Đồ án Thiết kế mô đun điều khiển mô hình hệ thống phanh ABS

1.1- ĐẶT VẤN ĐỀ. Các chính sách ưu tiên phát triển ngành công nghiệp ôtô của nước ta đã bước đầu nội địa hóa các chi tiết, các cụm chi tiết và các hệ thống trên ôtô. Tuy nhiên, để có thể nội địa hoá một phần hay hoàn toàn ôtô trong tương lai cần phải có những đầu tư nghiên cứu một cách kỹ lưỡng hơn, cả về lý thuyết cũng như ứng dụng thực tế. Trên thực tế hiện nay, một số chi tiết trên ôtô đã được nội địa hoá nhưng phần lớn các chi tiết không quan trọng và chủ yếu là làm theo mẫu đặt hàng. Một vấn đề lớn và quan trọng cần phải giải quyết đối với hoạt động của hệ thống phanh, đó là khi ô tô phanh gấp hay phanh trên các loại đường có hệ số bám thấp như đường trơn, đường đóng băng, tuyết thì dễ xảy ra hiện tượng sớm bị hãm cứng bánh xe, tức là hiện tượng bánh xe bị trượt lết trên đường khi phanh. Khi đó quãng đường phanh sẽ kéo dài hơn, tức hiệu quả phanh thấp đi, đồng thời dẫn đến tình trạng mất tính ổn định hướng và khả năng điều khiển của ô tô. Nếu các bánh xe trước bị bó cứng thì làm cho xe không thể chuyển hướng theo sự điều khiển của người lái được, còn nếu các bánh sau bị bó cứng, do sự khác nhau về hệ số bám giữa bánh trái và bánh phải với mặt đường nên sẽ làm cho đuôi xe bị lạng, xe bị trượt ngang. Trong trường hợp xe phanh khi đang quay vòng, hiện tượng trượt ngang của các bánh xe dễ dẫn đến các hiện tượng quay vòng thiếu hay quay vòng thừa làm mất ổn định khi xe quay vòng. Để giải quyết bài toán về vấn đề hiệu quả và tính ổn định khi phanh này, phần lớn các ô tô hiện nay đều được trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh, gọi là hệ thống "Anti-lock Braking System" và thường được viết tắt là hệ thống ABS. Hệ thống hoạt động chống hiện tượng bị hãm cứng của bánh xe bằng cách điều khiển thay đổi áp suất dầu tác dụng lên cơ cấu phanh ở các bánh xe để ngăn không cho nó bị hãm cứng khi phanh trên đường trơn hay khi phanh gấp, đảm bảo hiệu quả và tính ổn định của ô tô trong quá trình phanh. Ngày nay, hệ thống ABS đã giữ một vai trò quan trọng không thể thiếu trong các hệ thống phanh hiện đại, trở thành tiêu chuẩn an toàn bắt buộc ở phần lớn các nước trên thế giới. Tại thị trường Việt Nam, cùng với một lượng lớn các xe nhập cũ đã qua sử dụng, một số loại xe được lắp ráp trong nước cũng đã trang bị hệ thống này. Ngoài ra, các nhà quản lý kỹ thuật và các chuyên gia đầu ngành cũng đề xuất đến vấn đề ban hành các tiêu chuẩn quy định về việc sử dụng ô tô có trang bị hệ thống ABS với các mốc thời gian cụ thể. Để sử dụng và khai thác có hiệu quả tất cả các tính năng ưu việt của hệ thống ABS nói riêng và của ô tô nói chung, việc nghiên cứu và nắm vững hệ thống này là cần thiết. Hệ thống ABS đã được một số trường đại học, cao đẳng chuyên ngành, các trung tâm đào tạo nghề đưa vào nghiên cứu và giảng dạy trong nhiều năm qua. Nhưng còn gặp không ít khó khăn như tài liệu tham khảo về hệ thống ABS thiếu tính hệ thống, các mô hình, thiết bị về hệ thống ABS . 1.2- LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG ABS. Hệ thống ABS được sử dụng lần đầu tiên trên các máy bay thương mại vào năm 1949 nhằm chống hiện tượng trượt ra khỏi đường băng khi máy bay hạ cánh. Với các công nghệ thời đó, kết cấu của hệ thống ABS còn cồng kềnh, hoạt động không tin cậy và không tác động đủ nhanh trong mọi tình huống. Trong quá trình phát triển, ABS đã được cải tiến từ loại cơ khí sang loại điện và hiện nay là loại điện tử. Vào thập niên 1960, nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, các vi mạch điện tử (microchip) ra đời, hệ thống ABS lần đầu tiên được lắp trên ô tô vào những năm 1969. Sau đó, hệ thống ABS đã được nhiều công ty sản suất ô tô nghiên cứu và đưa vào ứng dụng từ những năm 1970 trở đi. Công ty Toyota sử dụng lần đầu tiên cho các xe tại Nhật từ năm 1971, đây là hệ thống ABS có 1 kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau. Nhưng phải đến thập niên 1980s hệ thống này mới được phát triển mạnh nhờ hệ thống điều khiển kỹ thuật số, vi xử lý (digital microprocessors/microcontrollers) thay thế cho các hệ thống điều khiển tương tự (analog) đơn giản trước đó. Lúc đầu hệ thống ABS chỉ được lắp trên các xe du lịch cao cấp, đắt tiền, được trang bị theo yêu cầu và theo thị trường. Dần dần hệ thống này được đưa vào sử dụng rộng rãi hơn, ABS gần như đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại xe du lịch và cho phần lớn các loại xe hoạt động ở những vùng có đường băng, tuyết dễ trơn trượt. Ngày nay, hệ thống ABS không chỉ được thiết kế trên các hệ thống phanh thuỷ lực, mà còn ứng dụng rộng rãi trên các hệ thống phanh khí nén của các xe tải và xe khách lớn. Nhằm nâng cao tính ổn định và tính an toàn của xe trong mọi chế độ hoạt động như khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường vòng với tốc độ cao, khi phanh trong những trường hợp khẩn cấp hệ thống ABS còn được thiết kế kết hợp với nhiều hệ thống khác trên xe. Các công ty như BOSCH, AISIN, DENSO, BENDIX là những công ty đi đầu trong việc nghiên cứu, cải tiến, chế tạo các hệ thống ABS và cung cấp cho các công ty sản xuất ô tô trên toàn thế giới. 1.3- MỤC ĐÍCH XÂY DỰNG MÔ HÌNH Từ nhiệm vụ chính được đặt ra của đề tài là chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS kết nối được với máy vi tính, mô hình chế tạo phải có phương án thiết kế khả thi và chế tạo nên sản phẩm hoàn chỉnh là một mô hình hệ thống ABS dựa trên các thiết bị của một hệ thống ABS trên xe. Mô hình phải hoạt động tốt, thể hiện rõ chức năng làm việc của hệ thống ABS và phục vụ tốt cho công tác học và nghiên cứu cho các đối tượng là sinh viên, học sinh chuyên ngành cơ khí ô tô của các trường đại học, cao đẳng, trung học chuyên nghiệp.