Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng (Idle Speed Control)

Nội dung text: Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng (Idle Speed Control)

1. Truong DH SPKT TP. HCM Hệ thống điện điều khiển HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CẦM CHỪNG (IDLE SPEED CONTROL) Để điều khiển tự động tốc độ cầm chừng của động cơ người ta sử dụng van ISC (Idle Speed Control) hoặc mô tơ điều khiển bướm ga. Tốc độ cầm chừng được điều khiển bằng cách thay đổi lượng không khí nạp vào động cơ ở tốc độ cầm chừng. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM I. Các tín hiệu điều khiển tốc độ cầm chừng: A. Tín hiệu khởi động STA. Khi nhận tín hiệu khởi động STA từ contact máy, ECU sẽ điều khiển van mở lớn để động cơ khởi động dễ dàng. Độ mở của van được cài đặt trong bộ nhớ và căn cứ vào tín hiệu nhiệt độ nước làm mát THW, tín hiệu cầm chừng IDL và số vòng quay động cơ Ne. Thu vien DH SPKT TP. HCM 208-
2. Truong DH SPKT TP. HCM Hệ thống điện điều khiển B. Tín hiệu contact tay số NSW. Khi động cơ sử dụng hộp số tự động, ECU động cơ dùng tín hiệu NSW để xác định vị trí tay số được cài đặt bởi người lái xe ở tốc độ cầm chừng. Tải động cơ ở tốc độ cầm chừng sẽ gia tăng khi tay số ở các vị trí R, D, L1, L2. Nếu tay số ở vị trí N hoặc P, cực NSW của ECU được nối ra mát. Do vậy, điện áp tại cực NSW sẽ thấp và ECU nhận biết động cơ không gài số. Khi động cơ có số thì điện áp tại cực NSW (Cực NSW không nối mát) sẽ cao và ECU sẽ điều khiển van mở để gia tăng lượng không khí nạp nhằm ổn định tốc độ cầm chừng. C. Tín hiệu nhiệt độ nước. Khi nhiệt độ nước làm mát bé hơn 80°C, ECU sẽ điều khiển van ISC mở để ổn định tốc độ động cơ khi lạnh. Nếu nhiệt độ nước làm mát càng thấp thì van mở càng lớn và tốc độ cầm chừng càng cao. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM D. Tín hiệu hệ thống điều hoà A/C. Khi ECU nhận tín hiệu A/C, nó sẽ điều khiển van ISC mở để bù một phần công suất động cơ bị mất do phải dẫn động hệ thống điều hòa không khí. Khi contact điều hoà (A/C SW) On, bộ điều khiển A/C sẽ chuyển tín hiệu A/C về ECU động cơ và ECU sẽ nối mát cho cực ACMG làm cho rơ le khớp từ đóng và hệ thống điều hoà hoạt động. Van ISC sẽ hoạt động khi tiếp nhận tín hiệu A/C từ bộ điều khiển A/C và sau đó mới điều khiển rơ le khớp từ đóng để đảm bảo động cơ làm việc ổn định. Thu vien DH SPKT TP. HCM 209-
3. Truong DH SPKT TP. HCM Hệ thống điện điều khiển E. Tín hiệu tải điện ELS. Khi ECU nhận tín hiệu ELS nó sẽ điều khiển van ISC mở để bù lại công cản do tải của máy phát điện gia tăng. Tải điện được sử dụng có thể là điện trở xông kính xe, đèn pha cốt, đèn hậu và các phụ tải điện khác. F. Cảm biến tốc độ xe. SPD -> Xem phần các cảm biến. II. Van ISC. Van ISC dùng để điều khiển ổn định tốc độ cầm chừng bằng cách điều khiển lượng không khí đi tắt qua bướm ga. Các động Bancơ cũ quyen để thay © Truong đổi tốcDH độSu phamcầm chừng Ky thuat bằng TP. cách HCM hiệu chỉnh vit điều chỉnh tốc độ cầm chừng. Ngày nay, tốc độ cầm chừng được cài đặt trong bộ nhớ và do van ISC đảm nhận. A. Van ISC kiểu mô tơ bước. Mô tơ bước hay còn gọi là mô tơ xung, nó thường được sử dụng ở các động cơ có số xy lanh từ 6 trở lên. Van được bố trí ở buồng nạp hoặc thân bướm ga. Đặc điểm của van là điều khiển lượng không khí đi tắt qua bướm ga rất lớn, nên không cần thiết phải sử dụng van không khí. Cấu trúc của van bao gồm một mô tơ điều khiển bằng xung và một van. Chuyển động của mô tơ được điều khiển từ ECU làm cho van chuyển động ra vào để điều khiển lượng không khí đi tắt qua bướm ga. Thu vien DH SPKT TP. HCM 210-
4. Truong DH SPKT TP. HCM Hệ thống điện điều khiển Van được lắp ở đầu trục và được lắp ghép bằng ren. Do van bị khống chế chuyển động quay, nên khi rotor của mô tơ chuyển động theo chiều kim đồng hồ, van sẽ chuyển động tiến về đế van làm giảm khe hở, lượng không khí đi tắt qua bướm ga giảm theo. Ngược lại, khi rotor xoay theo chiều kim đồng hồ van sẽ rời xa đế van và tốc độ cầm chừng được gia tăng. Rotor của mô tơ được chế tạo bằng nam châm vĩnh cửu có 16 cực. Số cực có thể thay đổi tuỳ theo từng loại động cơ. Stator gồm hai bộ lõi 16 cực, mỗi lõi được đặt xen kẽ nửa bước so với lõi kia. Mổi lõi được quấn hai cuộn dây ngược chiều với nhau. Trong quá trình làm việc, ECUBan quyen sẽ điều © Truong khiển dòngDH Su điện pham chạy Ky thuatqua các TP. cuộn HCM dây theo thứ tự S1, S2, S3, S4 hoặc ngược lại theo thứ tự S4, S3, S2, S1. Giả sử dòng điện chạy qua cuộn dây S1, các cực tính của stator hình thành như sau. Do rotor là nam châm vĩnh cửu nên cực tính của nó đã được định trước. Khi hai cực tính của rotor và stator cùng tên thì nó sẽ đẩy nhau và hai cực tính khác tên sẽ hút nhau làm cho rotor chuyển động một bước bằng 1/32 vòng. Muốn cho rotor chuyển động tiếp theo cùng chiều quay thì ECU sẽ điều khiển dòng điện chạy theo thứ tự S2, S3, S4 và lập lại. Thu vien DH SPKT TP. HCM 211-
5. Truong DH SPKT TP. HCM Hệ thống điện điều khiển Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Hãng Toyota Van ISC kiểu mô tơ bước được sử dụng khá phổ biến ở Hãng ToYoTa, Mitsubishi, Isuzu, Daewoo Về cấu trúc chúng có thể khác nhau tuỳ theo hãng nhưng nguyên lý hoạt động là như nhau. Hình bên dưới là van ISC kiểu mô tơ bước của hãng Mitsubishi, stator 1 quấn hai cuộn dây A1 và A2 ngược chiều nhau, Stator 2 quấn hai cuộn dây B1 và B2 cũng ngược chiều nhau. Sơ đồ mạch điện điều khiển van ISC cũng giống như hãng Toyota. Thu vien DH SPKT TP. HCM 212-
6. Truong DH SPKT TP. HCM Hệ thống điện điều khiển Hãng Isuzu và Daewoo van ISC kiểu mô tơ bước chỉ có hai cuộn dây. Nguồn điện cung cấp cho hai cuộn dây này được cung cấp từ ECU. Tuỳ theo chiều dòng điện đi qua và thứ tự đi qua cuộn dây mà van ISC sẽ đóng hoặc mở đế van để điều khiển lượng không khí đi tắt qua bướm ba. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM . Khi động cơ dừng tín hiệu số vòng quay động cơ bằng không, ECU tiếp tục điều khiển rơ le chính trong một khoảng thời gian ngắn để van ISC mở tối đa. Do vậy, khi khởi động lượng không khí nạp lớn nên động cơ khởi động dễ dang. A – B: Điều khiển sau khởi động. B – C: Điều khiển làm ấm. C – D: Điều khiển cầm chừng. Thu vien DH SPKT TP. HCM 213-
7. Truong DH SPKT TP. HCM Hệ thống điện điều khiển . Sau khởi động căn cứ vào tín hiệu nhiệt độ nước làm mát THW, cảm biến vị trí bướm ga IDL, cảm biến tốc độ xe SPD và tín hiệu Ne, ECU sẽ điều khiển van khép lại. Độ mở của van lớn hay nhỏ phụ thuộc chính vào tín hiệu nhiệt độ nước làm mát. . Trong giai đoạn làm ấm, nhiệt độ động cơ tăng dần, van khép lại dần cho đến khi nhiệt độ nước làm mát đạt 80°C. Lưu ý, khi nhiệt độ nước làm mát ổn định thì van vẫn mở và lượng không khí đi tắt qua bướm ga đủ đảm bảo động cơ chạy cầm chừng ổn định. . Ở tốc độ cầm chừng, nếu vì lý do nào đó tốc độ trục khuỷu sai lệch ±20 vòng phút, ECU căn cứ vào số vòng quay cài đặt sẳn trong bộ nhớ để điều khiển van đóng hoặc mở để ổn định tốc độ cầm chừng. . Ở tốc độ cầm chừng khi ECU nhận tín hiệu A/C, NSW, SPD, ELS ECU sẽ điều khiển van mở căn cứ vào sự cài đặt sẳn trong bộ nhớ. . Ngoài ra van ISC còn đóng vai trò bộ chống trả cánh bướm ga đột ngột khi giảm tốc. B. Kiểu van xoay. Kiểu van xoay sử dụng phổ biến ở hãng Toyota, kiểu này gọn nhẹ, nó được bố trí bên dưới thân bướm ga và dùng để điều khiển lượng không khí đi tắt qua bướm ga. Hiện nay, khi động cơ sử dụng van ISC kiểu này thì không cần phải bố trí vit điều chỉnh cầm chừng và van không khí. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 1. Kiểu 1: Đây là kiểu đuợc sử dụng phổ biến ở các động cơ cũ. Cấu trúc của van bao gồm: . Một nam châm vĩnh cửu có dạng hình trụ được đặt ở đầu trục van. Duới tác dụng từ trường của nam châm điện sẽ làm cho nam châm vĩnh cửu xoay qua lại làm cho van chuyển động. . Van được lắp ở giữa trục. Khi nam châm vĩnh cửu xoay thì van sẽ xoay theo để điều khiển không khí đi tắt qua bướm ga. Thu vien DH SPKT TP. HCM 214-
8. Truong DH SPKT TP. HCM Hệ thống điện điều khiển . Ở đầu trục van, người ta bố trí hai cuộn dây đặt đối xứng với nhau. Khi cho dòng điện chạy qua một trong hai cuộn dây này thì lực từ của nam châm điện sẽ làm cho nam châm vĩnh cửu chuyển động. . Lò xo lưỡng kim đặt ở đuôi trục van và nó chịu tác dụng của nhiệt độ nước làm mát. Một đầu của lò xo được cố định bởi một chốt và đầu còn lại (cần) được đặt trong rãnh của tấm chắn và phải đảm bảo trục van chuyển động dễ dàng khi van ISC hoạt động. Khi van ISC bị hỏng thì cơ cấu này đảm bảo tốc độ cầm chừng của động cơ không quá cao hay quá thấp. . Nguyên lý hoạt động: Khi ECU điều khiển cực RSO nối mát, có dòng điện chạy qua cuộn dây T1, lực từ của nam châm vĩnh cửu sẽ làm cho van xoay theo chiều kim đồng hồ. Ngược lại, khi ECU nối mát cho cực RSC thì có dòng qua cuộn T2 làm van xoay theo chiều ngược kim đồng hồ. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM . Trong quá trình van ISC hoạt động, ECU điều khiển theo hệ số tác dụng. Nếu thời gian điều khiển van mở dài hơn thời gian ECU điều khiển van đóng thì van sẽ mở lớn và ngược lại. Thu vien DH SPKT TP. HCM 215-
9. Truong DH SPKT TP. HCM Hệ thống điện điều khiển Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM 216-
10. Truong DH SPKT TP. HCM Hệ thống điện điều khiển 2. Kiểu hai: Kiểu này đang được sử dụng phổ biến hiện nay của hãng ToYoTa. Kết cấu của van gọn nhẹ, độ tin cậy cao, van ISC được bố trí bên dưới thân bướm ga. Cấu trúc van ISC bao gồm một IC, một cuộn dây, van và một nam châm vĩnh cửu. ECU dùng trị Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM số hiệu dụng để điều khiển chiều và cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây. Khi tỉ lệ hiệu dụng cao thì IC điều khiển van mở lớn, lượng không khí đi tắt qua bướm ga gia tăng. Khi tỉ lệ hiệu dụng thấp thì IC điều khiển van về vị trí đóng. . Khi khởi động, tín hiệu STA gởi về ECU và nó sẽ điều khiển van mở lớn căn cứ vào nhiệt độ nước làm mát để động cơ khởi động dễ dàng. . Sau khởi động van ISC sẽ khép lại và dừng lại ở vị trí tương ứng với nhiệt độ nước làm mát của động cơ. Thu vien DH SPKT TP. HCM 217-
11. Truong DH SPKT TP. HCM Hệ thống điện điều khiển . Ở tốc độ cầm chừng, nếu nhiệt độ động cơ thấp thì van mở lớn, khi nhiệt độ động cơ tăng dần thì van khép dần và giữ độ mở ổn định khi nhiệt độ nước làm mát đạt 80°C. Đây chính là chế độ cầm chừng nhanh. . Tốc độ cầm chừng được giữ cố định căn cứ vào chuẩn trong bộ nhớ. Nếu tốc độ động cơ bị sai lệch so với chuẩn thì ECU sẽ điều khiển van đóng hoặc mở để ổn định tốc độ cầm chừng. . Khi ECU nhận tín hiệu contact tay số NSW, hệ thống điều hoà A/C, tải điện ELS nó sẽ điều khiển van ISC mở để ổn định tốc độ cầm chừng của động cơ. Các thông số tải được cài đặt sẳn trong bộ nhớ. . Ngoài ra van ISC còn có một số chức năng điều khiển khác như điều khiển giảm tốc độ động cơ từ từ khi giảm tốc, khi trợ lực lái hoạt động Ở các hãng khác nhau thì van ISC có cấu trúc khác nhau, nhưng về mặt nguyên lý chung thì như nhau. C. Điều khiển tốc độ cầm chừng khi trợ lực lái hoạt động. Khi quay vòng hệ thống trợ lực lái sẽ hoạt động. Dưới tác dụng của áp suất dầu làm van điều khiển không khí (Air Control Valve) mở để cho một lượng không khí đi tắt qua bướm ga. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM III. Dùng mô tơ: Thu vien DH SPKT TP. HCM 218-
12. Truong DH SPKT TP. HCM Hệ thống điện điều khiển Một kiểu khác, để điều khiển lượng không khí nạp vào động cơ ở tốc độ cầm chừng bằng cách dùng mô tơ điều khiển độ mở bướm ga. Hệ thống này còn gọi là hệ thống điều khiển bướm ga thông minh ETCS-i. Vị trí bướm ga sẽ được xác định bởi cảm biến bướm ga và tín hiệu từ cảm biến bướm ga được chuyển về ECU để xác định tốc độ cầm chừng của động cơ. Các tín hiệu điều khiển tốc độ cầm chừng giống như kiểu sử dụng van ISC, ECU sẽ điều khiển mô tơ và mô tơ điều khiển bướm ga hé mở để điều khiển ổn định tốc độ cầm chừng của động cơ. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM 219-