Nghiên cứu kết cấu kiểm tra và chẩn đoán hệ thống lái trên xe TOYOTA VIOS 2016 (có CAD)

Trong những năm gần đây, nền khoa học kỹ thuật trên thế giới đã có những bước tiến vô cùng mạnh mẽ. Có rất nhiều thành tựu khoa học tiên tiến được ứng dụng rộng rãi vào đời sống và phát triển kinh tế, đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông vận tải.Nền công nghiệp chế tạo ô tô thế giới hiện nay đã có sự phát triển rất lớn và đang tạo đà cho khả năng phát triển nhanh chóng trong tương lai. Cùng với sự phát triển của khoa học, ngành công nghiệp ô tô cũng không ngừng đưa đến cho người sử dụng những công nghệ mới. Làm cho xe ô tô có những trở nên tiện nghi, an toàn hơn mà còn thân thiện với con người và môi trường. Ngành công nghiệp ô tô hiện nay đã đưa vào sử dụng các công nghệ hết sức tiên tiến để chế tạo và lắp đặt ô tô như các loại cảm biến, các thiết bị điều khiển điện, điện tử,…Ở nước ta ngành công nghiệp ô tô đa phần là lắp ráp và sử dụng. Tuy nhiên cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật trên thế giới mà các công ty đã dần đưa các công nghệ tiên tiến, hiện đại ứng dụng vào lắp đặt, chế tạo ô tô. Trong đó hệ thống lái là một phần rất quan trọng, nó quyết định tới độ an toàn cho người sử dụng khi tham gia giao thông.

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH ẢNH iii

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 2

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 2

1.2 Ý nghĩa của đề tài 3

1.3 Mục tiêu của đề tài 3

1.4 Đối tượng nghiên cứu của đề tài 3

1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

1.6 Phương pháp nghiên cứu 3

1.6.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 3

1.6.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 4

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 5

2.1 Nhiệm vụ , yêu cầu, phân loại hệ thống lái trên ô tô 5

2.1.1 Nhiệm vụ 5

2.1.2 Yêu cầu 5

2.1.3 Phân loại 5

2.2 Hệ thống lái trợ lực điện 6

2.2.1 Khái niệm,phân loại hệ thống lái trợ lực điện 6

2.2.2 Hệ thống lái trợ lực điện - thủy lực (PPS): 6

2.3 Hệ thống lái trợ lực điện - điện tử 11

2.3.1 Các phần tử cơ bản của trợ lực lái điện 11

2.3.2 Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện 12

2.4 Các phương pháp điều khiển trợ lực trong hệ thống lái trợ lực điện 15

2.4.1 Đặc điểm kết cấu của các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện 17

2.4.2 Cảm biến góc lái 17

2.4.3 Cảm biến mômen lái 19

2.4.4 Các dạng hệ thống lái trợ lực điện 20

2.5 Kết cấu của hệ thống lái xe Toyota Vios 2016 22

2.5.1 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Vios 2016 22

2.5.2 Trợ lực lái 25

2.5.3 Mô tơ trợ lực điện 26

2.5.4 ECU trợ lực lái 27

2.5.5 Cảm biến mômen lái 28

2.6 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trên xe vios 2016 28

2.7 Giới thiệu về xe TOYOTA VIOS 2016 29

2.7.1 Giới thiệu chung 29

2.7.2 Hệ thống phanh 31

2.7.3 Hệ thống lái 31

2.7.4 Phần vận hành 32

2.7.5 Hệ thống điện 32

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH KIỂM TRA, CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TYOTA VIOS 2016 34

3.1 Bảng triệu chứng chuẩn đoán hư hỏng 34

3.2 Quy trình sửa chữa hệ thống lái dòng xe Vios 2016 35

3.2.1 Quy trình tháo cụm trục lái 35

3.2.2 Quy trình tháo ECU trợ lực lái 41

3.2.3 Quy trình tháo cơ cấu trợ lực lái 41

3.3 Chuẩn đoán kiểm tra hư hỏng của hệ thống lái dòng xe Toyota Vios 2016 48

3.4 Quy trình lắp cụm trục lái 51

3.4.1 Quy trình lắp ECU trợ lực lái 59

3.4.2 Quy trình lắp cơ cấu trợ lực lái 60

3.4.3 Kiểm tra cụm ECU trợ lực lái 69

3.5 Kiểm nghiệm hệ thống lái sau khi lắp 72

3.5.1 Kiểm tra và điều chỉnh độ chụm 72

.3.5.2 Chạy thử trên đường 74

3.6 Chẩn đoán bằng máy 74

3.6.1 Giới thiệu về thiết bị chẩn đoán 74

3.6.2 Kết nối máy chẩn đoán trên xe 75

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống PPS trên xe Toyota 7

Hình 2.2: Chế độ tốc độ xe 8

Hình 2.3: Cảm biến tốc độ kiểu lưởi gà 9

Hình 2.4: Cảm biến tốc độ kiểu tế bào quang điện 9

Hình 2.5: Tín hiệu điện áp 10

Hình 2.6: Van điện 10

Hình 2.7: Sơ đồ khối nguyên lý trợ lực lái điện 12

Hình 2.8: Bản đồ điều khiển ECU trong hệ thống trợ lực lái điện 12

Hình 2.9: Cảm biến mômen và vị trí lắp đặt 13

Hình 2.10: Cấu tạo của cảm biến mômen 14

Hình 2.11: Tín hiệu ra của cảm biến 14

Hình 2.12: Sơ đồ mô phỏng quá trình điều khiển môtơ trợ lực lái theo phương pháp điều khiển điện áp 15

Hình 2.13: Sơ đồ mô phỏng quá trình điều khiển môtơ 16

Hình 2.14: Mạch tương đương của môtơ 17

Hình 2.15: Cấu tạo và tín hiệu của cảm biến tốc độ đánh lái 18

Hình 2.16:.Cảm biến góc lái loại Hall 18

Hình 2.17:.Sơ đồ đặc tính và các vị trí làm việc của cảm biến mômen lái loại lõi thép trượt 19

Hình 2.18: Vị trí lắp, cấu trúc và đặc tính của cảm biến mômen lái loại lõi thép xoay 20 Hình 2.19: Mô tơ trợ lực gần vô lăng lái 21

Hình 2.20 Môtơ trợ lực gần cơ cấu lái 21

Hình 2.22: Vành tay lái 22

Hình 2.23: Túi khí an toàn 22

Hình: 2.24 Cụm trục lái xe vios 2016 24

Hình 2.25: Cơ cấu lái xe vios 2016 24

Hình 2.26 : Kết cấu cụm trợ lực điện vios 2016 25

Hình 2.27: Mô tơ trợ lực điện EPS 26

Hình 2.28: ECU EPS của xe vios 2016 27

Hình 2.29: Cấu tạo cảm biến mômen lái vios 2016 28

Hình 2.30: Sơ đồ khối hệ thống 29

Hình 2.31: Xe Toyota Vios 2016 29

Hình 2.32: Động cơ 2NR-FE 30

Hình 2.33: Hộp số CVT trên Toyota Vios 2016 30

Hình 3.1: Dụng cụ đo 35

Hình 3.2: Kiểm tra vô lăng 49

Hình 3.3: Kiểm tra đai dẫn động 49

Hình 3.4: Kiểm tra độ cong của thanh răng 49

Hình 3.5: Kiểm tra độ rơ khớp cầu rô tuyn 50

Hình 3.4: Kiểm tra lực đánh lái 70

Hình 3.5: Điều chỉnh điểm không bằng SST 72

Hình 3.6: Kiểm tra độ chụm 72

Hình 3.7: Điều chỉnh độ chụm 73

Hình 3.8: Kiểm tra góc bánh xe 73

Hình 3.9: Kết nối thiết bị chuẩn đoán trên xe 75

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, nền khoa học kỹ thuật trên thế giới đã có những bước tiến vô cùng mạnh mẽ Có rất nhiều thành tựu khoa học tiên tiến được ứng dụng rộng rãi vào đời sống và phát triển kinh tế, đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông vận

tải

Nền công nghiệp chế tạo ô tô thế giới hiện nay đã có sự phát triển rất lớn và đang tạo đà cho khả năng phát triển nhanh chóng trong tương lai Cùng với sự phát triển của khoa học, ngành công nghiệp ô tô cũng không ngừng đưa đến cho người sử dụng những công nghệ mới Làm cho xe ô tô có những trở nên tiện nghi, an toàn hơn

mà còn thân thiện với con người và môi trường Ngành công nghiệp ô tô hiện nay đã đưa vào sử dụng các công nghệ hết sức tiên tiến để chế tạo và lắp đặt ô tô như các loại

cảm biến, các thiết bị điều khiển điện, điện tử,…

Ở nước ta ngành công nghiệp ô tô đa phần là lắp ráp và sử dụng Tuy nhiên cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật trên thế giới mà các công ty

đã dần đưa các công nghệ tiên tiến, hiện đại ứng dụng vào lắp đặt, chế tạo ô tô Trong

đó hệ thống lái là một phần rất quan trọng, nó quyết định tới độ an toàn cho người sử

dụng khi tham gia giao thông

Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giảng

viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu kết cấu kiểm tra và chẩn đoán hệ thống lái trên xe TOYOTA VIOS 2016” Đề tài được thực hiện dưới

sự hướng dẫn của thầy cùng các thầy cô khác trong bộ môn công nghệ và kỹ thuật ô tô

Đến nay em đã đưa ra được cấu tạo và hoạt động của hệ thống lái trên ô tô cũng như những hư hỏng thường gặp của cơ cấu trong quá trình hoạt động của ôtô Xây dựng được quy trình kiểm tra, chuẩn đoán , tháo, lắp và cách khắc phục hư hỏng

của các bộ phận trong cơ cấu lái trợ lực điện

Em rất mong những đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để

đề tài của em ngày một hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Xxx, Ngày……tháng……năm 2020

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Những năm gần đây cùng sự phát triển chung của xã hội sự tiến bộ về khoa học kĩ thuật của nhân loại đã được đưa lên một nấc thang mới Rất nhiều những thành tựu khoa học kĩ thuật, phát minh, sang chế có bước đột phá về mẫu mã, kiểu dáng, kết cấu và đặc biệt là tính năng làm việc tiện ích cho người sử dụng Là một quốc gia có nền kinh tế đang phát triển, nước ta đã và đang có những có những cải cách mới để

thúc đẩy kinh tế phát triển cùng bước với các quốc gia trên thế giới

Trong các ngành công nghiệp thì công nghiệp ô tô là một trong những ngành công nghiệp có tiềm năng ở nước ta Do sự tiến bộ về khoa học công nghệ nên quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hoá phát triển một cách nhanh chóng vì vậy các hãng chế tạo ôtô luôn luôn làm mới mình với các cải tiến khoa học kỹ thuật trong động cơ điều này đặt ra bài toán khó cho ngành sản xuất động cơ đốt trong nói chung và ôtô nói riêng đó là phải đảm bảo yêu cầu về công suất và tuổi thọ làm việc của các cơ cấu trong động cơ Các hãng sản xuất ôtô như FORD, TOYOTA , MERCEDES…đã có rất nhiều cải tiến mẫu mã hình dạng kết cấu của hộp số nhằm đảm bảo phát huy tối đa

công suất đảm bảo tỷ số truyền, cũng như ổn định khi làm viêc

Hệ thống lái đã có nhiều cải tiến về mẫu mã, kiểu dáng cũng như chất lượng nhằm nâng cao hiệu suất của động cơ và đảm bảo an toàn tiện ích cho người sử dụng trong quá trình sang số êm hơn mà người lái khi sang số không cần nhiều thao tác, những ưu điểm trong thiết kế giúp công suất hộp số tăng lên, khả năng tăng tốc của xe cũng tăng Hộp số cơ khí cho phép nhận công suất động cơ ở một phạm vi nhất định ở đầu vào nhưng ở đầu ra hộp số cung cấp cho nhu cầu chủ động một phạm vi tốc độ lớn

hơn

Hệ thống lái thay đổi tỷ số truyền giữa trục lái bằng cách gài các bánh răng ăn khớp với nhau kết hợp với trợ lực, tạo ra tỷ số truyền Với những chức năng như vậy thì công việc sửa chữa bảo dưỡng vô cùng phức tạp và khó khăn vì vậy đòi hỏi người

kĩ thuật viên phải có trình độ hiểu biết, học hỏi sáng tạo để bắt kịp với khoa học tiên tiến hiện đại, nắm bắt được những thay đổi về đặc tính kĩ thuật của từng loại xe, dòng

xe, đời xe… Để có thể chẩn đoán hư hỏng và đưa ra phương án sửa chữa tối ưu để đạt hiệu quả cao nhất Như vậy người kĩ thuật viên trước đó phải được đào tạo với một chương trình đào tạo tiên tiến hiện đại, nắm được đầy đủ kiến thức lý thuyết và thực

hành

1.2 Ý nghĩa của đề tài

Đề tài giúp sinh viên năm cuối khi sắp tốt nghiệp có thể củng cố kiến thức,

tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành cũng như những kiến thức ngoài thực tế,

xã hội

Đề tài “Nghiên cứu kết cấu, kiểm tra và chẩn đoán hệ thống lái trên xe TOYOTA VIOS 2016 ” giúp cho em tiếp cận với thực tế vì hệ thống này ngày càng được chú trọng nhiều trên ôtô và cũng để cho nó trở nên thân quen với học sinh - sinh viên các trường kỹ thuật Tạo nguồn tài liệu cho các bạn học sinh - sinh viên các khoá sau có

thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu, học tập

Những kết quả thu thập được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên là sẽ giúp cho em, sinh viên có thể hiểu sâu hơn về biết được kết cấu, điều kiện làm việc và một

số những hư hỏng cũng như phương pháp kiểm tra chẩn đoán các hư hỏng thường gặp

của hệ thống lái

1.3 Mục tiêu của đề tài

- Kiểm tra, đánh giá được tình trạng kỹ thuật

- Đề xuất giải pháp, phương án để kiểm tra, chẩn đoán, khắc phục hư hỏng của

hệ thống lái

- Đưa ra các vấn đề quan tâm trên hệ thống

1.4 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu: hệ thống lái trên toyota vios 2016

1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Phân tích đặc điểm, kết cấu, nguyên lý làm việc của Hệ thống lái trên xe toyota

vios 2016

- Các phương án,quy trình, kiểm tra, chẩn đoán của hệ thống lái trên xe toyota

vios 2016

1.6 Phương pháp nghiên cứu

1.6.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

* Trong phương pháp này chúng ta phải các bước sau:

- Bước 1: Quan sát, tìm hiểu các thông số kết cấu (thông số bên ngoài) của Hệ thống lái toyota vios 2016

- Bước 2: Xây dựng phương án thiết kế mô hình Hệ thống lái toyota vios 2016

- Bước 3: Lập phương án kiểm tra chẩn đoán hư hỏng của Hệ thống lái toyota

vios 2016

- Bước 4: Từ kết quả kiểm tra chẩn đoán lập phương án bảo dưỡng sửa chữa,

khắc phục hư hỏng

- Bước 5: Xây dựng quy trình phục hồi sửa chữa Hệ thống lái Toyota Vios 2016

* Mục đích của phương pháp nghiên cứu thực tiễn là trực tiếp tiếp xúc và tác động vào Hệ thống lái để biết được bản chất và các nguyên lý hoạt động của Hệ thống lái

Toyota Vios 2016

1.6.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

Phương pháp được thực hiện khi chúng ta đã thu thập một số lượng tài liệu tham

khảo cũng như những đề tài có liên quan và được thực hiện trước đó

* Mục đích : Nghiên cứu, tham khảo, tìm hiểu các thông tin khoa học trên cơ sở nghiên cứu các văn bản, tài liệu, sách báo đã có sẵn bằng tư duy logic để rút ra kết

luận cần thiết

* Phân loại tài liệu nghiên cứu:

- Tài liệu sơ cấp : Là tài liệu mà người nghiên cứu thu thập, phỏng vấn trực tiếp,

thu thập số liệu và tài liệu nghiên cứu chưa qua phân tích, thảo luận

- Tài liệu thứ cấp : Là tài liệu có nguồn gốc từ tài liệu sơ cấp đã được phân tích, thảo luận và diễn giải như : Sách giáo khoa, báo chí và các giáo trình… Các tài liệu

này đã được giải thích và phân tích dựa trên thực tiễn và lý thuyết một cách chính xác

* Các bước thực hiện:

- Bước 1: Thu thập, tìm tòi các tài liệu viết về Hệ thống lái trên ô tô

- Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic, chặt chẽ theo

từng bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất định

- Bước 3: Đọc, nghiên cứu và phân tích các tài liệu nói về Hệ thống lái dựa trên các kiến thức đã được học trong trường và kiến thức từ thực tế: Phân tích kết cấu,

nguyên lý làm việc một cách khoa học

- Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích và nghiên cứu được, hệ thống hóa lại

những kiến thức đã nắm được tạo ra một hệ thống lý thuyết đầy đủ và sâu sắc

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 2.1 Nhiệm vụ , yêu cầu, phân loại hệ thống lái trên ô tô

- Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Hệ thống lái điều khiển dễ dàng, nhanh chóng, chính xác và an toàn Các cơ cấu điều khiển bánh xe dẫn hướng và quan hệ hình học của hệ thống lái phải đảm bảo

không gây nên các dao động và va đập trong hệ thống lái

+ Lực cần thiết đặt trên vành tay lái nhỏ

+ Đảm bảo động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt

+ Các bánh xe dẫn hướng khi ra khỏi đường vòng cần phải tự động quay về trạng thái chuyển động thẳng, hoặc là lực quay vành tay lái để đưa bánh xe về trạng

thái chuyển động thẳng nhỏ hơn khi quay vòng

2.1.3 Phân loại

Hệ thống lái có thể phân loại như sau:

a, Theo phương pháp chuyển hướng:

+ Chuyển hướng hai bánh xe trên cầu trước

+ Chuyển hướng tất cả 4 bánh xe Ký hiệu 4WS

b, Theo đặc điểm truyền lực:

+ Hệ thống lái cơ khí ( hệ thống lái thường )

+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực

c, Theo kết cấu cơ cấu lái:

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít – con lăn

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít – trục êcu bi

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít – con trượt

+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng

d, Theo cách bố trí vành tay lái:

+ Bố trí vành tay lái bên trái

+ Bố trí vành tay lái bên phải

e, Theo phương pháp trợ lực:

+ Trợ lực thủy lực

+ Trợ lực điện

+ Trợ lực điện kết hợp với trợ lực thủy lực

2.2 Hệ thống lái trợ lực điện

2.2.1 Khái niệm,phân loại hệ thống lái trợ lực điện

* Khái niệm:

Hệ thống lái trợ lực điều khiển bằng điện tử là hệ thống lái có khả năng tạo ra lực đẩy phụ hỗ trợ lái xe quay vành tay lái khi quay vòng Việc điều khiển xe hoàn toàn phải phụ thuộc vào người lái nữa ,bộ trợ lực lái điều khiển điện tử sẽ hỗ trợ một phần trong việc điều khiển xe, đặc biệt là lúc xe chạy với tốc độ cao thì việc điều khiển

xe sẽ khó hơn, lúc này bộ trợ lực điện tử sẽ tự động điều chỉnh để cho xe có thể chạy được bình thường giảm căng thẳng cho người lái, và nâng cao độ an toàn cho người và

xe

* Phân loại

Hệ thống lái trợ lực điện - thủy lực

Hệ thống lái trợ lực điện - điện tử

2.2.2 Hệ thống lái trợ lực điện - thủy lực (PPS):

* Trợ lực lái cải tiến

- Trợ lực lái cải tiến sử dụng một ECU để điều khiển lực quay của vô lăng cần

thiết phù hợp với tốc độ của xe

Tạo lực lái nhỏ khi tốc độ của xe thấp và tạo lực lái lớn khi tốc độ của xe cao,

để đạt được cảm giác lái tốt nhất

Có hai phương pháp thay đổi lực lái:

Hệ thống trợ lực lái cải tiến với sự phân nhánh của áp suất dầu tác dụng lên

piston

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống PPS trên xe Toyota

Hệ thống trợ lực lái cải tiến kiểu mới thay đổi moment xoắn của thanh xoắn trong

van điều khiển

Van điều khiển mở theo mức độ đánh lái, cho phép dầu từ bơm đi qua van điều khiển

đến xilanh lực dầu tác dụng lên piston tạo nên trợ lực lái

Khi xe quay trái hoặc quay phải hướng của áp suất dầu tác dụng lên piston được

thay đổi bởi van điều khiển

Để thay đổi lực lái người ta tạo ra một mạch nhánh để nối buồng bên trái và buồng bên phải của piston

Sự thay đổi kích thước của mạch nhánh này làm thay đổi lượng dầu chảy qua, dẫn đến thay đổi áp suất dầu tác dụng lên piston và làm tăng hay giảm mức độ trợ lực lái: ở tốc độ thấp mạch nhánh bị đóng làm tăng sự trợ lực, khi tốc độ tăng mạch nhánh

mở rộng

Một đầu của công tắc lưỡi gà được nối đất, đầu kia được nối với ECU

Công tắc lưỡi gà bật và tắt điện áp cung cấp tạo ra xung tương ứng với sự bật

và tắt của công tắc

Bốn xung được sinh ra trong mỗi vòng quay của dây Tốc độ xe cao hơn thì sẽ

sinh ra nhiều xung hơn trong một đơn vị thời gian

Hình 2.3: Cảm biến tốc độ kiểu lưởi gà

*Kiểu tế bào quang

Một đĩa có xẽ rãnh trên dây đồng hồ tốc độ quay và tế bào quang điện bị bật

tắt do ánh sáng chiếu đến nó bị gián đoạn liên tục do sự che khuất của đĩa xẽ rãnh

Khi điện áp cấp lên mạch này, sẽ sinh ra xung tương ứng với sự bật tắt của tế

bào quang điện

20 xung được sinh ra trong một vòng quay của dây đồng hồ tốc độ Nên 1/5

những xung (4 xung) được sinh ra này là các tín hiệu của tốc độ của xe

Tốc độ của xe cao hơn thì sinh ra nhiều xung hơn

Hình 2.4: Cảm biến tốc độ kiểu tế bào quang điện

*ECU lái trợ lực

ECU này dùng để điều khiển van điện, nó gởi các tín hiệu điều khiển tới van

điện phù hợp với các tín hiệu tốc độ của xe từ cảm biến tốc độ

Các tín hiệu ra từ ECU thay đổi hệ số tác dụng của các tín hiệu xung theo tốc

độ xe Vì vậy sinh ra tín hiệu có điện áp cường độ trung bình thay đổi

Tốc độ thấp - hệ số tác dụng thấp - điện áp thấp

Tốc độ cao - hệ số tác dụng cao - điện áp cao

Hình 2.5: Tín hiệu điện áp

*Van điện

Van điện được gắn trong cơ cấu lái, nó có tác dụng làm thay đổi kích thước

cửa dầu mạch nhánh nối hai phía của xilanh lực

Hình 2.6: Van điện Ống của van bị kéo khi van bị kích thích bởi tín hiệu từ ECU trợ lực lái

Hệ số tác dụng của tín hiệu thay đổi khi tốc độ của xe thay đổi, làm thay đổi

điện áp dẫn đến thay đổi lực điện từ của cuộn dây theo tốc độ xe

Vì vậy, mức độ ống bị kéo và kích thước cửa dầu thay đổi theo tốc độ của xe Tốc độ thấp: lực điện từ yếu ống dịch chuyển ít

Tốc độ cao: lực điện từ lớn ống dịch chuyển nhiều

2.3 Hệ thống lái trợ lực điện - điện tử

2.3.1 Các phần tử cơ bản của trợ lực lái điện

- Trợ lực lái điện (EPS - Electric Power Steering) là một hệ thống điện hoàn chỉnh làm giảm đáng kể sức cản hệ thống lái bằng cách cung cấp dòng điện trực tiếp từ

mô tơ điện tới hệ thống lái Thiết bị này bao gồm có cảm biến tốc độ xe, một cảm biến lái mômen, vận tốc góc, bộ điều khiển điện tử ECU và một môtơ Tín hiệu đầu ra từ mỗi cảm biến được đưa tới ECU có chức năng tính toán chế độ điều khiển lái để điều

khiển hoạt động của môtơ trợ lực

Các phần tử chính cua trợ lực lái điện gồm có: mô tơ điện một chiều các cảm

biến bộ điều khiển trung tâm ECU hộp giảm tốc

*Mô tơ

- Mô tơ điện của trợ lực lái là một mô tơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu, gắn với bộ truyền động của trợ lực lái Mô tơ chấp hành của trợ lực lái điện có nhiệm

vụ tạo ra mô men trợ lực dưới điều khiển của ECU và phải đáp ứng các yêu cầu:

Mô tơ phải đưa ra được mô men xoắn và lực xoắn mà không làm quay vô lăng

Những dao động của mô tơ và mô men xoắn, lực xoắn phải trực tiếp chuyển

đổi thông qua vành lái tới tay người lái phải được cân nhắc

Do vậy mô tơ điện có các đặc điểm:

Nhỏ, nhẹ, và có kết cấu đơn giản

Lực, mô men xoắn biến thiên nhỏ thông qua điều khiển

Dao động và tiếng ồn nhỏ

Lực quán tính và ma sát nhỏ

Độ an toàn và độ bền cao

*Bộ điều khiển trung tâm (ECU)

- Bộ điều khiển trung tâm (ECU) nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử

lý thông tin để điều khiển mô tơ

*Các cảm biến:

- Các cảm biến có nhiệm vụ cấp tín hiệu mô men lái, vận tốc chuyển động xe

và tốc độ trục khuỷu động cơ Về cơ bản trợ lực lái điện có cảm biến mô men lái hoặc tốc độ đánh lái Đa phần hiện nay sử dụng cảm biến mô men lái Các cảm biến này có hai loại chính là có tiếp điểm và không có tiếp điểm Ưu điểm của loại không tiếp điểm là không bị mòn do lão hóa từ trễ nhỏ, là ít bị ảnh hưởng bởi dịch chuyển dọc trục và lệch trục Giảm tốc có nhiệm vụ tăng lực lái và truyền mô men trợ lực đến cơ

cấu lái

2.3.2 Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện

Trợ lực lái được điều khiển theo các bản đồ được lưu trũ sẵn trong bộ nhớ của ECU EPS ECU có thể lưu trũ 16 bản đồ, các bản đồ này được kích hoạt ở nhà máy

phụ thuộc vào các yêu cầu cho trước

Hình 2.7: Sơ đồ khối nguyên lý trợ lực lái điện

Ngoài ra các bản đồ náy cũng được kích hoạt bằng những công cụ quét ECU hoặc hệ thống lái sau khi bảo dưỡng hoặc thay thế ECU hoặc hệ thống lái Với bất kì một cái xe đã cho thì cả hai bản đồ tương ứng với xe hạng nặng và hạng nhẹ được chon Mỗi bản đồ có 5 đặc tính khác nhau tương ứng với các vận tốc chuyển động của

ô tô Các bản đồ này xác định vùng trợ lực lái có thể làm việc

Hình 2.8: Bản đồ điều khiển ECU trong hệ thống trợ lực lái điện

*Nguyên lý làm việc của trợ lực lái

- Trợ lực lái sẽ bắt đầu làm việc khi người lái tác dụng lực để quay vô lăng.Lực tác dụng lên vành lái sẽ làm cho thanh xoắn trong cơ cấu lái xoay Cảm biến

mô men lái sẽ xác định góc quay của thanh xoắn và gửi các lực lái đã được tính toán

đến ECU

Cảm biến góc quay của vô lăng sẽ thông báo góc quay vành lái và tốc độ đánh

tay lái hiện thời

Phụ thuộc vào lực lái, tốc độ chuyển động, tốc độ động cơ, góc quay vô lăng, tốc độ đánh tay lái và bản đồ được lưu giữ trong ECU, EPS ECU sẽ tính toán lực trợ lực cần thiết và gửi đến động cơ điện.Trợ lực lái sẽ tác động lên cơ cấu lái một lực trợ lực song song với lực đặt lên vành lái.Tổng của lực đặt lên vành lái và lực trợ lực sẽ

tác động lên cơ cấu lái để quay vòng xe

*Cảm biến mô mem xoắn

Cảm biến được gắn trên trục 1 bên cạnh bánh vít có nhiệm vụ xác định mômen mà

người lái tác dụng trên trục 1, từ đó gửi tín hiệu đến ECU

Hình 2.9: Cảm biến mômen và vị trí lắp đặt

Hình 2.10: Cấu tạo của cảm biến mômen + Trên vỏ roto có gắn các nam châm vĩnh cửu ở vành trên và vành dưới

+ Roto có nhiệm vụ tạo ra từ trường biến thiên khi ta quay trục lái

+ Cảm biến có 2 tín hiệu ra: Chính và phụ, để đảm bảo tính an toàn tin cậy của

hệ thống

+ Vỏ: Có nhiệm vụ giữ và bảo vệ các chi tiết bên trong, vỏ trên và vỏ dưới

được ghép với nhau bằng các lẫy

*Nguyên lý hoạt động:

- Khi tác dụng mômen lên trục lái, roto quay cùng trục lái (nhờ then hoa), lúc

này từ thông đi qua lớp bán dẫn biến thiên, dẫn đến trong mạch bán dẫn xuất hiện suất điện động cảm ứng Hall, và giá trị suất điện động này thay đổi tỉ lệ với mômen tác dụng lên trục lái Eh = kBi/ δ

Hình 2.11: Tín hiệu ra của cảm biến

Trên hình thể hiện hiệu điện thế đầu ra của cảm biến ở 2 trạng thái trục lái

quay phải và quay trái

Khi trục lái quay phải hiệu điện thế tăng từ 2,5 - 4 vol

Khi trục lái quay trái hiệu điện thế giảm từ 2,5 - 1 vol

2.4 Các phương pháp điều khiển trợ lực trong hệ thống lái trợ lực điện

Môtơ trợ lực lái có thể được điều khiển theo 2 cách:

+ Điều khiển điện áp

+Điều khiển dòng điện AA

*Phương pháp điều khiển điện áp ( Voltage Control Method):

Trong phương pháp điều khiển điện áp(hình 2.12) tốc độ quay và mômen của môtơ trợ lực được điều khiển chủ yếu căn cứ vào tín hiệu của cảm biến mômen lái và

cảm biến tốc độ đánh lái

Trong phương pháp này thành phần (VM1 = R.i = kT.TM; trong đó kT là hệ số tỉ

lệ cố định) Tương ứng với mômen, được tính toán dựa trên tín hiệu đầu ra của cảm biến mômen và điện áp thành phần của môtơ (VM2 = k.N) Nó tương xứng với tốc độ của môtơ khi được tính toán dựa trên tín hiệu đầu ra θ1 từ cảm biến vận tốc góc của

bánh lái Có hai điện áp thành phần được đưa vào và lấy ra

Hình 2.12: Sơ đồ mô phỏng quá trình điều khiển môtơ trợ lực lái theo

phương pháp điều khiển điện áp

1:Cảm biến tốc độ xe 5- Thanh xoắn 2- Cảm biến tốc độ đánh lái 6- Mô tơ

4- vành lái

*Phương pháp điều khiển dòng điện ( Curent Control Method)

Trong phương pháp này, giá trị cần đạt được đối với dòng điện cấp cho môtơ tương ứng với mômen ra môtơ được thiết lập để nó bằng với tín hiệu tốc độ phản hồi

của cảm biến tốc độ động cơ

Hình 2.13: Sơ đồ mô phỏng quá trình điều khiển môtơ

1: Vành tay lái 5: Bộ bù 2: Thanh xoắn 6: Mạch phản hồi dòng 3: Mô tơ trợ lực 7: Tốc độ xe

4: Tải

Hai phương pháp điều khiển trên dựa trên mối quan hệ giữa các thông số của môtơ Trong mạch tương đương của môtơ, mối liên hệ giữa điện áp cực Vm, trở kháng

L, điện trở R, sức điện động cố định K, tốc độ quay vòng N, cường độ dòng điện i,

thời gian t được thể hiện trong công thức:

Vm =L(di/ dt) + R.i + K.N

= R.i + k.N

Trong đó cường độ dòng điện i tỉ lệ với mômen quay của môtơ Tm

Khi ôtô đang chạy ở vận tốc thấp, điều khiển thông thường sẽ được sử dụng Với loại điều khiển này, giá trị đối với ( R.i+k.N) là giá trị đầu ra dẫn tới môtơ để đạt được vận tốc phản hồi tốt (vận tốc phản hồi hệ thống lái) Và điều này sẽ đưa đến cho

hệ thống lái những tính năng tiện lợi

Hình 2.14: Mạch tương đương của môtơ Khi ôtô đang chạy ở vận tốc cao thì có thể tiếp tục sử dụng hai loại điều khiển:

+ Một là: Điều khiển ngược, giá trị (k.N) được lấy giá trị nhỏ hơn do mômen

chống rung thường tỉ lệ với với tốc độ động cơ được phát ra

+ Hai là: Điều khiển chống rung, mômen môtơ sinh ra sẽ ngược chiều với chiều quay của môtơ với Vm = 0 khi vành lái được tự do

2.4.1 Đặc điểm kết cấu của các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện

Trong trợ lực lái điện, có một phần tử rất quan trọng không thể thiếu đó là các cảm biến Các cảm biến này có nhiệm vụ truyền thông tin đến ECU để ECU sử lý

thông tin và quyết định vòng quay của môtơ trợ lực

Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện – điện tử gồm: Cảm biến góc đánh lái, cảm biến mômen lái, cảm biến tốc độ đánh lái ( tốc độ quay vành lái ), cảm biến

tốc độ ôtô

2.4.2 Cảm biến góc lái

Hầu hết trên ô tô sử dụng 2 loại

a Loại máy phát điện

Được dẫn động từ trục lái thông qua các cặp bánh răng tăng tốc làm tăng tốc độ quay và phát ra điện áp 1 chiều tuyến tính tỉ lệ với tốc độ quay của trục lái Tín hiệu

của máy phát phát ra được hiệu chỉnh và khuyếch đại thông qua 1 bộ khuyếch đại

Hình 2.15: Cấu tạo và tín hiệu của cảm biến tốc độ đánh lái

b Loại cảm biến góc lái loại hiệu ứng Hall

Có cấu tạo đơn giản hơn, dễ lắp đặt và đặc tính ra là dạng xung số Vì vậy các

xe ngày nay thường sử dụng loại cảm biến này

Cấu tạo của cảm biến gồm 1 rôto nam châm nhiều cực gắn với trục lái Một IC Hall được đặt đối diện với vành nam châm ( Cách 1 khe hở nhỏ: 0,2 ÷ 0,4 mm) Cảm biến được cấp nguồn điện 12v một chiều Khi đánh tay lái, vành nam châm sẽ quay và

từ trường của nam châm tác động vào IC Hall tạo ra chuỗi xung vuông 0v ÷ 5v Số xung tăng dần theo góc quay trục lái Tín hiệu này sẽ được gửi về EPS ECU và phân tích thành góc quay trục lái và tốc độ đánh lái ( nếu đặt vào mạch đếm thời gian)

Hình 2.16:.Cảm biến góc lái loại Hall

a- Cấu tạo; b- Xung của cảm biến 1: Vỏ; 4- IC Hall 2: Rô to nam châm 5: Giắc điện 3: Ổ bi 6: Nhựa từ tính

1:Trục răng 5: Thanh xoắn 8: Cơ cấu cam

2: Biến thế vi sai 6: Bánh răng trung gian 9: Lõi thép trượt

3: Mạch giao diện 7: Mô tơ 10: Cánh

4: Trục vào

2.4.3 Cảm biến mômen lái

Bao gồm 3 loại: Loại lõi thép trượt, loại lỗi thép xoay, loại 4 vành dây cảm ứng

a Loại lõi thép trượt

Gồm 1 lõi thép được lắp lỏng trượt trên trục lái, trên đó có 1 rãnh chéo, rãnh này sẽ được lắp với 1 chốt trên trục lái Phía ngoài lõi thép là 3 cuộn dây quấn: 1 cuộn

sơ cấp và 2 cuộn thứ cấp Cuộn sơ cấp được cấp 1 nguồn điện xoay chiều tần số cao Tùy thuộc vào vị trí của lõi thép mà suất điện động cảm ứng ra trong hai cuộn dây thứ cấp khác nhau Tín hiệu của 2 cuộn thứ cấp được chỉnh lưu và đưa về mạch so sánh để biến đổi thành điện áp tuyến tính tỉ lệ với góc xoắn của 1 thanh xoắn đặt giữa trục lái

và cơ cấu lái ( Như trong van trợ lực thủy lực loại van xoay)

Ba trạng thái của rãnh chéo và chốt và lõi thép tương ứng với các trường hợp

quay vòng phải, vị trí trung gian và quay vòng trái cũng được thể hiện trên( hình 2.21)

Hình 2.17:.Sơ đồ đặc tính và các vị trí làm việc của cảm biến mômen lái

loại lõi thép trượt

1: Lái phải 4: Cuộn sơ cấp;

2: Trung gian 5,7: Cuộn thứ cấp 3: Lái trái 6: Lõi thép trượt

b Loại lõi thép xoay

Gồm trục vào ( gắn với phần trên trục lái), trục ra ( gắn với phần nối tiếp của trục lái tới cơ cấu lái), giữa trục vào và trục ra được liên kết bằng 1 thanh xoắn Trên trục vào lắp 1 vành cảm ứng số 1 có các rãnh để cài với các răng của vành cảm ứng số

2 Còn vành cảm ứng số 3 cũng có các răng và rãnh được lắp trên trục ra Phía ngoài

các vòng cảm ứng là các cuộn dây được chia ra các cuộn dây cảm ứng và cuộn dây bù

Hình 2.18: Vị trí lắp, cấu trúc và đặc tính của cảm biến mômen lái loại

lõi thép xoay

1: Cảm biến mô men; 5: Vành phát hiện 9: Vành cảm ứng 3

2: Trục lái chính 6: Trục sơ cấp 10: Trục thứ cấp

3: Bộ giảm tốc 7: Cuộn dây bù 11: Từ trục lái

4: Vô lăng 8: Vành cảm ứng 1 12: Từ cơ cấu lái

13: Vành cảm ứng 2

2.4.4 Các dạng hệ thống lái trợ lực điện

- Hệ thống lái trợ lực điện gồm có 2 kiểu trợ lực cơ bản là:

+ Mô tơ trợ lực trên trục lái

+ Mô tơ trợ lực ở bên trong cơ cấu lái

Hệ thống lái trợ lực điện có mô tơ trợ lực gắn bên trong cơ cấu lái

Hệ thống lái trợ lực điện có mô tơ trợ lực gắn trên trục lái

Trong hệ thống trợ lực lái kiểu này có một môtơ điện trợ lực cùng cơ cấu giảm tốc trục vít- bánh vít được bố trí ở trục lái chính ( trước đoạn các đăng trục lái) Tại

đây cũng bố trí cảm biến mômen lái

Hình 2.19: Mô tơ trợ lực gần vô lăng lái

Hệ Thống lái trợ lực điện có mô tơ trợ lực gắn bên trong cơ cấu lái

Trong kiểu trợ lực lái loại này mô tơ trợ lực được chế tạo liền với cơ cấu lái và

là một bộ phận cấu thành của cơ cấu lái Phương án này rất gọn, tuy nhiên giá thành hệ

thống cao

Hình 2.20 Môtơ trợ lực gần cơ cấu lái

1: Khớp cầu 4: Mô tơ 2: Chụp cao su 5: Giắc điện 3: Thanh lái 6: Trục lái

Phần kéo dài của thanh răng được chế tạo dưới dạng trục vít và trục vít này ăn khớp với đai ốc liên kết cứng với rôto của mô tơ trợ lực lái thông qua các viên bi tuần

hoàn

1: Cơ cấu lái trục răng-thanh răng 3: Động cơ 2: Ly hợp điện từ 4 : Cảm biến mô men 5: Trục lái 6: Trục vít- bánh vít

2.5 Kết cấu của hệ thống lái xe Toyota Vios 2016

2.5.1 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Vios 2016

a Cơ cấu lái

* Chức năng:

-Có chức năng tiếp nhận mô men quay từ người lái rồi truyền cho trục lái

+Biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động ngang của dẫn động lái +Tăng lực tác động của người lái lên vành tay lái để thực hiện quay vòng xe nhẹ

*Cấu tạo:

Hình 2.23: Túi khí an toàn

-Vành tay lái có cấu tạo tương đối giống nhau ở tất cả các loại ô tô:bao gồm một vành hình tròn và một vài nan hoa được bố trí quanh vành trong của vành tay lái Ngoài chức năng chính là tạo mô men lái, vành tay lái còn là nơi bố trí một số bộ phận khác của

Hình 2.22: Vành tay lái

ô tô như: nút điều khiển còi, túi khí an toàn vv

Đa số các ô tô hiện nay được trang bị loại còi điện,nút nhấn còi thường được bố trí trên vành tay lái Nút nhấn còi hoạt động tương tự như một công tắc điện kiểu thường

mở khi lái xe nhấn nút còi, mạch điện sẽ kín và làm còi kêu

Để đảm bảo độ an toàn cho người lái và hành khách trong trường hợp xe bị đâm chính diện,các ô tô hiện nay thường được trang bị hệ thống an toàn Hai loại thiết bị an

toàn được sử dụng phổ biến hiện nay là dây an toàn và túi khí an toàn

Nhiều công ty chế tạo ô tô chỉ trang bị túi khí cho các loại xe sang trọng, còn các

dòng xe thường chỉ được trang bị dây an toàn

Túi khí an toàn có hình dáng tương tự cây nấm được làm bằng nilon phủ neoprene, được xếp lại và đặc trong phần giữa của vành tay lái Khi xe đâm thẳng vào một xe khác hoặc vật thể cứng, túi khí sẽ phồng lên trong khoảnh khắc để hình thành một chiếc đệm mềm giữa lái xe và vành tay lái Túi khí an toàn chỉ được sử dụng một lần sau khi hoạt

động túi khí phải được thay mới

b Trục lái

* Chức năng:

- Trục lái là bộ phận cấu thành hệ thống lái có chức năng chính là truyền mô men lái từ vành tay lái đến hộp số lái Trục lái của xe có cấu tạo phức tạp hơn nó cho phép thay đổi độ nghiêng của vành tay lái hoặc cho phép trụ lái chùn ngắn lại khi người lái va đập trong trường hợp xảy ra tai nạn để hạn chế tác hại đối với người lái Ngoài ra trục lái còn

là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác của ô tô như: công tắc điều khiển hệ thống đèn, công tắc

điều khiển gạt nước, hệ thống dây điện và các đầu nối điện vv

* Cấu tạo:

Hình: 2.24 Cụm trục lái xe vios 2016

Đầu trên của trục lái thường có ren và then hoa để liên kết và cố định vành tay lái

trên trục lái, đầu dưới của trục lái liên kết với trục đầu vào của hộp số lái

* Cấu tạo:

Hình 2.25: Cơ cấu lái xe vios 2016

- Cơ cấu lái hoạt động tương tự như một hộp số với hai bộ phận cơ bản được gọi quy ước là trục quay của cơ cấu lái và trục lắc của cơ cấu lái.Trục quay là đầu vào của cơ cấu lái,nó trực tiếp liên kết với đầu dưới của trục lái và thực hiện chuyển động

quay theo chuyển động của trục lái.Trục lắc là đầu ra của hộp số lái nó liên kết với đòn

lắc chuyển hướng của dẫn động lái

2.5.2 Trợ lực lái

* Cụm trợ lực điện loại sử dụng mô tơ gắn trên trục lái

-Trục lái là trục bắt vào vành lái có nhiệm vụ nhận và truyền lực của người lái

từ vành lái xuống dưới

Thanh xoắn: Nối giữa các trục bằng chốt, có nhiệm vụ xác định đảm bảo cho các trục chuyển động tương đối với nhau Đồng thời là bộ phận tạo sự chuyển vị tương

đối gây ra sự lệch góc giữa các trục

Motor điện một chiều: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển từ EPS ECU tạo

ra mômen trợ lực vào trục 2 thông qua trục vít – bánh vít để trợ lực cho người lái

Hình 2.26 : Kết cấu cụm trợ lực điện vios 2016

*Nguyên lý hoạt động của cụm trợ lực điện:

- Việc thay đổi mômen tùy theo tốc độ giúp xác định được đặc tính động cơ trợ lực và đồng thời xây dựng thuật toán điều khiển cho động cơ Hình thể hiện sơ đồ điều khiển motor điện của EPS Ở đây sử dụng nguyên lý xung điều rộng để điều khiển tốc độ của motor trợ lực Để điều khiển được, người ta xây dựng mạch điều khiển điện tử Bộ điều khiển điện tử này có vai trò rất quan trọng trong quá trình làm việc của hệ thống lái trợ lực điện Nó tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến và các tín hiệu điều

khiển, sau đó tính toán chính xác giá trị cần thiết điều khiển motor trợ lực cho người

lái

2.5.3 Mô tơ trợ lực điện

*Cấu tạo:

- Để đảm bảo được công suất trợ lực cần thiết trên bộ trợ lực điện sử dụng loại

động cơ điện một chiều, nó bao gồm: Rôto, stato, trục lái chính và cơ cấu giảm tốc

Cơ cấu giảm tốc bao gồm trục vít và bánh vít mô men do rôto động cơ điện tạo

ra được truyền tới cơ cấu giảm tốc sau đó được truyền tới trục lái chính Trục vít được

đỡ trên các ổ đỡ để giảm độ ồn và tăng tuổi thọ làm việc, khớp nối đảm bảo cho việc nếu động cơ điện bị hỏng thì trục lái chính và cơ cấu giảm tốc không bị khóa cứng lại

và hệ thống lái vẫn có thể hoạt động được

Hình 2.27: Mô tơ trợ lực điện EPS

Bên trong động cơ còn bố trí một ly hợp từ để thực hiện quá trình ngắt hoặc kết

nối giữa trục chính của động cơ và trục vít

*Hoạt động:

- Khi nhận được tín hiệu điều khiển từ ECU EPS thì mô tơ sẽ quay để thực hiện

quá trình trợ lực như: quay nhanh, quay chậm, quay trái, quay phải và dừng

Trục thứ cấp được dẫn động bởi mô tơ thông qua cơ cấu trục vít bánh vít nên khi mô tơ quay làm cho trục thứ cấp quay theo Trục thứ cấp sẽ truyền mô men của mô

tơ đến cơ cấu lái Ở đây mô men sẽ được cơ cấu lái làm tăng lên và truyền đến bánh xe

dẫn hướng thông qua dẫn động lái

ECU EPS nhận tín hiệu từ các cảm biến, so sánh các tín hiệu mà nó nhận được, tính toán rồi đưa ra tín hiệu để điều khiển tốc độ và hướng quay của mô tơ trợ

lực phù hợp với tín hiệu mà ECU nhận được từ các cảm biến

2.5.4 ECU trợ lực lái

- Trong trường hợp hệ thống có sự cố ECU EPS sẽ gửi tín hiệu tới rơle bật sáng đèn báo EPS trên đồng hồ táp lô, đồng thời ECU EPS là nơi lưu mã hư hỏng để

phục vụ cho việc sửa chữa

ECU có nhiệm vụ điều khiển motor trợ lực cho người lái từ giá trị độ xoắn của thanh lái và vận tốc xe sẽ định mức dòng điện cấp tới motor trợ lực lái ECU EPS còn điều khiển bù quán tính: Đảm bảo motor hoạt động ngay khi người lái khởi hành và xoay vô lăng Đảm bảo tính điều khiển trả lái,hỗ trợ lực hồi về của các bánh xe sau khi người lái đánh hết vô lăng sang một bên Dự tính nhiệt độ motor dựa trên cường độ dòng điện và điện áp đưa vào Nếu nhiệt độ của motor hoặc ECU vượt quá giá trị cho phép thì nó sẻ giảm bớt cường độ dòng điện để tránh cho motor hoặc ECU bị quá

nhiệt

Hình 2.28: ECU EPS của xe vios 2016

ECU này dùng để điều khiển van điện, nó gởi các tín hiệu điều khiển tới van điện phù hợp với các tín hiệu tốc độ của xe từ cảm biến tốc độ

Các tín hiệu ra từ ECU thay đổi hệ số tác dụng của các tín hiệu xung theo tốc độ

xe vì vậy sinh ra tín hiệu có điện áp cường độ trung bình thay đổi

2.5.5 Cảm biến mômen lái

Cảm biến gồm 2 phần:

Hình 2.29: Cấu tạo cảm biến mômen lái vios 2016

1.Vành 2 4.Trục vào 2.Thanh xoắn 5 Vành 1(phần Stator) 3.Vành 1 6 Vành 2(Stator)

Phần stato có 2 vành dây, các dây được cuộn trên các răng thép định hình

Phần rôto có 2 vành dây: 1 vành được gắn với trục răng, phần thứ 2 được gắn với các đăng trục lái Giữa vành thứ nhất và thứ hai có thể xoay lệch nhau 1 góc bằng

góc xoắn của thanh xoắn ( Khoảng 7 độ 58 phút)

2.6 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trên xe vios 2016

* Nguyên lý làm việc của hệ thống:

- Khi xe chuyển động với tốc độ chậm, bình thường thì người lái xe phải mất nhiều lực để thay đổi hướng chuyển động của xe, nhận biết được điều này thông qua cảm biến mô men gắn trên trục lái nên ECU gởi tín hiệu tới động cơ trợ lực cho nó

hoạt động mạnh hơn giúp tài xế giảm lực đánh lái

Khi xe chạy với tốc độ cao thì trợ lực ít hơn để cho người lái không mất cảm giác lái, nếu tình trạng mặt đường xấu và có sự thay đổi đột ngột trong khi lái như qua khúc cua với tốc độ cao, lạng lách để tránh xe khác thì lúc này hệ thống lái trợ lực điện

hoạt động nhanh để hỗ trợ cho người lái xử lý tình huống một cách dễ dàng hơn

Hình 2.30: Sơ đồ khối hệ thống

Để biết được những sự thay đổi đó thì ở hệ thống lái trợ lực điện có cảm biến góc lái và cảm biến mômen để thu nhận những tín hiệu và truyền các tín hiệu mà nó nhận được đến bộ xử lý trung tâm (ECU) Trong đó cảm biến quan trọng nhất là cảm

biến mô men

Các cảm biến như: Cảm biến tốc độ của xe, cảm biến mô men lái,…Các cảm biến này sẽ truyền tín hiệu đến bộ xử lý trung tâm (ECU) sau khi nhận các tín hiệu từ các cảm biến, ECU sẽ tổng hợp và xử lý các tín hiệu đó đồng thời đưa ra tín hiệu để điều khiển cho động cơ điện quay, làm cho bộ trục vít bánh vít hoạt động làm quay

trục lái chính và làm cho các bánh xe dẫn hướng chuyển động

2.7 Giới thiệu về xe TOYOTA VIOS 2016

2.7.1 Giới thiệu chung

Hình 2.31: Xe Toyota Vios 2016

- Xe Toyota Vios là chiếc sedan thuộc phân khúc B, được ra đời vào 15 năm trước tại Thái Lan Nhà sản xuất lúc bấy giờ mong muốn “con cưng” luôn luôn tiến lên

về vinh quang, do đó đã đặt cái tên VIOS

- Xe Toyota Vios Được biết với độ linh hoạt khá cao phù hợp với người Châu

Á Đặc biệt, dòng xe Toyota này rất được người Việt ưa chuộng và xuất hiện thường xuyên trên mọi đường phố tại Việt Nam

Thông số kỹ thuật

- Vios 2016 được trang bị động cơ 2NR-FE mới dung tích 1.5L (G CVT, E CVT và E MT) 4 xy lanh thẳng hàng, 16 van DOHC, với hệ thống điều phối van biến thiên thông minh kép Dual VVT-i tối ưu hóa thời điểm đóng mở đồng thời của cả van nạp và van xả phù hợp với điều kiện lái xe (thay cho loại van biến thiên VVT-i cho van nạp ở phiên bản cũ), mang lại hiệu suất vận hành cao cho động cơ ở mọi địa hình với công suất cực đại 107 mã lực tại 6.000 vòng/phút và mômen xoắn cực đại 140 Nm tại 4.200 vòng/phút

Hình 2.32: Động cơ 2NR-FE

- Đặc biệt, ở phiên bản 1.5G và phiên bản 1.5E CVT mới, Vios được trang bị hộp số vô cấp CVT với 7 cấp số ảo Hộp số có cơ chế hoạt động ưu việt giúp xe vận hành êm ái, tăng tốc mượt mà, và giảm thiểu lượng khí thải phát ra từ môi trường Với động cơ và hộp số hoàn toàn mới, hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu của Vios được gia tăng

đáng kể

Hình 2.33: Hộp số CVT trên Toyota Vios 2016

Hệ thống truyền lực

- Ly hợp: Loại 1 đĩa ma sát khô, thường đóng, có lò xo ép hình đĩa, dẫn động

cơ khí kiểu cáp Ở loại ly hợp này sử dụng lò xo dạng đĩa hình côn từ đó có thể tận dụng kết cấu này để đóng mở ly hợp mà không cần phải có đòn mở riêng Mặt đáy của

lò xo được tì trực tiếp vào đĩa ép, phần giữa của lò xo được liên kết với vỏ Mặt đỉnh

của lò xo sẽ được sử dụng để mở ly hợp khi bạc mở ép lên nó

- Hộp số:

+ Đối với phiên bản 1.5G là tự động 4 cấp

+ Đối với phiên bản 1.5E là hộp số thường 5 cấp

- Truyền lực chính và vi sai: Đây là loại xe du lịch động cơ và hộp số đặt ngang, cầu trước chủ động nên cặp bánh răng truyền lực chính và vi sai cũng được bố trí luôn trong cụm hộp số Xe Toyota Vios sử dụng truyền lực chính một cấp, bánh

răng trụ răng nghiêng

người lái và lực của bộ trợ lực phanh

- Xe Toyota Vios còn được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh ABS, với

cơ chế phân bố lực phanh điện tử EBD, giúp bánh xe không bị bó cứng và ổn định

ngay cả khi phanh gấp trên đường trơn trượt

2.7.3 Hệ thống lái

Hệ thống lái trên xe Toyota Vios là hệ thống lái cơ khí với tay lái trợ lực thủy lực, giúp tay lái nhẹ hơn khi chạy xe ở tốc độ thấp và trở lại mức bình thường khi xe

chạy ở tốc độ cao

Hệ thống lái xe Toyota Vios bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái, và trợ lực lái

- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng, trong đó thanh răng làm luôn chức

năng của thanh lái ngang trong hình thang lái

- Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng,

thanh lái ngang, cam quay và các khớp nối

- Trợ lực lái gồm các bộ phận cơ bản: bơm dầu, van phân phối và xi lanh lực

- 1 số thông số của hệ thống lái trên toyota vios 2016 :

- Bán kính quay vòng:Bán kính quay vòng tối thiểu 5,1 m

- Chiều dài thanh lái ngang khoảng: 910mm

- Bán kính vành tay lái: 180mm

- Bán kính bánh xe: 180/60R15

- Tỷ số truyền của cơ cấu lái: ic=19,5

2.7.4 Phần vận hành

Hệ thống treo trên xe bao gồm treo trước và treo sau

- Treo trước là hệ thống treo độc lập kiểu nến (mcpherson), kích thước đòn treo trên của hệ thống treo này giảm về bằng 0 Còn đầu trong của đòn treo dưới được liên kết bản lề với dầm ôtô, đầu ngoài liên kết với trục khớp nối dẫn hướng mà điểm liên kết nằm trên đường tâm của trụ xoay đứng Đầu trên của giảm chấn ống thuỷ lực được liên kết với gối tựa trên vỏ ôtô Phần tử đàn hồi là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một đầu tì vào gối tựa trên vỏ ôtô Trên xe Toyota Vios vì đòn treo dưới chỉ gồm một thanh nén nên có bố trí thêm một thanh giằng ổn định Ngoài ra đây là bánh xe dẫn hướng nên trụ đứng là vỏ giảm chấn có thể quay

quanh trục của nó khi xe quay vòng

- Treo sau là hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi lò xo trụ, vì lò xo trụ chỉ

có khả năng chịu lực theo phương thẳng đứng nên ngoài lò xo trụ phải bố trí các phần

- Ắc quy(mf): 12V- 35Ah

- Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)

- Hệ thống đèn chiếu sáng và đèn báo hiệu bao gồm: đèn pha, đèn si nhan, đèn phanh, đèn sương mù, đèn soi biển số, đèn trần trong xe, đèn báo áp suất dầu, đèn báo

nạp ắc quy, đèn báo mức xăng thấp

- Hệ thống thông gió, sưởi ấm, điều hoà nhiệt độ, bộ gạt nước, rửa kính

- Hệ thống âm thanh gồm có radio, cassette và dàn loa

Bảng 1.1: Các thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios

CHÚ TOYOTA

VIOS 1.5G

TOYOTA

VIOS 1.5E

3 Kích thước tổng thể

(dài x rộng x cao) mm 4410 x 1700 x 1475

4 Kích thước nội thất

7 Trọng lượng không tải kg 1050-1065 1030 -1085

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH KIỂM TRA, CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TYOTA VIOS 2016 3.1 Bảng triệu chứng chuẩn đoán hư hỏng

Tay lái nặng

1.Lốp trước (không đủ độ căng hoặc mòn

không đều) 2.Góc đặt bánh trước (không chính xác)

3 Hệ thống treo trước(khớp cầu dưới) 4.Trục trung gian lái

5.Cụm trục lái 6.Cụm cơ cấu lái 7.ECU trợ lực lái

Trả lái kém

1.Lốp trước (không đủ độ căng hoặc mòn

không đều) 2.Góc đặt bánh trước (không chính xác) 3.Cụm trục lái

4.Cụm cơ cấu lái 5.ECU trợ lực lái

2.Cụm cơ cấu lái

Tiếng kêu bất thường 1.Các khớp của hệ thống lái (Mòn)

2.Cơ cấu lái

Ma sát xuất hiện khi đánh vôlăng trong

khi lái xe ở tốc độ thấp

Môtơ trợ lực lái Cụm trục lái

Âm thanh tần số cao (rít) xuất hiện khi

quay chậm vôlăng với xe đỗ Môtơ trợ lực lái

Vôlăng bị rung và tiếng ồn xảy ra khi

quay vôlăng với xe đỗ

Môtơ trợ lực lái Cụm trục lái

3.2 Quy trình sửa chữa hệ thống lái dòng xe Vios 2016

3.2.1 Quy trình tháo cụm trục lái

- Hãy cẩn thận khi thay thế các chi tiết Việc thay thế không đúng sẽ làm ảnh

hưởng đến tính năng cảu hệ thống lái và dẫn đến nguy hiểm khi lái xe

+Tháo mặt vô lăng

+ Dùng các khẩu đầu hoa

4

+Tháo cụm vô lăng

+Tháo đai ốc và đặt dấu ghi

nhớ trên cụm vô lăng và cụm

va đầu của bulong giữa của SST trước khi sử

dụng

+Tháo lắp che trục lái

+Tháo 3 vít,nhả 2 vấu hãm

nhả cần nghiêng tay lái và

tháo nắp che phía dưới trục

+Ngắt các giắc nối ra khỏi

cụm xi nhan cùng với cáp

xoắn

+Nhả kẹp theo hướng mũi

tên trong hình vẽ và tháo

cụm công tắc ra khỏi cụm

trục lái