Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
4 Khái niệm cơ sở

4 Khái niệm cơ sở

Tải bản đầy đủ - 0trang

men từ động cơ truyền xuống cầu chủ động lớn hơn giới hạn bám của bánh xe trên

mặt đường sẽ xảy ra hiện tượng trượt quay tại các bánh xe chủ động.

Hệ thống TCS được thiết kế nhằm mục đích khắc phục hiện tượng này thông

qua cơ cấu phanh trên cầu chủ động. Hệ thống TCS là hệ thống tự động phanh bánh

xe chủ động khi mà mô men từ động cơ truyền xuống cầu chủ động lớn hơn giới

hạn bám tại các bánh xe này (khi xảy ra hiện tượng trượt quay tại các bánh xe chủ

động). Hệ thống này chỉ được trang bị trên các ơ tơ có trang bị hệ thống phanh có

ABS.

Lực bám sinh ra ở bánh xe chủ động được xác định bằng công thức : P φ = φ.Gφ

; Lực này sẽ sinh ra mơ men kéo là Mk = rbx.Pφ .

Trong đó :



φ là hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường

Gφ là trọng lượng bám.



Trong quá trình tăng tốc ,nếu như mô men sinh ra ở trên bánh chủ động lớn

hơn mô men sinh ra do lực bám của mặt đường ( Mk> Mφ) thì bánh xe sẽ bị trượt

quay, có nghĩa là hệ số trượt giữa bánh xe và mặt đường là 100%, khi đó hệ số bám

dọc giảm và hệ số bám ngang cũng giảm xuống thấp. Điều đó làm cho hiệu quả

tăng tốc và sự ổn định hướng chuyển động giảmrõ rệt. Ta sẽ xem xét cụ thể hơn

qua đồ thị lực bám dọc và bám ngang theo độ trượt của bánh xe :



20



Hình 1.10:Sự thay đổi hệ số bám dọc và ngang theo độ trượt bánh xe.

Ở đây với φx và φy là hệ số bám dọc và hệ số bám ngang của bánh xe khi

phanh. Qua các đồ thị chúng ta thấy khi độ trượt nằm trong khoảng 10% - 30% thì

hệ số bám dọc và bám ngang đều lớn.

Mục đích chính của bộ chống trượt quay bánh xe (TCS) là duy trì hệ số

trượt giữa bánh xe và mặt đường khi tăng tốc trong mọi điều kiện nằm trong khoảng

10%–30%để đảm bảo hệ số bám dọc và bám ngang đều cao nhằm tận dụng được

trọng lượng bám ở từng bánh xe. Do đó hệ thống này đảm bảo được hiệu quả tăng

tốc và tính ổn định khi tăng tốc.

Chính vì ưu điểm đó mà mà việc bố trí thiết bị TCS cho hệ thống xe là điều

cần thiết, và ngày nay hệ thống chống trượt quayTCSđang được lắp đặt nhiều hơn

cho các phương tiện vận tải đặc biệt những phương tiện làm việc trong điều kiện

khắc nghiệt như vùng băng tuyết, bùn lầy( những vùng mà hệ số bám giữa lốp và

mặt đường rất thấp hay các xe đua công thức một( tăng tốc với số vòng quay lớn).

1.4.1 Cấu tạo chung của hệ thống TCS

Thông thường hệ thống TCS gồm những thành phần cơ bản sau:



21



Hình 1.11: Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống TCS

Trong đó:

1.Bánh chủ động bên trái



2. Bánh chủ động bên phải



3. Bánh bị động bên trái 4. Bánh bị động bên phải

5. cụm điều khiển động cơ



5.1 Thanh rang bơm cao áp.



5.2 mô tơ bước điều khiển dây ga.

6,7 Cụm van điều khiển áp suất bầu phanh.

8. ECU điều khiển

9.Cảm biến đo tốc độ động cơ

10. Cảm biến đo tốc độ góc của bánh xe.

22



Trên đây là các thành phần cơ bản của hệ thống TCS, nó có 3 khối chính đó là:

khối tín hiệu, khối điều khiển và cơ cấu chấp hành. ECU sẽ nhận các tín hiệu về tốc

độ động cơ, tốc độ góc của bánh xe, thơng qua các thơng số đó tính tốn độ trượt

của bánh xe từ đó đưa ra các tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành để phanh

bánh xe và giảm tốc độ động cơ.

1.4.2 Cơ sở lý thuyết hệ thống chống trượt quay TCS sử dụng hệ thống

phanh

Gb



Mk



Mf



Pk



Pb



rb



v



Fb



Pf



Hình 1.12: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xechủ động

Khi chuyển động, ở bánh xe xuất hiện các lực và mô men sau:

Pb– Lực đẩy từ khung xe truyền đến;

Gb – Tải trọng tác dụng lên bánh xe;

Fb – Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe;

Pf – Lực cản lăn

Mk – Mô men kéo;

Mf – Mô men cản lăn;

Gọi thành phần



Mk

rb



là lực kéo tiếp tuyến của bánh xe chủ động và kí hiệu là



Pk .



23



Pk =



Mk

rb



a) Hiện tượng trượt quay của bánh xe khi tăng tốc

Lực kéo lớn nhất bị giới hạn bởi khả năng bám giữa bánh xe và mặt đường,

được đặc trưng bởi hệ số bám



ϕ



thông qua mối quan hệ sau:



Pk max = Pϕ = Gb .ϕmax

Trong đó:



Pkmax – Lực kéo cực đại mà bánh xe có thể sinh ra được;



Pϕ– Lực bám lớn nhất giữa bánh xe và mặt đường.

Do đó khi tăng tốc trên các loại đường có hệ số bám ϕ thấp,như đường trơn

ướt, đường tuyết … làm cho Pk > Pϕ ; điều này khiến bánh xe nhanh chóng bị

trượt quay trên đường.

Hiện tượng trượt quay có thể giải thích một cách rõ ràng hơn với lý thuyết

bám.

Cơng thức tính độ trượt của bánh xe như sau:



λ=

Trong đó:



vl − vt

v

100% = (1 − t )100%

vl

vl



vl là vận tốc lý thuyết của bánh xe.

vtlà vận tốc dài của xe (vận tốc thực của xe).



Lực bám giữa lốp và đường thay đổi theo λ được cho bởi đồ thị bên trên

(hình 1.10).

Nhận thấy rằng khi độ trượt trong khoảng 15%-30% thì hệ số bám theo

phương dọc lớn và đạt max tại vị trí λ0 , trong khi đó hệ số bám ngang đang có xu

hướng giảm nhưng vẫn ở giá trị cao. Vượt ra ngoài khoảng này các hệ số bám dọc

và bám ngang đều giảm nhanh chóng, như vậy lực bám giữa lốp và đường cũng

giảm. Vì vậy khi ta khởi động,tăng tốc, lượng mô men quá lớn được cung cấp tới

bánh chủ động dẫn tới mô men kéo của bánh tăng lên nhanh chóng, trong điều kiện

hệ số bám thấp thì bánh xe bị trượt quay tại chỗ.

24



b, Nguyên tắc điều khiển của TCS.

Mục tiêu hệ thống chống trượt quay tác động vào cơ cấu phanh là điều khiển áp

suất dẫn động phanh sao cho moomen tác động lên bánh xe vừa đủ để bánh xe làm

việc trong vùng có mơ men bám lớn qua đó giúp xe có thể chuyển động. Độ trượt

(λ) thay đổi trong phạm vi hẹp quanh giá trị trượt tối ưu (λ 0), để tận dụng tối đa khả

năng bám, tại điểm đó bánh xe cần được phanh lại với một lượng nhất định để (P k)

đạt giá trị cực đại, đồng thời tính ổn định và tính dẫn hướng của xe là tốt nhất .



Pk max = Pϕ max = ϕx max .Gb

Trong đó:



(1)



Pk - lực kéo bánh xe; Pkmax - lực kéo cực đại.



ϕ x max - hệ số bám dọc cực đại;



Pφmax - lực bám cực đại.

Gb- phản lực thẳng đứng mặt đường lên bánh xe.

Để điều khiển được giá lực kéo của bánh xe trong vùng tối ưu, ta phải tác

động lực phanh vào bánh xe để điều khiển tốc độ bánh xe qua đó điều chỉnh được

độ trượt nằm trong vùng ta mong muốn( λ = 15÷30%). Để xác định được λ ta cần

xác định tốc độ dài của xe, tốc độ dài của bánh xe, hai giá trị này trên thực tế khá

khó xác định. Vậy để điều khiển TCS, trong đồ án này em lựa chọn phương pháp

ước lượng vận tốc dài của xe. Nội dung của phương pháp như sau.

Xác định vận tốc dài của xe

Vận tốc dài của phương tiện có thể xác định thơng qua vận tốc góc của bánh

xe bị động. Ta có các cơng thức cho bánh sau của xe.



25



Trong đó, ω%, OR, OL và V% là góc quay xe, khoảng cách từ trọng tâm của xe

0



tới tâm các bánh xe bị động phải, trái, và vận tốc của trọng tâm. V%và V%

R là vận tốc

L



của các bánh xe bị động trái, phải.

Vận tốc của các bánh bị động trên hệ trụ (x’,y’) theo góc quay α là:



Trung bình cộng của vận tốc 2 bánh xe bị động là:



Coi

Thì ta có



26



Vậy vận tốc xe (Vx )có thể ước lượng theo vận tốc góc của các bánh bị động.

Cùng với tín hiệu của vận tốc góc và bán kính trung bình bánh xe ta xác định được

hệ số trượt λ , dựa vào tín hiệu λ thu được ta sẽ điều khiển cơ cấu phanh theo ba

trạng thái.Ba trạng thái đó là tăng áp, giữ áp, giảm áp. Việc tăng áp, giữ áp, giảm áp

như thế nào sẽ được trình bày kĩ trong phần thuật toán điều khiển. Sau khi áp dụng

phương pháp điều khiển ta có thể đạt được độ trượt như hình vẽ.



Độ trượt có điều khiển của bánh chủ động.

Theo phương pháp điều khiển ta có độ biến thiên áp suất bầu phanh.



Đồ thị biến thiên áp suất bầu phanh.



27



1.5 Hệ thống chống trượt quay TCS : điều chỉnh tải của động cơ

Trong quá trình tăng tốc của xe, động cơ tạo ra một mômen xoắn lớn truyền

xuống bánh xe ,nếu lực bán giữa bánh xe và mặt đường nhỏ hơn lực kéo mà động

cơ sinh ra thì bánh xe mất khả năng truyền lực, bánh xe chủ động trượt quay và làm

xe mất ổn định, xe tăng tốc kém…

Trong trường hợp này người lái xe rất khó có thể điều khiển chiếc xe và có thể

dẫn tới tai nạn khơng mong muốn , do đó cần thiết có một hệ thống có khả năng

điều chỉnh và kiểm soát lực bám đường giúp lái xe điều khiển xe dễ dàng trong quá

trình tăng tốc và khi mặt đường trơn trượt. Điều này sẽ khiến việc tăng tốc ổn định,

đồng thời tránh những sự cố khi thao tác tăng giảm ga thiếu chính xác của người lái

gây nên va chạm, nhất là những đoạn đường giao thông phức tạp.

Hệ thống kiểm sốt lực bám đường cho xe ơtơ có tác dụng giảm momen truyền

từ động cơ tới các bánh xe chủ động nhằm làm giảm momen từ các bánh xe lên mặt

đường chống lại sự trượt quay của bánh xe. Bằng việc tác động trực tiếp vào động

cơ để giảm mơmen của động cơ một cách nhanh chóng nhất nhưng vẫn đảm bảo

được khả năng động lực học của ơtơ.

Hệ thống kiểm sốt lực kéo được nghiên cứu và phát triển trong những thập

niên 80, 90 , với sự kết hợp của thủy lực và cơ khí và cùng với sự bùng nổ của công

nghệ trong những năm qua hệ thống TCS đã hoàn thiện và điều khiển chính xác và

hiệu quả.



28



Hệ thống kiểm sốt lực kéo sơ khai.



Đây là ý tưởng của hai nhà sáng chế người Mỹ là Michael H. Quinn và Paul

H. Quinn .

Mô tả hoạt động : Hệ thống kiểm soát lực bám của bánh xe và mặt đường bằng

cách sử dụng bột đá cẩm thạch được nằm trong một thùng chứa hình phễu đặt ở gần

bánh xe . Hệ thống hoạt động nhờ một solenoid điều khiển nắp 6 đóng mở qua một

cơng tắc trên vôlăng . Trong những điều kiện đường trơn trượt, băng tuyết người lái



29



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

4 Khái niệm cơ sở

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×