MỤC LỤC

MỤC LỤC....................................................................................................................................................................................................................0

LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………...……....................................................................................................................……1

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ.........................................................................................................................2

1.1 Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô..................................................................................................................................................................... 2

1.1.1 Nhiệm vụ. ...........................................................................................................................................................................................................2

1.1.2 Yêu cầu.............................................................................................................................................................................................................. 3

1.1.3 Cấu tạo và Phân loại hệ thống lái ô tô............................................................................................................................................................... 4

1.2 Các hệ thống lái hiện nay. ...................................................................................................................................................................................14

1.2.1 Hệ thống lái thuần cơ khí .................................................................................................................................................................................14

1.2.2 Hệ thống lái trợ lực thủy lực..............................................................................................................................................................................16

1.2.3 Hệ thống lái trợ lực điện.................................................................................................................................................................................... 20

1.2.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện tử....................................................................................................................................... 26

1.2.5 Hệ thống lái không trụ lái (Steer-by-wire ) .........................................................................................................................................................27

CHƯƠNG II:  HỆ THỐNG LÁI ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN XE INFINITI Q50 ......................................................................................................29

2.1 Giới thiệu chung về hệ thống lái điều khiển điện tử (Steer-by-wire) ....................................................................................................................29

2.2 Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái điều khiển điện tử (Steer-by-wire) trên xe Infiniti Q50  ..............................................................................................31

2.1.1 Cảm biến lực đánh lái:.......................................................................................................................................................................................33

2.1.2 Bộ phận ly hợp: .................................................................................................................................................................................................35

2.1.3 Hộp điều khiển:...................................................................................................................................................................................................35

2.1.4 Động cơ trợ lực:.................................................................................................................................................................................................36

2.3 Nguyên lý làm việc và các tính năng tích hợp hệ thống lái điều khiển điện tử (Steer-by-wire) trên xe Infiniti Q50...............................................37

2.3.1 Hoạt động cơ bản...............................................................................................................................................................................................37

2.3.2 Hoạt động lái với độ trễ nhỏ................................................................................................................................................................................40

2.3.3 Chống nhiễu cao.................................................................................................................................................................................................40

2.3.4 Chức năng cải thiện độ thẳng.............................................................................................................................................................................41

2.4 Thế hệ công nghệ Steer-by-wire được trang bị trên dòng xe Infiniti.....................................................................................................................42

2.5 Công nghệ Steer-by-wire xu hướng phát triển tương lai.......................................................................................................................................47

2.6 Ưu nhược điểm và định hướng phát triển của hệ thống điều khiển điện tử ........................................................................................................49

CHƯƠNG III: MỘT SỐ HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP TRONG QUÁ TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI STEER-BY-WIRE.....51

3.1 Các hư hỏng thường gặp của hệ thống lái ...........................................................................................................................................................51

3.1.1 Kiểm tra và điều chỉnh độ rơ vành tay lái.......................................................................................................................................................... 52

3.1.2 Kiểm tra hiện tượng tay lái nặng....................................................................................................................................................................... 53

3.1.3 Tiếng kêu lạ trong hệ thống lái xe ô tô...............................................................................................................................................................54

3.1.4 Rotuyn lái - Thanh cân bằng..............................................................................................................................................................................55

3.1.5 Hiện tượng chảy dầu ở thước lái ......................................................................................................................................................................55

3.1.6 Xuất hiện dấu hiệu tay lái trả chậm....................................................................................................................................................................56

TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................................................................................................................68

PHỤ LỤC…………………………………………......................................................................................................................……………………….…69

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, nền khoa học kỹ thuật đã phát triển cực kỹ mạnh mẽ với nhiều thành công rực rỡ trong tất cả của đời sống xã hội, đặc biệt mạnh mẽ trong lĩnh vực công nghệ ô tô. Ngày nay, chúng ta đã tạo ra đươc những sản phẩm xe hơi không chỉ là phương tiện đi lại, vận chuyển mà nó còn là tác phẩm thể hiện sự hiện tiện nghi sang trọng. Chúng ta đã tạo ra những dòng xe cao cấp và hiện đại, đi với nó là sự tiện nghi an toàn rất được chú trọng, nghiên cứu phát triển nhằm tạo ra sự êm ái và an toàn khi điều khiển.

Cũng như hệ thống phanh, hệ thống treo, … hệ thống lái là một trong những hệ thống đảm bảo an toàn cho ô tô chuyển động an toàn, êm ái. Vì thế mà hiện nay hệ thống lái ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo hệ thống lái ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ hơn để đáp ứng được các tiêu chí an toàn và tiện nghi, tính an toàn chủ động trong điều khiển chuyển động với vận tốc cao và mật độ giao thông lớn. cụ thể là ngày nay chúng ta bắt đầu làm quen với thuật ngữ “Steer by wire” hay “Drive by wire” ý nói hệ thống lái bằng dây cáp tín hiệu điện tử. công nghệ này được xuất hiện lần đầu tiên trên xe Infiniti Q50 vào năm 2013 và sẽ còn phát triển mạnh mẽ trong những năm tới.

Các nghiên cứu về hệ thống lái không được nhiều nhà nghiên cứu xem xét đúng mức. Với mong muốn nắm bắt các công nghệ điều khiển hiện đại trên thế giới một cách sâu sắc, tiến tới làm chủ công nghệ và phát triển các công nghệ mới tại Việt Nam.

Vì vậy, nhóm em chọn đề tài “ Nghiên cứu hệ thống lái điều khiển điện tử trên xe Infiniti Q50” là đề tài làm bài tập lớn vì nó đem lại ý nghĩa thực tiễn cao.

Được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy : Ths…………… với một số thầy trong khoa và các bạn sinh viên trong khoa, nhóm em đã hoàn thành thuận lợi đề tài. Vì thời gian và kiến thức còn hạn hẹp nên trong đồ án này không thể tranh khỏi những sai sót nhất định, vì vậy em mong các thầy trong bộ môn đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn đã truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức quý báu trong quá trình học tập vừa giúp em có kinh nghiệp hoàn thiện bài tập lớn này này.

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ

1.1 Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô

1.1.1 Nhiệm vụ

Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ô tô chuyển động theo một hướng nhất định bằng cách điều khiển vành lái tác động tới hướng chuyển động của bánh xe dẫn hướng. Việc điều khiển quỹ đạo chuyển động của xe gọi chung là quay vòng xe. Việc quay vòng xe hiện nay có thể được thực hiện bằng các phương pháp sau đây:

+ Xoay các bánh dẫn hướng.

+ Truyền các moment quay có trị số khác nhau đến các bánh xe chủ động ở bên trái và bên phải.

+ Kết hợp đồng thời cả hai phương pháp trên.

- Hệ thống lái giúp cho ô tô có thể:

+ Quay vòng bánh xe mà ít bị trượt bên.

+ Lực trên vành lái hợp lý và tạo cảm giác đánh lái phù hợp.

+ Đảm bảo ô tô có khả năng tự trở về trạng thái chuyển động thẳng.

1.1.2 Yêu cầu

- Khi bộ trợ lực lái hỏng, hệ thống lái vẫn phải làm việc được.

- Bộ trợ lực lái giữ cho người lái cảm giác có sức cản trên đường khi quay vòng. Do đó bộ trợ lực lái chỉ làm việc khi sức cản quay vòng lớn hơn giá trị giới hạn.

  - Tác động của bộ trợ lực lái phải nhanh, phải đảm bảo tỷ lệ giữa lực tác dụng và góc quay của trục vô lăng và bánh xe dẫn hướng.

* Yêu cầu đối với cầu dẫn hướng:

+ Truyền lực tốt giữ khung xe và bánh xe dẫn hướng.

+ Các bánh xe dẫn hướng có động học đúng khi dịch chuyển theo mặt đường nganh.

+ Góc đặt trục đứng và bánh xe phải đúng.

+ Trọng lượng phần không được treo phải nhỏ, độ cứng và độ bền cao.

1.1.3 Cấu tạo và Phân loại hệ thống lái ô tô

1.1.3.1 Cấu tạo chung của hệ thống lái

a. Vô lăng:

- Vô lăng hay còn gọi là bánh lái thường có dạng vòng tròn với các nan hoa hay các chấu, dùng để tạo và truyền momen quay do người lái tác dụng lên trục lái. Các nan hoa có thể bố chí đối xứng hoặc không, đều hay không đều tùy thuộc vào sự thuận tiện khi lái.

- Bán kính vô lăng được chọn phù hợp vào loại xe và các bố trí chỗ ngồi của người lái, dạo động từ 190 mm (đối với xe du lịch cỡ nhỏ) đến 275 mm (đối với xe tải và xe khách cơ lớn).

b. Trục lái:

- Trục lái là một đòn dài có thể đặc hoặc rỗng, có nhiệm vụ truyền momen từ vô lăng xuống cơ cấu lái. Độ nghiêng của trục lái sẽ quyết định góc nghiêng của vô lăng, nghĩa là ánh hưởng đến sử thoải mái của người lái khi điều khiển.

- Trục lái có hai loại: loại cố định không thay đổi được góc nghiêng và loại thay đổi được góc nghiêng.

* Cơ cấu lái loại bi tuần hoàn

Cấu tạo:

Cơ cấu lái loại bi tuần hoàn là một dạng của cơ cấu lái trục vít – cung răng có các rãnh hình xoắn ốc được cắt trên trục vít, đai ốc bi. Các viên bi thiếp chuyển động lăn trong rãnh để ăn khớp với các rãnh răng trên trục rẻ quạt. khi trục vít xoay, các viên bi tạo ra một lực đẩy dọc lên đai ốc, đai ốc này bị giữ không cho xoay nên nó phải trượt nganh trên trục vít tùy hướng xoay của vành lái. Đai ốc bị dich jtoiws lui đẫn động tay răng điều khiển đòn quay đứng để điều khiển hướng của xe. 

Nhiệm vụ:

Chuyển đổi chuyển động xoay của vánh tay lái thành chuyển động thẳng cần thiết để làm đổi hướng bánh xe. Nó cung cấp một sự giảm tốc, tăng lực để làm đổi hướng các bánh xe dễ dàng và chính xác hơn.

* Tỷ số truyền động lái:

Trên xe hơi hiện nay, người ta thường phải xoay vành tay lái ba đến bốn vòng để chuyển hướng bánh xe từ cuối cùng bên trái sang tận cùng bên phải và ngược lại. tỷ số truyền của hộp tay lái là tỷ số biểu thị mối quan hệ của góc quay vành tay lái với góc mà bánh xe đổi hướng.

d. Dẫn động lái:

Bao gồm tất cả các chi tiết làm nhiệm vụ truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo cho các bánh xe có động học quay vòng đúng.

Đòn quay:

- Có nhiệm vụ truyền mômen từ trục đòn quay của cơ cấu lái đến các đòn kéo dọc hoặc ngang, được nối với cam quay của bánh xe dẫn hướng.

- Cấu tạo của của đòn quay có dạng thanh gồm: thân đòn quay, đầu to và đầu nhỏ. Đầu to là lỗ hình trụ hoặc côn có the nhoa bên trong đển ăn khớp then hoa với đầu trục đòn quay. Đầu nhỏ đòn quay cugnx có lỗ trơn hình côn để bắt với rôtuyn. 

Đòn kéo:

- Được dùng để truyền lực từ đòn quay của cơ cấu lái đến cam quay bánh xe dẫn hướng. Tùy theo phương đặt đòn kéo mà người ta có thể gọi là đòn kéo dọc hoặc đòn kéo ngang.

- Đòn kéo cũng được sử dụng để nối và truyền lực Giữa hai cảm quay của hai bánh xe dẫn hướng. Nó là khâu thứ ba (trừ dầm cầu dẫn hướng) trong hình thang lái nên được gọi là thanh ‘ ba ngang’.

e. Hình thang lái:

- Là bộ phận quan trọng nhất của dẫn động lái. Hình thang lái có nhiệm vụ đảm bảo động học quay vòng đugns cho các bánh xe dẫn hướng. Mục đích làm cho các bánh xe khỏi trượt lê khi quay vòng, dẫn đến giảm sự mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất và tăng tính ổn định.

- Hình thang lái có nhiều dạng kết cấu khác nhau. Đòn ngang có thể cắt rời hay liền tùy theo hệ thống treo độc lập hay phụ thuộc. nhung dù trường hợp nào thì kết cấu của hình thang lái cũng pahir phù hợp với động học bộ phận hướng của hệ thống treo, để dao động thẳng đứng của bánh xe không ảnh hướng đến động học của dẫn động, gây ra dao động của bánh xe dẫn hướng quanh trục quay.

1.1.3.2 Phân loại

* Theo vị trí bố trí vô lăng, chia ra:

+ Vô lăng bố trí bên trái;

+ Vô lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường như: Anh, Thụy Điển, Đài Loan . . . .

* Theo kết cấu cơ cơ cấu lái, chia ra:

+ Trục vít - Cung răng;

+ Trục vít - Chốt quay;

+ Trục vít - Con lăn;

+ Bánh răng trụ - Thanh răng;

+ Trục vít - Bánh vít;

* Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của trợ lực, chia ra:

+ Hệ thống lái thuần cơ khí;

+ Hệ thống lái có trợ lực thủy lực;

+ Hệ thống lái có trợ lực thủy lực điều khiển điện;

+ Hệ thống lái có trợ lực điện;

1.2 Các hệ thống lái hiện nay

1.2.1 Hệ thống lái thuần cơ khí

- Cấu tạo chung của hệ thống lái thuần cơ khi gồm các bộ phận chính sau:

- Vành lái: vành lái và trục lái có chung một nhiệm vụ là truyền lực quay vòng của người lái từ vành lái đến trục vít của cơ cấu lái. Hệ thống này thường được bố trí trên ô tô tải nhỏ và tải trung bình.

- Cơ cấu lái: cơ cấu lái ở sơ đồ trên gồm trục vít 3 và cung răng 4, nó có nhiệm vụ biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng và khuyếch đại lực điều khiển trên vành lái.

1.2.2 Hệ thống lái trợ lực thủy lực

a. Cấu tạo hệ thống lái thanh răng trợ lực lái thủy lực:

* Bình chứa:

Bình chứa cung cấp dầu trợ lực lái. Nó được lắp trực tiếp vào thân bơm hoặc lắp tách biệt. Nếu không lắp với thân bơm thì sẽ được nối với bơm bằng hai ống mềm.

* Van điều khiển:

Van điều khiển chuyển hướng dầu hồi về bình chứa hoặc đi tới xilanh.

* Hộp cơ cấu lái:

Piston trong xi lanh trợ lực được đặt trên thanh răng, và thanh răng dịch chuyển do áp suất dầu tạo ra từ bơm trợ lực lái tác động lên pít tông theo cả hai hướng. Một phớt dầu trên Piston ngăn dầu rò rỉ ra ngoài.

c. Ưu và nhược điểm của hệ thống lái thanh răng trợ lực lái thủy lực

Trợ lực lái thủy lực đã tồn tại hơn nửa thế kỷ, nên hẳn nhiên vẫn giữ những ưu điểm mà trợ lực điện không có, dù không thể phủ nhận trợ lực điện đang là bước đi tương lai, đe dọa sự tồn tại của trợ lực thủy lực.

1.2.3 Hệ thống lái trợ lực điện

a. Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện EPS

* Cảm biến momen: Phát hiện sự xoay của thanh xoắn; Tính toán momen tác dụng lên thanh xoắn nhờ vào sự thay đổi điện áp đặt trên đó; Đưa tín hiệu điện áp đó về EPS ECU

- Mô-tơ điện DC: Tạo ra lực trợ lực tùy vào tín hiệu từ EPS ECU.

- EPS ECU: Vận hành mô-tơ DC gắn trên trục lái để tạo ra lực trợ lực căn cứ vào tín hiệu từ các cảm biến, tốc độ xe và tốc độ động cơ.

b. Cấu tạo của cảm biến mômen xoắn trong hệ thống lái trợ lực điện:

- Hoạt động (đầu ra) của cảm biến momen xoắn: Khi vô lăng được đánh lái sang bên trái hoặc bên phải, phản lực của mặt đường sẽ vặn thanh xoắn và tạo nên sự thay đổi vị trí tương quan giữa rô to phát số 2 và rô to phát số 3. VT1 & VT2 có đặc tính giống nhau.

- Cấu tạo của môtơ trợ lực lái và trục lái trong hệ thống lái trợ lực điện EPS:

+  Cơ cấu giảm tốc sẽ giảm vận tốc truyền động của mô tơ điện 1 chiều và truyền chuyển động tới trục thứ cấp.

- Hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện EPS:

+ Điều khiển chính: Từ giá trị độ xoắn của thanh lái và vận tốc xe sẽ định mức dòng điện cấp tới mô tơ trợ lực lái.

+ Điều khiển bù quán tình: Đảm bảo mô tơ trợ lực lái hoạt động khi người lái khởi hành và xoay vô lăng.

+ Điều khiển trả lái: Điều khiển hỗ trợ lực hồi về của bánh xe sau khi người lái đánh hết vô lăng sang 1 bên.

* Chế độ dự phòng của hệ thống lái trợ lực điện EPS:

Khi phát hiện thấy sự cố, hệ thống sẽ chuyển sang chế độ dự phòng.

+ Trường hợp không trợ lực

Hỏng cảm biến momen xoắn

Mô tơ bị quá dòng.

Mô tơ bị ngắn mạch (bao gồm cả sự cố của hệ thống dẫn động)

Hư hỏng ECU trợ lực lái

+ Trường hợp hạn chế trợ lực

Mô tơ bị quá nhiệt

Nhiệt độ cao trong EPS ECU

Hư hỏng của cảm biến nhiệt độ bên trong EPS ECU

1.2.4 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển bằng điện tử

Trên hệ thống lái trợ lực thủy lực là phiên bản cải tiến của hệ thống lái trợ lực thủy lực (được phát triển từ thập kỷ 90). Ngoài hai bộ phận là cơ cấu lái và dẫn động lái như hệ thống lái thuần cơ khí, hệ thống lái trợ lực lái thủy lực được cải tiến. Đặc điểm quan trọng của hệ thống này là thanh xoắn cảm biến mô men đánh lái không trực tiếp điều khiển van trợ lực. Độ biến dạng của thanh xoắn được chuyển thành tín hiệu điện gửi đến hộp MCU điều khiển  trợ lực. 

1.2.5 Hệ thống lái không trụ lái (Steer-by-wire)

Nguyên lý làm việc:

Người lái tác động vào vô lăng thì góc quay của vô lăng sẽ được đo đạc bởi bộ phận đo góc lái và gửi dữ liệu đến ECU của hệ thống. Sau đó tín hiệu từ đây sẽ được xử lý để điều khiển dòng thủy lực xuống thước lái để bánh xe dịch chuyển theo sự mong muốn của hệ thống. Do việc điều khiển bằng cách truyền tín hiệu nên quá trình tác động sẽ diễn ra nhanh hơn so với các hệ thống lái dẫn động cơ khí hiện nay.

CHƯƠNG II

HỆ THỐNG LÁI ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN XE INFINITI Q50

2.1 Giới thiệu chung về hệ thống lái điều khiển điện tử (Steer-by-wire)

Hệ thống lái này được xuất hiện lần đầu tiên vào năm 2013, được ứng dụng trên chiếc xe Infiniti Q50 của hãng xe Nissan và được phát triển mạnh mẽ cho tới tận ngày nay.

Hệ thống này thay vì truyền động bằng cách sử dụng các kết nối cơ khí, hệ thống lái điện tử Drive by wire cho phép xe điều khiển bằng các tín hiệu điện tử và truyền động thủy lực. Trên hệ thống SBW (Hình 1), liên kết giữa bộ phận chủ động và bộ phận chấp hành được thay thế bằng bộ phận điều khiển, các cảm biến và mô tơ điều khiển quay vòng.

Để hỗ trợ lái xe nâng cao và lái xe tự động trong tương lai đó là một hệ thống lái được mong đợi sẽ phát triển.

Trong các phần trên điều khiển đáp ứng giữa vành lái và bộ phận chấp hành đóng vai trò liên kết chính. Chất lượng việc điều khiển đáp ứng ảnh hưởng trực tiếp đến quỹ đạo chuyển động của xe. Khi xe chuyển động trên đường, lốp tiếp xúc với các điều kiện mặt đường khác nhau, mặt khác người lái điều khiển vành lái với tốc độ và vị trí với các giá trị khác nhau dẫn đến tình trạng đáp ứng cũng thay đổi. 

2.2 Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái điều khiển điện tử (Steer-by-wire) trên xe Infiniti Q50

a. Cấu hình hệ thống

Hình 1 cho thấy cấu hình hệ thống. Xích cơ khí lái, tháo nút bằng ly hợp và điều khiển lốp xe chỉ đạo với bộ truyền động lão luyện để điều khiển lực lái lốp được tạo ra bởi bộ truyền động lực nó là một cấu hình cho phép điều khiển góc và lực lái một cách độc lập. Chuyển động của lốp để đáp ứng với hoạt động của Iba, phản lực mặt đường mà lốp nhận đượcntất cả lực lái liên quan đến được truyền bằng cách thay thế nó bằng một tín hiệu điện.

b. Hệ thống lái điện tử gồm có các bộ phận chính sau:

Với:

1. Cảm biến lực đánh lái: đóng vai trò nhận biết phản hồi từ tài xế và truyền tín hiệu về hộp điều khiển. Động cơ không chổi than với tay lái đồng trục ở đầu dưới của cột đã được cài đặt.

2. Bộ ly hợp: bộ phận này sẽ mở ra trong hầu hết thời gian. Chỉ khi hệ thống Steer-by-wire gặp trục trặc, bộ ly hợp sẽ đóng vai trò và hoạt động như một hệ thống trợ lực lái bình thường. Nghĩa là trên xe có hai hệ thống trợ lực lái, Steer-by-wire đóng vai trò chính còn trợ lực điện dự phòng trong trường hợp Steer-by-wire bị lỗi.

4. Động cơ trợ lực: được bố trí hai động cơ cho hai bánh xe giúp giảm chi phí so với việc sử dụng một động cơ lớn cũng như tạo ra nhiều không gian hơn cho khối động cơ đặt dọc ở vị trí thấp.

2.1.1 Cảm biến lực đánh lái:

Cấu tạo: Như hình dưới.

Hoạt động:

Khi người lái xe điều khiển vô lăng, mô men lái tác động lên trục sơ cấp của cảm biến mô men thông qua trục lái chính. Người ta bố trí vòng rô to phát số một và hai trên trục sơ cấp phía vô lăng và vòng rô to phát số ba trên trục thứ cấp. Trục sơ cấp và trục thứ cấp được nối với nhau bằng một thanh xoắn.

2.1.2 Bộ phận ly hợp:

Bộ phận này sẽ mở ra trong hầu hết thời gian. Chỉ khi hệ thống steer-by-wire gặp trục trặc, bộ ly hợp sẽ đóng lại và hoạt động như một hệ thống trợ lực điện bình thường. Nghĩa là trên xe sẽ có 2 hệ thống trợ lực, steer-by-wire đóng vai trò chính, còn trợ lực điện dự phòng trong trường hợp steer-by-wire bị lỗi.

2.1.4 Động cơ trợ lực

Gồm hai động cơ được bố trí cho hai bánh xe sẽ giúp giảm chi phí so với phương án một động cơ lớn cũng như tạo ra nhiều không gian hơn cho khối động cơ đặt dọc ở vị trí thấp.

2.3 Nguyên lý làm việc và các tính năng tích hợp hệ thống lái điều khiển điện tử (Steer-by-wire) trên Infiniti Q50

Người lái tác động lực vào vô lăng thì góc quay của vô lăng sẽ được tính toán bởi bộ phận đo góc lái, sau đó gửi dữ liệu đã tính toán tới ECU của hệ thống. Dữ liệu tín hiệu từ đây sẽ được xử lý để điều khiển dòng thủy lực xuống thước lái, giúp bánh xe dịch chuyển theo yêu cầu của hệ thống. Vậy nên, việc điều khiển bằng cách truyền tín hiệu sẽ được diễn ra một cách nhanh hơn so với các hệ thống lái dẫn động cơ khí hiện nay.

2.3.1 Hoạt động cơ bản

Chức năng cơ bản nhất dành cho thao tác lái của tài xếđể điều khiển lốp xe. Về điều này, góc lốp mục tiêu lăn từ góc vô lăng và tốc độ xe được phát hiện bởi cảm biến. Góc bánh lái được tính toán và góc bánh xe được điều khiển bằng servo tương ứng.

Việc trang bị camera trên các dòng xe sử dụng hệ thống Drive by wire sẽ giúp quan sát và phát hiện được các vật thể trên đường. Khi xe có dấu hiệu di chuyển chệch hướng (có thể do người lái không chú ý), ECU từ hệ thống sẽ đưa ra những điều chỉnh cần thiết để chiếc xe di chuyển ở vị trí thích hợp trên đường.

Bên cạnh đó, nhà sản xuất có trang bị đến 3 hộp điều khiển hệ thống lái mắc song song và bypass (vòng qua). Trong trường hợp 1 hợp gặp trục trặc thì sẽ còn đến 2 hộp thay thế ngay lập tức. Bên canh đó Infiniti còn phòng hờ thêm một cột lái bằng "cơm" nối từ vô-lăng đến thước lái cứu cánh (Xem hình trên - số 2). Bình thường hệ thống lái dự phòng sẽ ngắt bởi một bộ ly hợp. Khi hệ thống điện trên xe gặp sự cố không thể khắc phục và trợ lực steer-by-wire bị vô hiệu hóa thì bộ ly hợp sẽ mở ra để đưa hệ thống này vào hoạt động, tránh tình trạng xe bị mất lái. 

2.3.2 Hoạt động lái với độ trễ nhỏ

Hoạt động lái được truyền cơ học đến chuyển động của lốp trong hệ thống lái bình thường, trục lái và bánh lái xoắn thanh ngón chân của tay lái chiến tranh, chỉ đạo tác động của các tuân thủ khác nhau như hỗ trợ chống rung cho bánh răng chuyển động nhẹ của lốp để phản ứng với hoạt động lái Sẽ có một sự chậm trễ. Mặt khác, trong DAS, chúng tuân thủ Lốp xe có thể được di chuyển mà không bị ảnh hưởng bởi hơi nóng Phản hồi trực tiếp thu được với độ trễ phản hồi nhỏ đối với hoạt động.

2.3.4 Chức năng cải thiện độ thẳng

Trong hệ thống này, đối với góc của vô lăng có thể tùy ý đặt góc lốp. điều này sử dụng nó để điều chỉnh góc của lốp khi lái xe trên mặt đường không thể, v.v. Cung cấp một độ lệch nhỏ để ngăn chặn dòng chảy một phía thông thường không thể tránh khỏi

Ngoài ra, ngoài góc lốp, một chút điều chỉnh cũng được bổ sung cho lực đánh lái. Cũng có thể sử dụng máy ảnh quay mặt trước. Phát hiện độ lệch hướng di chuyển của xe đối với làn đường và các góc của lốp xe các nhiễu động chẳng hạn như gió cắt ngang bằng cách thêm các hiệu chỉnh nhỏ về mức độ và lực lái giảm độ lệch hướng của xe gây ra bởi, nó có thể được thực hiện dễ dàng (Hình 10). 

2.4 Thế hệ công nghệ Steer-by-wire được trang bị trên dòng xe Infiniti

a. Tích hợp công nghệ chỉ đạo 2019 trong ô tô

Trong khi hệ thống lái trợ lực điện loại bỏ các thành phần thủy lực nhưng vẫn giữ lại liên kết lái cơ khí truyền thống, thì Steer-By-Wire loại bỏ liên kết lái. Các hệ thống này sử dụng động cơ điện để quay bánh xe, cảm biến để xác định lực lái cần tác động và các thiết bị cung cấp phản hồi xúc giác cho người lái. Những động cơ này hiệu quả hơn, êm hơn và không cần bảo trì.

Các nhà sản xuất ô tô đang dần phát triển công nghệ lái xe tự hành. Q50 mới là mẫu xe “lái bằng dây” đầu tiên trên thị trường, có nghĩa là không có kết nối cơ học nào giữa bánh xe trong tay bạn và bánh xe trên đường phố. Chỉ là tín hiệu điện.

Thế hệ lái thứ 3 - Công nghệ chỉ đạo:

Mục tiêu thiết kế bộ điều khiển công nghệ FZB :

- Có thể mở rộng theo yêu cầu công suất cao hơn (từ 500W đến 5KW).

- Thiết kế điện tử hiện đại: với thế hệ vi điều khiển mới nhất và trình điều khiển trước với các chức năng chẩn đoán nâng cao.

- Tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn (ISO-26262, ASIL-D): với các yếu tố dự phòng trong hầu hết các hệ thống con.

Mối quan tâm về việc dựa vào dây để chỉ đạo :

- Sao lưu cơ học: Có một tùy chọn giữ một bản sao lưu cơ học trong trường hợp có sự cố.

- Hệ thống CPU kép: Hai bộ vi điều khiển chạy độc lập có thể được sử dụng để kiểm tra tính toàn vẹn của nhau.

- Liên kết giao tiếp chuyên dụng: Các liên kết giao tiếp chuyên dụng và nhanh hơn (CAN, CAN Fd, LIN và FlexRay) giữa cảm biến góc lái và ECU “chỉ đạo” có thể được sử dụng để giảm thiểu thời gian trễ.

2.5 Công nghệ Steer-by-wire xu hướng phát triển tương lai

Các nhà sản xuất o oto đang dần ủng hộ công nghệ lái tự động cho chúng tôi và Infiniti là sản phẩm mới nhất đưa chúng tôi đến gần vách đá hơn bao giờ hết. Q50 mới là mẫu xe “lái bằng dây” đầu tiên trên thị trường, có nghĩa là không có kết nối cơ học nào giữa bánh xe trong tay bạn và bánh xe trên đường phố. Chỉ là tín hiệu điện.

Nếu Infiniti có đủ can đảm để loại bỏ hệ thống lái cơ khí (nó để nó ở đó như một phương án dự phòng), nó có thể cắt giảm trọng lượng của chiếc xe và tăng cường tiết kiệm nhiên liệu. Việc loại bỏ những thành phần đó cũng sẽ giúp dễ dàng hơn (rẻ hơn) trong việc sản xuất các phiên bản xe lái bên trái và bên phải, một tin tốt cho một công ty kinh doanh trên toàn thế giới.

2.6 Ưu nhược điểm và định hướng phát triển của hệ thống điều khiển điện tử

a. Ưu điểm của Drive by Wire:

Giảm khối lượng cơ cấu chấp hành của các hệ thống.

Tăng độ chính xác hoạt động.

Loại bỏ tổn thất do liên kết cơ học.

Cắt giảm các công tác bảo trì bảo dưỡng định kỳ và điều chỉnh

c. Định hướng phát triển:

- Công nghệ trợ lực tay lái steer-by-wire có mặt trên mẫu xe Infiniti Q50 (hãng Nissan)  có ý tưởng từ hệ thống lái fly-by-wire (hệ thống điều khiển kiểm soát bay) trên máy bay, tăng độ tin cậy khi đánh lái.

Để bảo đảm an toàn, hệ thống gắn 1 bộ ly hợp để chuyển sang trợ lực điện khi hệ thống steer-by-wire có sự cố.

Thực tế hệ thống lái kỹ thuật số steer-by-wire ít khi hỏng hóc, do hãng này cẩn thận bố trí 3 cụm điều khiển, gọi là hệ “tam trùng”, sẵn sàng thay thế “bọc lót” khi 1 cụm điều khiển trục trặc.

Tuy vậy, khi hệ thống steer-by-wire gặp trục trặc, bộ ly hợp sẽ chuyển hoạt động sang hệ thống trợ lực điện bình thường.

CHƯƠNG III

 MỘT SỐ HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP TRONG QUÁ TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA

CHỮA HỆ THỐNG LÁI STEER-BY-WIRE

3.1 Các hư hỏng thường gặp của hệ thống lái

Các hư hỏng thường gặp của hệ thống lái thể hiện như bảng dưới.

3.1.1 Kiểm tra và điều chỉnh độ rơ vành tay lái

Độ rơ vành tay lái là độ dài cung quay tự do vành lái từ vị trí tác động làm bánh xe bắt đầu chuyển hướng về một hướng về một phía đến vị trí tác động làm bánh xe chuyển hướng về phía ngược lại. Độ rơ vành tay lái được kiểm tra khi bánh xe dẫn hướng ở vị trí đi thẳng trên đường bằng.

3.1.2 Kiểm tra hiện tượng tay lái nặng

Kiểm tra hiện tượng tay lái nặng được thực hiện như sau:

- Kích đầu xe để nâng bánh xe trước lên rồi xoay vành tay lái qua lại để kiểm tra độ nặng của nó.

- Tháo thanh kéo dọc khỏi đòn quay đứng rồi xoay vành tay lái kiểm tra lại độ nặng, nếu thấy nhẹ hơn thì chứng tỏ nguyên nhân là ở các khớp cầu của các thanh kéo trong cơ cấu dẫn động lái. Ngược lại, nếu vành tay lái vẫn nặng thì nguyên nhân là ở hộp tay lái.

3.1.4 Rotuyn lái  - Thanh cân bằng

Các rotuyn lái bị mòn hay lỏng cũng có thể là nguyên nhân gây ra độ trễ khi đánh vô lăng Chúng thường bị mòn rất nhanh và cần được thay mới sau khoảng 120.000 - 170.000 km. Ô tô thường có các rotuyn trong và ngoài, chúng nối trực tiếp với thước lái. Hãy kiểm tra cả hai xem chúng có bị mòn quá mức không.

3.1.6 Xuất hiện dấu hiệu tay lái trả chậm

Hiện tượng này thường đi chung với tay lái nặng do bơm trợ lực của xe hoạt động kém. Việc này có thể do áp suất và lưu lượng dầu qua bơm giảm khiến thước lái dịch chuyển chậm khi ta đánh lái. Thước lái bị hở séc măng bao kín làm dầu lọt qua khoang bên cũng gây ra hiện tượng chậm trả lái. Ngoài ra còn có các nguyên nhân khác như: các đăng lái hoặc thanh dẫn động lái khô mỡ, bị mòn làm tăng lực ma sát khi ta trả lái.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Giáo trình kỹ thuật bảo dưỡng và sửa chữa ô tô – Lê Văn Anh, Nguyễn Huy Chiến, Phạm Việt Thành.

2. https://www.yourmechanic.com/article/how-to-replace-a-power-steering-control-unit-by-timothy-charlet

3. https://www.nissan-global.com/EN/TECHNOLOGY/OVERVIEW/ehpss.html

4. https://www.wired.com/2014/06/infiniti-q50-steer-by-wire/

5. http://www.designhmi.com/2018/04/07/steer-by-wire-technology/

6. Chuyên đề hệ thống truyền lực

PHỤ LỤC

1. Sơ đồ hệ thống lái diều khiển điện tử :

2. Sơ đồ cấu tạo chi tiết chính:

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"