Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo bán chủ động cho động cơ đốt trong xe du lịch
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.95 MB, 97 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
ĐINH CÔNG HÀO
NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TREO BÁN CHỦ ĐỘNG
CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG XE DU LỊCH
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Thái Nguyên - 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
ĐINH CÔNG HÀO
NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TREO BÁN CHỦ ĐỘNG
CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG XE DU LỊCH
Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Mã số: 8520116
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
KHOA CHUYÊN MÔN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TRƯỞNG KHOA
PGS.TS. Lê Văn Quỳnh
PHÒNG ĐÀO TẠO
Thái Nguyên - 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
i
LỜI CAM ĐOAN
Họ và tên:
Đinh Công Hào
Học viên: Lớp cao học K20- Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Đại học
Thái Nguyên.
Nơi công tác: Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Phú Thọ.
Tên đề tài luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo bán chủ
động cho động cơ đốt trong xe du lịch.
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 8520116
Sau gần hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trường, em lựa
chọn thực hiện đề tài tốt nghiệp: Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo bán
chủ động cho động cơ đốt trong xe du lịch. Được sự giúp đỡ và hướng dẫn
tận tình của thầy giáo PGS.TS. Lê Văn Quỳnh và sự nổ lực của bản thân, đề
tài đã được hoàn thành đáp được nội dung đề tài thạc sĩ kỹ thuật cơ khí động
lực.
Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân em. Các số
liệu, kết quả có trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong
bất kỳ một công trình nào khác trừ công bố của chính tác giả.
Thái Nguyên, ngày….. tháng….. năm 2019
HỌC VIÊN
Đinh Công Hào
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
ii
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập nghiên cứu làm đề tài luận văn thạc sĩ, em đã
tiếp nhận được sự truyền đạt trao đổi phương pháp tư duy, lý luận của quý
thầy cô trong Nhà trường, sự quan tâm giúp đỡ tận tình của tập thể giảng viên
Nhà trường, khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, quý thầy cô giáo trường Đại học Kỹ
thuật Công nghiệp –Đại học Thái Nguyên, gia đình và các đồng nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường, Tổ đào tạo
Sau đại học -Phòng đào tạo, quý thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tận tình
hướng dẫn tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn này.
Em cũng xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS. Lê Văn
Quỳnh và tập thể cán bộ giáo viên khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, hội đồng bảo
vệ đề cương đã hướng dẫn cho em hoàn thành luận văn theo đúng kế hoạch và
nội dung đề ra.
Trong quá trình, thời gian thực hiện mặc dù đã có nhiều cố gắng song do
kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn còn hạn chế nên luận văn không tránh
khỏi sai sót, rất mong được sự đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn
đồng nghiệp tiếp tục trao đổi đóng góp giúp em để luận văn được hoàn thiện
hơn.
Xin chân thành cảm ơn !
HỌC VIÊN
Đinh Công Hào
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii
MỤC LỤC ....................................................................................................... iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... v
DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................. ix
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................... xi
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU......................... 3
1.1. Công dụng, phân loại và yêu cầu đối với hệ đệm cách dao động động cơ
đốt trong ............................................................................................................ 3
1.2. Bố trí chung các đếm cách dao động trên ô tô ........................................... 4
1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế ........................................... 10
1.4. Các chỉ tiêu, phương pháp đánh giá độ êm dịu chuyển động .................. 13
1.4.1 Chỉ tiêu cường độ dao động[10,11] ...................................................... 13
1.4.2 Chỉ tiêu về không gian bố trí treo[10,11] .............................................. 15
1.5 Mục tiêu, phạm vi, phương pháp và nội dung nghiên cứu ....................... 16
1.5.1 Mục tiêu nghiên cứu............................................................................... 16
1.5.2 Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 16
1.5.3 Phương pháp nghiên cứu........................................................................ 17
1.5.4 Nội dung nghiên cứu .............................................................................. 17
1.6. Kết luận chương 1 .................................................................................... 17
CHƯƠNG 2.................................................................................................... 18
XÂY DỰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN BÁN CHỦ
ĐỘNG CHO XE Ô TÔ DU LỊCH ............................................................... 18
2.1 Các khái niệm tương đương ...................................................................... 18
2.2. Mô hình dao động xe du lịch ................................................................... 19
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
iv
2.3. Thiết lập phương trình vi phân miêu tả dao động ô tô du lịch................. 21
2.4. Phân tích và lựa chọn kích thích dao động .............................................. 36
2.5. Cơ sở lý thuyết điều khiển hệ mờ(Fuzzy Logic Control-FLC) ............... 37
2.5.1. Tập mờ và logic mờ .............................................................................. 38
2.5.2. Định nghĩa tập mờ ................................................................................. 38
2.5.3. Các dạng hàm liên thuộc của tập mờ .................................................... 39
2.5.4. Các phép toán trên tập mờ .................................................................... 40
2.5.5. Biến ngôn ngữ và giá trị của nó: ........................................................... 42
2.5.6. Luật hợp thành mờ: ............................................................................... 43
2.5.7.Giải mờ ................................................................................................... 44
2.5.8. Nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ ................................................ 45
2.6. Xây dựng bộ điều khiển mờ hệ thống đệm cách động cơ........................ 46
2.6.1. Biến vào bao gồm:................................................................................. 46
2.6.2. Xác định tập mờ .................................................................................... 46
2.6.3.Tập luật điều khiển: ................................................................................ 48
2.7. Kết luận chương 2 .................................................................................... 49
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA HỆ
THỐNG TREO ĐIỀU KHIỂN BÁN CHỦ ĐỘNG.................................... 50
3.1. Mô phỏng ................................................................................................. 50
3.1.1. Số liệu mô phỏng ................................................................................... 50
3.1.2. Khối mô phỏng tổng thể........................................................................ 53
3.2. Mô phỏng các chế độ theo tốc độ của động cơ ........................................ 55
3.3. Phân tích đánh giá hiệu quả đệm cách dao động bán chủ động. ............. 62
3.4. Kết luận .................................................................................................... 72
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 75
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
TT
Ký hiệu
Giải thích
1
M
Khối lượng được treo
2
m1l
Khối lượng không được treo trước trái
3
m1r
Khối lượng không được treo trước phải
4
m2l
Khối lượng không được treo sau trái
5
m2r
Khối lượng không được treo sau phải
6
a
Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước
7
b
Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau
8
Bt
Vết bánh xe cầu trước
9
Bs
Vết bánh xe cầu sau
10
K1l
Độ cứng của HTT trước trái
11
K1r
Độ cứng của HTT trước phải
12
K2l
Độ cứng của HTT sau trái
13
K2r
Độ cứng của HTT sau phải
14
KT1l
Độ cứng của lốp xe trước trái
15
KT1r
Độ cứng của lốp xe trước phải
16
KT2l
Độ cứng của lốp xe sau trái
17
KT2r
Độ cứng của lốp xe sau phải
18
C1l
Hệ số cản giảm chấn trước trái
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
vi
TT
Ký hiệu
Giải thích
19
C1r
Hệ số cản giảm chấn trước phải
20
C2l
Hệ số cản giảm chấn sau trái
21
C2r
Hệ số cản giảm chấn sau phải
22
CL1l
Hệ số cản của lốp xe trước trái
23
CL1r
Hệ số cản của lốp xe trước phải
24
CL2l
Hệ số cản của lốp xe sau trái
25
CT2r
Hệ số cản của lốp xe sau phải
26
Jx
Mô men quán tính với trục X
27
Jy
Mô men quán tính với trục Y
28
Jxe
Mô men quán tính của động cơ với trục Xđc
29
Jye
Mô men quán tính của động cơ với trục Yđc
30
V
Vận tốc khi khảo sát
31
x1
Tọa độ lực F1 theo phương X
32
y1
Tọa độ lực F1 theo phương Y
33
x2
Tọa độ lực F2 theo phương X
34
y2
Tọa độ lực F2 theo phương Y
35
x3
Tọa độ lực F3 theo phương X
36
y3
Tọa độ lực F3 theo phương Y
37
x4
Tọa độ lực F4 theo phương X
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
vii
TT
Ký hiệu
Giải thích
38
Y4
Tọa độ lực F4 theo phương Y
39
me
Khối lượng động cơ
40
C1
Độ cứng phần tử treo động cơ
41
C2
Độ cứng phần tử treo động cơ
42
C3
Độ cứng phần tử treo động cơ
43
K1
Hệ số cản của phần tử treo động cơ
44
K2
Hệ số cản của phần tử treo động cơ
45
K3
Hệ số cản của phần tử treo động cơ
46
x1e
Tọa độ theo phương Xđc của lực F1
47
y1e
Tọa độ theo phương Ye của lực F1
48
x2e
Tọa độ theo phương Xe của lực F2
49
y2e
Tọa độ theo phương Ye của lực F2
50
x3e
Tọa độ theo phương Xe của lực F3
51
y3e
Tọa độ theo phương Ye của lực F3
52
x4e
Tọa độ theo phương Xe của lực F4
53
y4e
Tọa độ theo phương Ye của lực F4
54
Ne
Công suất động cơ
55
ne
Số vòng quay lớn nhất
56
i
Số xi lanh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
viii
TT
Ký hiệu
Giải thích
57
Số kỳ
58
S
Hành trình piston
59
D
Đường kính xi lanh
60
Tỷ số nén
61
ltt
Chiều dài thanh truyền
62
mc
Khối lượng piston thanh truyền
63
r
64
65
Bán kính quay trục khuỷu
Memax/nemax Mô men cực đại ở số vòng quay
Thông số kết cấu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
ix
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Hệ thống đệm cách dao động trên xe ô tô ......................................... 4
Hình 1.2. Hệ thống đệm cách dao động động cơ đốt trong .............................. 4
Hình 1.3. Lịch sử phát triển hệ thống đệm cách dao động động cơ đốt trong .. 5
Hình 1.4. Hệ thống đệm cách dao động cao su của động cơ đốt trong............. 5
Hình 1.5. Hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực của động cơ đốt
trong[22] ............................................................................................................ 6
Hình 1.6. Mô hình dao động của hệ thống đệm cách dao động cao su kết hợp
thủy lực .............................................................................................................. 7
Hình 1.7. Hệ thống đệm động cơ cao su thủy lực bán chủ động[21] ............... 8
Hình 1.9. Hệ thống đệm cách dao động điện từ chủ động[23] ......................... 9
Hình 1.10. Mô hình hóa hệ thống đệm cách dao đông cao điện từ chủ động
[23] .................................................................................................................... 9
Hình 2.1 Mô hình dao động của xe du lịch với 10 bậc tự do.......................... 21
Hình 2.2. Sơ đồ lực tác dụng lên khối lượng không được treo trước trái. ...... 23
Hình 2.3. Sơ đồ lực tác dụng lên khối lượng được treo(thân xe). .................. 27
Hình 2.4. Sơ đồ lực tác dụng lên khối lượng được treo động cơ. ................... 30
Hình 2.5. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO B (mặt đường có
chất lượng trung bình) ..................................................................................... 37
Hình 2.6. Phép xâu chuỗi mờ có thể dùng để rút ra các định tính nếu - thì .. 38
Hình 2.7. Mô tả hàm phụ thuộc µA(x) của tập các số thực từ-5 đến 5........... 38
Hình 2.8. Các dạng hàm liên thuộc của tập mờ (a) Dạng hình thang, (b) Dạng
hình chữ “S”; (c) Dạng hình chữ “Z”.............................................................. 39
Hình 2.9. Hợp của hai tập mờ có cùng cơ sở (a) Theo quy tắc Max, (b) theo
quy tắc Lukasiewwiez ..................................................................................... 40
Hình 2.10. Giao của hai tập mờ có cùng cơ sở ............................................... 41
Hình 2.11. Phép bù của một tập mờ ................................................................ 42
Hình 2.12. Minh họa quy tắc hợp thành mờ ................................................... 44
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
x
Hình 2.13. Giải mờ bằng phương pháp cực đại .............................................. 45
Hình 2.14. Hàm thuộc trong Matlab ............................................................... 47
Hình 3.1. Sơ đồ mô phỏng tổng thể Matlab/simulink.................................... 55
Hình 3.2. Các gia tốc theo miền thời gian (V=0 km/h và ne=760 v/p) tại vị trí
trọng tâm thân xe với đệm cách dao động cao su thủy lực bị động. ............... 56
Hình 3.3. Các gia tốc theo miền thời gian(V=0 km/h và ne=1800 v/p) tại vị
trí trọng tâm thân xe với đệm cách dao động cao su thủy lực bị động ........... 58
Hình 3.4. Các gia tốc theo miền thời gian(V=0 km/h và ne=3600 v/p) tại vị
trí trọng tâm thân xe với đệm cách dao động cao su thủy lực bị động ........... 59
Hình 3.5. Các gia tốc theo miền thời gian(V=0 km/h và ne=5400 v/p) tại vị
trí trọng tâm thân xe với đệm cách dao động cao su thủy lực bị động ........... 61
Hình 3.6. Các gia tốc theo miền thời gian(V=72 km/h và ne=5400 v/p) tại vị
trí trọng tâm thân xe với đệm cách dao động cao su thủy lực bị động ........... 62
Hình 3.6. So sánh hiệu quả của hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực
bán chủ động và bị động ở trường hợp 1 ........................................................ 64
Hình 3.7. So sánh hiệu quả của hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực
bán chủ động và bị động ở trường hợp 2 ........................................................ 66
Hình 3.8. So sánh hiệu quả của hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực
bán chủ động và bị động ở trường hợp 3. ....................................................... 68
Hình 3.9. So sánh hiệu quả của hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực
bán chủ động và bị động ở trường hợp 4. ....................................................... 70
Hình 3.10. So sánh hiệu quả của hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực
bán chủ động và bị động ở trường hợp 5. ....................................................... 72
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
xi
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631-1.............. 16
Bảng 2.1. Các lớp mấp mô mặt đường phân loại theo tiêu chuẩn ISO 8068[13]
......................................................................................................................... 37
Bảng 2.3. Bảng luật điều khiển Fuzzy ............................................................ 48
Bảng 3.1: Các thông số kỹ thuật của xe [24, 25] ............................................ 50
Bảng 3.2. Kết quả so sánh hiệu quả hệ đệm cách dao động bán chủ động ở
trường hợp 1 .................................................................................................... 63
Bảng 3.3. Kết quả so sánh hiệu quả hệ đệm cách dao động bán chủ động ở
trường hợp 2 .................................................................................................... 65
Bảng 3.4. Kết quả so sánh hiệu quả hệ đệm cách dao động bán chủ động ở
trường hợp 3 .................................................................................................... 67
Bảng 3.5. Kết quả so sánh hiệu quả hệ đệm cách dao động bán chủ động ở
trường hợp 4 .................................................................................................... 69
Bảng 3.6. Kết quả so sánh hiệu quả hệ đệm cách dao động bán chủ động ở
trường hợp 5 .................................................................................................... 71
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
1
LỜI NÓI ĐẦU
Với xu hướng phát triển của ô tô hiện đại thì việc nghiên cứu các nguồn động
lực nâng cao hiệu quả làm việc của ô tô như nâng cao công suất có ích, giảm ô
nhiễm môi trường, nâng cao tính tiên nghi trở nên quan trọng vì đây là một trong
tiêu chí đánh gia năng lực cạnh tranh của các hãng ô tô.
Nâng cao độ êm dịu chuyển động cho ô tô đặc biệt là ô tô du lịch là một trong
tiêu chí cho nhà sản xuất, nhà thiết kế và các nhà khoa học trên khắp thế giới tập
trung nghiên cứu để tăng tính cạnh tranh của sản phẩm ô tô của mình. Phân tích
các nguồn tài liệu đã công bố trong lĩnh vực phân tích dao động động cơ đốt trong
nói riêng và dao động ô tô của ô tô nói chung cho thấy các nghiên cứu hiện nay đa
số tập trung vào việc nghiên cứu điều khiển bán tích cựu hoặc chủ động cho các hệ
thống đệm cách dao động cơ. Tuy nhiên, các nghiên cứu chủ yếu xem xét các mô
hình đơn lẻ và nguồn kích thích dao động xem xét ảnh hưởng của một nguồn kích,
chỉ có một số công bố kết hợp hai nguồn kích thích dao động. Chính vì vậy tác giả
chọn đề tài “Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo bán chủ động cho động cơ
đốt trong xe du lịch”, làm luận văn thạc sỹ dưới sự hướng dẫn trực tiếp thầy giáo
PGS.TS Lê Văn Quỳnh. Nội dung chính của luận văn:
- Tổng quan về đề tài nghiên cứu;
- Xây dựng mô hình dao động toàn xe và bộ điều khiển;
- Mô phỏng và phân tích hiệu quả bộ điều khiển bán chủ động.
Đây là một lĩnh vực khoa học rộng trong khuôn khổ của một luận văn cao
học, đề tài chỉ tập trung vào xây dựng mô hình dao động không gian xe du lịch với
hai nguôn kích thích từ mấp mô mặt đường và các lực mô men kích thích từ động
cơ đốt trong, dựa vào mô hình dao động và các chỉ tiêu đánh giá ảnh hưởng của
dao động đến độ êm dịu, luận văn tiến hành mô phỏng và phân tích hiệu quả của hệ
thống đệm cách dao động cao su thủy lực bán động so với hệ thống đệm cách dao
động cao su thủy lực bị động ở các điều kiện hoạt động các nhau.
Qua đây cho phép tôi được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS. Lê
Văn Quỳnh người hướng dẫn khoa học trực tiếp tôi trong suốt thời gian làm luận
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
2
văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy trong Bộ môn Kỹ thuật Ô tô, Khoa
Kỹ thuật Ô tô và Máy động lực, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học
Thái Nguyên và các bạn bè, đồng nghiệp, đặc biệt là Nhóm nghiên cứu “Điều
khiển động lực học, rung ồn phương tiện giao thông và máy” của Nhà trường đã
giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.
Do trình độ của bản thân và thời gian có hạn nên đề tài chắc chắn còn có sai
sót rất mong sự đóng góp của các thầy, độc giả quan tâm để đề tài hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn. !
Thái Nguyên, ngày
tháng
năm 2019
HỌC VIÊN
Đinh Công Hào
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
3
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Mục đích chương này là kết cấu các loại đệm cách dao động động cơ đốt
trong, phân tích tổng quan nghiên cứu dao động động cơ ô tô trong và ngoài nước
cuối cùng phân tích các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu. Từ đó đưa ra mục đích,
phương pháp và nội dung nghiên cứu của luận văn.
1.1. Công dụng, phân loại và yêu cầu đối với hệ đệm cách dao động động cơ
đốt trong
a) Công dụng:
Ngăn cách và giảm dao động truyền từ động cơ xuống thân xe và ngược lại
truyền từ thân xe lên thân động cơ. Ngoài ra còn chức năng điều khiển cân bằng
động của động cơ.
b) Phân loại hệ thống đệm cách dao động:
- Phân loại theo bộ phận đàn hồi và giảm chấn:
+ Hệ thống đêm cách dao động cao su;
+ Hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực;
+ Hệ thống đệm cách dao động cao su điện tử.
- Phân loại theo điều khiển tích cực
+ Hệ thống đệm cách dao động bị động;
+ Hệ thống đệm cách dao động bán chủ động;
+ Hệ thống đệm cách dao động chủ động.
c) Yêu cầu
- Tính đàn hồi cao: đảm bảo giảm các dao động ở các tần số kích thích thấp
và cao;
- Dập tắt tốt: đảm bảo dập tắt các dao động ở các tấn số kích thích thấp và cao;
- Làm việc trong môi trường khắc nhiệt;
- Có độ bền cao.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
4
1.2. Bố trí chung các đếm cách dao động trên ô tô
Các đệm cách có các chức năng như phần trên, bố trí chung các loại đệm cách
dao động trên ô tô được thể hiện trên hình 1.1 và hệ thống đệm cách dao động trên
động cơ đốt trong được thể hiện trên hình 1.2. Các đệm cách dao động động cơ
tiếp nhận lực kích thích cả tần số thấp và cao do mấp mô mặt đường và động cơ
truyền tới.
Hình 1.1. Hệ thống đệm cách dao động trên xe ô tô
Hình 1.2. Hệ thống đệm cách dao động động cơ đốt trong
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
5
Lịch sử phát triển đệm cách dao động động cơ đốt trong được thể hiện trên
hình 1.3.
Hình 1.3. Lịch sử phát triển hệ thống đệm cách dao động động cơ đốt trong
1.3. Phân tích các kết cấu đệm cách dao động động cơ
Đặc điểm kết cấu và các ưu nhược điểm của các hệ thống đệm cách dao động
động cơ đốt trong được phân tích dưới đây:
a) Hệ thống đệm cách dao động cao su
Hình 1.4. Hệ thống đệm cách dao động cao su của động cơ đốt trong
* Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản và dễ chế tạo;
+ Giảm hiệu quả được tiếng ồn và dao động khi tần số kích thích cao;
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
6
* Nhược điểm: hệ số cản của hệ thống nhỏ do đó khó giảm được dao động dưới tác
động tần số kích thích thấp. Chính vì nhược điểm này các nhà nghiên cứu đã đề xuất hệ
thống đệm cách dao động động cơ đốt trong kết hợp cao su và thủy lực sẽ tiếp tục được
trình bày dưới đây.
b). Hệ thống treo (đệm cách dao động) kết hợp thủy lực và cao su
Để tăng hiệu quả hệ thống cách dao động động cơ khi tần số kích thích ở các
tần số thấp các nhà nghiên cứu và thiết kế đã sử dụng dầu thủy lực, kết cấu hệ
thống đệm cách dao động cao su kết hợp thủy lực. Kết cấu đệm cách dao động cao
su kết hợp thủy lực được thể hiện hình 1.5 và mô hình dao động của hệ thống đệm
cách dao động cao su kết hợp thủy lực được thế hiện hình 1.6.
Hình 1.5. Hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực của động cơ đốt
trong[22]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
7
Hình 1.6. Mô hình dao động của hệ thống đệm cách dao động cao su kết hợp
thủy lực
* Ưu điểm: Giảm hiệu quả được tiếng ồn và dao động khi tần số kích thích thấp
do nâng cao giá trị hệ số cản của hệ thống treo.
* Nhược điểm:
+ Kết cấu phức tạp;
+ Mặc dù đã cải thiện đáng kế đặc tính cản của hệ thống so với hệ thông cao
su thuần túy sử dụng ma sát sinh ra hệ số cản, tuy nhiên đây vẫn là hệ thống bị
động. Chính vì vậy nhược điểm này các nhà nghiên cứu đã đề xuất hệ thống điệm
cách hệ thống treo (hệ thống cách dao động) động cơ đốt trong kết hợp cao su và
thủy lực có điều khiển hệ số cản sẽ tiếp tục được trình bày dưới đây.
c. Hệ thồng đệm cánh dao động bán chủ động
Xu hướng phát triển hệ thống đệm cách dao động dao động cao thủy lực bán
chủ động cơ đốt trong được thể hiện trên hình 1.7. Để điều khiển thông minh hệ số
cản của hệ thống đệm cách dao động của động cơ, hiện nay nhà nghiên cứu và nhà
thiết kế đã đưa ra nhiều lý thuyết điều khiển khác nhau nhằm điều khiển hệ số cản
phù hợp với các điều kiện làm việc của động cơ. Mô hình hóa hệ thống đệm cách
dao đông cao su thủy lực bán tự động được thể hiện trên hình 1.8.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
8
Hình 1.7. Hệ thống đệm động cơ cao su thủy lực bán chủ động[21]
Hình 1.8. Mô hình hóa hệ thống đệm cách dao đông cao su thủy lực bán tự
động[21]
* Ưu điểm: Giảm được dao động với mọi điều kiện làm việc khác nhau do
điều khiển giá trị hệ số cản của hệ thống treo (đệm cách dao động) một cách tiện
nghi.
* Nhược điểm:
+ Kết cấu phức tạp và giá thành đắt;
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
9
+ Mặc dù giảm đáng kể dao động cũng như tiếng ồn của động cơ đốt trong
gây ra, tuy nhiên vẫn chưa điều khiển được độ cứng của hệ thống. Chính vì vậy hệ
thống đệm cách dao động điện từ ra đời sẽ tiếp tiếp tục được trình bày dưới đây.
c. Hệ thồng đệm cánh dao động chủ động
Xu hướng phát triển và hoàn thiện hệ thống đệm cách dao động dao động
chủ động động cơ đốt trong được thể hiện trên hình 1.9. Để điều khiển thông minh
cả hai thông số độ cứng và hệ số cản của hệ thống đệm cách dao động của động cơ
với các điều kiện làm việc của động cơ. Kết cấu hệ thống đệm cách dao động điện
từ ra đời, một mô hình hóa hệ thống đệm cách dao đông cao điện từ chủ động được
thể hiện trên hình 1.10.
Hình 1.9. Hệ thống đệm cách dao động điện từ chủ động[23]
Hình 1.10. Mô hình hóa hệ thống đệm cách dao đông cao điện từ chủ động [23]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
10
* Ưu điểm: Giảm được dao động với mọi điều kiện làm việc khác nhau do
điều khiển giá trị cả giá trị độ cứng và hệ số cản của hệ thống một cách tiện nghi.
Do vậy nó có ưu điểm hệ thống đệm cách dao động cao thủy lực bán chủ động.
* Nhược điểm:
+ Kết cấu phức tạp và giá thành đắt;
+ Mặc dù giảm dao động cũng như tiếng ồn của động cơ đốt trong gây ra tốt
hơn hệ thống đệm cách dao động bán chủ động, tuy nhiên trong luận văn này tác
giả chỉ xem xét hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực bán chủ động.
1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế
a. Nghiên cứu trong nước
Trong xu thế hội nhập ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đã có những bước
tiến đáng kể trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu như dây chuyền lắp ráp, công nghệ
sản xuất thân vỏ…Năm 2018 đánh dấu thương hiệu ô tô mang thương hiệu Vinfast
và tháng 6 năm 2019 nhà máy sản xuất ô tô Vinfast bắt đầu đi vào hoạt động.
Thông qua thống kê các bài báo, các đề tài, luận văn được công bố, lĩnh vực dao
động ô tô cũng được các nhà khoa học Việt Nam quan tâm nghiên cứu từ sớm và
các mô hình dao động thường xem nhẹ đến ảnh hưởng của dao động động cơ.
Năm 2003, nghiên cứu ảnh hưởng của mô men xoắn động cơ đến hệ thống
truyền lực thủy cơ được tác giả Nguyễn Khắc Tuân[7] đề cập trong luận văn Cao
học của mình, kết quả đánh giá ảnh hưởng các chế tải khác nhau ảnh hưởng đến
dao động hệ thống truyền lực.
Năm 2006, khảo sát dao động xoắn trục khuỷu động cơ và ảnh hưởng của nó
đến hệ thống truyền lực trên ô tô được tác giả Khiếu Hữu Hùng[8] trình bày trong
luận văn Cao học của mình, kết quả nghiên cứu chỉ ra được tần số công hưởng của
cơ hệ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
11
Năm 2009, mô phỏng dao động động cơ đốt trong và xem xé ảnh hưởng của
nó đến độ êm dịu chuyển động của ô tô du lịch được tác giả Nguyễn Tân Chính[9]
trình bày trong luận văn Cao học của mình, kết quả nghiên cứu đã phân tích của
các thông số hệ thống treo động cơ như độ cứng và hệ số cản của động cơ ảnh
hưởng đến độ êm dịu chuyển động của ô tô du lịch. Tuy nhiên các tác giả trên chưa
đánh giả được ảnh hưởng của các lực kích thích động cơ đến độ êm dịu chuyển
động của ô tô.
Năm 2010, một nghiên cứu về mô hình và mô phỏng của dao động theo
phương đứng từ sự kết hợp của hai kích thích từ mô men xoắn của động cơ và kích
thích từ mặt đường được Nguyễn Khắc Tuân và Lê Văn Quỳnh[12] công bố trên
kỷ yếu hội nghị Quốc tế, kết quả nghiên cứu đánh ra ảnh hưởng khi có hoặc không
có kích thích mô men xoắn từ động cơ đốt trong đến độ êm dịu chuyển động của ô
tô du lịch và khi xe chuyển động trên mặt đường điều hòa có các thông số mặt
đường như q=0.015m, s=6m, va=11,1m/s2 và khi xe đi tay số 5, gia tốc bình
phương trung bình của thân xe tăng 9,7% khi không kể đến kích thích từ mô men
xoắn của động cơ.
Năm 2015, một nghiên cứu ảnh hưởng của thông số thiết kế hệ thống treo đến
độ êm dịu chuyển động của ô tô được Lê Văn Quỳnh, Hoàng Anh Tấn, Nguyễn
Khắc Minh[13], kết quả nghiên cứu các thông số độ cứng và hệ số cản của hệ
thống đệm cách dao động động cơ được xem xét ảnh hưởng của chúng đến độ êm
dịu của ô tô dựa vào mô hình dao động không gian toàn xe dưới kích thích mặt
đường quốc lộ và không xem xét ảnh hưởng kích thích động cơ.
Năm 2015, Nghiên cứu ảnh hưởng của yếu tố dao động từ động cơ đến độ êm
dịu của ô tô du lịch tác giả Hoàng Anh Tấn[10] trình bày trong luận văn Cao học
của mình, kết quả nghiên cứu đã phân tích ảnh hưởng của kích thích từ động cơ
đến độ êm dịu dựa vào mô hình không gian. Tuy nhiên trong nghiên cứu này tác
giả chỉ xem xét đệm cách dao động cao su bị động.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
12
Năm 2019, Nghiên cứu hệ thống đệm cách dao động động cơ đốt trong ô tô
du lịch tác giả Hoàng Anh Tấn[11] trình bày trong báo cáo tổng kết đề tài cấp cơ
sở của mình, kết quả nghiên cứu đã phân tích ảnh hưởng của việc thêm các giá trị
hệ số cản thủy lực vào đệm cách dao động cao su đến độ êm dịu dựa vào mô hình
không gian. Tuy nhiên trong nghiên cứu này tác giả chỉ xem xét đệm cách dao
động cao su thủy lực bị động.
Trong luận văn này, tác giả tiến hành nghiên cứu hệ thống đệm cách dao động
cao su thủy lực bán chủ động dựa vào mô hình dao động không gian toàn xe với
hai nguồn kích thích.
b. Nghiên cứu quốc tế
Về lĩnh vực nghiên cứu dao động động cơ theo xu hưởng giảm tiếng ồn cũng
như nâng cao độ êm dịu chuyển động của ô tô đã được các nhà nghiên cứu quan
tâm rất sơm đặc biệt là các xe du lịch, ngay trong tài liệu Mitschke[16,17] cũng
nhắc tới mô hình dao động cơ dao động cơ đốt trong. Xu hướng nghiên cứu dao
động cơ theo các hướng (1) nghiên cứu ảnh hưởng dao động xoắn động cơ đốt
trong đến hệ thống truyền lực và (2) nghiên cứu thiết kế tối ưu hệ thống treo động
cơ nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động và giảm tiếng ồn.
Năm 1984 một mô hình dao động động cơ 6 bậc tự do với hệ thống treo cao
su được P.E. Geck và R.D. Patton công bố trên tạp chí kỹ thuật ô tô thế giới[18].
Năm 1993, một đánh giá hiệu quả của hệ thống treo cao và hệ thống treo có
điều khiển tích cực được Swanson D. được công bố trên tạp chí kỹ thuật ô tô thế
giới[19] và kết quả của nhiều nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng tần số và hệ số cản
hệ thống treo động cơ đến giảm dao động.
Năm 1988, một nghiên cứu hiệu quả của hệ thống treo động cơ kết hợp giữa
thủy lực và cao su nhằm làm giảm dao động và tiếng ồn được đề xuất bởi T.
Ushijima, K. Takano và H. Kojima [20].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
