Hệ thống điện tử quản lý sự làm việc của động cơ
Chúng tôi xin giới thiệubài viết của PGS.TS. Nguyễn Khắc Trai về Hệ thống điện
tử quản lý sự làm việc của động cơ (BOSCH ME- MOTRONIC 7.1 SYSTEM).
Lời tác giả: Sự phát triển kỹ thuật Cơ điện tử trên ô tô đang trong giai đoạn ứng
dụng thành công ban đầu. Những phát triển kỹ thuật như vậy dẫn tới một số các
thay đổi nhất định về cấu trúc bên ngoài và đặc biệt là các cấu trúc bên trong,
thậm chí có thể dẫn tới một vài thay đổi nhỏ về sử dụng trong kỹ thuật lái xe. Để
nắm bắt được các thay đổi này, bài này giới thiệu giới thiệu một hệ thống điện tử
quản lý sự làm việc của động cơ của BOSCH.
Trước đây hệ thống điện tử mang tính chất kiểm soát sự phun nhiên liệu của động
cơ xăng bằng cách sử dụng các cảm biến cung cấp thông tin đầu vào cho ECU,
nhờ đó ECU sẽ tính toán xác định lượng phun nhiên liệu tối ưu theo các giá trị của
thông tin đầu vào. Phương pháp này đã đem lại hiệu quả tốt cho sự làm việc của
động cơ về công suất, lượng tiêu thụ nhiên liệu, chất lượng khí thải. Hệ thống như
vậy đã tích hợp tối ưu giữa các thông tin của hệ thống phun nhiên liệu, đánh lửa
điện tử, và chúng được gọi là “Motronic”.
Việc đưa chân ga điện tử vào hệ thống kiểm soát sự phun nhiên liệu trong giai
đoạn đầu cũng vẫn được thực hiện theo phương thức trên, điều đó có nghĩa là chân
ga điện tử điều khiển bướm gió, và tùy thuộc vào vị trí bàn đạp chân ga, ECU cho
phép xác định lượng phun nhiên liệu tương ứng. Có thể coi vị trí chân ga điện tử
và vị trí bướm ga chỉ là các thông số đầu vào phục vụ hình thành lượng phun
nhiên liệu. Vậy có thể xảy ra trường hợp: Theo vị trí của bướm ga hình thành chế
độ làm việc của động cơ tạo nên công suất không phù hợp với chế độ làm việc của
ô tô. Khắc phục vấn đề này, hệ thống ME- Motronic của Bosch được xây dựng
trên cơ sở tư duy khác, và thực sự hình thành hệ thống quản lý sự làm việc của
động cơ (Engine Management System).
Hinh1: Đặc tính ngoài động cơ V6 trên ô tô Audi
Sự thay đổi đó dẫn tới hàng loạt các thay đổi trong lập trình logic, thay đổi các
mạch điều khiển, và tất nhiên có khả năng tạo nên các ưu thế tốt hơn hệ thống
trước đó. Hệ thống này được gọi tên là “Bosch ME- Motronic” và có kí hiệu thứ tự
Bosch ME- Motronic để nói rõ về sự phát triển của nó.
Có thể mô tả tóm tắt về hệ thống quản lý của động cơ của Bosch ME- Motronic
7.1 như sau: từ tất cả các nhu cầu về phụ tải đặt lên động cơ (chế độ chuyển động:
tay số, quay vòng, chế độ làm việc hiện đại của động cơ: điều hòa, đèn chiếu sáng,
chế độ phanh bằng động cơ khi ô tô xuống dốc,… mức độ bàn đạp chân ga, yêu
cầu về tốc độ giới hạn, chất lượng khí xả,..) ECU tính toán cho phép xác lập mô
men động cơ yêu cầu, độ mở bướm ga tương ứng, chế độ phun nhiên liệu, góc
đánh lủa sớm theo đặc tính của động cơ đặt trên ô tô (hình 1). Điều này có nghĩa
công suất động cơ yêu cầu thực hiện thông qua các hệ thống thừa hành theo
phương thức quản lý của hệ thống cơ điện tử (ME- Motronic) với sự liên kết chặt
chẽ giữa hệ thống phun nhiên liệu, độ mở bướm ga và hệ thống đánh lửa
(Motronic). Bằng cách này, tính chất điều khiển, khí thải và tiêu thụ nhiên liệu đều
được cải thiện.
Một số đặc điểm chính của hệ thống được trình bày dưới đây.
Sơ đồ cấu trúc tổng quát và các tín hiệu vào, tín hiệu ra của ECU.
Sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống được trình bày trên hình 2. Nhìn tổng thể các
khối và sự liên kết của chúng không thấy được sự khác biệt của hệ thống ME-
Bosch với các thế hệ trước đây:
- Khối cung cấp khí nạp gồm: đường cấp khí chính theo bộ lọc gió và qua cảm
biến (CB) đo lưu lượng tới bướm ga (mô đun bướm ga điện tử ETC-11) và đường
cấp khí thứ cấp cho đường khí xả 8,
- Khối cung cấp nhiên liệu gồm bình chứa xăng, bơm xăng điện, vòi phun xăng,
- Khối thoát khí xả gồm: đường dẫn khí xả, cảm biến lamda 16 bước sau bộ xúc
tác khí xả 25, đường luân hồi khí trở về khoang khí nạp 12,
- Khối cung cấp điện cho các mạch điều khiển: bình điện, các cảm biến, ECU,
mạng cung cấp thông tin toàn bộ hệ thống trên xe (CAN).
- Khối cung cấp điện sử dụng cho hệ thống được miêu tả trên hình 3 gồm: các tín
hiệu vào và các tín hiệu ra và ECU của hệ thống quản lý sự làm việc của động cơ
với ME- Motronic 7.1 của Bosch. Sơ đồ chỉ ra cho thấy các cấu trúc của mạng
điện cũng không có gì đặc biệt, ngoại trừ kênh thông tin nội bộ CAN (controller
Area Network- giao tiếp với các hệ thống khác chẳng hạn như tay số truyền trong
hệ thống truyền lực).
Hình 2: Sơ đồ hệ thống ME- Motronic của động cơ V6 trên ô tô Audi
1. Bình tích xăng bay hơi 2. Van điều khiển
3. Bộ lọc hơi xăng 4. CB áp xuất đường nạp
5. Vòi phun xăng và đường cấp 6. Biến áp đánh lửa và nến điện
7. CB vị trí trục cam 8. Bơm cấp khí thứ cấp
9. Rơ le cấp khí thứ cấp 10. CB đo lượng cấp khí
11. Bướm ga (ETC) 12. Van cấp khí xả (ERG)
13. CB kích nổ 14. CB tốc độ trục khuỷu
15. CB nhiệt độ động cơ 16. CB Lamda
17. ECU động cơ 18. Đầu nối chẩn đoán
19. Đèn báo sự cố 20. Đường nối điện khác
21. Cảm biến áp suất bình xăng 22. Bơm xăng trong thùng
23. Mô đun chân ga điện tử 24. Bình điện
25. Bộ lọc khí xả 26. Khóa điện
Hình 3: Sơ đồ mạch điều khiển điện và ECU
