Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử ETCS-i

Góc mở của bướm ga thông thường được điều khiển trực tiếp bằng dây cáp nối từ bàn đạp ga đến bướm ga để mở và đóng nó. Trong hệ thống này, dây cáp được loại bỏ, và ECU động cơ dùng mô tơ điều khiển bướm ga để điều khiển góc mở của bướm ga đến một giá trị tối ưu tương ứng với mức độc 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 của bướm ga được nhận biết bởi cảm biến vị trí bướm ga, ECU động cơ và cổ họng gió. Cổ họng gió bao gồm bướm ga, mô tơ điều khiển bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga và các bộ phận khác.

1. Cấu tạo và hoạt động

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, mô tơ bướm ga để mở và đóng bướm ga, và một lò xo hồi để trả bướm ga về một vị trí cố định. Mô tơ bướm ga ứng dụng một mô tơ điện 1 chiều (DC) có độ nhạy tốt và tiêu thụ ít năng lượng.

ECU động cơ điều khiển độ lớn và hướng của dòng điện chạy đến mô tơ điều khiển bướm ga, làm quay hay giữ mô tơ, và mở/đóng bướm ga qua 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 mô tơ, lò xo hồi sẽ giữ bướm ga ở một vị trí cố định (khoảng 7 độ). Tuy nhiên, trong chế độ không tải, bướm ga được đóng lại nhỏ hơn so với vị trí cố định.

• 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 mô tơ, nhưng do bướm ga được giữ ở góc mở khoảng 7 độ nên 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 giữa mô tơ và bướm ga, nó có thể dùng để nối và ngắt mô tơ.

2. 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 công suất cao và chế độ đi đường tuyết – trơn trượt:

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 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 nhanh 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.
• Điều khiển chế độ đường tuyết / trơn trượt: 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.

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 minh họa cho thấy khi đàn 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

• 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.
• 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.
• 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, tăng tính ổn định của xe và đảm bảo lực dẫn động.
• 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
• 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 bao gồm ECU điều khiển chạy tự động sẽ trực tiếp điều khiển góc mở bướm ga qua mô tơ 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 check engine 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 của bàn đạp ga và xe vận hành với góc mở bướm ga hạn chế hơn so với bình thường. Ngoài ra, nếu có vẻ như hư hỏng xảy ra trong cả 2 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 mô tơ điều khiển bướm ga, sau đó chuyển sang chế độ hoạt động hạn chế. Lúc này bướm ga được mở ở góc độ định bằng lo xo hồi, 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 trong hệ thống mô tơ điều khiển bướm ga, khi đó nó sẽ điều khiển giống như khi có hư hỏng về cảm biến vị trí bướm ga.

Bình luận bài viết