nghiên cứu chế tạo, lắp ráp mô hình hệ thống điều khiển ga tự động trên ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, LẮP RÁP MÔ HÌNH
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: T21 - 2008

S KC 0 0 2 2 5 5

Tp. Hồ Chí Minh, 2008

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, LẮP RÁP MÔ HÌNH HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN GA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô-TÔ

MÃ SỐ: T21-2008/KHCN-GV

THUỘC NHÓM NGÀNH :
NGƯỜI CHỦ TRÌ :

KHOA HỌC KỸ THUẬT
NGUYỄN VĂN THÌNH

NGƯỜI THAM GIA :
ĐƠN VỊ : KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP. HỒ CHÍ MINH – 12/2008


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
MỤC LỤC
NộI DUNG

TRANG

MỤC LỤC
CHƢƠNG I : DẪN NHẬP

1-2

1.1 -: Đặt vấn đề
1.2 -: Tầm quan trọng của vấn đề
1.3 -: Giới hạn đề tài
1.4 -: Mục đích nghiên cứu
1.5 -: Kế hoạch nghiên cứu
1.6 -: Đối tượng nghiên cứu
1.7 -: Phương pháp và phương tiện nghiên cứu
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I.

3 - 28

KHÁI QT VỀ CCS 1.

II. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CCS
1. SƠ ĐỒ MẠCH VÀ SƠ ĐỒ KHỐI
2.CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN
3.CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC BỘ PHẬN CỦA CCS
-

Chức năng phục hồi CCS
Chức năng điều khiển giới hạn tốc độ thấp
Chức năng giới hạn tốc độ cao
Chức năng huỷ không tự động

Chức năng huỷ tự động
Chức năng điều khiển A/T
Chức năng điều khiển bộ chấp hành
Chức năng điều khiển bơm chân không
Chức năng điều khiển ly hợp từ an toàn
Chức năng điều khiển hạ thấp tốc độ
Chức năng điều khiển nâng cao tốc độ
Chức năng chẩn đoán

BỘ CHẤP HÀNH

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 1


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
1) LOẠI DẪN ĐỘNG BẰNG CHÂN KHÔNG
2) LOẠI DẪN ĐỘNG BẰNG MÔTƠ
CHẨN ĐOÁN VÀ KIỂM TRA
Các cải tiến của cruise control
Chƣơng III- CÁC THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN CCS

32 - 34

1. Sơ đồ nguyên lý:
2. Các thuật tốn điều khiển:
Điều khiển tƣơng xứng(Proportional Control).
Điều khiển đạo hàm:
Điều khiển tích phân:

CHƢƠNG IV: TÓM TẮT, KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

35

1.8 -: Tóm tắt – Kết luận

TÀI LIỆU THAM KHẢO
36

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 2


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tham khảo
[1] Nguyễn Khắc Trai.
Cấu tạo gầm xe con

Nhà xuất bản giao thông vận tải, 1996

[2] Nguyễn Khắc Trai.
Tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ôtô NXB Năm 1997
[3] Tài liệu tra cứu ôtô Mitchell On Demand 5 – 2007
[4] Các tài liệu đào tạo của các cơng ty Toyota , Ford, Hyundai

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 3

Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
CHƯƠNG 1 : DẪN NHẬP
1.1 -: Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp ôtô đã có những bước phát triển vượt
bậc về kỹ thuật và công nghệ. Hầu hết các xe ôtô ngày nay đều được trang bò hệ thống
điều khiển hiện đại, tính năng tự điều khiển cao, chủ yếu là để nâng cao tính an toàn của
xe và tạo tiện nghi, thoải mái cho người lái xe. Một trong những hệ thống quan trọng trên
là hệ thống điều khiển ga tự động.
Do người điều khiển xe sẽ phải luôn tập trung xử lý các tình huống xe thông qua hệ
thống lái, hệ thống phanh, ly hợp, tay số và bàn đạp chân ga …,. Vì thế, để tạo cảm giác
thoải mái và dễ dàng cho người lái thì một số xe sản xuất sau này ngoài việc luôn cải
thiện , phát triển các hệ thống trên thì ô-tô được thiết kế sao cho tốc độ ô-tô trên đường
được ấn đònh trước thông qua bộ phận vi điều khiển mà nhờ đó người lái giảm bớt sự
căng thẵng, sự chi phối … khi phải điều khiển bàn đạp ga….
Hệ thống điều khiển ga tự động cũng được phát triển qua nhiều đời xe, nhiều quốc
gia khác nhau. Tuy nhiên, do điều kiện lưu thông, đường sá của Việt Nam hiện nay chưa
tốt nên hệ thống ga tự động chưa thật sự phát triển. Tuy nhiên, vì là một hệ thống mới và
đang sử dụng phổ biến ở các quốc gia phát triển, nên việc cập nhật kiến thức cho sinh
viên là rất cần thiết. Vì thế, để đáp ứng nhu cầu thò trường, tạo điều kiện cho sinh viên
tiếp cận các hệ thống mới, nhóm nghiên cứu bắt tay vào thực hiện đề tài “Nghiên cứu,
chế tạo, mô hình hệ thống điều khiển ga tự động trên ô-tô” với mong muốn tạo ra một
sản phẩm có thể áp dụng trong việc giảng dạy tại các trường Đại học và các ngành Cơ
Khí Động Lực tại các trường Cao Đẳng …., đồng thời có thể tạo ra sản phẩm ứng dụng
vào thực tiễn.

1.2 -: Tầm quan trọng của vấn đề
Đây là một nghiên cứu ứng dụng tạo ra mô hình dùng để giảng dạy tại các trường
Đại học và ứng dụng kỹ thuật Vi điều khiển để giải quyết một bài toán thực tế. Việc chế

tạo thành công hệ thống điều khiển ga tự động trên ô-tô sẽ mang lại hiệu quả kinh tế lớn
nhờ giá thành thấp, có thể thay thế và điều chỉnh họat động cho phù hợp, đồng thời giúp
sinh viên hiểu rõ ràng và trực quan các chức năng hoạt đông của hệ thống điều khiển ga
tự động trên ô-tô.

1.3 -: Giới hạn đề tài
Để ứng dụng thành công kỹ thuật lập trình vi điều khiển vào thực tế để chế tạo một
sản phẩm hoạt động tốt nhất như thông số nhà chế tạo không phải là điều đơn giản.
Do thời gian có hạn, đề tài chỉ dừng lại ở mức độ:

 Chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động trên ô-tô điều khiển cánh bươm
ga bằng motor điện

 Chế tạo mạch điều khiển có chức năng điều khiển ga tự động như hoạt động
thực tế.

 Tuy nhiên mô hình chưa thể giả lập hết tất cả các chế độ như hoạt động của xe
chạy trên đường.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 1


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
1.4 -: Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của đề tài này là tạo ra mô hình giả lập các trạng thái khác
nhau trong hoạt động lái xe để sinh viên có thể xem và đánh giá được hệ thống điều khiển
ga tự động, tạo ra mô hình dùng trong giảng dạy. Đồng thời cũng tạo ra 1 sản phẩm ứng
dụng vào thực tiễn để thay thế , lắp đặt các hộp điều khiển ga tự động trên xe

Sản phẩm của đề tài có thể ứng dụng ở các cơ sở sửa chữa ôtô cũng như các trung
tâm, trường học có nghiên cứu về hệ thống điều khiển ga tự động.

1.5 -: Kế hoạch nghiên cứu

 Nghiên cứu hoạt động của hệ thống điều khiển ga tự động Phân tích các dạng
tín hiệu từ các cảm biến, tìm hiểu cơ cấu chấp hành hệ thống điều khiển ga tự
động => đưa ra sơ đồ khối thiết kế và sơ đồ mạch.

 Cơ sở thiết kế:
 Giới thiệu: ATMEGA8, OPTO và một số linh kiện phụ khác.
 Giới thiệu ngôn ngữ lập trình.

 Xây dựng phương án thiết kế.
 Thử nghiệm mạch.
 Thi công.
1.6 -: Đối tượng nghiên cứu
Để chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động, người nghiên cứu đã tìm hiểu
về các hệ thống đời xe khác nhau, các hộp ECU điều khiển. Các thiết bò điện tử như các
linh kiện , vi mạch, vi điều khiển.

1.7 -: Phương pháp và phương tiện nghiên cứu
1.7.1 -: Phương pháp nghiên cứu:

 Tham khảo tài liệu: đọc nhiều tài liệu về hệ thống điều khiển ga tự động, các loại
ECU điều khiển, các sơ đồ mạch kết nối của ECU. Các tài liệu về kỹ thuật điện tử,
vi mạch. Các tài liệu trên mạng, sách báo… Ngoài ra, để thực hiện có hiệu quả,
những người thực hiện còn trao đổi với bạn bè, đồng nghiệp, và những người đi
trước.

 Quan sát: các cảm biến, cơ cấu chấp hành điều khiển cánh bướm ga.
 Thực nghiệm: lắp đặt trên board và viết chương trình thử nghiệm.
1.7.2 -: Phương tiện nghiên cứu:

 Phương tiện sử dụng để thu thập tài liệu: sách giáo khoa, giáo trình thực tập,
mạng Internet, máy tính PC, …

 Phương tiện phục vụ thí nghiệm: máy tính PC, cáp kết nối nạp Vi điều khiển và
một số linh kiện khác.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 2


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I.

KHÁI QT VỀ CCS
MƠ TẢ

Trong suốt q trình lái xe, người lái thường dễ bị mệt mỏi và căng thẳng. Đơi
lúc mất tập trung khi lái xe trên những đoạn đường dài cùng với những yếu tố khác
tác động đến người lái. Hệ thống điều khiển ga tự động (Cruise Control System) ra
đời là một trong những trang bị tiện lợi và an tồn trên ơtơ để hỗ trợ cho người lái.
1. Vai trò của hệ thống điều khiển ga tự động(CCS):
 Hệ thống điều khiển ga tự động(CCS) duy trì xe chạy tại một tốc độ do lái xe
đặt trước bằng cách điều chỉnh tự động góc mở bướm ga.
 CCS đặc biệt có ích khi lái xe liên tục không nghỉ trong nhiều giờ trên đ đường

cao tốc hay đường vắng người. Lái xe có thể thả bàn đạp ga ra và xe sẽ chạy với một tốc
độ không đổi đã chọn trước dù xe đang lên hay xuống dốc.
 CCS có thể góp phần giảm suất tiêu hao nhiên liệu bằng cách hạn chế độ lệch
của bướm ga.
2. Lịch sử phát triển của hệ thống CCS:
Từ năm 1910, bộ điều khiển tốc độ bằng cơ cấu ly tâm đã sớm được sử dụng
trên ơtơ. Peerless đã khẳng định rằng hệ thống của họ sẽ duy trì vận tốc của xe mặc
dầu đang lên dốc hay xuống dốc. Kỹ thuật này được phát minh bởi James Watt và
Matthew Boulton vào năm 1788 để sử dụng cho đầu máy xe lửa. Nó sử dụng lực ly
tâm để điều chỉnh vị trí cánh bướm ga để cho tốc độ động cơ tự thay đổi với các tải
khác nhau ví dụ như xe lên hoặc xuống dốc…
Hệ thống điều khiển ga tự động (Cruise Control System) hiện đại được phát minh
vào năm 1945 bởi kỹ sư Ralph Teetor. Xe ơtơ đầu tiên trang bị hệ thống của Teetor
là xe Chrysler Corporation Imperial vào năm 1958. Hệ thống này nhận các tín hiệu
vào, tính tốn để làm ổn định vận tốc gốc của trục khuỷu và sử dụng solenoid để
làm thay đổi vị trí cánh bướm ga khi cần thiết. Hiện nay, các hãng xe như Toyota,
Mitsubishi, Jeep, Volkswagen, Mercedes-Benz, General Motors… cũng đã trang bị
hệ thống này trên xe.
3.Sơ đồ bố trí chung của CCS trên xe:

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 3


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động

4. Cách sử dụng CCS:
Trong tất cả các trường hợp,cơng tắt điều khiển có 5 chế độ hoạt động:

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 4


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động

Đặt (SET),chạy đều (COAST), phục hồi (RESUME), tăng tốc (ACCEL), và hủy bỏ
(CANCEL).
1.Đặt tốc độ CCS:
 Ấn và nhả cơng tắt chính(nằm phía đầu cần điều khiển),đèn báo sẽ sáng
lên.

 Đạp chân ga để đạt được tốc độ mong
muốn (giữa 40 và 200 km/h).
 Ấn cần điều khiển xuống và nhả nó ra, thao tác này sẽ bật cơng tắc điều
khiển SET/COAST.

2.Tăng tốc bằng cần điều khiển:
Đặt lại tốc độ xe cao hơn:
Có 2 phương pháp:dùng cơng tắc điều khiển hoặc
dùng bàn đạp ga.
Dùng cơng tắt điều khiển:
Nhấc cơng tắc điều khiển lên, bật RES/ACC cho đến khi đạt được tốc độ
mong muốn.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 5

Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
 Nhả cơng tắc điều khiển khi đã đạt được tốc độ mong muốn.
Dùng bàn đạp ga (cách nhanh hơn):
 Tăng tốc đến tốc độ mong muốn bằng cách
đạp chân ga.
 Ấn cơng tắc điều khiển xuống(đến
SET/COAST) rồi nhả nó ra khi đạt được tốc độ mong
muốn.
Đặt lại tốc độ xe thấp hơn:
Có 2 phương pháp:dùng cơng tắc điều khiển hoặc dùng chân phanh.
Dùng cơng tắc điều khiển:
 Ấn cơng tắt điều khiển xuống, bật SET/COAST cho đến khi đạt được tốc
độ mong muốn.
 Nhả cơng tắc điều khiển khi đã đạt được tốc
độ mong muốn.
Dùng chân phanh (cách nhanh hơn):
 Giảm tốc đến tốc độ mong muốn bằng cách
đạp chân phanh.
Ấn cơng tắc điều khiển xuống
(đến SET/COAST) rồi nhả nó ra khi đạt được tốc độ mong
muốn.
3.Hủy chức năng điều khiển chạy tự động:
Điều khiển chạy tự động sẽ bị hủy nếu một trong các điều kiện sau xảy ra:
 Cần điều khiển được kéo về phía lái xe (đến
CANCEL).
 Đạp bàn đạp phanh.
 Đạp bàn đạp ly hợp(xe M/T).
 Chuyển cần số đến vị trí N (xe A/T).
 Kéo nhẹ phanh tay.

 Tốc độ xe giảm xuống thấp hơn 40km/h.
 Tốc độ xe giảm xuống thấp hơn tốc độ đặt trước 16km/h.
Phương pháp từ  đến  gọi là hủy khơng tự động được thực hiện bởi người lái.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 6


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
Phương pháp  và  gọi là hủy tự động được thực hiện bằng ECU điều khiển
chạy tự động.
4.Phục hồi lại tốc độ đặt trước:
Bật cơng tắt RESUME/ACCEL sẽ phục hồi tốc độ
chạy tự động đặt trước nếu nó tạm thời bị hủy bỏ bởi
một trong các phương pháp trên(từ  đến ) trong khi
tốc độ xe khơng giảm xuống dưới 40km/h.Tuy nhiên,khi
tắt cơng tắt chính và các trường hợp  hay  xảy ra sẽ
hủy vĩnh viễn tốc độ đặt trước.Nếu lái xe muốn phục hồi
hoạt động của CCS,phải đặt lại tốc độ trong bộ nhớ bằng cách bật cơng tắt chính và
lặp lại thao tác đặt tốc độ như mơ tả ở trên.
II. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CCS
MƠ TẢ
CCS bao gồm một cảm biến,các công tắc,một bộ chấp hành và ECU điều khiển chạy tự động.Bộ
chấp hành có 2 loại:dẫn động bằng chân khơng và dẫn động bằng mơtơ.
Cảm biến và các công tắc gửi các tín hiệu đến ECU,dựa trên các tín hiệu này ECU tính toán góc mở
bướm ga tương ứng và gửi các tín hiệu đến bộ chấp hành,dựa trên tín hiệu

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 7


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
này bộ chấp hành sẽ điều chỉnh góc mở bướm ga tương ứng. tơ.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 8


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
1. SƠ ĐỒ MẠCH VÀ SƠ ĐỒ KHỐI
1.BỘ CHẤP HÀNH DẪN ĐỘNG BẰNG CHÂN KHÔNG
SƠ ĐỒ KHỐI (Cho xe CRESSIDA)
ECU ĐIỀU KHIỂN CHẠY TỰ ĐỘNG

Khoá điện
Công tắc chính
Cảm biến tốc độ
Công tắc điều khiển
Công tắc phanh tay
Công tắc đèn phanh
Công tắc ly hợp
Công tắc khởi động trung gian
Giắc kiểm tra hay TDCL

BỘ CHẤP HÀNH

Van điều khiển

Công tắc đèn
phanh

Van xả
Van xả
Đèn báo
ECU động cơ và ECT
Van điện No.2 ECT
ECU O/D hay Relay

Công tắc chân không

Van điện O/D (A/T)

ECU động cơ và ECT

Bơm chân không

SƠ ĐỒ MẠCH (Cho xe CRESSIDA)
Khoá điện
STT
MAIN FL

ALT FL

AM1 FL

IG
Cầu chì

GAUGE

ACC
Ắc quy

Cầu chì STOP

Đèn phanh

Đèn báo phanh
Công tắc phanh tay

Công tắc đèn phanh
Bộ chấp hành
Van xả

1

3

1

4

2

Cầu chì
GAUGE

Đèn báo 2

Van Đ/khiển 2
Công tắc điều khiển

3

MAIN

Van điện số 2(ECT)

SET/COAST
RES/ACC
ECU hay
rơ le O/D
Van điện O/D(A/T)

ECU
điều khiển
chạy tự
động

ECU hay
rơ le O/D

CANCEL

Công tắc ly hợp

Công tắc khởi động trung gian
Máy khởi động

Cảm biến tốc độ số 1

Công tắc chân không

Cảm biến tốc độ số 2

Bơm chân không

Giắc nối chẩn đoán tổng (TDCL)

Giắc nối chẩn đoán tổng

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 9


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 10


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
2.CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN
 ECU điều khiển chạy tự động:Nhận các tín hiệu từ cảm biến tốc độ xe và công tắc và điều khiển
tất cả các chức năng của CCS.
 Bộ chấp hành : Tăng hay giảm góc mở bướm ga tương ứng với các tín hiệu từ ECU điều khiển

chạy tự động.
 Cảm biến tốc độ:Tạo ra các tín hiệu xung,ECU điều khiển chạy tự động sẽ phát hiện được tốc độ
xe qua tần số của các xung này.
 Công tắc điều khiển (SET/COAST; RES/ACC; CANCEL):Dùng để đặt tốc độ chạy tự động hay
đặt lại đến tốc độ khác ,và huỷ điều khiển chạy tự động.
 Công tắc chính: CCS được kích hoạt bằng công tắc này.
 Đèn báo CCS:Đèn này sáng lên khi công tắc chính bật,chỉ ra rằng dòng điện đang được cấp đến
CCU.
 Công tắc huỷ:
 Công tắc đèn phanh:Phát hiện phanh đang đạp hay nhả
 Công tắc phanh tay:Phát hiện phanh tay đang kéo hay nhả
Công tắc ly hợp (xe M/T):Phát hiện bàn đạp ly hợp đạp hay nhả
 Công tắc khởi động xe trung gian (xe A/T):Phát hiện vò trí cần số P,N,D,2,L
hay R
(bất kỳ công tắc nào đều có thể huỷ CCS nếu nó được kích hoạt)
 Công tắc chân không: Phát hiện độ chân không trong đường ống nạp thấp hơn hay lớn hơn 170
mm Hg.
 Bơm chân không : Cấp chân không đến bộ chấp hành khi không có đủ chân không trong ống nạp.
 TDCL hay giắc kiểm tra: Dùng đẻ kiểm tra ,chẩn đoán hư hỏng.
ECU động cơ và ECT hay bộ vi xử lý O/D (xe A/T): Hộp số tự động được điều khiển bởi tín hiệu
phát ra từ ECU điều khiển chạy tự động.
 Cuộn dây O/D(xe A/T): Số truyền tăng và bật tắt bởi tín hiệu từ ECU điều khiển chạy tự động.
 Công tắc IDL: Phát hiện bướm ga đóng hay mở.
3.CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC BỘ PHẬN CỦA CCS
 CÔNG TẮC CHÍNH
Công tắc chính(MAIN) là công tắc nguồn chính cho hệ thống cho hệ thống điều khiển chạy tự động.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 11

Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
Đây là loại công tắc loại nút ấn,khi ấn công tắt chính thì nguồn đến hệ thống và đèn báo CCS sáng
lên.Tắt khoá điện khi công tắc chính đang bật ,công tắc chính sẽ tắt,và nó vẫn tắt khi khoá điện bật
trở lại.
 CÔNG TẮC ĐIỀU KHIỂN

Trong tất cả các trường hợp,cơng tắt điều khiển có 5 chế độ hoạt động:
Đặt(SET),chạy đều(COAST),phục hồi(RESUME),tăng tốc(ACCELERATE) và hủy
bỏ(CANCEL).
 CẢM BIẾN TỐC ĐỘ
Để xác định tình trạng về tốc độ của xe hệ thống điều khiển ga tự động (Cruise
control) sử dụng các giác quan chính là các cảm biền. Cảm biến tốc độ của xe được đặt trên
trục thứ cấp của hộp số, nó sẽ gửi tín hiệu xung về cho ECU điều khiển ga tự động.Khi tốc
độ của xe tăng,tần số tính hiệu xung phát ra cũng sẽ tăng. Chức năng của cảm biến tốc độ
xe là thông báo tốc độ hiện thời cho ECU điều khiển ga tự động. Bất kỳ tốc độ nào của xe
đều có tần số xung tương ứng. Tần số xung này là cái mà Cruise control cố gắng duy trì bằng
một hằng số. Đó chính là ngun lý cơ bản để thực hiện việc duy trì tốc độ của xe.
Cảm biến tốc độ xe chủ yếu có 3 loại:
Loại công tắc lưỡi gà.
Loại quang học (diod phát quang kết hợp với một transitor quang).
Loại MRE (loại phần tử điện trở từ). Cảm biến này lắp trong đồng hồ tốc độ hay
hộp số. Khi tố độ xe tăng, cáp đồng hồ tốc độ xe quay nhanh hơn, bật tắc công tắc lưỡi gà
hay transitor nhanh hơn, ngược lại khi chạy tốc độ thấp hơn sẽ giảm tần số của tín hiệu
tốc độ.
a) Loại công tắc lưỡi gà:
Được dùng với bảng đồng hồ loại kim, khi dây
công tơ mét quay, nam châm cũng quay. Điều này
bật và tắt công tắc lưỡi gà 4 lần trongmột vòng quay.

Tốc độ của xe tỷ lệ với tần số của xung điện áp ra.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 12


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
b) Loại quang học:

Được dùng với bảng đồng hồ kiểu số, nó cũng được lắp trong đồng hồ tốc độ.
Cáp đồng hồ tốc độ làm cho đóa xẽ rãnh quay. Khi đóa xẽ rãnh quay, nó ngắt tia sáng
chiếu lên transitor quang từ diod phát quang (LED) làm cho transitor quang phát sinh
xung điện áp. Ánh sáng từ đèn LED bò ngắt 20 lần khi cáp đồng hồ tốc độ quay một vòng
do đó tạo 20 xung. Số lượng xung này được giảm xuống 4 xung trước khi tín hiệu được gởi
đến ECU điều khiển chạy tự động,
Một tín hiệu 20 xung trên một vòng quay của trục roto do transitor quang và đóa xẽ rãnh
tạo ra được chuyển thành tín hiệu 4 xung trên một vòng quay nhờ ECU đồng hồ số và
chuyển đến ECU chạy tự động.
c). Loại MRE (phần tử điện trở từ)
Cảm biến này được lắp trên hộp số hay hộp số phụ và được dẫn động bằng bánh
răng chủ động của trục thứ cấp. Cảm biến này bao gồm một mạch HIC (mạch tích hợp)
gắn trong MRE (phần tử điện trở từ) và một vành từ.
Nguyên lý hoạt động của MRE:
Khi hướng của dòng điện chạy trong MRE song song với hướng của đường sức từ,
điện trở sẽ trở nên lớn (và dòng điện yếu), ngược lại, khi hướng của dòng điện và đường
sức từ cắt nhau, điện trở giảm đến mức tối thiểu (và dòng điện mạnh). Hướng của đường
sức từ thay đổi do chuyển động quay của nam châm lắp trên vành từ, kết qủa là điện áp
ra của MRE ttở thành dạng sóng xoay chiều.
Bộ so sánh trong cảm biến tốc độ chuyển dạng sóng xoay chiều thành tín hiệu số,

sau đó nó được đảo ngược bằng transitor trước khi đến đồng hồ.
Tần số của dạng sóng phụ thuộc vào số lượng cực của nam châm lắp trên vành từ.
Có 2 loại vành từ (tùy theo kiểu xe): Loại có 20 cực từ và loại có 4 cực từ. Loại có 20 cực
từ tạo ra dạng sóng 20 chu kỳ (20 xung trong một vòng quay của vành từ), còn loại 4 cực
tạo ra dạng sóng 4 chu kỳ.
Trong loại 20 cực, tần số của tín hiệu số được chuyển thành 20 xung trong mỗi vòng quay
của của vành từ thành 4 xung bằng mạch chuyển đổi xung trong đồng hồ tốc độ sau đó nó
được gửi đến ECU. Mạch đầu ra của cảm biến tốc độ khác nhau tùy theo kiểu xe. Kết qủa
là tín hiệu phát ra cũng khác nhau tùy theo kiểu xe: có loại điện áp ra và điện trở thay
đổi. Một số cảm biến tốc độ không đi qua bảng đồng hồ mà gửi trực tiếp đến ECU.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 13


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
 CÁC CÔNG TẮC HUỶ
Gồm công tắc phanh tay,công tắc khởi động trung gian(xe A/T), công tắc ly hợp (xe
M/T),công tắc đèn phanh.
Khi bất kỳ công tắc nào trong các công tắc này bật,điều khiển chạy tự động bò huỷ một cách tự
động.Tốc độ xe tại thời điểm hủy được ghi lại trong bộ nhớ của ECU (nếu tốc độ lớn hơn
40km/h),do đó tốc độ xe ghi lại lần cuối sẽ tự động phục hồi khi bật công tắc RESUME.
CÔNG TẮC PHANH TAY
Kéo cần phanh tay ,công tắc phanh tay bật gửi tín hiệu hủy đến ECU điều khiển chạy tự động,nó
cũng làm bật sáng đèn phanh tay.
CÔNG TẮC KHỞI ĐỘNG TRUNG GIAN
Trên các xe có hộp số tự động ,khi chuyển cần số đến vò trí N hay P ,công tắc khởi động trung gian
bật ,gửi tín hiệu huỷ đến ECU điều khiển chạy tự động.
CÔNG TẮC LY HP

Khi đạp bàn đạp ly hợp ở những xe hộp số thường,công tắc ly hợp bật,gửi một tín hiệu hủy đến
ECU điều khiển chạy tự động.
ắc quy

Khóa điện
ST
IG

Cơng tắt phanh tay

ECU
Điều khiển
chạy
tự động
g

Cơng tắt ly hợp
(A/T)
Cơng tắt khởi động trung gian

M
Máy khởi động

CÔNG TẮC ĐÈN PHANH
Công tắc đèn phanh gồm hai công tắc (A và B),khi đạp phanh có đồng thời hai tác dụng xảy ra.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 14

Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động

Công tắc A đóng,dòng điện chạy qua nó và đến đèn phanh làm đèn phanh sáng lên,cùng lúc
đó dòng điện được cấp đến ECU điều khiển chạy tự động qua công tắc này,thông báo cho ECU
biết đang đạp phanh.Do đó ECU điều khiển huỷ chạy tự động.
Công tắc B mở,ngăn không cho tín hiệu từ ECU điều khiển bộ chấp hành(tín hiệu van xả đối
với bộ chấp hành dẫn động bằng chân khơng hoặc tín hiệu ly hợp từ đối với bộ chấp hành dẫn động
bằng mơtơ),điều này sẽ tắt bộ chấp hành.
 ECU ĐIỀU KHIỂN CHẠY TỰ ĐỘNG
Bộ phận điều khiển của hệ thống CCS chính là ECU điều khiển chạy tự động thường được đặt
dưới mui xe hay phía sau bảng đồng hồ.
ECU điều khiển chạy tự động nhận các tín hiệu từ cảm biến tốc độ và các công tắc,rồi xử lý
chúng theo trương trình đònh trước.Sau đó ECU gửi các tín hiệu đến bộ chấp hành và bơm chân
không(nếu là bộ chấp hành dẫn động bằng chân không).

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 15


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động

 CÁC CHỨC NĂNG CỦA ECU ĐIỀU KHIỂN CHẠY TỰ ĐỘNG
1) Chức năng điều khiển tốc độ không đổi
ECU so sánh tốc độ thực tế của xe và tốc độ đặt trước.Nếu tốc độ của xe cao hơn tốc độ đặt
trước ,nó kích hoạt bộ chấp hành làm cho bướm ga đóng lại một giá trò thích hợp.Nếu tốc độ xe
cao hơn tốc độ đặt trước ,nó sẽ kích hoạt bộ chấp hành mở bướm ga một giá trò thích hợp .
2) Chức năng đặt tốc độ
Khi công tắc SET/COAST được bật và nhả ra khi xe đang chạy trong giải điều khiển chạy tự

động(40-200 km/h với công tắc chính bật),ECU lưu giá trò này vào bộ nhớ và duy trì tại tốc độ
đó.
3) Chức năng giảm tốc độ
Khi bật và giữ công tắc SET/COAST trong khi xe đang chạy ở chế độ điều khiển chạy tự
động,bộ chấp hành đóng bướm ga và xe giảm tốc.ECU lưu tốc độ xe khi công tắc nhả ra va duy
trì xe tại tốc độ này.
4) Chức năng tăng tốc độ
Khi công tắc RES/ACCEL bật trong khi xe đang chạy tại chế độ điều khiển chạy tự động,bộ
chấp hành mở bướm ga một lượng thích hợp,và xe tăng tốc.ECU lưu tốc độ xe khi công tắc nhả
ra và duy trì tốc độ này.
5) Chức năng phục hồi CCS
Sau khi chế độ điều khiển chạy tự động bò hủy không tự động bằng bất kỳ công tắc hủy nào,tốc
độ đặt trước có thể được phục hồi bằng cách bật công tắc RES/ACC (khi đó tốc độ xe không
được giảm xuống dưới giới hạn 40km/h ,tốc độ xe đặt trước sẽ không thể phục hồi khi tốc độ xe
giảm xuống thấp hơn tốc độ giới hạn đó,vì khi đó tốc độ lưu trong bộ nhớ sẽ bi xoá.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 16


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
6) Chức năng điều khiển giới hạn tốc độ thấp
Giới hạn tốc độ thấp là tốc độ thấp nhất mà hệ thống CCS có thể đặt được (xấp xỉ 40km/h),
CCS không thể đặt dưới tốc độ này.Nếu tốc độ xe giảm xuống dưới tốc độ này chế độ chạy tự
động có thể bò huỷ bỏ tự động và tốc độ đặt trước trong bộ nhớ bò xoá bỏ.
7) Chức năng giới hạn tốc độ cao
Giới hạn tốc độ cao là tốc độ cao nhất mà hệ thống CCS có thể đặt được (xấp xỉ 200km/h)
.CCS không thể đặt trên tốc độ này,và tốc độ xe không thể tăng quá tốc độ này bằng công tắc
ACCEL.

8) Chức năng huỷ không tự động
Nếu có bất kỳ tín hiệu nào sau đây được gửi đến ECU CCS thì chế độ chạy tự động sẽ bò huỷ
bỏ:
Tín hiệu công tắc đèn phanh.
Tín hiệu công tắc đèn phanh tay.
Tín hiệu công tắc ly hợp bật.
Tín hiệu vò trí N công tắc khởi động trung gian(A/T).
Tín hiệu công tắc CANCEL bật.
9) Chức năng huỷ tự động
Khi có một trong các điều kiện sau xẩy ra thì chế độ chạy tự động và tốc độ đặt trước trong bộ
nhớ sẽ bò huỷ:
 Tốc độ xe giảm dưới 40km/h
 Tốc độ xe giảm xuống thấp hơn tốc độ đặt trước khoảng 16km/h.
 Nguồn điện đến hệ thống CCS tạm thời bò ngắt qúa 5 giây
 Hở mạch trong dây điện công tắc đèn phanh hay bóng đèn bò cháy
 Tín hiệu cảm biến tốc độ xe không bình thường (ECT)
 Dòng quá lớn chạy qua transistor dẫn động bộ chấp hành
 Hở mạch trong van điều khiển bộ chấp hành hay van xả
 Tín hiệu tốc độ xe không vào ECU trong khoảng 140 giây
 Công tắc RESUME đã bật khi công tắc chính bật
 Khi có ngắc mạch công tắc điều khiển ,hay công tắc không bình thường
 Tín hiệu ra bộ chấp hành của ECU không bình thường
 Các tín hiệu vào từ công tắc điều khiển không bình thường
hoặc các điều kiện với loại dẫn động mô tơ:
 Dòng quá lớn chạy đến mô tơ hay mạch dẫn động ly hợp từ
 Mô tơ liên tục cố mở bướm ga
 Hở mạch trong ly hợp từ
 Công tắc SET và RESUME bật cùng một lúc
 Mô tơ không hoạt động dù có tín hiệu gửi tới
 Tín hiệu biến trở không gửi đến ECU

10) Chức năng điều khiển A/T
Khi xe chạy tự động lên dốc ở số OD và tốc độ xe giảm xuống dưới tốc độ cắt số truyền tăng
(dưới tốc độ đặt trước 4km/h ),ECU tăng mô men bằng cách huỷ số truyền tăng để không cho
tốc độ xe giảm nữa.
Khi tốc độ xe tăng quá tốc độ phục hồi số truyền tăng (nhỏ hơn tốc độ đặt trước 2km/h),ECU
phục hồi số truyền tăng sau 6 giây.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 17


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
11) Chức năng điều khiển bộ chấp hành
Khi tốc độ tăng quá tốc độ đặt trước khoảng 15km/h ,cuộn điện từ của van xả bộ chấp hành tắt
và xe được giảm tốc.Sau đó khi tốc độ xe tăng dần lớn hơn tốc độ đặt trước khoảng 10km/h,cuộn
điện từ van xả bật và chế độ chạy tự động được phục hồi.
12) Chức năng điều khiển bơm chân không
Khi chức năng CANCEL hay COAST đang hoạt động thì bơm chân không không hoạt động.
 Bơm chân không hoạt động khi chức năng ACCEL hoạt động.
 Bơm chân không bật khi:Công tắc chân không bật,tốc độ xe thực tế giảm thấp hơn tốc
độ đặt trước 3km/h.
 Bơm chân không tắt khi:16 giây trôi qua khi không thoả mãn điều kiện bật ,khi tốc độ
xe tăng cao hơn tốc độ đặt trước 3km/h.
13) Chức năng điều khiển ly hợp từ an toàn
Nếu tốc độ xe tăng lên lớn hơn tốc độ đặt trước 15km/h ECU sẽ ngắt ly hợp từ để làm tốc độ xe
giảm xuống .
Khi tốc độ xe giảm xuống trong khoảng lớn hơn tốc độ đặt trước 10 km/h,ly hợp từ bật trở lại
để phục hồi tốc độ chạy tự động.
14) Chức năng điều khiển hạ thấp tốc độ

Khi chênh lệch giữa tốc độ thực của xe và tốc độ đặt trước khoảng 5km/h,tốc độ đặt trước có
thể hạ xuống khoảng 1,6 km/h mỗi lần bật nhanh công tắc SET/COAST.
15) Chức năng điều khiển nâng cao tốc độ
Khi chênh lệch giữa tốc độ thực của xe và tốc độ đặt trước khoảng 5km/h,tốc độ đặt trước có
thể tăng lên khoảng 1,6 km/h mỗi lần bật nhanh công tắc RES/ACC (trong khoảng 0,6 giây).
16) Chức năng chẩn đoán
Chức năng thông báo hư hỏng và mã hư hỏng của CCS.
 BỘ CHẤP HÀNH
Bộ chấp hành đóng một vai trò rất quan trọng trong CCS:nó điều khiển góc mở bướm ga theo chỉ
dẫn từ ECU. Có hai loại bộ chấp hành .Một loại dẫn động bằng chân không v à một loại dẫn động
bằng môtơ.Trong những dòng xe đầu tiên,loại dẫn động bằng chân không được sử dụng phổ
biến.Nhưng ngày nay bộ chấp hành dẫn động bằng môtơ được ưa chuộng hơn bởi tính chính xác của
nó.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 18


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
1) LOẠI DẪN ĐỘNG BẰNG CHÂN KHÔNG
SƠ ĐỒ

Có hai phương pháp tạo độ chân không : một chỉ dùng chân không từ đường ống nạp động cơ,loại
thứ hai là dùng bơm chân không để tăng độ chân không khi độ chân không đường ống nạp quá thấp

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 19

Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động

CẤU TẠO
Nó gồm một van điều khiển,một van xả,hai cuộn dây,một màng,một lò xo hồi và một lọc gió.

HOẠT ĐỘNG
a) Van điều khiển
Khi cấp dòng điện:Khi cấp dòng điện đến cuộn dây của van điều khiển .khoang thông với khí quyển
bò đóng,khoang thông với chân không đường ống nạp mở .lực hút chân không lớn hơn lực đẩy của lò
xo,màng dòch chuyển về phía tăng độ mở bướm ga làm tăng công suất và tốc độ động cơ.
Khi cắt dòng điện:Khi cắt dòng điện,không khí chiếm đầy bộ chấp hành và màng bò đẩy về phía
đóng bướm ga lại,làm giảm công suất và tốc độ động cơ.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 20