Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu chế tạo mạch điều khiển bù tải cho động cơ mô tơ bước

Luận văn thạc sĩ HCMUTE nghiên cứu chế tạo mạch điều khiển hệ thống bù tải cho động cơ sử dụng mô tơ bước, mang lại giải pháp hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Xuân Ngọc
• Người hướng dẫn: Th.S. Lê Quang Vũ
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu, Chế Tạo Mạch Điều Khiển Hệ Thống Bù Tải Cho Động Cơ Sử Dụng Mô-Tơ Bước
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM KẾT
• LỜI MỞ ĐẦU
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.2. Phân tích tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.3. Những vấn đề còn tồn tại
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT
• 2.1. Tốc độ cầm chừng
• 2.2. Phương pháp điều khiển
• 2.2.1. Mô tả
• 2.2.2. Các thông số ảnh hưởng tới khả năng cầm chừng
• 2.2.3. Các loại van ISCV
• 2.2.3.1. Loại cuộn dây quay
• 2.2.3.2. Loại cuộn dây quay kiểu cũ
• 2.2.4. Các trường hợp hoạt động của loại cuộn dây quay
• 2.2.4.1. Điều khiển khởi động
• 2.2.4.2. Điều khiển hâm nóng (chạy không tải nhanh)
• 2.2.4.3. Điều khiển phản hồi
• 3. CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÙ GA
• 3.1. Khối nhận tín hiệu
• 3.2. Khối xử lí thông tin
• 3.3. Cơ cấu chấp hành
• 3.3.1. Cơ cấu chấp hành được sử dụng là motor bước 4 hoặc 6 dây
• 3.3.2. Motor bước 4 dây
• 3.3.3. Motor bước 6 dây
• 3.3.4. Điều khiển motor bước
• 3.3.5. Thu thập số liệu
• 3.3.6. Tạo công cụ thu thập dữ liệu
• 3.3.7. Truyền nhận UART
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN
• 4.1. Khối nguồn nuôi mạch
• 4.2. Khối đọc tín hiệu AC switch
• 4.3. Khối đọc tín hiệu tốc độ
• 4.4. Khối xuất UART và tín hiệu nhiệt độ
• 4.5. Khối công suất điều khiển động cơ bước
• 4.6. Khối xử lí trung tâm (Vi điều khiển)
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• 5.1. Những vấn đề giải quyết được trong luận văn
• 5.2. Vấn đề đã nghiên cứu
• 5.3. Những vấn đề đã thực hiện được
• 5.4. Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan

Nghiên cứu chế tạo mạch điều khiển bù tải cho động cơ mô tơ bước là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô. Đề tài này tập trung vào việc phát triển một hệ thống điều khiển nhằm cải thiện hiệu suất hoạt động của động cơ, đặc biệt là trong các tình huống cần duy trì tốc độ cầm chừng. Theo thống kê, trong năm 2008, hơn 70 triệu ô tô đã được sản xuất trên toàn thế giới, cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp này. Tuy nhiên, ngành công nghiệp ô tô Việt Nam vẫn còn nhiều hạn chế, chủ yếu phụ thuộc vào việc nhập khẩu và lắp ráp. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống điều khiển như mạch điều khiển bù tải là cần thiết để nâng cao khả năng cạnh tranh của ngành công nghiệp ô tô trong nước.

1.1. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống điều khiển bù tải cho động cơ sử dụng mô tơ bước. Mục tiêu chính là phát triển một board mạch giả lập cầm chừng nhằm thay thế cho hệ thống cầm chừng trên xe ô tô khi gặp sự cố. Việc này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất động cơ mà còn góp phần nâng cao độ tin cậy của hệ thống điều khiển. Đề tài cũng nhấn mạnh rằng sản phẩm này chủ yếu phục vụ cho nghiên cứu khoa học và chưa có ứng dụng thực tế trên xe ô tô hiện nay.

1.2. Phân tích tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Tình hình nghiên cứu về hệ thống điều khiển bù tải cho động cơ mô tơ bước hiện tại còn hạn chế. Các tài liệu và thông tin thu thập được chủ yếu tập trung vào các hệ thống điều khiển khác mà không liên quan trực tiếp đến bù tải. Điều này cho thấy sự cần thiết phải nghiên cứu sâu hơn về lĩnh vực này, nhằm phát triển các giải pháp tối ưu cho việc điều khiển động cơ trong các tình huống cụ thể.

II. Cơ sở lý thuyết

Cơ sở lý thuyết về hệ thống điều khiển bù tải là rất quan trọng để hiểu rõ cách thức hoạt động của động cơ mô tơ bước. Tốc độ cầm chừng là một yếu tố quan trọng trong việc điều khiển động cơ, giúp duy trì hoạt động ổn định của các thiết bị phụ trợ như bơm nước và máy phát điện. Tốc độ cầm chừng thông thường cho động cơ xe du lịch là từ 600 đến 1000 rpm. Hệ thống điều khiển tốc độ không tải (ISC) sử dụng van ISCV để điều chỉnh lượng không khí nạp vào động cơ, từ đó duy trì tốc độ cầm chừng tối ưu. Việc điều khiển này được thực hiện thông qua tín hiệu từ ECU động cơ, cho phép điều chỉnh linh hoạt theo các điều kiện hoạt động khác nhau.

2.1. Tốc độ cầm chừng

Tốc độ cầm chừng là tốc độ mà động cơ hoạt động khi không có tải. Đối với động cơ ô tô, tốc độ này thường nằm trong khoảng từ 600 đến 1000 rpm. Việc duy trì tốc độ cầm chừng ổn định là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả của các thiết bị phụ trợ. Nếu tốc độ cầm chừng quá thấp, có thể dẫn đến tình trạng áp suất dầu thấp, gây mài mòn nhanh chóng cho động cơ. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp điều khiển tốc độ cầm chừng là cần thiết để nâng cao hiệu suất động cơ.

2.2. Phương pháp điều khiển

Hệ thống ISC (Điều khiển tốc độ không tải) sử dụng van ISCV để điều chỉnh lượng không khí nạp vào động cơ. Van này hoạt động dựa trên tín hiệu từ ECU động cơ, cho phép điều chỉnh tốc độ cầm chừng một cách linh hoạt. Hệ thống này không chỉ giúp duy trì tốc độ cầm chừng mà còn cải thiện khả năng khởi động và hoạt động của động cơ trong các điều kiện khác nhau. Việc nghiên cứu sâu về các loại van ISCV và cách thức hoạt động của chúng là rất quan trọng để phát triển các giải pháp điều khiển hiệu quả hơn.

III. Thiết kế thi công mạch điều khiển

Thiết kế và thi công mạch điều khiển là bước quan trọng trong việc phát triển hệ thống bù tải cho động cơ mô tơ bước. Mạch điều khiển cần được thiết kế sao cho có thể xử lý tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển động cơ một cách chính xác. Các khối chức năng như khối nguồn nuôi mạch, khối đọc tín hiệu AC switch, và khối xuất UART cần được tích hợp một cách hợp lý để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống. Việc sử dụng các linh kiện điện tử chất lượng cao và thiết kế mạch hợp lý sẽ giúp nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của hệ thống điều khiển.

3.1. Khối nguồn nuôi mạch

Khối nguồn nuôi mạch là phần quan trọng nhất trong thiết kế mạch điều khiển. Nó cung cấp điện năng cần thiết cho các linh kiện trong mạch hoạt động. Việc lựa chọn nguồn điện phù hợp và thiết kế mạch nguồn ổn định sẽ giúp đảm bảo rằng các linh kiện trong mạch hoạt động hiệu quả và ổn định. Khối nguồn cần được thiết kế với các tính năng bảo vệ để tránh hư hỏng do quá tải hoặc ngắn mạch.

3.2. Khối xử lý trung tâm Vi điều khiển

Khối xử lý trung tâm sử dụng vi điều khiển để thực hiện các chức năng điều khiển và xử lý tín hiệu. Vi điều khiển sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển động cơ dựa trên các thuật toán đã được lập trình. Việc lựa chọn vi điều khiển phù hợp với yêu cầu của hệ thống là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của mạch điều khiển.

IV. Kết luận và đề nghị

Nghiên cứu chế tạo mạch điều khiển bù tải cho động cơ mô tơ bước đã chỉ ra rằng việc phát triển các hệ thống điều khiển hiệu quả là rất cần thiết trong ngành công nghiệp ô tô. Mặc dù sản phẩm hiện tại chủ yếu phục vụ cho nghiên cứu khoa học, nhưng nó mở ra hướng đi mới cho việc cải thiện hiệu suất động cơ trong tương lai. Đề tài này cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn trong quá trình nghiên cứu và phát triển sản phẩm. Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc ứng dụng thực tế của hệ thống điều khiển này trên các loại xe ô tô khác nhau.

4.1. Những vấn đề giải quyết được trong luận văn

Luận văn đã giải quyết được một số vấn đề cơ bản trong việc nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển bù tải cho động cơ mô tơ bước. Các khía cạnh như thiết kế mạch, lựa chọn linh kiện, và lập trình vi điều khiển đã được thực hiện một cách chi tiết. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiểu biết về hệ thống điều khiển mà còn tạo ra nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo.

4.2. Hướng phát triển của đề tài

Hướng phát triển của đề tài nên tập trung vào việc ứng dụng thực tế của hệ thống điều khiển bù tải trên các loại xe ô tô khác nhau. Việc thử nghiệm và đánh giá hiệu suất của hệ thống trong các điều kiện thực tế sẽ giúp cải thiện và hoàn thiện sản phẩm. Ngoài ra, nghiên cứu thêm về các công nghệ mới trong lĩnh vực điều khiển cũng sẽ mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các giải pháp tối ưu hơn.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành công nghiệp ô tô toàn cầu, sản lượng xe sản xuất năm 2008 đã vượt trên 70 triệu chiếc. Trước đó vào năm 2007, trong tổng số 71,9 triệu xe mới được bán ra, thị trường Châu Âu chiếm 22,9 triệu chiếc, Châu Á - Thái Bình Dương chiếm 21,4 triệu chiếc, Mỹ và Canada đạt 19,4 triệu chiếc, Châu Mỹ Latinh là 4,4 triệu chiếc, Trung Đông 2,4 triệu chiếc và Châu Phi 1,4 triệu chiếc. Tại Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035; phần lớn phương tiện trong nước vẫn phụ thuộc vào việc nhập khẩu nguyên chiếc hoặc lắp ráp linh kiện rời.

Vấn đề kỹ thuật được đặt ra là sự ổn định của tốc độ cầm chừng (tốc độ không tải) trên động cơ đốt trong. Khi các phụ tải lớn như hệ thống điều hòa không khí (máy nén lạnh) hoạt động hoặc khi động cơ khởi động lạnh, nếu hệ thống điều khiển cầm chừng nguyên bản gặp trục trặc, động cơ dễ bị rung giật, sụt áp dầu bôi trơn, kẹt cơ khí hoặc chết máy. Nhóm tác giả thực hiện đề tài nhằm nghiên cứu, chế tạo một bo mạch độc lập có chức năng giả lập và điều khiển hệ thống bù tải (tốc độ cầm chừng) sử dụng mô-tơ bước, phục vụ công tác nghiên cứu khoa học và thay thế tạm thời khi hệ thống điều khiển cầm chừng trên xe bị hư hỏng.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được văn bản phân định thành 4 nội dung cụ thể:

1. Phân tích tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến điều khiển bù tải và động cơ bước.
2. Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về hệ thống điều khiển bù tải (tốc độ cầm chừng) trên động cơ đốt trong.
3. Thiết kế và thi công mạch điều khiển phần cứng dựa trên vi điều khiển.
4. Thực nghiệm hệ thống điều khiển trên dòng xe Fiat Siena.

Đối tượng nghiên cứu là các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ cầm chừng của động cơ và phương pháp điều khiển van bù ga bằng mô-tơ bước. Phạm vi không gian của đề tài đặt tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM (Khoa Cơ khí Chế tạo máy - Bộ môn Cơ điện tử phối hợp Bộ môn Điện tử Ôtô thuộc Khoa Cơ khí Động lực), áp dụng thử nghiệm trên dòng xe du lịch Fiat Siena. Phạm vi thời gian thực hiện kéo dài từ ngày 01/03/2015 đến ngày 17/07/2015, bảo vệ ngày 27/07/2015.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đồ án tập trung vào hệ thống điều khiển tốc độ không tải (Idle Speed Control - ISC). Tốc độ cầm chừng là tốc độ quay của trục khuỷu khi động cơ chạy không tải, tách biệt khỏi hệ thống truyền lực và bàn đạp ga. Ở trạng thái này, động cơ chỉ sinh công vừa đủ để duy trì hoạt động của các thiết bị phụ (bơm nước làm mát, máy phát điện, trợ lực lái). Tốc độ cầm chừng tiêu chuẩn của xe du lịch dao động từ 600 đến 1000 vòng/phút (rpm); xe tải và xe buýt vào khoảng 540 rpm; xe máy 1 xi-lanh từ 1200 đến 1500 rpm. Nhiệt độ nước làm mát tối ưu cho chế độ cầm chừng ổn định là 80°C - 90°C (176°F).

Hệ thống ISC sử dụng van điều chỉnh tốc độ không tải (ISCV). Văn bản phân loại van ISCV thành 2 nhóm: loại đi tắt qua bướm ga (đường gió phụ bypass) và loại điều khiển lượng khí nạp trực tiếp qua bướm ga điện tử thông minh (ETCS-i). Về kết cấu cơ cấu chấp hành, đồ án phân tích hai dạng van: loại cuộn dây quay (rotary solenoid - sử dụng một hoặc hai cuộn dây A/B đóng mở theo tỷ lệ hiệu dụng xung) và loại mô-tơ bước (stepper motor 4 dây hoặc 6 dây, dịch chuyển lõi van tịnh tiến để thay đổi tiết diện đường gió phụ với 24 hoặc 32 bước trong một vòng quay roto nam châm vĩnh cửu).

Quy trình điều khiển cầm chừng gồm các giai đoạn:

• Điều khiển khởi động: Van ISC mở hoàn toàn để tăng lượng khí nạp, cải thiện khả năng nổ máy.
• Điều khiển hâm nóng (chạy không tải nhanh): ECU điều khiển van mở rộng khi nhiệt độ nước làm mát thấp nhằm khắc phục độ nhớt dầu bôi trơn cao và độ tơi nhiên liệu kém; sau đó van đóng dần khi nhiệt độ tăng.
• Điều khiển phản hồi và dự tính: So sánh tốc độ thực tế với tốc độ chuẩn được lưu trữ để hiệu chỉnh; đồng thời bù ga đón đầu khi phát hiện tín hiệu tải từ rơ-le điều hòa (A/C switch), công tắc đèn pha, chuyển số N - D hoặc hệ thống trợ lực lái điện - thủy lực (EHPS).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thu thập số liệu bao gồm:

• Phương pháp thực nghiệm đo đạc cảm biến nhiệt độ: Sử dụng can nhiệt loại K kết hợp bộ điều khiển nhiệt độ công nghiệp CHB401 (hãng Chipon) và vôn kế số để đo đạc giá trị điện áp đầu ra từ cảm biến nhiệt trở NTC của xe. Dữ liệu thực nghiệm được xử lý bằng phương pháp tính dạng hàm bậc hai và thuật toán nội suy số trị (Lagrange hoặc Newton).
• Phương pháp đo lường tốc độ vòng tua động cơ: Khảo sát phương pháp trích xung đánh lửa (lọc nhiễu qua IC khuếch đại thuật toán LM324) và phương pháp đo quang học gián tiếp (dùng cảm biến quang thu phát chung E3F3-D11 2M chiếu vào puli máy phát có đánh dấu vạch phản quang, tính toán quy đổi theo tỷ số truyền đường kính đai).
• Phương pháp thiết kế hệ thống nhúng: Thiết kế mạch in, phối ghép vi điều khiển PIC16F887 với các khối công suất điều khiển cuộn dây mô-tơ bước, lập trình giải thuật trên môi trường MPLAB X IDE bằng trình biên dịch HI-TECH C.

Thiết kế và triển khai hệ thống điều khiển

Mạch điều khiển được thiết kế theo cấu trúc hệ thống nhúng chuyên dụng, tiếp nhận 3 tín hiệu đầu vào chính để xử lý và điều khiển cơ cấu chấp hành:

Khối chức năng	Linh kiện / Thiết bị chính	Thông số kỹ thuật ghi nhận trong văn bản	Chức năng kỹ thuật
Khối xử lý trung tâm	Vi điều khiển PIC16F887 (Microchip)	Kiến trúc RISC 35 lệnh 14-bit; xung nhịp tối đa 20MHz (chu kỳ lệnh 200ns); bộ nhớ Flash 8K x 14-bit; RAM 368 byte; EEPROM 256 byte; 33 chân I/O trên 5 Port (A, B, C, D, E); 14 kênh ADC 10-bit; Timer 0/1/2; 2 bộ CCP/PWM.	Tiếp nhận tín hiệu cảm biến, tính toán thuật toán điều khiển và xuất chuỗi xung kích mô-tơ bước.
Khối đọc tín hiệu tốc độ	IC Op-Amp LM324 hoặc cảm biến quang E3F3-D11 2M	LM324: 4 bộ khuếch đại thuật toán tích hợp, nguồn cấp 5V - 32V (nguồn đơn) hoặc ±15V (nguồn đôi), dòng sink 20mA, dòng source 40mA, tần số 1MHz, độ lợi 100dB. Cảm biến E3F3-D11 2M: chuẩn M18, nguồn cấp 12 - 24VDC, ngõ ra NPN-NO, thời gian đáp ứng 1ms, nhiệt độ -25°C đến 55°C.	Đo tần số xung đánh lửa hoặc đếm xung phản xạ từ vạch sơn trên puli máy phát để tính tốc độ động cơ.
Khối chuẩn hóa nhiệt độ	Can nhiệt loại K và bộ hiển thị CHB401 (Chipon)	Can nhiệt K: đầu dò phi 4mm, dài 30mm, dây dẫn 70cm, dải đo -200°C đến 500°C; tại 10°C có điện trở $R_{PT} = 107{,}6,\Omega$ (tăng 1°C điện trở tăng ~0,4$\Omega$). Bộ CHB401: nguồn cấp 180 - 240VAC 50Hz, công suất $\le 5\text{W}$, cấp chính xác 0.5.	Thiết lập đường đặc tính điện áp - nhiệt độ của cảm biến nước làm mát trên xe.
Khối nhận biết phụ tải A/C	Transistor PNP và tiếp điểm rơ-le điều hòa	Nhận tín hiệu đóng ngắt mạch điện 12V từ cuộn dây rơ-le máy nén lạnh A/C.	Chuyển đổi trạng thái đóng ngắt thành mức logic 0V/5V cấp vào chân vi điều khiển.
Khối công suất chấp hành	Mạch kích công suất và mô-tơ bước 4 dây / 6 dây	Mô-tơ bước kiểu van ISCV với 24 hoặc 32 bước trong một vòng quay; cấp điện lần lượt cho 4 cuộn từ trường (C1, C2, C3, C4).	Tịnh tiến trục van đóng/mở đường gió bypass để tăng/giảm lưu lượng khí nạp cầm chừng.
Giao tiếp máy tính	Khối xuất tín hiệu chuẩn UART	Giao tiếp nối tiếp với máy tính (PC) phục vụ hiển thị dữ liệu giám sát.	Truyền nhận dữ liệu tốc độ và nhiệt độ phục vụ kiểm tra vận hành.

Giải thuật điều khiển vận hành theo quy trình logic:

• Bật công tắc máy: Vi điều khiển kích hoạt mô-tơ bước mở van cầm chừng ở vị trí cực đại để nạp lượng khí khởi động.
• Đề máy nổ: Vi điều khiển nạp tín hiệu tốc độ trục khuỷu thông qua tần số đánh lửa (hoặc xung cảm biến quang) và nạp tín hiệu điện áp từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
• Chuyển đổi giá trị: Điện áp nhiệt độ được xử lý qua hàm số để quy đổi ra nhiệt độ thực tế. Khi nhiệt độ dưới 80°C, hệ thống thực hiện chế độ chạy không tải nhanh.
• Quét tải điều hòa: Đọc trạng thái tín hiệu A/C switch; nếu hệ thống điều hòa bật, vi điều khiển phát lệnh dịch chuyển mô-tơ bước mở thêm đường gió để giữ vòng tua máy ở mức bù tải mục tiêu (xấp xỉ 1000 rpm). Khi vòng tua tụt dưới 500 rpm, hệ thống phát tín hiệu ngắt ly hợp máy nén để chống chết máy.
• Tắt máy: Rơ-le chính duy trì nguồn điện tạm thời cho ECU/vi điều khiển để đưa van ISCV về lại trạng thái mở hoàn toàn trước khi ngắt hẳn nguồn điện.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan

Chương 1 giới thiệu khái quát về ngành công nghiệp sản xuất và thương mại ô tô trên thế giới giai đoạn 2007 - 2008 cùng định hướng chiến lược công nghiệp hóa ô tô tại Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn 2035. Tác giả chỉ ra tính chất phức tạp của hệ thống điều khiển điện tử trên ô tô hiện đại, đồng thời xác lập đối tượng nghiên cứu là hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng sử dụng mô-tơ bước. Phân tích tình hình nghiên cứu ghi nhận các tài liệu trong và ngoài nước chủ yếu tập trung vào mạch điều khiển mô-tơ bước tổng quát, thiếu các nghiên cứu ứng dụng cụ thể vào việc bù tải ô tô. Tác giả cũng nêu rõ hạn chế về kiến thức chuyên ngành ô tô và biến động nhân sự (một thành viên rút khỏi nhóm vào giai đoạn cuối), khiến sản phẩm của đồ án dừng lại ở quy mô nghiên cứu khoa học trong phòng thí nghiệm.

Chương II: Cơ sở lí thuyết

Chương 2 trình bày chi tiết định nghĩa và đặc tính của tốc độ cầm chừng trên động cơ đốt trong. Nội dung phân tích các dải tốc độ tiêu chuẩn theo từng dòng phương tiện, tác động của nhiệt độ nước làm mát, áp suất dầu bôi trơn và các phụ tải điện/cơ khí đối với chế độ chạy không tải. Tác giả mô tả cấu tạo, nguyên lý làm việc của van điều khiển tốc độ không tải (ISCV), so sánh van kiểu cuộn dây quay (loại 1 cuộn dây điều khiển PWM và loại 2 cuộn dây A/B) với van kiểu mô-tơ bước 4 dây hoặc 6 dây. Các chế độ điều khiển cầm chừng được hệ thống hóa gồm: chế độ khởi động, chế độ hâm nóng động cơ, điều khiển phản hồi vòng kín khi nước làm mát đạt 80°C (176°F), điều khiển dự tính theo tải trọng (chuyển số, bật đèn pha, bật rơ-le sấy kính, kích hoạt bơm trợ lực lái EHPS) và cơ chế rơ-le chính duy trì nguồn để mở van khi tắt khóa điện.

Chương III: Khảo sát và mô phỏng hệ thống điều khiển bù ga

Chương 3 xây dựng sơ đồ khối chi tiết của mạch điều khiển với 3 cổng nhận tín hiệu (Nhiệt độ, Tốc độ, A/C switch), khối vi điều khiển trung tâm, khối công suất mô-tơ bước và cổng UART kết nối máy tính.

• Khảo sát cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT): Tác giả phân tích đặc tính cảm biến nhiệt trở hệ số nhiệt điện trở âm (NTC). Cảm biến trên xe GM có giá trị khoảng 10.000 $\Omega$ tại 32°F và giảm xuống dưới 200 $\Omega$ tại 200°F; cảm biến xe Ford có giá trị 95.000 $\Omega$ tại 32°F. Thí nghiệm đo đạc thực tế sử dụng can nhiệt K và bộ CHB401 ghi nhận tại 28°C điện áp cảm biến đạt 1,32V. Dạng hàm bậc hai xấp xỉ được thiết lập là: $$\text{Nhiệt độ} = 120{,}00201 \times V^2$$ (với Nhiệt độ tính bằng °C và $V$ tính bằng Volt).
• Khảo sát phương pháp đo tốc độ: Đề xuất phương pháp trích xung đánh lửa trực tiếp từ đường dây giữa ECU và IC đánh lửa (hệ thống DIS hoặc ECA) qua mạch lọc Op-Amp LM324. Đồng thời, đề xuất phương pháp đo quang bằng cảm biến E3F3-D11 2M chiếu vào puli máy phát có sơn phản quang ở khoảng cách 3 - 5 cm. Với tốc độ tối đa của puli là 4000 rpm (xấp xỉ 67 vòng/giây hay 0,067 vòng/mili-giây), thời gian đáp ứng 1ms của cảm biến đáp ứng hoàn toàn yêu cầu đọc xung. Tốc độ động cơ được tính qua công thức: $$N_{\text{động cơ}} = N_{\text{máy phát}} \times \frac{R_{\text{máy phát}}}{R_{\text{động cơ}}}$$
• Tín hiệu A/C switch: Phân tích cơ chế tiêu hao công suất của máy nén lạnh (chất làm lạnh R12 hoặc R134a/Freon). Đồ án phân tích mã lỗi số 33 khi mạch điện A/C hở hoặc không đạt 12V, cơ chế bù ga lên 1000 rpm khi bật A/C và cơ chế ngắt ly hợp máy nén khi tốc độ xuống dưới 500 rpm.
• Khối xử lý trung tâm: Khảo sát kiến trúc vi điều khiển PIC16F887, tập lệnh 35 lệnh, dung lượng bộ nhớ, các bộ định thời Timer 0/1/2, khối ngắt On-Change chân Port B và thiết lập lưu đồ giải thuật điều khiển toàn hệ thống.

Chương IV: Thiết kế thi công mạch điều khiển

Chương 4 thuyết minh giải pháp thiết kế và thi công phần cứng các khối mạch chức năng:

• Khối nguồn nuôi: Cung cấp mức điện áp ổn định cho vi điều khiển và mạch công suất.
• Khối đọc tín hiệu A/C switch: Mạch đệm sử dụng transistor PNP để trích xuất tín hiệu đóng ngắt từ rơ-le máy lạnh đưa về vi điều khiển.
• Khối đọc tín hiệu tốc độ: Mạch tiền xử lý và lọc nhiễu xung đánh lửa từ động cơ (hoặc tín hiệu xung từ cảm biến quang).
• Khối xuất UART và tín hiệu nhiệt độ: Mạch giao tiếp chuyển đổi tín hiệu cảm biến nhiệt độ vào kênh ADC và khối truyền thông UART kết nối máy tính.
• Khối công suất điều khiển động cơ bước: Mạch điều khiển đóng cắt theo chuỗi pha cho các cuộn dây của mô-tơ bước.
• Khối xử lý trung tâm: Bố trí chân kết nối ngoại vi cho vi điều khiển PIC16F887.

Chương V: Kết luận và đề nghị

Chương 5 tổng kết toàn bộ nội dung đã nghiên cứu và các hạng mục đã hoàn thành trong luận văn; khẳng định việc xây dựng thành công mô hình mạch phần cứng điều khiển van bù ga sử dụng vi điều khiển PIC16F887. Tác giả trình bày những hạn chế khách quan trong quá trình làm việc và đề xuất hướng phát triển tiếp theo của đề tài.

Kết quả và đóng góp

Đồ án ghi nhận các kết quả kỹ thuật và số liệu thực nghiệm cụ thể:

• Xác lập cơ sở dữ liệu vận hành cầm chừng: Dải tốc độ không tải xe du lịch đạt từ 600 đến 1000 rpm; tốc độ bù tải khi đóng ly hợp điều hòa là ~1000 rpm; ngưỡng bảo vệ tự ngắt ly hợp A/C khi tốc độ động cơ giảm dưới 500 rpm; ngưỡng nhiệt độ kích hoạt điều khiển phản hồi ổn định là 80°C (176°F).
• Kết quả khảo sát thực nghiệm cảm biến nhiệt độ: Thu thập số liệu đo đạc tại 28°C ứng với mức điện áp 1,32V; thiết lập công thức chuyển đổi thực nghiệm $\text{Nhiệt độ} = 120{,}00201 \times V^2$ tích hợp vào thuật toán vi điều khiển.
• Thông số hóa phương pháp đo tốc độ bằng cảm biến quang: Xác định tốc độ cực đại của puli máy phát là 4000 rpm (tương đương 67 vòng/giây), khoảng cách lắp đặt cảm biến tối ưu từ 3 đến 5 cm, thời gian đáp ứng tín hiệu đạt 1ms với cảm biến E3F3-D11 2M.
• Chế tạo phần cứng điều khiển nhúng: Thiết kế và thi công hoàn chỉnh bo mạch điều khiển tích hợp vi điều khiển PIC16F887 (tần số tối đa 20MHz, 35 lệnh, bộ nhớ Flash 8K x 14-bit, 14 kênh ADC 10-bit), mạch công suất điều khiển mô-tơ bước 4 cuộn dây, khối đệm nhận tín hiệu A/C switch và cổng truyền thông UART.

Về giải pháp kỹ thuật, tác giả đề xuất:

• Giải pháp trích tín hiệu đánh lửa qua mạch lọc Op-Amp LM324 hoặc đo gián tiếp qua vạch phản xạ trên puli máy phát nhằm hạn chế việc can thiệp cơ khí sâu vào kết cấu nguyên bản của xe.
• Ứng dụng thuật toán nội suy số trị (Lagrange hoặc Newton) kết hợp hàm toán học bậc hai để chuyển đổi trực tiếp điện áp đọc từ kênh ADC thành thông số nhiệt độ nước làm mát.
• Giải pháp sử dụng transistor PNP kết nối cuộn dây rơ-le máy nén để giám sát chính xác thời điểm bật/tắt của hệ thống điều hòa không khí.

Đóng góp của đồ án là đã chế tạo một bo mạch nhúng độc lập sử dụng linh kiện phổ thông, có khả năng giả lập và thay thế chức năng bù ga cầm chừng của ECU nguyên bản khi gặp sự cố, tạo mô hình phần cứng trực quan phục vụ công tác nghiên cứu khoa học và học tập chuyên ngành Cơ điện tử Ô tô.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Văn bản nêu rõ các hạn chế tồn tại của đề tài:

• Sản phẩm bo mạch mới dừng lại ở mức độ phục vụ nghiên cứu khoa học trong phòng thí nghiệm, chưa được thương mại hóa hay ứng dụng đại trà trên các phương tiện ô tô lưu hành thực tế.
• Kiến thức chuyên ngành ô tô của sinh viên chuyên ngành Cơ điện tử còn hạn chế, dẫn đến việc tiếp cận và xử lý các hệ thống điện ô tô chuyên sâu gặp nhiều trở ngại.
• Quá trình thực hiện chịu biến động nhân sự khi một thành viên rút khỏi nhóm vào giờ chót, khiến khối lượng công việc dồn lại cho một cá nhân, làm cho sản phẩm chưa đạt được trọn vẹn toàn bộ các mục tiêu đề ra ban đầu.
• Dữ liệu thực nghiệm cảm biến nhiệt độ trong báo cáo còn ít mốc đo (mới thể hiện chi tiết mốc 28°C - 1,32V).

Hướng phát triển tiếp theo được tác giả đề xuất:

• Tiếp tục tối ưu hóa kết cấu mạch điện và nâng cao khả năng chống nhiễu công nghiệp đối với các xung điện áp cao trong khoang động cơ.
• Nghiên cứu hoàn thiện thuật toán điều khiển nhằm tăng độ nhạy và tính mượt mà của mô-tơ bước khi chuyển đổi các trạng thái tải.
• Mở rộng thử nghiệm thực tế trên nhiều dòng xe khác nhau ngoài đối tượng thử nghiệm Fiat Siena.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án cung cấp giá trị tham khảo hữu ích cho:

• Sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử, Công nghệ Kỹ thuật Ô tô và Kỹ thuật Điều khiển - Tự động hóa khi thực hiện các đồ án môn học hoặc khóa luận tốt nghiệp về hệ thống điện - điện tử trên động cơ ô tô.
• Người nghiên cứu thiết kế mạch nhúng ứng dụng vi điều khiển PIC để điều khiển động cơ bước và xử lý các cảm biến tín hiệu tương tự (Analog) / xung tần số.

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên môn cao bao gồm:

• Toàn bộ cơ sở lý thuyết về nguyên lý đóng mở và chiến lược điều khiển của các loại van ISCV (van cuộn dây quay và van mô-tơ bước).
• Sơ đồ nguyên lý các mạch giao tiếp tín hiệu trên ô tô: mạch lọc nhiễu xung đánh lửa dùng IC LM324, mạch giao tiếp công tắc A/C qua transistor PNP, và phương pháp đo vòng tua puli máy phát qua cảm biến quang học E3F3-D11 2M.
• Cấu hình phần cứng và lưu đồ thuật toán điều khiển van cầm chừng trên vi điều khiển PIC16F887 bằng ngôn ngữ C.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao van bù ga (ISCV) phải được điều khiển mở hoàn toàn khi động cơ tắt máy hoặc chuẩn bị khởi động?
Theo cơ sở lý thuyết của đồ án, khi động cơ tắt máy (ECU không còn nhận được tín hiệu tốc độ NE), rơ-le chính vẫn tiếp tục cấp nguồn cho ECU trong một khoảng thời gian ngắn để điều khiển van ISCV quay về vị trí mở hoàn toàn. Việc này nhằm cung cấp lượng không khí tối đa qua đường gió bypass vào buồng nạp, giúp cải thiện khả năng nổ máy cho lần khởi động tiếp theo.

2. Mối quan hệ toán học giữa nhiệt độ nước làm mát và điện áp cảm biến được xây dựng trong đồ án như thế nào?
Tác giả sử dụng can nhiệt loại K và bộ điều khiển nhiệt độ CHB401 để đo đạc thực nghiệm cảm biến nhiệt trở NTC trên xe (ghi nhận mốc 28°C có điện áp 1,32V). Qua phân tích đồ thị dạng hàm, tác giả xác định mối liên hệ này tuân theo phương trình bậc hai: $$\text{Nhiệt độ} = 120{,}00201 \times V^2$$ Hàm số này được nạp vào vi điều khiển PIC16F887 kết hợp thuật toán nội suy số trị Lagrange hoặc Newton để tính toán nhiệt độ tức thời từ điện áp ADC.

3. Tại sao tác giả lựa chọn cảm biến quang thu phát chung để đo tốc độ thay vì loại phản xạ qua gương hay thu phát riêng?
Tác giả phân tích: loại thu phát riêng đòi hỏi phải khoét lỗ trên chi tiết để ánh sáng xuyên qua; loại phản xạ qua gương cần gắn mặt gương lên puli quay với tốc độ cao (lên đến 4000 rpm) dễ gây văng vỡ nguy hiểm hoặc phải dùng sơn phản quang đắt tiền. Do đó, cảm biến quang thu phát chung E3F3-D11 2M là lựa chọn phù hợp nhất vì chỉ cần quét vạch sơn phản quang trên một điểm của puli máy phát, khoảng cách đo 3 - 5 cm, không làm biến đổi kết cấu cơ khí của xe.

4. Khi bật công tắc điều hòa (A/C switch), hệ thống điều khiển bù ga hoạt động như thế nào để tránh động cơ bị chết máy?
Khi bật điều hòa, máy nén làm việc tạo phụ tải lớn kéo vòng tua động cơ sụt giảm. Vi điều khiển nhận biết tín hiệu này thông qua mạch đệm transistor nối với rơ-le máy lạnh, từ đó phát lệnh điều khiển mô-tơ bước mở thêm đường gió bypass để nâng tốc độ cầm chừng lên mức bù tải khoảng 1000 rpm. Nếu tốc độ cầm chừng bị tụt xuống dưới 500 rpm, mô-đun điều khiển sẽ ngắt ly hợp máy nén để tránh hiện tượng khựng hoặc chết máy.

5. Vi điều khiển PIC16F887 đóng vai trò gì và có những đặc tính phần cứng nổi bật nào được ứng dụng trong đồ án?
PIC16F887 đảm nhận vai trò bộ xử lý trung tâm của bo mạch điều khiển. Vi điều khiển này hoạt động ở tần số tối đa 20MHz (chu kỳ lệnh 200ns), sở hữu 35 lệnh 14-bit, bộ nhớ Flash 8K, RAM 368 byte, EEPROM 256 byte và 33 chân I/O. Trong đồ án, nó sử dụng các kênh ADC 10-bit để chuyển đổi điện áp cảm biến nhiệt độ, sử dụng các bộ Timer và ngắt Port B để đo chu kỳ xung tốc độ, và xuất tín hiệu điều khiển trực tiếp mạch công suất mô-tơ bước.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Xuân Ngọc đã hoàn thành việc khảo sát lý thuyết về hệ thống điều khiển tốc độ không tải (ISC), thiết kế và chế tạo thành công bo mạch phần cứng điều khiển van bù ga sử dụng vi điều khiển PIC16F887 và cơ cấu chấp hành mô-tơ bước. Nghiên cứu đã đề xuất các giải pháp kỹ thuật cụ thể trong việc thu thập tín hiệu nhiệt độ nước làm mát, tốc độ vòng tua động cơ và phụ tải điều hòa không khí phục vụ thực nghiệm trên dòng xe Fiat Siena. Dù còn một số hạn chế khách quan về nhân sự và điều kiện ứng dụng thực tế ngoài thương mại, đồ án đã giải quyết được các nhiệm vụ đặt ra và cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cho lĩnh vực Cơ điện tử Ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I. Đối tượng nghiên cứu Trong năm 2008, hơn 70 triệu Ôtô các loại gồm xe du lịch và xe thương mại được sản xuất ra trên toàn thế giới. Năm 2007, trong tổng số 71,9 triệu Ôtô mới được bán ra trên toàn thế giới có 22,9 triệu chiếc là ở Châu Âu, 21,4 triệu ở Châu Á - Thái Bình Dương, 19,4 triệu ở Mỹ và Canada, 4,4 triệu ở Châu Mỹ Latinh, 2,4 triệu ở Trung Đông và 1,4 triệu ở Châu Phi. Các thị trường ở Bắc Mỹ và Nhật Bản đã chững lại, trong khi đó, thị trường ở Nam Mỹ và Châu Á phát triển rất mạnh.

Chúng ta có thể thấy sự phát triển rất mạnh của nền công nghiệp Ôtô đã tạo nên một phương tiện di chuyển kiểu mới an toàn và tiện dụng đối với con người. Ngành công nghiệp Ô tô đã thúc đẩy nhiều ngành nghề khác phát triển theo điển hình là ngành công nghiệp giao thông vận tải đã có sự thay đổi chóng mặt từ khi có sự xuất hiện của phương tiên di chuyên là Ôtô làm cho lưu lương vận chuyển hàng hóa trên bộ tăng lên cao hơn rất nhiều so với trước đây. Ở nước ta chính phủ ban hành Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035. So với các nước trong khu vực thì ngành công nghiệp Ô tô của Việt Nam kém phát triển hơn và chúng ta đa phần nhập khẩu Ô tô nguyên chiếc hoặc lắp ráp các linh kiện và chi tiết là chủ yếu.

Ôtô ở nước ta vẫn được coi là một mặt hàng xa xỉ. Đối tượng mà nhóm nghiên cứu hướng tới đó là ảnh hưởng tới tốc độ cầm chừng trên xe Ôtô và phương pháp điều khiển thay thế khi hệ thống cầm chừng trên xe gặp vấn đề. Do vậy đề tài của nhóm là “ Nghiên cứu , chế tạo mạch điều khiển hệ thống bù tải cho động cơ sử dụng mô – tơ bước “ múc đích của nhóm là nghiên cứu ,chế tạo và phát triển một board mạch giả lập cầm chừng thay thế cho trường hợp hệ thống cầm chừng trên xe bị hư hỏng. Múc đích của đề tài chỉ là để phục vụ nghiên cứu khoa học chứ chưa có ứng dụng gì trong thực tế trên xe Ôtô hiện nay.

Phân tích tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Tra cứu các thông tin trên mạng và trong sách vở cho hệ thống này thì không cho ra kết quả khả quan. Đa phần là các hệ thống điều khiển mô-tô bước trong điện tử và SVTH: Nguyễn Xuân Ngọc Trang 9 Luan van BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – GVHD: Th.S Lê Quang Vũ không để dùng để điều khiển bù tải mà chỉ phục vụ các múc đích điều khiển khác, bởi vậy chúng em không thu thập được nhiều thông tin về đề tài này. Những vấn đề còn tồn tại Việc ứng dụng của sản phẩm là chỉ phục vụ múc đích nghiên cứu khoa học do vậy sản phẩm ít có ứng dụng trong thực tiễn đời sống con người. Sự hạn chế về kiến thức chuyên ngành là rào cản lớn nhất của nhóm khi thực hiện đề tài này.

Trong quá trình thực hiện có nhiều vấn đề phát sinh , ban đầu nhóm có hai thành viên tuy nhiên một thành viên đã rút khỏi nhóm trong giờ chót do vậy sản phẩm của nhóm sẽ không thể đạt được đúng theo yêu cầu đã đặt ra. Xin thay mặt nhóm xin lỗi về sự tách trách này. SVTH: Nguyễn Xuân Ngọc Trang 10 Luan van BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – GVHD: Th.S Lê Quang Vũ CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÍ THUYẾT I.Tốc độ cầm chừng Tốc độ cầm chừng là tốc độ quay của động cơ khi nó chạy không lúc đó động cơ có thể xem như tách biệt với các hệ thống truyền lực và bàn đạp ga (thường được đo bằng đơn vị vòng trên phút, hoặc rpm, của trục khuỷu) trong một động cơ đốt trong. Ở tốc độ cầm chừng, động cơ tạo ra đủ công để hoạt động hợp lý và trơn tru các thiệt bị phụ của nó (bơm nước, máy phát điện và nếu được trang bị, các thiệt bị phụ khác như tay lái trợ lực), nhưng thường không đủ để thực hiện các công có ích, chẳng hạn như di chuyển một Ôtô.

Đối với một động cơ của một xe du lịch, tốc độ cầm chừng thông thường là giữa 600 rpm và 1000 rpm. Đối với các loại xe buýt và xe tải nó là vào khoảng từ 540 rpm. Trong trường hợp của nhiều động cơ xe máy chỉ có một xi-lanh, tốc độ cầm chừng ở vào khoảng dao động từ 1200-1500 rpm. Nếu trên xe đang hoạt động một số lượng lớn các thiệt bị phụ, đặc biệt là điều hòa không khí, tốc độ cầm chừng phải được tăng lên để đảm bảo rằng động cơ tạo ra đủ điện năng để nó làm việc một cách trơn tru và hoạt động ổn định các phụ kiện.

Hầu hết các máy điều hòa không khí tiện nghi trên xe có một tính năng tự động điều chỉnh bên trong bộ chế hòa khí hoặc hệ thống phun nhiên liệu làm đỡ cầm chừng khi máy lạnh đang chạy. Thường thì vào mùa đông hoặc buổi sáng thì nhiệt độ thấp, động cơ cần được làm nóng để hoạt động tốt vì thế mà cần nhiều thời gian cho việc chạy cầm chừng. Dạng động cơ biến đổi để tăng năng lượng với tốc độ động cơ cao, chẳng hạn như động cơ xe đua ,có bộ phận cầm chừng rất thô sơ. Ngoài ra, thiết lập tốc độ cầm chừng quá thấp có thể dẫn đến áp suất dầu rất thấp khi động cơ đang hâm nóng, dẫn đến mài mòn nhanh hơn và có thể làm kẹt các chi tiết.Phương pháp điều khiển a.Mô tả Hệ thống ISC (Điều khiển tốc độ không tải) có một mạch đi tắt qua bướm ga, và lượng không khí hút từ mạch đi tắt này được điều khiển bởi ISCV (Van điều chỉnh tốc độ không tải).

Van ISC dùng tín hiệu từ ECU động cơ để điều khiển động cơ ở tốc độ không SVTH: Nguyễn Xuân Ngọc Trang 11 Luan van BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – GVHD: Th.S Lê Quang Vũ tải tối ưu tại mọi thời điểm. Hệ thống ISC gồm có van ISCV, ECU động cơ, các cảm biến và công tắc khác nhau.Các thông số ảnh hưởng tới khả năng cầm chừng SVTH: Nguyễn Xuân Ngọc Trang 12 Luan van BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – GVHD: Th. Khi khởi động Mạch đi tắt được mở ra nhằm cải thiện khả năng khởi động.Ảnh hưởng của máy khởi động 2. Khi hâm nóng động cơ Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, tốc độ chạy không tải được tăng lên để động cơ chạy êm hơn (chạy không tải nhanh).

Khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên, tốc độ chạy không tải bị giảm xuống.Ảnh Hưởng của nhiệt độ nước làm mát SVTH: Nguyễn Xuân Ngọc Trang 13 Luan van BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – GVHD: Th. Điều khiển phản hồi và điều khiển dự tính - Khi bật A/C. - Khi các bật đèn pha. - Khi cần chuyển số được chuyển từ N đến D hoặc từ D đến N trong khi dừng xe.

Trong các trường hợp trên, nếu tăng hoặc thay đổi tải trọng, tốc độ chạy không tải sẽ tăng lên hoặc ngăn không cho thay đổi.Các thông số còn lại b. Các loại van ISCV ISCV là một cơ cấu điều khiển lượng không khí nạp trong thời gian chạy không tải bằng tín hiệu từ ECU động cơ và điều khiển tốc độ chạy không tải.Các loại van ISCV SVTH: Nguyễn Xuân Ngọc Trang 14 Luan van BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – GVHD: Th.S Lê Quang Vũ Có 2 loại ISCV như sau: - Loại đi tắt qua bướm ga và điều khiển lượng khí nạp (1) Vì bướm ga đóng hoàn toàn trong thời gian chạy không tải, ISCV cho lượng không khí cần thiết chạy qua trong lúc chạy không tải - Loại điều khiển lượng không khí nạp bằng bướm ga (2) Với loại này, bướm ga điều khiển thích hợp lượng không khí nạp trong thời gian chạy không tải. Hệ thống này được gọi là ECTS-i (hệ thống điều khiển bướm ga điện tử - thông minh), và thực hiện các chức năng điều khiển khác ngoài việc điều chỉnh lượng không khí nạp trong khi chạy không tải. Loại cuộn dây quay ISCV loại cuộn dây quay gồm có một cuộn dây, IC, nam châm vĩnh cửu, van, và được gắn vào cổ họng gió.

IC này dùng tín hiệu hiệu dụng từ ECU động cơ để điều khiển chiều và giá trị của dòng điện chạy trong cuộn dây và điều chỉnh lượng không khí đi tắt qua bướm ga , làm van này quay Hình 6 .Loại cuộn dây quay Hoạt động : khi tỷ lệ hiệu dụng cao , IC này làm dịch chuyển van theo chiều mở , và khi tỷ lệ làm việc thấp , IC làm dịch chuyển van này về phía đóng , Van ISC thực hiện việc đóng mở theo cách này. SVTH: Nguyễn Xuân Ngọc Trang 15 Luan van BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – GVHD: Th.S Lê Quang Vũ Nếu có sự cố, ví dụ như hở mạch, sẽ làm cho dòng điện ngừng chạy vào van ISC , van này được mở ra ở một vị trí đặt trước bằng lực của nam châm vĩnh cửu. Việc này sẽ làm duy trì một tốc độ chạy không tải xấp xỉ 1000 đến 12000 vòng / phút. Van ISCV có cuộn dây quay kiểu cũ Nhận được các tín hiệu hiệu dụng từ ECU động cơ và cấp điện vào 2 cuộn dây để thay dổi mức mở của van và điều khiển lượng không khí nạp.Loại cuộn dây quay kiểu cũ Dây lưỡng kim trong ISCV tương ứng với nhiệt độ của nước làm mát động cơ để duy trì độ mở thích hợp của van đối với động cơ ở trạng thái hâm nóng.

Một tấm chắn cũng được lắp vào để ngăn chặn van khỏi bị kẹt khi mở hoặc đóng hoàn toàn khi có sự cố về điện nào đó xảy ra 3. Hoạt động - Mở Van Khi điện được truyền đến cuộn dây A (RSO) trong một thời gian dài, van này bị dịch chuyển theo chiều mở. - Đóng Van Khi điện được truyền đến cuộn dây Hình 8 .Trường hợp mở van SVTH: Nguyễn Xuân Ngọc Trang 16 Luan van BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – GVHD: Th.S Lê Quang Vũ B trong một thời gian dài, van này bị dịch chuyển về chiều đóng.Trường hợp đóng van c. Các trường hợp hoạt động của loại cuộn dây quay 1.

Điều khiển khởi động Khi ECU động cơ nhận được một tín hiệu khởi động (STA), nó xác định rằng động cơ đang khởi động và mở van ISC để tăng khả năng khởi động. Việc mở van ISC này được điều khiển theo tín hiệu tốc độ động cơ (NE) và tín hiệu nhiệt độ nước làm mát (THW) .