Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện trên xe Corolla Altis 1.8AT

Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực xe Corolla Altis 1.8AT: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm. Tìm hiểu chi tiết để lái xe an toàn và hiệu quả hơn.

• Tác giả: Phùng Tất Hoàng
• Người hướng dẫn: Ts. Hoàng Hà
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
• Đề tài: Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện trên xe Corolla Altis 1.8AT
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ
• 1.1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài
• 1.2. Giới thiệu tổng quan về hệ thống lái trên xe Toyota Corolla Altis
• 1.3. Thông số của xe Toyota Corolla Altis
• 1.4. Hệ thống an toàn trên xe Toyota Corolla Altis
• 1.5. Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của hệ thống lái có trợ lực điện
• 1.6. Hệ thống lái cơ bản
• 1.7. Hệ thống lái có trợ lực
• 2. CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CHUNG HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN
• 2.1. Khái quát hệ thống lái trợ lực điện
• 2.2. Các phần tử cơ bản của trợ lực lái điện
• 2.3. Bộ điều khiển trung tâm (ECU)
• 2.4. Hộp giảm tốc
• 2.5. Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện
• 2.6. Một số kiểu bố trí trợ lực lái điện
• 2.7. Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 1
• 2.8. Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 2
• 2.9. Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện
• 2.10. Cảm biến tốc độ đánh lái
• 2.11. Cảm biến mômen lái
• 2.12. Cảm biến tốc độ ôtô
• 3. CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS
• 3.1. Hệ thống lái trợ lực điện trên xe Toyota Corolla Altis
• 3.2. Các bộ phận chính
• 3.3. Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực trên xe Toyota Corolla Altis
• 4. CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA COROLLA ALTIS
• 4.1. Các lưu ý trước khi sửa chữa hệ thống trợ lực
• 4.2. Quy trình tháo lắp – kiểm tra - sửa chữa hệ thống láo trợ lực điện trên trục lái
• 4.3. Kiểm tra, bảo dưỡng - sủa chữa hệ thống lái trợ lực trên trục lái
• 4.4. Bảo dưỡng - sửa chữa hệ thống lái trợ lực điện trên thước lái
• 4.5. Các và nguyên nhân hư hỏng hệ thống trợ lực lái
• 4.6. Kiểm tra hệ thống lái
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG

Tóm tắt

I. Khám phá tổng quan hệ thống lái trợ lực điện Altis 1

Hệ thống lái là một trong những cụm chi tiết quan trọng nhất trên ô tô, giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động và đảm bảo an toàn. Theo sự phát triển của công nghệ, hệ thống lái trợ lực điện (EPS - Electric Power Steering) đã thay thế dần hệ thống trợ lực thủy lực truyền thống nhờ những ưu điểm vượt trội. Nghiên cứu về hệ thống lái trợ lực điện xe Corolla Altis 1.8AT cho thấy đây là một cơ cấu hiện đại, sử dụng một mô tơ điện trợ lực để giảm lực tác động lên vô lăng, giúp người lái điều khiển xe nhẹ nhàng và chính xác hơn. Mục tiêu của công nghệ này là tối ưu hóa cảm giác lái ở các dải tốc độ khác nhau: trợ lực nhiều khi xe chạy chậm hoặc đỗ xe, và giảm dần trợ lực khi xe chạy ở tốc độ cao để tăng tính ổn định. Không giống như hệ thống thủy lực tiêu tốn năng lượng động cơ liên tục, hệ thống EPS chỉ tiêu thụ năng lượng khi người lái thực hiện đánh lái, góp phần cải thiện hiệu suất nhiên liệu. Việc tìm hiểu sâu về cấu trúc và nguyên lý của hệ thống này trên một dòng xe phổ biến như Toyota Corolla Altis 1.8AT mang lại giá trị thực tiễn cao, giúp cho quá trình chẩn đoán và bảo dưỡng trợ lực điện trở nên hiệu quả hơn. Hệ thống này bao gồm các thành phần chính như cảm biến mômen lái, cảm biến tốc độ ô tô, ECU trợ lực lái và cơ cấu chấp hành là mô tơ điện. Sự phối hợp nhịp nhàng giữa các bộ phận này đảm bảo khả năng vận hành an toàn, tiện nghi và đáng tin cậy, khẳng định vị thế của công nghệ lái điện trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại.

1.1. Vai trò và ý nghĩa của hệ thống lái trợ lực điện EPS

Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) ra đời nhằm giải quyết hai yêu cầu cơ bản của việc điều khiển ô tô: giảm lực đánh lái và duy trì khả năng điều khiển chính xác. Về cơ bản, EPS sử dụng một mô tơ điện trợ lực để bổ sung một lực phụ vào cơ cấu lái, giúp người lái xoay vô lăng dễ dàng hơn, đặc biệt khi xe di chuyển ở tốc độ thấp, đỗ xe hoặc quay đầu trong không gian hẹp. Vai trò quan trọng nhất của EPS là nâng cao an toàn và tiện nghi. Hệ thống này có khả năng thay đổi mức độ trợ lực dựa trên tốc độ xe. Khi xe chạy chậm, lực trợ lực lớn, giúp việc đánh lái trở nên nhẹ nhàng. Ngược lại, khi xe chạy ở tốc độ cao, lực trợ lực giảm đi, làm cho tay lái đầm chắc hơn, tăng cảm giác kiểm soát và sự ổn định cho xe. Hơn nữa, EPS không sử dụng bơm thủy lực chạy bằng động cơ, do đó không gây tổn hao công suất liên tục, giúp tiết kiệm nhiên liệu đáng kể. Hệ thống này cũng có cấu tạo gọn nhẹ hơn, loại bỏ các chi tiết như bơm, đường ống dầu, và dầu trợ lực, giúp việc bảo dưỡng trợ lực điện trở nên đơn giản hơn và thân thiện với môi trường.

1.2. Các thông số kỹ thuật chính của xe Toyota Corolla Altis 1.8AT

Để hiểu rõ bối cảnh hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện xe Corolla Altis 1.8AT, việc xem xét các thông số kỹ thuật cơ bản của xe là cần thiết. Theo tài liệu nghiên cứu, xe Toyota Corolla Altis 1.8AT có chiều dài tổng thể 4540 mm, chiều rộng 1760 mm và chiều cao 1465 mm, với chiều dài cơ sở là 2600 mm. Trọng lượng toàn bộ của xe là 1675 kg. Các thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến động lực học của xe và yêu cầu đối với hệ thống lái. Động cơ xe là loại 3ZR-FE, dung tích 1987 cc, cung cấp công suất cực đại 139 Kw tại 5600 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại 189 Nm tại 4400 vòng/phút. Sức mạnh này, kết hợp với hộp số tự động 4 cấp, đòi hỏi một hệ thống lái phải chính xác và đáng tin cậy để đảm bảo an toàn. Hệ thống treo trước kiểu McPherson và treo sau dạng thanh xoắn, cùng với hệ thống phanh đĩa ở cả bốn bánh có hỗ trợ ABS và EBD, tạo thành một nền tảng vận hành ổn định. Trên nền tảng đó, hệ thống lái trợ lực điện phát huy vai trò cung cấp sự điều khiển linh hoạt và an toàn cho người lái trong mọi điều kiện vận hành.

II. Phân tích cấu tạo các thành phần cốt lõi của trợ lực lái

Cấu tạo của hệ thống lái trợ lực điện xe Corolla Altis 1.8AT là sự kết hợp tinh vi giữa các thành phần cơ khí và điện tử. Về cơ bản, hệ thống được chia thành ba nhóm chính: cụm cơ khí, hệ thống cảm biến và bộ phận điều khiển - chấp hành. Cụm cơ khí bao gồm các chi tiết truyền thống như vành tay lái, trục lái, và cơ cấu lái thanh răng - bánh răng. Trên xe Corolla Altis, trục lái được thiết kế phức tạp với khả năng điều chỉnh gật gù và cơ cấu trượt, đồng thời tích hợp các khớp các-đăng để giảm chấn động. Hệ thống cảm biến là "giác quan" của hệ thống, có nhiệm vụ thu thập dữ liệu vận hành. Hai cảm biến quan trọng nhất là cảm biến mômen lái, được tích hợp trên trục lái để xác định lực đánh lái của người điều khiển, và cảm biến tốc độ ô tô, cung cấp thông tin về tốc độ di chuyển của xe. Cuối cùng, bộ phận điều khiển - chấp hành là "bộ não" và "cơ bắp". ECU trợ lực lái nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý thông tin theo một bản đồ điều khiển được lập trình sẵn và ra lệnh cho mô tơ điện trợ lực. Mô tơ này, thường được bố trí trên trục lái, sẽ tạo ra một mô-men xoắn phụ trợ, truyền qua hộp giảm tốc để hỗ trợ lực quay của người lái. Sự tích hợp chặt chẽ của các thành phần này tạo nên một hệ thống phản ứng nhanh, chính xác và hiệu quả.

2.1. Cấu trúc các bộ phận cơ khí chính trên xe Corolla Altis

Các bộ phận cơ khí là nền tảng của hệ thống lái trợ lực điện xe Corolla Altis 1.8AT. Cụm vô lăng là nơi người lái tương tác đầu tiên, có thiết kế 4 chấu và tích hợp các nút điều khiển. Lực từ vô lăng được truyền qua trục lái. Trục lái trên xe Altis có cấu tạo đặc biệt, cho phép điều chỉnh vị trí vô lăng và có cơ cấu gãy để giảm chấn thương khi có va chạm. Nó được nối với cơ cấu lái thông qua khớp các-đăng. Bộ phận trung tâm của hệ thống cơ khí là cơ cấu lái thanh răng - bánh răng. Loại cơ cấu này có ưu điểm là kết cấu nhỏ gọn, độ nhạy cao và chế tạo đơn giản. Chuyển động quay từ trục lái làm bánh răng quay, đẩy thanh răng di chuyển theo phương ngang. Chuyển động này sau đó được truyền tới các bánh xe dẫn hướng thông qua dẫn động lái, bao gồm các rô-tuyn lái trong và rô-tuyn lái ngoài, đảm bảo động học quay vòng chính xác và giảm mài mòn lốp.

2.2. Vai trò của các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện

Các cảm biến đóng vai trò cung cấp thông tin đầu vào cho ECU trợ lực lái. Trên xe Corolla Altis 1.8AT, hai cảm biến chính quyết định hoạt động của hệ thống. Thứ nhất là cảm biến mômen lái, thường là loại lõi thép xoay, được lắp trên trục lái. Khi người lái tác động lực lên vô lăng, thanh xoắn bên trong cảm biến bị xoắn lại, tạo ra độ lệch pha giữa các vòng phát hiện. Cảm biến sẽ chuyển độ lệch này thành tín hiệu điện áp tỷ lệ với mô-men lái và gửi về ECU. Tín hiệu này cho ECU biết người lái muốn đánh lái mạnh hay nhẹ và theo hướng nào. Thứ hai là cảm biến tốc độ ô tô, thường là loại từ điện, được lắp ở hộp số. Cảm biến này tạo ra một chuỗi xung có tần số tỷ lệ với tốc độ của xe. Dựa vào tín hiệu này, ECU có thể điều chỉnh mức độ trợ lực cho phù hợp: trợ lực nhiều ở tốc độ thấp và giảm dần khi tốc độ tăng cao. Sự kết hợp thông tin từ hai cảm biến này cho phép hệ thống EPS hoạt động một cách thông minh và linh hoạt.

2.3. Tìm hiểu bộ điều khiển trung tâm ECU và mô tơ trợ lực

Bộ điều khiển trung tâm (ECU) và mô tơ trợ lực là trung tâm xử lý và thực thi của hệ thống EPS. ECU trợ lực lái là một máy tính nhỏ, có nhiệm vụ nhận, phân tích và xử lý tín hiệu từ cảm biến mômen lái và cảm biến tốc độ ô tô. Bên trong ECU chứa các bản đồ điều khiển được lập trình sẵn, xác định cường độ dòng điện cần cung cấp cho mô tơ tương ứng với từng điều kiện vận hành cụ thể. Sau khi tính toán được lực trợ lực cần thiết, ECU sẽ gửi một tín hiệu điều khiển đến mô tơ điện trợ lực. Mô tơ điện trợ lực trên xe Corolla Altis là loại mô tơ điện một chiều không chổi than, được gắn trên trục lái. Khi nhận được dòng điện từ ECU, mô tơ sẽ quay và tạo ra một mô-men xoắn. Mô-men này được truyền qua một cơ cấu giảm tốc (thường là trục vít - bánh vít) để tăng lực và tác động trực tiếp lên trục lái, hỗ trợ lực quay của người lái. Toàn bộ quá trình này diễn ra gần như tức thời, mang lại cảm giác lái tự nhiên và mượt mà.

III. Hướng dẫn nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện

Hiểu rõ nguyên lý hoạt động EPS là chìa khóa để khai thác và bảo trì hệ thống hiệu quả. Hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện xe Corolla Altis 1.8AT dựa trên một chu trình điều khiển khép kín, bắt đầu từ hành động của người lái và kết thúc bằng lực hỗ trợ từ mô tơ điện. Toàn bộ quá trình diễn ra nhanh chóng và chính xác để đảm bảo phản ứng tức thời. Khi người lái bắt đầu quay vô lăng, cảm biến mômen lái ngay lập tức phát hiện lực tác dụng và hướng quay. Tín hiệu này, cùng với dữ liệu tốc độ từ cảm biến tốc độ ô tô, được gửi đồng thời đến ECU trợ lực lái. Tại đây, bộ vi xử lý sẽ đối chiếu các tín hiệu đầu vào với bản đồ điều khiển được lưu trong bộ nhớ. Bản đồ này là một ma trận dữ liệu, quy định mức trợ lực lý tưởng cho từng tổ hợp tốc độ xe và mô-men lái. Dựa trên kết quả tính toán, ECU xác định cường độ và chiều dòng điện cần thiết, sau đó cấp nguồn cho mô tơ điện trợ lực. Mô tơ quay và tạo ra lực hỗ trợ, truyền qua hộp giảm tốc để cộng hưởng với lực của người lái, giúp việc xoay bánh xe trở nên nhẹ nhàng. Quá trình này được lặp lại liên tục trong suốt thời gian đánh lái, đảm bảo mức trợ lực luôn phù hợp với điều kiện thực tế.

3.1. Sơ đồ khối nguyên lý chung của hệ thống EPS hiện đại

Về cơ bản, nguyên lý hoạt động EPS có thể được mô tả qua một sơ đồ khối đơn giản. Đầu vào của hệ thống là các tín hiệu từ các cảm biến, chủ yếu là cảm biến mômen lái và cảm biến tốc độ ô tô. Ngoài ra, hệ thống cũng có thể nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ hoặc các hệ thống an toàn khác thông qua mạng CAN. Các tín hiệu này được đưa vào khối xử lý trung tâm, chính là ECU trợ lực lái. ECU thực hiện các chức năng chính: tính toán dòng điện mục tiêu dựa trên bản đồ điều khiển, điều khiển bù trừ (bù ma sát, bù rung động) để làm mượt cảm giác lái, và giới hạn dòng điện tối đa để bảo vệ mô tơ. Đầu ra của ECU là tín hiệu dòng điện được điều khiển chính xác, cấp cho khối chấp hành là mô tơ điện trợ lực. Mô tơ chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học (mô-men xoắn), tác động lên cơ cấu lái thanh răng - bánh răng hoặc trục lái. Toàn bộ hệ thống còn có chức năng tự chẩn đoán, khi phát hiện lỗi, đèn báo P/S trên bảng táp-lô sẽ sáng để cảnh báo người lái.

3.2. Quy trình vận hành cụ thể trên xe Corolla Altis 1.8AT

Trên xe Corolla Altis 1.8AT, quy trình hoạt động của hệ thống EPS diễn ra như sau: 1. Người lái tác dụng lực lên vô lăng để rẽ trái hoặc phải. Lực này làm thanh xoắn trong cảm biến mômen lái bị xoắn. 2. Cảm biến phát hiện góc xoắn và hướng xoắn, sau đó chuyển thành tín hiệu điện áp gửi về ECU. 3. Cùng lúc đó, cảm biến tốc độ ô tô gửi tín hiệu về tốc độ hiện tại của xe cho ECU. 4. ECU trợ lực lái nhận và xử lý đồng thời hai tín hiệu này. Nó sẽ tính toán chính xác mức độ trợ lực cần thiết: nếu xe chạy chậm và lực đánh lái lớn (ví dụ khi đỗ xe), ECU sẽ ra lệnh cung cấp dòng điện cao cho mô tơ. Nếu xe chạy nhanh, dòng điện sẽ giảm đi để tay lái chắc hơn. 5. ECU cấp dòng điện một chiều có cường độ và chiều tương ứng đến mô tơ điện trợ lực. 6. Mô tơ quay, truyền mô-men xoắn qua bộ giảm tốc trục vít - bánh vít đến trục lái, tạo ra một lực phụ hỗ trợ người lái. Kết quả là người lái cảm thấy việc đánh lái rất nhẹ nhàng nhưng vẫn giữ được cảm giác chân thực từ mặt đường.

IV. Bí quyết chẩn đoán và bảo dưỡng hệ thống lái trợ lực điện

Mặc dù hệ thống lái trợ lực điện xe Corolla Altis 1.8AT có độ tin cậy cao, việc chẩn đoán lỗi EPS và bảo dưỡng định kỳ là cần thiết để đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định. Không giống hệ thống thủy lực, bảo dưỡng trợ lực điện đơn giản hơn do không có dầu, bơm hay đường ống. Tuy nhiên, các thành phần điện và điện tử lại yêu cầu sự cẩn trọng đặc biệt. Quá trình chẩn đoán thường bắt đầu khi người lái nhận thấy các dấu hiệu bất thường như tay lái nặng đột ngột, có tiếng ồn lạ khi đánh lái, hoặc đèn báo lỗi "P/S" (Power Steering) trên bảng đồng hồ sáng. Khi đó, bước đầu tiên là kiểm tra các kết nối điện, giắc cắm của ECU, mô tơ và các cảm biến. Bước quan trọng tiếp theo là sử dụng thiết bị chẩn đoán chuyên dụng kết nối với cổng DLC3 của xe để đọc mã lỗi được lưu trong ECU trợ lực lái. Mỗi mã lỗi sẽ chỉ ra một vấn đề cụ thể, ví dụ như lỗi tín hiệu từ cảm biến mômen lái hoặc sự cố mạch điện của mô tơ điện trợ lực. Dựa vào mã lỗi, kỹ thuật viên có thể khoanh vùng nguyên nhân và thực hiện quy trình kiểm tra, sửa chữa theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Việc tháo lắp các bộ phận như trục lái hay cơ cấu lái cần tuân thủ nghiêm ngặt quy trình kỹ thuật để tránh gây hư hỏng cho các chi tiết nhạy cảm.

4.1. Các hư hỏng thường gặp và nguyên nhân của trợ lực lái

Một số hư hỏng thường gặp trên hệ thống lái trợ lực điện bao gồm: tay lái nặng, mất trợ lực hoàn toàn, trợ lực không đều, hoặc có tiếng kêu lạ. Nguyên nhân của những hiện tượng này rất đa dạng. Tay lái nặng có thể do mô tơ điện trợ lực không hoạt động, nguyên nhân có thể là do mất nguồn cấp, lỗi mạch điều khiển trong ECU, hoặc mô tơ bị hỏng. Đèn báo lỗi P/S sáng thường là dấu hiệu cho thấy ECU đã phát hiện một sự cố trong hệ thống, chẳng hạn như tín hiệu bất thường từ cảm biến mômen lái hoặc cảm biến tốc độ ô tô. Tín hiệu cảm biến không chính xác sẽ khiến ECU tính toán sai lực trợ lực, gây ra hiện tượng trợ lực không ổn định. Tiếng ồn lạ khi đánh lái có thể xuất phát từ các chi tiết cơ khí bị mòn trong hộp giảm tốc của mô tơ hoặc các khớp nối của trục lái. Việc xác định chính xác nguyên nhân đòi hỏi phải kiểm tra tuần tự từ các kết nối điện, nguồn cấp cho đến tín hiệu của từng cảm biến và tình trạng cơ khí của các bộ phận liên quan.

4.2. Quy trình kiểm tra sửa chữa hệ thống lái EPS cơ bản

Quy trình chẩn đoán lỗi EPS bắt đầu bằng việc thu thập thông tin từ người lái về các triệu chứng. Tiếp theo, kỹ thuật viên sẽ thực hiện kiểm tra trực quan hệ thống, tìm kiếm các dấu hiệu hư hỏng vật lý như dây điện bị đứt, giắc cắm bị lỏng. Bước quan trọng nhất là kết nối thiết bị chẩn đoán để đọc mã lỗi (DTC - Diagnostic Trouble Code). Bảng mã lỗi của Toyota cung cấp thông tin chi tiết về từng lỗi, ví dụ mã lỗi C1511 chỉ ra sự cố ở cảm biến mômen lái. Dựa trên mã lỗi, kỹ thuật viên sẽ tiến hành các bước kiểm tra chuyên sâu hơn, chẳng hạn như đo điện áp, kiểm tra thông mạch của các dây dẫn, hoặc kiểm tra tín hiệu đầu ra của cảm biến bằng máy hiện sóng. Sau khi xác định được bộ phận bị lỗi, việc thay thế cần được thực hiện bằng phụ tùng chính hãng và tuân thủ quy trình của nhà sản xuất. Sau khi sửa chữa, cần xóa mã lỗi và tiến hành chạy thử xe để đảm bảo hệ thống đã hoạt động bình thường trở lại. Việc bảo dưỡng trợ lực điện định kỳ chủ yếu là kiểm tra các kết nối điện và tình trạng cơ khí của hệ thống.

V. Đánh giá ưu điểm vượt trội và tương lai của công nghệ EPS

Công nghệ trợ lực lái điện (EPS) đã chứng tỏ sự ưu việt so với hệ thống trợ lực thủy lực (HPS) truyền thống, và hệ thống lái trợ lực điện xe Corolla Altis 1.8AT là một minh chứng rõ ràng. Ưu điểm lớn nhất của EPS là hiệu quả năng lượng. Vì mô tơ điện trợ lực chỉ hoạt động khi có yêu cầu đánh lái, hệ thống giúp tiết kiệm nhiên liệu khoảng 3-5% so với HPS, vốn luôn tiêu thụ công suất động cơ để chạy bơm thủy lực. EPS cũng có cấu trúc gọn nhẹ và ít thành phần hơn, loại bỏ hoàn toàn bơm, dây đai, đường ống, bình chứa và dầu thủy lực, giúp giảm trọng lượng xe và đơn giản hóa việc bảo dưỡng. Một lợi thế quan trọng khác là khả năng tùy biến cao. ECU trợ lực lái có thể được lập trình để thay đổi mức độ trợ lực theo tốc độ xe hoặc thậm chí theo chế độ lái (ví dụ: Sport, Comfort), mang lại trải nghiệm lái xe tối ưu. Hơn nữa, EPS là nền tảng công nghệ thiết yếu cho sự phát triển của các hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS) như hỗ trợ giữ làn đường, tự động đỗ xe và tiến tới là xe tự lái. Sự chính xác và khả năng điều khiển bằng điện tử của EPS cho phép máy tính can thiệp vào hệ thống lái một cách an toàn và hiệu quả.

5.1. So sánh hiệu quả giữa trợ lực lái điện và trợ lực thủy lực

Khi so sánh trực tiếp, trợ lực lái điện (EPS) vượt trội hơn trợ lực thủy lực (HPS) ở nhiều khía cạnh. Về hiệu quả nhiên liệu, EPS chiến thắng rõ rệt do không gây tải liên tục lên động cơ. Về cấu tạo, EPS đơn giản hơn, ít bộ phận chuyển động hơn, giảm nguy cơ rò rỉ và yêu cầu bảo dưỡng trợ lực điện thấp hơn. Hệ thống HPS yêu cầu kiểm tra và thay thế dầu định kỳ, trong khi EPS là một hệ thống kín và không cần bảo dưỡng chất lỏng. Về cảm giác lái, mặc dù các hệ thống HPS đời đầu được cho là mang lại cảm giác mặt đường chân thực hơn, các hệ thống EPS hiện đại đã được cải tiến rất nhiều. Các thuật toán phức tạp trong ECU trợ lực lái có thể mô phỏng phản hồi từ mặt đường và điều chỉnh lực trợ lực một cách tinh vi, mang lại cảm giác lái vừa nhẹ nhàng vừa chính xác. Cuối cùng, EPS thân thiện với môi trường hơn do không sử dụng dầu thủy lực, loại bỏ nguy cơ rò rỉ hóa chất độc hại.

5.2. Xu hướng phát triển của hệ thống lái thông minh trên ô tô

Hệ thống lái trợ lực điện là bước đệm quan trọng cho tương lai của công nghệ ô tô. Khả năng điều khiển chính xác bằng tín hiệu điện của EPS đã mở đường cho hàng loạt tính năng an toàn và tự động hóa. Các Hệ thống Hỗ trợ Lái xe Nâng cao (ADAS) như Hỗ trợ Giữ Làn đường (Lane Keeping Assist) sử dụng camera để nhận diện vạch kẻ đường và ra lệnh cho mô tơ điện trợ lực thực hiện các điều chỉnh nhỏ để giữ xe đi đúng làn. Tương tự, hệ thống Hỗ trợ Đỗ xe Tự động (Automated Parking Assist) có thể tự điều khiển vô lăng để đưa xe vào vị trí đỗ. Xa hơn nữa, EPS là thành phần không thể thiếu trong các hệ thống lái bằng dây (Steer-by-Wire), nơi không còn liên kết cơ khí trực tiếp giữa vô lăng và bánh xe. Trong tương lai, sự tích hợp của EPS với các cảm biến khác như radar, lidar và trí tuệ nhân tạo sẽ hiện thực hóa công nghệ xe tự hành hoàn toàn, thay đổi vĩnh viễn cách con người tương tác với phương tiện giao thông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 1.1 Mục đích và ý nghĩa của đề tài Ngày nay trong công cuộc đổi mới đất nước, công nghiệp hoá và hiện đại hoá là nhu cầu tất yếu của một nước phát triển. Cùng với sự phát triển của các lĩnh vực, lĩnh vực giao thông cũng nắm vai trò chủ đạo, đặc biệt trong vấn đề vận chuyển và đi lại. Trong các phương tiện giao thông, ô tô được sử dụng phổ biến nhất để phục vụ các nhu cầu của con người trong cuộc sống như vận tải hàng hoá, du lịch.Do đó đòi hỏi ngành ô tô luôn cần có sự đổi mới, tối ưu hoá về mặt kỹ thuật, hoàn thiện hơn về mặt công nghệ, để nâng cao tính hiện đại, tính kinh tế, trong quá trình vận hành. Hệ thống lái là một trong bảy hệ thống cơ bản, quan trọng nhất trên ô tô.

Trong khi động cơ và hệ thống truyền lực truyền công suất xuống bánh xe, thì hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ô tô chuyển động theo một quỹ đạo nhất định nào đó như: quay vòng trái, quay vòng phải, đi thẳng… Hệ thống lái là một hệ thống khá phức tạp, nó được chia thành nhiều cụm cơ cấu và bộ phận có chức năng riêng biệt hỗ trợ lẫn nhau. Ngày nay chúng ta đã tạo ra được những sản phẩm xe hơi, nó không những là phương tiện đi lại, vận chuyển mà nó còn là tác phẩm thể hiện sự tiện nghi và sang trọng. chúng ta đã tạo ra được những dòng xe cao cấp và hiện đại, đi cùng với nó là sự tiện nghi và an toàn rất được chú trọng nghiên cứu và phát triển nhằm tạo ra sự êm ái và an toan khi điều khiển. chính vì vậy, em đã đi tìm hiểu sự cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hệ thống lái, tuy nhiên chúng em chỉ đi sâu “Nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện trên xe Toyota Corolla Altis 1.

Tuy nhiên trong quá trình làm còn nảy sinh nhiều vấn đề vướng mắc, do thiếu kinh nghiệm thực tế, nên không tránh khỏi thiểu sót ,do điều kiện thời gian hạn chế nên trong đồ án này tập trung vào cơ cấu lái trợ lực điện. Trong quá 4 trình thực hiện em xin cảm ơn thầy TS. Hoàng Hà và các thầy trong khoa đã giúp đỡ em hoàn thành bài đồ án này. Khóa luận được thực hiện với mục tiêu là nghiên cứu hệ thống lái trợ lực điện để từ đó đưa ra được phương án xây dựng quy trình chẩn đoán, bảo dưỡng sửa chữa.

Để hiểu thêm về hệ thống lái trợ lực điện ta tìm hiểu cụ thể trên hệ thống lái của xe Toyota Corolla Altis 1. Với các thông số kỹ thuật, đặc điểm kết cấu, nguyên lý hoạt động và các bộ phận trên hệ thống lái.2 Giới thiệu tổng quan về hệ thống lái trên xe Toyota Corolla Altis 1. - Toyota Corolla Altis 1.8 sử dụng hệ thống lái trợ lực bằng điện. Cấu tạo của hệ thống gồm các bộ phận chính: Vành tay lái, trục lái, bộ trợ lực điện, cơ cấu lái, dẫn động lái.

- Bộ trợ lực được đặt trên trục lái gồm: ECU, mô tơ điện, các cảm biến và dây dẫn. - Cơ cấu lái là loại thanh răng bánh răng. Loại này có kết cấu nhỏ gọn, độ nhạy cao, chế tạo đơn giản. - Tay lái có thể điều chỉnh gật gù, gần xa để thích hợp với từng người lái.

Thông số của xe Toyota Corolla Altis 1.0 là một trong ba mẫu sedan chủ lực của hãng Toyota: Camry, Altis, Vios - Corolla Altis được trang bị động cơ xăng 3ZR-FE, đi kèm với hộp số tự động 4 cấp và ứng dụng nhiều công nghệ mới nên tăng cường cho xe khả năng vận hành mạnh mẽ những lúc cần bức phá tốc độ, và vẫn đảm bảo độ êm dịu tiện nghi cho người ngồi trên xe. Thiết kế nội và ngoại thất mang phong cách thể thao trẻ trung với nhiều điểm nhấn sang trọng và cao cấp hơn. Bên cạnh đó xe được trang bị nhiều hệ thống an toàn và tiện nghi: hệ thống túi khí, hệ thống chống hăm cứng bánh xe ABS. Danh tiếng toàn cầu với sức mạnh và độ tin cậy tuyệt đối, Toyota Corolla Altis khẳng định những giá trị truyền thống dựa trên nền tảng mới của thiết kế và công nghệ một cách thiết phục.

1: Hình dáng tổng thể xe Toyota Corolla Altis 1. 1:Các thông số kỹ thuật chính của ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 1.8AT STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị 1 Chiều dài tổng thể L mm 4540 2 Chiều rộng tổng thể B mm 1760 3 Chiều cao tổng thể H mm 1465 4 Chiều dài cơ sở 𝐿𝑐𝑠 mm 2600 5 Chiều rộng cơ sở mm 1520 Trước 6 Chiều rộng cơ sở Sau mm 1520 7 Trọng lượng toàn bộ G KG 1675 8 Số chỗ ngồi (Kể cả n Chỗ 05 người lái) 9 Đường kính xilanh mm 94 10 Hành trình piston mm 83 11 Dung tích xilanh mc 1987 12 Công suất cực đại (Kw/v/ph) 139/5600 13 Mômen xoắn cực đại (Nm/v/ph) 189/4400 14 Tốc độ độn cơ (Km/h) 193 6 Bảng 1. 2: Giới thiệu về các hệ thống và các trang thiếu bị của xe TOYOTA COROLLA ALTIS 1. TT Têb hệ thống trang thiết bj Loại thiết bị 1 Hộp số 4 số tự động 2 Hệ thống treo Trước Kiểu McPherson Sau Thanh xoắn 3 Hệ thống phanh Trước Đĩa thông gió 15’’ Sau Đĩa 15’’ 4 Hệ thống lái Trợ lực điện 5 Đèn trước Halogen 6 Đèn sau LED 7 Kính chiếu hậu Màu Cùng màu xe Gạp điện Có Tích hợp đèn Có bảo vệ 8 Hệ thống gạt mưa Gián đoạn,điều khiển bán thơi gian 9 Tấm ốp tấm cản trước Có 10 Tấm cốp hướng gió Có sườn trái/phải 11 Tấm ốp cản gió sau Có 12 Chụp ống xả mạ crom Có 13 Tay lái Loại 4 chấu,bọc da có lẫy chuyển số Điều chỉnh 4 Có hướng 14 Các nút điều chỉnh Âm thanh Có Màn hình hiển Có thị đa thông tin 7 15 Bảng đồng hồ Loại Optrion 16 Cửa sổ chỉnh điện Có 17 Khoá cửa trung tâm Có 18 Khoá cửa từ xa Có 19 Tay nắm cần số ốp gỗ&mạ bạc 20 Hệ thống âm thanh Loại AM/FM/MP3/ƯMA 21 Hệ thống điều hoà Chỉnh tay nhiệt độn 22 Chất liệu ghế Da 23 Hàng ghế trước Trượt Có Ngả Có Điều chỉnh độ Có cao mặt ghế 24 ABS với EBD Có 25 BA Có 26 Cảm biến lùi Có 27 Chốt an toàn cho trẻ Có 28 Hệ thống chống trộm Có 29 Túi khí Có 30 Dây đai an toàn Có (tất cả các ghế) 31 Khung hấp thụ xung Có lực GOA 1.

Hệ thống an toàn trên xe Toyota Corolla Altis 1. Không có gì quý giá và quan trọng hơn sự an toàn của bạn, nhất là khi tăng tốc vượt chướng ngại vật. Hiểu được điều này, Toyota đã trang bị cho chiếc xe Toyota Corolla Altis 1.8 hoàn toàn mới các hệ thống an toàn vượt trội. Mẫu xe mới này hội tụ các tính năng an toàn chủ động và bị động tân tiến nhất, nhằm mang lại sự an toàn tối đa cho hành khách và người lái.

Toyota Corolla Altis 1.8 8 sử dụng hệ thống lái trợ lực điện hỗ trợ và đảm bảo an toàn cho việc điều khiển cho người lái. Cùng với cấu trúc thân xe, ốp cửa cũng sử dụng vật liệu hấp thu xung lực để giảm thiểu lực tác dụng và ảnh hưởng tới hành khách khi có va chạm bên. Hai túi khí SRS phía trước được lắp đặt trong chiếc Corolla Altis mới sẽ bảo vệ tối đa hành khách và người lái khi xảy ra va chạm, và nâng cao hơn tính năng an toàn. Hệ thống chống bó cứng phanh ABS với cơ chế phân bổ lực phanh điện tử EBD giúp bánh xe không bị bó cứng và ổn định ngay cả khi phanh gấp trên đường trơn trượt; Phanh đĩa ở cả 4 bánh cùng hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp (BA) giúp phanh chính xác và hiệu quả ở những tình huống khẩn cấp.

Phanh đĩa trên cả 4 bánh tạo lực phanh hiệu quả và chính xác. Phanh đĩa thông gió ở bánh trước giúp tránh hiện tượng mất phanh. Đặc biệt, cấu trúc ghế có thiết kế giảm chấn thương đốt sống cổ. Trong trường hợp có va chạm từ phía sau, cấu trúc này sẽ nâng đỡ đồng thời vùng đầu và cột sống giúp giảm thiểu áp lực lên cổ.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của hệ thống lái có trợ lực điện. Hệ thống lái cơ bản. Hệ thống lái là hệ thống giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động của ô tô đi thẳng, quay vòng hoặc rẽ trái, rẽ phải theo tác động của người lái lên vô lăng. Hệ thống lái tham gia cùng các hệ thống khác thực hiện điều khiển điều khiển oto và đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn giao thông khi oto chuyển động.

Các bộ phận chính của hệ thống lái. + Cơ cấu lái, vô lăng, trục lái: Truyền momen do người lái tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái. + Dẫn động lái: Truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo động học quay vòng đúng. + Trợ lực lái: Có thể có hoặc không.

Dùng để giảm nhẹ lực quay vòng của người lái. Thường được sử dụng trên các xe đời mới, xe tải trọng lớn. Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau. Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định, không bị nhao lái sang hai bên khi đang chuyển động thẳng: + Các bánh xe dẫn hướng phải đảm bảo về áp suất, độ mòn và ổn định.

+ Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều kiện làm việc, mọi chế độ chuyển động. Đảm bảo tính cơ động cao: tức là xe có khả năng quay vòng tốt, bán kính quay vòng nhỏ thuận tiện trên diện tích nhỏ. Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lệ gây mòn lốp, giảm tính ổn định của xe. Giảm các va đập từ đường lên vô lăng khi xe chuyển động trên đường xóc, gồ ghề hay chướng ngại vật.

Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện giúp người lái thoải mái và không tốn nhiều sức lực trong việc lái xe. Cơ cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sửa chữa. Phân loại hệ thống lái. Theo phương pháp quay vòng.

+2 bánh trước dẫn hướng: được sử dụng phổ biến nhất trên xe con, xe du lịch, xe tải nhỏ và vừa. + 4 bánh trước dẫn hướng: Sử dụng trên các xe tải có trọng tải lớn. + 2 bánh sau dẫn hướng. + 4 bánh trước và sau dẫn hướng.

+ Kiều bẻ gãy thân xe. -Theo vị trí vô lăng. + Vô lăng bố trí bên trái. + Vô lăng bố trí bên phải.