PHẦN 1

KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN ĐỘNG CƠ TRÊN Ô TÔ
CHƯƠNG 1

SƠ LƯC VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ
TRÊN Ô TÔ
1.1 Lịch sử phát triển
Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp – ông Stevan – đã
nghó ra cách phun nhiên liệu cho một máy nén khí. Sau
đó một thời gian, một người Đức đã cho phun nhiên liệu
vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả. Đầu thế
kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu
trong động cơ 4 thì tónh tại (nhiên liệu dùng trên động cơ
này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất
thấp). Tuy nhiên, sau đó sáng kiến này đã được ứng
dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung cấp
nhiên liệu cho máy bay ở Đức. Đến năm 1966, hãng
BOSCH đã thành công trong việc chế tạo hệ thống phun
xăng kiểu cơ khí. Trong hệ thống phun xăng này, nhiên
liệu được phun liên tục vào trước supap hút nên có tên
gọi là K – Jetronic (K – Konstant – liên tục, Jetronic – phun). K –
Jetronic được đưa vào sản xuất và ứng dụng trên các xe
của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng cho
việc phát triển các hệ thống phun xăng thế hệ sau như
KE – Jetronic, Mono – Jetronic, L – Jetronic, Motronic…
Tên tiếng Anh của K – Jetronic là CIS (continuous injection
system) đặc trưng cho các hãng xe Châu Âu và có 4 loại
cơ bản cho CIS là: K – Jetronic, K – Jetronic với các cảm biến

oxy và KE – Jetronic (có kết hợp điều khiển bằng điện tử)
hoặc KE – Motronic (kèm điều khiển góc đánh lửa sớm).
Do hệ thống phun cơ khí còn nhiều nhược điểm nên đầu
những năm 80, BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun sử
dụng kim phun điều khiển bằng điện. Có hai loại: hệ
thống L – Jetronic (lượng nhiên liệu phun được xác định nhờ
cảm biến đo lưu lượng khí nạp) và D – Jetronic (lượng nhiên
liệu phun được xác định dựa vào áp suất trên đường
ống nạp).
1


Đến năm 1984, người Nhật (mua bản quyền của BOSCH)
đã ứng dụng hệ thống phun xăng L – Jetronic và D –
Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng với động cơ 4A
– ELU). Đến năm 1987, hãng Nissan dùng L– Jetronic thay cho
bộ chế hoà khí của xe Nissan Sunny.
Song song với sự phát triển của hệ thống phun xăng, hệ
thống điều khiển đánh lửa theo chương trình (ESA –
Electronic Spark Advance) cũng được đưa vào sử dụng vào
những năm đầu thập kỷ 80. Sau đó, vào đầu những
năm 90, hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS – Direct Ignition
System) ra đời, cho phép không sử dụng delco và hệ
thống này đã có mặt trên hầu hết các xe thế hệ mới.
Ngày nay, gần như tất cả các ôtô đều được trang bị hệ
thống điều khiển động cơ cả động cơ xăng và động cơ
Diesel theo chương trình, giúp động cơ đáp ứng được các
yêu cầu gắt gao về khí xả và tính tiết kiệm nhiên liệu.
Thêm vào đó công suất động cơ cũng được cải thiện
rõ rệt.

Những năm gần đây, một thế hệ mới của động cơ phun
xăng đã ra đời. Đó là động cơ phun xăng trực tiếp GDI
(Gasoline Direct Injection). Trong tương lai gần, chắc chắn GDI
sẽ được sử dụng rộng rãi.
1.2 Tiêu chí lập trình động cơ


Chống ô nhiễm.



Tính kinh tế nhiên liệu.



Công suất động cô.

2


CHƯƠNG 2:

THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
VÀ NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
2.1 Một số khái niệm về hệ thống điều khiển tự
động sử dụng trên ôtô

gì ?

Hệ thống điều khiển tự động là


Hệ thống điều khiển tự động là hệ thống không có
sự tham gia trực tiếp của con người trong quá trình điều
khiển.


Hệ thống điều khiển vòng hở

Là hệ thống thực hiện nguyên tắc khống chế cứng.
Tức là tín hiệu ra Y không cần đo lường để đưa trở về ban
đầu. Mọi sự thay đổi của tín hiệu ra Y không phản ánh
vào TBĐK. Tín hiệu X đặt vào như thế nào thì tín hiệu Y ra
như thế ấy, khả năng phản hồi của hệ thống hở không
có.
X

TBĐK

U

Y

ĐTĐK

Hinh 2.1: Sơ đồ khối hệ thống hở.



Hệ thống điều khiển vòng kín


Là hệ thống thực hiện điều khiển có phản hồi tức là
tín hiệu Y được đo lường và dẫn đến đầu vào phối hợp
với tín hiệu X tác dụng lên TBĐK để tạo ra tín hiệu U sau
Cơ cấu so sánh

đó tác động vào ĐTĐK gây sự biến đổi Y.
U

G(s)

Y

X1

H(s)
Hình:2.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển
3
có cơ cấu phản
hồi


2.2 Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng
Một trong những vấn đề chủ yếu mà điều khiển tự
động trên ô tô phải giải quyết ta điều khiển các thông
số ra của các hệ thống trang bị trên xe sao cho đảm bảo
tính năng và sự an toàn của ô tô là tốt nhất trong mọi
điều kiện hoạt động. Đối với ôtô khi vận hành luôn có
sự thay đổi về tốc độ, tải trọng, khí hậu môi trường,
điều kiện mặt đường … Vì cần phải điều khiển các
thông số ra cho những hệ thống trên ô tô khá đa dạng

và phức tạp, ngoài ra các hệ thống này còn chịu ảnh
hưởng của những tác động bên ngoài. Do vậy, điều
khiển tự độâng trên ôtô thường áp dụng hệ thống
điều khiển kín và có hồi tiếp. Sự áp dụng loại hệ thống
này tạo được mối liên hệ trực tiếp giữa những tác
động cần thiết để điều khiển hệ thống với các thông
số hoạt động của hệ thống đồng thời loại bỏ những
tác động nhiễu đến thông số này đảm bảo cho giá trị
của chúng luôn phù hợp với giá trị mà ta mong muốn.
 Các hệ thống được điều khiển tự động trang bị trên
ôtô hiện nay là những hệ thống điều khiển bằng máy
tính (Computer Control System). Trong đó phần tử điều khiển
(Controller) gồm: một máy tính có phối hợp các thiết bị
giao tiếp đầu vào, đầu ra, các cảm biến (Sensors ) và
các thiết bị thực hiện (Actators). Các thuật toán điều
khiển được tính toán và lập chương trình ghi vào bộ nhớ
của máy tính. Compurat
or

Thiế
t bị
giao
tiếp
đầu
ra

Bộ
điều
khiể
n

Các thiết
bị giao
tiếp đầu
vào

Thie
át
bị
thự
c
hiệ
n
Các
cảm
biến

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý điều khiển tự
động trên ô tô

4

Hệ thống
cần điều
khiển

Dữ
liệu
chứa
trong
bộ

nhớ
máy
tính



Các cảm biến có vai trò xác định
thông tin và hoạt động của động cơ cũng như các thông
tin về môi trường ngoài có liên quan đến sự hoạt động
của động cơ, những thông tin này ở dạng các tín hiệu
địên áp (Electric Signals) được cảm biến gửi về bộ vi xử
lý thông qua thiết bị giao tiếp đầu vào (khuyếch đại,
chuyển đổi A/D …)

Bộ vi xử lý sẽ so sánh những thông tin
này so với những thông tin trong bộ nhớ máy tính để từ
đó phát ra tín hiệu điều khiển thích hợp. Tín hiệu điều
khiển U được gửi đến các thiết bị thực hiện thông qua
các thiết bị kiểm soát giao tiếp đầu ra để tác động
điều khiển các thông số hoạt động của động cơ.
2.3 Thuật toán điều khiển lập trình cho ECU.
Thuật toán điều khiển lập trình cho động cơ được nhà
chế tạo viết và cài đặt sẵn trong CPU. Tuỳ thuộc vào
từng chế độ làm việc hay tình trạng động cơ mà ECU tính
toán dựa trên lập trính có sẵn đó để đưa ra những tín
hiện điều khiển sao cho động cơ làm việc tối ưu nhất.
2.3.1 lý thuyết điều khiển

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển động cơ với
liên hệ ngược


Các hệ thống điều khiển kiểu cổ điển trên ô tô
thường được thiết kế với liên hệ ngược ( feedback
control ). Mặc dù trong một hệ thống điều khiển có
nhiều thông số phụ thuộc, đầu tiên ta hãy xem xét hệ
thống với một thông số. Sơ đồ nguyên lý của hệ
thống này được trình bày trên hình.
Thông số điều khiển xuất hiện ở đầu ra được ký hiệu
(t). Tín hiệu so R(t) đã được định sẵn. Cảm biến sẽ đưa ra
tín hiệu
tỉ lệ thuận với (t), tức là:

5


Khi đó sẽ xuật hiện sự chênh lệch điện thế giữa tín
hiệu thực và tín hiệu so Ve(t):
Nếu hệ thống làm việc lý tưởng thì giá trị V e(t) trong
một khoảng thời gian nào đó (ví dụ ở chế độ động cơ
đã ổn định) phải bằng 0. Trên thực tế giữa 2 tín hiệu
nêu trên luôn có sự chênh lệch và mạch điện điều
khiển điện tử sẽ dựa vào sự chênh lệch này để hình
thành xung Va(t) điều khiển cơ cấu chấp hành (chẳng hạn
kim phun). Việc thay đổi sẽ tác động đến thông số đầu
vào U(t) của động cơ (ví dụ tỉ lệ hòa khí).

Ngày nay, có rất nhiều phương pháp
điều khiển động cơ dựa trên cơ sở sử dụng máy tính để
xử lý tín hiệu. Thông thường các máy tính này giải bài
toán tối ưu có điều kiện biên để điều khiển động cơ.

Mục tiêu của bài toán tối ưu là điều khiển động cơ đạt
công suất lớn nhất với mức tiêu hao nhiên liệu nhỏ
nhất trong các điều kiện giới hạn về độ độc hại của khí
thải. Như vậy ta có thể biểu diễn hệ thống điều khiển
ô tô tối ưu trong mối quan hệ của 3 vectơ sau:

Vec tơ y(t) là hàm phụ thuộc vào các thông số ở ngõ ra
bao gồm các thành phần sau:
tốc độ tiêu hao nhiên liệu.
tốc độ phát sinh HC.
tốc độ phát sinh CO.
tốc độ phát sinh NOx.
Vectơ x(t) mô tả tình trạng của động cơ tức điều kiện
hoạt động , phụ thuộc vào các thông số:
x1: áp suất trên đường ống nạp.
x2: tốc độ quay của trục khuỷu.
x3: tốc độ xe.
Vectơ u(t) mô tả các thông số được hiệu chỉnh bởi hệ
thống điện tử , bao gồm các thành phần:
u1: tỉ lệ khí-nhiên liệu trong hòa khí
6


u2: góc đánh lửa sớm.
u3: sự lưu hồi khí thải (EGR-Exhaust Gas Recirculation).
u4: vị trí bướm ga.
u5: tỉ số truyền của hộp số.
Để giải bài toán tối ưu nêu trên với các điều kiện
biên, người ta xác định mục tiêu tối ưu là lượng tiêu hao
nhiên liệu F theo chu trình thử EPA :


Trong đó:
x3(t) là tốc độ xe quy định khi thử nghiệm xác định thành
phần khí thải theo chu trình EPA, t là thời gian thử nghiệm.
Như vậy, động cơ đốt trong sẽ được điều khiển sao cho F
luôn đạt giá trị nhỏ nhất với điều kiện biên là quy định
của các nước về nồng độ các chất độc hại trong khí
thải.

Trong đó:
G2, G3, G4 hàm lượng chất độc
trong khí xả theo qui định tương ứng với HC, CO và NO X.
Trong quá trình xe chạy, các vectơ x(t), u(t) là các thông
số động. Khi giải bài toán tối ưu nêu trên, ta cũng có
thể đặt ra các giới hạn của vectơ này.
Trên thực tế, các kết quả tối ưu thường được xác định
bằng thực nghiệm và được nạp vào bộ nhớ ROM dưới
dạng bảng tra (look-up table).
Trình tự tính toán và tìm kiếm các thông số tối ưu của
động cơ được mô tả trên lưu đồ thuật toán điều khiển
trình bày trên hình 2.5

7


hình 2.5 Thuật toán điều khiển động cơ

2.3.2 Phương pháp đo khối lượng khí nạp
8



Một yếu tố quan trọng trong điều khiển phun xăng là
phải xác định được khối lượng không khí nạp đi vào xy
lanh. Lượng xăng tương ứng sẽ được tính toán để bảo
đảm tỉ lệ hòa khí mong muốn. Trên thực tế,chúng ta
không thể đo chính xác khối lượng không khí đi vào từng
xy lanh. Vì vậy, khi điều khiển động cơ phun xăng, người ta
thường dựa trên lưu lượng không khí đi qua đường ống nạp
tính bằng khối lượng.
Có phương pháp để xác định khối lượng không khí:
trong phương pháp trực tiếp, khối lượng không khí được đo
bằng cảm biến dây nhiệt (airmass sensor). Trong phương
pháp gián tiếp, người ta sử dụng cảm biến đo thể tích
không khí (dùng cảm biến đo gió loại cánh trượt, cảm
biến Karman…) hoặc cảm biến đo áp suất trên đường
ống nạp (Map sensor), sau đó phối hợp với cảm biến đo
nhiệt độ khí nạp và cảm biến tốc độ động cơ để tính
toán khối lượng không khí. Phần tính toán được cài sẵn
trong ROM. Phương pháp này còn gọi là phương pháp tốc
độ – tỉ trọng.


Phương pháp trực tiếp

Hình 2.6 hệ thống điều khiển động cơ sử dụng phương pháp đo trực
tiếp khối lượng khí nạp

9





Phương pháp tốc độ tỉ trọng

Hình 2.7 hệ thống điều khiển động cơ sử dụng phương pháp tốc độ
– tỉ trọng

Đối với một thể tích không khí V ở điều kiện nhiệt độ T
và áp suất P, tỉ trọng của không khí được xác định bởi:

Trong đó Ma là khối lượng không khí của thể tích V
Hay:

Như vậy, lưu lượng không khí tính bằng khối lượng
thể suy ra từ lưu lượng không khí tính bằng thể tích

có

Phối hợp với cảm biến đo áp suất tuyệt đối trên đường
ống nạp và nhiệt độ khí nạp, máy tính có thể xác định
tỉ trọng da theo biểu thức:

10


Trong đó:
:tỉ trọng của không khí ở điều kiện áp suất khí
quyển ở mực nước biển,
.


và nhiệt độ trong phòng

Lưu lượng không khí tính bằng thể tích đi qua bướm ga
thường được dựa vào cảm biến tốc độ động cơ:

Trong đó:
D: dung tích xy lanh
:hiệu suất nạp tính bằng thể tích.
: có giá trị thay đổi từ 0 đến 1, phụ thuộc vào áp
suất tuyệt đối trên đường ống nạp và tốc độ động cơ,
thông thường được xác định bằng thực nghiệm và được
ghi vào ROM.
Trong trường hợp động cơ với cảm biến đo áp suất tuyệt
đối trên đường ống nạp, có sử dụng hệ thống luân hồi
khí thải (EGR-exhaust gas recirculation), một phần khí thải
sẽ quay lại đường ống nạp khi nhiệt độ động cơ cao. Vì
vậy lưu lượng không khí tính bằng khối lượng sẽ bằng:

Cần lưu ý rằng lưu lượng khí thải đi qua van luân hồi REGR
thường được xác định bằng thực nghiệm, phụ thuộc vào
độ mở của van và phương cách kiểm soát hàm lượng
NOX ở nhiệt độ cao. Đối với hệ thống điều khiển phun
xăng sử dụng bộ đo gió cánh trượt hoặc đo gió dây
nhiệt, chúng ta không cần quan tâm đến giá trị
vì
nó không ảnh hưởng đến lưu lương không khí cần tính.
Như vậy, trong quá trình làm việc của động cơ với hệ
thống phun xăng D-Jetronic (sử dụng MAP sensor), lưu lượng
không khí tính bằng khối lượng đi qua bướm ga được xác
định chủ yếu bằng các cảm biến: tốc độ động cơ, áp


11


suất tuyệt đôí trên đường ống nạp, nhiệt độ khí nạp và
độ mở của van luân hồi khí thải.
Nếu động cơ có số xy lanh là Z, khối lượng không khí đi
vào mỗi xy lanh sẽ là:

Từ đó, lượng nhiên liệu cần phun vào một xy lanh:

Với

:là tỉ lệ hòa khí mong muốn.

Thời gian mở kim phun căn bản sẽ phụ thuộc vào lưu
lượng của kim phun
:

Nếu bộ điều áp (pressure regulator) được sử dụng. R inj sẽ
gần như một hằng số nhờ sự chênh lệch áp suất trên
ống dẫn xăng đến đầu kim phun và đuôi kim phun (áp
suất trên đường ống nạp) không đổi. Trên một số
không sử dụng điều áp, bản đồ sự phụ thuộc của lưu
lượng kim phun vào áp suất tuyệt đối trên đường ống
nạp phải được ghi vào ROM.
Như vậy, để xác định thời gian phun căn bản, ROM trong
ECU dùng với cảm biến MAP, ngoài giá trị
còn phải
nhớ đến các biểu thức để tính toán dựa trên các cảm

biến đã nêu. Sau 2 vòng quay của trục khuỷu động cơ,
ECU sẽ lập lại các phép tính nêu trên.
Phương pháp tốc độ tỉ trọng có thể được thực hiện
bằng cách thông qua bảng tra ROM như hình 2.8.

12


Hình 2.8 bảng tra ROM

Như mô tả trong hình, ba giá trị cần được xác định là:
hiệu suất nạp
, tỉ trọng không khí nạp
,và lưu lượng
khí xả luân hồi EGR
. Hiệu suất nạp được đọc từ ROM
với một địa chỉ xác định từ đại lượng đo MAP và EGR. Tỉ
trọng không khí nạp được đọc từ ROM với một địa chỉ
được xác định từ các đại lượng đo MAP và
. lưu lượng
thể tích EGR được đọc từ ROM với một địa chỉ được xác
định từ sự chênh lệch áp suất DP và vị trí van EGR.
Lưu lượng không khí tính bằng khối lượng:

2.4 Các chế độ điều khiển nhiên liệu
Động cơ có các chế độ hoạt động khác nhau khi điều
kiện hoạt động thay đổi.
Trong khi động cơ quay khởi động và chế độ hâm
nóng động cơ bộ điều khiển giữ tỉ lệ hoà khí A/F ở
một giá trị thấp (hoà khí giàu nhiên liệu).

Sau chế độ làm nóng, bộ điều khiển vẫn hoạt động ở
chế độ điều khiển vòng hở cho đến khi các giá trị đọc
chính xác có thể nhận được từ cảm biến EGO. Bộ điều
khiển sau đó chuyển sang và duy trì ở chế độ điều khiển
vòng kín dưới những điều kiện lái xe thông thường.
Trong suốt quá trình tăng tốc hoặc giảm tốc, bộ
điều khiển điều chỉnh tỉ lệ A/F cần thiết. Khi tăng tốc
hoặc tải nặng, chế độ điều khiển lưa chọn một biểu đồ
mà cung cấp một hòa khí giàu cho thời điểm tăng tốc
13


hoạc tải nặng. Trong chế độ giảm tốc, tỉ lệ A/F được
tăng để giảm thành phần khí xả HC và CO từ nhiên liệu
dư không cháy hết.
Trong chế độ không tải, một lượng gió đươc điều
khiển đi tắt qua cánh bướm ga vào động cơ nhằm tăng
lượng hỗn hợp để giữ tốc độ cầm chừng khi động cơ
hoạt động ở các chế độ tải khác nhau.
Hệ thống điều khiển chọn một chế độ hoạt động
phù hợp dựa trên điều kiện hoạt động tức thời được xác
định từ các giá trị đo được của các cảm biến.
Tương ứng với các chế độ hoạt động, một tỉ lệ hòa khí
A/F phù hợp được chọn. Bộ điều khiển sau đó xác định
lượng nhiên liệu phun vào mỗi xy lanh trong mỗi chu kỳ
hoạt động của động cơ. Lương nhiên liệu này phụ thuộc
vào các điều kiện hoạt động riêng biệt.
2.4.1 Chế độ quay khởi động
Trong khi động cơ quay khởi động, hệ thống điều
khiển nhiên liệu phải cung cấp một tỉ lệ hòa khí từ 2:1

đến 12:1 phụ thuộc vào nhiệt độ động cơ (nhiệt độ
nước làm mát động cơ). Tỉ lệ hòa khí đúng được chọn
từ một bảng tra ROM với hàm của nhiệt độ nước làm
mát. Khi nhiệt độ động cơ thấp khả năng hoá hơi của
nhiên liệu kém do đó làm giảm khả năng phun sương
của nhiên liệu và lượng nhiên liệu hòa trộn với không
khí không hết dẫn đến hòa khí nghèo vì vậy ở chế độ
này cần phải cung cấp một tỉ lệ A/F giàu nhiên liệu.
2.4.2 Chế độ hâm nóng
Trong khi động cơ quay khởi động,một tỉ lệ A/F giàu
nhiên liệu vẫn được cung cấp để giữ cho động cơ chạy
một cách trơn tru, nhưng yêu cầu tỉ lệ A/F thay đổi khi
nhiệt độ tăng.Điều khiển nhiên liệu vẫn trong chế độ
điều khiển vòng hở nhưng việc điều khiển tỉ lệ A/F vẫn
tiếp tục thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Mục đích của chế
độ này là làm cho động cơ hoạt động trơn tru và nhanh
chóng được hâm nóng, tính kinh tế nhiên liệu và điều
khiển chống ô nhiễm không quan trọng ở chế độ này.

14


Hình 2.9 Bảng tra tỉ lệ A/F

Một sơ đồ minh hoạ bảng tra chọn tỉ lệ A/F thích hợp được
trình bày ở hình 2.9. Về bản chất, giá trị nhiệt độ nước
làm mát đo được được chuyển đổi đến một địa chỉ của
bảng tra. Địa chỉ này được cung cấp đến bảng tra thông
qua hệ thống bus (D/B).
2.4.3. Chế độ tải trung bình

Đây là chế độ làm việc ổn định của động cơ và là
chế độ hoạt động thường xuyên nên yêu cầu tỷ lệ
hỗn hợp ở chế độ này loãng, để tiết kiệm nhiên liệu
và giảm lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường. Ở chế
độ này có hai xu hướng điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp, hỗn
hợp giàu hoặc hỗn hợp nghèo (rich burn or poor burn).
Nếu điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp theo hướng rich burn thì 
dao động trong khoảng (=1) hỗn hợp cháy tốt, động cơ
phát huy được công suất, suất tiêu hao nhiên liệu là
nhỏ nhất. Đồng thời lượng khí thải CO, HC nhỏ nhất,
nhưng NOX lại đạt giá trị lớn nhất.
Nếu điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp theo hướng poor lean burn
thì  1 sẽ giảm được CO, NOX còn HC tăng một ít.
2.4.4 Chế độ đầy tải (trợ tải)
Chế độ này bướm ga mở lớn, hỗn hợp đòi hỏi phải
đậm để tăng công suất động cơ ( = 0,8 0,9 ).
2.4.5 Chế độ tăng tốc
Khi tăng tốc bướm ga mở đột ngột, đòi hỏi phải gia
tăng thêm một lượng nhiên liệu để tăng công suất
động cơ. Hỗn hợp đậm CO, HC cao và NO X cũng tăng do
nhiệt độ buồng cháy tăng.
2.4.6 Chế độ giảm tốc
Chế độ này công suất động cơ giảm (bướm ga đóng
đột ngột), do đó yêu cầu phải giảm nhiên liệu để tiết
kiệm và giảm ô nhiễm. Vì khi bướm ga đóng đột ngột
tốc độ động cơ vẫn cao, độ chênh lệch chân không
15


trong buồng cháy lớn làm giảm tốc độ lan truyền màng

lửa nhiên liệu cháy không hết CO, HC tăng cao, NO X giaûm

16


PHẦN 2

KHAI THÁC – LẮP ĐẶT MÔ HÌNH HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 4S-FE
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ
4S-FE
1.1 Mô tả hệ thống
Các chức năng của hệ thống điều khiển động cơ
bao gồm EFI, ESA và ISC, chúng điều khiển các tính năng
cơ bản của động cơ, chức năng chẩn đoán, rất hữu ích
khi sửa chữa, chức năng dự phòng và an toàn chỉ hoạt
động khi có trục trặc trong các hệ thống điều khiển
này. Ngoài ra còn có các thiết bị điều khiển phụ trên
động cơ như hệ thống điều khiển cắt số truyền tăng, hệ
thống điều khiển khí nạp v.v. Các chức năng này đều
được điều khiển bằng ECU động cơ.

Hình 1.1 sơ đồ các bộ phận trong hệ thống điều khiển động cơ 4SFE

1.2 Chức năng của hệ thống điều khiển động cơ
4S-FE
17



Ngày nay với sự ra đời và phát triển mạnh của khoa
học - công nghệ TĐĐK đã làm cơ sở và nền tảng cho
việc thiết lập các hệ thống điều khiển theo chương trình
trên động cơ 4S-FE đã giải quyết được các vấn đề hiện
đang đặt ra như: công suất, suất tiêu hao nhiên liệu, khí
thải…
EFI (phun xăng điện tử)
ESA (đánh lửa sớm điện
tử)
Hệ thống
điều khiển
động cơ

ISC (điều khiển tốc độ
không tải)
Chức năng chẩn đoán
Chức năng an toàn
Chức năng dự phòng
Các hệ thống điều khiển
khác

EFI (HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ)
Một bơm nhiên liệu cung cấp đủ nhiên liệu, dưới một
áp suất không đổi, đến các vòi phun.
Các vòi phun sẽ phun một lượng nhiên liệu định trước
vào đường ống nạp theo các tín hiệu từ ECU động cơ.
ECU động cơ nhận tín hiệu từ rất nhiều cảm biến khác
nhau thông báo về sự thay đổi của các chế độ hoạt

động của động cơ như:

p suất đường ống nạp (PIM) hay lượng khí nạp (VS, KS
và VG).


Góc quay trục khuỷu (G).



Tốc độ động cơ (NE).



Tăng tốc / giảm tốc (VTA).



Nhiệt độ nước làm mát (THW).



Nhiệt độ khí nạp (THA).



…
18



ECU sử dụng các tín hiệu này để xác định khoảng thời
gian phun cần thiết nhằmđạt được tỷ lệ khí - nhiên liệu
tối ưu phù hợp với điều kiện hoạt động hiện thời của
động cơ.
ESA (ĐÁNH LỬA SỚM ĐIỆN TỬ)
ECU động cơ được lập trình với số liệu để đảm bảo thời
điểm đánh lửa tối ưu dưới bất kỳ và mọi chế độ hoạt
động nào của động cơ. Dưa trên các số liệu này, và
các số liệu do các cảm biến theo dõi các chế độ hoạt
động của động cơ cung cấp như mô tả dưới đây, ECU
động cơ sẽ gửi tín hiệu IGT (thời điểm đánh lửa)
đến IC đánh lửa để phóng tia lửa điện tại thời điểm
chính xác.


Góc quay trục khuỷu (G).



Tốc độ động cơ (NE).


p suất đường ống nạp (PIM) hay lượng khí nạp (VS,
KS, hay VG).


Nhiệt độ nước làm mát (THW).




…

ISC (ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ KHÔNG TẢI)
ECU động cơ được lập trình với các giá trị tốc độ động
cơ tiêu chuẩn tương ứng với các điều kiện như sau:


Nhiệt độ nước làm mát (THW).



Điều hoà không khí tắt hay bật (A/C).



…

Các cảm biến truyền tín hiệu đến ECU, nó sẽ điều
khiển dòng khí, bằng van ISC, chạy qua đường khí phụ và
điều chỉnh tốc độ không tải đến giá trị tiêu chuẩn.
CHỨC NĂNG CHẨN ĐOÁN
ECU động cơ thường xuyên theo dõi các tín hiệu gửi đến
từ các cảm biến khác nhau. Nếu nó phát hiện ra bất
kỳ hư hỏng nào trong các tín hiệu đầu vào, ECU động cơ
sẽ lưu dữ liệu hư hỏng trong bộ nhớ của nó và bật
sáng đèn “CHECK ENGINE”.
CHỨC NĂNG AN TOÀN
Nếu các tín hiệu đầu vào ECU động cơ không bình
thường, ECU động cơ sẽ chuyển sang dùng tín hiệu chuẩn
lưu ở bộ nhớ trong để điều khiển động cơ. Điều này cho

19


phép nó điều khiển được động cơ nên tiếp tục được hoạt
động bình thường của xe.
CHỨC NĂNG DỰ PHÒNG
Nếu thậm chí trong trường hợp một phần của ECU không
hoạt động, chức năng dự phòng vẫn có thể tiếp tục
điều khiển việc phun nhiên liệu và thời điểm đánh lửa.
Điều này cho phép nó điều khiển được động cơ nên tiếp
tục được hoạt động bình thường của xe.
CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC
Ở một số loại động cơ, ECU động cơ còn điều khiển cả
hệ thống điều khiển cắt số truyền tăng, hệ thống điều
khiển khí nạp và các hệ thống phụ khác.

20