Tổng quan
Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu
Trong những năm gần đây, ngành Công Nghệ Ô tô đã chứng kiến sự phát triển nhanh chóng, đặc biệt là trong việc chuyển đổi từ các hệ thống điều khiển cơ khí, thủy lực, và khí nén sang điều khiển điện và điện tử Hệ thống lái trợ lực bằng điện (Electric Power Steering - EPS) đang được áp dụng rộng rãi trên toàn cầu, bao gồm cả Việt Nam EPS hoạt động dựa trên năng lượng từ ắc quy và thực hiện các chức năng trợ lực thông thường, đồng thời mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các hệ thống lái trợ lực truyền thống.
Hệ thống EPS có kích thước nhỏ gọn, dễ lắp đặt, bảo dưỡng
Giảm tiêu tốn nhiên liệu, một số nghiên cứu cho thấy rằng nhiên liệu tiêu tốn tiết kiệm (5% – 8%) so với cùng một xe trang bị hệ thống lái HPS
Không phụ thuộc vào tốc độ vòng quay của động cơ
Hệ thống lái có khả năng thích ứng cao trong nhiều điều kiện làm việc khác nhau, nhờ vào việc tích hợp nhiều thông số vào các mạch điều khiển Điều này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giúp quản lý hệ thống hiệu quả hơn thông qua các chương trình phần mềm được cài đặt sẵn trong EPS-ECU.
Việc thu hồi năng lượng từ động cơ nhiệt khi dư thừa không chỉ giúp giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu mà còn cung cấp năng lượng cho bình tích năng lượng (ắc quy), từ đó hỗ trợ lực điều khiển của người lái.
Hệ thống lái ô tô được kiểm soát chặt chẽ nhờ vào các đèn báo, từ đó nâng cao khả năng đảm bảo an toàn trong quá trình di chuyển.
Áp dụng công nghệ điện tử vào hệ thống làm tăng độ phức tạp, do đó người sử dụng cần chú ý hơn đến việc bảo trì hệ thống cung cấp điện, bao gồm máy phát điện và ắc quy.
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.2.1 Tình hình nghiên cứu về hệ thống lái trên thế giới
Hiện nay, ngành chế tạo ô tô đang có những bước tiến lớn nhờ vào sự ứng dụng của công nghệ tin học, điều khiển, khoa học mô phỏng và vật liệu mới Ô tô được sử dụng với tốc độ cao, vì vậy vấn đề an toàn chuyển động ngày càng được chú trọng nghiên cứu bởi các nhà khoa học tại các trung tâm công nghệ ô tô hàng đầu như Mỹ, Tây Âu và Nhật Bản Trong cấu tạo ô tô, hai hệ thống quan trọng nhất đảm bảo an toàn chuyển động là hệ thống lái và hệ thống phanh.
Trong những năm gần đây, hàng trăm công trình khoa học đã được công bố nhằm hoàn thiện hệ thống lái (HTL), chủ yếu tập trung vào động học và động lực học của hệ thống lái bốn bánh (4WS) để tăng tính cơ động và khả năng điều khiển Tác giả Samkr Moham (USA) đã công bố nghiên cứu về xe có hệ thống lái ở cả bốn bánh vào tháng 6 năm 2000 Nhiều nhà khoa học Đức cũng đang nghiên cứu hệ thống điều khiển cho xe 4WS, trong khi các trung tâm khoa học công nghệ lớn tại Mỹ, Tây Âu và Nhật Bản đang nỗ lực nghiên cứu tự động hóa HTL, với sự tham gia của hàng trăm nhà khoa học hàng đầu Hãng Mercedes đã trình diễn loại xe với HTL tự động, dự kiến sẽ được ứng dụng trên các đường thông minh trong tương lai Để tăng tính điều khiển và tiện nghi, các nhà khoa học đang phát triển bộ cường hoá tích cực PPS (Progressive Power Steering) nhằm cải thiện cảm giác lái và khả năng điều khiển, đặc biệt cho các xe thế hệ mới chạy ở tốc độ trên 100km/h.
Các nhà công nghệ đang không ngừng cải tiến cấu trúc của hệ thống lái (HTL), bao gồm việc phát triển các cơ cấu điều khiển góc đặt trục lái và vô lăng TS (Tilt Steering) cùng với thiết kế ghế ngồi.
12 người lái có thể điều chỉnh theo 3 chiều để tối ưu hóa vị trí ngồi Các trung tâm công nghiệp ô tô lớn trên thế giới đang nghiên cứu hệ thống lái (HTL) tích cực, ứng dụng công nghệ điện, điện tử và tin học để kiểm soát các tính năng của HTL và đảm bảo hoạt động ở chế độ tối ưu Điều này cho thấy sự tập trung nghiên cứu vào chức năng dẫn hướng của HTL đang được các nhà khoa học hàng đầu thế giới thực hiện với nhiều nỗ lực Các nhà nghiên cứu hiện đang chú trọng vào nhiều nội dung quan trọng liên quan đến HTL.
Nghiên cứu động học của hệ thống HTL được thực hiện thông qua việc phân tích mối tương quan hình học giữa các khâu độc lập Từ đó, có thể xác định sự thay đổi động học của từng khâu và đưa ra kết luận về khả năng sử dụng của các hệ thống HTL khác nhau trên xe.
Xác định lực tác dụng lên vành tay lái để tính toán khả năng áp dụng các hệ thống trợ lực để điều khiển lái
Xây dựng các mô hình động học của hệ thống lái ô tô (HTL) dựa trên những giả thiết cơ học gần gũi với điều kiện thực tế sẽ giúp nghiên cứu và cải thiện tính năng điều khiển ô tô một cách hiệu quả hơn.
Nghiên cứu các hệ thống lái có điều khiển Điện – Thủy lực hoặc Điện– Điện tử
Nghiên cứu các hệ thống lái tự động
1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong vùng ASEAN và trong nước
Nhờ sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, nhiều nghiên cứu về hệ thống trợ lực thủy lực (HTL) đã được thực hiện và ứng dụng hiệu quả Các công trình này không ngừng được cải tiến và tối ưu hóa quy trình điều khiển hệ thống Đồng thời, chương trình và công nghệ chế tạo mô hình phục vụ giảng dạy và nghiên cứu cũng đã hoàn thành và nhận được đánh giá tích cực.
Trong những năm gần đây, nhiều cán bộ khoa học công nghệ đã tập trung nghiên cứu các hệ thống ô tô, đặc biệt là hệ thống HTL và HTP Các nhóm nghiên cứu từ các trường Đại học đã nỗ lực ứng dụng phần mềm chuyên dụng như Alaska 2.3, Sap 90, và Simulink trong quá trình nghiên cứu ô tô Hiện tại, Việt Nam đang trong giai đoạn xây dựng nền công nghiệp ô tô, chủ yếu tập trung vào lắp ráp và phát triển.
13 chương trình nội địa hóa các cụm chi tiết và phụ tùng ô tô.
Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu
Nắm vững kiến thức lý thuyết về hệ thống lái và động lực học quay vòng ô tô là cần thiết để hiểu rõ hơn về hệ thống lái trợ lực điện trên các mẫu ô tô đời mới hiện nay Hệ thống này không chỉ nâng cao khả năng điều khiển mà còn cải thiện hiệu suất và an toàn khi lái xe.
Tập trung nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện của 4 xe ô tô đời mới hiện nay, đó là:
Phạm vi và phương pháp nghiên cứu
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ nghiên cứu lý thuyết về hệ thống lái trợ lực điện của bốn loại xe ô tô, bao gồm cấu trúc, nguyên lý hoạt động, cũng như quy trình bảo dưỡng, kiểm tra và sửa chữa từng loại xe.
Nghiên cứu lý thuyết về nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS) và trợ lực thủy lực - điện (EHPS) đang được sử dụng phổ biến trên ô tô hiện nay Qua đó, chúng ta có thể nhận diện những nhược điểm của các hệ thống này, từ đó cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống lái trên xe.
- Tìm hiểu lý thuyết về nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện (Electric Power Steering – EPS)
- Nghiên cứu một số sơ đồ mạch điện điều khiển hệ thống lái trợ lực điện của một số hãng xe
Nghiên cứu lý thuyết động học quay vòng và động học của hệ thống lái nhằm xác định moment quay của vành tay lái cũng như moment cản do mặt đường tác động lên hệ thống lái.
Cơ sở lý thuyết
Tổng quan về hệ thống lái trợ lực
2.1.1 Công dụng của hệ thống lái trợ lực
Hệ thống lái trợ lực giúp giảm cường độ lao động của người lái, giảm mệt mỏi khi di chuyển đường dài, đặc biệt là trên xe tốc độ cao Nó nâng cao tính an toàn khi xảy ra sự cố như nổ lốp hoặc hết khí nén trong lốp, đồng thời giảm va đập từ bánh xe lên vành tay lái Để cải thiện sự êm ái trong chuyển động, hầu hết các xe hiện đại sử dụng lốp bản rộng với áp suất thấp, tuy nhiên điều này lại yêu cầu lực lái lớn hơn.
Tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái có thể giúp giảm lực lái, nhưng điều này yêu cầu người lái phải quay vô lăng nhiều hơn khi xe thực hiện các vòng quay, gây khó khăn trong việc thực hiện các vòng quay 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
2.1.2 Phân loại hệ thống lái trợ lực
Hệ thống lái trợ lực hiện nay được áp dụng phổ biến trên hầu hết các loại ô tô với nhiều hình thức hỗ trợ khác nhau Tuy nhiên, các hệ thống này chủ yếu được phân loại thành hai nhóm chính.
- Nhóm trợ lực thủy lực đơn thuần
- Nhóm trợ lực có điều khiển điện – điện tử
Các phương pháp điều khiển của hai nhóm nêu trên có thể được mô tả tóm tắt như sau:
Phương pháp điều khiển lưu lượng sử dụng van điện từ Solenoid tại cửa ra của bơm để mở đường dầu đi tắt về đường hồi dầu Bộ điều khiển điện tử sẽ điều chỉnh van solenoid mở khi ô tô chạy ở tốc độ cao, giúp giảm lưu lượng bơm cấp đến van trợ lực và xy lanh trợ lực, từ đó tăng cường lực lái cho xe.
Giảm độ cản của mạch giữa bơm và xy lanh trợ lực sẽ làm giảm yêu cầu về trợ lực Khi lái xe ở tốc độ cao, dòng dầu thủy lực đến xy lanh trợ lực cũng sẽ giảm Phương pháp này giúp cân bằng tỷ lệ phản hồi và lực phản lái tại điểm cân bằng.
Phương pháp điều khiển mạch tách qua xy lanh trợ lực (Cylinder Bypass Control Method) là một giải pháp hiệu quả để cải thiện cảm giác lái Trong phương pháp này, một van điện và một mạch rẽ được thiết lập giữa hai khoang cửa xy lanh trợ lực, giúp giảm áp suất dầu và tăng cảm giác lái Thời gian mở van được điều khiển bởi bộ điều khiển điện tử để phù hợp với việc tăng tốc độ ô tô, từ đó đạt được điểm cân bằng giữa lượng phản hồi lái và lực cản lái.
Phương pháp điều khiển đặc tính van (Valve Characteristics Control Method) giới hạn áp suất điều khiển bằng cơ cấu van xoay, chia lượng và áp suất dầu cung cấp cho xy lanh trợ lực thành các phần khác nhau Phần thứ tư được điều khiển bởi tín hiệu động cơ, giúp điều chỉnh dòng dầu giữa phần thứ hai và thứ ba của van Hiệu quả lái được tối ưu hóa bằng cách phát hiện biến đổi điều khiển của phần thứ tư, từ đó điều chỉnh tỉ lệ trợ lực Với cấu trúc hệ thống đơn giản và dòng dầu hiệu quả từ bơm đến xy lanh trợ lực, hệ thống này mang lại phản hồi tốt Khi dòng điện cấp cho van điện từ đạt 0,3A, van mở hoàn toàn, rất phù hợp cho việc chạy xe ở tốc độ cao.
Phương pháp điều khiển phản lực dầu (Hydraulic Reaction Force Method) là một kỹ thuật giúp tăng cường hiệu quả trợ lực lái thông qua cơ cấu phản lực dầu Cơ cấu này được lắp đặt trên van xoay, hay còn gọi là van trợ lực, và có chức năng điều chỉnh áp suất dầu cung cấp cho khoang phản lực tương ứng với tốc độ di chuyển của xe.
Sơ lược về hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử
Hệ thống lái trợ lực điện - điện tử ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về tốc độ, chất lượng và giảm năng lượng tiêu thụ Nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển điện điện tử đã cải thiện chức năng và đặc tính của nó, với hai đề xuất chính: giới thiệu lôgíc toán học và hệ thống lái chuyên sâu phù hợp với điều kiện giao thông và bề mặt đường Khả năng phản ứng tức thời của trợ lực lái rất quan trọng, giúp người lái cảm nhận được biến đổi từ phản lực lái Hệ thống cung cấp thông tin cần thiết cho người lái về vận tốc, gia tốc và phản lực lái, cải thiện mối quan hệ giữa người lái và phương tiện, đồng thời tạo sự phù hợp giữa cảm giác lái và hệ thống Chức năng tự động bù cho những biến đổi không đồng đều do xáo trộn cũng được giải quyết, nâng cao trải nghiệm lái xe.
Trợ lực lái điện (EPS) là hệ thống điện giúp giảm sức cản trong hệ thống lái bằng cách cung cấp dòng điện từ motor điện Hệ thống này bao gồm cảm biến tốc độ xe, cảm biến lái (moment, vận tốc góc), bộ điều khiển điện tử ECU và motor Tín hiệu từ các cảm biến được gửi đến ECU để tính toán chế độ điều khiển lái, từ đó điều chỉnh hoạt động của motor trợ lực.
Hệ thống lái trợ lực điện – điện tử gồm có 3 loại trợ lực cơ bản:
Motor trợ lực bố trí trên trục lái (hình 2.1)
Motor trợ lực bố trí trên cơ cấu lái và được thiết kế rời (hình 2.2)
Motor trợ lực bố trí trên cơ cấu lái và được thiết kế liển (hình 2.3)
Hình 2.1: Hệ thống lái trợ lực điện – điện tử với motor trợ lực bố trí trên trục lái
Hình 2.2: Hệ thống lái trợ lực điện – điện tử với motor trợ lực bố trí trên cơ cấu lái và được thiết kế rời
Hình 2.3: Hệ thống lái trợ lực điện – điện tử với motor trợ lực bố trí trên cơ cấu lái và được thiết kế liền
Hệ thống lái trợ lực điện của 4 xe ô tô đời mới
2.3.1 Hệ thống lái trợ lực điện của xe Ford Escape
1 - Bộ chấp hành ABS và ECU ABS; 2 – Cảm biến moment quay trục lái; 3 - Động cơ điện một chiều; 4 - ECU EPS; 5 - Đồng hồ táp lô; 6 - Cơ cấu giảm tốc;
7 - Rơ le điều khiển; 8 - ECU động cơ; 9 - thước lái; 10 - rotuyn lái trái (phải)
Hình 2.5: Hệ thống lái trợ lực điện trên xe Ford Escape
1 – cơ cấu lái, 2 – motor điện DC, 3 – hộp số truyền, 4 – bộ cảm biến lái, 5 – cảm biến tốc độ ô tô, 6 – bộ kiểm soát tốc độ, 7 – đèn báo EPS, 8 – đường dẫn điện
Hình 2.6: Sơ đồ điện hệ thống lái trên xe Ford Escape
Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) bao gồm cấu trúc bánh răng – thanh răng và được trang bị thêm motor điện DC, hộp số truyền, các cảm biến tốc độ và bộ vi xử lý Motor điện điều khiển bằng tín hiệu xung, kết nối song song với vành lái qua hộp số Hệ thống này sử dụng cảm biến để đo góc quay và moment trên vành lái, cũng như cảm biến moment cản bánh xe dẫn hướng Chương trình điều khiển motor DC dựa trên các yếu tố như tốc độ ô tô, đặc tính quay vòng và các tình huống nguy hiểm, nhằm cải thiện chất lượng điều khiển và khả năng quay vòng EPS có khả năng xử lý nhiều thông tin liên quan, đồng thời hoạt động độc lập với tốc độ của động cơ đốt trong.
Hình 2.7: Bộ trợ lực điện
Bộ trợ lực điện sử dụng công suất của động cơ điện một chiều nhằm hỗ trợ quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng.
Hệ thống lái trên Ford Escape sử dụng trợ lực lái thủy lực, tiêu tốn công suất động cơ để tạo áp suất và mômen trợ lực, dẫn đến tăng phụ tải và tiêu hao nhiên liệu Ngược lại, hệ thống trợ lực lái điện (EPS) sử dụng động cơ điện, không phụ thuộc vào công suất động cơ, giúp tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả hơn EPS bao gồm các thiết bị chính hỗ trợ cho hoạt động lái xe.
ECU của hệ thống EPS nhận tín hiệu từ các cảm biến để đánh giá tình trạng xe và quyết định dòng điện cần cung cấp cho động cơ điện một chiều nhằm trợ lực Khi người lái điều khiển vô lăng, moment lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến moment thông qua trục lái chính.
Các vòng phát hiện 1 và 2 được bố trí trên trục sơ cấp, trong khi vòng 3 nằm trên trục thứ cấp, với hai trục được nối bằng một thanh xoắn Các vòng phát hiện sử dụng cuộn dây không tiếp xúc để tạo thành mạch kích thích Khi có moment lái, thanh xoắn bị xoắn, dẫn đến độ lệch pha giữa vòng phát hiện 2 và 3 Tín hiệu tỷ lệ với moment vào được gửi tới ECU dựa trên độ lệch pha này, từ đó ECU tính toán moment trợ lực theo tốc độ xe và điều khiển motor.
Các bộ phận cơ bản của bộ trợ lực điện
Động cơ điện một chiều được sử dụng trong bộ trợ lực điện để đảm bảo công suất trợ lực cần thiết, bao gồm các thành phần như rotor, stator, trục chính và cơ cấu giảm tốc Cơ cấu giảm tốc, với trục vít và bánh vít, truyền moment từ rotor đến trục lái chính Để giảm độ ồn và tăng tuổi thọ, trục vít được đỡ trên các ổ đỡ Hệ thống khớp nối giúp đảm bảo rằng nếu động cơ gặp sự cố, trục lái chính và cơ cấu giảm tốc không bị khóa cứng, cho phép hệ thống lái vẫn hoạt động bình thường.
1- trục vít, 2 – vỏ trục lái, 3 – khớp nối, 4 – rotor, 5 – stator, 6 – trục chính,
7 – trục lái chính, 8 – bánh vít, 9 - ổ bi
Hình 2.8: Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều
ECU EPS nhận tín hiệu từ cảm biến để đánh giá tình trạng xe và quyết định dòng điện cần thiết cho động cơ điện một chiều nhằm trợ lực Đồng thời, ECU ABS theo dõi tốc độ xe và truyền thông tin đến ECU EPS Khi hệ thống gặp sự cố, ECU EPS sẽ gửi tín hiệu tới relay để bật đèn cảnh báo trên đồng hồ táp lô.
- Cảm biến moment quay trục lái
1 - Vòng phát hiện thứ nhất; 2 - Trục sơ cấp; 3 - Cuộn dây bù; 4 - Vòng phát hiện thứ hai; 5 - Cuộn dây phát hiện; 6 - Vòng phát hiện thứ ba;7 - Trục thứ cấp
Hình 2.9: Cấu tạo của cảm biến moment quay trục lái
Khi người lái xe điều khiển vô lăng, moment lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến moment qua trục lái chính Vòng phát hiện một và hai được bố trí trên trục sơ cấp phía vô lăng, trong khi vòng phát hiện thứ ba nằm trên trục thứ cấp Trục sơ cấp và trục thứ cấp được kết nối với nhau bằng một thanh xoắn.
Các vòng phát hiện sử dụng cuộn dây không tiếp xúc trên vòng ngoài để tạo thành mạch kích thích Khi moment lái thanh xoắn bị xoắn, sẽ xuất hiện độ lệch pha giữa vòng phát hiện thứ hai và thứ ba Tín hiệu tỷ lệ với moment này được gửi đến ECU, từ đó ECU tính toán moment trợ lực dựa trên tốc độ xe và điều khiển motor điện với cường độ, chiều và thời điểm phù hợp.
Relay điều khiển nhận tín hiệu từ ECU để cung cấp điện cho động cơ điện một chiều, giúp hoạt động hiệu quả và ngắt điện khi không cần thiết, đảm bảo quá trình trợ lực được thực hiện một cách an toàn.
Khi người lái xe đánh lái, ECU của hệ thống trợ lực điện (EPS) nhận tín hiệu từ các cảm biến để đánh giá tình trạng xe và quyết định dòng điện cần thiết cho động cơ điện một chiều Moment lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến thông qua trục lái chính, với các vòng phát hiện được bố trí trên cả trục sơ cấp (gần vô lăng) và trục thứ cấp (gần cơ cấu lái).
Trục sơ cấp và trục thứ cấp được kết nối qua một thanh xoắn, với các vòng phát hiện có cuộn dây không tiếp xúc trên vòng ngoài để tạo thành mạch kích thích Khi mô-men lái được tạo ra, thanh xoắn bị xoắn dẫn đến độ lệch pha giữa vòng phát hiện 2 và 3 Tín hiệu tỷ lệ với mô-men vào được truyền tới ECU dựa trên độ lệch pha này ECU sau đó tính toán mô-men trợ lực dựa trên tốc độ xe và điều khiển động cơ.
- Nguyên lý hoạt động của thước lái
Khi người lái quay vành tay lái, lực được truyền qua hộp tay lái để quay trục vành răng và đòn quay đứng Qua thanh kéo dọc, thanh kéo ngang và đòn cam lái, hai bánh xe dẫn hướng sẽ quay theo hướng mà người lái điều khiển.
Góc quay của vành tay lái nên nằm trong khoảng từ 1,5 đến 2,5 vòng về một phía, tương ứng với góc quay của hai bánh xe dẫn hướng từ 30 độ đến 40 độ Điều này giúp đảm bảo lực điều khiển tay lái nhẹ nhàng và chính xác.
Hình 2.10: Sơ đồ dẫn động lái kết hợp thanh răng
Cụng nghệ trợ lực lỏi thụng minh mới của Ford mang tờn ôAdaptive Steeringằ
Ford đã chính thức ra mắt công nghệ trợ lực lái thông minh mang tên “Adaptive Steering” Công nghệ này hứa hẹn mang đến trải nghiệm lái xe thoải mái, chính xác và dễ dàng hơn cho người điều khiển ở mọi dải tốc độ.
Quy trình bảo dưỡng, kiểm tra, sửa chữa các loại hệ thống lái
Xe Ford Escape
3.1.1 Bảo dưỡng a) Bảo dưỡng hằng ngày
Bước đầu tiên trong quá trình kiểm tra hệ thống lái là kiểm tra bên ngoài các bộ phận như vành lái, trục tay lái, hộp tay lái và dẫn động lái Cần chú ý đến việc phát hiện rò rỉ dầu, đánh giá tình trạng mỡ bôi trơn ở các khớp cầu, cũng như kiểm tra tình trạng của các bu lông lắp ghép trong hệ thống.
Bước 2: Kiểm tra dầu bôi trơn cơ cấu lái
Để bảo trì hệ thống lái, bước đầu tiên là làm sạch và loại bỏ dầu mỡ khỏi các chi tiết của thanh đòn dẫn động lái và các đăng lái Tiếp theo, cần kiểm tra và siết chặt các mối lắp ghép để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động Việc thực hiện bảo dưỡng định kỳ là rất quan trọng để duy trì sự ổn định và hiệu quả của hệ thống lái.
- Kiểm tra các tín hiệu các cảm biến của hệ thống, các giá trị điện áp có nằm trong khoảng bình thường hay không
- Kiểm tra lỗi trên hệ thống EPS bằng máy chẩn đoán
- Kiểm tra độ rơ của bạc và chốt chuyển hướng
- Kiểm tra độ rơ của vô lăng
- Kiểm tra điều chỉnh độ rơ của cơ cấu lái
- Kiểm tra góc đặt bánh xe có nằm trong khoảng cho phép hay không
- Kiểm tra điện áp ắc qui: điện áp tiêu chuẩn từ 11V đến 14V Nếu điện áp ít hơn 11V thì nạp lại rồi tiếp tục
- Kiểm tra mã lỗi và dữ liệu tức thời
- Kiểm tra hệ thống thông tin CAN
Kiểm tra các mã lỗi:
- Khi hệ thống thông tin CAN phát ra mã lỗi , hãy chẩn đoán hệ thống thông tin CAN trước
Khi không thể thiết lập kết nối với ECU trợ lực lái qua máy chẩn đoán, cần kiểm tra các cực CANH và CANL của giắc DLC3, cũng như ECU trợ lực lái và mạch IG của ECU này.
Bảng 3.1 Chẩn đoán bằng máy chẩn đoán
Mã DTC Hạng mục phát hiện
C1512/11 Lỗi trong cảm biến moment 2
C1513/11 Sai lệch cảm biến moment quá lớn
C1514/11 Điện áp nguồn cung cấp cảm biến moment bị lỗi
C1524/24 Mạch điện của motor bị lỗi
C1528/12 Lỗi trong cảm biến góc quay motor
C1533/25 Mạch cảm biến nhiệt độ (thấp hoặc cao)
C1541/13 Tín hiệu tốc độ xe
C1551/25 Lỗi điện áp nguồn cấp IG
C1552/22 Lỗi điện áp nguồn cấp PIG
C1581/26 Chưa lưu sơ đồ trợ lực
C1582/26 Không khớp mã số sơ đồ trợ lực
U0100/41 Mất liên lạc với ECM/PCM “A”
Bảng 3.2 Chẩn đoán dựa vào các triệu chứng hư hỏng
Triệu chứng Khu vực nghi ngờ
Lái nặng - Lốp trước ( không đủ căng, mòn không đều)
- Góc đăc bánh trước (không chính xác)
- Khớp của hệ thống lái (mòn)
- Cảm biến moment (lắp trong trục lái)
- Ắc qui và hệ thống nguồn
- Điện áp nguồn cho EPS ECU và relay
Trả lái kém - Lốp trước ( không đủ căng, mòn không đều)
- Góc đặt bánh trước (không chính xác) Độ rơ quá lớn - Khớp của hệ thông lái mòn
- Hệ thống treo trước (khớp cầu dưới)
- Trục lái trung gian, khớp các đăng, khớp trượt trục lái (mòn)
- Moay ơ cầu trước ( vòng bi moay ơ)
- Cụm cơ cấu lái Tiếng kêu xuất hiện khi quay vô lăng sang trái hoặc sang phải trong khi trợ lực lái đang hoạt động
- Hệ thống treo trước (khớp cầu dưới)
Ma sát xuất hiện khi quay vô lăng trong khi lái xe ở tốc độ thấp
- Trục lái Tiếng rít xuất hiện khi quay chậm vô lăng khi đang đỗ
Vô lăng bị rung và có tiếng kêu khi quay vô lăng khi đang đỗ
Nếu lỗi không có trong bảng triệu chứng hư hỏng, hãy kiểm tra các cực của ECU trợ lực lái và đo điện áp cũng như điện trở của các đường dây tín hiệu Nếu các giá trị không đúng yêu cầu, cần tiến hành kiểm tra, sửa chữa hoặc thay thế nếu cần thiết.
Nếu được liệt kê trong bảng triệu chứng thì bắt đầu kiểm tra hư hỏng và sửa chữa, thay thế nếu cần
Để tránh tình trạng quá nhiệt cho motor và ECU, độ lớn của trợ lực lái có thể giảm khi vô lăng liên tục quay khi xe dừng hoặc di chuyển với tốc độ thấp, hoặc khi vô lăng được giữ ở vị trí hãm lâu Trong trường hợp này, độ lớn của trợ lực sẽ trở lại bình thường nếu vô lăng không quay trong vòng 10 phút với động cơ chạy không tải.
Khi ắc quy không đủ hoặc điện áp giảm đột ngột, lực trợ lực sẽ giảm và đèn cảnh báo EPS sẽ sáng lên Tuy nhiên, lực trợ lực sẽ trở lại mức bình thường khi điện áp của ắc quy được phục hồi.
Tháo, sửa chữa cụm trục lái:
- Đầu tiên quay các bánh xe hướng về phía trước
- Tháo bánh xe trước trái
+ Tháo đai ốc vô lăng
+ Đánh dấu ghi nhớ trên vô lăng và trục chính
+ Rút các giắc nối ra khỏi cáp xoắn
+ Dùng SST tháo vô lăng
- Tháo tấm ốp bậu cửa trước trái
+ Nhả khớp 10 vấu hãm và tháp tấm ốp bậu cửa trước bên trái
+ Tháo tấm ốp trang trí bên của vách ngăn
+ Tháo kẹp: nhả khớp 2 kẹp và tháo ốp trang trí của vách ngăn bên trái
+ Tháo gioăng mép của cửa trước trái
+ Tháo gioăng làm kín khung cửa trước bên trái
- Tháo tấm ốp bên trái bảng táp lô
+ Dùng dụng cụ tháo nẹp, nhã khớp 4 vấu hãm như trong hình
+ Nhả khớp 3 dẫn hướng và tháo tấm ốp bên trái bảng táp lô
- Tháo tấm ốp trang trí số 1 phía dưới bảng táp lô
- Tháo cụm công tắc xi nhan có cáp xoắn
+ Ngắt các giắc nối cụm công tắc xi nhan cùng cáp xoắn
+ Nhả khớp 3 vấu để tháo công tắc xi nhan cùng với cụm cáp xoắn ra khỏi trục lái
+ Tách trục lái trung gian ra
+ Dùng một tô vít ngắt các kẹp như trong hình
+ Đánh các dấu ghi nhớ trên trục lái trung gian và cụm thước lái
+ Tháo bu lông và cụm trục lái trung gian ra khỏi cụm thước lái
+ Rút các giắc nối và nhả khớp các kẹp dây điện ra khỏi trục lái
+ Tháo bulông và tháo cáp nối mát, tháo 4 đai ốc và trục lái
- Tháo cụm trục lái trung gian
+ Tháo bu lông và trượt cụm trục lái trung gian ra
+ Đánh đấu ghi nhớ trên trục trung gian và cụm trục lái
+ Tháo trục lái trung gian ra khỏi cụm trục lái
Sửa chữa các hư hỏng thường gặp khác:
Đèn cảnh báo của hệ thông EPS không sáng khi bật công tắc máy
- Đầu tiên bật đèn cảnh báo EPS bằng cách kích hoạt trực tiếp trên bo mạch
- Nếu đèn sáng thì EPS ECU bị hư cần thay thế
- Nếu không thì kiểm tra đường đây , giắc nối có bị lỏng đứt hay không thay thế nếu cần
Đèn cảnh báo EPS vẫn sáng khi động cơ đã khởi động
Các nguyên nhân có thể xảy ra
Hệ thống EPS bị trục trặc :
- Các đường đây kết nối bị trục trặc
- Cảm biến moment bị lỗi
- Motor trợ lực bị trục trặc
EPS ECU phát hiện hệ thông EPS bị lỗi trong khi EPS vẫn hoạt động bình thường
Tín hiệu truyền qua mạng CAN bị lỗi
- Tín hiệu tốc độ xe bị lỗi
- Tín hiệu tốc độ động cơ bị lỗi
- Dây cáp CAN có thể bị hỏng
Mạch đèn cảnh báo EPS có thể bị hỏng
Chẩn đoán và sửa chửa
- Đầu tiên tắt công tắt máy và duy trì trong 1 phút
- Sau đó bật công tắt máy ( động cơ hoạt động )
- Chẩn đoán lỗi trên M-MDS
- Nếu có lỗi thì tra cứu mã lỗi và sửa chửa
- Nếu không chúng ta thử tắt đèn cảnh báo EPS bằng cách sử dụng M-MDS
- Đèn tắt thì EPS CM bị hỏng và cần thay thế
- Còn không thì bo mạch của đèn bị hỏng và cần thay thế
Trợ lực khác nhau khi quay sang trái và sang phải
Nguyên nhân có thể xảy ra
- Bánh răng lái và khớp lái bị trục trặt
- EPS CM kết nối kém
- Chức năng tự động nhận biết vị trí trung tâm bị lỗi
Chẩn đoán và sửa chửa
- Đầu tắt công tắt máy và duy trì trong 1 phút
- Sau đó bật công tắt máy ( động cơ hoạt động )
- Lái xe về phía trước 10m hoặc hơn với vận tốc lớn hơn 10km/h
- Không có lỗi thì xe chỉ bị trục trặt tạm thời do nhận biết vị trí góc lái trung tâm sai, không có lỗi trong hệ thống EPS
- Nếu có thì tiếp tục kiểm tra kết nối của EPS CM
- Ngắt hết các kết nối của EPS CM
- Kiểm tra EPS CM, dây nối và giắc nối
- Nếu bình thường thì thay bánh răng lái và khớp lái
- Còn không thì sửa chữa hoặc thay thế các bộ phận bị hư
Xe Hyundai i30
Tương tự như xe Ford Escape ở trên
Kiểm tra lực đánh lái
- Đỗ xe nơi bằng phẳng
- Nối cáp vào cực âm (-) ắc qui
- Dùng cân lực kiểm tra xem đai ốc bắt vô lăng đã được siết lực đủ hay chưa
- Bật khóa điện ON sao cho EPS sẵn sàng hoạt động
- Xoay vô lăng 90 độ và kiểm tra lực đánh lái trong khi tiếp tục quay vô lăng theo hướng đó
Lực cản lái tiêu chuẩn 6 N.m hoặc thấp hơn
- Đặt bánh trước hướng thẳng về phía trước
- Tháo cáp ra khỏi cực âm (-) ắc qui
Lưu ý: đợi ít nhất 90s sau khi tháo cáp ra khỏi cực âm (-) của ắc qui để vô hiệu hóa hệ thống túi khí
Kiểm tra độ rơ của vô lăng
- Dừng xe và dặt các bánh dẫn hướng thẳng về phía trước
- Quay nhẹ vô lăng sang phải và sang trái để kiểm tra độ rơ của vô lăng Độ rơ lớn nhất là 30 mm
Nếu độ rơ quá lớn thì kiểm tra hệ thống lái
Tương tự như xe Ford Escape ở trên, ta kiểm tra các bộ phận, tháo ,lau chùi, tra dầu cho các chi tiết và thay thế nếu cần thiết
Xe Toyota Camry 2012
Tương tự như 2 xe ở trên
Tương tự như 2 xe ở trên, bổ sung thêm phần kiểm tra EPS ECU, ta làm các bước sau:
- Đo điện áp dựa vào các giá trị ở bảng dưới đây:
Bảng 3.3: Cách kiểm tra EPS ECU
Nối dụng cụ Điều kiện (vị trí vô lăng) Điều kiện tiêu chuẩn a7 (TRQ1) – a1 (TRQG) Động cơ đang nổ máy, vô lăng không quay ( không tải)
Từ 2.3 đến 2.7 V Động cơ đang nổ máy, vô lăng quay sang phải với xe đang đỗ
Từ 2.5 đến 4.7 V Động cơ đang nổ máy, quay vô lăng sang trái với xe đang đỗ
Từ 0.3 đến 2.5 V a2 (TRQ2) - a1 (TRQG) Động cơ đang nổ máy vô lăng không quay ( không tải)
Từ 2.3 đến 2.7 V Động cơ đang nổ máy, vô lăng quay sang phải với xe đang đỗ
Từ 0.3 đến 2.5 V Động cơ đang nổ máy, quay vô lăng sang trái với xe đang đỗ
Hạng mục kiểm tra Điều kiện (vị trí vô lăng) Điều kiện tiêu chuẩn
Điện áp giữa cực a7 (TRQ1) và a1 (TRQG) cùng với điện áp giữa cực a2 (TRQ2) và a1 (TRQG) khi động cơ đang nổ máy và vô lăng không quay (không tải) dao động từ 4.85 V đến 5.35 V Khi động cơ hoạt động và vô lăng quay sang phải với xe đang đỗ, điện áp sẽ có sự thay đổi nhất định Tương tự, khi vô lăng quay sang trái với xe đang đỗ, điện áp cũng sẽ phản ánh sự khác biệt trong tình trạng hoạt động của động cơ.
Tương tự như các xe ở trên, bổ sung thêm phần tháo ECU trợ lực lái trên xe Toyota Camry 2012:
Tháo cụm trục lái phía trên với giá bắt công tắc
- Dùng một đột tâm, đánh dấu tâm của 2 bu lông đầu côn
- Hãy dùng mũi khoan đường kính 3mm đến 4mm, khoan vào bu lông đầu côn
- Dùng mũi khoan vít, tháo bu lông đầu côn, sau đó tháo tấm ốp phía trên trục lái cùng với giá bắt khóa điện ra khỏi trục lái
Tháo bộ bảo vệ ECU trợ lực lái
- Nhả khớp 2 vấu hãm để tháo vỏ bảo vệ ECU trợ lực lái ra khỏi cụm ECU và motor
- Ngắt 2 giắc nối ra khỏi ECU trợ lực lái
Tháo cụm ECU trợ lực lái và motor
- Kẹp trục lái trên ê tô có dùng các tấm lót bằng nhôm như trong hình vẽ
Không nên vặn ê tô quá chặt vì điều này có thể dẫn đến biến dạng trục lái Hãy sử dụng khúc gỗ hoặc vật tương tự để đỡ cụm trục lái, nhằm tránh tình trạng rơi rớt.
- Rút 2 giắc nối ra khỏi ECU trợ lực lái cùng với motor
- Tháo 2 bulông và ECU trợ lực lái cùng với cụm motor ra khỏi cụm trục lái trợ lực điện
- Tháo gioăng chữ O ra khỏi ECU trợ lực lái cùng với motor
Tháo ECU trợ lực lái:
- Nhả khớp 4 vấu hãm để tháo bộ bảo vệ
- Tháo 2 bulông để tháo ECU trợ lực khỏi motor trợ lực
Xe Mazda CX – 5
Tương tự như 3 xe trên
Kiểm tra cảm biến moment xoắn
Kết nối M – MDS với DLC – 2
- Công tắc đánh lửa ở vị trí ON ( động cơ không nổ )
- Truy cập “STR_TRQ_S_M” and “STR_TRQ_S_S”
- Xác định rằng giá trị dữ liệu trên màn hình sẽ thay đổi khi quay vô lăng
- Nếu màn hình không hiển thị các giá trị không đúng như đề cập thì bị sai lệch hoặc bị hỏng cần thay thế
Kiểm tra tay lái khi bị rung
Nếu thay lái bị rung khi đang di chuyển trên đường gồ ghề hoặc khi động cơ bị rung thì thực hiện các bước sau đây:
Có một số lý do khi xe hoặc động cơ bị rung thường gây ra các vấn đề về điện vì thế thực hiện các bước kiểm tra sau:
- Các giắc cắm có chắc chắn hay không
- Các dây nối có bị đứt không
- Dây nối có nằm trên các bộ phận chuyển động hoặc rung hay không
- Các dây nối có nằm quá gần các bộ phận quá nóng không
- Mọi vị trí nằm không đúng, kẹp không đúng cách hoặc các giắc nối bị lỏng có thể làm dây điện bị hỏng
- Các khớp nối, điểm rung, các vị trí đi qua những bộ phận có nhiệt độ cao là những nơi cần được kiểm tra
Kiểm tra dây và kết nối của cảm biến
Kết nối M- MDS với DLC – 2
- Công tắc đánh lửa ở vị trí ON ( động cơ không nổ )
- Truy cập đến những bộ phận cần kiểm tra
- Cầm giắc nối bằng tay, lắc nhẹ các đầu giắc theo chiều dọc và ngang và kiểm tra giá trị trên màn hình
Nếu giá trị hiển thị trên màn hình không ổn định thì kiểm tra giắc nối đó
Tương tự như các xe ở trên
Bảng 3.4: Tổng hợp các hư hỏng thường gặp ở hệ thống lái
Vị trí xảy ra hư hỏng Camry
Trải lái kém và độ rơ lớn
Trục trung gian, khớp các đằng x x x x
Có tiếng kêu khi lái
Ma sát lớn ở tốc độ thấp
Cơ cấu lái x x x x Đèn cảnh báo sáng khi EPS vẫn bình thường x
Vô lăng bị rung khi đi trên đường gồ ghề x x x x
