Hệ thống điều khiển chống trượt khi kéo ASR trên ô tô du lịch

Nội dung text: Hệ thống điều khiển chống trượt khi kéo ASR trên ô tô du lịch

1. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHỐNG TRƯỢT KHI KÉO ASR TREÂN Ô TÔ DU LỊCH. Người thực hiện :Võ Thành Nhân Nơi làm việc :Cty TNHH Texchem –Pack VN Mail :production_txpv@hcm.vnn.vn Tóm tắt : Trên ô tô ngày nay nhất là ở các nước có nhiều băng tuyết , đ ường xá ẩm ướt đều được trang bị hệ thống tự động điều khiển lực kéo.Hệ thống này giúp ng ười lái xe giảm nhẹ gánh nặng điều khiển ,tạo thêm tính năng khởi hành và tăng tốc tốt trong mọi điều kiện đ ường xá khác nhau. Abstract: Today most of the car have the traction control system especially in the nowy countries where the road is often wet and nowy in several months.This system can relieve the driver burdens in driving their cars, increase acceleration performance ,starting performance in many different road conditions. I. Đặt vấn đề : Tăng ga quá mức khi đang lái xe trên đường trơn làm cho các bánh xe bị trượt quay dẫn tới lực kéo bị tổn thất. Đồng thời do bị trượt lực kéo ở hai bên bánh xe trở nên khác nhau làm phát sinh mô men xoay xe gây mất ổn định .Để giải quyết vấn đề này một hệ thống tự động điều khiển lực kéo ASR đã được nghiên cứu chế tạo , ứng dụng trên ô tô trên cơ sở kế thừa hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS ,giúp ngăn chận bánh xe chủ động bị trượt quá mức cho phép. II. Cơ sở lý thuyết: 1. Đặc tính trượt : (a) (b) δtu δ Sự bám giữa bánh xe và mặt đường được đặc trưng bằng hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy.Khi ô tô lăn trên đường luôn luôn xảy ra trượt . Độ trượt δ thay đổi tuỳ theo hệ số bám φx của lốp xe trên đường,tải trọng Z và lực kéo Fk Độ trươt có ảnh hưởng rất nhiều đến hệ số bám của lốp xe trên đường .Trên đồ thị đặc tính trượt,khi tăng độ trượt δ của bánh xe thì lúc đầu hệ số bám tăng lên nhanh chóng và đạt giá trị cực đại trong khoảng δ từ 15-25%.Nếu tiếp tục tăng độ trượt thì hệ số bám giảm ,Khi độ trượt =100% thì hệ số bám giảm t ừ 20 –30 % so với hệ số bám cực đại .Trên đường ướt ,hệ số bám có thể giảm đến 50 – 60%.
2. Hệ số bám ngang φy cũng giãm khi hệ số bám dọc giãm . Ở giá trị độ trượt tối ưu,hệ số bám ngang đủ lớn để bánh xe không trượt ngang. 2. Điều khiển lực kéo Fk : Ñoä tröôït phuï thuoäc vaøo heä soá baùm,taûi trong Z vaø löïc keùo Fk. Heä soá baùm cuûa loâùp xe treân ñöôøng phuï thuoäc vaøo tình traïng ñöôøng xaù vaø nhö vaäy khoâng theå ñieàu chænh heä soá baùm ñeå thay ñoåi ñoä tröôït ñöôïc. Cuõng khoâng theå duøng taûi troïng Z ñeå ñieàu chænh ñoä tröôït trong khi oâ toâ chuyeån ñoäng.Nhö vaäy ñeå ñieàu khieån ñoä tröôït cuûa baùnh xe chuû ñoäng caùc nhaø cheá taïo höôùng vaøo vieäc ñieàu chænh löïc keùo Fk (hoaëc löcï phanh Fb :löïc phanh veà baûn chaát nhö löïc keùo nhöng coù chieàu ngöôïc laïi)sao cho ñoä tröôït cuûa baùnh xe chuû ñoäng ôû trong phaïm vi ñoä tröôït toái öu δtu . Ta ñaõ bieát Fk = Mk /r maø Mk= Me.itl.ŋtl Mk laø moâ men keùo , Me laø moâ men ñoäng cô, itl laø tæ soá truyeàn cuûa heä thoáng truyeàn löïc, ŋtl laø hieäu suaát truyeàn löïc. Cho neân ñeå ñieàu khieån löïc keùo ngöôøi ta ñieàu chænh moâ men ñoäng cô. III. Nguyeân taéc ñieàu chænh cuûa heä thoáng ASR: Nhaèm ngaên chaän baùnh xe chuû ñoäng bò tröôït quay quaù möùc trong khi taêng toác ngöôøi ta ñieàu chænh löïc keùo hoaëc löïc phanh hoaëc keát hôïp caû hai phöông phaùp naøy: 1- Ñieàu chænh löïc keùo baèng caùch taùc ñoäng vaøo ñoäng cô: Coù nhieàu caùch ñeå haïn cheá moâ men ñoäng cô nhö ñieàu chænh goùc ñaùnh löûa treã, ñieàu chænh hoån hôïp ngheøo nhieân lieäu ,caét phun nhieân lieäu ,ñieàu chænh goùc môû böôùm ga Ñieàu chænh goùc môû böôùm ga coù nhieàu öu ñieåm vì khoâng coù aûnh höôûng nhieàu ñeán hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô,khoâng taïo caûm giaùc baát thöôøng cho ngöôøi laùi khi heä thoáng hoaït ñoäng .Boä cheá hoaø khí daønh cho ñieàu khieån naøy coù theâm moät böôùm ga phuï ôû veà phía treân böôùm ga chính ,caùch boá trí naøy khoâng laøm aûnh höôûng tôùi hoaït ñoäng cuûa baøn ñaïp gia toác khi heä thoáng ñang hoaït ñoäng . Ngaøy nay haàu heát oâ toâ coù trang bò boâï xöû lyù khí thaûi neân chæ coù caùc phöông aùn sau ñöôïc söû duïng: Ñieàu chænh böôùm ga,ñieàu chænh ñaùnh löûa treã,ñieàu chænh ngaét doøng nhieân lieäu coù löïa choïn.Caùc phöông aùn naøy caàn thôøi gian ñieàu chænh töø 200 ms ñeán 250 ms. 2- Ñieàu khieån löïc phanh: Ñeå truyeàn löïc keùo coù hieäu quaû xuoáng maët ñöôøng khi laùi xe treân maët ñöôøng coù heä soá baùm khaùc nhau ôû hai beân. Trong tröôøng hôïp naøy heä thoáng phanh thöôøng coù keânh ñieàu khieån rieâng cho töøng baùnh xe,chæ coù baùnh xe bò tröôït ñöôïc phanh Moät soá oâ toâ söû duïng moät keânh ñieàu khieån phanh chung cho caû hai baùnh sau ,heä thoáng naøy ñöôïc thieát keá do khoâng coù yeâu caàu taän duïng löïc keùo maø chuû yeáu ñeå hoå trôï phaûn öùng chaäm cuûa ñieàu khieån ñoäng cô nhaèm taêng cöôøng söï oån ñònh . 3- Ñieàu khieån löïc keùo baèng caùch söû duïng ñoàng thôøi ñieàu khieån moâ men ñoäng cô vaø ñieàu khieån löïc phanh: Caû hai phöông phaùp ñieàu khieån ñeàu coù öu vaø nhöôïc ñieåm rieâng cuûa noù:ñieàu khieån moâ men ñoäng cô coù lôïi veà maët oån ñònh nhöng thôøi gian phaûn öùng chaäm ;ñieàu khieån baèng löïc phanh thôøi gian ñaùp öùng nhanh nhöng aùp suaát phanh phaûi cao,phaïm vi ñieàu khieån coù haïn cheá.
3. Ñieàu khieån rieâng baèng moâ men ñoäng cô coù theå caûi thieän söï oån ñònh . Neáu coù theâm ñieàu khieån löïc phanh ,oâ toâ seõ nhanh choùng ñaït söï oån ñònh ,taïo ñieàu kieän phuïc hoài nhanh moâ men ñoäng cô khi oâ toâ chuyeån qua maët ñöôøng toát.Phöông phaùp ñieàu khieån naøy khoâng caàn coù thay ñoåi lôùn tôùi trang bò treân oâ toâ. IV. Sô ñoà caáu taïo heä thoáng töï ñoäng ñieàu khieån löïc keùo ASR ñieån hình : Caûmbieán toác ñoä Caûm bieán toác ñoä Boä kích hoaït phanh ABS Heä thoáng cung caáp aùp suaát thuyû löïc Böôùm ga phuï Boä kích hoaït böôùm ga ECU ñieàu khieån ñoäng cô ECU ñieàu khieån löïc keùo Hình- 2 Heä thoáng töï ñoäng ñieàu khieån löïc keùo ASR treân Toyota Crown. Thaønh phaàn cuûa heä thoáng goàm: Caùc caûm bieán toác ñoä :thoâng thöôøng ñöôïc laép ôû caùc baùnh xe vaø söû duïng chung vôùi heä thoáng ABS.Caùc caûm bieán ño vaän toác goùc caùc baùnh xe vaø lieân tuïc göûi tín hieäu ño veà boä ñieàu khieån .Nhôø tín hieäu naøy boä ñieàu khieån tính ra ñoä tröôït cuûa baùnh xe hoaëc cuûa caàu chuû ñoäng vaø ra quyeát ñònh ñieàu khieån tôùi caùc boä phaän chaáp haønh. Boä kích hoaït böôùm ga:Böôùm ga phuï ñöôïc daãn ñoäng bôûi moâ tô böôùc ,coù theå ñieàu khieån töø vò trí môû hoaøn toaøn ñeán vò trí ñoùng hoaøn toaøn trong voøng 200 ms coøn böôùm ga chính ñöôïc daãn ñoäng töø baøn ñaïp gia toác .Khi coù tín hieäu ñieàu chænh moâ tô böôùc seõ ñoùng daàn böôùm ga phuï ñeå haïn cheá moâ men ñoäng cô.Vò trí ñoùng hoaøn toaøn cuûa böôùm phuï ñöôïc tính toaùn vaø aán ñònh ñeå khoâng aûnh höôûng ñeán toác ñoä caàm chöøng cuûa ñoäng cô.Khi khoâng coøn tín hieäu ñieàu khieån böôùm ga phuï trôû veà vò trí ban ñaàu nhôø loø so keùo. Boä kích hoaït phanh:heä thoáng thuyû löïc söû duïng chung vôùi heä thoáng ABS ,thoâng thöôøng coù van caét laø van ñieän töø ñeå môû hoaëc ñoùng doøng daàu tôùi xi lanh baùnh xe khi heä thoáng hoaït ñoäng,caùc van töø laøm nhieäm vuï taêng aùp suaát giöõ aùp suaát vaø giaûm aùp suaát,ngoaøi ra coøn coù bình tích naêng ,bôm daàu ñeå giöõ aùp löïc daàu trong heä thoáng ôû aùp suaát naøo ñoù taïo ñieàu kieän phaûn öùng nhanh cuûa heä thoáng phanh. Caùc coâng taéc:ñeå coù theå ñoùng hoaëc ngaét hoaït ñoäng cuûa heä thoáng khi caàn.
4. Ñeøn chæ thò :baùo tình traïng hoaït ñoäng cuûa heä thoáng,ñeøn baùo hö hoûng ñöôïc ñaët treân panel ñieàu khieån . Phaàn cöùng boä ñieàu khieån :Coù theå goàm hai CPU :moät cho heä thoáng ABS vaø moät cho heä thoáng ASR nhö treân Toyota Crown Hoaëc ñöôïc keát hôïp thaønh moät CPU nhö ôû Toyota Lexus .Boä ñieàu khieån nhaän tín hieäu töø caùc caûm bieán toác ñoä baùnh xe ,töø boä ñieàu khieån ABS vaø töø nhieàu coâng taéc khaùc ,boä ñieàu khieån phaân tích caùc tín hieäu ñaàu vaøo, thöïc hieän nhöõng tính toaùn phöùc taïp vaø cung caáp tín hieäu ñaàu ra tôùi caùc boä phaän chaáp haønh phanh vaø moâ tô böôùc ,caáp doøng tôùi ñeøn baùo,heä thoáng töï chuaån ñoaùn Phaàn meàm:Phaàn meàm cuûa chöông trình coù theå goàm hai phaàn :chöông trình chính goàm caùc hoaït ñoäng:khôûi ñoäng chöông trình ,quyeát ñònh caùc mode ñieàu khieån ,tính toaùn toác ñoä baùnh xe chuû ñoäng ,vò trí böôùm ga ,qui trình chuaån ñoaùn theo trình töï. Vieäc ñieàu khieån ñeå xöû lyù tín hieäu toác ñoä baùnh xe ,tín hieäu toác ñoä ñoäng cô ñoøi hoûi söï chính xaùc cao coù theå ñöôïc thöïc hieän rieâng baèng chöông trình can thieäp coùï öu tieân .Ñieàu khieån boä chaáp haønh phanh ,boä chaáp haønh böôùm ga ,tính toác ñoä oâ toâ,gia toác cuõng ñöôïc thöïc hieän baèng chöông trình can thieäp öu tieân khaùc . V. Keát luaän Muïc tieâu ñieàu khieån ñaët ra cho heä thoáng laø oån ñònh chuyeån ñoäng khi gia toác ,khi quay voøng cuõng nhö khi oâ toâ chaïy treân ñöôøng trôn ñöôïc thöïc hieän thoâng qua vieäc giaûm moâ men quay cuûa ñoäng cô.Nhôø giaûm moâ men ñoäng cô maø toác ñoä baùnh xe chuû ñoäng giaûm xuoáng vaø do ñoù ñoä tröôït giaûm xuoáng giaù trò toái öu ,oâ toâ chuyeån ñoäng ñöôïc oån ñònh .Nhôø ñieàu khieån heä thoáng phanh rieâng ôû töøng baùnh xe chuû ñoäng treân ñöôøng coù heä soá baùmkhaùc nhau maø löïc keùo ñöôïc taän duïng toát ôû baùnh xe coù heä soá baùm cao.Ngoaøi ra nhôø keát hôïp cuûa hai phöông phaùp ñieàu khieån maø moâ men ñoäng cô nhanh choùng giaûm xuoáng ,ñoä tröôït nhanh choùng trôû veà giaù trò toái öu neân thôøi gian phuïc hoài moâ men ñoäng cô khi oâ toâ qua khoûi maët ñöôøng trôn cuõng nhanh hôn. Heä thoáng töï ñoäng ñieàu khieån löïc keùo hoaït ñoäng hoaøn toaøn töï ñoäng ,ngöôøi laùi xe trong tröôøng hôïp naøy coù nhieàu thôøi gian taäp trung vaøo vieäc ñieàu khieån.Töø nhöõng muïc tieâu ñieàu khieån maø noù ñaït ñöôïc giuùp cho oâ toâ hoaït ñoäng treân caùc laïoi ñöôøng moät caùch an toaøn . Hoïc vieân thöïc hieän: YÙ kieán cuûa giaùo vieân höôùng daãn Voõ thaønh Nhaân Tieán só Laâm Mai Long
5. T ài liệu tham khảo: Joseef Mack ABS-TCS-VDC where will the technology lead Us NXB Society of Auto Engineers,Inc.
6. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.