NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG GA GIÁN TIẾP BẰNG ĐIỆN TỬ PHỤC VỤ Ô TÔ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA

khiển ô tô từ xa” này người thực hiện đã thực hiện được các công viêc như sau: Đo đạc được độ trễ của tín hiệu khi truyền qua mạng thông qua mạng 3G, đo được độ đáp ứng về sự tăng tốc củ

LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN XUÂN TRÌNH

NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG GA GIÁN TIẾP BẰNG ĐIỆN TỬ PHỤC VỤ Ô TÔ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA

NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ MÁY KÉO - 605246

NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ, MÁY KÉO - 605246

LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN XUÂN TRÌNH

NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG GA GIÁN TIẾP BẰNG ĐIỆN TỬ PHỤC VỤ Ô TÔ

ĐIỀU KHIỂN TỪ XA

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:

Họ & tên: Trần Xuân Trình Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 26/12/1986 Nơi sinh: Nam Định

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 780/35A, Đường Bình Giã, P11, TP Vũng Tàu

Điện thoại cơ quan:

Điện thoại nhà riêng: 0903258177

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

Tác giả cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tác giả

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 9 năm 2012

Học viên thực hiện

Trần Xuân Trình

Trong suốt quá trình học tập và làm luận văn đã giúp em học hỏi thêm rất nhiều được rất nhiều kiến thức bổ ích từ thầy cô, bạn bè Những kiến thức này giúp em vững vàng hơn về chuyên môn nghiệp

vụ sau này

Có được kết quả như ngày hôm nay, em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến Thầy Nguyễn Bá Hải, Thầy đã cho em những kiến thức, tận tình hướng dẫn, giúp em xác định hướng đi để em có thể hoàn thành luận văn này

Cùng các bạn trong phòng nghiên cứu HỌC ĐỂ LÀM đã giúp

đỡ rất nhiều về nơi làm việc cũng như hỗ trợ về trang thiết bị trong quá trình thực hiện đề tài này

Em cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Cơ khí Động Lực của trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình làm luận văn

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn với tất cả tấm lòng của mình

Tp.Hồ Chí Minh, 10/2012

Học viên thực hiện

Trần Xuân Trình

khiển ô tô từ xa” này người thực hiện đã thực hiện được các công viêc như sau:

Đo đạc được độ trễ của tín hiệu khi truyền qua mạng thông qua mạng 3G, đo được

độ đáp ứng về sự tăng tốc của xe khi truyền qua mạng, so sánh độ đáp ứng giữa viêc điều khiển trực tiếp và điều khiển từ xa qua Do tốc độ truyền dữ liệu qua mạng có một độ trễ nhất định nên cơ cấu được điều khiển sẽ có một độ trễ nhất định so với thực tế và ảnh hưỡng tới chất lượng điều khiển hệ thống ga Một động

cơ một chiều 12V được thiết kế bên trong cơ cấu điều khiển ga để thực hiện việc điều khiển bướm ga nhằm duy trì vị trí mà tài xế điều khiển Hệ thông cơ bản vẫn giữ được kết cấu cơ khí Cơ cấu ga điều khiển gián tiếp được gắn song song với hệ thống cơ khí nên xe vẫn có thể hoạt động được 2 chế độ điều khiển trực tiếp hoặc điều khiển từ xa

Abstract

In the project “A study on Throttle -by-wire” is studied vehicle teleoperation We carried out the as follows: Measure the delay of the signals when transmitted over the network 3G, the response of the acceleration of the car, and the comparison of responses between the direct control and teleoperated control A 12V DC motor is built in the control structure of the terminal to make the throttle control to maintain the position that the driver controls Basically the proposed Throttle-by-wire system remains original mechanism.The structure of indirect control throttle is mounted parallelly to the original system As the result

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 6

MỤC LỤC HÌNH 9

MỤC LỤC BẢNG 14

Chương 1: TỔNG QUAN 15

1.1 Tổng quan và lí do chọn đề tài 15

1.2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước 16

1.2.2 Các kết quả nghiên cứu nước ngoài 17

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 19

1.3.1 Mục đích nghiên cứu 19

1.3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 20

1.4 Đối tượng nghiên cứu 20

1.5 Điểm mới của đề tài 20

1.6 Giới hạn đề tài 21

1.7 Phương pháp nghiên cứu và kế hoạch thực hiện 21

1.7.1 Phương pháp nghiên cứu 21

1.7.2 Kế hoạch thực hiện 22

Chương 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23

2.1 Chức năng của bướm ga 23

2 1.1 Hệ thống ga trực tiếp 23

2.1.2 Hệ thống điều khiển ga gián tiếp 29

2.1.2.1 Mô đun chân bàn đạp ga điện tử 31

2.1.2.2 ECU điều khiển 33

2.1.2.3 Ưu và nhược điểm 38

2.1.3 Hệ thống ga gián tiếp từ xa 39

2.1.4 Các hệ thống ga được so sánh qua bảng sau 40

2.1.6 Tình hình các hãng đầu tư nghiên cứu hệ thống ga gián tiếp 42

2.1.7 Các vấn đề khó khăn đặt ra khi thiết kế hệ thống ga gian tiếp 45

2.2 Cơ sở lý thuyết cảm giác xúc giác (haptics) 46

2.2.1 Ứng dụng của công nghệ Haptics 47

2.2.1.1 Ứng trên ô tô 47

2.2.1.2 Ứng dụng haptic trong robot giống người 49

2.2.1.3 Ứng dụng haptic trong y tế 50

2.2.1.4 Haptic cho người mù 52

2.2.1.5 Ứng dụng haptic trong công nghệ thông tin 53

2.3 Giới thiệu phần mềm LabVIEW 54

2.3.1 LabVIEW là gì 54

2.3.2 Ứng dụng LabVIEW trong thực tế 55

2.3.2 Lập trình với LabVIEW 57

2.4 Thuật toán PID và ứng dụng vào điều khiển động cơ DC 59

2.4.1 Khái niệm về thuật toán PID 59

2.4.2 Điều khiển vị trí động cơ bằng thuật toán PID 60

2.5 Lí thuyết điều khiển từ xa 61

2.5.1 Giới thiệu về mạng không dây 61

2.5.2 Tiêu chuẩn mạng không dây hiện nay 63

2.5.3 Kỹ thuật truyền tín hiệu trong mạng không dây 63

2.5.3.1 DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum 64

2.5.4 Truyền dữ liệu qua sóng vô tuyến mạng 3G 67

2.5.4.1 Khái niệm mạng 3G 68

2.5.4.3 Các thiết bị cần thiết để kết nối 3G 69

2.6 Thuật toán điều khiển từ xa qua mạng 3G 70

2.6.1 Chương trình truyền dữ liệu từ máy Server 70

2.6.2 Chương trình nhận dữ liệu từ máy Client 71

Chương 3: THIẾT KẾ PHẦN CÚNG VÀ LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GA GIÁN TIẾP TỪ XA 73

3.1 Thiết kế phần cứng 73

3.1.1 Giới thiệu sơ đồ hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 73

3.1.2 Chế tạo phần cơ khí của mô hình xe điều khiển gián tiếp từ xa 74

3.1.3 Chế tạo cơ khí hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 75

3.1.4 Bộ cảm biến đo tốc độ Encoder 76

3.2 Xây dựng phần mềm hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 77

3.2.1 Giới thiệu chung các bộ phận của hệ thống ga gián tiếp từ xa 77

3.2.1.1 Bàn đạp ga 77

3.2.1.2 Laptop dùng cho server và Client 77

3.2.1.3 Giới thiệu card USB HDL 9090 78

3.2.1.4 Chọn động cơ điện một chiều điều khiển hệ thống ga 80

3.2.2 Thiết kế phần điện của mô hình 81

3.2.2.1 Mạch điện được thiết kế điều khiển trong nhà 81

3.2.2.2 Mạch điện điều khiển ga được điều khiển gián tiếp 82

3.3 Thuật toán và lập trình hệ thống điều khiển ga 84

3.3.1 Giới thiệu lưu đồ thuật toán cho hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 84

3.3.2 Thiết kế phần mềm 85

Chương 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 100

4.1 Kịch bản thử nghiệm và kết quả thử 100

4.1.1 Kịch bản thực nghiệm 100

4.1.2 Kết quả thực nghiệm 101

4.1.3 Đường đặc tuyến của ga và đo thời gian trễ của hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa qua đường đặc tuyến 103

4.2 Đo thời gian trễ của hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa bằng thuật toán

107

4.2.1 Thuật toán tính thời gian trễ trên hệ thống điều khiển ga gián tiếp từ xa 107

4.2.2 Thuật toán đo thời gian trễ 108

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 109

5.1 Kết luận 109

5.2 Hạn chế 109

5.3 Hươ ́ ng nghiên cứu 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 111

PHỤ LỤC 112

Phụ lục A: Một số khối (hàm thức) phổ biến trong của LabVIEW 112

A1 Cấu trúc một số vòng lặp 112

A2 Một số hàm Delay thời gian 114

A3 Cách lấy các hàm tính toán và so sánh 116

Phụ lục B: Thuật toán PID và ứng dụng vào điều khiển động cơ DC 117

B1 Khái niệm về thuật toán PID 117

B3.1 Điều khiển vị trí động cơ DC khâu P 120 B3.2 Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu PI 123 B3.3 Điều khiển vị trí động cơ DC bằng khâu PID 125

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ACC (Adaptive Cruise Control) : Hệ thống kiểm soát hành trình

ADC ( analog-to-digital converter) : Chuyển đổi tin hiệu từ tương tự sang

số

Ad-hoc (hay còn gọi là peer-to-peer) : Mạng ngang hàng

ADSL ( Asymmetric Digital Subscriber Line ) : Là đường dây thuê bao số bất đối xứng

AM/FM (Frequency modulation) : Điều chỉnh tần số tín hiệu

CSMA/CA (carrier sense multiple access with collision avoidance) : Là giao thức truyền thông tin trong đó các thiết bị mạng tranh nhau sử dụng đường truyền

DSC (Dynamic stability control) :Hệ thống kiểm soát sự ổn định chủ động

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) : Trải phổ nhảy tần

ECO (Economic Cooperation Organization) : Hệ thống kiểm soát nhiên liệu

EFI (Electronic Fuel Injection) : Phụn nhiên liệu điện tử

FFC (Federal Communications Commission) : Trải phổ chuỗi trực tiếp

GPS ( Global Positioning System ) : Là hệ thống xác định vị trí dựa trên

vị trí của các vệ tinh nhân tạo

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) : Kỹ sư điện và điện tử

I/O (input/output or I/O) : Sự giao tiếp giữa hệ thống sử lý thông tin

ITU ( International Telecommunication Union ) : Tổ chức viễn thông thế giới thuộc Liên Hợp Quốc

ISC ( Idle Speed Control System) : Van điều khiển cầm chừng

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) : Ngôn ngữ lập trình đồ họa

LAN (Wireless Local Area Network) : Mạng nội bộ

PCI ( Peripheral Component Interconnect ) : Chuẩn để truyền dữ liệu giữa các thiết bị ngoại vi đến bo mạch chủ

PDA (Personal Digital Asistant) : Thiết bị hỗ trợ cá nhân

PID (Proportional–Integral–Derivative) : Tỷ lệ - Tích phân – Vi phân

PWM ( Pulse Width Modulation ) : Điều chế độ rộng xung

RTS/CTS (request to send/clear to send) : Là cơ chế tùy chọn sử dụng giao thức mạng không dây để giảm va chạm

TAC (Thottle Actuator Control) : Mô đun chân ga điện tử

TCP/IP ( Internet protocol suite ) : Bộ giao thức liên mạng

MỤC LỤC HÌNH

Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động của bộ chế hòa khí xe gắn máy 23

Hình 2.2: Cấu tạo của bộ chế hòa khí xe gắn máy 24

Hình 2.3: Cấu tạo của bộ chế hòa khí loại SU 25

Hình 2.4: Bộ chế hòa khí sử dụng trên ô tô 25

Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của bộ chế hòa khí sử dụng trên ôtô 26

Hình 2.6: Hoạt động của bướm ga 26

Hình 2.7: Nguyên lý hoạt động của họng khếch tán 27

Hình 2.8: Nguyên lý tạo hòa khí 27

Hình 2.9: Cụm ga được sử dụng trong hệ thống phun xăng 28

Hình 2.10: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ga bằng cơ khí của động cơ phun xăng 29

Hình 2.11: Sơ đồ khối của hệ thống ga điện tử gián tiếp 30

Hình 2.12: Các khối cơ bản của thiết bị điều khiển bướm ga điện tử 31

Hình 2.13: Bàn đạp chân ga và giá đỡ 31

Hình 2.14: Hình dáng và cấu trúc các mô đun chân ga điện tử bố trí trên ô tô 33

Hình 2.15: ECU điều khiển 34

Hình 2.16: Sơ đồ điều khiển ga từ xa 39

Hình 2.17: Đồ thị đường đặc tính phản hồi lực của bàn đạp ga ECO Nissan 42

Hình 2.18: Cụm đồng hồ hiển thị của Nisan 43

Hình 2.19: Bàn đạp ga trên xe của hãng Continential 44

Hình 2.20: Bàn đạp ga của hãng Continential 44

Hình 2.21: Những tác động của tay lên một vật thể để cảm nhậntrạng thái của vật thể

46

Hình 2.22: Giao diện Haptics sử dụng trong điều khiển xe từ xa 47

Hình 2.23: Thiết bị giao diện điều khiển xe 47

Hình 2.24: Giao diện hệ thống định vị tích hợp của BMW

2

6

Hình 2.25: Công nghệ haptics trong hệ thống iDrive của hãng BMW 49

Hình 2.26: "Đứa bé Icub" đang tập bò 49

Hình 2.27: ASIMO đang xuống cầu thang 50

Hình 2.28: Tương tác với hình ảnh ba chiều thông qua cánh tay robot 51

Hình 2.29: Tương tác với hình ảnh ba chiều trong phẫu thuật từ xa 51

Hình 2.30: Tiến sĩ Garnette Sutherland đang giới thiệu neuroArm tại ĐH Calgary (Ảnh: Reuters) 52

Hình 2.31: Các cô chú trong hội người mù Thủ Đức đang thử nghiệm chiếc nón "mắt thần" 53

Hình 2.32: Axon Logic ra mắt chiếc tablet Haptic 53

Hình 2.33: Người phụ nữ có thể trả lời mail ngay trong nhà tắm 54

Hình 2.34: Khả năng kết hợp các phần cứng của LabVIEW 55

Hình 2.35: Các lĩnh vực ứng dụng của LabView 56

Hình 2.36: Đại học Virginia Tech, Hoa kỳ phát triển Robot giống người sử dụng LabVIEW 57

Hình 2.37: Phát triển máy bay không người lái 57

Hình 2.38 : Cửa sổ Front Panel 58

Hình 2.39: Cửa sổ Block Diagram 58

Hình 2.40: Sơ đồ điều khiển động cơ DC theo thuật toán PID 60

Hình 2.41: Thuật toán điều khiển động cơ DC theo vị trí bằng PID 60

Hình 2.42: Mạng wireless cấu hình theo mô hình ad-hoc 61

Hình 2.43: Mạng wireless cấu hình theo mô hình Access point 62

Hình 2.44: Mạng wireless cấu hình theo mô hình doanh nghiệp 62

Hình 2.45: Một số chuẩn thông dụng 63

Hình 2.46: Các kỹ thuật dùng trong chuẩn 802.11 64

Hình 2.49: Mô phỏng mạng không dây 66

Hình 2.50: Kỹ thuật RTS/CTS 67

Hình 2.51: Mô hình mạng 3G 68

Hình 2.52: Mô hình ứng dụng 3G và chia sẽ 3G 69

Hình 2.53: Bộ điều khiển từ xa qua mạng 3G bên Server 70

Hình 2.54: Bộ điều khiển từ xa qua mạng 3G bên Client 72

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 73

Hình 3.2: Mô hình xe được điều khiển ga gián tiếp 75

Hình 3.3: Cơ cấu điều khiển ga 76

Hình 3.4: Lắp đặt Encoder 76

Hình: 3.5: Bàn đạp phanh và ga 77

Hình 3.6: Laptop ASUS 77

Hình 3.7: Sơ đồ chân Card USB HDL 9090 78

Hình 3.8: Card USB HDL 9090 79

Hình 3.9: Sơ đồ đấu chân Card USB HDL 9090 79

Hình 3.10: Motor điều khiển ga 80

Hình 3.11: Mạch điện trên mô hình trong nhà 81

Hình 3.12: Driver điều khiển động cơ 82

Hình 3.14: Lưu đồ thuật toán dùng để lập trình 85

Hình 3.15: Cửa sổ front panel của server trên xe 86

Hình 3.16: Lưu đồ thuật toán của server trên xe 87

Hình 3.17: Thuật toán bên server trên xe 88

Hình 3.18: Sơ đồ khối chương trình điều khiển server trên xe 89

Hình 3.19: Cửa sổ front panel của server-Client trong nhà 90

Hình 3.20: Lưu đồ thuật toán của máy Master 91

Hình 3.21: Thuật toán client trong nhà 92

Hình 3.22: Sơ đồ khối chương trình điều khiển client trong nhà 93

Hình 3.23: Thuật toán bên server trong nhà 94

Hình 3.24 : Sơ đồ khối chương trình điều khiển server 95

Hình 3.25: Cửa sổ front panel của Client trên xe 96

Hình 3.26: Lưu đồ thuật toán Client trên xe 97

Hình 3.27: Thuật toán bên client trên xe 98

Hình 3.28 : Sơ đồ khối chương trình điều khiển client trên xe 99

Hình 4.1: Thử nghiệm hệ thống điều khiển ga gián tiếp trên đường 100

Hình 4.2: Thử nghiệm xe điều khiển gián tiếp trên đường 101

Hình 4.3: Đặc tính độ bám của bướm ga so với bàn đạp ga điều khiển gián tiếp 103

Hình 4.4: Đặc tính độ bám của bướm ga so với bàn đạp ga điều khiển gián tiếp từ xa

105

Hình 4.5: Lưu đồ tính thời gian trễ trên hệ thông điều khiển ga gián tiếp từ xa 107

Hình 4.6: Chương trình đo thời gian trễ 108

Hình A1.1 : Lấy vòng lặp 112

Hình A1.2: Khối While Loop 113

Hình A1.3: Khối Case Structure 113

Hình A1.4: Khối Flat Sequence 113

Hình A1.5: Khối While Loop 114

Hình A2.1: Cách lấy hàm delay thời gian 114

Hình A2.2: Khối Flat Sequence 115

Hình A2.3: Hàm While Until Next ms Multiple 115

Hình A3.1: Các hàm tính toán trong LabVIEW 116

Hình A3.2: Các hàm so sánh trong LabVIEW 116

Hình B1.1: Sơ đồ điều khiển động cơ DC theo thuật toán PID 117

Hình B1.2: Cơ cấu cần điều khiển vị trí 118

Hình B3.3: Sơ đồ khối chương trình điều khiển P control 122

Hình B3.4: Giao diện người dùng điều khiển P cho động cơ DC 122

Hình B3.5: Đáp ứng của vị trí động cơ DC 123

Hình B3.6: Điều khiển khâu PI vị trí động cơ DC 124

Hình B3.7: Điều khiển khâu PID vị trí động cơ DC 125

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng so sánh ưu và nhược điểm của các hệ thống ga 41

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của Card USB HDL 9090 79

Bảng 3.2: Cách kiểm tra Card USB HDL 9090 80

Bảng 4.1: Kết quả thử nghiệm quãng đường và thời gian điều khiển ga 102

Bảng 4.2: Số liệu đánh giá độ lệch của bướm ga khi điều khiển gián tiếp 105 Bảng 4.3: Số liệu đánh giá độ sai lệch của bướm ga khi điều khiển gián tiếp từ xa 106

Chương 1:

TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan và lí do chọn đề tài

Ngày nay với sự phát triển của các ngành điê ̣n tử , điều khiển từ xa và công nghê ̣ thông tin các ngành tự động hóa, kỹ thuật điện tử đã có những bước phát triển nhảy vọt, các ứng dụng của các ngành này vào các ngành khác ngày càng nhiều, trong đó có ngành công nghệ ô tô Dẫn đến việc thú c đẩy sự phát triển của các hê ̣ thống điều khiển thông minh, hiện đa ̣i trên ô tô ra đời Do nhu cầu về phương tiện điều khiển từ xa phục

vụ cho quân sự, an ninh, giám sát…Ứng dụng công nghệ thông minh trên ôtô ngày càng tăng nên tính tiện nghi và an toàn chủ động trên xe ngày càng được cải thiện, hiện nay nhiều công trình nghiên cứu đã và đang được thực hiện Hệ thống ga đóng vai trò

vô cùng quan trọng trong rất nhiều hệ thống chẳng hạn như hệ thống kiểm soát hành trình ACC (Adaptive Cruise Control), hệ thống kiểm soát lực kéo TCS (traction control system) hay ASR (Anti-slip regulation), hệ thống phanh chống bó cứng ABS (Anti-lock braking system), hệ thống kiểm soát độ ổn định thân xe ESC (Electronic stability control) hay ESP (Electronic stability program) hoặc DSC (Dynamic stability control) Chính vì thế mà việc đánh giá được độ trễ của hệ thống ga điều khiển từ xa và thời gian tăng tốc của xe là cực kì quan trọng (nó dẫn đến độ ổn định tốc của xe khi di chuyển cũng như độ êm dịu khi tăng tốc của xe) Đó là lý do em chọn đề tài “Nghiên cứu và phát triến hệ thống điều khiển ga phục vụ điều khiển ô tô từ xa” thông qua mạng 3G

Đề tài được thực hiện tại phòng nghiên cứu của trung tâm bồi dưỡng giáo viên

và đào tạo nhân lực công nghệ cao Trường Đại Học Sư Phạm dưới sự hướng dẫn của TS.Nguyễn Bá Hải Cùng với các thành viên trong nhóm HỌC ĐỂ LÀM

Trong đề tài này người thực hiện đã thực hiện được các công viêc như sau:

- Thiết kế được cơ cấu điều khiển ga

- Lập trình điều khiển được hệ thống ga điều khiển từ xa qua mạng 3G

- Đo đạc được độ trễ của tín hiệu khi truyền qua mạng thông qua mạng 3G

- Đo được độ đáp ứng về sự tăng tốc của xe khi truyền qua mạng

- So sánh độ đáp ứng giữa viêc điều khiển trực tiếp và điều khiển từ xa qua

Để thực hiện việc này tác giả đã sử dụng một động cơ một chiều 12V trong cơ cấu điều khiển ga Động cơ điều khiển vị trí của bướm ga, nhằm duy trì vị trí mà tài xế điều khiển

Hệ thông cơ bản vẫn giữu được kết cấu ban đầu Cơ cấu ga điều khiển gián tiếp được gắn song song với hệ thống cơ khí nên xe vẫn có thể hoạt động được 2 chế độ

điều khiển trực tiếp hoặc điều khiển từ xa

Do tốc độ truyền dữ liệu qua mạng có một độ trễ nhất định nên cơ cấu được điều khiển sẽ có một độ trễ nhất định so với thực tế

Hệ thống điều khiển ga thu thập tín hiệu và được điều khiển qua máy tính thông qua phần mềm LabVIEW

Xe mang tính chất thí nghiệm nên chưa thể chạy ra đường mà chỉ được thử

nghiệm trong khuôn viên trường

1.2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước

Cùng với sự phát triển công nghệ ô tô trên thế giới nghành công nghệ ô tô trong nước cũng có những bước tiến nhất định với khởi đầu là những công trình nghiên cứu trong các trường Đại học của sinh viên, kỹ sư Sau đây là một số đề tài điển hình:

Đề tài “ Nghiên cứu hệ thống điều khiển ga tự động trên ôtô ” của sinh viên :

Nguyễn Hồng Phúc và Huỳnh Hữu Trí dưới sự hướng dẫn của Ths.Nguyễn Văn Thình được thực hiện vào tháng 7 năm 2011

Đề tài mới chỉ dừng lại ở mức độ tìm hiểu và thực hiện mô phỏng lại hoạt động của hệ thống, chưa đề xuất được phương pháp điều khiển mới

Đề tài “Nghiên cứu và chế tạo mô hình xe điều khiển từ xa” của KS.Phạm

Trường Giang dưới sự hướng dẫn của TS.Nguyễn Bá Hải được thực hiện vào tháng 10 năm 2011

Đề tài này đã thực hiện việc thu thập và truyền dữ liệu qua mạng mạng wifi tuy nhiên chỉ ở dạng đợn giản điều khiển một motor để thay đổi tốc độ một cách trực tiếp

Như vậy đề tài này đã giải quyết được 2 vấn đề của 2 đề tài trên là đề xuất được cách điều khiển bướm ga theo một phương pháp mới đó là điều khiển bướm ga bằng motor để thay đổi lượng xăng đi vào động cơ để thay đổi tốc độ động cơ dẫn đến thay đổi tốc độ xe

Đề tài “Nghiên cứu và phát triển hê ̣ thống phanh gián tiếp điều khiển điện tử

trên ô tô” Lận văn thạc sĩ của Ks Trần Đức Thắng Đề tài này đã điều khiển thành

công hệ thống phanh gián tiếp từ xa Một người ngồi trong phòng điều khiển hệ thống phanh của một chiếc xe sân golf thật thử nghiệm thông qua mạng wifi Hệ thống này mới chỉ dừng lại ở mạng wifi nội bộ với khoảng cách giới hạn

Đề tài “Kỹ thuật mạng không dây” của học viên Nguyễn Tấn Sĩ Luận văn này

được thực hiện với mục đích tìm hiểu nghiên cứu các phương pháp xây dựng mạng cảm biến dựa trên các kỹ thuật, các giao thức định tuyến trên mạng không dây Đề tài

đã ứng dụng để xây dựng mô phỏng để quan sát các hiện tượng vật lý, hay điều kiện môi trường như nhiệt độ, áp suất, âm thanh, sự chấn động, sự chuyển động, ô nhiễm ở các vị trí khác nhau Đề tài chỉ dừng lại ở chỗ thu thập tín hiệu từ các cảm biến cố định theo một chiều, chưa thể thu thập được những tín hiệu đi động

1.2.2 Các kết quả nghiên cứu nước ngoài

Cédric Wilwert cùng nhóm gồm 4 thành viên, “Design of automotive

X-by-Wire systems”, LORIA UMR 7503 – INRIA Campus Scientifique - BP 239 - 54506 VANDOEUVRE-lès - ANCY CEDEX.

Nhóm này đã nghiên cứu và thiết kế hệ thống X-by-Wire, họ đã đi phân tích

phòng khi cần thiết (lỗi dự phòng giúp tài xế có thể di chuyển xe vào chỗ an toàn trước khí cho ngưng hoạt động )và giao thức giao tiếp được sử dụng cho hệ thống X-by-Wire như TTP/C, FlexRay and TTCAN Vấn đề và cách khắc phục các lỗi đối với hệ thống XBW (X-by-Wire) này bằng cách tạo ra các mã lỗi thông dụng chuẩn phục vụ cho việc chuẩn đoán

- Nghiên cứu của nhóm mới thực nghiệm trên hệ thống Steer-by-Wire, Wire, nhưng chưa thực nghiệm trên hệ thống ga

Brake-by Độ tin cậy của hệ thống XBrake-by byBrake-by Wire vẫn chưa đươc các tổ chức có chức năng chứng nhận

- Điện áp cung cấp cho các hệ thống X-by-wire lên tới 42V cũng sẽ là một khó khăn

- Khi có lỗi xảy ra không được dẫn đến các tình huống nguy hiển cho con người, môi trường, kinh tế

- Khi xảy ra lỗi ở một hệ thống thì các hệ thống khác vẫn phải hoạt động bình thường

Amar Shah, “Drive-by-wire”, 10326849 School of Mechanical Engineering,

University of Western Australia Supervisor Prof Thomas Braünl School of Electrical, Electronic and Computer Engineering,University of Western Australia, Semester 1,

2009

Đề tài đã tính toán thiết kế được các hệ thống của X-by-Wire như: wire, Brake-by-wire, Throttle-by-wire

steer-by-Đề tài đã nêu ra những khó khăn như:

- Thời gian trễ đáng kể giữa việc điều khiển đến khi các yêu cầu được thực hiện như hệ thống lái và phanh yêu cầu tính an toàn rất cao

- Mạng giao tiếp nội bộ CAN không còn thích hợp cho các yêu cầu của hệ

- Việc tái tạo lực phản hồi của các hệ thống như hệ thống lái, hệ thống phanh,

hệ thống ga

- Đề tài này chưa xác định hay đo đạc được đường đặc tính của các hệ thống

và chưa đánh giá được mức độ an toàn của các hệ thống

- Thiết kế một hệ thống dự phòng, sự tương tác đa cơ cấu

Đề xuất của đề tài: Thay thế hệ thông truyền dữ liệu CAN qua sử dụng:

- Time-triggered C (TTCAN), TTCAN được giới thiệu như là sự mởi rộng giao thức của mạng CAN, nó có thời gian kích hoạt giao tiếp và thời gian hệ thống mạng lưới toàn cầu với độ chính xác cao

- FlexRay (Cena 2005), phương pháp này trình bày cách xác định thời gian xử

lý để hạn chế những va chạm giữa các gói dữ liệu và làm trễ sự truyền liên tục giữa chúng (Temple 2004)

- Byteflight với mức độ toàn vẹn dữ liệu cao, tránh xung đôt giữa các gói dữ liệu, các gói dữ liệu được định hướng thông qua các địa chỉ nhận dạng đảm bảo ưu tiên cho các gói dữ liệu cao độ trễ, khả năng linh hoạt cao, mở rộng

hệ thống một cách dễ dàng, sử dụng băng thông rộng và chi phí cho hệ thống thấp (Byteflight 2009)

- Nghiên cứu tiếp theo được yêu cầu xác định tất cả các giao thức phù hợp cho những hệ thống X-by-wire

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

1.3.1 Mục đích nghiên cứu

- Thiết kế và chế tạo phần cơ khí hệ thống điều khiển ga gián tiếp điện tử trên

xe quân sự hoạt động êm dịu vận hành xe với tốc độ ổn định

- Cơ cấu điều khiển ga phải gọn, bền chắc dễ điều khiển, dễ bảo dưỡng, kiểm tra sửa chữa

- Thiết kế được hệ thống điều khiển ga từ xa qua mạng 3G

- Đánh giá được hiệu quả hệ thống ga gián tiếp thông qua thời gian tăng tốc, và

độ trễ của hệ thống điều khiển ga

1.3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Chế tạo phần cơ khí hệ thống điều khiển ga gián tiếp

- Thiết kế mạch điện trên hệ thống điều khiển ga gián tiếp của xe

- Vận dụng lý thuyết điều khiển động cơ DC, sử dụng card Hocdelam USB HDL-9090 và Driver Motor

- Tìm hiểu phần mềm LabVIEW để lập trình điều khiển

- Nghiên cứu thuật toán PID điều khiển động cơ DC

- Xây dựng thuật toán điều khiển hệ thống ga trên xe

- Khảo sát và thực nghiệm hệ thống điều khiển ga gián tiếp đưa ra kết quả so sánh giữa hệ thống ga trực tiếp và hệ thống ga điều khiển gián tiếp từ xa

1.4 Đối tƣợng nghiên cứu

- Hệ thống ga điện tử gián tiếp

- Phần mềm LabVIEW

- Card USB HDL 9090

- Các thiết bị thu nhận tín hiệu, các cảm biến

- Giao tiếp qua mạng thông qua chuẩn TCP/IP

- Phương pháp làm thí nghiệm

1.5 Điểm mới của đề tài

Chế tạo và thực nghiệm cơ cấu điều khiển ga gián tiếp trên xe thật ( Xe phục vụ

chở người trong sân golf, có khả năng chở 4 người và đạt vận tốc tối đa 30km/h)

- Hệ thống có thể hoạt động được ở 2 chế độ:

+ Điều khiển trực tiếp như hệ thống thông thường

+ Điều khiển gián tiếp bằng joytick hoặc một bàn đạp không dây được gắn cảm

Nghiên cứu và thực hiện việc điều khiển cơ cấu điều khiển ga gián tiếp thông

qua mạng 3G Cơ cấu ga được ứng dụng điều khiển ga của xe thật (xe sân gôn 4 chỗ ngồi có thể đạt vận tốc tối đa 30km/h)

1.6 Giới hạn đề tài

Với nguồn tài liê ̣u rất ha ̣n chế có đươ ̣c từ những bài báo khoa ho ̣c ngoài nước (cho tớ i thời điểm thực hiê ̣n đề tài này, chưa có bất kỳ công bố hay báo cáo tương tự về

hê ̣ thống điều khiển cơ cấu ga gián tiếp qua mạng 3G tại Việt Nam)

Đề tài chì có thể điều khiển ga gián ti ếp trên mô ̣t chiếc xe ch ở 4 người, và chỉ

đa ̣t vâ ̣n tốc tối đa 30km/h

Xe mang tính chất thí nghiệm nên chưa thể chạy ra lộ mà chỉ được thử nghiệm trong khuôn viên trường

Xe chỉ có thể điều khiển được trong vòng bán kính 100m

Do tốc độ truyền dữ liệu qua mạng có một độ trễ nhất định nên cơ cấu được điều khiển sẽ có một độ trễ nhất định so với thực tế

Cuối cùng , đề tài đã thu thâ ̣p các tín hiê ̣u qua máy tính thông qua phần mềm LabVIEW là mô ̣t trong những phần mềm ma ̣nh nhất hiê ̣n ta ̣i trong thực nghiê ̣m các dự

án và đề tài , quan sát tín hiê ̣u điều khiển để phân tích , đánh giá hiê ̣u quả của viê ̣c thiết kế và chuyển đổi hê ̣ thống đi ều khiển ga thường sang hê ̣ thống điều khiển ga gián ti ếp bằng motor thông qua mạng 3G

1.7 Phương pháp nghiên cứu và kế hoạch thực hiện

1.7.1 Phương pháp nghiên cứu

- Phác thảo mô hình trên giấy

- Nghiên cứu tài liệu

- Thiết kế và chế tạo cơ cấu điều khiển ga trên ôtô thật

- Viết chương trình điều khiển qua mạng để điều khiển từ xa

- Thử nghiệm và đánh giá tình trạng hoạt động

1.7.2 Kế hoạch thực hiện

- Phác thảo mô hình trên giấy để dự trù những thiết bị cần thiết cho đề tài

- Nghiên cứu tài liệu: thông qua các tài liệu trong và ngoài nước để tìm hiểu về nguyên lý làm việc, tính năng, cũng như ưu nhược điểm của các đối tượng phục vụ cho

đề tài để có thể tối thiểu những ảnh hưởng bất lợi

- Kiểm tra hoạt động của từng thiết bị

- Thiết kế và chế tạo cơ cấu điều khiển ga trên ôtô mô hình

- Viết chương trình điều khiển điều khiển cơ cấu điều khiển ga thông qua giao tiếp giữa máy tính, card giao tiếp và Driver Motor, để kiểm tra hoạt động của hệ thống sau khi đã lắp ráp trên mô hình

- Thực nghiệm trên ô tô thật, thu thập dữ liệu phân tích và sửa chữa chương trình

sao cho phù hợp nhất

- Viết chương trình điều khiển qua mạng để điều khiển từ xa

- Thực nghiệm lấy kết quả so sánh độ đáp ứng và độ trễ khi truyền qua mạng

2 1.1 Hệ thống ga trực tiếp

Là hệ thống ga thông thường trên các xe máy, ô tô mà chúng ta thường thấy Bướm ga trong hệ thống này được đóng mở nhờ vào lực kéo trực tiếp từ bàn đạp ga đặt bên trong xe thống qua cáp kết nối để điều khiển lượng hỗn hợp không khí - nhiên liệu hút vào trong xylanh

Chế hòa khí loại VM: Đây là loại chế hào khí truyền thống được sử dụng trên

xe gắn máy

Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động của bộ chế hòa khí xe gắn máy

Khi vận hành tay ga, quả ga dich chuyển lên xuống một cách trực tiếp nhờ dây

ga do vậy đường kính họng giảm áp thay đổi một cách cưỡng bức và điều tiết dòng

3 Van hạn chế

hỗn hợp khí Bầu phao được bố trí phía dưới quả ga và đường cấp xăng được chia làm hai mạch xăng chính

Hình 2.2: Cấu tạo của bộ chế hòa khí xe gắn máy

Lươ ̣ng khí được hút qua carburetor phu ̣ thuô ̣c vào đô ̣ nhấc của quả ga : quả ga nhấc càng cao thì lượng khí đi qua càng nhiều , nghĩa là tốc độ dòng khí ở họng khuyếch tán càng tăng và lượng xăng bi ̣ hút vào càng lớn Như vâ ̣y, bướm ga cho phép điều khiển hoa ̣t đô ̣ng của đô ̣ng cơ ở các chế đô ̣ tải khác nhau tuỳ theo điều kiê ̣n làm viê ̣c

Chế hòa khí loại SU (CV): Khi vận hành tay ga, bướm ga sẽ dịch chuyển đóng

mở Quả ga sẽ nằm giữa họng giảm áp tự động mở và đóng theo sự thay đổi áp suất chân không trong hệ thống bên trên màng ngăn vì vậy đường kính của họng hút thay đổi và duy trì được vận tốc dòng khí nạp một cách ổn định

8 Jic lơ gió phụ

9 Jic lơ gió chính

10 Dây ga

Hình 2.3: Cấu tạo của bộ chế hòa khí loại SU

Loại SU được sử dụng cho những loại động cơ 4 kì nó đảm bảo cho động cơ hoạt động ổn định và tiết kiệm nhiên liệu

Hình 2.4: Bộ chế hòa khí sử dụng trên ô tô

10 Cục ga

Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của bộ chế hòa khí sử dụng trên ôtô

Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của bô ̣ chế hoà khí được thể hiê ̣n tr ên hình Nó bao gồm

mô ̣t buồng chứa xăng thường go ̣i là buồng phao, các đường dẫn xăng và các đường dẫn khí, họng khuyếch tán và các van điều khiển (bướm ga, bướm khí)

Hình 2.6: Hoạt động của bướm ga

Bô ̣ phâ ̣n cơ bản của bô ̣ chế hoà khí là họng khuyếch tỏn (còn gọi là buồng hoà khí), nó cấu tạo như một đoạn ống bị thắt lại ở đoạn giữa (venturi) Chính ở đoạn này người ta bố trí ống phun của đường xăng chính

Hình 2.7: Nguyên lý hoạt động của họng khếch tán

Khi đô ̣ng cơ hoa ̣t đô ̣ng , (bướm ga và bướm khí đều mở ) không khí bi ̣ hút vào từ phía trên, đi qua họng khuyếch tán Tại đây, do tiết diê ̣n lưu thông bi ̣ thu he ̣p la ̣i, tốc đô ̣ của dòng khí tăng lên làm áp suất giảm xuống tạo độ chân không hút nhiên liệu từ trong buồng phao qua đường xăng chính và phun ra dưới da ̣ ng tia Như vâ ̣y, xăng bi ̣ phun vào dòng khí có tốc đô ̣ cao , hoà trộn với không khí và bay hơi để tạo thành hỗn

hơ ̣p khí cháy

Hình 2.8: Nguyên lý tạo hòa khí

Tuy nhiên , do thờ i gian ta ̣o hỗn hơ ̣p ở đây quá ngắn nên vẫn còn mô ̣t lươ ̣ng xăng nhất đi ̣nh chưa ki ̣p bay hơi Để ta ̣o được hỗn hợp khí cháy hoàn chỉnh thì cần phải tạo điều kiện tốt để lượng xăng còn lại này bay hơi nốt trướ c khi bugi phát tia lửa điê ̣n (sử du ̣ng xăng dễ bay hơi , xấy nóng xăng và khí na ̣p , tạo mặt thoáng và áp suất thấp trên đường ống hút để các gio ̣t nhiên liê ̣u bay hơi nốt , ) Để tăng hơn nữa đô ̣ chân

1

2

1 Dòng khí

2 Họng khuếch tán

4 Thùng cấp nhiên liệu

không trong buồng hoà khí , người ta sử du ̣ng các bô ̣ chế hoà khí có 2 hoặc 3 ống khuyếch tán đă ̣t nối tiếp nhau

Lươ ̣ng khí được hút qua bộ chế hòa khí phụ thuộc vào độ mở của bướm ga : bướm ga mở càng lớn thì lượng khí đi qua càng nhiều , nghĩa là tốc độ dòng khí ở họng khuyếch tán càng tăng và lượng xăng bi ̣ hút vào càng lớn Như vâ ̣y, bướm ga cho phép điều khiển hoa ̣t đô ̣ng của đô ̣ng cơ ở các chế đô ̣ tải khác nhau tuỳ theo điều kiê ̣n làm viê ̣c Viê ̣c điều khiển bướm ga được thực hiê ̣n nhờ mô ̣t bàn đa ̣p bố trí trong ca bin ôtô , thường được go ̣i là bàn đa ̣p ga

Bướm ga sử dụng trong hệ thống phụ xăng: Bướm ga khi này vẫn được dẫn

động bởi sợi cáp được kết nối trực tiếp với bàn đạp ga.Khi đạp chân ga, bướm ga mở ra

để hút một lượng lớn không khí đi vào động cơ

Hình 2.9: Cụm ga được sử dụng trong hệ thống phun xăng

ECU tính toán quyết định lượng nhiên liệu được cung cấp vào trong động cơ , kết quả là công suất phát ra của động cơ tăng lên theo lượng không khí đi vào

Có một ISCV (van điều khiển tốc độ không tải) để điều khiển lượng khí nạp trong quá trình chạy không tải hay khi động cơ lạnh

Hình 2.10: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ga bằng cơ khí của động cơ phun xăng

Ưu và nhược điểm của bộ điều khiển bướm ga bằng cơ khí

+ Lâu ngày dễ bị kẹt ga

+ Vận hành khong được trơn chu

+ Do bằng cơ khí nên có độ rơ nhất định, làm cho tài xế không có cảm giác thực + không thể cung cấp thông tin cho các hệ thống phụ trợ hiện đại sau này như: ABS, ACC, ASR, ESC

2.1.2 Hệ thống điều khiển ga gián tiếp

Với những thành quả trong việc điều khiển ABS, khi các nhà thiết kế thực hiện ý định điều khiển lực kéo chống trượt quay bánh xe chủ động (TRC) thông qua sử dụng thiết bị ABS như một bộ phận tiêu thụ bớt mômen quay Ở chế độ (TRC), ô tô cần thực hiện điều chỉnh mômen truyền tới bánh xe chủ động nhằm hạn chế sự tăng quá mức lực kéo bằng cách tạo ra mô men phanh bánh xe ở trục dẫn ra bánh xe Như vậy, liên kết

cơ khí giữa bàn đạp chân ga và chế độ hoạt động của động cơ là không tương thích, và cần thiết thay liên kết này bằng liên kết điều khiển “mềm” Chân ga điện tử đã ra đời xuất phát từ mục đích tạo liên kết “mềm” này Khái niệm chân ga điện tử được hiểu là thay đổi liên kết chân ga cơ khí với thiết bị điều chỉnh tốc độ động cơ bằng liên kết thông qua các thiết bị điện tử Chân ga điện tử ra đời và bắt đầu thử nghiệm áp dụng vào khoảng năm 1986

Hình 2.11: Sơ đồ khối của hệ thống ga điện tử gián tiếp

Một hệ thống bao gồm bàn đạp ga, ECU điều khiển, cụm điều khiển bướm ga Một cảm biến bàn đạp ga điện tử sẽ nhận biết góc đạp của bàn đạp ga và gửi tín hiệu này về cho hộp ECU dưới dạng điện áp ECU sẽ nhận tín hiệu này tính toán và đưa tín hiệu ra điều khiển cơ cấu điều khiển bướm ga Trục bướm ga sẽ được gắn với một cảm biến, cảm biến này xác định độ mở của bướm ga và báo về cho ECU biết và kiểm tra xem góc mở bướm ga đã đúng như yêu cầu hay chưa và sẽ xuất tín hiệu ra để điều

khiển về đúng giá trị yêu cầu

2 ECU động cơ

3 Bướm ga

4 Cảm biến vị trí bướm ga

5 Mô tơ điều khiển bướm ga

6 Cổ họng gió

7 Các tín hiệu khác

2

Hình 2.12: Các khối cơ bản của thiết bị điều khiển bướm ga điện tử

1 Mô đun chân ga điện tử (Thottle Actuator Control (TAC) Module)

2 ECU điều khiển

3 Bướm ga (Throttle Body assembly)

2.1.2.1 Mô đun chân bàn đạp ga điện tử

Mô đun chân bàn đạp ga điện tử (hình 1) được tổ hợp bao gồm:

- Bàn đạp và cơ cấu giá đỡ

- Bộ cảm biến đo vị trí bàn đạp chân ga, chuyển hoá thành tín hiệu điện áp

Hình 2.13: Bàn đạp chân ga và giá đỡ

- Bộ lưu trữ và phân tích dữ liệu nhằm xác định các ý định của người lái

- Một bộ dây nối đóng vai trò chuyển dữ liệu trạng thái bàn đạp chân ga

- Cơ cấu tạo hồi vị chân ga

Cảm biến kiểm soát vị trí, tốc độ bàn đạp chân ga là các cảm biến vị trí, sử dụng nguồn điện áp 5V hoặc nguồn điện áp từ ắc quy ô tô

Gần đây, các cảm biến này được hình thành trên cơ sở hiệu ứng Hall, ghép trong

mô đun theo công nghệ CIPOS, cho phép: tiết kiệm năng lượng, kích thước nhỏ gọn, tốc độ quản lý dữ liệu nhanh, có khả năng tích hợp đa chức năng và bố trí thuận lợi nhiều chủng loại xe khác nhau Để nâng cao độ tin cậy trong sử dụng, trong mô đun có mạch cảm biến dự phòng

Cơ cấu hồi vị chân ga giúp cho bàn đạp có khả năng hồi vị về vị trí ban đầu khi người lái không tác dụng lực lên bàn đạp Cơ cấu hồi vị đồng thời đảm nhận chức năng tạo cảm giác lực cho người điều khiển Việc tạo cảm giác cho người điều khiển khiến

họ hiểu được đã đạp bàn đạp chân ga điều khiển đến mức nào, thông qua mức nhấn sâu (chân ga nặng), nhấn ít (chân ga nhẹ)

Cơ cấu hồi vị bố trí trong mô đun chân ga điện tử, tuy nhiên bộ phận này tạo lực cảm giác không lớn, và lực đặt lên bàn đạp chỉ nhỏ bằng một nửa lực điều khiển của chân ga liên kết cơ khí Như vậy, mô đun chân ga điện tử cung cấp các trạng thái bàn đạp theo ý định của người lái bằng các tín hiệu điện để thực hiện điều khiển sự làm việc của động cơ

Trong một số trạng thái làm việc của động cơ nhất định, các tín hiệu từ chân ga điện tử giúp tạo nên các chế độ làm việc tối ưu của động cơ: tự động giảm tốc độ động

cơ khi ô tô xuống dốc nhằm đáp ứng tính kinh tế nhiên liệu, tự động tăng tốc độ động

cơ nhằm đáp ứng tính ổn định Chế độ tự động tăng tốc động cơ còn được gọi là “chế

độ bù ga tự động”

Hình 2.14: Hình dáng và cấu trúc các mô đun chân ga điện tử bố trí trên ô tô

Sự hoàn thiện chân ga điện tử ở mức độ cao hơn được gọi là: Mô đun chân ga điện tử và xuất hiện vào khoảng những năm 1990 Sau một giai đoạn thử nghiệm xe khoảng 5 năm, đến năm 1996 bắt đầu tiến hành sản xuất hoàn loạt lớn Từ đó mô đun chân ga điện tử đã trở thành mô đun tiêu chuẩn của nhiều loại ô tô con Một hãng tham gia sản xuất phụ trợ cho công nghiệp ô tô đã đẩy nhanh sản lượng trong một thời gian ngắn Sau 13 năm hoạt động hãng này đã chế tạo khoảng 100 triệu mô đun, và bán cho nhiều hãng lắp ráp ô tô trên thế giới Ngày nay mô đun chân ga điện tử đang dần dần thay thế chân ga liên kết cơ khí cho cả ô tô con, ô tô tải, ô tô buýt

2.1.2.2 ECU điều khiển

ECU nhận biết tình trạng hoạt động của động cơ thông qua các tín hiệu phản hồi

từ các cảm biến rồi quyết định điều khiển các cơ cấu chấp hành chẳng hạn như điều khiển nhiên liệu, góc đánh lửa, góc phối cam, ga tự động, v.v .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 tiêu hao nhiên liệu của động cơ ECU cũng đảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ hoạt động của động cơ, giúp chuẩn đoán động cơ một cách hệ thống khi có sự cố xảy ra

2

1

1 Chân ga tựa

2 Chân ga treo

Hình 2.15: ECU điều khiển

Các chế độ bù ga tự động trong động cơ có mô đun chân ga điện tử

Động cơ làm việc ở chế độ chạy chậm: Ở chế độ chạy chậm của động cơ phun

xăng EFI, khi chân ga nằm ở vị trí ban đầu, hiện tượng bù ga được thực hiện thông qua đường khí không tải Van khí không tải lắp bên cạnh bướm ga, tạo nên đường cấp khí

đi tắt qua bướm ga, giúp cho động cơ làm việc ở chế độ không tải Việc mở rộng đường khí phụ giúp cho động cơ tăng thêm tốc độ không tải phục vụ việc tăng tải ở chế

độ chạy chậm, hay còn gọi là “chế độ chạy chậm có tải”, nhằm duy trì sự làm việc ổn định của động cơ (tránh bị chết máy đột ngột) Trong sử dụng, chế độ chạy chậm có tải tương ứng với việc người lái bật đèn pha, bật điều hoà

Động cơ làm việc ở chế độ gài số: Khi động cơ đã làm việc việc gài số từ thấp

đến cao nhằm thực hiện ở chế độ tải trọng thay đổi Phụ tải đặt lên động cơ lớn hơn phụ tải ở chế độ chạy chậm thông thường người lái phải nhấn sâu một chút chân ga để động cơ làm việc cân bằng với phụ tải của ô tô, hoặc tiến hành vê côn (vê li hợp) Nếu thả hoàn toàn chân ga, không vê côn, động cơ có thể dẫn tới chết máy

Trên ô tô có mô đun chân ga điện tử, để khắc phục tình trạng này khi nhả chân ga hoàn toàn, người lái không cần vê côn, mô đun chân ga điện tử nhận dạng trạng thái làm việc và cung cấp tín hiệu cho động cơ mở thêm bướm ga và tăng lượng phun nhiên liệu duy trì cho động cơ làm việc ở trạng thái cân bằng với phụ tải, động cơ không bị