a.Mô tả
Thông thường, thời điểm phối khí được cố định, những hệ thống VVT-i sử dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí. Điều này có thể làm tăng công suất, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm khí xả ô nhiễm.
Hệ thống biến đổi thời điểm phối khí (VVT-i) bao gồm ECU, van điều khiển dầu (OCV) và bộ điều khiển VVT-i. ECU gởi một tín hiệu điều khiển mục tiêu dưới dạng xung hiệu dụng đến OCV. Tín hiệu điều khiển này điều khiển áp suất dầu cấp đến bộ điều khiển VVT-i. Việc điều khiển thời điểm phối khí của trục cam được thực hiện dựa vào điều kiện vận hành của động cơ như lượng khí nạp, vị trí bướm ga và nhiệt độ nước làm mát của động cơ. ECU điều khiển OCV dựa trên những tín hiệu phát ra từ nhiều cảm biến. Bộ điều khiển VVT-i điều khiển góc của trục cam bằng áp suất dầu thông qua OCV. Kết quả là vị trí tương đối giữa trục cam và trục khuỷu được tối ưu hóa, mô men xoắn của động cơ và tính kinh tế nhiên liệu tăng lên và mức độ ô nhiễm của khí xả giảm đi. ECU phát hiện thời điểm phối khí thực tế bằng các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam và trục khuỷu. ECU thực hiện điều khiển phản hồi và xác nhận thời điểm phối khí mục tiêu.
ECU
Hình 7.5 Sơ dồ hoạt động của hệ thống VVT-i
Thời điểm phối khí mục tiêu Cảm biến lưu lượng khí nạp Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến nhiệt độä nước làm mát Tín hiệu tốc độ xe Cảm biến vị trí trụïc cam
Thời điểm phối khí thực tế
Hiệu chỉnh
Phản hồi
Điều khiển hiệu dụng Van điều khiển phối khí trục cam
c.Bộ chấp hành của hệ thống VVT-i
Bộ chấp hành của hệ thống VVT-i bao gồm bộ điều khiển VVT-i dùng để xoay trục cam nạp, áp suất dầu dùng làm lực xoay cho bộ điều khiển VVT-i, và van điều khiển dầu phối phí trục cam để điều khiển đường đi của dầu.
• Bộ điều khiển VVT-i
Bộ điều khiển bao gồm một vỏ được dẫn động bởi xích cam và các cánh gạt được cố định trên trục cam nạp. Áp suất dầu gửi từ phía làm sớm hay làm muộn trục cam nạp sẽ xoay các cánh gạt của bộ điều khiển VVT-i theo hướng chu vi để thay đổi liên lục thời điểm phối khí của trục cam nạp. Khi động cơ ngừng, trục cam nạp chuyển động đến trạng thái muộn nhất để duy trì khả năng khởi động. Khi áp suất dầu không đến bộ điều khiển VVT-i ngay lập tức sau khi động cơ khởi động, chốt hãm sẽ hãm các cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển VVT-i để tránh tiếng gõ.
Hình 7.6 Cấu tạo của bộ điều khiểnVVT-i
• Van điều khiển dầu phối khí trục cam OCV
Van điều khiển dầu phối khí trục cam hoạt động theo sự điều khiển (Tỷ lệ hiệu dụng) từ ECU động cơ để điều khiển vị trí của van ống và phân phối áp suất dầu cấp đến bộ điều khiển VVT-i đế phía làm sớm hay làm muộn. Khi động cơ ngừng hoạt động, thời điểm phối khí xupáp nạp được giữ ở góc muộn tối đa.
OC1+
C24 C24
OC1- ECU
Hình 7.7 Sơ đồ mạch bên trong của van điều khiển dầu OCV
Hình 7.8 Cấu tạo của van OCV
Van điều khiển dầu phối khí trục cam chọn đường dầu đến bộ điều khiển VVT-i tương ứng với dòng điện từ ECU động cơ. Bộ điều khiển VVT-i quay trục cam nạp tương ứng với vị trí nơi mà đặt áp suất dầu vào, để làm sớm, làm muộn hoặc duy trì thời điểm phối khí.
ECU động cơ tính toán thời điểm đóng mở xupáp tối ưu dưới các điều kiện hoạt động khác nhau theo tốc độ động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga và nhiệt độ nước làm mát để điều khiển van điều khiển dầu phối khí trục cam. Hơn nữa, ECU dùng các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu để tính toán thời điểm phối khí thực tế và thực hiện điều khiển phản hồi để đạt được thời điểm phối khí chuẩn
Hoạt động
+ Làm sớm thời điểm phối khí
Khi van điều khiển dầu phối khí trục cam được đặt ở vị trí như hình vẽ, áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí để quay trục cam nạp về chiều làm sớm thời điểm phối khí.
Hình 7.9 Hoạt động ở chế độ làm sớm
+ Làm muộn thời điểm phối khí
Khi ECU đặt van điều khiển thời điểm phối khí trục cam ở vị trí như hình minh họa, áp suất dầu tác dụng lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời điểm phối khí để làm quay trục cam nạp theo chiều quay làm muộn thời điểm phối khí.
Hình 7.10 Hoạt động ở chế độ làm muộn
+ Giữ
ECU tính toán góc phối khí chuẩn theo tình trạng vận hành của động cơ. Sau khi đặt thời điểm phối khí chuẩn, van điều khiển dầu phối khí của trục cam duy trì đường dầu đóng như được chỉ ra trên hình, để giữ thời điểm phối khí hiện tại.
Hình 7.11 Hoạt động ở chế độ giữ
7.4 Hệ thống điều khiển sấy nóng cảm biến ôxy/ cảm biến tỷ lệ không khí nhiên liệu (A/F )
Khả năng phát hiện của cảm biến ôxy và cảm biến A/F giảm đi ở nhiệt độ thấp (dưới 400oC). Do đó, một số cảm biến ôxy và cảm biến A/F được trang bị một bộ sấy để sấy nóng các phần tử đo.
ECU động cơ điều khiển độ lớn của dòng điện bộ sấy theo khối lượng khí nạp và tốc độ động cơ. Nói theo một cách khác, khi tải của động cơ nhỏ và nhiệt độ khí xả thấp, độ lớn của dòng điện chạy đến bộ sấy tăng lên để duy trì hiệu quả của cảm biến. Tuy nhiên, khi tải động cơ và nhiệt độ của khí xả tăng lên, bộ sấy ngừng hoạt động hay độ lớn của dòng điện chạy qua bộ sấy giảm đi.
EFI ECU +B HA1A A1A- A1A+ MREL +B HT1B E2 OX1B C24 C24 C24 C24 C24 A24 C24 EFI No.3 EFI MAIN FL MAIN
Hình 7.12 Sơ đồ mạch hệ thống điều khiển sấy cảm biến ô xy / cảm biến A/F
7.5 Điều khiển quạt làm mát
Tốc độ quạt được điều khiển bằng điều khiển công tắc nhiệt độ nước làm mát và rơle quạt. Hiện tại, một số ECU động cơ dùng rơle quạt để điều khiển tốc độ quạt.
7.6 Hệ thống điều hòa không khí
ECU động cơ tắt máy nén A/C theo điều kiện lái của xe để duy trì tính năng chuyển động tốt và khả năng tăng tốc. Ví dụ, khi đột ngột tăng tốc ở tốc độ động cơ thấp. ECU động cơ tắt máy nén A/C tùy theo tốc độ xe, tốc độ động cơ, vị trí bướm ga và lượng khí nạp.
7.7 Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu
Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu ngăn không cho nhiên liệu bay hơi từ bình nhiên liệu xả vào trong khí quyển bằng cách làm cho hơi nhiên liệu tạm thời hấp thụ bằng bộ lọc than hoạt tính. Rồi sau đó được đưa vào đốt cháy sau khi động cơ đã nóng lên.
Ắc quy
Cảm biến A/F
ECU
Van VSV
PRG EFI No.3
C24
Hình 7.13 Sơ đồ mạch của van VSV lọc
CHƯƠNG 8
CHẨN ĐOÁN VAØ MỘT SỐ CHỨC NĂNG KHÁC CỦA ECU
ECU động cơ thực hiện chức năng MOBD (Chẩn đoán trên xe), nó thường xuyên theo dõi từng cảm biến và bộ chấp hành. Nếu nó phát hiện thấy có trục trặc, hiện tượng đó sẽ được ghi lại dưới dạng một DTC (Mã chẩn đoán hư hỏng) và đèn MIL (đèn báo hư hỏng) trên đồng hồ táplô sẽ sáng lên để báo cho lái xe.
Bằng cách nối máy chẩn đoán vào DLC3, việc liên lạc trực tiếp với ECU động cơ có thể thực hiện được qua cực SIL để xác nhận DTC. DTC cũng có thể được xác nhận bằng cách làm cho đèn MIL nháy, sau đó kiểm tra qua dạng nháy.
8.2 Nguyên lý của chẩn đoán
ECU động cơ nhận được các tín hiệu từ các cảm biến dưới dạng điện áp. ECU động cơ có thể xác định trạng thái hoạt động của động cơ hay xe ôtô bằng cách cảm nhận sự thay đổi về điện áp của tín hiệu do các cảm biến phát ra.
Do đó, ECU động cơ thường xuyên theo dõi những tín hiệu đầu vào (điện áp), so sánh chúng với những giá trị tham chiếu được lưu bên trong bộ nhớ của ECU, và xác định được bất kỳ trạng thái bất thường nào. Các điều kiện theo dõi của DTC từ ECU động cơ là khác nhau tùy theo DTC.
8.3 Chức năng của đèn MIL
ECU W MIL A24 F2 IG+ CHK F1 IG2 AM2 ST/AM2 FL MAIN Hình 8.1 Sơ đồ mạch đèn MIL
Đèn MIL (đèn báo hư hỏng) thường dùng để báo các hư hỏng trên xe do ECU phát hiện. Khi bật khóa điện đến vị trí ON, nguồn được cấp đến mạch đèn MIL, và ECU cung cấp phần mát của mạch để bật sáng đèn MIL.
Hoạt động của đèn MIL được kiểm tra bằng quan sát như sau: Khi khóa điện được bật ON lần đầu, đèn MIL sẽ sáng lên và sau đó tắt OFF (động cơ nổ máy). Nếu đèn
Ắc quy
Đồng hồ táp lô Khóa
MIL luôn sáng hay không sáng, hãy tiến hành quy trình khắc phục hư hỏng sau đây bằng cách dùng máy chẩn đoán.
a.Chức năng kiểm tra đèn (động cơ ngừng)
MIL được bật sáng khi khóa điện bật đến vị trí ON, và tắt khi tốc độ động cơ đạt đến 400 v/p hay hơn, để kiểm tra xem bóng đèn có hoạt động hay không.
b.Chức năng báo hư hỏng (động cơ hoạt động)
Nếu ECU động cơ phát hiện thấy có hư hỏng trong mạch điện, ECU động cơ đó đang theo dõi trong khi động cơ đang hoạt động, nó bật sáng đèn MIL để báo cho lái xe về hư hỏng.
c.Chức năng báo lỗi
Khi có hư hỏng và ECU nhận ra nó xảy ra ở một trong các mạch tín hiệu vào/ra nối với ECU, đèn sẽ sáng để cảnh báo cho lái xe. Đèn sẽ tắt khi tình trạng trở lại bình thường.
d.Chức năng chọn chế độ chẩn đoán
Hệ thống chẩn đoán có 2 chế độ: chế độ bình thường và chế độ kiểm tra.
Hệ thống chẩn đoán hoạt động ở chế độ thường khi xe đang được sử dụng bình thường. Trong chế độ thường, thường dùng thuật toán phát hiện hai hành trình để đảm bảo phát hiện chính xác các hư hỏng. Ngoài ra còn có chế độ kiểm tra, thường dùng thuật toán phát hiện một hành trình để mô phỏng các triệu chứng hư hỏng và tăng khả năng của hệ thống để phát hiện các hư hỏng, bao gồm các hư hỏng chập chờn (chỉ dùng máy chẩn đoán).
e.Chức năng hiển thị mã chẩn đoán
Mã DTC được hiển thị bằng cách nháy đèn MIL.
MIL-ON phương pháp phát hiện 1 chu kỳ lái xe
Nếu hư hỏng được phát hiện trong một chu kỳ lái xe, ECU động cơ bật sáng đèn MIL. DTC và dữ liệu lưu tức thời đồng thời được lưu trong ECU động cơ khi đèn MIL bật sáng.
Hình 8.2 Hư hỏng được phát hiện trong một chu kỳ lái xe
MIL-ON phương pháp phát hiện 2 chu kỳ lái xe
Nếu cùng một hư hỏng được phát hiện trong 2 chu kỳ lái xe liên tiếp, ECU động cơ sẽ bật sáng đèn MIL ở chu kỳ lái xe thứ 2. Khi đèn MIL bật sáng, DTC và dự liệu tức thời đồng thời được lưu trong ECU động cơ. Trong trường hợp đó, hư hỏng mà phát hiện thấy ở chu kỳ lái xe lần thứ nhất được lưu trong ECU động cơ dưới dạng mã tạm thời. Tuy nhiên mã tạm này được xóa đi nếu không phát hiện thấy cùng một hư hỏng ở chu kỳ lái xe lần thứ 2. Chức năng này được kích hoạt khi một hư hỏng xảy ra chủ yếu ở trong hệ thống nằm trong hệ thống kiểm soát khí xả.
Hình 8.3 Hư hỏng được phát hiện trong hai chu kỳ lái xe
8.4 Chức năng an toàn
Khi có sự cố kỹ thuật trong hệ thống điều khiển động cơ khi xe đang hoạt động (mất tín hiệu từ cảm biến) việc điều khiển ổn định xe trở nên khó khăn hơn. Vì thế chức năng an toàn được thiết kế để ECU lấy các dữ liệu tiêu chuẩn trong bộ nhớ tiếp tục điều khiển động cơ hoạt động hoặc ngừng động cơ nếu các sự cố nguy hiểm được nhận biết.
Nếu ECU phát hiện hư hỏng trong bất kỳ hệ thống tín hiệu đầu vào nào, chức năng an toàn sẽ điều khiển động cơ bằng những giá trị tiêu chuẩn có sẵn trong ECU động cơ, hay ngừng động cơ để tránh hư hỏng cho động cơ hay quá tải bộ trung hòa khí xả, điều đó có thể xảy ra nếu việc điều khiển tiếp tục dựa trên những mạch có tín hiệu không bình thường.
Mối liên hệ giữa mạch có tín hiệu không bình thường và chức năng an toàn được chỉ ra trong bảng sau :
Mạch có tín hiệu không bình thường
Tên tín hiệu Chức năng an toàn
Mạch tín hiệu xác
nhận đánh lửa IGF Ngừng phun nhiên liệu Mạch tín hiệu cảm
biến lưu lượng khí nạp
VG Khoảng thời gian phun và thời điểm đánh lửa được cố định hay tính toán theo góc mở bướm ga và tốc độ động cơ
Mạch tín hiệu cảm
biến vị trí bướm ga VTA Điều khiển ở giá trị tiêu chuẩn Mạch tín hiệu cảm
biến nhiệt độ nước làm mát
THW Điều khiển ở giá trị tiêu chuẩn
Mạch tín hiệu cảm
biến nhiệt độ khí nạp THA Điều khiển ở giá trị tiêu chuẩn Tín hiệu cảm biến
tiếng gõ
KNK Góc đánh lửa muộn hiệu chỉnh được đặt ở giá trị tiêu chuẩn
8.5 Chức năng dự phòng
Chức năng lưu dự phòng được thiết kế để khi có sự cố kỹ thuật ở ECU, IC lưu dự phòng trong ECU sẽ lấy toàn bộ dữ liệu lưu trữ để duy trì hoạt động động cơ trong thời gian ngắn. Chức năng dự phòng chỉ điều khiển những chức năng cơ bản, nên nó không thể mang lại tính năng giống như khi động cơ hoạt động bình thường. ECU sẽ
hoạt động ở chức năng dự phòng khi ECU không gởi tín hiệu điều khiển đánh lửa (IGT).
Lúc này IC lưu dự phòng sẽ lấy tín hiệu dự trữ để điều khiển thời điểm đánh lửa và thời điểm phun nhiên liệu duy trì hoạt động động cơ. Dữ liệu lưu trữ này phù hợp với tín hiệu khởi động và tín hiệu từ công tắc cầm chừng, đồng thời đèn MIL sẽ sáng để thông báo cho tài xế về hư hỏng (ECU động cơ không ghi lại DTC).
CHƯƠNG 9
MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC HỆ THỐNG
9.1 Giới thiệu về phần mềm mô phỏng Flash 8
Đây là phần mềm của hãng Macromedia, là phần mềm đa năng cho phép tạo ra các ứng dụng, hoạt hình, quảng cáo, website… Ta có thể tạo các hình đồ họa bằng các công cụ vẽ của Flash và đưa các phần tử hình vẽ khác vào hồ sơ Flash.
Hình 9.1 Giao diện của Flash 8
9.2 Mô phỏng hoạt động của các hệ thốnga. Hệ thống phun xăng điện tử EFI a. Hệ thống phun xăng điện tử EFI
Hoạt động: Khi ECU động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến( cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến ôxy và cảm biến nhiệt độ nước làm mát ). Sau đó ECU sẽ xuất tín hiệu truyền đến vòi phun để phun nhiên liệu vào đường ống nạp.
Hình 9.2 Mô phỏng hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử EFI
b. Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS Hoạt động
DIS là hệ thống đánh lửa một xylanh, sử dụng một cuộn dây đánh lửa cho mỗi xylanh và mỗi bugi được nối vào đầu của cuộn dây thứ cấp. Điện áp cao sinh ra trong cuộn dây được cấp trực tiếp đến bugi đó. ECU xác định thời điểm đánh lửa (nhận tín hiệu từ các cảm biến) sau đó truyền tín hiệu đánh lửa (IGT) đến từng xylanh. Dùng tín hiệu IGT, ECU bật và tắt transitor công suất trong IC đánh lửa. Đến lượt transitor công suất bật và tắt dòng điện trong cuộn dây sơ cấp. Điện áp này được cấp đến các bugi để tạo ra tia lửa điện bên trong xylanh. Khi ECU cắt dòng sơ cấp, IC đánh lửa