ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

MỤC LỤ

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TÔ.........................3
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống lái.........................................................3
1.1.1. Công dụng........................................................................................................3
1.1.2. Yêu cầu............................................................................................................. 3
1.1.3. Phân loại hệ thống lái ô tô...............................................................................3
1.1.4. Một số loại cơ cấu lái thường dùng..................................................................4
1.2. Khái quát chung về hệ thống lái có trợ lực..............................................................6
1.2.1. Vai trò của trợ lực lái........................................................................................6
1.2.2. Phân loại trợ lực lái..........................................................................................7
1.2.3. Các phần tử cơ bản của trợ lực lái điện............................................................8
1.2.4. Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện.........................................10
1.2.5. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của EPS.........................................................11
1.2.6. Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện..................................................16
1.2.7. Tính ổn định của bánh xe dẫn hướng..............................................................23

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CHI TIẾT HỆ THỐNG LÁI XE KIA MORNING..........26
2.1. Giới thiệu chung về xe KIA MORNING...............................................................26
2.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe KIA MORNING...............................................30
2.2.1. Cơ cấu lái...........................................................................................................30
2.2.2. Dẫn động lái.......................................................................................................32
2.2.3. Trợ lực lái...........................................................................................................33
2.2.4. Tính tùy động hệ thống lái xe KIA MORNING ................................................35

CHƯƠNG 3. KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI XE KIA MORNING.. .39
3.1. Hướng dẫn kiểm tra hệ thống lái...........................................................................39
3.2. Chẩn đoán hệ thống lái..........................................................................................40
3.2.1. Thiết bị chẩn đoán của hãng KIA (HI – SCAN PRO)........................................40

3.2.2. Chẩn bị máy HI – SCAN PRO...........................................................................40
3.3. Bảo dưỡng sửa chữa..............................................................................................44
3.3.1. Quy trình tháo lắp...............................................................................................44
3.3.2 Cụm cơ cấu lái.....................................................................................................47
3.3.3 Cụm ecu và cảm biến..........................................................................................49
3.4. Sửa chữa hệ thống lái............................................................................................57
3.5.Quy trình sử lý sự cố hệ thống EPS........................................................................58
3.6.Chuẩn hóa cho cảm biến mơ men ..........................................................................58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................ 60
1 Kết luận...................................................................................................................... 60
2 Kiến nghị................................................................................................................61
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................62

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 1 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, nền khoa học kỹ thuật trên thế giới đã có những bước
tiến vơ cùng mạnh mẽ. Có rất nhiều thành tựu khoa học tiên tiến được ứng dụng rộng dãi
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 tới đây. Cùng với sự phát
triển của khoa học, ngành công nghiệp ô tô cũng không ngừng đưa đến cho người sử
dụng những cơng nghệ mới. Nó khiến cho xe ô tô những trở nên tiện nghi, an toàn hơn
mà cịn thân thiện với con người và mơi 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 ơ tơ. 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 thơng.
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: “Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe
KIA MORNING ”. Đề tài được thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Ngọc Vũ
cùng các thầy 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 trợ lực điện
cũng như những hư hỏng thường gặp của cơ cấu trong quá trình hoạt động của ôtô. Xây
dựng được quy trình kiểm tra, sửa chữa , tháo, lắp và cách khắc phục hư hỏng của các bộ
phận trong cơ cấu lái trợ lực EPS.

Em rất mong những đóng góp ý kiến của q thầy cơ cùng tất cả các bạn để đề tài
của em ngày một hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 2 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 3 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TƠ

1.1. Cơng dụng, u cầu và phân loại hệ thống lái.

Để đảm bảo an tồn khi ơtơ chuyển động trên đường, người vận hành phải có kinh
nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển. Mặt khác, để thuận tiện cho người
vận hành thực hiện các thao tác đó, địi hỏi ơtơ phải đảm bảo tính năng an toàn cao. Mà
hệ thống lái là một bộ phận quan trọng đảm bảo tính năng đó. Việc quay vịng hay
chuyển hướng của ôtô khi gặp các chướng ngại vật trên đường đòi hỏi hệ thống lái làm
việc thật chuẩn xác.

1.1.1. Cơng dụng.

Hệ thống lái có cơng dụng duy trì hoặc thay đổi hướng chuyển động của ô tô, giúp cho ô
tô có thể giữ nguyên hướng chuyển động thẳng hoặc vịng sang trái, sang phải một cách
dễ dàng thơng qua vành lái (vô-lăng).

1.1.2. Yêu cầu.

Một trong các hệ thống quyết định đến tính an tồn và ổn định chuyển động của
ơtơ là hệ thống lái. Theo đó hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:

 Đảm bảo tính năng vận hành cao của ơtơ có nghĩa là khả năng quay vịng nhanh
và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé.

 Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái.

 Đảm bảo được động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt lết khi
quay vòng.

 Hệ thống trợ lực phải có tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa sự tác
động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn hướng.

 Tránh va đập truyền ngược từ bánh xe lên vành lái

 Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước không
ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái.

 Giữ chuyển động thẳng ổn định.

 Hệ thống lái phải bố trí thụân tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa.

1.1.3. Phân loại hệ thống lái ô tô.

Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ơtơ:

* Phân loại theo phương pháp chuyển hướng.

+Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước (2WS).

+Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WS).

* Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực.

+Hệ thống lái cơ khí.

+Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thuỷ lực hoặc bằng khí nén.

* Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái.

+Cơ cáu lái kiểu trục vít glơbơit - con lăn.

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít - răng rẻ quạt và trục vít - êcu bi

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 4 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.
+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng.

* Phân loại theo cách bố trí vành lái.
+ Bố trí vành lái bên trái (theo luât đi đường bên phải).
+ Bố trí vành lái bên phải (theo luật đi đường bên trái).

1.1.4. Một số loại cơ cấu lái thường dùng.
1.1.4.1. Cơ cấu lái trục vít chốt quay

Cơ cấu lái loại này gồm hai loại:
+ Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay.
+ Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay.

Hình 1.1: Cơ cấu lái trục vít chốt quay
Ưu điểm:

Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay có thể thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầu cho trước.
Tùy theo điều kiện cho trước khi chế tạo khi chế tạo trục vít ta có thể có loại cơ cấu lái
chốt quay với tỷ số truyền không đổi, tăng hoặc giảm khi quay vành lái ra khỏi vị trí
trung gian. Để tăng hiệu suất của cơ cấu lái và giảm độ mịn của trục vít và chốt quay thì
chốt được đặt trong ổ bi.
1.1.4.2. Cơ cấu lái trục vít con lăn.

Loại cơ cấu lái này được sử dụng rộng rãi nhất. Cơ cấu lái gồm trục vít glơbơit 1 ăn
khớp với con lăn 2 (có ba tầng ren) đặt trên các ổ bi kim của trục 3 của đòn quay đứng.
Số lượng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn có thể là một, hai hoặc ba tuỳ theo lực
truyền qua cơ cấu lái.

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 5 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

A-A

31

11 21

B

Nh×n theo B

A A

Hình 1.5
Cơ cấu lái trục vít con lăn

1.1.4.3..C cu lỏi trc vớt -ờcu bi - thanh răng - cung răng.
Gồm một trục vít có hai đầu đưược đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Trục vít và êcu có rãnh trịn

có chứa các viên bi lăn trong rãnh. Khi đến cuối rãnh thì các viên bi theo đưường hồi bi
quay trở lại vị trí ban đầu.

Khi trục vít quay (phần chủ động), êcu bi chạy dọc trục vít, chuyển động này làm
quay răng rẻ quạt. Trục của bánh răng rẻ quạt là trục đòn quay đứng. Khi bánh răng rẻ
quạt quay làm cho đòn quay đứng quay, qua các đòn dẫn động làm quay bánh xe dẫn
hưướng.

1234 5 67 LỚP :67DCOT11
SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 6

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

10 9 8

Hình 1.6- Cơ cấu lái kiểu bi tuần hồn.

1. Vỏ cơ cấu lái 6. Phớt

2. Ổ bi dưới 7. Đai ốc điều chỉnh

3.Trục vít 8. Đai ôc hãm

4. Êcu bi 9. Bánh răng rẻ quạt

5. Ổ bi trên 10.Bi

Cơ cấu lái kiểu trục vít- êcu bi – cung răng có ưưu điểm lực cản nhỏ, ma sát giữa trục

vít và trục rẻ quạt nhỏ (ma sát lăn).

1.2. Khái quát chung về hệ thống lái có trợ lực.

1.2.1. 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 vịng 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.

1.2.2. Phân loại trợ lực lái.

Các hệ thống lái có trợ lực được chia thành 2 nhóm chính:

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 7 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

+ Nhóm trợ lực thủy lực đơn thuần( HPS)

+ Nhóm trợ lực có điều khiển điện – điện tử

Phương pháp điều khiển lưu lượng( Flow Control Method):

Trong phương pháp này van điện từ Solenoid được đặt tại vị trí cửa ra của bơm để
mở 1 đường dầu đi tắt về đường hồi dầu. Bộ điều khiển điện tử sẽ điều chỉnh van điện từ
solenoid mở khi ôtô chạy ở tốc độ cao để giảm lưu lượng của bơm cấp đến van trợ lực và
xilanh trợ lực. Điều này làm tăng lực lái. Bằng việc giảm độ cản của mạch giữa bơm và
xilanh trợ lực, yêu cầu về trợ lực sẽ giảm.

Dòng dầu thủy lực được đưa tới xilanh trợ lực sẽ giảm khi lái ở tốc độ cao và vậy
đối với phương pháp này, lượng tỉ lệ phản hồi và lực phản lái sẽ cân bằng tại điểm cân
bằng

Phương pháp điều khiển mạch tách qua xilanh trợ lực(Cylinder Bypass Control
Method):

Trong phương pháp này một van điện và một mạch rẽ sẽ được thiết lập hai khoang
cửa xilanh trợ lực. Thời gian mở van sẽ được kéo dài bởi bộ điều khiển điện tử cho phù
hợp với việc tăng tốc độ ôtô. Như vậy sẽ giảm được áp suất dầu trong xilanh trợ lực và
tăng hiệu quả lái. Giống như phương pháp điều khiển lưu lượng hệ thống này cũng đạt
được điểm cân bằng giữa lượng phản hồi lái và lực phản lái.

Phương pháp điều khiển đặc tính van(Valve Characteristics Control Method):

Trong phương pháp này áp suất điều khiển bị giới hạn bởi cơ cấu van xoay tức là
điều khiển lượng và áp suất của dầu cung cấp cho xi lanh trợ lực được chia thành phần
thứ hai, phần thứ ba. Còn phần thứ tư được điều khiển bởi tín hiệu Mơ tơ điều khiển
dòng dầu giữa phần thứ hai và phần thứ ba của van. Hiệu quả lái được điều khiển bằng
cách phát hiện ra những biến đổi điều khiển của phần thứ tư để biến đổi tỉ lệ trợ lực. Do
cấu trúc hệ thống đơn giản và dòng dầu được cung cấp hiệu quả từ bơm đến xilanh trợ
lực, hệ thống này thể hiện lượng phản hồi tốt. Khi dòng điện cấp cho van điện từ là 0,3A
van sẽ mở hết cỡ và rất phù hợp với chạy xe tốc độ cao.

Phương pháp điều khiển phản lực dầu ( Hydraulic Reaction Force Method):

Trong phương pháp này hiệu quả lái được điều khiển bởi cơ cấu phản lực dầu, nó
được lắp trên van xoay( van trợ lực). Van điều khiển phản lực dầu làm tăng áp suất dầu
cấp cho khoang phản lực phù hợp với tốc độ xe.

Phương pháp điều khiển bằng dòng điện và điện áp:

Trong phương pháp này dùng mô tơ điện một chiều để tạo mômen trợ lực cho HTL.
Nhờ vào các cảm biến mà quyết định được công suất mô tơ trợ lực.

* 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

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 8 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

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 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 khơng 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.

1.2.3. 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 không đồng đều mà nguyên 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 dịng điện trực tiếp từ mơ 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 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 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.

- 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.

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 9 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

- 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.

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 Mơ tơ theo qui luật xác định

Tạo ra lực trợ lực (tương ứng với dịng điện cấp cho Mơ 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.

(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 ô 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 dòng
điện cấp cho mô tơ làm cho vành lái có thể dễ dàng trở về vị trí thẳng .

(5) Tối đa dòng điện cấp cho mơ tơ.

Giới hạn dịng điện của mô 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 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 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

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 10 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

chính là có tiếp điểm và khơng có tiếp điểm. Ưu 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.

1.2.4. 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 1.1. 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

Ngoài 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. 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.

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 11 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

Hình 1.2. Bản đồ điều khiển ECU trong hệ thống trợ lực lái điện

 Nguyên lý làm việc của trợ lực lái gồm các bước:

Bước 1. Trợ lực lái sẽ bắt đầu làm việc khi người lái tác dụng lực để quay vô lăng.

Bước 2. 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 tốn đên ECU

Bước 3. Cảm biến góc quay của vơ lăng sẽ thơng báo góc quay vành lái và tốc độ
đánh tay lái hiện thời.

Bước 4. Phụ thuộc vào lực lái, tốc độ chuyển động, tốc độ động cơ, góc quay vơ
lăng, tốc độ đánh tay lái và bản đồ được lưu giữ trong ECU, EPS ECU sẽ
tính tốn lực trợ lực cần thiết và gửi đến động cơ điện.

Bước 5. Trợ lực lái sẽ tác động lên cơ cấu lái một lực trợ lực song song với lực đặt
lên vành lái.

Bước 6. Tổng của lực đặt lên vành lái và lực trợ lực sẽ tác động lên cơ cấu lái để

quay vòng xe.

1.2.5. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của EPS

Tùy thuộc vào vị trí đặt hộp giảm tốc có 2 kiểu trợ lực điện: Kiểu thứ nhất, hộp
giảm tốc đặt trực tiếp trên trục lái ngay dưới vành lái. Kiểu thứ hai, hộp giảm tốc được
tích hợp vào cơ cấu lái (trong trường hợp này cơ cấu lái thường là loại bánh răng – thanh
răng và đặt trực tiếp trên thanh lái ngang).

 Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 1

Trong hệ thống trợ lực lái kiểu này được sử dụng trên xe Kia Cerato, Toyota Vioss ,
Honda. Có một mơtơ 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) (Hình 1.3). Tại đây cũng bố trí cảm biến
mơmen lái. Cạnh đó là bộ điều khiển điện tử của trợ lực lái điện (EPS ECU).

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 12 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

Với kiểu này motor và phần điều khiển ECU đặt trên trục lái nên không gian bên dưới
phần cơ cấu lái và thanh răng gọn nên rễ ràng bố trí và cũng thuận tiện cho công việc
tháo lắp bảo dưỡng sửa chữa motor và phần điều khiển ECU.

Vì motor trợ lực đặt trước cơ cấu lái nên mô men lớn nhất của motor không cần phải lớn

Trên hình 1.4 là cấu tạo hộp giảm tốc.

Hình 1.3. Trợ lực lái điện với moto trợ lực trên trục lái

1- moto; 2- cảm biến mômen; 3- trục lái; 4- trục vít - bánh vít; 5- cơ cấu lái
trục răng - thanh răng; 6- ly hợp điện từ

Hình 1.4. Hộp giảm tốc dùng cho trợ lực lái kiểu 1

1-vòng bi; 2- trục vít; 3- vỏ trục lái; 4- khớp nối; 5- roto; 6- stator;
7- trục mơtơ; 8- trục lái chính; 9- bánh vít

Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống thể hiện trên hình 1.5.

Hệ thống được điều khiển theo sơ đồ tổng qt hình 1.5 trên đó có thể nhận thấy các tín
hiệu đầu vào của EPS ECU gồm 4 nhóm tín hiệu chính:

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 13 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

Hình 1.5. Sơ đồ trợ lực lái kiểu 1

Tín hiệu cảm biến mơ men số 1;B- Tín hiệu cảm biến mơ men số2; 1- Giắc
nối đa năng số 1; 2- Giắc nối đa năng số 2; 3- Táp lô; 4- ABS+TRC ECU;
5- Cảm biến tốc độ ô tô; 6- ECU Mơ tơ ; 7- Cảm biến vị trí trục khuỷu; 8-
Đèn báo; 9- Mô tơ trợ lực;10- EPS ECU; 11- Giắc kết nối dữ liệu số 1; 12-
Giắc kết nối dữ liệu số 2

1- Nhóm tín hiệu (2 hoặc 4 tín hiệu) từ cảm biến mơmen lái

2- Tín hiệu vận tốc chuyển động ơ tơ có thể gửi trực tiếp về EPS ECU hoặc thông
qua ECU truyền lực và mạng điều khiển vùng ( CAN – Controller Area Network)
và các giắc nối truyền tới EPS ECU.

3- Tín hiệu tốc độ mơ tơ ( xung biểu diễn số vòng quay trục khuỷu ne từ cảm biến
trục khuỷu) thông qua ECU động cơ và mạng CAN truyền tới EPS ECU.

4- Nhóm dữ liệu cài đặt và tra cứu thơng qua giắc kết nối dữ liệu DLC3 (Data Link
Connector) để truy nhập các thông tin cài đặt và tra cứu thông tin làm việc của hệ
thống và báo lỗi hệ thống.

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 14 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

Hình 1.6. Bố trí các cụm và Taplơ thể hiện đèn báo lỗi P/S

1- Đèn báo; 2-EPS ECU; 3- ECU Mô tơ ; 4- Bảng táp lô;5- Trục lái(cảm
biến mô men, Mô tơ điện 1 chiều,cơ cấu giảm tốc);6- ECU điều khiển trượt

Những sự cố trong quá trình vận hành hệ thống được ghi lại trong bộ nhớ của EPS
ECU và cảnh báo bằng đèn P/S trên Bảng táp lơ 4 ( Hình 1.6).

 Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 2

Kiểu này có 2 cách bố trí mô tơ trợ lực:

Thứ nhất là loại môtơ chế tạo rời lắp với trục bánh răng của cơ cấu lái ( hình 1.7) sử
dụng trên xe Toyota Lexus,..

Hình 1.7. Mơtơ trợ lực lắp rời trên cơ cấu lái

1- Khớp cầu; 2- Chụp cao su; 3- Thanh lái; 4- Mô tơ; 5- Giắc điện;

6- Trục lái

Thứ hai là loại môtơ được chế tạo liền khối với cơ cấu lái. Loại này sử dụng trên xe
BMW, Audi,.. . Trong 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 ( Hình 1.8). Phương án này rất gọn, tuy nhiên
giá thành hệ thống cao. Phương án này đang được áp dụng cho dòng xe Lexus đời 2006.

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 15 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

Hình 1.8. Sơ đồ trợ lực lái điện trên cơ cấu lái

1- Cảm biến mô men; 2- Vành tay lái; 3- Cảm biến góc quay; 4- Mô tơ trợ
lực; 5- Tăng điện thế.

Cấu tạo mô tơ thể hiện ở hình 1.9. Phần kéo dài của thanh răng 13 được chế tạo
dưới dạng trục vít và trục vít này ăn khớp với đai ốc 7 liên kết cứng với rôto 10 của mô tơ
trợ lực lái thông qua các viên bi tuần hoàn 9.

Hình 1.9. Cụm mơ tơ và trục vít, thanh răng và cảm biến góc quay

1-Cảm biến mô men; 2- Stator; 3- Cuộn dây; 4- Bi cầu; 5- Giắc điện;
6- Gioăng làm kín; 7- Đai ốc; 8-Chốt ; 9- Bi cầu;
10- Rô to; 11- Nam châm; 12- Vỏ thanh răng; 13- Thanh răng của cơ cấu
lái; 14- Vòng bi

Cảm biến mô men là loại khơng tiếp điểm được bố trí trên trục lái, cấu tạo của nó
thể hiện trên hình 1.10

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 16 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

Để điều khiển chế độ trợ lực ( Điều khiển mô tơ trợ lực) cảm biến mô men lái gửi
tín hiệu giá trị mơmen về EPS ECU. EPS ECU sẽ tính tốn chế độ trợ lực theo chương
trình đã được cài đặt sẵn và điều khiển mô tơ trợ lực bằng chuỗi xung để tạo ra các mức
điện áp khác nhau tùy theo việc cần trợ lực mạnh hay yếu.

Trong hệ thống điều khiển này để tăng độ nhạy chấp hành và giảm kích thước, trọng
lượng mơ tơ điều khiển EPS ECU có thêm mạch tăng thế, nâng điện áp điều khiển lên
gấp đơi (24V), cụm 5 trên hình 1.8

Hình 1.10. Cụm mơ tơ và trục vít, thanh răng và cảm biến góc quay

1- Trục bánh răng của cơ cấu lái; 2- Thanh xoắn; 3- Trục vào; 4- Thanh
răng; 5- Cuộn phân tích 1; 6- Cuộn phân tích 2.

Các tín hiệu từ động cơ, hệ thống phanh thông qua mạng CAN gửi về EPS ECU,
cịn các tín hiệu từ các cảm biến khác được gửi trực tiếp về EPS ECU. EPS ECU sẽ tính
tốn và đưa ra lệnh điều khiển mô tơ lực, trong đó tín hiệu của cảm biến mơmen đóng vai
trị quan trọng nhất.

1.2.6. Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện

Trong trợ lực lái điện, có một phần tử rất quan trọng khơng thể thiếu đó là các cảm biến.
Các cảm biến này có nhiệm vụ truyền thơng tin đến ECU để ECU sử lý thông tin và
quyết định vịng quay của mơtơ trợ lực.

Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện – điện tử gồm: Cảm biến mômen lái, cảm

biến tốc độ đánh lái ( tốc độ quay vành lái ), cảm biến tốc độ ôtô.

 Cảm biến tốc độ đánh lái có 2 loại:

a. Loại máy phát điện( Hình 1.11):

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.

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 17 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

Hình 1.11. Cấu tạo và tín hiệu của cảm biến tốc độ đánh lái

1- Trục răng; 2- Biến thế vi sai; 3- Mạch giao diện; 4- Trục vào; 5- Thanh
xoắn; 6- Bánh răng trung gian; 7- Mô tơ; 8- Cơ cấu cam; 9- Lõi thép trượt;
10- Cánh

b. Loại cảm biến tốc độ đánh lái loại hiệu ứng Hall (Hình 1.12):

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 vng 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 1.12. Cảm biến tốc độ đánh lái ( góc đánh lái) loại Hall
a- Cấu tạo; b- Xung của cảm biến

1- Vỏ; 2- Rô to nam châm; 3- Ổ bi; 4- IC Hall;
5- Giắc điện; 6- Nhựa từ tính

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 18 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

 Cảm biến mômen lái có 3 loại:

a. Loại lõi thép trượt ( Hình 1.13):

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 ngồi 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
vịng phải, vị trí trung gian và quay vòng trái cũng được thể hiện trên hình 1.13.

Hình 1.13. Sơ đồ đặc tính và các vị trí làm việc của cảm biến mơmen lái loại
lõi thép trượt

1- Lái phải; 2- Trung gian; 3- Lái trái; 4- Cuộn sơ cấp;5,7- Cuộn thứ cấp;
6- Lõi thép trượt;

b. Loại lõi thép xoay ( hình 1.14):

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 ngồi các vịng cảm
ứng là các cuộn dây được chia ra các cuộn dây cảm ứng và cuộn dây bù. Sơ đồ nguyên lý
của cảm biến và đặc tính được trình bày trên hình 1.22.

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 19 LỚP :67DCOT11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái trợ lực điện xe KIA MORNING.

Hình 1.14. Vị trí lắp, cấu trúc và đặc tính của cảm biến mômen lái loại lõi
thép xoay

1- Cảm biến mô men; 2- Trục lái chính; 3- Bộ giảm tốc; 4- Vơ lăng; 5- Vành
phát hiện 1; 6- Trục sơ cấp;7- Cuộn dây bù;8-Vành cảm ứng 1; 9- Vành
cảm ứng 3; 10- Trục thứ cấp; 11- Từ trục lái; 12- Từ cơ cấu lái; 13-Vành
cảm ứng 2

Các vịng phát hiện có cuộn dây phát hiện kiểu khơng tiếp xúc trên vịng ngồi để hình
thành một mạch kích thích. Khi tạo ra mơ men lái thanh xoắn bị xoắn tạo ra độ lệch pha
giữa vòng phát hiện thứ hai và ba. Dựa trên độ lệch pha này một tín hiệu tỉ lệ với mơ men
được đưa vào ECU. Dựa trên tín hiệu này ECU tính tốn mơ men trợ lực cho tốc độ xe và
dẫn động mô tơ điện với một cường độ, chiều và thời điểm cần thiết.

SVTH: PHẠM TRUNG ĐẠT 20 LỚP :67DCOT11