Nghiên cứu chế tạo máy và thử nghiệm hệ thống phanh chống bó cứng cho xe gắn máy ở việt nam

vi

TÓM TT
 u ch to và th nghim h thng phanh chng bó cng cho xe
gn máy  Vic thc hin t  ti
Hm K Thut TP. H Chí Minh. Nhim v c tài là gii quyt v
gim tai nn cho xe g bng công ngh phanh chng bó cng
u khin bn t.
H thng chng bó c c ch to s d  u chp hành ca h thng
chng bó cng trên ô tô. Cm bin là loi cm bin tim cn, h E2A ca hãng
Omron, s d cm bin. Hu khic ch
to li hoàn toàn cho phù hp vu kin giao thông và khí hu ca Vit Nam.
 c th nghim da theo TCVN 6824:2001c th ng có h
s bám cao, thp, t thp sang cao và t cao sang thp. Mng hp ly 05 mu,
tính ng phanh trung bình ca các m so sánh vi tiêu chun.
Kt qu th nghing minh h thng chng bó c to hong
tt  nh ca xe khi phanh cao.
ABSTRACT

in Viet N     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 
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.

vii

MC LC
TRANG
LÝ LCH KHOA HC ii
LI CAM ĐOAN iv
CM T v
TÓM TT vi
MC LC vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH xi
DANH SÁCH CÁC BNG xiv
Chơng 1: TNG QUAN 1
t v 1
1.2 Lí do ch tài 1
1.3 M tài 3
ng và gii hn c tài 3
u 3
1.6 Ni dung nghiên cu 3
Chơng 2: C S LÍ THUYT 5
2.1 S xut hin ca kt cu phanh chng bó cng trong k thui 5
2.2 Phanh chng bó cng trên ô tô  Vit Nam 7
2.2.1 Cm bin t bánh xe 8
2.2.2 Cm bin gim tc 9
2.2.3 B chp hành 11
2.2.4 Hu khin (ECU) 12
2.3 Phanh chng bó cng trên xe gn máy  c ngoài 17

viii

2.3.1 H thng phanh kt hp 18
2.3.2 H thng phanh ABS 19
2.3.3 H thng phanh ABS kt hu khin bn t 23
n máy  Vit Nam và gii pháp 26
2.5 Các yu t n quá trình phanh ca xe gn máy 32
2.5.1 S khác bit v m phanh gia ô tô và xe gn máy 32
2.5.2 Các yu t n quá trình phanh ca xe gn máy 32
2.6 Nhng yêu ci vi linh kin t khi lp trên xe gn máy  Vit Nam [2]
34
Chơng 3: THIT K NGUYÊN LÍ H THNG PHANH CHNG BÓ
CNG ĐIU KHIN ĐIN T CHO XE GN MÁY 36
t k nguyên lí h thng phanh chng bó cng u khin
n t cho xe gn máy 36
3.2 Kt cu ca h thng phanh chng bó cu khin t cho xe gn máy
37
3.3 Nguyên lí hong ca h thng phanh chng bó cu khin t cho
xe gn máy 39
Chơng 4: THIT K, CH TO H THNG PHANH CHNG BÓ CNG
CHO XE GN MÁY 41
4.1 Cu trúc ca b u khin phanh chng bó cng cho xe gn máy 41
 cu trúc h thng phanh chng bó cng cho xe gn máy 41
4.1.2 Các tín hiu vào 42
4.1.3 Các tín hiu ra 42
4.2 Thuu khin phanh chng bó cng 43
4.2.1 Thuu khin 43
4.2.2 Tính vn tc bánh xe V
w

45

ix

4.2.3 Tính gia tc ca bánh xe khi phanh a
w
46
  46
4.3 Ch to hu khin 47
4.3.1 Mng cu khin 47
4.3.2 Mch ngun và kim tra ngun 48
4.3.3 Mch nhn tín hiu phanh 49
4.3.4 Mch nhn tín hiu cm bin t ca bánh xe 50
4.3.5 Mu khin t ca b ch
phanh chng bó cng 50
4.4 Viu khin phanh 51
4.4 nguyên lí h thng 51
u khin h thng 51
Chơng 5: TH NGHIM H THNG PHANH CHNG BÓ CNG TRÊN
XE GN MÁY 57
5.1 Các thông s ca xe th nghim 57
5.2 Gii pháp lt h thng phanh chng bó cng lên xe gn máy 58
5.3 Th xe 60
5.3.1 Thit b th 60
u kin th 64
5.3.3 Th xe 65
5.4 Kt qu  67
Chơng 6: KT LUN ậ KIN NGH 71
6.1 Kt lun 71
m c tài 71

6.1.2 Tn ti  Hn ch c tài 71

x

ng phát tri tài 72
6.3 Kin ngh 72
TÀI LIU THAM KHO 73
PH LC 74
Ph lc 1: CHT H 74
Ph lc 2: S dng xe gn máy có th 77
Ph lc 3:  NG 78
Ph lc 4: BIÊN BN TH XE 81
Ph lM SAI LM V PHANH ABS 89
Ph l XY RA GN 40.000 V TNGT,
CHT VÀ B I 91
Ph lc 7: TCVN 6824:2001 và TCVN 6441:1998 92
Ph lc 8: Thông s ca h cm bin E2A ca Omron 139
Ph lc 9: A Comparison of Stopping Distance Performance for Motorcycles
Equipped with ABS, CBS and Conventional Hydraulic Brake Systems 159

xi

DANH SÁCH CÁC HÌNH
TRANG
Hình 2.1: Sơ đồ h thống phanh ABS trên ô tô 8
Hình 2.2: Cu tạo cm bin tốc đ bánh xe 8
Hình 2.3: Dạng xung của cm bin tốc đ bánh xe 9
Hình 2.4: V trí và cu tạo cm bin gim tốc 10
Hình 2.5: B chp hành và ECU ABS s dng van đin 3 v trí 11
Hình 2.6: Hoạt đng của ABS khi phanh bình thng 13

Hình 2.7: Hoạt đng của ABS  ch đ gim áp 14
Hình 2.8: Hoạt đng của ABS  ch đ gi 15
Hình 2.9: Hoạt đng của ABS  ch đ tĕng áp 16
Hình 2.10: Sơ đồ h thống phanh kt hp 18
Hình 2.11: Hoạt đng của h thống phanh kt hp khi đạp nhẹ phanh sau 18
Hình 2.12: Hoạt đng của h thống phanh kt hp khi đạp mạnh phanh sau . 19
Hình 2.13: Sơ đồ h thống C-ABS 20
Hình 2.14: Hoạt đng của C-ABS khi đạp nhẹ phanh (phanh bình thng) 20
Hình 2.15: Hoạt đng của C-ABS khi đạp phanh sau mạnh hơn (thc hin
CBS) 21
Hình 2.16: Hoạt đng của C-ABS  ch đ gim áp 21
Hình 2.17: Hoạt đng của C-ABS  ch đ gi áp 22
Hình 2.18: Hoạt đng của C-ABS  ch đ tĕng áp (phanh bình thng) 22
Hình 2.19: Sơ đồ h thống phanh đin ABS kt hp 23
Hình 2.20: Hoạt đng của h thống phanh đin ABS kt hp khi đạp nhẹ
phanh 24
Hình 2.21: Hoạt đng của phanh đin ABS kt hp  ch đ gim áp 24

xii

Hình 2.22: Hoạt đng của phanh đin ABS kt hp  ch đ tĕng áp 25
Hình 2.23: Hoạt đng của h thống  ch đ d phòng 25
Hình 2.24: Phanh đƿa trên xe đạp 26
Hình 2.25: Phanh đƿa trên xe gắn máy 27
Hình 2.26: Phanh đƿa r sét do không s dng 27
Hình 2.27: Kt cu của h thống phanh kt hp đơn  Vit Nam 31
Hình 3.1: Sơ đồ tng quát h thống phanh chống bó cứng cho xe gắn máy 37
Hình 3.2: Sơ đồ mạch du phanh của h thống phanh chống bó cứng cho xe
gắn máy loại s dng van đin t 2 v trí 38
Hình 3.3: Sơ đồ đin của h thống phanh chống bó cứng cho xe gắn máy loại s

dng van đin 2 v trí 39
Hình 3.4: Đặc tính trt trên mt số loại đng 40
Hình 4.1: Sơ đồ cu tạo ECU ABS 41
Hình 4.2: Sơ đồ thut toán điu khin phanh ABS cho xe gắn máy 44
Hình 4.3: Mạch dao đng của vi điu khin 47
Hình 4.4: Mạch kim tra đin áp nguồn của các van đin t và đng cơ đin . 48
Hình 4.5: Mạch kim tra đin áp nguồn của ắc quy 48
Hình 4.6: Mạch nguồn 5V 49
Hình 4.7: Mạch nhn tín hiu phanh 49
Hình 4.8: Mạch nhn tín hiu cm bin tốc đ bánh xe 50
Hình 4.9: Mạch đm và mạch điu khin đng cơ đin, van đin t và đèn báo
phanh chống bó cứng 50
Hình 4.10: Sơ đồ nguyên lí h thống ABS 51
Hình 5.1: Cm phanh đƿa sau và trc 58
Hình 5.2: B chp hành, hp điu khin, bình du phanh sau, rơle và cu chì
nguồn sau khi lắp lên xe 59

xiii

Hình 5.3: Đèn và loa báo ABS sau khi lắp lên xe 60
Hình 5.4: Thit b đo quưng đng phanh (bình màu đ) 61
Hình 5.5: Thit b phun nc đƿa phanh (bình màu xanh) 62
Hình 5.6: Thit b đo nhit đ môi trng và vn tốc gió 62
Hình 5.7: Xe th nghim sau khi lắp thit b 64
Hình 5.8: Đng th xe 65
Hình 5.9: Th xe trên đng nha khô (trái), t nha khô sang nha t
(phi) 66
Hình 5.10: Th xe trên đng nha t sang nha khô (trái) và nha t
(phi) 66
Hình 5.11: So sánh quưng đng phanh khi phanh ch vi phanh trc 69

Hình 5.12: So sánh quưng đng phanh khi phanh ch vi phanh sau 69
Hình 5.13: So sánh quưng đng phanh khi phanh ch vi phanh sau 70

xiv

DANH SÁCH CÁC BNG
TRANG
Bng 2.1: Các trạng thái gim tốc của cm bin gim tốc 10
Bng 2.2: H số bám trung bình theo loại đng 33
Bng 5.1: Thông số k thut của xe th nghim 57
Bng 5.2: So sánh quưng đng phanh của xe th nghim vi tiêu chuẩn 68

1

Chơng 1
TNG QUAN

1.1 Đặt vn đ
H thng phanh là mt trong nhng h thng quan trng nht trên xe, cùng vi h
thng lái, h thng phanh góp phn gi an toàn i ngi trên xe khi gim tc
 và d  c bit là trong nhng tình hung nguy him. Vì th, h thng
c bit chú ý trong quá trình tính thit k xe.
Hiu qu ng phanh, gia tc chm dn khi
phanh, th nh khi phanh. Mt h thc xem là
tt nc mt trong ba yu tng phanh ngn nht, gia tc chm
dn khi phanh ln nht, thi gian phanh ngn nhng thi phm bo cho xe
nh trong khi p mà các nhà sn xut xe luôn quan tâm
nghiên cu tìm gii pháp thc hin. Và gii pháp là h thng phanh chng bó cng.
Khi phanh gp xe  t cao, khi xe quay vòng hong
 xy ra hit lt ca bánh xe trên mng do bánh xe b bó

c mt i
lái không th u khing ca xe, th xe, lu này là
rt nguy him. Tuy nhiên, h thng phanh chng bó cng khc phu này.
H thng phanh chng bó cng (ABS), vit tt ca Anti-lock Braking System, là
mt h thng giúp cho bánh xe cng và quay trong quá
trình phanh, hn ch tt lt trên mng ca bánh xe phanh
nh nguyên lí nhp nh phanh liên tc.
1.2 Lí do chọn đ tài
Mt nghiên cu ta Trung tâm nghiên cu tai nn thui
hc Monash ch ra rng ABS giúp ging tt và gim

2

ng g gh. Bên c ra rng khi phanh
ng cát, sng nhiu tuyt vng phanh không phi
rút ngi là có hi vì trên
các long này bánh xe phanh nhanh chóng b bó c
ch n kim soát xe.
 Vit Nam, phanh ABS xut hin trên ô tô vào nhi th k n
u ht các xe ô tô lp ráp  Vic khuyn cáo trang b h
thng phanh i vi xe gn máy  Vit Nam, phanh ABS v
c nghiên cu, ng dng.
Theo Cm Vin cu c có khong 20 triu
mô tô và xe gn máy. D ng xe gn máy  c
s khong 24 tri ng xe gn máy 
c khong 31 triu xe (Ngun vnchanel.net th      
2008). Mc khác, s ng xe gn máy trang b c, phanh trng phía
 do cu kiu dáng ca nhà sn xut và th hiu ci
c bii tr tui. Vic l thng chng bó
cng  c kh có h

l i Hi tho v  xe gn máy do PGS. TS Nguyn Lê
Ninh  Ch tch Hi ô tô và thit b ng lc TP.H Chí Minh  ch c
 
Theo thng kê ca Công an Thành Ph H Chí Minh, t 
2010, c c xy ra 39.864
v tai nn giao thông, làm chi, b 
ng b xy ra 39.432 v, làm chi và
b i. So vi cùng k , gii
chi b ng kê cho thy, 31,6% các v tai nn xy ra
trên các tuyn quc l, 20,2%  tnh l, 29,5% t  và 11% ti
ng giao thông nông thôn. V n gây tai nn ch yu là môtô, chim
69,6%; ôtô chin khác chim 9,5% (Báo Công an Thành

3

Ph H Chí Minh th y, có th nói rng
hn ch yu là do xe gn máy.

Các h thng phanh ABS do các hãng xe gn máy cc ngoài sn xut có giá
thành quá cao, khong 1000 USD. Vì th, ch to h thng phanh ABS có giá r,
phù hp vu kin thc t  Vit nhu cu cp thit.
Vì nhng lý do trên nên  tài “Nghiên cứu, ch tạo và th nghim h thống
phanh chống bó cứng (ABS) cho xe gắn máy  Vit Nam” thc s cn thit.
1.3 Mc đích của đ tài
- Nghiên c xut gii pháp chng bó cng cho xe gn máy  Vit Nam
- Ch to b u khin ABS cho xe gn máy
- Th nghim trên xe gt qu.
1.4 Đối tng và gii hạn của đ tài
- ng nghiên cu: Xe g
- Gii hn nghiên cu: ch nghiên cu các yu t  n quá trình

phanh và chng bó cng cho các bánh xe phanh mà không nghiên cu các h
thng khác ca xe.
1.5 Phơng pháp nghiên cứu
- o tài liu
- 
- u khin
- c nghim
1.6 Ni dung nghiên cứu
- Nghiên cu các ki ng
- Nghiên cu các kin máy  Vit Nam

4

- Phân tích các yu t n quá trình phanh ca xe gn máy
- Nghiên c xut nguyên lí, kt cu ca h thng phanh ABS xe gn máy
- Thit k, ch to b u khin phanh ABS cho xe gn máy
- Tính toán li h thng phanh ca xe gn máy
- Chn gii pháp lt h thng phanh ABS lên xe gn máy
- Thc nghim trên xe g

5

Chơng 2
C S LÍ THUYT

2.1 S xut hin của kt cu phanh chống bó cứng trong k thut xe cơ gii
Vào nha th k c, khi ngành hàng không bu phát trin c
v t và ti trng  c x lnh, mt yêu ct ra cho phi công là phi
nhp nh phanh liên t m bo cho máy bay có ti trng khong 50 tn không
b lch kh cánh. Tuy nhiên kh p nh th công ca

i ch có gii hn nên hiu qu png
 nh ca máy bay kém. Vì vt dài
và r m bo phi công có th dng máy bay vu kin phanh kém hiu
qu t ra cho các k t thách thc là phi ch to ra mu
nhp nh phanh t ng vi tn s n s nhp nh th công ci
c gi là phanh chng bó cng, ABS).
c nghiên cu phát triu tiên trên các máy bay ca Pháp vào
n công nghin t n nên h thc
u khin hoàn toàn b     n nh  
thc s dng là h thng Maxaret ca Dunlop và vn
còn s dng trên mt s kiu máy bay. Khi th nghim vi h thng này, hiu qu
 các phi công ngay lp tc áp dng h th thc hin
phanh t n l 
t lm khác ca h thng này là loi tr c hing quá nóng
hoc n lp.
t xe mô tô ca Royal Enfield, có trang b c Phòng thí
nghim nghiên c ng b s d  kim tra h thng phanh này. Thc
nghing minh h thng phanh ABS có giá tr ln trên xe mô tô, n
n phn ln các v tai nc rút ngn

6

   t c các th nghim so vi phanh bó cng bánh xe, ngoi tr
ng hp phanh trên mc k
thut ca EnfTony Wilson-Jones, t ra không lc quan v h thng này
c sn xut bi công ty.
Trong nh th c s dng hn ch trên các xe
t tin và trong vic s dng ô tô
phy.
 thun t phát trin, Chrysler cùng vi công ty Bendix

Corporation gii thiu h thu khin bc
gi là phanh chc chn (sure brake). H thc s d
thng vn hành tt và t 
trang b t la chu xe
Cadillac.
p nhn mt công ty Châu Âu gi là Teldix (thu nh
ca Telefunken và Bendix) và tt c các bng sáng ch c kt hp lc s
d xây dng nên nn tng ca h thc gii thi
c, Bosch và Daimler-p tác phát tric công
ngh chng bó phanh k t u thu tiên hoàn thành h
thu khin t trên xe ti và xe Mercedes-
Benz S-c sn xut s ng
lu tiên vi h thc bán  M và Nhu khic
lp lc phanh  bn bánh xe. K t  bin và tr thành tiêu
chun cho hu ht các xe ô tô sn xut ngày nay.
i thiu tiên s du khin n
t (trên chi i chic ST1100.
ng chic GSF1200SA trang b -
Davidson cung cp phanh ABS cho các xe mô tô ca ct la chn

7

 nó tr thành tiêu chun trên các xe Harley Ultra - Glide.
 phanh ABS trên các dòng xe FZ1, FZ6 S2, XJ6

2.2 Phanh chống bó cứng trên ô tô  Vit Nam
c trang b trên ô tô  Vit Nam t nhni th k 20 và
   u ht các xe ô tô lp ráp  Vi   c các hãng ô tô
khuyn cáo nên trang b h thng phanh này.
Mc dù mu có mt h thng phanh ABS riêng, tuy nhiên v cu to

và hou da trên mt nguyên lí ging nhau là nhp  nh phanh vi tn s
cao. Hin nay trên th ng có các công ty sn xut h thng phanh ABS: Bosch,
 thng do các công ty này sn xuu s dng các cm
bit t  góc ca bánh xe gi v hu khi tính toán
vn t t. Nh u khin ch lí thích h
c lp trình sn.
V cu to, h thng gm công tc phanh, các cm bin (t góc, gim tc), b
chp hành thu lc và b u khin t u khi b trí
các b phc trình bày  hình 2.1.

8


Hình 2.1:  h thng phanh ABS trên ô tô
2.2.1 Cm bin tốc đ bánh xe
- Cu to: Cm bin t c và sau bao gm m
cu, cun dây và lõi t.V trí lp cm bin t hay rôto cm bi
 a rôto cm bii theo kiu xe.

Hình 2.2: Cu to cm bin t bánh xe
1 Dây cáp cm bin

3 B lõi t
4 Cun giây
u lõi t
6 Rôto gn trên bán


9

- Hong:
Vành ngoài cn áp xoay
chiu có tn s t l vi t quay cn áp xoay chiu này báo cho ABS
ECU bit t bánh xe.

Hình 2.3: Dng xung ca cm bin t bánh xe
2.2.2 Cm bin gim tốc
Cm bin gim tc ch s dng trên mt s kiu xe. Vic s dng cm bin gim
tc tip s gim tc ca bánh xe trong quá trình phanh.
Vì vy, nó bing tthái ca mng. Kt qu là m chính xác khi
c ci thi tránh cho các bánh xe không b bó cng.
- Cu to:
Cm bin gim tc bao gm hai c rãnh và
mt mch bii tín hiu.
Cm bin gim tc nhn bit m gim t bánh xe và gi các tín hiu v
ABS ECU. ECU dùng nhng tín hi    nh chính xác tình trng mt
ng và thc hin các biu khin thích hp.
T thp
T cao

10



Hình 2.4: V trí và cu to cm bin gim tc
Khi m gim tc c rãnh lc theo chiu dc c
ng vi m  gim t .     t ánh sáng t   n
i ta s dng 2 c
 to ra 4 trng thái gim t bng 2.1.
Bng 2.1: Các trng thái gim tc ca cm bin gim tc

Phototransistor s 1
ON
OFF
OFF
ON
Phototransistor s 1
ON
ON
OFF
OFF
Trng thái gim tc
Rt thp
Thp
Trung bình
Cao
Cm bin
gim tc
m bin
PhotoTransistor
ON

11

2.2.3 B chp hành
B ch áp sut du t n m
theo tín hiu nhn t  u khin áp sut dn bánh xe. B chp hành có
2 loi: s dn t 2 v trí và 3 v trí.

Hình 2.5: B chp hành và ECU ABS s dn 3 v trí
Cu to ca mt b chp hành thy lc gm có các b phn chính sau: các van n

tn du và b 
- n t: Cu to chung ca mn gm có mt cun, lõi
van, các ca van và van mt chin t có ch các
ca van theo s u khin c u chnh áp sut dn các xilanh
bánh xe.
- u: Mu kic dng bi mt
 n, có ch   c du t bình tích áp v xilanh chính

12

trong các ch  gim, gi áp và h tr 
c chia ra làm hai bung làm vic lp thông qua hai piston trái
và phu khin bng cam lch tâm. Các van mt chiu ch cho dòng
d  xilanh chính.
- B  Cha du hi v t xilanh phanh bánh xe, nht thi làm gim
áp sut du  xilanh phanh bánh xe.
2.2.4 Hp điu khin (ECU)
 tín hiu t các cm bin t ca các bánh xe, ABS ECU bic tc
 góc c xe trong khi phanh, m gim tc s
i ph thuc vào c t xe khi phanh và tình trng mng. Nói cách
c m t gia các bánh xe và mng do s thay
i t góc cu khin b ch cung cp
áp sut du tn các xilanh bánh xe. Ngoài ram chc
u, ch phòng.
- Chu:
ABS ECU kích ho t  kim tra h thn
ca ABS. Chng khi t xe lkm/h vt.
Nó ch hong mt ln sau mi ln bn.
- u khin chng bó cng:
ECU liên tc nhc các tín hiu t bánh xe t bn cm bin t xe bng

cách tính toán t và s gim tc ca mi bánh xe. p phanh, áp sut du
ti mi xilanh bánh xe b mi bánh xe bu gim. Nu có bt
kì bánh xe nào sp b bó cng, ECU gim, gi t du trong xi lanh


13



Chi tit
Vn hành
Van 3 v trí
M ca A
a B

Không quay

Hình 2.6: Hong cng

14


Chi tit
Vn hành
Van 3 v trí
a A
M ca B

Quay

Hình 2.7: Hong ca ABS  ch  gim áp

15


Chi tit
Vn hành
Van 3 v trí
a A
a B

Quay

Hình 2.8: Hong ca ABS  ch  gi

16


Chi tit
Vn hành
Van 3 v trí
M ca A
a B

Quay

Hình 2.9: Hong ca ABS  ch  
- u khin t: u khin bn t khi các
u kic thoã mãn:
 n bt

 Ch
 Không tìm thng trong quá trình ch
và tn nu mu kic tha mãn.