CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐIỀU CHỈNH TẢI ĐỘNG CƠ

Động cơ xe cần thiết kế là động cơ diesel sử dụng bơm phân phối có van điện

từ cắt nhiên liệu . Khi động cơ hoạt động, van điện từ được cấp điện, lò xo nén lại

và van đi lên phía trên , kết quả là cửa hút được thơng với thân của bơm, nhiên liệu

được cung cấp.



78



Khi ngắt khóa điện , khơng còn lực từ giữ van nên lò xo đẩy van xuống, cửa

hút bị đóng lại và do đó nhiên liệu khơng được cung cấp cho động cơ nữa.

Lợi dụng điểm này của bơm cao áp nên ta có thể điều khiển việc đóng mở van

điện từ để điều khiển việc cung cấp nhiên liệu vào động cơ để giảm cơng suất động

cơ xuống một cách nhanh chóng khi xảy ra hiện tượng trượt quay của xe .



79



Mạch điều khiển đóng mở van điện từ cắt nhiên liệu theo tần số của ĐH SPKT

Hưng Yên .

Tuy nhiên đối với phương pháp này còn nhiều hạn chế do việc ngắt điện cấp

vào van cắt nhiên liệu nên có thể dẫn tới hiện tượng chết máy khi xe đang lên dốc,

điều này rất nguy hiểm . Ngoài ra việc điều khiển van ngắt nhiên liệu cũng không

mang lại hiệu quả khi không thể xác định được việc giảm công suất như thế nào khi

xe xảy ra trượt quay trong mỗi điều kiện đường xá khác nhau.

Do đó việc thiết kế cơ cấu điều chỉnh chiều dài dây ga khả thi hơn và có thể

điều chỉnh dễ dàng hơn.



6.2 Thiết kế cơ cấu điều chỉnh chiều dài dây ga



80



1- Động cơ điện



2- Trục vít



3- Bánh răng chính



Cơ cấu này được gắn trực tiếp trên thanh điều chỉnh nhiên liệu của bơm cao

áp. Cơ cấu điều chỉnh chiều dài dây ga bao gồm một động cơ điện , hộp giảm tốc

bánh răng trụ răng thẳng, trục vít và một khớp cầu .

Nguyên lý làm việc : Khi xảy ra hiện tượng trượt quay các cảm biến từ các

bánh xe gửi về mạch điều khiển, mạch điều khiển sẽ xử lý tín hiệu sau đó điều

khiển động cơ điện quay, bánh răng chính có ren trong do đó lắp ghép giữa trục vít

và bánh răng chính giống như lắp ghép bulong với đai ốc . Một đầu trục vít nối với

dây ga qua một khớp cầu để tránh trục vít quay cùng bánh răng chính, khi bánh răng

chính quay sẽ làm cho trục vít di chuyển qua lại, đồng thời cũng làm thay đổi chiều

dài dây ga. Một chu trình của cơ cấu gồm 2 hành trình, hành trình nhả dây ga và

hành trình thu dây ga lại.

Ngồi ra có thể điều chỉnh chiều dài khoảng dịch chuyển của dây ga bằng việc

điều chỉnh thời gian cấp điện cho động cơ.



81



6.3 Tính tốn sơ bộ



Trong quá trình hoạt động của cơ cấu trục vít chỉ chuyển động tịnh tiến mà

khơng quay, do đó lực dọc trục Fa> F với F là lực cần thiết để dịch chuyển cần điều

chỉnh nhiên liệu của bơm cao áp. Đo trực tiếp trên bơm cao áp của động cơ ta được

F=6N.

Fa=Ft

Fa=2T/d

T=T1

T, T1, T2 lần lượt là mômen xoắn của trục vít, trục bánh răng chính và trục động cơ.

Giả sử hiệu suất của bộ giảm tốc là 100% , khi đó

T1=u.T2 với u là tỉ số truyền của bộ giảm tốc.

Mặt khác mômen xoắn trên trục động cơ phụ thuộc vào công suất và tốc độ của

động cơ theo công thức :

T2= 9,55.106. P/nđc (N.mm) ( Sách : Thiết kế tính tốn hệ dẫn động cơ

khí tập 1)

82



P: Công suất của động cơ (KW)



nđc : tốc độ của động cơ (vòng/phút)



T2=9,55.Pđc/nđc (N.m)

với Pđc : cơng suất của động cơ (W)

Do đó ta lựa chọn động cơ điện 1 chiều có các thơng số sau :

Đường kính

Điện áp hoạt động

Cường độ dòng điện tối đa

Tốc độ vòng quay

Tại 5v, 1A



8,5mm

3v-7v

1,9A.

30.000-60.000 rpm

40.000 rpm



Chọn chế độ làm việc của động cơ tại 5V, 1A phù hợp với việc điều khiển

bằng các vi mạch điện tử.

Pđc=U.I=5.1=5 (W)

Chọn bộ giảm tốc có tỉ số truyền u=12, bánh răng nhỏ : 7 răng ; bánh răng lớn

: 84 răng.

Trục vít có đường kính d=3mm =3.10-3 m

Do đó



Fa=2.u.9,55. Pđc/(nđc .d) (N)

Fa= 2.12.9,55.5/(40000.3.10-3 ) = 9,55 (N) >F



Động cơ và tỉ số truyền phù hợp.

6.4 Phương pháp tính khoảng dịch chuyển của dây ga

Do dây ga được nối với trục vít qua khớp cầu nên khoảng dịch chuyển của dây

ga chính là khoảng dịch chuyển của trục vít . Trong mỗi trường hợp trượt quay khác

nhau thì khoảng dịch chuyển đó cũng sẽ khác nhau và sự thay đổi công suất của

động cơ lớn khi chiều dài dây ga thay đổi vì vậy đòi hỏi việc điều khiển chính xác

khoảng dịch chuyển của dây ga.

Đối với trục vít trong cơ cấu điều chỉnh có bước ren là 0,5mm, nghĩa là bánh

răng bị động của bộ giảm tốc quay được 1 vòng thì trục vít sẽ dịch chuyển được

một khoảng là 0,5mm. Do đó nếu biết được số vòng quay của động cơ ta có thể điều

khiển một cách chính xác và dễ dàng cơ cấu. Để có thể làm được điều đó thì động

cơ sử dụng trong cơ cấu phải là động cơ bước là tốt nhất , nhưng em chưa tìm được

động cơ bước nào phù hợp với các thông số chọn động cơ như đã tính tốn ở trên

83



nên em sử dụng động cơ DC phù hợp và sử dụng thêm cảm biến gắn lên cơ cấu để

có thể điều khiển khoảng dịch chuyển của dây ga.

Có nhiều loại cảm biến có thể giúp chúng ta trong việc tính tốn khoảng cách

dịch chuyển đó. Nhưng để đơn giản hóa trong việc đo đạc và xử lý tín hiệu nên em

dùng cảm biến encoder ( gồm một bóng phát quang và 1 cảm biến quang photocell )

để xác định số vòng quay của bánh răng bị động bộ giảm tốc, qua đó có thể xác

định và điều khiển được đoạn dịch chuyển của dây ga.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của encoder: đó là một đĩa tròn xoay quay quanh

trục và một cảm biến encoder . Trên đĩa có các lỗ (rãnh) .Trên encoder một đầu có

một đèn led chiếu lên mặt đĩa , một đầu còn lại là mắt nhận tín hiệu quang . Khi đĩa

quay, chỗ khơng có lỗ thì đèn led khơng chiếu xun qua được, chỗ có lỗđèn led sẽ

chiếu xun qua. Khi đó, phía mặt bên kia của đĩacảm biến quang sẽ đưa ra các tín

hiệu có, hoặc khơng có ánh sáng chiếu qua ta được những xung tín hiệu



Sơ đồ mô tả nguyên lý hoạt động của encoder .

84



Trên bánh răng bị động của bộ giảm tốc có 8 khoảng đều nhau , lợi dụng điểm

này ta sử cảm biến encoder để đếm xung khi bánh răng này quay, với mỗi một vòng

quay mắt đọc encoder sẽ cho ra 8 xung .

Với việc sử dụng thêm mắt đọc encoder thì việc điều khiển cho cơ cấu hoạt

động sẽ trở nên đơn giản và đạt được độ chính xác cao hơn .



6.5 Giá đỡ

Giá đỡ được thiết kế để lắp lên cần điều chỉnh nhiên liệu của bơm cao áp ,

trên giá đỡ lắp động cơ bánh răng và trục vít để cơ cấu có thể làm việc được, trục vít

được tịnh tiến trong bạc đỡ nằm trong giá đỡ .



CHƯƠNG 7 THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

A : ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT BẦU PHANH



85



7.1. Tín hiệu điều khiển

Tín hiệu điều khiển được lấy từ các cảm biến. Như trong phần tổng quan về hệ

thống TCS đã giới thiệu về cấu tạo hệ thống chống trượt quay, về cơ bản ta có các

cảm biến về tốc độ của động cơ và tốc độ góc của bánh xe. Ngồi ra để tránh tình

trạng sai về tín hiệu điều khiển khi xe quay vòng, hay xe bị nghiêng( một bánh nhấc

khỏi mặt đường) thì ta có thêm các cảm biến về góc đánh lái, gia tốc ngang. Một hệ

thống như vậy có thể quan sát theo sơ đồ sau:



Hình 7.1 sơ đồ điều khiển

Trên thực tế vấn đề nghiên cứu của đồ án vẫn còn sơ khai nên thơng số chủ

yếu được sử dụng ở đây là tốc độ góc của các bánh xe.

7.2. Q trình điều khiển hệ thống

Thơng thường TCS không đặt ở chế độ thường trực mà làm việc khi người lái

phát hiện phương tiện của mình bị trượt thì chọn mode TCS.Khi TCS được bật lên

thì các hệ thống của nó bắt đầu làm việc. Các tín hiệu về tốc độ góc của các bánh,

tốc độ động cơ thì ECU sẽ tính tốn ra lượng điều khiển phanh và động cơ q trình

mơ tả theo 4 bước:

Bước 1: Từ giá trị về vận tốc góc các bánh xe ta tính ra sự sai khác về độ trượt

các bánh xe chủ động.



86