Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm bộ điều khiển tự động động cơ xăng trang bị trên ô tô hiện đại

i


MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MUC CÁC BẢNG iv
DANH MỤC CÁC HÌNH v
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ
1.1. Tổng quan về cơ điện tử trên ô tô 3
1.2. Điều khiển động cơ 5
1.2.1. Điều khiển đánh lửa bằng điện tử (ESA) 5
1.2.2. Điều khiển tốc độ không tải (ISC) 8
1.2.3. Hệ thống phun nhiên liệu điện tử (EFI) 10
1.2.3.1. Hệ thống phun xăng điện tử (EFI-xăng) 10
1.2.3.2. Hệ thống phun dầu điện tử (EFI-diesel) 12
1.3. Hệ thống điều khiển khung gầm 15
1.3.1. Điều kiển hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) 15
1.3.2. Hệ thống treo khí điều khiển bằng điện tử (EMAS) 17
1.3.3. Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) 18
1.4. Các hệ thống điều khiển khác 18
1.4.1. Hệ thống điều khiển điện tử của hộp số tự động ECT 19
1.4.2. Hệ thống mã khóa động cơ 19
Chương 2:
KẾ CẤU VÀ NGUYÊN LÝ BỘ ĐIỀU KHIỂN
TỰ ĐỘNG ĐỘNG CƠ XĂNG (ECU)
2.1. Tổng quan về ECU (Electronic Control Unit) 21
2.1.1. Chức năng – yêu cầu của ECU 21
2.1.2. Kết cấu chung của ECU 22
ii

2.2. Cấu tạo của ECU 26
2.2.1. Giới thiệu về ECU GEMS - K1 27
2.2.2. Các chân của ECU GEMS-K1 30
2.2.3. Cấu tạo của ECU GEMS - K1 37
2.2.3.1. Khối nhận tín hiệu 40
2.2.3.2. Khối vi điều khiển 50
2.2.3.3. Khối chấp hành 58
Chương 3:
CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ
3.1. Đặt vấn đề 73
3.2. Các thông số cơ bản cho hệ thống đánh lửa 74
3.2.1. Lựa chọn các thông số cơ bản cho hệ thống đánh lửa 74
3.2.2. Tính toán các thông số cho hệ thống đánh lửa lập trình ECU 75
3.3. Thiết kế phần cứng ECU 82
3.3.1. Chọn linh kiện chế tạo bộ điều khiển đánh lửa điện tử 82
3.3.1.1. Giới thiệu về atmega8 83
3.3.1.2. Sơ đồ khối của atmega8 86
3.3.2. Sơ đồ các khối trong ECU 87
3.3.2. 1. Khối nguồn 87
3.3.2.2. Khối tín hiệu vào 88
3.3.2.3. Khối vi điều khiển atmega8 90
3.3.2.4. Khối điều khiển ra đánh lửa (khối công suất) 92
3.4. Chương trình điều khiển đánh lửa cho ECU 95
3.4.1. Thuật toán điều khiển đánh lửa 95
3.4.2. Viết chương trình 96
3.4. Kết quả và đánh giá 106
iii

3.4.1. Chuẩn bị 106
3.4.2. Chạy thử 107
3.4.3. Kết quả 107
Chương 4:
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận 109
4.2. Kiến nghị 110
TÀI LIỆU THAM KHẢO 112
















iv


DANH MUC CÁC BẢNG

Bảng 2.1-Một số thông số kỹ thuật của xe 28
Bảng 2.2-Một số thông số kỹ thuật của động cơ. 28
Bảng 2.3-Chức năng các chân của ECU. 31
Bảng 2.4-Chức năng các chân của vi điều khiển TC1677. 52
Bảng 3.1-Thông số cho hệ thống đánh lửa. 75
Bảng 3.2-Bản đồ góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh(θ
hc
). 78



















v

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1-Cấu trúc chung của hệ thống điều. 3
Hình 1.2-Một số hệ thống cơ điện tử trên ô tô. 4
Hình 1.3-Sơ đồ tổng quát hệ thống ESA. 5
Hình 1.4-So sánh đặc tuyến điều chỉnh góc đánh lửa sớm bằng cơ khí và điện
tử 7
Hình 1.5-Điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo tốc độ xe 7
Hình 1.6-Sơ đồ tổng quát hệ thống ISC. 8
Hình 1.7-Sơ đồ tổng quát của hệ thống phun xăng điện tử. 10
Hình 1.8-Sơ đồ tổng quát của hệ thống phun dầu điện tử loại thông thường. 12
Hình 1.9-Sơ đồ tổng quát của hệ thống EFI-diesel kiểu phân phối. 14
Hình 1.10-Sơ đồ điều khiển kín của ABS. 16
Hình 1.11- Sơ đồ tổng quát của hệ thống EAMS. 17
Hình 1.12-Sơ đồ tổng quát thệ thống lái. 18
Hình 1.13-Tổng quát hệ thống mã khóa động cơ. 20
Hình 2.1-ECU thực tế. 22
Hình 2.2-Sơ đồ khối của các hệ thống trong máy tính. 23
Hình 2.3-Cấu trúc máy tính. 23
Hình 2.4-Mạch điện của bộ chuyển đổi A/D. 24
Hình 2.5-Mạch điện của bộ đếm. 25
Hình 2.6-Mạch điện của bộ nhớ trung gian. 25
Hình 2.7-Mạch điện của bộ khuếch đại. 25
Hình 2.8-Mạch điện bộ ổn áp. 26
Hình 2.9-Mạch điện giao tiếp ngõ ra. 26
Hình 2.10-Trạng thái các bit. 27
Hình 2.11-Bên ngoài ECU GEMS– K1 27
Hình 2.12-Bên trong ECU GEMS– K1 27
vi

Hình 2.13-Động cơ SQR43F . 29
Hình 2.14-Các chân của ECU trên j1A 30
Hình 2.15-Các chân của ECU trên j1B. 31
Hình 2.16-Sơ đồ các khối điều khiển của ECU GEMS-K1. 37
Hình 2.17-Mạch in lớp trên của ECU. 38
Hình 2.18-Mạch in lớp dưới của ECU. 39
Hình 2.19-Vị trí khối nguồn trên ECU. 40
Hình 2.20-Sơ đồ mạch nguồn. 41
Hình 2.21-Sơ đồ khối IC TLE7368G 42
Hình 2.22-Tín hiệu điện áp vào. 44
Hình 2.23-Sơ đồ lọc tín hiệu vào từ cảm biến vị trí bướm ga1. 44
Hình 2.24-Sơ đồ lọc tín hiệu vào từ cảm biến vị trí bướm ga2. 45
Hình 2.25-Sơ đồ lọc tín hiệu vào từ cảm biến vị trí bàn đạp chân ga 1, 2. 45
Hình 2.26-Sơ đồ lọc tín hiệu vào từ cảm biến vị trí bướm ga. 46
Hình 2.27-Sơ đồ lọc tín hiệu vào từ cảm biến nhiệt độ không khí nạp. 46
Hình 2.28-Sơ đồ lọc tín hiệu vào từ cảm biến nhiệt độ động cơ. 46
Hình 2.29-Sơ đồ lọc tín hiệu vào từ cảm biến nhiệt độ động cơ. 47
Hình 2.30-Lọc tín hiệu A/C switch. 47
Hình 2.31-Mạch chuyển đổi tín hiệu cảm biến vị trí trục cam. 47
Hình 2.32-Mạch chuyển đổi tín hiệu cảm biến tốc độ trục khuỷu 48
Hình 2.33-Mạch chuyển đổi tín hiệu cảm biến Lambda_senson1. 49
Hình 2.34-Mạch chuyển đổi tín hiệu cảm biến Lambda_senson2. 49
Hình 2.35-Sơ đồ lọc tín hiệu cản biến tóc độ xe. 49
Hình 2.36-Vị trí khối đầu vào các tín hiệu trên ECU. 50
Hình 2.37-Chip TC 176. 50
Hình 2.38-Sơ đồ khối chip TC 1766 51
Hình 2.39-Vị trí khối vi điều khiển trên ECU. 58
vii

Hình 2.40-Mạch điện đến IC đánh lửa máy 1 59
Hình 2.41-Mạch điện đến IC đánh lửa máy 2 59
Hình 2.42-Mạch điện đến IC đánh lửa máy 3 59
Hình 2.43-Mạch điện đến IC đánh lửa máy 4 59
Hình 2.44-Sơ đồ khối và các chân của NGB8204N. 60
Hình 2.45-Mạch ứng dụng NGB8204N. 60
Hình 2.46-Vị trí khối điều khiển phun xăng trên ECU. 61
Hình 2.47-Sơ đồ khối điều khiển đánh lửa. 61
Hình 2.48-Điều khiển góc đánh lửa. 62
Hình 2.49-Góc đánh lửa sớm thực tế. 62
Hình 2.50-Mạch điều khiển phun xăng. 64
Hình 2.51-Sơ đồ khối của TLE8710E. 65
Hình 2.52-Vị trí khối điều khiển phun xăng trên ECU. 65
Hình 2.53-Sơ đồ khối hệ thống điều khiển phun xăng. 66
Hình 2.54-Sơ đồ mạch điều khiển bướm ga. 67
Hình 2.55-Sơ đồ khối IC TLE8209. 68
Hình 2.56-Khối điều khiển bướm ga. 69
Hình 2.57-Khối điều khiển ISCV. 70
Hình 2.58-Sơ đồ khối của TLE4208. 71
Hình 2.59-Khối điều khiển chạy không tải (ISCV). 72
Hình 2.60-Vị trí cụm điều khiển bướm ga ETC trên ECU. 72
Hình 3.1-Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp 77
Hình 3.2-Góc đánh lửa sớm thực tế. 79
Hình 3.3-Dạng vấu từ và tín hiệu của cảm biến vị trí trục cam. 80
Hình 3.4-Xung tín hiệu vị trí trục cam (G). 80
Hình 3.5-Giản đồ mô tả nguyên lý đo tốc độ động cơ và điều khiển thời điểm
đánh lửa. 82
viii

Hình 3.6-Sơ đồ chân của vi điều khiển ATMEGA8L. 85
Hình 3.7-Sơ đồ khối vi điều khiển ATMEGA8L. 87
Hình 3.8-Khối tạo nguồn 5V cho vi điều khiển 88
Hình 3.9-Sơ đồ tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga 88
Hình 3.10-Mạch chuyển đổi tín hiệu vào vi xử lý. 89
Hình 3.11-Tín hiệu khởi động STA. 90
Hình 3.12-Các chân tín hiệu vào và các chân tín hiệu ra điều khiển. 90
Hình 3.13-Khối mạch reset cho vi điều khiển. 91
Hình 3.14-Khối tạo xung nhịp dao động cho vi điều khiển. 92
Hình 3.15-Sơ đồ mạch khối ra điều khiển đánh lửa. 92
Hình 3.16-Sơ đồ mạch điều khiển ECU 92
Hình 3.17-Sơ đồ thuật toán điều khiển góc đánh lửa sớm. 95
Hình 3.18-Sơ đồ tổng quát về bo mạch điều khiển đánh lửa 107
Hình 3.19-Các chân kết nối các tín hiệu của bo mạch điều khiển đánh lửa. 107
Hình 3.20-Xung IGT1 trên máy hiện sóng Oscilloscope. 108












1

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển rất nhanh mang lại lợi ích rất
to lớn cho con người cả về vật chất lẫn tinh thần. Để nâng cao đời sống của
nhân dân và hòa nhập với sự phát triển chung của đất nước trong khu vực
khác trên thế giới. Nhà nước ta đẩy mạnh công nghiệp hóa hiện đại hóa đất
nước. Một trong những mục tiêu đặt ra là phát triển ngành công nghiệp cơ khí
ôtô. Ngành công nghiệp cơ khí ôtô đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển
chung của toàn xã hội về giải quyết việc làm, thúc đẩy nền kinh tế quốc dân.
Trong những thập niên gần đây sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, nhu
cầu vận chuyển hàng hóa và nhu cầu đi lại ngày càng cao. Mạng lưới giao
thông phát triển nhanh phương tiện giao thông đi lại bằng ôtô ngày càng
chiếm vị trí quan trọng và không thể thiếu được đối với xã hội. Vì thế, vấn đề
học tập và nghiên cứu về ngành kỹ thuật ô tô trở nên rất cần thiết. Việc
nghiên cứu chế tạo thử nghiệm bộ điều khiển tự động động cơ xăng trang bị
trên ô tô hiện đại giúp tôi có một cái nhìn cụ thể hơn, sâu sắc hơn về vấn đề
này. Đây cũng là lý do mà đã khiến tôi chọn đề tài này làm đề tài đồ án tốt
nghiệp với mong muốn được nghiên cứu kỹ hơn, sâu hơn về hệ thống điều
khiển tự động trên động cơ xăng, để từ đó có thể chế tạo được một số hệ
thống điều khiển tự động, đưa ra được các giải pháp về các vấn đề hư hỏng
thường gặp ở hệ thống điều khiển tự động này.
Sau gần 3 tháng nỗ lực cố gắng, tôi đã hoàn thành nội dung cơ bản của đề
tài cụ thể gồm 4 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về cơ điện tử trên ô tô.
Chương 2: Kế cấu và nguyên lý điều khiển tự động động cơ.
Chương 3: Chế tạo thử nghiệm hệ thống điều khiển động cơ.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.
2

Với tôi, đây là đề tài khá mới, tài liệu tham khảo còn ít, kiến thức chuyên
môn còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều và điều kiện thời gian không
cho phép nhưng bản thân đã rất cố gắng hoàn thành các nội dung cơ bản của
đề tài, mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng không tránh khỏi những thiếu sót.
Kính mong các quý thầy cô giáo trong bộ môn và bạn bè góp ý để nội dung
của đồ án được bổ sung hoàn thiện hơn.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn Trần Ngọc
Anh, các thầy cô giáo trong bộ môn cùng tất cả các bạn sinh viên đã giúp tôi
hoàn thành đồ án này.
Xin chân thành cám ơn!




Nha Trang, ngày 01 tháng 07 năm 2012.

Sinh viên thực hiện

Đỗ Văn Đắc







3


Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ

1.1. Tổng quan về cơ điện tử trên ô tô
Cùng với sự phát triển của kỹ thuật, chiếc xe ngày nay ngày một tiện
nghi và hiện đại hơn. Trên một chiếc ô tô hiện đại, phần điện, điện tử chiếm
một phần đáng kể trong giá trị tổng thành của nó. Hệ thống điện và điện tử
can thiệp vào gần như tất cả các hệ thống trên một chiếc xe, từ hệ thống đơn
giản có từ lâu đời như khởi động, cung cấp điện, đánh lửa đến những hệ thống
mới được nghiên cứu ứng dụng như phanh, lái, treo, Trong tương lai, chiếc
xe được ví như một robot, là sự kết hợp hoàn hảo giữi phần cơ và phần điện.
Tình trạng hoạt động của xe được theo dõi bằng các tín hiệu cảm biến, từ
những tín hiệu đó, ECU xử lý tín hiệu và quyết định điều khiển cơ chấp hành.

Hình 1.1-Cấu trúc chung của hệ thống điều.
Sau đây là một số hệ thống cơ bản kết hợp giữi phần cơ và phần điện (cơ
- điện tử) trên ô tô:
 Hệ thống điều khiển động cơ.
 Hệ thống điều khiển khung gầm.
 Hệ thống điều khiển khác.
 Hệ thống điều khiển động cơ:
 Điều khiển đánh lửa bằng điện tử (ESA).
 Điều khiển chạy không tải (ISC).
 Điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử (EFI):
4


• Điều khiển phun xăng điện tử (EFI-xăng).
• Điều khiển phun dầu điện tử (EFI-diesel).
Các điều khiển này giúp động cơ đáp ứng được các yêu cầu gắt gao về
khí xả và tính tiết kiệm nhiên liệu. Đồng thời, công suất động cơ được cải

thiện rõ rệt.
 Hệ thống điều khiển khung gầm:
 Điều khiển hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS).
 Điều khiển hệ thống treo khí bằng điện tử (EMAS).
 Điều khiển hệ thống lái (EPS).
 Một số điều khiển khác.
Các điều khiển này tăng sự an toàn cho người sử dụng.
 Các hệ thống điều khiển khác
 Điều khiển chạy tự động (ECT).
 Điều khiển hệ thống mã khóa động cơ.
 Một số điều khiển khác.
Các điều khiển này nâng cao sự tiện nghi cho ô tô.

Hình 1.2-Một số hệ thống cơ điện tử trên ô tô.
5


1.2. Điều khiển động cơ
1.2.1. Điều khiển đánh lửa bằng điện tử (ESA)


Khái quát hệ thống
Hệ thống ESA (Đánh lửa sớm điện tử) là một hệ thống dùng ECU động
cơ để xác định thời điểm đánh lửa dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến khác
nhau. ECU động cơ tính toán thời điểm đánh lửa từ thời điểm đánh lửa tối ưu
được lưu trong bộ nhớ để phù hợp với tình trạng của động cơ, và sau đó
chuyển các tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa.

Hình 1.3-Sơ đồ tổng quát hệ thống ESA.


Vai trò của các cảm biến

Cảm biến vị trí trục cam (tín hiệu G): Cảm biến này phát hiện góc
quay chuẩn và thời điểm của trục cam.

Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE): Cảm biến này phát hiện góc
quay trục khuỷu và tốc độ của động cơ.

Cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp
(tín hiệu VG hoặc PIM): Cảm biến này phát hiện khối lượng khí nạp hoặc áp
6


suất đường ống nạp.


Cảm biến vị trí bướm ga (tín hiệu IDL, loại công tác hoặc loại tuyến
tính VTA ): Cảm biến này phát hiện điều kiện chạy không tải.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (tín hiệu THW): Cảm biến này phát
hiện nhiệt độ của nước làm mát.

Cảm biến tiếng gõ (tín hiệu KNK): Cảm biến này phát hiện tình trạng
của tiếng gõ.

Cảm biến oxy (tín hiệu OX): Cảm biến này phát hiện nồng độ của oxy
trong khí xả.

Tín hiệu khởi động (STA): Tín hiệu này cho biết động cơ đang ở chế

độ khởi động.

Tín hiệu bật công tắc điều hòa (A/C): Tín hiệu này cho biết hệ thống
điều hòa đang hoạt động.

Tín hiệu IGT: Tín hiệu dùng để đóng ngắt dòng sơ cấp.

Tín hiệu IGF: Tín hiệu phản hồi của IC đánh lửa.

Vai trò của ECU động cơ: ECU động cơ nhận các tín hiệu từ các cảm
biến, tính toán thời điểm đánh lửa tối ưu theo các tình trạng động cơ, và
truyền tín hiệu đánh lửa (IGT) đến IC đánh lửa.

Vai trò của IC đánh lửa: IC đánh lửa nhận tín hiệu IGT do ECU động
cơ phát ra để ngắt dòng điện sơ cấp bobbin đánh lửa một cách gián đoạn. Nó
cũng gửi tín hiệu xác nhận đánh lửa (IGF) đến ECU động cơ. Đồng thời nó
cũng điều chỉnh góc ngậm điện và hạn chế dòng điện qua bobbin khi dòng
quá lớn.
 Hoạt động của hệ thống
ECU động cơ xác định thời điểm đánh lửa dựa vào tín hiệu góc quay trục
khuỷu (G), tín hiệu tốc độ động cơ (NE) và các tín hiệu từ các cảm biến khác.
Ví dụ ECU điều khiển theo tín hiệu tốc động cơ, khi tốc độ động cơ cao thì hệ
7


thống ECU sẽ điều khiển tăng góc đánh lửa sớm, còn khi tốc độ động cơ thấp
thì điều khiển giảm góc đánh lửa sớm cho phù hợp với tình trạng hoạt động
của động cơ. Với hệ thống này, sử dụng càng nhiều tín hiệu cảm biến báo về
ECU thì độ chính xác càng cao, đường đánh lửa sớm càng gần với đường
đánh lửa lý tưởng (Hình 1.4).

Hình 1.4-So sánh đặc tuyến điều chỉnh góc đánh lửa
sớm bằng cơ khí và điện tử
Khi đã xác định được thời điểm đánh lửa, ECU động cơ gửi tín hiệu IGT
đến IC đánh lửa.Trong khi tín hiệu IGT được chuyển đến để bật IC đánh lửa,
dòng điện sơ cấp chạy vào cuộn dây đánh lửa này. Trong khi tín hiệu IGT tắt
đi, dòng điện sơ cấp và từ thông giảm đột ngột. Trên cuộn thứ cấp của bô bin
sẽ sinh ra một hiệu điện thế vào khoảng từ 15KV - 40KV. Đồng thời, tín hiệu
IGF được gửi đến ECU động cơ.

Hình 1.5-Điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo tốc độ xe.
a)
b)
c)
8


Ví dụ điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo tốc độ động cơ (hình 1.5). Hình
(a) khi xe chạy ở chế độ không tải thì góc đánh lửa sẽ được điều chỉnh ở góc
đánh lửa ban đầu khoảng 10
0
góc quay tục khuỷu (tùy vào mỗi loại động cơ
mà giá trị này có thể đổi), hình (b) khi xe chạy ở tốc độ không đổi thì góc
đánh lửa sớm sẽ được điều chỉnh sớm lên hơn 10
0
tùy theo tín hiệu của các
cảm biến báo về ECU, hình (c) khi xe tăng tốc thì góc đánh lửa sẽ được điều
chỉnh muộn đi để động cơ có thể tăng công suất, giảm ô nhiêm môi trường, và
ngăn chặn kích nổ một cách có hiệu quả.
1.2.2. Điều khiển tốc độ không tải (ISC)


Khái quát hệ thống
Hệ thống ISC (Điều khiển tốc độ không tải) có một mạch đi tắt qua
bướm ga, và lượng không khí hút từ mạch đi tắt này được điều khiển bởi
ISCV (Vanđiều chỉnh tốc độ không tải).
Van ISCV dung tín hiệu ECU động cơ để điều khiển động cơ ở tốc độ
không tải tối ưu tại mọi thời điểm.
Hệ thống ISC gồm các van ISCV, ECU động cơ, các cảm biến và các
công tắc khác nhau.

Hình 1.6- Sơ đồ tổng quát hệ thống ISC.
9




Vai trò các cảm biến

Tín hiệu khởi động (STA): Tín hiệu này cho biết động cơ đang ở chế
độ khởi động.

Công tắc khởi động trung gian (NSW): Tín hiệu chuyển số được
chuyển từ N đến D hoặc từ D đến N trong khi xe dừng.

Cảm biến tốc độ xe (SPD): Cảm biến này phát hiện tốc độ của xe.

Tín hiệu phụ tải điện (ELS): Tín hiệu này cho biết các phụ tải điện
(đèn pha, cốt, xi nhan ) có đang sử dụng hay không.


Công tắc (A/C): Tín hiệu này cho biết chế độ ON/OFF của máy điều
hòa không khí .

Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE): Cảm biến này phát hiện góc quay
trục khuỷu và tốc độ của động cơ.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (tín hiệu THW): Cảm biến này phát
hiện nhiệt độ của nước làm mát.

Cảm biến vị trí bướm ga (IDL): Cảm biến này phát hiện điều kiện
chạy không tải.


Hoạt động của hệ thống
Dựa vào tín hiệu các cảm biến báo về ECU , ECU sẽ tính toán, quyết
định tín hiệu điều khiển van ISCV:

Khi khởi động: ECU động cơ dùng tín hiệu của cảm biến nhiệt độ
nước làm mát (THW), cảm biến tốc độ động cơ(NE) và tín hiệu khởi động
(STA) để điều khiển van ISCV.

Khí hâm nóng: Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, tốc độ chạy không
tải được tăng lên để động cơ chạy được êm. Khi nhiệt động nước làm mát
tăng lên, tốc độ chạy không tải giảm xuống. ECU nhận tín hiệu từ cản biến vị
trí bướm ga (IDL), cảm biến tốc độ xe (SPD), cảm biến tốc độ động cơ (NE)
và tín hiệu khởi động (STA) để điều khiển van ISCV.
10




Điều khiển phản hồi và điều khiển dự tính: Khi bật công tắc A/C, pha
cốt nếu tăng hoặc thay đổi tải trọng, tốc độ chạy không tải sẽ được tăng lên
hoặc ngăn không cho thay đổi.
1.2.3. Hệ thống phun nhiên liệu điện tử (EFI)
1.2.3.1. Hệ thống phun xăng điện tử (EFI-xăng)


Khái quát hệ thống

Hình 1.7-Sơ đồ tổng quát của hệ thống phun xăng điện tử.


Vai trò các cảm biến

Cảm biến vị trí trục cam (tín hiệu G): Cảm biến này phát hiện góc
quay chuẩn và thời điểm của trục cam.

Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE): Cảm biến này phát hiện góc
quay trục khuỷu và tốc độ của động cơ.

Cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp
(tín hiệu VG hoặc PIM): Cảm biến này phát hiện khối lượng khí nạp hoặc áp
suất đường ống nạp.

Cảm biến vị trí bướm ga(tín hiệu IDL, loại công tác hoặc loại tuyến
11


tính VTA ): Cảm biến này phát hiện điều kiện chạy không tải.


Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (tín hiệu THW): Cảm biến này phát
hiện nhiệt độ của nước làm mát.

Cảm biến oxy (tín hiệu OX): Cảm biến này phát hiện nồng độ của oxy
trong khí xả.

Tín hiệu khởi động (STA): Tín hiệu này cho biết động cơ đang ở chế
độ khởi động.


Hoạt động của hệ thống
ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến (G, NE, STA, THW, ), sau đó
ECU xử lý tín hiệu, tính toán thời điểm, thời gian phun nhiên liệu tối ưu rồi
quyết định gửi tín hiệu điều khiển các vòi phun.
Một số hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu ứng với một số chế độ hoạt
động của động cơ:


Làm đậm khi khởi động: Không thể tính được thời gian phun cơ bản
bằng lượng không khí nạp vì tốc động của động cơ thấp và sự thay đổi của
lượng không khí nạp rất lớn trong lúc khởi động. Vì lý do này, thời gian phun
nhiên liệu lúc khởi động được xác định bằng nhiệt độ nước làm mát. Nhiệt độ
nước làm mát càng thấp thì việc bốc hơi nhiên liệu – không khí càng kém. Do
đó, phải làm cho hỗn hợp nhiên liệu-không khí đậm hơn bằng cách kéo dài
thời gian phun.


Làm đậm để hâm nóng: Lượng phun nhiên liệu được tăng lên vì sự
bay hơi của nhiên liệu kém trong khi động cơ còn lạnh. Khi nhiệt độ nước làm
mát thấp, thời gian phun nhiên liệu càng tăng lên để làm cho hỗn hợp nhiên

liệu-không khí đậm hơn nhằm đạt được khả năng làm việc trong thời gian
động cơ còn nguội.


Làm đậm để tăng tốc: Khi tỷ lệ nhiên liệu-không khí trở nên nhạt, đặc
biệt trong khi bắt đầu tăng tốc, vì độ trễ của việc cung cấp nhiên liệu thường
12


xảy ra trong lúc tăng tốc đối với việc thay đổi nhanh lượng không khí nạp khi
đạp bàn chân ga. Vì vậy, thời gian phun được kéo dài để tăng khối lượng
nhiên liệu dựa vào không khí nạp để tránh cho hỗn hợp mhiên liệu-không khí
trở nên nhạt. Việc tăng tốc được xác định bằng tốc độ thay đổi góc mở bướm
ga.
1.2.3.2. Hệ thống phun dầu điện tử (EFI-diesel)
 Hệ thống phun dầu điện tử được chia làm hai loại:
 EFI-diesel kiểu thông thường.
 EFI-diesel kiểu phân phối.
a) EFI-diesel kiểu thông thường


Khái quát hệ thống

Hình 1.8-Sơ đồ tổng quát của hệ thống phun
dầu điện tử loại thông thường.


Vai trò các cảm biến và bộ phận chấp hành

Cảm biến vị trí bướm ga (IDL/VA): Phát hiện góc mở bướm ga và chế

độ không tải.
13



Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (THA): Phát hiện nhiệt độ không khí
nạp.

Cảm biến áp suất tăng áp tuabin (PIM): Phát hiện áp suất của đường
ống nạp.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW): Phát hiện nhiệt độ nước.

Cảm biến vị trí trục khuỷu (TDC): Phát hiện vị trí góc của trục khuỷu.

Cảm biến tốc độ động cơ (NE): Được lắp trên cam rô to của bơm, cảm
biến này phát hiện tốc độ động cơ và góc cam của bơm.

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF): Phát hiện nhiệt độ nhiên liệu.

Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga (IDL/VA,VAS): Cho biết vị trí bàn
đạp chân ga.

Van tuần hoàn khí thải (EGR): Mở và đóng theo các tín hiệu từ ECU
để tái tuần hoàn khí thải nhằm giảm lượng độc hại khí thải.

Van điều khiển lượng phun (SPV ): Điều khiển lượng phun nhiên liệu.

Van điều khiển thời điểm phun (TCV): Điều khiển thời điểm phun
nhiên liệu.


Hoạt động của hệ thống
ECU phát hiện các tình trạng hoạt động của động cơ dựa vào các cảm
biến khác nhau. Căn cứ vào thông tin này, ECU sẽ điều khiển lượng phun
nhiên liệu và thời điểm phun để đạt đến mức tối ưu bằng cách dẫn động các
cơ cấu chấp hành:
 Điều khiển hượng phun nhiên liệu bằng cách điều khiển cơ cấu van
SPV.
 Điều khiển thời điểm phun nhiên liệu bằng cách điều khiển cơ cấu
TCV.
EDU là một thiết bị phát điện cao áp, được đăt giữa ECU và một bộ phân
chấp hành, EDU khuếch đại điện áp của ắc quy và trên cơ sở các tín hiệu từ
14


ECU sẽ kích hoạt SPV.
b) EFI-diesel kiểu phân phối


Khái quát hệ thống

Hình 1.9- Sơ đồ tổng quát của hệ thống EFI-diesel
kiểu phân phối.
Thay vì bản thân bơm phân phối nhiên liệu vào các xi lanh, nhiên liệu
được trữ trong ống phân phối ở áp suất cần thiết để phun. Giống như đối với
hệ thống EFI của động cơ xăng, các vòi phun mở và đóng theo các tín hiệu
phun từ ECU để thực hiện việc phun nhiên liệu tối ưu.



Vai trò các cảm biến và bộ phận chấp hành

Cảm biến lưu lượng không khí nạp (VG): Phát hiện khối lượng không
khí nạp.

Cảm biến vị trí bàn đạp ga (IDL/VA,VAS): Phát hiện góc mở của bàn
đạp ga và các điều kiện chạy không tải.

Cảm biến vị trí trục cam (G): Nhận dạng các xi lanh.

Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (THA): Phát hiện nhiệt độ không khí
15


nạp.


Cảm biến áp suất tăng áp tuabin (PIM): Phát hiện áp suất của đường
ống nạp.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW): Phát hiện nhiệt độ nước.

Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE): Phát hiện vị trí tham khảo góc của
trục khuỷu.

Cảm biến áp suất nhiện liệu (PCR): Phát hiện áp suất trong ống phân
phối.

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF): Phát hiện nhiệt độ nhiên liệu.


Vòi phun: Phun nhiên liệu theo tín hiệu điều khiển của ECU.

Van tuần hoàn khí thải( Van EGR): Mở và đóng theo các tín hiệu từ
ECU để tái tuần hoàn khí thải nhằm giảm lượng độc hại khí thải.

Van điều khiển hút (SCV): Được lắp ở bơm cung cấp, SCV điều chỉnh
khối lượng nhiên liệu được hút vào bơm cung cấp.

ECU: Xác định các tình trạng hoạt động dựa vào các tín hiệu từ các
cảm biến khác nhau và truyền các tín hiệu điều khiển động cơ.

EDU: Khuếch đại các tín hiệu của ECU để điều khiển các vòi phun.

Ống phân phối: Lưu trữ nhiên liệu đã được bơm cung cấp nén đến áp
suất cần thiết cho việc phun nhiên liệu.


Hoạt động của hệ thống
Dựa vào các tín hiệu vào từ các cảm biến khác nhau ECU xử lý các tín
hiệu vào, tính toán thời điểm bắt đầu phun, thời gian mở vòi phun nhiên liệu
tối ưu nhất rồi chuyền tín hiệu điều khiển đến EDU, EDU khuếch các tín hiệu
của ECU rồi chuyền tín hiệu điều khiển các vòi phun.
1.3. Hệ thống điều khiển khung gầm
1.3.1. Điều kiển hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS)


Khái quát về hệ thống
16

Hình 1.10-Sơ đồ điều khiển kín của ABS.
1 - Bộ chấp hành thủy lực; 2- Xy lanh phanh chính;
3 - Xy lanh làm việc; 4 - Bộ điều khiển (ECU);
5- Cảm biến tốc độ bánh xe.


Tín hiệu đầu vào và cơ cấu chấp hành

Cảm biến tốc độ (Speed sensors): Đo tốc độ bánh xe.

Cảm biến giảm tốc (chỉ có ở vài xe): Cảm biến giảm tốc cho phép
ABS đo trực tiếp sự giảm sóc của bánh xe trong quá trình phanh.

Cấu chấp hành:
• Van điện từ.
• Motor điện và bơm dầu.
• Bình tích áp.
•…


Hoạt động
ECU đánh giá được mức độ trượt giữa các bánh xe và mặt đường do sự
thay đổi tốc độ góc của bánh xe khi phanh và điều khiển bộ chấp hành ABS
để cung cấp áp suất dầu tối ưu đến các xi lanh bánh xe.
17


1.3.2. Hệ thống treo khí điều khiển bằng điện tử (EMAS)


Khái quát hệ thống
Hệ thống treo khí điều khiển bằng điện tử (EAMS) - Là hệ thống treo khí
trong đó lực giảm chấn điều chỉnh tùy theo chế độ chạy xe và người lái làm
tăng độ êm dịu và độ ổn định của xe khi xe hoạt động.

Hình 1.11-Sơ đồ tổng quát của hệ thống EAMS.


Vai trò các cảm biến
• Cảm biến góc xoay vô lăng: Phát hiện góc và hướng quay của vành tay
lái.
• Cảm biến giảm tốc: Phát hiện gia tốc theo phương thẳng đứng của xe.
• Cảm biến chiều cao xe: Xác định chiều cao của gầm xe theo chế độ
hoạt động của hệ thống treo.
• Công tắc chọn chế độ giảm chấn: Cho phép người lái lựa chọn chế độ
giảm chấn và độ cứng của lo xo hệ thống treo.
• Công tắc chọn chế độ chiều cao xe: Cho phép người lái lựa chọn chiều
cao gầm xe.


Hoạt động của hệ thống
ECU nhận tín hiệu từ tất cả các cảm biến để điều khiển lực giảm chấn,
độ cứng của lo xo, độ cao của xe theo điều kiện hoạt động của xe thông qua
bộ chấp hành điều khiển hệ thống. Bộ chấp hành điều khiển điện tử phản ứng
chính xác với sự thay đổi liên tục về điều kiện hoạt động của xe.