Mô đun chân ga điện tử – Electronic pedal module

Sau đây chúng tôi xin trình bày bài của PGS.TS. Nguyễn Khắc Trai – ĐHBK Hà Nội về Mô đun chân ga điện tử.Sự hợp thành: 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 sử dụng thiết bị ABS như một bộ phận tiêu thụ bớt mômen quay. Ở chế độ (TRC), ô tô cần thực hiện điều chỉnh mômen truyền tới bánh xe chủ động...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô đun chân ga điện tử – Electronic pedal module Mô đun chân ga điện tử – Electronic pedal module Sau đây chúng tôi xin trình bày bài của PGS.TS. Nguyễn Khắc Trai – ĐHBK Hà Nội về Mô đun chân ga điện tử.Sự hợp thành:Chân ga điện tử ra đời (hình 1) cùng với những thành quả trong việc điều khiểnABS, khi các nhà thiết kế thực hiện ý định điều khiển lực kéo chống trượt quaybánh xe chủ động (TRC) thông qua sử dụng thiết bị ABS như một bộ phận tiêu thụbớt mômen quay.Ở chế độ (TRC), ô tô cần thực hiện điều chỉnh mômen truyền tới bánh xe chủđộng nhằm hạn chế sự tăng quá mức lực kéo. Giải pháp hạn chế sự tăng quá mứclực kéo được thực hiện bằng cách tạo ra mô men phanh bánh xe ở trục dẫn ra bánhxe. Thực hiện ý đồ này dẫn tới các cơ cấu phanh phải làm việc quá mức gây nhanhmòn, đồng thời tiêu hao công suất của động cơ gây lãng phí nhiên liệu và có thểtăng lượng phát thải độc hại của khí xả ô tô. Như vậy, liên kết cơ khí giữa bàn đạpchân ga và chế độ hoạt động của động cơ là không tương thích, và cần thiết thayliên kết này bằng liên kết điều khiển “mềm”. Chân ga điện tử đã ra đời xuất pháttừ mục đích tạo liên kết “mềm” này. Khái niệm chân ga điện tử được hiểu là thayđổi liên kết chân ga cơ khí với thiết bị điều chỉnh tốc độ động cơ bằng liên kếtthông qua các thiết bị điện tử. Chân ga điện tử ra đời và bắt đầu thử nghiệm ápdụng vào khoảng năm 1986. Hình 1: Hình dáng và cấu trúc các mô đun chân ga điện tử bố trí trên ô tôSự hoàn thiện chân ga điện tử ở mức độ cao hơn được gọi là: Mô đun chân ga điệntử và xuất hiện vào khoảng những năm 1990. Sau một giai đoạn thử nghiệm xekhoảng 5 năm, đến năm 1996 bắt đầu tiến hành sản xuất hoàn loạt lớn. Từ đó môđun chân ga điện tử đã trở thành mô đun tiêu chuẩn của nhiều loại ô tô con. Mộthãng tham gia sản xuất phụ trợ cho công nghiệp ô tô đã đẩy nhanh sản lượng trongmột thời gian ngắn. Sau 13 năm hoạt động hãng này đã chế tạo khoảng 100 triệumô đun, và bán cho nhiều hãng lắp ráp ô tô trên thế giới. Ngày nay mô đun chânga điện tử đang dần dần thay thế chân ga liên kết cơ khí cho cả ô tô con, ô tô tải, ôtô buýt.Cấu trúc cơ bản:chân ga điện tử ngày nay thật sự là một cơ cấu điều khiển bằng dây (by-wire), đápứng được các tiêu chí của các chân ga thông thường, với vai trò là một phần chứcnăng của thiết bị điều khiển tốc độ động cơ. Liên kết chân ga điện tử với động cơthông qua mô tơ bước có độ nhạy cao, góc điều chỉnh được chia rất nhỏ (hình 2 vàhình 3). Hình 2: Các khối cơ bản của thiết bị điều khiển bướm ga điện tử. Mô đun chân ga điện tử (Thottle Actuator Control (TAC) Module)1. Bướm ga (Throttle Body assembly)2. Khối cảm biến vị trí (Accelerator Pedal Position (APP) sensor)3. Hình 3: Vị trí các khối cơ bản của thiết bị điều khiển bướm ga điện tử bố trí trên một loại động cơ xăng. Mô đun chân ga điện tử ( Accelerator – pedal module)1. Khối điều khiển bướm ga (Engine- management ECU)2. Bướm ga (Throttle device)3.Mô đun chân ga điện tử (hình 4) được tổ hợp bao gồm:- Bàn đạp và cơ cấu giá đỡ;- Bộ cảm biến đo vị trí bàn đạp chân ga, chuyển hoá thành tín hiệu điện áp; Hình 4: Bàn đạp chân ga và giá đỡ- Bộ lưu trữ và phân tích dữ liệu nhằm xác định các ý định của người lái;- Một bộ dây nối đóng vai trò chuyển dữ liệu trạng thái bàn đạp chân ga;- Cơ cấu tạo hồi vị chân ga.Cảm biến kiểm soát vị trí, tốc độ bàn đạp chân ga là các cảm biến vị trí, sử dụngnguồn điện áp 5V hoặc nguồn điện áp từ ắc quy ô tô.Gần đây, các cảm biến này được hình thành trên cơ sở hiệu ứng Hall, ghép trongmô đun theo công nghệ CIPOS, cho phép: tiết kiệm năng lượng, kích thước nhỏgọn, tốc độ quản lý dữ liệu nhanh, có khả năng tích hợp đa chức năng và bố tríthuận lợi nhiều chủng loại xe khác nhau. Để nâng cao độ 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 khingười lái không tác dụng lực lên bàn đạp. Cơ cấu hồi vị đồng thời đảm nhận chứcnăng tạo cảm giác lực cho người điều khiển. Việc tạo cảm giác cho người điềukhiển khiến họ hiểu được đã đạp bàn đạp chân ga điều khiển đến mức nào, thôngqua mức nhấn sâu (chân ga nặng), nhấn ít (chân ga nhẹ).Cơ cấu hồi vị bố trí trong mô đun chân ga điện tử, tuy nhi ên bộ phận này tạo lựccảm giác không lớn, và lực đặt lên bàn đạp chỉ nhỏ bằng một nửa lực điều khiểncủa chân ga liên kết cơ khí. Như vậy, mô đun chân ga điện tử cung cấp các trạngthái bàn đạp theo ý định của người lái bằng các tín hiệu điện để thực hiện điềukhiển sự làm việc của động cơ.Trong một số trạng thái làm việc của động cơ nhất định, các tín hiệu từ chân gađiện tử giúp tạo nên các chế độ làm việc tối ưu của động cơ: tự động giảm tốc độđộng cơ khi ô tô xuống dốc nhằm đáp ứng tính kinh tế nhiên liệu, tự động tăng tốcđộ động cơ nhằm đáp ứng tính ổn định. Chế độ tự động tăng tốc động cơ còn đượcgọi là “chế độ bù ga tự động”.Chế độ bù ga tự động trong động cơ có mô đun chân ga điện tử:- Động cơ làm việc ở chế độ chạy chậm.Ở chế độ chạy chậm của động cơ phun xăng EFI, khi chân ga nằm ở vị trí ban đầu,hiện tượng bù ga được thực hiện thông qua đường khí không tải. Van khí khôngtải lắp bên cạnh bướm ga, tạo nên đường cấp khí đi tắt qua bướm ga, giúp chođộng cơ làm việc ở chế độ không tải. Việc mở rộng đường khí phụ giúp cho độngcơ tăng thêm tốc độ không tải phục vụ việc tăng tải ở chế độ chạy chậm, hay c òngọi là “chế độ chạy chậm có tải”, nhằm duy trì sự làm việc ổn định của động cơ(tránh bị chết máy đột ngột). Trong sử dụng, chế độ chạy chậm có tải t ương ứngvới việc người lái bật đèn pha, bật điều hoà.- Động cơ làm việc ở chế độ gài số.Khi động cơ đã làm việc việc gài số từ thấp đến cao nhằm thực hiện ở chế độ tảitrọng thay đổi. Phụ tải đặt lên động cơ lớn hơn phụ tải ở chế độ chạy chậm. thôngthường người lái phải ...