Giáo trình thực tập động cơ xăng II - Phần 11 pptx

Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh bao gồm cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến bàn đạp ga, mô tơ điều khiển bướm ga, ECU động cơ, bướm ga và các bộ phận khác.. Khi góc bàn đạp

Trang 1

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BƯỚM GA THÔNG MINH

Ở các động cơ kiểu cũ bướm ga được điều khiển trực tiếp từ bàn đạp ga thông qua dây cáp truyền động Ngày nay, bướm ga được điều khiển từ ECU động cơ, kiểu điều khiển này được gọi hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh ETCS-i (Electronic Throttle Control System – intelligent)

Hành trình bàn đạp ga được xác

định bởi cảm biến bàn đạp ga và

tín hiệu này được chuyển về

ECU động cơ ECU sẽ điều

khiển mô tơ bố trí ở thân bướm

ga để xoay trục bướm ga làm

bướm ga mở một góc là tối ưu

nhất Độ mở của bướm ga được

cảm biến bướm ga xác định và

chuyển tín hiệu về ECU

Hệ thống điều khiển bướm ga

điện tử thông minh bao gồm cảm

biến vị trí bướm ga, cảm biến

bàn đạp ga, mô tơ điều khiển

bướm ga, ECU động cơ, bướm ga

và các bộ phận khác

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

Trang 2

I Phân loại

Hệ thống điều khiển bướm ga thông minh có hai kiểu:

 Hệ thống kết nối: Ở kiểu này có sự kết nối giữa bàn đạp ga tới thân bướm ga qua dây cáp truyền động

 Hệ thống không kết nối: Kiểu này không có cơ cấu cơ khí kết nối giữa bàn đạp ga tới thân bướm ga

II Các chế độ điều khiển

1 Chế độ bình thường

Chế độ bình thường là chế độ làm việc

thường xuyên bảo đảm động cơ vận hành

tốt và chuyển động êm dịu

2 Chế độ đường tuyết

Khi góc bàn đạp ga là không đổi so với chế

độ bình thường, nhưng có sự can thiệp của

hệ thống chống trượt (Skid Control ECU),

ECU sẽ điều khiển bướm ga mở nhỏ hơn

bình thường để đảm bảo ôtô làm việc ổn

định

3 Chế độ công suất

Trên ôtô có trang bị contact Power Khi

contact on, ECU sẽ điều khiển tăng tỉ số từ

bàn đạp ga đến góc mở bướm ga làm tăng

công suất động cơ

4 Điều khiển tốc độ cầm chừng

Tốc độ cầm chừng do mô tơ điều khiển lý

tưởng nhất, căn cứ vào các tín hiệu như

nhiệt độ nước làm mát, cảm biến tốc độ xe,

contact tay số, tín hiệu hệ thống điều hoà,

tín hiệu tải điện…

5 Điều khiển giảm va đập khi chuyển số

Đối với ôtô trang bị ECU điều khiển hộp số tự động, khi ECU hộp số điều khiển chuyển số thì bướm ga sẽ được điều khiển mở nhỏ để giảm mô men nhằm tránh va đập khi chuyển số

6 Điều khiển chạy tự động

Đối với ôtô thông thường, chế độ chạy tự động được thực hiện bằng dây cáp để điều khiển góc mở bướm ga Ở hệ thống điều khiển bướm ga thông minh, ECU điều khiển chạy tự động được bố trí chung với ECU động cơ, khi chạy ở chế độ tự động, ECU điều khiển mô tơ để mở bướm ga nhằm thực hiện thao tác chạy tự động

7 Điều khiển lực kéo

Nếu bánh xe chủ động bị trượt quá nhiều, ECU động cơ nhận tín hiệu từ ECU điều khiển lực kéo và điều khiển bướm ga đóng bớt lại để đảm bảo chuyển động ổn định của ôtô

8 Điều khiển phối hợp VSC

Trang 3

Góc mở của bướm ga sẽ giảm khi nhận tín hiệu từ các ECU của hệ thống phanh ABS, TRAC và VSC

III Mạch điện điều khiển mô tơ

ECU cung cấp một dòng điện cần thiết cho mô tơ điều khiển bướm ga để điều chỉnh vị trí của bướm ga Bướm ga hoạt động ở các chế độ sau:

 Vị trí hạn chế

 Bướm ga đóng

 Bướm ga mở

 Chế độ giữ

 Điều khiển tốc độ cầm chừng

Mạch điện bao gồm hai transistor: một transistor cấp nguồn và một transistor nối mát để điều khiển dòng điện qua motor

1 Vị trí hạn chế

Khi không có dòng điện cung cấp đến mô tơ Các lò xo giữ bướm ga ở vị trí hạn chế Điều này xảy ra khi contact máy ở vị trí off hoặc ECU xác định có sự hư hỏng trong hệ thống điều khiển bướm ga thông minh Ở trạng thái này, tốc độ cầm chừng cao hơn bình thường khi động cơ làm việc ở nhiệt độ bình thường

2 Bướm ga đóng

Dòng điện đi từ cực MC đến cực MO

Transistor cực MC cấp nguồn và

transistor cực MO nối mát làm cho

bướm ga đóng Sự đóng của bướm ga

có sự kết hợp giữa lực đàn hồi của lò

xo và bề rộng xung cho đến khi xác

định được vị trí đóng

3 Bướm ga mở

Transistor MO cấp nguồn và transistor

MC nối mát Dòng điện đi từ cực MO

đến cực MC, sự mở của bướm ga kết

hợp với lực đàn hồi của lò xo và bề

rộng xung bé

4 Giữ bướm ga

Để giữ bướm ga cố định phải cung cấp

bề rộng xung có hệ số tác dụng vừa đủ

với lực đàn hồi của lò xo

5 Điều khiển tốc độ cầm chừng

Ở tốc độ cầm chừng, bướm ga đóng nhỏ hơn so với vị trí cố định ECU căn cứ vào các cảm biến và các tín hiệu để điều khiển mô tơ xoay bướm ga ở góc mở là tối ưu nhất khi tải thay đổi

IV Hệ thống kết nối

Người ta dùng một ly hợp điện từ để kết nối giữa mô tơ điều khiển bướm ga và cánh bướm ga

Trang 4

bàn đạp ga, nó được bố trí trên thân bướm ga Cần bướm ga được kết nối với bàn đạp ga qua trung gian dây cáp truyền động

Khi đạp ga, tín hiệu điện áp của cảm biến bàn đạp ga thay đổi và xác định vị trí mới Sau đó ECU điều chỉnh góc mở bướm ga cơ bản dựa vào tín hiệu cảm biến bàn đạp ga, tình trạng động cơ, tình trạng làm việc của ôtô

1 Cảm biến vị trí bàn đạp ga (APPS)

Cảm biến vị trí bàn đạp ga (Acceleration Pedal Position Sensor) được bố trí trên thân bướm

ga, nó được kết nối với cần ga Cần ga được kết nối với dây cáp tới bàn đạp ga Khi đạp ga có hai tín hiệu bàn đạp ga gởi về ECU và ECU dựa vào hai tín hiệu này để tính toán góc mở của bướm ga

2 Cảm biến vị trí bướm ga (TPS)

Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle Position Sensor) dùng để xác định góc mở thực tế của bướm ga, tín hiệu này được ECU ghi nhận để điều chỉnh vị trí bướm ga và phát hiện các hiện tượng bất thường trong hệ thống

3 Motor điều khiển bươm ga (TCM)

Mô tơ điều khiển bướm ga (Throttle Motor Sensor) là động cơ điện một chiều được điều khiển từ ECU ECU điều khiển dòng điện trực tiếp tới mô tơ Nếu có hư hỏng trong hệ thống, ECU cắt dòng điện đến mô tơ và lò xo hoàn lực kéo bướm ga về vị trí cố định

ECU cũng sẽ cắt dòng điện cung cấp đến mô tơ khi dòng điện cung cấp quá mức hoặc cung cấp không đũ

4 Ly hợp điện từ

Khi hệ thống bình thường ly hợp sẽ kết nối mô tơ điều khiển bướm ga với bướm ga Nếu có sự bất thường trong hệ thống điều khiển bướm ga thông minh, hệ thống làm việc ở chế độ

an toàn và ECU cắt dòng điện đến ly hợp điện từ

Trang 5

5 Bộ điều nhiệt

Bộ điều nhiệt được bố trí ở thân bướm ga Nó dùng để ngăn chận nước làm mát vào thân bướm ga khi nhiệt độ nước cao quá mức, nhằm đảm bảo mật độ không khí nạp vào động

cơ Bộ điều nhiệt dạng kiểu wax

6 Chức năng an toàn

Khi có sự hư hỏng xảy ra trong hệ thống điều khiển bướm ga thông minh, ECU sẽ bật đèn Check sáng, cắt dòng điện cung cấp đến ly hợp điện từ và lò xo hoàn lực kéo bướm ga về

vị trí hạn chế, gọi là chế độ giới hạn Ở chế độ giới hạn, bướm ga chỉ mở một phần, công suất động cơ giảm, hệ thống điều khiển bướm ga tự động và chức năng điều khiển tốc độ cầm chừng không hoạt động

V Hệ thống không kết nối

Ở kiểu này không có sự kết nối hệ thống cơ khí giữa bàn đạp ga và cần ga Cảm biến bàn đạp

ga được bố trí ở cụm bàn đạp ga Khi đạp ga, tín hiệu điện áp của cảm biến bàn đạp ga thay đổi và xác định vị trí mới Sau đó ECU điều chỉnh góc mở bướm ga cơ bản dựa vào tín hiệu cảm biến bàn đạp ga, tình trạng động cơ, tình trạng làm việc của ôtô

1 Cảm biến bàn đạp ga

Trang 6

Cảm biến vị trí bàn đạp ga (APPS) được bố trí ở bàn đạp ga Khi đạp ga tín hiệu điện áp APPS thay đổi, xác định vị trí của bàn đạp ga Có hai tín hiệu điện áp của cảm biến bàn đạp

ga ECU dựa vào hai tín hiệu này để tính toán góc mở của bướm ga Bằng cách sử dụng hai tín hiệu, ECU so sánh để xác định sự làm việc bất thường của cảm biến bàn đạp ga

Điện áp vị trí bàn đạp ga

Vùng hư hỏng

0V 0,9 – 0,3V 0V 3,4 – 5,0V VPA hở mạch hoặc chạm mát

0,5 – 0,1V 0V 3,0 – 4,6V 0V VPA2 hở mạch hoặc chạm mát

2 Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến dùng để xác định góc mở thực tế của cánh bướm ga, Tín hiệu này gởi về ECU vị trí bướm ga và sự di chuyển bướm ga đến một góc mong muốn

Trang 7

Điện áp và % vị trí bàn đạp ga

Vùng hư hỏng

0% 2,0 – 2,9V 0% 4,6 – 5,1V VTA hở mạch hoặc chạm mát

8 – 20% 0V 64 – 96% 0V VTA2 hở mạch hoặc chạm mát

3 Motor điều khiển bướm ga

Mô tơ là một động cơ điện một chiều có độ nhạy rất cao và rất ít tốn năng lượng, nó được bố trí ở thân bướm ga và điều khiển xoay trục bướm ga qua các bộ bánh răng giảm tốc

Khi có dòng điện chạy qua mô tơ, qua cơ cấu truyền động làm bướm ga mở, khi không có dòng điện chạy qua mô tơ lò xo hồi vị bướm ga điều khiển bướm ga mở ở một góc cố định khoảng 7° Ở tốc độ cầm chừng mô tơ điều khiển bướm ga đóng nhỏ hơn so với vị trí cố định

ECU điều khiển mô tơ theo hệ số tác dụng Nếu có hư hỏng trong hệ thống, đèn Check sẽ bật sáng, ECU cắt dòng điện đến mô tơ và lò xo kéo bướm ga về vị trí cố định khoảng 7˚ ECU cũng sẽ cắt dòng điện đến mô tơ khi dòng điện cung cấp quá mức hoặc cung cấp không đủ cho mô tơ

4 Chức năng dự phòng

a Mạch điện một tín hiệu cảm biến bàn đạp ga bị lỗi

Trang 8

Nếu mạch điện cảm biến bàn đạp ga chính hoặc phụ bị hỏng, ECU điều khiển bướm ga mở khoảng từ tốc độ cầm chừng đến 25% góc mở tối đa Công suất động cơ giảm và hạn chế số vòng quay

b Mạch điện hai tín hiệu bàn đạp ga bị hỏng

Nếu cả hai mạch tín hiệu từ cảm biến bàn đạp ga là bất thường, ECU sẽ điều khiển động

cơ chạy ở chế độ cầm chừng

c Mạch điện cảm biến bướm ga bị hỏng

Nếu ECU phát hiện có hư hỏng trong mạch hai cảm biến vị trí bướm ga thì nó sẽ cắt dòng điện cung cấp đến mô tơ điều khiển bướm ga, lò xo hoàn lực sẽ kéo bướm ga khép

Trang 9

lại ở vị trí hạn chế Trường hợp này tín hiệu điều khiển phun nhiên liệu và đánh lửa được điều khiển bởi cảm biến bàn đạp ga

Trang 10

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THỜI ĐIỂM XÚ PAP THÔNG MINH

Ở các động cơ cũ, góc mở sớm và đóng trễ của các xú pap nạp và thải được thiết kế cố định, hay nói cách khác góc phân phân phối khí chỉ thích hợp ở số vòng quay thiết kế của động cơ Do vậy,

ở các chế độ hoạt động khác thời điểm đóng mở của các xú pap là không phù hợp nên khả năng nạp đầy hỗn hợp không khí và nhiên liệu vào các xy lanh cũng như thải khí cháy từ trong xy lanh

ra ngoài là không đạt yêu cầu Nguyên nhân này làm cho hiệu suất và công suất của động cơ không đạt ở các chế độ hoạt động khác của động cơ

Trang 11

Động cơ sử dụng hệ thống thời điểm mở xú pap thay đổi (Variable Valve Timing System) có ưu điểm là tăng được mô men ở tốc độ thấp và tốc độ trung bình, tốc độ cầm chừng ổn định, tiết kiệm nhiên liệu, ô nhiểm thấp và công suất động cơ đạt tối ưu Hệ thống điều khiển thời điểm mở và đóng của xú pap thay đổi liên tục căn cứ vào tải và tốc độ của động cơ Để điều khiển thởi điểm đóng mở của xú pap bằng cách ECU điều khiển van dầu để xoay trục cam sớm hoặc trễ Hệ thống này được gọi là hệ thống điều khiển thời điểm xú pap thông minh (VVT-i)

Thời điểm đóng mở của các xú pap nạp được thiết kế thay đổi theo số vòng quay trục khuỷu, lưu lượng không khí nạp, chế độ tải, nhiệt độ nước làm mát… ECU sử dụng các tín hiệu từ các cảm biến và so sánh với góc phân phối khí thực tế đang hoạt động để điều chỉnh lại thời điểm đóng mở của các xú pap sao cho mô men và công suất của động cơ đạt tối ưu nhất

I Các thành phần của VVT-i

Cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến vị trí trục cam xác định vị trí của trục cam đang hoạt động thực tế

Cảm biến số vòng quay động cơ (vị trí trục khuỷu), khối lượng không khí nạp và cảm biến vị trí bướm ga xác định thời điểm cần hiệu chỉnh cho phù hợp với tải và số vòng quay động cơ thay đổi

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và tín hiệu tốc độ xe là các thông số hiệu chỉnh để trục cam đạt được vị trí tối ưu nhất

Căn cứ vào tín hiệu từ các cảm biến, ECU sẽ cho ra dạng xung phù hợp đến van dầu OCV (Oil Control Valve) để xoay trục cam ở vị trí thích hợp nhất Góc xoay của trục cam có thể đạt đến 50° so với vị trí trục khuỷu

Trang 12

II Điều khiển thời điểm xú pap nạp

1 Động cơ dừng và khởi động

Khi động cơ dừng và khi khởi động thời điểm mở sớm của cam nạp là trễ nhất

2 Khi nhiệt độ thấp

Khi nhiệt độ động cơ càng thấp thì góc mở sớm của xú páp nạp càng trễ

3 Cầm chừng ổn định

Ở tốc độ cầm chừng lượng hỗn hợp nạp vào các xy lanh động cơ là ít nhất, nên thời điểm mở sớm của xú páp nạp là trễ nhất, góc trùng điệp của hai xú pap giảm tối đa để tránh khí thải đi ngược vào đường ống nạp Điều này cải thiện được tính kinh tế, tốc độ cầm chừng của động

cơ ổn định và thấp, đồng thời giảm ô nhiểm môi trường

Trang 13

4 Nhiệt độ động cơ thấp - tải nhẹ

Khi nhiệt độ động cơ thấp, và tải nhẹ thì thời điểm mở của xú pap nạp sẽ trễ đi, nhưng vẫn sớm hơn so với tốc độ cầm chừng

5 Tải lớn - tốc độ thấp đến trung bình

Ở chế độ tải nặng ở khoảng tốc độ từ thấp đến trung bình, trục cam nạp được điều sớm để gia tăng góc trùng điệp của xú pap

Sự mở sớm của xú nạp nhằm tăng tiết diện mở của xú pap ở điểm chết trên và tận dụng quán tính của khí thải để nạp hổn hợp Sự đóng trễ của xú pap ngăn ngừa hỗn hợp nạp đi ngược trở lại đường ống nạp

Khi tải động cơ gia tăng thì lượng hỗn hợp cung cấp cho động cơ tăng theo và số vòng quay của động cơ sẽ giảm Do vậy, ở tốc độ thấp đến trung bình khi tải lớn thì thời điểm mở sớm của xú pap nạp gia tăng để đảm bảo lượng hỗn hợp nạp vào các xy lanh ở chế độ này nhằm đảm bảo mô men động cơ phát ra đạt cực đại

Trang 14

6 Tải lớn – Số vòng quay cao

Ở chế độ tải lớn nhưng số vòng quay cao, thời

điểm mở sớm của các xú páp nạp giảm, điều

này chỉ xảy ra khi ôtô đang đỗ dốc Xú pap

nạp đóng trễ nhằm tránh hiện tượng khí nạp di

chuyển ngược lại đường ống nạp

III Cấu trúc – Nguyên lý

Hệ thống VVT-i bao gồm bộ điều khiển VVT-i để xoay trục cam nạp, mạch dầu và áp suất dầu dùng để xoay bộ điều khiển VVT-i và van điều khiển đường đi của dầu

1 Van điều khiển dầu (OCV)

Van điều khiển dầu OCV (Oil Control Valve) hay còn gọi là van điều khiển thời điểm của trục cam được điều khiển bởi ECU, Van dầu dùng để phân phối dầu đến bộ điều khiển

VVT-i

Trang 15

Cấu trúc của van bao gồm một cuộn dây được điều khiển từ ECU, một van dùng để phân phối dầu đến bộ điều khiển VVT-i ECU sẽ thay đổi bề rộng xung đến cuộn dây để thay đổi

vị trí của piston để phân phối dầu phù hợp với chế độ tải và tốc độ của động cơ Vị trí của van được xác định bởi lực từ và lực đàn hồi của lò xo

Khi ECU gia tăng bề rộng xung, lực từ làm van di chuyển thắng lực căng lò xo để mở dầu cung cấp đến bề mặt làm sớm Để làm trễ thời điểm, ECU giảm bề rộng xung, lực đẩy của lò xo làm van di chuyển về vị trí trễ

Khi trục cam ở vị trí mong muốn, ECU sẽ điều khiển van ở vị trí giữ

2 Bộ điều khiển VVT-i

Bộ điều khiển thời điểm mở của cam bao gồm một vỏ được dẫn động bởi trục cam thải (hoặc điều khiển từ trục khuỷu động cơ qua sên cam) và một van lắp cố định với trục cam nạp Aùp suất dầu từ phía làm trục cam xoay sớm hay trễ sẽ làm xoay van của bộ điều khiển VVT-i để thay đổi thời điểm mở sớm và đóng trễ của các xú pap nạp

Khi động cơ dừng, trục cam được xoay về phía thời điểm mở trễ nhất để đảm bảo khả năng khởi động lại Khi khởi động áp suất dầu không được cung cấp đến bộ điều khiển VVT-i, chốt hãm sẽ khoá các cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển để tránh va đập

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	1 MB