Hệ thống điều khiển lực kéo cĩ thể ảnh hƣởng đến đặc tính của xe, đặc biệt là khi xe qua cua. Kết quả của hệ thống cĩ ảnh hƣởng nhƣ hệ thống điều khiển sự ổn định.
Hình 1.27: Điều khiển tính ổn định; (a) quay vịng thiếu, (b) quay vịng thừa
Hình 1.27 chỉ ra 2 tình huống, trong Hình 1.27(a) xe quay vịng
thiếu. Trong sự tác động đĩ, xe cố gắng để tiếp tục đi thẳng và ngƣời lái cần thực hiện nhiều thao tác để vƣợt qua chỗ uốn. Điều khiển ổn định cĩ thể giúp đƣợc điều này bằng việc áp dụng một vài hệ thống phanh tại phía sau của xe để bánh xe lên mặt trong của khúc uốn. Điều này tạo ra một hoạt động chính xác mà giúp cho sự quay ngang (lắc) của phƣơng tiện trong sự hoạt động êm dịu ngƣợc lại hƣớng dự định của hành trình.
Trong Hình 1.27(b) thì quay vịng thừa xảy ra. Bánh xe sau của xe cĩ hƣớng di chuyển ra bên ngồi và giảm bán kính quay vịng. Đĩ là điều kiện xấu khi quay vịng thừa tiếp tục. Để chống lại quay vịng thừa, bánh xe phanh đƣợc đặt bên ngồi của gĩc cĩ thể đƣợc áp dụng và giảm cơng suất động cơ thơng qua bƣớm ga thứ 2 bằng máy tính. Để đạt đƣợc hoạt động bổ sung yêu cầu cho hệ thống điều khiển ổn định điều này cần thiết trang bị cho xe với một số cảm biến bổ sung, nhƣ là cảm biến gĩc quay bánh xe và một cảm biến gia tốc ngang mà cĩ khả năng cung cấp máy tính điều khiển với những thơng tin về số lƣợng quay vịng thừa và quay vịng thiếu.
Để đạt đƣợc điều khiển cân bằng đĩ, máy tính điều khiển động cơ, máy tính ABS và máy tính điều khiển lực kéo cần phải giao tiếp với nhau, và điều này ngƣời ta thực hiện thơng qua mạng CAN nhƣ đƣợc chỉ
xe kiểu Hall. Mạng CAN sẽ đƣợc trình bày trong Chƣơng 2 và cảm biến kiểu Hall sẽ đƣợc giải thích nhiều hơn trong Chƣơng 4.
1.9 ĐIỀU HÕA KHƠNG KHÍ
Hệ thống tạo ra một nhiệt độ thoải mái cho hành khách/khoang điều khiển của xe là chức năng đƣợc thực hiện bởi hệ thống điều khiển máy tính. Cung cấp nhiệt lƣợng vào bên trong xe thơng thƣờng đạt đƣợc bằng cách chuyển hƣớng nhiệt độ từ động cơ thơng qua những cái ống và những cái quạt. Tuy nhiên làm lạnh xuống bêntrong của xe thơng thƣờng đạt đƣợc bằng cách dùng hệ thống làm lạnh đƣợc điều khiển bằng một máy phụ mà sẽ lấy nhiệt từ bên trong và đƣa ra ngồi bầu khí quyển xung quanh xe. Đĩ là hệ thống điều hịa khơng khí. Hình 1.28 miêu tả nguyên lý sơ lƣợc hệ thống điều hịa trên xe.
Chất lỏng (mơi chất làm lạnh) đƣợc dùng để mang nhiệt ra xa từ bên trong của xe và chuyển nĩ ra bên ngồi thì đƣợc tuần hồn bên trong hệ thống bằng thiết bị là máy nén đƣợc dẫn động bằng động cơ của xe. Trong hệ thống làm lạnh, mơi chất thƣờng xuyên thay đổi trạng thái giữa lỏng và khí khi nĩ lƣu thơng.
Van giảm áp là tác nhân quan trọng trong hoạt động của hệ thống. Quá trình điều chỉnh diễn ra từ van giảm áp nguyên nhân là mơi chất làm lạnh bốc hơi, áp suất và nhiệt độ của nĩ giảm xuống. Sau khi qua van
giảm áp, mơi chất đi vào trong bộ trao đổi nhiệt đƣợc gọi là dàn nĩng, ở đĩ nĩ thu nhiệt từ bên trong xe và làm mát thơng qua quá trình này. Sức nĩng làm cho mơi chất bốc hơi cho tới lúc sau đĩ nĩ quay trở lại máy
nén, ở đĩ nhiệt độ và ápsuất của nĩ tăng lên.
Từ máy nén, mơi chất làm lạnh đƣợc chuyển qua bộ trao đổi nhiệt khác, từ đĩ nĩ đƣa nhiệt ra bầu khí quyển. Thiết bị trao đổi nhiệt này đƣợc biết đến nhƣ là một dàn nĩng bởi vì nĩ làm mất nhiệt từ mơi chất gây ra cho nĩ sự ẩm ƣớt. Sau khi qua dàn nĩng, mơi chất sẽ đi vào bộ tích năng mà ở đĩ tách chất lỏng riêng ra từ hơi nƣớc. Mơi chất sau đĩ quay lại van giảm áp và dàn lạnh, nhƣ vậy hồn thành một chu kỳ.
Bởi vì máy nén lấy một lƣợng đáng kể cơng suất của động cơ nên một điều cần thiết cho máy tính điều hịa khơng khí là nhận biết đƣợc trạng thái hoạt động của động cơ. Ví dụ nhƣ là, tốc độ cầm chừng của động cơ sẽ bị ảnh hƣởng nếu nhƣ máy nén của hệ thống điều hịa hoạt động, và ECM động cơ thƣờng sẽ gây ra tăng tốc độ cầm chừng ngăn
hoạt động, nĩ đƣợc điều khiển thơng qua một ly hợp từ đƣợc chỉ ra ở
Hình 1.29.
Ly hợp này cho phép máy nén vận hành hay khơng vận hành tại tốc độ chỉ trên tốc độ cầm chừng, và để bảo vệ máy nén, nĩ chỉ khơng đƣợc kết nối tại tốc độ động cơ cao. Trong một số trƣờng hợp mà ở đĩ tăng tốc nhanh thì đƣợc yêu cầu ngắt tạm thời máy nén cĩ thể xảy ra.
Hình 1.29: Ly hợp điện từ
Ngồi xem xét hoạt động của động cơ, nhiệt độ bên trong của xe phải là số khơng đổi đƣợc so sánh với yêu cầu đƣợc thiết lập của nhiệt độ bên ngồi, và điều này đƣợc hồn thành bởi cảm biến nhiệt độ. Theo sau là danh sách chức năng điều khiển của một ECM điều hịa khơng khí:
Tính tốn nhiệt độ khơng khí vào theo yêu cầu
Điều khiển nhiệt độ
Điều khiển quạt
Điều khiển khí vào
Điều khiển máy nén
Điều khiển quạt điện
Điều khiển chống sƣơng mù ở phía sau
Chẩn đốn hệ thống.
Sự lọt khí trong mơi chất lạnh
Mơi chất làm lạnh đƣợc sử dụng trong hệ thống điều hịa khơng khí
cĩ thể gây hại cho ngƣời khi ngƣời đĩ đến và tiếp xúc với chúng. Và
ngƣời ta thì mới chỉ nghiên cứu sự độc hại của nĩ tới mơi trƣờng. Vì lý do này mà dịch vụ hệ thống điều hịa khơng khí yêu cầu một thiết bị chuyên dụng và kỹ thuật viên phải đƣợc đào tạo cho các ứng dụng đặc biệt. Đa số những nhà sản xuất thiết bị garage đều bán thiết bị phục vụ điều hịa khơng khí, và đồ dùng Bosch Tronic R134 là một ví dụ. Nhà sản xuất thiết bị và nhà sản xuất xe cung cấp sự đào tạo về hệ thống điều hịa
khơng khí và tơi mạnh mẽ khuyến cáo tất cả các kỹ thuật viên của garage
nhận đƣợc sự huấn luyện nhƣ sự điều hịa khơng khí mà đƣợc tìm thấysử dụngtrong nhiều xe ở châu Âu.
Một số điểm ứng dụng chung theo sau:
Cĩ những quy tắc chính xác về việc thải nhiệt ra ngồi bầu khí quyển. Các nhà chế tạo cần phải tuân thủ các quy định về bảo vệ mơi trƣờng theo từng khu vực, từng vùng lãnh thổ và từng địa phƣơng.
Chất làm lạnh đƣợc giữ trong hệ thống dƣới sức ép. Bất cứ sự rị rỉ nhỏ nào cũng đều phải đƣợc sửa chữa.
Một số mơi chất làm lạnh thì tạo ra khí độc khi một ngọn lửa nhỏ đƣợc đƣa tới gần chúng. Điều này cĩ thể tránh đƣợc.
Cĩ một vài lý do tại sao đào tạo đặc biệt thì rất quan trọng.
1.10 MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN BỘ GIẢM CHẤN
Cƣỡng bức dầu vào trong một cái khe là phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để cung cấp sự giảm chấn trong hệ thống treo của xe. Lƣợng lực giảm chấn đƣợc áp dụng thì phụ thuộc vào các nhân tố khác nhau, vào kích thƣớc cái khe dầu đi qua mà dầu giảm chấn đƣợc cƣỡng bức bởi hoạt động giảm chấn của hệ thống treo. Lực giảm chấn cĩ thể thay đổi
bởi việc thay đổi kích thƣớc của hệ thống treo. Trên thực tế điều này đạt đƣợc bằng cách dùng van, dƣới sự điều khiển của ECM, thay đổi kích thƣớc của khe giảm chấn để cung cấp một sự giảm chấn mềm hay cứng theo u cầu. Hình 1.30 chỉ ra vị trí mở van điện từ của van giảm chấn đƣợc dùng trên một vài hệ thống của Ford. Van điện từ thì đƣợc điều khiển bởi tƣơng tác máy tính giảm chấn và cung cấp hai cấp độ giảm chấn một mềm và một cứng.
Hình 1.30: Bộ giảm chấn
Cấp độ giảm chấn của hệ thống treo đƣợc thay đổi để thỏa mãn một phạm vi điều kiện lái, nhƣ là chế độ tăng tốc, phanh (giảm tốc), đƣờng gập ghềnh và gĩc cua,... Để cung cấp một sự giảm chấn cho những điều kiện thay đổi, máy tính đƣợc cung cấp thơng tin từ một số cảm biến. Tín hiệu đầu vào thì đƣợc so sánh với giá trị thiết kế trong ROM của máy tính và thực hiện một quyết định xác định yêu cầu của cấp độ giảm chấn.
Hình 1.31 cho ta một chỉ định các kiểu cảm biến liên quan tới tƣơng tác
giảm chấn.
Hình 1.32: Cảm biến vị trí trục tay lái
Cảm biến tốc độ là một cảm biến đƣợc sử dụng trong nhiều cảm biến khác trên xe và cĩ lẽ nĩ là một kiểu của cảm biến điện từ.Cảm biến vị trí hệ thống lái thƣờng là kiểu quang điện từ. Kiểu này dùng một chùm tia hồng ngoại đƣợc gián đoạn bằng cái đĩa đã đục lỗ nhƣ đƣợc chỉ ra trên
Hình 1.32. Tín hiệu cảm biến bánh xe cĩ thể đƣợc lấy từ máy tính ABS, và tín hiệu ánh sáng phanh đƣợc dẫn xuất ra từ sự chuyển đổi đèn đổ xe.
1.11 MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN NHỮNG HỆ THỐNG CHỦ YẾU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL
Động cơ diesel tin cậy vào áp suất nén cao đủ để đốt cháy nhiên liệu khi mà nĩ đƣợc phun vào buồng cháy để đạt đƣợc yêu cầu áp suất và nhiệt độ khối.
Lƣợng khơng khí đƣợc nén trong mỗi xylanh vẫn xấp xỉ khơng đổi suốt cả phạm vi hoạt động của động cơ. Cơng suất đầu ra đƣợc xác định bằng cách thay đổi lƣợng xăng đƣợc phun. Điều này cĩ nghĩa là động cơ diesel cĩ một hỗn hợp rất nghèo ở chế độ cầm chừng và hỗn hợp giàu ở cơng suất lớn nhất.
Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel bởi vậy mà loại trừ dùng nguyên lý sự tƣơng phản cảm biến khí thải oxy đƣợc dùng để giúp điều khiển ơ nhiễm từ nhiên liệu động cơ. Tuy nhiên, chỉ một cách tƣơng đối một lƣợng nhỏ HC và CO xuất hiện trong khí thải động cơ diesel và những khí này đƣợcgiảm đi nhiều nhờ vào việc dùng chất xúc tác oxy hĩa.
Một phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng đểgiảm lƣợng NOxtrên động cơ diesel là sự tuần hồn khí thải đƣợc điều khiển bằng điện.
Một khí xả khác gây ra các vấn đề liên quan tới bồ hĩng. Khí xả bồ hĩng cĩ thể đƣợc giảm bằng cách điều khiển điện lƣợng nhiên liệu đƣợc phun, thời điểm phun và tăng áp bằng khí thải (việc thu hồi các hạt trong hệ thống thải cũng mang lại hiệu ứng cĩ lợi).
Hình 1.33 cho biết hệ thống máy tính điều khiển độngcơ diesel. Hệ thống xả đƣợc trang bị một bộ xúc tác oxy hĩa chuyển đổi khí CO sang
khí CO2 và khí HC sang khí CO2và hơi nƣớc. Khơng cĩ các cảm biến
oxy bởi vì các động cơ diesel, khi hoạt động chính xác, cĩ một lƣợng nhất định oxy thừa ra trong khí thải và điều này giúp đỡ sự hoạt động của bộ xúc tác.NOx thì đƣợc giữ trong giới hạn cho phép bởi sự điều khiển chính xác của nhiên liệu và tuần hồn khí thải. Hiệu lực của hệ thống xả là đƣợc kiểm tra bằng phƣơng pháp đồng hồ khĩi, và kiểm tra khí thải là một phần của việc kiểm tra hằng năm. Khí xả cịn đƣợc kiểm tra đột xuất bởi những nhà chức trách trong bất cứ thời gian nào.
Cơng suất đầu ra của một động cơ diesel thì đƣợc điều khiển bằng số lƣợng nhiên liệu đƣợc phun vào mỗi xylanh, trong khi số lƣợng khơng khí đƣợc đƣa vào xylanh ở mỗi hành trình hút vẫn xấp xỉ nhƣ nhau. Mục tiêu chính của điều khiển bằng máy tính là động cơ nhận chính xác số lƣợng nhiên liệu đƣợc yêu cầu, vào đúng thời gianvà dƣới tất cả các điều kiện hoạt động. Cĩ ba vùng mà máy tính điều khiển. Nếu khảo sát chi tiết thì chúng ta sẽ thấy cái mà cho hoạt động của chúng và chúng sẽ tin cậy vào các thiết bị đã thử đạt tốt nhƣ là van điện từ và các van, cĩ ba mục là:
1. Số lƣợng nhiên liệu.
2. Điều khiển thời điểm phun.
1.11.1 Điều khiển vành tràn
Hình 1.33: Hệ thống máy tính điều khiển động cơ diesel
Hình 1.34 chỉ ra mặt cắt ngang của một bơm phun nhiên liệu kiểu xoay buồng của bơm cao áp sinh ra áp suất vài trăm bar để mở kim phun nhiên liệu, cĩ 2 cổng ra.
Một cổng ra trong số đĩ kết nối với cuộn dây đƣợc hoạt động nhờ vành tràn, và cái cịn lại đƣợc kết nối với cổng và ống để cung cấp cho
kim phun. Khi vành tràn đƣợc mở bằng tín hiệu từ ECM tới cuộn dây, nhiên liệu từ bơm cung cấp vào trong buồng áp suất tại áp suất 15-20 bar. Khi đĩ tín hiệu từ ECM tới cuộn dây làm đĩng van tràn. Những piston bơm cao áp sẽ cƣỡng bức nhiên liệu xuyên qua lỗ ra để mở các kim phun. Khi sự phun hình thành, ECM sẽ báo hiệu cho cuộn dây để mở vành tràn, sẵn sàng cho chuỗi tiếp theo. Bộ chủ động điện tử chứa đựng một thiết bị mà khuếch đại xung máy tính 5V thành 150V cung cấp cho vành tràn hoạt động ở chế độ cao.
1.11.2 Điều khiển thời điểm
Van điều khiển thời điểm là một van điện từ đƣợc hoạt động bằng thủy lực mà nĩ điều khiển một sự cung cấp nhiên liệu tới những piston quay vịng lệch tâm của bơm cao áp, thuận hay là ngƣợc chiều kim đồng hồ, để làm sớm hay trễ thời điểm theo yêu cầu. Cảm biến đầu vào đƣợc yêu cầu cho hoạt động này đƣợc chỉ ra trong Hình 1.35.
Hình 1.35: Tín hiệu cảm biến ngõ vào xác định thời điểm điều khiển van
1.11.3 Điều khiển tốc độ cầm chừng
Tốc độ cầm chừng của động cơ diesel đƣợc điều khiển bằng lƣợng
nhiên liệu động cơ phun vào xylanh. Trong khi dƣới điều kiện động cơ yêu cầu cầm chừng thay đổi, chƣơng trình máy tính phải đƣợc chuẩn bị để cung cấp một lƣợng nhiên liệu chính xác để bảo đảm tốc độ cầm chừng giữ vững dƣới mọi điều kiện. Đầu vào của ECM thì đƣợc chỉ ra trong Hình 1.36 cho thấy sự biểu thị của những đầu vào cảm biến đƣợc yêu cầu để mà ECM cĩ thể cung cấp một tín hiệu chính xác tới van điều khiển vành tràn.
Hình 1.36: Điều khiển tốc độ cầm chừng động cơ diesel
Một sự phát triển gần đây khác trong hệ thống máy tính điều khiển hệ thống động cơ là hệ thống đƣờng ống chung đƣợc chỉ ra trên Hình
1.37. Trong hệ thống đƣờng ống chung, nhiên liệu đƣợc giữ vững ở một áp suất khơng đổi. Một van điện đƣợc hoạt động để điều khiển van đƣợc kết hợp vào trong mỗiđầu của kim phun thì đƣợc cho phép hoạt động bởi ECM. Thời điểm đĩng và mở van điều khiển kim phun đƣợc xác định bằng chƣơng trình ROM và cảm biến đầu vào. Thời điểm phun nhiên liệu đƣợc xác định bằng van điều khiển kim phun và ECM. Số lƣợng nhiên liệu đƣợc phun đƣợc xác định bằng chiều dài thời gian phun mà kim phun vẫn mở và điều này chỉ đƣợc xác định bằng ECM.
1. Gia tốc 2. Tốc độ động cơ (trục khuỷu)
3. Tốc độ động cơ (trục cam) 4. Bộ điều chỉnh động cơ điện tử
5. Van nhánh 6. Lọc nhiên liệu
7. Bơm cao áp 8. Van điều chỉnh áp suất
9. Piston dừng 10. Van giới hạn áp suất
11. Cảm biến áp suất ống phân phối 12. Ống phân phối nhiên liệu