Nghiên cứu chế tạo băng thử các loại kim phun có giao tiếp máy tính

vi
MC LC
Trang ta
Quyt định giao đ tài
Lý lịch cá nhân i
Li cam đoan ii
Li cm t iii
Tóm tắt iv
Mc lc vi
Danh sách các bng vi
Danh sách các hình xi
CHNG 1 : TNG QUAN 1
1.1 Đặt vấn đ 1
1.2 Mc đích vƠ nhim v nghiên cu 2
1.2.1 Mc đích nghiên cu 2
1.2.2 Nhim v nghiên cu 3
1.3 Đi tng nghiên cu 3
1.4 Đim mi ca đ tài 3
1.5 Phng pháp nghiên cu 4
1.6 Phm vi nghiên cu 4
1.7 Tng quan v lĩnh vc nghiên cu 4
1.8 Các kt qu nghiên cu 4
CHNG 2 : C S LÝ THUYT CA Đ TÀI 5
2.1 Khái quát v h thng điu khin lp trình đng c 6
2.1.1 Lịch sử phát trin 6
2.1.2 Phân loi và u nhc đim 8
2.1.2.1 Phân loi 8
2.1.2.2 u đim ca h thng phun xăng 9

vii

2.2 Cấu trúc h thng điu khin lp trình và thut toán điu khin 10
2.2.1. S đ cấu trúc và các khi chc năng 10
2.2.2. Thut toán điu khin lp trình 12
2.2.2.1 Lý thuyt điu khin 12
2.2.2.2. Điu khin phun xăng 14
2.2.2.3. Chc năng chính ca điu khin phun xăng 15
2.2.2.4. Phun gián đon 16
2.2.2.5. Tính toán thi gian phun 17
2.2.2.6. Tính toán thi gian m kim trong D ậ Jetronic: 19
2.3. Điu khin kim phun 23
2.3.1 Nguyên tắc kt cấu kim phun 23
2.3.2 Kt cấu kim phun 23
2.3.3 Hot đng ca kim phun 24
2.3.3.1 Quá trình hot đng 25
2.4 Nhng ci tin ca băng thử kim phun có giao tip máy tính 38
2.5 Nhng li ích kỹ thut ca băng thử kim phun 38
2.6 Yêu cầu ca băng thử kim phun 39
2.7 Kho sát các gii pháp hin ti 39
2.8 Lý thuyt v xử lý nh vi LabVIEW 42
2.8.1 Gii thiu 42
2.8.2 Môi trng làm vic ca Vision Assistant 43
2.8.3 Thu nhn hình nh vi Vision Assistant 43
2.8.4 Xử lý nh vi Vision Assistant 45
2.8.4.1 Các bc làm vic vi Vision Assistant 45
2.8.4.2 To file VI ca LabView 46
2.8.4.3 Sử dng chc năng định vị màu sắc đ nhn bit vị trí và s lng LED 46

viii
CHNG 3 : THIT K VÀ CH TO VÀ XÂY DNG THUT TOÁN 48
3.1. Thit k phần cng 48

3.1.1 Gii thiu s đ h thng băng thử kim phun có giao tip máy tính 48
3.1.2 Ch to c khí 49
3.1.3 Thit k h thng đin 52
3.1.3.1 Gii thiu Card Hocdelam USB - 9090 52
3.1.3.2 Webcam sử dng trên h thng băng thử kim phun 54
3.1.3.3 Cm bin áp sử dng trên h thng băng thử kim phun 55
3.1.3.4 Driver điu khin bm xăng 55
3.1.3.5 S đ mch đin ca h thng băng thử 56
3.2 Xử lý nh tia phun nhiên liu và xây dng thut toán điu khin 56
3.2.1 Quá trình xử lý hình nh tia phun đ tính góc tia phun 56
3.2.2 Xác định đ nhuyn ca tia phun 62
3.3 Lp trình chng trình điu khin 65
3.3.1 Thut toán điu khin kim tra kim phun 66
3.3.2 Thut toán điu khin áp suất kim phun 66
3.3.3 Thut toán xử lý góc tia phun 67
3.3.4 Thut toán xử lỦ đ nhin tia phun (đ sng) 68
3.4 Hoàn thin mô hình thc t 69
CHNG 4 : THệ NGHIM VÀ KT QU 69
4.1 Mc tiêu thí nghim 71
4.2 Kt qu thí nghim 71
4.2.1 Kt qu demo kim phun 1 71
4.2.2 Kt qu demo kim phun 2 70
4.2.3 Kt qu demo kim phun 3 71
4.2.4 Kt qu demo kim phun 4 73

ix
CHNG 5 : KT LUN VÀ HNG PHÁT TRIN 73
5.1 Kt lun 75
5.2 Hn ch 75
5.3 Hng phát trin 75

Tài liu tham kho 76





















x
DANH SÁCH CÁC BNG
Bng Trang
Bng 3.1: Thông s kỹ thut ca Card HDL USB - 9090………………………. …53
Bng 3.2: Cách kim tra Card
HDL USB - 9090………………………………… 54
Bng 3.3: Đặc tuyn đin áp ậ áp suất dầu Denso 499000 -7150…………………. .55

xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình Trang
Hình 2.2: S đ cấu trúc ca h thng điu khin lp trình cho đng c [1] 11
Hình 2.3: S đ các khi chc năng ca h thng điu khin phun xăng [1] 11
Hình 2.4a: S đ nguyên lý ca h thng điu khin đng c vi liên h ngc [1] 12

Hình 2.5: S đ tng quát h thng phun nhiên liu [1] 23
Hình 2.10: Mch đin điu khin kim phun bằng áp [1] 28
Hình 2.11: Mch đin kim phun có đin tr thấp [1] 28
Hình 2.12: Các cách mắc đin tr ph cho kim phun có đin tr thấp [1] 29
Hình 2.13- Phng pháp điu khin kim phun bằng dòng [1] 30
Hình 2.14: Mch điu khin kim phun bằng dòng [1] 31
Hình 2.17: Điu khin thi gian phun nhiên liu [1] 33
Hình

2.18: Điu khin kim phun khi khi đng [1] 34
Hình 2.19: Đặc tính hiu chỉnh bi nhit đ khí np [1] 35
Hình 2.20: S hiu chỉnh làm giàu sau khi khi đng [1] 35
Hình 2.21: S làm giàu hâm nóng [1] 36
Hình 2.22: Đ thị biu din s cắt nhiên liu [1] 37
Hình 2.23: Hiu chỉnh lng phun theo đin áp [1] 37
Hình 2. 25: Máy kim tra & v sinh kim phun ca hãng YAMAHA [7] 39
Hình 2.27: Thit bị kim tra & làm sch kim phun CRV ậ 66 [7] 41
Hình 2.29: Giao din ca Vision Assistant [6] 43
Hình 2.30: Cửa s thu nhn nh [6] 44
Hình 2.32: Chọn nh đ xử lý [6] 46
Hình 2.33: Kt qu sau khi xử lý [6] 47
Hình 3.1: S đ h thng 48
Hình 3.2: Bn v các chi tit gia công 49
Hình 3.4: Bn v chi tit bình xăng 50
Hình 3.5: Bn v chi tit hp đen 50
Hình 3.6: Bn v c khí hoàn chỉnh băng thử kim phun 51
Hình 3.7: Mô hình băng thử kim phun 51
Hình 3.8: Card HDL USB - 9090 52

xii

Hình 3.9: S đ chân Card HDL USB - 9090 52
Hình 3.10: S đ đấu chân Card HDL USB - 9090 53
Hình 3.11: Webcam sử dng trên băng thử 54
Hình 3.12: Driver điu khin bm xăng 55
Hình 3.13: Mch đin trên mô hình băng thử kim phun 56
Hình 3.15: Sử dng hàm Color Plane Extraction 1 57
Hình 3.16: Sử dng hàm Gray Morphology 1 57
Hình 3.17: Sử dng hàm Threshold 1 58
Hình 3.18: Sử dng hàm Binary Image Inversion 58
Hình 3.19: Sử dng hàm Adv. Morphology 1 59
Hình 3.20: Sử dng hàm Basic Morphology 1 59
Hình 3.21: Sử dng hàm FFT Filer 1 60
Hình 3.22: Sử dng hàm Image Mask 1 60
Hình 3.23: Sử dng hàm Cirde Detection 1 61
Hình 3.24: Sử dng hàm Image Mask 1 61
Hình 3.25: Sử dng hàm Original Image 62
Hình 3.27: Sử dng hàm Gray Morphology1 63
Hình 3.28: Sử dng hàm Threshold 1 63
Hình 3.29: Sử dng hàm Binary Image Inversion 64
Hình 3.31: Thut toán điu khin cho nút điu khin (Test) 66
Hình 3.32: Thut toán điu khin áp suất phun 67
Hình 3.33: Thut toán xử lý góc tia phun 68
Hình 3.35: Cửa s front panel 69
Hình 3.36: Băng thử kim phun có giao tip máy tính 70
Hình 4.1: Hin thị kt qu kim tra kim phun 1 71
Hình 4.2: Hin thị kt qu kim tra kim phun 1 72
Hình 4.4: Hin thị kt qu kim tra kim phun 3 73
Hình 4.5: Hin thị kt qu kim tra kim phun 4 73

[1], [6], [7]: Danh mc tài liu tham kho.

1
CHNG 1
TNG QUAN
1.1 Đ̣t v́n đ
Từ khi chic ô tô đầu tiên trên th gii ra đi cho đn nay, ô tô đƣ tr thành mt
phng tin vn chuyn cần thit khó có gì thay th đc trong cuc sng. Hin nay,
so vi các phng tin giao thông khác ô tô có vị trí vô cùng quan trọng và tỷ l hành
khách tham gia giao thông đng b cao hn so vi các loi phng tin giao thông
khác.
Cùng vi xu hng phát trin v khoa học kỹ thut công ngh, nn công nghip ô
tô cũng phát trin không ngừng. Từ nhng năm 80 ca th kỷ XX, công ngh đin tử
đƣ đc ng dng trên ô tô dần dần thay th các c cấu điu khin bằng c khí. Qua
nhiu thp niên, đin tử tr thành mt trong nhng nhân t quan trọng không th thiu
đc trên ô tô. Đ đt đc nhng tính năng ấy, trên đng c đc trang bị rất nhiu
cm bin đ thu thp nhng thông tin  dng đin áp và chuyn v b ECU. B ECU
s xử lỦ hay lƠ ― tính toán‖ nhng d liu nhp vƠo đ thc hin các quyt định và
hoàn thành chc năng  đầu ra, mà c th lƠ kim phun đng c. Nó không nhng giúp
đng c ô tô điu khin chính xác hn vƠ còn lƠm gim ô nhim môi trng, tit kim
nhiên liu, tăng công suất đng c. Song song vi vic hin đi hoá, chic ô tô ngày
càng hoàn ho hn thì vấn đ bo trì, chẩn đoán, sửa cha ngày càng phc tp hn.
Vi nhng chic ô tô hin đi hin nay lng d liu điu khin xe ngày càng nhiu.
Vì vy chẩn đoán sửa cha theo phng pháp th công đƣ tr nên ht sc khó khăn.
S c nghiêm trọng nhất  đng c là kim phun, đơy lƠ ni bị nghi vấn nhiu nhất.
Trong quá trình phun, nu chất lng nhiên liu không tt, b lọc làm vic không hiu
qu s rất d dn ti vic kim phun bị tắc, đóng cặn. Khi kim bị tắc, lng xăng cung
cấp không đ theo nhu cầu thc t nên xe yu vƠ thng xuyên cht máy. Nhng yu
t khác nh hng ti hot đng ca kim phun còn có th do dòng đin không đáp ng
yêu cầu.
Gần đơy, vic ch to băng thử kim phun đƣ đc nghiên cu. Nhng vic ng

dng kim tra kim phun có giao tip vi máy tính cha đc đ cp đn.

2
Vic ng dng phần mm LabVIEW trong vic giao tip gia máy tính vƠ băng
thử kim phun ca h thng phun xăng đin tử đƣ đc tác gi nghiên cu. Đng thi,
băng thử kim phun có giao tip máy tính cũng dùng đ thc hin các thí nghim nhằm
xây dng mt s đng đặc tính làm vic ca kim phun phc v vic ging dy,
nghiên cu và học tp cho các giáo viên và học sinh. Mặt khác, chng trình giao tip
còn cho phép ngi sử dng thay đi mt s thông s làm vic ca kim phun từ đó mô
phng các ch đ hot đng khác nhau ca kim phun nhiên liu nh: áp suất phun, góc
phun và đ nhuyn ca tia phun
Bắt đầu từ đng lc này, nghiên cu ca tác gi là tp trung vào nghiên cu ch
to băng thử kim phun có giao tip vi máy tính vi ng dng phần mm LabVIEW.
1.2 Mục đích vƠ nhim vụ nghiên cu
1.2.1 Mục đích nghiên cu
V

i s
̣
pha

t tri n ca các ngƠnh đin tử vƠ công ngh thông tin nga

y nay các
ngành t đng hóa, kỹ thut đin tử đƣ có nhng bc phát trin nhy vọt, các ng
dng ca các ngành này vào các ngành khác ngày càng nhiu, trong đó có ngƠnh công
ngh ô tô, dn đn s thúc đẩy s phát trin ca các h thng kim tra thông minh ,
hiê
̣
n đa

̣
i các chi tit trên ô tô ra đ

i.
Nhng thit k ngày nay càng phc v cho con ngi nhiu hn trong nhng
công vic  nhng môi trng đc hi nguy him mƠ con ngi không th tip cn
đc.
ng dng lý thuyt v hê
̣
thông phun xăng đin tử trên ôtô kt hp lý thuyt xử
lý nh, sử dng card Hocdelam USB - 9090 và camera, vit chng trình giao tip
bằng LabVIEW nhằm ch to và thc nghim hê
̣
thông băng thử kim tra kim phun
trên đng c ô tô, từ đó hoƠn thin và phát trin h thng kim tra kim phun trc tip
trên đng c ô tô, đó cũng chính lƠ là tin đ quan trọng trong các bc tin cho các
thit bị kim tra ô tô trong tng lai.
Ch to đc băng thử kim tra kim phun có giao tip vi máy tính.
Băng thử phi gọn, bn chắc d điu khin, d bo dỡng, kim tra sửa cha.



3
1.2.2 Nhim vụ nghiên cu
Do đ tài v băng thử kim phun có giao tip máy tính còn mi mẻ  Vit nam
và cho ti thi đim nƠy cha có mt công trình nghiên cu nào v băng thử này nên
tác gi đƣ nghiên cu thu thp tài liu v băng thử kim phun có giao tip máy tính đặc
bit là kin thc và mt s tài liu v phun xăng đin tử ca thầy: PGS.TS Đỗ Văn
Dũng và các lun văn thc sỹ ca các khoá trc đ da vƠo đó phát trin h thông
băng thử kim phun có giao tip máy tính.

- Nghiên cu, thử nghim và tìm gii pháp thích hp từ đó đ ra phng pháp
thit k c khí ti u và mch điu khin phù hp vi thc t đ thun tin cho vic
lắp đặt h thng.
- Tìm hiu phần mm LabVIEW đ lp trình điu khin cho h thng.
- Đ xuất đc thut toán điu khin h thng băng thử kim phun.
- Tìm đc gii pháp thử nghim kt cấu & chng trình đƣ lp trình.
- Đánh giá đc kt qu đƣ nghiên cu.
1.3 Đi tng nghiên cu
- Các loi kim phun trên đng c phun xăng.
- Phần mm LabVIEW.
- Card giao tip Hocdelam USB-9090.
- Camera chuyên dng trong thu thp hình nh tia nhiên liu.
- Các thit bị thu nhn tín hiu, các cm bin.
1.4 Đim mi ca đ tƠi
- Ch to và thc nghim băng thử các loi kim phun trên đng c phun xăng
có giao tip máy tính.
- ng dng phần mm LabVIEW đ lp trình và điu khin h thng.
- Băng thử hot đng  các ch đ:
+ Xác định áp suất phun.
+ Xác định góc phun.
+ Xác định đ ti (sng) ca tia phun.
Thông qua vic xử lý hình nh ca tia phun.



4
1.5 Phng pháp nghiên cu
Trong quá trình thc hin đ tƠi ― Nghiên cu ch to băng thử kim phun có
giao tip máy tính‖ tác gi đƣ sử dng các phng pháp nghiên cu.
- Phng pháp nghiên cu tài liu.

- Phng pháp thit k và ch to băng thử các loi kim phun có giao tip máy
tính.
- Phng pháp lp trình điu khin.
- Phng pháp thc nghim trên băng thử thông qua giao tip gia máy tính,
card giao tip và camera chuyên dng.
- Phng pháp xử lý s liu thc nghim.
1.6 Phm vi nghiên cu
- Đ tài chỉ gii hn nghiên cu ch to băng thử kim phun cho đng c phun
xăng trên ô tô.
- Thu thp tín hiu qua card giao tip Hocdelam USB ậ 9090.
- Phần mm LabVIEW.
- C s lý thuyt v xử lý nh trong LabVIEW.
1.7 Tng quan v lĩnh vực nghiên cu
Đ thc hin đ tài nghiên cu này, tác gi tp trung ch to h thng băng thử
kim phun có giao tip máy tính.
- Trc tiên, ngi nghiên cu kho sát các h thng băng thử kim phun từ
trc đn nay.
- Sau đó, da trên nhng tài liu đƣ đc nghiên cu, tác gi đ xuất mt gii
pháp mi đ thay th cho h thng băng thử kim phun hin ti.
- Cuôi cu

ng , thu thơ
̣
p ca

c tố

n hiê
̣
u qua ma


y tố

nh thông qua phơn mêm
LabVIEW, quan sa

t tố

n hiê
̣
u điêu khiê
̉
n đê
̉
phơn tố

ch , đa

nh gia

hiê
̣
u qua
̉
cu
̉
a vic kim
tra kim phun.

1.8 Các kt qu nghiên cu

Cho ti thi đim này, vn cha có mt công trình nghiên cu nƠo đc công
b v h thng này. Tuy nhiên tác gi đƣ tp hp nhiu ngun thông tin cũng nh các
công trình nghiên cu có liên quan đ phc v cho vic nghiên cu và phát trin đ tài.

5
Mt s băng thử đƣ đc nghiên cu ch to nh: băng thử kim phun ca hãng
YAMAHA, thit bị nƠy đc thit k đ so sánh s hot đng ca kim phun vi mt
kim phun tt. Thit bị có th đo lng nhiên liu phun, góc phun vƠ đng thi v sinh
kim phun.
Thit bị BI6 xuất x từ Italy, có chc năng kim tra kim phun xăng đin tử vƠ
thông rửa h thng nhiên liu, kt hp thit bị lƠm sch bằng sóng siêu ơm tích hp
bên trong máy.
Thit bị CRV ậ 66 ca hƣng Auto-Tech, có chc năng kim tra kim phun xăng
đin tử vƠ thông rửa h thng nhiên liu, kt hp thit bị lƠm sch bằng sóng siêu ơm
tích hp bên trong máy.

6
CHƠNGă2
CƠăSỞ LÝ THUYT CAăĐ TÀI
2.1 Khái quát v h thng điu khin lp trình động c
2.1.1 Lch sử phát trin
Vào th kỷ 19, mt kỹ s ngi Pháp ông Stevan đƣ nghĩ ra cách phun nhiên
liu cho mt máy nén khí. Sau đó mt thi gian, mt ngi Đc đƣ cho phun nhiên
liu vào bung cháy nhng không mang li hiu qu. Đầu th kỷ 20, ngi Đc áp
dng h thng phun nhiên liu trong đng c 4 thì tĩnh ti (nhiên liu dùng trên đng
c nƠy lƠ dầu ha nên hay bị kích n và hiu suất rất thấp). Tuy nhiên, sau đó sáng
kin nƠy đƣ đc ng dng thành công trong vic ch to h thng cung cấp nhiên liu
cho máy bay  Đc. Đn năm 1966, hƣng BOSCH đƣ thƠnh công trong vic ch to h
thng phun xăng kiu c khí. Trong h thng phun xăng nƠy, nhiên liu đc phun
liên tc vƠo trc supap hút nên có tên gọi là K ậ Jetronic (K ậ Konstant ậ liên tc,
Jetronic - phun). K ậ Jetronic đc đa vƠo sn xuất và ng dng trên các xe ca hãng
Mercedes và mt s xe khác, là nn tng cho vic phát trin h thng phun xăng th h
sau nh KE ậ Jetronic, Mono ậ Jetronic, L- Jetronic, Motronic …
Tên ting Anh ca K ậ Jetronic lƠ CIS (continuous injection sydtem) đặc trng
cho các hãng xe Châu Âu và có 4 loi c bn cho CIS là: K ậ Jetronic (K ậ Jetronic ậ
vi cm bin oxy và KE ậ Jetronic (có kt hp điu khin bằng đin tử) hoặc KE ậ
Motronic ( kèm điu khin góc đánh lửa sm). Do h thng phun c khí có nhiu
nhc đim nên đầu nhng năm 80, BOSCH đƣ cho ra đi h thng phun sử dng kim
phun điu khin bằng đin. Có hai loi: h thng L ậ Jetronic (lng nhiên liu đc

xác định nh cm bin đo lu lng khí np) và D ậ Jetronic (lng nhiên liu đc
xác định da vào áp suất trên đng ng np).
Đn năm 1984, ngi Nht (mua bn quyn ca BOSCH) đƣ ng dng h
thng phun xăng L- Jetronic và D ậ Jetronic trên các xe ca hãng Toyota (dùng vi
đng c A ậ ELU). Đn năm 1987, hƣng Nissan dùng L- Jetronic thay cho b ch hòa
khí ca xe Nissan Sunny.
Song song, vi s phát trin ca h thng phun xăng, h thng điu khin đánh
lửa theo chng trình (ESA ậ electronic spark advance) cũng đc đa vƠo sử dng

7
vào nhng năm đầu thp kỷ 80. Sau đó, vƠo nhng năm 90, h thng đánh lửa trc tip
(DIS ậ direct ignitton system) ra đi, cho phép không sử dng delco và h thng này
đƣ có mặt trên hầu các xe th h mi.
Ngày nay, gần nh tất c các ô tô đu đc trang bị h thng điu khin đng
c c xăng vƠ diesel theo chng trình, giúp đng c đáp ng đc các yêu cầu gắt
gao v khí x và tính tit kim nhiên liu. Thêm vƠo đó, công suất đng c cũng đc
ci thin rõ rt.
Nhng năm gần đơy, mt th h mi ca đng c phun xăng đƣ ra đi. Đó lƠ
đng c phun trc tip: GDI (gasoline direct injection). Trong tng lai gần, chắc chắn
GDI s đc sử dng rng rãi.

Hình 2.1: S đ h thng điu khin đng c


8
2.1.2 Phơn loi vƠ u nhc đim
2.1.2.1 Phơn loi
H thng phun nhiên liu có th đc phân loi theo nhiu kiu. Nu phân bit
theo cấu to kim phun, ta có 2 loi:
2.1.2.1.1 Loại CIS (continous injection system)

Đơy lƠ kiu sử dng kim phun c khí, gm 4 loi c bn:
- H thng K ậ Jetronic: vic phun nhiên liu đc điu khin hoàn toàn bằng
c khí.
- H thng K ậ Jetronic có cm bin kí thi: có thêm mt cm bin oxy.
- H thng KE ậ Jetronic: H thng K ậ Jetronic vi mch điu chỉnh áp lc
phun bằng đin tử.
- H thng KE ậ Jetronic: kt hp vi vic điu khin đánh lửa bằng đin tử.
Các h thng vừa nêu sử dng trên các xe Chơu Ểu model trc 1987.
2.1.2.1.2 Loại AFC (air flow controlled fuel injection)
Sử dng kim phun điu khin bằng đin: H thng phun xăng vi kim phun
đin có th chia làm 2 loi chính:
D- Jetronic (xuất phát từ ch Druck trong ting Đc là áp suất): vi lng xăng
phun đc xác định bi áp suất sau cánh bm ga bằng cm bin MAP (manifold
absolute pressure sensor).
L-Jetronic (xuất phát từ ch Lufl trong ting Đc là không khí): vi lng xăng
phun đc tính toán da vƠo lu lng khí áp lấy từ cm bin đo gió loi cánh trt.
Sau đó có các phiên bn: LH ậ Jetronic vi cm bin đo gió dơy nhit, LU- Jetronic
vi cm bin gió kiu siêu ơm …
Nu phân bit theo vị trí lắp đặt kim phun, h thng phun xăng AFC đc chia
làm 2 loi:
2.1.2.1.3 Loại TBI (Throttle Body Injection)- phun đơn điểm
H thng này có các tên gọi khác nhau nh: SPI (single point injection), CI
(central injection), Mono ậ Jetronic. Đơy lƠ loi phun trung tơm. Kim phun đc b trí
phía trên cánh bm ga và nhiên liu đc phun bằng mt hai hai kim phun. Nhc

9
đim ca h thng này là tc đ dịch chuyn ca hòa khí tng đi thấp do nhiên liu
đc phun  vị trí xa supap hút và kh năng thất thoát trên đng ng np.
2.1.2.1.4 Loại MPI (Multi Port Fuel Injection)- phun đa điểm
Đơy lƠ h thng phun nhiên liu đa đim, vi mỗi kim phun cho từng xylanh

đc b trí gần supap hút (cách khong 10 ậ 15mm). ng góp hút đc thit k sao
cho đng đi ca không khí từ bm ga đn xy lanh khá dài, nh vy, nhiên liu phun
ra đc hòa trn tt vi không khí nh xoáy lc. Nhiên liu cũng không còn thất thoát
trên đng ng np. H thng phun đa đim ra đi khắc phc đc các nhc đim c
bn ca h thng phun xăng đn đim. Tùy theo cách điu khin kim phun, h thng
này có th chia làm 3 loi chính: phun đc lp hay phun từng kim (independent
injection), phun nhóm (group injection) hoặc phun đng lot (simultaneous injection).
Nu căn c vƠo đi tng điu khin theo chng trình, ngi ta chia h thng
điu khin đng c ra 3 loi chính: chỉ điu khin phun xăng (EFI ậ electronic fuel
injection theo ting Anh hoặc Jetronic theo ting Đc), chỉ điu đánh lửa (ESA ậ
electronic spark advance), loi tích hp tc điu khin c phun xăng vƠ đánh lửa (h
thng này có nhiu tên gọi khác nhau: Bosch đặt tên là Motronic, Toyota có tên
(TCCS ậ Toyota Computer System), Nissan gọi tên là (ECCS ậ Electronic
Concentrated Control System…) Nh tc đ xử lý ca CPU khá cao, các hp điu
khin đng c đt trong ngƠy nay thng gm c chc năng điu khin hp s t đng
và qut lƠm mát đng c.
Nu phân bit theo kỹ thut điu khin ta có th chia h thng điu khin đng
c lƠm 2 loi: analog và digital.
 nhng th h đầu tiên xuất hin từ năm 1979 đn 1986, kỹ thut điu khin
ch yu da trên các mch tng t (analog).  th h này, tín hiu đánh lửa lấy từ âm
bobine đc đa v hp điu khin đ từ đó hình thƠnh xung điu khin kim phun. Sau
đó, đa s các h thng điu khin đng c đu đc thit k, ch to trên nn tng ca
các b vi xử lý (digital)
2.1.2.2 u đim ca h thng phun xăng
Có th cấp hỗn hp khí nhiên liu đng đu đn từng xylanh.
Có th đt đc tỉ l khí nhiên liu chính xác vi tất c các di tc đ đng c.

10
Đáp ng kịp thi vi s thay đi góc m bm ga.
Kh năng hiu chỉnh hỗn hp khí nhiên liu d dàng: có th lƠm đm hỗn hp

khí nhit đ thấp hoặc cắt nhiên liu khi gim tc.
Hiu suất np hỗn hp không khí ậ nhiên liu cao.
Do kim phun đc b trí gần supap hút nên dòng khí np trên ng góp hút có
khi lng thấp (cha trn vi nhiên liu) s đt tc đ xoáy lc cao, nh vy, nhiên
liu s không còn thất thoát trên đng ng np và hòa khí s đc trn tt hn.
2.2 Ću trúc h thng điu khin lp trình vƠ thut toán điu khin
2.2.1. S đ ću trúc vƠ các khi chc năng
S đ cấu trúc và các khi chc năng ca h thng điu khin đng c theo
chng trình đc mô t trên hình 2.2 và 2.3. H thng điu khin bao gm: ngõ vào
(inputs) vi ch yu là các cm bin; hp ECU (electronic control unit) là b não ca
h thng có th có hoặc không có b vi xử lỦ; ngõ ra (outputs) lƠ các c cấu chấp hành
(actuators) nh kim phun, bobine, van điu khin cầm chừng …


11

Hình 2.2: S đ cấu trúc ca h thng điu khin lp trình cho đng c

Hình 2.3: S đ các khi chc năng ca h thng điu khin phun xăng


12
2.2.2. Thut toán điu khin lp trình
Thut toán điu khin lp trình cho đng c đc nhà ch to vit vƠ cƠi đặt sẵn
trong CPU. Tùy vào từng ch đ làm vic hay tình trng đng c, mƠ ECU tính toán
da trên lp trình có sẵn đó đ đa ra nhng tín hiu điu khin sao cho đng c lƠm
vic ti u.
2.2.2.1 Lý thuyt điu khin
Các h thng điu khin c đin trên ô tô thng đc thit k vi liên h
ngc (feedback control). Mặc dù trong mt h thng điu khin có nhiu thông s

ph thuc, đầu tiên ta hãy xem xét h thng vi mt thông s. S đ nguyên lý ca h
thng này đc trình bày trên hình 2.4a.

V
e
Xử lý
tín hiệu
Cơ cấu
chấp hƠnh
Đng cơ
đt trong
Cm
bin
r(t)
V
A
x (t)
U(t)
V
x
(t)

Hình 2.4a: S đ nguyên lỦ ca h thng điu khin đng c vi liên h ngc

Thông s điu khin xuất hin  đầu ra (đng c đt trong) đc ký hiu x(t).
Tín hiu so r(t) đƣ đc định sẵn. Cm bin s đa ra tín hiu V
x
(t) tỉ l thun vi x(t),
tc là:
V

x
(t) = k
s
x(t).
Khi đó s xuất hin s chênh lch đin th gia tín hiu thc và tín hiu so
V
e
(t):
V
e
(t) = r(t) - V
x
(t)
Nu h thng làm vic lỦ tng thì giá trị V
e
(t) trong mt khong thi gian nào
đó (ví d  ch đ đng c đƣ n định) phi bằng 0. Trên thc t, gia 2 tín hiu nêu
trên luôn có s chênh lch và mch điu khin đin tử s da vào s chênh lch nƠy đ
hình thành xung V
A
(t) điu khin c cấu chấp hành (chẳng hn kim phun).
Vic thay đi này s tác đng đn thông s đầu vào U (t) ca đng c (ví d: tỉ
l hòa khí).

13
Ngày nay có rất nhiu phng pháp điu khin đng c da trên c s sử dng
máy tính đ xử lý tín hiu. Thông thng các máy tính này gii bài toán ti u có điu
kin biên đ điu khin đng c. Mc tiêu ca bài toán ti u nƠy lƠ điu khin đng
c hot đng công suất ln nhất vi mc tiêu hao nhiên liu nh nhất trong các điu
kin gii hn v đ đc hi ca khí thi. Nh vy, ta có th biu din h thng điu

khin đng c ti u trong mi quan h ca 3 véc t sau:
y

= (y
1
, y
2
, y
3
, y
4
);
u

= (u
1
, u
2
, u
3
, u
4
);
x

= (x
1
, x
2
, x

3
, x
4
)
Véct y(t) lƠ hƠm ph thuc các thông s  ngõ ra bao gm các thành phần sau:
y
1
(x(t), u(t)) ậ tc đ tiêu hao nhiên liu. y
2
(x(t), u(t)- tc đ phát sinh HC.
y
3
(x(t), u(t) ậ tc đ phát sinh CO. y
4
(x(t), u(t) ậ tc đ phát sinh NO
x
.
Véct x(t) mô t tình trng ca đng c tc điu khin hot đng, ph thuc
vào các thông s: x
1
- áp suất trên đng ng np; x
2
- tc đ quay ca trc khuỷu; x
3
-
tc đ xe.
Vect u(t) mô t các thông s đc hiu chỉnh bi h thng đin tử, bao gm
các thành phần:
u
1

- tỉ l khí ậ nhiên liu trong hòa khí (AFR ậ air fuel radio)
u
2
- góc đánh lửa sm
u
3
- s lu hi khí thi (EGR ậ exhaust gas reciculation)
u
4
- vị trí bm ga
u
5
- tỉ s truyn ca hp s
Đ gii bài toán ti u trên vi các điu kin biên, ngi ta xác định mc tiêu
ti u lƠ lng tiêu hao nhiên liu F theo chu trình thử EPA (enviromantal protection
agency).
1
0
( ( ), ( ))
T
F y x t u t dt


Trong đó x
3
(t)- tc đ xe qui định thử nghim xác định thành phần khí thi theo
chu trình EPA, T là thi gian thử nghim. Nh vy, đng c đt trong s đc điu
khin sao cho F luôn đt giá trị nh nhất vi các điu kin biên lƠ qui định ca các
nc v nng đ các chất đc hi trong khí thi.
22

0
( ( ), ( ))
T
F y x t u t dt G



14
33
0
( ( ), ( ))
T
F y x t u t dt G


44
0
( ( ), ( ))
T
F y x t u t dt G


Trong đó G
2
, G
3
, G
4
ậ hƠm lng chất đc trong khí thi theo qui định tng
ng vi HC, CO, NOx. Trong quá trình xe chy, các vec t x(t), u(t) lƠ các thông s

đng. Khi gii bài toán ti u nêu trên, ta cũng có th đặt ra các gii hn ca các vec t
này. Trên thc t, các kt qu ti u thng đc xác định bằng các thc nghim và
đc np vào b nh EEPROM di dng bng tra (look-up table).
2.2.2.2. Điu khin phun xăng
Vic la chọn thut toán điu khin phun xăng ph thuc vào các yu t mà nhà
ch to u tiên nh:
- Điu khin chng ô nhim
Vic hòa trn hỗn hp có th thc hin bằng 2 cách phun trên đng ng np
hoặc phun trong xy lanh (GDI). Nu đ thi gian, hỗn hp hòa khí s phân b đng
nhất trong xylanh vi tỷ l thay đi trong khong 0,9< <1,3. Đi vi đng c phun
trc tip GDI vi tỉ l hòa khí rất nghèo  >1,3 cũng phi to ra vùng hỗn hp tng
đi giàu  vùng gần bugie trong bung cháy,
Quá trình cháy bắt đầu từ khi có tia lửa vƠ đc đặc trng bi:
* Ngọn lửa mƠu xanh đi vi hỗn hp đng nhất và tỉ l lỦ tng. Trng hp
này không có mui than hình thành.
* Ngọn lửa mƠu vƠng đi vi hỗn hp phân lp và tỉ l lỦ tng nghèo. Mui
than s hình thành.
Các chất đc trong khí thi nh HC, CO, NO
x
ph thuc mnh vào tỉ l hòa khí:
 <1: tăng lng HC, CO
 = 1: Có đ 3 chất HC, CO, NO
x
đ phn ng vi nhau trong b xúc tác. Sau
b xúc tác có rất ít chất đc.


1.1: lng NO
x
đt giá trị cc đi do nhit đ bung cháy cao và còn thừa

oxy.

15
 >1.1: gim NO
x
và nhit đ bung cháy, tăng hƠm lng HC do thỉnh thong
không cháy đc hỗn hp.
 >1.5: ch đ đt nghèo vi khí đc thấp trừ NO
x
.
HƠm lng O
2
còn trong pô có th đc dùng đ xác định tỉ l  nu 

1
thông qua cm bin oxy.
- Công sút động c
Hỗn hp giàu  <1 Công suất xylanh đt cc đi nh lng
nhiên liu tăng. Sử dng ph bin  ch đ
ti ln trc 1970. Ngày nay chỉ đc dng
trong ch đ làm nóng (warm-up) đng c.
HƠm lng chất đc trong khí thi cao.
Hỗn hp lỦ tng  = Công suất tng đi cao. Đc sử dng đ
tăng hiu suất ca b xúc tác.
Hỗn hp tng đi nghèo
1<  <1.5 Hiu suất tt nh tăng khí np nhng hƠm
lng NO
x
tăng. Sử dng  ch đ ti nh
trc 1980.

Hỗn hp nghèo  >1.5 Hiu suất rất cao nhng hƠm lng NO
x
vn
còn ln, vì vy phi có b xúc tác cho NO
x
.
Lng nhiên liu tng cng đc phun ra ph thuc vào các thông s sau:
Lu lng khí np theo thi gian
a
m


Góc m bm ga 
1

Tc đ đng c n
Nhit đ đng c
e


Nhit đ môi trng (khí np)
a


Đin áp ắc quy U
b

2.2.2.3. Chc năng chính ca điu khin phun xăng
Kim soát lng xăng phun theo thi gian theo lng khí np đ đt tỉ l mong
mun.

Tăng lng nhiên liu  ch đ làm nóng sau khi đng lnh.

16
Tăng lng khí np ln nhiên liu (tăng hỗn hp) cho đng c ngui vì ma sát
ln.
Bù lng nhiên liu bám trên ng np.
Cắt nhiên liu khi gim tc hoặc tc đ quá cao.
Hiu chỉnh theo nhit đ khí np và áp suất khí tri đi vi L- Jetronic.
Điu chỉnh tc đ cầm chừng.
Điu chỉnh .
Điu chỉnh lu hi khí thi.
2.2.2.4. Phun gián đon
So vi kiu phun liên tc (K-Jetronic), phun gián đon tit kim nhiên liu hn
nh đ chính xác cao hn. Công suất đng c thay đi trong khong ln. Tỉ l công
suất đng c toƠn ti và cầm chừng là:

100
MAX
MIN
P
P


Trong khi đó, tc đ thay đi trong mt khong hẹp hn

10
MAX
MIN
n
n



 ch đ hot đng c định, lng xăng phun ra theo thi gian
f
m

tỉ l vi công
suất hiu dng P
e
ca đng c.
Nu phun gián đon, trong mỗi chu kỳ, mt lng nhiên liu nƠo đó đc phun
ra. S lần phun trên giây s tỉ l thun vi tc đ đng c,
Lng xăng phun cho mỗi xylanh và chu kỳ cháy là:
2
0
.
nz
ff
m m dt




S 2 là do hỗn hp chỉ đt mt lần trong 2 vòng quay trc khuỷu.
Nu
f
m

không đi trong mt ch đ làm vic nƠo đó ca đng c, ta có
2

f
f
m
m
nZ



Do đó, tỉ l gia xăng phun cao nhất và thấp nhất s là:

max max
min
min min max
10
mP
n
m P n



17
2.2.2.5. Tính toán thi gian phun
Lng nhiên liu cung cấp cho đng c đc kim soát bi thi gian phun t
inj
là
thi gian kim phun m. Nh vy, lng nhiên liu phun vào mt xylanh ph thuc vào
lng không khí:
12
aa
f

st st
mm
m
L L n Z




Trong đó:
m
a
: khi lng không khí

a
m

: lu lng không khí
L
st
= 14,66
Lng nhiên liu phun ra m
f
tỉ l vi thi gian kim m t
inj
vƠ đ chênh lch áp
suất

P trên kim vƠ di kim (áp suất đng ng np). Trong trng hp phun trc
tip, áp suất di kim là là áp suất bung cháy.

.2
f t eff inj
f
P
m A t





Trong đó:

t

: tỉ trọng nhiên liu
A
eff
: tit din lỗ kim
 kiu phun trên đng ng np
5P
bar.Trong đng c phun trc tip
400P
bar đi vi đng c xăng vƠ
2000P
bar đi vi đng c diesel.
Thi gian phun  mt ch đ hot đng nƠo đó ca đng c:
1
12
a
inj

m
t
nZ



 mt ch đ mƠ đng c hot đng vi tỉ l hòa khí lc chọn
0

, lng xăng
phun:

1
0
0
0
12
m
t
nZ



 nhng ch đ khác vi
0


, thi gian phun s là:

0

0
inj
tt




Thi gian phun theo mt chu trình cháy ph thuc vào các thông s sau:

18
Lu lng không khí np tính bằng khi lng
'
ma
: có th đo trc tip (trong L
ậ Jetronic) hoặc gián tip (trong D ậ Jetronic). Ngoi trừ h thng phun nhiên liu cm
bin đo gió kiu dây nhit, các h thng phun nhiên liu khác phi kt hp vi cm
bin nhit đ khí np và áp suất khí tri.
Lng không khí tùy theo
a
m
: đc tính toán bi công thc gii thiu  phần
sau, theo chng trình np vào EEPROM. Tỉ l hòa khí la chọn
0

: tùy theo kiu
đng c, chẳng hn tỉ l lỦ tng. Mt bng giá trị (look-up table) có th cha các giá
trị
 
'
0 a

f m n


cũng có th đa vƠo EEPROM. Tỉ l thc t

: ph thuc vào các
thông s nh nhit đ đng c trong quá trình làm nóng hoặc s hiu chỉnh đ tăng
đặc tính đng học (tăng tc, gim tc, ti ln, cầm chừng). Trong đng c diesel,

luôn > 1.3
Đin áp ắc quy: nh hng đn thi đim nhấc kim phun. Vì vy, đ bù trừ thi
gian phun s phi cng thêm mt khong thi gian tùy theo đin áp ắc quy:

 
inj b
T t U

Trong D ậ Jetronic (sử dng MAP sensor) lng khí np tính bằng khi lng
có th suy ra từ áp suất đng ng np
m
P
hoặc góc m bm ga
t

. Lu lng
không khí np vƠo xylanh cũng ph thuc vƠo các thay đi áp suất trên ng np
'
m
P
.

 
''
''
am
m f P P n

Lng khí np trong mt chu trình:
H s np tng đi
a
aa
ath
m
m





 tc đ thấp có th đc tăng nh cng
hng ơm trên đng ng np đn mỗi xylanh, các cng hng xuất phát từ vic đóng
m supap. Dng hình học ca ng np đc thit k cho tc đ thấp, sao cho áp xuất
cc đi cho cng hng xy ra  supap hút đúng khi nó m. Nh vy, có nhiu không
khí đi vƠo khong bung đt vƠ tăng h s np cũng nh công suất đng c. Tần s
cng hng thng nằm gia 2000 rpm và 3000 rpm. Tần s càng thấp thì kích thc
ng np càng ln. Tần s dao đng ca dòng khí trong đng ng np là:
.
2
p
nZ

F 

Do không khí đi vƠo xylanh 1 lần trong 2 vòng quay.