bài tập lớn: trang bị điện trên ô tô

tai lieu ve dien

PHẦN 1: ĐIỀU KHIỂN ( KIỂM SOÁT) KHÔNG KHÍ KHÔNG TẢI

Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng động cơ điều khiển tốc độ cầm chừng động

cơ bằng cách thay đổi thể tích không khí qua bướm ga ECU điều khiển van điều khiển tốc độ không tải dựa trên tín hiệu vào nhận từ nhiều cảm biến khác nhau

Hệ thống điều khiển không khí không tải (AICS):

Hệ thống điều khiển không khí không tải được dùng để làm ổn định tốc độn không tải trong thời gian động cơ lạnh và sau quá trình làm ấm máy Cần phải ổn định tốc độ không tải do ảnh hưởng của sự thay đổi tải động cơ đến khí xả, chất lượng không tải và tính năng hoạt động của ô tô AICS sử dụng ECM điều khiển van điều khiển không tải (AICV) , van này điều chỉnh thể tích không khí chạy vòng qua bướm ga ECM điều khiển IACV bằng cách ứng dụng nhiều tín hiệu vào chống lại chương trình điều khiển không khí không tải đã được lưu trong bộ nhớ Có 4 loại IACV khác nhau được dùng các xe mẫu xe Toyota

1 Mô tơ bước

2 Cuộn dây quay điều khiển chu trình làm việc

3 Van kiểm soát không khí điều khiển hệ số tác dụng

4 Đóng/mở van ngắt mạch chân không

1.Hệ thống điều khiển không khí không tải bằng mô tơ bước

Cảm biến lưu lượng khí

Bướm ga

Buồng nạp

IAC

Hệ thống này sử dung một van điều khiển không khí không tải loại mô tơ bước để kiểm soát lượng khí đi qua IACV bao gồm một mô tơ bước với bốn cuộn dây, rôto nam châm, van và đế van IACV có thể thay đổi lượng khí đi qua bằng cách định

vị van của nó vào một trong 125 bước có thể Cơ bản là, chỉ số bước của IACV càng cao thì độ mở không khí càng rộng và thể tích khí đi qua bướm gió càng lớn ECM điều khiển vị trí của IACV bằng cách kích hoạt liên tục bốn cuộn dây môtơ của nó Đối với mỗi cuộn dây được kích xung, rôto nam châm của IACV di chuyển một bước, nó làm thay đổi không đáng kể vị trí của van và đế van ECM điều khiển những thay đổi vị trí của AICV lớn hơn bằng cách lặp đi lặp lại các xung liên tiếp đối với cả bốn cuộn dây cho đến khi đạt được vị trí như mong muốn Nếu AICV không kết nối hoặc không vận hành thì nó vẫn nằm cố định ở vị trí trước đó

2.Hệ thống điều khiển không khí không tải điều khiển chu trình làm việc cuộn dây quay

Hệ thống này sử dung một van điều khiển không khí không tải cuộn dây quay để thực hiện ổn định tốc độ không tải Điều khiển không khí qua nhánh phụ được thiết lập bằng cách di động van quay, van này đóng hoặc để lộ cửa nhánh khí phụ dựa trên việc điều khiển tín hiệu từ ECM AICV bao gồm hai cuộn dây điện, nam châm vĩnh cửu, của nhánh phụ và cuộn dây hai kim loại

Buồng nạp khí Bướm gió

Cảm biến

Từ lọc gió

Van IAC

ECM điều khiển sự điều chỉnh vị trí của van điều khiển không khí không tải bằng cách ứng dung tín hiệu chu trình làm việc vào hai cuộn dây điện trong AICV Bằng cách thay hệ số tác dụng ( thời gian mở trên thời gian đóng), một sự thay đổi từ trường làm cho van quay Cơ bản là, nếu tỷ lệ vận hành vượt quá 50% thì van mở đường dẫn, nếu tỷ lệ vận hành dưới 50% thì van đóng đường dẫn Nếu AICV

bị cắt hoặc không làm việc , van sẽ di chuyển tới vị trí mặc định và tốc độ không tải khoảng 1000 đến 1200 vòng/ phút ở nhiệt độ làm việc

3.Điều khiển chu trình làm việc hệ thống van điều khiển không khí

Hệ thống này điều chỉnh thể tích đường khí phụ bằng cách sử dung tín hiệu vận hành của một ECM để điều khiển van điều khiển không khí(ACV) ACV sử dụng một cuộn dây điện để điều khiển van không khí thường đóng, van này đóng đường dẫn khí từ bộ lọc khí đến ống góp nạp Khi ACV không cho lượng khí lớn đi qua , một van không khí riêng được sử dung để thực hiện không tải nhanh nguội trên các xe được trang bị hệ thống này Với hệ thống này, ECM thay đổi dòng khí qua nhánh phụ bằng cách thay đổi tỷ lệ vận hành của tín hiệu điều khiển

Bộ

vi xử lý

Buồng nạp

Bướm gió

Ăõc

biến

Bằng cách tăng tỷ lệ vận hành, ECM giữ cho nhánh không khí phụ mở lâu hơn, làm tăng tốc độ không tải ACV không có tác động đến tốc độ không tải nhanh lạnh hoặc nhanh nóng, và chỉ sử dụng trong suốt quá trình khởi động và vùng ngoài của tốc độ không tải nóng

4.Hệ thống điều khiển không khí không tải loại đóng/mở van ngắt mạch chân không

Loại hệ thống này sử dung một van ngắt mạch chân không(VSV) thường đóng để điều khiển sự ổn định van trích khí vào ống góp nạp Van ngắt mạch chân không loại đóng mở này được điều khiển bởi tín hiệu từ ECM hoặc trực tiếp thông qua mạch điện đèn hậu hoặc mạch bộ sấy kính sau

ECM điều khiển VSV bằng cách cấp dòng điện vào cuộn solenoid khi chế độ lập trình trước được thoả mản Dòng điện cũng có thể được cung cấp đến solenoid từ mạch điện đèn hậu hoặc mạch điện bộ sấy kính cửa sau bằng cánh qua các đi ốt cách ly Động cơ sử dung hệ thống điều khiển không khí không tải này cũng nên sử dụng một van không khí cơ khí cho chế độ không tải nhanh lạnh

5 Các thông số điều khiển hệ thống điều khiển không khí không tải

Dựa trên ứng dung và loại hệ thống, hệ thống AICV có thể thực hiện sự kết hợp các chức năng sau: thiết lập ban đầu, khung gá động cơ, điều khiển không tải hồi tiếp, điều khiển ước tính tốc độ động cơ, không tải lên công suất điện, điều khiển tốc độ không tải theo đường cong và điều khiển không tải lên A/T Dẫn tới loạt

850 cuốn sổ tay cho các chi tiết đặc trưng liên quan đến các thông số vận hành cho mỗi loại hệ thống điều khiển không khí không tải

6 Van không khí

Có hai loại van không khí không dùng ECM điều khiển, chúng được sử dung trên các động cơ để thực hiện điều khiển tốc độ không tải lạnh Loại thứ nhất đơn giản sử dụng một loại sáp nhiệt để thay đổi lượng không khí qua nhánh phụ dựa trên nhiệt độ làm mát Một động cơ đạt đến nhiệt độ vận hành, van không khí đóng hoàn toàn

Vít điều chỉnh tốc độ không tải

Đến buồng nạp Van không khí

Từ bầu lọc

Bướm gió

Loại thứ hai sử dung một lò xo tải cân bằng để chống lại yếu tố lưỡng kim Khi nhiệt độ động cơ tăng lên, yếu tố lưỡng kim này cong xuống để đóng van đĩa, vì vậy nó làm giảm lượng không khí qua nhánh phụ Cuộn dây nóng bao quanh yếu tố lưỡng kim và được dùng để làm nóng yếu tố này bất cứ khi nào động cơ vận hành (bơm nhiên liệu hoạt động) Sự kiểm tra nhanh van không khí có thể được thực hiện bằng cách thắt ống cung cấp và quan sát độ giảm số vòng trên phút Độ giảm có thể nhỏ hơn 50 vòng/phút khi động cơ ấm và cũng có thể cao hơn một cách đáng kể khi động cơ lạnh

Ảnh hưởng của hoạt động của AIC đến khí xả và tính năng hoạt động

Hoạt động bình thường của hệ thống IAC có tác động rất quan trọng đến chất lượng không tải và tính năng hoạt động của động cơ Nếu tốc độ không tải quá thấp, động cơ có thể bị tắt hoặc nổ không đều Nếu tốc độ không tải quá cao dẫn tới sự ăn khớp thô giữa các bánh răng A/T

PHẦNII: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ KHÔNG TẢI

1 Mục đích của ECU điều khiển các hệ thống điều khiển tốc độ không tải

Hệ thống điều khiển tốc độ không tải (ISC) điều chỉnh tốc độ không tải của động

cơ bằng cách điều chỉnh lượng không khí đi qua van bướm gió đóng ECU kiểm soát van điều khiển tốc độ không tải(ISCV) dựa trên những tín hiệu đầu vào nhận được từ nhiều cảm biến khác nhau Hệ thống này là cần thiết để ổn định curb idle khi các tải được cấp cho động cơ và hệ thống này cũng cung cấp không tải lạnh nhanh trên một số thiết bị Hệ thống ISC điều chỉnh tốc độ không tải theo ít nhất là một trong những chế độ sau, tuỳ thuộc vào loại ứng dụng

-Không tải lạnh

-Warm curb idle

-Công suất điều hoà không khí

-Công suất điện

-Công suất truyền động

2 Sự khác nhau giữa van không khí cơ khí và van điều khiển tốc độ không tải điều khiển bằng ECU

Các hệ thống điều khiển tốc độ không tải được điều khiển bởi ECU không nên nhầm lẫn với các van không khí cơ khí Van điều khiển tốc độ không tải được điều khiển hoàn toàn bởi ECU dựa trên các tín hiệu vào nhận được từ nhiều cảm biến khác nhau, và nó kiểm soát rất nhiều hệ thống tốc độ không tải khác nhau Các van không khí cơ khí loại sáp(nến) và loại lưỡng kim chỉ được sử dụng để điều chỉnh không tải lạnh nhanh của động cơ và các van này không do ECU điều khiển

Có một số động cơ sử dụng một van không khí cơ khí để điều khiển không tải lạnh nhanh kết hợp với sử dụng van ngắt mạch chân không điều khiển tốc độ không tải

do ECU điều khiển để kiểm soát warm curb idle

Bầu lọc khí

Công

tắc

đánh

lửa

Ăõc

biến

ECU động cơ

Bướm gió

Buồng nạp khí

Cấu tạo cơ bản của ISC

3.Bốn hệ thống điều khiển tốc độ không tải điều biến ECU khác nhau:

Có 4 loại ECU khác nhau điều khiển hệ thống ISC dùng trên các động cơ Toyota Các hệ thống này là:

-Mô tơ bước

-Solenoid quay ( van điện từ)

- Van kiểm soát không khí điều khiển hệ số tác dụng

-Đóng/mở van ngắt mạch chân không

3.1.Van ISC loại môtơ bước:

Van ISC loại môtơ bước được đặt ở buồng nạp hoặc thân bướm gió Nó điều chỉnh tốc độ động cơ bằng môtơ bước và van kim, van kim điều khiển thể tích không khí qua nhánh phụ của bướm ga Van điều khiển tốc độ không tải điều chỉnh không khí qua nhánh phụ từ đường khí nạp qua bướm gió theo hướng đến ống góp nạp qua một lỗ mở giữa van kim và đế van

Cụm van bao gồm bốn cuộn dây stato điện, rôto nam châm vĩnh cửu, van và trục van Trục van là một trục vít được bắt vít vào trong rô to, vì vậy khi rô to quay cụm van sẽ chuyển động dài ra hoặc ngắn lại

Van kim

Rô to

Cuộn dây

Trục van

Cảm biến lưu lượng khí

Cảm biến

Bướm ga

Buồng nạp khí Van

ISC

Tr4 Tr3 Tr2 Tr1

E01 or E02

Van ISC

B2 B1

ISC4 ISC3 ISC2 ISC1

M-REL

IGSW

IGSW Ắc

quy

Khoá điện

+B

+B1

Rơ le EFI

chính

Mạch điều khiển rơ le chính Bộ vi xử lý

Cảm biến

ECU điều khiển chuyển động của van kim bằng cách nối đất liên tục bốn cuộn dây stato Mỗi dòng điện gây ra một xung qua các cuộn dây, trục van di chuyển một bước chiều quay được đảo chiều bằng cách đảo trật tự dòng điện qua các cuộn dây sato

V

Van kim có 125 bước có thể, từ vị trí mở dài nhất( lượng không khí qua nhiều nhất) đến vị trí mở ngắn nhất( không có không khí qua) Trong trường hợp ISCV trở nên không kết nối hoặc bị ngắt, vị trí của nó sẽ ở bước nơi nó bị hỏng Vì môtơ điều khiển tốc độ không tải loại bước có khả năng điều chỉnh lượng lớn không khí nên nó được dùng để điều khiển tốc độ không tải nhanh lạnh, không dùng kết hợp với van không khí cơ khí

-Các đặc trưng điều khiển chủ yếu:

Điều khiển sau khi khởi động Số bước

Nhiệt độ nước làm mát

a.Thiết lập ban đầu(đặt tốc độ khởi động):

Các động cơ trang bị van điều khiển không khí không tải loại môtơ bước sử dung một ECU điều khiển rơ le chính phun nhiên liệu điện tử, nó làm hệ thống trể năng lượng xuống khoảng 2 giây sau khi sự đánh lửa kết thúc Trong khoảng thời gian 2 giây này, ECU mở toàn bộ ISCV đến 125 bước từ đế van, cải thiện tính ổn định của động cơ khi khởi động

Thiết lập này củng cho phép ECU duy trì đường đi của vị trí van điều khiển tốc độ không tải sau khi động cơ khởi động lại

b.Điều khiển khởi động động cơ

Khi động cơ khởi động, số vòng quay/ phút tăng nhanh vì van điều khiển tốc độ không tải mở hoàn toàn Vị trí này được biểu diễn bằng điểm A trên biểu đồ, 125 bước từ đế van

Khi số vòng quay đạt 500 vòng/ phút, ECU điều khiển ISCV đến bước chính xác dựa trên nhiệt độ làm mát tại thời điểm khởi động Thông tin này được lưu trử trong một bảng tra cứu trong bộ nhớ của ECU và được biểu diễn bằng điểm B trên biểu đồ

b.Điều khiển hâm nóng động cơ:

Khi nhiệt độ làm mát động cơ gần đạt đến nhiệt độ hoạt động bình thường, sự cần thiết đối với không tải nhanh lạnh dần dần được loại bỏ ECU bước dần ISCV về phía đế van trong suốt quá trình động cơ ấm lên.vị trí không tải ngoài ấm được biểu diễn bởi điểm c trên biểu đồ Đến lúc nhiệt độ làm mát đạt đến 176’F (80’C) chương trình không tải nhanh lạnh kết thúc

Điều khiển hâm nóng

c.Điều khiển tốc độ không tải phản hồi:

ECU có một tốc độ không tải chuẩn đã được lập trình trước, nó được duy trì bởi ISCV dựa trên tín hiệu công suất phản hồi Điều khiển tốc độ không tải phản hồi làm xuất hiện một số thời điểm bướm gió đóng và động cơ ở nhiệt độ vận hành bình thường Tốc độ không tải chuẩn được lập trình trong một bảng tra cứu của ECU và nó thay đổi phụ thuộc vào đầu vào từ tín hiệu A/C và NSW Thực tế, một số thời điểm tốc độ thay đổi lớn hơn 20 vòng/ phút so với tốc độ không tải chuẩn, ECU sẽ điều khiển vị trí của ISCV để mang tốc độ không tải quay lại tốc độ không tải chuẩn

d.Điều khiển dự đoán sự thay đổi tốc độ và công suất động cơ

Để ngăn cản tải chính làm thay đổi tốc độ động cơ, ECU kiểm soát các tín hiệu từ công tắc đề số không (NSW) và công tắc điều hoà không khí (A/C) và thiết lập lại tốc độ không tải chuẩn phù hợp Vị trí của ISCV được điều chỉnh rất nhanh khi điều kiện đầu vào của A/C và NSW thay đổi Trước khi xuất hiện sự thay đổi tốc độ động cơ thì ECU sẽ di chuyển ISCV để bù vào sự thay của tải động cơ Đặc tính này gúp duy trì sự ổn định của tốc độ không tải khi tải thay đổi

Sơ đồ dưới đây chỉ ra thấy tốc độ không tải chuẩn tiêu biểu có thể tìm thấy trong những quyển sách đặc tính ô tô đời mới Những đặc tính tốc độ này rất có ích khi giải quyết những vấn đề nghi ngờ về vận hành trong hệ thống kiểm soát tốc độ không tải loại bước hoặc những mạch cảm biến đầu vào có liên quan

3.2.Điều khiển tốc độ không tải loại solenoid quay ( van điện từ)

ISCV loại solenoid quay được lắp đặt vào trong thân bướm gió Loại van nhỏ, nhẹ, và có độ tin cậy cao này kiểm soát lượng khí vào cho phép đi qua van bướm gió đóng Điều khiển thể tích không khí được thực hiện bằng một van quay di động, van này đóng kín hoặc để lộ lỗ thông dưạ vào tín hiệu nhận từ ECU

Vì ISCV loại solenoid quay đáp ứng được lượng không khí lớn nên nó được dùng để điều khiển tốc độ không tải lạnh nhanh và các loại hệ thống không tải khác Mặc dầu loại ISCV này không dùng kết hợp với van không khí cơ khí, nhưng những loại này được kết hợp với điều hoà không khí thì yêu cầu phải sử dung với thiết bị idle-up A/C riêng biệt

Cụm van gồm hai cuộn dây điện, một nam châm vĩnh cửu, một van và trục van Một cuộn dây lưỡng kim an toàn được đặt ở cuối trục van để vận hành van trong trường hợp xảy ra sự cố về điện trong hệ thống ISCV

Lỗ thông

Bướm ga

Từ

bầu

lọc

Cảm

biến

Buồng Nạp khí

Đến buồng nạp

Van

Nam

châm

vĩnh cửu

Cuộn T1

Cuộn T2

ECU điều khiển chuyển động của van bằng cách áp dung một tín hiệu vận hành 250HZ đến cuộn T1 và T2 Mạch điện trong ECU được thiết kế để tạo ra dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn T1 khi hệ số tác dụng thấp và trong cuộn T2 khi hệ số tác dụng cao Bằng cách thay đổi hệ số tác dụng ( thời gian mở trên thời gian đóng ), sự thay đổi từ trường làm cho trục van quay

Khi tỷ số vận hành vượt quá 50%, trục van di chuyển theo hướng mở đường dẫn khí phụ Khi tỷ số vận hành nhỏ hơn 50% thì trục di chuyển theo hướng đóng

đường dẫn khí phụ lại Khi bộ nối điện bị ngắt hoặc van bị hỏng điện, van sẽ quay đến vị trí cân bằng với lực từ của nam châm vĩnh cửu với lõi sắt của các cuộn dây Số vòng quay/phút mặc định khoảng 1000 đến 1200 vòng/phút một khi động cơ đạt được nhiệt độ vận hành bình thường

-Các đặc trưng điều khiển ISCV quay:

a.Điều khiển mạch hồi tiếp, sự ấm lên và khởi động động cơ

Khi động cơ khởi động, ECU mở ISCV đến vị trí đã được lập trình trước dựa trên nhiệt độ làm mát động cơ và số vòng quay/phút của động cơ Số vòng quay/phút điều khiển càng cao tỷ số vận hành càng dài Khi động cơ đạt được nhiệt độ vận hoạt động bình thường thì tốc độ động cơ sẽ giảm dần

Một khi động cơ hoàn toàn ấm lên, ECU dùng một chiến lược điều khiển tốc độ không tải phản hồi với các chức năng giống như là hệ thống điều khiển tốc độ không tải loại mô tơ bước Các tốc độ không tải chuẩn khác nhau được thiết lập dựa vào tình trạng đầu vào cảm biến công suất

b.Điều khiển giảm tốc độ không tải bằng tua bin tăng áp

Trên động cơ 3S-GTE, ISCV duy trì mức không khí không tải qua nhánh khí phụ cao trong một thời gian ngắn sau khi vận hành quá tải hoặc tốc độ cao Chiến lược này nhằm tránh hư hỏng trục trung tâm tuôc bin tăng áp bằng cách duy trì một áp suất dầu động cơ cao

Tất cả các hệ thống điều khiển hệ thống điều khiển tốc độ không tải solenoid quay khác cũng giống như van điều khiển tốc độ không tải loại mô tơ bước Sự ổn định công suất không tải được duy trì khi đầu vào từ công tắc đề số không, đèn trước hoặc bộ sấy kính của sau chỉ rõ tải phụ của động cơ

Cùng với hệ thống ISC loại bước thì hệ thống solenoid quay dùng chiến lược điều khiển tốc độ không tải đã được biết trước ECU ghi nhớ mối quan hệ giữa số vòng quay/phút của động cơ và tỷ số chu kỳ vận hành và cập nhật các bản tra cứu theo từng thời kỳ Các hệ thống này sử dung dòng điện do cọc ăc quy của ECU cấp để lấy bộ nhớ này Nếu ăc quy bị ngắt, ECU phải kiểm tra lại các vị trí bước chuẩn và tỷ lệ chu kỳ vận hành

3.3 Điều khiển tốc độ không tải loại van kiểm soát không khí điều khiển bằng

hệ số tác dụng

Van kiểm soát không khí điều khiển hệ số tác dụng được lắp trên ống góp nạp Nó kiểm soát lượng không khí đi qua van bướm gió đóng bằng cách mở hoặc đóng nhánh khí phụ Thời gian mở van là một đặc trưng của một tín hiệu chu trình làm việc nhận từ ECU