Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu hệ thống ABS dẫn động khí nén

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI<br /> <br /> Hồ Hữu Hùng<br /> <br /> NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ABS DẪN ĐỘNG KHÍ NÉN<br /> <br /> Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực<br /> Mã số: 62520116<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ<br /> KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC<br /> <br /> Hà Nội – 2015<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại:<br /> Trường Đại học Bách khoa Hà Nội<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> 1. PGS. TS. Lưu Văn Tuấn<br /> 2. PGS. TS. Đào Mạnh Hùng<br /> <br /> Phản biện 1:<br /> Phản biện 2:<br /> Phản biện 3:<br /> <br /> Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ<br /> cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội<br /> Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ……<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:<br /> 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội<br /> 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> Tính cấp thiết của đề tài<br /> Trên thế giới, các hãng sản xuất lớn đã nghiên cứu rất sâu về hệ thống ABS,<br /> có thực nghiệm kiểm chứng và đã ứng dụng thương mại vào hầu hết các loại xe.<br /> Tuy nhiên các tài liệu, kết quả nghiên cứu là tư liệu riêng của các hãng, không được<br /> công bố hoặc có công bố chỉ mang tính chất hướng dẫn sử dụng.<br /> Trong khi đó, các xe tải hiện đang sử dụng trong nước đa số sử dụng hệ<br /> thống phanh khí nén và không có ABS. Do đó, việc nghiên cứu, làm chủ kỹ thuật<br /> ABS khí nén có ý nghĩa thực tiễn đối với ngành công nghiệp ô tô trong nước.<br /> Đề tài khoa học công nghệ cấp nhà nước: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo thử<br /> nghiệm hệ thống ABS cho hệ thống phanh khí nén dùng trên ô tô lắp ráp tại Việt<br /> Nam”, mã số KC.03.05/11-15 (sau đây gọi tắt là đề tài KC.03.05/11-15) do Trường<br /> Đại học Bách khoa Hà Nội chủ trì thực hiện nhiều nội dung nghiên cứu, chế tạo các<br /> cụm chi tiết trong hệ thống ABS. Trong các nội dung nghiên cứu của đề tài<br /> KC.03.05/11-15, nội dung nghiên cứu, chế tạo bộ điều khiển điện tử yêu cầu có các<br /> kết quả nghiên cứu chi tiết về phương pháp và thuật toán điều khiển ABS và giá trị<br /> ngưỡng điều khiển ABS. Đây là vấn đề nghiên cứu không được các hãng công bố,<br /> cần phải có phương pháp nghiên cứu khoa học, trang thiết bị hiện đại để hoàn thiện<br /> nghiên cứu.<br /> Xuất phát từ những yêu cầu thực tế trên, nghiên cứu sinh chọn đề tài:<br /> “Nghiên cứu hệ thống ABS dẫn động khí nén” nhằm triển khai một số nội dung<br /> nghiên cứu của đề tài KC.03.05/11-15.<br /> Mục đích nghiên cứu<br /> Luận án được thực hiện nhằm nghiên cứu, đề xuất phương pháp điều khiển,<br /> thuật toán điều khiển và xác định giá trị ngưỡng điều khiển cho hệ thống phanh khí<br /> nén có ABS trên xe ô tô tải. Kết quả nghiên cứu của luận án là các thông số quan<br /> trọng cho đề tài KC.03.05/11-15 ứng dụng để chế tạo bộ điều khiển điện tử cho hệ<br /> thống phanh khí nén có ABS.<br /> Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án<br /> Hiện nay trong nước có nhiều doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ô tô sử dụng hệ<br /> thống phanh khí nén với sản lượng và chủng loại ngày càng tăng. Tuy nhiên đa số<br /> các chủng loại ô tô này chưa được trang bị ABS. Do đó, việc nghiên cứu hệ thống<br /> phanh ABS khí nén để từng bước nghiên cứu chế tạo, thay thế các cụm chi tiết<br /> trong hệ thống ABS của các hãng có ý nghĩa thực tiễn đối với ngành công nghiệp ô<br /> tô và công nghiệp phụ trợ trong nước.<br /> Kết quả nghiên cứu của luận án được đề tài KC.03.05/11-15 ứng dụng vào<br /> sản xuất thử nghiệm bộ điều khiển điện tử ABS cho hệ thống phanh khí nén trên xe<br /> ô tô tải. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống ABS hoạt động ổn định, hiệu quả<br /> phanh của ô tô trong trường hợp có ABS được cải thiện so với trường hợp không có<br /> ABS.<br /> -1-<br /> <br /> Luận án đã giải quyết được các vấn đề: Xây dựng mô hình mô phỏng hệ<br /> thống phanh khí nén có ABS, đề xuất một thuật toán điều khiển hệ thống theo gia<br /> tốc góc bánh xe; Thông qua bước mô phỏng hoạt động của hệ thống trên máy tính,<br /> luận án sơ bộ xác định được ngưỡng giá trị gia tốc góc của bánh xe để điều khiển<br /> hoạt động của ABS; Nghiên cứu thực nghiệm nhằm hiệu chỉnh giá trị ngưỡng gia<br /> tốc góc điều khiển. Đây là các vấn đề có ý nghĩa khoa học, là cơ sở cho các nghiên<br /> cứu hoàn thiện tiếp theo của hệ thống ABS khí nén.<br /> <br /> Equation Chapter (Next) Section 1<br /> <br /> CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU<br /> 1.1. Hệ thống phanh ABS khí nén trên xe ô tô<br /> ABS (Anti-lock Braking System) là hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi<br /> phanh. ABS nâng cao tính ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh, duy trì<br /> khả năng dẫn hướng và giảm quãng đường phanh [69]. Trong trường hợp phanh<br /> trên đường khô và với vận tốc cao (trên 35 km/h), quãng đường phanh khi có ABS<br /> ngắn hơn khi không có ABS. Tuy nhiên, trong trường hợp phanh từ vận tốc thấp<br /> hơn, phanh trên đường trơn trượt, quãng đường phanh khi có ABS có thể dài hơn<br /> khi không có ABS [59]. Hiệu quả của ABS khi phanh ở vận tốc thấp không cao nên<br /> hệ thống ABS không được kích hoạt. Giới hạn vận tốc của ô tô trước khi phanh để<br /> kích hoạt hệ thống ABS khác nhau theo từng loại xe và theo nhà sản xuất ABS. Hệ<br /> thống ABS lắp trên xe tải rơ moóc hoặc sơ mi rơ moóc giúp hạn chế được nguy cơ<br /> đầu kéo bị quay ngược (jackknifing) khi phanh gấp, nâng cao tính an toàn cho ô tô.<br /> Hơn nữa, các bánh xe không bị trượt lết trong quá trình phanh nên hạn chế được tốc<br /> độ mài mòn của lốp xe [69].<br /> So với hệ thống phanh thủy lực có ABS, hệ thống phanh ABS khí nén có tần<br /> số làm việc thấp hơn do quá trình biến đổi áp suất khí nén trong bầu phanh chậm<br /> hơn nhiều so với quá trình biến đổi áp suất dầu trong hệ thống phanh thủy lực. Theo<br /> công bố của hãng Wabco [67], [68], [69], tần số hoạt động của hệ thống ABS khí<br /> nén do hãng chế tạo nằm trong khoảng từ 3 đến 5 Hz.<br /> Trên thế giới, ABS liên tục được nghiên cứu và phát triển nên hiệu quả của<br /> hệ thống ngày càng cao. Ban đầu, hệ thống ABS khí nén lắp đặt trên xe tải như một<br /> lựa chọn thêm cho sự an toàn, nhưng với hiệu quả vượt trội của nó nên từ năm<br /> 1991, các nước Châu Âu đã bắt buộc các hãng phải lắp ABS lên xe tải hạng nặng,<br /> đến năm 1998 tiếp tục áp dụng bắt buộc trên các loại xe tải hạng nhẹ [49]. Hiện<br /> nay, ABS được lắp đặt rộng rãi trên hầu hết các loại xe, kể cả máy kéo nông nghiệp<br /> như một tiêu chuẩn an toàn [36].<br /> 1.2. Lịch sử phát triển hệ thống ABS khí nén<br /> Quá trình phát triển hệ thống phanh ABS đã trải qua thời gian rất dài với<br /> nhiều thành tựu đáng kể.<br /> -2-<br /> <br /> Hệ thống điều khiển quá trình phanh ô tô đến nay đã khá hoàn thiện về kết<br /> cấu, tính năng và chất lượng điều khiển. Nghiên cứu điều khiển hệ thống phanh<br /> ABS là cơ sở để phát triển và tích hợp các hệ thống điều khiển tích cực khác trên<br /> xe.<br /> 1.3. Tình hình nghiên cứu ngoài nước<br /> Các hãng lớn như Wabco, Bendix, Bosch … đều các có nghiên cứu rất sâu<br /> vào hệ thống ABS, có phòng thí nghiệm nghiên cứu cảm biến, tối ưu kết cấu van<br /> chấp hành cũng như thuật toán điều khiển và thiết kế bộ điều khiển … Sản phẩm<br /> của các hãng được thử nghiệm, tối ưu hóa thiết kế và sản xuất thương mại để lắp<br /> đặt trên xe ô tô. Tuy nhiên tài liệu nghiên cứu của các hãng xe là tài liệu bí mật,<br /> không được công bố.<br /> 1.4. Tình hình nghiên cứu trong nước<br /> Các công trình nghiên cứu trong nước đã có nhiều ý nghĩa quan trọng trong<br /> việc hoàn thiện cơ sở lý thuyết quá trình phanh cũng như giải quyết các vấn đề về<br /> điều khiển quá trình phanh. Tuy nhiên, các nghiên cứu sâu về hệ thống ABS còn<br /> hạn chế, chủ yếu tập trung nghiên cứu ABS cho hệ thống phanh thủy lực bằng mô<br /> hình mô phỏng, các thực nghiệm chủ yếu được thực hiện trên mô hình có tính chất<br /> minh họa trong phòng thí nghiệm. Một số ít công trình nghiên cứu về hệ thống ABS<br /> khí nén nhưng đều chỉ dừng lại ở mô phỏng trên máy tính, chưa có các nghiên cứu<br /> thực nghiệm để hoàn thiện nghiên cứu.<br /> 1.5. Đối tượng nghiên cứu<br /> Đối tượng nghiên cứu của luận án là hệ thống phanh khí nén và hệ thống<br /> ABS (cảm biến, van chấp hành ABS, bộ điều khiển) sử dụng cho xe ô tô tải cỡ<br /> trung bình.<br /> Van chấp hành ABS do đề tài KC.03.05/11-15 chế tạo theo mẫu van chấp<br /> hành ABS của hãng Wabco. Các trạng thái tăng áp, giảm áp, giữ áp được điều<br /> khiển bởi 2 van: van điện từ điều khiển cấp khí và van điện từ điều khiển xả khí.<br /> Bảng trạng thái sau thể hiện hoạt động của van chấp hành ABS khi điều khiển<br /> ON/OFF các van điện từ.<br /> 1.6. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu<br /> Mục tiêu nghiên cứu<br />  Nghiên cứu, xác định được khả năng đáp ứng tần số điều khiển của hệ thống<br /> phanh khí nén có ABS trên xe nghiên cứu;<br />  Xây dựng được mô hình mô phỏng chuyển động của ô tô trong quá trình phanh<br /> và hệ thống phanh dẫn động khí nén có ABS nhằm phục vụ nghiên cứu, mô<br /> phỏng xác định ngưỡng điều khiển và quá trình điều khiển hệ thống;<br />  Đề xuất được một thuật toán điều khiển hệ thống ABS dẫn động khí nén theo<br /> gia tốc góc bánh xe và xác định được bộ giá trị ngưỡng gia tốc góc bánh xe<br /> dùng để điều khiển chuyển pha làm việc của các van chấp hành ABS trong quá<br /> trình ABS khí nén hoạt động.<br /> -3-<br /> <br />