BỘ GI•O DỤC Vƒ ĐƒO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA C‹NG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHI•N CỨU HỆ THỐNG TRỢ LỰC L•I ĐIỆN TỬ TR•N ‹T‹ (HỆ THỐNG TRỢ LỰC L•I ĐIỆN) C•N BỘ HƯỚNG DẪN SINH VI•N THỰC HIỆN Nguyễn Nhựt Duy Nguyễn Thế Vinh (MSSV:1097279) Ng€nh: Cơ kh‚ giao thƒng – Kh…a: 35 Thšng 4/2013 Lời cảm ơn TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc BỘ MÔN: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ******** Cần Thơ, ngày 14 tháng năm 2013 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Học kỳ: II (Năm học: 2012- 2013) Tên đề tài thực hiện: Nghiên cứu hệ thống trợ lực lái điện tử ôtô Họ tên cán hướng dẫn: Nguyễn Nhựt Duy Họ tên sinh viên thực hiện: Nguyễn Thế Vinh 1092279 Đặt vấn đề: Ngày nay, ngành ôtô đóng vai trò chủ đại chiến lược phát kinh tế quốc gia phát triển phát triển Các doanh nghiệp lớn lĩnh vực đưa nhiều nghiêng cứu công nghệ nhầm tối ưu hóa ôtô mà họ sản xuất Xã hội ngày phát triển đặt nhiều yêu cầu lĩnh vực phát triển ôtô Ôtô cần phải có chất lượng tốt hơn, độ an toàn cao hơn, công suất cao Cho nên công công nghiệp hóa, đại hóa đất nước, nhà nước ta chủ trương đẩy mạnh nghành công nghiệp ô tô có 14 liên doanh ôtô Việt Nam hoạt động đưa thị trường nhiều loại xe có chất lượng cao ứng dụng tiến khoa học công nghệ tiên tiến Trong hệ thống lái ôtô ví dụ Mục đích yêu cầu : Cho phép quay vòng xe cách dễ dàng đơn vị diện tích mặt đường nhỏ.Các bánh xe dẫn hướng khỏi đường vòng phải tự động quay trạng thái chuyển động thẳng, để quay bánh xe trạng thái chuyển động thẳng cần tác động lên vành tay lái lực nhỏ lực tác động lái xe vào đường vòng Đối với hệ thống lái có trợ lực, phải cho phép điều khiển xe hệ thống trợ lực có cố Một số nước quy định số yêu cầu cụ thể khác hệ thống lái ôtô: Với hệ thống lái trợ lực, số vòng quay toàn vành tay lái không vòng, tương ứng với góc quay bánh xe dẫn hướng phía hai phía kể từ vị trí trung gian 35 độ Ở vị trí biên cần phải có vấu tỳ hạn chế quay bánh xe Khi đường cong có bán kính không đổi 12m với tốc độ 10km/h, lực đặt lên vành tay lái tối đa không vượt 250N Đảm bảo khả SVTH: Nguyễn Thế Vinh Lời cảm ơn bị động xe, không gây tổn thương lớn cho người sử dụng va đập diện Với yêu cầu hệ thống lái cac1 hệ thống lái thông dụng phần lớn đáp ứng yêu cầu Địa điểm , thời gian thực : Phòng thí nghiệm Ôtô-máy kéo, Khoa Công nghệ Giới thiệu trung thực trạng có liên quan tới vấn đề đề tài: Do ngày xã hội phát triển người có phương tiện đạt yêu cầu công nghệ cao Ít tốn công sức vận hành xe, làm cho người lái thấy thoải máy nên hãng Toyota phát triển hệ thống trợ lực lái ôtô đại Các nội dung giới hạn đề tài : Dàn ý: Luận văn gồm chương Chương I Mở đầu 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ đề tài 1.3 Giới hạn đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Điểm luận văn giá trị thực tiễn 1.6 Bố cục đồ án Chương II Động lực học quay vòng ôtô 2.1 Quá trình quay vòng ôtô 2.2 Các lực tác dụng lên bánh xe dẫn hướng quay vòng 2.3 Các lực tác dụng lên ô tô ô tô quay vòng 2.4 Xét quay vòng xe tính đến biến dạng lốp 2.5 Các trường hợp quay vòng 2.6 Ổn định quay vòng SVTH: Nguyễn Thế Vinh Lời cảm ơn Chương III Phân tích thông số hệ thống lái 3.1 Tỷ số truyền hệ thống lái ôtô 3.2 Điều kiện không trượt quay vòng 3.3 Hình học lái 3.3.1 Góc camber (góc doing bánh xe) 3.3.2 Góc nghiêng dọc chốt chuyển hướng hay trục xoay(caster) 3.3.3 Góc nghiêng ngang trục chuyển hướng 3.3.4 Độ chụm-bẹt đầu xe( toe im-toe out) 3.3.5 Góc tổng hợp 3.4 Trợ lực lái 3.4.1 Yêu cầu hệ thống trợ lực 3.5 Các hệ thống trợ lực lái ôtô 3.5.1 Hệ thống lái trơ lực thủy lực 3.5.2 Hệ thống lái trợ lực thủy lực – điện 3.5.3.Hệ thống lái trợ lực môtơ điện Chương IV Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động hệ thống lái 4.1 Yêu cầu hệ thống lái 4.2 Lực cản quay vòng 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cản quay vòng 4.3.1 Tốc độ chuyển động 4.3.2 Trọng lực thẳng đứng tác dụng lên cầu xe dẫn hướng 4.3.3 Hệ số bám φ Chương V Phân tích hệ thống trợ lực lái điện tử 5.1 Khái niệm chung hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 5.2 Phân tích hệ thống trợ lực lái 5.3 Các phận hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử SVTH: Nguyễn Thế Vinh Lời cảm ơn 5.3.1 Van xoay phân phối 5.3.2 Bơm thủy lực 5.3.3 Hệ thống cảm biến lái trợ lực điện tử 5.3.3.1 Bộ cảm biến lái 5.3.3.2 Bộ cảm biến tốc độ xe (vehiche speed sensor) 5.3.3.3 Bộ cảm biến góc bánh lái (steering wheel rotion sensor) 5.3.4 Hộp số lái 5.4 Hoạt động hệ thống trợ lực lái điện tử EHPS 5.5 Những ưu điểm hệ thống trợ lực lái điện tử EHPS 5.6 Hệ thống trợ lực điện ( EPS ) 5.6.1 Giới thiệu hệ thống lái trợ lực điện(EPS) 5.6.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống EPS 5.6.3 Các dạng bố trí trợ lực lái 5.6.2.1 Bộ trợ lực lái (Campry, Lexus) 5.6.3.2 Bộ trợ lực lái nằm trục lái Chương VI Đặc điểm bảo dưỡng, sửa chữa trợ lực lái điện 6.1 Qui trình sử lý cố 6.2 Chuẩn hóa cho cảm biến momen 6.3 Tháo lắp điều khiển điện tử EPS 6.4 Một số hư hỏng biện pháp khắc phục Chương VII Thuật toán điều khiển hệ thống trợ lực lái 7.1 Giới thiệu trình nguyên lý làm việc hệ thống trợ lực lái EPS 7.2 Xây dựng xây dựng lưu đồ thuật toán 7.3 Xây dựng phần cứng tương ứng Chương VIII Kết luận kiến nghị SVTH: Nguyễn Thế Vinh Lời cảm ơn Kế hoạch thực STT Thời gian 14/1/201321/1/2013 Đề cương 21/1/201328/1/2013 Chương I : Mở đầu 28/1/20134/2/2013 6,7 10 11 12 13 14,15 4/2/201318/2/2013 18/2/201325/2/2013 25/2/201304/3/2013 04/3/201311/3/2013 11/3/201318/3/2013 18/3/201325/3/2013 Nội dung Chương II Động lực học quay vòng ôtô Nghỉ tết Chương III Phân tích thông số hệ thống Chương III Phân tích thông số hệ thống Chương IV Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động hệ thống lái Chương V Phân tích hệ thống trợ lực lái điện tử Chương V Phân tích hệ thống trợ lực lái điện tử Chương VI Đặc điểm bảo dưỡng, sửa chữa phần trợ lực lái điện 25/3/20131/4/2013 Chương VII Thuật toán điều khiển hệ thống trợ lực lái 1/4/201315/4/2013 Hoàn tất, chỉnh sửa SVTH: Nguyễn Thế Vinh Chương VIII Kết luận kiến nghị Lời cảm ơn 16,17 15/4/201327/4/2013 Báo cáo thử in ấn nộp SINH VIÊN THỰC HIỆN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN DUYỆT CỦA BỘ MÔN DUYỆT CỦA HĐ LV&TNLV SVTH: Nguyễn Thế Vinh Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Qua trình học tập trường Đại học Cần Thơ, em học nhiều kiến thức quý báu không chuyên ngành mà từ lĩnh vực khác Em xin cam ơn tất thầy khoa công nghệ nói chung môn kỹ thuật khí nói riêng giúp cho em có kiến thức quí báo ôtô Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Nhựt Duy hướng dẫn tận tình, sửa chữa sai sót, mặt hạn chế thiếu sót em suốt thời gian nghiên cứu đề tài tốt nghiệp Sau em xin kính chúc quý thầy cô dồi sức khỏe, công tác tốt Xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày …tháng … năm 2013 Sinh viên thực Nguyễn Thế Vinh SVTH: Nguyễn Thế Vinh Tóm tắt đề tài TÓM TẮT ĐỀ TÀI Mục tiêu: - Nắm vững kiến thức đặc tính hệ thống trợ lực trợ lái - Nghiên cứu cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống trợ lực lái điện ôtô đại - Phân tích ưu nhược điểm hệ thống trợ lực lái điện tử - Tìm hiểu cách khắc phục cố hư hổng trợ lực lái điện tử - Phân tích hiệu việc sử dụng hệ thống trợ lực lái Phương pháp nghiên cứu: - Thu thập tài liệu từ hội thảo, hội nghị nước quốc tế - Tham khảo nghiên cứu, báo cáo có liên quan - Sử dụng tư liệu, sách chuyên ngành khí - Tra cứu tài liệu từ báo, tạp chí Internet Nội dung báo cáo: - Chương Mở đầu - Chương Động lực học quay vòng - Chương Phân tích thông số hệ thống lái - Chương Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động hệ thống lái - Chương Phân tích hệ thống trợ lực lái điện tử - Chương Đặc điểm bảo dưỡng sửa chữa phần trợ lực lái điện - Chương Thuật toán điều khiển hệ thống trợ lực lái - Chương Kết luận kiến nghị SVTH: Nguyễn Thế Vinh Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Hiện giao thông nước ta giữ vai trò quan trọng phát triển kinh tế đời sống xã hội, mà ôtô phương tiện giao thông phổ biến Trong năm gần nghành vận tải ôtô phát triển với tốc độ cao, nhiều kiểu dáng mẫu mã hợp thị hiếu khách hàng Ở Việt Nam xe bắt đầu sử dụng rộng dãi Tuy nhiên nhu cầu lại người chưa thỏa mãn Do hãng sản xuất xe không ngừng cải tiến, ứng dụng đưa thành tựu khoa học kĩ thuật nghành thiết kế chế tạo ôtô nhằm làm tăng công suất, tốc độ giảm suất tiêu hao nhiên liệu, giảm độ độc hại khí thải…Những cải tiến nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao người quy định khắt khe ô nhiễm môi trường Với tốc độ giao thông việc đảm bảo an toàn cho người điều quan trọng đòi hỏi ôtô phải có hệ thống điều khiển đáng tin cậy an toàn Với mục đích làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, củng cố mở rộng thêm kiến thức chuyên môn Em giao đề tài: “ Phân tích hệ thống trợ lực lái điều khiển điện tử xe du lịch đời mới.” SVTH: Nguyễn Thế Vinh Chương 5: Phân tích hệ thống trợ lực lái điện tử Hình 5.32 Kết cấu trợ lực lái điện trục lái Bộ trợ lực sử dụng cảm biến đo mô men xoắn vành lái dạng cảm ứng từ dây cuốn, bố trí liền khối với mô tơ trợ lực Một số dạng bố trí mô tơ điện CCL trình bày Hình5.31 đặt trục lái (a), đặt trục bánh CCL(b) Một số CCL bố trí mô tơ điện trục chủ động chủ động CCL nhiên cảm biến góc mô men vành lái đặt trục lái SVTH: Nguyễn Thế Vinh 83 Chương 6: Đặc điểm bảo dưỡng sửa chữa phần trợ lực lái điện CHƯƠNG VI ĐẶC ĐIỂM BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA TRỢ LỰC LÁI ĐIỆN Việc khai thác sử dụng hệ thống lái có trợ lực điện bao gồm nội dung hệ thống lái khí phần trợ lực lái điện Trong phần đồ án trình bày tập trung vào nội dung bảo dưỡng hư hỏng thường gặp phần trợ lực lái điện qui trình xử lý cố, chuẩn hóa cho cảm biến mô men; tháo kiểm tra ECU hư hỏng thường gặp phần trợ lực điện 6.1 Qui trình xử lý cố Bước 1: Đưa xe vào xưởng Bước : Kiểm tra Ắc quy Bước : Kiểm tra liệu lưu xe Bước : Xác nhận tượng hỏng Bước : Kiểm tra hệ thống truyền thông tin Bước : Nếu mạng CAN lỗi chuyển sang Bước không chuyển sang Bước : Kiểm tra DTC Bước : Nếu DTC có tín hiệu chuyển sang bước 12 không chuyển sang bước Bước : Đối chiếu với bảng hư hỏng Bước10 : Nếu tìm thấy lỗi bảng sang bước 12 Bước 11 : Phân tích hư hỏng thiết bị kiểm tra ECU Bước 12 : Sửa chữa thay Bước 13 : Kiểm tra lại Bước 14 : Kết thúc SVTH: Nguyễn Thế Vinh 84 Chương 6: Đặc điểm bảo dưỡng sửa chữa phần trợ lực lái điện 6.2 Chuẩn hóa cho cảm biến mô men 6.2.1 Chuẩn “ không” cho cảm biến mô men Bằng Thiết bị thử Thông minh Chú ý: Cần phải chuẩn “ không” cho cảm biến mô men thiết bị thử thông minh có tượng sau : Lắp ráp cột lái có cảm biến mô men sau thay Sau thay ECU Sau thay vành lái Lắp cấu lái sau thay Có khác lái sang phải sang trái Trình tự Chuẩn “ không” cho cảm biến mô men thiết bị thử thông minh: Để vành lái vị trí bánh xe dẫn hướng vị trí thẳng Nôi thiết bị thử với DLC3 Bật khóa điện bật thiết bị thử Vào menu sau: Chassis/EMPS/Utility/ Torque Sensor/ Adjustment Khởi tạo tín hiệu chuẩn “không “ cảm biến mô men thực chuẩn “không “ theo hướng dẫn hình Chú ý : Không tác động vào vành lái hiệu chỉnh Đảm bảo giắc nối DTC có tín hiệu sau chuẩn “không “ hoàn thành Nếu Có tín hiệu DTC phải kiểm tra lại DTC theo qui trình có 6.2.2 Chuẩn “ không” cho cảm biến mô men thiết bị thử cầm tay SST a Để vành lái vị trí bánh xe dẫn hướng vị trí thẳng b Khởi tạo tín hiệu chuẩn “không “ cảm biến mô men Chú ý: Nếu ECU thay không cần khởi tạo Dừng xe, tắt khóa điện Sử dụng SST 09843-18040 nối TS CG DLC3 Sử dụng SST 09843-18040 nối TC CG DLC3 Bật khóa điện SVTH: Nguyễn Thế Vinh 85 Chương 6: Đặc điểm bảo dưỡng sửa chữa phần trợ lực lái điện Tháo đầu TC DLC3 khoảng 20s 6.Kiểm tra đầu DTC 1515/15 c Thực chuẩn “không “ cảm biến mô men Chú ý : Không tác động vào vành lái hiệu chỉnh Kiểm tra tất DTC khác trừ C1515/15 Dừng xe tắt khóa điện Sử dụng SST 09843-18040 nối TS CG DLC3 bật khóa điện Đợi s sau đèn báo P/S sáng Đảm bảo đèn P/S nháy với tần số Hz Tháo SST 09843-18040 Đảm bảo giắc nối DTC có tín hiệu sau chuẩn “không “ hoàn thành Nếu Có tín hiệu DTC phải kiểm tra lại DTC theo qui trình có 6.3 Tháo lắp điều khiển điện tử ECU 6.3.1 Tháo Bảng 6.1 Tháo hệ thống trợ lực lái Bước 1: Tháo ECU SVTH: Nguyễn Thế Vinh 86 Chương 6: Đặc điểm bảo dưỡng sửa chữa phần trợ lực lái điện Bước 2: Tháo kẹp bọc dây điện Bước 3: Tháo giắc nối Bước 4: Tháo hai đại ốc tháo ECU 6.3.2 Lắp Bảng 6.2 Lắp hệ thống trợ lực lái Bước 1: Lắp kẹp bọc dây điện SVTH: Nguyễn Thế Vinh 87 Chương 6: Đặc điểm bảo dưỡng sửa chữa phần trợ lực lái điện Bước 2: Lắp giắc nối Bước 3: Lắp ECU siết hai đai ốc bắt ECU 6.4 Một số hư hỏng biện pháp khắc phục Bảng 6.3 Một số hư hỏng, nguyên nhân biện pháp khắc phục Hiện tượng Nguyên nhân Lái nặng Lốp trước không đủ áp Bơm đủ áp suất thay suất, mòn lốp SVTH: Nguyễn Thế Vinh Xử lý Khớp cầu treo trước rơ Kiểm tra , thay Lắp ráp cấu lái không Kiểm tra cấu lái Môtơ trợ lực hỏng Thay mô tơ trợ lực 88 Chương 6: Đặc điểm bảo dưỡng sửa chữa phần trợ lực lái điện Hệ thống nguồn ắc qui hư hỏng Nguồn ECU không đủ ECU hỏng Vị trí “không “ vành lái báo không xác Kiểm tra ắc qui, thay cần Kiểm tra nguồn ECU Thay ECU Chuẩn lại cảm biến mô men Lốp trước không đủ áp Bơm đủ áp suất thay suất, mòn lốp Khớp cầu treo trước rơ Kiểm tra , thay Lắp ráp cấu lái không Kiểm tra cấu lái Hiệu lái quay phải Càm biến mô men quay trái khác cọc lái hỏng Cọc lái trục trặc Kiểm tra Môtơ trợ lực hỏng Thay ECU hỏng Thay Khớp cầu treo trước bị rơ Khi chuyển động lực lái không thay đổi theo vận tốc chuyển động vành lái không trả vị trí trung gian Thay Kiểm tra , thay Cảm biến tốc độ hỏng Thay Điều khiển ECU bị trượt Kiểm tra Cảm biến mô men cọc lái hỏng Thay Cọc lái trục trặc Kiểm tra Môtơ trợ lực hỏng Thay Hệ thống mạng CAN hỏng Môtơ trợ lực hỏng Có ma sát quay vành lái vận tốc thấp Cọc lái trục trặc Kiểm tra, sửa chữa Thay Kiểm tra Có tiếng kêu đánh vành lái với tốc độ chậm Môtơ trợ lực hỏng xe dừng Thay Vành lái rung có tiếng Môtơ trợ lực hỏng ồn quay vành lái Cọc lái trục trặc xe đứng yên Thay SVTH: Nguyễn Thế Vinh Kiểm tra 89 Chương 6: Đặc điểm bảo dưỡng sửa chữa phần trợ lực lái điện Điện áp nguồn ECU Đèn P/S bật Giắc báo tín hiệu P/S chập Nguồn ECU không đủ Đoản mạch hai đầu Không thể chuẩn “không TS CG “ cho cảm biến mô men Nguồn ECU không đủ SVTH: Nguyễn Thế Vinh 90 Chương 7: Thuật toán điều khiển hệ thống trợ lực lái CHƯƠNG VII THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI Qua vấn đề nghiên cứu ta nhận thấy rằng: hệ thống trợ lực lái điều khiển điện tử khắc phục hầu hết nhược điểm hệ thống trợ lực thông thường Ta giới thiệu vài hệ thống trợ lực lái biểu đồ tính có từ thực nghiệm chúng Chẳng hạn như: biểu đồ mômen tác dụng lên vôlăng thay đổi theo tốc độ xe, theo mômen cản ngõng lái, theo gia tốc ngang v.v… Bộ cảm biến thiết bị đo trình chuyển đổi biến trình sang dạng thích hợp, thông thường tín hiệu điện ( dòng điện áp) Bộ cảm biến đơn giản cảm biến (sensor), chuyển đổi tín hiệu (transducer), chuyền tín hiệu (transmitter) có cấu trúc phức tạp cung cấp tín hiệu dạng dòng điện khoảng mA đến 20 mA dạng điện áp 0-5 V 0-10 V Hình 7.1 Sơ đồ hệ thống trợ lực điện Ngày tiến kỹ thuật hệ thống số, cảm biến có giao tiếp với máy tính cho phép thu nhận, hiển thị, lưu phân tích liệu thuận tiện Trong phần này, ta giả định xây dựng thuật toán điều khiển cho mạch điện dẫn động môtơ trợ lực hệ thống trợ lực lái loại EPS (Electronic Power SVTH: Nguyễn Thế Vinh 91 Chương 7: Thuật toán điều khiển hệ thống trợ lực lái Steering) Hình 7.1 Ta giới thiệu sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống EPS sau: 7.1 Giới thiệu trình bày nguyên lý làm việc hệ thống trợ lực lái EPS Hệ thống EPS có pinhông bánh truyền (thay đổi tốc độ truyền) môtơ điện dẫn động Môtơ cung cấp trợ lực lái thiết kế bên hộp cấu lái Cảm biến lái lắp trục lái Cảm biến gởi tín hiệu điện áp tới hộp điều khiển EPS cho biết chiều quay lái, giá trị góc quay mômen quay vôlăng Nếu xe có hộp số tự động cảm biến tốc độ xe đặt hộp số Cảm biến gởi tín hiệu điện áp điều khiển hộp số (TCM) cho biết tốc độ trục hộp số Tín hiệu truyền từ TCM tới hộp điều khiển EPS Ở xe có hộp số thường tín hiệu điện áp có dạng xung đơn vị chuyển tới hộp điều khiển EPS Đồng hồ tốc độ gởi tín hiệu điện áp tới hộp điều khiển EPS Sau hộp điều khiển EPS so sánh tính toán giá trị tốc độ tin cậy thực tế xe Hộp điều khiển EPS (bên gồm mạch điều khiển môtơ mà hoạt động theo chương trình nạp sẵn) lắp hộp cấu lái Hộp điều khiển nhận tín hiệu điện áp từ cảm biến lái, cảm biến tốc độ xe Khi tín hiệu nhận vào, điều khiển tính toán giá trị cần trợ lực chiều quay lái thích hợp Bộ điều khiển phát dòng điện dẫn động môtơ điện hộp cấu lái kéo di chuyển sang phải hay sang trái với cường độ trợ lực thích hợp Trong hộp điều khiển EPS có tính tự chẩn đoán an toàn 7.2 Xây dựng giải thích lưu đồ thuật toán Thuật toán xây dựng sở nhận xử lý tín hiệu đầu vào sau: Tín hiệu từ cảm biến tốc độ xe Va, tín hiệu cảm biến góc lái Vì tín hiệu tốc độ xe thông số điều khiển quan trọng nên lấy từ nhiều vị trí khác xe, sau xử lý chọn giá trị tin cậy Tín hiệu cảm biến gốc lái bao gồm: chiều quay lái, mômen cản lái theo chiều ngược tốc độ đánh vôlăng Nếu tất tín hiệu nhận từ cảm biến tốt cho đóng relay chính, relay an toàn để cung cấp điện cho hệ thống chuẩn bị hoạt động Chương trình đọc tín hiệu từ cảm biến góc lái, từ cảm biến tốc độ xe vào xử lý trung tâm (ECU hay vi điều khiển) Nếu xử lý trung tâm nhận biết tốc độ xe thấp góc lái không thay đổi trả chương trình điều khiển mạch cho dừng môtơ dẫn động, chương trình cho quay ban đầu SVTH: Nguyễn Thế Vinh 92 Chương 7: Thuật toán điều khiển hệ thống trợ lực lái Nếu xử lý trung tâm nhận biết tốc độ xe thấp xe quay sang trái chương trình điều khiển cho môtơ dẫn động quay trái, điều chỉnh mômen trợ lái phù hợp với tốc độ xe góc lái Mômen trợ lái lớn tốc độ xe nhỏ hay quay vòng chỗ Tương tự, xử lý trung tâm nhận biết tốc độ xe thấp xe quay sang phải chương trình điều khiển cho môtơ dẫn động quay phải, điều chỉnh mômen trợ lái phù hợp với tốc độ xe góc lái Mômen trợ lái lớn tốc độ xe nhỏ Nếu xử lý trung tâm nhận biết tốc độ xe cao góc lái không thay đổi trả chương trình điều khiển mạch cho dừng môtơ dẫn động, chương trình cho quay ban đầu Nếu xử lý trung tâm nhận biết tốc độ xe cao xe quay sang trái chương trình điều khiển mạch cho môtơ dẫn động hãm quay phải Chương trình điều khiển mạch cho mômen hãm lái phù hợp với tốc độ xe góc lái, tốc độ xe lớn mômen hãm phải lớn Nếu xử lý trung tâm nhận biết tốc độ xe cao xe quay sang phải chương trình điều khiển mạch cho môtơ dẫn động hãm quay trái Chương trình điều khiển mạch cho mômen hãm lái phù hợp với tốc độ xe góc lái, tốc độ xe lớn mômen hãm trái lớn, chương trình cho quay khởi tạo ban đầu Tính an toàn: Ta biết hệ thống trợ lực lái thiết kế cho trường hợp bị hỏng hốc hệ thống lái phải tiếp tục hoạt động trợ lực Vì vậy, lưu đồ thuật toán trên, cảm biến hư hỏng làm cho tín hiệu gởi xử lý trung tâm không tốt giả chương trình điều khiển cho hiển thị đèn cảnh báo Chương trình điều khiển cho cắt dòng tới relay relay an toàn Hệ thống trợ lực lái lúc bị ly khai khỏi hệ thống lái 7.3 Xây dựng phần cứng tương ứng Phần cứng gồm có ba phần chính: + Bộ nhận tín hiệu điều khiển đầu vào gồm: cảm biến tốc độ xe, cảm biến lái, nguồn acqui 12[V] nuôi hệ thống + Mạch điều khiển gồm: chuyển đổi tín hiệu cảm biến từ dạng tương tự sang dạng số (bộ xử lý trung tâm ECU đọc tín hiệu dạng số), vi điều khiển hay xử lý trung tâm ổn áp 5[V] đầu cấp cho vi điều khiển + Bộ phận tác động gồm: đèn cảnh báo an toàn, relay chính, relay an toàn môtơ dẫn động trợ lực lái SVTH: Nguyễn Thế Vinh 93 Chương 7: Thuật toán điều khiển hệ thống trợ lực lái Mạch điều khiển nhận xử lý tín hiệu từ cảm biến gởi xử lý trung tâm Ở đây, vi điều khiển tính toán thông số tối ưu như: tốc độ xe thời, hoạt động lái diễn thẳng, quay trái hay quay phải mômen tác động lên vôlăng tốc độ góc đánh tay lái,v.v… Từ gởi dòng điện tới điều khiển môtơ dẫn động trợ lực phù hợp cường độ chiều dòng điện SVTH: Nguyễn Thế Vinh 94 Chương 8: Kết luận kiến nghị CHƯƠNG VIII KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 8.1 Kết Luận Qua trìng thực luận văn tốt nghiệp “ Nghiên cứu hệ thống trợ lực lái điện tử ôtô.” Em nhận thấy hệ thống lái có vai trò quan trọng ổn định ôtô chuyển động Ngày với phát triển nhanh chóng khoa học kĩ thuật sản xuất nhiều ôtô đại có tốc độ cao đòi hỏi phải có hệ thống lái có độ nhạy độ xác cao để hạn chế tai nạn ôtô gây Việc trang bị thêm trợ lực lái giúp cho người điều khiển tốn sức cho việc điều khiển đạt dược độ xác độ tin cậy cao mà lại tăng hiệu việc dẫn hướng Đặc biẹt với trợ lực lái điều khiển điện tử việc điều khiển trở nên dễ dàng hơn, xử lý nhanh chóng xác tìng khẩn cấp mà hệ thống lái thường không làm Từ sở lý thuyết lực cản mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu điều khiển quay vòng ta phân tích nhiều yếu tố ảnh hưởng đến lực cản Theo hệ thống trợ lực lái cần phải đáp ứng làm để dẫn động lái thật nhẹ nhàng, êm dịu mà giữ cho người lái cảm giác sức cản mặt đường Tức phải giải mâu thuẫn nói Qua vấn đề nghiên cứu ta nhận thấy hệ thống trợ lực lái điều khiển điện tử đời theo xu tất yếu phát triển dựa sở trợ lực lái thủy lực kiểu truyền thống Qua hệ thống trợ lực lái điện tử khảo sát đặc tính quan hệ mômen lái với mômen cản tác dụng ngược từ mặt đường, theo tốc độ chuyển động xe, theo tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cầu dẫn hướng tối ưu Ngày nay, với phát triển lĩnh vực điện tử, vấn đề điều khiển hệ thống hoàn toàn đáp ứng Vấn đề điều khiển cho hệ thống trợ lực lái mà cụ thể cho bơm dẫn động trợ lực dựa thuật toán riêng biệt.Trong đề tài nghiên cứu lý thuyết vài hệ thống trợ lực lái điều khiển điện tử dựa vài thông số đầu vào Các thông số đầu vào là: tín hiệu từ cảm biến tốc độ xe; cảm biến lái bao gồm chiều quay lái, góc lái, momen lái, tốc độ góc đánh vôlăng; tải trọng thẳng đứng đặt cầu điều khiển, v.v… Cũng dựa xu hướng mà trợ lực lái đòi hỏi, ta đề xuất lưu đồ thuật toán điều khiển cho mạch điện dẫn động môtơ trợ lực theo chế độ làm việc khác Lưu đồ cho ta hướng xử lý môtơ trợ lực để đầu dẫn động trợ lực phù hợp Theo giới thiệu sơ đồ khối phần cứng mạch điều khiển hệ thống trợ lực lái điện tử SVTH: Nguyễn Thế Vinh 95 Chương 8: Kết luận kiến nghị Vấn đề đựa hệ thống trợ lực lái điều khiển điện tử vào sử dụng thực tế ta cần quan tâm đến hiệu giá thành sản phẩm tổng giá thành xe Vì vậy, mặt lý thuyết việc điều khiển hệ thống trợ lực lái điện tử tốt hạn chế sử dụng Các nhà nghiên cứu hệ thống lái không ngừng tìm kiếm giải pháp điều khiển tốt nhằm đáp ứng đòi hỏi mà hệ thống trợ lực đặt Một giải pháp nghiên cứu áp dụng việc sử dụng loại vật liệu mà chúng có khả đáp ứng vấn đề điều khiển đặt lượng tiêu thụ cho trình điều khiển thấp Với tài liệu có trình độ thân hiều hạn chế Bước đầu làm quen với công việc nghiêng cứu Em cố gắng để hoàn thành luận văn này, nên không tránh khỏi sai sót, kính mong quý thầy cô bạn đóng góp để em hoàn thiện kiến thức 8.2 Đề xuất ý kiến Qua thời gian nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu hệ thống trợ lực lái điện tử ôtô” em có kiến nghị sau: Do thời gian khả có hạn nên việc nghiên cứu đề tài nhiều bất cập để đề tài trở thành tài liệu tham khảo tích cực cần phát triển thêm phần mềm mô cấu tạo nguyên lý hoạt động Hiện dòng ôtô đời điều ứng dụng công nghệ tin học, điện tử điều khiển tự động, điều gây khó khăn cho sinh viên trường Do khoa phải trang bị thêm cho sinh siên kiến thức tin học, điện- điện tử ôtô Ngoài ra, cần phải nghiên cứu nhiều thuật toán viết chương trình điều khiển mạch điện từ đơn giản tới phức tạp Xây dựng giải toán quay vòng ổn định với trợ giúp máy tính Do kinh phí em có hạn, nên đề tài nghiên cứu chúng em làm mô hình, lẽ chúng em đề nghị khoa có kế hoạch tạo mô hình theo hướng đề tài này, để đề tài trở thành tài liệu tham khảo tích cực SVTH: Nguyễn Thế Vinh 96 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Lý thuyết ôtô Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Văn Thái, Nguyễn Văn Tái, Dự Quốc Thịnh, máy kéo, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp Hà Nội – 1978 2.Luận văn cao học Bách Khoa Nguyễn Trọng Khoa 2007 3.Đồ án tốt nghiệp Bách Khoa 2009 4.Service Manual Toyota VIOS 2008 Các trang Internet Http://www.oto-hui.com Http://wwwautonet.com.vn Http://wwwautosaigon.net Http://toyota.com Http://truonghaiauto.com SVTH: Nguyễn Thế Vinh 97 [...]... 24 3.4 Trợ lực lái 25 3.4.1 Yêu cầu hệ thống trợ lực 25 3.5 Các hệ thống trợ lực lái trên tô 27 3.5.1 Hệ thống thủy lực 27 3.5.2 Hệ thống trợ lực lái thủy lực – điện 29 3.5.3 Hệ thống trợ lực lái môtơ điện 29 Chương 4 Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động hệ thống lái 32 4.1 Yêu cầu của hệ thống lái 32 4.2 Lực cản khi... thống trợ lực lái điện tử EHPS 62 5.6 Hệ thống trợ lực lái điện EPS 66 5.6.1 Giới thiệu về hệ thống trợ lực lái điện EPS 66 5.6.2 Các dạng bố trí trợ lực lái 69 5.6.2.1 Bộ trợ lực lái trên thanh răng ( Campru, Lexus ) 69 SVTH: Nguyễn Thế Vinh 11 Mục Lục 5.6.2.2 Bộ trợ lực lái nằm trên trục lái 73 Chương 6 Đặc điểm bảo dưỡng và sửa chữa phần trợ lực lái điện. .. đi trên đường cong có bán kính không đổi bằng 12m với tốc độ 10km/h, lực đặt trên vành tay lái tối đa không vượt quá 250N - Đảm bảo khả năng bị động của xe, không gây tổn thương lớn cho người sử dụng khi bị va đập chính diện 1.3 Giới hạn đề tài Hệ thống trợ lực lái điện tử trên xe tô TOYOTA 1.4 Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu kết cấu chính của hệ thống lái trợ lực điện Kiểm nghiệm kết cấu trợ lực điện. .. chuyển động thẳng chỉ cần tác động lên vành lái tô lực nhỏ hơn lực tác động khi láo xe vào đường vòng Đối với hệ thống lái có trợ lực, phải cho phép điều khiển được xe khi hệ thống trợ lực có sự cố Một số nước còn qui định một số yêu cầu cụ thể khác đối với hệ thống lái của tô: - Với hệ thống lái không có trợ lực, số vòng quay toàn bộ của vành tay láo không được quá 5 vòng, tương ứng với góc quay... lực cản khi quay vòng 37 4.3.1 Tốc độ chuyển động 37 4.3.2 Trọng lực thẳng đứng tác dụng lên cầu xe dẫn hướng 42 4.3.3 Hệ số bám φ 43 Chương 5 Phân tích hệ thống trợ lực lái điện tử .46 5.1 Khái niệm chung về hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 46 5.2 Phân loại các hệ thống trợ lực lái 46 5.3 Các bộ phận của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện. .. lai gần, cơ cấu hỗ trợ tay lái bằng thủy lực sẽ phải nhường chỗ cho trợ lực điện, vì sự ưu việt của hệ thống này là không thể phủ nhận 1.6 Bố cục của đồ án Luận văn gồm 8 chương: Chương I Mở đầu Chương II Động lực học quay vòng tô Chương III Phân tích các thông số trong hệ thống lái Chương IV Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động hệ thống lái Chương V Phân tích hệ thống trợ lực lái điện tử Chương VI Đặc... nhiều + Số ô tô tải cỡ lớn ngày càng phát triển SVTH: Nguyễn Thế Vinh 34 Chương 3: Phân tích các thông số trong hệ thống lái + Ô tô ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ngành do đó tô phải vận hành trong các điều kiện đường xấu hoặc không có đường Hình 3.11 Hệ thống lái có trợ lực Khi bộ trợ lực hỏng hệ thống lái vẫn phải làm việc được Chỉ gài bộ cường hóa khi lực cản quay vòng lớn, khi lực cản... thống trợ lực lái điện tử Chương VI Đặc điểm bảo dưỡng, sửa chữa phần trợ lực lái điện Chương VII Thuật toán điều khiển hệ thống trợ lực lái Chương VIII Kết luận và kiến nghị SVTH: Nguyễn Thế Vinh 15 Chương 2: Động lực học quay vòng của tô CHƯƠNG II ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VÒNG CỦA ÔTÔ 2.1 Quá trình quay vòng tô Để thực hiện quay vòng tô và máy kéo bánh xe, người ta có thể sử dụng một trong các biện pháp... đã đưa ra nhiều nghiên cứu công nghệ mới nhầm tối ưu hóa chiếc tô mà họ sản xuất ra Xã hội ngày càng phát triển cũng đặt ra nhiều yêu cầu mới trong lĩnh vực phát triển tô tô cần phải có chất lượng tốt hơn, độ an toàn cao hơn, công suất cao hơn Cho nên trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhà nước ta chủ trương đẩy mạnh nghành công nghiệp tô, đã có 14 liên doanh tô Việt Nam hoạt... bé hệ thống lái làm việc như bình thường tức là lúc ấy lực đặt trên vành tay lái đối với tô du lịch là 40 – 70N , với ô tô tải là 150 – 400N Bộ trợ lực lái phải giữ cho người lái “cảm giác được sức cản từ mặt đường” khi quay vòng Thời gian tổn hao để trợ lực là tối thiểu và phải đảm bảo tỉ lệ giữa lực tác dụng và góc quay giũa trục vô lăng và bánh dẫn hướng Khắc phục được hiện tượng tự trợ lực khi ô