- i -
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu
kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong các công trình nào khác!

Hà Nội, tháng 9 năm 2014
NG DN Nghiên cu sinh
GS.TS Phm Minh Tun H 


- iii -
MỤC LỤC
L i
LI C ii
DANH MC CÁC KÝ HIU VÀ CH VIT TT v
DANH MC CÁC BNG BIU vii
DANH MC CÁC HÌNH V  TH viii
M U 1
i. Mng và phm vi nghiên cu c tài 2
ii. u 2
iii. c và thc tin 3
iv. Các n tài 3
  NG QUAN V XÂY DNG B D LIU CHUN CHO ECU TRÊN
T TRONG 4
u khin t trên các máy móc 4
1.1.1. Giới thiệu chung 4
1.1.2. Hệ thống điều khiển điện tử động cơ xăng 6
1.1.3. Hệ thống điều khiển điện tử động cơ diesel 12
1.1.4. Vai trò của bộ dữ liệu chuẩn ECU 19
1.2. Gii thiu v xây dng b d liu chun cho ECU ct trong 21
c hin trong và c 22
1.3.1. Nghiên cứu ngoài nước 22
1.3.2. Nghiên cứu trong nước 27
1.4. La chi hng nghiên cu 27

3.3.3. Tiến hành bài toán quy hoạch trực giao cấp II 69
3.4. Kt lu 70
U THC NGHIM XÂY DNG B D LIU CHUN TRÊN
DIESEL AVL 5402 71
4.1. M 71
4.2. Ni dung th nghim 71
4.3. Thit b th nghim 71
4.3.1. Giới thiệu chung 71
4.3.2. Động cơ thử nghiệm 72
4.3.3. Băng thử động cơ 74
4.3.4. Hệ thống điều khiển băng thử 75
u kin th nghim 77
4.4.1. Quy trình thử nghiệm 77
4.4.2. Điều kiện thử nghiệm 78
4.5. Tin hành th nghim và kt qu 78
4.5.1. Xây dựng đường đặc tính ngoài 78
4.5.2. Xây dựng đường đặc tính không tải 86
4.5.3. Xây dựng các đường đặc tính tải 92
4.5.4. Đánh giá độ tin cậy của kết quả 98
4.6. Kt lu 100
KT LUNG PHÁT TRIN 101
Kt lun chung 101
ng phát trin 101
TÀI LIU THAM KHO 102
DANH M CA LUN ÁN 106
PH LC 107


VE, VR
Bơm phân phối
-
CR
Hệ thống nhiên liệu tích áp (Common Rail)
-
ECM
Mô đun điều khiển động cơ (Engine Control Module)
-
HEUI
Hệ thống phun nhiên liệu điện tử thủy lực (Hydraulic Electronic
Unit Injector)
-
ANN
Mạng nơ ron nhân tạo (Artificial Neural Network)
-
AFR
Tỷ lệ không khí/nhiên liệu (Air Fuel Ratio)
-
MPC
Điều khiển theo mô hình dự báo phi tuyến (Model Predictive
Control)
-
RBF
Hàm cơ sở bán kính (Radial Basis Function)
-
HTNL
Hệ thống nhiên liệu
-
ĐKĐT

Thiết bị điều khiển tải
- - vi -
FEM
Chuyển đổi tín hiệu số và tín hiệu tương tự
-
DX6
Phần mềm quy hoạch thực nghiệm
-
φ
s

Góc phun sớm
độ
p
f

Áp suất phun
bar
G
nl

Lượng tiêu thụ nhiên liệu
g/h
M
e

Mô men động cơ

Bng 1.1. Độ rộng xung phun cơ bản (mili giây) theo tốc độ động cơ và tải 20
Bng 1.2. Các hệ số xác định từ thông số đo từ cảm biến 21
Bng 4.1. Bảng thông số kỹ thuật của băng thử 71
Bng 4.2. Thông số kỹ thuật của động cơ AVL 5402 73
Bng 4.3. Các điểm thử nghiệm tại tốc độ 3000 v/ph 80
Bng 4.4. Các giá trị b
j
tại tốc độ 3000 v/ph 81
Bng 4.5. Các điểm thử nghiệm tại tốc độ 2800 v/ph 83
Bng 4.6. Các giá trị b
j
tại tốc độ 2800 v/ph 83
Bng 4.7. Giá trị b
j
ở các tốc độ khác nhau trên đường đặc tính ngoài 84
Bng 4.8. Giá trị mô men lớn nhất ở đường đặc tính ngoài 85
Bng 4.9. Các điểm thử nghiệm tại tốc độ 1000 v/ph 87
Bng 4.10. Các giá trị b
j
tại tốc độ 1000 v/ph 87
Bng 4.11. Các điểm thử nghiệm tại tốc độ 1200 v/ph 89
Bng 4.12. Các giá trị b
j
ở các tốc độ khác nhau trên đường đặc tính không tải 91
Bng 4.13. Các giá trị G
nlmin
, φ
s
và p
f

- viii -
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sơ đồ chung một hệ thống điều khiển 4
Hình 1.2. Sơ đồ bố trí cảm biến lưu lượng khí nạp trong hệ thống EFI [11] 7
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý chung của một hệ thống phun xăng điện tử [11] 7
Hình 1.4. Thuật toán điều khiển thời gian phun nhiên liệu [10] 8
Hình 1.5. Hiệu chỉnh thời gian phun trong quá trình khởi động 8
Hình 1.6. Đặc tính hiệu chỉnh khi chạy ấm máy 9
Hình 1.7. Đặc tính hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun theo nhiệt độ khí nạp 9
Hình 1.8. Đặc tính hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun khi tăng tốc 10
Hình 1.9. Đặc tính hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun khi giảm tốc 10
Hình 1.10. Đặc tính hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun theo điện áp ac-qui 11
Hình 1.11. Tỷ lệ hòa khí và đặc tính hiệu chỉnh phản hồi 11
Hình 1.12. Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử trên động cơ Mitsubishi 6D1 12
Hình 1.13. Cơ cấu điều khiển xoay bạc xả 13
Hình 1.14. Cấu tạo bơm cao áp Mitsubishi 6D1 13
Hình 1.15. Hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử 3406E trên xe Caterpillar 14
Hình 1.16. Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu thủy lực điện tử HEUI 15
Hình 1.17. Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử HEUI [14] 16
Hình 1.18. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu tích áp 16
Hình 1.19. Cấu tạo bơm cao áp của hệ thống nhiên liệu CR 17
Hình 1.20. Cấu tạo vòi phun điện từ 18
Hình 1.21. Vòi phun thạch anh (piezo injector) của Denso [40] 18
Hình 1.22. Qui luật phun nhiên liệu 19

Hình 3.13. Ảnh hưởng của áp suất phun tới chiều dài tia phun và kích thước hạt nhiên liệu [65] - 68
Hình 3.14. Lưu đồ thuật toán các bước thực hiện bài toán QHTN TG cấp II 69
Hình 4.1. Sơ đồ bố trí thiết bị thử nghiệm 72
Hình 4.2. Mặt cắt dọc động cơdiesel 1 xy lanh AVL 5402 73
Hình 4.3. Mặt cắt ngang động cơ diesel 1 xy lanh AVL 5402 73
Hình 4.4. Động cơ diesel 1 xy lanh AVL 5402 74
Hình 4.5. Băng thử lắp động cơ diesel 1 xy lanh AVL 5402 tại Phòng thí nghiệm 74
Hình 4.6. Cấu trúc các FEM trong hệ thống PUMA 76
Hình 4.7. Sơ đồ kết nối của hệ thống INCA 77
Hình 4.8. Vùng làm việc của động cơ 77
Hình 4.9. Các bước xây dựng bộ tham số (φ
s
, p
f
) tối ưu 78
Hình 4.10. Giới hạn vùng làm việc khi khảo sát đường đặc tính ngoài 79
Hình 4.11. Thuật toán xác định bộ số liệu φ
s
và p
f
tại đặc tính ngoài 79
Hình 4.12. Mô men thể hiện theo các đường đồng mức tại tốc độ 3000 v/ph 81
Hình 4.13. Mô men thể hiện theo không gian ba chiều tại tốc độ 3000 v/ph 82
Hình 4.14. Mô men thể hiện theo các đường đồng mức ở tốc độ 2800 v/ph 83
Hình 4.15. Mô men thể hiện theo không gian ba chiều tại tốc độ 2800 v/ph 84
Hình 4.16. Bộ thông số tối ưu ở đường đặc tính ngoài 85
Hình 4.17. Thuật toán xác định bộ số liệu φ
s
và p
fMỞ ĐẦU
Tăng hiệu suất, giảm tiêu hao nhiên liệu và thành phần độc hại của khí thải động cơ
cùng với nâng cao tuổi thọ và giảm giá thành là những thách thức lớn và cũng là nguồn
động lực cho việc phát triển các công nghệ mới trong ngành công nghiệp ôtô [35, 36]. Do
vậy, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học, một số lượng lớn các nhà khoa học đã
đầu tư rất nhiều thời gian, công sức tập trung nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới
thân thiện với môi trường để áp dụng cho ngành công nghiệp ôtô [37]. Với mục đích tăng
hiệu suất sử dụng nhiên liệu và giảm thiểu lượng phát thải độc hại do các phương tiện giao
thông gây ra.
Trong thời gian qua các kết quả nghiên cứu đã thực sự đạt được những thành công và
đóng góp đáng kể trong việc phát triển các công nghệ mới cho ngành công nghiệp ôtô thế
giới. Trong đó phải kể đến sự phát triển vượt bậc của việc ứng dụng các công nghệ điện,
điện tử và điều khiển trong điều khiển các hệ thống của động cơ đốt trong, nổi trội của các
ứng dụng này là hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử.
Với các tính năng nổi trội cả về kỹ thuật và kinh tế do hệ thống nhiên liệu điều khiển
bằng điện tử đem lại, hiện nay hệ thống này đã được các hãng sản xuất động cơ hàng đầu
trên thế giới tập trung đầu tư nghiên cứu, phát triển và đưa vào ứng dụng khai thác trên các
sản phẩm của mình. Cùng với sự phát triển chung của nền công nghiệp ôtô thế giới, Việt
Nam hiện nay cũng đã khai thác và sử dụng một lượng không nhỏ động cơ sử dụng hệ
thống nhiên liệu điều khiển điện tử. Tuy nhiên công nghệ này còn tương đối mới mẻ, hơn
nữa hệ thống này thường được sản xuất tách riêng bởi các hãng sản xuất chuyên nghiệp,
sau đó cung cấp sản phẩm cho các hãng sản xuất động cơ. Do vậy việc tiếp cận hợp tác,
học hỏi và chuyển giao các công nghệ này còn rất hạn chế. Chính vì vậy việc làm chủ công
nghệ mới này đang là những thách thức lớn đối với các nhà nghiên cứu sản xuất, khai thác
sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa động cơ ở Việt Nam. Hiện nay trong quá trình vận hành
khai thác, sử dụng, và bảo dưỡng luôn phải cần có sự hỗ trợ kỹ thuật của chuyên gia các

Đối với máy móc có điều khiển điện tử nói chung và động cơ đốt trong có hệ thống
nhiên liệu điện tử nói riêng đều có bộ điều khiển điện tử ECU (Electronic Control Unit).
Trong hệ thống HTNL ĐKĐT thì ECU là bộ não điều khiển mọi hoạt động của hệ thống và
toàn bộ động cơ. Cơ sở để ECU hoạt động là bộ dữ liệu các tham số điều chỉnh được xây
dựng trong quá trình nghiên cứu-phát triển động cơ, gọi là bộ dữ liệu chuẩn, được tích hợp
trong ECU. Tuy nhiên, phương pháp xây dựng bộ dữ liệu chuẩn thường là bí quyết công
nghệ của nhà sản xuất nên không được công bố và rất khó tiếp cận và cũng chưa có tài liệu
nào hướng dẫn xây dựng bộ dữ liệu chuẩn cho ECU nói chung và động cơ đốt trong nói
riêng.
Với tính cấp thiết như đã trình bày ở trên, tác giả thực hiện luận án Tiến sĩ của mình
với đề tài: “Nghiên cu xây dng b d liu chun cho ECU h thng nhiên ling
”.
i. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
 Mục đích nghiên cứu
Đưa ra quy trình xây dựng bộ dữ liệu chuẩn cho ECU của hệ thống nhiên liệu sử
dụng trên động cơ đốt trong.
Ứng dụng quy trình trên để xây dựng bộ dữ liệu chuẩn cho ECU của hệ thống
nhiên liệu CR sử dụng trên động cơ diesel nghiên cứu.
 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Động cơ diesel có hệ thống nhiên liệu CR được lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu.
Cụ thể nghiên cứu hệ thống nhiên liệu CR sử dụng trên động cơ nghiên cứu AVL 5402.
Các nội dung nghiên cứu của đề tài được thực hiện tại Phòng thử động cơ một xylanh
thuộc Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội.
ii. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu thực hiện trên cơ sở kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực
nghiệm, trong đó lý thuyết quy hoạch thực nghiệm được sử dụng xuyên suốt trong nghiên
cứu. Sử dụng phương pháp tối ưu để xây dựng mô hình và xây dựng quy trình tối ưu hóa
các tham số trong hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử động cơ diesel. Chạy thực nghiệm


 Chương 4. Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng bộ dữ liệu chuẩn trên động cơ diesel
AVL 5402
 Kết luận chung và phương hướng phát triển
4 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG BỘ DỮ LIỆU
CHUẨN CHO ECU TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Điều khiển điện tử hiện nay là một phương pháp hết sức phổ biến trong mọi lĩnh vực
kỹ thuật của thế giới hiện đại. Điều khiển điện tử thực chất là một công nghệ tích hợp của
nhiều công nghệ truyền thống khác nhau trong một thể thống nhất, các sản phẩm điều
khiển điện tử trước hết phải bắt nguồn từ những thiết kế tối ưu với cấu trúc và nguyên lý
hoạt động của nó. Các bộ phận cấu thành như modul cơ khí, điện và điện tử, khí nén và
thuỷ lực cũng như các phần tử điều khiển (Sensor: cảm biến, Actuator: bộ chấp hành), các
phần mềm tin học trong một đơn vị sản phẩm phải có ảnh hưởng lẫn nhau tạo nên thể
thống nhất hữu cơ. Trong chương này sẽ khái quát về sự điều khiển điện tử ở động cơ đốt
trong gồm: động xăng và động cơ diesel. Đồng thời nêu lên những đặc điểm, phương pháp
xây dựng bộ dữ liệu cho bộ phận điều khiển điện tử ở động cơ đốt trong.
1.1. Điều khiển điện tử trên các máy móc
1.1.1. Giới thiệu chung
Điều khiển là tập hợp tất cả các tác động có mục đích nhằm điều khiển một quá trình
này hay quá trình kia theo một quy luật hay một chương trình cho trước. Quá trình điều
khiển hoặc điều chỉnh được thực hiện mà không có sự tham gia trực tiếp của con người, thì
chúng ta gọi đó là quá trình điều khiển và điều chỉnh tự động. Tập hợp tất cả các thiết bị

, x
2,…
x
n
) xác lập chế độ làm việc
của máy công tác, ví dụ như ở động cơ đốt trong là vị trí cơ cấu điều khiển nhiên liệu, mô
men cản… Các thông số điều khiển và điều chỉnh máy công tác được thể hiện trong nhóm
II (u). Trong nhóm này lại có thể chia thành các thông số điều khiển và các tham số điều
chỉnh với bộ dữ liệu chuẩn. Các thông số điều khiển, biểu thị trong nhóm u
1
, ví dụ đối với
động cơ đốt trong là lượng nhiên liệu phun (thời gian mở vòi phun…) hay hệ số dư lượng
không khí … là các thông số được ECU tính toán để cụ thể hóa chế độ làm việc động cơ
sau khi được xác lập bởi các thông số đầu vào đã nói ở trên. Còn các tham số điều chỉnh,
thể hiện trong nhóm u
2
, là bộ dữ liệu chuẩn của ECU để điều chỉnh máy công tác hoạt
động nhằm đạt được những mục tiêu nhất định gọi là điều kiện ràng buộc đối với các thông
số đầu ra III (y
1,
y
2
y
n
). Lấy ví dụ đối với động cơ diesel, bộ dữ liệu chuẩn là bộ dữ liệu
góc phun sớm, áp suất phun, chế độ phun (phun nhiều giai đoạn)… nhằm đạt giá trị tối ưu
về mômen, suất tiêu hao nhiên liệu, chất lượng khí thải, độ rung ồn… trong miền làm việc
của động cơ.
Tính toán các thông số điều khiển dựa trên các thông số xác lập chế độ làm việc của
máy. Đối với động cơ đốt trong, từ vị trí của cơ cấu điều khiển nhiên liệu và tốc độ vòng

2
để điều hành hoạt động của máy. Việc này được thực hiện theo
lý thuyết nhận dạng của quá trình điều khiển [8].
Quá trình điều khiển trong hệ thống được thực hiện trên cơ sở một trong ba nguyên
tắc cơ bản sau: điều khiển theo sai lệch, điều khiển theo phương pháp bù nhiễu, điều khiển
theo sai lệch và bù nhiễu. Khi điều khiển theo sai lệch, tín hiệu ra được đưa vào so sánh
với tín hiệu vào nhằm tạo nên tín hiệu tác động lên đầu vào bộ điều khiển nhằm tạo tín
hiệu điều khiển đối tượng. Nguyên tắc điều khiển bù nhiễu là sử dụng một thiết bị bù để 6 giảm ảnh hưởng của nhiễu là nguyên nhân trực tiếp gây ra hậu quả cho hệ thống. Nguyên
tắc điều khiển hỗn hợp là phối hợp cả hai nguyên tắc trên, vừa có hồi tiếp theo sai lệch vừa
dùng các thiết bị để bù nhiễu [38, 39].
Các hệ thống điều khiển tự động cũng còn thường được phân loại theo nguyên lý xây
dựng hệ thống: điều khiển mạch vòng hở và điều khiển mạch vòng kín. Trong đó, hệ thống
điều khiển mạch kín với ưu điểm tự điều chỉnh và thích nghi với các điều kiện bên ngoài
thay đổi đang chiếm ưu thế và được sử dụng rộng rãi hơn. Cụ thể nghiên cứu với hai loại
động cơ chính là động cơ xăng và động cơ diesel, cả hai loại ngày càng được điện tử hoá
điều khiển để đáp ứng yêu cầu đối với động cơ hiện đại, được trình bày ở các phần sau.
Quá trình điều khiển trình bày tóm tắt ở trên thuộc lĩnh vực chuyên sâu của chuyên
ngành Điều khiển tự động, không phải là đối tượng nghiên cứu của luận án.
1.1.2. Hệ thống điều khiển điện tử động cơ xăng
1.1.2.1. Khái niệm và phân loại
Động cơ xăng được trang bị điều khiển điện tử từ rất sớm vào những năm 70 của thế

không trên đường ống nạp, qua đó tính toán khối lượng không khí nạp theo tỷ trọng của
không khí nạp bằng cảm biến áp suất tuyệt đối (MAP - Manifold Absolute Pressure). Các
sơ đồ bố trí cảm biến khí nạp được trình bày trên Hình 1.2.
1.1.2.2. Cấu trúc hệ thống phun xăng điện tử
a) Sơ đồ nguyên lý chung
Sơ đồ một hệ thống phun xăng điện tử điển hình như thể hiện trên Hình 1.3. Các bộ
phận chính trong hệ thống gồm có: ECU động cơ, các cảm biến (lưu lượng khí nạp, vị trí
góc quay trục khuỷu, vị trí trục cam, vị trí bướm ga, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm
mát, cảm biến oxi,…) [11].
Có thể chia một hệ thống phun xăng điện tử như trên thành 3 khối: khối cấp không
khí, khối cấp nhiên liệu và khối điều khiển điện tử. Hệ thống hoạt động cơ bản như sau, từ
vị trí bướm ga và tốc độ động cơ, các cảm biến nhận thông tin và gửi đến ECU. ECU sẽ so Hình 1.2. Sơ đồ bố trí cảm biến lưu lượng khí nạp trong hệ thống EFI [11] Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý chung của một hệ thống phun xăng điện tử [11]
8

Hình 1.4. Thuật toán điều khiển thời gian phun nhiên liệu [10] Hình 1.5.
Hiệu chỉnh thời gian phun trong
quá trình khởi động
9 Tỷ lệ hòa khí ở chế độ này thường rất đậm (λ = 0,4 ÷ 0,8) tùy theo nhiệt độ động cơ.
Ở chế độ khởi động, tín hiệu từ cực ST của khóa điện được gửi đến ECU để nhận biết động
cơ đang khởi động, ngoài ra tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ động cơ cũng được gửi tới để
xác định nhiệt độ động cơ.
d) Chạy ấm máy
Để rút ngắn thời gian hâm nóng máy, lượng nhiên liệu phun được tăng lên khi nhiệt
độ động cơ thấp. Tuy nhiên tỷ lệ làm đậm sẽ giảm xuống khi tiếp điểm không tải ở cảm
biến bướm ga đóng, như thể hiện trên Hình 1.6.
Sau thời gian khởi động động cơ, ECU xác định thời gian phun theo biểu thức:
t
i
= t
b
+ t
10 g) Chế độ tăng tốc
Ở chế độ tăng tốc, đặc biệt khi bắt đầu tăng tốc, hòa khí quá nhạt do nhiên liệu chưa
kịp bổ sung trong khi lượng khí nạp tăng nhanh do bướm ga thay đổi đột ngột. Vì vậy, để
động cơ có thể tăng tốc tốt thì cần phải tăng lượng nhiên liệu phun (thời gian phun) tương
ứng với lượng không khí nạp, thể hiện trên Hình 1.8. Mức độ tăng tốc được xác định bằng
tốc độ thay đổi độ mở bướm ga. Lượng hiệu chỉnh sẽ tăng lên nhanh khi mới tăng tốc và
sau đó giảm dần cho đến khi quá trình tăng tốc kết thúc, tăng tốc càng nhanh thì lượng
nhiên liệu phun nhiên liệu càng lớn.
f) Chế độ tải cao
Khi bướm ga mở lớn hơn 50° ÷ 60° so với vị trí đóng, nghĩa là động cơ hoạt động ở
chế độ tải lớn đến toàn tải thì lượng nhiên liệu phun cần phải được tăng lên. Do vậy, ECU
sẽ thu nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga để nhận biết độ mở của bướm ga và quyết
định điều chỉnh tăng thời gian phun phù hợp.
h) Chế độ giảm tốc
Khi động cơ làm việc ở chế độ
không tải cưỡng bức, việc phun nhiên
liệu sẽ bị ngừng lại, tạo nên khí thải
sạch và tiết kiệm nhiên liệu. Tuy nhiên
nếu nhiệt độ động cơ thấp thì tốc độ
vòng quay cắt nhiên liệu sẽ tăng lên để
ngăn ngừa hiện tượng động cơ chạy
không ổn định, như thể hiện trên Hình l) Hiệu chỉnh tỷ lệ nhiên liệu theo tín hiệu phản hồi
ECU hiệu chỉnh khoảng thời gian phun dựa trên các tín hiệu từ cảm biến ôxy (cảm
biến λ) nhằm duy trì tỷ lệ hỗn hợp trong khoảng hẹp gần với tỷ lệ hòa khí lý thuyết, để bộ
xúc tác khí thải ba thành phần hoạt động với hiệu suất cao. ECU nhận tín hiệu từ cảm biến
lambda và hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun nhiên liệu cho phù hợp, thể hiện ở Hình 1.11.
Hiệu chỉnh phản hồi không được thực hiện ở các chế độ như khi cắt nhiên liệu, trong
khi khởi động, quá trình làm đậm hỗn hợp sau khi khởi động, quá trình làm đậm khi tăng
tốc và khi nhiệt độ động cơ dưới mức quy định.
Hình 1.10. Đặc tính hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun theo điện áp ac-qui
1. Công tắc khởi động; 2. Hộp cầu chì và rơ le; 3. Công tắc chẩn đoán; 4. Công tắc xoá mã
lỗi; 5. Đầu nối chẩn đoán; 6. Máy phát điện; 7. Cảm biến nhiệt độ nước; 8. Mô tơ bước; 9. Cảm
biến vị trí thanh răng; 10. Cảm biến tốc độ động cơ; 11. Bộ điều chỉnh thời điểm phun kiểu cơ khí;
12. Bơm cao áp; 13. Bộ điều tốc cơ khí; 14. Bảng đồng hồ; 15. Đèn báo chẩn đoán; 16. Đồng hồ
tốc độ; 17. Khối điều khiển điện tử.
A. Tín hiệu khởi động; B. Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát; C. Tín hiệu đầu cuối máy phát;
D. Tín hiệu vòng quay động cơ; E. Tín hiệu vị trí thanh răng; F. Tín hiệu vị trí bắt đầu cấp nhiên
liệu; G. Tín hiệu kích hoạt mô tơ bước; H. Tín hiệu đèn check; J. Tín hiệu đồng hồ tốc độ; L. Tín
hiệu xoá mã lỗi; K. Tín hiệu chẩn đoán.

Hình 1.12. Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử trên động cơ Mitsubishi 6D1
13 Mô-tơ bước (8) làm dịch chuyển bạc xả được điều khiển tự động nhờ bộ điều khiển
điện tử (17), do đó cho phép chọn được góc phun sớm phù hợp với mọi chế độ hoạt động
của động cơ. Góc phun sớm tốt nhất ở từng chế độ làm việc được nhà chế tạo xây dựng
trước từ hàng loạt thử nghiệm trên băng thử. Qua đó, các thông số chuẩn được lập thành

8. Đường dầu; 9. Chốt gạt.
14 1.1.3.3. Hệ thống điều khiển trên cụm bơm - vòi phun
Sơ đồ hệ thống nhiên liệu kiểu cụm bơm - vòi phun trên xe Caterpillar 3406E thể hiện
trên Hình 1.15. Hệ thống này kết hợp giữa điều khiển bằng cơ khí và điều khiển bằng điện
tử các tổ bơm - vòi phun liền khối bố trí trên từng xilanh động cơ. Phần truyền động cơ khí
thực hiện nhiệm vụ nén pít tông bơm cao áp (8), gồm các bộ phận: trục cam (1), con đội
con lăn (2), đũa đẩy (4), đòn bẩy (6). Hệ thống điều khiển điện tử với module điều khiển
động cơ (ECM - Engine Control Module) sẽ cấp tín hiệu ra điều khiển van điện từ (7) thực
hiện cấp nhiên liệu từ bơm cao áp xuống vòi phun.
Nguyên lý hoạt động của bơm như sau: Van điện từ (11) có tác dụng chặn hoặc mở
thông đường dầu cao áp trong bơm pít tông (3) với đường dầu thấp áp (10). Khi bơm cao
áp được cam nén xuống, ECM sẽ điều khiển van (11) đóng, do đó nhiên liệu cao áp sẽ theo
đường dẫn xuống vòi phun (6) và phun vào xilanh. Khi van (11) được ECM điều khiển
mở, nhiên liệu cao áp sẽ qua van về đường (10), quá trình phun kết thúc. Như vậy thời
điểm bắt đầu phun được quyết định bởi thời điểm đóng van, thời gian đóng van dài hay
ngắn sẽ cho phép luợng nhiên liệu phun vào xilanh là nhiều hay ít. Căn cứ vào thông tin
thu nhận từ các cảm biến, bộ ECM sẽ điều khiển van đóng mở hợp lý, cho phép động cơ
làm việc một cách tối ưu.

bản của hệ thống này với hệ thống bơm - vòi phun đã mô tả ở trên là sử dụng dầu bôi trơn
có áp suất cao (dầu kích hoạt) để nén pít tông bơm cao áp, đưa nhiên liệu qua vòi phun,
phun vào xilanh động cơ. Việc thay đổi thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu cũng như lượng
nhiên liệu phun được quyết định bởi thời điểm và thời gian mở van đưa dầu vào nén pít
tông bơm cao áp. Sơ đồ hệ thống HEUI thể hiện trên Hình 1.16.
Kết cấu và nguyên tắc hoạt động của các cụm trong hệ thống HEUI như sau:
- Cụm dầu kích hoạt bơm phun: Dầu máy từ các te 1, qua bộ lọc và làm mát 2, vào
bơm dầu tăng áp 3. Dầu qua bơm có áp suất cao (dầu kích hoạt), được đưa tới đường ống 6
và chờ sẵn trước cửa van dầu của từng bơm phun 8.
- ECM 5 điều khiển mở van dầu, dầu kích hoạt sẽ nén pít tông bơm nhiên liệu phun
vào xy lanh. Áp suất dầu kích hoạt được đo bằng cảm biến áp suất 4 và được điều chỉnh
bởi một van xả nằm trong khối bơm dầu 3.
Cụm cung cấp nhiên liệu thấp áp: Trên cụm bơm 3 có gắn bơm nhiên liệu thấp áp để
hút nhiên liệu từ thùng 9; Nhiên liệu qua bộ lọc tinh và tách hơi 7 đi đến đường dầu vào
của các bơm phun 8, sau đó trở về thùng dầu.
Cụm bơm cao áp - vòi phun: Đây là loại bơm cao áp kiểu bơm vòi phun liền khối,
mỗi xilanh có một bơm phun.
Hệ thống điều khiển điện tử ECM: Thông tin đầu vào ECM lấy từ các cảm biến: vị trí
chân ga, tốc độ động cơ, điểm chết trên máy 1, áp suất khí tăng áp, áp suất dầu kích hoạt,
áp suất nhiên liệu, áp suất khí quyển, nhiệt độ dầu, nhiệt độ nhiên liệu, nhiệt độ khí nạp,
nhiệt độ làm mát, mức dung dịch làm mát. Thông tin đầu ra ECM điều khiển các bộ phận:
van xả trên đường dầu kích hoạt, van đưa dầu kích hoạt vào các bơm vòi phun, công tắc tắt
máy, bộ điều khiển chạy chậm, điều khiển quạt gió làm mát, bộ sấy nóng nước làm mát khi
trời lạnh, đèn báo nguy, đèn chẩn đoán. Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử HEUI cho trên
Hình 1.17 [14].

Hình 1.16. Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu thủy lực điện tử HEUI

Hệ thống nhiên liệu tích áp (CR) [12, 13, 40] được hãng Bosch đưa ra thị trường lần
đầu vào năm 1997. Sau đó, nhiều nhà máy sản xuất ôtô lớn đã đón nhận và ứng dụng trên
nhiều dòng xe của mình. Tính đến nay, số lượng xe sử dụng hệ thống nhiên liệu tích áp
trên thế giới đã trên 40 triệu chiếc. Với yêu cầu ngày càng gắt gao về vấn đề môi trường và
lượng nhiên liệu tiêu thụ thì hệ thống nhiên liệu tích áp là một trong các lựa chọn phù hợp.
Hình 1.18.
Sơ đồ hệ thống nhiên liệu tích áp Hình 1.17. Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử HEUI [14]

Trích đoạn Kết luận chƣơng 2 Giới thiệu phần mềm DX6 Phân tích kết quả Thực hiện tối ƣu tham số điều chỉnh động cơ Tiến hành bài toán quy hoạch trực giao cấp II

---