Thu hồi xe của một số hãng lớn có uy tín đang làm phát sinh nhiều nghi vấn về nguyên nhân. Một trong các nguyên nhân đó được xem xét là lỗi chân ga điện tử. Có nhiều giả định và trao đổi khác nhau của người sử dụng, các nhà kỹ thuật, song trước hết phải làm rõ hiện tượng tăng tốc động cơ ngoài ý muốn. Đây là bài viết của PSG.TS Nguyễn Khắc Trai Trường ĐHBK Hà Nội đăng trên số 3/2010 của Tạp chí Đăng kiểm. Khi vận hành ô tô công việc đầu tiên cần thiết là bật công tắc điện khởi động cơ, các ô tô ngày nay không cần dập ga và đè chân lên chân ga như các loại xe truyền thống sử dụng chế hòa khí đơn giản, động cơ được khởi động và hoạt động ở số vòng quay nhỏ, chúng ta thường gọi đấy là chế độ “chạy chậm không tải”. Động cơ được hâm nóng đến nhiệt độ làm việc tối ưu, người ta chuyển sang chế độ làm việc có tiện nghi: bật đèn chiếu xa, bật điều hòa để chuẩn bị cho xe khởi hành. Xe vẫn dứng yên nhưng động cơ tự động tăng thêm vận tốc quay và làm việc ở chế độ có tải, để kéo các thiết bị tiện nghi, mặc dù không đạp chân lên bàn đạp ga. Ở đây động cơ tự động chuyển sang chế độ “chạy chậm có tải”. Người sử dụng có thể dễ dàng cảm nhận thấy sự tăng tốc khi động cơ chuyển chế độ, mà không có sự can thiệp của chân ga. Một số người sử dụng cho rằng đây là chế độ òa ga, nhưng hiện tượng này là sự tăng tốc động cơ nằm trong chủ định của nhà thiết kế để đảm bảo sử dụng nhiên liệu tối ưu. Tùy thuộc vào mức độ phức tạp yêu cầu, nhà thiết kế có thể chia chế độ “chạy chậm có tải” thành hai giai đoạn nhỏ: chạy chậm có tải vừa, chế độ chạy chậm có tải lớn tương thích với phụ tải sử dụng. Chúng ta gọi đó là “chế độ chạy chậm theo mức độ tải trọng”.
Như vậy, việc tăng tốc độ động cơ khi đưa thêm thiết bị tiêu thụ ở chế độ chạy chậm là hiện tượng bình thường của động cơ ngày nay. Nhờ khả năng đó, động cơ làm việc linh hoạt, nhiên liệu được sử dụng hợp lý, đồng thời hạn chế ô nhiễm, thỏa mãn mục tiêu thân thiện với môi trường.
Trong thực tế, các động cơ xăng truyền thống đôi lúc xuất hiện tăng tốc ngoài ý muốn do động cơ bị kích nổ. Hiện tượng kích nổ của xăng là hiện tượng hỗn hợp nhiên liệu tự bốc cháy, trước khi buồng đốt được bật tia lửa điện. dễ nhận biết thấy khi rơi vào tình trạng này, tắt khóa điện động cơ vẵn còn nổ và ô tô có thể tăng tốc ngoài ý muốn. Ngày nay, trên động cơ phun xăng hiện tượng kích nổ được xử lý thông qua phần mền cài đặt trong hộp đen.
Cùng với việc thỏa mãn mục đích sử dụng nhiên liệu hợp lý, trên ô tô có hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS), các dòng xe hiện đại đã bố trí các hệ thống chống trượt quay cho bánh xe chủ động (TRC) và được coi là hệ thống “ABS liên hợp”.
Đầu tiên, nói về nói về việc chuyển chân ga sang chân phanh. Hiển nhiên là khi phanh sẽ không nhấn chân lên bàn đạp ga, chân ga được giải phóng, tuy nhiên giữa hai trạng thái từ nhấn ga sang thả ga để phanh là giai đoạn quá độ: giảm mức tiêu thụ nhiên liệu đột ngột. Trong thời gian này, nếu xuất hiện sự tăng tốc bất thường là “chế độ òa ga ngoài ý muốn”.
Ở hệ thống liên kết cơ khí chân ga với bướm gió (chân ga cơ khí trong chế hòa khí, khi thả chân ga, bướm gió lập tức đóng lại, lưu lượng và tốc độ dòng khí nạp giảm nhanh chóng, động cơ giảm dần lượng cấp nhiên liệu và giảm vận tốc quay. Tuy nhiên, nếu lỗ giclơ đường xăng chính không hợp lý sẽ tạo áp suất kéo nhiên liệu vào mạnh hơn và có thể òa ga. Khi đó van an toàn trên bướm gió, do độ chênh áp bị tự động mở rộng kéo theo không khí vào thêm. May thay trên động cơ chế hòa khí còn có bướm ga nằm dưới (xem hình 1), cơ cấu điều khiển bướm ga đóng lại không cho xảy ra òa ga. Kết cấu như thế đã dùng lâu nay trên động cơ xăng ô tô và sự xuất hiện tượng òa ga khi thả chân ga (òa ga ngoài ý muốn) chỉ xảy ra trên động cơ cũ sau khi sửa chữa kỹ thuật không đúng.
Hình 1. Bướm ga và bướm gió trên chế hòa khí liên kết với chân ga cơ khí.
Trên động cơ phun xăng điện tử, chân ga cơ khí điều khiển vị trí bướm ga, thực chất điều khiển lưu lượng gió. Duy trì lượng gió vào và lượng phun nhiên liệu có thể giúp quá trình cháy hoàn thiện hơn.
Ở hệ thống chân ga cơ khí này có thể tồn tại cơ cấu giảm va khi chân ga bị thay đổi chế độ đột ngột, cơ cấu giảm va làm mềm dịch chuyển của bướm gió giúp cho máy tính thực hiện tính toán chính xác chế độ phun nhiên liệu.
Như vậy, đối với chân ga cơ khí có thể xảy ra òa ga ngoài ý muốn do:
- Bướm ga bị kẹt cơ khí,
- Máy tính có lỗi lầm trong xử lý tín hiệu.
Quay lại với vấn đề hệ thống ABS liên hợp với TRC đã nói ở trên. Khi đi trên đường trơn, người sử dụng đạp sâu chân ga, mặc dù vận tốc quay của động cơ cao nhưng vận tốc ô tô không tăng được do nền đường có khả năng bám thấp, xuất hiện sự quay trơn bánh xe chủ động. Người sử dụng bấm nút kích hoạt TRC, đưa hệ thống ABS và TRC vào hoạt động.
Khi TRC được kích hoạt, trong trường hợp bánh xe chủ động bị quay trơn, các bánh xe đó bị phanh bởi hệ thống ABS nhằm hạn chế công suất của động cơ và sau đó để tránh lãng phí công suất và giảm tổn hao cơ cấu phanh, động cơ cần giảm công suất mặc dù chân ga vẫn bị nhấn sâu. Như vậy, cần có liên kết điện tử giữa chân ga và bướm gió của ô tô ngày nay. Ngày nay, thiết bị liên kết như thế được gọi là chân ga điện tử. Hiển nhiên điều nói trên chỉ nêu ra sự khởi nguồn cần thiết của chân ga điện tử trên động cơ ô tô. Tiếp sau đó thiết bị chân ga điện tử còn được tổ hợp với nhiều chức năng khác, chẳng hạn với các hệ thống ABS liên hợp với VDC… các hệ thống điều khiển thông minh trên ô tô con, ô tô tải và ô tô buýt.
Chân ga điện tử là thiết bị liên kết chân ga với bướm gió thông qua các mô tơ điện (hình 2), chế độ làm việc của mô tơ điện được thực hiện thông qua tín hiệu của vị trí bàn đạp chân ga trong buồng lái. Hiện nay, nhiều nhà chế tạo đã sử dụng thiết bị chân ga điện tử như một thiết bị tiêu chuẩn của nhà sản xuất và do vậy mới xảy ra việc thu hồi với số lượng lớn.
Hình 2: Bướm gió liên kết với chân ga điện tử trong hệ thống phun xăng ngày nay. Liên hệ với chuyện òa ga ngoài ý muốn của ô tô. Sự hoạt động của chân ga điện tử phụ thuộc vào các tín hiệu vào ECU (hộp đen), trong đó có tín hiệu về vị trí của bàn đạp chân ga, chương trình cài đặt được thiết kế. Khi một trong tín hiệu đưa vào hộp đen bị lỗi, các chương trình cài đặt bị lỗi, hiện tượng òa ga ngoài ý muốn là có thể xảy ra.
Như vậy, hiện tượng òa ga ngoài ý muốn lại còn thêm nguyên nhân về lỗi của chương trình được cài đặt.
Tập hợp các lỗi này xảy ra trên ô tô ngày nay cần được kiểm soát. Thông thường các lỗi này có thể được hiển thị ở hệ thống chẩn đoán động cơ. Nhưng nếu người lập trình thiếu thực tiễn có thể bỏ qua và hiển nhiên lỗi không được thông báo.
Một số hãng lớn của châu Âu khi sử dụng các thiết bị điều khiển điện tử đã phải bố trí hai hộp đen này luôn luôn được so sánh, nhằm loại trừ khả năng sự cố của hộp đen (điều này trong thực tế có thể xảy ra. Khi kết quả của một trong hai hộp đen không thống nhất, lệnh điều khiển được đưa ra theo một chương trình chuẩn dự trữ và do vậy có thể xảy ra hiện tượng òa ga ngoài ý muốn.
Nhân việc bàn về hiện tượng òa ga ngoài ý muốn và chân ga điện tử, mọi kết luận cuối cùng chỉ có thể được nhà sản xuất trung thực giải trình. Tuy nhiên, qua sự việc trên có thể nhìn thấy được vấn đề chế tạo ô tô đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao và kinh nghiệm sâu sắc, đặc biêt khi sử dụng các thiết bị có công nghệ tiên tiến.
Như vậy, việc tăng tốc độ động cơ khi đưa thêm thiết bị tiêu thụ ở chế độ chạy chậm là hiện tượng bình thường của động cơ ngày nay. Nhờ khả năng đó, động cơ làm việc linh hoạt, nhiên liệu được sử dụng hợp lý, đồng thời hạn chế ô nhiễm, thỏa mãn mục tiêu thân thiện với môi trường.
Trong thực tế, các động cơ xăng truyền thống đôi lúc xuất hiện tăng tốc ngoài ý muốn do động cơ bị kích nổ. Hiện tượng kích nổ của xăng là hiện tượng hỗn hợp nhiên liệu tự bốc cháy, trước khi buồng đốt được bật tia lửa điện. dễ nhận biết thấy khi rơi vào tình trạng này, tắt khóa điện động cơ vẵn còn nổ và ô tô có thể tăng tốc ngoài ý muốn. Ngày nay, trên động cơ phun xăng hiện tượng kích nổ được xử lý thông qua phần mền cài đặt trong hộp đen.
Cùng với việc thỏa mãn mục đích sử dụng nhiên liệu hợp lý, trên ô tô có hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS), các dòng xe hiện đại đã bố trí các hệ thống chống trượt quay cho bánh xe chủ động (TRC) và được coi là hệ thống “ABS liên hợp”.
Đầu tiên, nói về nói về việc chuyển chân ga sang chân phanh. Hiển nhiên là khi phanh sẽ không nhấn chân lên bàn đạp ga, chân ga được giải phóng, tuy nhiên giữa hai trạng thái từ nhấn ga sang thả ga để phanh là giai đoạn quá độ: giảm mức tiêu thụ nhiên liệu đột ngột. Trong thời gian này, nếu xuất hiện sự tăng tốc bất thường là “chế độ òa ga ngoài ý muốn”.
Ở hệ thống liên kết cơ khí chân ga với bướm gió (chân ga cơ khí trong chế hòa khí, khi thả chân ga, bướm gió lập tức đóng lại, lưu lượng và tốc độ dòng khí nạp giảm nhanh chóng, động cơ giảm dần lượng cấp nhiên liệu và giảm vận tốc quay. Tuy nhiên, nếu lỗ giclơ đường xăng chính không hợp lý sẽ tạo áp suất kéo nhiên liệu vào mạnh hơn và có thể òa ga. Khi đó van an toàn trên bướm gió, do độ chênh áp bị tự động mở rộng kéo theo không khí vào thêm. May thay trên động cơ chế hòa khí còn có bướm ga nằm dưới (xem hình 1), cơ cấu điều khiển bướm ga đóng lại không cho xảy ra òa ga. Kết cấu như thế đã dùng lâu nay trên động cơ xăng ô tô và sự xuất hiện tượng òa ga khi thả chân ga (òa ga ngoài ý muốn) chỉ xảy ra trên động cơ cũ sau khi sửa chữa kỹ thuật không đúng.
Trên động cơ phun xăng điện tử, chân ga cơ khí điều khiển vị trí bướm ga, thực chất điều khiển lưu lượng gió. Duy trì lượng gió vào và lượng phun nhiên liệu có thể giúp quá trình cháy hoàn thiện hơn.
Ở hệ thống chân ga cơ khí này có thể tồn tại cơ cấu giảm va khi chân ga bị thay đổi chế độ đột ngột, cơ cấu giảm va làm mềm dịch chuyển của bướm gió giúp cho máy tính thực hiện tính toán chính xác chế độ phun nhiên liệu.
Như vậy, đối với chân ga cơ khí có thể xảy ra òa ga ngoài ý muốn do:
- Bướm ga bị kẹt cơ khí,
- Máy tính có lỗi lầm trong xử lý tín hiệu.
Quay lại với vấn đề hệ thống ABS liên hợp với TRC đã nói ở trên. Khi đi trên đường trơn, người sử dụng đạp sâu chân ga, mặc dù vận tốc quay của động cơ cao nhưng vận tốc ô tô không tăng được do nền đường có khả năng bám thấp, xuất hiện sự quay trơn bánh xe chủ động. Người sử dụng bấm nút kích hoạt TRC, đưa hệ thống ABS và TRC vào hoạt động.
Khi TRC được kích hoạt, trong trường hợp bánh xe chủ động bị quay trơn, các bánh xe đó bị phanh bởi hệ thống ABS nhằm hạn chế công suất của động cơ và sau đó để tránh lãng phí công suất và giảm tổn hao cơ cấu phanh, động cơ cần giảm công suất mặc dù chân ga vẫn bị nhấn sâu. Như vậy, cần có liên kết điện tử giữa chân ga và bướm gió của ô tô ngày nay. Ngày nay, thiết bị liên kết như thế được gọi là chân ga điện tử. Hiển nhiên điều nói trên chỉ nêu ra sự khởi nguồn cần thiết của chân ga điện tử trên động cơ ô tô. Tiếp sau đó thiết bị chân ga điện tử còn được tổ hợp với nhiều chức năng khác, chẳng hạn với các hệ thống ABS liên hợp với VDC… các hệ thống điều khiển thông minh trên ô tô con, ô tô tải và ô tô buýt.
Chân ga điện tử là thiết bị liên kết chân ga với bướm gió thông qua các mô tơ điện (hình 2), chế độ làm việc của mô tơ điện được thực hiện thông qua tín hiệu của vị trí bàn đạp chân ga trong buồng lái. Hiện nay, nhiều nhà chế tạo đã sử dụng thiết bị chân ga điện tử như một thiết bị tiêu chuẩn của nhà sản xuất và do vậy mới xảy ra việc thu hồi với số lượng lớn.
Hình 2: Bướm gió liên kết với chân ga điện tử trong hệ thống phun xăng ngày nay.
Như vậy, hiện tượng òa ga ngoài ý muốn lại còn thêm nguyên nhân về lỗi của chương trình được cài đặt.
Tập hợp các lỗi này xảy ra trên ô tô ngày nay cần được kiểm soát. Thông thường các lỗi này có thể được hiển thị ở hệ thống chẩn đoán động cơ. Nhưng nếu người lập trình thiếu thực tiễn có thể bỏ qua và hiển nhiên lỗi không được thông báo.
Một số hãng lớn của châu Âu khi sử dụng các thiết bị điều khiển điện tử đã phải bố trí hai hộp đen này luôn luôn được so sánh, nhằm loại trừ khả năng sự cố của hộp đen (điều này trong thực tế có thể xảy ra. Khi kết quả của một trong hai hộp đen không thống nhất, lệnh điều khiển được đưa ra theo một chương trình chuẩn dự trữ và do vậy có thể xảy ra hiện tượng òa ga ngoài ý muốn.
Nhân việc bàn về hiện tượng òa ga ngoài ý muốn và chân ga điện tử, mọi kết luận cuối cùng chỉ có thể được nhà sản xuất trung thực giải trình. Tuy nhiên, qua sự việc trên có thể nhìn thấy được vấn đề chế tạo ô tô đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao và kinh nghiệm sâu sắc, đặc biêt khi sử dụng các thiết bị có công nghệ tiên tiến.
PGS.TS. Nguyễn Khắc Trai
