CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG LÁI TRÊN CÁC DÒNG XE Ô TÔ CỦA MITSUBISHI
3.1. HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN MITSUBISHI MIRAGE
3.1.3. Vô lăng (Steering wheel)
Chương 3. Hệ thống lái trên các dòng xe ô tô của Mitsubishi
- Vô lăng có cấu tạo gồm một vành hình tròn và loại 3 nan hoa được bố trí quanh vành trong của vô lăng. Vô lăng được làm bằng da hoặc urethane. Ngoài chức năng chính là tạo moment lái, vô lăng còn là nơi bố trí một số bộ phận khác của ô tô như: nút điều khiển còi, túi khí an toàn,…
- Để đảm bảo độ an toàn cho người lái và hành khách trong trường hợp xe bị đâm chính diện. Ô tô được trang bị hệ thống an toàn là dây đai an toàn và túi khí SRS.
- Hệ thống túi khí SRS phía trước giảm lực va đập, giúp giảm chấn thương cho người lái và người ngồi phía trước khi có va chạm. Túi khí an toàn có hình dáng tương tự cây nấm được làm bằng nilon phủ neoprene, được xếp lại và đặc trong phần giữa của vô lăng. Khi xe đâm thẳng vào một xe khác hoặc vật thể cứng, túi khí sẽ phồng lên trong khoảng khắc để hình thành một chiếc đệm mềm giữa lái xe và vô lăng. Túi khí an toàn chỉ được sử dụng một lần. Sau khi hoạt động túi khí phải được thay mới.
- Nguyên lý hoạt động của túi khí về cơ bản khá đơn giản: Bộ điều khiển điện tử sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến để xác định gia tốc giảm dần của xe. Khi bộ điều khiển nhận được tín hiệu gia tốc giảm dần đủ lớn (bị va chạm) sẽ cung cấp dòng điện kích nổ túi khí tương ứng. Tốc độ nổ túi khí là rất nhanh (khoảng từ 10 đến 40 phần nghìn giây) nên sẽ tạo ra một túi đệm khí tránh cho phần đầu và ngực của hành khách va đập trực tiếp vào các phần cứng của xe. Sau khi đã đỡ được hành khách khỏi va chạm, túi khí sẽ tự động xả hơi nhanh chóng để không làm kẹt và nghẹt thở hành khách trong xe.
Hình 3.4. Túi khí an toàn đôi.
Chương 3. Hệ thống lái trên các dòng xe ô tô của Mitsubishi
- Hệ thống căng đai tự động ở dây đai an toàn trên ghế điều khiển sẽ tự động siết chặt đai khi có va chạm phía trước. Hệ thống này giữ người lái đồng thời giảm lực chấn động khi túi khí phía trước mở ra.
Hình 3.5. Hệ thống căng đai tự động.
3.1.4. Cột và trục lái (Steering shaft and column)
Chương 3. Hệ thống lái trên các dòng xe ô tô của Mitsubishi
Trục lái có chức năng chính là truyền moment lái từ vô lăng đến cơ cấu lái. Trục lái sẽ truyền dữ liệu đến bộ điều khiển trung tâm của hệ thống lái trợ lực điện (EPS – ECU), nó sẽ hỗ trợ lực cho vô lăng. Trục lái gồm có một cảm biến moment xoắn, motor,… chúng được thiết kế để cải thiện độ an toàn, và có các tính năng sau:
- Trục lái có cơ cấu giảm chấn, nó sẽ hấp thụ năng lượng chấn động do va chạm và đảm bảo tính an toàn cho người lái.
- Trục lái sẽ tăng cường khả năng bảo vệ tài xế trong các va chạm trực diện bằng cách trượt về phía trước. Ngoài ra, phần dưới của cột lái bị nén lại sẽ giúp hấp thu năng lượng va chạm.
Hình 3.7. Trạng thái trục lái trước và sau khi bị tai nạn.
3.1.5. Hệ thống lái trợ lực điện 3.1.5.1. Thông tin chung
Hệ thống trợ lực điện cho phép điều khiển tay lái nhẹ nhàng ở tốc độ thấp cũng như ổn định ở tốc độ cao, nâng cao khả năng điều khiển chính xác của hệ thống lái. Ngoài ra, trục lái có thể điều chỉnh độ cao cho vị trí điều khiển xe thoải mái nhất.
Đối với xe có hệ thông lái trợ lực điện, EPS – ECU điều khiển motor điện tùy theo tốc độ xe và lực đánh lái của vô lăng.
Chương 3. Hệ thống lái trên các dòng xe ô tô của Mitsubishi
3.1.5.2. Thông số kỹ thuật
Bảng 3.3. Thông số kỹ thuật của hệ thống trợ lực lái.
Mục Thông tin
Motor
Loại Loại từ trường nam châm vĩnh
cửu Điện áp định mức V DC 12 Dòng điện định mức
Arms 82
Cảm biến moment
xoắn Loại Noncontact type hole IC type
EPS – ECU Điều khiển loại Máy vi tính (32 bit)
Điện áp định mức V DC 12
3.1.5.3. Mô tả chung về hệ thống
Hình 3.8. Mô tả về hệ thống.
Chương 3. Hệ thống lái trên các dòng xe ô tô của Mitsubishi
Đồng thời, hệ thống lái đi vào chế độ làm việc không có trợ lực, và thông báo cho người lái biết sự cố bằng đèn hiển thị trên đồng hồ. Đèn cảnh báo sáng, cảnh báo khi các trục trặc xảy ra sau đây: bộ dây dẫn điện của hệ thống trợ lực điện bị hở mạch, kết nối kém, trục trặc trong EPS – ECU, motor hoặc các cảm biến.
3.1.5.4. Chức năng của các bộ phận điện
Bảng 3.4. Chức năng của các bộ phận điện.
Tên bộ phận Mô tả chức năng
Cảm biến
Cảm biến tốc độ bánh xe ( ABS – ECU hoặc ASC – ECU)
Các tín hiệu tốc độ xe được gửi từ ABS – ECU hoặc ASC – ECU đến EPS – ECU thông qua các ECU động cơ.
Cảm biến moment xoắn
Phát hiện sự xoay trên thanh xoắn, tính toán moment tác dụng lên thanh xoắn nhờ vào sự thay đổi điện áp trên đó và sau đó gửi tín hiệu đến EPS – ECU.
Cơ cấu chấp hành
Motor
Tạo ra hỗ trợ moment xoắn của các hoạt động lái với trục lái bằng cách sử dụng các tín hiệu được gửi từ EPS – ECU.
Đèn cảnh báo EPS Cảnh báo sự cố của hệ thống điều khiển sử dụng các tín hiệu được gửi từ EPS – ECU.
EPS - ECU
Kiểm soát cơ cấu chấp hành (motor) dựa trên các tín hiệu được gửi từ EPS – ECU.
Điều khiển các chức năng tự chẩn đoán và chức năng không an toàn.
Điều khiển chức năng chẩn đoán (tương thích với M.U.T – III).
Chương 3. Hệ thống lái trên các dòng xe ô tô của Mitsubishi
3.1.5.5. Cấu hình hệ thống
Note: --- dòng cho biết các thông tin liên lạc CAN.
Hình 3.9. Cấu hình của hệ thống lái trợ lực điện.
3.1.5.6. Motor trợ lực lái
Chương 3. Hệ thống lái trên các dòng xe ô tô của Mitsubishi
Motor trợ lực điện là motor điện một chiều nam châm vĩnh cửu, gắn với bộ truyền động của trợ lực lái. Motor trợ lực điện tiếp nhận dòng điện điều khiển từ EPS – ECU, và xoay phù hợp với hoạt động tay lái. Lực quay được tạo bởi motor trợ lực điện được truyền qua trục vít và bánh vít đến trục lái. Motor trợ lực điện có các đặc điểm:
- Nhỏ, nhẹ, và có kết cấu đơn giản.
- Lực, moment xoắn biến thiên nhỏ thông qua điều khiển.
- Dao động và tiếng ồn nhỏ.
- Lực quán tính và ma sát nhỏ.
- Độ an toàn và độ bền cao.
3.1.5.7. Cảm biến moment xoắn
Hình 3.11. Cảm biến moment xoắn.
Cảm biến moment xoắn gồm trục vào (gắn với phần trên của trục lái), trục ra (gắn với phần nối tiếp của trục lái tới cơ cấu lái), giữa trục vào và trục ra được liên kết bằng một thanh xoắn. Trên trục vào lắp một vành cảm ứng số 1 có các rãnh để cài với các răng của vành cảm ứng số 2. Còn vành cảm ứng số
Chương 3. Hệ thống lái trên các dòng xe ô tô của Mitsubishi
3 cũng có các răng và rãnh được lắp trên trục ra. Phía ngoài các vòng cảm ứng là các cuộn dây được chia ra các cuộn dây cảm ứng và cuộn dây bù.
Hình 3.12. Cấu tạo cảm biến moment xoắn.
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. Người ta bố trí roto phát một và hai trên trục sơ cấp phía vô lăng và roto phát thứ ba trên trục thứ cấp. Trục sơ cấp và thứ cấp được nối với nhau bằng một thanh xoắn. Các roto phát có cuộn dây phát hiện kiểu không tiếp xúc trên vòng ngoài để hình thành một mạch kích thích. Khi tạo moment lái thanh xoắn bị xoắn tạo ra độ lệch pha này một tín hiệu tỷ lệ với moment được đưa vào ECU. Dựa trên tín hiệu này ECU tính toán moment trợ lực cho tốc độ xe và dẫn động motor điện với một cường độ, chiều và thời điểm cần thiết.
3.1.5.8. Bộ điều khiển trung tâm (EPS – ECU)
EPS – ECU bao gồm một mạch giao diện đầu vào, một bộ vi xử lý, mạch ổ đĩa đầu ra, một rơle điện và một rơle dòng motor điện. Nó cũng tích hợp chức năng tự chẩn đoán, và khi có sự cố xảy ra đèn cảnh báo sẽ sáng trên đồng hồ táp lô. Đồng thời, nó sẽ gửi những mã chẩn đoán đến thiết bị chẩn đoán.
Chương 3. Hệ thống lái trên các dòng xe ô tô của Mitsubishi
- Điều khiển bù quán tính: Đảm bảo motor trợ lực lái hoạt động ngay khi người lái xe khởi hành và xoay vô lăng.
- Điều khiển trả lái: Điều khiển hỗ trợ lực hồi về của các bánh xe sau khi người lái đánh hết vô lăng sang 1 bên.
- Điều khiển giảm rung: Điều chỉnh lượng trợ lực khi lái xe quay vô lăng ở tốc độ cao, do vậy sẽ giảm rung động các thay đổi trong độ lệch của thân xe.
- Điều khiển bảo vệ quá nhiệt: Dựa tính nhiệt độ của motor dựa trên cường độ dòng điện và điện áp vào. Nếu nhiệt độ của motor hay ECU trợ lực lái vượt quá giá trị cho phép, nó sẽ giảm bớt cường độ dòng điện vào để tránh tình trạng motor hoặc ECU bị quá nhiệt.
* Chế độ dự phòng: Khi phát hiện thấy sự cố, hệ thống sẽ chuyển sang chế độ dự phòng.
Bảng 3.5. Chế độ dự phòng khi gặp sự cố.
Sự cố Chế độ hoạt động
Hỏng cảm biến moment xoắn
Không trợ lực Motor bị quá dòng
Motor bị ngắn mạch (bao gồm cả sự cố của hệ thống dẫn động)
Hư hỏng trong ECU trợ lực lái Motor bị quá nhiệt
Hạn chế lực trợ lực Nhiệt độ cao trong ECU trợ lực lái
Hư hỏng của cảm biến nhiệt độ bên trong ECU trợ lực lái
Sự cố tín hiệu vận tốc xe và tốc độ động cơ
Sự cố nguồn điện Tạm dừng trợ lực (trợ lực trở lại sau khi nguồn điện hoạt động bình thường)
* Hoạt động:
- Khi bật công tắc khởi động (Ignition switch): Lúc khởi động, điện áp được cấp cho EPS – ECU, và ECU vào chế độ làm việc dự phòng.
Chương 3. Hệ thống lái trên các dòng xe ô tô của Mitsubishi
Hình 3.13. Hoạt động của EPS – ECU khi khởi động.
Khi bắt đầu khởi động động cơ, các tín hiệu tốc độ động cơ gửi từ ECU động cơ nhập dữ liệu đến EPS – ECU.
Sau khi khởi động động cơ, EPS – ECU phán đoán tình trạng động cơ “bật tốc độ động cơ” khi động cơ đạt được tốc độ 500 vòng/phút, sau đó chức năng trợ lực đã sẵn sàng.
- Hoạt động của vô lăng:
Hình 3.14. Hoạt động của vô lăng.
Khi điều khiển vô lăng, các cảm biến moment xoắn được tích hợp vào trục lái, nó nhận biết moment xoắn lái và tính toán kết quả đầu ra tín hiệu cảm biến