Slide khảo sát hệ thống điều khiển trên động cơ phun xăng điện tử EFI

TỔNG QUAN VỀ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI VÀ BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM ECU EFI là chữ viết tắt của cụm từ Electronic fuel injection có nghĩa là hệ thống điều khiển nhiên liệu bằng điện tử.. Hệ thống n

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN

ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Ngọc Trung

Lớp : 04C4B

Giáo viên hướng dẫn : TS.Dương Việt Dũng

Giáo viên duyệt : TS.Trần Thanh Hải Tùng

MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI

- Tìm hiểu về hệ thống điều khiển điện tử trên động

cơ phun xăng điện tử EFI (Electronic Fuel Injection)

- Tìm hiểu cấu trúc của ECU động cơ (Engine Control unit).

NỘI DUNG ĐỀ TÀI

1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ VÀ ECU ĐỘNG CƠ

2 CÁC CẢM BIẾN CUNG CẤP TÍN HIỆU ĐẦU VÀO CHO ECU ĐỘNG CƠ

3 CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ECU

4 CHƯƠNG TRÌNH VÀQUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG

CƠ CỦA ECU

5 MỘT SỐ LỖI, MÃ LỖI THƯỜNG GẶP CỦA ECU

TỔNG QUAN VỀ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ

EFI VÀ BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM ECU

EFI là chữ viết tắt của cụm từ Electronic fuel injection có nghĩa là hệ thống điều khiển nhiên liệu bằng điện tử Hệ thống này cho phép cung cấp tỉ lệ hoà trộn nhiên liệu, không khí một cách chính xác với từng chế độ hoạt động của động cơ thông qua các cảm biến và bộ vi xử lý trung tâm ECU. Với hệ thống EFI chúng

ta có một sự thay thế tối ưu cho bộ chế hoà khí, chúng ta có thể điều khiển động cơ ở nhiều chế độ hơn, cho phép động cơ hoạt động tối ưu hơn tiết kiệm hơn và khí thải ít hơn

ECU động cơ là cụm từ viết tắt của Engine Control Units

có nghĩa là bộ vi xử lý trung tâm của động cơ( chúng ta cũng có thể bắt gặp nó dưới tên gọi ECM là từ viết tắt của Engine Control

Có thể hiểu nhiệm vụ của ECU về cơ bản cũng giống như nhiệm

vụ của bộ chế hoà khí nó vận hành để đảm bảo tỷ lệ hoà trộn giữa không khí với nhiên liệu luôn ở mức tối ưu (14,7/1)

Sơ đồ khối hị́ thống đií̀u khií̉n động cơ

Bộ điề u áp

Vòi phun

Cảm biế n kích nổ

Công tắ c khởi độ ng trung gian Giắ c kiể m tra

Cảm biế n tố c độ Bảng đồ ng hồ Ro le đèn hậu

Ro le bộ sấ y kính Khóa điệ n

Đèn ''CHECK ENGINE"

Ro le hở mạ ch Bơm nhiên liệ u

Cảm biế n nhiệ t

độ khí nạ p

Cảm biế n áp suấ t đường ố ng nạ p

Các cảm biến cung cấp tín hiệu đầu vào

Cấu tạo câc cảm biến

1 2 3 4

5

6 1

2

4 3

Tín hiệ u THA

R 12VTHA

ECU

SƠ ĐỒ MẠ CH ĐIỆ N

SƠ ĐỒ MẠ CH ĐIỆ N

IC

VC PIM E2 E1

R R

Đường đế n

ố ng nạ p

CẢM BIẾ N NHIỆ T ĐỘ NƯỚC

2 3 4 5

6 7

5V

B

R1 R2

THW E2

E1 E2

Tín hiệ u THW

R 12VTHW

ECU

SƠ ĐỒ MẠ CH ĐIỆ N SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN

Cảm biế n nhiệ t độ nước làm mát

1 Giắ c cắ m

2 Chấ t cách điệ n

3 Thân cảm biế n

4 Diệ n trở

4 3

6 7

1 2 3 4

SƠ ĐỒ MẠ CH ĐIỆ N SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN

CẢM BIẾ N KÍCH NỔ

Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của

ECU

Khối cảm biến (Input sensor): Gồm các cảm biến có nhiệm vụ thu nhận các tín hiệu về sự thay đổi trạng thái của động cơ để gửi về ECU.

Khối xử lý tín hiệu (Process-ECU): Chính là một bản mạch điện tử có chức năng giống như một máy tính có nhiệm vụ thu nhận xử lý tín hiệu từ cảm biến và cung cấp các tín hiệu diều khiển cho cơ cấu chấp hành

Cơ cấu chấp hành (Actuator): Nhận tín hiệu điều khiển từ

ECU để điều khiển hoạt động của động cơ.Điều khiển đánh lửa

ECU là một bản mạch điện tử có thể được hình dung như một máy vi tính bao gồm các điện trở, diot, tụ điện, traditor cấu thành hai bản mạch (mạch giao tiếp ngõ vào (Input interface), mạch giao tiếp ngõ ra (Output interface)) và một con chíp điều khiển trung

tâm (microprocessor)

Mạch giao tiếp ngõ vào (Input interface): gồm các bộ chuyển đổi ADC, bộ đếm, bộ nhớ trung gian, bộ khuếch đại tín hiệu có chức năng tiếp nhận và chuyển đổi các tín hiệu từ các cảm biến thành tín hiệu số gửi về bộ vi xử lý

Bộ vi xử lý (Microprocessor): có chức năng giống như một máy vi tính với đầy đủ bộ nhớ Ram,Rom dùng để thu nhận tín hiệu so

sánh và tính toán để đưa ra tín hiệu điều khiển cho động cơ

Mạch giao tiếp ngõ ra (Output Interface): bộ phận chính là những Tranditor công suất có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu đã xử lý từ bộ vi

xử lý gửi đến các cơ cấu chấp hành

Mạch giao tiếp ngõ vào.

Bộ chuyển đổi ADC ( analog to digital converter)

Bộ đếm (counter)

Bộ nhớ trung gian (buffer)

Bộ khuếch đại (amplifier)

Bộ ổn áp (voltage regulator)

Bộ chuyển đổi ADC ( analog to digital

converter)

Dùng để chuyển các tín hiệu tương tự từ đầu vào với sự thay đổi điện áp trên các cảm biến nhiệt độ, bộ đo gió, cảm biến bướm ga… thành các tín hiệu số để bộ vi xử lý hiểu được

ECU

vi

xử lý

Bộ chuyển đổi ADC Dây tín hiệu

Bộ ADC 0809 là một linh kiện CMOS tích hợp với một

bộ chuyển đổi từ tương tự sang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bộ logic điều khiển tương thích Bộ chuyển đổi AD 8 bit này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất kỳ kênh nào trong các ngõ vào tương

tự một cách độc lập.

Mạch giao tiếp ngõ ra

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

ECU

Bộ

vi

xử lý

ECU

TRANSISTOR

SOLENOID

B+

Chíp xử lý trung tâm (IC - Microprocessor)

Mỗi ECU sẽ được trang bị một con chíp xử lý trung tâm hay còn gọi là IC hoặc Microprocessor dùng để quản lý và xử

lý tất cả các tín hiệu vào từ cảm biến và cung cấp các tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành Đây chính là bộ phận quan trọng nhất của ECU nó không chỉ là nơi chứa tất cả các

dữ liệu định sẵn của động cơ thông qua bộ nhớ ROM và các

dữ liệu hoạt động của động cơ thông qua bộ nhớ RAM mà còn

là nơi tính toán xử lý các tín hiệu số để tạo ra các tín hiệu điều khiển

Cấu trúc chíp xử lý trung tâm

Bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được Thông tin của nó đã được gài đặt sẵn ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý và được lắp cố định trên mạch in

nhiên dùng để 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:

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

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

PROM (programmable read only memory): Cấu trúc cơ bản giống như ROM nhưng cho phép lập trình (nạp dữ liệu)

ở nơi sử dụng chứ không phải nơi sản xuất như ROM PROM cho phép sửa đổi chương trình điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau.

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 tắc máy Tuy nhiên, nếu tháo nguồn cung cấp từ accu đến máy tính thì bộ nhớ KAM sẽ bị mất

tính theo 2 chiều.

Chíp AT89C52 của hãng Atmel.

•Có 8Kbyte bộ nhớ FLASH ROM bên trong để lưu chương trình Nhờ vậy Vi điều khiển có khả năng nạp xoá chương trình bằng điện đến 10000 lần

•128 Byte RAM nội

•4 Port xuất/nhập 8 bit

•2 bộ định thời 16-bit

•Có khả năng giao tiếp truyền dữ liệu nối tiếp

•Có thể mở rộng không gian nhớ chương trình ngoài 64KByte (bộ nhớ ROM ngoại)

•Có thể mở rộng không gian nhớ dữ liệu ngoài 64KByte (bộ nhớ RAM ngoại)

•Bộ xử lí bit (thao tác trên các bit riêng rẽ)

210 bit có thể truy xuất đến từng bit

Cấu trúc ECU với AT89C52 và ADC 0809

Cấu trúc ECU với AT89C52 và ADC 0809

4 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CỦA ECU

Thuật toán điều khiển lập trình cho động cơ được nhà chế tạo viết và cài đặt sẵn trong CPU Tùy thuộc vào từng chế độ làm việc hay tình trạng động cơ, mà ECU tính toán dựa trên lập trình có sẵn đó để đưa ra những tín hiệu điều khiển sao cho động cơ làm việc tối ưu

Các hệ thống điều khiển kiểu cổ điển trên ô tô thường được

thiết kế với liên hệ ngược (feedback control)

Điều khiển phun xăng

Kiểm soát lượng xăng phun theo thời gian theo lượng khí nạp để đạt tỉ lệ mong muốn.

Tăng lượng nhiên liệu ở chế độ làm nóng sau khởi động lạnh.

Tăng lượng khí nạp lẫn nhiên liệu (tăng hỗn hợp) cho động cơ nguội vì ma sát lớn.

Bù lượng nhiên liệu bám trên ống nạp.

Cắt nhiên liệu khi giảm tốc hoặc tốc độ quá cao.

Điều chỉnh tốc độ cầm chừng.

Điều chỉnh lưu hồi khí thải.

Thuật toán điều khiển động cơ

Điều khiển đánh lửa.

Trên các ô tô hiện đại, kỹ thuật số được áp dụng vào trong hệ thống đánh lửa từ nhiều năm nay Việc điều khiển góc đánh lữa sớm và góc ngậm điện (dwell angle) sẽ được máy tính đảm nhận Các thông số như tốc độ động cơ, tải, nhiệt độ, cảm biến tốc độ xe, cảm biến oxy được các cảm biến mã hóa tín hiệu đưa và ECU (Electronic Contol Unit) xử lý và tính toán để đưa

ra góc đánh lửa sớm tối ưu theo từng chế độ hoạt động của động cơ, bằng cách gởi tín hiệu điều khiển đến igniter để điều khiển đánh lửa

5 MỘT SỐ LỖI, MÃ LỖI THƯỜNG GẶP Ở

ECU VÀ CÁCH KHẮC PHỤC.

ECU là một thiết bị điện tử với độ chính xác cao nên khi xảy ra sự cố kỹ thuật (máy không nổ được, không chạy chậm được, không kéo tải được, tốc độ không tăng được…) không

dễ phát hiện được và nó sẽ gây phiền phức cho người sử dụng

Để giúp người sử dụng xe, thợ sửa chữa nhanh chóng phát

hiện hư hỏng trong hệ thống phun xăng, ECU được trang bị

hệ thống tự chẩn đoán