BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, LẮP RÁP MÔ HÌNH
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: T21 - 2008

S KC 0 0 2 2 5 5

Tp. Hồ Chí Minh, 2008


MỤC LỤC
CHƢƠNG I : DẪN NHẬP

1-2

1.1 -: Đặt vấn đề
1.2 -: Tầm quan trọng của vấn đề
1.3 -: Giới hạn đề tài
1.4 -: Mục đích nghiên cứu
1.5 -: Kế hoạch nghiên cứu
1.6 -: Đối tượng nghiên cứu
1.7 -: Phương pháp và phương tiện nghiên cứu
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I.

3 - 28

KHÁI QT VỀ CCS 1.

II. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CCS
1. SƠ ĐỒ MẠCH VÀ SƠ ĐỒ KHỐI
2.CHỨC NĂNG CỦA CÁC BỘ PHẬN
3.CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC BỘ PHẬN CỦA CCS
-

Chức năng phục hồi CCS
Chức năng điều khiển giới hạn tốc độ thấp
Chức năng giới hạn tốc độ cao
Chức năng huỷ không tự động

CHƢƠNG IV: TÓM TẮT, KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

35

1.8 -: Tóm tắt – Kết luận

TÀI LIỆU THAM KHẢO
36

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 2


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tham khảo
[1] Nguyễn Khắc Trai.
Cấu tạo gầm xe con

Nhà xuất bản giao thông vận tải, 1996

[2] Nguyễn Khắc Trai.
Tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ôtô NXB Năm 1997
[3] Tài liệu tra cứu ôtô Mitchell On Demand 5 – 2007
[4] Các tài liệu đào tạo của các cơng ty Toyota , Ford, Hyundai

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 3

tạo thành công hệ thống điều khiển ga tự động trên ô-tô sẽ mang lại hiệu quả kinh tế lớn
nhờ giá thành thấp, có thể thay thế và điều chỉnh họat động cho phù hợp, đồng thời giúp
sinh viên hiểu rõ ràng và trực quan các chức năng hoạt đông của hệ thống điều khiển ga
tự động trên ô-tô.

1.3 -: Giới hạn đề tài
Để ứng dụng thành công kỹ thuật lập trình vi điều khiển vào thực tế để chế tạo một
sản phẩm hoạt động tốt nhất như thông số nhà chế tạo không phải là điều đơn giản.
Do thời gian có hạn, đề tài chỉ dừng lại ở mức độ:

 Chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động trên ô-tô điều khiển cánh bươm
ga bằng motor điện

 Chế tạo mạch điều khiển có chức năng điều khiển ga tự động như hoạt động
thực tế.

 Tuy nhiên mô hình chưa thể giả lập hết tất cả các chế độ như hoạt động của xe
chạy trên đường.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 1


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
1.4 -: Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của đề tài này là tạo ra mô hình giả lập các trạng thái khác
nhau trong hoạt động lái xe để sinh viên có thể xem và đánh giá được hệ thống điều khiển
ga tự động, tạo ra mô hình dùng trong giảng dạy. Đồng thời cũng tạo ra 1 sản phẩm ứng
dụng vào thực tiễn để thay thế , lắp đặt các hộp điều khiển ga tự động trên xe

 Quan sát: các cảm biến, cơ cấu chấp hành điều khiển cánh bướm ga.
 Thực nghiệm: lắp đặt trên board và viết chương trình thử nghiệm.
1.7.2 -: Phương tiện nghiên cứu:

 Phương tiện sử dụng để thu thập tài liệu: sách giáo khoa, giáo trình thực tập,
mạng Internet, máy tính PC, …

 Phương tiện phục vụ thí nghiệm: máy tính PC, cáp kết nối nạp Vi điều khiển và
một số linh kiện khác.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 2


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I.

KHÁI QT VỀ CCS
MƠ TẢ

Trong suốt q trình lái xe, người lái thường dễ bị mệt mỏi và căng thẳng. Đơi
lúc mất tập trung khi lái xe trên những đoạn đường dài cùng với những yếu tố khác
tác động đến người lái. Hệ thống điều khiển ga tự động (Cruise Control System) ra
đời là một trong những trang bị tiện lợi và an tồn trên ơtơ để hỗ trợ cho người lái.
1. Vai trò của hệ thống điều khiển ga tự động(CCS):
 Hệ thống điều khiển ga tự động(CCS) duy trì xe chạy tại một tốc độ do lái xe
đặt trước bằng cách điều chỉnh tự động góc mở bướm ga.
 CCS đặc biệt có ích khi lái xe liên tục không nghỉ trong nhiều giờ trên đ đường

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 4


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động

Đặt (SET),chạy đều (COAST), phục hồi (RESUME), tăng tốc (ACCEL), và hủy bỏ
(CANCEL).
1.Đặt tốc độ CCS:
 Ấn và nhả cơng tắt chính(nằm phía đầu cần điều khiển),đèn báo sẽ sáng
lên.

 Đạp chân ga để đạt được tốc độ mong
muốn (giữa 40 và 200 km/h).
 Ấn cần điều khiển xuống và nhả nó ra, thao tác này sẽ bật cơng tắc điều
khiển SET/COAST.

2.Tăng tốc bằng cần điều khiển:
Đặt lại tốc độ xe cao hơn:
Có 2 phương pháp:dùng cơng tắc điều khiển hoặc
dùng bàn đạp ga.
Dùng cơng tắt điều khiển:
Nhấc cơng tắc điều khiển lên, bật RES/ACC cho đến khi đạt được tốc độ
mong muốn.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 5


 Tốc độ xe giảm xuống thấp hơn 40km/h.
 Tốc độ xe giảm xuống thấp hơn tốc độ đặt trước 16km/h.
Phương pháp từ  đến  gọi là hủy khơng tự động được thực hiện bởi người lái.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 6


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
Phương pháp  và  gọi là hủy tự động được thực hiện bằng ECU điều khiển
chạy tự động.
4.Phục hồi lại tốc độ đặt trước:
Bật cơng tắt RESUME/ACCEL sẽ phục hồi tốc độ
chạy tự động đặt trước nếu nó tạm thời bị hủy bỏ bởi
một trong các phương pháp trên(từ  đến ) trong khi
tốc độ xe khơng giảm xuống dưới 40km/h.Tuy nhiên,khi
tắt cơng tắt chính và các trường hợp  hay  xảy ra sẽ
hủy vĩnh viễn tốc độ đặt trước.Nếu lái xe muốn phục hồi
hoạt động của CCS,phải đặt lại tốc độ trong bộ nhớ bằng cách bật cơng tắt chính và
lặp lại thao tác đặt tốc độ như mơ tả ở trên.
II. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CCS
MƠ TẢ
CCS bao gồm một cảm biến,các công tắc,một bộ chấp hành và ECU điều khiển chạy tự động.Bộ
chấp hành có 2 loại:dẫn động bằng chân khơng và dẫn động bằng mơtơ.
Cảm biến và các công tắc gửi các tín hiệu đến ECU,dựa trên các tín hiệu này ECU tính toán góc mở
bướm ga tương ứng và gửi các tín hiệu đến bộ chấp hành,dựa trên tín hiệu

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường



Công tắc đèn
phanh

Van xả
Van xả
Đèn báo
ECU động cơ và ECT
Van điện No.2 ECT
ECU O/D hay Relay

Công tắc chân không

Van điện O/D (A/T)

ECU động cơ và ECT

Bơm chân không

SƠ ĐỒ MẠCH (Cho xe CRESSIDA)
Khoá điện
STT
MAIN FL

ALT FL

AM1 FL

IG
Cầu chì


Van Đ/khiển 2
Công tắc điều khiển

3

MAIN

Van điện số 2(ECT)

SET/COAST
RES/ACC
ECU hay
rơ le O/D
Van điện O/D(A/T)

ECU
điều khiển
chạy tự
động

ECU hay
rơ le O/D

CANCEL

Công tắc ly hợp

Công tắc khởi động trung gian
Máy khởi động

chạy tự động.
 Cảm biến tốc độ:Tạo ra các tín hiệu xung,ECU điều khiển chạy tự động sẽ phát hiện được tốc độ
xe qua tần số của các xung này.
 Công tắc điều khiển (SET/COAST; RES/ACC; CANCEL):Dùng để đặt tốc độ chạy tự động hay
đặt lại đến tốc độ khác ,và huỷ điều khiển chạy tự động.
 Công tắc chính: CCS được kích hoạt bằng công tắc này.
 Đèn báo CCS:Đèn này sáng lên khi công tắc chính bật,chỉ ra rằng dòng điện đang được cấp đến
CCU.
 Công tắc huỷ:
 Công tắc đèn phanh:Phát hiện phanh đang đạp hay nhả
 Công tắc phanh tay:Phát hiện phanh tay đang kéo hay nhả
Công tắc ly hợp (xe M/T):Phát hiện bàn đạp ly hợp đạp hay nhả
 Công tắc khởi động xe trung gian (xe A/T):Phát hiện vò trí cần số P,N,D,2,L
hay R
(bất kỳ công tắc nào đều có thể huỷ CCS nếu nó được kích hoạt)
 Công tắc chân không: Phát hiện độ chân không trong đường ống nạp thấp hơn hay lớn hơn 170
mm Hg.
 Bơm chân không : Cấp chân không đến bộ chấp hành khi không có đủ chân không trong ống nạp.
 TDCL hay giắc kiểm tra: Dùng đẻ kiểm tra ,chẩn đoán hư hỏng.
ECU động cơ và ECT hay bộ vi xử lý O/D (xe A/T): Hộp số tự động được điều khiển bởi tín hiệu
phát ra từ ECU điều khiển chạy tự động.
 Cuộn dây O/D(xe A/T): Số truyền tăng và bật tắt bởi tín hiệu từ ECU điều khiển chạy tự động.
 Công tắc IDL: Phát hiện bướm ga đóng hay mở.
3.CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC BỘ PHẬN CỦA CCS
 CÔNG TẮC CHÍNH
Công tắc chính(MAIN) là công tắc nguồn chính cho hệ thống cho hệ thống điều khiển chạy tự động.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 11

Tốc độ của xe tỷ lệ với tần số của xung điện áp ra.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 12


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
b) Loại quang học:

Được dùng với bảng đồng hồ kiểu số, nó cũng được lắp trong đồng hồ tốc độ.
Cáp đồng hồ tốc độ làm cho đóa xẽ rãnh quay. Khi đóa xẽ rãnh quay, nó ngắt tia sáng
chiếu lên transitor quang từ diod phát quang (LED) làm cho transitor quang phát sinh
xung điện áp. Ánh sáng từ đèn LED bò ngắt 20 lần khi cáp đồng hồ tốc độ quay một vòng
do đó tạo 20 xung. Số lượng xung này được giảm xuống 4 xung trước khi tín hiệu được gởi
đến ECU điều khiển chạy tự động,
Một tín hiệu 20 xung trên một vòng quay của trục roto do transitor quang và đóa xẽ rãnh
tạo ra được chuyển thành tín hiệu 4 xung trên một vòng quay nhờ ECU đồng hồ số và
chuyển đến ECU chạy tự động.
c). Loại MRE (phần tử điện trở từ)
Cảm biến này được lắp trên hộp số hay hộp số phụ và được dẫn động bằng bánh
răng chủ động của trục thứ cấp. Cảm biến này bao gồm một mạch HIC (mạch tích hợp)
gắn trong MRE (phần tử điện trở từ) và một vành từ.
Nguyên lý hoạt động của MRE:
Khi hướng của dòng điện chạy trong MRE song song với hướng của đường sức từ,
điện trở sẽ trở nên lớn (và dòng điện yếu), ngược lại, khi hướng của dòng điện và đường
sức từ cắt nhau, điện trở giảm đến mức tối thiểu (và dòng điện mạnh). Hướng của đường
sức từ thay đổi do chuyển động quay của nam châm lắp trên vành từ, kết qủa là điện áp
ra của MRE ttở thành dạng sóng xoay chiều.
Bộ so sánh trong cảm biến tốc độ chuyển dạng sóng xoay chiều thành tín hiệu số,

Khi đạp bàn đạp ly hợp ở những xe hộp số thường,công tắc ly hợp bật,gửi một tín hiệu hủy đến
ECU điều khiển chạy tự động.
ắc quy

Khóa điện
ST
IG

Cơng tắt phanh tay

ECU
Điều khiển
chạy
tự động
g

Cơng tắt ly hợp
(A/T)
Cơng tắt khởi động trung gian

M
Máy khởi động

CÔNG TẮC ĐÈN PHANH
Công tắc đèn phanh gồm hai công tắc (A và B),khi đạp phanh có đồng thời hai tác dụng xảy ra.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 14


động(40-200 km/h với công tắc chính bật),ECU lưu giá trò này vào bộ nhớ và duy trì tại tốc độ
đó.
3) Chức năng giảm tốc độ
Khi bật và giữ công tắc SET/COAST trong khi xe đang chạy ở chế độ điều khiển chạy tự
động,bộ chấp hành đóng bướm ga và xe giảm tốc.ECU lưu tốc độ xe khi công tắc nhả ra va duy
trì xe tại tốc độ này.
4) Chức năng tăng tốc độ
Khi công tắc RES/ACCEL bật trong khi xe đang chạy tại chế độ điều khiển chạy tự động,bộ
chấp hành mở bướm ga một lượng thích hợp,và xe tăng tốc.ECU lưu tốc độ xe khi công tắc nhả
ra và duy trì tốc độ này.
5) Chức năng phục hồi CCS
Sau khi chế độ điều khiển chạy tự động bò hủy không tự động bằng bất kỳ công tắc hủy nào,tốc
độ đặt trước có thể được phục hồi bằng cách bật công tắc RES/ACC (khi đó tốc độ xe không
được giảm xuống dưới giới hạn 40km/h ,tốc độ xe đặt trước sẽ không thể phục hồi khi tốc độ xe
giảm xuống thấp hơn tốc độ giới hạn đó,vì khi đó tốc độ lưu trong bộ nhớ sẽ bi xoá.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 16


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
6) Chức năng điều khiển giới hạn tốc độ thấp
Giới hạn tốc độ thấp là tốc độ thấp nhất mà hệ thống CCS có thể đặt được (xấp xỉ 40km/h),
CCS không thể đặt dưới tốc độ này.Nếu tốc độ xe giảm xuống dưới tốc độ này chế độ chạy tự
động có thể bò huỷ bỏ tự động và tốc độ đặt trước trong bộ nhớ bò xoá bỏ.
7) Chức năng giới hạn tốc độ cao
Giới hạn tốc độ cao là tốc độ cao nhất mà hệ thống CCS có thể đặt được (xấp xỉ 200km/h)
.CCS không thể đặt trên tốc độ này,và tốc độ xe không thể tăng quá tốc độ này bằng công tắc
ACCEL.

10) Chức năng điều khiển A/T
Khi xe chạy tự động lên dốc ở số OD và tốc độ xe giảm xuống dưới tốc độ cắt số truyền tăng
(dưới tốc độ đặt trước 4km/h ),ECU tăng mô men bằng cách huỷ số truyền tăng để không cho
tốc độ xe giảm nữa.
Khi tốc độ xe tăng quá tốc độ phục hồi số truyền tăng (nhỏ hơn tốc độ đặt trước 2km/h),ECU
phục hồi số truyền tăng sau 6 giây.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 17


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động
11) Chức năng điều khiển bộ chấp hành
Khi tốc độ tăng quá tốc độ đặt trước khoảng 15km/h ,cuộn điện từ của van xả bộ chấp hành tắt
và xe được giảm tốc.Sau đó khi tốc độ xe tăng dần lớn hơn tốc độ đặt trước khoảng 10km/h,cuộn
điện từ van xả bật và chế độ chạy tự động được phục hồi.
12) Chức năng điều khiển bơm chân không
Khi chức năng CANCEL hay COAST đang hoạt động thì bơm chân không không hoạt động.
 Bơm chân không hoạt động khi chức năng ACCEL hoạt động.
 Bơm chân không bật khi:Công tắc chân không bật,tốc độ xe thực tế giảm thấp hơn tốc
độ đặt trước 3km/h.
 Bơm chân không tắt khi:16 giây trôi qua khi không thoả mãn điều kiện bật ,khi tốc độ
xe tăng cao hơn tốc độ đặt trước 3km/h.
13) Chức năng điều khiển ly hợp từ an toàn
Nếu tốc độ xe tăng lên lớn hơn tốc độ đặt trước 15km/h ECU sẽ ngắt ly hợp từ để làm tốc độ xe
giảm xuống .
Khi tốc độ xe giảm xuống trong khoảng lớn hơn tốc độ đặt trước 10 km/h,ly hợp từ bật trở lại
để phục hồi tốc độ chạy tự động.
14) Chức năng điều khiển hạ thấp tốc độ


Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống điều khiển ga tự động

CẤU TẠO
Nó gồm một van điều khiển,một van xả,hai cuộn dây,một màng,một lò xo hồi và một lọc gió.

HOẠT ĐỘNG
a) Van điều khiển
Khi cấp dòng điện:Khi cấp dòng điện đến cuộn dây của van điều khiển .khoang thông với khí quyển
bò đóng,khoang thông với chân không đường ống nạp mở .lực hút chân không lớn hơn lực đẩy của lò
xo,màng dòch chuyển về phía tăng độ mở bướm ga làm tăng công suất và tốc độ động cơ.
Khi cắt dòng điện:Khi cắt dòng điện,không khí chiếm đầy bộ chấp hành và màng bò đẩy về phía
đóng bướm ga lại,làm giảm công suất và tốc độ động cơ.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Trang: 20