Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo ECU điều khiển động cơ xăng

Bài viết Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo ECU điều khiển động cơ xăng nghiên cứu, thiết kế và chế tạo ECU điều khiển động cơ xăng phục vụ trong quá trình hoàn thiện trong chu trình phun xăng và đánh lửa của động cơ xăng. ECU có thể thay thế cho bộ chế hòa khí trên xe máy bằng việc phun xăng, đánh lửa điện tử.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo ECU điều khiển động cơ xăng NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ECU ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XĂNG Trương Hoàng Tuấn; Trần Trung Kiên; Dương Trọng Nhân, Đặng Trọng Nghĩa, Nguyễn Tấn Phúc* *Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP.Hồ Chí Minh (HUTECH) GVHD: ThS. Nguyễn Văn Bản TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu, thiết kế và chế tạo ECU điều khiển động cơ xăng phục vụ trong quá trình hoàn thiện trong chu trình phun xăng và đánh lửa của động cơ xăng. ECU có thể thay thế cho bộ chế hòa khí trên xe máy bằng việc phun xăng, đánh lửa điện tử. Từ đó nâng cao hiệu suất động cơ và giảm thiểu lượng khí thải đưa ra môi trường. ECU sau khi được nghiên cứu, thiết kế và chế tạo có thể sử dụng vào mục đích giảng dạy, công nghiệp hóa. Từ khóa: ECU, bộ chế hòa khí, động cơ xăng, phun xăng, đánh lửa 1. GIỚI THIỆU Ngày nay ô tô là một thứ phương tiện mà người dân sở hữu ngày một nhiều, đi kèm với nhiều ô tô là trình trạng ô nhiễm môi trường, vấn đề tiêu thụ nhiên liệu và cần một lượng nhân lực lớn cùng các trang thiết bị để phục vụ công tác bảo dưỡng, sữa chữa được giải quyết nhanh chóng. Để giải quyết những vấn đề trên nhóm chúng em đã mang đến một đề tài là “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo ECU điều khiển động cơ xăng”. Đây là đề tài đối với em nó rất cấp thiết khi vừa có thể tham gia một phần nhỏ trong công cuộc chế tạo hộp ECU mang thương hiệu Việt, vừa củng cố vững mạnh ngành công nghiệp ô tô Việt Nam. 2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA ECU cần phải nhận được các tín hiệu cảm biến để xác định chính xác thời điểm đánh lửa cho từng xy lanh của động cơ theo thứ tự nổ. Các tín hiệu cần gửi về ECU cơ bản như: tốc độ động cơ, vị trí trục khuỷu, lượng khí nạp, nhiệt độ động cơ… Tín hiệu gửi về ECU càng nhiều thì việc xác định thời điểm đánh lửa tối ưu càng chính xác. 1 Hệ thống phun xăng Hệ thống phun xăng bao gồm ba phần cơ bản: - Nhiên liệu; 117 - Dẫn nạp không khí; - Hệ thống điều khiển. ❖ Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng Nhiên liệu được bơm, từ thùng chứa vào đường ống dẫn, trên đường ống này nhiên liệu được lọc nhờ một bầu lọc thấm, và được giảm rung động nhờ một bộ giảm chấn thủy lực, nhiên liệu tiếp tục đến vòi phun, ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau để phát hiện tình trạng của động cơ và điều kiện chạy của xe, tính toán lượng nhiên liệu tối ưu và làm cho các vòi phun, phun lượng nhiên liệu cần thiết. 2.2 Hệ thống đánh lửa Các cảm biến: Có nhiệm vụ nhận biết các chế độ hoạt động khác nhau của động cơ như chế độ khởi động, sau khởi động, chế độ thay đổi tải và phát ra các tín hiệu gửi đến ECU hay còn gọi là nhóm tín hiệu vào. ECU: Có nhiệm vụ xử lý và tính toán các thông số đầu vào từ đó phát ra các tín hiệu điều khiển đầu ra. Hình 1: Kết cấu cơ bản hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử dựa vào các tín hiệu cảm biến.[8] 3. KẾT QUẢ THI CÔNG ECU ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ: GIA CÔNG, LẮP RÁP, LẬP TRÌNH 118 Hình 2: Sơ đồ mạch điều khiển ECU. [4] Khối tín hiệu đầu vào dùng để đưa tín hiệu về vi điều khiển được lấy từ 2 cảm biến quang chữ U đặt tại đĩa cốt máy. Khối kiểm tra có nhiệm vụ theo dõi các chế độ của động cơ, chế độ lúc khởi động và sau khởi động. Khối xử lý có nhiệm vụ xử lý các kết quả tín hiệu đầu vào để truy xuất tín hiệu đầu ra, ở đây khối xử lý thực hiện cơ bản việc tìm ra góc đánh lửa ban đầu, cơ bản và hiệu chỉnh, tín hiệu điện áp, tìm thời gian phun, phun cơ bản, phun hiệu chỉnh, phun theo tín hiệu điện áp…. Sau khi xử lý được tín hiệu theo các giá trị của cảm biến thì từ kết quả việc tính toán trên khối xử lý sẽ truyền tín hiệu đến các cơ cấu chấp hành. Thời điểm phun xăng Khi cảm biến phun xăng nhận tín hiệu, thông tin sẽ được gửi về ECU, sau khi xử lý tín hiệu ECU sẽ điều khiển kim phun, phun lượng xăng thích hợp theo hiệu chỉnh. Thời gian phun xăng 119 Bảng 3.1: Thời gian phun xăng hiệu chỉnh Thời gian phun 67 79 92 102 112 Tín hiệu cảm biến bướm ga 40 101 162 224 287 ❖ Số linh kiện được sử dụng trong thiết kế mạch: - PIC 16F877A số lượng 1; - IRF 3205 số lượng 2; - Diode số lượng 3; - Ổn áp LM7805 số lượng 1 - Tụ hóa 220uf 50V số lượng 2; Hình 3: PIC 16F877A. [7] - Điện trở số lượng 14; - Bóng led số lượng 5; - TRANZITOR số lượng Các bước thực hiện ❖ Bước 1: Vẽ sơ đồ nguyên lý ❖ Bước 2: Xuất sơ đồ nguyên lý ra mạch in ❖ Bước 3: Cắt bo mạch ❖ Bước 4: Ủi mạch ❖ Bước 5: Ngâm mạch ❖ Bước 6: Khoan mạch ❖ Bước 7: Hàn linh kiện Viết chương trình điều khiển phun xăng đánh lửa. Dùng phần mềm C++ để viết chương trình. 120 Hình 4: Sơ đồ khối trong ECU.[5] Hình 5: ECU hoàn chỉnh Chạy thử mạch ECU hoàn chỉnh trên mô hình động cơ mẫu ❖ Kiểm tra đánh lửa Hình 6: Kiểm tra quá trình đánh lửa ❖ Kiểm tra phun xăng Tiến hành đi dây cho hộp ECU vào hệ thống ph ...