Xây dựng mô hình hệ thống điều khiển bướm ga cho động cơ 2ar fe lắp trên dòng xe toyota camry
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.54 MB, 53 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG
XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BƯỚM GA
ĐIỆN TỬ ( ETCS-i) CHO ĐỘNG CƠ 2AR LẮP
TRÊN XE TOYOTA CAMRY
Sinh viên thực hiện: VÕ VĂN HOAN
Đà Nẵng – Năm 2019
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ...........................................................................................................1
Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 2AR-FE ................................................2
1.1. Giới thiệu về động cơ 2AR-FE ..........................................................................2
1.1.1. Các bộ phận chính ...........................................................................................2
1.1.2. Một số đặc điểm cơ bản của động cơ 2AR-FE ............................................3
1.2. Vị trí lắp đặt bướm ga trên động cơ 2AR-FE..................................................4
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BƯỚM GA TRÊN
ĐỘNG CƠ 2AR-FE...................................................................................................6
2.1. Chức năng nhiệm và phân loại hệ thống bướm ga .........................................6
2.1.1. Chức năng nhiệm vụ của hệ thống bướm ga ................................................6
2.1.2. Phân loại hệ thống điều khiển bướm ga ........................................................7
2.2. Hệ thống điều khiển bướm ga bằng cơ khí ......................................................7
2.2.1. Cấu tạo .............................................................................................................7
2.2.2 Nguyên lý hoạt động.........................................................................................7
2.3. Hệ thống điều khiển bướm ga bằng điện tử ....................................................8
2.3.1 Cấu tạo ..............................................................................................................8
2.3.2 Nguyên lý hoạt động.........................................................................................9
2.4. Hệ thống điều khiển bướm ga trên động cơ 2AR-FE .....................................9
2.4.1. Giới thiệu về hệ thống ETCS-i ......................................................................9
2.4.2. Cấu tạo và hoạt động của cổ họng gió .........................................................11
2.4.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển bướm ga điện tử trên động
cơ 2AR-FE ................................................................................................................12
2.4.4. Chức năng dự phòng (chức năng an toàn)..................................................14
2.4.5. Mạch điều khiển bướm ga ............................................................................16
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
2
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
2.5. Kết cấu các bộ phận chính hệ thống bướm ga ..............................................19
2.5.1. Cảm biến vị trí bướm ga ...............................................................................19
2.5.2. Cảm biến vị trí bàn đạp ga ...........................................................................21
2.5.3. Môtơ bướm ga ...............................................................................................23
2.5.4. Ly hợp điện từ ...............................................................................................25
2.5.6. Cơ cấu an toàn ...............................................................................................26
2.5.7. ECU ( Electronic Control Unit) ...................................................................26
2.5.8. Hệ thống điều khiển tốc độ khơng tải ISC ..................................................28
Chương 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BƯỚM GA
ĐIỆN TỬ ..................................................................................................................30
3.1. Xây dựng mô hình hệ thống điều khiển bướm ga tự động ...........................30
3.2. Giới thiệu phần mền mô phỏng matlab/simulink .........................................32
3.2.1 Tổng quan về Matlab .....................................................................................32
3.2.2. Mơi trường lập trình Matlab .......................................................................33
3.2.3 Cơng cụ mô phỏng trực quan Simulink .......................................................33
3.3. Thiết kế hệ thống điều khiển bướm ga thông minh ......................................36
3.4 Xây dựng mơ hình và mơ phỏng hệ thống điều khiển bướm ga bằng cơng cụ
Matlab/Simulink ......................................................................................................38
3.4.1 Mơ hình hệ thống bướm ga điện tử điều khiển vịng hở ............................38
3.4.3 Mơ hình hệ thống bướm ga điện tử điều khiển PID ...................................42
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .............................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................47
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
3
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ
Hình 1. 1 Mặt cắt dọc động cơ 2AR-FE .....................................................................2
Hình 1. 2. Vị trí một số bộ phận trên động cơ 2AR – FE ...........................................3
Hình 1. 3. Vị trí bướm ga trên động cơ 2AR-FE ........................................................5
Hình 2. 1. Bướm ga dẫn động bằng cơ khí
.......................................................7
Hình 2. 2. Bướm ga điều khiển điện tử .......................................................................8
Hình 2. 3. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển bướm ga .................................10
Hình 2. 4. Cấu tạo cụm cổ họng gió..........................................................................11
Hình 2. 5. Góc mở bướm ga ứng với các chế độ ......................................................14
Hình 2. 6. Mối quan hệ của các bộ phận giữ chức năng dự phịng ...........................15
Hình 2. 7Hoạt động dự phịng khi cảm biến APPS bị hỏng .....................................15
Hình 2. 8. Các chế độ dự phòng khi cảm biến APPS bị hỏng ..................................16
Hình 2. 9. Sơ đồ khối mạch điều khiển bướm ga điện tử .........................................17
Hình 2. 10. Sơ đồ mạch điều khiển bướm ga ............................................................18
Hình 2. 11. Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall ................................19
Hình 2. 12. Đường đặc tuyến của cảm biến vị trí bướm ga ......................................21
Hình 2. 13. Cảm biến vị trí bàn đạp ga .....................................................................21
Hình 2. 14. Sơ đồ tín hiệu điện áp của cảm biến vị trí bàn đạp ...............................23
Hình 2. 15. Sơ đồ điện điều khiển mơtơ ...................................................................24
Hình 2. 16. Sơ đồ mạch điện điều khiển ở chế độ đóng bướm ga ............................25
Hình 2. 17. Bộ điều chỉnh nhiệt ..............Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.
Hình 2. 18. Sơ đồ khối hoạt động của ECU ..............................................................26
Hình 2. 19. Sơ đồ khối các hệ thống trong ECU với bộ vi xử lý ..............................28
Hình 2. 20. Van ISCV loại mơ tơ bước...Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.
Hình 3. 1 Khối thư viện Simulink ...........................................................................34
Hình 3. 2 Cửa sổ mơ hình làm việc trên simulink ....................................................35
Hình 3. 3. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển bướm ga ........ Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng
được xác định.
Hình 3. 4 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển bướm ga ................................................35
Hình 3. 5 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển với vịng kín hồi tiếp ..............................36
Hình 3. 6 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển với bộ điều khiển tỉ lệ PID .....................37
Hình 3. 7 Sơ đồ mơ phỏng hệ thống điều khiển vịng hở .........................................38
Hình 3. 8 Các giá trị tiến hành mơ phỏng bằng Simulink .........................................39
Hình 3. 9 Kết quả mơ phỏng hệ thống với điều khiển vịng hở ................................40
Hình 3. 10 Sơ đồ mô phỏng hệ thống với điều khiển hồi tiếp ..................................41
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
4
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
Hình 3. 11 Kết quả mô phỏng hệ thống với điều khiển hồi tiếp ...............................41
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU TỪ VIẾT TẮT
Cụm từ viết tắt
Ý nghĩa
ETCS-i
Hệ Thống điều khiển bướm ga điện tử - thơng minh
APP
TPS
IC
Cảm biến vị trí bàn đạp ga
Cảm biến vị trí bướm ga
Mạch tổ hợp
VVT-i
TRC
Hệ thống phâ phối khí tự động - thông minh
Điều khiển lực kéo
ABS
Hệ thống phanh ABS
ECM
VTA
Vi xử lí
Tín hiệu đóng mở bướm ga
VPA
ISC
ISCV
Tín hiệu từ bàn đạp ga
Hệ thống điều khiển không tải
Van điều chỉnh tốc độ không tải
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
5
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
MỞ ĐẦU
Mục đích ý nghĩa của đề tài
1. Mục đích của đề tài
Khảo sát thiết kế hệ thống điều khiển bướm ga tự động trên động cơ 2AR-FE
trên dòng xe Toyota camry giúp chúng ta hiểu rõ hơn về hệ thống điều khiển cung
cấp nhiên liệu bằng điện tử cho động cơ ô tơ hiện nay
-Loại bỏ hiện tượng kẹt hoặc bó hay xảy ra với cơ cấu bướm ga điều khiển bằng
cơ khí do lị xo bướm ga khơng thể hồi về.Điều này ngăn cản bướm ga đóng lại(
gây hiệu ứng chạy quá ở động cơ).
-Bướm ga điều khiển điện tử cũng nhằm giảm khí thải và cải thiện mức độ tiêu
hao nhiên liệu ở động cơ
- Ưu điểm chính của bướm ga điều khiển bằng điện tử chính là nó cho phép động
cơ có thể kết hợp điều khiển moment với điều khiển hành trình chạy xe, điều khiển
lực kéo và điều khiển ổn định
2. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Bướm ga điều khiển điện tử cung cấp một số giải pháp tối ưu cho các nhà sản
xuất xe, nó cũng hạn chế “việc lái xe sai nguyên tắc” bằng cách tác động vào chân
ga của người lái. Nếu người điều khiển đạp chân vào cân ga trên xe có bướm ga
điều khiển điện một cách đột ngột, bánh xe có thể quay tại chỗ do không tạo được
lực bám cần thiết và lốp bị cháy xém do ma sát với mặt đường. Điều này sẽ khơng
sảy ra trừ khi có một cơng tắc hạn chết trượt để khử điều khiển lực kéo. Thậm chí
sau đó, máy tính điều khiển của xe có thể hạn chế momen xoắn của động cơ đến
mức hợp lí để bảo vệ hộp số và hệ thống truyền lực khỏi các hư hỏng có thể xảy ra
Thực hiện đề tài cũng là dịp để sinh viên có thể nâng cao các kỹ năng nghề
nghiệp, khả năng nghiên cứu độc lập và phương pháp giải quyết các vấn đề. Bản
thân sinh viên phải khơng ngừng vận động để có thể giải quyết những tình huống
phát sinh, điều đó một lần nữa giúp cho sinh viên nâng cao các kỹ năng và kiến thức
chuyên ngành.
Cuối cùng, việc hoàn thành đề tài tốt nghiệp sẽ giúp cho sinh viên có thêm
tinh thần trách nhiệm, lòng say mê học hỏi, sáng tạo. Và đặc biệt quan trọng là lòng
yêu nghề nghiệp.
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
2
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
LỜI NÓI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay ngành ơtơ có vai trị rất quan trọng trong nền kinh
tế quốc dân, ôtô được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế như: vận tải, xây dựng, du
lịch…Cùng với sự phát triển vượt bậc của mình ngành cơng nghệ ơtơ ngày càng
khẳng định vai trị quan trọng không thể thiếu trong sự phát triển của một quốc gia.
Nhờ sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành
ôtô đã không ngừng tự làm mới mình để đáp ứng được những yêu cầu bức thiết
trong vấn đề sử dụng. Ngành ơtơ đã có những bước tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ
thuật mới như: Điều khiển điện tử và kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp
tính tốn hiện đại… đều được áp dụng trên ơtơ. Khả năng cải tiến, hồn thiện và
nâng cao để đáp ứng mục tiêu chủ yếu về tăng năng suất, vận tốc, tải trọng có ích,
tăng tính kinh tế, giảm cường độ cho người lái, tính tiện nghi sử dụng cho khách
hàng và giảm tối ưu lượng nhiên liệu.
Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chun ngành “Cơ Khí Giao Thơng ”
tại trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, em được khoa tin tưởng giao cho đề tài tốt
nghiệp “Xây dựng mơ hình hệ thống điều khiển bướm ga cho động cơ 2AR-FE
lắp trên dòng xe TOYOTA CAMRY” đây là một đề tài rất thiết thực.
Với sự cố gắng của chúng em và dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Phạm
Quốc Thái cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô trong Khoa Cơ khí giao thơng, các
bạn trong lớp 14C4A em đã hoàn thành đề tài đáp ứng được yêu cầu đưa ra. Song
trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, với khả năng và kinh nghiệm cịn hạn chế nên
khơng thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy em rất mong sự đóng góp, chỉ bảo của các
thầy cơ để đề tài của em được hồn thiện hơn và đó chính là những kinh nghiệm
nghề nghiệp cho em sau khi ra trường.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa, đặc biệt là thầy Phạm
Quốc Thái đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em để đề tài chúng em được
hoàn thành.
Sinh viên thực hiện
Võ Văn Hoan
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
1
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 2AR-FE
1.1. Giới thiệu về động cơ 2AR-FE
1.1.1. Các bộ phận chính
Các xe Toyota camry phiên bản cải tiến 2017 gồm 3 phiên bản 2.5Q, 2,5G và
2.2E đây là dịng xe làm nên thương hiệu xe ơ tô hạng sang của Toyota. Động cơ
được trang bị trên xe Toyota Camry 2.5Q là động cơ 2AR-FE.
Hình 1. 1 cấu tạo động cơ 2AR-FE
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
2
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
Hình 1. 2. Vị trí một số bộ phận trên động cơ 2AR – FE
1 - Cacste; 2- Hộp trục khuỷu;3- Bánh răng chủ động; 4- Thanh truyền; 5- Piston 6Áo nước; 7- Vịi phun; 8- Cam nạp; 9- Bơ bin đánh lửa; 10- Cam xả; 11- Nắp đậy;
12- Nắp xylanh; 13- Que thăm dầu;14- Thân xylanh; 15- Van hằng nhiệt; 16 - Thân
xylanh
1.1.2. Một số đặc điểm cơ bản của động cơ 2AR-FE
Trục khuỷu được đỡ bởi 5 ổ đỡ của thân máy. Các bạc ổ đỡ đều làm bằng bạc
hợp kim nhơm.
Nắp máy được làm bằng hợp kim nhơm, có các cửa xả, cửa hút ở 2 bên, buồng
cháy hình nệm.
Thân mấy được làm bằng gang. Tất cả có 4 xylanh. Chiều dài mỗi ống gần gấp
đôi chiều dài mỗi piston. Bên trân xylanh là nắp máy, bên dưới là trục khuỷu có 5 ổ
đỡ.
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
3
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
Bảng 1-1 Thông số động cơ 2AR-FE
Tên thông số
Đơn vị
Giá trị – Kiểu
Động cơ 2.4 lít, 4 xilanh thẳng hàng, 16 xúpáp, DOHC, VVT-i
Dung tích cơng tác (cc)
2362
Cơng suất tối đa (HP/rpm)
165/6000
Tỷ số nén
9,8 : 1
Đường kính Xylanh (mm)
88.5
Hành trình Piston (mm)
96
Hệ thống phun nhiên liệu
EFI
Hệ thống đánh lửa
DIS
Điều khiển cam hút – cam
xả
VVT-i
Ngồi ra bên thân máy cịn có nước được dẫn từ bơm nước lên làm mát
xylanh.
Nến điện được bố trí bên phải buồng cháy.
Các lò xo nấm hút làm bằng thép và lị xo có khả năng chịu tải ở mọi chế độ
vòng quay động cơ.
Trục cam được dẫn động bằng xích. Trục cam có 5 ổ đỡ nằm giữa các con
đội của từng xylanh và ở phía đầu xylanh số 1. Việc bôi trơn các ổ trục cam được
thực hiện nhờ có đường dầu từ nắp máy.
1.2. Vị trí lắp đặt bướm ga trên động cơ 2AR-FE
Bướm ga là nơi mà khơng khí đi vào động cơ. Khi đạp bàn đap ga thì cánh
bướm ga sẽ mở, độ mở tùy thuộc vào việc đạp bàn đạp ga bao nhiêu và cho phép
gió đi vào trong ống góp hút. Trên động cơ 2AR-FE bướm ga được đặt ở đầu vào
của ống góp hút và được nối với lọc gió.
Cảm biến vị trí bướm ga được bắt trực tiếp trên phần cuối của trục bướm ga và
báo cho hộp ECU chính xác độ mở của cánh bướm ga. Ngoài ra trên thân bướm ga
cịn gắn mơ tơ điện để điều khiển việc mở cánh bướm ga.
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
4
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
1
2
Hình 1. 3. Vị trí bướm ga trên động cơ 2AR-FE
1-Thân bướm ga; 2-Mô tơ và cảm biến bướm ga
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
5
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BƯỚM GA TRÊN
ĐỘNG CƠ 2AR-FE
2.1. Chức năng nhiệm và phân loại hệ thống bướm ga
2.1.1. Chức năng nhiệm vụ của hệ thống bướm ga
Bướm ga là nơi mà khơng khí thực sự đi vào trong động cơ. Khi đạp bàn đạp
ga thì bướm ga sẽ mở, độ mở tùy thuộc vào việc đạp bàn đạp ga bao nhiêu và cho
phép gió đi vào trong ống góp hút. Hầu hết các bướm ga đều được đặt ở đầu của
ống góp hút và được nối với lọc gió.
Cho đến thời điểm hiện tại, đa số các bướm ga được tài xế tác động trực tiếp
qua dẫn động bằng cáp. Bắt đầu từ năm 1992 do sự xuất hiện của điều khiển lực kéo
nên trên một số xe xuất hiện bướm ga thứ hai trên đường ống nạp. Thêm vào đó, hệ
thống điều khiển ga tự động (Cruise control) cũng làm cũng làm cơ cấu điều khiển
bằng cơ trở nên phức tạp, dẫn đến nhiều sự cố liên quan đến cơ cấu bướm ga. Chính
vì vậy mà những năm gần đây, bướm ga dẫn động bằng điện và việc điều khiển
bằng điện tử thông qua ECU giúp cơ cấu bướm ga trở nên đơn giản hơn.
Xe điều khiển bướm ga bằng điện tử, sẽ sử dụng một cảm biến vị trí bướm ga
bàn đạp ga và một mô tơ điện được gắn cố định trên bướm ga, cái này hoạt động
như cáp dây ga và điều khiển tốc độ cầm chừng, bằng cách sử dụng tín hiệu đầu vào
từ cảm biến vị trí bàn đạp ga để điều khiển cánh bướm ga mở.
Các bướm ga loại thường (cơ) thường được gắn kèm với cảm biến bướm ga.
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên thân bướm ga. Cảm biến này chuyển đổi vị
trí góc mở cánh bướm ga thành tín hiệu điện áp gởi đến ECU.
Hệ thống điều khiển bướm ga trên xe có nhiệm vụ chính như sau:
- Đánh giá được chế độ làm việc của động cơ như: chế độ cầm chừng, một phần
tải hay tồn tải.
- Tắt điều hịa khơng khí và điều khiển khí thải khí cánh bướm ga mở lớn.
- Điều chỉnh tỉ lệ khơng khí - nhiên liệu phù hợp.
- Tăng công suất động cơ ứng với từng chế độ hoạt động.
- Cắt nhiên liệu khi giảm tốc đột ngột.
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
6
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
2.1.2. Phân loại hệ thống điều khiển bướm ga
Để phân loại hệ thống điều khiển bướm ga người ta dựa vào cấu tạo, hoạt
động, phương pháp điều khiển. Có thể chia 2 loại hệ thống điều khiển bướm ga
chính như sau:
2.2. Hệ thống điều khiển bướm ga bằng cơ khí
2.2.1. Cấu tạo
Bướm ga dẫn động bằng cơ khí là một phần kết cấu trong bộ chế hịa khí. Bộ
chế hịa khí thường được sử dụng trên các xe đời cũ. Cơ cấu bướm ga bao gồm các
bộ phân chính như sau: bàn đạp ga được bố trí ở trong cabin của ơtơ, các chốt định
vị, cáp dẫn động, cánh bướm ga, lò xo hồi vị.
2
1
3
Hình 2. 1. Bướm ga dẫn động bằng cơ khí
1-Bướm gió, 2- Van tự động và lo xo của van, 3- Buồng hao
2.2.2 Nguyên lý hoạt động
Để điều khiển hệ thống bướm ga người lái tác động vào bàn đạp ga và thơng
qua hệ dẫn động bằng cơ khí sẽ tác động đến sự đóng mở của bướm ga.
Cơ cấu bướm ga hình trên hoạt động như các van điều khiển trong bộ chế hịa
khí. Khi động cơ hoạt động bướm ga và bướm khí đều mở khơng khí bị hút vào từ
phía trên, đi qua họng khuyếch tán. Tại đây, do tiết diện lưu thông bị thu hẹp lại,
tốc độ của dịng khí tăng lên làm áp suất giảm xuống tạo độ chân không hút nhiên
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
7
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
liệu từ trong buồng phao qua đường xăng chính và phun ra dưới dạng tia. Như vậy,
xăng bị phun vào dịng khí có tốc độ cao, hồ trộn với khơng khí và bay hơi để tạo
thành hỗn hợp khí cháy.
Lượng khí được hút qua carburetor phụ thuộc vào độ mở của bướm ga:
bướm ga mở càng lớn thì lượng khí đi qua càng nhiều, nghĩa là tốc độ dịng khí ở
họng khuyếch tán càng tăng và lượng xăng bị hút vào càng lớn. Như vậy, bướm ga
cho phép điều khiển hoạt động của động cơ ở các chế độ tải khác nhau tuỳ theo
điều kiện làm việc. Việc điều khiển bướm ga được thực hiện qua bàn đạp và hệ
thống dẫn động cơ khí.
2.3. Hệ thống điều khiển bướm ga bằng điện tử
2.3.1 Cấu tạo
Bướm ga điều khiển điện tử (ETC), hoặc bộ chấp hành điều biến bướm ga
(TAC), chúng thay thế cho các bướm ga được điều khiển bằng cáp hay thanh nối
trên rất nhiều dòng xe hiện đại ngày nay. Các thanh nối điều khiển bằng cơ khí hoặc
cáp nối giữa chân ga và cánh bướm ga được thay thế bằng một cảm biến vị trí chân
ga và một bướm ga vận hành bằng điện tử. Bướm ga điện tử bao gồm các bộ phận
chính sau: cảm biến vị trí bướm ga, ECU động cơ, mô tơ điều khiển bướm ga.
3
2
1
4
5
Các tín
hiệu
khác
Hình 2. 2. Bướm ga điều khiển điện tử
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
8
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
1-Cảm biến vị trí bàn đạp ga, 2-Bướm ga, 3-Cảm biến vị trí bướm ga, 4-mô tơ,
5-ECU động cơ
2.3.2 Nguyên lý hoạt động
Bướm ga điều khiển điện tử loại bỏ hiện tượng kẹt hoặc bó hay xảy ra với cơ
cấu bướm ga điều khiển bằng cơ khí do lị xo bướm ga khơng thể hồi về. Khi người
lái tác động vào bàn đạp ga ở trong cabin cảm biến vị trí bàn đạp và cảm biến vị trí
bướm ga sẽ nhận tín hiệu gửi về ECU động cơ. ECU động cơ sẽ gửi tín hiệu đến mơ
tơ bướm ga để điều khiển sự đóng mở bướm ga.
ECU có khả năng xử lý thơng minh hơn tài xế khi phải đưa ra các lựa chọn
tối ưu trong việc đạp chân ga, đặc biệt là trong các tình huống xe bị mất lực kéo
hoặc mất lái khi bắt đầu khởi hành. Tái xế có thể khơng phản ứng đủ nhanh, bởi vậy
máy tính điều khiển tích hợp trong xe đóng bớt một phần bướm ga lại để tăng lực
kéo và giảm sự quay trượt của bánh xe.Việc điều khiển tốc độ không tải trong bướm
ga điều khiển điện là được thực hiện nhờ một van điều khiển khí nạp khơng tải
riêng biệt trên thân của cụm bướm ga, nó cho phép khơng khí đi tắt qua cánh bướm
ga.
2.4. Hệ thống điều khiển bướm ga trên động cơ 2AR-FE
2.4.1. Giới thiệu về hệ thống ETCS-i
Ngày nay cùng với xu hướng phát triển chung của thế giới, nền cơng nghiệp
ơ tơ phát triển nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng và cùng với sự
ứng dụng mạnh mẽ của kỹ thuật điều khiển tự động vào ô tô đã dần thay thế cho các
cơ cấu điều khiển bằng cơ khí vốn khơng chính xác và đòi hỏi thường xuyên phải
sửa chữa, bảo dưỡng định kỳ. Trên ơ tơ ngày càng có nhiều hệ thống điều khiển
bằng điện tử, điều đó đã đem lại cho ô tô một số thuận lợi trong điều khiển, trong
sửa chữa, bảo dưỡng và trên hết là sự điều khiển bằng các hệ thống điện tử được
thực hiện một cách chính xác và ổn định đã giúp cho ơ tơ phát ra ít chất thải độc hại
gây ơ nhiễm mơi trường, kinh tế về nhiên liệu và kiểm soát được từng chế độ hoạt
động trên ô tô. Hệ thống điều khiển bướm ga bằng điện tử thông minh (Electronic
Throttle Control System intelligent–ETCS-i) trên động cơ 2AR-FE là một hệ thống
điều khiển bằng điện tử được trang bị trên dòng xe Camry của hãng Toyoto nhằm
đem lại cho ô tô những ưu điểm đó.
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
9
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
2
3
1
4
9
10
5
8
7
6
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển bướm ga điện tử
1- Cảm biến vị trí bàn đạp ga, 2- Bướm ga, 3- Cảm biến vị trí bướm ga, 4- Mô
tơ bướm ga, 5- ABS,TRAC,VSC ECU, 6-Phun nhiên liệu, 7- Đánh lửa, 8- Điều
khiển hành trinh, 9- Đo lưu lượng khí, 10- ECM
Hệ thống khiển điện bướm ga trên động cơ 2AR-FE (ETCS-i – Electronic
Throttle Control System) là một hệ thống điều khiển bằng điện được nối trực tiếp
giữa bàn đạp ga với cánh bướm ga. Tuy hệ thống điều khiển bướm ga bằng điện tử
đã được đề xuất nghiên cứu trong gần một thập kỷ vừa qua nhưng nó chỉ mới được
đưa vào ứng dụng trong vài năm gần đây trên dòng xe Camry của hãng Toyota.
Khác với các hệ thống bướm ga truyền thống được điều khiển dẫn động trực tiếp từ
chân bàn đạp ga thông qua cáp nối và lò xo hồi vị, ở hệ thống ETCS-i, cáp nối được
thay thế bằng các cảm biến vị trí và một cụm các chi tiết gọi là bộ chấp hành được
tích hợp bên trong thân bướm ga, bộ chấp hành bao gồm: một môtơ một chiều để
tạo lực kéo, một lò xo hồi vị và các bánh răng giảm tốc.
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
10
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
Góc mở của bướm ga thông thường được điều khiển trực tiếp bằng dây cáp
nối từ bàn đạp ga đến bướm ga để mở và đóng nó. Trong hệ thống này, dây cáp
được loại bỏ, và ECU động cơ dùng môtơ điều khiển bướm ga để điều khiển góc
mở của bướm ga đến một giá trị tối ưu tương ứng với mức độ đạp bàn đạp ga.
Ngồi ra, góc mở của bàn đạp ga được nhận biết bằng cảm biến vị trí bàn đạp ga, và
góc mở của bướm ga được nhận biết bởi cảm biến vị trí bướm ga.
Hệ thống ECTS-i bao gồm cảm biến vị trí bướm ga, ECU động cơ và cổ
họng gió. Cổ họng gió bao gồm bướm ga, mơtơ điều khiển bướm ga, cảm biến vị trí
bướm ga và các bộ phận khác.
2.4.2. Cấu tạo và hoạt động của cổ họng gió
Cổ họng gió bao gồm bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga dùng để phát hiện
góc mở của bướm ga, môtơ bướm ga để mở và đóng bướm ga, và một lị xo hồi để
trả bướm ga về một vị trí cố định. Mơtơ bướm ga ứng dụng một mơtơ điện một
chiều có độ nhạy tốt và tiêu thụ ít năng lượng.
1
2
3
4
5
7
6
Hình 2.4. Cấu tạo cụm cổ họng gió
1-Bướm ga; 2-Cảm biến vị trí bướm ga; 3- Bánh răng giảm tốc
4-Ly hợp từ; 5-IC; 6-Mô tơ bướm ga; 7-Cánh bướm ga
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
11
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
ECU động cơ điều khiển độ lớn và hướng của dòng điện chạy đến môtơ điều
khiển bướm ga, làm quay hay giữ môtơ, và mở và đóng bướm ga qua một cụm bánh
răng giảm tốc. Góc mở bướm ga thực tế được phát hiện bằng một cảm biến vị trí
bướm ga và thơng số đó được phản hồi về cho ECU động cơ.
Khi dịng điện khơng chạy qua mơtơ, lị xo hồi sẽ mở bướm ga đến một vị trí
cố định (khoảng 7o). Tuy nhiên, trong chế độ không tải bướm ga được đóng lại nhỏ
hơn so với vị trí cố định. Khi ECU động cơ phát hiện thấy có trục trặc, nó bật đèn
báo hư hỏng trên đồng hồ táp lô đồng thời cắt nguồn đến môtơ, nhưng do bướm ga
được giữ ở góc mở khoảng 70, xe vẫn có thể chạy đến nơi an tồn. Những kiểu xe
đầu tiên có hệ thống ETCS-i sử dụng một ly hợp từ giữa môtơ và bướm ga, nó có
thể dùng để nối và ngắt môtơ.
2.4.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển bướm ga điện tử trên động
cơ 2AR-FE
Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử có một mạch cấp nguồn riêng. Điện áp
+B được theo dõi và khi điện áp thấp (nhỏ hơn 4V), ECU kết luận rằng có hư hỏng
trong ETCS và dòng điện tới bộ chấp hành bướm ga bị cắt. Khi điện áp trở nên
không ổn định, ETCS cũng trở nên khơng ổn định. Vì lý do đó, khi điện áp thấp,
dòng điện tới bộ chấp hành bị cắt.
ECU
Mạch
Từ rơle EFI
Từ ắc quy
EFI No.2
+B
ETCS
+BM
M+
M+
M-
M-
ME01
Bộ chấp
hành bướm ga
nguồn
cho
ECU
Mạch
điều
chỉnh
bộ
chấp
hành
bướm
ga
Hình 2.5. Sơ đồ mạch điện bộ chấp hành bướm ga
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
12
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
Nếu việc sửa chữa được tiến hành và hệ thống đã trở về trạng thái bình thường
thì ECU sau đó cho phép dịng điện chạy đến bộ chấp hành bướm ga để sau cho nó
có thể khởi động được. Các chế độ điều khiển.
ETCS-i điều khiển góc mở của bướm ga đến giá trị tối ưu nhất tùy theo mức
độ nhấn của bàn đạp ga. Cơ bản động cơ sử dụng chế độ bình thường, nhưng có thể
dùng cơng tắc điều khiển để chuyển sang chế độ công suất cao hay đi đường trơn
trượt.
Hệ thống bướm ga bao gồm các chế độ hoạt động khác nhau như sau:
➢ Điều khiển phi tuyến (non-linear control)
Điều khiển phi tuyến có nghĩa là ECU điều khiển hoạt động cánh bướm ga
dựa trên nhiều nhân tố như tốc độ dịch chuyển của bàn đạp ga, tốc độ động cơ, tốc
độ xe và điều kiện mặt đường để hoạt động của động cơ đạt hiệu quả tốt hơn. Ở
điều kiện trượt, bướm ga được điều khiển nhằm mục đích ổn định ơtơ.
➢ Điều khiển giảm giật khi chuyển số
Cánh bướm ga sẽ được điều khiển đồng thời với sự điều khiển hộp số tự
động trong quá trình sang số nhằm giảm va đập khi lên số cũng như xuống số.
➢ Điều khiển tốc độ cầm chừng
ECU điều khiển sự hoạt động của bướm ga để duy trì tốc độ cầm chừng định
trước.
➢ Điều khiển lực kéo TRC
Là một phần của hệ thống TRC, bướm ga sẽ đóng khi ECU nhận tín hiệu từ
hộp điều khiển ABS &TRC nếu có sự trượt xảy ra ở các bánh xe chủ động.
Ta nhận thấy ở điều kiện đường trơn trượt (đường có tuyết chẳng hạn) thì
cơng suất động cơ sẽ giảm tương ứng với lực đạp ga có nghĩa là muốn đạt được
bằng cơng suất trên đường bình thường thì trên đường trơn trượt người lái xe phải
đạp ga sâu hơn. Nhưng ta biết rằng trong điều kiện trơn trượt, nếu bướm ga mở lớn
thì cơng suất phát ra cũng lớn mà mặt đường khơng có khả năng tiếp nhận hết công
suất (do hệ số ma sát thấp) nên xảy ra hiện tượng trượt. Do vậy khi nhận được tín
hiệu điều khiển ABS &TRC thì ECU sẽ điều khiển cánh bướm ga đóng lại từ từ cho
đến khi nào khơng nhận được tín hiệu trượtđóng lại từ ABS và TRC để tránh trường
hợp xe bị trượt.
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
13
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
Hình 2.5. Góc mở bướm ga ứng với các chế độ
➢ Điều khiển hỗ trợ chống trượt (VSC -Vehicle skid control)
Sự hoạt động của VSC sẽ được hiệu quả hơn khi góc mở bướm ga được thay
đổi bởi các tín hiệu từ ECU ABS & TRC.
➢ Điều khiển chạy tự động
Hệ thống bướm ga điện tử hỗ trợ cho việc điều khiển chạy tự động. Nhờ hệ
thống bướm ga điện tử mà bộ phận điều khiển Cruise control được tích hợp vào
trong ECU. Khi người tài xế cài chế độ chạy tự động, việc điều khiển bướm ga sẽ
hoàn toàn dựa vào các tín hiệu từ ECU Cruise control.
2.4.4. Chức năng dự phịng (chức năng an tồn)
Nếu ECU động cơ phát hiện có trục trặc trong hệ thống ETCS-i, nó bật đèn
báo hư hỏng trên bảng táp lô để báo cho lái xe. Cảm biến vị trí bàn đạp ga có mạch
cảm biến cho 2 hệ thống, chính và phụ. Nếu hư hỏng xảy ra trong một mạch cảm
biến, và ECU phát hiện thấy có sự chênh lệch điện áp khơng bình thường trong tín
hiệu giữa 2 mạch cảm biến, ECU động cơ sẽ chuyển sang chế độ hoạt động hạn chế.
Trong chế độ hoạt động hạn chế, mạch còn lại được sử dụng để tính tốn góc của bàn
đạp ga và xe vận hành với góc mở bướm ga hạn chế hơn so với bình thường. Ngồi
ra, nếu có vẻ như hư hỏng xảy ra trong cả hai mạch, ECU động cơ sẽ đặt bướm ga ở
trạng thái không tải. Lúc này xe chỉ có thể chạy ở trong phạm vi khơng tải
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
14
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
Hình 2.6. Mối quan hệ của các bộ phận giữ chức năng dự phịng
Cảm biến vị trí bướm ga cũng có 2 mạch cảm biến, chính và phụ. Nếu hư hỏng xảy
ra ở trong mạch cảm biến, và ECU động cơ phát hiện thấy điện áp khơng bình
thường giữa 2 mạch cảm biến, ECU động cơ sẽ cắt dịng điện đến mơtơ điều khiển
bướm ga và sau đó chuyển sang chế độ hoạt động hạn chế. Lúc này bướm ga được
mở ở góc cố định bằng lò xo hồi, và lượng phun nhiên liệu và thời điểm đánh lửa
được điều khiển bằng tín hiệu bàn đạp ga. Công suất của động cơ sẽ bị hạn chế đi
nhiều nhưng xe vẫn có thể chạy được. Khi ECU động cơ phát hiện thấy có hư hỏng
trong hệ thống mơtơ điều khiển bướm ga, khi đó nó sẽ điều khiển giống như khi có
hư hỏng về cảm biến vị trí bướm ga.
Hoạt động dự phịng trong trường hợp cảm biến bàn đạp ga APPS bị hỏng:
Cảm biến vị trí bàn đạp ga
Góc mở bướm ga
Hình 2.7 Hoạt động dự phòng khi cảm biến APPS bị hỏng
Khi có sự bất thường trong tín hiệu cảm biến bàn đạp ga. Chế độ dự phòng
trong ECU sẽ bắt đầu hoạt động. Nếu một trong hai tín hiệu từ cảm biến bàn đạp ga
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
15
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
bị hỏng, hệ thống sẽ điều khiển cho bướm ga hoạt động trong giới hạn từ vị trí cầm
chừng cho đến vị trí mở 25% độ mở tối đa của bướm ga nhằm duy trì sự hoạt động
của động cơ để ơtơ có thể tiếp tục chạy về trạm sửa chữa. Tuy nhiên, nếu mất cả hai
tín hiệu VPA và VPA2 của cảm biến APPS thì ECU hiểu rằng bàn đạp ga ở vị trí
thấp nhất nên điều khiển động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng.
Một tín hiệu bị
hỏng
Cảm biến bàn
đạp
Bướm ga mở ở vị
trí khơng tải 25%
Vị trí khơng
tải
Hình 2.8. Các chế độ dự phòng khi cảm biến APPS bị hỏng
Hoạt động dự phòng trong trường hợp cảm biến bướm ga (TPS) bị hỏng:
Khi mất tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga, lúc này hệ thống dự phịng cũng bắt
đầu hoạt động. Ở trạng thái này, tốc độ cầm chừng của động cơ sẽ cao hơn bình
thường khi nhiệt độ động cơ đạt đến nhiệt độ hoạt động. Tuy nhiên, cánh bướm ga
sẽ di chuyển nếu người tài xế ấn sâu vào bàn đạp ga. Cùng lúc này, ở hệ thống phun
xăng và đánh lửa cũng được điều chỉnh lại cho phù hợp với các chế độ hoạt động dự
phịng của ECU.
2.4.5. Mạch điều khiển bướm ga
Tín hiệu từ cảm biến bàn đạp ga được gửi đến vi xử lý, vi xử lý sẽ gửi tín hiệu
đầu ra để điều khiển mạch công suất quay motor cánh bướm ga. Đồng thời có một
tín hiệu phản hồi từ cảm biến vị trí bướm ga để vi xử lý tiến hành so sánh để điều
khiển cánh bướm ga chính xác hơn. Bên cạnh đó, khi có các tín hiệu điều khiển của
Cruise control hay Traction control gửi đến thì vi xử lý cũng điều khiển cánh bướm
ga tương ứng với các chế độ đó.
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
16
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
KIẾM
Cảm biến vị trí
bướm ga
Cảm biến vị trí
bàn đạp ga
SỐT
BỘ
VI XỬ
CHUYỂN
LÝ
ĐỔI A/D
HÀNH
TRÌNH
HỆ
THỐNG
CHỐNG
TRƯỢT
ĐIỀU KHIỂN BƯỚM GA
Hình 2.9. Sơ đồ khối mạch điều khiển bướm ga điện tử
Tín hiệu từ cảm biến bàn đạp ga được gửi đến vi xử lý, vi xử lý sẽ gửi tín hiệu
đầu ra để điều khiển mạch cơng suất quay motor cánh bướm ga. Đồng thời có một
tín hiệu phản hồi từ cảm biến vị trí bướm ga để vi xử lý tiến hành so sánh để điều
khiển cánh bướm ga chính xác hơn. Bên cạnh đó, khi có các tín hiệu điều khiển của
Cruise control hay Traction control gửi đến thì vi xử lý cũng điều khiển cánh bướm
ga tương ứng với các chế độ đó.
Các tín hiệu tương tự từ cảm biến vị trí bướm ga và cảm biến vị trí bàn đạp ga
được bộ chuyển đổi A/D chuyển thành tín hiệu số trước khi gửi vào vi xử lý. Quá
trình chuyển đổi được điều khiển bởi sự kết hợp giữa vi điều khiển AT 89S52 với
bộ chưyển đổi ADC 0808.
Các tín hiệu đầu vào là tín hiệu được biến đổi thành tín hiệu số. Sau khi biến
đổi thành tín hiệu số thì vi xử lý tiến hành so sánh giữa tín hiệu số của cảm biến vị
trí bướm ga với tín hiệu số của cảm biến vị trí bàn đạp ga để vi xử lý tiến hành điều
khiển bướm ga. Trong khi thực hiện công việc này, nếu có tín hiệu của Cruise
control hay Traction control thì vi xử lý ưu tiên tiến hành thực hiện chế độ Cruise
control hay Traction control. Data1 là tín hiệu số của cảm biến vị trí bướm ga, cịn
data2 là tín hiệu số của cảm biến vị trí bàn đạp ga sau khi đã được chuyển đổi từ tín
hiệu tương tự.
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
17
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
Thành phần mạch điện điều khiển bướm ga:
Hình 2.10. Sơ đồ mạch điều khiển bướm ga
- Mạch ổn áp - cấp nguồn
Mạch điều khiển sử dụng nguồn điện là do accu cung cấp và sử dụng loại accu
có điện áp 12V, đồng thời các mạch xử lý và mạch hiển thị phải sử dụng điện áp
chuẩn là 5V, do đó, cần phải có mạch ổn áp để có được điện áp cần dùng.
- Mạch chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số ADC
Mạch chuyển đổi sử dụng ADC 0808 dùng để chuyển các tín hiệu tương tự từ
đầu vào với sự thay đổi điện áp trên các cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí bàn
đạp ga thành các tín hiệu số để bộ vi xử lý hiểu được. Việc kết nối giữa mạch
chuyển đổi A/D và vi điều khiển được thực hiện bởi bus 8 bit và thêm một số bit
phụ để báo hiệu cho thời điểm bắt đầu và kết thúc quá trình chuyển đổi.
-Mạch xử lý (CPU)
Mạch vi xử lý sử dụng vi điều khiển AT89S52 làm trung tâm xử lý tín hiệu và
điều khiển. Nó có nhiệm vụ chính là tiếp nhận các tín hiệu từ bộ chuyển đổi A/D,
các tín hiệu điều khiển của Cruise control và Traction control để điều khiển góc mở
bướm ga phù hợp. Ngồi ra, vi điều khiển AT 89S52 cịn tham gia vào việc chọn
kênh cho mạch biến đổi A/D và hiển thị trên LCD.
- Mạch hiển thị
Mạch hiển thị LCD sử dụng LCD L1682, có nhiệm vụ là hiển thị % góc mở
bướm ga, % góc mở bàn đạp ga cũng như báo hiệu các chế độ hoạt động trên LCD.
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
18
Xây dựng mơ hình điều khiển bướm ga điện tử (ETCS-i) cho động cơ 2AR-FE xe Toyota Camry
- Mạch công suất
Mạch cơng suất có nhiệm vụ chủ yếu là điều khiển motor quay cánh bướm ga,
nó bao gồm Transisitor cơng suất TIP 142 hoạt động ở chế độ ngắt và dẫn bão hồ
tương ứng với chế độ khơng hoạt động và hoạt động của motor. Điện áp cung cấp
cho motor bằng điện áp accu 12V.
- Mạch quản lý
Mạch quản lý có nhiệm vụ là điều khiển cánh bướm ga hoạt động theo các chế
độ Cruise Control và Traction Control. Các chân của vi điều khiển sẽ nhận tín hiệu
điều khiển từ nút bấm để thực hiện các chế độ hoạt động của Cruise control và
Traction control.
2.5. Kết cấu các bộ phận chính hệ thống bướm ga
2.5.1. Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió. Cảm biến này biến đổi
góc mở bướm ga thành điện áp, được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu mở
bướm ga (VTA).
Hiện nay có 2 loại được sử dụng: loại tuyến tính và loại có phần tử hall.
Trên động cơ 2AR-FE của hãng Toyota lắp trên dịng xe Camry sử dụng cảm
biến vị trí bướm ga loại có phần tử hall.
1
4
33
2
Hình 2.11. Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall
1- Bướm ga, 2- Trục bướm ga, 3- Các nam châm, 4- IC Hall
Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall gồm có các mạch IC Hall làm bằng
các phần tử Hall và các nam châm quay quanh chúng. Các nam châm được lắp ở
trên trục bướm ga và quay cùng với bướm ga.
Khi bướm ga mở, các nam châm quay cùng một lúc, và các nam châm này
thay đổi vị trí của chúng. Vào lúc đó, IC Hall phát hiện sự thay đổi từ thông gây ra
Sinh viên thực hiện: Võ Văn Hoan
Hướng dẫn: TS. Phạm Quốc Thái
19
