tín hiệu cảm biến.[1]
Cảm biến vị trí trục cam (tín hiệu G). Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE).
Cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp. Cảm biến vị trí bướm ga (VTA).
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (tín hiệu THW). Cảm biến oxy (tín hiệu OX).
Cảm biến tốc độ xe (SPD). Khối xử lý trung tâm.
16 ECU động cơ.
Cơ cấu chấp hành. Vòi phun.
2.5.1.1 Nguyên lý của hệ thống phun xăng
Hệ thống phun xăng bao gồm ba phần cơ bản: Nhiên liệu;
Dẫn nạp khơng khí; Hệ thống điều khiển. Nguyên lý hoạt động
Nhiên liệu được bơm, từ thùng chứa vào đường ống dẫn, trên đường ống này nhiên liệu được lọc nhờ một bầu lọc thấm, và được giảm rung động nhờ một bộ giảm chấn thủy lực, nhiên liệu tiếp tục đến vịi phun, ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau để phát hiện tình trạng của động cơ và điều kiện chạy của xe, tính tốn lượng nhiên liệu tối ưu và làm cho các vòi phun, phun lượng nhiên liệu cần thiết.[1]
17
2.5.2 Kết cấu hệ thống đánh lửa điện tử
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng điện tử.[5]
Hệ thống đánh lửa điều khiển theo chương trình là hệ thống đánh lửa mà góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng một chương trình tính tốn thiết lập trong một máy tính điện tử, được bố trí trên xe gọi là ECU. Góc đánh lửa sớm được tính tốn thơng qua các tín hiệu của các cảm biến ghi nhận từ động cơ, từ các tín hiệu này bộ xử lý của ECU sẽ tính tốn và đưa ra góc đánh lửa tối ưu nhất phù hợp với điều kiện làm việc hiện tại của động cơ.[5]
18
Hình 2.6: Kết cấu cơ bản của hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử.[1]
Tín hiệu cảm biến.
Cảm biến vị trí trục cam (tín hiệu G). Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE).
Cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp. Cảm biến vị trí bướm ga (VTA).
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (tín hiệu THW). Cảm biến oxy (tín hiệu OX).
Cảm biến tốc độ xe (SPD). Cảm biến kích nổ (KNK). Tín hiệu đánh lửa IGT.
Tín hiệu phản hồi đánh lửa IGF. Tín hiệu khởi động STA.
19 Khối xử lý trung tâm.
ECU động cơ. Cơ cấu chấp hành. Bobine đánh lửa. IC đánh lửa. Bougie.
2.5.3 Các bộ phận chính trên sơ đồ hệ thống đánh lửa
Các cảm biến: Có nhiệm vụ nhận biết các chế độ hoạt động khác nhau của động cơ như chế độ khởi động, sau khởi động, chế độ thay đổi tải và phát ra các tín hiệu gửi đến ECU hay cịn gọi là nhóm tín hiệu vào.
ECU: Có nhiệm vụ xử lý và tính tốn các thơng số đầu vào từ đó phát ra các tín hiệu điều khiển đầu ra.
Cơ cấu chấp hành là Igniter trực tiếp điều khiển bobine thơng qua các tín hiệu điều khiển nhận được từ ECU.
Hoạt động của hệ thống
Nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa: ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến đầu vào, sau đó xử lý các tín hiệu nhận được và so sánh với chương trình đã được lập trình trong ECU để truyền tín hiệu điều khiển đến từng máy trong động cơ, tín hiệu sẽ được truyền đến từng máy theo thứ tự làm việc của động cơ đảm bảo việc tối ưu hóa hoạt động của động cơ.[5]
2.6 Xu hướng phát triển phun xăng và đánh lửa trên ô tô hiện nay
Tăng cơng suất, tiết kiệm nhiên liệu, giảm thiểu khí xả độc hại vào mơi trường là những vấn đề các hãng xe luôn vươn tới, bởi vậy hệ thống nhiên liệu ngày càng được phát triển.
20 Sự phát triển của hệ thống EFI:
Hệ thống phun xăng điện tử EFI đã xuất hiện từ năm 1950 nhưng phải đến năm 1980 hệ thống mới thực sự phát triển rộng rãi ở Châu Âu. Trên những mẫu xe hiện tại vẫn sử dụng hệ thống EFI, tuy nguyên lý cơ bản không thay đổi nhưng nhờ công nghệ điện tử phát triển đã giúp cho hệ thống ngày nay càng hoàn thiệt và đạt hiệu quả cao hơn rất nhiều. Trong hệ thống EFI bao gồm hệ thống thống phun xăng đơn điểm, hệ thống phun xăng hai điểm và hệ thống phun xăng đa điểm. Tùy thuộc vào kết cấu và chức năng của xe mà các hệ thống được lựa chọn. [5]
Sự ra đời của hệ thống phun xăng trực tiếp (GDI):
Hệ thống phun xăng trực tiếp (GDI) sử dụng vòi phun phun nhiên liệu trực tiếp vào trong buồng cháy với áp suất lớn. Hỗn hợp cháy sẽ hình thành bên trong buồng đốt. Động cơ sử dụng hệ thống phun xăng trực tiếp vào buồng cháy (Duratec Sci) tiết kiệm nhiên liệu và cho khí thải sạch. Nhiên liệu giảm từ 6÷8%, mang lại lợi ích kinh tế lớn.
Động cơ phun xăng trực tiếp có khả năng tiết kiệm nhiên liệu đặc biệt dưới điều kiện hỗn hợp cháy nghèo (tức ít xăng và nhiều khơng khí), như trong điều kiện không tải như chỉ có một phần của buồng cháy có hỗn hợp cháy.[5]
Kết luận: Qua những phân tích trên đã giúp nhóm có những cái nhìn chung và hiểu rõ nét hơn về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng và đánh lửa. Đồng thời cung cấp thêm cho nhóm những tài liệu hữu ích trong việc tiến hành phân tích phương án thiết kế ECU điều khiển động cơ trong chương 3.
21
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ ECU ĐIỀU
KHIỂN ĐỘNG CƠ
3.1. Phân tích các phương án thiết kế chế tạo
3.1.1 Phương án thiết kế bo mạch
Thiết kế bo mạch theo ECU có sẵn.
Thiết kế bo mạch dựa vào thực tế của động cơ. Phương án 1: Thiết kế bo mạch theo ECU có sẵn
Hình 3.1: ECU có sẵn trên thị trường.[12]
Là việc nghiên cứu, phân tích một ECU có sẵn của hãng xe nào đó từ cấu tạo, nguyên lý hoạt động, sơ đồ mạch điện, cách bố trí linh kiện trên một bo mạch và lấy cơ sở đó để thiết kế hoặc để cải tiến một ECU khác. Với việc thiết kế bo mạch theo ECU có sẵn trên thị trường này sẽ có những ưu, nhược điểm sau:
Ư u điểm:
Cơ sở để thiết kế bo mạch sẽ hoàn thiện hơn;
Đảm bảo tuổi thọ, nâng cao chất lượng, tính ổn định của bo mạch; Nhỏ gọn, bố trí sắp xếp các linh kiện hợp lý.
22
Nhược điểm:
Nguồn tài liệu tham khảo hạn chế; Thời gian cho việc nghiên cứu lâu dài;
Việc tiếp xúc với các loại ECU có sẵn trên thị trường cịn hạn chế; Chi phí thiết kế, thử nghiệm bo mạch trong phương án này cao;
Linh kiện thiết kế cho phần cứng trong ECU có sẵn này ít được tiếp xúc, trên thị trường thì rất ít khi gặp linh kiện này;
Việc thay thế, sửa chữa cao;
Việc viết chương trình điều khiển cho bo mạch phức tạp.[12] Phương án 2: Thiết kế bo mạch dựa vào thực tế của động cơ
Thiết kế bo mạch dựa vào thực tế của động cơ là việc khảo nghiệm các thông số kỹ thuật của một động cơ mẫu về các giá trị phần cứng của cảm biến, cơ cấu chấp hành và các chế độ hoạt động của động cơ để đưa ra bản đồ thời gian phun xăng và bản đồ góc đánh lửa của động cơ đó. Phương án này đã có những ưu nhược điểm sau.