NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG LỰC
HỌC DỌC CỦA Ô TÔ
Tác giả luận văn: Hoàng Ngọc Huy
Người hướng dẫn: TS. Dương Ngọc Khánh
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực
BÁO CÁO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Khi mà số lượng ô tô lưu thông trên đường tăng cũng kéo theo
các vấn đề về tai nạn giao thông do ô tô có thể gây ra. Trước
nhu cầu thực tế trên, đề tài “Nghiên cứu tổng quan về động lực
học dọc của ô tô” được nghiên cứu để hiểu về bản chất
chuyển động và cơ sở thiết kế các cụm cơ điện tử điều khiển
động lực học ô tô nhằm tăng tính an toàn chuyển động của ô
tô. Nội dung cơ bản của luận văn bao gồm:
1.Tổng quan về động lực học ô tô;
2.Mô hình động lực học phẳng một dãy;
3.Điều khiển động lực học.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN
Sơ đồ điều khiển ô tô
Khi lái xe có ba tác động cơ bản: Ga để thay đổi mômen của
động cơ (M
A
), phanh để tạo ra mô men phanh (M
B
) và quay vô
lăng δ.
Dưới điều kiện ngoại cảnh như gió, đường nghiêng, lực quán
tính, có thể làm thay đổi phản lực F
z
lên các bánh xe và từ đó
làm thay đổi các lực phương dọc và phương ngang tại các bánh
xe, khi đó ô tô sẽ chuyển động với vận tốc dọc, vận tốc ngang ,

Tuy nhiên việc đó gặp nhiều khó khăn như sau:

Đường xá thay đổi dẫn đến hệ số bám thay đổi;

Cấu trúc xe và lốp thay đổi;

Phản xạ của người lái khác nhau; thời gian phản ứng khác
nhau;

Môi trường khi phanh/tăng tốc.
Động lực học quá trình phanh
1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
Quỹ đạo chuyển động của ô tô được khái quát ở 3 trạng thái:
-
Quay vòng đủ:Trong trường hợp này bán kính quay vòng
thực tế của xe bằng với bán kính quay vòng yêu cầu. Xe
chạy ổn định
-
Quay vòng thiếu: Trường hợp giới hạn xe có thể chuyển
động theo phương tiếp tuyến. Trong trường hợp này xe có
thể rơi vào trạng thái nguy hiểm - mất lái
-
Quay vòng thừa: Trong trường hợp này bán kính quay vòng
của xe nhỏ hơn bán kính yêu cầu, ở trạng thái này xe bị mất
ổn định nguy hiểm.
Động lực học khi quay vòng
1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
Động lực học ô tô là tích hợp của:


lực liên kết tại các cầu F
Cj
, F
Kj
,; Thông số ra cơ bản là góc lắc
ngang thân xe, vận tốc góc lắc ngang thân xe.
Mô đun dao động ngang
MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
Mô hình động lực học phương dọc
Có hai mô hình động lực học dọc cơ bản là:

Mô hình động lực học dọc bánh xe quay không trượt;

Mô hình động lực học dọc khi bánh xe quay có trượt.
2. LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
Mô hình động lực học phẳng (tách cấu trúc)
1 2 1 2 W 1 2
1 1 1 1 1 1 1 1
2 2 2 2 2 2 2 2 1
1 2 1 2
1 1 1 1 1
2 2 2 2 2
2 2 1 1
( ) ( ) sin
( )
( )
( ) ( ) (
A A x x x A A
A A A B x z d
A A A B x z d

&&
' '
1 2 1 2
) ( )( )
x x
M h r F F














+ − − +

Với giả thiết thân xe và bánh xe có
cùng vận tốc dài và thay hệ số cản
lăn f=e/r, ta lập được hệ phương
trình vi phân cấp 2 gồm 7 phương
trình:
2. LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
Thành phần tải trọng thẳng đứng
Tải trọng thẳng đứng F

1 2
2 w 2
( cos sin ) ( )
G
R R
z G z R
d d
F
J Ja h h r
F F F x F
l l g l r l r l l
α α
 
 
= + − + + + +
   
 
 
&&
Nhận xét:
Gió luôn tạo ra lực nâng và đều làm giảm tải trọng cho các cầu.
Với gia tốc dương (tăng tốc), tải trọng cầu trước giảm, cầu sau tăng; khi
phanh thì ngược lại.
Lực cản lăn làm giảm tải cho cầu trước và tăng tải cho cầu sau.
Khi lên dốc cầu sau được tăng tải còn cầu trước bị giảm tải.

2. LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
Khả năng truyền lực xe một cầu chủ động
Momen yêu cầu M
1

= + + + +
= + + +
= +
&&&&
&&
2
2
2
2
1
1
1 2
1
1, w 1 1 2
( )
2
( ) ( )
G
A
q R wx
x d
G d
A A
z
z t z R R
d
F
J v
x F F C A
F g r

J x
F
F r
f
F r
J Jh
F
F F x F F
g l r l l
− −
= =
+
− − + + +
&&
&&
Với cầu trước chủ động. Các hệ số truyền lực f
1
f
2
được viết như sau:

2. LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
Nhận xét:

Hệ số truyền lực của bánh xe bị động rất bé so với bánh xe chủ động, nó
chỉ bao gồm phần lực cản lăn và tăng tốc quay cho bánh xe bị động.

Hệ số truyền lực của bánh xe chủ động chịu ảnh hưởng tải trọng tĩnh :
nếu tải trọng tĩnh tăng thì nó sẽ giảm.


2
4
w
sin
2
cos
G G wx
x
WD
idea
z G z
x v
F F c A
F
g
f
F F F
α ρ
α
+ +
= =
−
∑
∑
&&
2. LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
Khả năng truyền lực khi phanh
Gia tốc chậm dần của ôtô được
tạo ra bởi các lực cản chuyển
động và mômen phanh ở các bánh

khác nhau ở từng lái xe. Tương tác bánh xe với đường có tính chất phi tuyến:
3. ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
Các mô đun điều khiển được
phân như sau:

Điều khiển động lực học
phương dọc

Điều khiển động lực học
phương thẳng đứng

Điều khiển động lực học
phương ngang

Điều khiển tích hợp
Điều khiển động lực học
Sơ đồ tương tác của ô tô
Điều khiển động lực học dọc
Mục tiêu của điều khiển động lực học dọc là điều khiển Lực kéo/ lực phanh; tối
ưu quá trình tăng tốc và phanh thông qua ABS và TCS. Hệ tích hợp ABS và TCS
là điều khiển ổn định hướng ESP
Trạng thái điều khiển khi quay
vòng thiếu và thừa
Động lực học phương dọc được điều
khiển về:

Phương thức: Điều khiển hệ số trượt

Công cụ để điều khiển:
- Hệ thống phanh ABS/TCS

“Điều khiển động lực học ô tô là các biện pháp tự động hoá từng phần, tích
hợp, mở rộng khả năng vốn bị hạn chế của lái xe”
Lịch sử phát triển cơ điện tử trong ô tô
3. ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
Điều khiển động lực tích hợp
Sơ đồ quan hệ về điều khiển
3. ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ

Điều khiển hệ thống treo gồm:
1: Đàn hồi thụ động;
2: Khí thụ động;
3: Đàn hồi tích cực;
4: Giảm chấn thủy lực thay đổi lực cản;
5:Thanh ổn định thụ động;
6: Thanh ổn định tích cực.
7. Cản khí thụ động ;
8: Khí nén điều khiển.

Điều khiển công lắc ngang:

Điều khiển hệ thống phanh: Gồm hệ
thống phanh thủy lực HB; Hệ thống
phanh khí điều khiển điện tử EPB; Hệ
thống phanh Điện - thủy lực EHB; Hệ
thống phanh Điện-cơ EMB.

Hệ thống lái: Hệ thống lái thủy lực
HL; hệ thống lái có tỷ số truyền thay
đổi ULL; Điều khiển ổn định ESP;lái
bằng dây “Steer-by-Wire”.