NHAØ XUAÁT BAÛN ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP HOÀ CHÍ MINH GIÁO TRÌNH ĐỖ VĂN DŨNG NGUYỄN VĂN LONG GIANG BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH NAÊM XAÂY D.
QUY TRÌNH TỔNG QUÁT
Trong vài năm qua, công nghệ điện tử và phương pháp chế tạo đã có những bước tiến vượt bậc Các bộ vi điều khiển, hay còn gọi là máy tính nhỏ, đã trở thành thành phần quan trọng trong các hệ thống điều khiển trên xe ô tô.
Các bộ vi xử lý và máy tính khác bao gồm một bộ phận điều khiển, giúp dự đoán theo trình tự để tránh nhầm lẫn Bộ phận này được gọi là cụm điều khiển điện tử (ECU) và hiện nay được xem là hệ thống điều khiển bằng điện (ECM) Trong cuốn sách này, thuật ngữ ECM được sử dụng để chỉ hệ thống điều khiển trước đây được biết đến là ECU.
Khi các hệ thống trên xe ô tô ngày càng phát triển, quy trình điều khiển điện tử bằng máy tính cũng trở nên quan trọng hơn Sự kết hợp của nhiều hệ thống điều khiển điện tử tạo ra một quy trình chung, giúp kỹ thuật viên ô tô dễ dàng chẩn đoán và sửa chữa trên nhiều loại xe khác nhau Nhiều nhà sản xuất đã phát triển máy tự động để kiểm tra thiết bị và hiện đang sản xuất các thiết bị này nhằm cung cấp thông tin và dữ liệu về mã lỗi chẩn đoán, từ đó hỗ trợ kỹ thuật viên trong việc chẩn đoán và sửa chữa các hệ thống hiện đại trên xe.
Chúng ta sẽ xem xét các lựa chọn điển hình đã được áp dụng trên các hệ thống hiện đại nhằm đạt được sự thống nhất chung.
NHỮNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỘNG CƠ
Các hệ thống trên động cơ, bao gồm hệ thống đánh lửa, hệ thống nhiên liệu và hệ thống điều khiển lượng khí thải, đã được khảo sát và thống nhất chung Mục đích của việc khảo sát này là để xác định sự đồng nhất trong các hệ thống, từ đó làm rõ các chi tiết cần thiết cho việc kiểm tra Ngoài ra, nhiều hệ thống bên ngoài còn yêu cầu thiết bị kiểm tra đặc biệt để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Việc kiểm tra ba hệ thống đánh lửa cho phép chúng ta lựa chọn các thiết bị đã được xác định để đảm bảo sự đồng nhất trong quá trình sử dụng Trong quá trình kiểm tra một số hệ thống khác, chúng ta sẽ nhận thấy các nguyên lý cơ bản đã được thống nhất và áp dụng cho nhiều hệ thống hiện đang được sử dụng trên xe.
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
Hệ thống đánh lửa hoạt động bằng cách sử dụng các thiết bị điện để tạo ra xung điện thông qua việc điều khiển dòng sơ cấp Quá trình này sinh ra điện áp cao trong cuộn thứ cấp, giúp tạo ra tia lửa điện vào đúng thời điểm cần thiết.
Có nhiều phương pháp để tạo ra xung điện áp cho hệ thống đánh lửa, nhưng bài viết này sẽ tập trung vào ba phương pháp cơ bản nhất Các hệ thống đánh lửa hiện nay chủ yếu dựa vào ba phương pháp này.
1.3.1 Hệ số năng lƣợng hệ thống đánh lửa
Hình 1.1: Bánh răng roto trong cảm biến điện từ và đầu dò
Hệ thống đánh lửa với bộ chia điện, như hình 1.1, đã được sử dụng trong nhiều năm Bộ chia điện được dẫn động từ trục cam của động cơ, giúp quay với một phần tốc độ của động cơ.
Mỗi khi vấu trên roto đi qua bộ cảm biến, nó tạo ra một xung điện áp, từ đó sinh ra năng lượng điện trong cuộn dây cảm ứng Cuộn cảm ứng này được kết nối với bộ đánh lửa điện tử, và khi xung điện áp của máy phát đạt đến ngưỡng nhất định, dòng điện sẽ điều khiển công tắc ON, cho phép dòng điện chạy đến cuộn sơ cấp của hệ thống đánh lửa.
Hình 1.2: Tín hiệu điện áp ở ngõ ra ở tốc độ thấp và cao
Khi bánh răng trong cảm biến điện từ quay, điện áp trong cuộn cảm biến giảm, dẫn đến công tắc đánh lửa OFF và dòng sơ cấp đến cuộn đánh lửa Điện áp cao kích hoạt bugi đánh lửa và cảm ứng trong cuộn thứ cấp Thời gian giữa công tắc ON và OFF trong dòng sơ cấp được gọi là thời gian ngậm, hiệu quả tăng theo góc ngậm khi tốc độ động cơ tăng, giúp dòng trong cuộn cảm đạt giá trị tối ưu trong quá trình tăng tốc Hình 1.2 minh họa các dạng xung điện áp máy phát từ bánh răng qua bộ cảm biến, cho thấy dòng sơ cấp cuộn đánh lửa khi công tắc hoạt động.
Khi điện áp máy phát đạt khoảng 1V, công tắc sẽ chuyển sang trạng thái ON, và khi điện áp giảm, công tắc sẽ chuyển sang OFF Ở các động cơ có tốc độ cao, xung điện áp máy phát tạo ra điện áp cao, khiến công tắc ON duy trì ở mức 1V như thể hiện trong Hình 1.2 Mặc dù công tắc OFF không ảnh hưởng đến tốc độ, nhưng góc ngậm giữa công tắc dòng sơ cấp ON-OFF sẽ tăng khi tốc độ động cơ tăng, dẫn đến thời gian cho dòng trong cuộn sơ cấp tăng lên Điều này có tác động quan trọng đến tia lửa điện, lý do hệ thống đánh lửa này thuộc loại hệ thống với hệ số năng lượng không đổi Hệ thống này còn được trang bị ký hiệu để máy ly tâm và máy đo độ chân không có thể tự động điều chỉnh thời điểm đánh lửa.
1.3.2 Hệ thống đánh lửa số (đánh lửa theo chương trình)
Hệ thống đánh lửa được lập trình trong công nghệ máy tính cho phép phân phối các dạng cơ học, hơi khí và các yếu tố khác của bộ phận phân phối Hình 1.3 minh họa một cách đơn giản quy trình lập trình hệ thống đánh lửa.
Hình 1.3: Hệ thống đánh lửa theo chương trình
Bộ vi điều khiển máy tính có khả năng đọc các tín hiệu đầu vào từ động cơ như tốc độ, vị trí trục khuỷu và lượng tải Những tín hiệu này được so sánh với dữ liệu trong bộ nhớ máy tính, sau đó gửi tín hiệu đầu ra đến hệ thống đánh lửa Phương pháp này giúp thu thập dữ liệu về tốc độ động cơ, được thể hiện qua biểu đồ ba chiều như trong Hình 1.4.
Hình 1.4: Biểu đồ hệ thống đánh lửa được lưu trữ trong ROM của ECM
Mỗi điểm trên bản đồ có thể được thể hiện qua các điểm quy chiếu như tốc độ động cơ 1000 rpm, áp suất đường ống nạp 0.5 bar và góc đánh lửa sớm 5 độ Các thông số này được chuyển đổi thành dạng nhị phân 0 và 1 để lưu trữ trong bộ nhớ máy tính Bộ xử lý sau đó sử dụng bản đồ này để cung cấp góc đánh lửa chính xác cho các chế độ hoạt động của động cơ.
Trong loại hệ thống đánh lửa tạo ra năng lƣợng, tín hiệu đƣợc tạo ra từ cảm biến Hall hiển thị ở Hình 1.5
Khi phần kim loại ở gờ giữa nam châm quay, tín hiệu cảm biến Hall ở đầu ra là 0 Khi khe hở vấu của cảm biến Hall tiếp cận nam châm, một xung điện áp được tạo ra, tương ứng với thời điểm tia lửa điện xuất hiện Những bộ chia điện cũ thường được sử dụng trong hệ thống đánh lửa điện tử, nhưng hiện nay, nhiều hệ thống hiện đại đã chuyển sang sử dụng bánh đà để dẫn động xung điện áp máy phát, giúp kiểm tra hệ thống mà không cần bộ chia điện thông thường.
1.3.3 Hệ thống đánh lửa dùng bộ chia điện
Hệ thống đánh lửa cho động cơ 4 xylanh được biểu diễn trong Hình 1.6, với hai cuộn đánh lửa: một cho xylanh thứ nhất và thứ hai, và cuộn còn lại cho xylanh thứ ba và thứ tư Tia lửa được tạo ra khi xylanh gần đến điểm chết trên (TDC), dẫn đến việc tia lửa xuất hiện trong cả kỳ thải và kỳ nạp Do đó, hệ thống đánh lửa này đôi khi được coi là một sự tổn thất tia lửa.
Hình 1.6: Hệ thống đánh lửa sử dụng bôbine đôi
Hình 1.6 minh họa hai cảm biến được lắp đặt ở bánh đà, trong đó một cảm biến ghi nhận tốc độ động cơ và cảm biến còn lại kích hoạt hệ thống đánh lửa Chi tiết về hoạt động của chúng được thể hiện trong Hình 1.7, cả hai đều hoạt động dựa trên nguyên lý từ trở biến thiên.
Một giải pháp khác để xác định vị trí tử điểm thượng là sử dụng vòng răng, như thể hiện trong Hình 1.8 Cảm biến này hoạt động bằng cách tạo ra xung điện áp và thuộc loại cảm biến điện từ biến thiên.
Hình 1.7: Chi tiết của cảm biến tốc độ động cơ và cảm biến vị trí trục khuỷu
Hình 1.8: Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí trục khuỷu sử dụng vòng bánh răng tháo rời
1.3.4 Hệ thống đánh lửa dùng cảm biến quang điện từ
Hệ thống đánh lửa điện tử sử dụng quang điện từ được minh họa trong hình 1.9, bao gồm hai thiết bị điện tử chính: một là đèn LED phát sáng khi có dòng điện, và hai là điốt phát quang, hoạt động thay thế khi đèn LED gặp sự cố.
Cảm biến được mô tả trong Hình 1.10 có đĩa roto với 360 rãnh, trong đó có các lỗ lớn ở trung tâm chỉ hướng đến TDC Một trong những rãnh lớn này được thiết kế rộng hơn để xác định TDC của xylanh thứ nhất.
MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
Hình 1.12: (a) Kim phun đơn điểm (b) Kim phun đa điểm
Máy tính điều khiển phun xăng hiện nay đóng vai trò quan trọng trong hệ thống cung cấp nhiên liệu, từ việc hòa trộn khí cháy đến quá trình đốt cháy trong buồng cháy động cơ Mặc dù có khả năng điều chỉnh lượng xăng vào xylanh giống như động cơ diesel, việc điều chỉnh lượng xăng vào bộ phân phối vẫn gặp nhiều thách thức Có hai phương pháp chính để đưa nhiên liệu vào bộ phân phối: sử dụng kim phun đơn để phun vào van bướm ga và sử dụng kim phun cho mỗi xylanh, với mỗi kim phun được đặt ở cửa vào van Hai hệ thống này được gọi là kim phun đơn điểm và kim phun đa điểm.
Kim phun sẽ phun lƣợng nhiên liệu vào bộ phân phối trong cánh bướm ga, biểu diễn ở mục 4 của Hình 1.13
1 Bộ phận điều chỉnh áp suất nhiên liệu 2 Cảm biến vị trí cánh bướm ga
3 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp 4 Van kim
5 Mô tơ điều khiển bướm ga 6 Đĩa bướm ga 7 Động cơ
Hình 1.13: Chi tiết kim phun đơn điểm
Cuối cùng, quá trình phun tơi vào cánh bướm ga là rất quan trọng, trong đó bộ điều khiển động cơ (EEC, ECM) đảm bảo tỷ lệ không khí và nhiên liệu chính xác Khi máy tính cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết, nó cũng yêu cầu một lượng không khí tương ứng vào động cơ Thông tin về số vòng quay được cung cấp từ bộ phân phối, điều này hoạt động độc lập với các cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ không khí và cảm biến tốc độ động cơ.
Van kim phun, hoạt động nhờ cuộn solenoid, nhận dòng điện theo tín hiệu từ máy tính điều khiển động cơ Khi động cơ hoạt động ở tải đầy hoặc một phần, kim phun sẽ phun nhiên liệu trong mỗi chu kỳ Ngược lại, khi động cơ không tải, kim phun chỉ hoạt động một phần Áp suất nhiên liệu được điều chỉnh bởi van ở kim phun, với lượng nhiên liệu xác định dựa trên thời gian mà cuộn solenoid giữ van hoạt động.
Hình 1.14: Kim phun đơn điểm CFI (kim phun nhiên liệu tâm ở giữa)
Van tiết lưu hoạt động khi khởi động, khi động cơ dừng, khi động cơ chạy không tải.
Trong hệ thống phun xăng, nó hoạt động bằng cách phun nhiên liệu Mỗi kim phun đƣợc nốivới một ống riêng, nhƣ Hình 1.15
2 Vòng làm kín (đường nạp)
3 Vòng làm kín (ống nạp)
Hình 1.15: Đường dẫn kim phun Áp suất mỗi ống nhiên liệu đƣợc điều khiển bằng bộ điều chỉnh nhƣ
Hình 1.16 Bộ điều chỉnh áp suất riêng này là một máy đo mà nhà sản xuất áp dụng để ổn định với áp suất tối đa là 2.5 bar.
Bơm xăng có nhiệm vụ cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho kim phun Khi áp suất tăng, van điều chỉnh sẽ tắt, cho phép lượng nhiên liệu dư trở về thùng qua ống hồi Màng bên trong bộ điều chỉnh giúp điều chỉnh áp suất nhiên liệu đến bộ phân phối Khi màng được nâng lên, áp suất nhiên liệu giảm xuống khoảng 1.8 bar, và khi màng hạ xuống, áp suất sẽ tăng lên khoảng 2.5 bar trong ống phân phối.
3 Kết nối ống chân không
4 Lò xo điều khiển áp suất
Hình 1.16: Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu
Với cấu trúc này, lượng nhiên liệu từ mỗi kim phun được đưa vào bộ phân phối, quyết định thời gian mở van kim phun thông qua hoạt động của cuộn dây solenoid Bằng cách gia tăng thời gian mở van, lượng nhiên liệu sẽ được phun ra theo nhu cầu.
Nhiên liệu là yếu tố thiết yếu cho hoạt động của mỗi động cơ, được lập trình từ nhà thiết kế và lưu trữ trong bộ nhớ của cụm điều khiển điện tử Trong quá trình vận hành, cụm điều khiển này nhận thông tin từ các cảm biến liên quan đến hệ thống nhiên liệu của động cơ Máy tính sẽ so sánh dữ liệu từ các cảm biến với thông tin đã lưu trong bộ nhớ Dựa trên sự so sánh này, bộ điều khiển điện tử sẽ gửi tín hiệu điện áp đến mỗi kim phun, với thời gian xung điện áp dao động từ 2 ms đến 10 ms Chu kỳ làm việc được xác định dựa trên phần trăm giá trị thời gian, như thể hiện trong Hình 1.17.
Đặc điểm của động cơ và khả năng dẫn động xe được xác định bởi tín hiệu đầu vào trong thiết kế, tương tự như chương trình máy tính trong cụm điều khiển điện tử Bản đồ hệ thống nhiên liệu tương tự như bản đồ hệ thống đánh lửa, nhưng thay thế vị trí cánh bướm ga và tia lửa sớm bằng tỷ lệ hòa khí và nhiên liệu Mỗi điểm trên bản đồ này được biểu diễn bằng mã nhị phân và lưu trữ trong bộ nhớ của cụm điều khiển điện tử Dữ liệu trong bộ nhớ được so sánh với tín hiệu đầu vào từ các cảm biến để xác định thời gian phun nhiên liệu chính xác.
Một số hệ thống máy tính được phát triển nhằm giúp quản lý điều chỉnh chương trình phù hợp với nhu cầu của khách hàng Việc này yêu cầu chương trình trong bộ nhớ, và nhân viên có thể thực hiện nhiệm vụ này một cách hiệu quả.
Hệ thống phun xăng đa điểm thông thường được dùng với một hoặc hai phương pháp sau:
1 Phun một nửa lƣợng nhiên liệu vào trong cửa nạp, mỗi thời điểm piston gần đến tử điểm thƣợng.
2 Phun liên tục trong kỳ nạp.
Hì n h 1.18: Hệ th ốn g ki m ph u n đa đ iểm
Hệ thống phun xăng đa điểm sử dụng một kim phun cho mỗi xylanh của động cơ, như được minh họa trong Hình 1.18 Mỗi kim phun có nhiệm vụ phun nhiên liệu vào cửa nạp, và vị trí cũng như góc độ của từng kim phun có sự khác biệt tùy theo từng loại động cơ.
Trong hệ thống được mô tả, dòng khí được đo bằng đồng hồ đo khối lượng không khí Máy tính nhận tín hiệu từ đồng hồ đo nhiên liệu và kết hợp với các cảm biến khác như cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến nhiệt độ và cảm biến vị trí cánh bướm ga để xác định thời gian phun.
Hệ thống phun xăng đa điểm sử dụng một kim phun cho mỗi xylanh, hoạt động đồng bộ với từng xylanh Cảm biến Hall và cảm biến điện từ được sử dụng để điều khiển trục cam, giúp máy tính xác định vị trí điểm thượng của xylanh thứ nhất.
Hình 1.19: Cảm biến nhận dạng hoạt động xylanh động cơ
Hình 1.19 biểu diễn một trong số những cảm biến đƣợc lắp trên đầu trục cam động cơ
Một số loại cảm biến được sử dụng trong hệ thống nhiên liệu cũng có vai trò quan trọng trong hệ thống đánh lửa Do nhiều tín hiệu cảm biến phục vụ cho cả hai hệ thống, việc này trở nên phổ biến và thường được điều khiển bởi máy tính.
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ (EMS)
Hệ thống điều khiển động cơ được thiết kế nhằm đảm bảo lượng khí thải của xe trong giới hạn cho phép, từ đó cải thiện hiệu suất hoạt động Điều này yêu cầu một số lượng lớn cảm biến và cơ cấu chấp hành trong hệ thống nhiên liệu và hệ thống đánh lửa Hình 1.18 minh họa một hệ thống điều khiển động cơ hiện đại, với trọng tâm là các phương pháp điều khiển động cơ mà không đề cập đến các bộ phận của hệ thống nhiên liệu và hệ thống đánh lửa.
Cảm biến oxy là bộ phận quan trọng trong hệ thống động cơ, có chức năng tạo ra tín hiệu phản hồi giúp điều khiển tỷ lệ hòa khí chính xác Loại cảm biến này sử dụng dây nung để tăng tốc độ làm việc, đảm bảo giá trị lamda đạt 1, từ đó tối ưu hóa hiệu suất động cơ Thường được sử dụng trong động cơ xăng, cảm biến oxy tạo ra xung điện áp, giúp trộn hòa khí đúng tỷ lệ trước khi đưa vào buồng cháy Tín hiệu điện áp từ cảm biến được gửi về máy tính để điều chỉnh tỷ lệ hòa khí, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của động cơ.
1.5.1 Sự luân hồi khí thải
Hình 1.20: Hệ thống luân hồi khí thải
Hệ thống điều chỉnh chân không bằng điện tử và van luân hồi khí thải đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát động cơ Việc giảm lượng khí thải NO x giúp duy trì nhiệt độ buồng cháy dưới 1800 °C, ngăn ngừa sự hình thành NO x Hệ thống luân hồi khí thải giữ cho nhiệt độ buồng cháy ổn định và cho phép khí thải quay trở lại hệ thống Tuy nhiên, để đạt hiệu quả tối ưu, hệ thống này không hoạt động khi động cơ còn lạnh hoặc khi động cơ đang hoạt động ở công suất tối đa.
1.5.2 Máy tính điều khiển sự bay hơi khí thải
Hình 1.21: Hệ thống điều khiển sự bay hơi khí thải
Mô tơ nhiên liệu ngừng cung cấp nhiên liệu nhằm ngăn chặn lượng hydrocacbon có hại như benzen Để giảm thiểu hydrocacbon từ thùng nhiên liệu, các hệ thống trên xe được trang bị thiết bị kết nối với hộp cacbon Hộp này chứa than hoạt tính có khả năng hấp thụ các chất độc hại từ phân tử hydrocacbon Hệ thống điều khiển bay hơi khí thải được kết nối với một van và đường ống dẫn đến thùng nhiên liệu.
Van xả khí solenoid kết nối với hộp cacbon để dẫn hơi hydrocacbon vào buồng cháy dưới sự điều khiển của bộ điều khiển điện tử Van hoạt động dựa trên tín hiệu điện tử từ máy tính, quyết định thời gian mở van Khi động cơ dừng, hơi hydrocacbon từ nhiên liệu vào thùng nhiên liệu qua hộp cacbon Khi động cơ khởi động, công tắc bộ điều khiển điện tử mở để dẫn hơi hydrocacbon vào hệ thống Tần suất hoạt động của van solenoid phụ thuộc vào điều kiện hoạt động của hệ thống.
Sự điều khiển hơi khí thải là một phần trong hệ thống điều khiển khí thải động cơ và nó phải đƣợc bảo quản trong điều kiện tốt.
PHANH ABS
Hình 1.22: Những chi tiết trên hệ thống phanh ABS hiện đại
Hệ thống phanh ABS là một công nghệ tiên tiến được điều khiển bởi máy tính, cho phép điều khiển độc lập từng bánh xe Hệ thống này sử dụng phương pháp phanh thủy lực bố trí chéo, trong đó bánh trước bên trái và bánh sau bên phải được cung cấp bởi một phần của xylanh chính hai tầng, trong khi bánh trước bên phải và bánh sau bên trái được cung cấp bởi phần còn lại của xylanh chính.
Cảm biến gắn ở bánh xe hoạt động dựa trên nguyên lý cảm biến Hall, cung cấp tín hiệu điện áp khi có dòng điện đi qua Hệ thống phanh ABS, được điều khiển bằng máy tính và tích hợp các cảm biến, đảm bảo an toàn cho quá trình phanh trong tình huống khẩn cấp.
Bắt đầu từ góc trên bên trái của Hình 1.23, có hai bộ tích áp thủy lực (A1 và A2) cùng với bơm điều khiển được điều khiển bởi máy tính Dưới hệ thống này là bốn bánh xe, trên mỗi bánh xe có hai van đầu vào và đầu ra (C và D) Dưới sự điều khiển của máy tính, hệ thống sẽ xác định lực phanh khi hoạt động của phanh ABS diễn ra.
Hình 1.23: Chi tiết của hệ thống phanh ABS
Phanh ABS không hoạt động hiệu quả dưới tốc độ 7 km/h, trong khi phanh thông thường chỉ phát huy tác dụng ở tốc độ thấp Khi phanh ABS không hoạt động, van cửa vào mở và van cửa ra đóng, giúp kiểm soát áp suất Mỗi van cửa vào đi kèm với van hồi, cho phép điều chỉnh áp suất chính xác khi nhả bàn đạp phanh, nhằm ngăn chặn hiện tượng kéo ở phanh.
1.6.1 Hoạt động của ABS Đạp bàn đạp phanh là cách điều khiển phanh thông thường Ví dụ, các cảm biến ở các bánh xe dẫn đến máy tính để bánh trước bên phải khóa, máy tính sẽ điều khiển bơm bộ điều khiển và đóng van cửa vào C4 Điều này sẽ ngăn cản áp suất tăng lên ở bánh trước bên phải Đâyđược biết như là một sự duy trì áp suất Nếu cảm biến chỉ dẫn để bánh xe tăng tốc, máy tính sẽ đƣa tín hiệu để van cửa ra D4 đóng và van cửa vào C4 mở, ngoài ra áp suất thủy lực sẽ đƣợc cấp đến Điều này đƣợc xem nhƣ là một sự tăng áp Có ba giai đoạn của phanh ABS, đó là sự duy trì áp suất, sự giải thoát áp suất, sự gia tăng áp suất, điều này sẽ tiếp diễn mãi cho đến sự hãm ở bánh xe dừng hoặc cho đến khi nhả bàn đạp phanh.
1.6.2 Một vài điểm khái quát về phanh ABS
Hệ thống phanh ABS được mô tả trong Hình 1.23 cho thấy hoạt động của các bánh xe Cụ thể, phanh ở bánh phải trước và bánh phải sau duy trì áp suất ổn định, trong khi phanh ở bánh trái trước tăng áp suất và phanh ở bánh trái sau giảm áp suất Quá trình này được điều khiển thông qua việc mở và đóng các van cửa vào C1-C4 và van cửa ra D1-D4.
Trong quá trình hoạt động của phanh ABS, dầu phanh được hồi về xylanh chính và trục dẫn động, tạo ra rung động ở bàn đạp phanh để hỗ trợ hoạt động của hệ thống Khi phanh ABS ngừng hoạt động, bơm bộ điều khiển vẫn tiếp tục chạy nhằm đảm bảo bình thủy lực không bị đầy.
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LỰC KÉO
Bộ vi sai hộp số cho phép bánh xe bên trong quay chậm hơn bánh xe bên ngoài, đặc biệt khi xe rẽ, như khi rẽ phải đột ngột Tuy nhiên, một số bộ vi sai có thể làm giảm lực kéo; nếu bánh xe dẫn động trên bề mặt trơn, bánh xe này sẽ quay trong khi bánh xe khác đứng yên, dẫn đến việc xe không di chuyển Giảm lực kéo xảy ra do bộ vi sai cân bằng moment hộp số, tạo ra lượng moment nhỏ không đủ để làm quay bánh xe dẫn động.
Bộ vi sai là một phần quan trọng trong hệ thống điều khiển lực kéo, giúp phanh bánh xe trên bề mặt trơn, ngăn cản bánh xe quay và cho phép các bánh xe khác tiếp tục hoạt động Khi chuyển động đạt được, phanh sẽ nhả khớp để trục dẫn động có thể hoạt động trở lại Hệ thống này cũng bao gồm cơ cấu đóng và cánh bướm ga phụ, giúp giảm công suất động cơ và ngăn chặn hiện tượng bánh xe quay Để đạt được hiệu quả này, cánh bướm ga phụ hoạt động tự động thông qua hệ thống quản lý bằng máy tính, kết hợp với hệ thống ABS và các hệ thống khác để đảm bảo sự giao tiếp và điều khiển hiệu quả.
Hình 1.25 mô tả phương pháp hoạt động của cánh bướm ga, trong khi hệ thống phanh ABS được trình bày ở phần 1.6 chứa nhiều chi tiết quan trọng cho việc áp dụng trong hệ thống phanh tự động Để hệ thống phanh hoạt động hiệu quả, cần có các van hoặc thiết bị khác nhằm kiểm soát phanh cho từng bánh xe riêng lẻ Hình 1.26 thể hiện cách bố trí hệ thống điều khiển lực kéo đã được sử dụng trong một số động cơ của Volvo.
Hình 1.25: Hoạt động của cánh bướm ga được dùng với hệ thống điều khiển lực kéo
Trong hệ thống điều khiển lực kéo, bộ điều khiển ABS được trang bị các van thủy lực, van solenoid và van chuyển dòng Hình ảnh minh họa tập trung vào trục dẫn động của bánh xe trước, đặc biệt là phanh ở bánh trước bên phải và bên trái Khi đó, bánh xe sẽ quay để xác định vị trí bánh trước bên phải nhằm thực hiện chức năng phanh hiệu quả.
Van solenoid đóng kết nối bơm áp suất với xylanh phanh chính Van cửa vào C1 điều khiển phanh ở bánh trước bên trái, ngăn cản má phanh được đặt vào.
Bơm bộ điều khiển hoạt động liên tục trong quá trình vận hành của bộ truyền động, giúp bơm dầu từ xylanh chính đến van thủy lực và cung cấp dầu cho hệ thống phanh phía trước bên phải, đồng thời dẫn dầu vào van cửa C4.
Khi tốc độ của bánh xe phía trước bên phải đạt được sự cân bằng với bánh trước bên trái, phanh của bánh trước bên phải sẽ được nhả ra Trong quá trình quay tròn của bánh xe phía trước bên phải, việc điều khiển được thực hiện thông qua việc đóng và mở van C4 cũng như van thoát C4.
Hình 1.26: Hệ thống điều khiển lực kéo
Khi máy tính nhận thấy bánh xe ngừng quay và quá trình truyền động trở lại bình thường, bơm điều khiển sẽ tắt van điện từ (2) và mở (C4) cùng (D4), đưa chúng về vị trí để thực hiện phanh hiệu quả Bơm điều khiển được thiết kế để cung cấp lượng dầu phanh lớn hơn, do đó van sẽ mở với một áp suất nhất định, cho phép dầu phanh thừa quay trở lại xylanh chính và bình chứa dầu phanh một cách tự do.
Hệ thống đƣợc thiết kế để điều khiển lực kéosẽngƣng hoạt động nếu:
1 Bánh xe hết quay tròn
2 Phanh có nguy cơ quá nhiệt
3 Phanh đƣợc áp dụng trong bất cứ lý do
4 Điều khiển lực kéo không đƣợc chọn.
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH Ô TÔ
Hệ thống điều khiển lực kéo đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện đặc tính của xe, đặc biệt khi xe di chuyển qua các khúc cua Sự hiệu quả của hệ thống này có tác động trực tiếp đến khả năng ổn định của xe, giúp nâng cao trải nghiệm lái và đảm bảo an toàn.
Hình 1.27: Điều khiển tính ổn định; (a) quay vòng thiếu, (b) quay vòng thừa
Hình 1.27 mô tả hai tình huống, trong đó tình huống (a) cho thấy xe quay vòng không đủ Khi đó, xe cố gắng tiếp tục đi thẳng, và người lái cần thực hiện nhiều thao tác để vượt qua khúc uốn Việc điều khiển ổn định có thể hỗ trợ bằng cách áp dụng một số hệ thống phanh ở phía sau xe, giúp bánh xe tiếp xúc với mặt trong của khúc uốn Điều này tạo ra một hoạt động chính xác, giúp giảm thiểu sự lắc ngang của phương tiện, đảm bảo hành trình diễn ra êm dịu hơn.
Quay vòng thừa xảy ra khi bánh xe sau của xe di chuyển ra bên ngoài, dẫn đến giảm bán kính quay vòng Để ngăn chặn tình trạng này, có thể áp dụng phanh cho bánh xe bên ngoài của góc và giảm công suất động cơ thông qua bướm ga thứ hai Để cải thiện khả năng điều khiển, xe cần được trang bị cảm biến bổ sung như cảm biến góc quay bánh xe và cảm biến gia tốc ngang, giúp cung cấp thông tin về quay vòng thừa và quay vòng thiếu cho máy tính điều khiển Để đạt được sự cân bằng trong điều khiển, các máy tính điều khiển động cơ, ABS và lực kéo cần giao tiếp qua mạng CAN, như được trình bày trong Hình 1.25 Hình này mô tả cấu trúc đầu ra từ cảm biến bánh xe kiểu Hall, trong khi mạng CAN và cảm biến kiểu Hall sẽ được giải thích chi tiết hơn trong các chương tiếp theo.
Hình 1.28: Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa
Hệ thống điều hòa không khí trên xe ô tô đảm bảo nhiệt độ thoải mái cho hành khách và khoang điều khiển bằng cách sử dụng máy tính điều khiển Nhiệt lượng được cung cấp vào trong xe thông qua việc chuyển hướng nhiệt từ động cơ qua các ống và quạt Để làm lạnh không khí bên trong, hệ thống này sử dụng một máy làm lạnh phụ, có nhiệm vụ lấy nhiệt từ trong xe và thải ra bên ngoài Hình 1.28 minh họa nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí trên xe.
Môi chất làm lạnh trong hệ thống làm lạnh của xe có nhiệm vụ vận chuyển nhiệt từ bên trong ra bên ngoài Quá trình này được thực hiện thông qua máy nén, được dẫn động bởi động cơ xe, giúp tuần hoàn chất lỏng Trong suốt quá trình lưu thông, môi chất thường xuyên chuyển đổi trạng thái giữa lỏng và khí.
Van giảm áp là một thành phần quan trọng trong hệ thống làm lạnh, đóng vai trò điều chỉnh áp suất và nhiệt độ của môi chất làm lạnh Khi môi chất bốc hơi, áp suất và nhiệt độ giảm, sau đó đi qua van giảm áp và vào bộ trao đổi nhiệt, hay còn gọi là dàn nóng Tại đây, môi chất thu nhiệt từ bên trong xe, làm mát qua quá trình này Nhiệt độ tăng lên khiến môi chất bốc hơi, sau đó quay trở lại máy nén, nơi áp suất và nhiệt độ lại được nâng cao.
Máy nén chuyển môi chất làm lạnh qua bộ trao đổi nhiệt, hay còn gọi là dàn nóng, nơi nhiệt độ được thải ra bầu khí quyển, làm giảm độ ẩm của môi chất Sau khi rời dàn nóng, môi chất đi vào bộ tích năng để tách chất lỏng khỏi hơi nước Cuối cùng, môi chất trở lại van giảm áp và dàn lạnh, hoàn thành chu kỳ làm lạnh.
Máy nén tiêu thụ một lượng lớn công suất từ động cơ, do đó, việc nhận biết trạng thái hoạt động của động cơ là rất quan trọng cho hệ thống điều hòa không khí Tốc độ cầm chừng của động cơ có thể bị ảnh hưởng khi máy nén hoạt động, và động cơ ECM thường làm tăng tốc độ cầm chừng để ngăn ngừa tình trạng chết máy Để điều khiển hoạt động của máy nén, nó được quản lý thông qua một ly hợp từ.
Ly hợp này cho phép máy nén hoạt động hoặc ngừng hoạt động khi đạt tốc độ vượt quá tốc độ cầm chừng Để bảo vệ máy nén, nó không được kết nối ở tốc độ động cơ cao Trong một số trường hợp cần tăng tốc nhanh, việc tạm thời ngắt máy nén có thể xảy ra.
Hình 1.29: Ly hợp điện từ
Ngoài việc theo dõi hoạt động của động cơ, nhiệt độ bên trong xe cần duy trì ổn định, được so sánh với nhiệt độ bên ngoài theo yêu cầu Điều này được thực hiện thông qua cảm biến nhiệt độ Dưới đây là danh sách các chức năng điều khiển của ECM trong hệ thống điều hòa không khí.
Tính toán nhiệt độ không khí vào theo yêu cầu
Điều khiển chống sương mù ở phía sau
Sự lọt khí trong môi chất lạnh
Môi chất làm lạnh trong hệ thống điều hòa không khí có thể gây hại cho sức khỏe con người khi tiếp xúc Hiện tại, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào tác động của chúng đối với môi trường Do đó, việc bảo trì và sửa chữa hệ thống điều hòa yêu cầu thiết bị chuyên dụng và kỹ thuật viên được đào tạo bài bản Nhiều nhà sản xuất thiết bị garage cung cấp các sản phẩm phục vụ cho điều hòa không khí, trong đó có Bosch Tronic R134 Các nhà sản xuất thiết bị và xe hơi cũng cung cấp đào tạo về hệ thống điều hòa không khí, và tôi khuyến nghị tất cả kỹ thuật viên garage nên tham gia khóa huấn luyện về hệ thống điều hòa được sử dụng trên nhiều xe ở châu Âu.
Một số điểm ứng dụng chung theo sau:
Các nhà chế tạo cần tuân thủ các quy tắc nghiêm ngặt về việc thải nhiệt ra môi trường, đảm bảo tuân thủ các quy định bảo vệ môi trường theo từng khu vực, vùng lãnh thổ và địa phương.
Chất làm lạnh được giữ trong hệ thống dưới sức ép Bất cứ sự rò rỉ nhỏ nào cũng đều phải đƣợc sửa chữa.
Một số môi chất làm lạnh thì tạo ra khí độc khi một ngọn lửa nhỏ đƣợc đƣa tới gần chúng Điều này có thể tránh đƣợc.
Có một vài lý do tại sao đào tạo đặc biệt thì rất quan trọng.
1.10 MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN BỘ GIẢM CHẤN
Cưỡng bức dầu vào trong khe là phương pháp cung cấp giảm chấn cho hệ thống treo xe, với lực giảm chấn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm kích thước khe dầu Lực này có thể điều chỉnh thông qua việc thay đổi kích thước hệ thống treo, thường thực hiện bằng cách sử dụng van điều khiển điện tử (ECM) Van này điều chỉnh kích thước khe giảm chấn, cho phép cung cấp mức giảm chấn mềm hoặc cứng theo yêu cầu Hình 1.30 minh họa vị trí mở van điện từ trong một số hệ thống của Ford, cho thấy cách mà van điện từ được điều khiển để cung cấp hai mức giảm chấn khác nhau.
Hình 1.31: Máy tính điều chỉnh lực giảm chấn
Cấp độ giảm chấn của hệ thống treo được điều chỉnh để phù hợp với các điều kiện lái khác nhau như tăng tốc, phanh, đường gập ghềnh và góc cua Để đảm bảo sự giảm chấn hiệu quả trong các tình huống thay đổi, máy tính nhận thông tin từ nhiều cảm biến Tín hiệu đầu vào sẽ được so sánh với giá trị thiết kế trong ROM của máy tính để xác định yêu cầu về cấp độ giảm chấn Hình 1.31 minh họa các kiểu cảm biến liên quan đến tương tác giảm chấn.
Hình 1.32: Cảm biến vị trí trục tay lái
Cảm biến tốc độ là một thiết bị quan trọng trong nhiều hệ thống cảm biến trên xe, thường được phân loại là cảm biến điện từ Cảm biến vị trí hệ thống lái thường sử dụng công nghệ quang điện từ, hoạt động bằng cách sử dụng chùm tia hồng ngoại bị gián đoạn bởi một đĩa có lỗ Tín hiệu từ cảm biến bánh xe có thể được lấy từ máy tính ABS, trong khi tín hiệu ánh sáng phanh được dẫn xuất từ sự chuyển đổi của đèn đỗ xe.
MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN BỘ GIẢM CHẤN
Cưỡng bức dầu vào trong khe là một phương pháp phổ biến để giảm chấn trong hệ thống treo của xe Lực giảm chấn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm kích thước khe dầu mà dầu giảm chấn đi qua Thực tế, lực giảm chấn có thể được điều chỉnh thông qua van điều khiển bởi ECM, cho phép thay đổi kích thước khe giảm chấn để cung cấp mức độ giảm chấn mềm hoặc cứng theo yêu cầu Hệ thống này, như hình 1.30 cho thấy, sử dụng van điện từ để điều khiển hai cấp độ giảm chấn, mang lại sự linh hoạt cho hệ thống treo của xe Ford.
Hình 1.31: Máy tính điều chỉnh lực giảm chấn
Cấp độ giảm chấn của hệ thống treo được điều chỉnh để phù hợp với các điều kiện lái khác nhau như tăng tốc, phanh, đường gập ghềnh và góc cua Để đảm bảo khả năng giảm chấn hiệu quả trong những điều kiện thay đổi, máy tính nhận thông tin từ nhiều cảm biến Tín hiệu đầu vào được so sánh với giá trị thiết kế trong ROM của máy tính, từ đó đưa ra quyết định về yêu cầu cấp độ giảm chấn cần thiết Hình 1.31 minh họa các loại cảm biến liên quan đến tương tác giảm chấn.
Hình 1.32: Cảm biến vị trí trục tay lái
Cảm biến tốc độ là thiết bị quan trọng trong nhiều hệ thống cảm biến trên xe, thường thuộc loại cảm biến điện từ Trong khi đó, cảm biến vị trí hệ thống lái thường sử dụng công nghệ quang điện từ, hoạt động dựa trên chùm tia hồng ngoại bị gián đoạn bởi đĩa đã đục lỗ Tín hiệu từ cảm biến bánh xe có thể được lấy từ máy tính ABS, trong khi tín hiệu ánh sáng phanh được dẫn xuất từ sự chuyển đổi của đèn đỗ xe.
MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN NHỮNG HỆ THỐNG CHỦ YẾU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL
Động cơ diesel hoạt động dựa trên nguyên lý áp suất nén cao, giúp đốt cháy nhiên liệu khi được phun vào buồng cháy, đảm bảo đạt được yêu cầu về áp suất và nhiệt độ cần thiết.
Lượng không khí trong mỗi xylanh của động cơ diesel duy trì ổn định trong suốt quá trình hoạt động Công suất đầu ra được điều chỉnh thông qua việc thay đổi lượng xăng phun vào Điều này dẫn đến việc động cơ hoạt động với hỗn hợp rất nghèo khi ở chế độ cầm chừng và hỗn hợp giàu khi đạt công suất tối đa.
Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel không sử dụng cảm biến khí thải oxy để kiểm soát ô nhiễm từ nhiên liệu Mặc dù một lượng nhỏ hydrocarbon (HC) và carbon monoxide (CO) có thể xuất hiện trong khí thải, nhưng những khí này được giảm thiểu đáng kể nhờ vào việc sử dụng chất xúc tác oxy hóa.
Một phương pháp thường được sử dụng đểgiảm lượng NO x trên động cơ diesel là sự tuần hoàn khí thải đƣợc điều khiển bằng điện.
Khí xả bồ hóng gây ra nhiều vấn đề môi trường có thể được giảm thiểu bằng cách điều chỉnh lượng nhiên liệu phun, thời điểm phun, và tăng áp bằng khí thải Việc thu hồi các hạt trong hệ thống thải cũng góp phần tạo ra hiệu ứng tích cực.
Hệ thống máy tính điều khiển động cơ diesel sử dụng bộ xúc tác oxy hóa để chuyển đổi khí CO thành CO2 và khí HC thành CO2 và hơi nước Do động cơ diesel thường có lượng oxy thừa trong khí thải khi hoạt động chính xác, nên không cần cảm biến oxy Việc kiểm soát nhiên liệu và tuần hoàn khí thải giúp giữ NOx trong giới hạn cho phép Hiệu lực của hệ thống xả được kiểm tra định kỳ bằng phương pháp đồng hồ khói và kiểm tra khí thải hàng năm, đồng thời cũng có thể bị kiểm tra đột xuất bởi các cơ quan chức năng.
Công suất đầu ra của động cơ diesel được điều chỉnh thông qua lượng nhiên liệu phun vào mỗi xylanh, trong khi lượng không khí nạp vào vẫn tương đối ổn định Mục tiêu của hệ thống điều khiển bằng máy tính là đảm bảo động cơ nhận đúng lượng nhiên liệu cần thiết, vào thời điểm chính xác và trong mọi điều kiện hoạt động Hệ thống điều khiển này hoạt động dựa trên ba vùng khác nhau, sử dụng các thiết bị đã được kiểm tra và chứng minh hiệu quả như van điện từ và các loại van khác.
2 Điều khiển thời điểm phun.
3 Điều khiển tốc độ cầm chừng.
Hình 1.33: Hệ thống máy tính điều khiển động cơ diesel
Bơm phun nhiên liệu kiểu xoay buồng, như hình 1.34, tạo ra áp suất cao lên tới vài trăm bar để mở kim phun nhiên liệu, với hai cổng ra.
Hình 1.34: Dạng bơm nhiên liệu kiểu VE
Một cổng kết nối với cuộn dây hoạt động nhờ vành tràn, trong khi cổng còn lại kết nối với ống dẫn nhiên liệu tới kim phun Khi tín hiệu từ ECM kích hoạt cuộn dây, nhiên liệu từ bơm được cung cấp vào buồng áp suất với áp suất 15-20 bar Tín hiệu này cũng làm đóng van tràn, cho phép các piston bơm cao áp ép nhiên liệu qua lỗ ra để mở kim phun Khi quá trình phun diễn ra, ECM gửi tín hiệu để mở vành tràn, chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo Bộ chủ động điện tử có thiết bị khuếch đại xung từ 5V lên 150V, giúp vành tràn hoạt động hiệu quả ở chế độ cao.
Van điều khiển thời điểm là một loại van điện từ hoạt động bằng thủy lực, có chức năng điều chỉnh cung cấp nhiên liệu cho các piston quay vòng lệch tâm của bơm cao áp Van này có thể điều chỉnh theo chiều thuận hoặc ngược chiều kim đồng hồ để thay đổi thời điểm sớm hay muộn theo yêu cầu Hình 1.35 minh họa cảm biến đầu vào cần thiết cho hoạt động của van.
Hình 1.35: Tín hiệu cảm biến ngõ vào xác định thời điểm điều khiển van
1.11.3 Điều khiển tốc độ cầm chừng
Tốc độ cầm chừng của động cơ diesel được điều chỉnh thông qua lượng nhiên liệu phun vào xylanh Để duy trì tốc độ cầm chừng ổn định trong các điều kiện khác nhau, chương trình máy tính cần phải cung cấp lượng nhiên liệu chính xác Hình 1.36 minh họa các đầu vào cảm biến cần thiết để ECM có thể gửi tín hiệu chính xác đến van điều khiển vành tràn.
Hình 1.36: Điều khiển tốc độ cầm chừng động cơ diesel
Gần đây, hệ thống máy tính điều khiển động cơ đã có sự phát triển với hệ thống đường ống chung, trong đó nhiên liệu được duy trì ở áp suất không đổi Van điện được tích hợp vào mỗi đầu kim phun và được điều khiển bởi ECM, cho phép mở và đóng van theo thời gian được xác định bởi chương trình ROM và cảm biến đầu vào Thời điểm phun nhiên liệu được điều chỉnh bởi van điều khiển kim phun và ECM, trong khi số lượng nhiên liệu phun phụ thuộc vào thời gian mà kim phun mở, điều này cũng do ECM xác định.
1 Gia tốc 2 Tốc độ động cơ (trục khuỷu)
3 Tốc độ động cơ (trục cam) 4 Bộ điều chỉnh động cơ điện tử
5 Van nhánh 6 Lọc nhiên liệu
7 Bơm cao áp 8 Van điều chỉnh áp suất
9 Piston dừng 10 Van giới hạn áp suất
11 Cảm biến áp suất ống phân phối 12 Ống phân phối nhiên liệu
13 Bộ giới hạn dòng 14 Kim phun
15 Những ngõ vào từ cảm biến 16 Những ngõ ra bộ chấp hành
Hình 1.37: Hệ thống Common rail
1 Mục đích của việc luân hồi khí thải là:
(a) để đốt lại khí thải
(b) để giảm nhiệt độ buồng cháy và khíNO X
(c) để tăng công suất đầu ra
(d) để tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn
2 Một hiệu ứng cảm biến Hall:
(b) ngắtdòng trong bộ phận Hall vì vậy tín hiệu điện áp bằng không khi từ trường bị ngăn lại
(c) làm cho tăng dòng tín hiệu khi tốc độ tăng
(d) chỉ đƣợc dùng trong đánh lửa
Máy tính sử dụng điện áp đỉnh từ cảm biến bánh xe để điều khiển hệ thống phanh, đồng thời so sánh tần số từ các cảm biến này nhằm tối ưu hóa hiệu suất phanh.
(c) đèn tín hiệu sẽ tắt khi tốc độ xe đạt đến tốc độ 50 km/h
(d) quãng đường phanh sẽ giảm nhiều trong tất cả các điều kiện
4 Trong thứ tự các hệ thống phun nhiên liệu đa điểm có một sự phun nhiên liệu vào trong mỗi xylanh:
(b) ở mỗi thời điểm piston gần tới điểm chết trên ở thì xả
(c) bất cứ khi nào việc tăng tốc diễn ra
(d) khi cảm biến kích nổ truyền tín hiệu
5 Cảm biến áp suất tuyệt đối trong đường ống nạp được dùng trong các hệ thống phun nhiên liệu:
(a) cung cấp một tín hiệu mà có thể ECM tính toán số lƣợng nhiên liệu vào trong động cơ
(b) cung cấp một tín hiệu mà có thể ECM tính toán số lƣợng không khí vào trong động cơ
(c) điều khiển áp suất nhiên liệu tại kim phun
6 Một chiến lƣợc thích ứng:
(a) đƣợc tạo ra để cho phép ECM thiết lập một giá trị mới cho những thay đổi hoạt động nhất định khi hệ thống bị mòn
(b) một chiến lƣợc mà giới hạn sự hoạt động cho phép ECM thiết lập giá trị sẽ nhận xe quay về xưởng để sửa chữa.
(c) thay đổi những giá trị trong ROM
(d) là biện pháp để đánh dấu lỗi
(a) không khí và nhiên liệu được hòa trộn trong đường ống nạp (b) tia lửa gây ra bởi bugi xông
Sự nóng được tạo ra bởi sự nén là nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng cháy Đồng thời, quá trình hòa trộn không khí và nhiên liệu được thực hiện một cách cưỡng bức bên trong xylanh nhờ vào hệ thống kim phun.
(a) ECM thay đổi chế độ giảm chấn để thỏa mãn điều kiện lái
(b) cảm biến góc quay hệ thống lái thì đƣợc cố định với trục chủ động bánh xe trước
(c) hệ thống này không phải hoạt động ở tốc độlớn hơn 25 km/h (d) ECM thiết lập giá trị mới nếu lò xo hệ thống treo gãy.
NHỮNG THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MỘT MÁY TÍNH
Hình 2.1: Những chi tiết cơ bản của hệ thống điều khiển bằng máy tính
Hình 2.1 chỉ ra cấu trúc tổng quan của một máy tính bao gồm các phần sau:
Một bộ xử lý trung tâm (CPU)
Thiết bị đầu vào và đầu ra (I/O)
Đồng hồ cho các mục đích tính toán thời gian
Xử lý dữ liệu là chức năng quan trọng của máy tính, cho phép trình bày thực tế và ý tưởng thông qua dữ liệu nhị phân, được mã hóa bằng các con số và ký tự dưới dạng 0 và 1 Các cổng đầu vào và đầu ra giúp máy tính tiếp nhận tín hiệu và thực hiện các lệnh theo yêu cầu Quá trình xử lý dữ liệu là sự chuyển đổi thông tin, được kiểm soát bởi đồng hồ Bộ nhớ giữ vai trò quan trọng trong việc lưu trữ chương trình hoạt động và dữ liệu tạm thời trong quá trình xử lý.
Bộ nhớ chỉ đọc (ROM) là nơi lưu trữ chương trình hoạt động của máy tính, bao gồm các mạch điện tử để cung cấp tín hiệu đầu ra xác định cho giá trị đầu vào ROM có dung lượng lớn hơn so với bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), nơi dữ liệu được giữ tạm thời trong quá trình máy tính hoạt động với bộ vi xử lý Quá trình đưa dữ liệu vào bộ nhớ được gọi là "viết", trong khi việc sử dụng dữ liệu được gọi là "đọc".
Bộ định thời là một mạch điện tử sử dụng hiện tượng áp điện của tinh thể thạch anh để tạo ra các xung điện chính xác, điều khiển hoạt động của máy tính Tốc độ đồng hồ được đo bằng số xung điện tạo ra trong một giây, với một xung trong một giây được gọi là một Hz Đồng hồ máy tính hiện đại có thể đạt tốc độ hàng triệu xung mỗi giây, với một triệu xung trong một giây được gọi là MHz.
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Hệ thống truyền động được điều khiển bởi một máy tính, với bộ điện tử là trung tâm đầu não Bộ điện tử này chứa vi điều khiển, có sẵn trong các kích cỡ 4, 6, 8, 16 và 32 bit, tương ứng với chiều dài ký tự mã nhị phân Trong hệ thống này, vi điều khiển được sử dụng là loại 8 bit.
Hình 2.2: Máy tính điều khiển hệ thống truyền động
Hình 2.3 chỉ ra vài chi tiết cụ thể bên trong của máy tính và sự diễn tả theo sau rất rõràng trong cái cách mà nó hoạt động
Hình 2.3: Chi tiết bên trong của máy tính
Máy vi tính (1) Đây là một vi điều khiển 8 bit Trong ngôn ngữ máy tính, một bit là
0 hay là 1 0 thường đại diện cho mức điện áp thấp, và 1 thường đại diện cho mức điện áp cao
Mạch tổ hợp vi điều khiển (chip) sở hữu dung lượng ROM 2048 byte (1 byte = 8 bit) và bộ nhớ RAM 64 byte Ngoài ra, vi điều khiển còn có khả năng chuyển đổi 4 ngõ vào tương tự thành các mã số 8 bit trên chip.
Sự cung cấp năng lượng (2)
Sự cung cấp năng lượng trong hệ thống điện của xe ô tô lấy nguồn từ bình ắc quy và điều chỉnh ổn áp xuống 5V để cấp cho vi điều khiển, đảm bảo hoạt động hiệu quả Hệ thống này còn tích hợp bảo vệ chống lại tình trạng điện áp vượt mức và điện áp thấp, với bảo vệ điện áp thấp được kích hoạt khi điện áp ắc quy giảm, thường sử dụng các bộ tụ điện để khôi phục điện áp.
Trong ứng dụng đặc biệt này, bộ định thời hoạt động ở xung nhịp
Tần số 4 MHz điều khiển hoạt động của máy tính bằng cách đếm xung từ cảm biến, giúp xác định tốc độ và thời điểm các xung đầu ra đến van điện Nhờ đó, quá trình chuyển đổi số diễn ra một cách mượt mà và đúng thời điểm yêu cầu.
Các mạch tín hiệu ngõ vào (4)
Giao diện ngõ vào bao gồm các mạch điện tử cung cấp năng lượng cho cảm biến và công tắc chuyển mạch kết nối với chúng Một số ngõ vào là mạch điện không thể đọc trực tiếp vào máy tính và cần phải chuyển đổi tín hiệu thành dạng số tại giao diện.
Các mạch tín hiệu đầu ra điều khiển năng lượng bao gồm các transistor công suất, được chuyển đổi từ điện tử sang điều khiển van điện, nhằm điều chỉnh cơ cấu truyền động thủy lực.
Trên mạch điện ghi là “Reading electrical state” Điều này có nghĩa là máy tính đang nhận biết những vị trí (bật hay tắt) của các van điện từ.
Mạch cảnh báo là một mạch định thời gian giúp ngăn chặn máy tính rơi vào vòng lặp vô hạn, tình trạng có thể xảy ra khi xuất hiện các lỗi trong quá trình đọc dữ liệu.
Giao diện chẩn đoán là một mạch giúp kích hoạt đèn báo khi hệ thống gặp sự cố Nó cũng đóng vai trò kết nối với các dụng cụ chẩn đoán để xác định và khắc phục vấn đề.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Hệ thống ô tô điều khiển bằng máy tính dựa vào sự tin cậy từ các cảm biến đầu vào Máy tính sẽ so sánh các giá trị này với dữ liệu đã được lưu trữ trong bộ nhớ chương trình (ROM) Dựa trên kết quả so sánh, máy tính sẽ xác định các tín hiệu cần thiết để điều khiển các bộ chấp hành (van điện), từ đó thay đổi cơ cấu truyền động của xe.
Trong ứng dụng này, chương trình máy tính đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển hoạt động của xe Điểm hoạt động của xe được xác định bởi hai yếu tố chính: tốc độ và tải trọng Tốc độ được đo thông qua cảm biến điện từ, trong khi tải trọng được xác định nhờ cảm biến vị trí của cánh bướm ga.
Để thiết lập lại hoạt động của xe, dữ liệu trong ROM được sử dụng trong quá trình xe vận hành, đặc biệt khi thay đổi cơ cấu truyền động Khi cảm biến tốc độ đo được tốc độ xe lớn hơn giá trị trong ROM, máy tính sẽ cho phép chuyển sang số cao hơn Ngược lại, khi tốc độ xe giảm xuống dưới mức trong ROM, việc chuyển số thấp sẽ được thực hiện.
Máy vi tính nhận diện mã từ cảm biến với tần số đọc tối đa khoảng 3 lần, sau đó tiến hành kiểm tra lỗi trong hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển truyền động có khả năng phát hiện nhiều loại lỗi khác nhau.
- Hƣ hỏng van thủy lực điện
- Hỏng cảm biến vị trí cánh bướm ga (tải)
- Hỏng cảm biến tốc độ
- Hỏng điện áp nguồn năng lƣợng (ắc quy)
Khi xảy ra hư hỏng, đèn báo sẽ sáng lên và hệ thống điều khiển động cơ được kích hoạt, đồng thời một mã lỗi sẽ được lưu trữ trong bộ phận RAM để phục vụ cho việc chẩn đoán sau này Nếu hệ thống điều khiển động cơ có chương trình con, nó có thể khiến hệ thống hoạt động ở tay số cao hơn, nhằm giúp người lái có thể điều khiển xe đến garage để thực hiện sửa chữa cần thiết.
DỮ LIỆU MÁY TÍNH
Tại mức độ cơ bản, bộ vi xử lý máy tính hoạt động bằng cách xử lý các giá trị số dưới dạng mã nhị phân Các cảm biến như tốc độ động cơ và nhiệt độ nước làm mát cung cấp dữ liệu cho máy tính dưới dạng tín hiệu điện, với 0s biểu thị giá trị 0 (0.0-0.8V) và 1s biểu thị giá trị 1 (2-5V) Như vậy, máy tính hoạt động dựa trên các tín hiệu điện này để thực hiện các chức năng của mình.
2.4.1 Sự chuyển đổi dữ liệu
Mã dữ liệu được chuyển đổi thành các xung điện, diễn ra cả bên trong máy tính và giữa các máy tính kết nối với nhau Ví dụ, một mã số như 20 được biểu diễn dưới dạng 00010100 trong hệ nhị phân 8 bit, và được truyền qua một đường dẫn song song với 8 dây dẫn Đây là khái niệm về truyền dữ liệu song song, như thể hiện trong Hình 2.4 (a).
Hình 2.4: Sự truyền dữ liệu
Khi dữ liệu được truyền qua dây điện trong các hệ thống mạng, mỗi bit (0 hoặc 1) được gửi lần lượt, cho đến khi tất cả các bộ 0 và 1 được truyền tải Mỗi bit đại diện cho một thông tin cơ bản, và số lượng bit được truyền trong một giây được gọi là tỷ số.
“Baud” (tên theo người đầu tiên nghĩ đến việc đo những bit trên giây) Nguyên lý của chuỗi dữ liệu truyền đi đƣợc chỉ ra ở Hình 2.4 (b)
2.4.2 Những yêu cầu khi truyền dữ liệu Để cho những hệ thống mà máy tính điều khiển vận hành một cách chính xác nhất định theo yêu cầu cần:
1 Cần có một phương pháp cho phép bộ vi xử lý máy tính đồng nhất hóa một giao diện thiết bị đặc biệt từ tất cả các giao diện và những thiết bị ghi nhớ được gắn vào bên trong đường dẫn của máy tính.
2 Phải có một khoảng trống bộ nhớ tạm thời (bộ nhớ đệm) mà ở đó dữ liệu có thể đƣợc giữ (nếu cần thiết) khi dữ liệu đƣợc truyền giữa bộ vi xử lý máy tính và các thiết bị ngoại vi nhƣ là cảm biến hay là bộ chấp hành
3 Thiết bị ngoại vi nhƣ là cảm biến tốc độ, những kim phun nhiên liệu, phải cung cấp thông tin trạng thái đến bộ vi xử lý máy tính, thông qua những giao diện, để cung cấp thông tin cho vi xử lý máy tính mà chúng sẵn sàng gửi dữ liệu tới nó hay nhận dữ liệu từ nó.
4 Máy tính phải tạo, nhận sự định thời và điều khiển những tín hiệu thích hợp với bộ vi xử lý của máy tính Những tín hiệu và sự định thời này cũng phải được tương thích với thiết bị gửi hay nhận, ví dụ nhƣ cảm biến hay bộ chấp hành
5 Phải có một thiết bị để chuyển đổi những tín hiệu của cảm biến sang dữ liệu dạng số để máy tính có thể dùng cũng nhƣ phải có một thiết bị chuyển dữliệu số sang một dạng khác để bộ chấp hành có thể dùng.
GIAO DIỆN MÁY TÍNH
Giao diện giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi, như cảm biến và cơ cấu chấp hành, sử dụng mạch tổ hợp chip đơn, ví dụ như mạch Motorola MC6805 ACIA (bộ điều hợp giao tiếp không đồng bộ) Trong đó, R1 nhận dữ liệu ký tự 8 bit song song và chuyển đổi thành dòng bit tuần tự, trong khi R2 nhận dòng dữ liệu tuần tự và xuất ra dưới dạng ký tự 8 bit song song Mạch logic điều khiển hoạt động từ máy tính, kết nối với đường dẫn 8 bit tại cổng giao tiếp với cụm điều khiển và các mạch bên trong của vi điều khiển.
Hình 2.5: Một dạng giao diện truyền động
SỰ ĐIỀU KHIỂN CỦA NHỮNG THIẾT BỊ NGÕ RA
Trong nhiều trường hợp, lệnh từ máy tính được sử dụng để kết nối một mạch với mass thông qua transistor Hai phương pháp phổ biến là chu kỳ làm việc và điều chỉnh bề rộng xung, mỗi phương pháp tạo ra mẫu điện áp khác nhau khi thiết bị được kiểm tra bằng dao động kế Các mẫu này được minh họa trong Hình 2.6.
Chu kỳ làm việc của transistor trong việc điều khiển các thiết bị có thể đạt 100% thời gian sử dụng hoặc chỉ một phần nhỏ, chẳng hạn như 30% Sự điều khiển này phụ thuộc vào tính “đúng giờ”, cho phép các thiết bị như kim phun nhiên liệu hoặc van điều khiển sự hòa trộn hoạt động trong 50% thời gian khả dụng.
Bề rộng xung điều khiển transistor cho phép bật hoặc tắt với tần số cao, giúp giảm nhiệt độ trong cuộn dây của thiết bị kim phun khi hoạt động nhờ vào việc sử dụng điều biến bề rộng xung (PWM).
Hình 2.6 (a): Điều khiển sự hòa trộn bằng van solenoid
Hình 2.6 (b): Bề rộng xung trong kim phun nhiên liệu
BỘ NHỚ MÁY TÍNH
Thuật ngữ "bộ nhớ chip" xuất phát từ việc hầu hết các bộ máy tính sử dụng mạch tích hợp trên chip silic Các máy tính trong ô tô sử dụng chip nhớ tương tự như chip nhớ trên máy tính cá nhân Tên chính xác của "chip" là mạch tích hợp (I/C), và phần lớn bộ nhớ điện tử được cấu tạo từ các transistor Số lượng transistor có thể được chế tạo trên một mảnh silic rất nhỏ, có thể lên tới hàng triệu.
Flip-flop kiểu D là một phần tử bộ nhớ quan trọng, được biết đến với khả năng lưu trữ dữ liệu Khi tín hiệu tại đầu vào D là 0 hoặc 1, giá trị này sẽ được truyền ra đầu ra Q khi xung đồng hồ (C) là 1 Khi tín hiệu C chuyển về 0, đầu ra Q sẽ giữ nguyên giá trị mà không thay đổi theo đầu vào.
D và giữ giá trị của nó khi C thay đổi tới 0 Q sẽ lại đi theo sau D khi C đi đến 1.
Hình 2.7: Phần tử bộ nhớ máy tính
Cổng logic, được thể hiện trong hình, được hình thành từ các thiết bị điện tử như transistor Số lượng lớn các cổng logic này có thể được sản xuất trên một mạch tổ hợp đơn giản.
Các chương trình điều khiển hệ thống được lưu trữ trong bộ nhớ chỉ đọc (ROM), và việc hiểu sự khác nhau giữa các loại ROM là rất quan trọng, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất ô tô, nơi mà các thiết bị không nhất thiết phải giống nhau Hình 2.8 minh họa sơ đồ khối của một mạch ROM nhỏ, với các chân trị hiển thị dữ liệu xuất hiện trên các hàng ngỏ ra từ F0 đến F3.
Nó đọc nhƣ sau: khi ngõ vào điện tại A, B và C đại diện cho logic 0, những giá trị F 0 đến F 3 là 1010,…
Hình 2.8: Một mạch điện bộ nhớ ROM và bảng giá trị
Bộ nhớ ROM có nhiều loại khác nhau, trong đó bộ nhớ chương trình chính thường không thay đổi trừ khi cấu hình mạch tổ hợp được điều chỉnh Một số loại ROM được sử dụng trong các máy tính của xe, với một số xe có bộ nhớ có thể thay đổi trong thiết bị nhưng chỉ trong các hệ thống được phê duyệt ROM là thành phần quan trọng trong ECM, nơi lưu trữ chương trình điều khiển hoạt động của hệ thống; bất kỳ sự can thiệp nào vào bộ nhớ này đều có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.
ROM được lập trình kín là loại ROM phổ biến trong sản xuất quy mô lớn Thuật ngữ “mặt nạ” ám chỉ đến quá trình che giấu trong giai đoạn tạo ra mạch điện tử của ROM Khi một ROM chương trình được che giấu, nó sẽ được định dạng để không thể thay đổi.
ROM có thể lập trình được thường được coi là một lĩnh vực trong lập trình ROM, cho phép thay đổi mạch từ nhà máy Các mạch nhớ này chứa cầu chì tổng có thể bị ngắt thông qua thiết bị đặc biệt gọi là bộ chương trình PROM Tuy nhiên, cầu chì dễ nóng chảy có thể không bị ngắt.
Bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình bằng điện (FROM) là loại mạch nhớ sử dụng điện tích để duy trì dữ liệu ngay cả khi nguồn điện chính bị ngắt Dữ liệu trong bộ nhớ này có thể bị xóa thông qua ánh sáng tử ngoại Kiểu chip nhớ này thường được thiết kế với một ô nhỏ trong vỏ chip và sau khi xóa, bộ nhớ có thể được thiết lập lại bằng điện.
PROM bộ nhớ có thể đọc xóa điện được sử dụng tương tự như EPROM, nhưng điểm khác biệt chính là bộ nhớ này có khả năng xóa và thiết lập lại thông qua một mạch nạp đặc biệt, được điều khiển bởi vi điều khiển theo chương trình hoạt động của ECM.
2.7.2 Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên
RAM, hay bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, là nơi lưu trữ tạm thời dữ liệu trong quá trình máy tính hoạt động Đây là loại bộ nhớ có khả năng đọc và viết, cho phép thay đổi nội dung thường xuyên RAM duy trì thông tin thông qua dòng điện, nhưng khi nguồn điện bị ngắt, dữ liệu trong RAM sẽ bị mất, giải thích cho tính chất tức thời của bộ nhớ này.
2.7.3 Những kiểu bộ nhớ máy tính khác
Đĩa cứng được chế tạo từ chất liệu có khả năng từ hóa tại những vùng rất nhỏ, sắp xếp trên bề mặt tròn Mỗi vùng từ hóa biểu thị số "1" trong ngôn ngữ máy tính, trong khi vùng không từ hóa đại diện cho số "0" Khi đĩa quay qua đầu đọc và viết, quá trình từ hóa này được chuyển đổi thành tín hiệu điện, tạo ra dữ liệu cho hoạt động máy tính Đĩa cứng có khả năng lưu trữ hàng triệu bit dữ liệu, trong khi đĩa mềm hoạt động theo nguyên lý tương tự nhưng có dung lượng thấp hơn.
Đĩa compact (CD) có dung lượng nhớ lớn và hoạt động tương tự như máy ghi âm cũ với các rãnh sâu Những rãnh này được đọc bởi chùm tia laser, kết nối với mạch điện tử, giúp chuyển đổi tín hiệu laser thành điện áp biểu diễn các giá trị 0 và 1, được sử dụng bởi máy tính.
MÃ LỖI
Khi vi điều khiển trong ô tô quản lý động cơ, nó liên tục thu thập dữ liệu từ các cảm biến Dữ liệu này được so sánh với các giá trị trong chương trình lưu trữ trong ROM Nếu dữ liệu từ cảm biến khớp với giá trị chương trình, vi điều khiển sẽ đưa ra quyết định về tín hiệu đầu ra cho các bộ chấp hành như kim phun.
Khi cảm biến không đọc được trong giới hạn yêu cầu, vi điều khiển sẽ thực hiện việc đọc lại; nếu vẫn nằm ngoài giới hạn, mã lỗi sẽ được lưu trữ trong RAM Điều này cho thấy sự hợp lý trong thiết kế chương trình, giúp vi điều khiển điều chỉnh hệ thống theo các tiêu chuẩn khác nhau cho đến khi sửa chữa hoặc xóa mã lỗi Mã lỗi, hay mã chẩn đoán (DTCs), rất quan trọng cho kỹ thuật viên dịch vụ, và quy trình tìm kiếm mã lỗi cần được hiểu rõ Những mã này nên được xóa khỏi bộ nhớ RAM, và chúng sẽ tự động bị xóa khi nguồn ECM bị ngắt, lý do này giải thích sự đa dạng trong các phương pháp xử lý mã lỗi.
Bộ nhớ mã lỗi (KAM) là thuật ngữ chỉ các hệ thống mà trong đó ECM duy trì sự hiện diện liên tục Mã lỗi được lưu trữ trong bộ nhớ này, nhưng chỉ khi có nguồn điện từ ắc quy Hình 2.9 minh họa mạch của hệ thống KAM.
KHẢ NĂNG ĐIỀU KHIỂN CỦA ECM
Trong suốt quá trình hoạt động của xe, áp suất và các yếu tố hoạt động thường xuyên thay đổi Để giảm thiểu tác động của những thay đổi này, nhiều hệ thống điều khiển được lập trình để tạo ra các thiết lập mới, lưu trữ trong bộ nhớ RAM Những thiết lập này mang tính tạm thời và có thể bị mất nếu nguồn điện bị ngắt từ ECM Khi có sự thay thế linh kiện hoặc mất nguồn điện, xe cần được kiểm tra định kỳ để ECM có thể thiết lập lại các giá trị mới Việc này rất quan trọng trong quá trình sửa chữa xe, vì quy trình sửa chữa có thể khác nhau giữa các loại xe.
Khi một khuyết tật ảnh hưởng đến động cơ nhưng không đủ nghiêm trọng để ngăn cản việc điều khiển xe, chương trình ROM sẽ cung cấp giải pháp thay thế cho phép xe di chuyển đến điểm bảo dưỡng Phương pháp này được coi là "chạy bằng hệ thống dự phòng khi xe gặp sự cố" Cần lưu ý rằng mọi nỗ lực sửa chữa khuyết tật đều phải dựa trên sự tính toán thực tế để đảm bảo hệ thống hoạt động trong giới hạn an toàn.
MẠNG MÁY TÍNH
Các hệ thống máy tính kiểm soát riêng biệt ngày càng gia tăng và mục tiêu chính là kết nối chúng lại với nhau Sự liên kết này đã trở nên rõ ràng trong các hệ thống như quản lý động cơ, điều khiển lực kéo và phanh chống hãm cứng, tạo ra sự nâng cao trong việc điều khiển xe Khi các máy tính kiểm soát hệ thống được kết nối, chúng được gọi là “mạng máy tính” Liên kết mạng máy tính trên xe được coi là sự “phối hợp”, và việc giới thiệu chủ đề này là cần thiết để xem xét một số nguyên lý tổng quát của liên kết mạng máy tính, từ đó giúp hiểu sâu hơn về cách mà mạng lưới này hoạt động trên xe.
2.10.1 Những hệ thống cơ bản
Hình 2.10: Máy tính được kết nối theo một đường truyền
Hình 2.10 minh họa các nguyên lý cơ bản của nhiều máy tính được kết nối qua một dây chung, cho phép chúng gửi thông điệp và chia sẻ dữ liệu hiệu quả.
Một lợi ích quan trọng của hệ thống là giảm thiểu số lượng dây dẫn, điều này rất cần thiết khi có nhiều thông điệp trên cùng một đường truyền dữ liệu tại một thời điểm Để giải quyết vấn đề này, cần thiết phải có các quy tắc chính xác cho cách thức truyền dữ liệu giữa các máy tính và kết nối đến đường dẫn Những quy tắc này được gọi là "giao thức".
2.10.2 Hệ thống máy tính đƣợc kết nối thành hình sao
Hình 2.11: Mạng máy tính được kết nối thành hình sao
Một giải pháp hiệu quả để kết nối các hệ thống máy tính là sử dụng cấu trúc hình sao, như được minh họa trong Hình 2.11 Lợi ích của hệ thống này là khi một máy tính bị ngắt kết nối, nó sẽ không ảnh hưởng đến toàn bộ mạng Cổng trung tâm có thể hoạt động như một cổng điện tử, nhận thông tin từ các máy tính khác và xác định đích đến của dữ liệu để gửi đến máy tính mong muốn (ECM) trên mạng.
Hệ thống máy tính trên xe thường được nối mạng thông qua mạng vùng điều khiển (CAN), một hệ thống được Bosh phát triển và sử dụng phổ biến trong các mạng xe có tốc độ cao Cần lưu ý rằng "tốc độ cao" ở đây đề cập đến tốc độ di chuyển của dữ liệu trong mạng, không phải tốc độ di chuyển của xe Khi xe được trang bị các liên kết mạng với tốc độ truyền khác nhau, chúng có thể kết nối với các máy tính khác thông qua giao diện gọi là "cổng truyền dữ liệu".
Thông tin là thuật ngữ mô tả dữ liệu được gửi từ máy tính này sang máy tính khác qua mạng liên kết Thông tin có thể là nội dung dài, như một tập tin nhiều megabyte, hoặc ngắn chỉ vài byte Tốc độ truyền dữ liệu (baud rate) có thể làm chậm quá trình truyền tải thông tin dài, gây khó khăn khi cần gửi thông tin khẩn cấp Để khắc phục điều này, thông tin được chia thành nhiều gói nhỏ, mỗi gói được truyền như những thực thể riêng biệt Máy tính nhận dữ liệu sau đó sẽ ghép các gói lại để tạo thành thông điệp hoàn chỉnh.
(Chú ý, 1 baud = 1 bit, số nhị phân 0 hay 1, trên giây.)
Những gói được cấu trúc thành một khung trước khi nó được chuyển đi Những cái khung này bao gồm:
Những bit dữ liệu bổ sung (0s và 1s) để những lỗi có thể tìm ra
Những bit dữ liệu mà máy tính gửi có thể đƣợc đồng nhất hóa
Những bit dữ liệu mà máy tính đƣa đến có thể đƣợc nhận dạng
Một dãy bit dữ liệu biểu hiện sự bắt đầu của khung hình
Một số bit dữ liệu để biểu hiện chiều dài của khung hay điểm kết thúc của khung
Các mạng thực hiện chức năng chuyển đổi dữ liệu cần tuân theo các quy tắc giao thức Một giao thức phổ biến trong giao tiếp giữa các máy tính liên kết mạng là đa truy cập bằng cảm sóng với sự tránh va chạm (CSMA-CD) CSMA-CD hoạt động theo một quy trình nhất định để đảm bảo việc truyền dữ liệu hiệu quả.
Khi một máy tính trên mạng muốn gửi khung dữ liệu, nó phải chờ cho liên kết mạng nhàn rỗi Tất cả các máy tính trên liên kết sẽ kiểm tra địa chỉ nhận của khung dữ liệu và cho phép nhận khung khi việc kiểm tra hoàn tất Sau đó, các máy tính sẽ thực hiện kiểm tra lỗi; nếu phát hiện lỗi, chúng sẽ gửi thông báo lỗi về máy tính truyền dữ liệu Nhận thông báo lỗi, máy tính này sẽ gửi lại toàn bộ khung dữ liệu.
Khi hai máy tính gửi khung dữ liệu đồng thời, sẽ xảy ra va chạm, gây hư hỏng cho khung dữ liệu Khi sự cố này xảy ra, máy tính yêu cầu dừng việc truyền dữ liệu ngay lập tức và phát đi tín hiệu nhiễu để cảnh báo các máy tính khác trên mạng Các máy tính khác sẽ bỏ đi phần khung dữ liệu bị hư hỏng và phải chờ một khoảng thời gian ngắn trước khi thử gửi lại.
Mỗi thiết bị kết nối mạng cần có một giao diện phù hợp, thường là thẻ mạch giao diện Thẻ mạch này được trang bị vi điều khiển, giúp nhận và kiểm tra gói dữ liệu mà không làm gián đoạn các nhiệm vụ của bộ vi xử lý chính.
Tóm lại, để cho mạng nội bộ (LAN) hoạt động thì những điều dưới đây phải xảy ra:
Dữ liệu phải đƣợc chia cắt thành từng gói
Những bit phát hiện sai sót phải đƣợc bổ sung.
Mỗi gói phải hình thành những khung dữ liệu.
Khung dữ liệu phải đƣợc truyền lên mạng.
Sự phát hiện các xung đột phải đƣợc thay thế, quá trình truyền dữ liệu phải dừng lại, tín hiệu nhiễu phải đƣợc đƣa ra.
Máy tính phải đợi trong thời gian ngẫu nhiên trước khi sự truyền lập lại.
Cần chú ý rằng tất cả điều này diễn ra trong vi điều khiển dưới sự điều khiển của xung máy tính.
NHỮNG HỆ THỐNG MẠNG TRÊN Ô TÔ
Một trong những mục đích chính của các hệ thống mạng trên ô tô là giảm thiểu số lượng dây dẫn sử dụng, với ước tính có thể tiết kiệm hơn 15 kg dây dẫn nhờ vào việc áp dụng mạng liên kết Thêm vào đó, việc sử dụng cảm biến cũng giúp tiết kiệm đáng kể; chẳng hạn, hệ thống điều khiển lực kéo và quản lý động cơ có thể tận dụng một cảm biến tốc độ động cơ duy nhất cho nhiều hệ thống, thay vì sử dụng một cảm biến riêng cho mỗi hệ thống Điều này không chỉ giảm thiểu số lượng dây dẫn mà còn có thể làm giảm tổng số cảm biến trên xe, mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn cho các phương tiện.
Có nhiều khu vực trong việc điều khiển xe mà dữ liệu có thể được sử dụng để mang lại lợi ích Điển hình là các hệ thống chiếu sáng và hệ thống đo kiểm, cho phép truyền dữ liệu với tốc độ chậm.
Hệ thống ô tô hiện đại yêu cầu tốc độ truyền tải dữ liệu cao, với mức tối thiểu là 1000 bits trên giây, trong khi các bộ phận như động cơ và hộp số có thể cần tới 250000 bits trên giây Để đáp ứng các nhu cầu kỹ thuật của ngành công nghiệp ô tô, ba nhóm chuyên môn được thành lập, bao gồm nhóm A, nhóm B và nhóm C.
Nhóm A Dữ liệu truyền ở tốc độ chậm, gần 10000 bits/s, đƣợc dùng cho các dây bên sườn xe như các đèn bên ngoài,…
Nhóm B Dữ liệu truyền ở tốc độ trung bình, 1000 bits/s đến
125000 bits/s, dùng cho điều khiển tốc độ xe, trang thiết bị, hệ thống khí thải,…
Nhóm C Dữ liệu truyền ở tốc độ cao, 125000 bits/s đến 1000000 bits/s (hoặc hơn nữa), dùng cho hệ thống phanh, hệ thống điều khiển lực kéo, hệ thống ổn định,…
2.11.1 Nguyên lý của hệ thống truyền dữ liệu trên ô tô
Công tắc điều khiển hệ thống trên xe được đặt gần vị trí ngồi của tài xế, dẫn đến việc lượng thiết bị điện hoạt động tăng lên đáng kể tại khu vực này Do đó, cần tìm một không gian đủ rộng để chứa số lượng dây điện ngày càng tăng.
Hình 2.12 hiển thị một khái niệm cơ bản của mạch điện trên xe Để giữ nó ở vị trí đơn giản nhƣlà vị trí cầu chì.
Hình 2.12: Khái niệm tổ hợp mạch điện
Dây dẫn điện được sử dụng để truyền tải thông điệp dữ liệu đến các bộ điều khiển từ xa, bao gồm thông tin số hóa dưới dạng 0 và 1.
Các hình chữ nhật được đánh số từ 1 đến 4 thể hiện các giao diện điện tử cho phép truyền thông tin hai chiều giữa ECU và các đèn cũng như dây điện trở của cửa sổ phía sau Công tắc trên bảng điều khiển kết nối với bộ đa xử lý (MUX), cho phép truyền mã nhị phân đại diện cho các vị trí công tắc khác nhau qua ECU vào đường dẫn dữ liệu Ví dụ, mã nhị phân 1000 tương ứng với các công tắc cho đèn bên và kích thước, cùng với các bit khác (0s và 1s) cần thiết cho nghi thức trên đường dẫn dữ liệu để cung cấp năng lượng cho đèn bên của xe Các công tắc khác như mở kính phía sau cũng tạo ra mã khác, được truyền bởi ECU tới đường dẫn dữ liệu Với tốc độ di chuyển dữ liệu khoảng 1000 lần trên giây, bất kỳ sự thay đổi nào sẽ được phản ánh ngay lập tức.
2.11.2 Dữ liệu truyền đi cho các ứng dụng khác
Hệ thống điều khiển lực kéo hoạt động trong thời gian thực, cho phép truyền dữ liệu giữa các thành phần với tốc độ cao Việc sử dụng thiết bị này có thể cải thiện tốc độ truyền dữ liệu trong mạng, chẳng hạn như mạng CAN, được phát triển bởi Bosch Mạng CAN sử dụng cặp dây điện xoắn để truyền tải thông tin hiệu quả.
Rover 75 là chiếc xe hiện đại sử dụng cách truyền dữ liệu khác đƣợc minh họa nhƣ sau:
1 Hai đường dây mạng CAN có thể truyền dữ liệu ở tốc độ cao đến
Hình 2.13: Hệ thống mạng CAN
2 Một dây đơn cho cửa, đèn, cửa nóc,… dữ liệu truyền ở tốc độ 9.6 kbaud (Hình 2.14)
Hình 2.14: Hệ thống dây dẫn điện đơn
3 Dây đơn cho mục đích chẩn đoán, truyền ở tốc độ 10.4 kbaud (Hình 2.15)
Trong phần 2.10.4, một phần của giao thức được đề cập liên quan đến phương pháp truyền thông điệp về việc truyền tải dữ liệu Hai phương pháp chính được sử dụng trong quá trình này là:
Không trở về số không (NRZ) (Hình 2.16):
Hình 2.16: Truyền dữ liệu NRZ của tần số bit hệ nhị phân
Hình 2.17: Tần số dữ liệu mạng CAN
Một điểm nổi bật là các cấp độ 0 và 1, hoặc cao và thấp, được sử dụng trong máy tính Trong phương pháp NRZ, chuỗi mã nhị phân 0,1,1,1,0,0,1 có thể được truyền tải như minh họa trong Hình 2.16.
Trong mạng CAN, có hai đường dây chính để truyền dữ liệu, bao gồm dây CAN-H và dây CAN-L Tần số bit của mạng CAN được thể hiện rõ trong Hình 2.17.
Bộ ngắt mạch trên dây CAN-H hoạt động trong khoảng 2.5 đến 3.5V, trong khi CAN-L nằm trong khoảng 2.5 đến 1.5V Khi cả CAN-H và CAN-L đều ở mức 2.5V, không có sự chênh lệch điện áp giữa chúng, điều này thể hiện trạng thái logic.
0 Logic 1 tạo ra khi mà CAN-H ở 3.5V và CAN-L ở 1.5V.
HỆ THỐNG MẠNG
Để hiểu sâu về các hệ thống xe được kết nối mạng, nghiên cứu khái niệm phát triển bởi LucasVarity là rất hữu ích Hình 2.18 cung cấp cái nhìn tổng quan về hệ thống, trong đó có một số tham khảo về các hệ thống mạng như điều khiển lực kéo và điều khiển ổn định Hệ thống được trình bày trong Hình 2.18 phù hợp với mọi loại xe, bao gồm cả xe tải và xe buýt, và bao gồm bốn hệ thống con.
1 Hệ thống điều khiển phun điện đƣợc lập trình Lucas EPIC, là một máy tính kiểm soát hệ thống quản lý động cơ cho những động cơ diesel, tương tự như hệ thống được miêu tả ở Hình 1.11
2 Van Lucas của hệ thống phanh chống hãm cứng Trên mẫu hiện đại, hệ thống ABS đƣợc cung cấp một van điện thứ cấp tại mỗi bánh trước, cho phép ứng dụng độc lập phanh bằng cách dùng bơm ABS để cung cấp áp suất.
3 Một hệ thống quản lý ly hợp (CMS) Cái này thay thế cho sự kết nối bàn đạp ly hợp thông thường với một máy tính kiểm soát, hệ thống chấp hành thủy lực
Hình 2.18: Ứng dụng đầu tiên trên xe của LucasVarity
4 Cần số tay vẫn đƣợc giữ lại, nhƣng không có bàn đạp ly hợp Người điều khiển vẫn còn nâng bàn chân từ bàn đạp ga khi sang số xe Lợi thế của điều này là người lái thuận lợi về điều khiển hai bàn đạp mà không có nhiên liệu tiêu thụ tổn hao, điều này liên quan tới sự truyền tự động Người lái cũng giữ đầy đủ sự điều khiển qua thao tác chuyển số.
5 Điều chỉnh nhịp độ giảm chấn thích hợp Nhịp điệu giảm chấn đƣợc điều khiển bởi máy tính (ECM) để cung cấp sự giảm chấn tối đa trong thời gian điều khiển nhanh
Mỗi hệ thống đều có giao diện CAN, cho phép kết nối với bộ điều khiển chính thông qua mạng cáp xoắn đôi Kết nối này giúp chuyển đổi thông tin từ cảm biến và điều khiển tín hiệu với mức độ an toàn cao, đồng thời giảm thiểu dây dẫn Bộ điều khiển chính nhận thông tin từ các hệ thống con qua thanh dẫn CAN, đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy trong quá trình vận hành.
Bộ phận điều khiển chính được kết nối trực tiếp với một gói chuyển đổi, hai máy đo gia tốc và một máy đo độ nghiêng, giúp theo dõi tình trạng máy tính của xe và yêu cầu của người lái Thông tin này được xử lý để tạo ra tín hiệu điều khiển gửi tới các hệ thống con Những tín hiệu này có tác dụng vô hiệu hóa hoạt động bình thường của hệ thống con, cho phép vận hành lớp khác của hệ thống tổ hợp Trong mã lỗi của CAN, mỗi hệ thống con hoạt động độc lập theo mặc định.
Những hệ thống tổ hợp
Có bốn hệ thống chính, bao gồm EPIC, ABS, điều khiển giảm chấn và quản lý ly hợp, hoạt động cùng nhau để cung cấp bảy chức năng bổ sung cho việc quản lý xe Sự điều khiển này được thực hiện thông qua một chương trình máy tính do bộ điều khiển chính đảm nhiệm Bảy hệ thống này hợp tác chặt chẽ để nâng cao hiệu suất và an toàn của phương tiện.
Điều khiển kéo và ổn định
Điều khiển kéo động cơ
Điều khiển kéo và ổn định xe
Các tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe ABS cung cấp thông tin về điều kiện bề mặt của bánh xe tới máy tính ABS Khi xe di chuyển ở tốc độ thấp hoặc chỉ một bánh xe quay, phanh sẽ tự động được áp dụng cho bánh xe quay trơn để tăng cường độ bám Ở tốc độ cao hơn, khi cả hai bánh xe quay, công suất động cơ sẽ được giảm để hạn chế sự quay vòng của bánh xe Sự kết hợp giữa hai phương pháp này giúp cải thiện tốc độ, sức kéo và đảm bảo an toàn khi vào cua ở tốc độ cao.
Cảm biến tốc độ xe đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển động cơ (EPIC), giúp duy trì tốc độ ổn định mà người lái đã chọn Bộ công tắc chuyển đổi ga tự động cho phép thiết lập tốc độ mong muốn và điều chỉnh chế độ hoạt động theo yêu cầu.
Chức năng di chuyển công suất giảm tự động trong quá trình thay đổi số giúp người lái không cần nhấc chân khỏi bàn đạp ga, chỉ cần chuyển cần số để thực hiện thay đổi Sự giảm công suất động cơ này được điều khiển để vượt qua khó khăn của sự đồng tốc và moment ở cấp số, mang lại sự đáp ứng êm dịu cho bướm ga khi thực hiện việc chuyển số xuống.
Điều khiển kéo động cơ
Việc loại bỏ khóa cứng bánh xe nhờ vào phanh động cơ trên bề mặt trơn giúp cải thiện hiệu quả phanh Giảm sức kéo của động cơ có thể đạt được bằng cách tăng công suất động cơ một cách hợp lý, từ đó duy trì đúng cấp độ của bánh xe để giảm tốc và ổn định Trong những trường hợp đặc biệt, ly hợp có thể tách ra để loại bỏ lực quán tính từ động cơ, cho phép bánh xe phản ứng nhanh hơn, cải thiện khả năng lái và giảm khoảng cách dừng.
Bộ chấp hành phanh giữ độ nghiêng giúp cung cấp phanh tự động khi xe dừng trên mặt nghiêng Khi khởi động lại trên đồi, thông tin từ cảm biến đo độ nghiêng, hệ thống EPIC, điều khiển ABS và điều khiển ly hợp được sử dụng để xác định thời điểm phanh nên nhả, đảm bảo chuyển bánh êm dịu.
Hệ thống điều khiển giảm chấn sử dụng mạng CAN để điều chỉnh mức độ giảm chấn, giúp tối ưu hóa việc kiểm soát phanh và tốc độ Khi quay trở lại chế độ ga tự động, thiết lập giảm chấn mềm được ưu tiên để tăng cường sự êm dịu trong quá trình vận hành.
SỰ TRUY CẬP ĐẾN DTC
Các hệ thống máy tính điều khiển ban đầu có dung lượng bộ nhớ nhỏ để chứa mã lỗi DTC, nhưng với sự phát triển của công nghệ mạch tổ hợp, dung lượng bộ nhớ đã tăng lên, cho phép lưu trữ hàng trăm mã lỗi trong ECM Để bảo vệ mã lỗi khỏi việc mất khi công tắc đánh lửa OFF, bộ phận trên RAM lưu trữ dữ liệu và có thể khởi động lại hệ thống từ năng lượng accu thông qua cầu chì Các kiểu bộ nhớ này thường được gọi là bộ nhớ duy trì (KAM) Trong nhiều trường hợp, mã lỗi được lưu trữ trong EEPROM, đảm bảo an toàn cho đến khi một mạch trong ECM kích hoạt xóa mã lỗi bằng cách tạo ra xung điện khoảng 25 V.
Có nhiều phương pháp khác nhau để truy nhập các DTC (Diagnostic Trouble Codes) trong hệ thống máy tính điều khiển ô tô, nhờ vào các công nghệ tiên tiến Ba phương pháp chính được sử dụng bao gồm: phương pháp kết nối trực tiếp, phương pháp sử dụng thiết bị chẩn đoán và phương pháp qua mạng không dây Những phương pháp này giúp cải thiện khả năng phát hiện và xử lý sự cố trong ô tô hiệu quả hơn.
1 Biểu diễn mã nhƣ là những sự chớp sáng trên một đèn báo ở bảng điều khiển
2 Kết nối với một đèn led hay một đèn thử bên ngoài và quan sát số lần chớp sáng và số lần dừng.
3 Gắn một máy đọc mã hay kết nối với một dụng cụ quét tới cổng chẩn đoán trên ECM.
Quy trình thực tế thay đổi đáng kể giữa các kiểu xe khác nhau, nhưng những ví dụ dưới đây sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các nguyên lý liên quan.
3.1.1 Phương pháp 1: bảng điều khiển đèn
Hệ thống được khảo sát bên dưới là hệ thống phun nhiên liệu điện tử của Toyota đƣợc chỉ ra trong Hình 3.1
Hệ thống này đƣợc trang bị trên động cơ 4A-GE, 1600 cc, 16 xu páp, 122 mã lực trên xe nhƣ là Toyota Corolla GT Hatchback (AE82)
Từ năm 1985 đến 1987, ECU đã được trang bị khả năng tự chẩn đoán, cho phép phát hiện các vấn đề và hiển thị tín hiệu qua đèn báo kiểm tra động cơ Đèn này được đặt ở vị trí thuận tiện trên bảng điều khiển, như được chỉ ra trong Hình 3.3.
Khi công tắc máy được bật, đèn sẽ sáng và tắt khi động cơ khởi động nếu không có lỗi Tuy nhiên, nếu đèn báo kiểm tra động cơ vẫn sáng, điều này cho thấy có lỗi cần được kiểm tra Để xác định lỗi cụ thể, cần đặt hệ thống vào chế độ chẩn đoán, điều này đòi hỏi một số công việc chuẩn bị trước.
1 (a) Kiểm tra điện áp ắc quy trên 11 V
(b) Kiểm tra van bướm ga đóng hoàn toàn (cảm biến cánh bướm ga ở vị trí đóng).
(c) Chắc chắn rằng hộp số ở vị trí không cài số.
(d) Kiểm tra tất cả các công tắc của thiết bị phụ trợ ở vị trí tắt. (e) Đảm bảo rằng động cơ làm việc ở nhiệt độ bình thường.
2 Để công tắc máy ở IG nhƣng không khởi động xe.
3 Dùng một sợi dây để giúp việc kết nối cực T và cực E1của đầu nối kiểm tra động cơ (Hình 3.4) (chú ý rằng đầu kiểm tra động cơ đƣợc đặt gần mô tơ gạt nước (AE) hay bình ắc quy (AA), đó là những kiểu động cơ khác nhau)
4 Đọc mã lỗi đƣợc chỉ báo bằng số lần chớp sáng của đèn cảnh báo kiểm tra động cơ.
Hình 3.1: Hệ thống kim phun nhiên liệu điện
Hình 3.3: Đèn chẩn đoán động cơ trên bảng kiểm tra
Hình 3.4: Kết nối tín hiệu chẩn đoán ngõ ra
Mã chẩn đoán số 1 (Hình 3.5) thể hiện sự chớp sáng đơn 3 giây một lần, cho thấy hệ thống hoạt động chính xác và không có mã lỗi nào xuất hiện Trong khi đó, Hình 3.6 chỉ ra mã lỗi số 2 và số 4, với đèn báo kiểm tra động cơ chớp sáng theo số lần tương ứng với các mã lỗi; cụ thể là 2 lần nháy liên tiếp (mỗi lần 1 phần giây) cho mã số 2, sau đó dừng lại 3 giây và chớp sáng 4 lần để chỉ ra mã số 4.
Mã lỗi sẽ tiếp tục xuất hiện miễn là cực đầu kiểm tra động cơ (T và E1) được kết nối Khi có nhiều mã lỗi xuất hiện cùng lúc, hiển thị sẽ bắt đầu từ số thấp nhất và tăng dần theo thứ tự.
Hình 3.7 minh họa một mục trong tài liệu xưởng của Toyota liên quan đến các mã chẩn đoán Đọc từ trái sang phải, mỗi mã tương ứng với một phần của hệ thống Cột được đánh dấu "xem trên trang" chỉ ra các mục trong tài liệu xưởng, nơi có thông tin hỗ trợ cho các mã chẩn đoán.
Sau khi hoàn thành mã kiểm tra chẩn đoán, cần tháo dây nối từ đầu kiểm tra động cơ và thực hiện việc hủy bỏ mã chẩn đoán.
Sau khi sửa lỗi, mã chẩn đoán trong bộ nhớ ECU cần được xóa Đối với xe Toyota, việc này thực hiện bằng cách tháo cầu chì thích hợp trong ít nhất 10 giây, tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường; nhiệt độ thấp có thể kéo dài thời gian tháo cầu chì.
Hình 3.5: Mã chẩn đoán số 1
Hình 3.6: Mã chẩn đoán 2 và 4
Hình 3.7: Bảng mã chẩn đoán đưa ra trong sách hướng dẫn sửa chữa Toyota
3.1.2 Phương pháp 2: mã lỗi được trình bày thông qua đầu dò logic hay đèn thử
Hình 3.8 minh họa mạch và chi tiết của phương pháp sử dụng mã lỗi trong hệ thống phanh Wabco.
Tài liệu nhà xuất bản „Blinkcode for Goods Vehicles and Buses ABS/ASR „„C‟‟- Generation‟ đƣa ra cách tiến hành nhƣ sau:
1 Trong trường hợp xe không có đèn ASR được trang bị: kết nối một bóng đèn nhỏ (2w…5w) tới chân 3 của ECU (nhìn thấy sơ đồ mạch ở mức cao) Điều này có thể đạt đƣợc việc dùng sự thiết lập bộ phận nối liên quan Wabco giữa ECU và đầu nối ECU (công tắc máy tắt)
2 Bằng cách kết nối tới chân 14 tới đất trong khoảng dài hơn 5s, điều này có thể đạt đƣợc thông qua việc chuyển đổi trên đầu nối liên quan (công tắc máy bật).
3 Mã lỗi có thể được đọc và ghi chú cho tới khi người dùng không còn nghi ngờ nào về việc phát ra mã lỗi! Mã lỗi có thể đƣợc xóa bằng cách ngắt chân số 14 khỏi mass xe trong thời gian truyền mã lỗi.
NHỮNG CẢI TIẾN TRONG PHƯƠNG PHÁP TỰ CHẨN ĐOÁN
Những mô tả trên cung cấp cái nhìn tổng quan về phương pháp đọc mã lỗi chẩn đoán Để đạt được biện pháp và cải tiến công nghệ, nên chú ý đến sự phát triển gần đây trong lĩnh vực này.
Các phương pháp truy cập mã lỗi đã được đề cập trước đây rất đa dạng Nhiều nhà sản xuất ô tô đã phát triển phiên bản thiết bị chẩn đoán riêng biệt cho các mẫu xe của họ Điều này dẫn đến việc các nhà sản xuất thiết bị chẩn đoán chế tạo các bộ phận chuyên dụng có khả năng thực hiện công việc chẩn đoán cho một loạt các loại xe khác nhau.
Trong những năm tới, sẽ có nhiều cuộc tranh luận về ứng dụng máy tính trong ô tô, đặc biệt là trong việc truy cập thông tin chẩn đoán Hai yếu tố chính gây ra sự thay đổi này là luật pháp và sự tiến bộ công nghệ Trong ngành ô tô, công nghệ đã phát triển nhanh chóng, tương tự như nhiều lĩnh vực khác sử dụng máy tính.
Trong lĩnh vực luật pháp, ô nhiễm và khí quyển đã ảnh hưởng đáng kể đến thiết kế xe, buộc các nhà chức trách phải đảm bảo tuân thủ các luật bảo vệ môi trường Điều này dẫn đến những cải tiến trong thiết bị kiểm tra tại Mỹ, và dự kiến châu Âu sẽ áp dụng những biện pháp tương tự trong tương lai Mỹ, với vai trò là quốc gia tiên phong trong công nghệ, được kỳ vọng sẽ có tác động lớn đến sự phát triển công nghệ ô tô ở châu Âu và các khu vực khác.
Thuật ngữ “on board diagnostics” (OBD) đề cập đến khả năng tự chẩn đoán của các máy tính trên xe, cho phép người dùng truy cập dữ liệu chẩn đoán OBD bao gồm các thiết bị như máy quét, máy hiện sóng và các công cụ kiểm tra khác Từ tháng 1/2000, hai phiên bản chẩn đoán OBD, OBD I và OBD II, đã được áp dụng tại Mỹ.
Thiết bị này yêu cầu xe sản xuất từ năm 1988 trở về trước phải được trang bị hệ thống điều khiển điện tử có khả năng tự theo dõi Mọi sự cố ảnh hưởng đến khí xả cần được hiển thị trên đèn báo không hoạt động (MIL) trên bảng điều khiển Các hư hỏng phải được lưu trữ trong bộ nhớ của ECM và có thể được đọc thông qua các phương tiện hỗ trợ như mã chớp sáng trên đèn.
OBD II tối ƣu hơn những yêu cầu của OBD I trên xe đƣợc sản xuất năm 1994 về sau OBD II áp dụng trên những xe có hệ thống đánh lửa và xe tải nhẹ, và từ năm 1996 trở về trước tới những xe dùng động cơ diesel Những đặc tính chính theo sau việc đƣa ra những hệ thống liên quan phải đƣợc theo dõi liên tục:
Bộ chuyển đổi xúc tác
Hệ thống không khí thứ cấp
Hệ thống điều khiển sự bay hơi nhiên liệu
Hệ thống luân hồi khí thải
Những yêu cầu cho xe chạy động cơ diesel thay đổi và thiết bị xông có thể đƣợc theo dõi thay cho bộ chuyển đổi xúc tác.
Những đặc tính của OBD II thì theo sau.
Đèn báo sự cố (MIL) thì đƣợc tạo ra với một bộ tạo nháy.
Những DTC có thể đƣợc bằng một dụng cụ quét chuẩn, thông qua một giao diện tiêu chuẩn dùng kiểu 16 đầu chẩn đoán đƣợc chỉ ra trong Hình 3.20
Những điều kiện hoạt động có thể đƣợc dẫn nhập và chứa trong một khung hình tĩnh.
Đèn báo hư hỏng (MIL) trên đầu nối máy chẩn đoán theo tiêu chuẩn SAE J 1962 cần phải sáng khi công tắc máy IG được bật lần đầu và sẽ tắt sau khoảng 3 giây, trong thời gian này, ECM thực hiện các kiểm tra tự động Khi động cơ khởi động, MIL sẽ sáng lên nếu có sự cố xảy ra Nếu MIL không sáng khi công tắc IG được bật lần đầu, điều này cho thấy có thể đã xảy ra lỗi trong đèn báo hư hỏng hoặc trong ECM, giả định rằng ắc quy vẫn còn điện.
Hình 3.21: Mã lỗi chuẩn của máy chẩn đoán OBD II
OBD II mang lại nhiều lợi ích từ các công đoạn sửa chữa, bao gồm một đầu nối và giao diện chẩn đoán tiêu chuẩn, cùng với các mã lỗi tiêu chuẩn giúp người dùng dễ dàng xác định và khắc phục sự cố.
Mã lỗi do sự kiểm tra của SAE
Mã lỗi do sự kiểm tra của nhà sản xuất
Mã lỗi do sự kiểm tra của nhà sản xuất
Mã lỗi chuẩn trong ô tô thường gồm năm chữ số, ví dụ như P0125 Chữ số đầu tiên chỉ ra hệ thống của xe, trong khi chữ số thứ hai xác định nhóm con Chữ số thứ ba liên quan đến sự lắp ráp từng phần, và hai chữ số cuối cùng xác định các bộ phận cụ thể của hệ thống.
Hình 3.21 cho thấy một phạm vi của những mã lỗi đƣợc tạo thành nhƣ thế nào bằng cách sử dụng những khuyến cáotiếp cận tiêu chuẩn.
Mã lỗi P0125 chỉ ra rằng "nhiệt độ nước làm mát không đủ để điều khiển việc đóng nạp nhiên liệu" Có hàng trăm mã lỗi khác nhau và chi tiết đầy đủ được cung cấp trong tài liệu xuất bản SAE J 2012.
THIẾT BỊ CHẨN ĐOÁN VÀ NHỮNG HẠN CHẾ CỦA MÃ LỖI
Chương này đã giới thiệu về các công cụ mới như OBD II và EOBD (máy chẩn đoán hệ châu Âu) Thiết bị chẩn đoán Bosch KTS300, như hình 3.22, có khả năng giao tiếp và lấy mã lỗi, phục vụ cho công việc phân tích và chẩn đoán, không chỉ giới hạn ở OBD II mà còn hỗ trợ các chuỗi liên kết ISO 9141 Thiết bị này và các thiết bị tương tự sẽ được trình bày chi tiết trong Chương 4.
Hình 3.22: Dụng cụ chẩn đoán KTS 300 của Bosch
Hình 3.23: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Việc đọc mã lỗi từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát là bước quan trọng trong chẩn đoán và sửa chữa hư hỏng Tín hiệu từ cảm biến được truyền tới ECM qua cáp, với ít nhất hai đầu kết nối ECM phân tích tín hiệu này để xác định tình trạng của cảm biến; nếu có hư hỏng trong mạch cảm biến như điện trở cao, ECM có thể nhận diện sai lệch về nhiệt độ nước làm mát Điều này không chỉ áp dụng cho cảm biến nhiệt độ mà còn cho tất cả các cảm biến và bộ chấp hành trong hệ thống máy tính điều khiển ô tô, giúp xác định nguyên nhân hư hỏng Mã lỗi là công cụ hữu ích trong việc chẩn đoán, mặc dù không phải lúc nào cũng chính xác, và sẽ được mô tả chi tiết trong Chương 4.
1 Mã lỗi chẩn đoán là:
(a) mã lỗi trên máy tính được hiển thị mà người đọc có thể đọc được (b) chỉ có thể đọc khi có sự kết nối tới ECM
(c) mã lỗi có thể phát sinh ở bất cứ bộ phận nào trên xe
(d) đưa ra thông tin chính xác cho người sử dụng biết về mã lỗi
2 Một sự hạn chế ở cách điều khiển:
(a) cho phép xe dẫn động trong khi đang sửa chữa
(b) điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun khi biết về tốc độ động cơ (c) làm chậm thời điểm đánh lửa để ngăn cháy kích nổ
(d) hướng đến mã lỗi được biết để phục vụ cho mục đích chẩn đoán
3 Bộ vi xử lý dựa vào thiết bị kiểm tra mã lỗi có thể:
(a) chỉ đọc đƣợc mã lỗi
(b) đọc mã lỗi và thực hiện việc kiểm tra dựa theo các dạng xe (c) cài đặt lại giá trị lưu trữ trong bộ nhớ ROM
(d) chỉ đọc lại dữ liệu chẩn đoán từ hệ thống CAN
4 Tiêu chuẩn về máy chẩn đoán đƣợc dùng ở máy chẩn đoán OBD II có: (a) 3 đầu nối
(b) không có số đầu nối đặc biệt nhƣng vị trí của nó trên xe là đặc biệt
(d) không có đầu nối đặc biệt phân phối tới hệ thống đo lƣợng khí thải OBD II
5 Để đọc đƣợc mã lỗi chẩn đoán, ta cần thiết phải:
(a) nối mass chân K và đọc tín hiệu đèn chớp
(b) thực hiện theo quy trình nhà sản xuất.
