Tài liệu Nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống điện thân xe trên ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE TRÊN Ô TÔ Mã số: TR:2020-19/KCN Chủ nhiệm đề tài: Hồ Xuân Trường Đồng Nai, tháng 05 năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE TRÊN Ô TÔ Mã số: TR:2020-19/KCN Lãnh đạo Khoa Chủ nhiệm đề tài Lưu Hồng Quân Hồ Xuân Trường Đồng Nai, tháng 05 năm 2021 DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA PHỐI HỢP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI STT Họ và tên Học vị, học hàm chuyên môn Cơ quan công tác 1 Hồ Xuân Trường Thạc sĩ Trường ĐHCNĐN 2 Ngô Duy Song Thạc sĩ Trường ĐHCNĐN MỤC LỤC Mục lục………………………………………………………………………….…… i Danh mục bảng biểu ...................................................................................................... iii Danh mục các hình ......................................................................................................... iv Thông tin kết quả nghiên cứu .......................................................................................... v MỞ ĐẦU. ........................................................................................................................ 1  LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. ........................................................................................... 1  MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ........................................................................................ 1  NHIỆM VỤ VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI. ............................................................ 1  ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .................................................................................. 2 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. ............................................................................... 3 1.1 HỆ THỐNG ĐIỆN Ô TÔ. ......................................................................................... 3 1.1.1 ACCU. .................................................................................................................... 3 1.1.1.1 NHIỆM VỤ. ........................................................................................................ 3 1.1.1.2 KÝ HIỆU ACCU. ................................................................................................ 4 1.1.2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA VÀ PHUN XĂNG. ................................................. 5 1.1.2.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA VÀ PHUN XĂNG....................... 5 1.1.2.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ. ........ 7 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH CHUẨN ĐOÁN .................................................. 9 2.1 CÁC CHI TIẾT DÙNG CHẾ TẠO MÔ HÌNH. ....................................................... 9 2.1.1 ECU. ................................................................................................................... 9 2.1.1.1 VAI TRÒ CỦA ECU ĐIỀU KHIỂN. ................................................................. 9 2.1.1.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ........................................................................... 11 2.1.1.3 CẤU TRÚC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ. ...................................................... 12 2.1.6.2 KIỂM TRA MẠCH CẤP NGUỒN. .................................................................. 13 2.1.6.3 KIỂM TRA KIM PHUN. .................................................................................. 15 2.1.6.4 KIỂM TRA CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA. .................................................. 16 2.1.6.5 KIỂM TRA TÍN HIỆU G, NE .......................................................................... 17 2.1.6.6 KIỂM TRA CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT. .............................. 18 2.2THIẾT KẾ SA BÀN ................................................................................................. 22 ii 2.3 LẮP ĐẶT VÀ BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN LÊN SA BÀN. ...................................... 23 2.4 THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH. .................................................................................... 23 2.4.1 HƯỚNG DẪN CÁCH THỨC VẬN HÀNH MÔ HÌNH. .................................... 23 2.4.1.1 CHUẨN BỊ. ....................................................................................................... 23 2.4.1.2 CÁC BƯỚC KẾT NỐI. ................................................................................ 25 2.4.1.3 CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH. ...................................................................... 27 2.4.2 KẾT QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG. .................................................... 28 2.4.2.1 KIỂM TRA TỔNG QUÁT. (HEALTH CHECK). ...................................... 28 2.4.2.2 XEM DỮ LIỆU HIỆN HÀNH (DATA LIST). ................................................. 29 2.4.2.3 BIỂU ĐỒ ĐẶC TÍNH. ...................................................................................... 31 2.4.2.4 KÍCH HOẠT VÀ KIỂM TRA CƠ CẤU CHẤP HÀNH (ACTIVE TEST). .... 33 2.4.2.5 CHỨC NĂNG MỞ RỘNG. .............................................................................. 34 2.4.2.6 LƯU TRỮ DỮ LIỆU. ....................................................................................... 34 2.4.3 MỘT SỐ PAN THƯỜNG GẶP ĐỐI VỚI HỆ THỐNG. .................................... 37 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 36 iii DANH MỤC BẢNG BIỂU BẢNG 2-1: CÁC CHỨC NĂNG CỦA DỮ LIỆU HIỆN HÀNH. ............................... 30 BẢNG 2-2: CÁC CHỨC NĂNG CỦA CƠ CẤU CHẤP HÀNH. ............................... 33 iv DANH MỤC CÁC HÌNH HÌNH 1-1: CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TRÊN ACCU. ................................................. 4 HÌNH 1-2: CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ. ....................... 6 HÌNH 1-3: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ. .. 7 HÌNH 1-4: KIM PHUN NHIÊN LIỆU. .......................................................................... 8 HÌNH 1-5: IC TÍCH HỢP MÔBIN. ................................................................................ 8 HÌNH 1-6: SƠ ĐỒ KHỐI CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG. ....................................... 9 HÌNH 2-1: HỘP ECU .................................................................................................... 10 HÌNH 2-2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ECU. ................................................. 11 HÌNH 2-3: SƠ ĐỒ KHỐI CẤU TRÚC CỦA ECU. ..................................................... 12 HÌNH 2-4: CHUỖI TÍN HIỆU NHỊ PHÂN .................................................................. 13 HÌNH 2-5: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CỦA MẠCH CẤP NGUỒN. ................................. 14 HÌNH 2-6: RELAY ....................................................................................................... 15 HÌNH 2-7: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CỦA CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA. ................. 16 HÌNH 2-8: KIỂM TRA ĐIỆN ÁP CỦA CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA .................. 17 HÌNH 2-9: MẠCH ĐIỆN CỦA TÍN HIỆU G, NE ....................................................... 18 HÌNH 2-10: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT. ..... 19 HÌNH 2-11: KIỂM TRA ĐIỆN ÁP GIỮA HAI CỰC THW VÀ E2. ......................... 20 HÌNH 2-12: KIỂM TRA NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT. .......................................... 21 HÌNH 2-13: THIẾT KẾ TRÊN MÔ HÌNH. .................................................................. 22 HÌNH 2-14: CÁC PHẦN TRÊN MÔ HÌNH. ................................................................ 23 HÌNH 2-15: CÁP MINI TECHTREAM ....................................................................... 24 v THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống điện thân xe trên ô tô - Mã số: TR:2020-19/KCN - Chủ nhiệm đề tài: ThS. Hồ Xuân Trường Điện thoại: 0974.701.884 Email: [email protected] - Đơn vị quản lý về chuyên môn: Khoa Công Nghệ / Bộ môn công nghệ ô tô - Thời gian thực hiện: từ tháng 08/2020 đến tháng 01/2021 2. Mục tiêu: Phục vụ việc nghiên cứu và đào tạo điện ô tô 3. Nội dung chính: Thiết kế hệ thống các tín hiệu cảm biến gửi về hộp điều khiển điện tử ECU của động cơ ô tô, thiết lập các lỗi điều khiển từ thông thường đến phức tạp trên hệ thống, có thể dùng để kết nối máy chẩn đoán với giắc OBD để kiểm tra mã lỗi như trên xe ô tô thực tế. 4. Kết quả chính đạt được Sau khi thực hiện đề tài đạt được một số kết quả sau: - Hoàn thành được mô hình chẩn đoán mã lỗi trên xe ô tô hiện đại - Lắp đặt được hệ thống các Pan lỗi từ đơn giản đến phức tạp giúp người dủng có thể thao tác chẩn đoán nhiều cấp độ khác nhau. - Mô hình có thể được sử dụng phục vụ cho công tác đào tạo ngành công nghệ ô tô trong nhà trường. vi MỞ ĐẦU  Lý do chọn đề tài. Trong những năm gần đây, ngành công nghệ kỹ thuật ô tô đã phát triển với tốc độ chóng mặt. Để bắt kịp các tiến bộ kỹ thuật công nghệ trong những ngành công nghiệp hiện đại khác thì chúng ta cần phải có những phát minh tiến bộ để giảm được thời gian, kinh tế, sức lực…. Vì vậy chuẩn đoán hệ thống điện động cơ đã xuất hiện và cho đến nay đã có sự thay đổi vượt bậc, nhằm chuẩn đoán cho động cơ để đảm bảo được tăng công suất cho động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng tiện nghi và an toàn, giảm độ độc hại của khí thải, đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng và các tiêu chuẩn ngày càng khắt khe. Vì thế, Tôi đã chọn đề tài: ‘‘Nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống điện thân xe trên ô tô”.  Mục tiêu của đề tài  Nhận biết được các thành phần của hệ thống chuẩn đoán điện ô tô, nhận biết được cấu tạo của các cảm biến, hộp điều khiển và cơ cấu chấp hành.  Nắm được hoạt động của hệ thống chuẩn đoán điện động cơ và các chi tiết, giải thích hoạt động của chúng.  Hiểu rõ được thuật toán trong chuẩn đoán hệ thống điện động cơ.  Nắm được các phương pháp chuẩn đoán hư hỏng.  Thiết kế, lắp ráp, vận hành và thử nghiệm mô hình.  Nâng cao khả năng làm việc nhóm.  Nhằm góp phần giúp sinh viên ứng dụng lý thuyết vào thực tiễn đời sống thường ngày.  Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài.  Nhiệm vụ của đề tài. Với đề tài: “Nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống điện thân xe trên ô tô”, Tôi sẽ tiến hành lắp ráp linh kiện, đảm bảo hoạt động, bảo dưỡng và hoàn thiện mô hình một cách hiệu quả nhất. Qua đó sẽ đánh giá thực trạng của mô hình sau khi thực hiện việc lắp ráp, chuẩn đoán và đề xuất các giải pháp, ý tưởng, tạo cơ sở cho những lần thực hiện tiếp theo. 1 Đề tài giúp tìm hiểu hệ thống điện động cơ và sau đó là kiểm tra, khắc phục hệ thống điều khiển động cơ.  Giới hạn đề tài Do thời gian và kinh phí có hạn nên Tôi chỉ kiểm tra và xây dựng theo 3 phần chính như sau:  Hệ thống điện.  Hệ thống đèn báo.  Hệ thống chuẩn đoán.  Đối tượng nghiên cứu Lắp ráp và nghiên cứu mô hình chuẩn đoán hệ thống điện động cơ trên ô tô hiện đại. 2 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 1.1 Hệ thống điện ô tô. 1.1.1 Accu. Accu là một thiết bị hoá điện, nó sinh ra hiệu điện thế và phân phối cường độ dòng điện. Accu là một nguồn năng lượng sơ cấp trên ô tô ngày nay. Nên nhớ rằng accu không tích trữ điện mà chỉ tích trữ hoá học, nhờ vậy mà quá trình điện hoá được sinh ra. Nói một cách khác thì accu cung cấp và lưu trữ năng lượng cho các hệ thống điện trên xe cơ giới và có thể được nạp ngược lại. Một cách đơn giản, chì và dung dịch acide phản ứng với nhau và sinh ra một hiệu điện thế. Phản ứng hoá học này chuyển hoá năng thành điện năng và đó là cơ sở của các loại accu trên ô tô. 1.1.1.1 Nhiệm vụ. Trên ô tô thường sử dụng loại accu axit. Đặc điểm của loại accu này là có thể tạo ra dòng điện có cường độ lớn, trong khoảng thời gian ngắn từ (5-10s), có khả năng cung cấp dòng điện lớn (200-800A) mà độ sụt thế bên trong nhỏ, thích hợp để cung cấp điện cho máy khởi động để khởi động để khởi động động cơ. Accu còn cung cấp điện cho các tải điện quan trọng khác trong hệ thống điện, cung cấp từng phần hoặc toàn bộ trong trường hợp động cơ chưa làm việc mà máy phát điện chưa phát đủ công suất (động cơ làm việc ở chế độ số vòng quay thấp): cung cấp điện cho đèn đậu, các bộ nhớ (đồng hồ, hộp điều khiển,…), hệ thống báo động… Ngoài ra, accu còn đóng vai trò bộ lọc và ổn định điện thế trong hệ thống điện ô tô khi điện áp máy phát dao động. Điện áp cung cấp của accu là 6V, 12V hoặc 24V. Tùy theo loại xe mà sử dụng loại accu cho phù hợp. 3 1.1.1.2 Ký hiệu accu. Để có thể so sánh và thay thế accu khởi động của nhiều nhà sản xuất khác nhau, ký hiệu phân loại accu theo tiêu chuẩn châu Âu (EN 60095-1) phải được gắn lên vỏ accu. Hình 1-1: Các thông số cơ bản trên accu. Ký hiệu accu theo tiêu chuẩn Châu Âu ETN gồm có 9 số (Ví dụ: 544 105 045), bao gồm:  Điện áp định mức, ví dụ chỉ số 5 tương ứng 12V.  Điện dung định mức, ví dụ chỉ số 44 tương tự 44Ah.  Thông tin về hình dạng của accu và cách gắn vào xe, ví dụ chỉ số 105.  Dòng điện kiểm tra lạnh, ví dụ chỉ số 045 tương ứng 450A. Ở Đức thì còn them một ký hiệu loại accu theo tiêu chuẩn DIN72310. Điện áp định mức được quy định là 2,0V cho mỗi tế bào (DIN 40729). Điện áp định mức của cả accu khởi đọng tùy thuộc vào số lượng của tế bào được gắn nối tiêp nhau. Điện áp là 12V khi có 6 tế bào accu.  Các yếu tố ảnh hưởng tới dung lượng của accu:  Khối lượng và diện tích chất tác dụng trên bản cực. 4  Dung dịch điện phân.  Dòng điện phóng.  Nhiệt độ môi trường.  Thời gian sử dụng. 1.1.2 Hệ thống đánh lửa và phun xăng. 1.1.2.1 Giới thiệu về hệ thống đánh lửa và phun xăng.  Lịch Sử Phát Triển. Vào cuối thế kỷ 19, ông Stévaan một kỹ sư người Pháp đãnghĩ ra cách phân phối nhiên liệu khi dùng một máy nén khí. Sau đó một thời gian, người Đức đã cho phun nhiên liệu vào buồng đốt, nhưng việc này không đạt được hiệu quả cao nên không thực hiện. Đến năm 1887 người Mỹ đã có đóng góp to lớn trong việc phát triển hệ thống phun xăng vào sản xuất, áp dụng trên động cơ phun xăng tĩnh tại. Đầu thế kỷ 20, hệ thống phun xăng điện tử được áp dụng trên các loại ôtô ở Đức và nó thay dần động cơ sử dụng bộ chế hòa khí. Năm 1962 người Pháp phát triển nó trên ôtô Peugoet 404. Năm 1973, các kỹ sư người Đức đã đưa ra hệ thống phun xăng kiểu cơ khí gọi là K-Jetronic. Vào năm 1981 hệ thống K-Jetronic được cải tiến thành KE-Jetronic và nó được sản xuất hàng loạt vào năm 1984 và được trang bị trên các xe của hãng Mercedes. Đến năm 1984, người Nhật mới ứng dụng hệ thống phun xăng trên các xe của hãng Toyota. Sau đó các hãng khác như Nissan của Nhật ứng dụng kiểu LJectronic thay cho bộ chế hòa khí.  Sơ Lược Về Hệ Thống Phun Xăng Điện Tử. Hệ thống gồm có 3 thành phần chính: Các loại cảm biến và tín hiệu đầu vào, bộ điều khiển điện tử ECU, và thành phần cơ cấu chấp hành. 5 Hình 1-2: Cấu trúc của hệ thống điều khiển động cơ. a. Cảm biến và tín hiệu đầu vào. Cảm biến và tín hiệu đầu vào có nhiệm cụ tìm ra các trạng thái làm việc của động cơ và các giá trị thay đổi yêu cầu trong quá trình làm việc. Quá trình chuyển đổi ở đây là từ các tín hiệu vật lý chuyển thành các tín hiệu điện. b. ECU (Electronic Control Unit). ECU xử lý thông tin từ các cảm biến, bằng việc so sánh với bộ dữ liệu tối ưu được nạp sẵn vào bộ vi sử lý, sau đó ECU sẽ tính toán và đưa ra tín hiệu điều khiển cơ cấu chấp hành. ECU điều khiển các cơ cấu chấp hành bằng các tín hiệu điện. ECU cũng được kết nối với các hệ thống khác và hệ thống chuẩn đoán trên xe. c. Cơ cấu chấp hành. 6 Cơ cấu chấp hành chuyển các tín hiệu điện từ ECU thành các chuyển động cơ khí hoặc chuyển động điện. 1.1.2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng điện tử. Các cảm biến liên tục đo đạc các trạng thái hoạt động của động cơ đốt trong. Một bộ điều khiển điện tử ECU đánh giá các tín hiệu vào của các cảm biến bằng cách so sánh với giá trị tối ưu trong bộ nhớ, sau đó tính toán và hình thành các xung điều khiển đưa đến các thiết bị thực hiện. Hình 1-3: Nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng điện tử. Ta có thể chia EFI ra thành 3 hệ thống nhỏ: hệ thống điều khiển điện tử, hệ thống nhiên liệu và hệ thống nạp khí. Nguyên lý hoạt động của hệ thống có thể được thể hiện dưới dạng sơ đồ khối như trên hình bên trên. 7 Hình 1-4: Kim phun nhiên liệu. Hình 1-5: IC tích hợp Môbin. Hệ thống điều khiển điện tử: đảm bảo hỗn hợp khí cháy có tỷ lệ lý tưởng (14,7:1). Bộ phận chính của hệ thống điều khiển điện tử là bộ điều khiển trung tâm (ECU), nó nhận thông tin từ các cảm biến (nhiệt độ nước, nhiệt độ khí nạp, vị trí bướm ga, tín hiệu khởi động và cảm biến ô xy) cùng với tín hiệu đánh lửa và thông tin từ bộ phận đo lượng khí nạp. Sau khi xử lý các tín hiệu thu được ECU sẽ phát tín hiệu điều khiển vòi phun (thông tin về thời điểm phun và lượng phun). Nhờ đó mà lượng nhiên liệu phun vào luôn luôn tỷ lệ với lượng khí nạp. Hệ thống nhiên liệu: bao gồm một bơm điện, nó hút xăng từ thùng chứa và đẩy vào hệ thống qua một bầu lọc. Như vậy, khi động cơ hoạt động, trong đường ống phân phối nhiên liệu tới các vòi phun luôn luôn thường trực một áp suất khôg đổi (khoảng 2,5 ¸ 3 kg/cm2), đây cũng chính là áp suất phun. Khi nhận được tín hiệu điều khiển từ ECU, van điện mở và nhiên liệu được phun vào trong đường ống nạp. Để giữ áp suất ổn định trên đường ống nhiên liệu cấp tới các vòi phun, người ta bố trí một van điều áp. Ngoài ra đường ống nhiên liệu còn được nối tới vòi phun khởi động nguội bố trí trong buồng khí nạp. Tín hiệu điều khiển vòi phun này được lấy từ công tắc báo khởi động nguội. Công tắc này đặt trong áo nước của xi lanh và đóng, mở tuỳ theo nhiệt độ nước. Hệ thống nạp khí: bắt đầu từ một bộ lọc khí, sau khi đi qua nó không khí được lọc sạch và được dẫn qua một bộ đo lưu lượng khí nạp (lưu lượng kế hoặc cảm biến đo lưu lượng) rồi đi qua bướm ga, đi tiếp tới buồng khí và đi vào cụm ống nạp của động cơ. Tại đây, nhiên liệu được phun vào, hoà trộn với không khí tạo thành hỗn hợp rồi được hút vào các xi lanh. 8 Hình 1-6: Sơ đồ khối chức năng của hệ thống điều khiển phun xăng điện tử. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH CHUẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ. 2.1 Các chi tiết dùng chế tạo mô hình. Để thực hiện được việc chế tạo mô hình ta cần chuẩn bị các bộ phận như sau: 2.1.1 ECU. 2.1.1.1 Vai trò của ECU điều khiển. Thật sự, chúng ta có thể nghĩ rằng ECU (hay còn gọi là hộp đen) chính là “bộ não” điều khiển chi phối tất cả mọi hoạt động của động cơ thông qua việc tiếp nhận dữ liệu các cảm biến trên động cơ hoặc ô tô, sau đó được truyền về ECU xử lý tín hiệu và 9 đưa ra “mệnh lệnh” buộc các cơ cấu chấp hành phải thực hiện như việc điều khiển nhiên liệu, góc đánh lửa, góc phối cam, ga tự động, lực phanh ở mỗi bánh... Mặc khác, cơ cấu chấp hành phải luôn bảo đảm thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến nhằm đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết. Bên cạnh đó, nhằm giảm tối đa chất độc hại trong khí thải và cải thiện lượng tiêu hao nhiên liệu, đảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ hoạt động của động cơ. Hơn hết, ECU can thiệp và xử lý nhanh những tính huống mất kiểm soát của người khi gặp tình huống nguy hiểm và điều đặc biệt giúp việc chuẩn đoán “bệnh” của động cơ một cách nhanh chóng. Hình 2-1: Hộp ECU Tóm lại, ECU ngày nay trên những mẫu ô tô hiện đại có thể hiểu đó là bộ tổ hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tín hiệu, trữ thông tin, tính toán, gửi đi các tín hiệu thích hợp và quyết định chức năng làm việc của xe sao cho hiệu quả nhất trong các tình huống khác nhau. 10 2.1.1.2 Nguyên lý hoạt động Hình 2-2: Nguyên lý hoạt động của ECU. Nhờ vào cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston – công dụng của cảm biến này sẽ giúp ECU xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun xăng tối ưu nhằm cải thiện hiệu suất và khả năng tiêu thụ nhiên liệu. Ngoài ra với những cảm biến khác như vị trí bướm ga xác định lưu lượng không khí nạp, gửi đến ECU tính toán lượng nhiên liệu phun thích hợp với từng chế độ tải, song song đó với các dữ liệu về tốc độ động cơ, tải, nhiệt độ… nhờ các cảm biến mã hoá tín hiệu đưa vào ECU xử lý và tính toán để đưa ra góc đánh lửa sớm tối ưu theo từng chế độ hoạt động của động cơ. Với những ưu điểm nổi bật, ngày nay hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử kết hợp với phun xăng đã thay thế hoàn toàn hệ thống đánh lửa bán dẫn thông thường. Trên thế giới hiện nay, nhiều nước châu Âu hướng đến tiêu chuẩn khí thải (EURO 5, EURO 6) hạn chế gây hại ô nhiễm môi trường. Chính vì lẽ đó, ECU đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc làm giảm khí thải, một cách phổ biến nhất hiện nay như là việc ô tô được trang bị thêm bộ hoá khử (TWC – Three way catalyst), bộ hoá khử này 11 sẽ hoạt động cao nhất ở tỷ lệ hoà khí lý tưởng, thông qua cảm biến Oxy xác định phần hoà khí tức thời trong khí nạp gửi tín hiệu về ECU nhằm điều chỉnh tỷ lệ hoà khí thích hợp ở từng điều kiện nhất định. Ngoài ra, ECU còn can thiệp sâu vào các hệ thống an toàn trên ô tô có thể kể đến như: hệ thống cân bằng ESP, hỗ trợ phanh khẩn cấp BA, hệ thống phân bổ lực phanh EBD… thông qua việc cảm biến chịu trách nhiệm liên tục ghi lại và truyền tín hiệu về ECU, nhiệm vụ của ECU sẽ so sánh dữ liệu với những chương trình đã tính toán trước. Do đó, khi gặp những sự cố nguy hiểm, người lái có khuynh hướng phản xạ đột ngột như đánh lái gấp, lực phanh tăng nhanh, hiện tượng trượt bánh khi phanh… lập tức ECU sẽ nhận tín hiệu, buộc xe phải hoạt động theo những chương trình lập trình sẵn như điều chỉnh góc xoay, kiểm soát tốc độ từng bánh xe, lực phanh mỗi bánh nhằm chế tối đa sự mất kiểm soát của người lái. 2.1.1.3 Cấu trúc bộ điều khiển điện tử. Cấu trúc của ECU được trình bày trên hình. Hình 2-3: Sơ đồ khối cấu trúc của ECU. Bộ phận chủ yếu của nó là bộ vi xử lý (Microprocessor) hay còn gọi là CPU (Control Processing Unit), CPU lựa chọn các lệnh và xử lý số liệu từ bộ nhớ ROM và RAM, chứa các chương trình và dữ liệu đã xử lý đến các cơ cấu thực hiện. Sơ đồ cấu trúc của CPU trên hình. Nó bao gồm cơ cấu đại số logic để tính toán dữ liệu, các bộ ghi nhận lưu trữ tạm thời dữ liệu và bộ điều khiển các chức năng khác nhau. Ở các CPU thế hệ mới, người ta thường chế tạo CPU, ROM, RAM trong một IC, gọi là bộ vi điều khiển (Microcontroller). 12