Sau khi hoàn thành khoảng thời gian học tập tại trường ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH dưới sự giảng dạy và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giúp chúng em được tiếp thu thêm nhiều kiến thức cũng như nhiều kinh nghiệm bổ ích cho bản thân. Những bài học của thầy cô hôm nay sẽ là hành trang quý báu cho em sau này khi bước qua ngưỡng cửa đại học. Xin gửi đến quý thầy cô lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc của em vì đã tạo mọi điều kiện trong quá trình học tập, rèn luyện, tích luỹ kinh nghiệm, kiến thức cũng như kỹ năng để em thực hiện khoá luận này.
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠ KHÍ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ KHAI THÁC VẬN HÀNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN (EPS) TRÊN TOYOTA CAMRY 2017 XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC TẾ VỀ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN TOYOTA CAMRY Ngành: Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Cơ khí tơ Giảng viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Thức Sinh viên thực hiện: Lê Hoàng Phúc MSSV: 1851080195 Lớp: CO18B TP Hồ Chí Minh, năm 2023 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lê Hoàng Phúc LỜI CẢM ƠN Trong thời gian 4,5 năm học trường Đại học Giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh Em gặp nhiều khó khăn nhiều kiến thức công việc mẻ Cảm ơn tồn thể thầy/cơ giảng viên trường nói chung tồn thể thầy/cơ giảng viên viện khí nói riêng tận tình hướng dẫn, dạy chia sẻ thêm nhiều kinh nghiệm quý báu để em dùng làm hành trang lập nghiệp sống sau Cảm ơn thầy TS Nguyễn Thành Sa - Trưởng môn thầy ThS Phạm Văn Thức - giảng viên phụ trách hướng dẫn em suốt trình thực tập doanh nghiệp làm khóa luận tốt nghiệp Trong q trình thực em có nhiều điều chưa hiểu chưa rõ, cảm ơn hai thầy trực tiếp hướng dẫn tận tình để em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Cảm ơn ban giám hiệu trường Đại học Giao thơng vận tải thành phố Hồ Chí Minh hội đồng đánh giá khóa luận tốt nghiệp cho em có hội trình bày đề tài luận văn tốt nghiệp lời nhận xét câu hỏi chuyên sâu thầy/ cô góp phần giúp em hồn thiện thêm kiến thức cịn thiếu xót luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng… năm 2023 Tác giả/Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ, tên) Lê Hoàng Phúc Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lê Hoàng Phúc LỜI NÓI ĐẦU Ơ tơ phương tiện phổ biến nay, xe ô tô đa dạng kiểu dáng thể loại tuỳ vào nhu cầu sử dụng người Ví dụ để phục vụ cho mục đích lại người ta chọn ô tô con, phụ vụ cho mục đích vận chuyển hàng hóa người ta chọn tơ tải, ngồi cịn có loại tơ chun dùng dùng cho mục đích đặc biệt xe quân sự, xe cứu hỏa, xe cứu thương vv vv Nhưng nhìn chung xe tô cấu thành từ cụm hệ thống sở phải có như: hệ thống phanh, hệ thống truyền lực, hệ thống lái, hệ thống treo vv vv Trong hệ thống lái đóng vai trị quan trọng thiết yếu cần phải có để người sử dụng điều khiển tơ theo ý Bên cạnh yêu cầu cần có hệ thống lái, nhiều năm gần hệ thống lái yêu cầu có thêm hệ thống trợ lực để cải thiện hỗ trợ khả đánh lái người điều khiển linh hoạt tốn sức Do hệ thống trợ lực lái thủy lực phát triển phổ biến từ trước đến cịn có hệ thống trợ lực lái điện sử dụng phổ biến cho loại ô tô đặc biệt xe đắt tiền Bên cạnh hệ thống trợ lực lái điện cịn sở để kỹ sư phát triển thành hệ thống đại xe ô tô hệ thống giữ đường tự động, hệ thống lái tự động, hệ thống đỗ xe tự động, hệ thống đánh lái cầu sau điện tử, vv vv Từ vai trị vốn có trạng thực tế em ThS Phạm Văn Thức giao cho nhiệm vụ “Nghiên cứu khai thác xây dựng mô hình hệ thống lái trợ lực điện Toyota Camry 2017” Trong trình làm luận văn, hướng dẫn tận tình ThS Phạm Văn Thức thầy/ mơn, em hồn thành đề tài Do trình độ thân, nguồn tài liệu tham khảo thời gian có hạn nên luận văn tốt nghiệp em không tránh khỏi khiếm khuyết Em mong bảo góp ý thầy/ cô Em xin chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 Sinh viên thực Lê Hoàng Phúc Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lê Hoàng Phúc TÓM TẮT LUẬN VĂN Các năm gần đây, hệ thống lái trợ lực điện dần thay hệ thống lái trợ lực thủy lực ô tô thương mại ô tô hạng sang Do tìm hiểu hệ thống lái trợ lực điện ô tô cần thiết đặt biệt hữu ích sinh viên ngành khí ô tô Trong trình nghiên cứu tìm hiểu em tổng hợp thông tin cần thiết hệ thống lái trợ lực điện Toyota Camry phân bố thành chương sau: Chương 1: Tổng quan đề tài nghiên cứu: Nói lên tính thực tế đề tài, đề cập đến yếu tố mục tiêu, đối tượng nghiên cứu, nội dung, phương pháp phạm vi nghiên cứu luận văn Chương 2: Hệ thống lái tơ: Nói tổng quan hệ thống lái, điều kiện quay vịng tơ, u cầu hệ thống lái nói chung yêu cầu hệ thống lái có trợ lực Nói chức năng, phân loại, kết cấu nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực điện (EPS) ô tô Chương 3: Hệ thống lái trợ lực điện Toyota Camry 2017: Giới thiệu sơ xe Toyota Camry 2017 Hệ thống lái trợ lực điện trang bị xe Camry 2017 gồm phận kết cấu hoạt động nào? Các cảm biến xe dùng tổng hợp thông tin gửi đến ECU điều khiển hệ thống lái trợ lực điện Ngồi cịn tìm thêm dẫn chứng để chứng minh hệ thống lái trợ lực điện đáp ứng yêu cầu nêu chương Cuối sơ đồ mạch điện hệ thống EPS sử dụng cho xe Camry 2017 hãng Toyota Chương 4: Khai thác vận hành hệ thống lái trợ lực điện (EPS): Nói lên tính cần thiết việc kiểm tra bảo dưỡng trình sử dụng hệ thống EPS Các vấn đề thường gặp chẩn đốn “bệnh” q trình khai thác vận hành hệ thống Các nội dung bảo dưỡng hệ thống EPS quy trình bước tháo lắp hệ thống EPS xe Toyota Camry Chương 5: Xây dựng mơ hình thực tế hệ thống EPS: Tóm tắt q trình thực hiện, cơng tác chuẩn bị phận q trình lắp ráp mơ hình Dẫn chứng hình ảnh minh họa cụ thể kết luận mơ hình Chương 6: Kết luận: Tổng kết lại làm đề tài nghiên cứu, kiến thức thu kinh nghiệm rút trình nghiên cứu Bên cạnh nói lên hạn chế mà thân hay phạm vi nghiên cứu đề tài chưa đáp ứng Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lê Hoàng Phúc MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH SÁCH HÌNH ẢNH MINH HỌA Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tình hình chung tính thực tế đề tài 1.2 Mục tiêu đối tượng nghiên cứu 11 1.3 Nội dung hạn chế nghiên cứu đề tài 11 1.4 Phương pháp nghiên cứu đề tài 11 Chương 2: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 12 2.1 Tổng quan hệ thống lái ô tô 12 2.2 Các thông số đánh giá hệ thống lái 14 2.3 Yêu cầu thông số đánh giá hệ thống lái có trợ lực 17 2.4 Cơ sở lý thuyết động lực học quay vòng 18 2.5 Hệ thống lái trợ lực điện ô tô (EPS – Electric Power Steering) 19 Chương 3: HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN TOYOTA CAMRY 2017 3.1 Giới thiệu hãng xe Toyota, xe Toyota Camry 2017 28 3.2 Hệ thống lái trợ lực điện Toyota Camry 2017 30 3.3 Sơ đồ mạch điện nguyên lý hoạt động hệ thống EPS 53 Chương 4: KHAI THÁC VẬN HÀNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN (EPS) 4.1 Hiện tượng bất thường thường gặp, nguyên nhân 69 4.2 Các hạn mức bảo dưỡng q trình sử dụng tơ 70 4.3 Nội dung bảo dưỡng hệ thống lái trợ lực điện 71 Chương 5: THI CÔNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN .84 5.1 Cơ sở thực mô hình tóm tắt q trình thực 84 5.2 Công tác chuẩn bị thiết bị 84 5.3 Q trình lắp ráp mơ hình mô 87 5.4 Vận hành mơ hình cho biết kết 92 Chương 6: KẾT LUẬN 93 PHỤ LỤC .95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lê Hồng Phúc DANH SÁCH HÌNH ẢNH MINH HỌA Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống lái 13 Hình 2.2: Góc quay trục địn lái đứng 16 Hình 2.3: Động học quay vịng lý tưởng dùng hình thang lái 18 Hình 2.4: Hệ thống lái trợ lực điện kiểu C_EPS 20 Hình 2.5: Hệ thống lái trợ lực điện kiểu P-EPS 21 Hình 2.6: Hệ thống lái trợ lực điện kiểu DP_EPS 22 Hình 2.7: Trợ lực lái điện kép DUAL PINION EPS 22 Hình 2.8: Hệ thống lái trợ lực điện kiểu RP-EPS 23 Hình 2.9: Trợ lực lái điện trục song song - RACK PARALLEL EPS 24 Hình 2.10: Vị trí phận hệ thống EPS 24 Hình 2.11: Sơ đồ khối hệ thống EPS 26 Hình 2.12: Sơ đồ mô hệ thống lái trợ lực điện 27 Hình 3.1: Toyota Type A 28 Hình 3.2: Kết cấu hệ thống trợ lực lái điện Toyora Camry (Loại C_EPS) 30 Hình 3.3: Vị trí hệ thống lái trợ lực điện bố trí xe Toyota Camry 30 Hình 3.4: Cấu tạo động điện 31 Hình 3.5: Cấu tạo cảm biến mơ-men xoắn 32 Hình 3.6: Mặt cắt ngang cảm biến mô men xoắn 33 Hình 3.7: Khi tay lái vị trí trung gian 34 Hình 3.8: Tín hiệu cảm biến mơ-men xoắn có cố 34 Hình 3.9: So sánh điện áp tín hiệu 34 Hình 3.10: Sơ đồ đặc tính vị trí làm việc cảm biến mơmen loại lõi 35 thép trượt Hình 3.11: Cấu tạo cảm biến mơmen lái loại vành dây 36 Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý xung cảm biến mơ-men lái loại vành dây 36 Hình 3.13: Ba loại cảm biến tốc độ ô tô 38 Hình 3.14: Mạch cảm biến tốc độ ô tô loại MRE 38 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lê Hồng Phúc Hình 3.15: Cảm biến tốc độ ô tô loại MRE 39 Hình 3.16: Sơ đồ tổng quát nhận truyền tín hiệu ECU EPS 41 Hình 3.17a: Sơ đồ mơ q trình điều khiển motor trợ lực lái theo phương 42 pháp điều khiển điện áp Hình 3.17b: Sơ đồ mơ q trình điều khiển motor trợ lực lái theo phương 43 pháp điều khiển dịng điện Hình 3.17c: Mạch tương đương motor 43 Hình 3.17d: Sơ đồ điều khiển tổng quát ECU trợ lực lái điện[9] 44 Hình 3.17e: Điều khiển chế độ motor 45 Hình 3.17f: Đặc tính điều khiển 45 Hình 3.18: Biểu đồ quan hệ mơ men trợ lực mô men lái theo vận tốc 47 tải trọng khác đưa vào nhớ EPS ECU Hình 3.19: Biểu đồ đặc tính dịng điện theo tốc độ momen 47 Hình 3.20: Momen đánh lái lý tưởng người lái tốc độ khác 49 Hình 3.21: Mô men trợ lực lớn hệ thống EPS cung cấp tải trọng 50 lớn tốc độ tối đa Hình 3.22: Đường đặc tính trợ lực kiểu đường cong 50 Hình 3.23: Bảo vệ nhiệt Thay đổi dòng điện theo thời gian 51 Hình 3.24: Cảm biến tốc độ đánh lái loại máy phát điện 52 Hình 3.25: Cảm biến tốc độ đánh lái (góc đánh lái) loại Hall 52 Hình 3.26: Sơ đồ tổng qt mơ hệ thống EPS 53 Hình 3.27: Sơ đồ mạch điện hệ thống eps xe toyota camry 2017 54 Hình 4.1: Kiểm tra hành trình tự vành tay lái 71 Hình 4.2: Kiểm tra đầu nối 72 Hình 4.3: Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng 72 Hình 4.4: Điều chỉnh góc quay vô lăng 73 Hình 4.5: Kiểm tra áp suất lốp 74 Hình 4.6: Kiểm tra góc quay bánh xe 74 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lê Hồng Phúc Hình 4.7: Kiểm tra góc camber, caster góc kingpin 75 Hình 4.8: Kiểm tra độ chụm 75 Hình 4.9: Điều chỉnh độ chụm 76 Hình 4.10: Cố định vơ lăng 77 Hình 4.11: Tháo cách âm lỗ trục lái 77 Hình 4.12: Tách cụm trục lái trung gian số 78 Hình 4.13: Đánh dấu ghi nhớ 78 Hình 4.14: Tách cụm nắp lỗ trục lái số 79 Hình 4.15: Tách rời cụm nối ổn định thước lái 79 Hình 4.16: Tháo chốt chẻ đai ốc 80 Hình 4.17: Tháo đầu nối 80 Hình 4.18: Tháo địn treo thước lái 81 Hình 4.19: Tách chân máy phía sau dầm trung tâm khỏi cụm dầm 81 ngang hệ thống treo trước Hình 4.20: Đỡ dầm ngang hệ thống treo trước 82 Hình 4.21: Tháo dầm ngang hệ thống treo trước 82 Hình 4.22: Đánh dấu ghi nhớ trục lái trung gian 82 Hình 4.23: Tháo bu lơng cụm dẫn động hệ thống lái khỏi dầm ngang 83 Hình 4.24: Bắt chặt cụm dẫn động hệ thống lái 83 Hình 4.25: Đánh dấu ghi nhớ lên đầu nối bên trái 83 Hình 5.1: Vô lăng cũ xe Toyota 84 Hình 5.2: Cụm trục lái, cảm biến momen cản mô tơ điện DC 85 Hình 5.3: Cơ cấu lái thước lái 85 Hình 5.4: Bệ đỡ thước lái 85 Hình 5.5: Phuộc trước xe tô 86 Hình 5.6: Cụm may-ơ bánh xe 86 Hình 5.7: EPS ECU, cầu chì, relay công tắt 86 Hình 5.8: Tận dụng lại khung gá cũ 87 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lê Hồng Phúc Hình 5.9: Đặt bệ đỡ thước lái lên khung gá 87 Hình 5.10: Cố định bệ đỡ vào khung gá bulong 88 Hình 5.11: Đặt cụm thước lái lên bệ đỡ 88 Hình 5.12: Cố định trục lái vô lăng lên khung gá 88 Hình 5.13: Cố định thước lái lên bệ đỡ 89 Hình 5.14: Nối rotuyl lái với may-ơ bánh xe trái/ phải 89 Hình 5.15: Lắp phuộc vào khung gá 90 Hình 5.16: Cố định phuộc may-ơ bánh xe 90 Hình 5.17: Lắp đĩa phanh vào May-ơ 90 Hình 5.18: Lắp bánh xe 91 Hình 5.19: Cắm giắc điện vào ECU EPS 91 Hình 5.20: Sử dụng bình 12V làm nguồn điện 91 Hình 5.21: Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện đơn giản 92 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1: Tên phận hệ thống lái ô tô 13 Bảng 2.2 : Chức phận thuộc hệ thống EPS 25 Bảng 3.1: Lực cản tối đa vô lăng trọng lượng xe khác tốc độ xe khác (N.m) 48 Bảng 3.2: Momen lái lý tưởng tốc độ khác (xe xe vận tải) 49 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lê Hoàng Phúc Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tình hình chung tính thực tế đề tài A Tình hình chung: Thế giới ngày đại, ngành Công Nghệ Ô tô phát triển nhanh đặc biệt hệ thống điều khiển khí, thủy lực,… dần bị thay điều điện điện tử Trong đó, hệ thống lái trợ lực điện (Electric Power Steering– EPS) hệ thống ứng dụng mạnh mẽ hầu hết hãng xe giới nói chung Việt nam nói riêng Cũng tuyên bố Hãng Ford “ Hệ thống trợ lực tay lái điện EPS lắp đặt cho (80 – 90)% số xe Ford vào năm 2012” Và “đối thủ” Ford Mercedes Benz, Toyota, Hyundai, vv vv trang bị EPS xe tơ sản xuất Hệ thống lái trợ lực điện EPS làm việc sở phụ thuộc lượng điện (từ ắc quy), thực chức trợ lực thông thường với ưu điểm bật so với hệ thống lái trợ lực truyền thống trước đây: Không phụ thuộc trực tiếp vào tốc độ vòng quay động Giảm tiêu tốn nhiên liệu, nhiên liệu tiêu tốn tiết kiệm (5% – 8%) so với xe trang bị hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS) Hệ thống EPS có kích thước nhỏ gọn, dễ lắp đặt, kiểm tra, bảo dưỡng Tăng khả thích ứng hệ thống lái điều kiện làm việc khác quản lý hệ thống tốt Do có khả tiếp nhận nhiều thơng số tính tốn điều khiển xử lý chương trình phần mềm cài đặt sẵn bên EPS-ECU Bằng cách thu hồi lượng động nhiệt dư thừa cấp cho bình tích lượng (ắc quy) cho phép góp phần hạn chế lượng tiêu thụ nhiên liệu động nhiệt sau sử dụng với mục đích hỗ trợ lực điều khiển người lái Tạo điều kiện kiểm soát chặt chẽ làm việc hệ thống lái thông qua đèn báo taplô giúp nâng cao khả phát lỗi, hư hỏng, đảm bảo an toàn chuyển động ô tô