Thông thờng các hãng chế tạo ECU thờng thiết kế tăng cờng khả năng tích hợp trên một chíp giúp cho giảm bớt số linh kiện phân lập trong ECU điều này gây khó khăn khi sửa chữa các ECU hiếm trên thị trờng do khơng tìm đợc linh kiện. Tiêu chí chọn linh kiện cho ECU ở đây là chọn linh kiện có nhiều trên thị trờng giúp cho q trình chế tạo sửa chữa dễ dàng.
1. Vi sử lý chính a) Giới thiệu
Vào năm 1977 tập đoàn Intel đã giới thiệu 8080, bộ vi sử lý (micro – processor) thành công đầu tiên. Sau đó khơng lâu Motorola, RCA kế đến là MOS technology đã giới thiệu các bộ vi xử lý tơng tự: 6800, 1801, 6502, và z80, bản thân các vi mạch này tuy khơng có nhiều hiệu quả sử dụng nhng khi là một phần của máy tính đơn board (Sing - board computer), chúng trở thành thành phần trung tâm trong các sản phẩm có ích dùng để nghiên cứu và thiết kế.
Vào năm 1976 Intel giới thiệu bộ vi điều khiển (Microcomputer) 8748, một chíp tơng tự nh các bộ vi xử lý là chíp đầu tiên trong họ vi điều khiển MCS 48. 8478 là một vi mạch cha trên 17000 transitor bao gồm một CPU. 1kb EPROM, 64 byte RAM, 27 chân xuất nhập và một bộ định thời 8 bit. IC này và các IC khác tiếp theo của họ MCS – 48 đã nhanh chóng trở thành chuẩn cơng nghiệp trong các hớng điều khiển trong việc thay thế các thành phần cơ điện của các sản phẩm nh ô tô, máy giặt đèn giao thông, các thiết bị công nghiệp, các sản phẩm tiêu dùng và các thiết bị ngoại vi máy tính.
Độ phức tạp, khả năng của máy tính của bộ vi điều khiển đợc tăng thêm một bậc quan trọng vào năm 1980 khi Intel cơng bố chíp 8051, bộ vi điều khiển đầu tiên của họ vi điều khiển MCS – 51. So với 8048, chíp 8051 chứa trên 60000 transitor bao gồm 4byte ROM 128 byte RAM, 32 đờng xuất nhập 1 cổng nối tiếp và 2 bộ định thời 16 bit – một số lợng mạch đáng kể trong 1 IC đơn. Các thành viên mới đợc thêm vào cho họ MCS – 51 và các biến thể ngày nay gần nh có gấp đơi các đặc trng này. Tập đoàn Siements, nguồn sản xuất thứ hai các bộ vi điều khiển thuộc họ MCS – 51 cung cấp chíp SAB 80515, một cải
tiến của 8051 chứa trong vỏ 68 chân, có 6 port xuất nhập 8 bit, 13 nguồn tạo ngắt và một bộ biến đổi A/D 8 bit với 8 kênh ngõ vào. Họ 8051 là một trong những bộ vi điều khiển 8 bit mạnh và linh hoạt nhất, đã trở thành bộ vi điều khiển hàng đầu trong những năm gần đây.
Trên thị trờng Việt nam hiện nay họ MSC – 51 rất phổ biến các thành viên của họ MSC – 51 ở Việt nam bao gồm 89C51, 89C52, 89C55...Sự khác nhau giữa chúng chỉ là dung lợng bộ nhớ chơng trình trên chip flash ROM.
89C51 4k flash ROM
89C52 8k flash ROM
89C54 16k flash ROM
89C53 32k flash ROM
b) Vi xử lý dùng trên ô tô.
Do khối lợng chơng trình của ECU trên ơ tơ khơng lớn lắm ở đây ta sử dụng chíp 89C52. (Hình 7.1) là sơ đồ khối của chíp 89C52
Hình 7.1. Sơ đồ khối vi mạch 89C52.
∗ Các thuật ngữ trên sơ đồ khối.
− OSCILLATOR: Mạch dao động
− PORT 1,2,3,4 DRIVER: Tầng điều khiển ra của các cổng xuất
nhập
− PORT 1,2,3,4 LATCH: Mạch chốt của các cổng xuất nhập
− TIMING AND CONTROL: Thời gian và điều khiển
− PROGRAM COUNTER: Thanh đếm chơng trình
− PC INCREMENTER: Bộ tăng thanh đếm chơng trình
− BUFFER: Bộ đệm
− PROGRAM ADDRESS REGISTER: Thanh ghi địa chỉ chơng trình
− SFRs TIMER: Thanh ghi định thời
− PSW: Từ trạng thái chơng trình
− ALU: Khối số học lơ gíc
− MP 1,2 : Thanh ghi dữ liệu tạm thời
− B REGISTER : Thanh ghi B
− ACC: Thanh chứa A
− STACK POINTER: Con trỏ ngăn xếp
− RAM ADDR REGISTER: Thanh ghi địa chỉ RAM nội
− FLASH: Bộ nhớ ROM có thể ghi và xố băng điện áp cao
∗ Vi mạch 89C52 có các đặc trng sau:
− 8kb ROM
− 128 byte RAM
− Tần số mạch dao động trong chíp lên tới 33 MHz
− 4 port xuất nhập (I/O port) 8 bit
− 3 bộ định thời 16 bít
− có 6 nguồn gây ngắt
− kênh dẫn nối tiếp đầu ra
− khơng gian nhớ chơng trình (mã) ngồi 64 k
− 210 vị trí nhớ đợc định địa chỉ, mỗi vị trí 1 bit
− Nhân chia trong 4às
2. Mạch chuyển đổi A/D.
Việc chọn linh kiện cho chuyển đổi A/D số bit của bớt dữ liệu tốc độ chuyển đổi và số kênh vào, ta có các tín hiệu cần chuyển đổi là tín hiệu áp suất đ- ờng ống nạp, nhiệt độ nớc, nhiệt độ khí nạp, độ mở bớm ga, Lambda, điện nguồn cung cấp, tức là yêu cầu mạch chuyển đổi A/D phải có kênh vào lớn hơn hoặc băng 5.
Hình 7.2. Sơ đồ khối vi mạch ADC 0809.
ở đây chọn vi mạch ADC 0809 rất thông dụng ở thị trờng Việt nam có 8 kênh làm việc độc lập với nhau để lựa chọn, dòng tiêu thụ rất nhỏ 300àA, thời gian biến đổi cỡ 100às.
∗ Đặc điểm của vi mạch 0809.
− Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý
− Độ phân giải 8 bit
− Tất cả các tín hiệu tơng thích TTL( Transitor – Transitor logic)
− Bộ phát xung nhịp nằm ngồi chíp
− Dải tín hiệu Analog dải tín hiệu 0..5V. Khi điện áp nguồn nuôi là 5V
− Khơng cần địi hỏi điều chỉnh điểm 0
− Quét động 8 kênh bằng logic địa chỉ
− Thời gian biến đổi 100às
Phạm vi ứng dụng
Hệ thống điều khiển tốc độ khơng tải này có thể đợc sử dụng để thay thế các hệ thống điều khiển tốc độ khơng tải bị hỏng và các xe có sự chuyển đổi ECU và khơng có hệ thống điều khiển tốc độ không tải. Tuy nhiên không áp dụng cho động cơ Desel vì trên động cơ Diesel đã có bộ điều tốc để ổn định tốc độ động cơ và trên động cơ Desel khơng có bớm ga.
Khi thay thế các hệ thống điều khiển tốc độ khơng tải hay lắp mới thì ta đa các thơng số của động cơ đó vào chơng trình để tính tốn, khi đó dải giá trị lợng khơng khí nạp cho động cơ thời kỳ chạy không tải thay đổi đối với từng động cơ khác nhau, nếu phạm vi số bớc quay của động cơ nằm trong khoảng 0..1024.bớc (nhìn vào đồ thị đặc tính số bớc quay phụ thuộc vào nhiệt độ trên giao diện chơng trình) thì ta vẫn dùng van điều khiển này, nếu nh số bớc quay của động cơ bớc mà vợt quá giá trị 1024 thì ta phải thay đổi lại kết cấu của van (động cơ bớc giữ nguyên) bằng cách:
♦ Tăng đờng kính lỗ của thân van (vị trí tiếp xúc với van)
{Hình7.3a} , hoặc thay đổi lai biên dạng van (cho van bè ra) {Hình 7.3b} để khi lợng khơng khí cần nạp nhiều thì hành trình van không phải lớn nh cũ mà lúc này chỉ cần hành trình van nhỏ cũng sẽ đủ để nạp đủ lợng khơng khí vào khi đó thì số bớc quay của động cơ bớc giảm đi đến khi nào nhỏ hơn 1024 thì là đợc.
Kết luận
Hoạt động của van điều khiển tốc độ không tải khơng chỉ phụ thuộc vào các nhân tố chính nh: Nhiệt độ động cơ, tốc độ quay của động cơ, Vị trí bớm ga, nó cịn phụ thuộc vào nhiêu nhân tố khác nh: sai số của các thiết bị, mức độ qn tính của các thiết bị, các nhiễu loạn bên ngồi, thời gian hoạt động lâu ngày dẫn đến giảm độ chính xác của các thiết bị ... Nên việc tính tốn chính xác lợng khơng khí nạp vào cho động cơ cũng nh độ mở của van điều khiển tốc độ không tải là khá phức tạp đòi hỏi phải kiểm tra bằng thực nghiệm.
Tài liệu tham khảo.
1. Động cơ đốt trong. Phạm Minh Tuấn NXB Khoa học và kỹ thuật, năm 2004.
2. Nguyên lý động cơ đốt trong. Nguyễn Tất Tiến. NXB giáo dục, năm 2000.
3. Hệ thống nhiên liệu và tự động điều chỉnh tốc độ động cơ. NXB
4. Kết cấu và tính tốn Động cơ đốt trong. Chủ biên Trần Văn Tế.. Trờng Đại học Bách khoa Hà nội, năm 1995.
5. Bài giảng Động lực học Động cơ đốt trong. PGS, PTS Trần Văn Tế. Trờng Đại học Bách khoa Hà nội 1997.
6. Kết cấu và tính tốn động cơ đốt trong T1,2,3. Chủ biên: Nguyễn Đức Phú. NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp 1977.
7. Thí nghiệm động cơ, Võ Nghĩa.
Trờng Đại học Bách khoa hà nội khoa Động cơ - ô tô, năm 1991.
8. Hớng dẫn làm đồ án môn học Động cơ đốt trong. PGS Nguyễn Đức Phú. Trờng Đại học Bách khoa 1998.
9. Giáo trình hớng dẫn thiết kế tốt nghiệp nghành Động cơ đốt trong. Nguyễn Tất Tiến, Nguyễn Đức Phú.
10.Bài giảng Thiết kế & Tính tốn động cơ đốt trong. Ths Đặng tấn cờng, PHs Nguyễn Tử Dũng, PHs Nguyễn Đức Phú.
Tủ sác Đại học Tại chức Bách khoa, năm 1998.
11.Chuyên đề khí thải động cơ và vấn đề ô nhiễm môi trờng. Nguyễn Minh Tuấn. Trờng Đại học Bách khoa Hà nội.
12.Động cơ đốt trong phơng tiện giao thơng Tập I, Ts Nguyễn Thành Lơng. 13.Giáo trình kỹ thuật sửa chữa ơ tơ, máy nổ. Gs Ts Nguyễn Tất tiến, GVC Đỗ
Xuân Kính.
NXB Giáo dục, năm 2002.
14.Phun Xăng điện tử EFI, Nguyễn Anh. NXB Tổng hợp Đồng nai, năm 1999
15.Thiết kế và Tính tốn ơtơ máy kéo Tập I. Nguyễn Hữu Cẩn. NXB Giáo dục, năm 1998.
16.Kỹ thuật Sửa chữa hệ thống điện Trên xe ô tô. Châu Ngọc thạch, Nguyễn thành chi.
NXB trẻ, năm 2000.
17.Giáo trình Động cơ đốt trong T1,2. Bộ giao thông vận tải, năm 2003.
18.ô tô máy kéo. Bùi hải chiều, Hàn Trung Dũng, Đặng Tiến Hồ, Nơng Văn Vìn. NXB Khoa học và kỹ thuật, năm 2001.
19.Cấu tạo, Sửa chữa và bảo dỡng Động cơ ô tô. KS Ngô Viết Khánh. NXB Giao thông vận tải, năm 1999.
20.Thực hành sửa chữa & bảo trì Động cơ xăng. Trần Thế San, Đỗ Dũng. NXB Đà nẵng, năm 2001.
21.Hớng dẫn sử dụng xe Toyota Cruiser. TS Võ Tấn Đông. NXB Khoa học và kỹ thuật, năm 2002.
22.Pan ô tô (kỹ thuật và sửa chữa). Nguyễn Bá luân. NXB Hải phòng, năm 2000.
23.TOYOTA 3S – GE, 3S - GTE,5S – FE, ENGINE REPAIR MANUAL 1992 TOYOTA MOTOR CORPORATION.