944 chuong 2 vu sua vldxp 20130111020701

CHƯƠNG NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ KIỂU MOTRONIC (BOSCH) 2.1 Các vấn đề chung HTPX kiểu Motronic Hãng Bosch bắt đầu sản xuất HTPX kiểu Motronic vào năm 1979 Motronic hệ thống phun xăng điều khiển điện tử đại nhất, vừa điều khiển phun xăng điều khiển đánh lửa Ngồi hệ thống cịn thực nhiều chức khác Với hệ thống Motronic, chức bao gồm: + Giám sát thơng số vận hành + Xử lý liệu vận hành + Chẩn đoán điện tử + Quản lý phương tiện 2.1.1 Sơ đồ khối HTPX kiểu Motronic Sơ đồ tổng thể HTPX kiểu Motronic giới thiệu Hình 2.1 Đặc điểm khác biệt HTPX kiểu Motronic so với HTPX kiểu Jectronic động khơng cịn mơ-bin đánh lửa chia điện thường, thay vào cuộn dây đánh lửa điều khiển từ ECU (chúng tích hợp với bugi bố trí riêng biệt cho xi lanh) Ngồi ra, tín hiệu số vịng quay động không lấy từ chia điện HTPX kiểu Jectronic mà lấy từ vành trục khuỷu động 18 Tín hiệu vào Phân tích tín hiệu cảm biến Áp suất môi trường 18 Xử lý tín hiệu - Tính lượng nhiên liệu phun - Kiểm sốt nạp xi lanh -Tính thời điểm đánh lửa -Tính nạp xi lanh -Kiểnm sốt tốc độ khơng tải -Kiểm sốt hàm lượng xy -Kiểm sốt hàm lượng xy -Kiểm sốt kích nổ -Kiểm sốt lượng khơng khí thứ cấp -Kiểm soát hệ thống bay nhiên liệu -Kiểm soát hệ thống bay nhiên liệu -Kiểm soát áp suất tăng áp -Immobilizer -Kiểm soát mạch -Giới hạn tốc độ 10 11 19 20 21 22 23 24 25 Chẩn đoán Chức phụ 12 26 27 Tầng Tín hiệu Liên lạc CAN Chẩn đốn Kết thúc chương trình 13 14 Nguồn nuôi 15 28 29 Bộ phận điều chỉnh 30 17 16 CAN 31 32 Liên lạc 2.8.Sơ đồ nguyên lý HTPX tử tử Motronic (Bosch) [7] Hình 2.1 Sơ đồ khối phận HTPXđiện điện kiểu M`Motronic, [1] Tín hiệu 19 Các ký hiệu Hình 2.1 giải thích sau: 1.Cảm biến vị trí bàn đạp ga 2.Cảm biến vị trí bướm ga 3.Cảm biến tốc độ động (trục khủy) 4.Cảm biến pha (trục cam) 5.Cảm biến lưu lượng khí nạp 6.Cảm biến nhiệt độ khí nạp 7.Cảm biến áp suất môi trường 8.Cảm biến áp suất tăng áp Cảm biến nhiệt độ khí tăng áp 10 Cảm biến nhiệt độ động 11 Cảm biến oxy 12 Cảm biến nhiệt độ khí xả 14 Cổng 15 15.Cơng tắc ly hợp 16.Cổng 50 17.Các công tắc để điều khiển chế độ tiết kiệm nhiên liệu 18.Bu gi + cuộn dây đánh lửa 19.Vịi phun xăng 20 Vị trí bướm ga 21.Bơm xăng (điện) 22 Van tuần hồn khí thải 23 Van kiểm soát nhiên liệu 24 Điều khiển trục cam 25 Van cấp khí thứ cấp 26 Bơm cấp khí thứ cấp 27 Đường nạp biến thiên 28 Điều khiển quạt gió 29 Giao diện ISO 31.Đèn báo lỗi 32 Giao diện CAN 2.1.2 Giám sát thông số vận hành a Các cảm biến tạo giá trị cài đặt Motronic sử dụng cảm biến tạo giá trị cài đặt (setpoinr Generators) để thu thập liệu vận hành cần thiết cho trình điều khiển động theo chu trình vịng kín mở (Hình 2.1) Các tạo giá trị cài đặt (ví dụ loại cơng tắc) ghi nhận lựa chọn mà người điều khiển phương tiện thực Những thông số giám sát bao gồm: - Vị trí chìa khóa cơng tắc đánh lửa (cổng 15) - Vị trí cơng tắc điều hịa khơng khí - Các cài đặt cho hệ thống điều khiển vận hành tiết kiệm nhiên liệu Bằng việc giám sát thông số vật lý hoá học, cảm biến 20 cung cấp thông tin trạng thái vận hành động Những thông số giám sát bao gồm: + Nhiệt độ động + Khối lượng khí nạp + Áp suất đường ống nạp + Góc mở bướm ga + Hệ số dư luợng khơng khí + Tốc độ quay trục khủy đơng + Vị trí trục cam + Tốc độ vận hành xe relay Các cảm biến khác tín hiệu dạng dạng số, dạng xung dạng tín hiệu tương tự b Xử lý tín hiệu ECU Mạch tín hiệu vào (Input circuit), thể nằm điều khiển điện tử nằm thân cảm biến, có nhiệm vụ chuẩn bị tín hiệu thơ cho q trình xử lý ECU Chúng chuyển tín hiệu điện áp tới mức yêu cầu cho trình xử lý theo sau vi xử lý điều khiển Vi điều khiển ghi lại trực tiếp tín hiệu đầu vào dạng tín hiệu số Những tín hiệu đầu vào dạng tương tự phải qua biến đổi tín hiệu-ADC(Analog-Digital converter) để chuyển thành liệu dạng số c Các giao diện HTPX kiểu Motronic có giao diện sau: + Giao diện với thiết bị chẩn đoán + Giao diện mạng cục CAN (với hệ thống điện tử khác xe) + Các đèn báo hỏng hóc 21 2.1.3 Xử lý liệu vận hành Các liệu trạng thái vận hành động cơ, kết hợp với yêu cầu trực tiếp (được ghi nhận từ người lái thiết bị tiêu thụ công suất) cung cấp thơng tin cho q trình xử lý liệu vận hành Sau xử lý, ECU tạo tín hiệu điều khiển cho cấu chấp hành ECU hệ thống Motronic có nhóm chức chức bản, chức phụ, chức bổ sung chức tiện ích + Chức bản: Motronic có hai chức bản: Thứ xác định hiệu chỉnh lượng nhiên liệu (xăng) phun phù hợp với lượng khơng khí nạp vào xi lanh động Thứ hai xác định thời điểm đánh lửa tối ưu theo chế độ làm việc động Do đặc tính vận hành động sử dụng HTPX kiểu Motronic tối ưu + Chức phụ: Do đạt tăng thêm dung luợng vi điều khiển, Motronic tích hợp thêm nhiều chức để hỗ trợ động chế độ vận hành, làm giảm thiểu tối đa ô nhiễm môi truờng Các chức phụ bao gồm: - Kiểm sốt tốc độ khơng tải - Kiểm sốt vịng lặp kín thơng qua tín hiệu cảm biến lambda - Điều khiển hệ thống kiểm soát xăng - Kiểm sốt kích nổ - Tuần hồn khí thải để giảm thiểu hàm lượng NOx - Điều khiển hệ thống phun khơng khí thứ cấp để đảm bảo độ nhạy cao BXLKT kiểu xúc tác chức + Chức bổ sung: - Kiểm sốt vịng lặp kín làm việc tuabin tăng áp - Kiểm soát thay đổi kích thước hình học đường ống nạp để cải thiện mô men công suất (trong tăng áp cộng hưởng) 22 - Kiểm soát trục cam để thay đổi pha phối khí để giảm độc hại khí thải tăng cơng suất tính kinh tế - Giới hạn mô men xoắn tốc độ để bảo vệ động xe + Chức tiện ích: - Kiểm sốt tiết kiệm nhiên liệu - Kiểm sốt tiết kiệm nhiên liệu thích hợp - Điều chỉnh mô men sang số với hệ thống tuyền lực tự động - Kiểm soát chuyển tiếp tải (đảm bảo lái êm dịu) 2.1.4 Chẩn đoán điện tử Chức chẩn đốn tích hợp ECU giám sát hệ thống Motronic (gồm cảm biến, cấu chấp hành thân ECU) để phát lỗi cố Hệ thống phản ứng với vấn đề phát cách lưu trữ mã lỗi nhớ hệ thống bắt đầu kích hoạt chiến lược điều khiển mặc định theo yêu cầu Khi đó, đèn chẩn đốn hiển thị panel điều khiển cảnh báo cho người vận hành xe vấn đề gặp phải Giao diện chẩn đoán cung cấp khả truy cập với mã lỗi liệu trạng thái bổ sung khác chứa ECU Ban đầu, chức chẩn đoán nhằm hỗ trợ chuyên viên kỹ thuật thông qua việc cung cấp dịch vụ sửa chữa trường Sau đó, với việc ban hành điều luật yêu cầu tích hợp hệ thống tự chẩn đoán OBD (On-Board Diagnosis) Mỹ, trở thành cơng cụ tiện ích để nhận dạng cảnh báo vấn đề liên quan đến hệ thống kiểm sốt nhiễm Hiện Châu Âu có quy định bắt buộc việc sử dụng hệ thống EOBD phương tiện (phỏng theo hệ thống OBD Mỹ) 23 2.1.5 Quản lý phương tiện Hệ thống đường truyền liệu CAN hỗ trợ việc truyền liệu qua lại ECU hệ thống Motronic với hệ thống điện tử khác có phương tiện 1-ECU hệ thống điều khiển động Motronic 2-Bộ điều khiển ESP (ABS ASR) 3-Bộ điều khiển hệ thống truyền lực 4-ECU kiểm sốt khí hậu 5-Panel điều khiển cabin xe 6-ECU kiểm soát dừng/đỗ 7-Động khởi động 8-Máy phát điện 9-Máy nén hệ thống điều hịa khơng khí Hình 2.2 Ví dụ phận có trao đổi liệu với hệ thống Motronic, [7] Trên Hình ví dụ phận xe trao đổi liệu với hệ thống điều khiển động Motronic Bộ điều khiển hệ kết hợp liệu từ hệ thống khác liệu đầu vào bổ sung cho việc điều khiển vịng lặp kín mở Ví dụ như, nhận tín hiệu thị hệ thống truyền lực đổi số,hệ thống điều khiển 24 Motronic giảm mô men xoắn động để đạt trình chuyển số êm dịu 2.1.6 Cấu trúc hệ thống Motronic Một vài năm trước trình bày mô tả chức HTPX Motronic hệ thống đơn giản Hiện nay,việc điều chỉnh điều khiển vận hành động xăng trở lên phức tạp việc miêu tả cấu trúc hệ thống điều cần thiết Việc đưa vào Cấu trúc mơmen (Torque Structure) xem điểm mốc trình phát triển hệ thống Motronic Tất yêu cầu mô men động quản lý hệ thống Motronic (dữ liệu mô men trung tâm điều phối) Cấu trúc lần đưa vào HTPX kiểu ME-Motronic Hệ thống tính tốn mơ men u cầu phân phát chúng cách thực điều chỉnh sau: + Van điện tử điều khiển bướm ga (hệ thống khí nạp) + Góc đánh lửa (hệ thống đánh lửa) + Lượng nhiên liệu phun (trong trường hợp phun xăng trực tiếp) + Sử dụng việc ngừng phun + Điều khiển van xả khí động có tăng áp tua bin khí xả Trên Hình 2.2 cấu trúc hệ thống sử dụng hệ thống Motrronic hệ hệ thống chúng Trong cấu trúc này, số hệ thống hoàn toàn phần mềm đặt ECU, hệ thống khác tích hợp từ phận phần cứng (ví dụ hệ thống nhiên liệu vịi phun) Mỗi hệ thống kết nối giao diện xác định Hiện nay, cấu trúc mô men dùng cho hệ thống M-Motronic hệ 25 FS Động xăng SC AS TS OD TD ES Trục khuỷu IS CO AC DS MO SD Liên kết động Chuyển đổi liệu + SC (System Control) : Hệ thống điều khiển + TD (Torque Demand) : Yêu cầu mô men + TS (Torque Structure) : Cấu trúc mô men + AS (Air System) : Hệ thống khơng khí + FS (Fuel System) : Hệ thống nhiên liệu + IS (Igition System) : Hệ thống đánh lửa + ES (Exshaust System) : Hệ thống khí thải + OD (OperatingData) : Dữ liệu vận hành + CO (Communication) : Hệ thống liên lạc + AC (Accessory Control) : Điều khiển phụ + DS (Diagnostic System) : Hệ thống chẩn đoán + SD (System Documentation) :Hệ thống liệu Hình 2.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển Motrronic (Bosch,)[7] 2.2 Hệ thống phun xăng kiểu M-Motronic M-Motronic bao gồm tất phận cần thiết để quản lý, điều khiển động phun xăng đường nạp sử dụng bướm ga truyền thống Quy mô hệ thống xác định đặc tính kỹ thuật động yêu cầu điều luật ô nhiễm phổ biến Trung tâm điều khiển hệ thống M-Motronic ECU động cơ, có chức thu nhận tín hiệu đầu vào tạo tín hiệu điều khiển gửi đến cấu chấp hành Trong lịch sử phát triển hệ thống Motronic, model thành công (M1, M3, M7) chủ yếu khác thiết kế phần cứng Sự 26 khác biệt họ vi xử lý, modul ngoại vi tầng tín hiệu (OutputStage Module) 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ nguyên lý HTPX kiểu M-Motronic trình bày Hình 2.4 Ta thấy, HTPX kiểu M-Motronic bao gồm phần sau: + Các phận hệ thống khơng khí + Các phận hệ thống nhiên liệu + Các phận hệ thống đánh lửa + Các phận hệ thống kiểm sốt nhiễm + Các phận hệ thống tự chẩn đoán (OBD) + Hệ thống phụ trợ 27