intTypePromotion=1
ADSENSE

Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ - o tô

Chia sẻ: Lê Thanh Tú | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

359
lượt xem
111
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng của hệ thống điều khiển động cơ - ô tô theo chương trình được mô tả...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chuyên đề 4: Hệ thống điều khiển động cơ - o tô

  1. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n TRƯ NG I H C BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG  BÀI GI NG 4: H TH NG I U KHI N Chuyên NG CƠ - ÔTÔ Biên so n: Th.S Ph m Qu c Thái à N ng, 2011 Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 1
  2. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n CHUYÊN 4: H TH NG I U KHI N T NG NG CƠ VÀ ÔTÔ 4.1. T NG QUAN V H TH NG I U KHI N NG CƠ - ÔTÔ Sơ c u trúc và các kh i ch c năng c a h th ng i u khi n n g cơ - ôtô theo chương trình ư c mô t trên hình 4.1. H th ng i u khi n bao g m: ngõ vào (Inputs) v i ch y u là các c m bi n; B i u khi n trung tâm ECU (Electronic Control Unit) là b não c a h th ng; Ngõ ra (Outputs) bao g m các cơ c u ch p hành (Actuators) như: vòi phun, bobin, van i u khi n c m ch ng, ng cơ bư c (m bư m ga),… ng cơ và báo v C m bi n ki m soát liên t c tình tr ng ho t ng c a ó, ECU s tính toán, x lý tín hi u và ưa ra tín cho b i u khi n ECU bi t. T n các cơ c u ch p hành. hi u i u khi n Chương trình i u khi n ng cơ ư c nhà ch t o vi t và cài tsn trong b nh c a ECU. Tùy thu c vào t ng ch làm vi c hay tình tr ng c a ng cơ mà ECU s tính toán d a trên chương trình s n có ưa ra nh ng tín n cơ c u ch p hành sao cho ng cơ làm vi c t i ưu. hi u i u khi n 4.2. H TH NG I U KHI N 4.2.1. B i u khi n trung tâm (ECU - Electronic Control Unit) B i u khi n trung tâm ECU là m t vi m ch t h p c l n dùng nh n bi t tín hi u, tính toán, lưu tr thông tin, quy t nh ch c năng ho t ng và g i n các cơ c u ch p hành. các tín hi u i u khi n thích h p ECU ư c gi i nhi t t t và ư c b trí nơi ít b t trong v kim lo i nh hư ng b i nhi t m. Các linh ki n i n t c a ECU ư c s p x p và trong m t m ch in. Các linh ki n công su t c a t ng cu i, nơi i u khi n các cơ ư c g n v i khung kim lo i c a ECU v i m c ích gi i nhi t. S c u ch p hành t h p các ch c năng trong IC (b t o xung, b chia xung, b dao ng a hài i u khi n vi c chia t n s ) giúp ECU t tin c y cao. Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 2
  3. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n C M BI N B IU CƠ C U U VÀO KHI N CH P HÀNH C m bi n lưu VG lư ng khí n p #10 i u khi n nhiên li u #20 C m bi n v trí VTA bư m ga C m bi n v trí G piston ECU IGT i u khi n C m bi n t c NE ánh l a ng c ơ NG C m bi n nhi t THW ng c ơ CƠ C m bi n nhi t THA ISC i u khi n c m khí n p c h ng OX C m bi n oxy STA Tín hi u kh i ng TE1 Ch n oán W ELS Các tín hi u t i A/C Hình 4.1. Sơ ng cơ - ôtô c u trúc h th ng i u khi n i ư c trang b nhi u b Trên ôtô hi n i u khi n ECU: ECU i u khi n ng cơ, ECU i u khi n h p s t ng, ECU i u khi n ABS, ECU i u khi n i u hòa,…Các ECU ư c n i v i nhau thông qua h th ng m ng chia s cơ s d li u. Bên trong ECU, b ph n quan tr ng nh t là b vi x lý Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 3
  4. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n (Microprocessor) hay còn g i là CPU, CPU l a ch n các l nh và x lý s li u t b nh ROM và RAM ch a các chương trình và d li u ngõ vào ra (I/O) i u khi n nhanh s li u t các c m bi n và chuy n các d li u ã x lý n iu khi n các cơ c u ch p hành. Hình 4.2. C u t o b i u khi n ECU ng cơ g n li n v i s phát tri n c a vi x S phát tri n c a ECU trên lý. Trên nh ng th h ECU u tiên dùng lo i 4, 8 bit. Hi n nay, nhu c u i u khi n trên ôtô ngày càng nhi u, chương trình i u khi n ngày càng l n và ph c t p, ngư i ta s d ng ECU lo i 16 và 32 bit. 4.2.1.1. B vi x lý: có ch c năng tính toán và ra quy t nh. Nó ư c coi như là ‘‘b não’’ c a ECU. MICROPROCESSOR ROM PROM RAM Hình 4.3. Sơ kh i c u trúc bên trong ECU 4.2.1.2. B nh : b nh c a ECU g m các lo i: - ROM (Read Only Memory): dùng tr thông tin thư ng tr c. B nh này ó ra ch không th ghi vào ư c. Chương trình i u khi n ch c thông tin t ng cơ do nhà s n xu t l p trình và ư c n p s n trong b nh ROM. Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 4
  5. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n - RAM (Random Access Memory): b nh truy xu t ng u nhiên dùng lưu tr thông tin m i t m th i ho c k t qu tính toán trung gian khi ng cơ làm vi c. Khi m t ngu n cung c p t acquy n máy tính thì d li u trong b nh RAM s không còn. - PROM (Programmable read only memory): c u trúc cơ b n gi ng như ROM nhưng cho phép l p trình (n p d li u) nơi s d ng ch không ph i nơi s n xu t như ROM. PROM cho phép s a i chương trình i u khi n theo nh ng yêu c u khác nhau. 4.2.1.3. ư ng truy n – BUS: có nhi m v chuy n các l nh và s li u trong ECU và gi a các ECU v i nhau theo hai chi u. 4.2.1.4. M ch giao ti p ngõ vào: - B chuy n i A/D (Analog To Digital Converter): dùng chuy n các tín hi u tương t t u vào v i s thay i i n áp trên các c m bi n thành các ưa vào b x lý. tín hi u s 5V Bäü vi Dáy tên hiãûu Bäü chuyãøn xæí âäøi A/d lyï Hình 4.4. B chuy n i A/D ng cơ, -B m (counter): m xung tín hi u t các c m bi n (t c tc xe) r i g i s m n b vi x lý. Bäü Säú vi Bäü âãúm SENSOR xæí lyï ECU Hình 4.5. B m Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 5
  6. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n - M ch khu ch i (amplifier): M t s c m bi n có tín hi u r t nh nên trong ECU c n ph i có các b khu ch i. Tên hiãûu Tên hiãûu maûnh Bäü yãúu Bäü vi vi xæí xæí lyï lyï Âiãûn aïp thay âäøi ECU Hình 4.6. B khu ch i - M ch n áp: bên trong ECU có các IC i u áp 7812 và 7805 n áp: 12V và 5V. Ngu n 5V cung c p cho các c m bi n làm vi c. B+ (12V) Bäü Bäü äøn aïp vi xæí lyï ECU Hình 4.7. B n áp 4.2.1.5. Giao ti p ngõ ra: tín hi u i u khi n t b vi x lý s ưa n các transistor công su t i u khi n rơle, solenoid, môtơ, ... Âiãöu khiãøn Bäü vi Råle xæí Mätå lyï Solenoi.... ECU Hình 4.8. Giao ti p ngõ ra Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 6
  7. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n 4.2.2. Các c m bi n 4.2.2.1. C m bi n lưu lư ng khí n p • K t c u và nguyên lý ho t ng: Nguyên lý c a c m bi n o lưu lư ng khí n p ki u dây s y d a trên s ph thu c c a năng lư ng nhi t thoát ra t m t ph n t nhi t ư c nung nóng và t trong dòng khí n p. Khi có dòng i n i qua làm cho dây s y nóng lên. Khi không khí ch y qua, dây s y ư c làm ngu i tương ng v i kh i lư ng không khí n p, b ng cách i u ch nh dòng i n ch y vào dây s y này gi cho nhi t i, dòng i n ó s t l thu n v i lư ng không khí n p b ng cách dây s y không nh ư c lư ng không khí n p. Trong trư ng h p phát hi n dòng i n ó ta xác n g cơ . này, dòng i n chuy n thành i n áp và g i n ECU Hình 4.9. K t c u và c tính c a c m bi n lưu lư ng. 1. Nhi t i n tr ; 2. Dây s y platin. • M ch i n c m bi n o lưu lư ng khí: 2 3 1 ECU VG R3 A B E2 R2 R1 Hình 4.10. Sơ m ch i n c a c m bi n lưu lư ng khí n p 1. B khuy ch i; 2. Nhi t i n tr (Ra); 3. Dây s y Platin (Rh). Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 7
  8. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n C m bi n lưu lư ng khí n p ư c t trên ư ng ng n p, bao g m m t ư c ghép vào m ch c u dây s y b ng platin (Rh) và nhi t i n tr Ra u ra c a c m bi n VG t l v i lưu lư ng kh i Wheatstone. Tín hi u i n áp lư ng khí n p. ECU nh n d a vào tín hi u này i u ch nh th i gian phun cơ b n và góc ánh l a s m cơ b n. 4.2.2.2. C m bi n v trí tr c khu u • K t c u và nguyên lý ho t ng: 4 6 5 1 23 Hình 4.11. C m bi n v trí tr c khu u. 1. Cu n dây; 2. Lõi s t; 3. Thân c m bi n; 4. Nam châm; 5. L p cách i n 6. Gi c c m. ng cơ. ECU nh n tín C m bi n v trí tr c kh y dùng xác inh t c tính toán góc ánh l a t i ưu và th i i m phun nhiên li u. hi u này C m bi n g m nam châm vĩnh c u ư c g n v i lõi thép, trên lõi thép ư c qu n cu n dây tính hi u, Rôto tín hi u dùng khép m ch t , ư c tg n cu n dây c m bi n và ư c d n ng t tr c kh y. ng cơ làm vi c, rôto quay làm thay i khe h gi a các răng c a Khi rôto và cu n nh n tín hi u, làm cho t trư ng xuyên qua cu n dây bi n thiên. S bi n thiên t trư ng t o nên s c i n ng xoay chi u c m ng trên cu n dây tín hi u và ư c ưa v ECU. Ngoài ra, trên rôto có 2 răng khuy t nên c m bi n này còn dùng xác ng cơ dùng thông tin này nh v trí piston. ECU xác nh th i gian phun và th i i m ánh l a. Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 8
  9. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n • M ch i n c m bi n v trí tr c kh y: Hình 4.12. Sơ m ch i n c m bi n v trí tr c khu u. 1. Rôto tín hi u; 2. Cu n dây c m bi n v trí tr c kh y. 4.2.2.3. C m bi n n ng oxy • K t c u và nguyên lý ho t ng: Hình 4.13. K t c u và c tính c a c m bi n oxy có b s y. 1. N p; 2. Ph n t Zirconia; 3. B s y; 4. Không khí; 5. Ph n t Platin. C m bi n oxy ư c dùng ng cơ ang xác nh hòa khí t c th i c a ho t ng. Nó phát ra tín hi u i n áp g i v ECU i u ch nh t l hòa khí n g cơ . thích h p trong m i i u ki n làm vi c c a C m bi n oxy ư c ch t o ch y u t ZrO2 ( ioxyt Ziconium) có tính ch t h p th nh ng ion oxy âm tính. Th c ch t, c m bi n oxy là m t pin nhiên li u, có s c i n ng ph thu c vào n ng oxy trong khí th i v i ZrO2 là ch t i n phân. M t trong c a ZrO2 ti p xúc v i không khí, m t ngoài ti p xúc v i m i m t c a ZrO2 ư c ph m t l p i n c c b ng platin oxy trong khí th i. d n i n. Khi khí th i ch a lư ng oxy ít do h n h p giàu nhiên li u thì s ion i n c c ti p xúc v i khí th i ít hơn s ion t p trung oxy t p trung i nc c ti p xúc v i không khí. Chênh l ch s ion này s t o nên m t hi u i n th Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 9
  10. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n kho ng 600 – 900mV. Ngư c l i, khi h n h p nghèo, chênh l ch s ion hai i n c c nh , pin s phát ra m t tín hi u i n áp th p t 100 – 400mV. • M ch i n c m bi n ôxy: Trong c m bi n có m t b s y ư c g n phía trư c v n hành b trung hòa khí x ba thành ph n ư c t i ưu. Hình 4.14. Sơ m ch i n c m bi n ôxy có b s y. 4.2.2.4. C m bi n nhi t nư c làm mát • K t c u và nguyên lý ho t ng: Hình 4.15. C m bi n nhi t nư c làm mát. 1. Nhi t i n tr ; 2. Thân c m bi n; 3. L p cách i n; 4. Gi c c m dây. ng cơ ho t nư c làm mát thư ng xuyên Khi ng, c m bi n nhi t n g cơ . C m b i n có c u t o t theo dõi và báo cho ECU bi t tình hình nhi t c a nư c làm mát m t nhi t i n tr , có h s s nhi t âm. S thay i nhi t s làm thay i i n tr c a nhi t i n tr bên trong c m bi n. Khi nhi t ng cơ tăng, i n tr s gi m và ngư c l i. nư c làm mát báo v ECU. T Thông tin t c m bi n nhi t ó, ECU s hi u ch nh góc ánh l a s m và th i gian phun nhiên li u. Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 10
  11. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n • M ch i n c m bi n nhi t nư c làm mát: THW R E2 Hình 4.16. Sơ nư c làm mát. m ch i n c m bi n nhi t 1. Kh i c m bi n; 2. Nhi t i n tr ; 3. Kh i i u khi n; Hình 4.17. nư c làm mát c tính c a c m bi n nhi t 4.2.2.5. C m bi n kích n • K t c u và nguyên lý ho t ng: ư c g n trên thân xy lanh dùng phát hi n hi n tư ng C m bi n kích n ngăn ch n hi n kích n x y ra. T ó ECU s i u ch nh góc ánh l a s m tư ng này. ư c ch t o t v t li u áp i n, thư ng dùng nh t là C m bi n kích n tinh th th ch anh. Khi có hi n tư ng kích n x y ra, tinh th th ch anh s ch u m t áp l c l n và t n s rung ng cao (f = 6 – 15 kHz), do ó s sinh ra tín hi u i n áp. Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 11
  12. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n 2 3 1 Hình 4.18. K t c u c m bi n kích n . 1. Thân c m bi n; 2. Ph n t áp i n; 3. i n tr phát hi n h m ch Hình 4.19. th bi u di n d ng tín hi u kích n • M ch i n c m bi n kích n : 1 2 ECU 5V KNK1 EKNK Hình 4.20. Sơ m ch i n c m bi n kích n . 1. Ph n t áp i n; 2. i n tr . 4.2.2.6. C m bi n v trí bư m ga • K t c u và nguyên lý ho t ng: C m bi n v trí bư m ga ư c l p trên tr c cánh bư m ga. C m bi n này óng vai trò chuy n góc m cánh bư m ga thành tín hi u i n g i n ECU ng cơ tương ng v i m bư m ga và ch n g cơ . i u khi n t ic a Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 12
  13. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n Hình 4.21. K t c u c m bi n v trí bư m ga • Sơ m c h i n và c tính c m bi n: Hình 4.22. Sơ m ch c m bi n v trí bư m ga 1. C m bi n; 2. B i u khi n. Hình 4.23. c tính c a c m bi n Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 13
  14. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n 4.2.3. Các cơ c u ch p hành 4.2.3.1. Vòi phun • K t c u và nguyên lý ho t ng: ng cơ, ECU liên t c nh n các tín hi u Trong quá trình làm vi c c a u vào t các c m bi n. Qua ó, ECU s tính toán và ưa tín hi u n i u khi n vòi phun tương ng v i lư ng nhiên li u c n thi t cung c p cho n g cơ . Hình 4.24. K t c u vòi phun nhiên li u. u vào; 4. Gioăng ch O; 1. Thân vòi phun ;2. Gi c c m; 3. 5.Cu n dây;6. Lò xo; 7. Piston ; 8. m cao su; 9.Van kim. ng b ng i n t , lư ng phun và th i i m phun nhiên Vòi phun ho t li u ph thu c vào tín hi u t ECU. Vòi phun ư c l p vào n p quy lát g nc a m cách nhi t và ư c b t ch t vào ng phân n p c a t ng xy lanh qua m t t m ph i nhiên li u. Khi cu n dây (5) nh n ư c tín hi u t ECU, piston (7) s b kéo lên th ng ư c s c căng c a lò xo. Do van vòi và piston là cùng m t kh i nên van cũng b van c a nó và nhiên li u ư c phun ra. Lư ng nhiên li u kéo lên tách kh i phun ư c i u khi n b ng kho ng th i gian phát ra tín hi u c a ECU. Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 14
  15. ng cơ - ôtô Chuyên 4: H th ng i u khi n • M ch i n i u khi n phun nhiên li u: c quy ư c cung c p i n áp t n các vòi phun qua c u chì và khóa u c a vòi phun ư c n i v i c quy, u còn l i ư c i u khi n b i i n. M t ó tính toán và ưa ra tín ECU. ECU s thu th p các thông tin t các c m bi n, t n g cơ . hi u i u khi n vòi phun vào th i i m thích h p cho t ng xilanh c a Hình 4.25. Sơ m ch i n i u khi n phun nhiên li u 1. c quy; 2. C u chì; 3. Khóa i n; 4. C u chì; 5. Vòi phun. Biên so n: ThS. Ph m Qu c Thái Trang 15
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2