CHƯƠNG 3 BỘ ĐIỀU KHIỂN DIESEL ĐIỆN TỬ 3.1 Giới thiệu
3.5. Lập trỡnh cho bộ điều khiển diesel điện tử
Như đó trỡnh bày, bộ EMs và IMs chỉ xõy dựng theo vị trớ chõn ga và chế độ tốc độ, do vậy bộ ECU cũng xõy dựng với hai cảm biến đầu vào là vị trớ chõn ga (Ap) và tốc độ động cơ (n). Tớn hiệu giả lập từ cảm biến được thực hiện nhờ cỏc chiết ỏp và mạch tạo tớn hiệu cảm biếnTrờn cơ sở đó lựa chọn vũi phun và xõy dựng được bộ biểu đồ phun nhiờn liệu (injection maps - IMs) tiến hành lập trỡnh điều khiển cho bộ ECU. Sơ đồ khối bộ ECU được trỡnh bày trờn hỡnh 3.9. Trong đú ECU nhận cỏc tớn hiệu đo được từ cỏc cảm biến (tốc độ, vị trớ chõn ga...) nạp vào bộ nhớ truy cập ngẫu nhiờn RAM dưới dạng số (được biến đổi nhờ cỏc bộ AC/DC), so sỏnh bộ số liệu đó nạp cố định trong ROM (bao gồm EMs, IMs) để xỏc định chế độ cụng
tỏc của động cơ và quyết định thời điểm cũng như thời gian cấp xung điều khiển vũi phun. Việc lập trỡnh và xõy dựng bộ ECU được nghiờn cứu và trỡnh bày chi tiết trong một đề tài nghiờn cứu khoa học của Học viờn HVKTQS [2] do nhúm nghiờn cứu của đề tài hướng dẫn, phần này chỉ túm tắt cỏc kết quả đó đạt được và được nghiệm thu trớch dẫn từ tài liệu [2].
Hình 3.8 : Sơ đồ khối ECU của hệ thống CR [2]
Như đó trỡnh bày ở trờn, thời gian trễ từ khi xung xuất hiện tới khi vũi phun làm việc được chọn là 1,5 ms, thời điểm xuất xung xỏc định bằng 1,5ms cộng với gúc phun sớm của động cơ (tớnh theo s), độ rộng xung tương ứng với thời gian mở vũi phun phự hợp với lượng nhiờn liệu tớnh toỏn cung cấp cho chu trỡnh. Nguyờn lý xuất xung của ECU được trỡnh bày trờn hỡnh 3.9.
U(v)
Tương ứng lượng nhiờn liệu cần cung cấp
0 tx t(s)
Hình 3.9: Nguyên lý xuất xung của ECU [2]
Trựng gúc phun sớm θ của động cơ
Trong đú tx = + +tp tm ts là độ rộng xung (ms);
với tp thời gian phun chớnh tỷ lệ với tốc độ quay của động cơ (ms);
tm độ rộng xung hiệu chỉnh theo cỏc chế độ làm việc của động cơ (ms);
ts độ rộng xung hiệu chỉnh bự lại dao động điện ỏp mạng và quỏn tớnh
điện từ của vũi phun (ms).
Mạch tạo cỏc tớn hiệu cảm biến được mụ tả trờn hỡnh 3.10 [2].
Hình 3.10 : Sơ đồ mạch tạo tín hiệu cảm biến [2]
1,2.Chiết áp ; 3.Chíp điện tử ; 4.Màn hình LCD ; 5.IC MAX232 ; 6. Cổng COM kết nối với máy tính ; 7. Nguồn nuôi (12V).
Trong mạch sử dụng một số linh kiện điện tử. Thành phần chớnh là Chớp điện tử AT mờga 8515L của hóng ATmet cú 40 chõn (hỡnh 3.11). IC ATmega 16 là một loại vi xử lý trong đú cú cấu thành cỏc bộ phận mà khi ta lập trỡnh cho IC thỡ nú làm việc như một mỏy vi tớnh chuyờn dựng. Trong IC cú đầy đủ cỏc phần như bộ xử lý tớn hiệu vào, ra, bộ nhớ ROM, bộ xử lý lụgớc, cỏc thanh ghi.
Hình 3.11 : Vi điều khiển AT mêga 8535L [2] Thụng số của vi điều khiển ATMEGA8535: + 8Kb bộ nhớ FLASH.
+ 512 byte bộ nhớ EPPROM với khả năng ghi xóa 100.000 lần. + 512 byte bộ nhớ trong RAM.
+ 4 kờnh điều chế xung điều khiển động cơ. + Bộ ADC nội 10 bit có 8 kờnh đầu vào. + Đầy đủ cỏc bộ ngắt trong/ngoài.
+ Khả năng sử dụng bộ dao động đồng hồ trong.
+ Cỏc chức năng tiết kiệm cụng suất ở chế độ Sleep ngoài ra cũn cú cả chức năng Idle, lọc nhiễu ADC, power-save, power-down, standby.
+ Nguồn điện 2,7 – 5,5V. + Tốc độ đồng hồ 8Mhz.
Chức năng vi điều khiển sử dụng trong mạch:
Với chức năng nhận giỏ trị cỏc biến đầu vào từ cỏc biến trở J_IN1, J_IN2, J_IN3. hiệu chỉnh biến trở sẽ cho giỏ trị điện ỏp trờn chõn giữa thay đổi từ 0 – 5V nguồn. Giỏ trị điện ỏp này được xem như là cỏc giỏ trị của cỏc thụng số trong động cơ. Muốn xử lý được với cỏc giỏ trị điện ỏp đú ta cần chuyển đổi tương tự - số (ADC) để đưa vào mạch xử lý. ATMEGA8535 cú 8 kờnh ADC ta lần lượt đưa vào chõn PA1, PA2, PA3 và sử dụng ba kờnh ADC. Giỏ trị điện ỏp sau khi chuyển đổi sang số sẽ được xử lý để đưa ra giỏ trị hợp lý.
Với ADC 10 bớt cú độ phõn giải là 210, giỏ trị 0 – 5V (tương tự) tương ứng 0 – 1023 (số).
Đối với biến ỏp : tương ứng với giạ trị phần trăm của AP, với bước nhảy là 0, 10, 20 …90, 100 % cụng thức chuyển đổi là :
Adc = ((1024 – read_adc(0x00))/102.4)*10;
Trong đó read_adc(0x00) : hàm nhận giỏ trị biến của biến trở J_IN1, hàm trả lại giỏ trị từ 0 – 1023.
Đối với giỏ trị n là số vũng quay của động cơ cỏc bước nhảy là 100 với giỏ trị thay đổi từ 600-2200, thuật toỏn xử lý là :
Adc = ((1024-read_adc(0x02))/64)*100+600
Trong đó read_adc(0x02) là hàm nhận giỏ trị biến trở J_IN3, hàm trả lại giỏ trị thay đổi 0 – 1023.
Để truyền dữ liệu lờn mỏy tớnh dựng vi mạch MAX232, MAX232 cú nhiệm vụ chuyển mức tớn hiệu TLL sang mức tớn hiệu RS232 mà mỏy tớnh cú thể nhận được. Phần chớnh và là quan trọng nhất của bảng mạch điều khiển là phần vi xử lý trung tõm. Đõy là phần mềm mà ta phải lập trỡnh trờn mỏy vi tớnh với phần mềm chuyờn dựng sau đú nạp vào cho IC Atmega 8535L. Phần mềm để lập trỡnh (viết code) cho IC là CodeVisionAVR của hóng ATmet. Sau đú, dựng phần mền AVR Studio 4 và mạch nạp chuyờn dựng để nạp chương trỡnh cho IC ATmega 8535L. Chương trỡnh code của IC của mụ hỡnh được giới thiệu trong chi tiết trong tài liệu [2]. Giao diện phần mềm kết nối với mỏy tớnh được trỡnh bày trờn hỡnh 3.12.
Hình 3.12 : Giao diện kết nối giữa ECU tạo tín hiệu cảm biến và máy tính [2].
- Cú nhiều loại vũi phun (cơ cấu chấp hành) sử dụng cho động cơ diesel cú hệ thống nhiờn liệu kiểu CR, cú thể chọn loại HEUI của hóng CAT (Mỹ) với mạch hai dũng thuỷ lực để sử dụng cho động cơ DSC-80 do phự hợp về kớch thước, thuận tiện cho việc tổ chức cỏc chi tiết của hệ thống cũng như yờu cầu tạo ỏp suất trong ống phõn phối (rail) khụng cao: 10MPa, tức là sẽ khụng phức tạp cho việc tổ chức và bố trớ và dẫn động cỏc chi tiết của hệ thống.
- Để xõy dựng biểu đồ phun (IMs), phải kết hợp với đặc tớnh vũi phun để xỏc định quan hệ giữa chiều rộng xung (thời gian duy trỡ xung điều khiển) với gct, đồng thời xỏc định ảnh hưởng của chiều rộng phun với lượng phun mồi cũng như độ trễ của vũi phun.
- Xõy dựng được bộ điều khiển ECU giả lập trờn cơ sở bộ EMs và IMs với hai tớn hiệu đầu vào là chế độ tốc độ và vị trớ chõn ga AP.