Chương VI Hệ thống điều khiển động cơ
6.6 Điều khiển chế độ không tải ISC – Idle Speed Control
6.6.7 Cấu tạo van điều khiển tốc độ không tải
Cấu tạo
Hình 6.143: Cấu tạo của motor bước.
Van điều khiển trên hình 6.143 là loại motor bước. Motor này có thể quay cùng chiều hoặc ngược chiều kim đồng hồ để van di chuyển theo hướng đóng hoặc mở. Motor được điều khiển bởi ECU. Mỗi lần dịch chuyển là một bước, từ vị trí đóng hoàn toàn đến mở hoàn toàn có 125 bước (số bước có thể thay đổi). Việc di chuyển sẽ làm tăng giảm tiết diện cho gió qua. Lưu lượng gió đi qua van rất lớn nên ta không cần dùng van gió phụ trội cũng như vít chỉnh tốc độ không tải cũng được vặn kín hoàn toàn.
Rotor: gồm một nam châm vĩnh cửu 16 cực. Số cực phụ thuộc vào từng loại động cơ. Stator: gồm hai bộ lõi, 16 cực xen kẽ nhau. Mỗi lõi được quấn hai cuộn dây ngược chiều nhau.
Hoạt động
ECU điều khiển các transistor lần lượt nối mass cho cuộn stator. Dựa vào nguyên lý: các cực cùng tên đẩy nhau, các cực khác tên hút nhau sẽ tạo ra một lực từ làm xoay rotor một bước. Chiều quay của rotor sẽ thay đổi nhờ sự thay đổi thứ tự dòng điện đi vào bốn cuộn stator. Với loại rotor và stator 16 cực, cứ mỗi lần dòng điện đi qua các cuộn dây thì rotor quay được 1/32 vòng.
Hình 6.144: Hoạt động của motor bước.
Vì trục van gắn liền với rotor nên khi rotor quay, trục van di chuyển ra vào làm giảm hoặc tăng khe hở giữa van với bệ van.
288 Biên soạn: PGS-TS Đỗ Văn Dũng Hình 6.145: Mạch điện điều khiển motor bước.
Kiểu Solenoid (hình 6.146):
Hình 6.146: Cấu tạo van không tải kiểu solenoid.
Cuộn solenoid được ECU điều khiển theo độ hổng xung. Khi có tín hiệu, solenoid sẽ hoạt động làm thay đổi khe hở giữa van solenoid và bệ van cho gió vào nhiều hay ít. Cứ khoảng 120ms cuộn dây của van được nhận một xung điện (ON-OFF). Vì tần số đóng mở khá lớn nên có thể coi như các cuộn dây được cấp điện liên tục, song giá trị trung bình của dòng điện được tính bằng tỉ số giữa thời gian cấp điện (ON) và thời gian ngắt điện (OFF). Tỉ số này gọi là chỉ số làm việc W (duty cycle) được tính theo công thức:
Hình 6.147: Dạng xung của kiểu Solenoid.
Trong đó: A: có dòng (ON) B: không có dòng (OFF)
Nếu muốn van mở ít thì xung điều khiển có chỉ số làm việc W nhỏ và ngược lại.
Hình 6.148: Xung làm việc cao-thấp của solenoid.
Mạch điện
290 Biên soạn: PGS-TS Đỗ Văn Dũng Kiểu van xoay
Cấu tạo
Hình 6.150: Cấu tạo van điều khiển không tải kiểu van xoay.
Nguyên lý làm việc cũng giống như loại motor bước tức cho một lượng khí tắt qua cánh bướm ga theo sự điều khiển từ ECU. Đây là loại kết hợp giữa động cơ bước và solenoid. Cấu tạo như hình 6.150.
Nam châm vĩnh cửu đặt ở đầu trục van có hình trụ. Nó sẽ quay dưới tác dụng lực đẩy hoặc kéo của hai cuộn T1 và T2.
Van: đặt treo ở tiết diện giữa của trục van. Nó sẽ điều khiển lượng gió đi qua mạch rẽ. Van xoay cùng với trục của nam châm.
Cuộn T1 và T2: đặt đối diện nhau, ở giữa là nam châm vĩnh cửu. ECU nối mass một trong hai cuộn dây để điều khiển đóng mở van.
Cuộn lò xo lưỡng kim: dùng để điều khiển đóng mở van theo nhiệt độ nước khi mạch điều khiển điện không làm việc. Một đầu cuộn lò xo lưỡng kim được bắt vào chốt cố định, còn điểm kia bắt vào chấu bảo vệ. Trên chấu bảo vệ có một rãnh. Một chốt xoay liền với trục van sẽ đi vào rãnh này.
Chốt xoay sẽ không kích hoạt sự hoạt động của lò xo lưỡng kim khi hệ thống điều khiển không tải hoạt động tốt cũng như lúc lò xo lưỡng kim không tiếp xúc với mặt cắt có vát rãnh trên chấu bảo vệ. Cơ cấu này là thiết bị an toàn không cho tốc độ không tải quá cao hay quá thấp nếu mạch điện bị hư hỏng.
Mạch điện
Hình 6.151: Mạch điện điều khiển không tải dùng van xoay.
Trên một số xe đời mới, người ta dùng van xoay có một cuộn dây tích hợp với mạch điện (hình 6.152).
Hình 6.152: Mạch điện van xoay thế hệ mới (trái) và cũ (phải).