- Chức năng thay thế Chẩn đoán động cơ
2.6.2. Kiểm soát quá trình phun nhiên liệu
Để động cơ có thể hoạt động với quá trình cháy tối u ở mọi chế độ vận hành, ECU phải tính toán chính xác lợng nhiên liệu cần phun ở tất các chế độ. Trên Hình 2.30 là sơ đồ chuỗi của việc tính toán quá trình phun trong ECU.
* Lợng nhiên liệu phun ban đầu: Ban đầu, lợng nhiên liệu phun đợc tính toán theo nhiệt độ nớc làm mát và tốc độ trục khuỷu. Tín hiệu lợng phun ban đầu đợc sinh ra từ dịch chuyển của công tắc khởi động (ở vị trí “Start”), cho đến khi đạt đợc tốc độ động cơ nhỏ nhất đã cho.
*Chế độ vận hành thông thờng: Khi xe đang đợc lái bình thờng, l- ợng nhiên liệu phun là hàm của vị trí bàn đạp ga và tốc độ động cơ. Việc tính toán lợng nhiên liệu phun dựa vào bản đồ phun và có xét đến ảnh hởng của một số yếu tố tác động khác (ví dụ nh nhiệt độ nhiên liệu và khí nạp). Điều này cho phép đạt đợc sự hiệu chỉnh tốt có thể về công suất ra của động cơ theo yêu cầu ngời lái.
* Kiểm soát tốc độ không tải: Chức năng kiểm soát tốc độ không tải (LLR) có nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ động cơ đến một giá trị đã thiết lập tr- ớc (khi bàn đạp ga không nhận tác động từ ngời lái). Điều này có thể thay đổi tùy thuộc vào chế độ vận hành cụ thể của động cơ. Khi động cơ nguội, tốc độ không tải thờng cao hơn so với khi động cơ nóng. Ngoài ra, trong một số chế độ khác, tốc độ không tải cũng đợc giữ cao hơn một chút so với tốc độ không tải thông thờng (ví dụ khi điện áp của hệ thống điện quá thấp, khi hệ thống điều hoà không khí làm việc, hay khi phơng tiện thả trôi tự do ). Khi xe hoạt động trong điều kiện dừng/tiến liên tục (tại các vị trí đèn…
giao thông), động cơ làm việc nhiều ở chế độ không tải. Để đảm bảo yêu cầu về ô nhiễm khí thải và suất tiêu hao nhiên liệu, tốc độ không tải đợc duy trì ở mức thấp nhất có thể (tuy nhiên, sẽ có bất lợi về góc độ vận hành êm dịu và lực kéo). Khi điều chỉnh tốc độ không tải đã đợc quy định, việc điều khiển tốc độ không tải phải đối mặt với những yêu cầu thay đổi rất thất thờng.
Hình 2.30. Tính toán quá trình phun nhiên liệu trong ECU, [8]
Cảm biến bàn đạp ga
(Tín hiệu vào từ người lái) giới hạn tốc độ phương tiệnBộ kiểm soát và
Tín hiệu vào
Tín hiệu vào từ các hệ thống khác (ABS, TCS, ESP)
CAN
Sự can thiệp của mô men ngoài
Bộ kiểm soát không tải, hoặc Bộ điều khiển bù lư
ợng nhiên liệu phun
Lựa chọn lượng nhiên liệu phun yêu cầu
Giới hạn lượng nhiên liệu phun
Bộ kiểm soát
vận hành êm dịu Bộ dập rung động
Giá trị bắt đầu lượng cung cấp
Chế độ dẫn động Khởi động
Ngắt
Kiểm soát thời điểm phun, và/hoặc thời điểm cung
cấp
Định lượng nhiên liệu (bản đồ bơm)
Điều khiển thiết bị
định thời Điều khiển van điện từ Điều khiển bơm
Tính toán
Bộ kích hoạt
+/-
++ +
Ngoài ra, công suất tiêu thụ của các hệ thống/thiết bị phụ (máy nén của điều hòa, bơm trợ lực lái, BCA của HTPNL) cũng thay đổi đáng kể (ví dụ, khi điện áp hệ thống điện thấp, máy phát xoay chiều sẽ tiêu thụ nhiều công suất hơn). Ngoài ra, mô men ma sát trong (phụ thuộc vào nhiệt độ động cơ) cũng phải đợc bù bởi hệ thống kiểm soát không tải.
Để điều chỉnh đến tốc độ không tải mong muốn, bộ điều khiển sẽ liên tục điều chỉnh lợng nhiên liệu phun cho đến khi tốc độ thực của động cơ phù hợp với tốc độ không tải mong muốn.
* Kiểm soát số vòng quay lớn nhất: Chức năng này nhằm đảm bảo cho động cơ không vợt quá tốc độ đã định. Để ngăn ngừa những h hại đối với động cơ, các hãng sản xuất đều quy định số vòng quay cho phép lớn nhất (chỉ đợc vợt quá trong thời gian rất ngắn). Bên trên điểm vận hành ứng với công suất định mức, bộ điều tốc sẽ liên tục giảm lợng nhiên liệu phun, cho đến ngay trớc điểm ứng với tốc độ lớn nhất (khi quá trình phun sẽ ngắt hoàn toàn). Để tránh động cơ giật cục, một chức năng đặc biệt-“hàm dốc nghiêng“ (ramp function) đợc sử dụng để đảm bảo việc ngắt phun nhiên liệu không quá đột ngột.
* Kiểm soát tốc độ trung gian: Chức năng kiểm soát tốc độ trung gian (ZDR) đợc sử dụng trên các xe tải thơng mại và xe tải nhẹ có trích công suất (ví dụ cần trục), hoặc trên các phơng tiện đặc biệt (ví dụ xe cứu thơng có máy phát điện). Khi thực hiện chức năng này trong quá trình vận hành, động cơ đợc điều chỉnh để đạt đợc một tốc độ trung gian độc lập không phụ thuộc vào chế độ tải. Với các phơng tiện tĩnh tại, chức năng kiểm soát tốc độ trung gian đợc kích hoạt thông qua bộ kiểm soát tốc độ phơng tiện (Cruise Control). Bằng cách ấn một nút điều khiển, có thể “gọi lại” một số vòng quay cố định (từ dữ liệu lu trữ). Ngoài ra, bộ điều khiển này còn đợc sử dụng để lựa chọn trớc một chế độ tốc độ cụ thể nào đó. Chức năng kiểm soát tốc độ trung gian cũng đợc sử dụng trên các xe chở khách dùng hộp số tự động để kiểm soát tốc độ động cơ trong lúc sang số.
* Kiểm soát tốc độ phơng tiện: Chức năng này cho phép phơng tiện đợc lái với một tốc độ không đổi (thờng sử dụng trên đờng trờng). Nó sẽ điều chỉnh tốc độ phơng tiện đạt tới tốc độ đợc lựa chọn bởi ngời điều khiển (mà không cần ngời điều khiển nhấn vào bàn đạp ga). Ngời lái có thể đặt
tốc độ mong muốn thông qua một tay gạt hoặc nút ấn trên vành lái. Lợng nhiên liệu phun sẽ đợc tăng hoặc giảm cho đến khi đạt đợc tốc độ mong muốn. Trên phơng tiện có chức năng này, có thể tăng tốc (từ tốc độ đang thiết lập) bằng cách nhấn bàn đạp ga. Nhng ngay khi bàn đạp ga đợc nhả ra, bộ kiểm soát tốc độ sẽ điều chỉnh lợng phun để trở về tốc độ đã thiết lập tr- ớc đó. Nếu ngời lái nhấn bàn đạp ly hợp hoặc bàn đạp phanh trong khi chức năng kiểm soát tốc độ đang kích hoạt, thì việc kiểm soát này sẽ bị ngắt. Khi chức năng kiểm soát tốc độ đã bị ngắt, ngời lái chỉ cần đẩy tay gạt về vị trí cũ để lựa chọn lại vận tốc đã thiết lập cuối cùng.
* Giới hạn tốc độ phơng tiện:
+ Giới hạn tốc độ có thể thay đổi: Bộ giới hạn tốc độ phơng tiện
(FGB) sẽ giới hạn tốc độ lớn nhất (với một giá trị đã cài đặt trớc) cho dù cho ngời lái tiếp tục tác dụng lên bàn đạp ga. Chức năng này thờng dùng trên các phơng tiện mà buồng lái đợc cách âm rất tốt (hầu nh không nghe thấy tiếng động cơ), để giúp ngời lái không tình cờ vợt quá vận tốc giới hạn. Bộ giới hạn tốc độ phơng tiện sẽ giữ cho lợng nhiên liệu phun dới giá trị giới hạn tơng ứng với tốc độ lớn nhất đã chọn. Có thể ngắt chế độ điều khiển này bằng cách ấn tay gạt hoặc chuyển mạch dạng lật. Để xác lập lại tốc độ giới hạn trớc đó, ngời lái chỉ cần đẩy tay gạt về vị trí cũ.
+ Giới hạn tốc độ cố định: Tại một số quốc gia, có quy định bắt buộc
về vận tốc cực đại đối với một số loại phơng tiện (ví dụ xe tải hạng nặng). Các hãng sản xuất cũng giới hạn tốc độ lớn nhất đối với phơng tiện hạng nặng của họ bằng cách lắp đặt một bộ giới hạn tốc độ cố định (bộ điều khiển này luôn luôn hoạt động).
* Dập tắt rung động: Sựthay đổi đột ngột về mô men xoắn của động cơ sẽ gây kích thích đối với hệ thống truyền lực của phơng tiện, và tạo ra dao động mất ổn định. Ngời sử dụng cảm thấy và rất khó chịu với các dao động có tính tuần hoàn này trong quá trình tăng tốc phơng tiện (Hình 2... a). Chức năng của bộ dập tắt rung động là giảm những thay đổi này khi tăng tốc phơng tiện. Có hai phơng pháp khác nhau đợc sử dụng:
+ Trong trờng hợp có sự thay đổi đột ngột về mô men do yêu cầu của ngời lái (qua bàn đạp ga) thì một chức năng lọc sẽ đợc tích hợp để giảm
+ Tín hiệu tốc độ đợc sử dụng để phát hiện dao động của hệ thống truyền lực, sau đó dao động này sẽ đợc dập tắt bởi một bộ hiệu chuẩn tích cực (Hình 2.31, đờng 2). Để dập tắt dao động của hệ thống truyền lực, bộ hiệu chuẩn tích cực sẽ giảm lợng phun khi tốc độ tăng và ngợc lại.
* Điều khiển vận hành êm dịu/Kiểm soát bù lợng nhiên liệu phun:
Với giả thiết là thời gian phun không đổi, không phải các xy lanh của động cơ đều sinh ra mô men xoắn nh nhau (do sự khác nhau về tỷ số nén thực, pha phối khí, ma sát trong...). Sự khác nhau về mô men xoắn sinh ra sẽ làm cho động cơ vận hành không ổn định, tăng mức ô nhiễm khí thải. Bộ phận kiểm soát vận hành êm dịu (LRR) hoặc hiệu chỉnh cân đối lợng nhiên liệu (MAR) có chức năng phát hiện những sai lệch nói trên dựa vào sự dao động tốc độ của động cơ, và bù sai lệch bằng cách điều chỉnh lợng nhiên liệu phun đối với các xi lanh bị tác động. Tại thời điểm này, tốc độ quay của một xy lanh đã cho (sau quá trình phun) đợc so sánh với một tốc độ quay
Tốc độ thiết lập: 800 vg/ph Tốc độ thực tế: XL.1 800 XL.2 790 XL.3 820 XL.4 790 vg/ph Lượng nhiên liệu phun = + - + ECU 0 1 2 Thời gian- t, [s] 25 20 12 Lượng nhiên liệu phun, [mm3] 1000 800 Tốc độ động cơ n, [vg/ph] a b a b 1+2 1 2 a. Không có dập tắt rung động; b. Có dập tắt rung động.