- Thể tích cơng tác của động cơ ℎ [dm3]
1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
1.1. Giới thiệu chung hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển động cơ theo chương trình là một hệ thống điều khiển kiểu mới được phát triển khi có sự ra đời của kỹ thuật vy xử lý. Hệ thống điều khiển này được điều khiển theo một chương trình tính tốn trực tiếp được thiết lập trong một máy tính điện tử được bố trí trên xe gọi là ECU (Electronic Control Unit). Đầu vào các cảm biến kiểm sốt tình trạng hoạt động của động cơ và báo về cho bộ điều khiển ECU biết. Từ đó ECU sẽ xử lý các tín hiệu đầu vào, tính tốn và đưa ra tín hiệu đến cơ cấu chấp hành, điều khiển đánh lửa, phun nhiên liệu, và điều khiển các cơ cấu chấp hành khác trên động cơ và được mơ tả dưới hình 1.1
Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển động cơ
1.2. Bộ điều khiển trung tâm ECU
Hệ thống điều khiển động cơ bao gồm: ngõ vào (Inputs ) với chủ yếu là các cảm biến , bộ điều khiển trung tâm ECU ( Electronic control unit ) là bộ não của hệ thống , ngõ ra ( Outputs) bao gồm các cơ cấu chấp hành ( Actuators ) như : boobin, vòi phun, bugi đánh lửa , van cầm chừng. Cảm biến kiểm sốt liên tục tình trạng hoạt động của động cơ và báo về cho bộ điều khiển ECU biết. Từ đó, ECU sẽ tính tốn, xử lí tín hiệu và đưa ra tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành.
Chương trình điều khiển động cơ được nhà chế tạo viết và cài đặt sẵn trong bộ nhớ của ECU. Tùy thuộc vào từng chế độ làm việc hay tình trạng hoạt động của động cơ mà
ECU sẽ tính tốn dựa trên chương trình sẵn có để đưa ra những tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành sao cho động cơ làm việc tối ưu.
ECU là một vi mạch tổ hợp cơ lớn dung để nhận biết tín hiệu, tính tốn, lưu trữ thơng tin, quyết định các chức năng hoạt động và gởi các tín hiệu điều khiển thích hợp đến các cơ cấu chấp hành. ECU được đặt trong vỏ kim loại để giải nhiệt tốt và được bố trí ở nơi ít bị ảnh hưởng bỏi nhiệt độ và độ ẩm. Các linh kiện điện tử của ECU được sắp xếp trong một board mạch. Các linh kiện công suất của tầng cuối, nơi điều khiển các cơ cấu chấp hành được gắn với khung kim loại của ECU với mục đích giải nhiệt. Sự tổ hợp các chức năng trong IC (bộ tạo xung, bộ chia xung, bộ dao động đa hài điều khiển việc chia tần số) giúp ECU đạt độ tin cậy cao.
Trên xe oto có thể có một hoặc nhiều ECU. Bộ phận chủ yếu của nó là bộ vi xử lí hay cịn gọi là CPU. CPU lựa chọn các lệnh và xử lí số liệu từ bộ nhớ Rom và Ram chứa các chương trình và dữ liệu ngõ vào (I/O) điều khiển nhanh số liệu từ các cảm biến và chuyển các dữ liệu đã xử lí đến điều khiển các cơ cấu chấp hành (hình 1.2)
Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc bên trong ECU
- Bộ vi xử lý (Microprocessor)
Từ việc tiếp nhận thơng tin tín hiệu ở các cảm biến trên động cơ thông qua các bộ nhớ trong ECU, tín hiệu lập tức gửi đến Bộ vi xử lý, lúc này nó có chức năng tính tốn và đưa ra mệnh lệnh cho bộ phận chấp hành thích hợp. Có thể nói, đây là bộ phận quan trọng nhất của ECU
- Bộ nhớ
Bao gồm bộ nhớ Rom và bộ nhớ Ram
ROM (Read Only Memory): Dùng trữ thông tin thường trực. Bộ nhớ này chỉ đọc thơng tin đã được lập trình sẵn, chứ khơng thể ghi vào được. Do đó, ROM chính là nơi cung cấp thơng tin cho bộ vi xử lý.
RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, dùng để lưu trữ thông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý. RAM có thể đọc và ghi các số liệu theo địa chỉ bất kỳ.
- Đường truyền – BUS
Có nhiệm vụ chuyển các lệnh và số liệu trong giữa các bộ phận bên trong bộ điều khiển
- Mạch giao tiếp ngõ vào
Bộ chuyển đổi A/D (Analog to digital converter) dùng để chuyển các tín hiệu tương tự từ đầu vào với sự thay đổi điện áp trên các cảm biến thành các tín hiệu số để đưa vào bộ xử lí (hình 1.3)
Hình 1.3 Bộ chuyển đổi A/D
Bộ đếm (counter) đếm xung tín hiệu từ các cảm biến ( tốc độ động cơ , tốc độ xe ) rồi gởi số đếm đến bộ vi xử lí mơ tả dưới (hình 1.4)
Hình1.4 Bộ đếm
Bộ khuếch đại (amplifier) một số cảm biến có tín hiệu rất nhỏ nên trong ECU cần có các bộ khuếch đại (hình 1.5)
Hình 1.5 Bộ khuếch đại
Bộ ổn áp: bên trong ECU có các IC điều áp 7812 và 7805 để ổn áp 12V và 5V. Nguồn 5V cung cấp cho các cảm biến làm việc (hình 1.6)
Hình 1.6. Bộ ổn áp