iv Các nội dung chính trong đề tài
1.1. Điều khiển điện tử trên các máy mĩc
1.1.4. Vai trị của bộ dữ liệu chuẩn ECU
Trong hệ thống ĐKĐT trên cả động cơ xăng và động cơ diesel, cĩ thể thấy rằng ECU là bộ phận quan trọng nhất, đĩng vai trị là nơi tiếp nhận và xử lý các thơng tin do các cảm biến cung cấp, chuyển đổi thành tín hiệu số và tính tốn theo chương trình đã được lập trình sẵn thể hiện trên Hình 1.23. Sau khi tiếp nhận thơng tin từ các cảm biện thì ECU đưa tín hiệu chuyển đổi này vào so sánh với bộ dữ liệu chuẩn đã được nạp sẵn để quyết định điều khiển khiển vịi phun và các bộ phận khác trong cơ cấu chấp hành, sao cho động cơ làm việc đảm bảo tính năng kinh tế kỹ thuật tối ưu. Bộ dữ liệu được xây dựng trong quá trình nghiên cứu-phát triển và ghi sẵn trong bộ nhớ của ECU dưới dạng các bộ thơng số vận hành hay đặc tính chuẩn [41÷44].
Thời gian phun (ms)
Hình 1.22. Qui luật phun nhiên liệu
Chiều cao nâng kim phun (mm)
Phun mồi Phun chính Phun thứ cấp
Tia phun chính
20
Về mặt cấu tạo, ECU bao gồm các phần cơ bản sau:
- Bộ vi xử lý cĩ chức năng tính tốn và ra quyết định điều khiển.
- Bộ nhớ ROM, RAM, PROM và KAM cĩ nhiệm vụ lưu trữ chương trình và các số liệu. - Mạch vào/ra: chuẩn hĩa tín hiệu vào, lọc, khuếch đại tín hiệu ra...
- Bộ chuyển đổi tín hiệu từ dạng tương tự sang tín hiệu số.
- Đường truyền BUS: Dùng để chuyển các lệnh và số liệu trong ECU.
- Tầng khuếch đại cơng suất cho mạch điều khiển: phun nhiên liệu, đánh lửa... - Mạch nguồn.
Các thuật tốn dùng để điều khiển động cơ rất phức tạp, vì chúng phải đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau về cơng suất, suất tiêu thụ nhiên liệu, mức độ phát thải,… Bộ ECU phải dùng một biểu thức tính tốn và một loạt các bảng dữ liệu cĩ sẵn (dữ liệu chuẩn) để xác định độ rộng xung cho từng chế độ làm việc của động cơ. Biểu thức tính tốn bao gồm một loạt các hệ số được tra từ các bảng dữ liệu chuẩn. Cĩ thể cĩ tới hàng trăm tham số trong biểu thức tính tốn này. Tuy nhiên hãy xét ví dụ tính độ rộng xung phun nhiên liệu xăng với ba tham số: độ rộng xung phun cơ bản, nhiệt độ nước làm mát và nồng độ oxy. Ta cĩ biểu thức tính tốn như sau:
Độ rộng xung phun = Độ rộng xung phun cơ bản * A * B
Trước hết, ECU sẽ tìm trong bảng dữ liệu độ rộng xung phun cơ bản là hàm của tốc độ động cơ và tải. Giả sử tốc độ động cơ là 2000 v/ph và tải động cơ là 80%, tra trên Bảng 1.1 ta cĩ độ rộng xung phun cơ bản là 8 mili giây.
Bảng 1.1. Độ rộng xung phun cơ bản (mili giây) theo tốc độ động cơ và tải [10] n (v/ph) Tải (%) 20 40 60 80 100 1000 1 2 3 4 5 2000 2 4 6 8 10 3000 3 6 9 12 15 4000 4 8 12 16 20
Các hệ số A và B được xác định dựa trên các thơng số đo được từ các cảm biến. Giả sử hệ số A được xác định từ nhiệt độ nước làm mát bằng 100°C, và hệ số B được xác định từ mức độ oxy trong khí thải (qua cảm biến oxy) ở mức 3. Như vậy, tra theo Bảng 1.2 ta cĩ A = 0,8 và B = 1.
21
Bảng 1.2. Các hệ số xác định từ thơng số đo từ cảm biến [10]
Nhiệt độ nước làm mát (°C) Hệ số A Mức độ oxy trong khí thải Hệ số B
0 1,2 0 1
25 1,1 1 1
50 1 2 1
75 0,9 3 1
100 0,8 4 0,75
Trên thực tế, hệ thống điều khiển động cơ chứa hàng trăm tham số, mỗi tham số này lại cĩ bảng dữ liệu chuẩn của riêng nĩ. Hơn nữa, tùy theo tốc độ động cơ, ECU cĩ thể phải thực hiện tính tốn và điều chỉnh hàng triệu lần một giây [45÷49].