(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thử nghiệm máy chẩn đoán cơ bản

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM
MÁY CHẨN ĐOÁN CƠ BẢN

SVTH:

NGUYỄN TẤN THIỆN

MSSV:

16145607

GVHD:

THS. LÊ QUANG VŨ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020


LỜI CẢM ƠN
Trong q trình thực hiện đề tài cịn nhiều bỡ ngỡ, hạn chế và gặp khơng ít khó
khăn nhưng với sự quan tâm, đốc thúc của thầy ThS. Lê Quang Vũ cùng với sự nổ lực của
nhóm, đề tài “NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM MÁY CHẨN ĐOÁN CƠ BẢN” đã được
hồn thành.
Một lần nữa, với tình cảm sâu sắc và chân thành, cho phép chúng em được bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy cùng tất cả q thầy cơ Khoa Cơ khí Động lực – Trường

Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh, bạn bè và gia đình đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi, hỗ trợ chúng em trong quá trình thực hiên và hoàn thiện đề tài.
Dù đã rất cố gắng và nỗ lực để thực hiện đề tài này, nhưng do kiến thức và thời
gian có hạn nên khơng tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, vì vậy chúng em rất mong
nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng các bạn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

i


TĨM TẮT
Ngành Cơng nghiệp ơ tơ là một ngành đang phát triển mạnh mẽ ở nước ta, biểu
hiện của việc này là số lượng ô tô ở các tỉnh đang ngày càng gia tăng đáng kế, doanh số
các xe bán được cũng tăng lên mức đỉnh điểm. Nhưng ngành Công nghiệp ơ tơ ở nước ta
cịn khá non trẻ so với các nước khác trên thế giới, đặc biệt ở phần kỹ thuật – thiết chẩn
đoán. Việc các máy chẩn đốn trên ơ tơ phát triển cũng cho thấy một chiếc ơ tơ đang
ngày càng hồn thiện ở tất cả các mặt hiệu suất làm việc, mức độ an toàn, thơng tin giải
trí và cả mặt chẩn đốn sửa chửa nhanh chóng.
Nắm bắt được tình hình đó, nhóm chúng em được đồng ý đã quyết định chọn đề
tài “NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM MÁY CHẨN ĐOÁN CƠ BẢN” với sự hướng dẫn
của Thầy Lê Quang Vũ nhầm tạo ra một mơ hình nhỏ của máy chẩn đốn với các chức
năng cơ bản như đọc dữ liệu xe, đọc mã lỗi, xóa lỗi dựa trên lập trình đơn giản từ
Arduino. Bao gồm gửi yêu cầu bằng giao thức CAN qua cổng OBD-II trên xe, giải mã tin
nhắn CAN và hiển thị lên màn hình cảm ứng LCD TFT, tích hợp chức năng cảm ứng.
Thử nghiệm đọc dữ liệu, đọc lỗi trên mơ hình, trên xe và đồng thời, phát triển một máy
chẩn đoán cầm tay với các chức năng trên.

ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................................i
TÓM TẮT .......................................................................................................................... ii
MỤC LỤC......................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................................ix
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................. xiii
Chương 1. TỔNG QUAN ..................................................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài......................................................................................................1
1.2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................................2
1.3. Mục đích của đề tài..................................................................................................2
1.4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 2
1.5. Hạn chế của đề tài....................................................................................................2
CHƯƠNG 2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN OBD – TÌM HIỂU VỀ OBD-II ......................3
2.1. Lịch sử phát triển OBD ........................................................................................... 3
2.2. Các giao diện chuẩn trên ô tô .................................................................................4
2.2.1. ALDL ..................................................................................................................4
2.2.2. OBD-I .................................................................................................................5
2.2.3. OBD 1.5 ..............................................................................................................6
2.2.4. OBD-II ................................................................................................................7
2.2.5. EOBD ..................................................................................................................8
2.2.6. EOBD-II .............................................................................................................9
2.2.7. JOBD ..................................................................................................................9
2.2.8. ADR 79/01 & 79/02 (Australian OBD Standard) .............................................9
2.3. Khái quát về OBD – Các giao thức tín hiệu OBD-II tiêu chuẩn ....................... 10
2.3.1. Khái niệm OBD ................................................................................................ 10

iii

2.3.2. Các bộ phận của một hệ thống OBD............................................................... 10
2.3.3. Các giao thức tín hiệu của OBD – II .............................................................. 11
2.3.4. Dữ liệu chẩn đoán của OBD-II .......................................................................13
2.3.5. Phương thức hoạt động ...................................................................................13
2.3.6. Ứng dụng của OBD-II ..................................................................................... 15
Chương 3. CHẨN ĐOÁN – CHỨC NĂNG CỦA MÁY CHẨN ĐOÁN CƠ BẢN .....18
3.1. Kỹ thuật Chẩn đốn ơ tơ ....................................................................................... 18
3.1.1. Định nghĩa ........................................................................................................18
3.1.2. Mục đích của chẩn đốn..................................................................................18
3.1.3. Cơng cụ chẩn đốn ơ tơ ...................................................................................19
3.2. Các chức năng của máy chẩn đốn ......................................................................20
3.2.1. Đọc mã lỗi .........................................................................................................20
3.2.2. Xóa mã lỗi .........................................................................................................20
3.2.3. Dữ liệu động .....................................................................................................21
3.2.4. Trạng thái của trình giám sát ..........................................................................21
3.2.5. Thông tin xe, hộp điều khiển ...........................................................................22
Chương 4. LÝ THUYẾT VỀ MẠNG CAN ...................................................................23
4.1. Nguyên nhân và lịch sử phát triển .......................................................................23
4.1.1. Định nghĩa CAN Bus ....................................................................................... 23
4.1.2. Nguyên nhân ra đời của CAN Bus..................................................................23
4.1.3. Lịch sử về mạng CAN ...................................................................................... 24
4.2. Thuộc tính, ưu điểm và ứng dụng của CAN Bus ................................................25
4.2.1. Thuộc tính và ưu điểm của CAN Bus ............................................................. 25
4.2.2. Phạm vi ứng dụng của CAN Bus ....................................................................26
4.3. Cấu trúc của CAN Bus .......................................................................................... 27
4.3.1. Cấu trúc phân lớp của giao thức CAN............................................................ 27
4.3.2. Các thành phần cơ bản của mạng CAN ......................................................... 28

iv

4.3.3. Trạng thái tín hiệu và các chuẩn truyền trên mạng CAN ............................. 28
4.4. Các loại khung truyền của giao thức CAN ......................................................... 30
4.4.1. Khung dữ liệu (Data Frame) ...........................................................................31
4.4.2. Khung yêu cầu (Remote Frame) .....................................................................35
4.4.3. Khung báo lỗi (Error Frame) ..........................................................................36
4.4.4. Khung báo quá tải (Overload frame) .............................................................. 38
4.5. Khoảng liên khung ................................................................................................ 39
4.5.1. Vai trò và cấu trúc ............................................................................................ 39
4.5.2 Cấu tạo các vùng ............................................................................................... 40
4.6. Quy luật nhồi bit (Bit Stuffing) ............................................................................40
Chương 5. XÂY DỰNG MƠ HÌNH MÁY CHẨN ĐỐN CƠ BẢN .......................... 42
5.1. Thơng tin phần cứng ............................................................................................. 42
5.1.1. Arduino Nano ATmega328p ............................................................................42
5.1.2. Module CAN Bus MCP2515 ............................................................................43
5.1.3. Màn hình LCD TFT 2.4 inch ..........................................................................45
5.1.4. Module hạ áp LM2596 ..................................................................................... 46
5.1.5. Dây cáp DB9 - OBD-II ....................................................................................46
5.2. Phần mềm ...............................................................................................................47
5.2.1. Phần mềm lập trình – Arduino IDE................................................................ 47
5.2.2. Cài đặt thư viện trên Arduino IDE..................................................................48
5.2.3. Xây dựng giao diện hiển thị trên LCD ............................................................ 49
5.2.4. Xây dựng thuật tốn gửi và nhận tín hiệu CAN.............................................50
5.2.6. Kết nối các thuật toán ...................................................................................... 55
5.3. Thử nghiệm Module Arduino Uno – CAN Bus Shield – LCD trên xe Vios.....55
5.3.1. Thu thập dữ liệu trên xe Vios qua Arduino IDE ............................................56
5.3.2. Thu thập dữ liệu qua hiển thị LCD .................................................................56
5.4. Xây dựng mơ hình thiết bị chẩn đốn cơ bản ..................................................... 58

v

5.4.1. Vỏ thiết bị chẩn đoán ....................................................................................... 58
5.4.2. Thiết kế board mạch thiết bị chẩn đoán .......................................................... 58
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................61
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................62

vi


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
ABS

Anti-lock Brake System

ALDL

Assembly Line Diagnostic Link

CAL

CAN Application Layer

CALID

Calibration Identification

CAN

Controller Area Network

CAN FD

CAN flexible data-rate

CEL

Check Engine Light

CiA

CAN in Automation

CLCC

Closed Loop Carburetor Control

DRCS

Distributed Realtime Control System

DTCs

Diagnostics Trouble Codes

ECM

Electronic Control Module

ECU

Electronic Control Unit

EGR

Exhaust Gas Recirculation

EOBD

European On-Board Diagnostics

GM

General Motor

HDOBD

Heavy truck On-Board Diagnostics

iOBD

Intelligent On-Board Diagnostics

JOBD

Japan On-Board diagnostics

OBD

On-Board Diagnostics

OBD-II PIDs

On-Board Diagnostics Parameter Identification Numbers

OSI

Open Systems Interconnection

MIL

Malfunction Indicator Light

SAE

Society of Automotive Engineers

SES

Service Engine Soon

PCM

Powertrain Control Module
vii


PWM

Pulse-width modulation

TCM

Transmission Control Module

UART

Universal Asynchronous Receiver / Transmitter

VIN

Vehicle Identification Number

VPW

Variable pulse width

VVT

Variable Valve Timming

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Các giắc nối trên ALDL .................................................................................15
Hình 2.2. Hình dạng các giắc OBD-I các hãng xe......................................................... 16
Hình 2.3. Các chân trên giắc OBD-I của hãng Toyota ..................................................16
Hình 2.4. Các chân giắc ALDL được dùng trong OBD-1.5 ...........................................17

Hình 2.5. Các chân ra của giắc OBD-II theo chuẩn SAE J1962 ...................................18
Hình 2.6. Ý nghĩa các kí tự trong mã lỗi chuẩn đốn ....................................................20
Hình 2.7. Các bộ phận của một hệ thống ECU .............................................................. 21
Hình 2.8. Các chân ra của giắc OBD-II theo chuẩn J1850 PWM .................................22
Hình 2.9. Các chân ra của giắc OBD-II theo chuẩn J1850 VWM .................................22
Hình 2.10. Các chân ra của giắc OBD-II theo chuẩn ISO 9141-2 và KWP2000 ..........23
Hình 2.11. Các chân ra của giắc OBD-II theo chuẩn ISO 15765 CAN......................... 24
Hình 2.12. Máy chuẩn đốn cầm tay với kết nối OBD-II...............................................26
Hình 2.13. Thiết bị chuẩn đốn qua điện thoại Smartphone - iOBD-II ......................... 27
Hình 2.14. Một phần mềm chuẩn đốn OBD qua máy tính – OBDAutoDoctor ............27
Hình 2.15. Thiết bị kiểm tra khí thải AutoLink AL529 tiêu chuẩn EOBD ..................... 28
Hình 3.1. Chuẩn đốn ơ tơ thơng qua máy chuẩn đốn .................................................30
Hình 3.2. Chuẩn đốn ơ tơ theo phương pháp truyền thống..........................................30
Hình 3.3. Hiển thị mã lỗi trên máy chuẩn đốn ............................................................. 31
Hình 3.4. Chức năng xóa lỗi trên máy chuẩn đốn ....................................................... 31
Hình 3.5. Chức năng hiển thị dữ liệu động trên máy chuẩn đốn .................................32
Hình 3.6. Hiển thị trạng thái của trình giám sát ............................................................ 32
Hình 3.7. Thơng tin của xe và bộ điều khiển ..................................................................33
Hình 4.1. Minh họa kết nối các ECU trên ô tô khi chưa sử dụng CAN Bus ..................34
Hình 4.2. Minh họa kết nối các ECU trên ơ tơ sử dụng CAN Bus .................................35
Hình 4.3. Mạng lưới đường truyền tín hiệu trên ơ tơ ..................................................... 38

ix


Hình 4.4a. Cấu trúc phân lớp của mạng CAN theo mơ hình OSI ..................................38
Hình 4.4b. Cấu trúc phân lớp của mạng CAN theo mơ hình OSI ..................................39
Hình 4.5. Các thành phần cơ bản của mạng CAN ......................................................... 39
Hình 4.6. Minh họa mạng CAN tốc độ cao ISO 11898-2 ...............................................40
Hình 4.7. Tín hiệu CAN tốc độ cao ISO 11898-2 ........................................................... 40

Hình 4.8. Minh họa mạng CAN tốc độ thấp ISO 11898-3 .............................................41
Hình 4.9. Tín hiệu CAN tốc độ thấp ISO 11898-3 ......................................................... 41
Hình 4.10. Định dạng khung tiêu chuẩn ........................................................................42
Hình 4.11. Định dạng khung mở rộng ............................................................................42
Hình 4.12. Các phân lớp bit của vùng phân xử.............................................................. 44
Hình 4.13. Giá trị của các bit DLC ................................................................................44
Hình 4.14. Độ dài tối thiểu và tối đa của vùng dữ liệu ..................................................45
Hình 4.15. Các phần của vùng CRC ..............................................................................45
Hình 4.16. Các phần của vùng ACK ..............................................................................46
Hình 4.17. Khung yêu cầu dạng chuẩn ..........................................................................47
Hình 4.18. Các phần của khung báo lỗi .........................................................................47
Hình 4.19. Cờ lỗi chủ động và bị động ..........................................................................48
Hình 4.20. Các phần của khung quá tải .........................................................................49
Hình 4.21. Cấu trúc 1 của khoảng liên khung................................................................ 50
Hình 4.22. Cấu trúc 2 của khoảng liên khung................................................................ 50
Hình 4.23. Phương pháp nhồi bit ...................................................................................51
Hình 5.1. Module Arduino Nano ....................................................................................53
Hình 5.2. Các chân trên Module Arduino Nano ............................................................ 53
Hình 5.3. Module CAN Bus MCP2515 ...........................................................................54
Hình 5.4. Các chân chức năng và Chip xử lí của module MCP2515 ............................ 55
Hình 5.5. Màn hình LCD TFT 2.4 inch ..........................................................................56
Hình 5.6. Module giảm áp .............................................................................................. 57

x


Hình 5.7. Dây cáp DB9 – OBD-II ..................................................................................58
Hình 5.8. Kết nối giữa 2 đầu cáp DB9 – OBD-II ........................................................... 58
Hình 5.9. Giao diện của Arduino IDE............................................................................59
Hình 5.10. Giao diện màn hình chính và màn hình đọc dữ liệu hiện tại ....................... 60

Hình 5.11. Giao diện màn đọc mã lỗi chẩn đốn và màn hình xóa lỗi .......................... 61
Hình 5.12. Cấu trúc ID vùng dữ liệu trong tin nhắn CAN theo tiêu chuẩn OBD-II ......61
Hình 5.13. ID và vùng dữ liệu của tin yêu cầu và tin phản hồi......................................61
Hình 5.14. PID và cơng thức tính của Tốc độ xe và Tua máy (Engine RPM) ...............62
Hình 5.15. Đường dẫn Code OBD-II mẫu theo thư viện CAN.......................................63
Hình 5.16. Cấu trúc vùng dữ liệu trong tin nhắn CAN yêu cầu .....................................63
Hình 5.17. Vùng dữ liệu trong tin nhắn CAN phẩn hồi tốc độ xe ..................................63
Hình 5.18. Một vài thơng số từ ECU trong chế độ đọc dữ liệu hiện tại chuẩn OBD-II 64
Hình 5.19. Chương trình gửi tin nhắn CAN cho các chế độ của OBD-II ...................... 64
Hình 5.20. Vùng dữ liệu tin nhắn CAN phản hồi ........................................................... 64
Hình 5.21. Chuyển đổi hai kí tự đầu trong mã lỗi chẩn đốn OBD-II .......................... 65
Hình 5.22. Chuyển đổi kí tự 3-4-5 trong mã lỗi chẩn đốn OBD-II .............................. 65
Hình 5.23. Sơ đồ khối tổng qt thuật tốn của thiết bị chẩn đốn............................... 66
Hình 5.24. Module thử nghiệm thiết bị chẩn đốn ......................................................... 66
Hình 5.25. Dữ liệu thu thập được từ arduino khi khi thử nghiệm module trên xe .........67
Hình 5.26. Dữ liệu đọc được từ xe .................................................................................67
Hình 5.27. Thơng số hiển thị trên bảng Taplo xe khi đọc dữ liệu ..................................67
Hình 5.28. Tạo lỗi tại giắc của cảm biến lưu lượng khí nạp .........................................68
Hình 5.29. Mã lỗi thu được sau khi tạo ban và đọc lỗi ..................................................68
Hình 5.30. Tra cứu mã lỗi thu thập được .......................................................................68
Hình 5.31. Xóa lỗi và kiểm tra lỗi lại .............................................................................69
Hình 5.32. Vỏ thiết bị chẩn đốn ....................................................................................69
Hình 5.33. Sơ đồ kết nối các module ..............................................................................70

xi


Hình 5.34. Mạch ngun lý của thiết bị chẩn đốn ........................................................ 70
Hình 5.35. Bản vẽ mạch điện tử của thiết bị chẩn đoán ................................................71

xii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 4.1. Liên hệ giữa tốc độ truyền dữ liệu và chiều dài mạng...................................37
Bảng 5.1. Các thông số cơ bản của Arduino Nano ........................................................ 54
Bảng 5.2. Các thông số cơ bản của Module MCP2515 .................................................55
Bảng 5.3. Các thông số cơ bản của LCD .......................................................................56
Bảng 5.4. Các thông số cơ bản của Module hạ áp LM2596 ..........................................57
Bảng 5.5. Các chế độ chẩn đoán của OBD-II ................................................................ 62

xiii


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài
Kinh tế nước ta từ khi mở cửa hội nhập và đi theo nền kinh tế thị trường theo định
hướng xã hôi chủ nghĩa đã có những bước phát triễn mạnh mẽ. Khi nền kinh tế phát triển
thì địi hỏi ngành giao thông cũng phải phát triển mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu vận
chuyển hàng hóa và hành khách ngày càng gia tăng. Để đáp ứng nhu cầu vận chuyển đó
có các loại hình vận chuyển như: đường bộ, đường hàng khơng, đường biển,… Nhưng
trong đó vận chuyển đường bộ là phát triển mạnh mẽ nhất và đáp ứng phần lớn nhu cầu
vận chuyển của nền kinh tế. Chính vì vậy trong thời gian gần đây số lượng và chủng loại
ô tô nước ta tăng một cách đáng kể. Cùng với q trình vận hành theo thời gian ơ tơ sẽ
xảy ra những hiện tượng hư hỏng ảnh hưởng đến khả năng vận chuyển của các loai ô tô.
Để đảm bảo năng suất cũng như kéo dài thời gian sử dụng các loại phương tiện, trong
quá trình hoạt động phải thường xuyên thực hiện công tác kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa.
Chính vì vậy nhu cầu về cơng tác bảo dưỡng sửa chữa các loại ơ tơ càng địi hỏi cấp thiết.
Trước đây khi ô tô đơn thuần chỉ là một hệ thống cơ khí thì cơng tác bảo dưỡng

sửa chữa phụ thuộc nhiều vào trình độ của người thợ và công tác sửa chữa tốn rất nhiều
thời gian. Từ những năm 80 của thế kỉ trước các loại vi mạch điện tử đã được con người
bắt đầu sử dụng trên ô tô. Theo thời gian điều khiển điện tử tham gia sâu vào q trình
điều khiển ơ tơ thì phương pháp chuẩn đoán điện tử càng xuất hiện nhiều để dễ dàng
giám sát các trạng thái và thơng báo tình trạng hỏng hóc của ơ tơ. Cho đến hiện tại các xe
sản xuất buộc phải có hệ thống tự chuẩn đốn mã lỗi tiêu chuẩn đó là hệ thống mã lỗi tiêu
chuẩn OBD-II (On-Board Diagnostic II) với giao thức CAN.
Trong q trình học tập của mình, chúng em ln mong muốn tìm tịi và áp dụng
các kỹ thuật tiên tiến vào công tác bảo dưỡng sửa chữa để công tác bảo dưỡng sủa chữa
được chính xác và tiết kiệm. Do đó chúng em đã nghiên cứu về ứng dụng máy chuẩn
đốn kỹ thuật trong cơng tác bảo dưỡng xe ơ tơ. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại
máy chuẩn đoán cho nhiều chủng loại xe của rất nhiều hãng khác nhau, chúng em rất
mong muốn có thể tìm hiểu về tất cả loại máy này. Do khối lượng và thời gian hồn
thành đồ án tốt nghiệp có hạn nên em chỉ xin đi tìm hiểu và xây dựng một máy chuẩn
đốn đọc các thơng tin cơ bản.

1


1.2. Mục tiêu của đề tài
Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên
hướng dẫn sinh viên trong quá trình học tập, giúp sinh viên ứng dụng được ngay bài học
lý thuyết vào thực hành.
1.3. Mục đích của đề tài
Trong q trình nghiên cứu thực hiện đề tài này, bản thân em nhận thấy đây là cơ
hội để cũng cố lại kiến thức mà mình đã được học. Ngồi ra em cịn tìm hiểu được những
kiếm thức thực tế mà ở trường chưa được học. Đó là sự bổ ích cho ems au này ra trường.
Thực hiện tiểu luận tốt nghiệp cũng là dịp để chúng em nâng cao các kỹ năng nghề
nghiệp, khả năng nghiên cứu và phương pháp giải quyết các vấn đề.
Cuối cùng việc hoàn thành tiểu luận tốt nghiệp sẽ giúp sinh viên tinh thần trách

nhiệm, lòng say mê học hỏi, sáng tạo. Và quan trọng là lòng yêu nghề.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em có sử dụng một số phương pháp nghiên
cứu sau:
• Sử dụng kiến thức đã học trong nhà trường và quá trình trải nghiệm của bản
thân, nghiên cứu tài liệu về chuẩn đốn bệnh ơ tơ.
• Tìm kiếm các thông tin trên internet, các website trong và ngồi nước sau
đó so sánh và sàng lọc để sử dụng thơng tin cần thiết và đáng tin cậy.
• Tham khảo ý kiến của giảng viên, các bạn sinh viên trong khoa cơng nghệ ơ
tơ, …
• Tổng hợp và phân tích các nguồn dữ liệu thu thập được, từ đó đưa ra những
đánh giá và nhận xét của bản thân.
1.5. Hạn chế của đề tài
Do thời gian và kiến thức có hạn nên khơng thể, nghiên cứu nhiều hơn xây dựng
một mơ hình hồn thiện cũng như khơng tránh khỏi những sai sót. Vì vậy chúng em rất
mong được sự đóng góp chỉ bảo của các thầy cơ để đề tài được hồn thiện hơn và đó là
những kinh nghiệm giúp em sau này ra trường.

2


CHƯƠNG 2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN OBD – TÌM HIỂU VỀ OBD-II
2.1. Lịch sử phát triển OBD
Năm 1968, Volkswagen giới thiệu hệ thống tự chẩn đoán trên xe đầu tiên với khả
năng quét hệ thống phun nhiên liệu trên xe Volkswagen Type 3.
Năm 1978, hệ thống tự chẩn đoán bắt đầu được sử dụng trên các dòng xe như
Nissan Datsun 280Z, phần lớn được thúc đẩy bởi nhu cầu điều chỉnh hệ thống phun nhiên
liệu theo thời gian thực. Lúc này, Hộp điều khiển điện tử ECU đã phát triển mạnh mẽ và
trở nên phổ biến. Hệ thống OBD đơn giản xuất hiện, dù khơng có sự tiêu chuẩn hóa trong
việc giám sát và mỗi xe lại có một giắc chẩn đoán khác nhau.

Năm 1980, General Motors bổ sung một giao diện và giao thức độc quyền để thử
nghiệm Mô-đun điều khiển động cơ (ECM) trên dây chuyền lắp ghép xe. Các “Bộ đường
truyền liên kết chẩn đoán” (ALDL) giao thức truyền tải với 160bit/s thi hành trên các xe
ở California cho mẫu xe năm 1980, và phần còn lại của Hoa Kỳ năm 1981. Hầu hết các
chủ xe đều có thể đọc mã DTC (Diagnostic Trouble Code) của hệ thống ECM (Mô-đun
điều khiển động cơ) thông qua kiểu nhấp nháy của CEL (Check Engine Light) hoặc MIL
(Malfunction Indicator Light).
Năm 1986, một phiên bản nâng cấp của giao thức ALDL xuất hiện, phiên bản này
truyền tải với 8192 bit/s với tín hiệu UART một chiều. Giao thức này được định nghĩa
trong GM XDE-5024B.
Năm 1988, Hiệp hội các kỹ sư ô tơ (SAE) giới thiệu một đầu nối chẩn đốn tiêu
chuẩn và bộ tín hiệu đo kiểm.
Năm 1991, Ban Tài Nguyên & Môi Trường của California yêu cầu tất cả các xe
mới đã bán ở California năm 1991 và các xe mới hơn phải được trang bị hệ thống tự chẩn
đoán OBD cơ bản. Với tên gọi tắt là “OBD-I’’, mặc dù tên này không được ứng dụng cho
đến khi OBD-II được giới thiệu. Đầu kết nối dữ liệu và vị trí của nó khơng được tiêu
chuẩn hóa, cũng khơng phải là giao thức dữ liệu.
Năm 1994, Với mong muốn có một chương trình thử nghiệm khí thải trên tồn
tiểu bang, CARB đưa ra tiêu chuẩn OBD-II và yêu cầu áp dụng tiêu chuẩn này cho các
mẫu xe được bán tại California bắt đầu từ năm 1996. Các DTCs và đầu kết nối được đề
xuất bởi SAE được kết hợp chặt chẽ trong các đặc điểm kỹ thuật này.
3


Năm 1996, Tiêu chuẩn OBD-II được bắt buộc cho tất cả các xe sản xuất ở Hoa Kỳ
được bán tại Hoa Kỳ.
Năm 2001, Liên Minh Châu Âu EU áp dụng tiêu chuẩn EOBD đối với tất cả các
xe sử dụng nhiên liệu xăng được bán ở Châu âu, bắt đầu từ tháng 01/2001. Tiêu chuẩn
EOBD cũng được áp dụng trên tất cả các xe sử dụng nhiên liệu Diesel (2003).
Năm 2008, tất cả các xe bán tại Hoa Kỳ đều phải sử dụng tín hiệu tiêu chuẩn ISO

15765 - 4 (một phiên bản của CAN bus).
Năm 2010, Đặc điểm kỹ thuật HDOBD (tải nặng) được bắt buộc thực hiện cho các
động cơ thương mại được bán ở Hoa Kỳ (Không phải xe du lịch).
2.2. Các giao diện chuẩn trên ô tô
2.2.1. ALDL
ALDL (Assembly Line Diagnostic Link) của GM là một giao diện chẩn đoán độc
quyền của General Motors bắt đầu được ứng dụng từ cuối những năm 1970 và đầu những
năm 1980 trên hệ thống điều khiển chế hịa khí khép kín (CLCC - Closed Loop
Carburetor Control) và các hệ thống phun xăng điện tử (EFI) của GM. Đó là một dạng
tiêu chuẩn hóa vì chẩn đốn bằng giắc khơng thay đổi qua nhiều năm liền nên hãng GM
đã đưa ALDL vào sử dụng.

Hình 2.1 - Các chân trên giắc ALDL

4


Giao thức kết nối này đã được thay đổi với nhiều loại khác nhau và thay đổi theo
các mô-đun điều khiển hệ thống truyền động (PCM, ECM, ECU). Các phiên bản khác
nhau cho thấy sự khác biệt nhỏ trong sơ đồ chân và tốc độ truyền tải dữ liệu. Các phiên
bản trước đã sử dụng 160 bit/s, trong khi các phiên bản sau đó lên đến 8192 bit/s và sử
dụng hình thức giao tiếp hai chiều với PCM hoặc ECM/TCM.
2.2.2. OBD-I
Một tiêu chuẩn của California từ những năm 1991. Mục đích pháp lý của OBD-I
là khuyến khích các nhà sản xuất ơ tơ thiết kế các hệ thống kiểm sốt khí thải đảm bảo
chính xác mà vẫn duy trì được hiệu suất sử dụng của xe. Các mã chẩn đoán (DTC) của xe
OBD-I có thể được tìm thấy mà khơng cần một máy chẩn đoán đắt tiền. Mỗi nhà sản xuất
đã sử dụng chính giắc liên kết chẩn đốn riêng (DLC) của họ: vị trí DLC, dấu hiệu nhận
biết DTC và quy trình để đọc DTC từ xe. Các DTC từ xe ô tô OBD-I thường được đọc
thông qua kiểu nhấp nháy của đèn ‘Check Enigne’ (CEL – Check Engine Light) hoặc

‘Bảo dưỡng động cơ sớm’ (SES – Service Engine Soon). Bằng cách kết nối một số chân
nhất định của giắc chẩn đoán, đèn ‘Check Engine’ sẽ nhấp nháy ra một tín hiệu số có 2
trạng thái tương ứng với một tình trạng lỗi cụ thể. Tuy nhiên, các DTC của một số xe
OBD-I được giải thích theo những cách khác nhau.

Hình 2.2 – Hình dạng các giắc OBD-I các hãng xe

Hình 2.3. Các chân trên giắc OBD-I của hãng Toyota
5


2.2.3. OBD 1.5
OBD 1.5 có liên quan một phần đến việc bổ sung OBD-II mà GM đã sử dụng cho
một số xe trong năm 1994 và 1995. OBD 1.5 là một thuật ngữ khơng chính thức. GM
khơng sử dụng thuật ngữ này trong các tài liệu hướng dẫn sử dụng xe của hãng, chỉ đơn
giản là nó có một phần của OBD và một phần của OBD 2 trong sổ tay bảo dưỡng. Hầu
hết các xe 1994 và 1995 chỉ đơn giản là giắc kết nối dữ liệu ALDL 8196 được nhà cung
cấp lấy dữ liệu từ chân số 9 của giắc J1962, nay được chính thức sử dụng cho OBD-II từ
năm 1996.
Ví dụ: Corvettes 94-95 có một cảm biến oxy phía sau bộ chuyển đổi xúc tác (mặc
dù chúng có hai bộ chuyển đổi xúc tác ), và chỉ có một số ít mã OBD-II được thực hiện.
Đối với Corvette năm 1994 mã OBD-II đã được thực hiện là P0116 -P0118, P0131 P0135, P0151 - P0155, P0158, P0160 - P0161, P0171 - P0175, P0420, P1114 - P1115,
P1133, P1153 và P1158.
Hệ thống lai - Hybrid - đã được xuất hiện trên GM H-bodycars năm 94 - 95, các
xe W-body (Buick Regal, Chevrolet Lumina (1995), Chevrolet Monte Carlo (1995),
Pontiac Grand Prix, Oldsmobile Cutlass Supreme năm 94 - 95, Lbody (Chevrolet
Beretta/Corsica) năm 94 - 95, Ybody (Chevrolet Corvette) năm 94 - 95, trên Fbody
(Chevrolet Camaro and Pontiac Firebird) năm 95 và trên JBody (Chevrolet Cavalier and
Pontiac Sunfire) và NBody (Buick Skylark, Oldsmobile Achieva, Pontiac Grand Am)
năm 95 và 96 và cũng trên các xe Saab năm 94 - 95 với hút khí tự nhiên 2.3.

Chân ra để kết nối ALDL trên các xe này như sau:

Hình 2.4. Các chân giắc ALDL được dùng trong OBD – 1.5
Đối với các kết nối ALDL, chân 9 là truyền dữ liệu, chân 4 và 5 nối đấy và chân
16 là điện áp nguồn. Cần có một cơng cụ qt tương thích với OBD 1.5 để đọc mã được
tạo bởi OBD 1.5.
6


Các mạch chẩn đoán và điều khiển cho một xe cụ thể cũng có sẳn trên kết nối này.
Chẳng hạn, trên Corvette có các giao diện cho loại 2 dịng dữ liệu nối tiếp từ PCM, thiết
bị đầu cuối chẩn đốn CCM, dịng dữ liệu radio, hệ thống túi khí, hệ thống điều khiển đi
xe có chọn lọc, hệ thống cảnh báo áp suất lốp xe thấp và hệ thống khóa từ xa thụ động.
OBD 1.5 cũng được sử dụng trên trên dòng xe Ford Scorpio từ năm 1995.
2.2.4. OBD-II
OBD-II là một cải tiến đối với OBD-I cả về khả năng và tiêu chuẩn hóa. Tiêu
chuẩn OBD-II xác định rõ kiểu của đầu nối chẩn đoán và chân ra của nó, có sẵn các giao
thức truyền tín hiệu điện, và định dạng tin. Nó cũng cung cấp một danh sách dữ liệu các
thông số của xe để theo dõi cùng với việc làm như thế nào để mã hóa cho từng dữ liệu.
Có 1 chân trong đầu nối cung cấp nguồn cho máy chẩn đoán từ ắc quy của xe, điều này
loại bỏ nhu cầu kết nối một máy chẩn đoán với một nguồn điện riêng. Tuy nhiên, một vài
kỹ thuật viên vẫn có thể kết nối máy chẩn đốn đến một nguồn phụ để bảo vệ dữ liệu
trong trường hợp bất thường khi gặp phải sự cố mất điện. Cuối cùng, tiêu chuẩn OBD-II
cung cấp danh sách các mã lỗi DTC chuẩn. Theo kết quả của tiêu chuẩn này, một thiết bị
duy nhất có thể truy vấn các máy tính trên xe cho các thơng số này trong bất kỳ dòng xe
nào. Tiêu chuẩn OBD-II được thúc đẩy bởi các yêu cầu về khí thải, dù các mã và dữ liệu
được yêu cầu chỉ liên quan đến khí thải, phần lớn các nhà sản xuất đã thiết kế đầu nối
truyền dữ liệu OBD-II là kết nối chính trong xe, thơng qua đó tất cả các hệ thống được
chẩn đốn và lập trình. Mã lỗi OBD-II có 4 chữ số, bắt đầu là chữ cái: P là hệ thống động
cơ và hộp số (Powertrain), B là thân xe (Body), C là khung gầm (Chassis) và U là mạng.

Đặc điểm kỹ thuật của OBD-II cung cấp thiết kế phần cứng được tiêu chuẩn hóa Đầu nối Cái J1962 16 chân (2x8). Khơng giống như đầu nối OBD-I, đơi khi được tìm
thấy dưới mui xe, đầu nối OBD-II được yêu cầu phải nằm trong vịng 2 feet (0,61 m) trên
vơ lăng.

Hình 2.5. Các chân ra của giắc OBD-II theo chuẩn SAE J1962
7


Chân 1

: Tùy thuộc nhà sản xuất

Chân 2

: Đường truyền dương của chuẩn SAE J1850 PWM và VPW

Chân 3

: Tùy thuộc nhà sản xuất

Chân 4

: Nối Mass sườn

Chân 5

: Tín hiệu Mass

Chân 6

: CAN-High (ISO 15765-4 và SAE J2284)

Chân 7

: K-line – ISO 9141-2/ISO 14230-4

Chân 8

: Tùy thuộc nhà sản xuất

Chân 9

: Tùy thuộc nhà sản xuất

Chân 10

: Đường dây âm của SAE J1850 PWM

Chân 11

: Tùy thuộc nhà sản xuất

Chân 12

: Tùy thuộc nhà sản xuất

Chân 13

: Tùy thuộc nhà sản xuất

Chân 14

: CAN-Low (ISO 15765-4 và SAE J2284)

Chân 15

: L-line – ISO 9141-2/ISO 14230-4

Chân 16

: + VCC

2.2.5. EOBD
Giao thức EOBD (European on board diagnostics – Chẩn đoán trên dòng xe Châu
Âu) là tiêu chuẩn kết nối của Châu Âu tương đương với OBD 2 và sử dụng cho tất cả các
dịng xe du lịch loại M1 (khơng q 8 chỗ ngồi và trọng lượng từ 2,5 tấn trở xuống),
được áp dụng lần đầu cho các nước thành viên EU kể từ 01/01/2001 cho các xe sử dụng
nhiên liệu xăng và kể từ 01/01/2004 đối với xe sử dụng nhiên liệu Diesel.
Đối với các dòng xe được giới thiệu gần đây, các ngày quy định được áp dụng vào
01/01/2000 đối với xe sử dụng nhiên liệu xăng và 01/01/2003 đối với xe sử dụng nhiên
liệu Diesel. Đối với các xe du lịch có tổng trọng lượng lớn hơn 2,5 tấn và các dịng xe
thương mại nhẹ thì ngày quy định bắt đầu được áp dụng từ 01/01/2002 cho các xe sử
dụng động cơ xăng và 01/01/2007 đối với xe sử dụng động cơ Diesel.
Việc áp dụng phương thức kết nối EOBD về cơ bản cũng tương tự như OBD-II,
cùng một kiểu kết nối chẩn đoán tiêu chuẩn SAE J1962 và các giao thức tín hiệu được sử
8


dụng. Với tiêu chuẩn phát thải Euro V và Euro VI, ngưỡng phát thải EOBD thấp hơn
Euro III và IV trước đó.

Mỗi mã lỗi EOBD gồm có 5 ký tự: 1 chữ cái, theo sau là 4 chữ số. Chữ cái mơ tả
hệ thống đang được kiểm tra. Ví dụ: Pxxxx là mô tả về hệ thống truyền lực. Ký tự tiếp
theo có thể là số 0 nếu tuân theo tiêu chuẩn EOBD. Vì vậy mã lỗi sẽ được mơ tả là
P0xxx.

Hình 2.6. Ý nghĩa các kí tự trong mã lỗi chẩn đoán
2.2.6. EOBD-II
Thuật ngữ “EOBD 2” được sử dụng bởi một vài nhà sản xuất xe ô tô dùng để chỉ
dẫn đến các tính năng cụ thể của nhà sản xuất cụ thể mà không thực sự là một phần của
tiêu chuẩn OBD hoặc EOBD (Enhanced On-Board Diagnostic).
2.2.7. JOBD
JOBD là một phiên bản của OBD-II dành cho các dòng xe tại Nhật Bản.
2.2.8. ADR 79/01 & 79/02 (Australian OBD Standard)
Tiêu chuẩn ADR 79/01 (Úc phát thảo điều lệ 79/01 – Kiểm sốt khí thải cho các
dịng xe hạng nhẹ, vào năm 2005) tương đương với OBD 2 của Úc. Tiêu chuẩn này được
áp dụng cho tất cả các xe loại M1 và N1 với tổng trọng lượng từ 3,5 tấn trở xuống, đã
đăng ký từ khi mới ban hàng tại Úc và đã sản xuất từ 01/01/2006 cho các dòng xe sử
dụng động cơ xăng và từ 01/01/2007 cho các dòng xe sử dụng động cơ Diesel. Đối với

9


các dòng xe mới được giới thiệu, các ngày áp dụng sớm hơn 2 năm 01/01/2005 cho các
xe sử dụng động cơ xăng và 01/01/2006 cho các xe sử dụng động cơ Diesel.
Tiêu chuẩn ADR 79/01 được bổ sung bởi tiêu chuẩn ADR 79/02, tiêu chuẩn này
bắt buộc hạn chế khí thải chặt chẽ hơn, áp dụng cho tất cả các xe hạng M1 và N1 với
tổng trọng lượng xe từ 3,5 tấn trở xuống từ 01/07/2008 cho các dòng xe mới. Và ngày
01/10/2010 đối với tất cả các dòng xe. Các bổ sung của tiêu chuẩn này về cơ bản giống
như OBD-II, với giắc kết nối chuẩn SAE J1962 và các giao thức tín hiệu được sử dụng.
2.3. Khái quát về OBD – Các giao thức tín hiệu OBD-II tiêu chuẩn

2.3.1. Khái niệm OBD
OBD (On-Board Diagnostic) là một thuật ngữ về ô tô đề cập đến khả năng tự chẩn
đoán và tự báo cáo kết quả của xe. Hệ thống OBD cung cấp cho chủ xe hoặc kỹ thuật
viên sửa chữa biết tình trạng hoạt động của các hệ thống trên xe. Số lượng thơng tin chẩn
đốn có sẵn thông qua OBD đã thay đổi rất nhiều từ khi nó được giới thiệu trong những
năm đầu thập niên 1980 của các phiên bản chẩn đoán trên xe.
2.3.2. Các bộ phận của một hệ thống OBD
Hệ thống OBD được cấu thành từ những bộ phận cơ bản bao gồm hộp ECU
(Electronic Control Unit) điều khiển động cơ, các cảm biến và cơ cấu chấp hành của từng
hệ thống, cổng kết nối và đèn ‘Check Engine’. Và hộp ECU sẽ nhận tín hiệu từ các cảm
trên động cơ như cảm biến trục cơ, trục cam hay cảm biến oxy… để có thể điều khiển các
cơ cấu chấp hành như kim phun, bơ bin… nhằm nâng cao sự chính xác trong vận hành
của động cơ.

Hình 2.7. Các bộ phận của một hệ thống ECU
10


ECU sẽ tự chẩn đoán và cài đặt vào bộ nhớ mã lỗi được thiết lập từ trước khi động
cơ gặp phải vấn đề, lúc này đèn Check Engine hoặc MIL (Malfunction Indicator Light) sẽ
sáng lên báo cho các tài xế biết xe đang gặp phải vấn đề và cần sửa chữa kịp thời.
2.3.3. Các giao thức tín hiệu của OBD – II
Có 5 giao thức tín hiệu được chấp nhận đối với chuẩn kết nối OBD-II. Hầu hết các
xe chỉ thực hiện một trong các giao thức. Để biết được giao thức kết nối nào được sử
dụng, ta có thể suy ra dựa trên số chân ra có trên đầu kết nối J1962.
2.3.3.1 SAE J1850 PWM (Điều biến độ rộng xung – 41,6 kbit/s, tiêu chuẩn của
hãng ô tô Ford)

Hình 2.8. Các chân ra của giắc OBD-II theo chuẩn J1850 PWM
Với tiêu chuẩn SAE J1850 PWM, đầu kết nối phải có chân 2 (Bus+), chân 10

(Bus-), chân 4 và 5 (GND), chân 12 (+12V). Các chân còn lại được tùy biến theo từng
nhà sản xuất.
2.3.3.2. SAE J1850 VPW (Độ rộng xung biến thiên - 10,4 kbit/s, tiêu chuẩn của
hãng General Motors)

Hình 2.9. Các chân ra của giắc OBD-II theo chuẩn J1850 VPW

11