Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu hệ thống lái điện trên xe mazda cx5

1


2

Cảm ơn bạn đã ủng hộ
Nếu cần thêm bản vẽ vui lòng liên hệ email:
để trao đổi thêm nhé.


3

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI....................................5
1.1. Khái qt chung về hệ thống lái có trợ lực...........................................5
1.1.1.

Vai trị của trợ lực lái...................................................................5

1.1.2.

Phân loại trợ lực lái.....................................................................6

1.2. Khái quát hệ thống lái trợ lực điện.....................................................11
1.2.1.

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

1.2.2.

Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện...................14

CHƯƠNG 2. CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ
THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN...................................................................16
2.1. Giới thiệu chung về xe MAZDA CX-5..............................................16
2.1.1.

Lịch sử ra đời của MAZDA CX-5............................................16

2.1.2.

Thông số kỹ thuật của xe MAZDA CX-5.................................17

2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của EPS.............................................21
2.2.1.

Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 1............................................21

2.2.2.

Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 2............................................24

2.3. Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện......................................27
2.3.1.

Cảm biến tốc độ đánh lái có 2 loại:...........................................27

2.3.2.

Cảm biến mơmen lái có 3 loại:..................................................28

2.3.3.

Cảm biến tốc độ ôtô:.................................................................31

2.4. Điều khiển động cơ điện.....................................................................34
2.4.1.

Vấn đề điều khiển mô tơ điện trợ lực........................................34

2.4.2.

Các mạch điều khiển động cơ...................................................38

CHƯƠNG 3. KẾT CẤU TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ HỆ THỐNG
LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN XE MAZDA CX-5......................................46
3.1. Các thông số cơ bản của hệ thống lái điện.........................................46
3.1.1.

Tỷ số truyền của hệ thống lái điện............................................46

3.1.2.

Điều kiện khơng trượt khi quay vịng........................................47

3.1.3.

Góc đặt bánh xe.........................................................................48

3.1.4.

Góc dỗng (góc camber)...........................................................49

3.1.5.

Góc nghiêng dọc (góc caster)....................................................51

3.1.6.

Góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng (góc kingpin).......54

3.1.7.

Độ chụm đầu.............................................................................56


4

3.1.8.

Góc quay vịng..........................................................................57

3.2. Xác định momen cản quay vịng của các bánh xe dẫn hướng............58
3.3. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái................................................62
3.4. Tính chọn mơ tơ điện..........................................................................62
3.5. Tính trục lái.........................................................................................63
3.6. Tính tốn kiểm tra hình thang lái........................................................64
CHƯƠNG 4. QUY TRÌNH KIỂM TRA BẢO DƯỠNG.........................69
4.1. Các yêu cầu chung..............................................................................69
4.2. Các chế độ bảo dưỡng hệ thống lái.....................................................69
4.2.1.

Bảo dưỡng thường xuyên..........................................................69

4.2.2.

Bảo dưỡng 1 (sau 6500 km)......................................................69

4.2.3.

Bảo dưỡng 2 (sau 12500 km)....................................................69

4.3. Một số hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục...........70
4.3.1.

Tay lái nặng...............................................................................70

4.3.2.

Độ rơ vành tay lái quá lớn.........................................................70

4.3.3.

Có tiếng gõ trong cơ cấu lái......................................................70

4.3.4.

Trợ lực lái kém..........................................................................70

4.3.5.

Xe lạng sang hai bên, hoặc luôn lạng về một bên.....................70

4.3.6.

Đầu xe lắc qua lại......................................................................71

4.4. Một số nội dung bảo dưỡng, sửa chữa chính......................................71
4.4.1.

Kiểm tra hành trình tự do của vành tay lái................................71

4.4.2.

Kiểm tra đầu thanh nối..............................................................72

4.4.3.

Hiệu chỉnh lệch tâm vành tay lái...............................................72

4.4.4.

Điều chỉnh góc quay vành tay lái..............................................73

4.4.5.

Kiểm tra áp suất, độ đảo của lốp...............................................74

4.4.6.

Kiểm tra góc quay bánh xe........................................................75

4.4.7.

Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin.............................75

4.4.8.

Kiểm tra, điều chỉnh độ chụm...................................................76

4.4.9.

Kiểm tra các chi tiết khác..........................................................77


5

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, trên thế giới cùng với sự phát triển của các ngành khoa học
công nghệ như chế tạo máy với các bộ phận điều khiển tinh vi hay các rô bốt
công nghiệp thế hệ thông minh, ngành ô tô cũng đang có những bước tiến lớn
với sự ứng dụng của tin học, khoa học hiện đại trong sản xuất.
Ơ tơ ngày nay được sử dụng ở tốc độ ngày càng nhiều, tốc độ của
những chiếc xe đời mới liên tục được nâng cao, đi cùng với đó vấn đề an toàn
chuyển động ngày càng được các nhà khoa học công nghệ ở các trung tâm
khoa học công nghệ tại các nước có ngành cơng nghiệp ơ tơ hoàn chỉnh đầu
tư nghiên cứu. Hê thống lái là một trong những bộ phận đảm bảo tính năng
đó. Chất lượng của hệ thống lại phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng
sửa chữa. Muốn làm tốt được việc đó, người cán bộ kỹ thuật phải nắm vững
kết cấu và nguyên lí làm việc của các bộ phận của hê thống lái.
Đề tài: Nghiên cứu hệ thống lái điện trên xe MAZDA CX-5 mong muốn

đáp ứng một phần nào mục đích đó. Nội dung đề tài đề cập đến các vấn đề
sau:
 Nghiên cứu tổng quan về hệ thống lái điên.
 Cấu tạo, nguyên lí làm việc, kết cấu, đặc điểm của hệ thống lái điện.
 Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lái điện.
Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên
cứu kết cấu và ngun lí làm việc cũng như cơng dụng, phân loại, yêu cầu
chung của các chi tiết hay từng cụm chi tiết. Sự ảnh hưởng của các chi tiết
hay từng cụm chi tiết đến quá trình làm việc cũng như các thông số kỹ thuật,
để đảm bảo cho ô tô vận hành an toàn trên đường.


6

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI

Ngày nay ô tô được sử dụng ở tốc độ cao, vấn đề an toàn chuyển động ngày
càng được quan tâm nhiều hơn. Trong cấu tạo ôtô, hai hệ thống được coi là
quan trọng nhất đảm bảo an toàn chuyển động là hệ thống lái và hệ thống
phanh.
Để đảm bảo tiện ích trong quá trình lái, hầu hết các ơ tơ hiện nay được trang
bị thêm trợ lực lái.
1.1.

Khái quát chung về hệ thống lái có trợ lực

1.1.1. Vai trị của trợ lực lái
Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động của người

lái, giảm mệt mỏi khi xe hoạt động trên đường dài. Đặc biệt trên xe có tốc độ
cao, trợ lực lái cịn nhằm nâng cao tính an tồn chuyển động khi xe có sự cố ở
bánh xe như nổ lốp, hết khí nén trong lốp và giảm va đập truyền từ bánh xe
lên vành tay lái.
Để cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng lốp
bản rộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường. Kết quả là
cần một lực lái lớn hơn. Lực lái có thể giảm bằng cách tăng tỷ số truyền của
cơ cấu lái. Tuy nhiên việc đó lại địi hỏi phải quay vành lái nhiều hơn khi xe
quay vòng dẫn đến khơng thể thực hiện được việc vịng ngoặt gấp.Vì vậy để
giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi vẫn chỉ cần lực lái nhỏ, cần phải có
trợ lực lái.
Yêu cầu cơ bản đối với trợ lực lái:
- Đảm bảo tính tùy động
- Trợ lực lái phải có lực điều khiển trên vành tay lái đủ nhỏ để giảm cường độ
lao động nhưng cũng đủ gây cảm giác điều khiển cho người lái.
- Khi hệ thống trợ lực lái hỏng thì hệ thống lái vẫn điều khiển được như hệ
thống lái cơ khí thơng thường;
- Kết cấu hệ thống trợ lực phải đơn giản, dễ chăm sóc bảo dưỡng, sửa chữa.


7

1.1.2. Phân loại trợ lực lái
Các hệ thống lái có trợ lực được tổng kết tại bảng 1 và chia thành 2 nhóm
chính:
+ Nhóm trợ lực thủy lực đơn thuần( HPS) : toyota collora altis 2.0 , hyundai
hd 370 , honda cruze LTZ 1.8l , hyundai grand i10 1.2, ....
+ Nhóm trợ lực có điều khiển điện – điện tử : kia morning 2012 , toyota altis
1.8at 2015 , mazda 3 , chevrolet colorado , toyota vios g 2016 ,honda accord
2017 ....

 Hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS-Hydraulic Power Steering)
Hệ thống lái có trợ lực thủy lực là sự cải tiến của hệ thống lái thuần cơ khí
nhắm giải quyết vấn đề chính là hỗ trợ một phần năng lượng của người lái
trong quá trình điều khiển xe tạo cảm giác thoải mái khi lái xe. Tùy theo thiết
kế và chế độ chuyển động của xe, năng lượng hỗ trợ của bộ trợ lực do động
cơ tạo ra có thể lên đến 80% năng lượng tổn hao cho việc đánh lái. Việc trang
bị hệ thống lái trợ lực sẽ giúp cho người lái ít tổn hao năng lượng khi quay
vòng xe và giảm được những va đập từ bánh xe lên vơ lăng. Khơng những
thế, nó cịn nâng cao được tính năng an tồn trong trường hợp bánh xe gặp sự
cố. Đây là một trong những ưu điểm nổi bật hệ thống lái trợ lực thủy lực.

Hình 1.1Bố trí hệ thống lái với trợ lực lái


8

1; Bộ tản nhiệt, 2; Bình chứa dầu trợ lực, 3; Bơm dầu trợ lực, 4; Bộ phận
cảm biến mô men cản quay điều khiển van trợ lực thủy lực, 5; Thước lái và
xylanh thủy lực
Vấn đề chính cần giải quyết là tỷ lệ trợ lực phù hợp với điều kiện chạy xe và
sự thay đổi góc đánh lái. Có thể thấy rõ: Khi di chuyển ở vận tốc thấp ta cần
trợ lực nhiều, ngược lại tốc độ cao cần hạn chế trợ lực, Vị trí vơ lăng vị trí
trung hịa (chạy thẳng) cần ít trợ lực, đánh lái nhiều càng xa vị trí trung hịa tỷ
lệ trợ lực càng tăng. Hay nói các khác hệ thống trợ lực thủy lực cần bố trí thay
đổi tỷ lệ trợ lực theo điều kiện chuyển động theo hai thơng số chính: góc đánh
lái và vận tốc xe.

Hình 1.2Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực thủy lực
Điểm quan trọng nhất của hệ thống lái trợ lực thủy lực chính là thanh xoắn
(torsion bar) bố trí trên trục lái. Thanh xoắn này đóng vai trị bộ phận cảm

biến mơ men. Góc đánh lái càng lớn mô men xoắn càng lớn làm cho thanh
xoắn biến dạng nhiều khi đó cửa van dầu trợ lực được mở rộng áp lực dầu trợ
lực tăng theo. Vận tốc chạy xe tăng làm cho mô men cản tại bánh xe dẫn
hướng giảm làm cho biến dạng thanh xoắn cũng giảm độ mở van trợ lực, lực
trợ lực giảm theo điều này làm hạn chế khả năng trợ lực khi tăng vận tốc mốt
cách tự nhiên.
Hệ thống trợ lực lái này ngoài ưu điểm tạo cảm giác nhẹ khí lái xe vẫn cịn
một số nhược điểm cần cải tiến: Việc điều khiển các van dầu trợ lực bằng


9

thanh xoắn hồn tồn bằng cơ khí nên dải tốc độ hạn chế (góc biến dạng
thanh xoắn được giới hạn), đặc biệt khi chạy ở tốc độ cao công suất bơm dầu
tăng dẫn đến áp lực dầu tăng theo, việc hạn chế trợ lực trở lên khó khăn (mất
cảm giác lái), bơm dầu làm việc liên tục (do nối trực tiếp với động cơ) làm
tổn hao năng lượng trong tình trạng không cần trợ lực.
Trên thị trường Việt Nam hiện nay rất nhiều dòng xe trang bị hệ thống lái này
do giá thành rẻ và phù hợp tốc độ chạy xe hạn chế (<120km/h)
 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện tử (EHPA)
Trên hệ thống lái trợ lực thủy lực là phiên bản cải tiến của hệ thống lái trợ lực
thủy lực (được phát triển từ thập kỷ 90). Ngoài hai bộ phận là cơ cấu lái và
dẫn động lái như hệ thống lái thuần cơ khí, hệ thống lái trợ lực lái thủy lực
được cải tiến. Đặc điểm quan trọng của hệ thống này là thanh xoắn cảm biến
mô men đánh lái không trực tiếp điều khiển van trợ lực. Độ biến dạng của
thanh xoắn được chuyển thành tín hiệu điện gửi đến hộp MCU điều khiển trợ
lực. Hộp MCU điều khiển trợ tổng hợp các tín hiệu chạy xe, tính tốn và xác
định phần tỷ lệ trợ lực từ đó quyết định áp lực trợ lực lái.
So sánh với hệ thống lái trợ lực thủy lực hệ thống lái trợ lực điều khiển bằng
điện tử có nhiều ưu điểm hơn như: Dải làm việc làm việc của trợ lực đa dạng

đáp ứng các dải tốc độ khác nhau đặc biệt là dải tốc độ cao (tạo cảm giác lái),
tạo sự thoải mái khi lái xe.

Hình 1.3Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử


10

Hình 1.4Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử (hãng BMW)
 Hệ thống lái trợ lực điện tử (ESP)
Hệ thống lái trợ lực điện phát triển cùng thời điểm với hệ thống trợ lực lái
thủy lực điều khiển điện tử. So với hệ thống lái trợ lực thủy lực hệ thống lái
trợ lực điện tử có nhiều ưu điểm hơn. Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển
điện tử sử dụng bộ trợ lực thủy lực thì với bơm thủy lực gắn với động cơ nên
hoạt động liên tục trong quá trình chạy xe gây lãng phí cơng suất khi khơng
sử dụng trợ lực lái, thêm vào đó dầu trợ lực lái là một nhân tố gây ô nhiễm
môi trường. Kết cấu của hệ thống lái trợ lực điện tử cũng gọn hơn.
Cải tiến quan trong của hệ thống này là thay thế lực tác dụng từ bơm dầu trợ
lực bằng động cơ điện. Mô tơ điện được điều khiển bằng hộp điều khiển nên
các chế độ trợ lực được thay đổi một cách linh hoạt. Hộp điều khiển ECU
được lập trình dựa trên thuật tốn điều khiển và mơ hình tốn điều khiển trợ
lực hệ thống lái. Tùy theo từng hãng xe, mơ hình điều khiển được sử dụng có
sự khác nhau. Tuy nhiên, có một đặc điểm chung nhất đó là các đặc tính trợ
lực được xây dựng dựa trên đặc tính cản từ mặt đường. Trong hệ thống này,
cảm biến mô men cản (bố trí trên thanh xoắn) sẽ xác định mơ men cản từ mặt
đường tác dụng lên hệ thống, kết hợp với cảm biến vận tốc và các thông số
chạy xe phần mềm sẽ quyết định trợ lực tỷ lệ trợ lực thông qua việc điều
khiển trực tiếp mô tơ điện.
a)

b)


11

Hình 1.5Mơ hình khảo sát hệ thống lái trợ lực điện
a) Đặc tính trợ lực hệ thống lái trợ lực điện; b)Mơ hình hệ thống lái trợ lực điện

Trên thị trường xe Việt Nam hệ thống lái trợ lực điện được trang bị cho các
dòng xe hạng trung và một số xe hạng sang.
* So sánh trợ lực lái điện với trợ lực lái thủy lực
Với hệ thống HPS nguồn cung cấp năng lượng tách biệt hoàn toàn với hệ
thống lái, HPS cần một nguồn năng lượng ( bơm thuỷ lực, xi lanh thủy lực,
các van, các đường dầu). Để thiết kế HPS là cả một khối lượng công việc
đáng kể, một phần ở đó là số lượng đáng kể các thiết bị mà hệ thống yêu cầu,
điều đó có nghĩa là HPS không dễ dàng lắp đặt trên xe nhỏ gọn. Hơn nữa nó
tiêu thụ năng lượng ở tất cả các công việc của xe.
Với hệ thống điều khiển như thế HPS yêu cầu độ chính xác cao trong chế tạo,
khi có sự cố về hệ thống trợ lực thì lực của người lái lớn hơn lực lái khi không
thiết kế trợ lực do lực cản của chất lỏng trong hệ thống trợ lực. Việc dùng dầu
trợ lực cũng là một nhược điểm của nó. Khi thay thế sữa chữa lượng dầu thải
ra ảnh hưởng đến mơi trường, đó là một trong những vấn đề được các nhà sản
xuất ôtô trên thế giới quan tâm.
Hệ thống trợ lực lái EPS được tạo ra từ môtơ điện một chiều đặt trên hệ
thống lái. Hệ thống chỉ gồm 2 phần: trục lái với Mô tơ điện một chiều và một


12

ECU, do đó hệ thống tương đối nhỏ gọn, lắp đặt dễ dàng khối lượng chủ yếu

là Mô tơ điện, hoạt động có hiệu quả cao và đặc biệt chỉ tiêu thụ năng lượng
khi hệ thống lái yêu cầu. Với sự nhỏ gọn dùng nguồn năng lượng sạch năng
lượng không lãng phí lái. Như HPS bơm sẽ vẫn làm việc thậm chí khi hệ
thống khơng địi hỏi trợ lực, với EPS có thể đưa ra khả năng về cải tiến để tiết
kiệm nhiên liệu cho ôtô.
1.2.

Khái quát hệ thống lái trợ lực điện

1.2.1. Các phần tử cơ bản của trợ lực lái điện
Do đòi hỏi tốc độ ngày một cao hơn, chất lượng tốt hơn và yêu cầu giảm năng
lượng tiêu thụ ở phương tiện ngày một gia tăng. Để đáp ứng cho các đòi hỏi
này, việc nghiên cứu và phát triển theo xu hướng cải thiện hệ thống điều
khiển điện điện tử nhằm mục đích nâng cao hơn nữa các chức năng và đặc
tính của nó. Điểm đặc biệt đó gồm hai đề xuất là giới thiệu lơgíc tốn học và
hệ thống lái chuyên sâu phù hợp với môi trường xe chạy bằng cách thay đổi
các trợ lực cho phù hợp với điều kiện giao thông hoặc điều kiện bề mặt đường
để tạo cảm giác nhạy bén khi lái xe. Vấn đề quan trọng nhất là khả năng phản
ứng tức thời của trợ lực lái, gây cảm giác cho người lái làm họ phải chú ý đến
sự biến đổi do phản lực lái gây ra. Như vậy, hệ thống cung cấp cho người lái
xe các thông tin cần lưu ý trong điều kiện vận hành của phương tiện, ví dụ: Sự
biến đổi vận tốc và gia tốc, phản lực lái, không chỉ cải thiện mối quan hệ giữa
người lái và phương tiện mà cịn có thể tạo ra sự phù hợp giữa cảm giác của
người lái và hệ thống lái, nhưng chức năng tự động bù khi phương tiện có
những biến đổi khơng đồng đều mà ngun nhân do sự xáo trộn gây ra cũng
có thể được giải quyết.
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 (mơmen, vận tốc góc), bộ điều khiển điện tử ECU và

13

một mơtơ. Tín hiệu đầu ra từ mỗi cảm biến được đưa tới ECU có chức năng
tính tốn 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: Mơ 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 mơ 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.
Mô tơ phải có cơ cấu đảo chiều quay khi có sự cố xảy ra.
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 Mơ tơ điện có các đặc điểm:
Nhỏ, nhẹ, và có kết cấu đơn giản.
Lực, mơ men xoắn biến thiên nhỏ thông qua điều khiển.
Dao động và tiếng ồn nhỏ.
Lực qn tính và ma sát nhỏ.
Độ an tồn 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.
Yêu cầu đối với ECU gồm có:
Đảm bảo tính tiện nghi khi lái (chức năng điều khiển dịng điện mơ tơ). Các
chức năng này gồm có:

(1) Điều khiển được dịng điện cấp cho Mô tơ theo qui luật xác định
Tạo ra lực trợ lực (tương ứng với dòng điện cấp cho Mô tơ) theo tốc độ xe và
mô-men đặt lên vành lái để đảm bảo lực lái thích hợp trong tồn dải tốc độ xe.


14

(2) Điều khiển bù
Giảm thiểu sự biến động của lực lái bằng cách bù dịng điện cấp cho Mơ tơ
tương ứng với sự biến động mô-men xoắn đầu vào.
(3) Bù ma sát
Khi ô tô chuyển động với vận tốc thấp, trợ lực lái điện giúp cho vành tay lái
trở lại vị trí chuyển động thẳng sau khi đã quay vịng bằng cách bù dịng điện
mơ tơ.
(4) điều khiển tụ
Khi ơ tô chuyển động với vận tốc cao, trợ lực lái giữ ổn định lực tác động lên
vành lái ở vị trí đang quay vịng (ví dụ, trong khi chuyển làn đường) bằng
cách bù dịng điện cấp cho mơ tơ làm cho vành lái có thể dễ dàng trở về vị trí
thẳng .
(5) Tối đa dịng điện cấp cho mơ tơ.
Giới hạn dịng điện của mơ tơ tối đa đến mức tối ưu để bảo vệ ECU và mô tơ
không bị hư hỏng do quá tải.
Đảm bảo độ tin cậy (Chức năng tự chuẩn đoán và sửa lỗi).
Để đảm bảo độ tin cậy trong ECU sẽ có mạch tự chuẩn đốn 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. Ngồi ra, nó cịn lưu trữ các vị
trí các sai lệch trong ECU.
Đảm bảo tính đối thoại với các hệ thống khác (Chức năng truyền tin và kiểm
tra hệ thống EPS).

* Các cảm biến:
Các cảm biến có nhiệm vụ cấp tín hiệu mơ men lái, vận tốc chuyển động xe
và tốc độ trục khuỷu động cơ. Về cơ bản trợ lực lái điện có cảm biến mơ 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 khơng có tiếp điểm. Ưu


15

điểm của loại khơng tiếp điểm là: khơng bị mịn 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.
1.2.2. 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 (ví dụ trọng lượng của ơ tơ).

Hình 1.6 Sơ đồ khối ngun lý trợ lực lái điện
1- Dịng cấp mơ tơ; 2- Tốc độ mô tơ; 3- Vận tốc mô tơ; 4- Mơ
men lái; 6- Điều khiển dịng tối đa cho mô tơ; 7- Điều khiển bù
rung động; 8- Điều khiển phục hồi; 9- Điều khiển bù; 10- Điều
khiển chính; 11- Dịng đích; Hạn chế dịng cấp áp tối đa ra mơ
tơ; 13- Điều khiển dịng cấp ra mơ tơ; 14- Dịng cấp cho mơ tơ
Ngồi ra các bản đồ náy cũng được kích hoạt bằng những cơng cụ qt 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.
Kết luận

16

 Khái quát về sự ra đời và phát triển của hệ thống lái trợ lực điện
(EPS).


Cấu tạo chung của hệ thống lái điện.

 Biết được ưu điểm của hệ thống lái điện (EPS) so với hệ thống lái trợ
lực thủy lực (HPS).
Hiện nay hệ thống lái điện được đưa vào sử dụng trên nhiều loại xe của các
hang xe nổi tiêng như TOYOTA, HONDA, BMW, NISSAN, MAZDA,
LEXUS,… Cũng như theo tiêu đê đồ án em đang làm là nghiên cứu hệ thống
lái điện trên xe MAZDA CX-5. Lí do em chọn loại xe này vì đây là chiếc xe
được trang bị những công nghệ hiện đại với thiết kế mạnh mẽ, đầy sáng tạo,
có thể nói MAZDA CX-5 là mẫu xe hội tụ những công nghệ tinh hoa của
MAZDA. Một số công nghệ nổi bật như động cơ xăng thế hệ mới (SkyactivG), hộp số tự động thế hệ mới (Skyactiv-Drive), thiết kế than xe thế hệ mới
(Skyactiv-Body) và đặc biệt với công nghệ khung gầm thế hệ mới (SkyactivChassis) không chỉ hệ thống treoo vững chắc, nhỏ gọn, trọng lượng giảm nhẹ,
hệ thống lái của MAZDA CX-5 được trang bị hệ thống trợ lực điện với tỷ số
truyền cao, tối ưu khả năng kiểm soát cho người lái.


17

CHƯƠNG 2.

CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ
THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN

Hiện nay trên thị trường đã có một số xe đang sử dụng hệ thống lái

có trợ lực lái điện như: Mazda CX-5 , Toyota Vios-2008, Toyota Corolla
Altis-2009, KIA NewMorning-2010, ....
Với nhiệm vụ đồ án được giao tôi chỉ kiểm nghiệm đặc tính trợ lực lái.
2.1.

Giới thiệu chung về xe MAZDA CX-5

2.1.1. Lịch sử ra đời của MAZDA CX-5
MAZDA CX5 ra đời đầu tiên trên thế giới vào năm 2011 dựa trên dòng xe
Mazda MINAGI, nhằm thay thế dịng SUV Tribute trước đó. Ngay lập tức
CX5 (MAZDA CX-5) đạt được giải thưởng xe hơi Nhật của năm 2012-2013
cùng doanh số bán xuát sắc tại thị trường Bắc Mỹ, cùng các giải thưởng
Green Car của năm. MAZDA CX-5 là chiếc xe tiên phong trong việc ứng
dụng công nghệ SkyActiv siêu tiết kiệm nhiên liệu và vận hành tối ưu, an
tồn.

Hình 2.1 Hình dáng ngồi xe MAZDA CX-5.
CX-5 là sản phẩm thương mại đầu tiên của Mazda ứng dụng ngôn ngữ thiết
kế Kodo – Soul of Motion –“linh hồn của chuyển động” đã từng thể hiện trên


18

2 mẫu concept Minagi và Shinari giới thiệu trước công chúng vào năm ngối.
Nét trọng điểm của ngơn ngữ này nằm ở thiết kế khí động lực học, được tính
tốn kĩ lưỡng nhằm giúp chiếc xe đạt được lực cản gió ở mức thấp nhất có
thể, tạo cảm giác chiếc xe như khơng ngừng chuyển động ngay cả khi nó đang
đứng yên.
Điểm nổi bật của ngôn ngữ thiết kế mới này là mũi xe nhô lên và phong cách
năng động hơn với lời giải thích là đem đến cho chiếc xe “cảm giác rõ han về

sức sống và sự nhanh nhẹn”. Với chiều dài cơ sở là 2.6m ( ngắn hơn CX-7
5cm) và rộng 1.8m, CX-5 có han hình thon gọn nhưng cứng chắc và nhẹ hơn
đàn anh CX-7.
Động cơ được trang bị cho CX-5 là độn cơ xăng SKYACTIV-G 2.0L DOHC
16 van với 4 xylanh cùng hệ thống van biến thiên VVT cho phép sản sinh ra
công suất cực đại 155 mã lực tại vòng tua 6.000 vòng/phút. Momen xoắn cực
đại 203Nm tại 4.000 vòng/phút. Đây là động cơ mới nhất của Mazda với tỉ số
nén “vô địch” dành cho một động cơ xăng: 13:1 kết hợp cùng công nghệ phun
xăng trực tiếp và đầu kim phun được làm từ vật liệu hợp kim nhôm siêu nhẹ.
Xe được truyền động bằng hộp số tự động 6 cấp tiêu chuẩn. (Có ứng dụng cả
cơng nghệ SKYACTIV).
2.1.2. Thơng số kỹ thuật của xe MAZDA CX-5
Hình dáng tổng thể xe MAZDA CX-5

2700
4540


19

1710

1585

215

1840

1590

Hình 2.2 Hình dáng tổng thể xe ơ tơ MAZDA CX-5.
Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của xe MAZDA CX-5.
Loại xe
Tên thông số

Mazda CX-5 2WD

Mazda CX-5 4WD

Dáng xe
Số chỗ ngồi
Số cửa

Gầm cao 5 chỗ
5
5

Gầm cao 5 chỗ
5
5

Kiểu động cơ

Xăng, SkyActiv I4
DOHC 16 van với 4
xylanh

Xăng, SkyActiv I4
DOHC 16 van với 4
xylanh

2.0 L
155 mã lực, tại 6.000
vòng/phút
203Nm, tại 4.000 vòng/
phút
Tự động 6 cấp
Cầu trước
260km/h
7l/100km

2.0 L
155 mã lực, tại 6.000
vòng/phút
203Nm, tại 4.000 vịng/
phút
Tự động 6 cấp
Dẫn động 4 bánh
260km/h
7.50l/100km

56L

58L

4540x1840x1710

4540x1840x1710

2700

210

2700
215

Dung tích động cơ
Công suất cực đại
Momen xoắn cực đại
Hộp số
Kiểu dẫn động
Tốc độ cực đại
Mức tiêu hao nhiên liệu
Thể tích thùng nhiên
liệu
Kích thước tổng thể
(mm)
Chiều dài cơ sở (mm)
Khoảng sáng gầm xe


20

(mm)
Chiều rộng cơ sở trước
(mm)
Chiều rộng cơ sở sau
(mm)
Khoảng cách giữa hai
đường tâm trục (mm)
Bán kính quay vịng tối

thiểu (mm)
Trọng lượng khơng tải
(kg)
Trọng lượng tồn tải
(kg)
Hệ thống treo trước
Hệ thơng treo sau
Hệ thống phanh trước
Hệ thống phanh sau
Thông số lốp
Mâm xe
Đời xe
Chất liệu ghế
Chỉnh điện ghế
Màn hình DVD
Bluetooth
Loa
Nút điều khiển trên tay
lái
Cửa sổ trời
Gương chiếu hậu chỉnh
điện
Star stop engine
Số lượng túi khí
Phanh ABS
Hệ thống phân bố lực
phanh EBD
Cảm biến lùi
Camera lùi

1585

1585

1590

1590

1300

1300

5600

5600

1511

1580

1968

2036

McPherson
Đa liên kết
Đĩa tản nhiệt
Đĩa tản nhiệt
225/55R19
Đúc hợp kim nhôm 19”

2014
Da
Ghế lái chỉnh điện
Có
Có
9 loa
Điều khiển hệ thống giải
trí
1 cửa sổ trời

McPherson
Đa liên kết
Đĩa tản nhiệt
Đĩa tản nhiệt
225/55R19
Đúc hợp kim nhơm 19”
2014
Da
Ghế lái chỉnh điện
Có
Có
9 loa
Điều khiển hệ thống giải
trí
1 cửa sổ trời

Chỉnh, gập điện

Chỉnh, gập điện

Có
6 túi khí
Có

Có
6 túi khí
Có

Có

Có

Có
Có

Có
Có