MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................................i
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................. iii
LỜI NĨI ĐẦU .................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ................................................2
1.1. Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................................... 2
1.2. Ý nghĩa của đề tài ................................................................................................. 3
1.3. Mục tiêu của đề tài ............................................................................................... 3
1.4. Đối tượng nghiên cứu của đề tài .......................................................................... 3
1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu ........................................................................................... 3
1.6. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................... 3
1.6.1. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn ............................................................... 3
1.6.2. Phương pháp nghiên cứu tài liệu .................................................................. 4
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ ..................................5
2.1. Nhiệm vụ , yêu cầu, phân loại hệ thống lái trên ô tô ........................................... 5
2.1.1. Nhiệm vụ...................................................................................................... 5
2.1.2. Yêu cầu ......................................................................................................... 5
2.1.3. Phân loại ...................................................................................................... 5
2.2. Hệ thống lái trợ lực điện ...................................................................................... 6
2.2.1. Khái niệm,phân loại hệ thống lái trợ lực điện ............................................. 6
2.2.2 . Hệ thống lái trợ lực điện - thủy lực (PPS): .................................................. 6
2.3. Hệ thống lái trợ lực điện - điện tử ...................................................................... 11
2.3.1. Các phần tử cơ bản của trợ lực lái điện ..................................................... 11
2.3.2 Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện. .................................... 12
2.4. Các phương pháp điều khiển trợ lực trong hệ thống lái trợ lực điện ................. 15
2.4.1. Đặc điểm kết cấu của các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện ........... 17
2.4.2. Cảm biến góc lái. ........................................................................................ 17
2.4.3. Cảm biến mơmen lái ................................................................................... 19
2.4.4. Các dạng hệ thống lái trợ lực điện .............................................................. 20
2.5. Kết cấu của hệ thống lái xe Toyota Vios 2016 .................................................. 22
2.5.1. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Vios 2016 .................................. 22

2.5.2. Trợ lực lái ................................................................................................... 25
i


2.5.3. Mô tơ trợ lực điện ....................................................................................... 26
2.5.4. ECU trợ lực lái ............................................................................................ 27
2.5.5. Cảm biến mômen lái ................................................................................... 28
2.6. Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trên xe vios 2016 ................................... 28
2.7. Giới thiệu về xe TOYOTA VIOS 2016. ............................................................ 29
2.7.1. Giới thiệu chung. ........................................................................................ 29
2.7.2. Hệ thống phanh. .......................................................................................... 31
2.7.3. Hệ thống lái ................................................................................................. 31
2.7.4. Phần vận hành. ............................................................................................ 32
2.7.5. Hệ thống điện. ............................................................................................. 32
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH KIỂM TRA, CHẨN ĐỐN HỆ THỐNG
LÁI TRÊN XE TYOTA VIOS 2016 .............................................................................34
3.1. Bảng triệu chứng chuẩn đoán hư hỏng. ............................................................. 34
3.2. Quy trình sửa chữa hệ thống lái dịng xe Vios 2016. ......................................... 35
3.2.1. Quy trình tháo cụm trục lái. ........................................................................ 35
3.2.2. Quy trình tháo ECU trợ lực lái ................................................................... 41
3.2.3. Quy trình tháo cơ cấu trợ lực lái ................................................................. 41
3.3. Chuẩn đoán kiểm tra hư hỏng của hệ thống lái dòng xe Toyota Vios 2016. .... 48
3.4. Quy trình lắp cụm trục lái. ................................................................................. 51
3.4.1. Quy trình lắp ECU trợ lực lái. ................................................................... 59
3.4.2. Quy trình lắp cơ cấu trợ lực lái. ................................................................. 60
3.4.3. Kiểm tra cụm ECU trợ lực lái. .................................................................... 69
3.5. Kiểm nghiệm hệ thống lái sau khi lắp................................................................ 72
3.5.1. Kiểm tra và điều chỉnh độ chụm ................................................................ 72
.3.5.2. Chạy thử trên đường ................................................................................. 74
3.6. Chẩn đoán bằng máy .......................................................................................... 74

3.6.1. Giới thiệu về thiết bị chẩn đoán .................................................................. 74
3.6.2. Kết nối máy chẩn đoán trên xe ................................................................... 75
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 78

ii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống PPS trên xe Toyota .................................................................7
Hình 2.2: Chế đợ tốc đợ xe .............................................................................................8
Hình 2.3: Cảm biến tốc đợ kiểu lưởi gà ..........................................................................9
Hình 2.4: Cảm biến tốc độ kiểu tế bào quang điện .........................................................9
Hình 2.5: Tín hiệu điện áp ............................................................................................. 10
Hình 2.6: Van điện.........................................................................................................10
Hình 2.7: Sơ đồ khối nguyên lý trợ lực lái điện ...........................................................12
Hình 2.8: Bản đồ điều khiển ECU trong hệ thống trợ lực lái điện ................................ 12
Hình 2.9: Cảm biến mơmen và vị trí lắp đặt .................................................................13
Hình 2.10: Cấu tạo của cảm biến mơmen......................................................................14
Hình 2.11: Tín hiệu ra của cảm biến .............................................................................14
Hình 2.12: Sơ đồ mơ phỏng quá trình điều khiển môtơ trợ lực lái theo phương pháp
điều khiển điện áp ..........................................................................................................15
Hình 2.13: Sơ đồ mơ phỏng quá trình điều khiển mơtơ ................................................16
Hình 2.14: Mạch tương đương của mơtơ ......................................................................17
Hình 2.15: Cấu tạo và tín hiệu của cảm biến tốc đợ đánh lái ........................................18
Hình 2.16:.Cảm biến góc lái loại Hall ...........................................................................18
Hình 2.17:.Sơ đồ đặc tính và các vị trí làm việc của cảm biến mômen lái loại lõi thép
trượt ............................................................................................................................... 19
Hình 2.18: Vị trí lắp, cấu trúc và đặc tính của cảm biến mơmen lái loại lõi thép xoay 20
Hình 2.19: Mơ tơ trợ lực gần vơ lăng lái .......................................................................21

Hình 2.20. Mơtơ trợ lực gần cơ cấu lái ........................................................................21
Hình 2.22: Vành tay lái .................................................................................................22
Hình 2.23: Túi khí an tồn ............................................................................................. 22
Hình: 2.24. Cụm trục lái xe vios 2016...........................................................................24
Hình 2.25: Cơ cấu lái xe vios 2016 ...............................................................................24
Hình 2.26 : Kết cấu cụm trợ lực điện vios 2016............................................................ 25
Hình 2.27: Mơ tơ trợ lực điện EPS ................................................................................26
Hình 2.28: ECU EPS của xe vios 2016 .........................................................................27
Hình 2.29: Cấu tạo cảm biến mơmen lái vios 2016 ......................................................28
Hình 2.30: Sơ đồ khối hệ thống .....................................................................................29
iii


Hình 2.31: Xe Toyota Vios 2016. .................................................................................29
Hình 2.32: Đợng cơ 2NR-FE .........................................................................................30
Hình 2.33: Hợp số CVT trên Toyota Vios 2016 ...........................................................30
Hình 3.1: Dụng cụ đo ....................................................................................................35
Hình 3.2: Kiểm tra vơ lăng ............................................................................................ 49
Hình 3.3: Kiểm tra đai dẫn đợng ...................................................................................49
Hình 3.4: Kiểm tra đợ cong của thanh răng...................................................................49
Hình 3.5: Kiểm tra đợ rơ khớp cầu rơ tuyn ...................................................................50
Hình 3.4: Kiểm tra lực đánh lái .....................................................................................70
Hình 3.5: Điều chỉnh điểm khơng bằng SST ................................................................ 72
Hình 3.6: Kiểm tra đợ chụm ..........................................................................................72
Hình 3.7: Điều chỉnh đợ chụm ......................................................................................73
Hình 3.8: Kiểm tra góc bánh xe.....................................................................................73
Hình 3.9: Kết nối thiết bị chuẩn đoán trên xe ............................................................... 75

iv



LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền khoa học kỹ thuật trên thế giới đã có những
bước tiến vơ cùng mạnh mẽ. Có rất nhiều thành tựu khoa học tiên tiến được ứng dụng
rộng rãi vào đời sống và phát triển kinh tế, đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông vận
tải.
Nền công nghiệp chế tạo ô tô thế giới hiện nay đã có sự phát triển rất lớn và
đang tạo đà cho khả năng phát triển nhanh chóng trong tương lai. Cùng với sự phát
triển của khoa học, ngành công nghiệp ô tô cũng không ngừng đưa đến cho người sử
dụng những công nghệ mới. Làm cho xe ơ tơ có những trở nên tiện nghi, an tồn hơn
mà cịn thân thiện với con người và mơi trường. Ngành công nghiệp ô tô hiện nay đã
đưa vào sử dụng các công nghệ hết sức tiên tiến để chế tạo và lắp đặt ô tô như các loại
cảm biến, các thiết bị điều khiển điện, điện tử,…
Ở nước ta ngành công nghiệp ô tô đa phần là lắp ráp và sử dụng. Tuy nhiên
cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật trên thế giới mà các công ty
đã dần đưa các công nghệ tiên tiến, hiện đại ứng dụng vào lắp đặt, chế tạo ô tơ. Trong
đó hệ thống lái là mợt phần rất quan trọng, nó quyết định tới đợ an tồn cho người sử
dụng khi tham gia giao thơng.
Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giảng
viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu kết cấu kiểm tra và
chẩn đoán hệ thống lái trên xe TOYOTA VIOS 2016”. Đề tài được thực hiện dưới
sự hướng dẫn của thầy cùng các thầy cô khác trong bộ môn công nghệ và kỹ thuật ô tô.
Đến nay em đã đưa ra được cấu tạo và hoạt động của hệ thống lái trên ô tô
cũng như những hư hỏng thường gặp của cơ cấu trong quá trình hoạt đợng của ơtơ.
Xây dựng được quy trình kiểm tra, chuẩn đoán , tháo, lắp và cách khắc phục hư hỏng
của các bộ phận trong cơ cấu lái trợ lực điện.
Em rất mong những đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để
đề tài của em ngày mợt hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Xxx, Ngày……tháng……năm 2020

Sinh viên thực hiện

1


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Những năm gần đây cùng sự phát triển chung của xã hội sự tiến bộ về khoa
học kĩ thuật của nhân loại đã được đưa lên một nấc thang mới. Rất nhiều những thành
tựu khoa học kĩ thuật, phát minh, sang chế có bước đợt phá về mẫu mã, kiểu dáng, kết
cấu và đặc biệt là tính năng làm việc tiện ích cho người sử dụng. Là mợt quốc gia có
nền kinh tế đang phát triển, nước ta đã và đang có những có những cải cách mới để
thúc đẩy kinh tế phát triển cùng bước với các quốc gia trên thế giới.
Trong các ngành công nghiệp thì cơng nghiệp ơ tơ là mợt trong những ngành
cơng nghiệp có tiềm năng ở nước ta. Do sự tiến bợ về khoa học cơng nghệ nên quá
trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hoá phát triển mợt cách nhanh chóng vì vậy các hãng
chế tạo ơtơ ln ln làm mới mình với các cải tiến khoa học kỹ thuật trong đợng cơ
điều này đặt ra bài toán khó cho ngành sản xuất đợng cơ đốt trong nói chung và ôtô nói
riêng đó là phải đảm bảo yêu cầu về công suất và tuổi thọ làm việc của các cơ cấu
trong động cơ. Các hãng sản xuất ôtô như FORD, TOYOTA , MERCEDES…đã có rất
nhiều cải tiến mẫu mã hình dạng kết cấu của hộp số nhằm đảm bảo phát huy tối đa
công suất đảm bảo tỷ số truyền, cũng như ổn định khi làm viêc.
Hệ thống lái đã có nhiều cải tiến về mẫu mã, kiểu dáng cũng như chất lượng
nhằm nâng cao hiệu suất của động cơ và đảm bảo an tồn tiện ích cho người sử dụng
trong quá trình sang số êm hơn mà người lái khi sang số không cần nhiều thao tác,
những ưu điểm trong thiết kế giúp công suất hộp số tăng lên, khả năng tăng tốc của xe
cũng tăng. Hợp số cơ khí cho phép nhận công suất động cơ ở một phạm vi nhất định ở
đầu vào nhưng ở đầu ra hộp số cung cấp cho nhu cầu chủ động một phạm vi tốc độ lớn
hơn.
Hệ thống lái thay đổi tỷ số truyền giữa trục lái bằng cách gài các bánh răng ăn

khớp với nhau kết hợp với trợ lực, tạo ra tỷ số truyền. Với những chức năng như vậy
thì cơng việc sửa chữa bảo dưỡng vô cùng phức tạp và khó khăn vì vậy địi hỏi người
kĩ thuật viên phải có trình đợ hiểu biết, học hỏi sáng tạo để bắt kịp với khoa học tiên
tiến hiện đại, nắm bắt được những thay đổi về đặc tính kĩ thuật của từng loại xe, dịng
xe, đời xe… Để có thể chẩn đoán hư hỏng và đưa ra phương án sửa chữa tối ưu để đạt
hiệu quả cao nhất. Như vậy người kĩ thuật viên trước đó phải được đào tạo với mợt
chương trình đào tạo tiên tiến hiện đại, nắm được đầy đủ kiến thức lý thuyết và thực
hành.

2


1.2. Ý nghĩa của đề tài
Đề tài giúp sinh viên năm cuối khi sắp tốt nghiệp có thể củng cố kiến thức,
tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành cũng như những kiến thức ngồi thực tế,
xã hợi.
Đề tài “Nghiên cứu kết cấu, kiểm tra và chẩn đoán hệ thống lái trên xe TOYOTA
VIOS 2016 ” giúp cho em tiếp cận với thực tế vì hệ thống này ngày càng được chú
trọng nhiều trên ôtô và cũng để cho nó trở nên thân quen với học sinh - sinh viên các
trường kỹ thuật. Tạo nguồn tài liệu cho các bạn học sinh - sinh viên các khố sau có
thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu, học tập.
Những kết quả thu thập được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên là sẽ giúp
cho em, sinh viên có thể hiểu sâu hơn về biết được kết cấu, điều kiện làm việc và một
số những hư hỏng cũng như phương pháp kiểm tra chẩn đoán các hư hỏng thường gặp
của hệ thống lái
1.3. Mục tiêu của đề tài
- Kiểm tra, đánh giá được tình trạng kỹ thuật.
- Đề xuất giải pháp, phương án để kiểm tra, chẩn đoán, khắc phục hư hỏng của
hệ thống lái
- Đưa ra các vấn đề quan tâm trên hệ thống

1.4. Đối tượng nghiên cứu của đề tài
- Đối tượng nghiên cứu: hệ thống lái trên toyota vios 2016
1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Phân tích đặc điểm, kết cấu, nguyên lý làm việc của Hệ thống lái trên xe toyota
vios 2016.
- Các phương án,quy trình, kiểm tra, chẩn đoán của hệ thống lái trên xe toyota
vios 2016.
1.6. Phương pháp nghiên cứu
1.6.1. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
* Trong phương pháp này chúng ta phải các bước sau:
- Bước 1: Quan sát, tìm hiểu các thơng số kết cấu (thơng số bên ngồi) của Hệ
thống lái toyota vios 2016.
- Bước 2: Xây dựng phương án thiết kế mơ hình Hệ thống lái toyota vios 2016.
- Bước 3: Lập phương án kiểm tra chẩn đoán hư hỏng của Hệ thống lái toyota
vios 2016.
3


- Bước 4: Từ kết quả kiểm tra chẩn đoán lập phương án bảo dưỡng sửa chữa,
khắc phục hư hỏng .
- Bước 5: Xây dựng quy trình phục hồi sửa chữa Hệ thống lái Toyota Vios 2016.
* Mục đích của phương pháp nghiên cứu thực tiễn là trực tiếp tiếp xúc và tác động
vào Hệ thống lái để biết được bản chất và các nguyên lý hoạt động của Hệ thống lái
Toyota Vios 2016.
1.6.2. Phương pháp nghiên cứu tài liệu
Phương pháp được thực hiện khi chúng ta đã thu thập một số lượng tài liệu tham
khảo cũng như những đề tài có liên quan và được thực hiện trước đó.
* Mục đích : Nghiên cứu, tham khảo, tìm hiểu các thông tin khoa học trên cơ sở
nghiên cứu các văn bản, tài liệu, sách báo đã có sẵn bằng tư duy logic để rút ra kết
luận cần thiết.

* Phân loại tài liệu nghiên cứu:
- Tài liệu sơ cấp : Là tài liệu mà người nghiên cứu thu thập, phỏng vấn trực tiếp,
thu thập số liệu và tài liệu nghiên cứu chưa qua phân tích, thảo luận.
- Tài liệu thứ cấp : Là tài liệu có nguồn gốc từ tài liệu sơ cấp đã được phân tích,
thảo luận và diễn giải như : Sách giáo khoa, báo chí và các giáo trình… Các tài liệu
này đã được giải thích và phân tích dựa trên thực tiễn và lý thuyết mợt cách chính xác.
* Các bước thực hiện:
- Bước 1: Thu thập, tìm tịi các tài liệu viết về Hệ thống lái trên ô tô.
- Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic, chặt chẽ theo
từng bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất định
- Bước 3: Đọc, nghiên cứu và phân tích các tài liệu nói về Hệ thống lái dựa trên
các kiến thức đã được học trong trường và kiến thức từ thực tế: Phân tích kết cấu,
ngun lý làm việc mợt cách khoa học.
- Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích và nghiên cứu được, hệ thống hóa lại
những kiến thức đã nắm được tạo ra một hệ thống lý thuyết đầy đủ và sâu sắc.

4


CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ
2.1. Nhiệm vụ , yêu cầu, phân loại hệ thống lái trên ô tô
2.1.1. Nhiệm vụ
- Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của xe, chức năng
của hệ thống lái là giữ nguyên hay thay đổi hướng chuyển động của xe theo ý muốn
người điều khiển.
2.1.2. Yêu cầu
- Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Hệ thống lái điều khiển dễ dàng, nhanh chóng, chính xác và an tồn. Các cơ
cấu điều khiển bánh xe dẫn hướng và quan hệ hình học của hệ thống lái phải đảm bảo
không gây nên các dao động và va đập trong hệ thống lái.

+ Lực cần thiết đặt trên vành tay lái nhỏ.
+ Đảm bảo động học quay vịng đúng để các bánh xe khơng bị trượt.
+ Các bánh xe dẫn hướng khi ra khỏi đường vịng cần phải tự đợng quay về
trạng thái chuyển đợng thẳng, hoặc là lực quay vành tay lái để đưa bánh xe về trạng
thái chuyển động thẳng nhỏ hơn khi quay vịng.
2.1.3. Phân loại
Hệ thống lái có thể phân loại như sau:
a, Theo phương pháp chuyển hướng:
+ Chuyển hướng hai bánh xe trên cầu trước
+ Chuyển hướng tất cả 4 bánh xe. Ký hiệu 4WS
b, Theo đặc điểm truyền lực:
+ Hệ thống lái cơ khí ( hệ thống lái thường )
+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực.
c, Theo kết cấu cơ cấu lái:
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít – con lăn
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít – trục êcu bi
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít – con trượt
+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng
d, Theo cách bố trí vành tay lái:
+ Bố trí vành tay lái bên trái
+ Bố trí vành tay lái bên phải
e, Theo phương pháp trợ lực:
5


+ Trợ lực thủy lực
+ Trợ lực điện
+ Trợ lực điện kết hợp với trợ lực thủy lực
2.2. Hệ thống lái trợ lực điện
2.2.1. Khái niệm,phân loại hệ thống lái trợ lực điện


1- Cơ cấu lái
4- Bộ cảm biến lái
7- Đèn báo

2- Mô tơ điện
5- Cảm biến tốc độ ô tô
8- Đường dẫn điện

3- Hộp số truyền
6- ECU

* Khái niệm:
Hệ thống lái trợ lực điều khiển bằng điện tử là hệ thống lái có khả năng tạo ra
lực đẩy phụ hỗ trợ lái xe quay vành tay lái khi quay vịng. Việc điều khiển xe hồn
tồn phải phụ tḥc vào người lái nữa ,bộ trợ lực lái điều khiển điện tử sẽ hỗ trợ một
phần trong việc điều khiển xe, đặc biệt là lúc xe chạy với tốc độ cao thì việc điều khiển
xe sẽ khó hơn, lúc này bợ trợ lực điện tử sẽ tự động điều chỉnh để cho xe có thể chạy
được bình thường giảm căng thẳng cho người lái, và nâng cao đợ an tồn cho người và
xe.
* Phân loại
Hệ thống lái trợ lực điện - thủy lực
Hệ thống lái trợ lực điện - điện tử
2.2.2 . Hệ thống lái trợ lực điện - thủy lực (PPS):
* Trợ lực lái cải tiến
- Trợ lực lái cải tiến sử dụng một ECU để điều khiển lực quay của vô lăng cần
thiết phù hợp với tốc độ của xe.

6



Tạo lực lái nhỏ khi tốc độ của xe thấp và tạo lực lái lớn khi tốc độ của xe cao,
để đạt được cảm giác lái tốt nhất.
Có hai phương pháp thay đổi lực lái:
Hệ thống trợ lực lái cải tiến với sự phân nhánh của áp suất dầu tác dụng lên
piston.

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống PPS trên xe Toyota
Hệ thống trợ lực lái cải tiến kiểu mới thay đổi moment xoắn của thanh xoắn trong
van điều khiển
Van điều khiển mở theo mức độ đánh lái, cho phép dầu từ bơm đi qua van điều khiển
đến xilanh lực dầu tác dụng lên piston tạo nên trợ lực lái.
Khi xe quay trái hoặc quay phải hướng của áp suất dầu tác dụng lên piston được
thay đổi bởi van điều khiển.
Để thay đổi lực lái người ta tạo ra một mạch nhánh để nối buồng bên trái và
buồng bên phải của piston.
Sự thay đổi kích thước của mạch nhánh này làm thay đổi lượng dầu chảy qua,
dẫn đến thay đổi áp suất dầu tác dụng lên piston và làm tăng hay giảm mức độ trợ lực
lái: ở tốc độ thấp mạch nhánh bị đóng làm tăng sự trợ lực, khi tốc độ tăng mạch nhánh
mở rộng

7


Hình 2.2: Chế độ tốc độ xe
Kích thước của mạch nhánh bị hạn chế khi xe chạy ở tốc độ thấp nhờ sự hoạt
động của van điện, và tăng khi tốc độ xe tăng.
* Trợ lực lái cải tiến bao gồm các bộ phận sau:
- Cảm biến tốc độ.
- ECU trợ lực lái.

- Van điện từ
* Cảm biến tốc
Cảm biến tốc độ được gắn bên trong đồng hồ đo tốc đợ, nó bao gồm mợt cơng
tắc được đóng ngắt liên tục bởi chuyển động quay của dây đồng hồ đo tốc độ. Các kiểu
cảm biến tốc độ sau đây đang được sử dụng:
*Kiểu lưởi gà
Nam châm trên cáp đồng hồ đo tốc độ quay và từ trường của nam châm làm
cơng tắc lưỡi gà đóng và mở.
Mợt đầu của cơng tắc lưỡi gà được nối đất, đầu kia được nối với ECU.
Công tắc lưỡi gà bật và tắt điện áp cung cấp tạo ra xung tương ứng với sự bật
và tắt của công tắc.
Bốn xung được sinh ra trong mỗi vịng quay của dây. Tốc đợ xe cao hơn thì sẽ
sinh ra nhiều xung hơn trong một đơn vị thời gian.

8


Hình 2.3: Cảm biến tốc độ kiểu lưởi gà
*Kiểu tế bào quang
Mợt đĩa có xẽ rãnh trên dây đồng hồ tốc độ quay và tế bào quang điện bị bật
tắt do ánh sáng chiếu đến nó bị gián đoạn liên tục do sự che khuất của đĩa xẽ rãnh.
Khi điện áp cấp lên mạch này, sẽ sinh ra xung tương ứng với sự bật tắt của tế
bào quang điện.
20 xung được sinh ra trong mợt vịng quay của dây đồng hồ tốc độ. Nên 1/5
những xung (4 xung) được sinh ra này là các tín hiệu của tốc đợ của xe.
Tốc đợ của xe cao hơn thì sinh ra nhiều xung hơn

Hình 2.4: Cảm biến tốc độ kiểu tế bào quang điện
*ECU lái trợ lực
ECU này dùng để điều khiển van điện, nó gởi các tín hiệu điều khiển tới van

điện phù hợp với các tín hiệu tốc đợ của xe từ cảm biến tốc đợ
Các tín hiệu ra từ ECU thay đổi hệ số tác dụng của các tín hiệu xung theo tốc
đợ xe. Vì vậy sinh ra tín hiệu có điện áp cường đợ trung bình thay đổi
Tốc độ thấp - hệ số tác dụng thấp - điện áp thấp.
Tốc độ cao - hệ số tác dụng cao - điện áp cao

9


Hình 2.5: Tín hiệu điện áp
*Van điện
Van điện được gắn trong cơ cấu lái, nó có tác dụng làm thay đổi kích thước
cửa dầu mạch nhánh nối hai phía của xilanh lực.

Hình 2.6: Van điện
Ống của van bị kéo khi van bị kích thích bởi tín hiệu từ ECU trợ lực lái
Hệ số tác dụng của tín hiệu thay đổi khi tốc độ của xe thay đổi, làm thay đổi
điện áp dẫn đến thay đổi lực điện từ của cuộn dây theo tốc đợ xe.
Vì vậy, mức đợ ống bị kéo và kích thước cửa dầu thay đổi theo tốc độ của xe.
Tốc độ thấp: lực điện từ yếu ống dịch chuyển ít
Tốc đợ cao: lực điện từ lớn ống dịch chuyển nhiều

10


2.3. Hệ thống lái trợ lực điện - điện tử
2.3.1. Các phần tử cơ bản của trợ lực lái điện
- Trợ lực lái điện (EPS - Electric Power Steering) là mợt hệ thống điện hồn
chỉnh làm giảm đáng kể sức cản hệ thống lái bằng cách cung cấp dòng điện trực tiếp từ
mô tơ điện tới hệ thống lái. Thiết bị này bao gồm có cảm biến tốc đợ xe, mợt cảm biến

lái mơmen, vận tốc góc, bợ điều khiển điện tử ECU và mợt mơtơ. Tín hiệu đầu ra từ
mỗi cảm biến được đưa tới ECU có chức năng tính toán chế đợ điều khiển lái để điều
khiển hoạt đợng của mơtơ trợ lực.
Các phần tử chính cua trợ lực lái điện gồm có: mơ tơ điện mợt chiều các cảm
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 có nhiệm
vụ tạo ra mô men trợ lực dưới điều khiển của ECU và phải đáp ứng các yêu cầu:
Mô tơ phải đưa ra được mô men xoắn và lực xoắn mà không làm quay vô lăng.
Những dao động của mô tơ và mô men xoắn, lực xoắn phải trực tiếp chuyển
đổi thông 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 quán tính và ma sát nhỏ.
Đợ 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, xử
lý thông tin để điều khiển mô tơ.
*Các cảm biến:
- Các cảm biến có nhiệm vụ cấp tín hiệu mơ men lái, vận tốc chuyển đợng xe
và tốc độ trục khuỷu động cơ. Về cơ bản trợ lực lái điện có cảm biến mơ men lái hoặc
tốc độ đánh lái. Đa phần hiện nay sử dụng cảm biến mơ men lái. 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 ít bị ảnh hưởng bởi dịch chuyển dọc
trục và lệch trục. Giảm tốc có nhiệm vụ tăng lực lái và truyền mơ men trợ lực đến cơ
cấu lái.
11



2.3.2. Sơ 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 nhớ của
ECU. EPS ECU có thể lưu trũ 16 bản đồ, các bản đồ này được kích hoạt ở nhà máy
phụ tḥc vào các yêu cầu cho trước .

Hình 2.7: Sơ đồ khối nguyên lý trợ lực lái điện
Ngoài ra các bản đồ náy cũng được kích hoạt bằng những cơng cụ quét ECU
hoặc hệ thống lái sau khi bảo dưỡng hoặc thay thế ECU hoặc hệ thống lái. Với bất kì
mợt cái xe đã cho thì cả hai bản đồ tương ứng với xe hạng nặng và hạng nhẹ được
chon. Mỗi bản đồ có 5 đặc tính khác nhau tương ứng với các vận tốc chuyển động của
ô tô. Các bản đồ này xác định vùng trợ lực lái có thể làm việc.

Hình 2.8: Bản đồ điều khiển ECU trong hệ thống trợ lực lái điện
12


*Nguyên lý làm việc của trợ lực lái.
- Trợ lực lái sẽ bắt đầu làm việc khi người lái tác dụng lực để quay vô
lăng.Lực tác dụng lên vành lái sẽ làm cho thanh xoắn trong cơ cấu lái xoay. Cảm biến
mơ men lái sẽ xác định góc quay của thanh xoắn và gửi các lực lái đã được tính toán
đến ECU.
Cảm biến góc quay của vơ lăng sẽ thơng báo góc quay vành lái và tốc đợ đánh
tay lái hiện thời.
Phụ thuộc vào lực lái, tốc độ chuyển động, tốc đợ đợng cơ, góc quay vơ lăng,
tốc đợ đánh tay lái và bản đồ được lưu giữ trong ECU, EPS ECU sẽ tính toán lực trợ
lực cần thiết và gửi đến động cơ điện.Trợ lực lái sẽ tác động lên cơ cấu lái một lực trợ
lực song song với lực đặt lên vành lái.Tổng của lực đặt lên vành lái và lực trợ lực sẽ
tác động lên cơ cấu lái để quay vịng xe.

*Cảm biến mơ mem xoắn
Cảm biến được gắn trên trục 1 bên cạnh bánh vít có nhiệm vụ xác định mômen mà
người lái tác dụng trên trục 1, từ đó gửi tín hiệu đến ECU.

Hình 2.9: Cảm biến mơmen và vị trí lắp đặt

13


Hình 2.10: Cấu tạo của cảm biến mơmen
+ Trên vỏ roto có gắn các nam châm vĩnh cửu ở vành trên và vành dưới.
+ Roto có nhiệm vụ tạo ra từ trường biến thiên khi ta quay trục lái.
+ Cảm biến có 2 tín hiệu ra: Chính và phụ, để đảm bảo tính an tồn tin cậy của
hệ thống.
+ Vỏ: Có nhiệm vụ giữ và bảo vệ các chi tiết bên trong, vỏ trên và vỏ dưới
được ghép với nhau bằng các lẫy.
*Nguyên lý hoạt động:
- Khi tác dụng mômen lên trục lái, roto quay cùng trục lái (nhờ then hoa), lúc
này từ thông đi qua lớp bán dẫn biến thiên, dẫn đến trong mạch bán dẫn xuất hiện suất
điện động cảm ứng Hall, và giá trị suất điện động này thay đổi tỉ lệ với mômen tác
dụng lên trục lái. Eh = kBi/ δ.

Hình 2.11: Tín hiệu ra của cảm biến
14


Trên hình thể hiện hiệu điện thế đầu ra của cảm biến ở 2 trạng thái trục lái
quay phải và quay trái.
Khi trục lái quay phải hiệu điện thế tăng từ 2,5 - 4 vol.
Khi trục lái quay trái hiệu điện thế giảm từ 2,5 - 1 vol.

2.4. Các phương pháp điều khiển trợ lực trong hệ thống lái trợ lực điện
Mơtơ trợ lực lái có thể được điều khiển theo 2 cách:
+ Điều khiển điện áp
+Điều khiển dòng điện AA
*Phương pháp điều khiển điện áp ( Voltage Control Method):
Trong phương pháp điều khiển điện áp (hình 2.12) tốc đợ quay và mômen của
môtơ trợ lực được điều khiển chủ yếu căn cứ vào tín hiệu của cảm biến mơmen lái và
cảm biến tốc độ đánh lái.
Trong phương pháp này thành phần (VM1 = R.i = kT.TM; trong đó kT là hệ số tỉ
lệ cố định). Tương ứng với mômen, được tính toán dựa trên tín hiệu đầu ra của cảm
biến mômen và điện áp thành phần của môtơ (VM2 = k.N). Nó tương xứng với tốc đợ
của mơtơ khi được tính toán dựa trên tín hiệu đầu ra θ1 từ cảm biến vận tốc góc của
bánh lái. Có hai điện áp thành phần được đưa vào và lấy ra.

Hình 2.12: Sơ đồ mơ phỏng q trình điều khiển mơtơ trợ lực lái theo
phương pháp điều khiển điện áp
1:Cảm biến tốc độ xe

5- Thanh xoắn

2- Cảm biến tốc độ đánh lái

6- Mô tơ

3-Cảmbiến mô men

7: Bánh xe

4- vành lái
15



*Phương pháp điều khiển dòng điện ( Curent Control Method)
Trong phương pháp này, giá trị cần đạt được đối với dịng điện cấp cho mơtơ
tương ứng với mơmen ra mơtơ được thiết lập để nó bằng với tín hiệu tốc đợ phản hồi
của cảm biến tốc đợ đợng cơ.

Hình 2.13: Sơ đồ mơ phỏng q trình điều khiển mơtơ
1: Vành tay lái

5: Bộ bù

2: Thanh xoắn

6: Mạch phản hồi dòng

3: Mô tơ trợ lực

7: Tốc độ xe

4: Tải
Hai phương pháp điều khiển trên dựa trên mối quan hệ giữa các thông số của
môtơ. Trong mạch tương đương của môtơ, mối liên hệ giữa điện áp cực Vm, trở kháng
L, điện trở R, sức điện động cố định K, tốc độ quay vịng N, cường đợ dịng điện i,
thời gian t được thể hiện trong công thức:
Vm =L(di/ dt) + R.i + K.N
= R.i + k.N
Trong đó cường đợ dịng điện i tỉ lệ với mômen quay của môtơ Tm.
Khi ôtô đang chạy ở vận tốc thấp, điều khiển thông thường sẽ được sử dụng.
Với loại điều khiển này, giá trị đối với ( R.i+k.N) là giá trị đầu ra dẫn tới môtơ để đạt

được vận tốc phản hồi tốt (vận tốc phản hồi hệ thống lái). Và điều này sẽ đưa đến cho
hệ thống lái những tính năng tiện lợi.

16


Hình 2.14: Mạch tương đương của mơtơ
Khi ơtơ đang chạy ở vận tốc cao thì có thể tiếp tục sử dụng hai loại điều khiển:
+ Một là: Điều khiển ngược, giá trị (k.N) được lấy giá trị nhỏ hơn do mômen
chống rung thường tỉ lệ với với tốc độ động cơ được phát ra
+ Hai là: Điều khiển chống rung, mômen môtơ sinh ra sẽ ngược chiều với
chiều quay của môtơ với Vm = 0 khi vành lái được tự do.
2.4.1. Đặc điểm kết cấu của các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện
Trong trợ lực lái điện, có mợt phần tử rất quan trọng khơng thể thiếu đó là các
cảm biến. Các cảm biến này có nhiệm vụ truyền thông tin đến ECU để ECU sử 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 biến góc đánh
lái, cảm biến mơmen lái, cảm biến tốc độ đánh lái ( tốc độ quay vành lái ), cảm biến
tốc độ ôtô.
2.4.2. Cảm biến góc lái.
Hầu hết trên ơ tơ sử dụng 2 loại
a. Loại máy phát điện
Được dẫn động từ trục lái thông qua các cặp bánh răng tăng tốc làm tăng tốc đợ
quay và phát ra điện áp 1 chiều tuyến tính tỉ lệ với tốc đợ quay của trục lái. Tín hiệu
của máy phát phát ra được hiệu chỉnh và khuyếch đại thông qua 1 bộ khuyếch đại.

17


Hình 2.15: Cấu tạo và tín hiệu của cảm biến tốc độ đánh lái

1:Trục răng

5: Thanh xoắn

8: Cơ cấu cam

2: Biến thế vi sai

6: Bánh răng trung gian

9: Lõi thép trượt

3: Mạch giao diện

7: Mô tơ

10: Cánh

4: Trục vào
b. Loại cảm biến góc lái loại hiệu ứng Hall
Có cấu tạo đơn giản hơn, dễ lắp đặt và đặc tính ra là dạng xung số. Vì vậy các
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. Một IC
Hall được đặt đối diện với vành nam châm ( Cách 1 khe hở nhỏ: 0,2 ÷ 0,4 mm). Cảm
biến được cấp nguồn điện 12v một chiều. Khi đánh tay lái, vành nam châm sẽ quay và
từ trường của nam châm tác động vào IC Hall tạo ra chuỗi xung vng 0v ÷ 5v. Số
xung tăng dần theo góc quay trục lái. Tín hiệu này sẽ được gửi về EPS ECU và phân
tích thành góc quay trục lái và tốc độ đánh lái ( nếu đặt vào mạch đếm thời gian).

Hình 2.16:.Cảm biến góc lái loại Hall

a- Cấu tạo;

b- Xung của cảm biến

1: Vỏ;

4- IC Hall

2: Rô to nam châm

5: Giắc điện

3: Ổ bi

6: Nhựa từ tính
18


2.4.3. Cảm biến mômen lái
Bao gồm 3 loại: Loại lõi thép trượt, loại lỗi thép xoay, loại 4 vành dây cảm ứng
a. Loại lõi thép trượt
Gồm 1 lõi thép được lắp lỏng trượt trên trục lái, trên đó có 1 rãnh chéo, rãnh
này sẽ được lắp với 1 chốt trên trục lái. Phía ngồi lõi thép là 3 c̣n dây quấn: 1 cuộn
sơ cấp và 2 cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp được cấp 1 nguồn điện xoay chiều tần số cao.
Tùy tḥc vào vị trí của lõi thép mà suất điện động cảm ứng ra trong hai cuộn dây thứ
cấp khác nhau. Tín hiệu của 2 c̣n thứ cấp được chỉnh lưu và đưa về mạch so sánh để
biến đổi thành điện áp tuyến tính tỉ lệ với góc xoắn của 1 thanh xoắn đặt giữa trục lái
và cơ cấu lái ( Như trong van trợ lực thủy lực loại van xoay).
Ba trạng thái của rãnh chéo và chốt và lõi thép tương ứng với các trường hợp
quay vòng phải, vị trí trung gian và quay vịng trái cũng được thể hiện trên( hình 2.21).


Hình 2.17:.Sơ đồ đặc tính và các vị trí làm việc của cảm biến mơmen lái
loại lõi thép trượt
1: Lái phải

4: Cuộn sơ cấp;

2: Trung gian

5,7: Cuộn thứ cấp

3: Lái trái

6: Lõi thép trượt

b. Loại lõi thép xoay
Gồm trục vào ( gắn với phần trên 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 1 thanh xoắn. Trên
trục vào lắp 1 vành cảm ứng số 1 có các rãnh để cài với các răng của vành cảm ứng số
2. Cịn vành cảm ứng số 3 cũng có các răng và rãnh được lắp trên trục ra. Phía ngồi
các vịng cảm ứng là các c̣n dây được chia ra các cuộn dây cảm ứng và cuộn dây bù.

19


Hình 2.18: Vị trí lắp, cấu trúc và đặc tính của cảm biến mômen lái loại
lõi thép xoay
1: Cảm biến mô men;

5: Vành phát hiện


9: Vành cảm ứng 3

2: Trục lái chính

6: Trục sơ cấp

10: Trục thứ cấp

3: Bộ giảm tốc

7: Cuộn dây bù

11: Từ trục lái

8: Vành cảm ứng 1

12: Từ cơ cấu lái

4: Vô lăng
13: Vành cảm ứng 2

2.4.4. Các dạng hệ thống lái trợ lực điện
- Hệ thống lái trợ lực điện gồm có 2 kiểu trợ lực cơ bản là:
+ Mô tơ trợ lực trên trục lái
+ Mô tơ trợ lực ở bên trong cơ cấu lái
Hệ thống lái trợ lực điện có mơ tơ trợ lực gắn bên trong cơ cấu lái
Hệ thống lái trợ lực điện có mơ tơ trợ lực gắn trên trục lái
Trong hệ thống trợ lực lái kiểu này có mợt mơtơ điện trợ lực cùng cơ cấu giảm
tốc trục vít- bánh vít được bố trí ở trục lái chính ( trước đoạn các đăng trục lái) . Tại

đây cũng bố trí cảm biến mơmen lái.

20


Hình 2.19: Mơ tơ trợ lực gần vơ lăng lái
1: Cơ cấu lái trục răng-thanh răng

3: Động cơ

2: Ly hợp điện từ
5: Trục lái

4 : Cảm biến mô men
6: Trục vít- bánh vít

Hệ Thống lái trợ lực điện có mơ tơ trợ lực gắn bên trong cơ cấu lái.
Trong kiểu trợ lực lái loại này mô tơ trợ lực được chế tạo liền với cơ cấu lái và
là một bộ phận cấu thành của cơ cấu lái. Phương án này rất gọn, tuy nhiên giá thành hệ
thống cao.

Hình 2.20. Mơtơ trợ lực gần cơ cấu lái
1: Khớp cầu

4: Mô tơ

2: Chụp cao su

5: Giắc điện


3: Thanh lái

6: Trục lái

Phần kéo dài của thanh răng được chế tạo dưới dạng trục vít và trục vít này ăn
khớp với đai ốc liên kết cứng với rôto của mô tơ trợ lực lái thơng qua các viên bi tuần
hồn.
21