Khai Thác Kĩ Thuật Trợ Lực Lái điện Trên Xe Hyundai Grand I10 - 123doc

Tải bản đầy đủ (.docx) (69 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Luận Văn - Báo Cáo
>>
3. Kỹ thuật

Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Hyundai Grand I10

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.32 MB, 69 trang )

Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10MỤC LỤCMở đầuTrangCHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI31.1. Tổng quan vể hệ thống lái …………………………………………………………… 31.2. Tổng quan về điều khiển điện tử hệ thống lái …………………………………..…...41.3. Khái quát hệ thống lái trợ lực điện …………………………………………………..6CHƯƠNG 2. ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN XEHYUNDAI GRAND I10132.1. Kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái điện …………………..………....132.2. Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện ………………..……………………...172.3. Tính tốn kiểm tra động học hệ thống lái …………………………………………...252.4. Tính tốn bộ truyền cơ cấu lái ……………………………………………………….342.5. Tính bền dẫn động lái ………..……………………………………………………….412.6. Tính tốn trợ lực điện ………..……………………………………………………….44CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÁI ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ483.1. Xây dựng sơ đồ khối ………………………………………………………………….483.2. Linh kiện sử dụng……………………………………………………………………...483.3. Khối nguồn ……………….……………………………………………………………483.4. Xây dựng khối điều khiển …………………………………………………………….493.5. Xây dựng khối tín hiệu vận tốc ……………………………………………………….543.6. Khối tín hiệu hướng đánh lái …………………………………………………………553.7. Khối chấp hành ………………………..………………………………………………563.8. Lập trình cho mơ hình……….………………………………………………………...56CHƯƠNG 4: CHẨN ĐỐN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI TRỢLỰC ĐIỆN594.1. Quy trình xử lý sự cố ………………………………….…………………..……….…594.2. Chuẩn hóa cho cảm biến mơmen …………...………………..………………………604.3. Chuẩn “ không” cho cảm biến mô men bằng thiết bị thử cầm tay SST …………..614.4. Tháo lắp bộ điều khiển điện tử ECU........................…………………………………624.5. Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục........................…………………………….64KẾT LUẬN67DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO68SVTH: Trịnh Trung Hiếu1 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10LỜI NĨI ĐẦUTrong cơng cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhà nước ta chủ trươngđẩy mạnh nghành cơng nghiệp ơtơ và đã có 14 liên doanh ôtô, một công ty Việt Namhoạt động và đã đưa ra thị trường nhiều loại xe có chất lượng cao, ứng dụng các tiếnbộ khoa học và công nghệ tiên tiến. Trong đó hệ thống lái ơtơ là một ví dụ.Hệ thống này có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ơ tơ, đảm bảo tínhnăng ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Trongq trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động vàquỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao. Do đó người ta khơngngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng của nó. Xuất phát từ những yêu cầuvà đặc điểm đó, em đã được nhận thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài “Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Hyundai Grand I10”.Đây là một lĩnh vực khá mới mẻ, phức tạp đòi hỏi các kiến thức về điện tử - tinhọc, cơ điện tử và chưa có nhiều tài liệu tham khảo. Sau một thời gian thực hiện đề tài,mặc dù chúng em đã gặp khá nhiều khó khăn nhưng với sự giúp đỡ của thầy LêQuang Thắng cùng với sự nỗ lực của bản thân, đề tài đã được hoàn thành đúng tiếnđộ.Dù đã rất cố gắng và nỗ lực để thực hiện đề tài này, nhưng do kiến thức và thờigian có hạn nên khơng tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, vì vậy chúng em rấtmong có những ý kiến đóng góp của q thầy cơ cùng các bạn.Nội dung phần thuyết minh đồ án bao gồm:Lời mở đầu.Chương 1: Tổng quan về hệ thống lái.Chương 2: Điều khiển điện tử hệ thống lái trợ lực điện xe Huyndai Grand i10.Chương 3: Xây dưng mơ hình hệ thống lái điều khiển điện tửChương 4: Chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lái trợ lực điện.Kết LuậnTài liệu tham khảo.SVTH: Trịnh Trung Hiếu2 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁINgày nay ô tô được sử dụng ở tốc độ cao, vấn đề an toàn chuyển động ngàycàng được quan tâm nhiều hơn. Trong cấu tạo ôtô, hai hệ thống được coi là quantrọng nhất đảm bảo an toàn chuyển động là hệ thống lái và hệ thống phanh.Để đảm bảo tiện ích trong q trình lái, hầu hết các ơ tơ hiện nay được trangbị thêm trợ lực lái.1Tổng quan về hệ thống láiTừ khi ô tô ra đời cho đến nay, hệ thống lái được cải tiến không ngừng đểđáp ứng các tiêu chí về an tồn và tiện nghi, tính an tồn chủ động trong điềukiện chuyển động với vận tốc cao và mật độ các phương tiện tham gia giaothơng lớn. Q trình phát triển các hệ thống lái trên xe ơ tơ có thể liệt kê thànhcác hệ thống lái sau: hệ thống lái thuần cơ khí, hệ thống lái trợ lực thủy lực, hệthống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện, hệ thống lái trợ lực điện, hệ thống láitích cực, hệ thống lái Steer by wire, hệ thống lái tự động.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái-Gồm 7 loại hệ thống lái:Hệ thống lái thuần cơ khíHệ thống lái trợ lực thủy lựcHệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện.Hệ thống lái trợ lực điệnHệ thống lái chủ động AFSHệ thống lái Steer by wireHệ thống lái tự độngSVTH: Trịnh Trung Hiếu3 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I102Tổng quan về điều khiển điện tử hệ thống lái.Các hệ thống lái có trợ lực chia thành 2 nhóm chính:+ Nhóm trợ lực thủy lực đơn thuần (HPS)+ Nhóm trợ lực có điều khiển điện – điện tửPhương pháp điều khiển lưu lượng( Flow Control Method):Trong phương pháp này van điện từ Solenoid được đặt tại vị trí cửa ra củabơm để mở 1 đường dầu đi tắt về đường hồi dầu. Bộ điều khiển điện tử sẽ điềuchỉnh van điện từ solenoid mở khi ôtô chạy ở tốc độ cao để giảm lưu lượng củabơm cấp đến van trợ lực và xilanh trợ lực. Điều này làm tăng lực lái. Bằng việcgiảm độ cản của mạch giữa bơm và xilanh trợ lực, yêu cầu về trợ lực sẽ giảm.Dòng dầu thủy lực được đưa tới xilanh trợ lực sẽ giảm khi lái ở tốc độ caovà vậy đối với phương pháp này, lượng tỉ lệ phản hồi và lực phản lái sẽ cân bằngtại điểm cân bằngPhương pháp điều khiển mạch tách qua xilanh trợ lực(CylinderBypass Control Method):Trong phương pháp này một van điện và một mạch rẽ sẽ được thiết lập haikhoang cửa xilanh trợ lực. Thời gian mở van sẽ được kéo dài bởi bộ điều khiểnđiện tử cho phù hợp với việc tăng tốc độ ôtô. Như vậy sẽ giảm được áp suất dầutrong xilanh trợ lực và tăng hiệu quả lái. Giống như phương pháp điều khiển lưulượng hệ thống này cũng đạt được điểm cân bằng giữa lượng phản hồi lái và lựcphản lái.Phương pháp điều khiển đặc tính van(Valve Characteristics ControlMethod):Trong phương pháp này áp suất điều khiển bị giới hạn bởi cơ cấu van xoaytức là điều khiển lượng và áp suất của dầu cung cấp cho xi lanh trợ lực đượcchia thành phần thứ hai, phần thứ ba. Cịn phần thứ tư được điều khiển bởi tínhiệu Mơ tơ điều khiển dòng dầu giữa phần thứ hai và phần thứ ba của van. Hiệuquả lái được điều khiển bằng cách phát hiện ra những biến đổi điều khiển củaSVTH: Trịnh Trung Hiếu4 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10phần thứ tư để biến đổi tỉ lệ trợ lực. Do cấu trúc hệ thống đơn giản và dòng dầuđược cung cấp hiệu quả từ bơm đến xilanh trợ lực, hệ thống này thể hiện lượngphản hồi tốt. Khi dòng điện cấp cho van điện từ là 0,3A van sẽ mở hết cỡ và rấtphù hợp với chạy xe tốc độ cao.Phương pháp điều khiển phản lực dầu ( Hydraulic Reaction Force Method):Trong phương pháp này hiệu quả lái được điều khiển bởi cơ cấu phản lựcdầu, nó được lắp trên van xoay( van trợ lực). Van điều khiển phản lực dầu làmtăng áp suất dầu cấp cho khoang phản lực phù hợp với tốc độ xe.Phương pháp điều khiển bằng dòng điện và điện áp:Trong phương pháp này dùng mô tơ điện một chiều để tạo mômen trợ lựccho HTL. Nhờ vào các cảm biến mà quyết định được công suất mô tơ trợ lực.* So sánh trợ lực lái điện với trợ lực lái thủy lựcVới hệ thống HPS nguồn cung cấp năng lượng tách biệt hoàn toàn với hệthống lái, HPS cần một nguồn năng lượng ( bơm thuỷ lực, xi lanh thủy lực, cácvan, các đường dầu). Để thiết kế HPS là cả một khối lượng cơng việc đáng kể,một phần ở đó là số lượng đáng kể các thiết bị mà hệ thống u cầu, điều đó cónghĩa là HPS khơng dễ dàng lắp đặt trên xe nhỏ gọn. Hơn nữa nó tiêu thụ nănglượng ở tất cả các công việc của xe.Với hệ thống điều khiển như thế HPS yêu cầu độ chính xác cao trong chếtạo, khi có sự cố về hệ thống trợ lực thì lực của người lái lớn hơn lực lái khikhông thiết kế trợ lực do lực cản của chất lỏng trong hệ thống trợ lực. Việc dùngdầu trợ lực cũng là một nhược điểm của nó. Khi thay thế sữa chữa lượng dầuthải ra ảnh hưởng đến mơi trường, đó là một trong những vấn đề được các nhàsản xuất ôtô trên thế giới quan tâm.Hệ thống trợ lực lái EPS được tạo ra từ môtơ điện một chiều đặt trên hệthống lái. Hệ thống chỉ gồm 2 phần: trục lái với Mô tơ điện một chiều và mộtECU, do đó hệ thống tương đối nhỏ gọn, lắp đặt dễ dàng khối lượng chủ yếu làMô tơ điện, hoạt động có hiệu quả cao và đặc biệt chỉ tiêu thụ năng lượng khiSVTH: Trịnh Trung Hiếu5 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10hệ thống lái yêu cầu. Với sự nhỏ gọn dùng nguồn năng lượng sạch năng lượngkhơng lãng phí lái. Như HPS bơm sẽ vẫn làm việc thậm chí khi hệ thống khơngđịi hỏi trợ lực, với EPS có thể đưa ra khả năng về cải tiến để tiết kiệm nhiên liệucho ôtô.3Khái quát hệ thống lái trợ lực điện1Các phần tử cơ bản của trợ lực lái điệnDo đòi hỏi tốc độ ngày một cao hơn, chất lượng tốt hơn và yêu cầu giảmnăng lượng tiêu thụ ở phương tiện ngày một gia tăng. Để đáp ứng cho các đòihỏi này, việc nghiên cứu và phát triển theo xu hướng cải thiện hệ thống điềukhiển điện điện tử nhằm mục đích nâng cao hơn nữa các chức năng và đặc tínhcủa nó. Điểm đặc biệt đó gồm hai đề xuất là giới thiệu lơgíc tốn học và hệthống lái chuyên sâu phù hợp với môi trường xe chạy bằng cách thay đổi các trợlực cho phù hợp với điều kiện giao thông hoặc điều kiện bề mặt đường để tạocảm giác nhạy bén khi lái xe. Vấn đề quan trọng nhất là khả năng phản ứng tứcthời của trợ lực lái, gây cảm giác cho người lái làm họ phải chú ý đến sự biếnđổi do phản lực lái gây ra. Như vậy, hệ thống cung cấp cho người lái xe cácthông tin cần lưu ý trong điều kiện vận hành của phương tiện, ví dụ: Sự biến đổivận tốc và gia tốc, phản lực lái, không chỉ cải thiện mối quan hệ giữa người láivà phương tiện mà cịn có thể tạo ra sự phù hợp giữa cảm giác của người lái vàhệ thống lái, nhưng chức năng tự động bù khi phương tiện có những biến đổikhông đồng đều mà nguyên nhân do sự xáo trộn gây ra cũng có thể được giảiquyết.Trợ lực lái điện (EPS - Electric Power Steering) là một hệ thống điện hoànchỉnh làm giảm đáng kể sức cản hệ thống lái bằng cách cung cấp dịng điện trựctiếp từ mơ tơ điện tới hệ thống lái. Thiết bị này bao gồm có cảm biến tốc độ xe,một cảm biến lái (mơmen, vận tốc góc), bộ điều khiển điện tử ECU và mộtmơtơ. Tín hiệu đầu ra từ mỗi cảm biến được đưa tới ECU có chức năng tính tốnchế độ điều khiển lái để điều khiển hoạt động của môtơ trợ lực.SVTH: Trịnh Trung Hiếu6 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10Phân loạiCó hai loại đó là motor nằm trên cọc lái và motor nằm trên thước lái.HỆ THỐNG TRỢ LÁI CÓ MOTOR NẰM TRÊN CỌC LÁITRỢ LỰC LÁI ĐIỆN CÓ MOTOR NẰM TRÊN THƯỚC LÁISVTH: Trịnh Trung Hiếu7 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10Các phần tử chính cua trợ lực lái điện gồm có: Mơ tơ điện một chiều; Cáccảm biến; Bộ điều khiển trung tâm (ECU); Hộp giảm tốc.* Mô tơ:Mô tơ điện của trợ lực lái là một mô tơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu,gắn với bộ truyền động của trợ lực lái. Mô tơ chấp hành của trợ lực lái điện cónhiệm vụ tạo ra mơ men trợ lực dưới điều khiển của ECU và phải đáp ứng cácyêu cầu:-Mô tơ phải đưa ra được mô men xoắn và lực xoắn mà không làm quay vô lăng.-Mơ tơ phải có cơ cấu đảo chiều quay khi có sự cố xảy ra.-Những dao động của mơ tơ và mô men xoắn, lực xoắn phải trực tiếp chuyển đổithông qua vành lái tới tay người lái phải được cân nhắc.Do vậy Mơ tơ điện có các đặc điểm:-Nhỏ, nhẹ, và có kết cấu đơn giản.-Lực, mơ men xoắn biến thiên nhỏ thông qua điều khiển.-Dao động và tiếng ồn nhỏ.-Lực qn tính và ma sát nhỏ.-Độ an tồn và độ bền cao.* Bộ điều khiển trung tâm (ECU)Bộ điều khiển trung tâm (ECU) nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các cảm biến, xửlý thông tin để điều khiển mơ tơ.u cầu đối với ECU gồm có:-Đảm bảo tính tiện nghi khi lái (chức năng điều khiển dòng điện mơ tơ). Cácchức năng này gồm có:(1) Điều khiển được dịng điện cấp cho Mơ tơ theo qui luật xác địnhTạo ra lực trợ lực (tương ứng với dòng điện cấp cho Mô tơ ) theo tốc độ xevà mô-men đặt lên vành lái để đảm bảo lực lái thích hợp trong toàn dải tốc độxe.(2) Điều khiển bùSVTH: Trịnh Trung Hiếu8 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10Giảm thiểu sự biến động của lực lái bằng cách bù dịng điện cấp cho Mơ tơtương ứng với sự biến động mô-men xoắn đầu vào.(3) Bù ma sátKhi ô tô chuyển động với vận tốc thấp, trợ lực lái điện giúp cho vành tay láitrở lại vị trí chuyển động thẳng sau khi đã quay vịng bằng cách bù dịng điệnmơ tơ .(4) điều khiển tụKhi ơ tô chuyển động với vận tốc cao, trợ lực lái giữ ổn định lực tác độnglên vành lái ở vị trí đang quay vịng (ví dụ, trong khi chuyển làn đường) bằngcách bù dịng điện cấp cho mơ tơ làm cho vành lái có thể dễ dàng trở về vị tríthẳng .(5) Tối đa dịng điện cấp cho mơ tơ.Giới hạn dịng điện của mơ tơ tối đa đến mức tối ưu để bảo vệ ECU và mô tơkhông bị hư hỏng do quá tải.-Đảm bảo độ tin cậy (Chức năng tự chuẩn đoán và sửa lỗi).Để đảm bảo độ tin cậy trong ECU sẽ có mạch tự chuẩn đốn và sửa lỗi). Nósẽ theo dõi sự sai lệch của các phần tử trong hệ thống và khi phát hiện bất kỳ sailệch nào, nó sẽ điều khiển các chức năng EPS phụ thuộc vào ảnh hưởng của sựsai lệch và cảnh báo cho người lái xe. Ngồi ra, nó cịn lưu trữ các vị trí các sailệch trong ECU.-Đảm bảo tính đối thoại với các hệ thống khác (Chức năng truyền tin và kiểm trahệ thống EPS).* Các cảm biến:Các cảm biến có nhiệm vụ cấp tín hiệu mơ men lái, vận tốc chuyển động xevà tốc độ trục khuỷu động cơ. Về cơ bản trợ lực lái điện có cảm biến mơ men láihoặc tốc độ đánh lái. Đa phần hiện nay sử dụng cảm biến mô men lái.Khi người lái xe điều khiển vô lăng, mô men lái tác động lên trục sơ cấp củacảm biến mô men thơng qua trục lái chính. Người ta bố trí vòng phát hiện mộtSVTH: Trịnh Trung Hiếu9 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10và hai trên trục sơ cấp phía vơ lăng và vòng phát hiện thứ ba trên trục thứ cấp.Trục sơ cấp và trục thứ cấp được nối với nhau bằng một thanh xoắn.Hình 1.2. Cảm biến mơ men trục lái1 - Vòng phát hiện thứ nhất; 2 - Trục sơ cấp; 3 - Cuộn dây bù;4 - Vòng pháthiện thứ hai; 5 - Cuộn dây phát hiện; 6 - Vòng phát hiện thứ ba;7 - Trục thứ cấp.Các vịng phát hiện có cuộn dây phát hiện kiểu khơng tiếp xúc trên vịngngồi để hình thành một mạch kích thích. Khi tạo ra mơ men lái thanh xoắn bịxoắn tạo ra độ lệch pha giữa vòng phát hiện thứ hai và ba. Dựa trên độ lệch phanày một tín hiệu tỉ lệ với mô men được đưa vào ECU. Dựa trên tín hiệu nàyECU tính tốn mơ men trợ lực cho tốc độ xe và dẫn động mô tơ điện với mộtcường độ, chiều và thời điểm cần thiết.Các cảm biến này có hai loại chính là có tiếp điểm và khơng có tiếp điểm.Ưu điểm của loại khơng tiếp điểm là : khơng bị mịn do lão hóa, từ trễ nhỏ, là ítbị ảnh hưởng bởi dịch chuyển dọc trục và lệch trục.Hộp giảm tốc có nhiệm vụ tăng lực lái và truyền mô men trợ lực đến cơ cấulái.Rơle điều khiển có chức năng nhận tín hiệu điều khiển từ ECU và cung cấpđiện cho động cơ điện một chiều hoạt động và ngắt điện ngừng quá trình trợ lựcSVTH: Trịnh Trung Hiếu10 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I102Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện.Trợ lực lái được điều khiển theo các bản đồ được lưu trũ sẵn trong bộ nhớcủa ECU. EPS ECU có thể lưu trũ 16 bản đồ, các bản đồ này được kích hoạt ởnhà máy phụ thuộc vào các yêu cầu cho trước (ví dụ trọng lượng của ơ tơ).Hình 1.3. Sơ đồ khối ngun lý trợ lực lái điện1- Dịng cấp mơ tơ; 2- Tốc độ mô tơ; 3- Vận tốc mô tơ; 4- Mô men lái; 6- Điềukhiển dịng tối đa cho mơ tơ; 7- Điều khiển bù rung động; 8- Điều khiển phục hồi; 9Điều khiển bù; 10- Điều khiển chính; 11- Dịng đích; Hạn chế dịng cấp áp tối đa ra mơtơ; 13- Điều khiển dịng cấp ra mơ tơ; 14- Dịng cấp cho mơ tơNgồi ra các bản đồ náy cũng được kích hoạt bằng những cơng cụ qtECU hoặc hệ thống lái sau khi bảo dưỡng hoặc thay thế ECU hoặc hệ thống lái.Với bất kì một cái xe đã cho thì cả hai bản đồ tương ứng với xe hạng nặng vàhạng nhẹ được chọn. Mỗi bản đồ có 5 đặc tính khác nhau tương ứng với các vậntốc chuyển động của ô tô. Các bản đồ này xác định vùng trợ lực lái có thể làmviệc.SVTH: Trịnh Trung Hiếu11 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I102 Bản đồ điều khiển ECU trong hệ thống trợ lực lái điệnNguyên lý làm việc của trợ lực lái gồm các bước:1 Trợ lực lái sẽ bắt đầu làm việc khi người lái tác dụng lực để quay vô lăng.2 Lực tác dụng lên vành lái sẽ làm cho thanh xoắn trong cơ cấu lái xoay. Cảm biếnmơ men lái sẽ xác định góc quay của thanh xoắn và gửi các lực lái đã được tínhtốn đên ECU3 Cảm biến góc quay của vơ lăng sẽ thơng báo góc quay vành lái và tốc độ đánhtay lái hiện thời.4 Phụ thuộc vào lực lái, tốc độ chuyển động, tốc độ động cơ, góc quay vơ lăng, tốcđộ đánh tay lái và bản đồ được lưu giữ trong ECU, EPS ECU sẽ tính tốn lực trợlực cần thiết và gửi đến động cơ điện.5 Trợ lực lái sẽ tác động lên cơ cấu lái một lực trợ lực song song với lực đặt lênvành lái.6 Tổng của lực đặt lên vành lái và lực trợ lực sẽ tác động lên cơ cấu lái để quayvòng xe.CHƯƠNG 2: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰCĐIỆN XE HYUNDAI GRAND I10SVTH: Trịnh Trung Hiếu12 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I101Kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái điệnTrong hệ thống trợ lực lái của Huyndai Grand i10 có một mơtơ điện trợ lựccùng cơ cấu giảm tốc trục vít-bánh vít được bố trí ở trục lái chính ( trước đoạncác đăng trục lái) (Hình 2.1). Tại đây cũng bố trí cảm biến mơmen lái. Cạnh đólà bộ điều khiển điện tử của trợ lực lái điện (EPS ECU).1 Trợ lực lái điện với moto trợ lực trên trục lái1- moto; 2- cảm biến mômen; 3- trục lái; 4- trục vít - bánh vít; 5- cơ cấu lái trụcrăng - thanh răng; 6- ly hợp điện từHình 2-2 là hình vẽ kết cấu của cụm trợ lực điện bao gồm các bộ phậnchính sau:- Trục 1: Là trục bắt vào vành lái có nhiệm vụ truyền lực đánh lái của ngườiđiều khiển xuống cơ cấu lái, trục này thường được làm ở dạng trục mềm hoặctrục gãy.- Thanh xoắn : nối giữa trục 1 và trục 2 bằng chốt và then hoa, thanh xoắngiúp cho trục 1 và trục 2 có chuyển động tương đối với nhau đồng thời là chi tiếtliên kết giữa trục 1 và trục 2.SVTH: Trịnh Trung Hiếu13 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10Hình 2-2 : Cấu tạo cơ cấu lái trợ lực điện- Cảm biến mô men : được gắn trên trục 1 và có nhiệm vụ xác định mơ mentại trục lái sau đó gửi tín hiệu đến ECU.- Trục 2 : là trục được nối với cơ cấu lái thơng qua khớp các-đăng, cónhiệm vụ truyền mơ men cuối xuống cơ cấu lái.- Mô tơ : là loại mơ tơ điện chổi than có thể đảo chiều, nhiệm vụ của mô-tơlà tạo mô men trợ lực vào trục 2 thơng qua một bộ truyền trục vít bánh vít- Trục vít- bánh vít : Bánh vít được đúc bằng nhựa liền với trục 2, nhờ bộtruyền trục vít bánh vít mơ tơ điện có thể tạo ra mơ men lớn hơn trợ lực chongười lái.SVTH: Trịnh Trung Hiếu14 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10- ECU : Có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu của cảm biến mơ men, cảm biến tốcđộ xe từ đó tính tốn ra dịng điện điều khiển mô tơ điện phù hợp.· Nguyên lý hoạt động- Lực cản quay vịng nhỏ (chưa có trợ lực) : với lực tác động lên trục láinhỏ hơn 12N thì hệ thống làm việc như hệ thống cơ khí đơn thuần khơng có trợlực.- Lực cản quay vịng lớn (có trợ lực) : Khi lực tác dụng lên vành lái lớn hơn12 N (hoặc mô mem cản lớn hơn 32 Nm) thì ECU nhận tín hiệu từ cảm biến mơmen và cảm biến tốc độ xe, sau đó tính tốn rồi điều khiển mô tơ trợ lực phù hợpthông qua bộ truyền lực trục vít - bánh vít, mơ tơ trợ lực tối đa khi lực trên vànhlái đạt 50 N.- Khi lực cản quay vịng khơng đổi : Mơ men tác dụng lên trục lái 1 khơngthay đổi vì vậy ở trạng thái này cảm biến mô men xác định khơng có mơ mentác động và gửi tín hiệu về ECU, ECU điều khiển mô tơ không trợ lực vào trục2.- Trạng thái quay vòng: Khi người điều khiển đánh lái sang trái hoặc sangphải , cảm biến mô men xác định chiều quay và mô men trên trục lái, ECU điềukhiển mô tơ trợ lực phù hợp theo chiều quay của vành lái.- Nguyên lý chép hình : Khi quay vành lái, tính hiệu đưa ra của cảm biếntheo mơ men đánh lái là ở dạng tuyến tính, sau đó ECU tính tốn để điều khiểnmơ tơ trợ lực cho phù hợp, khi ta giữ nguyên vành lái tại vị trí nhất định vàkhơng quay thêm nữa, cảm biến mơ men xác dịnh được trạng thái này, vì vậyECU điều khiển cho mô tơ điện dừng tại thời điểm đó. Khi ta tiếp tục đánh lái,tín hiệu từ cảm biến mô men giúp ECU xác định được mô men cần trợ lực , từđó tính tốn điều khiển mơ tơ trợ lực cho phù hợp với lực đánh lái và vận tốc xe.Mơ men cản càng lớn thì mơ tơ trợ lực cho hệ thống càng nhiều.SVTH: Trịnh Trung Hiếu15 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10Hình 2.3. Hộp giảm tốc dùng cho trợ lực lái1-vịng bi; 2- trục vít; 3- vỏ trục lái; 4- khớp nối; 5- roto; 6- stator; 7- trục môtơ;8- trục lái chính; 9- bánh vítHệ thống được điều khiển theo sơ đồ tổng qt hình 2.4 trên đó có thể nhậnthấy các tín hiệu đầu vào của EPS ECU gồm 4 nhóm tín hiệu chính:Hình 2.4. Sơ đồ trợ lực lái có hộp giảm tốc đặt ngay trên trục láiTín hiệu cảm biến mơ men số 1;B- Tín hiệu cảm biến mô men số2; 1- Giắc nối đanăng số 1; 2- Giắc nối đa năng số 2; 3- Táp lô; 4- ABS+TRC ECU; 5- Cảm biến tốc độô tô; 6- ECU Mơ tơ ; 7- Cảm biến vị trí trục khuỷu; 8- Đèn báo; 9- Mô tơ trợ lực;SVTH: Trịnh Trung Hiếu16 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I1010- EPS ECU; 11- Giắc kết nối dữ liệu số 1; 12- Giắc kết nối dữ liệu số 21 Nhóm tín hiệu (2 hoặc 4 tín hiệu) từ cảm biến mơmen lái2 Tín hiệu vận tốc chuyển động ô tô có thể gửi trực tiếp về EPS ECU hoặc thôngqua ECU truyền lực và mạng điều khiển vùng ( CAN – Controller AreaNetwork) và các giắc nối truyền tới EPS ECU.3 Tín hiệu tốc độ mơ tơ ( xung biểu diễn số vòng quay trục khuỷu ne từ cảm biếntrục khuỷu) thông qua ECU động cơ và mạng CAN truyền tới EPS ECU.4 Nhóm dữ liệu cài đặt và tra cứu thông qua giắc kết nối dữ liệu DLC3 (Data LinkConnector) để truy nhập các thông tin cài đặt và tra cứu thông tin làm việc củahệ thống và báo lỗi hệ thống.2Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điệnTrong trợ lực lái điện, có một phần tử rất quan trọng khơng thể thiếu đó làcác cảm biến. Các cảm biến này có nhiệm vụ truyền thông tin đến ECU để ECUsử lý thông tin và quyết định vịng quay của mơtơ trợ lực.Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện – điện tử gồm: Cảm biếnmômen lái, cảm biến tốc độ đánh lái ( tốc độ quay vành lái ), cảm biến tốc độơtơ.1Cảm biến tốc độ đánh lái có 2 loại:a Loại máy phát điện( Hình 2.5.):Được dẫn động từ trục lái thông qua các cặp bánh răng tăng tốc làm tăng tốcđộ quay và phát ra điện áp 1 chiều tuyến tính tỉ lệ với tốc độ quay của trục lái.Tín hiệu của máy phát phát ra được hiệu chỉnh và khuyếch đại thông qua 1 bộkhuyếch đại.SVTH: Trịnh Trung Hiếu17 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10Hình 2.5. Cấu tạo và tín hiệu của cảm biến tốc độ đánh lái1- Trục răng; 2- Biến thế vi sai; 3- Mạch giao diện; 4- Trục vào; 5- Thanh xoắn;6- Bánh răng trung gian; 7- Mô tơ; 8- Cơ cấu cam; 9- Lõi thép trượt; 10- Cánhb Loại cảm biến tốc độ đánh lái loại hiệu ứng Hall (Hình 2.6.):Có cấu tạo đơn giản hơn, dễ lắp đặt và đặc tính ra là dạng xung số. Vì vậycác xe ngày nay thường sử dụng loại cảm biến này.Cấu tạo của cảm biến gồm 1 rôto nam châm nhiều cực gắn với trục lái. MộtIC Hall được đặt đối diện với vành nam châm ( Cách 1 khe hở nhỏ: 0,2 ÷ 0,4mm). Cảm biến được cấp nguồn điện 12v một chiều. Khi đánh tay lái, vành namchâm sẽ quay và từ trường của nam châm tác động vào IC Hall tạo ra chuỗixung vng 0v ÷ 5v. Số xung tăng dần theo góc quay trục lái. Tín hiệu này sẽđược gửi về EPS ECU và phân tích thành góc quay trục lái và tốc độ đánh lái( nếu đặt vào mạch đếm thời gian).SVTH: Trịnh Trung Hiếu18 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10Hình 2.6. Cảm biến tốc độ đánh lái ( góc đánh lái) loại Halla- Cấu tạo;b- Xung của cảm biến1- Vỏ; 2- Rô to nam châm; 3- Ổ bi; 4- IC Hall; 5- Giắc điện; 6- Nhựa từ tính2Cảm biến mơmen lái có 3 loại:a Loại lõi thép trượt ( Hình 2.7):Gồm 1 lõi thép được lắp lỏng trượt trên trục lái, trên đó có 1 rãnh chéo, rãnhnày sẽ được lắp với 1 chốt trên trục lái. Phía ngồi lõi thép là 3 cuộn dây quấn: 1cuộn sơ cấp và 2 cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp được cấp 1 nguồn điện xoay chiềutần số cao. Tùy thuộc vào vị trí của lõi thép mà suất điện động cảm ứng ra tronghai cuộn dây thứ cấp khác nhau. Tín hiệu của 2 cuộn thứ cấp được chỉnh lưu vàđưa về mạch so sánh để biến đổi thành điện áp tuyến tính tỉ lệ với góc xoắn của1 thanh xoắn đặt giữa trục lái và cơ cấu lái ( Như trong van trợ lực thủy lực loạivan xoay).Ba trạng thái của rãnh chéo và chốt và lõi thép tương ứng với các trường hợpquay vịng phải, vị trí trung gian và quay vòng trái cũng được thể hiện trên hìnhSVTH: Trịnh Trung Hiếu19 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10Hình 2.7. Sơ đồ đặc tính và các vị trí làm việc của cảm biến mơmen lái loạilõi thép trượt1- Lái phải; 2- Trung gian; 3- Lái trái; 4- Cuộn sơ cấp;5,7- Cuộn thứ cấp;6- Lõi thép trượt;b Loại lõi thép xoay ( hình 2.8):Gồm trục vào ( gắn với phần trên trục lái), trục ra ( gắn với phần nối tiếp củatrục lái tới cơ cấu lái), giữa trục vào và trục ra được liên kết bằng 1 thanh xoắn.Trên trục vào lắp 1 vành cảm ứng số 1 có các rãnh để cài với các răng của vànhcảm ứng số 2. Còn vành cảm ứng số 3 cũng có các răng và rãnh được lắp trêntrục ra. Phía ngồi các vịng cảm ứng là các cuộn dây được chia ra các cuộn dâycảm ứng và cuộn dây bù.SVTH: Trịnh Trung Hiếu20 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10Hình 2.8. Vị trí lắp, cấu trúc và đặc tính của cảm biến mơmen lái loại lõithép xoay1- Cảm biến mơ men; 2- Trục lái chính; 3- Bộ giảm tốc; 4- Vô lăng; 5- Vành pháthiện 1; 6- Trục sơ cấp;7- Cuộn dây bù;8-Vành cảm ứng 1; 9- Vành cảm ứng 3;10- Trục thứ cấp; 11- Từ trục lái; 12- Từ cơ cấu lái; 13-Vành cảm ứng 2c Loại 4 vành dây (Hình 2.9)Hình 2.9. Cấu tạo cảm biến mômen lái loại 4 vành dây1-Vành 2; 2-Thanh xoắn; 3- Vành 1; 4- Trục vào;5- Vành 1(phần Stator); 6- Vành2(Stator);7- Trục raSVTH: Trịnh Trung Hiếu21 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10Cảm biến gồm 2 phần:-Phần stato có 2 vành dây, các dây được cuốn trên các răng thép định hình-Phần rơto có 2 vành dây: 1 vành được gắn với trục răng, phần thứ 2 đượcgắn với cácđăng trục lái. Giữa vành thứ nhất và thứ hai có thể xoay lệch nhau 1góc bằng góc xoắn của thanh xoắn ( Khoảng 7 độ 58 phút)Hình 2-10. Sơ đồ nguyên lý và xung của cảm biến mômen lái loại 4 vànhdâyCảm biến tốc độ ôtô:3Gồm 4 loại:-Loại công tắc lưỡi gà-Loại từ điện-Loại quang điện-Loại mạch từ trở MREa Loại cơng tắc lưỡi gà (Hình 2.11):Gồm 1 tiếp điểm lá đặt trong một ống thủy tinh nhỏ và đặt cạnh một mâmnam châm quay. Mâm nam châm được dẫn động bởi dây côngtơmét.Khi ô tô chuyển động, thông qua bánh vít- trục vít ở trục thứ cấp hộp số làmcho dây côngtơmét quay và làm quay mâm nam châm. Từ trường của nam châmlàm cho công tắc lưỡi gà đóng, mở theo nhịp quay của mâm nam châm và tạo raSVTH: Trịnh Trung Hiếu22 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10chuỗi xung vuông. Cảm biến này thường được lắp ngay sau công tơ mét ( đồnghồ tốc độ ôtô) ở bảng táplô.Hình 2.11. Cảm biến loại công tắc lưỡi gà1- Nối với cáp đồng hồ tốc độ; 2- Nam châm; 3- Công tắc lưỡi gàb Loại từ - điện (Hình 2.12):Hình 2.12. Cảm biến loại từ điện1- Rơ to; 2- Cảm biến tốc độ; 3- Trục thứ cấpGồm 1 cánh phát xung được lắp ở trục thứ cấp hộp số và 1 cuộn phát xungvới 3 phần tử: Lõi thép, nam châm và cuộn dây. Được đặt cách cánh phát xungmột khe hở 0,5 ÷ 1,0 mm. Mỗi lần cánh phát xung lướt qua đầu cuộn phát xungthì ở cuộn dây sẽ cảm ứng ra 1 cặp.c Loại quang điện ( Hình 2.13):Được lắp ngay sau đồng hồ cơngtơmét. Nó gồm 1 cánh xẻ rãnh được dẫnđộng quay từ dây côngtơmét. Cánh xẻ rãnh quay giữa khe của đèn LED vàphototransittor ( Tranzito quang). Tốc độ quay của cánh sẻ rãnh tỉ lệ với tốc độ ôSVTH: Trịnh Trung Hiếu23 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10tô và lần lượt che và thông luồng ánh sáng từ đèn LED sang tranzito quang đểtạo nên chuỗi xung vuông 0V– 5V tỷ lệ với tốc độ quay của trục thứ cấp hộp sốphản ảnh tốc độ ôtô.Hình 2.13. Cảm biến loại quang điện1- Nối với cáp đồng hồ tốc độ; 2- Tranzito; 3- Cặp quang điện;5 Bánh xe có khía rãnhdLoại mạch từ trở MRE (Hình 2.14):Cảm biến được lắp ở trục thứ cấp hộp số. Cảm biến gồm 1 vòng nam châmnạp nhiều cực lắp trên trục của cảm biến. Khi vòng nam châm quay, từ trường sẽtác động lên mạch từ trở MRE và tạo ra các xung xoay chiều tại 2 đầu mút 2 và4 của mạch MRE. Các xung đưa tới bộ so và điều khiển tranzito để tạo xung 0v– 12v ở đầu ra của cảm biến. Tần số xung tỉ lệ với tốc độ ôtô.SVTH: Trịnh Trung Hiếu24 Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Huyndai Grand I10Hình 2.14. Cảm biến tốc độ ơtơ loại MRE1- Trục thứ cấp của hộp số; 2- Bánh răng bị động; 3- Cảm biến tốc độ; 4- HIC cógắn MRE bên trong; 5- Các vịng từ tínhTín hiệu ra của cảm biến được đưa tới đồng hồ côngtơmét để báo tốc độ ôtôvà đưa tới các ECU như PS ECU, ECT ECU . . . để điều khiển các cơ cấu chấphành ( ví dụ van điện từ trong hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tửhoặc mơ tơ trợ lực lái).2.3.Tính tốn kiểm tra động học hệ thống láiThông số kĩ thuật tham khảo của xe Hyundai Grand i10Dài-rộng-cao tổng thể (mm)3495-1595-1480Chiều dài cơ sở(mm)2370Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm)1400/1385Hộp số sàn5 sốCỡ lốp165/60/R14Bán kính quay vịng tối thiểu (m)4,6Trọng lượng khơng tải (N)8500Trọng lượng toàn tải (N)13500SVTH: Trịnh Trung Hiếu25

Tài liệu liên quan

• khai thác kỹ thuất hộp số tự động trên xe toyota corola altis 2008
  • 96
  • 1
  • 28
• KHAI THÁC HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC THUỶ CƠ TRÊN XE MERCEDES
  • 65
  • 1
  • 2
• Đồ án Khai thác kỹ thuật hộp số tự động trên xe Toyota vios
  • 103
  • 1
  • 10
• CHUYÊN đề KHAI THÁC kỹ THUẬT hệ THỐNG điều hòa TRÊN XE
  • 29
  • 447
  • 0
• Đề tài khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe toyota CAMRY 2 4g
  • 73
  • 2
  • 9
• KHAI THÁC kĩ THUẬT hệ THỐNG lái TRỢ lực điện TRÊN TOYOTA CAMRY 2015
  • 75
  • 2
  • 10
• Khai thác kĩ thuật hệ thống lái xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2 0 , cần bản vẽ liên lạc usd6782000@gmail.com
  • 102
  • 797
  • 2
• KHAI THÁC kĩ THUẬT hệ THỐNG LY hợp TRÊN XE TOYOTA VIOS
  • 56
  • 4
  • 14
• KHAI THÁC kỹ THUẬT hệ THỐNG LY hợp TRÊN XE tải HUYNDAI 10 tấn
  • 49
  • 1
  • 7
• Khai thác kĩ thuật hệ thống lái xe toyota corolla altis 2 0
  • 105
  • 863
  • 0

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(2.42 MB - 69 trang) - Khai thác kĩ thuật trợ lực lái điện trên xe Hyundai Grand I10 Tải bản đầy đủ ngay ×