- Hệ thống trợ lực lái sẽ bắt đầu làm việc khi người lái tác dụng lực để quay vành lái.
- Khi có lực tác dụng lên vành lái sẽ làm xoay trục lái, làm cho thanh xoắn trong cơ cấu cảm biến mô-men xoay. Dựa trên góc xoay của thanh xoắn thì Cảm biến mô-men lái sẽ đưa ra tín hiệu điện áp tỷ lệ với mô-men xoắn được xác định và gửi đến ECU EPS.
- Đồng thời tín hiệu tốc độ xe được lưu giữ trong ECU động cơ cũng được đưa tới ECU EPS.
- Phụ thuộc vào tín hiệu mô-men xoắn, tốc độ xe, tốc độ động cơ, ECU ESP sẽ tính toán lực trợ lực lái cần thiết dựa trên các tín hiệu cảm biến để gửi tới cho động cơ điện. Động cơ điện xoay tác động một lực xoay lên trục lái.
2.2.4. Ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điện
Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) có kích thước nhỏ gọn, dễ lắp đặt, bảo dưỡng và kiểm tra sửa chửa.
Giảm tiêu tốn nhiên liệu, một số nghiên cứu cho thấy rằng nhiên liệu tiêu tốn tiết kiệm (5%-8%) so với cùng một xe trang bị hệ thống lái HPS. EPS tiết kiệm nhiên liệu tiềm
26 năng vì động cơ điện trợ lực được sử dụng điện từ ắc quy hoặc máy phát. Bơm dầu của hệ thống lái trợ lực thủy lực được dẫn động từ động cơ do đó tiêu hao công suất động cơ.
Tăng khả năng thích ứng của hệ thống lái trong các điều kiện làm việc khác nhau và góp phần quản lý hệ thống tốt hơn, do có khả năng đưa nhiều thông số vào các mạch điều khiển và xử lý các chương trình phần mềm cài đặt bên trong EPS ECU.
Tạo điều kiện kiểm soát chặt chẽ sự làm việc của hệ thống lái thông qua các đèn báo giúp nâng cao khả năng đảm bảo an toàn trong chuyển động ô tô. Đảm bảo độ tin cậy (chức năng tự chuẩn đoán và sửa lỗi). Nó sẽ theo dõi sự sai lệch của các phần tử trong hệ thống và khi phát hiện bất kỳ sai lệch nào, nó sẽ điều khiển các chức năng EPS phụ thuộc vào ảnh hưởng của sự sai lệch và cảnh báo cho người lái xe.
27
Chương 3. THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN 3.1. Cơ sở thực hiện mô hình
Trong công tác giảng dạy của các thầy cô và đặc biệt là với chuyên ngành cơ khí động lực ở trường chúng ta, để cho việc giảng dạy cũng như việc tiếp cận kiến thức thực tế của sinh viên một các dễ dàng thì một số mô hình hệ thống lái trợ lực điện khác nhau đã được chế tạo và mô hình có sự giả lập về hoạt động để phục vụ việc giảng dạy và nghiên cứu về hệ thống lái điện trên ô tô một cách cụ thể và chân thật.
Trong suốt thời gian dài mô hình đã được sử dụng cho quá trình giảng dạy thì có một số mô hình đã ngưng hoạt động và có những hư hỏng.
Trên cơ sở hai mô hình hệ thống lái trợ lực điện có sẵn mà chúng em nhận được từ giảng viên hướng dẫn. Hai mô hình không còn hoạt động, một số hư hỏng phận dây điện của hệ thống, phần khung thì bị phai màu sơn, gỉ sét sơn. Nên chúng em quyết định thi công sửa chửa hư hỏng trên phần khung gá, kiểm tra và vệ sinh các chi tiết trên mô hình, đồng thời thiết kế lại bản hiển thị mới để giúp hoàn thiện mô hình và giúp vận hành mô hình.
3.2. Thiết kế
3.2.1. Phần khung gá
Tận dụng lại hai mô hình hệ thống lái trợ lực điện đã được thiết kế sẵn. Tuy nhiên đã có một số hư hỏng trên phần khung, gỉ sét và phai màu sơn nên chúng em quyết định kiểm tra và thi công tu sửa lại để giúp phần khung cứng cáp hơn và sơn lại màu sơn mới để phần khung gá của mô hình được hoàn thiện hơn.
3.2.2. Phần bảng hiển thị
28 Làm mới lại bản hiển thị. Bảng hiển thị mới được thiết kế với bố cục rõ ràng, trực quan, thể hiện được các thông tin.
Hình 3.2. Bảng hiển thị được thiết kế mới Bảng hiển thị bao gồm:
- Công tắc nguồn IG.
- Đồng hồ hiển thị điện áp nguồn. - Đèn báo hoạt động.
- Các chân của hộp điều khiển ECU EPS.
3.3. Thi công mô hình
3.3.1. Tình trạng ban đầu của mô hình
Phần khung gá qua thời gian sử dụng thì đã cũ, có tình trạng gỉ gét phai sơn. Đồng thời mô hình đã không còn hoạt động .
29
3.3.2. Thi công phần khung gá
Thay thế bánh xe của khung:
Bánh xe ban đầu khá nhỏ, hư hỏng di chuyển nặng và gây ồn. Hàn khoan phần đế để gắn bánh xe lớn hơn để khắc phục.
Hình 3.4. Phần đế gắn bánh xe và bánh xe được làm mới Hàn thêm thanh đỡ phần hộp để gắn bản hiển thị:
30 Hình 3.5. Phần hộp gắn bảng hiển thị
Sơn lại toàn bộ phần khung gá:
Sau thời gian sử dụng thì màu sơn của khung đã bị tróc ra và gây rỉ sét cho khung. Tiến hành chà bỏ phần sơn củ của toàn bộ phần khung, và pha màu sơn mới có màu khác để sơn mới toàn bộ phần khung.
31
3.3.3. Thi công các chi tiết trên mô hình
Hình 3.7. Các chi tiết của hệ thống lái điện Bảng 3.1. Các chi tiết trên mô hình
STT Tên chi tiết Số lượng
1 Hệ thống lái Vô lăng 1
Cụm trục lái: motor điện và cảm biến mô-men 1
ECU EPS 1
Thước lái 1
2 Hệ thống treo Giầm ngang 1
Lò xo trụ và giảm chấn 2
Bánh xe 2
3 Bảng hiển thị Công tắc, đèn báo, đồng hồ hiển thị, chân đo - Kiểm tra và vệ sinh các chi tiết:
Vô lăng : Kiểm tra độ cứng cáp của vô lăng và vệ sinh. Thước lái: Kiểm tra sơ bộ và và vệ sinh.
- Kiểm tra chụp bụi cao su: Không cần thay thế.
- Kiểm tra cơ cấu lái trục vít và thanh răng: Đánh lái kiểm tra xem liên kết bánh răng giữa trục vít thanh răng có trơn tru hay phát ra tiếng động. Nếu phát ra tiếng động thì có thể bị rạn nứt chân răng gẫy răng.
32 - Kiểm tra độ mòn của khớp cầu ( đầu thanh lái )
Dầm ngang: tháo gỡ và vệ sinh.
Lò xo trụ và giảm chấn: kiểm tra và vệ sinh
- Kiểm tra lò xo trụ: quan sát các vòng lò xo có hiện tượng nứt biến dạng hay không. - Kiểm tra giảm chấn: xem có bị chảy dầu hay không.
Bánh xe: Vệ sinh bánh xe, kiểm tra áp suất bánh xe và bơm bánh xe. Lắp đặt các chi tiết lên phần khung gá:
Tiến hành lắp các chi tiết của hệ thống treo lên khung gá. Tiến hành lắp các chi tiết của hệ thống lái lên khung gá.
Hình 3.8. Phần khung sau khi lắp các chi tiết
Sau khi lắp đặt: tiến hành kiểm tra cân chỉnh bánh xe, tiến hành kiểm tra điều chỉnh độ rơ của vô lăng.
3.3.4. Thi công hệ thống điều khiển và bảng hiển thị cho mô hình
Tìm hiểu sơ đồ mạch điện hệ thống lái trợ lực điện trên xe, từ đó kết nối động cơ điện trợ lực, cảm biến mô-men xoắn, với ECU EPS để mô hình hoạt động.
33 Hình 3.19. Sơ đồ mạch điện
34 Hình 3.10. Sơ đồ mạch điện
35 Hình 3.11. Sơ đồ mạch điện
36 Xác định các chân trên hộp ECU EPS:
Hình 3.12. Hộp EPS ECU
Sau khi tìm hiểu, kết nối các chi tiết với EPS ECU và đi hệ thống dây điện cho bảng hiển thị.
Hình 3.13. Bảng hiển thị sau khi lắp đặt dây điện Sau khi hoàn thành:
37 Hình 3.15. Mô hình sau khi hoàn thành
38
Chương 4. VẬN HÀNH MÔ HÌNH 4.1. Kiểm tra ban đầu trước khi vận hành
- Kiểm tra sơ bộ mô hình, xem có dấu hiệu hư hỏng bất thường không. Xung quanh có vật ảnh hưởng đến hoạt động không.
- Đánh lái vô lăng xem có phát những tiếng động bất thường giữa các khớp bánh răng với nhau.
- Kiểm tra các giắc nối của hộp ECU ESP.
- Kiểm tra các đường dây điện công tắc, đèn báo, các chân đo.
4.2. Vận hành mô hình
- Kiểm tra điện nguồn ắc quy, sau đó nối 2 cực nguồn vào ắc quy 12V (Lưu ý phải cấp đúng âm dương cho mạch, đỏ vào dương và đen vào âm ắc quy).
- Bật công tắt ON/ OFF. - Sử dụng mô hình.
4.2.1.Tiến hành đo kiểm các chân của cảm biến momen xoắn
- Bật công tắc ON.
- Dùng đồng hồ đo ở thang đo volt. - Tiến hành đo ở chân TRQ1 và TRQ2
Bảng 4.1: Giá trị điện khi đo TRQ1 và TRQ2
Khoảng giới hạn Điều kiện đo Giá trị đo được TRQ1 Giá trị output min:
0V, max 5V
Không đánh lái ( ở vị trí cân bằng)
2.3 – 2.7 V
Đánh lái sang phải 2.5 – 4.7 V Đánh lái sang trái 0.3 – 2.5 V TRQ2 Giá trị output min:
0V, max 5V
Không đánh lái ( ở vị trí cân bằng)
2.3 – 2.7 V
Đánh lái sang phải 2.5 – 4.7 V Đánh lái sang trái 0.3 – 2.5 V
39 Hình 4.1. Kết quả đo khi chưa đánh lái
Khi chưa đánh lái, chưa có lực tác động lên vô lăng, cảm biến mô-men xoắn chưa hoạt động nên giá trị điện áp đo được sắp sỉ 2.5V.
40 Hình 4.3. Giá trị đo được của TRQ2 khi đánh lái sang trái
- Giá trị điện áp đo được nằm trong khoảng giá trị tiêu chuẩn.
Hình 4.4. Giá trị đo được của TRQ1 khi đánh lái sang phải
Hình 4.5. Giá trị đo được của TRQ2 khi đánh lái sang phải
41 Bảng 4.2. Giá trị điện áp tiêu chuẩn khi đo của TRQV
Điều kiện đo Giá trị đo
TRQV Công tắt ON 7.5 - 8.5 V
Hình 4.6. Giá trị đo được của TRQV
42
4.2.2.Tiến hành đo kiểm chân của động cơ điện
- Bật công tắc ON.
- Dùng đồng hồ đo ở thang đo volt.
- Tiến hành đo ở chân M1( M+) và M2( M-). Khi chưa đánh lái:
Hình 4.8. Giá trị đo được M1( M+) khi chưa đánh lái
43 Khi đánh lái sang trái:
Hình 4.10. Giá trị đo được M1( M+) khi đánh lái sang trái
Hình 4.11. Giá trị đo được M2( M-) khi đánh lái sang trái Khi đánh lái sang phải:
44 Hình 4.13. Giá trị đo được của M2( M-) khi đánh lái sang phải
Hình 4.14. Vị trí M1 và M2 trên hộp ECU ESP
4.3. Các bài tập thực hành vận dụng từ mô hình
4.3.1. Bài thực hành 1: Khảo sát hệ thống lái trợ lực điện
Yêu cầu: Khảo sát hệ thống lái trợ lực điện Mục tiêu:
- Biết được các chi tiết, xác định được vị trí và chức năng của các chi tiết trên hệ thống lái trợ lực điện.
- Giải thích được nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện. Phương tiện, dụng cụ, thiết bị:
45 - Mô hình hệ thống lái trợ lực điện.
- Phiếu thực hành. Ghi nhận kết quả:
- Tìm hiểu thảo luận về nội dung thực hiện. - Đánh giá và ghi nhận kết quả.
Phiếu thực hành:
PHIẾU THỰC HÀNH SỐ 1
KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN Tên: MSSV:
STT Nội dung thực hiện Ghi chú kết quả
1 Trình bày các chi tiết của hệ thống lái trợ lực điện có trên mô hình.
2 Xác định được vị trí của các chi tiết ở trên mô hình.
3 Trình bày chức năng của các chi tiết của hệ thống lái trợ lực điện.
4 Trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện.
... ... ...
Đánh giá của giảng viên:
4.3.2. Bài thực hành 2: Khảo sát hệ thống treo trên mô hình
Yêu cầu: Khảo sát hệ thống treo trên mô hình Mục tiêu:
46 - Xác định các bộ phận có trên hệ thống treo và chức năng của các bộ phận
Phương tiện, dụng cụ, thiết bị: - Giáo trình hệ thống treo.
- Mô hình hệ thống lái trợ lực điện - Phiếu thực hành
Ghi nhận kết quả:
- Tìm hiểu thảo luận về nội dung thực hiện. - Đánh giá và ghi nhận kết quả.
PHIẾU THỰC HÀNH SỐ 2
KHẢO SÁT HỆ THỐNG TREO TRÊN MÔ HÌNH Tên: MSSV:
STT Nội dung thực hiện Ghi chú kết quả
1 Xác định kiểu hệ thống treo trên mô hình. 2 Đặc điểm của kiểu hệ thống treo đó.
3 Xác định chi tiết và vị trí của chi tiết của hệ thống treo có trên mô hình.
4 Chức năng của các chi tiết của hệ thống treo
... ... ...
Đánh giá của giảng viên:
4.3.3. Bài thực hành 3: Tìm hiểu sơ đồ mạch điện, đo kiểm giá trị
Yêu cầu: Tìm hiểu sơ đồ mạch điện, đo giá trị điện áp của các chân cảm biến mô- menxoắn và chân của động cơ điện.
47 - Tìm hiểu sơ đồ mạch điện.
- Xác định được các chân trên cảm biến và vị trí trong hộp ECU ESP. - Đo đạt được giá trị khi mô hình hoạt động.
- Đánh giá các giá trị đo được Phương tiện, dụng cụ, thiết bị
- Mô hình hệ thống lái trợ lực điện. - Sơ đồ mạch điện.
- Đồng hồ đo điện áp. - Phiếu thực hành. Ghi nhận kết quả:
- Tìm hiểu thảo luận về nội dung thực hiện. - Đánh giá và ghi nhận kết quả.
PHIẾU THỰC HÀNH SỐ 3
TÌM HIỂU SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN, ĐO KIỂM Tên: MSSV:
STT Nội dung thực hiện Ghi chú kết quả
1 Tìm hiểu sơ đồ mạch điện
2 Xác đinh các chân của cảm biến mô-men và động cơ điện vị trí kết nối trong hộp EPS ECU
3 Đo giá trị điện áp của các chân cảm biến mô-men:
- Khi chưa đánh lái. - Khi đánh lái sang trái. - Khi đánh lái sang phải.
48 4 Đo giá trị điện áp của các chân động cơ
điện:
- Khi đánh lái sang trái. - Khi đánh lái sang phải.
... ... ...
49
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận
Sau khoảng thời gian thực hiện đồ án. Dựa trên cơ sở mô hình được đã nhận được và được sự giúp đỡ của giảng viên hướng dẫn thì đề tài đã đạt được:
- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về hệ thống lái.
- Tìm hiều cơ sơ lý thuyết về hệ thống lái trợ lực điện. - Khảo sát và thi công mô hình hệ thống lái trợ lực điện. - Sử dụng mô hình phục vụ cho giảng dạy.
Trong thời gian làm đồ án chúng em chỉ mới hoàn thành được những nội dung cơ bản trong phạm vi đề tài được giao, do vậy đề tài này chắc hẳn còn nhiều thiếu sót. Rất mong quý Thầy Cô và các bạn bổ sung góp ý để đề tài này được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn.
5.2. Kiến nghị
Mô hình hệ thống lái trợ lực điện có thể tiếp tục nghiên cứu phát triển: Giả lập tính hiệu tốc độ để đưa vào chân SPD của hộp EPS ECU, để cho lực trợ lực lái có thể thay đổi khác nhau theo tốc độ của xe.
50
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Tài liệu đào tạo TOYOTA. Hệ thống lái (giai đoạn 2, tập 11). [2] Tài liệu đào tạo TOYOTA. Hệ thống treo ( giai đoạn 2, tập 10).
[3] Robert Bosch GmbH, Bosch Automotive Electric and Automotive Electronics (5th