CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT I Tổng quan về hệ thống điều khiến bướm ga điện tử trên ô tô. Hệ thống khiển điện bướm ga điện tử (ETC - Electronic Throttle Control) là một hệ thống điều khiển bằng điện được nối trực tiếp giữa bàn đạp ga với cánh bướm ga. Tuy hệ thống điều khiển bướm ga bằng điện tử đã được để xuất nghiên cứu trong gần một thập kỷ vừa qua nhưng nó chỉ mới được đưa vào ứng dụng trong vài năm gần đây. Khác với các hệ thống bướm ga truyền thống được điều khiến dẫn động trực tiếp từ chân ban đạp ga thông qua cáp nối và lò xo hồi vị, ở hệ thống ETC, cáp nối được thay thế bằng các cảm biến vị trí và một cụm các chỉ tiết gọi là bộ chấp hành được tích hợp bên trong thân bướm ga, bộ chấp hành bao gồm: một motor một chiều để tạo lực kéo, một lò xo hồi vị và các bánh răng giảm tốc.
Căm hiển vi’ oo trí bàn đạp gã - Bướm gã Cam bien vit ⁄ hirém ga SSS Motor BR điền tư CN lá Ho ‘ABS A TRAG em at 4—* | ¿vecccu Hình 1 : Sơ đồ cấu tạo đơn giản của hệ thống bướm ga điện tử = ẽ>>—h. —Ễ—=—= 5 Mô hình điêu khiển bướm ga điện tử thông qua phần mềm LabVIEW Dé tài nghiên cứu khoa học cấp trường Lê Khánh Tân ]—————————ỂEE——Ễ——_——ẰỄẰỄễễ—_——_ xà^ Hình 2 : Các khối cơ bản của hệ thống điều khiển bướm ga điện tử.Mô đun chân ga điện tử. Khối cam bién vi tri.( Accelerator Pedal Position (APP) Sensor) Hinh 3 : Vị trí các khối cơ bản của các thiết bị điều khiển bướm ga điện tử được bế trí trên một động cơ xăng. ————ỄỂỄ————ằ-ễ---——— Mô hinh điêu khiển bướm ga điện từ thông qua phần mềm LabVIEW 6 Dé tài nghiên cứu khoa học cắp trường Lê Khánh Tân “=—=———ễễễễễễễ I Cau tạo chỉ tiết hệ thống.
IL1 Cấu tao chân ga điện tử.a Cấu trúc cơ bản: Chân ga điện tử ra đời (hình 1) cùng với những thành quả trong việc điều khiển ABS, khi các nhà thiết kế thực hiện ý định điều khiển lực kéo chống trượt quay bánh xe chủ động (TRC) thông qua việc sử dụng thiết bị ABS như một bộ phận tiêu thụ bớt mô men quay.Ở chế độ (TRC), ô tô cần thực hiện điều chỉnh mô men truyền tới bánh xe chủ động nhằm hạn chế sự tăng quá mức lực kéo. Giải pháp hạn chế sự tăng quá mức lực kéo được thực hiện bằng cách tạo mô men phanh bánh xe ở trục dẫn ra bánh xe. Thực hiện ý đồ này dẫn tới các cơ cầu phanh phải làm việc quá mức gây nhanh mòn, đồng thời tiêu hao công suất của động cơ gây lãng phí nhiên liệu và có thể tăng lượng phát thải độc hại của khí xã ô tô. Như vậy liên kết cơ khí giữa bàn đạp chân ga và chế độ hoạt động của động cơ là không tương thích, và cần thiết thay liên kết này bằng liên kết điều khiển “mềm”.
Chân ga điện tử đã ra đời xuất phát từ mục đích tạo liên kết “mềm” này. Khái niệm chân ga điện tử được hiểu là thay đổi liên kết chân ga cơ khí với thiết bị điều chỉnh tốc độ động cơ bằng liên kết thông qua các thiết bị điện từ.Chân ga điện tử ra đời va bắt đầu thử nghiệm áp đụng vào khoảng năm 1986. Hình 4 : Chân ga đặt treo Hình 5 ; Chân ga đặt tựa Sự hoàn thiện chân ga điện tử ở mức độ cao hơn được gọi là: Mô dun chân ga điện tử và xuất hiện vào khoảng những năm 1990. Sau một giai đoạn thử nghiệm trên xe khoảng 5 năm, đến năm 1996 bắt đầu tiến hanhsan xuất hàng loạt lớn.
Từ đó mô đun chân ga điện tử đã trở thành mô đun tiêu chuẩn của nhiều loại ô tô con. Một hãng tham gia sản xuất phụ trợ cho công nghiệp ô tô đã đây nhanh sản lượng trong một thời gian ngắn. Sau 13 năm hoạt động hãng này đã chế tạo khoảng 100 triệu mô đun, và bán cho nhiều hãng lắp ráp ô tô trên thế giới. Ngày nay, mô đun chân ga điện tử đang dẫn dẫn thay thế chân ga liên kết cơ khí cho cả ô tô con, ô tô tải, ô tô buýt.
Mô hình điều khiển bướm ga điện tử thông qua phân mềm LabVIEW Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Lê Khánh Tân =—=—ễễ-——————ễ——ễễ Mô đun chân ga điện tử được tổ hợp bao gồm: -Ban dap và cơ cấu giá đỡ ` -Bộ cảm biến đo vị trí bàn đạp chân ga, chuyển hóa thành tín hiệu điện áp -Bộ lưu trữ và phân tích dữ liệu nhằm xác định các ý định của người lái -Một bộ dây nổi đóng vai trò chuyển đữ liệu trạng thái bàn đạp chân ga -Cơ cấu tạo hồi vị bàn đạp chân ga. Hình 6 : Bàn đạp chân ga và giá đỡ. Cảm biến kiểm soát vị trí, tốc độ bàn đạp chân ga là các cảm biến vị trí, sử đụng nguồn điện áp 5 V hoặc ngudn điện từ ắc quy ô tô. Gần đây, các cảm biến này được hình thành trên cơ sở hiệu ứng Hall, ghép trong mô đun theo công nghệ CIPOS, cho phép: tiết kiệm năng lượng, kích thước nhỏ gọn, tốc độ quản lí dữ liệu nhanh, có khả năng tích hợp đa chức năng và bế trí thuận lợi cho nhiều chủng loại xe khác nhau.
Để nâng cao dé tin cậy trong sử dụng, trong mô đun có mạch cảm biến dự phòng.Cơ cấu hồi vị chân ga giúp cho bàn đạp có khả năng hồi vị về vị trí ban đầu khi người lái không tác dụng lực lên bàn đạp. Cơ cấu hồi vị đồng thời đảm nhận chức năng tạo cảm giác lực cho người điều khiển. Việc tạo cảm giác cho người điều khiển khiến họ hiểu được đã đạp bàn đạp chân ga điều khiển đến mức nào, thông qua mức nhắn sâu (chân ga nặng), nhắn ít (chân ga nhẹ). Cơ cấu hỗi vị bể trí trong mô đun chân ga điện tử, tuy nhiên bộ Mô hình điều khiên bướm ga điện tử thông qua phần mêm LabVIEW Dé tai nghiên cứu khoa học cắp trường Lê Khánh Tân phận này tạo lực cảm giác không lớn, và lực đặt lên bàn đạp chỉ nhỏ bằng một nửa lực điều khiển của chân ga liên kết cơ khí.
Như vậy, mô đun chân ga điện tử cung cấp các trạng thái bàn đạp theo ý định của người lái bằng các tín hiệu điện để thực hiện điều khiển sự làm việc của động cơ.Trong một số trạng thái làm việc của động cơ nhất định, các tín hiệu từ chân ga điện tử giúp tạo nên các chế độ làm việc tối ưu của động cơ: tự động giảm tốc độ động cơ khi õ tô xuống đốc nhằm đáp ứng tính kinh tế nhiên liệu, tự động tăng tốc độ động cơ nhằm đáp ứng tính ổn định. Chế độ tự động tăng tốc độ động cơ còn được gọi là “chế độ bù ga tự động”. I2 Cảm biến vị trí bàn đạp ga Cảm biến vị trí của bàn đạp ga biến đổi mức đạp xuống của ban đạp ga (góc) thành một tín hiệu điện được chuyên đến ECU động cơ. Ngoài ra, để đảm bảo độ tin cậy, cảm biến này truyền các tín hiệu từ hai hệ thống có các đặc điểm đầu ra khác nhau.
Có hai loại cảm biến vị trí bàn đạp ga. loại tuyến tinh va loại phân tử Hall.2a — Loại tuyến tỉnh. Cấu tạo và hoạt động của cảm biến này cơ bản giống như cảm biến vị trí bướm ga loại tuyển tính. Trong các tín hiệu từ hai bệ thống này, một là tín hiệu VPA truyền điện áp theo đường thẳng trong toàn bộ phạm vi bàn đạp ga.
Tín hiệu khác là tín hiệu VPA2, truyền điện áp bù từ tín hiệu VPA. lới hạn Giới. Giới 3m hạn x5ải Cảm dap ban biến gavị trí làm camviệp biéncủa k toàn ở hoàn : Đóng hoànVIảnh lâma việc i cảm biến : lới hạn - t lam viée cial an \ EP2 VPA2VCP2 EP1 VPA VCP1 Ø Đáng Mở hoàn toạn hoản toàn Góc đạp của bản đạp ga Hình 7 : Hình dạng, cấu tạo và đường đặt tuyến của cảm biến vị trí cánh bướm ga loại tuyến tính. Mô hình điều khiển bướm ga điện tử thông qua phân mêm LabVIEW 9 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Lê Khánh Tân M.2b — Loại phần tứ Hall: IC Hall Cần bản đạp ga hoãn toàn hoản toàn Goc dap ban đạp ga Hinh 8 : Hình dạng, cấu tạo và đường đặt tuyến của cảm biến vị trí cánh bướm ga loại Hail.
Cấu tạo và hoạt động của cảm biến này cơ bản giống như cảm biến vị trí bướm ga loại phan tir Hall. Dé đảm bảo độ tin cậy cao hon, phải cung cắp một mạch điện độc lập cho từng hệ thống một. Cách kiểm tra: Thông thường nếu cảm biến bản đạp ga bị hư hỏng thì có thể phát hiện dễ nhất là bằng cách xem kết quả trên máy chẩn đoán, sau đó kiểm tra lại đường đây cung cấp điện nguỗn + mass cho cảm biến có đẩy đủ hay không. Kế đến là đạp ga và dùng VOM kiểm tra điện áp từ 2 dây tín hiệu có thay đổi đúng với đặc tính của cảm biến ko(tùy thuộc đặc tính của cảm biến và tùy hãng xe).
Nếu 1 trong 2 tín hiệu ko đúng thì cảm biến cũng xem như bị hư hỏng. Thông thường loại cảm biến bàn đạp ga loại biến trở thường dễ hỏng hơn sau thời gian hoạt động của xe vì mạch tiếp xúc dễ bị mòn và cảm biến sẽ gửi tín hiệu sai về cho ECU. Đây cũng là 1 trong những nguyên nhân làm xe tăng tốc không ngọt hoặc bị khụng lại khi nhấn ga. Ngoài ra khi cảm biến này hỏng và ECU ghỉ nhận lỗi liên quan đến cảm biến bàn đạp ga thì ECU sẽ tự động giới hạn công suất động cơ và khi đó đạp ga sẽ cảm giác xe bị lỳ.
` F--—---------- M6 hinh diéu khiển bướm ga điện tử thông qua phần mềm LabVIEW 10 Để tài nghiên cứu khoa học cấp trường Lê Khánh Tân II Các chế độ làm việc: HI.IL Chế độ bù ga tự động trong động cơ có mô đun chân ga điện tử: MII1.a Động cơ lầm việc ở chế độ chạy chậm: Ở chế độ chạy chậm của động cơ phun xăng EF], khi chân ga nằm ở vị trí ban đầu, hiện tượng bù ga được thực hiện thông qua đường khí không tải. Van khí không tải lắp bên cạnh bướm ga, tạo nên đường cấp khí đi tắt qua bướm ga, giúp cho động cơ làm việc ở chế độ không, tải.
