(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy

(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thử nghiệm tìm bản đồ phun xăng và đánh lửa cho động cơ xe máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Nhóm đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Thạc sĩ - giảng viên Nguyễn Trọng

Thức của bộ môn Điện tử Ô tô, khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật

TP Hồ Chí Minh.Thầy là giảng viên hướng dẫn đề tài, người đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức cũng như động viên và giúp đỡ chúng em rất nhiều về mặt tinh thần để giúp nhóm chúng em vượt qua những khó khăn và thách thức để hoàn thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất

Bên cạnh đó chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã hết lòng ủng hộ, giúp đỡ và góp ý kiến cho nhóm trong suốt quá trình thực hiện

Mặc dù chúng em đã rất cố gắng và học tập rất nhiều nhưng do kiến thức cũng như thời gian nghiên cứu thực hiện là có hạn nên những kết quả đạt được không tránh khỏi những sai sót Do đó chúng em kính mong nhận được những sự góp ý, chỉ dạy của các thầy cô để nhóm

có thể thực hiện đồ án được tốt hơn

Chúng em xin chúc Quý thầy cô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh luôn dồi dào sức khoẻ để tiếp tục cống hiến cho sự nghiệp giáo dục của nước nhà

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn

TÓM TẮT

Tình trạng cạn kiệt nguồn năng lượng nói chung và nhiên liệu hóa thạch nói riêng không còn là những cảnh báo cho một tương lai xa mà đã được chứng minh bằng những con số cụ thể, những biểu đồ và dự đoán chính xác trong thực thế Đối mặt với tình trạng cạn kiệt nhiên liệu, các quốc gia trên thế giới bắt đầu công cuộc cải cách năng lượng Nặng lượng sạch, năng lượng có thể tái tạo bắt đầu được đưa vào sản xuất và sử dụng Nhưng vì tính ổn định và mật

độ phổ biến của các loại năng lượng trên vẫn còn chưa phổ biến Vì lý do trên, đề tài của nhóm tập trung nghiên cứu vào việc tiết kiệm nhiên liệu một cách tối đa cho động cơ, bằng cách là tinh chỉnh bản đồ phun xăng đánh lửa trong hệ thống PGM-FI, trong đề tài là động cơ xe gắn máy

Đầu tiên, với kiến thức đã học và tham khảo tài liệu về cuộc thi ECO Shell Marathon, nhóm nhiên cứu về các chế độ hoạt động tiết kiệm nhiên liệu của xe ECO

Bước thứ hai, nhóm nghiên cứu về ECU – bộ xử lý trung tâm trên xe gắn máy phun xăng điện tử, các thuật toán về đọc tốc độ động cơ (RPM), điều chỉnh góc đánh lửa, thời điểm phun xăng, lưu lượng phun, điều chỉnh bản đồ

Sau khi đã có kiến thức về các chế độ hoạt động và ECU, nhóm bắt đầu tiến hành thiết kế

và chế tạo một hộp ECU – với các chế độ đã được lập trình sẵn

Nhóm tiếp tục thi công ECU trên lên động cơ xe gắn máy wave 110cc, thiết kế lại các phần cứng trên động cơ, cải tạo động cơ lên phun xăng điện tử, lắp thêm bướm ga điện tử và tiến hành thử nghiệm tinh chỉnh bản đồ theo hướng tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường Bước cuối cùng, nhóm thu thập thông tin và đối chiếu với yêu cầu của từng chế độ

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ viii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Xác định đề tài 1

1.1.1 Thị trường xăng dầu việt nam 2019-2020 1

1.1.2 Thực trạng ô nhiễm không khí ở việt nam 2

1.1.3 Lý dó chọn đề tài 3

1.2 Mục tiêu đề tài 4

1.3 Phạm vi nghiên cứu 4

1.4 Phương pháp thực hiện 4

1.5 Bố cục của đề tài 5

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.1 Hệ thống phun nhiên liệu điện tử PGM – FI 6

2.1.1 Khái niệm 6

2.1.2 Mô hình hoá hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử 7

2.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của các hệ thống chính trong PGM – FI 9

2.2.1 Hệ thống điều khiển điện tử 9

2.2.1.1 Các loại cảm biến 9

2.2.1.1.1 Cảm biến nhiệt độ khí nạp – IAT 10

2.2.1.1.2 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát – ECT 12

2.2.1.1.3 Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp – MAP 13

2.2.1.1.4 Cảm biến vị trí bướm ga – TP 16

2.2.1.1.5 Cảm biến vị trí trục khuỷu – CKP 17

2.2.1.1.6 Cảm biến O2 19

2.2.1.1.7 Cảm biến góc 21

2.2.1.2 Van điều khiển cầm chừng – IACV 24

2.2.2 Bộ điều khiển điện tử - ECU 25

2.2.2.1 Tổng quan 25

2.2.2.2 Cấu tạo ECU 26

2.2.2.3 Cấu trúc ECU 28

2.2.2.4 Mạch giao tiếp ngõ vào – ra 28

2.3 Điều khiển đánh lửa trên xe PGM-FI 31

2.3.1 Giới thiệu hệ thống đánh lửa 31

2.3.2 Cấu tạo hệ thống hệ đánh lửa 32

2.3.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống 33

2.3.4 Hiệu chỉnh góc đánh lửa theo chế độ hoạt động 35

2.4 Điều khiển phun nhiên liệu 36

2.4.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 36

2.4.2 Điều khiển kim phun 39

2.4.3.1 Các chế độ hoạt động 42

2.5 Bướm ga điện tử - ECT 48

2.5.1 Giới thiệu 48

2.5.2 Phân loại bướm ga điện tử 49

2.5.3 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động bướm ga điện tử 50

CHƯƠNG 3 : LÝ THUYẾT VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 51

3.1 Mạch điều khiển Arduino Mega 2560 REV3 51

3.1.1 Giới thiệu 51

3.1.2 Tổng quan 52

3.1.3 Thông số kỹ thuật 52

3.1.4 Đặc tính kỹ thuật của Arduino Mega 2560 53

3.2 Module encorder motor 56

3.3 Động cơ servo MG996R 58

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ THI CÔNG 59

4.1 Thiết kế cải tạo động cơ lên phun xăng fi 59

4.1.1 Thay thế bộ chế hoà khí bình thường bằng bộ kim phun điện tử 60

4.1.2 Láp ráp hệ thống bơm xăng 61

4.1.4 Chế tạo họng gió để kết nối với bộ bướm ga 62

4.1.5 Chế tạo cảm biến CKP bằng cảm biến quang 64

4.1.6 Thay thế phần bướm ga điều khiển cơ dây cáp kéo bằng bướm ga điện tử kéo bằng động cơ servo 67

4.2 Thiết kế lắp ráp bộ ecu 70

4.2.1 Sơ đồ khối mô hình hộp ECU 70

4.2.2 Nguyên lý điều khiển của mạch 71

4.2.3 Vi điều khiển của mạch 72

4.2.4 Sơ đồ đấu dây của hộp ECU 72

4.2.5 Mạch điểu khiển thực tế 73

CHƯƠNG 5: TINH CHỈNH BẢN ĐỒ TRÊN ĐỘNG CƠ 74

5.1 Kết nối laptop 74

5.2 Điểu khiển đánh lửa và thời gian phun: 74

5.2.1 Hiển thị trên màn hình LCD 74

5.2.2 Hiển thị trên laptop 75

5.2.3 Hiển thị trên smartphone 78

5.3 Tinh chỉnh, thử nghiệm trên bản đồ và kết quả đạt được 79

5.3.1 Các bước tinh chỉnh: 79

5.3.2 Kết quả 80

CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 82

6.1 Kết quả 82

6.2 Hướng phát triển 82

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BJT: Bipolar Junction Transistor

CKP: Crankshaft Position Sensor

CPU: Central Processing Unit

DLC: Data Link Connector

ĐATN: Đồ án tốt nghiệp

ECM: Electronic Control Module

ECO: Ecology

ECU: Electronic Control Unit

ECT: Engine Coolant Temperature/Electronic Control Throttle

IACV: Idle Air Control Valve

IAT: Intake Air Temperature

IDE: Integrated Development Environment

I/O: Input/Output

KAM: Keep Alive Memory

MAP: Manifold Absolute Pressure

LCD: Liquid-Crystal Display

LED: Light Emitting Diode

MM: Milimet

PGM-FI: Programmed Fuel Injection

PI: Port Injection

PROM: Programmable Read Only Memory

PWM: Pulse Width Modulation

TP: Throttle Position

SRAM: Static Random-Access Memory

ROM: Read Only Memory

RAM: Random Access Memory

RPM: Revolutions Per Minute

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ

Trang

Hình 1.1: Biến động giá bán lẻ xăng dầu trong nước tháng 2/2020-6/2020 2

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống PGM – FI trên xe HONDA 6

Hình 2.2: Nguyên lý điều khiển 8

Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ thống phun xăng điện tử PGM – FI 8

Hình 2.4: Tín hiệu đầu ra của các cảm biến trong hệ thống PGM-FI 9

Hình 2.5: Vị trí hệ thống PGM – FI trên xe Honda Winner 150 10

Hình 2.6: Vị trí và cấu tạo cảm biến IAT 11

Hình 2.7: Mạch điện và đường đặc tuyến cảm biến IAT 12

Hình 2.8: Đường đặc tuyến và cấu tạo của cảm biến ECT 13

Hình 2.9: Vị trí cảm biến MAP trong cụm bộ ba cảm biến 14

Hình 2.10: Cấu tạo cảm biến MAP 14

Hình 2.11: Sơ đồ cầu Wheatstone và mạch điện của cảm biến MAP 15

Hình 2.12: Đường đặc tuyến cảm biến MAP 16

Hình 2.13: Vị trí và cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga – TP 17

Hình 2.14: Mạch điện và đường đặc tuyến cảm biến TP 17

Hình 2.15: Cấu tạo và điện áp ra của cảm biến CKP 19

Hình 2.16: Vị trí và cấu tạo cảm biến oxy 20

Hình 2.17: Đường đặc tuyến và mạch điện của cảm biến oxy 21

Hình 2.18: Cấu tạo mà mạch điện cảm biến góc 22

Hình 2.19: Nguyên lý hoạt động của cảm biến góc 23

Hình 2.20: Mạch điện tắt máy khi cảm biến góc hoạt động 23

Hình 2.21: Cấu tạo và vị trí van IACV 24

Hình 2.22: Sự vận hành của van IACV khi công tắc máy ON 25

Hình 2.23: Sự vận hành của van IACV khi làm nóng 25

Hình 2.25: Sơ đồ khối bộ nhớ ECU 27

Hình 2.26: Sơ đồ khối của các hệ thống trong ECU với microprocessor 28

Hình 2.27: Tín hiệu đầu vào 29

Hình 2.28: Tín hiệu đầu ra 30

Hình 2.29: Hệ thống đánh lửa theo chương trình 31

Hình 2.30: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trên xe Honda Winner 150 32

Hình 2.31: Bảng đặc tính hệ thống đánh lửa trên xe Honda Winner 150 32

Hình 2.32: Cảm biến vị trí trục khuỷu và góc đánh lửa sớm 33

Hình 2.33: Góc đánh lửa thực tế 34

Hình 2.34: Xung điều khiển đánh lửa 34

Hình 2.35: Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ 36

Hình 2.36: Cấu tạo bơm cánh quạt 37

Hình 2.37: Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng trên Honda Winner 150 38

Hình 2.38: Sơ đồ tổng quát hệ thống phun nhiên liệu PGM – FI 39

Hình 2.39: Kết cấu của kim phun 40

Hình 2.40: Xung điều khiển kim phun ứng với các chế độ làm việc của động cơ 41

Hình 2.41: Độ dài xung và chu kỳ của xung 41

Hình 2.42: Nguyên lí điều khiển kim phun 42

Hình 2.43: Sự vận hành của hệ thống PGM – FI 43

Hình 2.44: Khởi động lạnh với PGM – FI 43

Hình 2.45: Tăng tốc với PGM – FI 44

Hình 2.46: Chế độ cắt nhiên liệu khi giảm tốc 44

Hình 2.47: Bản đồ của độ mở bướm ga nhỏ 45

Hình 2.48: Bản đồ của độ mở bướm ga lớn 46

Hình 2.49: Bản đồ thời gian phun theo từng chế độ 47

Hình 2.50: Sơ đồ khối điều khiển thời gian phun 47

Hình 2.51: Sơ đồ tổng quan hệ thống điều khiển bướm ga điện tử 49

Hình 3.1: Board vi điều khiển Arduino Mega 52

Hình 3.2: Giao diện của Arduino IDE 54

Hình 3.3: Các linh kiện trên board 56

Hình 3.4: Module encordr motor 57

Hình 3.5: Bản vẽ kĩ thuật Servo MG996R 58

Hình 4.1: Các bộ phận cần thiết đối với hệ thống PGM-FI 59

Hình 4.2: Bộ kim phun điện tử trên mô hình 60

Hình 4.3: Sơ đồ lắp ráp của bộ bơm xăng trên xe FI chuẩn 61

Hình 4.4: Bộ bơm xăng trên mô hình 61

Hình 4.5: Bộ bơm xăng được sư dụng trên mô hình và cấu tạo của bộ bơm xăng 62

Hình 4.6: Chi tiết họng gió 63

Hình 4.7: Sản phẩm mặt bích 63

Hình 4.8: Kết quả lắp ống gió với buóm ga 64

Hình 4.9: Sơ đồ cấu tạo bộ cảm biến quang 65

Hình 4.10: Đĩa quang 65

Hình 4.11: Module encorder motor 66

Hình 4.12: Xung điện áp thu được khi có một vấu đi qua đầu cảm biến 66

Hình 4.13: Bộ cảm biến quang được trang bị trên mô hình 67

Hình 4.14: Servo MG 996R trên mô hình 68

Hình 4.15: Cánh tay đòn nối bướm ga và servo MG 996R 69

Hình 4.16: Sơ đồ khối cấu trúc hoạt động hộp ECU 70

Hình 4.17: Sơ đồ đấu dây hộp ECU và các bộ chấp hành 72

Hình 4.18: Mạch điều khiển thực tế và LCD 73

Hình 5.1: Hiển thị trên LCD 74

Hình 5.2: Vùng cài đặt trên labview 75

Hình 5.3: Vùng hiển thị trên labview 76

Hình 5.4: Vùng cài đặt ban đầu trên labview 76

Hình 5.5: Giao diện trên điện thoại 79

Hình 5.6: Bản đồ lửa 80

Hình 5.7: Bản đồ xăng 80

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Xác định đề tài

1.1.1 Thị trường xăng dầu việt nam 2019-2020

Ảnh hưởng của dịch bệnh Covid-19 đã gây tác động không nhỏ lên nền kinh tế nước ta, thể hiện ở việc tiêu thụ hàng hóa nói chung và mặt hàng xăng dầu nói riêng giảm mạnh Các doanh nghiệp sản xuất và doanh nghiệp kinh doanh xăng dầu đang phải đối mặt với vấn đề mức tồn kho xăng dầu ngày càng tăng cao Giảm sút tiêu thụ xăng dầu là tình hình chung trong nước và trên thế giới Các nước trên thế giới đang phải cắt giảm sản lượng sản xuất rất lớn, Việt Nam cũng không thể nằm ngoài diễn biến chung này [1]

Sau khi thế giới nới cách ly, nhu cầu dầu mỏ dần được khôi phục lại kéo theo nhu cầu sử dụng phương tiện giao thông tăng lên ở châu Á, dẫn đầu là sự gia tăng ở một loạt các quốc gia như Việt Nam, Đài Loan (Trung Quốc), Thái Lan, Hàn Quốc… Đây là tín hiệu tốt cho sự phục hồi nhu cầu xăng dầu của châu Á

Cập nhật đến ngày 25-5, Việt Nam đã có 39 ngày không có ca nhiễm bệnh trong cộng đồng Sản xuất kinh tế và các hoạt động xã hội dần trở lại bình thường Tại Hà Nội và TP.HCM, vào giờ cao điểm, nhiều tuyến đường lại trở về cảnh ùn tắc quen thuộc Các hoạt động kinh tế của Việt Nam quay trở lại bình thường đang giúp các đơn vị sản xuất, kinh doanh xăng dầu như BSR, Petrolimex, PVOil… đẩy mạnh các hoạt động sản xuất kinh doanh, vượt qua khó khăn, từng bước ổn định và gia tăng lợi nhuận [2]

Có thể thấy việc thay thế dần nhiên liệu hóa thạch bằng năng lượng tái tạo đang là xu hướng chung trên toàn cầu Nhưng sự kiện dịch bệnh Covid-19 vừa qua đã khẳng định rằng xăng dầu vẫn đóng vai trò rất quan trọng trong ngành năng lượng, là nhiên liệu chính cho phương tiện giao thông của người dân châu Á nói chung và tại Việt Nam nói riêng

Hình 1.1: Biến động giá bán lẻ xăng dầu trong nước tháng 2/2020-6/2020

1.1.2 Thực trạng ô nhiễm không khí ở việt nam

Đến tháng 02 năm 2020, toàn quốc có tổng số 3.553.700 xe ô tô và khoảng 45 triệu xe máy đang tham gia giao thông Trong đó, Hà Nội có gần 6 triệu xe máy, Thành phố Hồ Chí Minh có hơn 8 triệu xe máy lưu thông hàng ngày, chưa tính đến các phương tiện giao thông của người dân từ các địa phương khác đi qua Trong số đó, rất nhiều phương tiện cũ không đảm bảo tiêu chuẩn khí thải, nhiều xe qua nhiều năm sử dụng và không thường xuyên bảo dưỡng dẫn đến hiệu quả sử dụng nhiên liệu thấp, kéo theo hệ quả là nồng độ chất độc hại và bụi trong khí thải cao Đây là một trong những nguyên nhân của vấn đề ô nhiễm không khí ở các thành phố lớn ở Việt Nam, đặc biệt là Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh thời gian gần đây ngày càng gia tăng

- Từ năm 2018 đến năm 2019: nồng độ bụi PM2.5 có xu hướng tăng hơn so với giai đoạn

từ năm 2010 đến năm 2017

- Từ tháng 9 đến tháng 12 năm 2019: chỉ số chất lượng không khí tại một số đô thị như

Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh có nhiều thời điểm ở mức xấu với chỉ số AQI từ 150 đến 200, có khi vượt 200 tương đương mức rất xấu Nguy hại nhất là bụi mịn gồm những hạt nhỏ bay lơ lửng trong không trung như PM2.5 (dưới 2.5 micromet), khi thẩm thấu qua đường hô hấp sẽ là nguyên nhân tiềm ẩn của hàng loạt các căn bệnh, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng

- Nửa cuối tháng 3/2020 đến nay: có giai đoạn cả nước thực hiện cách ly xã hội để phòng ngừa dịch bệnh Covid 19, giá trị thông số PM2.5 và CO thấp hơn hẳn thời gian cùng

kỳ những năm trước đó Đây cũng là những khoảng thời gian ghi nhận lượng phương tiện tham gia giao thông trong các khu vực nội đô giảm so với thời gian từ tháng 02 năm 2020 về trước, nhiều hoạt động kinh tế - xã hội phải tạm dừng hoặc giảm Điều này cho thấy ảnh hưởng của các nguồn phát thải như giao thông và hoạt động sản xuất

có tác động đáng kể đến chất lượng không khí đô thị, thể hiện khá rõ tại Thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội [3]

1.1.3 Lý dó chọn đề tài

Với hai lý do đã nêu phía trên: xăng dầu vẫn đóng vai trò là nhiên liệu chính cho phương tiện giao thông cộng với tình trạng ô nhiễm không khí ngày càng nặng nề, trên thế giới và tại Việt Nam đã sử dụng vài phương pháp nhằm giảm thiểu tối đa ô nhiễm không khí, tiết kiệm nhiên liệu đồng nghĩa với việc nâng cao hiệu suất tiêu hao nhiên liệu cho phương tiện giao thông Cụ thể có thể kể đến một vài giải pháp:

- Sử dụng nguồn năng lượng mới Trong đó, khí LPG và CNG đã được đưa vào sử dụng trên động cơ xe bus tại việt nam

- Động cơ chạy bằng điện phân nước lấy Hydro

- Xe lai điện

- Xe điện

- Hệ thống phun xăng điện tử

Với giải pháp sử dụng năng lượng mới, xe lai, xe điện mặc dù đã áp dụng trên các phương tiện giao thông ngày nay, nhưng do vấn đề chi phí sản xuất, giá thành và tính tiện lợi nên vẫn chưa thể phổ biến tại việt nam được Trong đó, hệ thống phun xăng điện tử là giải pháp thành công nhất, đáp ứng được các tiêu chí như: tiết kiệm nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm không khí Lượng xăng được phun vào buồng đốt một cách vừa đủ dựa trên sự tính toán lượng không khí nạp vào, điều kiện làm việc của động cơ, giảm hiện tượng dư thừa xăng thải ra môi trường gây ô nhiễm Theo thử nghiệm, cùng một hãng xe, dung tích xy lanh, xe gắn máy sử dụng phun xăng điện tử có thể tiết kiệm nhiên liệu đến 6% so với xe sử dụng bộ chế hòa khí Đây

không phải là một con số quá lớn, nhưng nếu xét trên tổng số người sử dụng xe máy taị Việt Nam, 6% là một con số đáng khích lệ [4]

Với những ưu điểm nổi bật của hệ thống phun xăng điện tử so với bộ chế hòa khí truyền thống trên xe máy, cùng với việc số lượng phương tiện giao thông chủ yếu ở Việt Nam là xe gắn máy, nhóm đã quyết định nghiên cứu và thay thế bộ chế hòa khí bằng hệ thống phun xăng điện tử và nghiên cứu thực nghiệm để tìm bản đồ đánh lửa phun xăng phù hợp nhất cho mô hình này

Tuy nhiên, để có thể thiết kế một hệ thống phun xăng điện tử một cách đầy đủ và chính xác cần có nhiều thời gian, nhân lực, chi phí thử chế tạo và thử nghiệm Do đó, giới hạn của

đề tài này là thiết kế hệ thống phun xăng điện tử với ECU tự thiết kế và các phần cứng, cảm biến, bộ chấp hành được sử dụng từ động cơ có sẵn

1.3 Phạm vi nghiên cứu

● Chỉ nghiên cứu, thiết kế, lắp đặt và thử nghiệm trên động cơ Honda Wave 110cc

● Tập trung nghiên cứu vào hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa

● Tập trung thử nghiệm các chế độ hoạt động của các Map trên ECU

1.4 Phương pháp thực hiện

● Nghiên cứu tài liệu phun xăng đánh lửa điện tử xe gắn máy của hãng Honda Bao gồm

● Tham khảo tài liệu động cơ đốt trong, tài liệu PGM-FI

● Tham khảo tài liệu lập trình vi điều khiển

● Tham khảo tài liệu sửa chữa, bảo hành hãng Honda

● Tham khảo tài liệu về ECU

● Tham khảo tài liệu về tinh chỉnh bản đồ phun xăng cho động cơ Fi

1.5 Bố cục của đề tài

Đề tài gồm 4 phần:

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Lý thuyết về linh kiện điện tử sử dụng trong đồ án

Chương 4: Thiết kế, thi công mô hình cho phù hợp mục đích tối ưu

Chương 5: Kết quả đạt được sau khi tinh chỉnh bản đồ

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hệ thống phun nhiên liệu điện tử PGM – FI

2.1.1 Khái niệm

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống PGM – FI trên xe HONDA

Hệ thống phun xăng điện tử PGM – FI (Programmed Fuel Injection) được hãng Honda chế tạo vào những năm 1980 để thay thế cho bộ chế hòa khí truyền thống Hệ thống phun xăng điện tử được điều khiển từ ECU thông qua các tín hiệu gửi đến từ cảm biến Khi người điều khiển xe lên ga, tín hiệu từ cảm biến bướm ga được gửi đến ECU, ECU nhận được yêu cầu này và thực hiên thao tác chọn lựa thành phần hòa khí Đồng thời với việc nhận dạng tín hiệu lưu lượng khí nạp thực đi vào xy – lanh của động cơ, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm mát động cơ, dựa vào dữ liệu trong bộ nhớ (còn gọi là bản đồ ECU – MAP), ECU xác định thời gian điều khiển mở kim phun hợp lý theo yêu cầu thành phần hòa khí Cảm biến O2 dùng để điều chỉnh tỷ lệ hòa khí sao cho tối ưu nhất với từng chế độ hoạt động Hệ thống phun xăng

điện tử là một vòng lặp kín PGM – FI là hệ thống phun xăng điện tử phun trên đường ống nạp – trước xu páp hút – PI (port injection)

Hệ thống phun xăng điện tử có nhiều ưu điểm hơn so với bộ chế hòa khí thông thường

Ưu điểm lớn nhất là sự hòa trộn giữa không khí và xăng diễn ra tốt hơn trong buồng đốt, việc

bố trí kim phun gần xu – páp nạp cho phép tăng chiều dài đường ống nạp mà không sợ xăng bám vào, giúp tăng vận tốc khí nạp, tạo ra xoáy lốc giúp việc hòa trộn tốt hơn khiến hỗn hợp đồng nhất hơn Thêm vào đó, dòng khí nạp trên ống góp hút có khối lượng thấp (chưa trộn với nhiên liệu) sẽ đạt tốc độ xoáy lốc cao, nhờ đó, nhiên liệu sẽ không còn thất thoát trên đường ống nạp và hòa khí sẽ được trộn tốt hơn Ngoài ra, còn có những ưu điểm như sau:

− Có thể cấp hỗn hợp khí nhiên liệu đồng đều đến xy – lanh

− Có thể đạt được tỷ lệ khí nhiên liệu chính xác với tất cả các dải tốc độ động cơ

− Đáp ứng kịp thời với sự thay đổi góc mở bướm ga

− Khả năng hiệu chỉnh hỗn hợp khí nhiên liệu dễ dàng: có thể làm đậm hỗn hợp khi nhiệt

độ thấp hoặc cắt nhiên liệu khi giảm tốc

− Hiệu suất nạp hỗn hợp không khí – nhiên liệu cao

2.1.2 Mô hình hoá hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử

Hệ thống PGM – FI được chia làm 3 nhóm chính:

− Các cảm biến (tín hiệu đầu vào)

− Bộ xử lý trung tâm – ECU

− Cơ cấu chấp hành (tín hiệu đầu ra)

Các cảm biến và cơ cấu chấp hành là nền tảng cho hệ thống phun xăng điện tử ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến được bố trí trên động cơ để biết chế độ hoạt động của động cơ Sau khi phân tích các tín hiệu và chọn chế độ làm việc, ECU gửi tín hiệu điều khiển đến các

cơ cấu chấp hành và nhận tín hiệu phản hồi từ các cơ cấu chấp hành để tinh chỉnh và lặp lại vòng lặp Nguyên lý điều khiển chung của hệ thống được biểu diễn bằng sơ đồ khối như sau:

Cảm biến áp suất đường

ống nạp MAP

Hình 2.2: Nguyên lý điều khiển

Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ thống phun xăng điện tử PGM – FI

ECU

Đèn check engine

“MIL”

Van điều chỉnh tốc độ cầm chừng IACV Đánh lửa

Bơm xăng

Kim phun

Cảm biến vị trí bướm ga

TP Cảm biến nhiệt độ khí

2.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của các hệ thống chính trong PGM – FI

2.2.1 Hệ thống điều khiển điện tử

2.2.1.1 Các loại cảm biến

- Khái niệm: Cảm biến là một bộ phận cảm nhận các biển đổi (biến số) ở đầu vào,

dưới dạng khác nhau (cơ học, nhiệt học, quang học,…) và chuyển đổi thành các tín

hiệu dưới dạng tín hiệu tương tự (analog) hoặc tín hiệu số (digital)

- Vai trò của mỗi cảm biến: mỗi cảm biến cung cấp thông tin cho ECU bởi những thông

tin như nhiệt độ, áp suất được chuyển thành tín hiệu điện áp [5] (V)

Hình 2.4: Tín hiệu đầu ra của các cảm biến trong hệ thống PMG – FI

Trên hệ thống PGM – FI của hãng Honda có 7 cảm biến, được bố trí theo hình sau:

Hình 2.5: Vị trí hệ thống PGM – FI trên xe Honda Winner 150

2.2.1.1.1 Cảm biến nhiệt độ khí nạp – IAT

Chức năng

Cảm biến nhiệt độ khí nạp được dùng để đo nhiệt độ khí nạp vào động cơ và gửi về hộp ECU

để ECU thực hiện hiệu chỉnh:

Hiệu chỉnh thời gian phun theo nhiệt độ không khí: Bởi ở nhiệt độ không khí thấp mật độ

không khí sẽ đặc hơn, và ở nhiệt độ cao mật độ không khí sẽ thưa hơn (ít ô xy hơn)

– Nếu nhiệt độ thấp thì ECU sẽ hiệu chỉnh tăng thời gian phun nhiên liệu

– Nếu nhiệt độ cao thì ECU sẽ hiệu chỉnh giảm thời gian phun nhiên liệu

ECU xem nhiệt độ 20oC là mức chuẩn, nếu nhiệt độ khí nạp lớn hơn 20oC thì ECU sẽ điều khiển giảm lượng xăng phun, nếu nhiệt độ khí nạp nhỏ hơn 20oC thì ECU sẽ điều khiển tăng lượng xăng phun Với phương pháp này, tỉ lệ hỗn hợp sẽ được đảm bảo theo nhiệt độ môi trường

Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ không khí: Bởi nếu nhiệt độ khí nạp thấp thì thời

gian màng lửa cháy lan ra trong buồng đốt sẽ chậm hơn khi nhiệt độ khí nạp cao

– Nếu nhiệt độ thấp thì ECU sẽ hiệu chỉnh tăng góc đánh lửa sớm

– Nếu nhiệt độ cao thì ECU sẽ hiệu chỉnh giảm góc đánh lửa sớm [6]

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Cấu tạo gồm một nhiệt điện trở âm (điện trở tăng lên khi nhiệt độ thấp và ngược lại) bên trong cảm biến

Hình 2.6: Vị trí và cấu tạo cảm biến IAT

Khi nhiệt độ không khí thấp điện trở cảm biến sẽ cao và ngược lại khi nhiệt độ không khí tăng điện trở của cảm biến sẽ giảm sự thay đổi điện trở của cảm biến sẽ làm thay đổi điện

áp đặt ở chân cảm biến nhờ cầu phân áp

Hình 2.7: Mạch điện và đường đặc tuyến cảm biến IAT

2.2.1.1.2 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát – ECT

Chức năng

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT sử dụng để đo nhiệt độ nước làm mát của động cơ và gửi tín hiệu về ECU để ECU thực hiện những hiệu chỉnh sau:

– Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm: Khi nhiệt độ động cơ thấp ECU sẽ thực hiện hiệu chỉnh tăng

góc đánh lửa sớm, và nhiệt độ động cơ cao ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa sớm

– Hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu: Khi nhiệt độ động cơ thấp ECU sẽ điều khiển tăng

thời gian phun nhiên liệu (tăng độ rộng xung nhấc kim phun) để làm đậm, khi nhiệt độ động

cơ cao ECU sẽ điều khiển giảm thời gian phun nhiên liệu

– Điều khiển tốc độ không tải: Khi mới khởi động động cơ, nhiệt độ động cơ thấp ECU điều khiển van không tải (Hoặc bướm ga điện tử) mở rộng ra để chạy ở tốc độ không tải nhanh (tốc độ động cơ đạt xấp xỉ 900-1000V/P) để hâm nóng động cơ giúp giảm

ma sát giữa các bộ phận trong động cơ và nhanh chóng đạt được nhiệt độ vận hành ổn định [7]

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cấu tạo của cảm biến ECT có dạng trụ rỗng với ren ngoài, bên trong có lắp một nhiệt điện trở

có hệ số nhiệt điện trở âm

Khi nhiệt động cơ thấp, giá trị điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU biết động cơ đang lạnh Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp giảm, báo cho ECU biết là động cơ đang nóng

Hình 2.8: Đường đặc tuyến và cấu tạo của cảm biến ECT

2.2.1.1.3 Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp – MAP

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Cảm biến MAP nằm trong cụm bộ ba cảm biến, được gắn trên thân bướm ga Cảm biến

Map dựa trên nguyên lý cầu Wheatstone, nó được sử dụng trong mạch nhằm tạo ra một điện

áp theo sự thay đổi của các điện trở ten – xơ Cảm biến bao gồm một tấm silicon nhỏ (gọi là màng ngăn) dày hơn ỏ hai mép ngoài (khoảng 0.25 mm) và mỏng ở giữa (khoảng 0,025 mm) Hai mép được làm kín cùng với mặt trong của tấm silicon tạo thành buồng chân không trong cảm biến Mặt ngoài tấm silicon tiếp xúc với áp suất đường ống nạp

Hình 2.9: Vị trí cảm biến MAP trong cụm bộ ba cảm biến

Hình 2.10: Cấu tạo cảm biến MAP

Hai mặt của tấm silicon được phủ thạch anh để tạo thành điện trở áp điện (piezoresistor) Khi

áp suất đường ống nạp thay đổi, giá trị của điện trở áp sẽ thay đổi Các điện trở áp được nối

thành cầu Wheatstone Khi màng ngăn không bị biến dạng (tương ứng với trường hợp động

cơ chưa hoạt động hoặc tải lớn), tất cả bốn điện trở áp điện đều có giá trị bằng nhau và lúc đó không có sự chênh lệch điện áp giữa hai đầu cầu Khi áp suất trên đường ống nạp giảm, màng silicon bị biến dạng dẫn đến giá trị điện trở áp điện cũng bị thay đổi và làm mất cân bằng cầu

Wheatstone Kết quả là giữa hai đầu cầu sẽ có sự chênh lệch điện áp và tín hiệu này được

khuếch đại để điều khiển transistor ở ngõ ra của cảm biến có cực C treo Độ mở của transistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp dẫn đến sự thay đổi điện áp báo về ECU Từ đó ECU nhận được sự thay đổi áp suất trên đường ống nạp và điều khiển động cơ [5]

Hình 2.11: Sơ đồ cầu Wheatstone và mạch điện của cảm biến MAP

Hình 2.12: Đường đặc tuyến cảm biến MAP

2.2.1.1.4 Cảm biến vị trí bướm ga – TP

Chức năng

Cảm biến vị trí bướm ga có nhiệm vụ xác định độ mở của bướm ga và gửi thông tin về

bộ xử lý trung tâm giúp điều chỉnh lượng phun nhiên liệu tối ưu theo độ mở bướm ga Cảm biến vị trí bướm ga TP trong hệ thống PGM – FI là loại tuyến tính 3 dây [8]

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cảm biến vị trí bướm ga – TP được lắp đồng trục với bướm ga

Hình 2.13: Vị trí và cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga – TP

Một điện áp không đổi 5V từ ECU cung cấp đến cực VCC Khi cánh bướm ga mở, con trượt trượt dọc theo điện trở và tạo ra điện áp tăng dần ở cực THL tương ứng với góc mở cánh bướm ga Tín hiệu điện áp này được gửi về ECU, ECU sẽ xác định khoảng thời gian phun cơ bản và điều khiển ngắt nhiên liệu khi giảm tốc (cánh bướm ga đóng đột ngột đồng thời số vòng quay của động cơ cao), tăng nhiên liệu khi tăng tốc

Hình 2.14: Mạch điện và đường đặc tuyến cảm biến TP

2.2.1.1.5 Cảm biến vị trí trục khuỷu – CKP

Chức năng

Cảm biến vị trí trục khuỷu có nhiệm vụ đo tín hiệu tốc độ động cơ của trục khuỷu, vị trí trục khuỷu và gửi về ECU và ECU sử dụng tín hiệu này để điều khiển các chức năng sau:

− Xác định thời điểm phun nhiên liệu

− Xác định khoảng thời gian phun cơ bản (kết hợp với cảm biến TP và cảm biến MAP)

− Cắt nhiên liệu khi giảm tốc (kết hợp cảm biến TP)

− Xác định thời điểm đánh lửa

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

- Cảm biến CKP gồm các điện trở phụ trên vô lăng điện (9 vấu lồi) và kết hợp trong cảm biến CKP với nam châm vĩnh cữu và cuộn dây Khi điện trở phụ trên vô lăng quét qua cảm biến CKP khi trục cơ quay làm thay đổi từ thông xuất hiện trong cuộn dây

- Cảm biến CKP phát hiện sự thay đổi do chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện áp xung

và gửi tín hiệu xung tới ECU ( 9 xung 1 vòng quay trục cơ)

- ECU lấy điện áp đầu ra để điều khiển:

+ Xác định thời điểm phun xăng

+ Xác định thời gian phun (với cảm biến TP và MAP) [9]

Hình 2.15: Cấu tạo và điện áp ra của cảm biến CKP

2.2.1.1.6 Cảm biến O 2

Chức năng

.Cảm biến oxy sử dụng để đo nồng độ oxy còn thừa trong khí xả gửi về ECU, ECU dựa vào tín hiệu cảm biến ô xy gửi về sẽ hiểu được tình trạng nhiên liệu đang giàu (đậm) hay đang nghèo (nhạt) và từ đó đưa ra tín hiệu điều chỉnh lượng phun cho thích hợp

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cảm biến oxy được gắn ở đường ống thải bao gồm một thiết bị zirconia sơn màu trắng,

là thiết bị sinh ra sức điện động do sự khác nhau về nồng độ oxi giữa khí quyển và khí xả Cấu tạo của nó là một pin điện có sực điện động phụ thuộc vào nồng độ oxy trong khí thải với ZrO2

là chất điện phân Mặt trong ZrO2 tiếp xúc với không khí, mặt ngoài tiếp xúc với oxy trong khí thải Ở mỗi mặt của ZrO2 được phủ một lớp điện cực bằng platin để dẫn điện Lớp platin này rất mỏng và xốp để oxy dễ khuếch tán vào Khí khí thải chứa lượng oxy ít do hỗn hợp giàu nhiên liệu thì số ion oxy tập trung ở điện cực tiếp xúc khí thải ít hơn số ion oxy tâp trung

ở điện cực tiếp xúc với không khí Sự chênh lệch số ion này tạo ra một tín hiệu điện áp khoảng

600 – 900 mV Ngược lại, khi độ chênh lệch số ion ở hai điện cực nhỏ trong trường hợp hỗn hợp nghèo, pin oxy sẽ phát ra tín hiệu điện áp thấp khoảng 100 – 400 mV [5] [9]

Hình 2.16: Vị trí và cấu tạo cảm biến oxy

Hình 2.17: Đường đặc tuyến và mạch điện của cảm biến oxy

2.2.1.1.7 Cảm biến góc

Chức năng

Với một xe được trang bị bộ chế hòa khí bị đổ, động cơ tự động tắt bởi vì sự thay đổi của mức nhiên liệu trong buồng phao và nhiên liệu không được cung cấp, nhưng động cơ trang

bị hệ thống PGM-FI sẻ không dừng khi nhiên liệu được nén vẫn được phun

Để tắt máy ở xe có hệ thống PGM-FI khi xe bị đổ, xe được trang bị cảm biến góc để xác định góc nghiêng của xe Khi xe bị nghiêng hơn 49 ± 4o, nó cắt nguồn cấp đến bơm xăng

và hệ thống PGM-FI bằng cách cắt dòng đến relay ngừng động cơ

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Đường tâm của con lắc bên trong cảm biến góc sẻ được giữ thẳng hàng với đường tâm của xe khi quay vòng vì lực ly tâm tác dụng lên con lắc, trong khi đó nó sẽ bị lệch khi xe bị

đổ vì lực ly tâm không làm việc

Khi đường tâm của con lắc và đường tâm của xe bị lệch lớn hơn một góc xác định, cảm biến góc ngừng động cơ bằng cách cắt nguồn cấp đến relay ngừng động cơ

Hình 2.18: Cấu tạo mà mạch điện cảm biến góc

Khi công tắt máy bật ON, nguồn cấp qua mạch latch – up bật transistor điều khiển relay ngừng động cơ ON Khi transistor điều khiển ON, dòng điện từ relay ngừng động cơ đi qua transistor cảm biến góc về mass Relay ngừng động cơ ON

Khi xe bị ngiêng hơn 49 ± 4o, nam châm trong con lắc cảm biến đóng công tắt lưỡi gà Khi công tắt lưỡi gà ON, transistor điều khiển bị chuyển sang OFF, hở mạch giữa relay ngừng động cơ và mass Điều này cắt nguồn đến bơm xăng và hệ thống PGM – FI

Khi xe bị ngiêng hơn 49 ± 4o, mạch latch – up giữ cho transistor điều khiển OFF thậm chí khi

xe đã được dựng lên Để bật transistor điều khiển ON, cài đặt lại mạch latch – up bằng cách bật công tắt máy OFF [9]

Hình 2.19: Nguyên lý hoạt động của cảm biến góc

Khi xe đổ và cảm biến góc phát hiện ra và relay tắt máy tắt OFF

Khi relay tắt máy tắt OFF, bơm xăng không hoạt động vì nguồn cung cấp tới ECM và bơm xăng bị cắt

Hình 2.20: Mạch điện tắt máy khi cảm biến góc hoạt động

2.2.1.2 Van điều khiển cầm chừng – IACV

Chức năng

Để điều khiển tốc độ không tải (vòng tua ở 1700 ± 100 RPM), người ta cho thêm một lượng gió đi tắt qua cánh bướm ga vào động cơ nhằm tăng lượng hỗn hợp để giữ tốc độ không tải ổn định khi động cơ hoạt động ở các chế độ tải khác nhau Lượng gió đi tắt này được kiểm soát bởi một van điện tử gọi là van điều khiển cầm chừng (IACV – Idle Air Control Valve) Đôi khi biện pháp mở cánh bướm ga cũng được sử dụng

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Van điều khiều cầm chừng IACV là loại motor bước Van IACV bao gồm motor bước, van trượt và mạch phụ Motor này có thể quay cùng chiều hoặc ngược chiều kim đồng hồ để van trượt di chuyển theo hướng đóng hoặc mở Motor được điều khiển bởi ECU Mỗi lần dịch chuyển là một bước, từ vị trí đóng hoàn toàn đến mở hoàn toàn có 125 bước (số bước có thể thay đổi) Việc di chuyển sẽ làm tăng giảm tiết diện mạch tắt cho gió qua Lưu lượng gió đi qua van rất lớn nên ta không cần dùng van gió phụ cũng như vít chỉnh tốc độ cầm chừng cũng được vặn kín hoàn toàn [9]

− Chế độ khởi động: Khi động cơ ngưng hoạt động, tức không có tín hiệu tốc độ động cơ gửi đến ECU, thì van điều khiển mở hoàn toàn, giúp động cơ khởi động dễ dàng

− Khi công tắc máy bật ON: Lúc này động cơ vẫn còn lạnh, ECU quay motor bước và kéo van trượt về phía mình Khi phát hiện nhiệt độ dung dịch làm mát, ECU điều khiển motor

để đẩy van về vị trí thích hợp nơi có thể lấy lượng khí cần thiết để khởi động động cơ

Hình 2.22: Sự vận hành của van IACV khi công tắc máy ON

− Khi làm nóng: Khi động cơ nguội, ECU điều khiển vị trí van trượt để mà tăng lượng khí nạp Vì thế tốc độ động cơ duy trì 1.900 ± 100 vòng/phút Khi nhiệt độ động cơ được hâm nóng thì van trượt lại trở về vị trí ban đầu của nó, ECU sẽ giảm lượng khí nạp bằng cách điều khiển vị trí của van trượt để đạt được tốc độ động cơ ở 1.700 ± 100 vòng/phút

Hình 2.23: Sự vận hành của van IACV khi làm nóng

2.2.2 Bộ điều khiển điện tử - ECU

2.2.2.1 Tổng quan

ECU là từ viết tắt của Electronic Control Unit hoặc ECM – Electronic Control Module

Hệ thống điều khiển theo chương trình PGM – FI bao gồm các cảm biến kiểm soát liên tục

tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến xử lý tín hiệu

và đưa ra tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành luôn đảm bảo thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ cảm biến Hoạt động của hệ thống điều khiển động

cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng nhiên liệu tiêu thụ ECU cũng đảm bảo công suất tối đa ở các chế độ hoạt động của động cơ và giúp chẩn đoán động cơ khi có sự cố xảy ra

Hình 2.24: Cấu trúc tổng quát của hệ thống điều khiển

2.2.2.2 Cấu tạo ECU

- Bộ nhớ: chia ra làm 4 loại:

+ ROM (Read Only Memory): Dùng trữ thông tin thường trực Bộ nhớ này chỉ đọc thông

tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được Thông tin của nó đã được cài sẵn ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý và được lắp cố định trên mạch

+ RAM (Ramdom Access Memory): Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng dể lưu trữ thông

tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý RAM có thể đọc và ghi các số liệu theo địa chỉ bất kỳ RAM có hai loại

● RAM xóa được: bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp

● RAM không xóa được: vẫn duy trì bộ nhớ cho dù tháo nguồn cấp RAM lưu trữ thông tin về hoạt động của các cảm biến dùng cho hệ thống chuẩn đoán

+ PROM (Programmable Read Only Memory): Cấu trúc cơ bản giống ROM nhưng

cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ không nơi sản suất như ROM PROM cho phép sửa đổi chương trình điều khiển theo những yêu cầu khác nhau

+ KAM (Keep Alive Memory): Kam dùng để lưu trữ thông tin mới (những thông tin tạm

thời) cung cấp đến bộ vi xử lý KAM vẫn duy trì bộ nhớ cho dù động cơ ngưng hoạt động hoặc tắt công tắt máy Tuy nhiên nếu tháo nguồn cung cấp từ accu đến máy thì thì bộ nhớ KAM sẽ bị mất

Hình 2.25: Sơ đồ khối bộ nhớ ECU

- Bộ vi xử lý

Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết định Đây là “bộ não” của ECU

Hình 2.26: Sơ đồ khối của các hệ thống trong ECU với microprocessor

2.2.2.3 Cấu trúc ECU

Bộ phận chủ yếu của ECU là bộ vi xử lý hay còn gọi là CPU, CPU lựa chọn các lệnh

và xử lý số liệu từ bộ nhớ ROM và RAM chứa các chương trình và dữ liệu ngõ vào ra (I/O) điều khiển nhanh số liệu các cảm biến và chuyển dữ liệu đã xử lý đến các cơ cấu thực hiện

Cấu trúc ECU bao gồm cơ cấu đại số logic để tính toán dữ liệu, các bộ ghi nhận lưu trữ tạm thời dữ liệu và bộ điều khiển các chức năng khác nhau Ở CPU thế hệ mới, người ta thường chế tạo CPU, ROM, RAM trong một ECU

2.2.2.4 Mạch giao tiếp ngõ vào – ra

- Mạch giao tiếp ngõ vào

Mạch giao tiếp ngõ vào chủ yếu là các công tắc, điện trở hoặc cảm biến với tín hiệu tương tự hoặc số

Hình 2.27: Tín hiệu đầu vào

- Mạch giao tiếp ngõ ra

Tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý sẽ đưa đến các transistor công suất để điều khiển replay, solenoid, motor,…Các transistor này có thể được bố trí bên trong hoặc bên ngoài ECU