Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử ETCS-i: Cấu tạo & Nguyên lý

ETCS-I là hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh (Electronic Throttle Control System – Intelligent). Ra đời với mục đích điều khiển hệ thống một cách khoa học và chính xác hơn để tối ưu hơn về tiết kiệm năng lượng, tối ưu hóa hiệu suất và tăng hiệu quả làm việc của các hệ thống tùy thuộc vào các trường hợp khác nhau.

Hôm nay, Trung tâm dạy nghề sửa chữa điện ô tô – Trung tâm huấn luyện kỹ thuật ô tô Việt Nam VATC sẽ giới thiệu đến các bạn hệ thống này để các bạn hiểu rõ hơn. Hôm nay chúng ta cùng tìm hiểu về những khái niệm và tổng quan trên hệ thống.

Mô tả hệ thống điều khiển điện tử trên ECU động cơ

Ngoài những hệ thống điều khiển như EFI, ESA và ISC thì phần lớn các hệ thống điều khiển động cơ đều được trang bị thêm nhiều hệ thống điều khiển khác, mặc dù chúng có sự khác nhau giữa các động cơ.

Dưới đây là tất cả những hệ thống điều khiển bởi ECU động cơ được trang bị trên ô tô:

– Electronic Throttle Control System – Intelligent – Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh ( viết tắt là ETCS-i ).
– Variable Valve Timing – Intelligent – Thời điểm phối khí thay đổi thông minh ( viết tắt là VVT-I ).
– Variable Valve Timing and Lift – Intelligent – Thời điểm phân phối khí thay đổi thông minh ( viết tắt là VVTL-i ).
– Hệ thống điều khiển sấy nóng của cảm biến oxi ( cảm biến tỉ lệ không khí nhiên liệu ).
– Hệ thống điều khiển điều hòa không khí ô tô.
– Hệ thống điều khiển quạt làm mát.
– Acoustic Control Induction System – Hệ thống nạp khó có chiều dài hiệu dụng thay đổi ( viết tắt là ACIS ).
– Hệ thống AI ( Air Injection – Phun khí ) / Hệ thống AS ( Air Suction – Hút khí ).
– Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu.
– Hệ thống điều khiển khí nạp.
– Đánh giá trị số Ốc tan.
– Hệ thống điều khiển cắt OD ECT.
– Hệ thống điều khiển cắt EGR.
– Variable Induction System – Hệ thống nạp biến đổi ( viết tắt là VIS ).
– Hệ thống SCV ( Swirl Control Valve – Van điều khiển xoáy ).
– Hệ thống điều khiển áp suất tuabin tăng áp.
– Hệ thống điều khiển máy nén tăng áp.
– Hệ thống điều khiển EHPS ( Electro – Hydraulic Power Steering – Hệ thống trợ lực lái điện thủy lực ).

Mô tả hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh ETCS-i

ETCS-i là một hệ thống sử dụng máy tính để điều khiển bằng điện góc mở bướm ga. Góc mở bướm ga thời kỳ đầu thường được điều khiển trực tiếp bằng dây cáp nối từ bàn đạp ga đến bướm ga để mở và đóng. Trong hệ thống này, dây cáp được loại bỏ và ECU động cơ dùng motor điều khiển bướm ga để điều khiển góc mở bướm ga đến một giá trị tối ưu tương ức với mức độ đạp bàn đạp ga.

Ngoài ra, góc mở của bàn đạp ga được nhận biết bằng cảm biến vị trí bàn đạp ga và góc mở bướm ga được nhận biết bởi cảm biến vị trí bướm ga. Hệ thống ETCS-i bao gồm cảm biến vị trí bướm ga, ECU động cơ và cổ họng gió. Cổ họng ga bao gồm bướm ga, motor điều khiển bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga và các bộ phận khác.

Cấu tạo và hoạt động của hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh ETCS-i

Cấu tạo và hoạt động của cổ họng gió

Như trên hình minh họa, cổ họng gió bao gồm bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga dùng để phát hiện góc mở của bướm ga, motor bướm ga về mộ vị trí cố định. Motor bướm ga ứng dụng một motor điện 1 chiều (DC) có độ nhạy tốt và tiêu thụ năng lượng ít.

ECU động cơ điều khiển độ lớn và hướng của dòng điện chạy đến motor điều khiển bướm ga, là quay hay giữ motor và mở – đóng bướm ga một cụm bánh răng giảm tốc. Góc mở bướm ga thực tế được phát hiện bằng một cảm biến vị trí bướm ga và thông số đó được phản hồi về cho ECU động cơ.

Khi dòng điện không chạy qua motor, lò xo hồi sẽ mở bướm ga đến một vị trí khoảng 7 độ. Tuy nhiên, trong chế độ không tải bướm ga được đóng lại nhỏ hơn so với vị trí cố định.

Gợi ý

– Khi ECU động cơ phát hiện thấy có trục trặc, nó bật đèn báo hư hỏng trên đồng hồ taplo đồng thời cắt nguồn đến motor, nhưng do bướm ga được giữ ở góc mở khoảng 7 độ, xe vẫn có thể chạy đến nơi an toàn.

– Những kiểu xe đầu tiên có hệ thống ETCS-i sử dụng một ly hợp từ motor và bướm ga, nó có thể dùng để nối và ngắt motor.

Các chế độ điều khiển

ETCS-i điều khiển góc mở của bướm ga đến giá trị tối ưu nhất tùy theo mức độ nhấn của bàn đạp ga.

1. Điều khiển ở chế độ bình thường , chế độ đi đường tuyết và chế độ công suất cao.

Về cơ bản, động cơ sử dụng chế độ bình thường, nhưng có thể dùng công tắc điều khiển để chuyển sang chế độ công suất cao hay đi đường tuyết.

– Điều khiển chế độ thường

Đây là chế độ điều khiển cơ bản để duy trì sự cân bằng giữa tính dễ vận hành và chuyển động êm.

– Điều khiển chế độ đường tuyết

Chế độ điều khiển này giữ cho góc mở bướm ga nhỏ hơn so với chế độ bình thường để tránh trượt khi lái xe trên đường trơn trượt, như đường có tuyết rơi.

– Điều khiển chế độ công suất cao

Ở chế độ này, bướm ga mở lớn hơn so với chế độ bình thường. Do đó, chế độ này mang lại cảm giác động cơ đáp ứng ngay với thao tác đạp ga và xe vận hành mạnh mẽ hơn so với chế độ thường. Chế độ này chỉ có ở một số kiểu xe.

2. Điều khiển momen truyền lực chủ động

Chế độ điều khiển này làm cho góc mở bướm ga nhỏ hơn hay lớn hơn so với góc đạp của bàn đạp ga để duy trì tính tăng tốc êm.

Hình ảnh minh họa cho thấy khi bàn đạp ga được giữ ở một vị trí đạp nhất định. Đối với những kiểu xe không có hệ thống điều khiển momen truyền lực chủ động, bướm ga được mở ra gần như đồng bộ với chuyển động của bàn đạp ga, như vậy trong một khoảng thời gian ngắn, tạo ra gia tốc dọc xe G tăng đột ngột và sau đó giảm dần.

So với xe đó, kiểu xe có điều khiển momen truyền lực chủ động, bướm ga được mở dần ra sao cho gia tốc dọc xe G tăng dần trong một khoảng thời gian lâu hơn để đảm bảo tăng tốc êm.

3. Các điều khiển khác

a) Điều khiển tốc độ không tải: Chức năng này điều khiển bướm ga ở phía đóng để duy trì tốc độ không tải lý tưởng.

b) Điều khiển giảm va đập khi chuyển số: Chức năng điều khiển này giảm góc mở của bướm ga và giảm momen động cơ đồng thời với điều khiển ECT khi hộp số tự động chuyển số để làm giảm va đập khi chuyển số.

c) Điều khiển bướm ga TRAC: Nếu bánh xe chủ động bị trượt quá nhiều, như là một phần của hệ thống TRAC, tín hiệu yêu cầu từ ECU điều khiển trượt sẽ đóng bướm ga để giảm công suất để tăng tính ổn định của xe và đảm bảo được lực dẫn động.

d) Điều khiển hỗ trợ VSC: Chức năng này điều khiển góc mở bướm ga bằng điều khiển kết hợp với ECU điều khiển trượt để tận dụng tối đa hiệu quả điều khiển của hệ thống VSC.

e) Điều khiển chạy tự động: Trong điều khiển chạy tự động thông thường, ECU điều khiển chạy tự động mở và đóng bướm ga qua bộ chấp hành ECU điều khiển chạy tự động và dây cáp. Nhưng với hệ thống ETCS-i, ECU động cơ, mà bao gồm ECU điều khiển chạy tự động, sẽ trực tiếp điều khiển góc mở bướm ga qua motor điều khiển bướm ga để thực hiện thao tác điều khiển chạy tự động.

4. Chức năng dự phòng

– Nếu ECU động cơ phát hiện thấy có trục trặc trong hệ thống ETCS-i, nó bật đèn báo hư hỏng trên đồng hồ taplo để báo cho lái xe.

– Cảm biến vị trí bàn đạp ga có mạch cảm biến cho 2 hệ thống, chính và phụ. Nếu hư hỏng xảy ra trong một mạch cảm biến, và ECU phát hiện thấy có sự chênh lệch điện áp không bình thường trong tín hiệu giữa 2 mạch cảm biến, ECU động cơ sẽ chuyển sang chế độ hoạt động hạn chế.

Trong chế độ hoạt động hạn chế, mạch còn lại được sử dụng để tính toán góc mở bướm ga hạn chế hơn so với bình thường. Ngoài ta, nếu có vẻ như hư hỏng xảy ra trong cả hai mạch, ECU động cơ sẽ đặt bướm ga ở trạng thái không tải. Lúc này xe chỉ có thể chạy ở trong phạm vi không tải.

– Cảm biến vị trí bướm ga cũng có 2 mạch cảm biến, chính và phụ. Nếu hư hỏng xảy ra ở trong mạch cảm biến và ECU động cơ phát hiện thấy điện áp không bình thường giữa 2 mạch cảm biến, ECU động cơ sẽ cắt dòng điện đến motor điều khiển bướm ga và sau đó chuyển sang chế độ hoạt động hạn chế.

Lúc này bướm ga được mở ở chế độ hoạt động hạn chế. Lúc này bướm ga được mở ở góc cố định bằng lò xo hồi, và lượng phun nhiên liệu và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng tín hiệu bàn đạp ga. Công suất của động cơ sẽ bị hạn chế đi nhiều nhưng xe vẫn có thể chạy được.

– Khi ECU động cơ phát hiện thấy có hư hỏng hệ thống motor điều khiển bướm ga, khi đó nó sẽ điều khiển giống như khi có hư hỏng về cảm biến vị trí bướm ga.

Xem những bài viết tương tự của VATC tại đây: Kiến thức điện ô tô

Chúc các bạn có những kiến thức bổ ích tại Oto.edu.vn !

Mọi ý kiến và đóng góp xin vui lòng liên hệ!

Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô VATC

Địa chỉ: số 50 đường 12, P.Tam Bình, Q.Thủ Đức, TP.HCM
Hotline: 0945.71.17.17
Email: info@oto.edu.vn

Profile Pic
VATC

Bình luận

Your email address will not be published. Required fields are marked *