Luận văn Nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm hệ thống phanh chống bó cứng cho xe gắn máy ở Việt Nam (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm hệ thống phanh chống bó cứng cho xe gắn máy ở Việt Nam (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH VĂN LỘC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG CHO XE GẮN MÁY Ở VIỆT NAM S K C 0 0 3 96 51 93 NGÀNH: KHAI THÁC & BẢO TRÌ Ô TÔ MÁY KÉO - 605246 S KC 0 0 3 7 3 2 Tp. Hồ Chí Minh, 2012
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ H Ồ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH VĂN LỘC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG CHO XE GẮN MÁY Ở VIỆT NAM NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ – MÁY KÉO- 605246 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN LÊ NINH i Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: HUỲNH VĂN LỘC Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 1982 Nơi sinh: Tiền Giang Quê quán: xã Hậu Mỹ Bắc A, Cái Bè, Tiền Giang Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trƣớc khi học tập, nghiên cứu: Giảng viên, Trƣờng Đại học Tiền Giang Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 3 Ngô Quyền, Tp.Mỹ Tho, Tiền Giang Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0907.171921 Fax: E-mail: budcua@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2000 đến 02/2005 Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ khí động lực Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Cấu tạo và hoạt động của hộp số tự động Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 25/02/2005, khoa Cơ khí động lực (xƣởng Gầm). Ngƣời hƣớng dẫn: KS. Huỳnh Phƣớc Sơn 3. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 05/2009 đến 05/ 2011 Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh Ngành học: Khai thác và bảo trì ô tô – máy kéo ii
4. Tên luận văn: Nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm hệ thống phanh chống bó cứng cho xe gắn máy ở Việt Nam Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 10/2012, Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM. Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS NGUYỄN LÊ NINH 4. Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Tại (trƣờng, viện, nƣớc): Tên luận án: Ngƣời hƣớng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: 5. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh, tƣơng đƣơng B1 Châu Âu 6. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: Kỹ sƣ Cơ khí động lực; Số hiệu bằng: C.630136, Số vào sổ: 8755, cấp ngày 28 tháng 04 năm 2005 bởi Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Kỹ thuật viên, trợ lý Cố vấn 03/2005 đến 08/2006 Công ty Toyota Hùng Vƣơng dịch vụ 09/2006 đến nay Trƣờng Đại Học Tiền Giang Giảng dạy IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Ngày tháng năm 2012 (Ký tên, đóng dấu) Ngƣời khai ký tên iii
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012 (Ký tên và ghi rõ họ tên) iv
6. CẢM TẠ Để hoàn thành đƣợc đề tài này, ngƣời thực hiện đề tài, HUỲNH VĂN LỘC, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: PGS.TS NGUYỄN LÊ NINH – Hƣớng dẫn khoa học đề tài; Trung tâm ứng dụng kỹ thuật và chuyển giao công nghệ - Đại học Tiền Giang – Hỗ trợ địa điểm, trang thiết bị, dụng cụ thực hiện đề tài; ThS. Trần Thanh Phong – Giảng viên Bộ môn Điện – Điện tử trƣờng Đại học Tiền Giang – Tƣ vấn, hỗ trợ phần điện tử; Lãnh đạo khoa Kỹ Thuật Công Nghiệp, Bộ môn Cơ khí – Đại học Tiền Giang – Động viên, khích lệ tinh thần; Tập thể lớp CKO – khoá 2009A – Tƣ vấn góp ý về chuyên môn, động viên tinh thần; KS. Huỳnh Ngọc Lƣợng – Trung tâm Ứng dụng kỹ thuật và chuyển giao công nghệ - Đại học Tiền Giang – Thử nghiệm xe; KS. Nguyễn Văn Phô – Khoa Cơ khí, Trƣờng Cao đẳng nghề Tiền Giang – Thử nghiệm xe; Cử nhân Nguyễn Quốc Giang – Thử nghiệm xe; Cử nhân Nguyễn Văn Quân – Thử nghiệm xe; v
7. TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm hệ thống phanh chống bó cứng cho xe gắn máy ở Việt Nam” đƣợc thực hiện từ ngày 01 tháng 9 năm 2010 tại trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh. Nhiệm vụ của đề tài là giải quyết vấn đề giảm tai nạn cho xe gắn máy có phanh đĩa bằng công nghệ phanh chống bó cứng điều khiển bằng điện tử. Hệ thống chống bó cứng đƣợc chế tạo sử dụng cơ cấu chấp hành của hệ thống chống bó cứng trên ô tô. Cảm biến là loại cảm biến tiệm cận, họ E2A của hãng Omron, sử dụng đĩa phanh của xe để cắt răng cảm biến. Hộp điều khiển đƣợc chế tạo lại hoàn toàn cho phù hợp với điều kiện giao thông và khí hậu của Việt Nam. Đề tài đƣợc thử nghiệm dựa theo TCVN 6824:2001. Xe đƣợc thử trên đƣờng có hệ số bám cao, thấp, từ thấp sang cao và từ cao sang thấp. Mỗi trƣờng hợp lấy 05 mẫu, tính quãng đƣờng phanh trung bình của các mẫu để so sánh với tiêu chuẩn. Kết quả thử nghiệm đã chứng minh hệ thống chống bó cứng đã chế tạo hoạt động tốt, quãng đƣờng phanh đạt TCVN 6824:2001 và độ ổn định của xe khi phanh cao. ABSTRACT Topic “Manufacturing research and test the antilock braking system for motorcycles in Viet Nam” was carried out from September 1, 2010 at the University of Technical Education of Ho Chi Minh City. The mission of this project is to solve the problem for motorcycle accident reduction with disc brakes with antilock brakes with electronic control. Antilock braking system built using the actuator of the antilock braking system on the car. Type of sensors is proximity sensor, E2A family of Omron, the vehicle‟s brake discs are cut for sensor rings. Electronic Control Unit is made entirely in accordance with traffic conditions and climate of Viet Nam. Subject tested according to Viet Nam Standard 6824:2001. Testing vehicle on road on a high sticking coefficient, low sticking coefficient, from low to high and from high to low. Each case took five samples, the average braking distance of samples to compare with the standard. Test results have prven antilock braking system produced to work well, reach Viet Nam Standard 6824:2001 and high stability of the vehicle when braking. vi
8. MỤC LỤC TRANG LÝ LỊCH KHOA HỌC ii LỜI CAM ĐOAN iv CẢM TẠ v TÓM TẮT vi MỤC LỤC vii DANH SÁCH CÁC HÌNH xi DANH SÁCH CÁC BẢNG xiv Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Lí do chọn đề tài 1 1.3 Mục đích của đề tài 3 1.4 Đối tƣợng và giới hạn của đề tài 3 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 3 1.6 Nội dung nghiên cứu 3 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 5 2.1 Sự xuất hiện của kết cấu phanh chống bó cứng trong kỹ thuật xe cơ giới 5 2.2 Phanh chống bó cứng trên ô tô ở Việt Nam 7 2.2.1 Cảm biến tốc độ bánh xe 8 2.2.2 Cảm biến giảm tốc 9 2.2.3 Bộ chấp hành 11 2.2.4 Hộp điều khiển (ECU) 12 2.3 Phanh chống bó cứng trên xe gắn máy ở nƣớc ngoài 17 vii
9. 2.3.1 Hệ thống phanh kết hợp 18 2.3.2 Hệ thống phanh ABS 19 2.3.3 Hệ thống phanh ABS kết hợp điều khiển bằng điện tử 23 2.4 Phanh đĩa trên xe gắn máy ở Việt Nam và giải pháp 26 2.5 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phanh của xe gắn máy 32 2.5.1 Sự khác biệt về đặc điểm phanh giữa ô tô và xe gắn máy 32 2.5.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phanh của xe gắn máy 32 2.6 Những yêu cầu đối với linh kiện điện tử khi lắp trên xe gắn máy ở Việt Nam [2] 34 Chƣơng 3: THIẾT KẾ NGUYÊN LÍ HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CHO XE GẮN MÁY 36 3.1 Các phƣơng án thiết kế nguyên lí hệ thống phanh chống bó cứng điều khiển điện tử cho xe gắn máy 36 3.2 Kết cấu của hệ thống phanh chống bó cứng điều khiển điện tử cho xe gắn máy 37 3.3 Nguyên lí hoạt động của hệ thống phanh chống bó cứng điều khiển điện tử cho xe gắn máy 39 Chƣơng 4: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG CHO XE GẮN MÁY 41 4.1 Cấu trúc của bộ điều khiển phanh chống bó cứng cho xe gắn máy 41 4.1.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống phanh chống bó cứng cho xe gắn máy 41 4.1.2 Các tín hiệu vào 42 4.1.3 Các tín hiệu ra 42 4.2 Thuật toán điều khiển phanh chống bó cứng 43 4.2.1 Thuật toán điều khiển 43 4.2.2 Tính vận tốc bánh xe Vw 45 viii
10. 4.2.3 Tính gia tốc của bánh xe khi phanh aw 46 4.2.4 Tính độ trƣợt λ 46 4.3 Chế tạo hộp điều khiển 47 4.3.1 Mạch dao động của vi điều khiển 47 4.3.2 Mạch nguồn và kiểm tra nguồn 48 4.3.3 Mạch nhận tín hiệu phanh 49 4.3.4 Mạch nhận tín hiệu cảm biến tốc độ của bánh xe 50 4.3.5 Mạch điều khiển động cơ điện, van điện từ của bộ chấp hành và đèn báo phanh chống bó cứng 50 4.4 Viết chƣơng trình điều khiển phanh 51 4.4.1 Sơ đồ nguyên lí hệ thống 51 4.4.2 Chƣơng trình điều khiển hệ thống 51 Chƣơng 5: THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG TRÊN XE GẮN MÁY 57 5.1 Các thông số của xe thử nghiệm 57 5.2 Giải pháp lắp đặt hệ thống phanh chống bó cứng lên xe gắn máy 58 5.3 Thử xe 60 5.3.1 Thiết bị thử 60 5.3.2 Điều kiện thử 64 5.3.3 Thử xe 65 5.4 Kết quả và đánh giá 67 Chƣơng 6: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 71 6.1 Kết luận 71 6.1.1 Ƣu điểm của đề tài 71 6.1.2 Tồn tại – Hạn chế của đề tài 71 ix
11. 6.2 Hƣớng phát triển đề tài 72 6.3 Kiến nghị 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 74 Phụ lục 1: CHẾT HỤT VÌ PHANH XE TAY GA TRONG MÙA MƢA 74 Phụ lục 2: Sử dụng xe gắn máy có thắng đĩa: CHƢA HẲN ĐÃ AN TOÀN 77 Phụ lục 3: “CHẾ NGỰ” THẮNG ĐĨA 78 Phụ lục 4: BIÊN BẢN THỬ XE 81 Phụ lục 5: QUAN ĐIỂM SAI LẦM VỀ PHANH ABS 89 Phụ lục 6: 10 THÁNG ĐẦU NĂM 2010: XẢY RA GẦN 40.000 VỤ TNGT, CHẾT VÀ BỊ THƢƠNG KHOẢNG 47.000 NGƢỜI 91 Phụ lục 7: TCVN 6824:2001 và TCVN 6441:1998 92 Phụ lục 8: Thông số của họ cảm biến E2A của Omron 139 Phụ lục 9: A Comparison of Stopping Distance Performance for Motorcycles Equipped with ABS, CBS and Conventional Hydraulic Brake Systems 159 x
12. DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống phanh ABS trên ô tô 8 Hình 2.2: Cấu tạo cảm biến tốc độ bánh xe 8 Hình 2.3: Dạng xung của cảm biến tốc độ bánh xe 9 Hình 2.4: Vị trí và cấu tạo cảm biến giảm tốc 10 Hình 2.5: Bộ chấp hành và ECU ABS sử dụng van điện 3 vị trí 11 Hình 2.6: Hoạt động của ABS khi phanh bình thƣờng 13 Hình 2.7: Hoạt động của ABS ở chế độ giảm áp 14 Hình 2.8: Hoạt động của ABS ở chế độ giữ 15 Hình 2.9: Hoạt động của ABS ở chế độ tăng áp 16 Hình 2.10: Sơ đồ hệ thống phanh kết hợp 18 Hình 2.11: Hoạt động của hệ thống phanh kết hợp khi đạp nhẹ phanh sau 18 Hình 2.12: Hoạt động của hệ thống phanh kết hợp khi đạp mạnh phanh sau . 19 Hình 2.13: Sơ đồ hệ thống C-ABS 20 Hình 2.14: Hoạt động của C-ABS khi đạp nhẹ phanh (phanh bình thƣờng) 20 Hình 2.15: Hoạt động của C-ABS khi đạp phanh sau mạnh hơn (thực hiện CBS) 21 Hình 2.16: Hoạt động của C-ABS ở chế độ giảm áp 21 Hình 2.17: Hoạt động của C-ABS ở chế độ giữ áp 22 Hình 2.18: Hoạt động của C-ABS ở chế độ tăng áp (phanh bình thƣờng) 22 Hình 2.19: Sơ đồ hệ thống phanh điện ABS kết hợp 23 Hình 2.20: Hoạt động của hệ thống phanh điện ABS kết hợp khi đạp nhẹ phanh 24 Hình 2.21: Hoạt động của phanh điện ABS kết hợp ở chế độ giảm áp 24 xi
13. Hình 2.22: Hoạt động của phanh điện ABS kết hợp ở chế độ tăng áp 25 Hình 2.23: Hoạt động của hệ thống ở chế độ dự phòng 25 Hình 2.24: Phanh đĩa trên xe đạp 26 Hình 2.25: Phanh đĩa trên xe gắn máy 27 Hình 2.26: Phanh đĩa rỉ sét do không sử dụng 27 Hình 2.27: Kết cấu của hệ thống phanh kết hợp đơn ở Việt Nam 31 Hình 3.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống phanh chống bó cứng cho xe gắn máy 37 Hình 3.2: Sơ đồ mạch dầu phanh của hệ thống phanh chống bó cứng cho xe gắn máy loại sử dụng van điện từ 2 vị trí 38 Hình 3.3: Sơ đồ điện của hệ thống phanh chống bó cứng cho xe gắn máy loại sử dụng van điện 2 vị trí 39 Hình 3.4: Đặc tính trƣợt trên một số loại đƣờng 40 Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo ECU ABS 41 Hình 4.2: Sơ đồ thuật toán điều khiển phanh ABS cho xe gắn máy 44 Hình 4.3: Mạch dao động của vi điều khiển 47 Hình 4.4: Mạch kiểm tra điện áp nguồn của các van điện từ và động cơ điện . 48 Hình 4.5: Mạch kiểm tra điện áp nguồn của ắc quy 48 Hình 4.6: Mạch nguồn 5V 49 Hình 4.7: Mạch nhận tín hiệu phanh 49 Hình 4.8: Mạch nhận tín hiệu cảm biến tốc độ bánh xe 50 Hình 4.9: Mạch đệm và mạch điều khiển động cơ điện, van điện từ và đèn báo phanh chống bó cứng 50 Hình 4.10: Sơ đồ nguyên lí hệ thống ABS 51 Hình 5.1: Cụm phanh đĩa sau và trƣớc 58 Hình 5.2: Bộ chấp hành, hộp điều khiển, bình dầu phanh sau, rơle và cầu chì nguồn sau khi lắp lên xe 59 xii
14. Hình 5.3: Đèn và loa báo ABS sau khi lắp lên xe 60 Hình 5.4: Thiết bị đo quãng đƣờng phanh (bình màu đỏ) 61 Hình 5.5: Thiết bị phun nƣớc đĩa phanh (bình màu xanh) 62 Hình 5.6: Thiết bị đo nhiệt độ môi trƣờng và vận tốc gió 62 Hình 5.7: Xe thử nghiệm sau khi lắp thiết bị 64 Hình 5.8: Đƣờng thử xe 65 Hình 5.9: Thử xe trên đƣờng nhựa khô (trái), từ nhựa khô sang nhựa ƣớt (phải) 66 Hình 5.10: Thử xe trên đƣờng nhựa ƣớt sang nhựa khô (trái) và nhựa ƣớt (phải) 66 Hình 5.11: So sánh quãng đƣờng phanh khi phanh chỉ với phanh trƣớc 69 Hình 5.12: So sánh quãng đƣờng phanh khi phanh chỉ với phanh sau 69 Hình 5.13: So sánh quãng đƣờng phanh khi phanh chỉ với phanh sau 70 xiii
15. DANH SÁCH CÁC BẢNG TRANG Bảng 2.1: Các trạng thái giảm tốc của cảm biến giảm tốc 10 Bảng 2.2: Hệ số bám trung bình theo loại đƣờng 33 Bảng 5.1: Thông số kỹ thuật của xe thử nghiệm 57 Bảng 5.2: So sánh quãng đƣờng phanh của xe thử nghiệm với tiêu chuẩn 68 xiv
16. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất trên xe, cùng với hệ thống lái, hệ thống phanh góp phần giữ an toàn cho ngƣời ngồi trên xe khi giảm tốc độ và dừng xe, đặc biệt là trong những tình huống nguy hiểm. Vì thế, hệ thống phanh đƣợc đặc biệt chú ý trong quá trình tính thiết kế xe. Hiệu quả phanh đƣợc đánh giá thông qua quãng đƣờng phanh, gia tốc chậm dần khi phanh, thời gian phanh và độ ổn định khi phanh. Một hệ thống phanh đƣợc xem là tốt nếu đạt đƣợc một trong ba yếu tố: quãng đƣờng phanh ngắn nhất, gia tốc chậm dần khi phanh lớn nhất, thời gian phanh ngắn nhất, đồng thời phải đảm bảo cho xe ổn định trong khi phanh. Đây chính là vấn đề mà các nhà sản xuất xe luôn quan tâm nghiên cứu tìm giải pháp thực hiện. Và giải pháp là hệ thống phanh chống bó cứng. Khi phanh gấp xe ở tốc độ cao, khi xe quay vòng hoặc phanh khi xe đi trên đƣờng trơn sẽ xảy ra hiện tƣợng trƣợt lết của bánh xe trên mặt đƣờng do bánh xe bị bó cứng làm cho quãng đƣờng phanh dài hơn và kèm theo đó là sự mất ổn định, ngƣời lái không thể điều khiển hƣớng của xe, thậm chí văng xe, đổ xe, lật xe. Điều này là rất nguy hiểm. Tuy nhiên, hệ thống phanh chống bó cứng khắc phục đƣợc điều này. Hệ thống phanh chống bó cứng (ABS), viết tắt của Anti-lock Braking System, là một hệ thống giúp cho bánh xe của phƣơng tiện luôn bám đƣờng và quay trong quá trình phanh, hạn chế tối đa hiện tƣợng trƣợt lết trên mặt đƣờng của bánh xe phanh nhờ nguyên lí nhấp nhả phanh liên tục. 1.2 Lí do chọn đề tài Một nghiên cứu tại Úc vào năm 2003 của Trung tâm nghiên cứu tai nạn thuộc Đại học Monash chỉ ra rằng ABS giúp giảm nguy cơ tai nạn 18% trên đƣờng tốt và giảm 1
17. đến 35% trên đƣờng gồ ghề. Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng khi phanh trên đƣờng cát, sỏi, đƣờng nhiều tuyết với ABS thì quãng đƣờng phanh không phải rút ngắn mà còn tăng thêm khoảng 22%. Điều này cũng không phải là có hại vì trên các loại đƣờng này bánh xe phanh nhanh chóng bị bó cứng hơn mà ABS thì ngăn chặn điều đó để ƣu tiên quyền kiểm soát xe. Ở Việt Nam, phanh ABS xuất hiện trên ô tô vào những năm cuối thế kỷ 20 và đến năm 2005 hầu hết các xe ô tô lắp ráp ở Việt Nam đều đƣợc khuyến cáo trang bị hệ thống phanh này. Tuy nhiên, đối với xe gắn máy ở Việt Nam, phanh ABS vẫn chƣa đƣợc nghiên cứu, ứng dụng. Theo Cục Đăng Kiểm Việt Nam, đến cuối năm 2008, cả nƣớc có khoảng 20 triệu mô tô và xe gắn máy. Dự báo năm 2010, lƣợng xe gắn máy lƣu hành trong cả nƣớc sẽ khoảng 24 triệu xe. Đến năm 2015, dự báo lƣợng xe gắn máy lƣu hành trong cả nƣớc khoảng 31 triệu xe (Nguồn vnchanel.net thứ năm ngày 24 tháng 11 năm 2008). Mặc khác, số lƣợng xe gắn máy trang bị phanh đĩa trƣớc, phanh trống phía sau ngày càng tăng do cuộc đua vể kiểu dáng của nhà sản xuất và thị hiếu của ngƣời tiêu dùng, đặc biệt là ngƣời trẻ tuổi. Việc lắp phanh đĩa không có hệ thống chống bó cứng ở bánh trƣớc đã đƣợc khẳng định là “chỉ có hại cho ngƣời tiêu dùng hơn là lợi” từ năm 2002 tại Hội thảo về phanh đĩa xe gắn máy do PGS. TS Nguyễn Lê Ninh – Chủ tịch Hội ô tô và thiết bị động lực TP.Hồ Chí Minh – chủ trì và đã đƣợc đăng trên Báo Thanh Niên, số 181 ngày 30 tháng 6 năm 2002. Theo thống kê của Công an Thành Phố Hồ Chí Minh, từ tháng 1 đến tháng 10 năm 2010, cả nƣớc xảy ra 39.864 vụ tai nạn giao thông, làm chết 9.274 ngƣời, bị thƣơng 37.635 ngƣời. Trong đó, đƣờng bộ xảy ra 39.432 vụ, làm chết hơn 9.000 ngƣời và bị thƣơng 37.362 ngƣời. So với cùng kỳ năm 2009, tăng 1.222 vụ, giảm 62 ngƣời chết, tăng 1.966 ngƣời bị thƣơng. Thống kê cho thấy, 31,6% các vụ tai nạn xảy ra trên các tuyến quốc lộ, 20,2% ở tỉnh lộ, 29,5% tại các đƣờng đô thị và 11% tại đƣờng giao thông nông thôn. Về phƣơng tiện gây tai nạn chủ yếu là môtô, chiếm 69,6%; ôtô chiếm 20,9%; các phƣơng tiện khác chiếm 9,5% (Báo Công an Thành 2
18. Phố Hồ Chí Minh thứ sáu ngày 12 tháng 11 năm 2010). Nhƣ vậy, có thể nói rằng hầu nhƣ tai nạn chủ yếu là do xe gắn máy. Các hệ thống phanh ABS do các hãng xe gắn máy của nƣớc ngoài sản xuất có giá thành quá cao, khoảng 1000 USD. Vì thế, chế tạo hệ thống phanh ABS có giá rẻ, phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam cũng là một nhu cầu cấp thiết. Vì những lý do trên nên đề tài “Nghiên cứu, chế tạo và thử nghiệm hệ thống phanh chống bó cứng (ABS) cho xe gắn máy ở Việt Nam” thực sự cần thiết. 1.3 Mục đích của đề tài - Nghiên cứu và đề xuất giải pháp chống bó cứng cho xe gắn máy ở Việt Nam - Chế tạo bộ điều khiển ABS cho xe gắn máy - Thử nghiệm trên xe gắn máy và đánh giá kết quả. 1.4 Đối tƣợng và giới hạn của đề tài - Đối tƣợng nghiên cứu: Xe gắn máy có phanh đĩa. - Giới hạn nghiên cứu: chỉ nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phanh và chống bó cứng cho các bánh xe phanh mà không nghiên cứu các hệ thống khác của xe. 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp tham khảo tài liệu - Phƣơng pháp tính toán - Phƣơng pháp lập trình vi điều khiển - Phƣơng pháp thực nghiệm 1.6 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu các kiểu phanh ABS đã có trên thị trƣờng - Nghiên cứu các kiểu phanh đĩa đã có trên xe gắn máy ở Việt Nam 3
19. - Phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phanh của xe gắn máy - Nghiên cứu đề xuất nguyên lí, kết cấu của hệ thống phanh ABS xe gắn máy - Thiết kế, chế tạo bộ điều khiển phanh ABS cho xe gắn máy - Tính toán lại hệ thống phanh của xe gắn máy - Chọn giải pháp lắp đặt hệ thống phanh ABS lên xe gắn máy - Thực nghiệm trên xe gắn máy và đánh giá. 4
20. Chƣơng 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 Sự xuất hiện của kết cấu phanh chống bó cứng trong kỹ thuật xe cơ giới Vào những năm 1920 của thế kỷ trƣớc, khi ngành hàng không bắt đầu phát triển cả về tốc độ và tải trọng ở các nƣớc xứ lạnh, một yêu cầu đặt ra cho phi công là phải nhấp nhả phanh liên tục để đảm bảo cho máy bay có tải trọng khoảng 50 tấn không bị lệch khỏi đƣờng băng khi hạ cánh. Tuy nhiên khả năng nhấp nhả thủ công của con ngƣời chỉ có giới hạn nên hiệu quả phanh kém, điều này làm cho quãng đƣờng phanh dài hơn và độ ổn định của máy bay kém. Vì vậy, đƣờng băng khi đó rất dài và rộng để đảm bảo phi công có thể dừng máy bay với điều kiện phanh kém hiệu quả đó. Điều này đặt ra cho các kỹ sƣ một thách thức là phải chế tạo ra một cơ cấu nhấp nhả phanh tự động với tần số cao hơn tần số nhấp nhả thủ công của con ngƣời (mà sau này đƣợc gọi là phanh chống bó cứng, ABS). Phanh ABS đã đƣợc nghiên cứu phát triển đầu tiên trên các máy bay của Pháp vào năm 1929. Khi đó, do nền công nghiệp điện tử chƣa phát triển nên hệ thống đƣợc điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí có độ chính xác kém. Đến những năm 50, hệ thống phanh ABS đầu tiên đƣợc sử dụng là hệ thống Maxaret của Dunlop và vẫn còn sử dụng trên một số kiểu máy bay. Khi thử nghiệm với hệ thống này, hiệu quả phanh tăng 30%, vì thế các phi công ngay lập tức áp dụng hệ thống này để thực hiện phanh tối đa thay thế cho phƣơng pháp tăng dần lực phanh để tìm điểm trƣợt nhƣ trƣớc đây. Một lợi điểm khác của hệ thống này là loại trừ đƣợc hiện tƣợng quá nóng hoặc nổ lốp. Năm 1958, một xe mô tô của Royal Enfield, có trang bị phanh ABS, đƣợc Phòng thí nghiệm nghiên cứu đƣờng bộ sử dụng để kiểm tra hệ thống phanh này. Thực nghiệm đã chứng minh hệ thống phanh ABS có giá trị lớn trên xe mô tô, nơi mà sự trƣợt có liên quan đến phần lớn các vụ tai nạn. Quãng đƣờng phanh đƣợc rút ngắn 5
21. hơn 30% trong tất cả các thử nghiệm so với phanh bó cứng bánh xe, ngoại trừ trƣờng hợp phanh trên mặt đƣờng trơn trƣợt, đóng băng. Tuy nhiên, Giám đốc kỹ thuật của Enfield lúc đó, Tony Wilson-Jones, tỏ ra không lạc quan về hệ thống này và nó đã không đƣợc sản xuất bởi công ty. Trong những năm 60, hệ thống ABS cơ khí chỉ đƣợc sử dụng hạn chế trên các xe đua Ferguson P99 và Jensen FF vì chúng quá đắt tiền và trong việc sử dụng ô tô phần nào không đáng tin cậy. Đến năm 1971, khi kỹ thuật điện tử phát triển, Chrysler cùng với công ty Bendix Corporation giới thiệu hệ thống phanh ABS 3 kênh điều khiển bằng máy tính đƣợc gọi là phanh chắc chắn (sure brake). Hệ thống này đƣợc sử dụng vài năm sau đó, hệ thống vận hành tốt và tỏ ra đáng tin cậy. Cũng trong năm đó, General Motors cũng trang bị phanh ABS cho 2 bánh sau nhƣ là một lựa chọn đi kèm theo các kiểu xe Cadillac. Năm 1975, Robert Bosch đã tiếp nhận một công ty Châu Âu gọi là Teldix (thu nhỏ của Telefunken và Bendix) và tất cả các bằng sáng chế đƣợc kết hợp lại và đƣợc sử dụng để xây dựng nên nền tảng của hệ thống phanh ABS đƣợc giới thiệu vài năm sau đó. Các công ty Đức, Bosch và Daimler-Benz đã hợp tác phát triển đƣợc công nghệ chống bó phanh kể từ đầu thập niên 1970, và là ngƣời đầu tiên hoàn thành hệ thống phanh ABS đa kênh 4 bánh điều khiển điện tử trên xe tải và xe Mercedes- Benz S-Class trong năm 1978. Honda NSX là mẫu xe ô tô đƣợc sản xuất số lƣợng lớn đầu tiên với hệ thống ABS 4 kênh đƣợc bán ở Mỹ và Nhật, nó điều khiển độc lập lực phanh ở bốn bánh xe. Kể từ đó, ABS ngày càng phổ biến và trở thành tiêu chuẩn cho hầu hết các xe ô tô sản xuất ngày nay. Năm 1988, BMW giới thiệu xe mô tô đầu tiên sử dụng phanh ABS điều khiển điện tử (trên chiếc BMW K100RS). Honda theo sau vào năm 1992 với chiếc ST1100. Năm 1997, Suzuki xuất xƣởng chiếc GSF1200SA trang bị ABS. Năm 2005, Harley- Davidson cung cấp phanh ABS cho các xe mô tô của cảnh sát nhƣ là một lựa chọn 6