Tiểu luận hệ thống khung gầm Ô tô chủ Đề hệ thống lái trợ lực Điện tử(eps) trên xe mercedes c class

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Mục đích của nghiên cứu về hệ thống lái trợ lực điện EPS là hiểu rõ hơn về cách hoạt động, tính năng và ứng dụng của EPS trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại.. GIỚI

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN: HỆ THỐNG KHUNG GẦM Ô TÔ

CHỦ ĐỀ: HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC

ĐIỆN TỬ(EPS) TRÊN XE MERCEDES C-CLASS

Giảng viên hướng dẫn:Hồ Thanh Thơ

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trần Bảo Trọng-23662421

Trần Trọng Phú-23680451

Trần Văn Tiến Phát-23657461

Trần Hoàng Minh Thành-23685581

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Nhận xét:

Điểm đánh giá:

MỤC LỤC

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 4

1.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 4

2.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 4

3.Ý NGHĨA THỰC TIỄN 4

PHẦN 2: TỔNG QUAN CHUNG 4

1.GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ(EPS) 4

2 GIỚI THIẸU VỀ XE MERCEDES C CLASS 5

PHẦN 3: HỆ THÔNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ TRÊN MERCEDES C CLASS 8

1.KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN EPS 8

A.Khái quát: 8

B Công dụng 10

C Chức năng 10

2.CẤU TẠO HỆ THỐNG EPS 10

A.Cảm biến mô-men: 10

B.Bộ điều khiển điện tử (ECU): 10

C.Động cơ điện: 10

D.Cụm thanh răng lái: 11

E.Cảm biến khác: 11

3.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 12

A.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CHUNG 12

D.Tiếng kêu bất thường ở hệ thống lái 16

E.Hiện tượng chảy dầu ở thước lái 16

5 SO SÁNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ TRÊN MERCEDES BENZ C CLASS VÀ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THUỶ LỰC THÔNG THƯỜNG 16

A.Ưu điểm: 17

B.Nhược điểm 17

PHẦN 4: KẾT LUẬN- KIẾN NGHỊ 17

1.KẾT LUẬN 17

2.KIẾN NGHỊ 18

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1.1: Tổng quan hệ thống lái trợ lực điện EPS 5

Hình 2.2.1: Ngoại thất Mercedes-Benz C Class 6

Hình 2.2.2: Nội thất Mercedes-Benz C Class 7

Hình 3.1.1: Tổng quan về hệ thông lái trợ lực điện 8

Hình 3.1.2: Sơ đồ các bộ phận cấu thành hệ thống trợ lực điện 9

Hình 3.2.1: Cấu tạo hệ thống EPS 11

Hình 3.3.1:Cơ cấu cảm biến moment xoắn 13

Hình 3.3.2: Mô tơ trợ lực lái và trục lái 13

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Khi quyết định chọn đề tài về hệ thống lái trợ lực điện (EPS), một số lý do đã định hình quyết định của nhóm Đầu tiên, EPS đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại, và việc hiểu rõ về nó sẽ giúp nhóm có cái nhìn sâu sắc hơn về công nghệ và tiến bộ trong lĩnh vực này Thứ hai, với tầm quan trọng của việc cải thiện an toàn giao thông và bảo vệ môi trường, việc tìm hiểu về EPS sẽ giúp nhóm hiểu rõ hơn về vai trò của công nghệ trong việc giảm thiểu tai nạn giao thông và tiết kiệm nhiên liệu Cuối cùng, EPS là một ví dụ tiêu biểu cho sự tích hợp của công nghệ và khoa học trong cuộc sống hàng ngày, và việc nắm vững kiến thức về nó

sẽ giúp ta có cơ sở để áp dụng trong công việc và cuộc sống Đó là những lý do mà nhóm đã chọn đề tài này để nghiên cứu và khám phá

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Mục đích của nghiên cứu về hệ thống lái trợ lực điện (EPS) là hiểu rõ hơn về cách hoạt động, tính năng và ứng dụng của EPS trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại Thông qua việc nghiên cứu, chúng tôi hy vọng có thể đánh giá sâu hơn về các ưu điểm và hạn chế của hệ thống này, đồng thời tìm kiếm cơ hội để cải thiện hiệu suất và tính năng của EPS Mục tiêu cuối cùng

là đóng góp vào việc phát triển và áp dụng EPS một cách hiệu quả hơn trong các loại phương tiện, từ xe hơi cá nhân đến xe buýt và xe tải, nhằm cải thiện an toàn giao thông, tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường Đồng thời, nghiên cứu này cũng đặt ra mục tiêu tạo ra sự nhận thức

và hiểu biết rộng rãi hơn về vai trò và ứng dụng của EPS trong xã hội và ngành công nghiệp

3 Ý NGHĨA THỰC TIỄN

Ý nghĩa thực tiễn của hệ thống lái trợ lực điện EPS không chỉ làm cho việc lái xe trở nên dễ dàng và an toàn hơn đối với người lái, mà còn đóng góp vào việc bảo vệ môi trường và giảm thiểu tai nạn giao thông Điều này làm cho EPS trở thành một phần không thể thiếu và có ý nghĩa quan trọng trong xã hội và ngành công nghiệp hiện đại

PHẦN 2: TỔNG QUAN CHUNG

1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ(EPS)

Hệ thống lái trợ lực điện tử (Electronic Power Steering - EPS) là một công nghệ trong ngành ô tô được thiết kế để cung cấp sự hỗ trợ trong việc lái xe thông qua sự kết hợp giữa các thành phần điện tử và cơ học EPS thường thay thế hệ thống lái trợ lực thủy lực truyền thống

do nó có nhiều ưu điểm vượt trội

EPS hoạt động bằng cách sử dụng một bộ cảm biến ghi nhận lực đều lên vô-lăng và tín hiệu này được truyền đến một bộ điều khiển điện tử Bộ điều khiển này sau đó quyết định mức độ hỗ trợ cần thiết dựa trên thông tin từ cảm biến và điều kiện lái xe như tốc độ, góc quay vô-lăng, và trạng thái của đường đi

Một số ưu điểm của EPS bao gồm: Tiết kiệm năng lượng, điều chỉnh linh hoạt, tích hợp hệ thống kiểm soát định vị, tích hợp với các tính năng lái xe tự động Nhờ những ưu điểm này, EPS đang trở thành tiêu chuẩn cho nhiều loại xe hơi hiện đại và đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện trải nghiệm lái xe và an toàn giao thông

Hình 2.1.1: Tổng quan hệ thống lái trợ lực điện EPS

2 GIỚI THIẸU VỀ XE MERCEDES C CLASS

Ra mắt và sản xuất bởi hãng xe Đức Mercedes-Benz từ năm 1993, là một dòng xe được thiết kế để cung cấp sự hòa nhập giữa hiệu suất, tiện nghi và phong cách, dòng xe này đã trở thành một trong những lựa chọn phổ biến trong phân khúc xe hạng sang trên toàn thế giới

Hình 2.2.1: Ngoại thất Mercedes-Benz C Class

Một số điểm nổi bật về dòng xe Mercedes-Benz C-Class:

Thiết kế đẳng cấp: C-Class thường được biết đến với thiết kế sang trọng và thanh lịch Từ dòng sedan truyền thống đến phiên bản coupe và convertible thể thao, mỗi phiên bản của C-Class đều thể hiện sự tinh tế và chất lượng của Mercedes-Benz

Nội thất cao cấp: Nội thất của C-Class được thiết kế với các vật liệu cao cấp và chi tiết tinh xảo Các tính năng tiện ích như hệ thống thông tin giải trí cao cấp, hệ thống âm thanh chất lượng cao, và các tính năng an toàn tiên tiến giúp tạo nên một không gian lái xe thoải mái và tiện nghi Hiệu suất mạnh mẽ: C-Class không chỉ đẹp mắt mà còn mạnh mẽ Với các tùy chọn động

cơ đa dạng từ những phiên bản xăng, diesel đến hybrid, khách hàng có thể lựa chọn công suất và hiệu suất phù hợp với nhu cầu lái xe của họ

Công nghệ tiên tiến: Mercedes-Benz không ngừng tích hợp các công nghệ mới vào C-Class Tính năng như hệ thống lái tự động, hỗ trợ lái trong thành phố, hệ thống giải trí thông minh và kết nối internet là những điểm nhấn của dòng xe này

An toàn đảm bảo: Với một loạt các tính năng an toàn tiên tiến như hệ thống cảnh báo va chạm, hỗ trợ lái tự động, cảm biến hỗ trợ đỗ xe và nhiều tính năng khác, C-Class đảm bảo rằng người lái và hành khách luôn được bảo vệ tốt nhất.Tóm lại, Mercedes-Benz C-Class là sự kết hợp hoàn hảo giữa phong cách, hiệu suất và tiện nghi, là một lựa chọn xuất sắc cho những người muốn sở hữu một chiếc xe hạng sang với trải nghiệm lái xe đẳng cấp

Hình 2.2.2: Nội thất Mercedes-Benz C Class

PHẦN 3: HỆ THÔNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ TRÊN MERCEDES C CLASS

1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN EPS

A Khái quát:

Hệ thống lái trợ lực điện tử EPS là một hệ thống thông minh được áp dụng trên ô tô nhằm

hỗ trợ cho người lái quay vô lăng dễ dàng hơn so với hệ thống lái sử dụng cơ cấu trợ lực thuỷ lực

Hình 3.1.1: Tổng quan về hệ thông lái trợ lực điện

Cấu tạo của hệ thống lái trợ lực điện EPS có phần đơn giản hơn so với các loại hệ thống khác Hệ thông lái điện EPS gồm 6 bộ phận:

 Cảm biến moment: Đo moment đánh lái, gửi tín hiệu đó về hộp điều khiển.Cảm biến phát hiện sự xoáy, tính toán tác dụng lên thanh xoắn nhờ vào điện áp thay đổi trên thanh xoắn rồi đưa tín hiệu vừa phát hiện về EPS ECU

 Mô tơ điện DC: Tạo ra trợ lực tuỳ vào tín hiệu phát ra từ EPS ECU

 EPS ECU: Vận hành mô tơ DC gắn trên trục lái; dựa tín hiệu từ các cảm biến, tốc độ của

xe và động cơ để tạo ra trợ lực phù hợp

 ECU: Động cơ hoạt động đưa tín hiệu tốc độ động cơ tới EPS ECU

 Cụm đồng hồ: Đưa tín hiệu tốc độ xe tới EPS ECU

 Đèn cảnh báo P/S: Bật đèn cảnh báo khi hệ thống xảy ra vấn đề

Hình 3.1.2: Sơ đồ các bộ phận cấu thành hệ thống trợ lực điện.

B Công dụng

 Tiết kiệm nhiên liệu: Không như hệ thống thuỷ lực phải hoạt động liên tục, hệ thống EPS chỉ hoạt động khi cần thiết nên tiết kiệm nhiên liệu đáng kể

 Giảm độ phức tạp: Có cấu tạo đơn giản so với hệ thống thuỷ lực, giảm trọng lượng

xe và chi phí sản xuất

 Ít hư hỏng: Ít bị rò rỉ hay hư hỏng

 Mang lại trải nghiệm mượt mà và êm ái: Hệ thống EPS giúp người lái dễ dàng xoay

vô lăng, đặc biệt khi đỗ xe hay di chuyển trong không gian hẹp

C Chức năng

 Hỗ trợ lực lái: Giúp giảm thiểu lực cần thiết để quay vô lăng, dễ dang di chuyển ở tốc độ thấp và khi đỗ xe hoặc khi vào cua

 Tăng cường khả năng an toàn: Hệ thống EPS được tích hợp nhiều hệ thống an toàn khác nhau nên giúp người lái điều khiển xe an toàn hơn

 Cung cấp cảm giác lái chính xác: Hệ thống EPS cung cấp trợ lực chính xác và phù hợp với mọi tốc độ khác nhau

2 CẤU TẠO HỆ THỐNG EPS

A Cảm biến mô-men:

 Được gắn trên trục lái, có nhiệm vụ đo lường lực mô-men tác dụng lên vô lăng bởi người lái

 Gửi tín hiệu về bộ điều khiển điện tử (ECU) để xác định mức độ hỗ trợ cần thiết

B Bộ điều khiển điện tử (ECU):

 "Bộ não" của hệ thống EPS, chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu từ cảm biến mô-men và các cảm biến khác

 Tính toán lực hỗ trợ cần thiết dựa trên tốc độ xe, góc lái và các yếu tố khác

 Gửi tín hiệu đến động cơ điện để điều khiển mức độ hỗ trợ

C Động cơ điện:

 Là bộ phận tạo ra lực mô-men hỗ trợ cho người lái

 Nhận tín hiệu từ ECU và điều chỉnh tốc độ quay để cung cấp lực hỗ trợ phù hợp

D Cụm thanh răng lái:

 Truyền chuyển động từ vô lăng đến bánh xe

 Gồm hai thanh răng khớp với nhau, khi người lái xoay vô lăng, một thanh răng sẽ di chuyển và tác động lên thanh răng còn lại, từ đó bánh xe sẽ chuyển hướng

E Cảm biến khác:

 Cảm biến tốc độ xe: Cung cấp thông tin về tốc độ xe cho ECU để điều chỉnh lực hỗ trợ phù hợp

 Cảm biến góc lái: Cung cấp thông tin về góc lái cho ECU để xác định hướng di chuyển của xe

Hình 3.2.1: Cấu tạo hệ thống EPS

3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

A NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CHUNG

Nguyên lý hoạt động, hệ thống này được dựa trên tín hiệu về cảm biến mô men nằm trong cụm trợ lực lái, khi người lái ô tô tác dụng lên vô lăng để thực hiện việc chuyển hướng, dưới tác dụng phản lực của mặt đường thông qua bánh xe, thước lái tác dụng lên thanh xoắn nằm trong cụm trợ lực điện Cảm biến mô men của hệ thống lái trợ lực điện sẽ có tác dụng đo mô men đánh lái để gửi tín hiệu về hộp điều khiển Căn cứ vào tín hiệu được gửi từ cảm biến mô men hộp điều khiển sẽ đưa ra dòng điện điều khiển mô tơ trợ lực đủ lớn để hổ trợ cho người lái xoay trục tay lái theo chiều mong muốn

Hệ thống trợ lực lái điện EPS có nguyên lý hoạt động cụ thể như sau:

 Điều khiển chính; Từ giá trị độ xoắn của thanh lái và vận tốc xe sẽ định mức dòng điện cấp tới mô tô trợ lực lái

 Điều khiển bù quán tính: Đảm bảo mô tơ trợ lực lái hoạt động khi người lái khởi hành và xoay vô lăng

 Điều khiển trả lái: Điều khiển hỗ trợ lực hồi về của bánh xe sau khi người lái đánh hết vô lăng sang 1 bên

 Điều khiển giảm rung: Điều khiển lượng trợ lực khi lái xe quay vô lăng ở tốc độ cao, do vậy sẽ giảm rung động các thay đổi trong độ lệch của thân xe

 Điều khiển bảo vệ quá nhiệt: Dự tính nhiệt độ của mô tơ dựa trên cường độ dòng điện và điện áp vào Nếu nhiệt độ của mô tơ và ECU trợ lực lái ( ECU EPS ) cao, nó

sẽ giảm bớt cường độ dòng điện vào để tránh tình trạng mô tơ hoặc ECU bị quá nhiệt

Hình 3.3.1:Cơ cấu cảm biến moment xoắn

Hình 3.3.2: Mô tơ trợ lực lái và trục lái

B NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TỪNG BỘ PHẬN

 Vành lái ( vô lăng ) : khi người lái tác dụng vành lái và trục lái truyền lực quay vòng của người lái từ vành lái đến trục răng của cơ cấu lái

 Cơ cấu lái : cơ cấu lái biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng và khuếch đại lực điều khiển trên vành tay lái

 Dẫn động lái : sau khi cơ cấu lái biến chuyển động quay thành chuyển động góc thì dẫn động lái sẽ biến chuyển động góc của đòn quay đứng thành chuyển động góc của trục bánh xe dẫn hướng

 Hệ thống trợ lực lái : giảm lực điều khiển trên vành tay lái giảm cường độ lao động đối với người lái và tăng tính an toàn của hệ thống điều khiển lái

 Mô tơ điện một chiều DC : mô tơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu gắn với bộ truyền động của trợ lực lái dưới sự điều khiển của ECU tạo ra mô men trợ lực rồi đưa ra được mô men xoắn và lực xoắn mà không làm quay vô lăng

 Bộ điều khiển trung tâm ECU : ECU sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến , xử lý thông tin rồi điều khiển mô men trợ lực lái Sau đó điều khiển dòng điện cấp cho mô tơ theo qui luật xác định tạo ra lực trợ lực theo tốc độ xe và mô men đặt trên vành lái đảm bảo lực láithích hợp trong toàn dải tốc độ xe Ngoài ra ECU sẽ theo dõi sự sai lệch của các phần tử trong hệ thống và khi phát hiện ra bất kì một sai lệch nào đó thì

nó điều khiển chức năng EPS phụ thuộc vào ảnh hưởng của sai lệch và cảnh báo cho người lái xe hơn nữa nó còn lưu trữ các vị trí sai lệch trong ECU

4 PHÂN TÍCH CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP

A Tay lái nặng

Hiện tượng này làm bạn thấy thật khó chịu khi phải tốn sức để đánh lái với chiếc xe của mình và nó còn thiếu an toàn khi bạn di chuyển trên đường nữa, nhất là khi xe cộ đông đúc trong giờ cao điểm Khi xe bạn có hiện tượng trên, điều đầu tiên nên xem xét là phải kiểm tra dầu và bơm trợ lực lái Có thể dầu trợ lực lái của xe bạn thấp hơn mức low hoặc bơm trợ lực của bạn bị

hư hỏng dẫn đến điều này Trường hợp này có thể do bơm trợ lực bị mòn cánh bơm, hở đường dầu tới thước lái hoặc bị xước bề mặt bơm

B Tay lái trả chậm

Hiện tượng này thường đi chung với tay lái nặng do bơm trợ lực của xe hoạt động kém Việc này có thể do áp suất và lưu lượng dầu qua bơm giảm khiến thước lái dịch chuyển chậm khi ta đánh lái Thước lái bị hở séc măng bao kín làm dầu lọt qua khoang bên cũng gây

ra hiện tượng chậm trả lái Ngoài ra còn có các nguyên nhân khác như: các đăng lái hoặc thanh dẫn động lái khô mỡ, bị mòn làm tăng lực ma sát khi ta trả lái

C Vành tay lái bị rơ

Độ rơ vành tay lái sẽ phản ánh độ rơ của hệ thống lái Tình trạng này do quá trình sử dụng lâu ngày nên các khớp nối như khớp trục trung gian, khớp cầu, trục các đăng lái bị mòn làm gia tăng độ trễ khi lái xe Khi độ rơ vành tay lái nhiều, tài xế cần đưa xe đến các gara để điều chỉnh lại bạc lái

D Tiếng kêu bất thường ở hệ thống lái

Khi đánh lái điều khiển xe mà hệ thống lái phát ra tiếng kêu bất thường làm bạn thấy bất ổn các tiếng kêu đó xuất phát từ đâu?

Khi mức dầu trợ lực xuống quá thấp hoặc bơm trợ lực hoạt động kém, khi ta đánh hết lái sẽ nghe tiếng kêu “re re” nhưng trước khi có hiện tượng này ta có thể phát hiện tay lái nặng hoặc trả lái bất thường Khi đánh lái nhẹ mà có tiếng kêu lục khục dưới gầm thì có thể là do bạc lái bị mòn, bị rơ

E Hiện tượng chảy dầu ở thước lái

Đây là hiện tượng khá phổ biến ở hệ thống lái trợ lực thủy lực Nguyên nhân chính của hiện tượng này là do phớt thước lái bị chảy dầu, tuổi thọ của phớt thước lái thấp nên sau một thời gian sử dụng gây ra chảy dầu, một trường hợp khác là do chụp bụi lái bị rách làm cho nước, bụi xâm nhập phá hỏng phớt thước lái gây ra hiên tượng trên Đai siết hai đầu thước lái không chặt làm rỗ ti, phá hỏng phớt

5 SO SÁNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TỬ TRÊN MERCEDES BENZ C CLASS VÀ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THUỶ LỰC THÔNG THƯỜNG.

Các hệ thống lái trợ lực sinh ra với mục đích giúp tài xế dễ dàng đánh lái, nhưng do cơ cấu hoạt động khác nhau, trợ lực lái thủy lực và điện lại có những ưu, nhược điểm riêng biệt Tay lái trợ lực là một trong những bước tiến quan trọng của ngành công nghiệp xe hơi Thuở ban đầu, tay lái chỉ đơn thuần tác động lên trục lái Muốn chiếc xe chuyển hướng đều phụ thuộc cả vào lực tay của tài xế Do vậy, nhược điểm là tay lái nặng, thôi thúc các nhà sản xuất đi tìm lời giải Giải pháp đầu tiên là tăng thêm bánh răng, giảm lực tác động đến tay lái, nhưng lại kéo theo hệ quả là số vòng quay nhiều, tài xế gặp khó khăn và mất thời gian bẻ lái kịp mỗi khi cần chuyển hướng Ngày nay có nhiều loại trợ lực lái xuất hiện, nhưng 2 cột mốc lớn nhất là khi trợ lực lái thủy lực và trợ lực lái điện ra đời