Download miễn phí Bộ điều khiển điện tử (ECU –Electronic Control Unit)
Ở những thế hệ đầu tiên, máy tính điều khiển động cơ dùng loại 4, 8, hay 16 bit
phổ biến nhất là loại 4 và 8 bit. Máy tính 4 bit chứa rất nhiều lệnh vì nó thực hiện
các lệnh logic tốt hơn. Tuy nhiên, máy tính 8 bit làm việc tốt hơn với các phép đại
số, và chính xác hơn 16 lần so với loại 4 bit. Vì vậy, hiện nay để điều khiển các hệ
thống khác nhau trên ôtô với tốc độ thực hiện nhanh và chính xác cao, người ta sử
dụng máy tính 8 bit, 16 bit hay 32 bit.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Bộ điều khiển điện tử (ECU – Electronic Control UnitHệ thống điều khiển động cơ theo chương trình, bao gồm các cảm biến kiểm soát
liên tục tình trạng hoạt động của động cơ. Một bộ ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm
biến, xử lý tín hiệu và đưa ra tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành.
1. Tổng quan về ECU
Cơ cấu chấp hành luôn bảo đảm thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi
từ các cảm biến. Hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác
và thích ứng cần thiết, để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng
tiêu hao nhiên liệu của động cơ. ECU cũng đảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ
hoạt động của động cơ, giúp chuẩn đoán động cơ một cách hệ thống khi có sự cố
xảy ra.
Điều khiển động cơ bao gồm hệ thống điều khiển nhiên liệu, góc đánh lửa, góc
phối cam, ga tự động, ...
Bộ điều khiển, máy tính, ECU hay hộp đen là những tên gọi khác nhau của mạch
điều khiển điện tử. Nhìn chung, đó là bộ tổ hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để
nhận biết tín hiệu, trữ thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gửi
đi các tín hiệu thích hợp.
Các linh kiện điện tử của ECU được sắp xếp trong một mạch in. Các linh kiện
công suất của tầng cuối – nơi điều khiển các cơ cấu chấp hành được lắp với khung
kim loại của ECU với mục đích giải nhiệt. Sự tổ hợp các chức năng trong mạch
điều khiển (bộ tạo xung, bộ chia xung, bộ dao động đa hài điều khiển việc chia tần
số) giúp ECU đạt độ tin cậy cao.
2. Cấu tạo của bộ điều khiển điện tử
a) Bộ nhớ: Bộ nhớ trong ECU chia làm 4 loại:
- ROM (Read Only Memory): Dùng trữ thông tin thường trực. Bộ nhớ này chỉ đọc
thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được. Thông tin của nó đã được cài đặt
sẵn, ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý.
- RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, dùng để lưu trữ
thông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý. RAM có thể đọc và
ghi các số liệu theo địa chỉ bất kỳ. RAM có hai loại:
Loại RAM xóa được: Bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp.
Loại RAM không xóa được: Vẫn giữ duy trì bộ nhớ cho dù khi tháo nguồn cung
cấp. RAM lưu trữ những thông tin về hoạt động của các cảm biến dùng cho hệ
thống tự chuẩn đoán.
- PROM (Programmable Read Only Memory): Cấu trúc cơ bản giống như ROM
nhưng cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ không phải nơi sản xuất
như ROM. PROM cho phép sữa đổi chương trình điều khiển theo những đòi hỏi
khác nhau.
- KAM (Keep Alive Memory): KAM dùng để lưu trữ những thông tin mới (những
thông tin tạm thời) cung cấp đến bộ vi xử lý. KAM vẫn duy trì bộ nhớ cho dù
động cơ ngưng hoạt động hay tắt công tắc máy. Tuy nhiên, nếu tháo nguồn cung
cấp từ acquy đến máy tính thì bộ nhớ KAM sẽ bị mất.
b) Bộ vi xử lý (Microprocessor)
Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết định. Nó là “bộ não” của ECU.
Hình 1: Sơ đồ khối các hệ thống trong ECU với bộ vi xử lý
c) Đường truyền – BUS: Dùng để chuyển các lệnh và số liệu trong ECU.
Ở những thế hệ đầu tiên, máy tính điều khiển động cơ dùng loại 4, 8, hay 16 bit
phổ biến nhất là loại 4 và 8 bit. Máy tính 4 bit chứa rất nhiều lệnh vì nó thực hiện
các lệnh logic tốt hơn. Tuy nhiên, máy tính 8 bit làm việc tốt hơn với các phép đại
số, và chính xác hơn 16 lần so với loại 4 bit. Vì vậy, hiện nay để điều khiển các hệ
thống khác nhau trên ôtô với tốc độ thực hiện nhanh và chính xác cao, người ta sử
dụng máy tính 8 bit, 16 bit hay 32 bit.
3. Cấu trúc bộ điều khiển điện tử
Cấu trúc của ECU được trình bày trên hình 2.
Hình 2: 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 3. 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).
Hình 3: Cấu trúc của CPU
Bộ điều khiển ECU hoạt động trên cơ sở tín hiệu số nhị phân với điện áp cao biểu
hiện cho số 1, điện áp thấp biểu hiện cho số 0.
Mỗi một số hạng 0 hay 1 gọi là bit. Mỗi dãy 8 bit sẽ tương đương 1 byte hay 1
từ (Word). Byte này được dùng để biểu hiện cho một lệnh hay 1 mẫu thông tin.
Hình 4: Chuỗi tín hiệu nhị phân
4. Mạch giao tiếp vào/ra (I/O)
a) Bộ chuyển đổi A/D (Analog to Digital Converter)
Dùng để chuyển các tín hiệu tương tự từ đầu vào, với sự thay đổi điện áp trên các
cảm biến nhiệt độ, cảm biến bướm ga, …thành các tín hiệu số để bộ vi xử lý hiểu
được.
Hình 5: Mạch điện của bộ chuyển đổi A/D
b) Bộ đếm (Counter)
Dùng để đếm xung, ví dụ như từ cảm biến vị trí piston rồi gửi lượng đếm về bộ vi
xử lý.
Hình 6: Mạch điện của bộ đếm
c) Bộ nhớ trung gian (Buffer)
Chuyển tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu sóng vuông dạng số, nó không giữ
lượng đếm như trong bộ đếm. Bộ phận chính là một transistor sẽ đóng mở theo
cực tính của tín hiệu xoay chiều.
Hình 7:Mạch điện của bộ nhớ trung gian
d) Bộ khuếch đại (Amplifier)
Một số cảm biến có tín hiệu rất nhỏ nên trong ECU có thêm bộ khuếch đại tín
hiệu.
Hình 8: Mạch điện của bộ khuếch đại
e) Bộ ổn áp (Voltage regulator)
Trong ECU thường có hai bộ ổn áp 5V và 12V.
Hình 9: Mạch điện bộ ổn áp
f) Mạch giao tiếp ngõ ra
Tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý sẽ đưa đến các transistor công suất điều khiển
relay, solenoid, motor,…Các transistor này có thể được bố trí bên trong hay bên
ngoài ECU.
Hình 10: Mạch điện giao tiếp ngõ ra
...