Báo cáo Nghiên cứu hệ thống ổn định quỹ đạo chuyển động của ôtô Esc

B¸o c¸o Nghiªn cøu khoa häc sinh viªn §Ò tµi: Nghiªn cøu hÖ thèng æn ®Þnh quü ®¹o chuyÓn ®éng cña «t« ESC (Electronic stability control) GVHD : TS.NguyÔn TuÊn Anh - Bé m«n C¬ khÝ «t« SVTH : Nhãm sinh viªn líp C¬ khÝ « t« A-K45 1. NguyÔn V¨n HiÖp 2. NguyÔn B×nh D­¬ng 3. TrÞnh Träng TuÊn 4. Nh©m Ngäc TuÊn n¨m 2008 Môc lôc Môc lôc…………………………………………………………………2 Lêi nãi ®Çu……………………………………………………………..4 Ch­¬ng I tæng quan vÒ ®Ò tµi ………………………………….6 i- ®Æt vÊn ®Ó……………………………………………………...6 II- môc ®Ých, ph­¬ng h­íng nghiªn cøu vµ nhiÖm vô cña ®Ò tµi………………………………………………………....8 môc ®Ých cña ®Ò tµi……………………………………………8 Ph­¬ng h­íng nghiªn cøu cña ®Ò tµi…………………………..9 NhiÖm vô cña ®Ò tµi……………………………………………9 II- TæNG QUAN VÒ HÖ ThèNG ESC..............................................9 Qóa tr×nh h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn……………………………..10 C¬ së cho sù ra ®êi cña hÖ thèng ESC…………………………11 Ch­¬ng ii C¬ së lý thuyÕt cña hÖ thèng ESC………….......15 I- §éng lùc häc « t« khi phanh.............................................15 II- ®éng lùc häc « t« khi khái hµnh hoÆc t¨ng tèc.20 III- Sù æn ®Þnh ®éng häc cña « t« khi quay vßng.......26 CH­¬ng iii CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc cña ESC..........29 i- c¸c phÇn tö c¬ b¶n cña hÖ thèng...................................29 1- bé phËn thñy lùc..........................................................................29 2- C¶m biÕn gãc xoay v« l¨ng..........................................................30 3- C¶m biÕn ®é lÖch ngang th©n xe..................................................31 4- C¶m biÕn tèc ®é gãc b¸nh xe.......................................................32 II- HO¹T §éng cñA HÖ THèNG esc...........................................33 Ho¹t ®éng cña ESC khi phanh....................................................36 1.1- Tr¹ng th¸i phanh b×nh th­êng...........................................36 1.2- Tr¹ng th¸i phanh khÈn cÊp................................................37 2- Ho¹t ®éng cña ESC ®iÒu khiÓn sù æn ®Þnh cña « t« khi chuyÓn ®éng.................................................................................................40 2.1- Ho¹t ®éng cña ESC khi xe quay vßng thõa......................44 2.2- Ho¹t ®éng cña ESC khi xe quay vßng thiÕu.....................49 2.3- §iÒu khiÓn phanh khi chuyÓn ®éng trªn ®­êng vßng......51 KÕt luËn..................................................................................................54 Tµi liÖu tham kh¶o...........................................................................56 Lêi nãi ®Çu Sù ph¸t triÓn cña ngµnh c«ng nghiÖp «t« ViÖt Nam míi b¾t ®Çu, víi chiÕn l­îc ph¸t triÓn cña nhµ n­íc, chÝnh s¸ch néi ®Þa ho¸ phô tïng « t« trong viÖc s¶n xuÊt vµ l¾p r¸p « t« t¹o ®iÒu kiÖn cho c¸c nhµ thiÕt kÕ nghiªn cøu, chÕ t¹o c¸c côm, c¸c hÖ thèng trªn « t« trong n­íc trong ®ã cã c¸c hÖ thèng n©ng cao tÝnh n¨ng an toµn cho ng­êi sö dông. VÊn ®Ò nghiªn cøu n©ng cao tÝnh n¨ng an toµn cho ng­êi sö dông th«ng qua kÕt cÊu vµ ®iÒu khiÓn lµ v« cïng quan träng. Do ®­êng x¸ ngµy cµng ®­îc c¶i thiÖn tèt h¬n, tèc ®é ph¸t triÓn nghµnh giao th«ng vËn t¶i t¨ng nhanh cho nªn tèc ®é chuyÓn ®éng cña « t« còng ngµy cµng ®­îc n©ng cao. Tuy nhiªn, cïng víi nh÷ng sù ph¸t triÓn ®ã mËt ®é ph­¬ng tiÖn c¬ giíi trªn ®­êng ngµy cµng cao, vÊn ®Ò tai n¹n giao th«ng trªn ®­êng lµ vÊn ®Ò quan t©m hµng ®Çu. ChÝnh v× vËy, chóng em chän nghiªn cøu vÒ ®Ò tµi: “Nghiªn cøu hÖ thèng æn ®Þnh quü ®¹o chuyÓn ®éng cña « t« ESC (Electronic Stability Control)” Víi t×nh h×nh hiÖn nay ngµnh c«ng nghiÖp « t« cña ta chñ yÕu lµ l¾p r¸p nªn ®Ó cã thÓ ®éc lËp chÕ t¹o trong t­¬ng lai rÊt cÇn nh÷ng nghiªn cøu øng dông trong thùc tiÔn. §©y lµ mét hÖ thèng kh¸ míi vµ hiÖn ®¹i ®­îc øng dông trªn « t«, ®Æc biÖt víi nghµnh c«ng nghiÖp « t« ViÖt Nam. MÆt kh¸c, tµi liÖu chuyªn s©u vÒ hÖ thèng cña c¸c nhµ s¶n xuÊt kh«ng ®­îc c«ng khai réng r·i, cïng víi tr×nh ®é chuyªn m«n ch­a s©u réng, do vËy mµ viÖc nghiªn cøu cô thÓ kÕt cÊu, cÊu t¹o vµ nguyªn lý cña hÖ thèng gÆp nhiÒu khã kh¨n vµ cã nhiÒu thiÕu xãt. RÊt mong sù phª b×nh, ®ãng gãp ý kiÕn cña c¸c thÇy trong héi ®ång gi¸m kh¶o vµ nh÷ng ng­êi quan t©m ®Õn ®Ò tµi. Xin ch©n thµnh c¶m ¬n TS. NguyÔn TuÊn Anh lµ ng­êi ®· trùc tiÕp h­íng dÉn vµ gióp ®ì chóng em nghiªn cøu ®Ò tµi. Ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy trong Bé m«n C¬ khÝ « t« - Khoa C¬ khÝ – Tr­êng §¹i häc G.T.V.T Hµ néi ®· gióp ®ì vµ gãp ý cho ®Ò tµi trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn. Nhãm Sinh viªn: C¬ khÝ ¤t« A- K45 Ch­¬ng I Tæng quan vÒ ®Ò tµi I- §Æt vÊn ®Ò Nh­ chóng ta ®· biÕt, sù ra ®êi cña chiÕc « t« ®Çu tiªn trªn thÕ giíi ®· ®¸nh dÊu mét b­íc ngoÆt lín trong ®êi sèng cña nh©n lo¹i. ¤ t« kh«ng chØ gióp chóng ta di chuyÓn tõ n¬i nµy sang n¬i kh¸c mét c¸ch nhanh chãng hay vËn chuyÓn hµng ho¸ dÔ dµng, thuËn tiÖn mµ nã cßn ®ãng vai trß nh­ mét thiÕt bÞ ®¶m b¶o an toµn cho con ng­êi khi tham gia giao th«ng vËn t¶i. Ngay tõ khi ra ®êi nh÷ng chiÕc « t« ®· kh¼ng ®Þnh ®­îc vai trß quan träng cña m×nh trong ®êi sèng cña con ng­êi, cïng víi sù ph¸t triÓn cña giao th«ng vËn t¶i ngµnh c«ng nghiÖp « t« còng theo ®ã kh«ng ngõng thay ®æi theo chiÒu h­íng tÝch cùc nhÊt. Ngµy nay, nh÷ng chiÕc « t« ®· trë nªn quen thuéc víi chóng ta h¬n bao giê hÕt vµ mçi chóng ta dï Ýt, dï nhiÒu ®Òu ®­îc h­ëng nh÷ng tiÖn Ých mµ chóng mang l¹i. Nh­ng song song tån t¹i cïng sù ph¸t triÓn cña ngµnh giao th«ng vËn t¶i lµ nh÷ng vô tai n¹i còng ngµy cµng gia t¨ng bëi rÊt nhiÒu nguyªn nh©n vµ gãp mÆt trong ®ã lµ nguyªn nh©n vÒ tÝnh an toµn cña c¸c ph­¬ng tiÖn tham gia l­u th«ng trªn ®­êng, « t« còng lµ mét trong sè c¸c ph­¬ng tiÖn ®ã. V× vËy, mét nhu cÇu cÊp thiÕt ®Æt ra lµ cÇn cã c¸c hÖ thèng, còng nh­ c¸c ph­¬ng tiÖn cã tÝnh n¨ng ®¶m b¶o an toµn tèi ®a cho con ng­êi còng nh­ hµng ho¸ tham gia l­u th«ng trªn c¸c cung ®­êng. §øng tr­íc nhu cÇu ®ã rÊt nhiÒu c¸c thiÕt bÞ c«ng nghÖ ®· ®­îc nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn nh»m gi¶m thiÓu tai n¹n xuèng møc thÊp nhÊt. Ngµnh c«ng nghiÖp « t« còng kh«ng lo¹i trõ khái nhu cÇu ®ã, hÇu hÕt c¸c h·ng « t« trªn thÕ giíi ®Òu ®· dµnh nh÷ng kho¶n kinh phÝ rÊt lín cho viÖc nghiªn cøu tÝch hîp c¸c hÖ thèng an toµn trªn c¸c dßng xe cña m×nh. Ngµy nay, gÇn nh­ toµn bé c¸c hÖ thèng, tæng thµnh trªn « t« ®· ®­îc can thiÖp bëi c¸c hÖ thèng tÝch hîp c¬ khÝ hay ®iÖn tö nh»m t¹o ra sù tiÖn nghi vµ an toµn cao nhÊt cho ng­êi sö dông. HiÖn t¹i, ®· cã rÊt nhiÒu hÖ thèng ®­îc nghiªn cøu vµ øng dông trªn xe cña c¸c h·ng s¶n xuÊt « t« vµ chóng mang l¹i hiÖu qu¶ râ rÖt trong viÖc ®¶m b¶o an toµn cho ng­êi sö dông nh­ : + HÖ thèng chèng bã cøng b¸nh xe khi phanh - ABS (Anti-lock Braking System). + HÖ thèng ph©n phèi lùc phanh ®iÖn tö - EBD (Electronic Brake force Distribution) + HÖ thèng kiÓm so¸t lùc kÐo - TRC (Traction Control System). + HÖ thèng ®iÒu khiÓn gãc quay cña xe quanh trôc däc xe AYC (Active Yaw Control). + HÖ thèng tói khÝ....vv... Vµ cßn rÊt nhiÒu c¸c hÖ thèng ®­îc øng dông trªn nhiÒu xe kh¸c nhau. C¸c hÖ thèng trªn hç trî ng­êi l¸i trong qu¸ tr×nh phanh, qu¸ tr×nh khëi hµnh hay khi chuyÓn ®éng trªn c¸c lo¹i ®­êng tr¬n tr­ît cã hÖ sè b¸m thay ®æi, chóng chñ yÕu t¸c ®éng ®Õn lùc phanh, lùc kÐo nh»m kiÓm so¸t sù tr­ît cña c¸c b¸nh xe vµ chóng th­êng ®­îc øng dông mét c¸ch ®éc lËp trªn xe. Tuy nhiªn nguyªn nh©n g©y tai n¹n kh«ng chØ ®¬n thuÇn lµ do sù tr­ît cña c¸c b¸nh xe trªn ®­êng, trªn thùc tÕ ®· cã rÊt nhiÒu nh÷ng tai n¹n ®¸ng tiÕc x¶y ra do hiÖu qu¶ phanh kÐm hoÆc khi phanh x¶y ra hiÖn t­îng bã cøng b¸nh xe lµm mÊt kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn hoÆc khi « t« khëi hµnh hay t¨ng tèc ®é ®ét ngét trªn ®­êng cã hÖ sè b¸m thÊp th× rÊt cã thÓ c¸c b¸nh xe chñ ®éng bÞ tr­ît quay t¹i chç dÉn ®Õn lµm mÊt m¸t m« men chñ ®éng vµ cã thÓ lµm tr­ît xe. §Æc biÖt cã nh÷ng tr­êng hîp « t« mÊt æn ®Þnh ®éng häc trong qu¸ tr×nh t¨ng tèc hay quay vßng( quay vßng thõa hoÆc quay vßng thiÕu) còng dÉn ®Õn c¸c t×nh huèng nguy hiÓm cho « t«. ¤ t« chuyÓn ®éng trªn ®­êng víi quü ®¹o rÊt phøc t¹p, nÕu « t« chuyÓn ®éng víi tèc ®é cao, gÆp ch­íng ng¹i vËt cÇn phanh gÊp hoÆc cÇn ®æi h­íng chuyÓn ®éng mét c¸ch ®ét ngét ®Ó tr¸nh ch­íng ng¹i vËt cã thÓ lµm xe bÞ lËt. C¸c nguyªn nh©n trªn ®Æt ra cho chóng ta mét vÊn ®Ò lµ cÇn cã mét hÖ thèng kÕt hîp c¸c hÖ thèng trªn ®Ó cã thÓ kiÓm so¸t ®­îc tÊt c¶ c¸c t×nh huèng x¶y ra lµm mÊt æn ®Þnh cho « t«. Vµ hÖ thèng :“ æn ®Þnh quü ®¹o chuyÓn ®éng ®iÖn tö ESC (Electronic Stability Control)” cã thÓ gi¶i quyÕt ®­îc vÊn ®Ò nµy. Nh­ ®· nãi ë trªn ®©y lµ mét hÖ thèng rÊt míi vµ cã nhiÒu tiÖn Ých nªn viÖc nghiªn cøu nã lµ mét vÊn ®Ò cÇn thiÕt ®Ó cã thÓ hiÓu râ vµ øng dông vµo thùc tiÔn ë ViÖt Nam. II- môc ®Ých, ph­¬ng h­íng nghiªn cøu vµ nhiÖm vô cña ®Ò tµi 1- Môc ®Ých cña ®Ò tµi Do hÖ thèng ESC cßn kh¸ míi mÎ vµ ch­a ®­îc phæ biÕn ë ViÖt Nam, nªn môc ®Ých chñ yÕu cña ®Ò tµi lµ x©y dùng ®­îc nh÷ng hiÓu biÕt c¬ b¶n nhÊt vÒ hÖ thèng vµ giíi thiÖu ®Õn nh÷ng ng­êi quan t©m. Tõ ®ã lµm c¬ së lý thuyÕt, tµi liÖu tham kh¶o ®Ó cã thÓ tiÕp tôc nghiªn cøu s©u h¬n vµ øng dông trong thùc tiÔn c«ng viÖc sau nµy. 2- Ph­¬ng h­íng nghiªn cøu cña ®Ò tµi. Dùa trªn c¸c tµi liÖu vÒ hÖ thèng cña c¸c h·ng s¶n xuÊt « t« lín nh­: Mercedes-Benz, BMW, Toyota, Honda...Vµ mét sè tµi liÖu kh¸c, ®Ò tµi tËp trung vµo giíi thiÖu mét c¸ch tæng quan nhÊt vÒ hÖ thèng, ®Ó cã nh÷ng hiÓu biÕt c¬ b¶n vÒ cÊu t¹o, nguyªn lý ho¹t ®éng, còng nh­ c¸c t¸c dông mµ hÖ thèng mang l¹i cho chóng ta. 3- NhiÖm vô cña ®Ò tµi. Giíi thiÖu tæng quan vÒ hÖ thèng ESC. X©y dùng c¬ së lý thuyÕt cho ho¹t ®éng cña hÖ thèng ESC T×m hiÓu cÊu t¹o, nguyªn lý lµm viÖc cña hÖ thèng. III- Tæng quan vÒ hÖ thèng ESC 1- Qu¸ tr×nh h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn. ESC lµ tªn viÕt t¾t cña Electronic Stability Control, lµ mét trong nh÷ng hÖ thèng an toµn ®­îc trang bÞ trªn « t« hiÖn ®¹i ngµy nay. HÖ thèng nµy ®­îc mét kü s­ ng­êi §øc triÓn khai ®Çu tiªn víi tªn gäi Elektronisches Stabilitäts Program (ESP) vµ ®­îc hai h·ng s¶n xuÊt « t« lµ Mercedes-Benz vµ BMW øng dông lÇn ®Çu tiªn trªn « t« vµo n¨m 1995. Sau ®ã nã ®­îc giíi thiÖu t¹i héi trî triÓn l·m « t« Mü víi c¸i tªn ESC (Electronic Stability Control) vµ sau nµy tªn gäi ESC trë thµnh th«ng dông víi sù chÊp nhËn cña hiÖp héi kü s­ « t« Mü, mÆc dï còng cã rÊt nhiÒu tªn gäi kh¸c nhau tuú theo nhµ s¶n xuÊt. Cã thÓ nãi ESC lµ hÖ thèng cßn rÊt míi mÎ ®èi víi n­íc ta nh­ng trªn thÕ giíi th× ESC ®· trë thµnh mét hÖ thèng kh¸ quen thuéc ®èi víi ngµnh c«ng nghiÖp « t« nãi riªng vµ víi ng­êi sö dông « t« nãi chung. Sù phæ biÕn cña hÖ thèng nµy cã thÓ thÊy râ qua nh÷ng sè liÖu sau: ESC lµ tiªu chuÈn trªn 40% xe kh¸ch n¨m 2006 vµ tuú chän trªn 15% víi c¸c lo¹i xe kh¸c t¹i §øc. Nã lµ tiªu chuÈn trªn mäi xe: Audi 2006, BMW, Infiniti, Mercedes-Benz, Porsche. T¸m h·ng chÕ t¹o « t« kh¸c lµ: Cadillac , Jaguard, Randrover, Lexus, Mini, Toyota, Volkswagen, Volvo còng ®· ®­a ra Ýt nhÊt lµ tïy chän trªn tÊt c¶ c¸c mÉu xe. Sau nh÷ng nghiªn cøu trong n¨m 2004 cña côc an toµn giao th«ng quèc gia Mü, mét sè nhµ s¶n xuÊt th«ng b¸o kÕ ho¹ch chÕ t¹o chuÈn ESC trªn tÊt c¶ c¸c mÉu xe SUV. Tû lÖ nh÷ng xe SUV cã trang bÞ ESC nh­ mét thiÕt bÞ chuÈn ®· vµ ®ang ph¸t triÓn nhanh trªn thÞ tr­êng « t«. HiÖn t¹i kho¶ng 70% sè xe thÓ thao ®a dông SUV vµ 40% xe du lÞch t¹i Mü ®­îc trang bÞ ESC nh­ mét thiÕt bÞ tiªu chuÈn. Míi ®©y viÖn nghiªn cøu b¶o hiÓm an toµn giao th«ng quèc gia Mü(IIHS) tuyªn bè “HÖ thèng æn ®Þnh ®iÖn tö ESC” sÏ lµ thiÕt bÞ chuÈn trªn tÊt c¶ c¸c xe « t« ë n­íc nµy. HiÖn nay, ngoµi tªn gäi phæ biÕn lµ ESC (Electronic Stability Control) vµ ESP (Electronic Stability Program) th× hÖ thèng æn ®Þnh ®iÖn tö cßn ®­îc gäi biÕt ®Õn víi nhiÒu tªn kh¸c, tïy theo tõng h·ng s¶n xuÊt mµ cã c¸c tªn kh¸c nhau, vÝ dô: +) Audi: ESP - Electronic Stabilization Program +) Chevrolet: StabiliTrak (except Corvette - Active Handling) +) Chrysler: Electronic Stability Program (ESP) +) Fiat: Electronic Stability Program (ESP) +) Ferrari: Control Stability (CST) +) Ford: AdvanceTrac and Interactive Vehicle Dynamics +) Hyundai: Electronic Stability Program +) Honda: Electronic Stability Control (ESC) and Vehicle Stability Assist (VSA) +) Infiniti: Vehicle Dynamic Control (VDC) +) Jaguar: Dynamic Stability Control (DSC) +) Jeep: Electronic Stability Program (ESP) +) Land Rover: Dynamic Stability Control (DSC) +) Lexus: Vehicle Stability Control (VSC) and Traction Control (TRAC) systems +) Lincoln: AdvanceTrak +) Mazda: Dynamic Stability Control +) Mercedes: Electronic Stability Program (ESP) +) Nissan: Vehicle Dynamic Control (VDC) +) Porsche: Porsche Stability Management (PSM) +) Suzuki: Vehicle Stability Control (VSC) +) Toyota: Vehicle Dynamics Integrated Management (VDIM) with Vehicle Stability Control (VSC) 2- C¬ së cho sù ra ®êi cña hÖ thèng ESC Tr­íc hÕt chóng ta cÇn hiÓu thÕ nµo lµ tÝnh æn ®Þnh cña « t«. Nãi mét c¸ch kh¸i qu¸t, tÝnh æn ®Þnh cña « t« lµ kh¶ n¨ng ®¶m b¶o gi÷ ®­îc quü ®¹o chuyÓn ®éng theo yªu cÇu trong mäi ®iÒu kiÖn chuyÓn ®éng kh¸c nhau. Tïy thuéc ®iÒu kiÖn sö dông, « t« cã thÓ ®øng yªn, chuyÓn ®éng trªn ®­êng dèc (®­êng cã gãc nghiªng däc hoÆc nghiªng ngang), cã thÓ quay vßng hoÆc phanh ë c¸c lo¹i ®­êng kh¸c nhau (®­êng tèt, ®­êng xÊu, ®­êng tr¬n tr­ît...). Trong nh÷ng ®iÒu kiÖn chuyÓn ®éng phøc t¹p nh­ vËy, « t« ph¶i gi÷ ®­îc quü ®¹o chuyÓn ®éng cña nã sao cho kh«ng bÞ lËt ®æ, kh«ng bÞ tr­ît ho¨c xe kh«ng bÞ nghiªng, cÇu xe bÞ quay lÖch trong giíi h¹n cho phÐp ®Ó ®¶m b¶o cho xe chuyÓn ®éng an toµn. Cïng víi sù ph¸t triÓn cña ngµnh c«ng nghiÖp « t«, rÊt nhiÒu hÖ thèng tÝch hîp trªn « t« còng ®­îc nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn nh»m ®¶m b¶o sù æn ®Þnh cho xe. N¨m 1949 bé chèng h·m cøng b¸nh xe ABS ®­îc sö dông ®Çu tiªn trong ngµnh hµng kh«ng, ABS lóc ®ã lµ lo¹i c¬ khÝ. Trong qu¸ tr×nh ph¸t triÓn, ABS ®· ®­îc c¶i tiÕn tõ lo¹i c¬ khÝ sang lo¹i ®iÖn vµ nay lµ lo¹i ®iÖn tö. Trong ngµnh « t« th× ABS xuÊt hiªn ®Çu tiªn vµo n¨m 1969, trªn thÕ giíi nhiÒu h·ng ®· ®i s©u nghiªn cøu ®Ó trang bÞ cho « t« cña m×nh nh­: Ford, GM, Bendix, Fiat, Toyota,...HÖ thèng ABS cã hiÖu qu¶ rÊt cao trong viÖc chèng h·m cøng b¸nh xe khi phanh. Tuy nhiªn hÖ thèng ABS th«ng th­êng chØ cã t¸c dông trong viÖc h·m cøng b¸nh xe mµ kh«ng cã hiÖu qu¶ trong viÖc ph©n bè lùc phanh cho c¸c b¸nh xe khi träng t¶i trªn c¸c cÇu thay ®æi, v× thÕ mµ hiÖu qu¶ phanh ®¹t ®­îc lµ kh«ng cao nhÊt. §Ó gi¶i quyÕt khuyÕt ®iÓm nµy, trªn hÖ thèng ABS ®· ®­îc tÝch hîp thªm hÖ thèng ph©n phèi lùc phanh ®iÖn tö EBD (Electronic Brake-force Distribution). EBD lµ mét c«ng nghÖ cho phÐp t¨ng lôc phanh cña xe hoÆc øng dông mét c¸ch tù ®éng tïy theo ®iÒu kiÖn ®­êng, tèc ®é cña xe, t¶i träng cña xe. EBD theo dâi qu¸ mét c¸ch tù ®éng th«ng qua c¸c c¶m biÕn nh÷ng ®iÒu kiÖn cña ®­êng theo dâi ¸p suÊt cña bµn ®¹p phanh, t¶i träng cña xe ®Ó x¸c ®Þnh thêi ®iÓm ¸p dông lùc Ðp tíi c¸c xy lanh b¸nh xe. C¸c c¶m biÕn ®­îc thiÕt kÕ ®Ó theo dâi sù chuyÓn ®éng cña c¸c b¸nh xe vµ x¸c ®Þnh dùa trªn c¬ së t¶i träng, th«ng sè mµ c¸c b¸nh xe ph¶i sö dông lùc t¸c dông nhiÒu nhÊt øng víi tõng ®iÒu kiÖn. Nhê sù ph©n phèi lùc phanh mét c¸ch chÝnh x¸c tù ®éng kÕt hîp víi hÖ thèng ABS sÏ lµm t¨ng kh¶ n¨ng chèng bã cøng b¸nh xe trong c¸c ®iÒu kiÖn chuyÓn ®éng kh¸c nhau nh­ khi quay vßng. Nhê ®ã t¨ng tÝnh æn ®Þnh h­íng chuyÓn ®éng cña xe. Tuy nhiªn trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng cña « t« cã rÊt nhiÒu yÕu tè dÉn ®Õn mÊt æn ®Þnh xe.ë ®­êng cã hÖ sè b¸m thÊp , c¸c b¸nh xe chñ ®éng dÔ bÞ tr­ît quay nÕu xe khëi hµnh hay t¨ng tèc ®ét ngét do lùc kÐo v­ît qu¸ giíi h¹n b¸m gi÷a lèp vµ mÆt ®­êng, lµm mÊt m¸t m« men chñ ®éng vµ xe mÊt æn ®Þnh.§Ó kh¾c phôc hiÖn t­îng nµy,phÇn lín c¸c xe ngµy nay ®­îc trang bÞ hÖ thèng kiÓm so¸t lùc kÐo TRC ( Traction Control System). HÖ thèng nµy thiÕt kÕ dùa trªn c¬ së cña mét hÖ thèng ABS. Khi cã hiÖn t­îng tr­ît quay cña b¸nh xe, hÖ thèng TRC sÏ cã ®ång thêi hai t¸c dông: lµm gi¶m m« mªn xo¾n cña ®éng c¬ b»ng c¸ch ®ãng bít b­ím ga mµ kh«ng phô thuéc vµo ý ®Þnh cña ng­êi l¸i vµ cïng lóc ®ã kÕt hîp víi hÖ thèng ABS ®iÒu khiÓn hÖ thèng phanh t¸c dông lªn c¸c b¸nh xe chñ ®éng,v× vËy lµm gi¶m m« men kÐo truyÒn tíi mÆt ®­êng tíi mét gi¸ trÞ phï hîp. Nhê ®ã xe cã thÓ khëi ®éng vµ t¨ng tèc mét c¸ch nhanh chãng vµ æn ®Þnh. Trªn mét sè xe hiÖn nay trongtr­êng hîp phanh khÈn cÊp nh­ gÆp ch­¬ng ng¹i vËt ®é ngét ng­êi l¸i xe ®Æc biÖt lµ ng­êithiÕu kinhnghiÖm , th­êng hoang mang va ph¶n øng kh«ng kÞp thêi nªn ®¹p ch©n lªn bµn phanh kh«ng ®ñ m¹nh , do ®ã kh«ng ®ñ lôc phanh ®Ó dõng xe,. Lùc phanh t¸c dông lªn bµn ®¹p còng yÕu dÇn ®i trong qu¸ tr×nh phanh lµm gi¶m t¸c dông phanh. B»ng c¸ch nhËn biÕt tèc ®é vµ lùc t¸c dông lªn bµn ®¹p phanh cña ng­êi l¸i xe, mét hÖ thèng trî lùc phanh khÈn cÊp BAS – Brake Assist System sÏ tù ®éng cung cÊp thªmmät lùc phanh lín h¬n nhiÒu so víi lùc phanh do ng­êi l¸i t¹o ra ®Ó dõng h¼n xe. Do sù ph¸t triÓn , ngµy nay ESC la kÕt hîp cña tÊt c¶ c¸c hÖ thèng trªn. ESC ngµy cµng ®­îc tÝch hîp nhiÒu hÖ thèng ®i cïng ®Ó nh»m t¨ng tÝnh an toµn cho xe. Cã thÓ nãi hÖ thèng æn ®Þnh ®iÖn tö ESC lµ mét thµnh tùu míi cña nghµnh c«ng nghiÖp « t« trong viÖc n©ng cao tÝnh an toµn cho ng­êi sö dông. Sù ra ®êi cña ESC g¾n liÒn víi qu¸ tr×nh hoµn thiÖn cña c¸c hÖ thèng ®iÖn tö kh¸c liªn quan ®Õn tÝnh an toµn ®ã lµ: HÖ thèng chèng bã cøng b¸nh xe khi phanh ABS (Anti-lock Braking Sytem), hÖ thèng kiÓm so¸t lùc kÐo TRC. Vµ ESC chÝnh lµ sù kÕt hîp cña hai hÖ thèng nµy, nã lµm viÖc dùa trªn c¬ së kÕ thõa vµ ph¸t huy nh­ng ­u ®iÓm cña c¶ hai hÖ thèng vµ kÕt hîp chóng mét c¸ch hoµn h¶o. Ta cã thÓ tãm t¾t qua s¬ ®å sau:
Tõ s¬ ®å trªn ta cã thÓ thÊy hÖ thèng ESC lµm viÖc dùa trªn nÒn t¶ng sù kÕt hîp cña hÖ thèng ABS phøc hîp vµ hÖ thèng TRC. ChÝnh nhê sù kÕt hîp nµy nªn hÇu hÕt c¸c nguyªn nh©n g©y mÊt an toµn cho xe ®Òu ®­îc kiÓm so¸t vµ ng¨n ch¨n mét c¸ch kÞp thêi ngay khi nã cã xu h­íng x¶y ra. Sau ®©y chóng ta sÏ t×m hiÓu s©u h¬n vÒ hÖ thèng ESC. Ch­¬ng II C¬ së lý thuyÕt cña hÖ thèng ESC I . §éng lùc häc cña « t« khi phanh  Quan hÖ gi÷a lèp vµ mÆt ®­êng : Lùc phanh sinh ra ë mçi b¸nh cña « t« trong suèt qu¸ tr×nh phanh lµ mét hµm cña ph¶n lùc tõ mÆt ®­êng t¸c dông vu«ng gãc lªn b¸nh xe vµ hÖ sè b¸m gi÷a lèp vµ mÆt ®­êng. Ta cã s¬ ®å ®éng lùc häc cña « t« nhh­ sau : Quan hÖ gi÷a träng l­îng ®Æt lªn b¸nh xe vµ lùc phanh ®­îc biÓu diÔn bëi c«ng thøc (1-1):
(1-1) Trong ®ã : Fx - Lùc phanh.
- HÖ sè b¸m gi÷a lèp vµ mÆt ®­êng
- T¶i träng tÜnh vµ ®éng ®Æt lªn b¸nh xe. HÖ sè b¸m gi÷a lèp vµ ®­êng kh«ng ph¶i lµ mét h»ng sè mµ lµ mét hµm cña c¸c nh©n tè, nã phô thuéc vµo lo¹i bÒ mÆt ®­êng còng nh­ møc ®é tr­ît däc gi÷a lèp vµ mÆt ®­êng. C¸c ®­êng cong quan hÖ gi÷a hÖ sè b¸m däc víi ®é tr­ît b¸nh xe trªn c¸c bÒ mÆt ®­êng kh¸c nhau tr×nh bµy trªn h×nh 1-1. Lùc phanh sinh ra phô thuéc vµo møc ®é tr­ît b¸nh xe. NÕu b¸nh xe tr­ît hoµn toµn, kh«ng cã lùc phanh. Mèi quan hÖ nµy lµ nguyªn t¾c c¬ b¶n ®Ó hiÓu qu¸ tr×nh phanh vµ kh«ng dÔ quan s¸t khi ®é tr­ît gÇn 100% (b¸nh xe tr­ît lÕt hoµn toµn) khã nhËn thÊy khi kh«ng cã thiÕt bÞ chuyªn dïng. Lùc phanh cao nhÊt cã ®­îc khi møc ®é tr­ît nhá. Khi cung cÊp lùc phanh qu¸ lín sÏ g©y ra tr­ît 100 % vµ nh­ thÕ sÏ kh«ng sinh ra lùc phanh cùc ®¹i, v× vËy cÇn ®iÒu khiÓn ¸p suÊt phanh cung cÊp b»ng kü n¨ng cña ng­êi l¸i hoÆc th«ng qua bé ®iÒu khiÓn chèng h·m cøng ®Ó qu·ng ®­êng phanh ng¾n nhÊt trªn hÇu hÕt c¸c bÒ mÆt. Lùc phanh sinh ra biÕn ®æi nhiÒu theo bÒ mÆt ®­êng. Qu·ng ®­êng phanh vµ gia tèc phanh rÊt dÔ nhËn ra khi phanh trªn ®­êng asphalt kh« so s¸nh víi phanh trªn ®­êng ®ãng b¨ng. Khi v­ît qua ®iÓm cã hÖ sè b¸m lín nhÊt ®­êng cong
(() (( - ®é tr­ît) sÏ ®i xuèng. §iÒu nµy nãi lªn r»ng, khi lùc phanh b»ng víi lùc b¸m cùc ®¹i th× t¨ng thªm lùc phanh còng kh«ng cã kÕt qu¶ vµ gi¶i thÝch ®­îc v× sao mét ng­êi l¸i cã kinh nghiÖm cã thÓ ®¹t ®­îc qu·ng ®­êng phanh ng¾n h¬n ®¸ng kÓ h¬n mét ng­êi l¸i xe thiÕu kinh nghiÖm. Mét ®Æc ®iÓm kh¸c quan träng cña lèp «t« trong khi phanh sinh ra lùc bªn chèng l¹i sù tr­ît bªn. ph¶n Lùc bªn lµ lùc gi÷ cho lèp xe khái tr­ît theo ph­¬ng vu«ng gãc víi ph­¬ng chuyÓn ®éng cña xe. C«ng thøc lùc bªn ®­îc viÕt nh­ sau:
(1-2) + Trong ®ã : Fy - lùc bªn.
- hÖ sè b¸m ngang gi÷a lèp vµ mÆt ®­êng. HÖ sè b¸m ngang gi¶m nhanh khi mét b¸nh xe b¾t ®Çu tr­ît däc. Khi b¸nh sau tr­ît qu¸ lín dÉn ®Õn mÊt lùc bªn sÏ gãp phÇn lµm kh«ng æn ®Þnh phÇn ®u«i xe dÉn ®Õn sù tr­ît ngang khi cã lùc bªn nhá t¸c ®éng vµo xe. B¸nh xe tr­ît qu¸ lín dÉn ®Õn mÊt lùc bªn t¸c ®éng lªn c¸c b¸nh tr­íc cña xe lµm t¨ng kh¶ n¨ng mÊt l¸i; hiÖn t­îng mÊt l¸i nµy th­êng x¶y ra khi phanh gÊp trªn ®­êng cã hÖ sè b¸m thÊp nh­ ®­êng ®ãng b¨ng, t¸c dông lùc phanh qu¸ lín lµm cho lèp ë tr¹ng th¸i tr­ît 100%. Trong qu¸ tr×nh phanh « t« th­êng x¶y ra sù tr­ît t­¬ng ®èi cña b¸nh xe víi mÆt ®­êng , mµ hÖ sè b¸m cña b¸nh xe vµ m¾t ®­êng l¹i phô thuéc rÊt nhiÒu vµo ®é tr­ît nµy, do dè lµm ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng phanh.sù thay ®æi cña lùc b¸m theo ®é tr­ît ®­îc chØ râ trªn ®å thÞ thùc nghiÖm sau:
§å thÞ thay ®æi hÖ sè b¸m däc vµ ngang theo ®é tr­ît t­¬ng ®èi cña b¸nh xe khi phanh + §é tr­ît t­¬ng ®èi λ ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
+ Trong ®ã : V: vËn tèc cña xe ωbx: vËn tèc cña b¸nh xe khi phanh rbx: b¸n kÝnh lµm viÖc cña b¸nh xe; Tõ ®å thi trªn ta thÊy hÖ sè b¸m däc ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i ë gi¸ trÞ ®é tr­ît tèi ­u. Thùc nghiÖm chøng tá r»ng gi¸ tri hÖ sè b¸m däc ®¹t ®­îc cùc ®¹i, khi ®é tr­ît n»m trong kho¶ng (10-30)%, ë gi¸ trÞ ®é tr­ît λo tèi ­u nµy kh«ng nh÷ng ®¶m b¶o cho hÖ sè b¸m däc cã gi¸ trÞ cùc ®¹i mµ cßn cho gi¸ trÞ hÖ sè b¸m ngang kh¸ cao. Nh­ vËy gi÷ cho qu¸ tr×nh phanh x¶y ra ë vïng tr­ît tèi ­u cña b¸nh xe λo th× sÏ ®¹t ®­¬c lùc phanh tèi ­u hay hiÖu qu¶ phanh cao nhÊt, ®ång thêi ®¶m b¶o tèt tÝnh dÉn h­íng vµ tÝnh æn ®Þnh h­íng khi phanh do hÖ sè b¸m ngang φ
®¹t gi¸ trÞ cao muèn cã ®­îc ®iÒu ®ã th× l¸i xe trong qu¸ tr×nh phanh ph¶i thùc hiÖn thao t¸c ®¹p - nh¶-®¹p liªn tôc trong kho¶ng thêi gian v« cïng nhá. Tuy nhiªn trong thêi gian phanh gÊp l¸i xe kh«ng thÓ ®ñ thêi gian ®Ó thùc hiÖn nh÷ng thao t¸c ®ã, Do vËy khi phanh trong t×nh tr¹ng khÈn cÊp, lùc ph¹nh t¹o ra do l¸i xe th­êng lín h¬n lùc phanh tèi ­u, ®iÒu nµy dÉn ®iÕn bã cøng b¸nh xe, lµm mÊt kh¶ n¨ng kiÓm so¸t cua l¸i xe c¶ vÒ h­íng vµ kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn phanh dÉn ®Õn g©y ra tai n¹n. §Ó gióp cho l¸i xe cã thÓ phanh víi hiÖu qu¶ phanh tèi ­u, tøc lµ phanh trong tr¹ng th¸i gÊp víi hÖ sè tr­ît tèi ­u th× c¸c « t« hiÖn ®¹i ngµy nay ®· ®­îc trang bÞ hÖ thèng chèng bè cøng phanh ABS. HÖ thèng nµy dïng mét bé vi xö lý ®Ó x¸c ®Þnh t×nh tr¹ng quay cña 4 b¸nh xe trong khi phanh vµ cã thÓ tù ®éng ®iÒu khiÓn t¨ng gi¶m lùc phanh ®Ó ®¶m b¶o cho qu¸ tr×nh phanh kh«ng x¶y ra hiÖn t­îng bã cøng b¸nh xe. §Ó ®¸nh gi¸ tÝnh æn ®Þnh dÉn h­íng cña «t« khi phanh ng­êi ta dïng mét sè chØ tiªu sau: - Gãc lÖch ( cña «t« khi phanh, vÒ mÆt lý thuyÕt gãc nµy x¸c ®Þnh ®­îc. - Hµnh lang cho phÐp mµ «t« kh«ng ®­îc v­ît ra ngoµi ë cuèi qu¸ tr×nh phanh. - HÖ sè kh«ng ®ång ®Òu lùc phanh. II. §éng lùc häc «t« khi khëi hµnh hoÆc t¨ng tèc ë ®­êng cã hÖ sè b¸m thÊp, ch¼ng h¹n nh­ ®­êng b¨ng, tuyÕt hay ®­êng ­ít, b¸nh xe chñ ®éng sÏ bÞ quay t¹i chç nÕu xe khëi hµnh hay t¨ng tèc nhanh, lµm mÊt m¸t m«men chñ ®éng vµ cã thÓ lµm tr­ît xe. M«men cùc ®¹i cã thÓ truyÒn ®Õn c¸c b¸nh xe ®­îc quyÕt ®Þnh bëi hÖ sè ma s¸t gi÷a lèp xe vµ mÆt ®­êng. NÕu cè truyÒn m«men ®Õn c¸c b¸nh xe v­ît qu¸ møc nµy, nã sÏ lµm b¸nh xe dÔ bÞ tr­ît quay. ViÖc ®¶m b¶o m«men phï hîp víi hÖ sè ma s¸t trong c¸c tr­êng hîp nµy ®«i khi kh«ng dÔ dµng víi c¶ ng­êi l¸i. ë phÇn lín c¸c tr­êng hîp, khi khëi hµnh xe ®ét ngét, ng­êi l¸i ®¹p ch©n ga qu¸ m¹nh vµ lµm b¸nh xe bÞ tr­ît quay, mÊt m¸t lùc kÐo vµ m«men. HÖ thèng ®iÒu khiÓn lùc kÐo (TRC) gi¶m m«men xo¾n cña ®éng c¬ khi b¸nh xe b¾t ®Çu tr­ît quay kh«ng phô thuéc vµo ý ®Þnh cña ng­êi l¸i, cïng lóc ®ã nã ®iÒu khiÓn hÖ thèng phanh v× vËy gi¶m m«men truyÒn ®Õn mÆt ®­êng tíi mét gi¸ trÞ phï hîp. V× vËy cã thÓ khëi hµnh vµ t¨ng tèc mét c¸ch nhanh chãng vµ æn ®Þnh. Trªn h×nh 2.1 lµ s¬ ®å khèi cña hÖ thèng TRC: Yªu cÇu thiÕt yÕu cña c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn lùc kÐo lµ tèi ­u hãa tÝnh æn ®Þnh cña xe (víi cÇu sau chñ ®éng) vµ ®iÒu khiÓn tÝnh dÉn h­íng (víi cÇu tr­íc chñ ®éng) duy tr× kh¶ n¨ng b¸m bªn thÝch hîp. Ph­¬ng thøc c¬ b¶n nhÊt ®¹t ®­îc b»ng ®iÒu khiÓn riªng m« men ®éng c¬. TÊt c¶ c¸c b¸nh xe chñ ®éng ®­îc truyÒn lùc kÐo nh­ nhau, t­¬ng øng víi kh¶ n¨ng b¸m ë b¸nh xe cã lùc b¸m thÊp vµ v× vËy kh¶ n¨ng b¸m bªn ë c¸c b¸nh xe cã ®é b¸m däc lín sÏ lín h¬n. Khi kh¶ n¨ng b¸m xÊp xØ ë tÊt c¶ c¸c b¸nh chñ ®éng, hÖ thèng lµm t¨ng tÝnh æn ®Þnh cña xe (®iÒu khiÓn tÝnh dÉn h­íng). Khi t¨ng lùc kÐo, c¸c b¸nh xe tr­ît lÕt nªn cã thÓ kh«ng ®iÒu khiÓn ®­îc xe. HÖ thèng ®iÒu khiÓn lùc kÐo kÕt hîp chÆt chÏ víi bé ®iÒu khiÓn m« men ®éng c¬ vµ bæ sung thªm phanh (hoÆc ®iÒu khiÓn vi sai) cã thÓ ¸p dông ®ång thêi ®Ó ®¶m b¶o tÝnh æn ®Þnh cña xe (®iÒu khiÓn tÝnh dÉn h­íng) vµ tèi ­u sù t¨ng tèc. Bé ®iÒu khiÓn m«men ®éng c¬ lµ ph­¬ng ph¸p ®­îc ­u tiªn trªn c¸c mÆt ®­êng cã ®ñ ®iÒu kiÖn b¸m ®ång nhÊt, trong khi t¸c dông lùc phanh (hoÆc ®iÒu khiÓn vi sai