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 thay thế các hệ thống điều khiển cơ khí, thủy lực và khí nén bằng các giải pháp điều khiển điện và điện tử Hệ thống lái trợ lực bằng điện (Electric Power Steering - EPS) đang được áp dụng rộng rãi trên hầu hết các hãng xe toàn cầu, bao gồm cả Việt Nam EPS hoạt động dựa trên năng lượng từ ắc quy, cung cấp chức năng trợ lực thông thường nhưng mang lại nhiều ưu điểm nổi bật so với các hệ thống lái trợ lực truyền thống trước đây.
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 được cải thiện khả năng thích ứng trong các điều kiện làm việc đa dạng, giúp quản lý hiệu quả hơn nhờ khả năng tích hợp nhiều thông số vào mạch điều khiển và xử lý các chương trình phần mềm cài đặt sẵn trong EPS-ECU.
Việc thu hồi năng lượng từ động cơ nhiệt không chỉ giúp giảm thiểu lượng nhiên liệu tiêu thụ mà còn cung cấp năng lượng cho bình tích trữ (ắc quy), từ đó hỗ trợ hiệu quả cho 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 tính an toàn trong quá trình di chuyển.
Việc áp dụng công nghệ điện tử vào hệ thống làm tăng độ phức tạp, yêu cầu người sử dụng phải chăm sóc và quản lý hệ thống cung cấp điện một cách chặt chẽ hơn, 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 công nghiệp ô tô đang có những bước tiến lớn nhờ vào sự ứng dụng của công nghệ tin học, khoa học mô phỏng và vật liệu mới Các ô tô hiện đại được sử dụng với tốc độ cao, do đó, vấn đề an toàn chuyển động ngày càng được các nhà khoa học và công nghệ tại các nước có ngành công nghiệp ô tô phát triển như Mỹ, Tây Âu và Nhật Bản chú trọng nghiên cứu Trong cấu trúc của ô tô, hệ thống lái (HTL) và hệ thống phanh (HTP) được xem là hai hệ thống quan trọng nhất đảm bảo an toàn trong quá trình di chuyển.
Trong những năm gần đây, hàng trăm công trình khoa học đã được công bố nhằm hoàn thiện hệ thống lái (HTL), đặc biệt là trong lĩnh vực động học và động lực học của hệ thống lái bốn bánh (4WS - Four Wheel Steering) để tăng tính cơ động và khả năng điều khiển Tác giả Samkr Moham (Mỹ) đã công bố nghiên cứu về xe có hệ thống lái ở cả bốn bánh vào tháng 6 năm 2000, trong khi nhiều nhà khoa học Đức cũng tập trung vào nghiên cứu hệ thống điều khiển cho xe 4WS 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 xe với HTL tự động, dự kiến sẽ được ứng dụng trên các loại đường thông minh trong tương lai Để nâng cao khả năng điều khiển và tiện nghi, các nhà khoa học đang phát triển bộ cường hóa tích cực PPS (Progressive Power Steering) nhằm đảm bảo cảm giác lái tốt hơn và tăng tính điều khiển khi xe chạy ở tốc độ cao, đặc biệt là với các xe thế hệ mới có khả năng vận hành trên 100 km/h.
Các nhà công nghệ đang không ngừng cải tiến cấu trúc của hệ thống lái (HTL), trong đó bao gồm việc phát triển các cơ cấu điều khiển góc đặt trục lái và vô lăng TS (Tilt Steering) nhằm nâng cao trải nghiệm lái xe, cùng với sự cải tiến của ghế ngồi.
12 người lái có khả năng điều chỉnh theo 3 chiều để tối ưu hóa vị trí ngồi Xu hướng hiện nay tại các trung tâm công nghiệp ô tô lớn trên thế giới là nghiên cứu hệ thống lái (HTL) tích cực, ứng dụng các công nghệ điện, điện tử và tin học nhằm kiểm soát tính năng và đảm bảo hoạt động tối ưu của HTL Do đó, HTL với chức năng dẫn hướng đang thu hút sự chú ý của các nhà khoa học hàng đầu thế giới, với nhiều nỗ lực nghiên cứu đáng kể Các nhà nghiên cứu đang tập trung vào nhiều nội dung quan trọng liên quan đến lĩnh vực này.
Nghiên cứu động học của hệ thống truyền lực (HTL) dựa trên mối tương quan hình học giữa các khâu độc lập, từ đó xác định sự thay đổi động học của từng khâu Kết quả nghiên cứu sẽ giúp rút ra kết luận về khả năng sử dụng của các 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) dưới các giả thiết cơ học gần gũi với điều kiện thực tế nhằm nghiên cứu và cải thiện tính năng điều khiển ô tô.
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
Sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật đã dẫn đến nhiều nghiên cứu hiệu quả về hệ thống HTL trợ lực thuỷ lực, với việc cải tiến và tối ưu hóa quy trình điều khiển Chương trình và công nghệ chế tạo mô hình phục vụ giảng dạy và nghiên cứu đã được hoàn thành và đánh giá cao.
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 truyền lực (HTL) và hệ thống điều khiển (HTP) Các nhóm nghiên cứu tại các trường Đại học đã nỗ lực ứng dụng phần mềm chuyên dụng như Alaska 2.3, Sap 90, và Simulink để hỗ trợ quá trình nghiên cứu ô tô Việt Nam hiện đang trong giai đoạn phát triển nền công nghiệp ô tô, tập trung vào lắp ráp và nâng cao công nghệ.
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 sâu về hệ thống lái trợ lực điện trên các mẫu ô tô đời mới hiện nay.
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 tạo, nguyên lý hoạt động, cũng như quy trình bảo dưỡng, kiểm tra và sửa chữa từng xe.
Nội dung bài viết tập trung vào việc tìm hiểu lý thuyết về nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các 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 Bài viết cũng chỉ ra những nhược điểm của các hệ thống này để giúp người đọc có cái nhìn tổng quan hơn về hiệu suất và tính năng của chúng trong thực tế.
- 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 cùng với 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 trợ lực lái giúp giảm cường độ lao động cho người lái, giảm mệt mỏi khi di chuyển đường dài và nâng cao tính an toàn, đặc biệt khi xe gặp sự cố như nổ lốp Để cải thiện tính êm dịu khi di chuyển, hầu hết xe hiện đại sử dụng lốp bản rộng và áp suất thấp, tuy nhiên điều này lại yêu cầu một lực lái lớn hơn.
Tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái có thể giúp giảm lực lái, nhưng điều này lại yêu cầu người lái phải quay vô lăng nhiều hơn khi xe thực hiện các vòng quay Hệ quả là việc quay vòng gấp trở nên khó khăn và không thực hiện được.
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 được áp dụng phổ biến trên hầu hết các loại ô tô, với nhiều hình thức trợ lực khác nhau Chủ yếu, các hệ thống này 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 đặt tại cửa ra của bơm để tạo ra đường dầu đi tắt về đường hồi dầu Bộ điều khiển điện tử sẽ mở van điện từ solenoid khi ô tô đạt tốc độ cao, nhằm giảm lưu lượng dầu cung cấp cho 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 cung cấp cho xy lanh trợ lực sẽ giảm, dẫn đến sự cân bằng giữa tỷ lệ phản hồi và lực phản lái tại điểm cân bằng.
Phương pháp điều khiển mạch tách qua xy lanh trợ lực sử dụng một van điện và một mạch rẽ để kết nối hai khoang cửa của xy lanh trợ lực Thời gian mở van được điều chỉnh bởi bộ điều khiển điện tử, giúp tăng tốc độ ô tô một cách hiệu quả Nhờ đó, áp suất dầu trong xy lanh trợ lực được giảm, mang lại cảm giác lái tốt hơn Tương tự như phương pháp điều khiển lưu lượng, hệ thống này cũng đạt được sự cân bằng giữa phản hồi lái và lực cản lái.
Phương pháp điều khiển đặc tính van (Valve Characteristics Control Method) giới hạn áp suất điều khiển thông qua cơ cấu van xoay, phân chia lượng và áp suất dầu cung cấp cho xy lanh trợ lực thành ba phần Phần thứ tư được điều khiển bởi tín hiệu động cơ, điều chỉnh dòng dầu giữa hai phần còn lại Hiệu quả lái được cải thiện nhờ phát hiện biến đổi điều khiển của phần thứ tư, từ đó thay đổi tỷ lệ trợ lực Với cấu trúc hệ thống đơn giản và dòng dầu được cung cấp 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 sẽ 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) sử dụng cơ cấu phản lực dầu để điều chỉnh hiệu quả trợ lực lái Cơ cấu này được lắp đặt trên van xoay (van trợ lực), giúp tăng áp suất dầu cung cấp cho khoang phản lực tương ứng với tốc độ xe, từ đó nâng cao khả năng điều khiển và an toàn khi lái.
Sơ lược về hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử
Hệ thống lái trợ lực điện - điện tử được phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu về tốc độ cao hơn, chất lượng tốt hơn và giảm năng lượng tiêu thụ trong phương tiện Nghiên cứu và phát triển tập trung vào cải thiện hệ thống điều khiển điện điện tử để nâng cao chức năng và đặc tính của nó Hai đề xuất quan trọng là áp dụng lôgíc toán học và hệ thống lái chuyên sâu, cho phép điều chỉnh trợ lực phù hợp với điều kiện giao thông và bề mặt đường, tạo cảm giác nhạy bén cho người lái Khả năng phản ứng tức thời của trợ lực lái là yếu tố quan trọng, giúp người lái chú ý đến biến đổi do phản lực lái Hệ thống cung cấp thông tin cần thiết về vận tốc, gia tốc và phản lực lái, cải thiện mối quan hệ giữa người lái và phương tiện, đồng thời tạo ra sự phù hợp giữa cảm giác của người lái và hệ thống lái Ngoài ra, chức năng tự động bù cũng giúp xử lý các biến đổi không đồng đều do xáo trộn gây ra.
Trợ lực lái điện (EPS - Electric Power Steering) là hệ thống điện giúp giảm sức cản trong việc điều khiển lái bằng cách cung cấp điện trực tiếp từ motor tới hệ thống lái 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, 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 hoạt động bằng nguồn điện một chiều và được kết nối song song với vành lái, thông qua hộp số truyền Hệ thống EPS tích hợp cảm biến để đo góc quay và moment trên vành lái, cũng như cảm biến moment cản bánh xe Chương trình điều khiển motor DC dựa trên các yếu tố như tốc độ ô tô, đặc tính quay vòng tĩnh và động, tình huống nguy hiểm, mức độ trợ lực và chức năng chẩn đoán Nhờ vậy, EPS có khả năng xử lý nhiều thông tin liên quan đến khả năng quay vòng của ô tô, nâng cao chất lượng điều khiển và hoạt động độc lập với tốc độ động cơ đốt trong.
Hình 2.7: Bộ trợ lực điện
Bộ trợ lực điện là thiết bị sử dụng công suất từ động cơ điện một chiều để hỗ trợ quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng, giúp cải thiện khả năng điều khiển và vận hành của phương tiện.
Hệ thống lái trên Ford Escape sử dụng trợ lực lái thủy lực, tạo áp suất và mômen trợ lực bằng công suất động cơ, dẫn đến tăng phụ tải và tiêu tốn nhiên liệu Ngược lại, hệ thống EPS (Electric Power Steering) sử dụng động cơ điện, không cần công suất từ động cơ, giúp tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả hơn Các thiết bị chính của hệ thống EPS bao gồm:
ECU của hệ thống lái điện (EPS) nhận tín hiệu từ các cảm biến để đánh giá tình trạng xe, từ đó quyết định dòng điện cần cung cấp cho động cơ điện một chiều nhằm hỗ trợ lực lái Khi người lái điều khiển vô lăng, moment lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến moment thông qua trục lái chính, giúp cải thiện khả năng điều khiển xe.
Các vòng phát hiện 1 và 2 được bố trí trên trục sơ cấp (gần vô lăng), trong khi vòng 3 nằm trên trục thứ cấp (gần cơ cấu lái), với trục sơ cấp và thứ cấp được kết nối bằng một thanh xoắn Các vòng phát hiện sử dụng cuộn dây phát hiện không tiếp xúc ở vòng ngoài để tạo ra mạch kích thích Khi moment lái được tạo ra, thanh xoắn sẽ bị xoắn, dẫn đến độ lệch pha giữa vòng phát hiện 2 và 3 Từ độ lệch pha này, ECU sẽ nhận tín hiệu tỷ lệ với moment vào và tính toán moment trợ lực dựa trên tốc độ xe, sau đó điều khiển motor.
Các bộ phận cơ bản của bộ trợ lực điện
Động cơ điện một chiều là thành phần quan trọng trong bộ trợ lực điện, bao gồm rotor, stator, trục chính và cơ cấu giảm tốc Cơ cấu giảm tốc, với trục vít và bánh vít, giúp 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 đảm bảo rằng nếu động cơ gặp sự cố, trục lái chính và cơ cấu giảm tốc vẫn có thể hoạt động mà không bị khóa cứng.
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 hỗ trợ lái ECU ABS theo dõi tốc độ xe và truyền thông tin đến ECU EPS Khi có sự cố trong hệ thống, ECU EPS sẽ gửi tín hiệu đến relay để bật đèn cảnh báo trên bảng đồng hồ.
- 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 thông qua trục lái chính Vòng phát hiện được bố trí trên trục sơ cấp phía vô lăng và trên trục thứ cấp, với trục sơ cấp và trục thứ cấp được nối 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 mô men lái thanh xoắn bị xoắn, sẽ xảy ra độ lệch pha giữa vòng phát hiện thứ hai và thứ ba Dựa vào độ lệch pha này, tín hiệu tương ứng với mô men được gửi đến ECU ECU sẽ tính toán mô men 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, cung cấp điện cho động cơ điện một chiều để hoạt động và ngắt điện khi dừng quá trình trợ lực.
Khi người lái xe đánh lái, ECU của hệ thống trợ lực điện (EPS) sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến để đánh giá tình trạng xe và xác định dòng điện cần cung cấp cho động cơ điện một chiều Moment lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến thông qua trục lái chính, trong khi các vòng phát hiện 1 và 2 được bố trí trên trục sơ cấp (gần vô lăng) và vòng 3 trên trục thứ cấp (gần cơ cấu lái).
Trục sơ cấp và trục thứ cấp được kết nối thông qua một thanh xoắn, trong đó các vòng phát hiện có cuộn dây phát hiện không tiếp xúc trên vòng ngoài để tạo thành mạch kích thích Khi mô-men lái được tạo ra, thanh xoắn sẽ bị xoắn, dẫn đến độ lệch pha giữa vòng phát hiện 2 và 3 Từ độ lệch pha này, một tín hiệu tỷ lệ với mô-men vào được gửi đến ECU Dựa vào tín hiệu này, ECU sẽ tính toán mô-men trợ lực phù hợp với tốc độ xe và điều khiển motor.
- Nguyên lý hoạt động của thước lái
Khi người lái quay vành tay lái, hộp tay lái sẽ truyền động quay trục vành răng, làm cho đòn quay đứng và các thanh kéo dọc, ngang hoạt động Qua đó, 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 ra mắt công nghệ trợ lực lái thông minh mang tên “Adaptive Steering”, 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 việc 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 sự rò rỉ dầu, tình trạng mỡ bôi trơn của các khớp cầu, cũng như tình trạng của các bu lông lắp ghép các chi tiết trong hệ thống.
Bước 2: Kiểm tra dầu bôi trơn cơ cấu lái
Bước 3: Tiến hành làm sạch và loại bỏ dầu mỡ cho các chi tiết của thanh đòn dẫn động lái và các đăng lái Bước 4: Kiểm tra và siết chặt các mối lắp ghép trong hệ thống Bên cạnh đó, cần thực hiện bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hiệu suất hoạt động 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 liên lạc 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 nằm trong danh sách triệu chứng hư hỏng, cần kiểm tra các cực của ECU trợ lực lái Đo điện áp và điện trở của các đường dây tín hiệu để xác định tính chính xác Nếu các giá trị không đạt yêu cầu, tiến hành kiểm tra, sửa chữa hoặc thay thế khi 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 nóng cho motor và ECU, độ lớn của trợ lực vô lăng có thể giảm khi xe dừng hoặc di chuyển với tốc độ thấp, đặc biệt khi vô lăng được giữ ở vị trí hãm lâu Nếu vô lăng không quay trong khoảng 10 phút với động cơ chạy không tải, độ lớn của trợ lực sẽ trở về mức bình thường.
Khi ắc quy không đủ điện hoặc xảy ra giảm điện áp đột ngột, lực trợ lực sẽ giảm và đèn cảnh báo EPS sẽ sáng lên 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
Tổng 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 trong khoảng từ 4.85 V đến 5.35 V Khi động cơ vẫn hoạt động, nếu vô lăng quay sang phải trong khi xe đang đỗ, hoặc quay sang trái với xe đang đỗ, sẽ có những thay đổi về điện áp cần được theo dõi.
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 để tránh làm biến dạng trục lái Để đảm bảo an toàn, hãy đỡ cụm trục lái bằng khúc gỗ hoặc vật tương tự nhằm tránh tình trạng rơi.
- 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