Khác với các hệ thống bướm ga truyền thống được điều khiển dẫn động trực tiếp từ chân bàn đạp ga thông qua cáp nối và lò xo hồi vị, ở hệ thống ETC, cáp nối được thay thế bằng các cảm biế
Trang 1Phần 6: Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh ETCS-i
I Khái quát về hệ thống
Cho đến thời điểm hiện tại, đa số các bướm ga được tác động trực tiếp từ tài xế qua dẫn động bằng cáp Bắt đầu từ năm 1992 do sự xuất hiện của hệ thống điều khiển lực kéo nên trên một số xe xuất hiện bướm ga thứ hai trên đường ống nạp Thêm vào đó, hệ thống điều khiển ga tự động (Cruise control) cũng làm cơ cấu điều khiển bằng cơ trở nên phức tạp, dẫn đến nhiều sự cố liên quan đến cơ cấu bướm
ga Chính vì vậy mà những năm gần đây, bướm ga dẫn động bằng điện và việc điều khiển bằng điện tử thông qua ECU giúp cơ cấu bướm ga trở nên đơn giản hơn
Hệ thống khiển điện bướm ga điều tử (ETC – Electronic Throttle Control) là một
hệ thống điều khiển bằng điện được nối trực tiếp giữa bàn đạp ga với cánh bướm
ga Tuy hệ thống điều khiển bướm ga bằng điện tử đã được đề xuất nghiên cứu trong gần một thập kỷ vừa qua nhưng nó chỉ mới được đưa vào ứng dụng trong vài năm gần đây Khác với các hệ thống bướm ga truyền thống được điều khiển dẫn động trực tiếp từ chân bàn đạp ga thông qua cáp nối và lò xo hồi vị, ở hệ thống ETC, cáp nối được thay thế bằng các cảm biến vị trí và một cụm các chi tiết gọi là
bộ chấp hành được tích hợp bên trong thân bướm ga, bộ chấp hành bao gồm: một motor một chiều để tạo lực kéo, một lò xo hồi vị và các bánh răng giảm tốc
Trang 2II Mô tả về hệ thống
-ETCS-i là một hệ thống sử dụng máy tính để điều khiển bằng điện góc mở bướm
ga Góc mở bướm ga thời kỳ đầu thường được điều khiển trực tiếp bằng dây cáp nối từ bàn đạp ga đến bướm ga để mở và đóng Trong hệ thống này, dây cáp được loại bỏ và ECU động cơ dùng motor điều khiển bướm ga để điều khiển góc mở bướm ga đến một giá trị tối ưu tương ức với mức độ đạp bàn đạp ga
-Ngoài ra, góc mở của bàn đạp ga được nhận biết bằng cảm biến vị trí bàn đạp ga
và góc mở bướm ga được nhận biết bởi cảm biến vị trí bướm ga Hệ thống ETCS-i bao gồm cảm biến vị trí bướm ga, ECU động cơ và cổ họng gió Cổ họng ga bao gồm bướm ga, motor điều khiển bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga và các bộ phận khác
- Cảm biến vị trí bướm ga:
Cảm biến vị trí bướm ga được sử dụng để đo
độ mở vị trí của cánh bướm ga để báo về hộp ECU Từ đó, ECU sẽ sử dụng thông tin tín hiệu mà cảm biến vị trí bướm ga gửi về
để tính toán mức độ tải của động cơ nhằm hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu, cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều chỉnh bù ga cầm chừng và điều khiển chuyển số
Trang 3III Cấu tạo và hoạt động của cổ hộng gió
cổ họng gió bao gồm bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga dùng để phát hiện góc mở của bướm ga, môtơ bướm ga để mở và đóng bướm ga, và một lò xo hồi để trả bướm ga về một vị trí cố định Môtơ bướm ga ứng dụng một môtơ điện một chiều (DC) có độ nhạy tốt và tiêu thụ ít năng lượng
ECU động cơ điều khiển độ lớn và hướng của dòng điện chạy đến môtơ điều khiển bướm ga, làm quay hay giữ môtơ, và mở và đóng bướm ga qua một cụm bánh răng giảm tốc Góc mở bướm ga thực tế được phát hiện bằng một cảm biến vị trí bướm
ga, và thông số đó được phản hồi về cho ECU động cơ
Khi dòng điện không chạy qua môtơ, lò xo hồi sẽ mở bướm ga đến một vị trí cố định (khoảng 7O) Tuy nhiên, trong chế độ không tải bướm ga được đóng lại nhỏ hơn so với vị trí cố định
Trang 4IV Các chế độ điều khiển
1 Điều khiển ở chế độ bình thường, chế độ công suất cao và chế độ đi đường tuyết
-Về cơ bản, động cơ sử dụng chế độ bình thường, nhưng có thể dùng công tắc điều khiển để chuyển sang chế độ công suất cao hay đi đường tuyết
-Điều khiển chế độ thường Đây là chế độ điều khiển cơ bản để duy trì sự cân bằng giữa tính dễ vận hành và chuyển động êm
-Điều khiển chế độ đường tuyết Chế độ điều khiển này giữ cho góc mở bướm ga nhỏ hơn so với chế
độ bình thường để tránh trượt khi lái xe trên đường trơn trượt, như đường có tuyết rơi
-Điều khiển chế độ công suất cao
Ở chế độ này, bướm ga mở lớn hơn so với chế độ bình thường Do đó, chế độ này mang lại cảm giác động cơ đáp ứng ngay với thao tác đạp
Trang 5ga và xe vận hành mạnh mẽ hơn so với chế độ thường Chế độ này chỉ
có ở một số kiểu xe
2 Điều khiển mô men truyền lực chủ động
-Chế độ điều khiển này làm cho góc mở bướm ga nhỏ hơn hay lớn hơn so với góc đạp của bàn đạp ga để duy trì tính tăng tốc êm
-Hình minh họa cho thấy khi bàn đạp ga được giữ ở một vị trí đạp nhất định Đối với những kiểu xe không có hệ thống điều khiển mômen truyền lực chủ động, bướm ga được mở ra gần như đồng bộ với chuyển động của bàn đạp ga, như vậy, trong một khoảng thời gian ngắn, tạo ra gia tốc dọc xe G tăng đột ngột và sau đó giảm dần
-So với xe đó, kiểu xe có điều khiển mômen truyền lực chủ động, bướm ga được
mở dần ra sao cho gia tốc dọc xe G tăng dần trong một khoảng thời gian lâu hơn để đảm bảo tăng tốc êm
Trang 63 Các kiểu điều khiển khác
-(1) Điều khiển tốc độ không tải
Chức năng này điều khiển bướm ga ở phía đóng để duy trì tốc độ không tải lý tưởng
-(2) Điều khiển giảm va đập khi chuyển số
Chức năng điều khiển này giảm góc mở của bướm ga và giảm mômen động cơ đồng thời với điều khiển ECT khi hộp số tự động chuyển số để làm giảm va đập khi chuyển số
-(3) Điều khiển bướm ga TRAC
Nếu bánh xe chủ động bị trượt quá nhiều, như là một phần của hệ thống TRAC, tín hiệu yêu cầu từ ECU điều khiển trượt sẽ đóng bướm ga để giảm công suất để tăng tính ổn định của xe và đảm bảo được lực dẫn động
-(4) Điều khiển hỗ trợ VSC
Chức năng này điều khiển góc mở bướm ga bằng điều khiển kết hợp với ECU điều khiển trượt để tận dụng tối đa hiệu quả điều khiển của hệ thống VSC
-(5) Điều khiển chạy tự động
Trong điều khiển chạy tự động thông thường, ECU điều khiển chạy tự động mở và
Trang 7đóng bướm ga qua bộ chấp hành ECU điều khiển chạy tự động và dây cáp Nhưng với hệ thống ETCS-i, ECU động cơ, mà bao gồm ECU điều khiển chạy tự động, sẽ trực tiếp điều khiển góc mở bướm ga qua môtơ điều khiển bướm ga để thực hiện thao tác điều khiển chạy tự động
4 Chức năng dự phòng
-Nếu ECU động cơ phát hiện thấy có trục trặc trong hệ thống ETCS-i, nó bật đèn báo hư hỏng trên đồng hồ táplô để báo cho lái xe
-Cảm biến vị trí bàn đạp ga có mạch cảm biến cho 2 hệ thống, chính và phụ Nếu
hư hỏng xảy ra trong một mạch cảm biến, và ECU phát hiện thấy có sự chênh lệch điện áp không bình thường trong tín hiệu giữa 2 mạch cảm biến, ECU động cơ sẽ chuyển sang chế độ hoạt động hạn chế Trong chế độ hoạt động hạn chế, mạch còn lại được sử dụng để tính toán góc của bàn đạp ga và xe vận hành với góc mở bướm
ga hạn chế hơn so với bình thường Ngoài ra, nếu có vẻ như hư hỏng xảy ra trong
cả hai mạch, ECU động cơ sẽ đặt bướm ga ở trạng thái không tải
Lúc này xe chỉ có thể chạy ở trong phạm vi không tải
-Cảm biến vị trí bướm ga cũng có 2 mạch cảm biến, chính và phụ Nếu hư hỏng xảy ra ở trong mạch cảm biến, và ECU động cơ phát hiện thấy điện áp không bình thường giữa 2 mạch cảm biến, ECU động cơ sẽ cắt dòng điện đến môtơ điều khiển bướm ga và sau đó chuyển sang chế độ hoạt động hạn chế Lúc này bướm ga được
mở ở góc cố định bằng lò xo hồi, và lượng phun nhiên liệu và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng tín hiệu bàn đạp ga Công suất của động cơ sẽ bị hạn chế đi nhiều nhưng xe vẫn có thể chạy được
-Khi ECU động cơ phát hiện
thấy có hư hỏng trong hệ
thống môtơ điều khiển bướm
ga, khi đó nó sẽ điều khiển
giống như khi có hư hỏng về
cảm biến vị trí bướm ga
Trang 8Nguồn tài liệu tham khảo :
https://oto.edu.vn/tim-hieu-thong-dieu-khien-buom-ga-dien-tu-etcs-i/
https://www.oto-hui.com/diendan/threads/cong-nghe-dieu-khien-buom-ga-dien-tu-etcs-i.97789/
https://www.youtube.com/watch?v=yavaG4f1wbA
Trang 9Phần 5: Động cơ I4 2.0L mạnh nhất thế giới - M139 của
Mercedess- Benz
I Giới thiệu về động cơ M139
M139 là động cơ 4 xy lanh mạnh nhất thế giới được dùng cho xe thương mại, được trang
bị trên dòng xe A45 hatchback, tiền thân là động cơ M133 với công suất cực đại là 381
mã lực ( Hp ) và momen xoắn cực đại 475 Nm
M139 là động cơ I4, 2.0l tăng áp kép, công suất tối đa đạt 382 HP tại 6.500 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại đạt 480 Nm trong khoảng từ 4.750 đến 5.000 vòng/phút.đối với bản tiêu chuẩn
Đối với phiên bản S, công suất tối đa nâng lên 420 HP tại 6.750 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại 500Nm ở dải vòng tua từ 5.000 đến 5.250 vòng/phút
Tốc độ quay tối đa là 7200 vòng/phút
Với tỉ lệ công suất trên dung tích đạt 211 Hp / lít, động vơ M139 đánh bại tất cả những siêu xe danh tiếng hiện nay , ví dụ như Ferrari F8 , McLaren Senna
Đặc biệt, động cơ được lắp ráp hoàn toàn bằng tay, một người một động cơ , với một quy trình hoàn toàn mới, được hỗ trợ kỹ thuật số và tổ chức hậu cần Các nhân viên được hỗ trợ trong công việc của họ bằng các công cụ kỹ thuật số Trọng tâm là việc sử dụng công nghệ thông minh, linh hoạt Yếu tố chính trong quy trình sản xuất hiện đại này là sự kết hợp giữa lắp ráp dây chuyền rất linh hoạt và xe tự hành có chứa các công cụ linh kiện và chất lỏng được lập trình sẵn bằng hệ thống giao thông không người lái
Trang 10Việc sử dụng máy tính bảng thay vì sử dụng tài liệu giấy như truyền thống, trang bị tua vít điện không dây để tối ưu hóa công việc
giúp tiết kiệm 20 – 25 % thời gian làm việc Việc sản xuất sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo và giảm đáng kể lượng khí thải CO2, tiêu thụ nước và chất thải
II Chi tiết về động cơ
Về tổng thể M139 cân nặng 160,5kg với phần thân động cơ được làm bằng nhôm, trục khuỷu được làm bằng thép dập và các piston được dập từ nhôm giúp động cơ vừa chịu được áp suất nổ tương đương với các động cơ dầu diesel vừa giúp giảm trọng lượng và tăng độ bền cho động cơ
• Kích thước đường kính xy-lanh và hành trình piston lần lượt là 83mm và 92mm
• Để giảm thiểu ma sát với piston, lớp lót bên trong xy-lanh được phủ công nghệ nanoslide,
do đó, lòng xy-lanh có bề mặt nhẵn như 1 tấm gương và bền gấp đôi so với lớp lót bằng gang xám.Công nghệ Nanoslide cũng đang được trang bị trên động cơ xe đua F1 của Mercedess-Benz Amg Petronas
Trang 11❖ Bộ tăng áp của động cơ
Bộ tăng áp được trang bị các vòng bi mới giống với động cơ 4.0l V8 của Mercedes AMG
GT Các vòng bi này sẽ giảm ma sát của cánh quạt, giúp bộ tăng áp phản ứng nhanh hơn và đạt được tốc độ quay 169000 vòng/phút
Trang 12Bộ tăng áp trên cũng được chia làm 2 đường dẫn riêng, mỗi đường dẫn ứng với 1 cặp xy-lanh Vì các xy-lanh hoạt động với chu kỳ lệch nhau nên nếu dùng chung ống xả sẽ khiến các xung khí xả triệt tiêu lẫn nhau và làm giảm áp suất nén của bộ tăng áp.
➢ Động cơ M139 được xoay ngược 1 góc 180 độ so với M133
• Lúc này, bộ tăng áp và bộ góp khí xả sẽ nằm ở phía trong, sát với vách ngăn, trong khi hệ thống nạp sẽ nằm phía đầu xe
• Thay đổi này giúp giảm chiều cao động cơ đồng thời rút ngắn chiều dài của các đường ống khí nạp và khí xả
• Vị trí các kim phun và bugi cũng được thay đổi, kéo theo đó là van xả được mở rộng hơn, giúp quá trình giải phóng khí thải ra khỏi buồng đốt được nhanh và triệt để hơn
Hệ thống CAMTRONIC với 2 vấu cam trên mỗi van giúp điều chỉnh thời gian đóng mở của các van xả nhằm đáp ứng khả năng tiết kiệm nhiên liệu lẫn hiệu suất vận hành của động cơ Lần đầu tiên, Mercedes trang bị cho động cơ 4 xy-lanh hệ thống phun xăng 2 giai đoạn
• Giai đoạn đầu tiên, các kim phun piezo sẽ hoạt động với tốc độ cao và áp suất phun lên tới
2900 psi ~ 200 bar và được kiểm soát bởi hệ thống quản lý động cơ
• Ở giai đoạn thứ 2 : sẽ có thêm các kim điện từ solenoid phun xăng ngay trong cổ góp khí nạp giúp bổ sung thêm nhiên liệu và tăng công suất động cơ
AMG cũng sử dụng các thủ thuật tăng hiệu suất, tuổi thọ: máy bơm nước điện, áp dụng hệ thống làm mát không khí intercooler, đường ống xả được bố trí tinh chỉnh lại
Trang 13Động cơ có hiệu suất cao đòi hỏi phải có các phương pháp giảm nhiệt hiệu quả:
• Mercedes sử dụng các bơm nước bằng điện giúp động cơ được làm nóng nhanh hơn khi mới khởi động và cải thiện khả năng tuần hoàn của nước làm mát ở tốc độ tua máy thấp
• Mặt làm mát của thân động cơ và nắp máy cũng được tách rời giúp cho nhiệt độ nắp máy luôn thấp hơn thân động cơ
• Máy bơm điện cũng có thể làm mát động cơ và bộ tăng áp ngay cả khi xe đã tắt máy
• Ngoài ra, hệ thống điều hòa cũng được dùng để tản nhiệt cho bộ tăng áp khi xe hoạt động hết công suất
Trong tương lai gần, động cơ M139 sẽ có mặt trên các mẫu Mercedes-AMG “45” bao gồm: A45, CLA45, GLA45 và có thể là phiên bản 45 của dòng SUV mới - GLB sắp sửa được ra mắt trong thời gian sắp tới.
Nguồn tài liệu tham khảo :
https://news.oto-hui.com/giai-ma-dong-co-m139-co-4-xy-
lanh-manh-nhat-the-gioi-cua-mercedes/
https://www.mercedes-amg.com/en/press-information/m139.html