CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tính thực tế của đề tài Hiệu quả phanh ô tô là một trong những tiêu chí quan trọng đánh giá chất lượng xe, đã được áp dụng rộng rãi trong các tiêu chuẩn quy chuẩn về an toàn chuyển động của xe. Trên thế giới đã và đang có nhiều công trình nghiên cứu về hệ thống phanh ô tô. Các nghiên cứu phương pháp đánh giá hiệu quả phanh ô tô cả về mặt lý thuyết cũng như thực nghiệm đang đòi hỏi phải có những bổ sung và hoàn thiện để đảm bảo xác định chính xác các chỉ tiêu động lực học của xe khi phanh cũng như phản ánh được đầy đủ, đúng bản chất các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình phanh.
Radlinski đã đưa ra nghiên cứu hiệu quả phanh của xe hạng nặng [1]. Trong một nghiên cứu về hiệu quả phanh Ô tô thực nghiệm được thực hiện trên bề mặt đường khô cho ba loại phương tiện là: hành khách xe, xe tải giao hàng và xe buýt du lịch. Bài báo mô tả các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phanh. Các bài kiểm tra được lặp đi lặp lại thực hiện trên đường nhựa khô bằng cách sử dụng thử nghiệm chuyên dụng.
Kết quả chỉ ra hiệu suất phanh phụ thuộc vào từng loại phương tiện giao thông. Đối với xe chở khách, vận tốc có thể đạt tới 12 m/s2 [2]. Xiuyu Liu và các cộng sự đã đưa kết quả đánh giá hiệu quả phanh dựa trên cơ chế tiếp xúc giữa lốp và mặt đường. Kết quả chỉ ra rằng cả khoảng cách phanh dọc và khoảng cách trượt ngang đều cần được xem xét khi đánh giá [3].
Mô hình mô phỏng trạng thái mặt đường ướt với bánh xe [3]. Đo lực phanh trên băng thử. Mặt khác, ngành ô tô ở nước ta, các nghiên cứu chủ yếu dựa nhiều vào việc tính toán kiểm nghiệm là chính. Hiện tại, công việc thiết kế và kiểm nghiệm đang phụ thuộc nhiều vào các băng thử, các trạm đăng kiểm dẫn đến mất nhiều thời gian công sức và tiền của.
Để việc tính toán kiểm nghiệm được nhanh chóng và hiệu quả chúng ta cần sự trợ giúp của của máy tính thông qua các phần mềm chuyên nghiệp. Bệ thử phanh [4]. Bài báo này cung cấp thêm cái nhìn sâu sắc về hiệu suất phanh của người lái xe bằng cách 1) mô tả đặc điểm hành vi của người lái xe trong quá trình thực hiện bất ngờ và các thao tác phanh dự kiến, và 2) điều tra ảnh hưởng của giới tính, tuổi tác và phương tiện được điều khiển đối với hành vi này [5]. Sáu mươi bốn người lái xe đã thực hiện các động tác phanh bất ngờ và dự kiến từ tốc độ 45 dặm / giờ (72,4 km / h) khi bơm hơi chướng ngại vật, và sau đó thực hiện các thao tác phanh dự kiến để phản ứng với cảnh báo thính giác.
Những người tham gia đã lái một trong hai loại xe công cụ: 1) Mercedes-Benz R350 2006, hoặc 2) Volvo S80 2007. Lái xe phanh đầu vào và khoảng cách dừng đã hiệu chỉnh được đo. Kết quả chỉ ra rằng hiệu suất phanh của người lái xe thay đổi theo giới tính, độ tuổi và điều khiển phương tiện. Chướng ngại vật được bơm hơi [5].
Trong thử nghiệm trên đường này, người lái xe đã thực hiện các nhiệm vụ đòi hỏi nhận thức khi lái xe trong giao thông thành phố. Tất cả các tương tác nhiệm vụ đều được thực hiện ở chế độ rảnh tay để 21 tài xế không cần phải rời mắt khỏi con đường hoặc tương tác thủ công với một thiết bị bên trong xe. Hành vi thị giác và khả năng điều khiển phương tiện được đánh giá khi họ lái một quãng đường 8 km trong thành phố với ba điều kiện: không có nhiệm vụ bổ sung, nhiệm vụ nhận thức dễ dàng và nhiệm vụ nhận thức khó khăn [6]. Sungyeon Ko và các cộng sự đã nghiên cứu và đưa ra một thuật toán kiểm soát trượt sử dụng điều khiển mô-men xoắn động cơ trong quá trình phanh của bánh xe điện chiếc xe đã được đề xuất và một hệ thống mô phỏng hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) đã được phát triển trên cơ sở thử nghiệm kết quả cho ABS điện thủy lực[7].
Cấu trúc của một chiếc xe thông thường với ABS điện thủy lực [7].2 Mục đích, nội dung, nhiệm vụ, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 1. Mục đích, đối tượng của đề tài Mục đích của đề tài: nhằm xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống phanh ô tô bằng phần mềm chuyên dụng phục vụ việc đánh giá hiệu quả, đi sâu vào phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tính hiệu quả phanh của ô tô, từ đó làm cơ sở để đưa ra các biện pháp nâng cao tính an toàn khi thiết kế cũng như khi sử dụng. Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phanh Ô tô được mô phỏng và phân tích trên phần mềm chuyên dụng. Ngày nay, nhiều phần mềm đã ra đời để mô phỏng chính xác trạng thái động lực học của ô tô như Matlab, Adams, Carsim,.
Nội dung, nhiệm vụ của đề tài Đề tài cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc nghiên cứu về tinh hiệu quả của phanh khi cần giảm tốc độ cũng như hiệu quả phanh trong quá trình điều khiển động học của ô tô thông qua việc sử dụng phần mềm chuyên dụng. Đề tài trình bày các tiêu chuẩn quy chuẩn về hiệu quả phanh đã và đang áp dụng trong thực tế hiện nay. Nghiên cứu tìm hiểu kết cấu các hệ thống phanh và các thông số kỹ thuật dựng mô hình mô phỏng hệ thống. Nghiên cứu ứng dụng phần mềm chuyên dụng trong phân tích và mô phỏng hệ thống phanh.
Khảo sát các trạng thái làm việc khác nhau của hệ thống phanh, so sánh với các tiêu chuẩn, quy chuẩn. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu Với cơ sở lý thuyết về quá trình phanh, hiệu quả phanh và các nhân tố ảnh hưởng như vận tốc xe, tải trọng xe thông qua cac thông số đanh giá như : quãng đường phanh, thời gian phanh, lực phanh… nhằm đánh giá định lượng ảnh hưởng của các nhân tố chính tới hiệu quả phanh. Với cơ sở lý thuyết về động lực học phanh ô tô, bố trí thí nghiệm, mô phỏng hệ thống đọng lực học phanh của ô tô dựa trên các thiết bị đo đạt và sử sụng phần mềm để phân tích số liệu đo đạt được để đánh giá hiệu quả phanh. Trên cơ sở thu thập, nghiên cứu các tài liệu có liên quan tính ổn định chuyển động của xe ô tô, ta đi sâu vào phân tích các yếu tố chính làm ảnh hưởng đến tính ổn định chuyển động của ô tô tải làm nổi bật lên mức độ ảnh hưởng của các yếu tố chính đó.
Đây cũng là cơ sở để so sanh và kiểm chứng bằng mô phỏng với các tiêu chuẩn quy chuẩn hiện hành tại Việt Nam.3 Hệ thống phanh trên Ô tô 1. Khái niệm Để giảm tốc độ của một xe đang chạy và dừng xe, cần thiết phải tạo ra một lực làm cho các bánh xe quay chậm lại. Khi người lái đạp bàn đạp phanh, cơ cấu phanh tạo ra một lực (phản lực của mặt đường) làm cho các bánh xe dừng lại và khắc phục lực (quán tính) đang muốn giữ cho xe tiếp tục chạy, do đó làm cho xe dừng lại. Nói khác đi, năng lượng (động năng) của các bánh xe quay được chuyển thành nhiệt do ma sát (nhiệt năng) bằng cách tác động lên các phanh làm cho các bánh xe ngừng quay [7].
Lực phanh trên Ô tô khi chạy. Người lái không những phải biết dừng xe mà còn phải biết cách cho xe dừng lại theo ý định của mình. Chẳng hạn như, các phanh phải giảm tốc độ theo mức thích hợp và dừng xe tương đối ổn định trong một đoạn đường tương đối ngắn khi phanh khẩn cấp. Các cơ cấu chính tạo ra chức năng dừng xe này là hệ thống phanh như là bàn đạp phanh và các lốp xe.2 Hệ thống phanh trên ô tô 1.
Sơ đồ hệ thống phanh ô tô thủy lực thông thường Hình 1-8. Hệ thống phanh thủy lực thông thường. Hệ thống bao gồm phanh trước là phanh đĩa, phanh sau có thể là phanh tang trống hoặc phanh đĩa và được nối với tổng phanh (xi lanh chính) thông qua các ống thủy lực. Các hệ thống khác được lắp thêm vào bao gồm phanh tay, bầu trợ lực và các hệ thống hỗ trợ phanh điều khiển điện tử ABS, EBD, ESP, TCS.
Bầu trợ lực 3. Bình dầu phanh 4. Xi lanh chính 5. ABS/TCS/ESP HECU 6.
Cùm và má phanh 8. Van tỉ lệ 10. Trống phanh và guốc phanh 1. Nguyên lý làm việc của hệ thống Hình 1-9.
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh thủy lực [7]. Bàn đạp phanh; 2. Piston xylanh phanh chính (xylanh cái); 3. xylanh phanh chính; 4.
Piston xylanh phanh bánh xe; 6. đường ống dẫn dầu phanh; 7. Xylanh phanh bánh xe (xylanh con); 8. • Khi thực hiện việc phanh xe: Khi cần giảm tốc độ xe hoặc dừng hẳn xe lại, người lái tác dụng vào bàn đạp phanh (1), thông qua cơ cầu dẫn động tác động lên piston (2) di chuyển trong xylanh phanh chính (3) đẩy dầu vào hệ thống các đường ống dẫn (6) và đi đến các xylanh bánh xe (7), dưới tác dụng của lực sinh ra do áp suất dầu phanh trong hệ thống tác động lên các piston (4,5,9) xylanh phanh bánh xe sẽ đẩy ra ngoài theo chiều mũi tên để tác dụng lên cơ cấu phanh (phanh tang trống hoặc phanh đĩa) thực hiện việc giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe.
Thời gian và quãng đường xe bị giảm hoặc dừng hẳn phụ thuộc vào lực tác dụng lên bàn đạp phanh. • Khi nhả phanh: Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp phanh, dưới tác dụng của cơ cấu lò xo hồi vị tại các bánh xe và/hoặc cần điều khiển xylanh phanh chính sẽ ép piston (4,5,9) xylanh phanh bánh xe lại và đẩy dầu ngược trở về xylanh chính (3) như lúc đầu, lúc này phanh sẽ được nhả ra không còn tác dụng hãm hoặc dừng xe lại nữa. Các cụm chi tiết chính trong hệ thống phanh ô tô a) Xylanh phanh chính Hình 1-10. Xylanh chính thực tế.
Khi không tác động vào các phanh: Hình 1-11. Khi không tác động vào các phanh. 8 Các cuppen của pittông số 1 và số 2 được đặt giữa cửa vào và cửa bù tạo ra một đường đi giữa xi lanh chính và bình chứa. Pit tông số 2 được lò xo hồi số 2 đẩy sang bên phải, nhưng bu lông chặn không cho nó đi xa hơn nữa.
Khi đạp bàn đạp phanh: Hình 1-12. Khi đạp bàn đạp phanh.