Nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm hệ thống phanh chống bó cứng cho xe mô tô ở Việt Nam

Nội dung text: Nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm hệ thống phanh chống bó cứng cho xe mô tô ở Việt Nam

1. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH CHỐNG BÓ CỨNG CHO XE MÔ TÔ Ở VIỆT NAM HUỲNH VĂN LỘC 1 TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm hệ thống phanh chống bó cứng cho xe mô tô ở Việt Nam” được thực hiện từ tháng 5 năm 2010. Nhiệm vụ của đề tài là giải quyết vấn đề giảm tai nạn cho xe mô tô có phanh đĩa bằng công nghệ phanh chống bó cứng điều khiển bằng điện tử. ABSTRACT Topic “Manufacturing research and test the antilock braking system for motorcycles in Viet Nam” was carried out from May 2010. The mission of this project is to solve the problem for motorcycle accident reduction with disc brakes with antilock brakes with electronic control. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Theo Cục Cảnh sát giao thông đường bộ - đường sắt, tính đến tháng 6 năm 2010, cả nước có khoảng 29.644.753 xe mô tô (Báo Công an nhân dân ngày 02/7/2010), trong khi dự báo của Cục đăng kiểm Việt Nam năm 2008 là đến năm 2010 là khoảng 24 triệu xe, đến năm 2015 khoảng 31 triệu xe (Báo vnchanel.net thứ năm ngày 24 tháng 11 năm 2008). Với số lượng xe mô tô nhiều, tăng nhanh và hầu hết các xe mô tô đều được trang bị phanh đĩa trước (hoặc lựa chọn đi kèm với giá thành khoảng hơn 1 triệu đồng). Tuy nhiên, việc lắp phanh đĩa không kèm theo giải pháp chống bó cứng bánh xe khi phanh là mối nguy hiểm tiềm ẩn cho người lái xe, đặc biệt là khi phanh gấp. Báo Thanh niên số 181 ngày 30 tháng 6 năm 2002 có bài “Sử dụng xe máy có thắng đĩa: CHƯA HẲN ĐÃ AN TOÀN”, bài báo đã cảnh báo các nguy cơ khi sử dụng xe máy có phanh đĩa sau khi nó xuất hiện trên thị trường vài năm, trong đó trọng tâm vẫn là vấn đề bó cứng cho phanh đĩa trước. Thực tế đã có nhiều trường hợp bị tai nạn khi phanh với phanh đĩa và đã được báo vnexpress.net đăng tải ngày 16 tháng 10 năm 2010 với tiêu đề “Chết hụt vì phanh xe tay ga trong mùa mưa”. Phanh chống bó cứng (ABS) đã được chứng minh giảm nguy cơ tai nạn 18% trên đường tốt và giảm đến 35% trên đường gồ ghề bởi Đại học Monash, Úc vào năm 2003. Các hệ thống phanh chống bó cứng do nước ngoài sản xuất lắp trên các xe mô tô trên 175 cm3 có giá thành quá cao (khoảng 1.000 USD). Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo hệ thống phanh chống bó cứng phù hợp với xe mô tô dưới 175 cm3 và điều kiện giao thông Việt Nam là cần thiết. 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống 1
2. Mỗi bánh xe được lắp 1 cảm biến tốc độ để đo vận tốc bánh xe, đĩa phanh của xe được cắt 40 răng để cảm biến đọc tín hiệu tốc độ; 2 công tắc phanh của xe được tách ra thành 2 tín hiệu độc lập nhờ 2 điốt. Mỗi bánh xe được điều khiển bởi 2 van điện từ (solenoid): 1 thường mở và 1 thường đóng. Động cơ điện sẽ điều khiển đồng thời 2 bơm dầu phanh cho cả 2 bánh xe. Hình 2.1.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh chống bó cứng xe mô tô Hình 2.1.2: Sơ đồ điện hệ thống phanh chống bó cứng xe mô tô 2
3. 2.2 Nguyên lí hoạt động của hệ thống - Khi bật công tắc máy (IGSW), rơle abs đóng để cấp nguồn cho hệ thống hoạt động. Hệ thống được thiết kế để hoạt động như sơ đồ dưới đây. START Set port Set giá trị đầu các thông số Sai U > U0 Đúng Delay 1s; OFF đèn ABS ON đèn ABS Delay 0,5s; ON đèn ABS Đúng Công tắc phanh hỏng Sai OFF đèn ABS END Phanh và a > a0 Sai Đúng Set vận tốc xe lúc bắt đâu phanh Tính vận tốc xe OFF ABS Tính độ trượt λ của bánh xe Sai λ ≥ λ0 Đúng Tăng áp Giảm áp Cập nhật aset Sai Phanh và a > a1 Đúng 3
4. a0, a1 là gia tốc ngưỡng trên và dưới; a0, a1 càng lớn thì hệ thống kích hoạt càng trễ nhưng kết thúc càng nhanh và ngược lại. λ0, U0 là độ trượt ngưỡng và điện áp nguồn ngưỡng - Vận tốc bánh xe V được tính dựa vào số xung xuất hiện n trong khoảng S 2 R thời gian được quy định trước t, V n (m/s); với R là bán kính t 40t bánh xe (m) - Vận tốc của xe VX được tính dựa vào vận tốc xe lúc bắt đầu phanh Vphanh và khoảng thời gian phanh tphanh, VX Vphanh t phanhaset (m/s), trong đó aset là gia tốc phanh cực đại trên đường có hệ số bám cao nhất. - Gia tốc phanh a được tính dựa vào độ biến thiên vận tốc bánh xe trong 1 V1 V2 2 khoảng thời gian cài đặt trước ta , a (m/s ) ta V V - Độ trượt λ được tính như sau:  X VX 2.3 Thử nghiệm Hệ thống được lắp lên xe mô tô Suzuki Smash Revo 110 (mới) với phanh đĩa trước và được thử dựa theo TCVN 6824:2001, mỗi loạt thử lấy 05 mẫu. Đo quãng đường phanh trung bình để so sánh với Tiêu chuẩn, đồng thời đánh giá độ ổn định của xe trong quá trình phanh. Hình 2.3.1: Xe thử nghiệm 4
5. Căn cứ vào TCVN 6824:2001, xe được thử ở trạng thái không tải trên đường có hệ số bám cao (đường nhựa khô), đường có hệ số bám thấp (đường nhựa ướt), từ đường có hệ số bám cao sang hệ số bám thấp (từ nhựa khô sang nhựa ướt) và từ đường có hệ số bám thấp sang hệ số bám cao (từ nhựa ướt sang nhựa khô) với vận tốc thử 50 km/h, tách động cơ khi thử. Hình 2.3.2: Thử xe trên đường nhựa khô (trái), từ nhựa khô sang nhựa ướt (phải) Hình 2.3.3: Thử xe trên đường từ nhựa ướt sang nhựa khô (phải), nhựa ướt (trái) Ngoài ra, xe còn được thử trên đường nhựa ướt ở chế độ đầy tải (tổng khối lượng là 238/240 kg) để so sánh quãng đường phanh khi xe đầy tải với Tiêu chuẩn. Hình 2.3.4: Thử xe đầy tải 5
6. 3. KẾT QUẢ 3.1 So sánh quãng đường phanh trung bình với quãng đường phanh cho phép theo TCVN 6824:2001 Bàng 3.1: So sánh quãng đường phanh xe thử nghiệm với TCVN 6824:2001 Quãng đường phanh Quãng đường phanh dài Quãng đường phanh tiêu trung bình của xe thử nhất của xe thử nghiệm chuẩn S ở vận tốc thử 50 nghiệm ở vận tốc thử 50 ở vận tốc thử 50 km/h km/h (m) km/h (m) (m) (theo TCVN 6824:2001) Loại Không đường Không chất tải Có chất tải Có chất tải chất tải Phanh Phanh Phanh Cả 2 Phanh Phanh Cả 2 Phanh Phanh trước và trước sau phanh trước sau phanh trước sau sau Nhựa khô 15,78 18,12 12,00 - - - < 43,46 Nhựa ướt 16,60 19,58 13,34 24,5 22 18,3 < 43,46 Nhựa khô sang nhựa 16,56 19,54 13,30 - - - < 43,46 < 26,73 < 38,33 ướt Nhựa ướt sang nhựa 16,12 19,52 12,60 - - - < 43,46 khô 6
7. 3.2 So sánh quãng đường phanh trung bình trên các loại đường Hình 3.2.1: So sánh quãng đường phanh khi phanh chỉ với phanh trước Hình 3.2.2: So sánh quãng đường phanh khi phanh chỉ với phanh sau 7
8. Hình 3.2.3: So sánh quãng đường phanh khi phanh cả phanh trước và sau 4. KẾT LUẬN - Khi phanh trên đường nhựa ướt và từ nhựa khô sang nhựa ướt, quãng đường phanh cao hơn so với đường nhựa khô do hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường thấp. - Khi phanh trên đường nhựa ướt sang nhựa khô, quãng đường phanh có tăng so với đường nhựa khô nhưng tăng không nhiều. - Khi đầy tải, quãng đường phanh khi phanh chỉ bánh xe trước dài hơn bánh xe sau do tải tập trung ở bánh xe sau nên khối lượng bám bánh xe sau lớn, mặc khác do phanh trước của xe không đủ hành trình dự trữ nên khi phanh bị hết hành trình phanh (càng phanh tiếp xúc tay lái xe). Tuy nhiên, quãng đường phanh vẫn đảm bảo trong giới hạn cho phép của Tiêu chuẩn. - Độ ổn định khi phanh của xe rất cao, tuy vậy, khi phanh chỉ với phanh sau, thỉnh thoảng bánh xe vẫn bị trượt một đoạn ngắn nhưng không gây mất ổn định xe. Tóm lại, hệ thống phanh chống bó cứng đã chế tạo đạt được TCVN 6824:2001. 8
9. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS.TSKH Nguyễn Hữu Cẩn, Lý thuyết ô tô máy kéo, NXB. Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2003. [2] PGS.TS Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện & điện tử trên ô tô hiện đại, NXB. Đại học Quốc gia, Hồ Chí Minh,2003. [3] Công ty ô tô Toyota, Kỹ thuật viên chẩn đoán/Gầm xe, 2003. [4] TCVN 6824 : 2001, Phương tiện giao thông đường bộ - Hệ thống phanh của mô tô, xe máy – Yêu cầu và phương pháp thử trong công nhận kiểu, Hà Nội, 2001. [5] TCVN 6441 : 1998; ISO 8710 : 1995, Mô tô – Phanh và cơ cấu phanh – Thử và phương pháp đo, Hà Nội, 1998. [6] Cem Unsal, Pushkin Dachroo., Sliding mode measurement feedback control for antilock braking system, Member, IEEE, 1999. [7] Fujioka et al., Antilock brake control system for a motorcycle, Sumitomo Electric Industries Ltd., Japan, 1991. [8] Ishikawa et al., Antilock brake control system in vehicle, NEC Home Electronics Ltd. & Nissin Kogyo Co., Ltd., Japan, 1999. [9] Takajumi Inagaki & Isao Yoshikawa., Wheel slip control system for a vehicle, Toyota, Japan, 1988. [10] [11] Tác giả: KS. HUỲNH VĂN LỘC Địa chỉ: Bộ môn Cơ khí, khoa Kỹ thuật công nghiệp, trường Đại học Tiền Giang Điện thoại: 0907.171921 Email: budcua@gmail.com 9
10. 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.