Em nhận được đề tài “Nghiên cứu về hệ thống phun xăng điện tử EFI trên xe mitsubishi pajero sport 2022” Đây là đề tài rất bổ ích và thiết thực, giúp em hoàn thiện hơn trong sự kết hợp lý thuyết trên lớp và thực hành xưởng và là nền tảng quan trọng để năm sau em có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN Ô TÔ.8 1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống phun xăng điện tử trên ô tô
Phân loại hệ thống phun xăng trên ô tô
1.2.1 Phân loại theo điểm phun a Hệ thống phun xăng đơn điểm: Vòi phun đặt ở cổ ống góp nạp chung cho toàn bộ các xilanh của động cơ, bên trên bướm ga.[ CITATION Ngu10 \l 1033 ]
Hệ thống phun xăng một lần chỉ phù hợp với xe nhỏ và tải trọng thấp do nhiên liệu hòa trộn không đồng đều Ngược lại, hệ thống phun xăng đa điểm (MPI) trang bị vòi phun riêng cho mỗi xi lanh, giúp tối ưu hóa quá trình hút nhiên liệu vào xi lanh Hệ thống này nhận tín hiệu từ góc quay trục khủy để xác định thời điểm phun chính xác, từ đó đảm bảo tỷ lệ nhiên liệu cần thiết cho động cơ, nâng cao hiệu suất hoạt động.
Hệ thống phun xăng đa điểm giúp ngăn chặn hiện tượng nhiên liệu ngưng tụ trong đường ống nạp, điều mà các hệ thống khác không thể khắc phục Chính vì lý do này, nhiều nhà sản xuất ô tô đã lựa chọn hệ thống này cho các mẫu xe hiện đại của họ.
Hình 1 1: Sơ đồ hệ thống phun xăng đa điểm
1.2.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển vòi phun a Loại CIS (continuous injection system): Đây là hệ thống phun xăng sử dụng vòi phun cơ khí, chỉ sử dụng trên một số động cơ, bộ phun mở liên tục, sự thay đổi áp suất đối với nhiên liệu sẽ làm thay đổi lượng nhiên liệu được phun Gồm ba loại cơ bản sau:
Hệ thống K-Jectronic: Việc phun được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí.
Hệ thống K-Jectronic có cảm biến khí thải: Có thêm cảm biến oxy.
Hình 1 2: Hệ thống phun xăng K–Jectronic
Hệ thống KE-Jectronic: Hệ thống K-Jetronic với mạch điều chỉnh áp lực phun bằng điện tử.
Hệ thống KE-Motronic kết hợp điều khiển đánh lửa bằng điện tử, mang đến hiệu suất tối ưu cho động cơ Loại AFC (Air flow controlled fuel injection) là hệ thống phun xăng sử dụng vòi phun điều khiển điện tử, giúp cải thiện độ chính xác trong việc cung cấp nhiên liệu Hệ thống phun xăng với vòi phun điện được chia thành hai loại chính, mỗi loại đều có những đặc điểm và ứng dụng riêng biệt.
Hệ thống L-Jetronic, viết tắt từ chữ Luft trong tiếng Đức có nghĩa là không khí, là một công nghệ phun xăng đa điểm được điều khiển bằng điện tử Hệ thống này phun xăng vào cửa nạp của các xylanh động cơ theo từng thời điểm, không phun liên tục Quá trình phun xăng và định lượng nhiên liệu dựa trên hai tín hiệu chính: khối lượng không khí nạp vào và tốc độ trục khuỷu của động cơ L-Jetronic cung cấp lượng xăng phù hợp cho từng xylanh trong nhiều chế độ tải khác nhau Các bộ cảm biến ghi nhận thông tin về hoạt động của ô tô và tình trạng động cơ, sau đó chuyển đổi thành tín hiệu điện ECT sẽ xử lý và phân tích thông tin này để tính toán chính xác lượng xăng cần phun, với lưu lượng xăng được xác định qua thời gian mở vòi phun.
Hình 1 3: Hệ thống phun xăng L-Jectronic
D-Jectronic: Với lượng xăng phun ra được xác định bởi áp suất chân không sau bướm ga bằng cảm biến MAP (Manifold air pressure).
1.2.3 Phân loại theo cách thức điều khiển vòi phun a Phun gián đoạn : Vòi phun được mở gián đoạn, độ rộng vòi phun được điều khiển từ ECU phù hợp với cường độ làm việc của động cơ Đóng mở vòi phun một cách độc lập, không phụ thuộc vào xupáp Loại này phun xăng vào động cơ khi các xupáp mở ra hay đóng lại Hệ thống phun xăng gián đoạn còn có tên là hệ thống phun xăng biến điệu. b Phun liên tục : Trong phương pháp này vòi phun được mở liên tục, lượng nhiên liệu phun được điều chỉnh thông qua việc thay đổi áp suất nhiên liệu Tỉ lệ hòa khí được điều khiển bằng sự thay đổi áp suất nhiên liệu tại các vòi phun Do đó lưu lượng nhiên liệu phun ra cũng được thay đổi theo.[3]
1.2.4 Phân loại theo mối quan hệ giữa các vòi phun a Phun theo nhóm đơn: Hệ thống này, các vòi phun được chia thành 2 nhóm bằng nhau và phun luân phiên Mỗi nhóm phun mộtlần ứng với một vòng quay trục khuỷu. b Phun đồng loạt: Hệ thống này, các vòi phun đều phun đồng loạt vào mỗi vòng quay trục khuỷu Các vòi được mắc song song với nhau do đó có tín hiệu từ ECU các vòi và phun đều đóng mở cùng lúc. c Phun theo thứ tự: Trong hệ thống này,các vòi phun được điều khiển độc lập, mỗi vòi phun sẽ đóng mở các vòi phun theo đúng thứ tự của các xylanh, mở một lần/ quy trình.[3]
Sơ đồ nguyên lý cơ bản của hệ thống phun xăng
Hình 1 4: Sơ đồ nguyên lý cơ bản của hệ thống phun xăng
Khi khoá điện mở, các cảm biến thu thập thông số động cơ và gửi về bộ điều khiển trung tâm (ECU), trong đó hai thông số cơ bản là lưu lượng khí nạp và tốc độ động cơ ECU xử lý và so sánh các thông số này với chương trình đã lập trình sẵn, điều chỉnh tín hiệu phun xăng và gửi tới vòi phun nhiên liệu Đồng thời, bơm xăng hoạt động tạo áp suất tại dàn phân phối Khi vòi phun nhận tín hiệu và mở ra, xăng áp suất cao được phun vào đường nạp kết hợp với không khí, tạo thành hỗn hợp cung cấp cho động cơ Hỗn hợp này được điều chỉnh bởi ECU và các chi tiết khác như van khí phụ, công tắc nhiệt thời gian để tối ưu hóa cho từng chế độ làm việc của động cơ.
HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI TRÊN XE MITSUBISHI
Giới thiệu chung
2.1.1 Giới thiệu chung về xe mitsubishi pajero sport 2022
Hình 2 1: Xe mitsubishi pajero sport 2022 V6
Mitsubishi Pajero Sport được nhập khẩu nguyên chiếc và hiện có phiên bản máy xăng 4×4 AT, một trong hai biến thể cao cấp nhất Xe sở hữu thiết kế Dynamic Shield đặc trưng, với vẻ ngoài cứng cáp và mạnh mẽ nhưng vẫn tinh tế Kích thước tổng thể của Pajero Sport là 4,785 x 1,815 x 1,805 mm, nhỏ gọn hơn so với các đối thủ như Ford Everest, Isuzu Mu-X và Toyota Fortuner.
Mitsubishi Pajero Sport máy xăng 4×4 AT nổi bật với khả năng vận hành mạnh mẽ, giúp vượt qua mọi đoạn đường gồ ghề hay phức tạp một cách dễ dàng nhờ vào động cơ xăng 3.0 Lít mạnh mẽ.
Xe được trang bị hộp số 8 cấp hiện đại nhất trong phân khúc, mang lại khả năng tăng tốc mượt mà và giảm thiểu hiện tượng giật khi chuyển số.
Theo thông tin từ nhà sản xuất, mức tiêu hao nhiên liệu của xe SUV này đạt 10.84 Lít/100 km trên đường hỗn hợp, 14.13 Lít/100 km trong đô thị và 8.93 Lít/100 km trên đường ngoại thành Những con số này có thể gây sốc nhưng lại hợp lý đối với một chiếc SUV nặng với động cơ xăng V6 dung tích 3.0L, sử dụng công nghệ phun xăng điện tử MIVEC của Mitsubishi.
Hình 2 2: Động cơ MIVEC của mitsubishi
- Các thông số cơ bản:
Thông số kỹ thuật của xe mitsubishi pajero sport 2022.
Bảng 2 1: Thông số kỹ thuật xe mitsubishi pajero sport 2022
TT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
2 Chiều dài cơ sở L mm 2800
5 Trọng lượng không tải/ đầy tải G0/Ga kg 1940/2710
6 Khoảng sáng gầm xe mm 160
Công suất cực đại Hp 220
8 Loại động cơ Động cơ V6 phun xăng điện tử - MIVEC dung tích 3.0 liter
9 Vân tốc cực đại km/h 180
Bảng 2 2: Thông số hệ thống xe mitsubishi pajero sport 2022
TT Tên hệ thống Giới thiệu
1 Hộp số 8 số tự động
- Độc lập, tay nhún, lò xo cuộn với thanh cân bằng.
- Liên kết 3 điểm với thanh cân bằng.
4 Hệ thống đèn Trước HID, hệ thống tự động điều chỉnh góc chiếu (ALS)
CD 1 đĩa, 6 loa, AM/FM, MP3/WMA, AUX,USB
6 Hệ thống điều hòa nhiệt độ Tự động, 2 vùng độc lập.
Hệ thống phanh có trang bị ABS, EBD,BA Có
8 Tiêu chuẩn khí xả Euro 5
9 Khóa cửa từ xa Có, kết hợp khóa chống chộm.
10 Chìa khóa 2 chìa có remote, 1 chìa khóa thường.
Gập và chỉnh điện, tích hợp đèn báo rẽ.
4 chấu, bọc da, chỉnh tay 4 hướng, tích hợp nút điều chỉnh âm thanh.
Xe Mitsubishi Pajero Sport 2022 được trang bị 15 cửa sổ chỉnh điện và tính năng chống kẹt Động cơ V6 phun xăng điện tử MIVEC với dung tích 3.0 lít, đã được các kỹ sư Mitsubishi phát triển từ năm trước, mang lại hiệu suất vượt trội cho chiếc xe.
Từ năm 1993, cỗ máy này đã trải qua nhiều nghiên cứu và cải tiến liên tục, đạt được sự hoàn hảo qua từng lần nâng cấp Nó được bổ sung nhiều công nghệ tiên tiến và hiện đại, phù hợp với xu hướng phát triển động cơ ô tô hiện nay.
Cấu trúc động cơ bao gồm các xi lanh và hệ thống van nạp xả, tạo ra lực đẩy kết hợp với trục khuỷu để giúp xe di chuyển Để động cơ hoạt động hiệu quả, cần có sự linh hoạt trong hoạt động của các van nạp và van xả Động cơ Mivec đã được các kỹ sư thiết kế hoàn hảo để đáp ứng yêu cầu này.
Họ đã tính toán chính xác từng thời điểm vòng tua máy và điều chỉnh thời gian mở đóng van tương ứng, giúp nhiên liệu được đốt cháy gần như hoàn toàn, từ đó giảm thiểu đáng kể lượng khí thải CO2 phát sinh.
Các van hoạt động độc lập ở cả vòng tua máy thấp và cao, tối ưu hóa công suất động cơ để đạt mức cực đại Nhờ đó, moment xoắn cũng được nâng cao đến mức tối đa.
Công nghệ Mivec giúp kéo dài thời gian mở của xupap nạp, cho phép bướm ga mở rộng khi động cơ hoạt động ở vòng tua thấp Nhờ đó, tốc độ đẩy của xi lanh tăng lên tương ứng với tốc độ động cơ, cải thiện hiệu suất hoạt động.
Hình 2 3: Động cơ MIVEC Động cơ Mivec đang được Mitsubishi nghiên cứu phát triển Gồm 2 phiên bản động cơ Mivec DOHC 12 van và động cơ Mivec DOHC 16 van.
Ưu điểm của động cơ Mivec.
Khối động cơ có kích thước nhỏ gọn, giúp tối ưu hóa khoang động cơ và mở rộng không gian nội thất Đặc biệt, động cơ này tiết kiệm nhiên liệu, giảm đáng kể chi phí vận hành xe Mặc dù công suất vẫn đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng, sức mạnh của động cơ gần như không thay đổi so với thế hệ trước.
Giảm lượng khí thải từ quá trình đốt cháy nhiên liệu là một mục tiêu quan trọng Bằng cách kiểm soát và điều chỉnh thời gian đóng mở van xupap, chúng ta có thể tối ưu hóa lượng nhiên liệu cung cấp Điều này giúp sử dụng nhiên liệu một cách hiệu quả hơn, giảm thiểu tác động đến môi trường.
Chuyển đổi hoàn toàn nhiên liệu đó thành công năng Do vậy lượng khí thải phát sinh từ quá trình này là rất ít.
Khối động cơ này có hiệu suất hoạt động cao, được các kỹ sư Mitsubishi tối ưu hóa cho từng loại xe, từ xe đô thị, xe gia đình SUV đến xe bán tải đặc thù.
Mỗi động cơ được tinh chỉnh để đáp ứng yêu cầu vận hành của xe, với công nghệ MIVEC mang lại sự êm ái tối đa và giảm thiểu tiếng ồn, tạo không gian yên tĩnh cho hành khách Công nghệ này giúp khí nạp lưu thông dễ dàng thông qua việc kiểm soát độ mở và đóng/xuất xupap một cách đồng thời và liên tục, từ đó cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu và giảm thất thoát khí nạp.
Mitsubishi Pajero Sport G được trang bị động cơ V6 3.0 MIVEC, cho công suất tối đa 220 mã lực và mô men xoắn 281 Nm Xe sử dụng hộp số tự động 5 cấp với chế độ thể thao và hệ dẫn động một cầu (2WD) Mục tiêu chính của Mitsubishi tại Việt Nam là định vị Pajero Sport G cho việc di chuyển trong phố, thay vì sử dụng cho địa hình khó.
Hình 2 4: Động cơ MIVEC trên mitsubishi pajero sport
2.1.2 Giới thiệu chung về hệ thống phun xăng điện tử EFI trên xe mitsubishi pajero sport 2022
Hình 2 5: Sơ đồ cơ bản của hệ thống phun xăng điện tử
Hệ thống gồm có 3 thành phần chính: Các cảm biến và tín hiệu đầu vào bộ điều khiển điện tử ECU, và các cơ cấu chấp hành.
Cảm biến và tín hiệu đầu vào
2.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp
- Vị trí: lắp ngay sau không gian của bướm ga
Cảm biến áp suất được cấu tạo từ một tấm silicon nhỏ, với độ dày 0,25mm ở hai mép ngoài và 0,025mm ở giữa Hai mép của tấm silicon được làm kín, tạo thành buồng chân không bên trong cảm biến, trong khi mặt ngoài của tấm silicon tiếp xúc với áp suất đường ống nạp Để tạo ra điện trở áp điện (Piezoresistor), cả hai mặt của tấm silicon đều được phủ thạch anh.
Hình 2 7: Đặc tính của cảm biến áp suất đường ống nạp
Hình 2 6: Cảm biến áp suất đường ống nạp
- Nguyên lý hoạt động: Cảm biến áp suất đường ống nạp hoạt động dựa trên nguyên lý cầu
Wheatstone Mạch cầu Wheatstone được sử dụng trong thiết bị nhằm tạo ra một điện thế phù hợp với sự thay đổi điện trở.
Khi động cơ ở trạng thái tĩnh và chưa hoạt động, áp suất không thay đổi và màng ngăn không bị biến dạng, tất cả bốn điện trở điện áp đều có giá trị bằng nhau, dẫn đến việc không có điện áp giữa hai đầu cầu.
Khi áp suất đường ống nạp giảm, màng silicon bị biến dạng, dẫn đến sự thay đổi giá trị điện trở áp điện và làm mất cân bằng cầu Wheatstone Điều này tạo ra chênh lệch điện áp giữa hai đầu cầu, tín hiệu này được khuếch đại để kích hoạt tranzistor ở ngõ ra của cảm biến Độ mở của tranzistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp, gây ra sự thay đổi điện áp gửi về ECU.
2.2.2 Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga đo độ mở của cánh bướm ga và gửi thông tin đến hộp ECU, giúp ECU tính toán mức tải động cơ để điều chỉnh phun nhiên liệu, cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, bù ga cầm chừng và chuyển số Thông tin từ cảm biến rất quan trọng ở trạng thái không tải và khi bướm ga đạt 75% tải trở lên Cảm biến cung cấp dữ liệu về vị trí không tải, toàn tải và thời điểm tăng tốc Loại cảm biến biến trở xác định vị trí bướm ga tại bất kỳ vị trí nào, với tín hiệu tăng tốc được nhận diện qua sự tăng đột ngột điện áp tại chân giữa của cảm biến.
- Vị trí: cảm biến vị trí cánh bướm ga được lắp ở trên trục cánh bướm ga.
Hình 2 8: Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga
Nguyên lý hoạt động: một điện áp không đổi từ ECU cung cấp đến chân Vcc
-Khi cánh bướm ga mở làm con trượt trượt dọc theo điện trở mức điên áp ở chân giữa (VTA) tăng dần với góc mở cánh bướm ga,
-Khi không làm việc: cánh bướm ga đóng hoàn toàn tiếp điểm cầm chừng nối cực IDL với cực E2.
Hình 2 9: Đặc tính cảm biến vị trí bướm ga 2.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát là thiết bị quan trọng dùng để kiểm tra nhiệt độ động cơ, hoạt động như một loại nhiệt kế với phần tử cảm biến được chế tạo từ chất bán dẫn Đặc điểm nổi bật của cảm biến này là điện trở của nó thay đổi đáng kể theo nhiệt độ môi trường xung quanh Cảm biến nhận nguồn 5V từ ECU động cơ và thường được lắp đặt vào vỏ bơm nước làm mát.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát hoạt động dựa trên nguyên lý của điện trở nhiệt, trong đó giá trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng, điện trở giảm và ngược lại, sự biến đổi này dẫn đến sự thay đổi giá trị điện áp gửi tới ECU.
Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở của cảm biến sẽ cao, dẫn đến điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn Tín hiệu điện áp này được chuyển đổi thành tín hiệu số và được giải mã bởi bộ vi xử lý, giúp ECU nhận biết rằng động cơ đang ở trạng thái lạnh.
+ Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU biết động cơ đang nóng.
2.2.4 Cảm biến nhiệt độ khí nạp
- Vị trí: được gắn trên đường ống nạp ngay sau bộ lọc khí.
Hình 2.11: Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Cảm biến nhiệt độ khí nạp hoạt động tương tự như cảm biến nhiệt độ nước làm mát, với cấu tạo gồm một điện trở có hệ số nhiệt trở âm Thiết bị này thường được lắp đặt trên bộ đo gió hoặc trên đường ống nạp, giúp theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ khí nạp hiệu quả.
Hình 2 12: Đặc tính của cảm biến nhiệt khí nạp
* Công dụng của cảm biến ôxy
Cảm biến ôxy xác định thành phần hòa khí của động cơ và gửi tín hiệu đến ECU để điều chỉnh tỷ lệ không khí-xăng, giúp cải thiện hiệu suất vận hành và giảm ô nhiễm môi trường Cảm biến này được lắp đặt ở ống xả tại vị trí có nhiệt độ ổn định để đảm bảo chức năng hiệu chỉnh.
ECU hỗ trợ kéo dài thời gian cung cấp nhiên liệu, giúp giảm nồng độ các khí thải ô nhiễm như COx và SOx Để nâng cao hiệu suất làm việc của cảm biến ôxy, người ta sử dụng cảm biến điện trở tự nung bên trong.
Hình 2 13: Kết cấu cảm biến oxy
1 Đầu bảo vệ; 2 Lớp zirconia; 3 Đệm; 4 Thân cảm biến; 5 Lớp cách điện; 6 Vỏ cảm biến; 7 Đường thông với không khí; 8 Đầu nối dây; 9 Đường khí xả vào
Cảm biến được giữ trong chân bắt tiếp ren và bao bọc bởi ống bảo vệ, kết nối với các đầu điện Bề mặt chất ZrO2 được phủ lớp platinum xốp và mỏng, bên ngoài là lớp gốm xốp và kết dính nhằm bảo vệ lớp platinum khỏi sự mài mòn do va chạm với các phần tử rắn trong khí thải.
Một ống vòi bảo vệ cảm biến tại các đầu nối điện uốn kép giữ liền với vỏ, có lỗ nhỏ để bù trừ áp suất và đỡ lò xo đĩa, giúp ngăn muội than bám vào thân ZrO2 Chất ZrO2 chỉ phát tín hiệu điện áp chính xác khi đạt trên 300 °C, do đó điện thế ra và điện trở nội phụ thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ khí thải mà cảm biến hoạt động tin cậy khoảng 350 °C.
Cảm biến ôxy chủ yếu được chế tạo từ Zicorium dioxit (ZrO2), có khả năng hấp thụ ion ôxy âm tính Một phần của ZrO2 tiếp xúc với ôxy trong không khí, trong khi phần còn lại tiếp xúc với ôxy trong khí thải Mỗi mặt của ZrO2 được trang bị một điện cực bằng platin, tạo thành một mạch điện kết nối với ECU Lớp platin này rất mỏng và xốp, cho phép ôxy dễ dàng khuếch tán vào.
Khi khí thải có tỷ lệ hòa khí đậm, chứa nhiều khí CO và HC nhưng ít ôxy, số ion ôxy tập trung ở điện cực tiếp xúc với không khí sẽ tăng lên Sự chênh lệch lớn giữa số ion này sẽ tạo ra tín hiệu điện áp cao, dao động trong khoảng 600 đến 900 mV.
Khi khí thải có nồng độ ôxy cao do tỷ lệ hoà khí loãng (ít CO và HC, nhiều ôxy), số ion ôxy tại điện cực tiếp xúc khí thải sẽ tăng cao Điều này dẫn đến độ chênh lệch số ion giữa hai điện cực giảm, gây ra tín hiệu điện áp thấp, dao động trong khoảng 100 đến 400 mV.
Khi tỷ lệ hoà khí đến mức lý tưởng ( tỷ số không khí - xăng 14,7:1 ) thì tín hiệu điện áp xấp xỉ 450mv.
Hình 2 14: Sơ đồ mạch điện cảm biến ôxy 2.2.6 Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston
Bộ điều khiển điện tử ECU
Hệ thống điều khiển động cơ hoạt động theo chương trình, bao gồm cảm biến giám sát liên tục tình trạng động cơ, bộ ECU tiếp nhận và xử lý tín hiệu từ cảm biến, sau đó gửi tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành luôn nhận lệnh từ ECU và phản hồi tín hiệu từ cảm biến, giúp đảm bảo tính chính xác và khả năng thích ứng, giảm thiểu khí thải độc hại và tiêu hao nhiên liệu ECU cũng tối ưu hóa công suất ở các chế độ hoạt động khác nhau của động cơ và hỗ trợ chẩn đoán sự cố một cách hệ thống khi cần thiết.
Cấu tạo của ECU được chia ra làm các bộ phận như sau:
*) Bộ nhớ: bộ nhớ trong ECU chia ra làm 4 loại như sau:
ROM là bộ nhớ dùng để lưu trữ thông tin thường trực, chỉ cho phép đọc dữ liệu mà không thể ghi mới Thông tin trong ROM đã được cài sẵn, cung cấp dữ liệu cần thiết cho bộ vi xử lý và được lắp cố định trên mạch in.
RAM, hay còn gọi là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, là loại bộ nhớ dùng để lưu trữ thông tin mà vi xử lý ghi nhận Nó cho phép đọc và ghi dữ liệu tại bất kỳ địa chỉ nào, giúp tăng cường hiệu suất xử lý của hệ thống.
PROM là một loại bộ nhớ có cấu trúc cơ bản tương tự như ROM, nhưng cho phép lập trình và nạp dữ liệu ngay tại nơi sử dụng, thay vì chỉ tại nhà sản xuất như ROM Điều này giúp người dùng có khả năng sửa đổi chương trình điều khiển để đáp ứng các yêu cầu khác nhau.
- KAM: dùng để lưu trữ thông tin mới (những thông tin tạm thời) cung cấp đến bộ vi xử lý
*) Bộ vi xử lý: bộ vi xử lý có chức năng tính toán và điều khiển, đây là bộ não của ECU.
*) Đường truyền: truyền các lệnh và số liệu trong máy theo 2 chiều.[9]
2.3.3 Mạch giao tiếp cổng vào
Bộ chuyển đổi A/D (Analog to Digital Converter) là thiết bị chuyển đổi tín hiệu tương tự từ các cảm biến như cảm biến nhiệt độ, bộ đo gió và cảm biến vị trí bướm ga thành tín hiệu số, giúp bộ vi xử lý có thể hiểu và xử lý thông tin.
*) Bộ đếm (Counter): Dùng để đếm xung từ cảm biến tốc độ thành tín hiệu số gửi về bộ vi xử lý.
Bộ nhớ trung gian (Buffer) chuyển đổi tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu sóng vuông dạng số mà không lưu trữ lượng đếm như bộ đếm Thành phần chính của bộ nhớ trung gian là một transistor, hoạt động bằng cách đóng mở theo cực tính của tín hiệu xoay chiều.
Hình 2 19: Bộ nhớ trung gian
*) Bộ khuếch đại (Amplifier): một số cảm biến có tín hiệu rất nhỏ nên trong ECU thường có các bộ khuếch đại.
*) Bộ ổn áp (Voltage regulator): thông thường ECU có 2 bộ ổn áp: 12V và 5V.
Hình 2 20: Bộ ổn áp 2.3.4 Mạch giao tiếp cổng ra
Tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý được gửi đến các tranzistor công suất để điều khiển các thiết bị như rơle, solenoid và motor Các tranzistor này có thể được lắp đặt bên trong hoặc bên ngoài ECU.
2.3.5 Các thông số hoạt động của ECU
Là tốc độ động cơ và lượng gió nạp Các thông số này là thước đo trực tiếp tình trạng tải của động cơ.
Các thông số thích nghi của động cơ cần điều chỉnh theo điều kiện hoạt động thay đổi, do đó tỷ lệ hòa khí cũng phải thích ứng Chúng ta sẽ thảo luận về các điều kiện hoạt động này.
Khởi động và làm nóng động cơ là quá trình quan trọng, trong đó ECU sẽ xử lý các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ động cơ Khi có sự thay đổi về tải, mức tải cầm chừng, một phần tải hoặc toàn tải sẽ được truyền đến ECU thông qua công tắc cánh bướm ga.
+ Các thông số chính xác. Để đạt được chế độ vận hành tối ưu ECU xem thêm các yếu tố ảnh hưởng:
+ Trạng thái chuyển tiếp khi gia tốc
+ Sự giới hạn tốc độ tối đa.
Các yếu tố này được xác định từ các cảm biến đã nêu, và chúng có mối quan hệ cũng như tác động đến tín hiệu điều khiển của vòi phun một cách tương ứng.
ECU sẽ tính toán các thông số thay đổi cùng với nhau, mục đích cung cấp cho động cơ một lượng xăng cần thiết từng thời điểm.
Hình 2 22: Mạch điều khiển vòi phun
Cơ cấu chấp hành và tín hiệu ra
2.4.1 Điều khiển vòi phun a) Cấu tạo:
1- Bộ lọc: bảo đảm nhiên liệu đi vào kim phun phải thật sạch sẽ; 2- Giắc cắm: nối với mạch điện điều khiển ;
3- Cuộn dây: tạo ra từ trường khi có dòng điện; 4- Ti kim: tác động đến sự đóng mở của van kim; 5- Van kim: đóng kín vòi phun, khi có dòng điện sẽ bị nhấc lên cho nhiên liệu phun ra; 6- Vòi phun: định góc phun và xé tơi nhiên liệu; 7-
Vỏ kim. b) Hoạt động của vòi phun:
Trong quá trình hoạt động của động cơ, ECU liên tục nhận tín hiệu từ các cảm biến để tính toán thời gian mở kim phun Thời gian mở này phụ thuộc vào độ rộng của xung điều khiển Khi dòng điện đi qua cuộn dây, lực từ tạo ra sẽ thắng sức căng lò xo, lực trọng trường và áp lực nhiên liệu, giúp kim phun nhích ra khoảng 0,1 mm, cho phép nhiên liệu được phun ra.
ECU của động cơ có hai chức năng chính trong
Hình 2 21 Cấu tạo của vòi phun
Các phương pháp phun xăng bao gồm việc điều khiển thời điểm phun và lưu lượng phun nhiên liệu Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ và giảm thiểu lượng nhiên liệu tiêu thụ Việc kiểm soát chính xác thời điểm và lưu lượng phun là yếu tố quan trọng trong hệ thống phun xăng hiện đại.
ECU nhận tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau để theo dõi tình trạng hoạt động của động cơ Sau đó, ECU so sánh các tín hiệu này với các thông số chuẩn đã được lập trình sẵn, từ đó xác định thời gian phun nhiên liệu cần thiết nhằm tối ưu hóa tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu và không khí.
Phương pháp phun bao gồm các phương pháp: phun đồng thời nhóm 2 xylanh, nhóm 3 xylanh hay phun độc lập cho từng xylanh.
Thời gian phun nhiên liệu thực tế ti được xác định bởi hai đại lượng: ti = tb + tc
- tb: Thời gian phun cơ bản (dựa vào lượng khí nạp và tốc độ động cơ).
- tc: Thời gian phun điều chỉnh (dựa vào các cảm biến còn lại).
Tuy nhiên trong quá trình khởi động, do lượng khí nạp không ổn định do đó:
Lượng nhiên liệu phun cơ bản được xác định dựa trên nhiệt độ nước làm mát, sau đó sẽ được điều chỉnh theo nhiệt độ khí nạp và điện áp của ắc quy.
Hình 2 25: Điều khiển thời gian phun nhiên liệu
Tuy nhiên trong quá trình khởi động, do lượng khí nạp không ổn định do đó: lư
2.4.2 Điều khiển đánh lửa a) Kh ái quát chung:
Trên các ô tô hiện đại, hệ thống đánh lửa điện tử (HTĐL) đã được áp dụng từ nhiều năm nay, cho phép máy tính điều khiển góc đánh lửa sớm và góc ngậm điện một cách chính xác Các thông số quan trọng như tốc độ động cơ, tải trọng và nhiệt độ được cảm biến mã hóa tín hiệu gửi đến ECU để xử lý, từ đó tính toán góc đánh lửa sớm tối ưu cho từng chế độ hoạt động của động cơ Hệ thống HTĐL kết hợp với hệ thống phun xăng có delco mang lại nhiều ưu điểm vượt trội.
- Góc đánh lửa sớm được điều chỉnh tối ưu theo từng chế độ hoạt động của động cơ.
Góc ngậm điện được điều chỉnh linh hoạt theo tốc độ động cơ và hiệu điện thế của ắc quy, đảm bảo rằng điện áp thứ cấp luôn đạt giá trị cao nhất trong mọi tình huống.
- Động cơ khởi động dễ dàng, không tải êm, tiết kiệm nhiên liệu và giảm độc hại của khí thải.
- Công suất và đặc tính động học của động cơ được cải thiện rõ rệt.
- Có khả năng điều khiển chống kích nổ cho động cơ.
- Ít bị hư hỏng, có tuổi thọ cao và không phải bảo dưỡng.
Hệ thống điều khiển đánh lửa sớm bằng điện tử kết hợp với phun xăng điện tử hiện nay đã hoàn toàn thay thế hệ thống bán dẫn truyền thống, đáp ứng tốt hơn các yêu cầu về giảm thiểu khí thải độc hại.
Hệ thống đánh lửa theo chương trình với Delco yêu cầu ECU nhận các tín hiệu quan trọng như tốc độ động cơ, vị trí piston, lượng khí nạp và nhiệt độ động cơ để xác định chính xác thời điểm đánh lửa cho từng xylanh Việc thu thập nhiều tín hiệu sẽ giúp tối ưu hóa góc đánh lửa sớm, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ.
Góc đánh lửa sớm thực tế: θ = θbđ + θcb + θhc
Góc đánh lửa sớm ban đầu (θbđ): phụ thuộc vào vị trí của delco hoặc cảm biến G.
Góc đánh lửa sớm cơ bản (θcb) phụ thuộc vào tốc độ NE và tải của động cơ, được xác định thông qua tín hiệu áp suất đường ống nạp Giá trị góc đánh lửa cơ bản này được nạp trước vào ECU để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ.
Góc đánh lửa hiệu chỉnh (θhc) được điều chỉnh dựa trên các tín hiệu quan trọng như nhiệt độ động cơ, nhiệt độ khí nạp, tín hiệu kích nổ và tín hiệu tốc độ xe, nhằm tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ.
Một chức năng quan trọng của ECU trong việc điều khiển đánh lửa là điều chỉnh góc ngậm điện Góc ngậm điện này chịu ảnh hưởng bởi hai yếu tố chính: hiệu điện thế của ắc quy và tốc độ động cơ.
Khi động cơ khởi động, hiệu điện thế của ắc quy giảm do sụt áp, dẫn đến việc ECU điều chỉnh tăng thời gian ngậm điện để cải thiện dòng điện trong dòng sơ cấp.
Khi vận hành ở tốc độ thấp, thời gian tích lũy năng lượng kéo dài dẫn đến lãng phí năng lượng do góc gậm điện lớn Để tiết kiệm năng lượng và giảm nhiệt cho bôbin, ECU sẽ điều chỉnh giảm xung điện áp điều khiển, nhằm rút ngắn thời gian ngậm điện.
Hình 2 27: Cấu tạo của bơm xăng
Khi dòng sơ cấp vượt quá giá trị quy định, bộ phận hạn chế dòng sẽ hoạt động để duy trì dòng điện sơ cấp ổn định cho đến khi xảy ra hiện tượng đánh lửa.
Hệ thống cung cấp xăng động cơ
2.5.1 Các bộ phận chính của hệ thống cung cấp xăng
Hình 2 30: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu 1.thùng chưa; 2.bơm xăng; 3.bộ lọc; 4.dàn ống xăng; 5.bộ điều áp xăng; 6.vòi phun
Dòng xăng được bơm từ thùng chứa 1 qua lọc xăng 3 và dàn phân phối 4 trước khi phun vào buồng cháy qua vòi phun 6 Bộ điều áp 5 giữ áp suất ổn định, trong khi lượng xăng thừa sẽ được hồi về thùng xăng 1 qua đường phân phối.
2.5.2 Lọc nhiên liệu a Nhiệm vụ
Bộ lọc nhiên liệu dùng để lọc chất bẩn và các tạp chất ra khỏi nhiên liệu đi cung cấp cho động cơ hoạt động. b Cấu tạo
Lọc xăng và lọc nhiên liệu, bao gồm cả lọc dầu diesel cho xe ô tô, chủ yếu được chế tạo từ các lớp giấy lọc tiêu chuẩn làm từ sợi xen-lu-lo và sợi tổng hợp Chúng thường được bọc bên ngoài bằng nhựa hoặc hợp kim c, đảm bảo tính bền vững và hiệu quả trong quá trình lọc.
Xăng được bơm vào cửa (6) của bộ lọc, sau đó đi qua phần tử lọc (2) với lõi lọc làm bằng giấy có độ xốp khoảng 10μm Những tạp chất có kích thước lớn hơn 10μm sẽ bị giữ lại trong lõi lọc, đảm bảo xăng sạch hơn khi tiếp tục qua tấm lọc.
Các tạp chất có kích thước nhỏ hơn 10μm sẽ bị giữ lại, trong khi xăng đi qua cửa ra của bộ lọc sẽ là xăng tương đối sạch, đảm bảo quá trình nạp cho động cơ diễn ra hiệu quả.
1 Thân lọc nhiên liệu; 2 Lõi lọc; 3 Tấm lọc; 4 Cửa xăng ra; 5 Tấm đỡ; 6 Cửa xăng vào
Hình 2 31: Kết cấu bộ lọc nhiên liệu
2.5.3 Dàn phân phối xăng a Nhiệm vụ
Bộ phân phối nhiên liệu có nhiệm vụ phân phối đồng đều nhiên liệu đến tất cả các vòi phun với áp suất ổn định, đồng thời hoạt động như một bộ tích trữ nhiên liệu với dung tích lớn hơn nhiều so với mỗi lần phun Điều này giúp hạn chế sự thay đổi áp suất trong mạch nhiên liệu sau mỗi lần phun Thông thường, ống phân phối được thiết kế phù hợp để dễ dàng lắp ráp các van phun.
Hình 2 32: Dàn phân phối xăng 2.5.4 Bộ điều chỉnh áp suất a Nhiệm vụ
Nhiệm vụ của bộ điều áp là duy trì và ổn định độ chênh áp trong đường ống.
Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu cấp nhiên liệu đến vòi phun phụ thuộc vào áp suất trên đường ống nạp. b Cấu tạo
Van điều áp thường bao gồm ba đường ống: một đường ống nối với đường xăng vào, một đường ống hồi về bình xăng và một đường ống nối với đường ống nạp Ngoài ra, còn có loại van điều áp chỉ có hai đường ống, bao gồm đường vào và đường hồi nhiên liệu.
Hình 2 33: Cấu tạo bộ điều chỉnh áp suất c Nguyên lý làm việc:
Thiết bị này gồm hai buồng ngăn cách bởi màng (4), nơi nhiên liệu áp suất từ dàn ống phân phối ấn màng (4) mở van (3) Một phần nhiên liệu sẽ trở về thùng chứa qua đường nhiên liệu (6), với lượng nhiên liệu hồi phụ thuộc vào độ căng của lò xo màng Độ chân không trong đường ống nạp dẫn vào buồng chứa lò xo làm giảm sức căng lò xo, tăng lượng nhiên liệu hồi và giảm áp suất nhiên liệu Khi độ chân không tăng (giảm áp), áp suất nhiên liệu cũng giảm tương ứng, duy trì áp suất trong khoang A và độ chân không đường nạp B ổn định Khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động, lò xo (2) sẽ ấn van (3) đóng lại, giữ áp suất dư trong đường ống nhiên liệu nhờ vào van một chiều bên trong.
Các chế độ làm việc
Thời gian khởi động ngắn giúp giảm tiêu hao năng lượng của ắc quy, tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường Ở nhiệt độ thấp, khả năng bay hơi của nhiên liệu giảm, khiến cho động cơ khó nổ và cần cung cấp thêm nhiên liệu để hỗ trợ khởi động Trong quá trình khởi động, cần tránh tạo hỗn hợp hòa khí quá giàu để không làm ướt buồng cháy và bugi.
Tỷ lệ A/F trong chế độ khởi động phụ thuộc vào nhiệt độ động cơ, với tỷ lệ tối ưu ở điều kiện chuẩn từ 40°C đến 80°C là 14,7:1 Khi động cơ khởi động lạnh, tỷ lệ A/F sẽ đậm hơn so với khi động cơ đã nóng Để đạt được điều này, bộ chế hòa khí sẽ đóng bướm gió nhằm làm đậm hỗn hợp nhiên liệu.
Khi động cơ hoạt động, bộ ngắt bướm gió sẽ mở bướm gió một chút để tránh hỗn hợp nhiên liệu quá đậm, vì hỗn hợp này sẽ làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu và lượng khí thải độc hại như CO và HC Hệ thống phun xăng nhận biết động cơ đang quay qua tín hiệu khởi động và phun thêm nhiên liệu để hỗ trợ quá trình khởi động, kết hợp với tín hiệu nhiệt độ động cơ, giúp tính toán chính xác lượng xăng phun thêm.
Khi nhiệt độ động cơ thấp, nhiên liệu không bay hơi hiệu quả, dẫn đến quá trình cháy không hoàn chỉnh và tăng lượng phát thải ô nhiễm Đồng thời, độ nhớt cao của dầu bôi trơn gây khó khăn trong việc bôi trơn, làm tăng tổn hao cơ khí và tạo ra khe hở lớn giữa các chi tiết, gây va đập mạnh và làm cho hòa khí lọt xuống hộp trục khuỷu nhiều hơn Do đó, sau khi khởi động, cần làm đậm hỗn hợp và tăng số vòng quay của động cơ để nâng cao nhiệt độ, từ đó giảm phát thải ô nhiễm môi trường.
Nhiệt độ động cơ là thông số được sử dụng phổ biến nhất làm thông số đầu vào của quá trình làm đậm trong chế độ hâm nóng.
Khi động cơ còn lạnh, tỷ lệ A/F được điều chỉnh đậm để nhanh chóng làm nóng động cơ, sau đó giảm dần đến tỷ lệ tối ưu 14,7:1 khi nhiệt độ tăng Trong bộ chế hòa khí, bướm gió được đóng lại để làm đậm hỗn hợp, trong khi bướm ga mở lớn hơn so với chế độ không tải Khi tăng tốc, bơm tăng tốc phụ hoạt động để đảm bảo hiệu suất Đối với hệ thống phun xăng, tín hiệu nhiệt độ và tốc độ động cơ được gửi đến ECU để điều chỉnh vòi phun và mở van khí phụ khi cần thiết, hoạt động tự động mà không cần sự can thiệp của người lái, thường trong chế độ hâm nóng với tốc độ động cơ cao hơn tốc độ không tải ổn định.
Yêu cầu của động cơ khi đạt nhiệt độ định mức ở tốc độ không tải là sự ổn định và phản ứng nhịp nhàng khi bướm ga mở Chế độ không tải của động cơ được xác định là tốc độ thấp nhất mà vẫn đảm bảo hoạt động ổn định, giảm tiếng ồn và tối ưu hóa suất tiêu hao nhiên liệu.
Tỷ lệ A/F hơi đậm là cần thiết để duy trì sự ổn định của động cơ, với lượng nhiên liệu ở chế độ không tải phụ thuộc vào tải và tốc độ động cơ Trong bộ chế hòa khí, khi động cơ chạy không tải, bướm ga gần như đóng kín, và xăng được hút qua đường không tải Để động cơ hoạt động ổn định, hòa khí cần đạt tỷ lệ đậm (=0,6), tuy nhiên, tỷ lệ này cũng làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu và lượng khí thải độc hại như CO và HC Trong hệ thống phun xăng, van khí phụ mở ra khi cần thiết, và lượng xăng được điều chỉnh bởi cảm biến vị trí bướm ga và cảm biến tốc độ động cơ, đảm bảo động cơ hoạt động ổn định ở tốc độ thấp nhất từ 1200-1400 vòng/phút.
2.6.4 Chế độ không tải cưỡng bức
Khi động cơ giảm ga đột ngột, nó vẫn chạy ở tốc độ cao dù bướm ga đã đóng, dẫn đến việc tăng độ chân không sau bướm ga Tình trạng này khiến động cơ hoạt động không ổn định, gia tăng lượng khí thải ô nhiễm môi trường Đối với bộ chế hòa khí, bướm ga đóng kín tạo ra chân không lớn, hút nhiều xăng vào đường nạp và dầu bôi trơn vào buồng cháy, gây ra hỗn hợp không đạt yêu cầu và quá trình cháy không hoàn toàn, làm ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Trong hệ thống phun xăng, việc phun nhiên liệu sẽ bị ngừng hoàn toàn khi bướm ga đóng và động cơ hoạt động ở tốc độ lớn hơn mức không tải nhất định.
Khi tăng tốc, việc mở bướm ga đột ngột khiến không khí vào đường nạp nhanh hơn so với nhiên liệu, dẫn đến hỗn hợp nghèo Để điều chỉnh, hệ thống nhiên liệu bổ sung thêm nhiên liệu nhằm duy trì tỷ lệ không khí - nhiên liệu chính xác Trong bộ chế hòa khí, bơm tăng tốc hoạt động để làm đậm hỗn hợp, ngăn chặn tình trạng loãng do xăng không kịp phun Tỷ lệ A/F sẽ càng đậm khi gia tốc tăng Đối với hệ thống phun xăng, không cần hiệu chỉnh khi tăng tốc vì nhiên liệu phun với áp suất cao vào đường nạp, giảm thiểu độ trễ Tuy nhiên, để cải thiện khả năng tăng tốc, cần tăng lượng phun theo nhiệt độ động cơ và mức độ tăng tốc.
2.6.6 Chế độ toàn tải Ở chế độ toàn tải, lượng nhiên liệu được phun thêm vào để động cơ đạt được mô men cực đại Khi chạy toàn tải bướm ga mở lớn ổn định, góc mở nằm trong khoảng từ 65 ÷ 100% Ở chế độ này tỷ lệ hỗn hợp nằm trong khoảng = 0.80.95. Ở bộ chế hòa khí khi chạy toàn tải hệ thống làm đậm hoạt động để làm đậm hỗn hợp giúp động cơ phát công suất cực đại. Ở hệ thống phun xăng tải trọng động cơ được đánh giá qua góc mở của bướm ga, nhờ cảm biến bướm ga và tốc độ động cơ mà ECU điều khiển lượng phun tăng lên phù hợp với chế độ toàn tải Hỗn hợp được làm đậm thêm bằng cách tăng thời gian phun tùy theo loại động cơ và kiểu xe, mức độ làm đậm khi chạy toàn tải tùy thuộc vào các giá trị đã được lập trình từ trước Khi động cơ làm việc ở < 1 mạch điều chỉnh không làm việc.
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂM HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
Sử dụng proteus để thiết kế mạch mô phỏng
Proteus là phần mềm được phát triển bởi Labcenter Electronics, cho phép người dùng mô phỏng, thiết kế và vẽ các mạch điện tử Với Proteus, bạn có thể thiết kế mạch hai chiều và xây dựng cũng như mô phỏng các mạch điện và điện tử đa dạng trên máy tính cá nhân hoặc laptop.
Phần mềm Proteus là công cụ mạnh mẽ cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử, bao gồm thiết kế mạch và lập trình điều khiển cho các vi điều khiển như MSC-51, PIC và AVR Phần mềm này bao gồm hai chương trình chính: ISIS (Intelligent Schematic Input System) để mô phỏng mạch và ARES (Advanced Routing and Editing Software) dùng để thiết kế mạch in.
Vẽ sơ đồ mạch điện tử trên Proteus rất dễ dàng và nhanh chóng Bạn chỉ cần chọn linh kiện từ thư viện của Proteus và kết nối chúng để tạo ra một mạch điện tử hoàn chỉnh.
Proteus là công cụ mạnh mẽ trong việc mô phỏng và phân tích mạch điện, giúp người dùng kiểm tra tính chính xác của thiết kế trước khi triển khai Với các công cụ phân tích như vôn kế và ampe kế, Proteus cung cấp độ chính xác cao trong việc đo lường Đây là lựa chọn lý tưởng cho những ai đam mê điện tử, hỗ trợ việc tự học và nghiên cứu, từ đó thiết kế và mô phỏng các mạch điện tử hiệu quả Việc sử dụng Proteus không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí cho những ai yêu thích khám phá và học hỏi trong lĩnh vực này.
Thiết kế mạch in PCB
Proteus là một công cụ thiết kế mạch điện dễ sử dụng, cho phép người dùng tự tạo bản thiết kế hoặc tự động hóa quy trình này Việc tự tạo bản thiết kế rất đơn giản, chỉ cần đặt các chi tiết vào sơ đồ và vẽ đường mạch điện Hệ thống sẽ tự động phát hiện lỗi, giúp bạn yên tâm về quy tắc thiết kế Nếu bạn muốn tiết kiệm thời gian, chỉ cần đặt các chi tiết vào vị trí tương ứng và cho Proteus chạy tự động; phần mềm sẽ đề xuất các cách bố trí đường mạch và chọn phương án tối ưu nhất Hiện nay, còn có thêm một tùy chỉnh mới để nâng cao trải nghiệm thiết kế.
"Auto placer" cho phép bạn xác định kích thước bảng mạch bằng cách vẽ hình dáng và kích cỡ của nó Sau khi thiết lập, công cụ sẽ tự động sắp xếp các linh kiện vào vị trí trong khuôn Cuối cùng, nhiệm vụ của bạn chỉ còn là lập sơ đồ mạch.
Trong quá trình thiết kế mạch in, bạn có thể xem hình 3D, một tính năng hữu ích giúp bạn tạo ra những board mạch in đẹp theo ý muốn.
Hình 3 2: Mạch 3D Hình 3 1: Mạch in PCB Ưu và nhược điểm của Proteus a Ưu điểm:
Dễ dạng tạo ra một sơ đồ nguyên lý từ đơn giản đến phức tạp.
Dễ dàng chỉnh sữa các đặc tính của linh kiện trên sơ đồ nguyên lý.
Hỗ trợ kiểm tra lỗi thiết kế trên sơ đồ nguyên lý Có thể xem và lưu lại phần báo lỗi
Phần mềm chạy mô phỏng và phân tích các tính chất của một mạch điện một cách chính xác.
Proteus cung cấp công cụ biên dịch cho các vi xử lý như MSC51, AVR, HC11, cho phép người dùng tạo ra các tập tin hex để nạp vào vi xử lý Ngoài ra, nó cũng tạo ra tập tin dsi, giúp người dùng xem và kiểm tra từng bước trong quá trình mô phỏng.
Phần mềm cung cấp nhiều mô hình linh kiện với chức năng mô phỏng, bao gồm vi điều khiển và các linh kiện ngoại vi như LED, LCD, Keypad, cổng RS232, cho phép người dùng mô phỏng hệ vi điều khiển hoàn chỉnh và xây dựng phần mềm đáp ứng các giao thức vật lý Ngoài ra, Proteus cho phép người dùng tự tạo linh kiện tương tác, giúp thực hiện các mô phỏng giống như hoạt động của mạch thật.
- Phần vẽ mạch không được đẹp và hấp dẫn.
- Giao diện còn vài điểm khó nắm bắt và sử dụng.[10]
3.1.2 Hướng dẫn vẽ sơ đồ hệ thống
Sử dụng thư viện để lấy các khối cần thiết cho mô hình:
Khối vi điều khiển ATMEGA16
Hình 3 3: Cách lấy khối vi điều khiển ATMEGA 16 Ở phần DEVICES: chọn P -> nhập Keywords ATMEGA 16 -> xuất hiện 1 bảng chọn các vi điều khiển, chọn vi điều khiển đầu tiên.
Bảng mạch LCD hiển thị chế độ
Hình 3 4: Lấy khối LCD Ở phần
DEVICES: chọn P -> nhập Keywords LCD-> lựa chọn khối LCD (LM016L)
Cơ cấu chấp hành phun xăng thay thế bằng các bóng LED
Nhập tìm LED-YELLOW hoặc BLUE trong thư viện LED để thay thế hiển thị 1 lần phun xăng.
Tín hiệu đầu vào đếm xung vòng quay trục khuỷu.
Hình 3 6: Lấy linh kiện MOTOR-ENCODER
Nhập tìm MOTOR-ENCODER trong thư viện MOTOR-ENCODER để mô phỏng xung nhận từ cảm biến trục khuỷu
Hình 3 7: Sơ đồ liên kết mô phỏng
Các linh kiện được kết nối với nhau bằng LBL, giúp làm gọn khung hình Mỗi linh kiện được đánh dấu theo tên vị trí tương ứng, như minh họa trong hình.
Sử dụng phần mềm codevision để thiết lập thuật toán điều khiển hệ thống 58
CodevisionAVR là một công cụ mạnh mẽ bao gồm trình biên dịch chéo C, môi trường phát triển tích hợp (IDE) và bộ tạo chương trình tự động, được tối ưu hóa cho dòng vi điều khiển AVR của Atmel.
Chương trình có thể chạy trên các hệ điều hành 2000, XP, Vista và Windows 7 32/64 bit.[11]
Hình 3 8: Giao diện màn hình chính của phần mềm CodeVision AVR
CodevisionAVR đi kèm với bộ tạo chương trình tự động CodeWizardAVR, cho phép người dùng viết các chương trình đơn giản chỉ trong vài phút Một trong những tính năng nổi bật là khả năng thiết lập truy cập bộ nhớ ngoài, giúp tối ưu hóa quá trình phát triển ứng dụng.
-Khởi tạo các cổng Output/Input
-Khởi tạo các ngắt ngoài (External Interrputs)
-Khởi tạo giao diện SPI
-Khởi tạo giao diện 2 Wire
-Khởi tạo giao diện CAN
-I2C bus, sensor LM75, DS1621 nhiệt kế/nhiệt độ và PCF8563, PCF8583, DS1302, DS1307 khởi tạo đồng hồ thời gian thực.
-Khởi tạo bus 1 dây và các cảm biến nhiệt độ DS1820/DS18S20
3.2.2 Thiết lập thuật toán điều khiển trên phần mềm Codevison AVR
Tạo mới một project và tiến hành lập trình vi điều khiển ATMEGA 16 với màn hình LCD.
Code lập trình được em tìm hiểu và áp dụng:
This program was created by the
Automatic Program Generator © Copyright 1998-2014 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com
AVR Core Clock frequency: 8,000000 MHz
// Declare your global variables here
#include unsigned int xung=0; unsigned char Chuoi[16]; interrupt [ETX_INTO] void ext_int0_isr(void)
} interrupt [ETX_INTO] void ext_int1_isr(void)
} interrupt [ETX_INTO] void ext_int2_isr(void) {
{ sprintf(Chuoi, "xung:%4d Xung",xung); lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts(Chuoi);
} void dkphunxang1(void) { if (xung==8)
} void dkphunxang5(void) { if (xung=)
} void dkphunxang3(void) { if (xung=$)
} void dkphunxang6(void) { if (xung=2)
} void dkphunxang2(void) { if (xung=@)
// Declare your local variables here
// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRA=(0