Bộ điều khiển mơ hình của nhóm hoạt động chủ yếu dựa trên nguyên tắc làm việc của khối P.I.D Controller.
Hình 4.6: Cấu hình và tham số khâu P.I.D của bộ điêu khiển
Phương trình tổng quát:
Các tham số của phương trình được nhóm lựa chọn ngẫu nhiên (xác suất) nhằm mục đích giúp đồ thị của mơ hình có trạng thái ổn định và giá trị sai số điều khiển có xu hướng tiệp cận bằng 0:
- Tham số khâu P: 0.1 - Tham số khâu I: 0 - Tham số khâu D: 5
44
4.3.3 Khối bàn đạp ga
Hình 4.7: Cấu trúc của khối bàn đạp ga
Khối bàn đạp chân ga (bản chất chính là cảm biến vị trí bàn đạp ga - APS) hoạt động với nhiệm vụ là giới hạn giá trị đầu vào của tín hiệu điều khiển, nằm trong vùng giới hạn là 0 900 tương ứng với góc mở giới hạn của cánh bướm ga thực tế.
45
4.3.4 Khối chuyển chế độ hoạt động
Hình 4.9: Khối chuyển chế độ giữa tín hiệu đạp ga từ tài xế và chế độ hoạt động cầm chừng của động cơ
Hình 4.10: Cấu hình khối tạo xung tín hiệu đạp ga của tài xế
Khối tín hiệu đạp ga được nhóm sử dụng khối chức năng Repeating Sequence nhằm tạo ra tín hiệu xung với giới hạn thời gian thay đổi trạng thái là 2s
và biên độ cao nhất của xung là 50 ứng với 50o góc mở bướm ga mong muốn.
4.3.5 Khối động cơ
46
Nhóm em tham khảo cấu trúc và nguyên lý khối động cơ với kết quả của khối chức năng thể hệ khả năng đáp ứng chỉ số Engine Load (tải động cơ) dựa vào giá trị tải đầu vào.
Khối động cơ, nhóm em đã mặc định giá trị Engine Load tối ưu là 20% tức là khi động cơ có giá trị tải thấp nhất thì chỉ số Engine Load sẽ tiệp cận giá trị bằng 20%.
Hình 4.12: Khối chức năng vào số lùi và bật điều hòa
Hai khối chức năng trên, được nhóm em tiến hành cấu hình là 2 giá trị hằng số cố định ứng với giá trị tải mong muốn và được điều khiển thông qua khối chức năng Slider Switch của Matlab:
Các giá trị đã được nhóm tăng lên nhiều lần so với thực tế vì lý do nhóm muốn thể hiện rõ ràng sự thay đổi và giúp đồ thị dễ nhìn hơn.
Bảng 4.1: Giá trị hằng số của 2 khối chức năng
ON OFF
Số lùi (R) 50 0
47
CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ THỊ
5.1 Góc mở bướm ga đáp ứng theo tín hiệu đạp ga từ tài xế
Hình 5.1: Biểu đồ thể hiện góc mở bướm ga theo tín hiệu đạp chân ga
Biều đồ cho ta thấy góc mở bướm ga thực tế (đường cam nét liền) với giá trị nhỏ nhất là 60
ứng với góc mở tối thiểu khi động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng, và giá trị lớn nhất của góc mở thực tế ứng với giá trị lớn nhất của góc mở bướm ga mong muốn, tức lúc này người lái tác động vào bàn đạp ga, dẫn đến thay đổi trạng thái cảm biến APS.
Bên cạnh đó, đường đồ thị góc mở bướm ga thực tế cũng có hình dáng tương ứng v với giá trị góc mở bướm ga mong muốn Điều đó, cho thấy khâu P.I.D mà nhóm lựa chọn là tối ưu. Đồng thời, cho thấy đặc tính hoạt động của bướm ga khi có tín hiệu điều khiển đạp ga từ tài xế.
5.2 Góc mở bướm ga đáp ứng chế độ hoạt động cầm chừng, và bật công tắc A/C (hệ thống điều hịa khơng khí) A/C (hệ thống điều hịa khơng khí)
48
Hình 5.2: Biểu đồ giá trị Engine Load khi ON A/C
Trước hết, xét trạng thái động cơ trong trường hợp này, như điều kiện ban đầu động cơ có trạng thái nổ máy cầm chừng. Khi công tắc A/C ON, ta thấy đường đồ thị thể hiện giá trị engine Load tức thời của động cơ (đường cam nét liền) tăng, cụ thể là là từ 20% 90%. Điều này, cho thấy khả năng đáp ứng tải của động cơ trong thời gian tức thời, nhằm tránh động cơ bị quá tải. Sau đó, chỉ số engine load sẽ giảm về ở mức tiệm cận trên giá trị 20% của chỉ số cầm chừng trước đó, bởi lúc này công suất động cơ phải phân phối cho máy nén của hệ thống điều hịa khơng khí. (tức lúc này, phụ tải tăng bắt buộc công suất động cơ tăng nhằm đáp nhu cầu tải phụ, thông qua thay đổi vị cánh bướm ga tăng tua máy).
Hình 5.3: Biểu đồ giá trị góc mở bướm ga thực tế khi ON A/C
Góc mở ga thực tế (đường cam nét đứt) tăng lên và ổn định tại 70o, với góc mở này cho thấy khả năng phản ứng của động cơ, thơng qua tăng góc mở bướm
49
ga tăng công suất động cơ tức thời và sau 1 khoảng thời gian ngắn, công suất động cơ sẽ giảm ở mức tiệm cận trên so với lúc A/C OFF.
Với giá trị góc mở bướm ga thực tế và tín hiệu góc mở mong muốn của động cơ vẫn cho đường đường đồ thị giống nhau và di chuyển tiệm cận nhau, bên cạnh đó, độ trễ thấp thuật tốn P.I.D điều khiển góc mở bướm ga hoạt động tối ưu. Và đồ thị thể hiện được đặc tính góc mở bướm ga thực thế khi ON A/C khi không tác động vào bàn đạp chân.
5.3 Góc mở bướm ga đáp ứng chế độ hoạt động cầm chừng khi vào số lùi (R)
Hình 5.4: Biểu đồ giá trị Engine Load khi vào số lùi (R)
Tương tự, như 2 trường hợp trên, khi gài số R (đối với xe trang bị hộp số MT), trạng thái động cơ đang nổ cầm chừng lúc này, giá trị Engine Load của động cơ tăng như thể hiện trong đồ thị trên, ( đường màu cam nét liền). Với mục
đích nhằm đáp ứng nhu cầu mơ-ment của động cơ khi ở số R, nhằm hạn chế độ trễ trong q trình truyền dẫn tín hiệu và xử lí giữa các cụm điều khiển hệ thống. Đặc biệt, một số tình huống lùi khẩn cấp
50
Hình 5.5: Biểu đồ giá trị góc mở bướm ga thực tế khi vào số lùi (R)
Với yêu cầu tăng giá trị Engine Load vị trí tay số R, sẽ thơng qua mạng giao tiếp nội bộ CAN gửi tín hiệu về ECM điểu chỉnh mở bướm ga tăng 1 giá trị mong muốn (đường nét đứt). Và giá trị mở bướm ga thực tế (đường nét liền) đã đáp ứng theo giá trị mong muốn và đạt giá trị tiệm cận ở giây thứ 3 sau đó ổn định theo theo thời gian.
5.4 Kết luận
- Các trường hợp trên, cho thấy đường đồ thị thể hiện góc mở bướm ga thực tế đã bám theo giá trị mong muốn và ổn định theo thời gian khi hai giá trị tiệm cận.
- Thời gian góc mở bướm ga thực tế thấp hơn giá trị mong muốn. Tuy nhiên, khoảng thời gian này rất ngắn.
- Đồ thị trong các trường hợp, đã thể hiện được nguyên tắc điều khiển của hệ thống bướm ga điện tử trên ô tô thực tế.
- Mặc khác, do các đồ thị khảo sát chỉ dừng lại ở phần nhỏ trong hoạt động điều khiển của hệ thống bướm ga điện tử Do đó, có giá trị tham khảo và là cơ sở cho quá trình nghiên cứu và phát triển bổ sung.
51
CHƯƠNG 6. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN
6.1 Kết quả
Lý thuyết: Đề tài “Khảo sát bướm ga điện tử” là một đề tài mang tính ứng
dụng thực tiễn cao nên được tiếp tục phát triển. Tuy nhiên, do tài liệu tham khảo có hạn nên đề tài của chúng em chỉ quan tâm đến tổng quan về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống bướm ga điện tử thông minh ETCS-i, nêu lên ưu nhược điểm và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến độ mở bướm ga, đặc biệt ở chế độ cầm chừng và các chế độ điều khiển khác. Vì vậy, đề tài này cần được mở rộng phạm vi để động cơ có thể kết nối được với các hệ thống điện khác trên xe giúp cho việc điều khiển động cơ được tốt hơn.
Thực hành: Thiết kế mơ hình mơ phỏng hệ thống bướm ga điện tử xe ô tô và
tiến hành thí nghiệm trên Matlab mơ tả các sự thay đổi đặc tính bướm ga khi thay đổi điều kiện tác động với các tín hiệu vào khác nhau. Sau đó đánh giá kết quả thơng qua mô phỏng này hoạt động ổn định.
Hạn chế: Do dịch Covid 19 nên điều kiện khảo sát thực tế và thi cơng mơ
hình vật lý bị hạn chế nên việc đo đạc các thông số trên bướm ga không được đầy đủ và chính xác. Mặc dù đã thay thế bằng cách khảo sát trên internet nhưng sẽ không thể đánh giá có tính ổn định của hệ thống.
6.2 Kết luận
Đồ án tốt nghiệp này chúng em đã giải quyết được vấn đề đặt ra. Tuy nhiên, đề tài chỉ dừng lại ở việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến q trình điều khiển bướm ga điện tử, chưa nói sâu về vấn đề kết hợp với các hệ thống an tồn, tiện nghi trên ơ tơ để vận hành ở nhiều chế độ khác nhau. Đây cũng là một hướng phát triển cho những đề tài tiếp theo cho những bạn sinh viên. Do kiến thức về điện động cơ cịn hạn chế với tính chất là một báo cáo nên đưa ra những đề tài thực tế như vậy hơn
52
nữa. Ngoài ra, cần phải tiến hành mơ phỏng và làm thí nghiệm kiểm chứng dựa vào những thông tin.
Cần kết hợp giảng dạy các môn lý thuyết tại xưởng thực hành có sẵn mơ hình giảng dạy để sinh viên dễ tiếp thu kiến thức, nhìn nhận trực quan hơn.
Trong q trình học có nhiều mơn chun ngành có cả phần lý thuyết và thực hành, giàng viên nên giao một đề tài môn học nhỏ để cho sinh viên tập thực hiện báo cáo.
53
TÀI LIỆU KHAM THẢO
[1] TS.Nguyễn Văn Nhanh, Th.S. Phạm Hữu Nghĩa. Hệ thống điều khiển tự động trên ô tô. Đại học Công nghệ TP.HCM
[2] TS.Nguyễn Phụ Thượng Lưu. Hệ thống an tồn và ổn định trên ơ tơ. Trường Đại học Công nghệ TP.HCM
[3] Đặng Văn Chiều. Luận văn Thạc Sĩ hệ thống điều khiển bướm ga điện tử xe ô tô. Internet: https://123docz.net/document/7897707-luan-van-thac-si-ky-thuat-co- dien-tu-dieu-khien-buom-ga-dien-tu-xe-oto-electric-throttle-control.htm,
01/04/2021.
[4] NVTien. Công nghệ điều khiển bướm ga điện tử ETCS-i. Internet: https://oto- hui.com/threads/cong-nghe-dieu-khien-buom-ga-dien-tu-etcs-i.97789/, 06/12/2016. [5] Technical Library .Hệ thống bướm ga điện tử trên ô tô. Internet: https://123docz.net/document/5099165-he-thong-buom-ga-dien-tu-tren-o-to.htm, 28/09/2018
[6] Hiep06c4b. Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất động cơ. Internet: https://oto- hui.com/threads/cac-yeu-to-anh-huong-den-cong-suat-dong-co.42247/, 25/06/2012.
[7] Lê Tùng. Bướm ga làm việc như thế nào? Internet:
https://vovgiaothong.vn/danh-cho-lai-moi-buom-ga-lam-viec-nhu-the-nao, 02/10/2020.
[8] VN EXPRESS. Toyota từng cảnh báo lỗi ga điện tử trên xe Camry 2002. Internet: https://vnexpress.net/toyota-tung-canh-bao-loi-ga-dien-tu-tren-camry- 2002-2158699.html, 24/03/2010.
[9] Debonair, D. J., “An Engine Model for Dynamic Engine Control Development”, ASME WA4-11:15, 1986
54
PHỤ LỤC
Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga TPS
Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga APS
55
Sơ đồ mạch mối quan hệ giữa các cảm biến ở chế độ an toàn