Bài giảng môn học Hệ thống lái điều khiển điện tử

ông suất đầu ra ổn định để cung cấp lực đánh lái cao khi đỗ xe và tốc độ đánh lái cao để di chuyển và chuyển hướng đột ngột. • Mô-men xoắn rất cao trong chế độ vận hành và mô-men xoắn thấp để đạt được lực trợ lực lái đồng đều liên tục. • Động cơ hoạt động ổn định cho việc điều khiển lái, thời gian phản hồi và quán tính của động cơ điện thấp. • Khi sử dụng động cơ DC PME: Các kết nối cuộn dây đặc biệt để ngăn mômen hãm phanh do đoản mạch trong cuộn dây động cơ. • Cấu tạo vững chắc cho toàn bộ thời gian sử dụng, vì hệ thống lái được thiết kế như một hệ thống không cần bảo dưỡng trong suốt thời gian sử dụng. • Nhiễu EMC thấp để duy trì dịch vụ đáng tin cậy của tất cả các hệ thống xe điện, động cơ điện DC hạn chế do chổi phát ra tia lửa điện. • Nhiệt độ môi trường cao, từ +85 đến +125 ˚C, tùy theo nơi lắp đặt. • Độ bền cơ học cao liên quan đến gia tốc và rung động. Hình 3. 12: Đường đặc tính động cơ theo yêu cầu hệ thống lái EPS 3.2.2. Động cơ điện DC Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 73 Stator của động cơ điện DC dùng để tạo ra từ trường tĩnh. Từ trường này có thể được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu hoặc bởi nam châm điện sử dụng một cuộn dây từ trường. Rotor bao gồm một lõi thép kỹ thuật có các rãnh đặt cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều. Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp. Hình 3. 13: Cấu tạo động cơ DC Động cơ điện DC có một số hạn chế về việc tạo từ trường yếu, vì vậy động cơ DC PME được sử dụng phổ biến để đạt được số vòng quay cao hơn. Mô-men xoắn của động cơ tỷ lệ thuận với dòng điện cấp nguồn, nên việc điều khiển dễ dàng hơn. Việc làm mát của các cuộn dây rotor rất khó và quán tính cao của rotor hạn chế nên động cơ điện Dc chỉ được sử dụng đối với các hệ thống lái công suất thấp. Mật độ công suất của động cơ điện một chiều thấp hơn động cơ điện xoay chiều vì tổn hao và không gian bố trí cổ góp. Việc phát sinh tia lửa điện do chổi than và bảo dưỡng động cơ đòi hỏi yêu cầu cao. Một số loại động cơ điện DC sử dụng nam châm vĩnh cửu từ Ferit cứng rẻ tiền. Chúng không đạt được mật độ năng lượng từ trường như nam châm đất hiếm như samarium-coban (SmCo) hoặc neodymium-iron-boron (NdFeB). Các nam châm được dán hoặc kẹp vào vỏ động Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 74 cơ là phần stator của động cơ. Rotor bao gồm các tấm kim loại được xếp chồng lên nhau và được cách ly về điện để giảm tổn thất sắt do dòng điện xoáy và khử từ. Để đạt được độ gợn mô-men xoắn thấp và mô-men xoắn nhỏ, cuộn dây được bố trí đến càng nhiều rãnh của lõi rotor càng tốt và được kết nối với nhiều thanh cổ góp tương ứng. Hệ thống cổ góp gồm chổi than với dây dẫn chổi than carbon được hỗ trợ bằng lò xo. Động cơ DC điển hình cho hệ thống EPS là động cơ 4 cực với hai hoặc 4 dây dẫn chổi than và 22 thanh cổ góp. 3.2.3. Động cơ không đồng Động cơ không đồng bộ (ASM) là động cơ xoay chiều 3 pha, có cấu tạo đơn giản, an toàn vận hành cao và khả năng chịu lực cao. Điều này đạt được là do rotor là rotor lồng sóc, không chứa các bộ phận bổ sung như cuộn dây hoặc nam châm. Rotor lồng sóc bao gồm các thanh dẫn được bố trí song song với trục trong một tấm kim loại. Chúng được nối ngắn mạch ở phía trước bởi các vòng (lồng sóc). Stator thường được trang bị cuộn dây ba pha tạo ra từ trường quay. Trường quay tạo ra dòng điện trong lồng sóc của rotor, tuân theo định luật Lenz, tác động ngược trở lại stator và do đó tạo ra mômen xoắn trên trục rotor. Do cuộn dậy stator được bố trí trên một vỏ đúc đặc có những khe hở giải nhiệt cho mô tô. Cuộn dây ba pha được làm bằng dây đồng rắn chắc cho kết cấu động cơ rất chắc chắn, phân bố trên chu vi của động cơ. Rotor cũng chứa một lõi, để giảm tổn thất dòng điện xoáy. Nhôm đúc trong các rãnh của nó tạo nên lồng sóc. Khe hở không khí giữa stator và rotor phải được giữ rất nhỏ để đạt giảm dòng điện từ hóa, do đó, cao hiệu suất động cơ. Động cơ không đồng bộ có rotor lồng sóc nên không phát điện như động cơ điện DC . Do đó, không cần phải có biện pháp an toàn bổ sung nào để ngắt nguồn điện trong hệ thống EPS. Động cơ điện không động bộ 3 pha có dao động mô- men xoắn thấp và hoạt động không phát sinh tiến ồn cao so với động cơ điện một chiều dao động cơ học. Động cơ điện không đồng bộ có công suất cao hơn và ngược lại với động cơ điện một chiều có nam châm vĩnh cửu, động cơ không đồng bộ có thể được hoạt động với trường suy yếu. Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 75 Hình 3. 14: Cấu tạo động cơ không động bộ 3 pha 3.2.4. Động cơ đồng bộ Cũng giống như động cơ không đồng bộ, động cơ đồng bộ thuộc nhóm động cơ xoay chiều 3 pha, hoạt động với cuộn dây 3 pha được cấp nguồn bằng dòng điện. Rotor bao gồm một tấm kim loại điện phân tầng và dùng để tạo ra từ trường độc lập với công suất của stator. Ngoài ra, động cơ điện một chiều không chổi than sử dụng nam châm vĩnh cửu là một dạng của động cơ đồng bộ (Động cơ đồng bộ PME / PMSM). Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu là nhóm động cơ xoay chiều đồng bộ (tức là rotor quay cùng tốc độ với từ trường quay) có phần cảm là nam châm vĩnh cửu. Dựa vào dạng sóng sức phản điện động stator của động cơ mà trong nhóm này ta có thể chia thành 2 loại: Động cơ (sóng) hình sin và động cơ (sóng) hình thang. Dây quấn stator tương tự như dây quấn stator của động cơ xoay chiều nhiều pha và rotor bao gồm một hay nhiều nam châm vĩnh cửu. Điểm khác biệt cơ bản của động cơ một chiều không chổi than so với động cơ xoay chiều đồng bộ là nó kết hợp một vài cảm biến để xác định vị trí của rotor (hay vị trí của cực từ) nhằm tạo ra các tín hiệu điều khiển bộ chuyển mạch điện tử. Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 76 Động cơ BLDC được sử dụng như một động cơ tự điều khiển cho bộ truyền động nhanh trong ngành công nghiệp ô tô. Hiện nay, các động cơ BLDC được sử dụng nhiều trên các hệ thống lái EPS. Hình 3. 15: Cấu tạo động cơ điện một chiều không chổi than Để tránh được tiêu hao công suất và nhiễu mômen do dòng điện tròn trong cuộn dây động cơ bằng cách dấu cuộn động cơ đồng bộ theo kiểu đấu nối sao. Các cuộn dây được phân bố thành các rãnh stator khác nhau. Động cơ 6, 8 và 10 cực có từ 9 đến 12 rãnh stator thường dùng trên hệ thống lái EPS. Hình 3. 16: Số cực rotor và số cuộn dây trên stator Nam châm đất hiếm năng lượng cao neodymium-iron-boron (NeFeB) được sử dụng làm vật liệu tạo từ trường cho rotor. Nam châm được gắn rất chắc chắn như dạng nam châm khối, hoặc trong các khối riêng lẻ của lõi bảo vệ bởi lớp vỏ hoặc trên bề mặt của lõi rotor dưới dạng nam châm vòng hoặc phân đoạn. Động Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 77 cơ sử dụng nam châm bề mặt có thêm một lớp bảo vệ bên ngoài rotor để ngăn chặn sự giòn nam châm. Hình 3. 17: Vị trí nam châm trong rotor động cơ điện một chiều không chổi than Động cơ điện một chiều không chổi than điều khiển từ trường cuộn dây stator cho phép điều khiển chính xác tốc độ và số vòng quay. Ngoài ra, động cơ có thể hoạt động ở chế độ suy yếu trường nếu nam châm đủ mạnh, do đó động cơ hoạt động trên mức tốc độ định danh. Công suất đầu ra ổn định, phù hợp cho hệ thống lái trên dải tốc độ rất rộng. So với động cơ không đồng bộ, PMSM có dải hoạt đông công suất cao hơn và hiệu suất tốt hơn. Động cơ đồng bộ có mômen quán tính rotor thấp hơn động cơ điện một chiều và động cơ không đồng bộ. Một đường vát trên rotor hoặc stato giúp giảm mô-men xoắn để phù hợp với yêu cầu hệ thống lái EPS. 3.2.5. Cảm biến vị trí động cơ điện 3.2.5.1. Đếm xung điện từ Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ bộ phân giải xác định số vòng quay động cơ bao gồm một cuộn dây gắn trên stator động cơ và một nam châm vĩnh cửu gắn trên rotor. Khi động cơ điện quay trên cuộn dây stator xuất hiện suất điện Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 78 động cảm ứng khi từ thông gửi qua một mạch kín biến thiên. Bộ vi điều khiển phân tích, tính toán xác định được số vòng quay động cơ điện. Hình 3. 18: Cấu tạo bộ đếm số vòng quay động cơ điện Phương pháp đo này phù hợp với động cơ điện DC sử dụng chổi than và động cơ điện AC không đồng bộ. 3.2.5.2. Cảm biến góc quay Đối với động cơ điện một chiều không chổi than dựa vào từ trường của lõi rotor xác định được vị trí góc quay của rotor. Các hãng sản xuất thường sử dụng cảm biến Hall phát hiện số vòng quay. Cảm biến Hall dựa trên phép đo mật độ từ thông, tức là cường độ của từ trường đặt đối diện với cảm biến. Một số hãng sản xuất động cơ điện sử dụng cảm biến từ trường(MR) vì độ chính xác của phép đo không phụ thuộc vào cường độ từ trường và do đó, không phụ thuộc vào nhiều thông số như nhiệt độ, biên dạng dung sai cơ học Tuy nhiên, góc phát hiện từ trường của cảm biến MR có 1800. Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 79 Hình 3. 19: Phương pháp đo của cảm biến từ trường MR Hiện nay, trên một số hệ thống lái EPS đang sử dụng cảm biến từ trường AMR với góc phát hiện từ trường lớn 3600 hoạt động giống cảm biến MR. 3.3. Cảm biến mômen xoắn 3.3.1. Phân loại và yêu cầu Một trong những cảm biến quan trọng nhất của hệ thống EPS là cảm biến mô-men xoắn trên trục lái. Nó được đo ở trục đầu vào của hệ thống lái. Dựa trên mômen lái đo được, bộ điều khiển hệ thống lái EPS xác định góc đánh lái và điều khiển động cơ EPS phù hợp. Hệ thống lái EPS ảnh hưởng đến cảm giác lái nên giá trị được của mô men phải chính xác, đáp ứng độ phân giải cao và giá trị đo với độ tin cậy tuyệt đối. Giá trị đo bị sai lệch dẫn đến việc hệ thống điều khiển động cơ EPS không đúng và có thể mất kiểm soát hệ thống lái. Các yêu cầu kỹ thuật quan trọng nhất đối với cảm biến mô-men xoắn của hệ thống EPS hiện đại được liệt kê như sau: • Độ tin cậy cao nhất • Phạm vi đo mô-men xoắn hoạt động khoảng. ± 10 Nm • Độ phân giải tín hiệu cao và độ chính xác của phép đo. • Xử lý tín hiệu với độ trễ ít • tuổi thọ cao, không cần phải bảo dưỡng trong thời gian dài. • Hệ thống có khả năng tự chẩn đoán, chống nhiễu với hộp ECU. • Dải nhiệt độ −40 đến +850C cho các hệ thống lái (EPSc) và −40 đến +1250C cho các ứng dụng khoang động cơ. • Chống bám bụi, rung động, mài mòn. Cảm biến mô-men xoắn có thể được phân loại theo cấu tạo của chúng gồm: cảm biến có thanh xoắn và cảm biến không có thanh xoắn. Yêu cầu thanh xoắn của cảm biến chịu lực xoắn trên mỗi góc quay, cảm biến chuyển đổi giá trị đo mômen xoắn thành giá trị góc xoay. Độ cứng của thanh xoắn trong các hệ thống EPS hiện đại là từ 2 đến 2,5 Nm trên mỗi độ góc xoắn (2 –2,5 Nm/0). Độ xoắn cao nhất được giới hạn ±5˚ để bảo vệ thanh xoắn. Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 80 Bảng 3. 1: Phân loại cảm biến mô men xoắn Cảm biến mô men xoắn Cấu tạo cảm biến Sử dụng thanh xoắn Không sử dụng thanh xoắn Đặc điểm đo Góc xoắn Biến dạng bề mặt Ứng suất Phương pháp đo Tuyến tính Đo sức căng Từ tính Cảm ứng Bộ cộng hưởng LC Từ tính Bộ cộng hưởng SAW Quang 3.3.2. Cảm biến mô men với thanh xoắn 3.3.2.1. Cảm biến mô men xoắn loại tuyến tính Phương pháp đo mô men xoắn sử dụng loại tuyến tính được sử dụng trên hệ thống lái EPS đầu tiên. Tuy nhiên, cảm biến này chỉ được sử dụng cho các hệ thống giá rẻ trong phân khúc xe nhỏ. Nguyên nhân chính là giá trị đo có thể bị sai lệch do bị mài mòn hoặc không tiếp xúc, khả năng chịu tải cơ học hạn chế và nhạy cảm với bụi bẩn. Nguyên lý đo dựa cấu tạo bởi con trượt và các cực điện. Trong đó, con trượt sẽ được điều chỉnh quay dọc theo chiều điện trở. Cảm biến mô-men xoắn trong hệ thống EPS sử dụng 2 con trượt và một số tiếp điểm trượt song song cho nguồn cấp tín hiệu ổn định hơn. Phương pháp đo tuyến tính phân tích tỷ lệ dễ dàng hơn và không phụ thuộc tuyệt đối vào giá trị điện trở và nhiễu nhiệt độ. Hơn nữa, Phương pháp đo mô men xoắn loại tuyến tính cung cấp giá trị điện áp cao, do đó không cần thêm bộ khuếch đại và xử lý tín hiệu. 3.3.2.2. Cảm biến mô men xoắn loại cảm ứng Cảm biến mô men xoắn cảm ứng là một loại cảm biến từ trường, dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Ưu điểm chính của phương pháp do cảm ứng là cảm biến chịu được các tác động bên ngoài như bụi bẩn, dầu và nước. Cảm biến cảm ứng có thể hoạt động đáng tin cậy trong nhiều loại môi trường. Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 81 Khi người lái xe điều khiển vô lăng, mô men lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến mô men thông qua trục lái chính. Người ta bố trí các vòng phát hiện 1 và 2 trên trục sơ cấp (phía vô lăng) và vòng 3 trên trục thứ cấp (phía cơ cấu lái). Hình 3. 20: Cấu tạo cảm biến mô men xoắn cảm ứng trên ô tô Trục sơ cấp và trục thứ cấp được nối bằng một thanh xoắn. Các vòng phát hiện có cuộn dây phát hiện kiểu không tiếp xúc trên vòng ngoài để hình thành một mạch kích thích. Khi tạo ra mô-men lái thanh xoắn bị xoắn tạo độ lệch pha giữa vòng phát hiện 2 và 3. Dựa trên độ lệch pha này, một tín hiệu tỷ lệ với mô men vào được đưa tới ECU. Dựa trên tín hiệu này, ECU tính toán mô men trợ lực cho tốc độ xe và dẫn động động cơ điện. Hiện nay, một số hãng xe sử dụng cảm biến mô men xoắn cảm ứng loại 2 cuộn dây. cuộn dây phát, cuộn dây thu và rotor bao gồm một vật liệu dẫn điện. Dòng điện xoay chiều trong cuộn dây phát tạo ra từ trường biến đổi. Rotor được bố trí đối diện nên xuất hiện dòng điện xoay chiều. Dòng điện trong rotor tạo ra trường điện từ khác gây ra điện áp trong cuộn dây thu. Hình dạng và vị trí đặc biệt của cuộn dây phát, rotor và cuộn dây thu làm cho khớp nối điện từ giữa cuộn dây phát và rotor không phụ thuộc vào vị trí của rotor, trong khi phản hồi từ Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 82 rotor đến máy thu phụ thuộc vào vị trí của rotor. Điện áp cảm ứng trong các cuộn dây thu được so sánh với điện áp nguồn (phân tích tín hiệu tỷ lệ) xác định góc lái. Hình 3. 21: Cấu tạo cảm biến mô men xoắn cảm ứng loại 2 cuộn dây 3.3.2.3. Cảm biến mô men xoắn loại từ tính Cảm biến mô men xoắn loại từ tính khác với cảm biến tuyến tính, cảm biến cảm ứng. Cảm biến từ tính sử dụng từ trường tĩnh được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu và đi qua một hoặc một số cảm biến phụ thuộc vào từ trường. Một số cảm biến nhận biết từ tính như: Cảm biến Hall và cảm biến MR được sử dụng xác định góc xoắn. Số lượng nam châm vĩnh cửu phụ thuộc vào độ cứng của thanh xoắn trong các hệ thống EPS. Nếu thanh xoắn có độ góc xoắn (2 Nm/0) và dải đo ± 10 Nm cần có dải đo góc ± 5˚. Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 83 Hình 3. 22: Cấu tạo cảm biến mô men xoắn loại từ tính 3.3.2.4. Cảm biến mô men xoắn loại quang Cảm biến quang bao gồm một bộ phận phát sáng LED và một bộ phận thu quang. Đĩa cảm biến xẻ rãnh được gắn trên thanh xoắn. Độ phân giải tín hiệu phụ thuộc vào số rãnh trên đĩa cảm biến. Ánh sáng do đèn LED tạo ra được dẫn bởi một bộ dẫn sáng bằng sợi quang và hai tấm khung dẫn, được bố trí trên một thanh xoắn tới một mảng diode quang tích hợp. Khi thanh xoắn quay làm thay đổi vị trí đĩa cảm biến, bộ phận thu quang phát hiện ra vị trí thanh xoăn thông qua cường độ sáng LED. Các hãng ô tô thường chế tạo cảm biến mô men xoắn lọa quang với 2 bộ phận thu phát độc lập để đảm bảo an toàn. Tuy nhiên, do các điều kiện rất khắc nghiệt và do độ nhạy với bụi bẩn và khả năng chịu tải cơ học hạn chế, các cảm biến này chỉ có thể được sử dụng trong một số trường hợp hạn chế. Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 84 Hình 3. 23: Cấu tạo cảm biến mô men xoắn loại quang 3.3.3. Cảm biến mô men xoắn không sử dụng thanh xoắn Một yếu tố quan trọng để tạo cảm giác lái là độ cứng của bộ trợ lực, vành tay lái và các bánh xe dẫn hướng. Độ cứng quá thấp không tạo cảm giác lái chính xác, dẫn đến thường xuyên phải điều chỉnh lái. Độ cứng quá do tác động phản lực giữa các bánh xe và mặt đường dẫn đến điều chỉnh hướng ô tô khó khăn. Các hệ thống lái EPS hiện có xu hướng đạt độ cứng của thanh xoắn trên 2 Nm /0. Nếu góc xoắn nhỏ dẫn đến việc đo mô men xoắn cần độ chính xác cao hơn. Phương pháp đo mô mem chống xoắn đạt hiệu quả cao hơn và có cấu tạo đơn giản. Bộ đo mô men chống xoắn dựa trên biến dạng bề mặt của trục đo được gọi là sóng âm bề mặt (SAW). Nguyên lý đo dựa trên bộ cộng hưởng SAW. Bộ cộng hưởng bao gồm các điện cực kim loại mỏng phủ một lớp thạch anh đặt trên bề mặt trục lái. Ở hai đầu trục đặt bộ thu phát RF. Khi trục lái chịu tác động mô men xoắn làm biến dạng bề mặt trục và đế thạch anh của thiết bị SAW, do đó gây ra sự thay đổi tần số cộng hưởng của nó. Về cơ bản, SAW hoạt động như một máy đo biến dạng 'phụ thuộc vào tần số'. Tín hiệu tần số đo tần số cộng hưởng đo được sự sai lệch giữa tần số phát và tần số thu được. IC xử lý phân tích sự khác biệt về tần số cộng hưởng giữa hai thiết bị SAW, với xử lý và hiệu chuẩn điện tử, cho biết chính xác mô-men xoắn được truyền bởi trục. Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 85 Hình 3. 24: Cấu tạo cảm biến mô men xoắn không sử dụng thanh xoắn 3.4. Bộ điều khiển điện tử Bộ điều khiển điện tử ECU cho hệ thống lái EPS về cơ bản bao gồm thiết bị điện tử xử lý tín hiệu, để tính toán điều khiển motor trợ lực. Thiết bị điện tử tín hiệu tính toán trợ lực cần thiết trong tình huống lái xe hiện tại. Tín hiệu cảm biến tốc độ xe và tín hiệu cảm biến mô-men xoắn được xử lý bởi các thuật toán điều khiển. Hình 3. 25: Sơ đồ khối của bộ điều khiển điện tử ECU hệ thống lái EPS Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 86 Dựa trên bản đồ MAP điều khiển động cơ điện, ECU điều khiển tốc độ của động cơ điện phù hợp với góc đánh lái. Hình 4. 1: Bản đồ MAP của hệ thống EPS điều khiển động cơ điện DC theo tốc độ xe và cảm biến mô men xoắn. Chương 3:Hệ Thống Lái Trợ Điện Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 87 Bài Tập Câu 1: Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện điều khiển điện tử ? Câu 2: Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến mô men xoắn? Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 88 Chương 4: HỆ THỐNG LÁI 4 BÁNH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ  Mục tiêu: Học xong bài này, người học có khả năng:  Trình bày được cấu tạo của hệ thống lái 4 bánh điều khiển điện tử;  Xác định được các tín hiệu và cảm biến của hệ thống lái 4 bánh điều khiển điện tử;  Phân tích được hoạt động của hệ thống lái 4 bánh điều khiển điện tử. 4.1. Cấu tạo hệ thống lái 4WS Một xe ô tô có hệ thống lái với bánh xe dẫn phía trước đỗ song song ở lề đường giữa hai xe, ô tô này có thể đánh lái khỏi chỗ đỗ mà không va chạm vào ô tô phía trước nếu bánh dẫn hướng phía trước quay hết về bên trái (Hình 4.1, Hình A). Khi cùng một chiếc xe được trang bị hệ thống 4WS(4-Whells-Steering) và bánh dẫn hướng phía sau quay cùng chiều với bánh dẫn hướng trước ở tốc độ thấp, xe sẽ không lái ra khỏi chỗ đỗ mà va chạm vào xe phía trước(Hình 4.1, hình B) . Khi xe trong cùng một chỗ đỗ có hệ thống 4WS đánh lái bánh dẫn hướng phía sau ngược chiều với bánh dẫn hướng trước ở tốc độ thấp, xe sẽ đánh lái ra khỏi chỗ đỗ với khoảng cách khá xa giữa xe phía trước (Hình 4.1, hình C). Khi bánh dẫn hướng phía sau quay ngược chiều với bánh dẫn hướng phía trước, bánh dẫn hướng phía sau quay về phía lề đường. Chuyển động này khiến lốp xe sau bên phải hướng vào lề đường nếu xe đang đậu sát lề đường. Do đó, góc đánh lái sau tối đa phải nhỏ hơn đáng kể so với góc đánh lái tối đa của bánh trước để giúp ngăn ngừa vấn đề này. Xe ô tô sử dụng hệ thống lái 4WS có vòng quay hoặc bán kính quay vòng nhỏ hơn so với xe có tay lái thông thường. Điều này giúp cải thiện khả năng cơ động khi đỗ xe. Hệ thống lái bánh xe sau trong hệ thống 4WS có thể được điều khiển liên quan đến tốc độ xe hoặc số vòng quay của bánh xe. Ở tốc độ xe thấp hoặc với một lượng quay vô lăng đáng kể, bánh dẫn hướng phía sau được đánh lái theo hướng ngược lại với bánh dẫn hướng phía trước. Khi xe vận hành ở tốc độ cao hơn hoặc với vòng quay vô lăng nhỏ, bánh sau sẽ được đánh lái cùng chiều với bánh trước. Khi quay vòng ở tốc độ cao, lực quán Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 89 tính ly tâm có xu hướng làm cho xe chuyển động không ổn định và là nguyên nhân khiến lốp sau bị trượt ngang trên mặt đường. Tốc độ xe và tình trạng kỹ thuật của mặt đường khi xe quay vòng quyết định đến độ trượt của bánh xe. Nếu độ trượt ngang quá mức, xe có thể quay vòng khiến người điều khiển ô tô mất lái. Khi hệ thống 4WS điều khiển bánh sau cùng hướng với bánh trước ở tốc độ cao hơn, độ trượt ngang được giảm thiểu và cải thiện độ ổn định của xe. Góc đánh lái cùng hướng ở tốc độ cao hơn nhỏ hơn đáng kể so với góc lái ngược hướng ở tốc độ thấp. Hình 4. 2: So sánh các hệ thống lái Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 90 Trong hệ thống 4WS điều khiển điện tử, không có kết nối cơ khí giữa cơ cấu lái phía trước và cơ cấu lái phía sau. Cơ cấu lái phía sau này hiện được điều khiển bởi bộ điều khiển 4WS gắn trong cốp sau hàng ghế sau bên. Bộ điều khiển 4WS trong hệ thống điều khiển điện tử sử dụng tín hiệu tốc độ bánh xe, tốc độ xe và thông tin về góc lái phía trước để tính toán và điều khiển góc lái phía sau. Hình 4. 3: Cấu tạo hệ thống lái 4WS 4.1.1. Cơ cấu lái phía sau Cơ cấu lái phía sau gồm một động cơ điện truyền động cơ cấu lái thông qua cơ cấu vít me bi (Hình 4.3). Hình 4. 4: Cơ cấu lái phía sau Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 91 Đai ốc vít bi tuần hoàn được thiết kế để các ổ bi lăn giữa các rãnh trong trục vít me bi và các rãnh trong đai ốc bi tuần hoàn. Các ổ bi đi ra khỏi đai ốc vít bi tuần hoàn di chuyển qua một ống và vào lại đai ốc vít bi tuần hoàn ở đầu kia. Các ổ bi trong các rãnh trong trục vít me bi và đai ốc bi tuần hoàn cho phép đai ốc này chuyển động trên trục với ma sát rất thấp. Hình 4. 5: Cấu tạo cơ cấu vít me bi Phần lõi rotor động cơ được chế tạo trục rỗng để lắp trục vít me. Rotor động cơ được gắn chặt với đai ốc vít me và được cố định. Khi động cơ điện quay dẫn động đai ốc vít me làm trục vít me chuyển động tịnh tiến sang bên trái hoặc bên phải theo chiều quay động cơ điện. Trục vít me được gắn với thanh dẫn động lái điều khiển 2 bánh xe phía sau. 4.1.2. Cảm biến vị trí góc lái Hệ thống lái 4WS có các yêu cầu điều khiển chính xác hoạt động hệ thống lái phía sau. Hệ thống lái phía trước sử 2 cảm biến vị trí góc lái phía trước nhằm đảm bảo an toàn tránh sự cố. 4.1.2.1. Cảm biến vị trí góc lái chính phía trước. Cảm biến vị trí góc lái phía trước (SWPS) được lắp ở đầu dưới trên trục lái chính phía dưới. Cảm biến góc lái phía trước cung cấp một tín hiệu tương tự và ba tín hiệu kỹ thuật số đến bộ điều khiển 4WS. Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 92 Một điện áp không đổi 5V từ hộp BCM cung cấp đến cực số 1 của cảm biến vị trí góc lái phía trước. Khi vành tay lái ở vị trí trung tâm, tín hiệu điện áp tại cực SWPS là 2,5v đến hộp BCM. Hình 4. 6: Vị trí cảm biến vị trí góc lái phía trước Hình 4. 7: Cảm biến vị trí góc lái phía trước Vành tay lái quay sang trái, con trượt trượt dọc theo điện trở và tạo ra tín hiệu điện áp giảm dần tại cực SWPS tương ứng với góc quay của vành tay lái. Khi vành tay lái quay hết về bên trái, tín hiệu điện áp tại cực SWPS bằng 0,25v. Khi vành tay lái quay sang phải, tín hiệu điện áp giảm tăng dần tại cực SWPS và khi vành tay lái quay hết về bên phải, tín hiệu điện áp tại cực SWPS bằng 4,75v. Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 93 Hình 4. 8: Biểu đồ điện áp và góc lái Cảm biến vị trí góc lái phía trước (SWPS) cung cấp tín hiệu kỹ thuật số tới bộ điều khiển 4WS. Thông qua pha A, pha B và cực chỉ thị điện áp. Hình 4. 9: Sơ đồ mạch điện cảm biến góc lái phía trước giao tiếp hộp BCM và bộ điều khiển 4WS Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 94 Pha A, Pha B dạng tín hiệu xung PWM. Tín hiệu chỉ thị điện áp chỉ xuất hiện khi vành tay lái quay sang trái tối đa 100 và vành tay lái quay sang phải tối đa 100. Xung điện áp V-high đạt giá trị điện áp dương nguồn, Xung điện áp V-low bằng 0v. Hình 4. 10: Xung điện áp Pha A, Pha B và cực chỉ thị điện áp Xung điện áp trên pha A và pha B thay đổi theo chu kỳ 20 khi vành tay lái. Xung điện áp trên một pha thay đổi với chu kỳ 40 khi quay vành tay lái. Hình 4. 11: Sơ đồ điện áp pha khi vành tay lái quay sang phải 4.1.2.2. Bộ điều khiển 4WS Pha A- điện áp cao Pha B- Điện áp thấp Pha A- điện áp thấp Pha B- Điện áp thấp Pha A- điện áp thấp Pha B- Điện áp cao Pha A- điện áp cao Pha B- Điện áp cao Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 95 Hình 4. 12: Bộ điều khiển 4WS Hộp điều khiển 4WS được lắp trên khung xe phía sau. Cầu chì Mega 125A cấp nguồn dương ắc quy điều khiển động cơ trợ lực lái. Cầu chì 4WS 15A cấp nguồn dương cho bộ nhớ hộp 4WS. Khi bật công tắc máy dòng điện điều khiển cấp cho hộp 4WS qua cầu chì IGN-10A. Hình 4. 13: Sơ đồ mạch nguồn hộp 4WS Công tắc chọn chế độ lái được lắp trong xe trên bảng điều khiển. Người lái lựa chọn chế độ lái thông thường 2WS hoặc chế độ lái 4 bánh 4WS. Khi chế độ lái Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 96 4WS được lựa chọn. Đèn báo chế độ 4WS trong công tắc sáng lên thông báo cho người lái xe về chế độ lái 4WS đã chọn. Hình 4. 14: Sơ đồ mạch điện công tắc lựa chọn chế độ lái Hình 4. 15: Công tắc lựa chọn chế độ tay lái Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 97 4.2. Cấu tạo hệ thống lái 4WAS Hệ thống 4WAS (4 Wheel Active Steer) hỗ trợ người lái xe ô tô bằng cách tự động điều khiển góc lái của bốn bánh xe theo tốc độ. Bằng cách kiểm soát góc lái của cả bốn bánh xe, hệ thống lái chủ động này giúp cải thiện độ ổn định và phản ứng ở tốc độ cao, đồng thời giúp giảm thao tác của người lái xe. Hệ thống lái 4WAS điều khiển góc lái phía sau lớn hơn so với hệ thống lái 4WS và điều khiển chuyển hướng ở tốc độ cao. Hệ thống 4WAS có ưu điểm sau:  Xe di chuyển êm ái, dễ lái cả trong thành phố và những cung đường cong.  Tính ổn định được trang bị trên xe ô tô giúp người lái xe điều khiển phương tiện một cách an toàn trên đường cao tốc và khi chuyển làn.  Hệ thống điều khiển nhanh và nhạy sẽ cho phép thao tác lái nhẹ nhàng. Trường hợp 1: Tốc độ thấp (10 km/h đến 40 km/h) xe ô tô quay đầu trong khu dân cư và bãi đỗ xe. Xe có trang bị hệ thống 4WAS điều khiển tỉ lệ góc lái lớn hơn so với góc lái khi quay vành tay lái. Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 98 Hình 4. 16: Xe di chuyển tốc độ thấp Trường hợp 2: Tốc độ trung bình (40 km/h đến 80 km/h) ô tô di chuyển trong đô thị và trên đường lớn. Xe di chuyển ổn định theo hướng mong muốn và cân bằng ô tô do hệ thống 4WAS điều khiển chuyển động 4 bánh xe cùng hướng. Hình 4. 17: Xe di chuyển ở tốc độ trung bình Trường hợp 3: Tốc độ cao (trên 80 km/h) Đường cao tốc,... Khi xe tăng tốc độ, ảnh hưởng của lực quán tính ly tâm tác động lên thân xe làm xoay thân xe (do lốp biến dạng và ảnh hưởng hệ thống treo). Hướng chuyển động của ô tô phụ thuộc vào hai tín hiệu góc đánh lái và góc xoay thân xe. Hệ thống 4WAS điều khiển ổn định hướng bánh xe trước và hướng chuyển động bánh sau quay cùng chiều với bánh trước, giúp xe được lái ổn định ngay cả khi chuyển làn. Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 99 Hình 4. 18: Xe di chuyển ở tốc độ cao Hệ thống lái chủ động (4WAS) giảm thiểu đánh lái quay vòng thiếu. Hệ thống 4WAS được thiết kế để cung cấp phản ứng lái nhanh trong dải tốc độ thấp đến trung bình kết hợp với sự ổn định của xe ở tốc độ cao. Hình 4. 19: Sơ đồ hệ thống điều khiển 4WAS Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 100 4WAS có bộ phận điều khiển điện tử phía trước (ECU) và ECU chính (phía sau). Hệ thống 4WAS sử dụng cơ cấu lái loại thanh răng- bánh răng và bộ trợ lực EPS. Cơ cấu lái phía trước chứa cảm biến mô men xoắn, và động cơ điện điều khiển. ECU phía trước vận hành động cơ và bánh răng trục trong cơ cấu chấp hành phía trước để thay đổi tỷ số lái. Hình 4. 20: Hệ thống lái 4WAS trên xe BMW 5 (2010) Thân thiết bị truyền động lái sau được gắn với một bộ phận khung xe, và các đầu bên ngoài của trục truyền động được liên kết với bánh sau. Cơ cấu truyền động lái sau chứa thanh gắn với tay lái. ECU chính được gắn trong thùng xe, và điều khiển bộ truyền động lái phía sau. Cơ cấu lái phía sau sử dụng cơ cấu trục vít me. Ở 2 đầu trục vít được nối với thanh dẫn động lái phía sau. Động cơ điện được chế tạo đặc biệt giống với động cơ điện trong cơ cấu lái phía sau của hệ thống 4WS. Khi động cơ quay truyền động cho đai ốc vít, khi đó trục vít chuyển động tịnh tiến theo chiều quay của động cơ làm thay đổi góc lái bánh xe phía sau. Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 101 1.Đòn ngang bên trái, 2.Đai ốc vít me, 3. Động cơ điện, 4. Đòn ngang bên phải, 5.Đầu nối nguồn động cơ điện, 6.Trục vít me Hình 4. 21: Cấu tạo cơ cấu điều khiển 4WAS 4.3. Nguyên lý điều khiển hệ thống lái 4 bánh Khi ô tô quay vòng ở tốc độ nhỏ hơn 29 Km/h, các bánh xe trước và bánh xe sau quay ngược chiều nhau. Góc quay vòng bánh xe sau tối đa là 6 ° ở 0 Km/h. Khi ô tô quay vòng ở tốc độ 29 km/h các bánh xe sau gần như khóa cứng như cơ cấu lái thông thường. Khi tốc độ ô tô tăng tốc độ lên trên 29 km/h và vành tay lái quay góc nhỏ hơn 2000 các bánh xe trước và bánh xe sau quay cùng chiều nhau. Nếu vành tay lái quay góc lớn hơn 2000 các bánh xe trước và bánh xe sau quay ngược chiều nhau. Khi ô tô đi chuyển ở tốc độ 96 km/h và vành tay lái quay góc 100 °, các bánh sau sẽ quay góc 1 ° cùng chiều với bánh trước. Nếu vành tay lái quay chậm đến góc 500 ° ở tốc độ này, các bánh xe sau sẽ quay góc khoảng 1 ° ngược chiều với các bánh xe trước. Bài Tập Câu 1: Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái 4WS? Câu 2: Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái 4WAS? Chương 4:Hệ Thống Lái 4 Bánh Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 102 Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 103 Chương 5: ĐẶC ĐIỂM BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ  Mục tiêu: Học xong bài này, người học có khả năng:  Trình bày được đặc điểm bảo dưỡng và sửa chữahệ thống lái điều khiển điện tử;  Xác định được cấu tạo hệ thống lái điều khiển điện tử;  Phân tích được nguyên nhân hư hỏng của hệ thống hệ thống lái điều khiển điện tử. 5.1. Đặc điểm bảo dưỡng hệ thống lái điều khiển điện tử 5.1.1. Bảo dưỡng cơ cấu lái 5.1.1.1. Điều chỉnh khe hở dọc trục tay lái a) Kiểm tra Tháo thanh kéo dọc, dùng tay lắc cần quay đứng. Nếu cảm thấy có độ rơ lớn hơn tiêu chuẩn cần phải điều chỉnh. Hình 5. 1: Kiểm tra và điều chỉnh khe hở dọc trục tay lái b) Điều chỉnh - Tháo nắp hộp tay lái (hoặc chốt hãm của đai ốc điều chỉnh). - Tiến hành thêm hoặc bớt đệm dưới trục vít (hoặc vặn đai ốc điều chỉnh vào hoặc ra) để đạt được độ rơ tiêu chuẩn. 5.1.1.2. Điều chỉnh hành trình tự do (độ rơ tự do) a) Kiểm tra hành trình tự do của vành tay lái a) b) c) a- Kiểm tra hộp tay lái; b- Điều chỉnh đệm hộp tay lái; c- Điều chỉnh đai ốc hãm; Đai ốc điều chỉnh Đệm điều chỉnh Đòn quay đứng Thanh kéo dọc Nắp hộp tay lái Hộp tay lái Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 104 Hành trình xoay vành tay lái lớn hơn 250 do các khớp cầu đầu đòn quay đứng và thanh kéo dọc mòn nhiều hoặc điều chỉnh sai. - Để xe ở vị trí đi thẳng, gắn đồng hồ đo góc lên vành tay lái. - Sau đó xoay vành tay lái qua trái và qua phải cho đến khi có lực cản nặng thì dừng lại và đọc số đo trên đồng hồ và so với tiêu chuẩn (hành trình tự do vành tay lái = (150 – 250). Nếu góc xoay không đúng tiêu chuẩn cần phải tiến hành điều chỉnh. b) Điều chỉnh Tháo chốt hãm đầu thanh kéo dọc, dùng tua vít vặn chặt đai ốc hãm bạc khớp cầu, sau đó vặn ra đến vị trí lắp được chốt hãm. 5.1.1.3. Điều chỉnh lực quay vành tay lái a) Kiểm tra hành trình lực quay vành tay lái Gắn đồng hồ đo lực lên vành tay lái, sau đó xoay vành tay lái qua trái và qua phải làm cho bánh xe dịch chuyển nhẹ nhàng, với một lực đúng yêu cầu kỹ thuật. Nếu lực vặn lớn hơn cần phải tiến hành điều chỉnh. b) Điều chỉnh Tiến hành nới lỏng đai ốc hãm vít điều chỉnh trục vành răng (hoặc trục bánh vít) ở nắp bên hộp tay lái ra, sau đó vặn vít điều chỉnh ra hoặc vào cho đến khi đạt lực quay vành tay lái nhẹ đúng tiêu chuẩn (vặn vít vào theo chiều kim đồng hồ làm cho lực quay tăng lên, vặn vít ra ngược chiều kim đồng hồ làm cho lực quay giảm xuống). a) b) c) Hình 5. 2:Kiểm tra và điều chỉnh lực quay vành tay lái a, b) Kiểm tra lực quay vành tay lái; c) Điều chỉnh lực quay vành tay lái; Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 105 5.1.2. Bảo dưỡng dẫn động lái Điều chỉnh khe hở thanh kéo dọc (trục tay lái) a) Kiểm tra Tháo thanh kéo dọc, dùng tay lắc cần quay đứng. Nếu cảm thấy có độ rơ lớn hơn tiêu chuẩn cần phải điều chỉnh. b) Điều chỉnh - Tháo nắp hộp tay lái (hoặc chốt hãm của đai ốc điều chỉnh). - Tiến hành thêm hoặc bớt đệm dưới trục vít (hoặc vặn đai ốc điều chỉnh vào hoặc ra) để đạt được độ rơ tiêu chuẩn. a) Kiểm tra; b) Điều chỉnh; Hình 5. 3: Kiểm tra và điều chỉnh khe hở thanh kéo dọc Điều chỉnh thanh kéo ngang (độ chụm bánh xe) a) Kiểm tra độ chụm của hai bánh xe dẫn hướng - Độ chụm bánh xe trước = A – B (= 2-5 mm). (A và B là khoảng cách phía sau và phía trước của tâm hai bánh xe dẫn hướng) Độ chụm của hai bánh xe trước đảm bảo cho hai bánh xe luôn chuyển động song song với nhau. Vì lực cản của mặt đường có xu hướng xoay các bánh xe ra phía ngoài để bù trừ cho khe hở khi lắp ráp và tránh mòn lốp nhanh. - Khi kiểm tra để xe ở vị trí đi thẳng, trên mặt đường bằng phẳng. Dùng thước đo chuyên dùng đo khoảng cách giữa hai vị trí của tâm ở phía trước (B) và phía sau (A). Đòn quay đứng Thanh kéo dọc Đòn quay đứng Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 106 Sau đó lấy trị số bằng A - B (mm) và so sánh với tiêu chuẩn cho phép để tiến hành điều chỉnh. b) Điều chỉnh - Tháo thanh kéo ngang khỏi đòn cam lái. - Tháo lỏng hai đầu nối ren của thanh kéo ngang, sau đó vặn ra hoặc vào để đạt được kích thước (A - B) đúng yêu cầu. Tháo các đai ốc của ống khớp cầu ở hai đầu thanh kéo ngang, sau tiến hành vặn đầu khớp cầu ra hoặc vào để đạt độ chụm đúng tiêu chuẩn quy định. Hình 5. 4: Kiểm tra và điều chỉnh độ chụm bánh xe a- Kiểm tra độ chụm bánh xe; b- Điều chỉnh độ chụm bánh xe; 5.1.3. Bảo dưỡng bộ trợ lực lái 5.1.3.1. Điều chỉnh độ căng dây đai - Độ căng của dây đai bơm dầu. a) Kiểm tra Dùng thước đo chuyên dùng hoặc dùng tay ấn mạnh lên dây đai và dùng thước đo chiều cao (đo khoảng cách giữa hai vị trí trước và sau khi ấn dây đai) sau đó so sánh với tiêu chuẩn cho phép và tiến hành điều chỉnh. b) Điều chỉnh Tháo lỏng đai ốc hãm của cơ cấu hoặc pu ly điều chỉnh độ căng, sau đó dùng cần đẩy cơ cấu làm căng dây đai và hãm chặt các đai ốc của cơ cấu hoặc pu ly. Hìn 5 - 5. Kiểm tra và điều chỉnh độ chụm bánh xe a- Kiểm tra độ chụm bánh xe; b- Điều chỉnh độ chụm bánh xe; Bánh xe dẫn hướng thanh kéo ngang Ống nối khớp cầu Đai ốc điều Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 107 Hình 5. 5: Vị trí điều chỉnh độ căng dây đai 5.1.3.2. Điều chỉnh cầu trước dẫn hướng  Điều chỉnh độ chụm bánh xe Độ chụm bánh xe trước bằng: B - A (= 2 - 5 mm). A- Khoảng cách phia trước của tâm hai bánh xe. B- Khoảng cách phia sau của tâm hai bánh xe. Độ chụm của hai bánh xe trước đảm bảo cho hai bánh xe luôn chuyển động song song với nhau. Vì lực cản của mặt đường có xu hướng xoay các bánh xe ra phía ngoài để bù trừ cho khe hở khi lắp ráp và tránh mòn lốp nhanh. a) Kiểm tra Để xe ở vị trí đi thẳng, trên mặt đường bằng phẳng. Dùng thước đo chuyên dùng đo khoảng cách giữa hai vị trí của tâm ở phía trước (A) và phía sau (B), sau đó lấy trị số = B - A (mm), so sánh với tiêu chuẩn cho phép để tiến hành điều chỉnh. b) Điều chỉnh Tháo các đai ốc của ống khớp cầu ở hai đầu thanh kéo ngang, sau tiến hành vặn đầu khớp cầu ra hoặc vào để đạt độ chụm đúng tiêu chuẩn quy định.  Điều chỉnh độ rơ của moayơ trước a) Kiểm tra Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 108 Kích nâng bánh xe trước rời khỏi mặt đất, dùng tay lắc bánh xe theo chiều dọc và chiều ngang không có độ rơ và quay bánh xe thật mạnh (chú ý kiểm tra trước guốc phanh có sát tang trống phanh), thì bánh xe phải quay ít nhất 8 vòng mới dừng lại. Dùng lực kế móc kéo moayơ quay với một lực đúng quy định hoặc sau khi xe hoạt động vừa dừng hẳn, sờ tay vào moayơ cảm thấy nóng chứng tỏ độ rơ không đúng tiêu chuẩn cần điều chỉnh moayơ kịp thời Hình 5. 6: Kiểm tra và điều chỉnh độ rơ của moayơ bánh xe trước a- Kiểm tra độ rơ; b- Kiểm tra lực kéo; c- Điều chỉnh vặn ra 1/6 vòng; d- Cắm chốt chẻ; b) Điều chỉnh Tiến hành vặn vừa chặt chặt đai ốc điều chỉnh và quay bánh xe tới lui về hai phía để cho các con lăn của ổ bi côn ổn định, sau đó vặn chặt đủ lực và nới ra 1/6 - 1/8 vòng để cắm chốt chẻ hoặc lắp đai ốc hãm chặt.  Kiểm tra lỗ và chốt chuyển hướng a) Kiểm tra các góc nghiêng của chốt chuyển hướng - Góc nghiêng trong của chốt chuyển hướng (ỏ = 5- 80), nhằm giảm lực quay vành tay lái và tăng tính ổn định của ô tô khi chạy thẳng. a) b) c) d) Đồng hồ so Đai ốc Moayơ Lực kế Chốt hãm Moayơ Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 109 - Góc nghiêng sau của chốt chuyển hướng (ọ = 2-30), nhằm tăng tính ổn định của ô tô khi chạy thẳng và tăng tính hồi vị bánh xe nhanh khi quay vòng. b) Điều chỉnh Các góc nghiêng của chốt chuyển hướng sau khi kiểm tra, so sánh với các tiêu chuẩn kỹ thuật cho phép để tiến hành điều chỉnh. Khi điều chỉnh thường thay thế các chốt chuyển hướng và bạc lót. 5.1.4. Bảo dưỡng hệ thống lái điện tử 5.1.4.1. Kiểm tra đèn EPS a)Kiểm tra Tiến hành bật công tắc nếu đèn EPS sáng lên và tắt đi trong thời gian 10s, hệ thống lái EPS hoạt động bình thường. Nếu đèn EPS sáng liên tục hoặc chớp tắt thì hệ thống EPS phát sinh lỗi. Hình 5. 7: Vị trí đèn EPS trên đồng hồ taplo b) Điều chỉnh Sử dụng máy chẩn đoán đọc mã lỗi hệ thống EPS và tiến hành sửa chữa 5.1.4.2. Khôi phục vị trí góc lái a) Kiểm tra Trên một số dòng xe của hãng BMW khi tháo ắc qui ra khỏi xe phải tiến hành cài đạt lại vị trí góc lái ban đầu. b)Điều chỉnh Sử dụng máy chẩn đoán chuyên dụng cài đặt vị trí góc lái về 0. 5.2. Đặc điểm sửa chữa hệ thống lái điều khiển điện tử. 5.2.1. Sửa chữa cơ cấu lái Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 110 5.2.1.1. Vành tay lái a) Hư hỏng và kiểm tra - Hư hỏng chính của vành tay lái là: vênh, nứt và mòn lỗ then hoa lắp trục tay lái. - Kiểm tra: dùng thước cặp đo độ mòn của lỗ so với tiêu chuẩn kỹ thuật. Dùng kính phóng đại để quan sát các vết nứt bên ngoài vành tay lái. b) Sửa chữa - Phần then hoa của vành tay lái bị mòn, mòn hỏng then hoa có thể hàn đắp gia công lại then hoa. - Vành tay lái nứt, vênh phải thay thế. Hình 5. 8: Kiểm tra trục tay lái cong 5.2.1.2. Trục tay lái và ống trục tay lái a) Hư hỏng và kiểm tra - Hư hỏng trục tay lái và ống trục tay lái: nứt, cong và mòn phần then hoa. - Kiểm tra: dùng thước cặp, đồng hồ so để đo độ mòn, cong của trục và vành tay lái (độ cong không lớn hơn 3 mm) và dùng kính phóng đại để kiểm tra các vết nứt. b) Sửa chữa - Trục tay lái và ống trục tay lái bị cong, vênh có thể nắn hết cong, - Trục tay lái bị nứt, mòn phần then hoa quá giới hạn cho phép có thể hàn đắp gia công lại then hoa. 5.2.1.3. Vỏ hộp tay lái Trục tay lái Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 111 a) Hư hỏng và kiểm tra - Hư hỏng của vỏ hộp tay lái: nứt, mòn các lỗ lắp ổ bi, chờn hỏng các lỗ ren. - Kiểm tra: dùng thước cặp để đo độ mòn của các lỗ so với tiêu chuẩn kỹ thuật. Dùng kính phóng đại để quan sát các vết nứt bên ngoài vỏ hộp tay lái. b) Sửa chữa - Vỏ hộp tay lái bị nứt nhẹ có thể phục hồi bằng hàn đắp sau đó sửa nguội bằng đá mài, mòn lỗ lắp ổ bi có thể doa và đóng bạc lót. 5.2.1.4. Trục vít và vành răng a) Hư hỏng và kiểm tra - Hư hỏng trục vít và vành răng: nứt, gãy, mòn bề mặt các răng, mòn các đầu trục lắp ổ bi và mòn hỏng then hoa. - Kiểm tra: dùng thước cặp, pan me, đồng hồ so để đo độ mòn của các bánh răng và dùng kính phóng đại để kiểm tra các vết nứt. b) Sửa chữa - Trục vít và vành răng bị mòn suốt chiều dài răng, mặt đầu bị xước, sứt mẻ phải được thay thế, mòn phần lắp ổ bi và phần then hoa, đầu ren có thể hàn đắp sau đó gia công lại kích thước ban đầu. 5.2.2. Sửa chữa dẫn động lái 5.2.2.1. Đòn quay đứng a) Hư hỏng và kiểm tra - Hư hỏng chính của đòn quay đứng là: cong, nứt và mòn lỗ then hoa. - Kiểm tra: dùng thước cặp đo độ mòn của lỗ so với tiêu chuẩn kỹ thuật. Dùng kính phóng đại để quan sát các vết nứt bên ngoài đòn quay đứng. b)Sửa chữa - Phần then hoa bị mòn hỏng có thể hàn đắp gia công lại then hoa. - Lỗ lắp với khớp cầu mòn quá tiêu chuẩn có thể hàn đắp và doa lại kích thước. - Đòn quay đứng bị cong, vênh quá tiêu chuẩn có thể nắn hết cong, Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 112 5.2.2.2. Đòn cam lái a) Hư hỏng và kiểm tra - Hư hỏng chính của đòn cam lái là: cong, nứt và mòn lỗ lắp khớp cầu. - Kiểm tra: dùng thước cặp đo độ mòn của lỗ so với tiêu chuẩn kỹ thuật. Dùng kính phóng đại để quan sát các vết nứt bên ngoài đòn cam lái. b) Sửa chữa - Lỗ lắp với khớp cầu mòn quá tiêu chuẩn có thể hàn đắp và doa lại kich thước. - Đòn cam lái bị cong, vênh quá tiêu chuẩn có thể nắn hết cong. Hình 5. 9: Kiểm tra cac chi tiết của dẫn động lái a) Kiểm tra thanh kéo; b) Thanh kéo ngang; c) Chốt cầu; 5.2.3. Sửa chữa bộ trợ lực lái 5.2.3.1. Thân bơm dầu trợ lực a) Hư hỏng và kiểm tra - Hư hỏng chính của bơm dầu là: nứt và mòn lỗ lắp xi lanh và lỗ van. - Kiểm tra: dùng thước cặp, đồng hồ so và căn lá đo độ mòn của lỗ so với tiêu chuẩn kỹ thuật. Dùng kính phóng đại để quan sát các vết nứt bên ngoài thân bơm. b) Sửa chữa - Thân bơm dầu trợ lực và Pu ly bị nứt và mòn có thể hàn đắp gia công lại lỗ a) b) c) Thanh răng kết hợp thanh kéo Phần ren của thanh kéo ngang Nắp Bạc chốt cầu Chốt cầu Ống ren Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 113 và vết nứt. - Van điều khiển lưu lượng và van ổn áp bị mòn, các lò xo giảm chiều dài hoặc vênh gãy phải thay mới. 5.2.3.2. Xi lanh lực, pít tông và thanh răng a) Hư hỏng và kiểm tra - Hư hỏng xi lanh lực : nứt, mòn xi lanh lực. - Hư hỏng pít tông và thanh răng: mòn, cong thanh răng, mòn pít tông và các cúp pen. - Kiểm tra: dùng pan me và đồng hồ so đo độ mòn của xi lanh lưc và độ mòn, cong của pitông, thanh răng và dùng kính phóng đại để kiểm tra các vết nứt. b) Sửa chữa - Xi lanh lực nứt, mòn nhẹ có thể hàn đắp và doa lại kich thước. - Pít tông và thanh răng cong quá tiêu chuẩn có thể nắn lại, mòn răng, pít tông và các cupen cần thay thế. 5.2.3.3. Xi lanh, rôto, trục và các cánh bơm a) Hư hỏng và kiểm tra - Hư hỏng: nứt, mòn xi lanh, rãnh rôto, mòn trục và gãy, mòn cánh bơm. - Kiểm tra: dùng thước cặp để đo độ mòn xi lanh(không lớn hơn 0,07 mm, rãnh rôto và cánh gạt (không lớn hơn 0,028 mm), dùng pan me đo độ mòn của trục (không lớn hơn 0,03 mm) và dùng kính phóng đại để kiểm tra các vết nứt. Hình 5. 10: Kiểm tra các chi tiết của bơm trợ lực a- Kiểm tra trục bơm, b- Kiểm tra xi lanh; c- Kiểm tra rô to a) b) c) Trục rôto Rô to và cánh gạt Căn lá Xi lanh Đồng hồ so Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 114 b) Sửa chữa - Xi lanh bị mòn có thể doa và đánh bóng theo cốt sửa chữa, bị nứt phải thay mới. - Rô to mòn rãnh quá tiêu chuẩn có thể hàn đắp và phay lại kich thước, các cánh bơm gảy phải thay đúng loại. 5.2.3.4. Van điều chỉnh lưu lượng a) Hư hỏng và kiểm tra - Hư hỏng chính của các van là: mòn van và gãy lò xo. - Kiểm tra: dùng thước cặp đo độ dài của lò xo so với tiêu chuẩn kỹ thuật. (= 26 - 28 mm), dùng khí nén (P= 0,4- 0,5 MPa) để thử độ kín (khí nén không bị rò) và thả van rơi vào lỗ (trượt êm) quan sát các lò xo nứt gãy. Hình 5. 11: Kiểm tra van ổn áp và điều chỉnh lưu lượng a) Kiểm tra độ kìn, b) Kiểm tra lò xo van; c) Kiểm tra van và lỗ van b) Sửa chữa - Trục van điều khiển và lỗ lắp van mòn quá tiêu chuẩn có thể hàn đắp và gia công lại kich thước, mòn các phớt dầu (cúp pen) phải thay mới. 5.2.4. Sửa chữa cơ cấu dẫn hướng 5.2.4.1. Dầm cầu a) Hư hỏng và kiểm tra - Hư hỏng chính của dầm cầu là: cong, vênh, nứt và mòn lỗ lắp chốt chuyển hướng. a) b) c) ; Lò xo Khí nén Bơm trợ lực Van điều chỉnh Van điều chỉnh Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 115 - Kiểm tra: dùng đồng hồ so đo độ mòn của lỗ, dùng thước đo chuyên dùng đo độ cong, độ vênh và độ mòn của lỗ lắp chốt và so với tiêu chuẩn kỹ thuật. Dùng kính phóng đại để quan sát các vết nứt bên ngoài dầm cầu. - Kiểm tra các góc nghiêng của chốt chuyển hướng: dùng đồng hồ so và dùng thước đo chuyên dùng đo độ nghiêng của các góc nghiêng của chốt chuyển hướng và so với tiêu chuẩn kỹ thuật. - Dầm cầu bị cong, vênh quá tiêu chuẩn có thể nắn hết cong, - Lỗ lắp chốt chuyển hướng mòn quá tiêu chuẩn có thể hàn đắp và doa lại kich thước. 5.2.4.2. Trục bánh xe dẫn hướng và cam lái a) Hư hỏng và kiểm tra - Hư hỏng chính của trục bánh xe dẫn hướng và cam quay lái: nứt, mòn các lỗ lắp ổ bi, cháy các phần ren và đai ốc hãm moayơ. Cam quay lái mòn các lỗ lắp với chốt chuyển hướng, cong, nứt cần chuyển hướng và mòn lỗ lắp lắp với dẫn động lái. - Kiểm tra: dùng thước cặp và pan me để đo độ mòn của các lỗ so với tiêu chuẩn kỹ thuật (không lớn hơn 0,02mm). Dùng kính phóng đại để quan sát các vết nứt bên ngoài các chi tiết. b) Sửa chữa - Trục bánh xe dẫn hướng mòn phần lắp ổ bi và mòn hỏng ren quá tiêu chuẩn có thể hàn đắp và gia công lại kich thước. - Cam quay lái ngang bị cong, vênh có thể nắn hết cong, mòn lỗ lắp khớp cầu quá tiêu chuẩn có thể hàn đắp và doa lại kich thước. - Trục bánh xe dẫn hướng và cam quay lái bị nứt cần được thay mới. 5.2.4.3. Cụm moayơ a) Hư hỏng và kiểm tra - Hư hỏng chính của cụm moayơ: nứt, mòn các lỗ lắp ca bi, mòn vỡ ổ bi, cháy hỏng các phần ren và đai ốc hãm ổ bi côn. - Kiểm tra:đùng thước cặp và pan me để đo độ mòn của các lỗ so với tiêu chuẩn kỹ thuật (không lớn hơn 0,02mm). Chương 5: Đặc Điểm Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ thống Lái Điều Khiển Điện Tử Giáo trình Hệ thống lái điều khiển điện tử Trang 116 Dùng kính phóng đại để quan sát các vết nứt bên ngoài. b) Sửa chữa - Các lỗ lắp ca bi mòn quá giới hạn cho phép tiến hành hàn đắp hoặc lắp ống lót sau đó doa lại lỗ theo kích thước danh định. - Các vết nứt nhỏ và các lỗ ren bị chờn hỏng có thể hàn đắp, sửa nguội và ta rô lại ren. Các vết nứt dài thì phải thay moayơ mới. - Các đai ốc hãm bị nứt, mòn cháy ren, sứt mẻ phải được thay mới. - Ổ bi côn mòn rỗ, vỡ phải được thay thế. Bài Tập Câu 1: Trình bày đặc điểm bảo dưỡng hệ thống lái điều khiển điện tử? Câu 2: Trình bày đặc điểm sửa chữa hệ thống lái điều khiển điện tử?