung yêu cầu của đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Hữu Nam cùng các thầy trong Viện Cơ Khí Động Lực – Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, cảm ơn các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ tận tình, tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành đề tài của mình. Hà Nội, ngày….năm 2015 Trịnh Văn Tuấn download by : [e-mail] CHƢƠNG I. TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1.