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) .