TÌM HIỂU, KHẢO SÁT TÍNH NĂNG ĐA DỤNG CỦA THIẾT BỊ KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN, ĐIỆN TỬ TRÊN ÔTÔ MODEL X431

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

[\

PHAN MINH HIẾU
ĐẶNG TẤN TRIỀU

TÌM HIỂU, KHẢO SÁT TÍNH NĂNG ĐA DỤNG CỦA
THIẾT BỊ KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG
ĐIỆN, ĐIỆN TỬ TRÊN ÔTÔ MODEL X-431

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 09 năm 2007


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

[\

TÌM HIỂU, KHẢO SÁT TÍNH NĂNG ĐA DỤNG CỦA
THIẾT BỊ KIỂM TRA CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG
ĐIỆN, ĐIỆN TỬ TRÊN ÔTÔ MODEL X-431
Chuyên ngành: Cơ Khí Nông Lâm
(Cơ khí công thôn)

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Th.S Bùi Công Hạnh

Phan Minh Hiếu
Đặng Tấn Triều

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2007


MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING
NONG LAM UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINEERING & TECHNOLOGY

[\

TO LEARN, STUDY ABOUT MULTIFORM FEATURE
OF THE TEST AND DIAGNOSE UNIT ELECTRIC,
ELECTRONIC ON AUTOMOBILE WITH MODEL
X-431 UNIT

Speciality: Agriculture Engineering

Supervisor:

Students:

M.S. Bui Cong Hanh

Phan Minh Hieu
Dang Tan Trieu

Ho Chi Minh, city
September, 2007


LỜI CẢM TẠ
Trong suốt quá trình học tập và sinh hoạt, chúng tôi luôn nhận được sự
đông viên và giúp đỡ từ người thân và bạn bè cùng với sự quan tâm, dạy dỗ
và truyền đạt những kiến thức – kinh nghiệm vô cùng quý báu của thầy cô
trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM để làm hành trang bước vào cuộc sống.
Qua luận văn này, chúng tôi xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến:
-

Tất cả người thân, bạn bè đã giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình học

tập.
-

Ban giám hiệu và Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí Công nghệ trường Đại

học Nông Lâm Tp.HCM.
-

Toàn thể quý thầy cô đã giảng dạy chúng tôi trong suốt khóa học.

-

Thạc sĩ Bùi Công Hạnh, người đã trực tiếp hướng dẫn, truyền đạt

những kinh nghiệm và tạo điều kiện cho chúng tôi hoàn thành đề tài này.
-

Kỹ sư Vũ Đức Trung, trưởng phòng Động lực – công ty Trí Việt.
Trong quá trình thực hiện đề tài chúng tôi đã cố gắng hết sức mình

nhưng cũng khó có thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi rất mong sự
thông cảm của quý thầy cô và các bạn.

Chân thành cảm ơn.
Phan Minh Hiếu
Đặng Tấn Triều

i


TÓM TẮT
1. Tên đề tài:
Tìm hiểu, khảo sát tính năng đa dụng của thiết bị kiểm tra chẩn đoán hệ
thống điện, điện tử trên ôtô model X-431.
2. Thời gian và địa điểm tiến hành:
- Từ 6/2007 đến 8/2007.
- Tại xưởng Bộ môn Công nghệ Ôtô – khoa Cơ khí công nghệ - trường Đại
học Nông Lâm Tp.HCM.
3. Tóm tắt quá trình thực hiện:
3.1 Mục đích:
Do nhu cầu sử dụng và sửa chữa các loại ôtô hiện đại của nhân dân ta ngày
một cấp bách. Chúng tôi tiến hành tìm hiểu, khảo sát tính năng đa dụng của thiết
bị kiểm tra chẩn đoán hệ thống điện, điện tử trên ôtô model X-431để phục vụ cho

nhu cầu trên.
3.2 Phương tiện làm việc:
- Thiết bị chẩn đoán ôtô X-431.
- Một số loại xe và động cơ thông dụng tại Việt Nam: Huyndai, Toyota…
3.3 Kết quả:
- Các thông số thu được thông qua việc đo kiểm từ những loại xe trên.
- Một số các lỗi sau khi đánh pan.
- Rút ra được kinh nghiệm và thao tác khi làm việc.
- Hiểu rõ về tính năng của thiết bị chẩn đoán X-431.
Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Th.S Bùi Công Hạnh

Phan Minh Hiếu
Đặng Tấn Triều

ii


SUMMARY
1. The thesic:
To learn and study about multiform feature of test and diagnose unit
electric – electronic on automobile with model X-431 unit.
2. Time and place to conduct:
-

From 6/2007 to 8/2007.

-

On genre of automobile technology workshop – Faculty of Engineering &

Technology – Nonglam university.
3. Summary of realize process:
Purpose:
Because the demand to use and repair the type modern automoblibes of
people is very urgent. We carry-out to learn and study about multiform feature of
test and diagnose unit electric – electronic on automobile with model X-431 unit
in order to serve this demand.
Medium to work:
-

The test and diagnose X-431 unit.

-

Some common type of automobiles and engines in Vietnam: Huyndai,

Toyota…
Result:
-

The parameters get from to test this type automobiles ang engines.

-

Some the error after test.

-

To infer the experiences and manipulations when work.

-

To know thorought about feature of X-431 unit.

Supervisor:

The students:

M.S. Bui Cong Hanh

Phan Minh Hieu
Dang Tan Trieu

iii


MỤC LỤC
TRANG
Trang tựa
Lời cảm tạ

i

Tóm tắt

ii

Summary

iii

Mục lục

iv

Danh sách các sơ đồ và hình minh họa

vii

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU

1

1.1 Đặt vấn đề

1

1.2 Mục đích đề tài

2

CHƯƠNG 2. TRA CỨU TÀI LIỆU VÀ SÁCH BÁO
PHỤC VỤ ĐỀ TÀI

3

2.1 Tổng quát về mạng điện và các hệ thống điện trên ôtô

3

2.1.1 Hệ thống khởi động

3

2.1.2 Hệ thống cung cấp điện

3

2.1.3 Hệ thống đánh lửa

3

2.1.4 Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu

3

2.1.5 Hệ thống đo đạc và kiểm tra

3

2.1.6 Hệ thống điều khiển động cơ

3

2.1.7 Hệ thống điều khiển ôtô

3

2.1.8 Hệ thống điều hòa nhiệt độ

4

2.1.9 Các hệ thống phụ

4

2.2 Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống điện

4

2.2.1 Nhiệt độ làm việc

4

2.2.2 Sự rung xóc

4

iv


2.2.3 Điện áp

4

2.2.4 Độ ẩm

5

2.2.5 Độ bền

5

2.2.6 Nhiễu điện từ

5

2.3 Nguồn điện trên ôtô

5

2.4 Các loại phụ tải trên ôtô

5

2.4.1 Phụ tải làm việc liên tục

5

2.4.2 Phụ tải làm việc không liên tục

5

2.4.3 Phụ tải làm việc trong khoảng thời gian ngắn

5

2.5 Các thiết bị bảo vệ và điều khiển trung gian

8

2.6 Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng

8

2.6.1 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển lập
trình cho động cơ

8

2.6.2 Bộ điều khiển điện tử

10

2.7 Các loại cảm biến và tín hiệu ngõ vào

17

2.7.1 Cảm biến đo lưu lượng khí nạp

17

2.7.2 Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp

20

2.7.3 Cảm biến tốc độ và vị trí piston.

21

2.7.4 Cảm biến vị trí cánh bướm ga

22

2.7.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

22

2.7.6 Cảm biến nhiệt độ khí nạp

24

2.7.7 Cảm biến khí thải hay cảm biến oxy

25

2.7.8 Cảm biến tốc độ xe

27

2.7.9 Cảm biến kích nổ

27

2.7.10 Một số tín hiệu khác

27

CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN

30

3.1 Nơi thực hiện

30

3.2 Phương tiện thực hiện

30
v


3.2.1 Chuẩn bị

31

3.2.2 An toàn lao động khi vận hành và kiểm tra

31

3.2.3 Phương pháp tiến hành kiểm tra

31

3.2.4 Tổng quát trình tự các bước tiến hành kiểm tra

33

3.2.5 Chức năng các nút (phím)

35

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Tìm hiểu về thiết bị chẩn đoán đa năng X-431

36
36

4.1.1 Giới thiệu chung

36

4.1.2 Thông số kỹ thuật và các bộ phận chính

38

4.1.3 Giới thiệu về chuẩn OBD-II

40

4.1.4 Chức năng của X-431

40

4.2 Tiến hành khảo nghiệm trên các loại động cơ

42

4.2.1 Chuẩn bị

42

4.2.2 An toàn lao động khi vận hành và kiểm tra

42

4.2.3 Các bước tiến hành kiểm tra

43

4.2 Tiến hành khảo nghiệm trên động cơ New Granduer GX

43

4.3 Tiến hành khảo nghiệm trên động cơ Santafe

54

4.4 Tiến hành khảo nghiệm trên động cơ VVT-i

61

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

67

TÀI LIỆU THAM KHẢO

68

PHỤ LỤC

69

TẬP BẢN VẼ

vi


DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH MINH HỌA
Trang
Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát

6

Hình 2.2: Sơ đồ phụ tải

7

Hình 2.3: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển lập trình trên động cơ

9

Hình 2.4: Sơ đồ các khối chức năng của hệ thống điều khiển phun xăng

9

Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ

10

Hình 2.6: Sơ đồ khối của các hệ thống trong máy tính với microprocessor

12

Hình 2.7: Cấu trúc máy tính

13

Hình 2.8: Cấu trúc CPU

13

Hình 2.9: Bộ chuyển đổi A/D

14

Hình 2.10: Bộ đếm

15

Hình 2.11: Bộ nhớ trung gian

15

Hình 2.12: Bộ khuếch đại

15

Hình 2.13: Bộ ổn áp

16

Hình 2.14: Giao tiếp ngõ ra

16

Hình 2.15: Bộ đo gió kiểu trượt

17

Hình 2.16: Bộ đo gió kiểu Karman

18

Hình 2.17: Mạch điện cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt

19

Hình 2.18: Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp suất đường ống nạp

20

Hình 2.19: Mạch điện cảm biến áp suất đường ống nạp

20

Hình 2.20: Sơ đồ nguyên lý cảm biến tốc độ và vị trí piston loại dùng điện từ 21
Hình 2.21: Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

22

Hình 2.22: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

22

Hình 2.23: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát

23

Hình 2.24: Cảm biến nhiệt độ khí nạp

24

Hình 2.25: Mạch điện của cảm biến nhiệt độ khí nạp

24

Hình 2.26: Cảm biến khí thải với thành phần zirconium

26

vii


Hình 2.27: Mạch điện của cảm biến oxy loại titanium

26

Hình 3.1: Quang cảnh nơi tiến hành khảo nghiệm

30

Hình 3.2: X-431 sau khi đã kết nối và khởi động

32

Hình 4.1: Thiết bị chẩn đoán ôtô model X-431

36

Hình 4.2: Sơ đồ hình dáng bên ngoài của X-431

38

Hình 4.3: Các thiết bị chính của X-431

39

Hình 4.4: Mô hình hệ thống ABS được kết nối với X-431
41
Hình 4.5: Mô hình hệ thống điện – điện tử ôtô được kết nối với X-431

42

Hình của phần phụ lục:

1. Một số mạch điện tiêu biểu trên ôtô:
Hình 1: Sơ đồ điều khiển bơm xăng qua ECU với mạch điều khiển tốc độ

69

Hình 2: Mạch điện điều khiển bơm xăng qua ECU kiểm soát tốc độ bơm

69

Hình 3: Mạch điện điều khiển bơm xăng có ECU điều khiển

70

Hình 4: Sơ đồ hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện
tử có sử dụng delco trên xe Toyota

70

Hình 5: Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bobin cho từng bugi

71

Hình 6: Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bobin cho từng cặp bugi

71

Hình 7: Sơ đồ điều khiển góc đánh lửa sớm của hệ thống đánh lửa trực tiếp xe
Toyota

72

Hình 8: Dạng xung điều khiển đánh lửa trực tiếp

72

2. Danh sách nhãn hiệu các loại xe

73

3. Một số hình ảnh về các giao diện khác của X-43.

76

4. Một số hình ảnh về trình tự tải phần mềm chẩn đoán về Smartbox
từ Internet

78

viii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề:
Cùng với sự phát triển của đất nước, đời sống của người Việt Nam ngày càng
được nâng cao. Bên cạnh các nhu cầu về vật chất, tinh thần thì việc sở hữu một chiếc
ôtô không phải là mơ ước vượt quá tầm tay. Để đáp ứng nhu cầu trên, nền công nghiệp
ôtô thế giới cũng như trong nước có những bước phát triển mạnh mẽ về thiết kế, chất
lượng, số lượng…
Đồng hành với sự phát triển của nền công nghiệp ôtô, công việc sửa chữa và bảo

trì cũng phải có bước phát triển tương ứng. Các tập đoàn ôtô trên thế giới có những giải
pháp và phương tiện chẩn đoán riêng cho các dòng xe của mình.Vì vậy có sự khác biệt
về tính năng giữa các thiết bị chẩn đoán của mỗi tập đoàn khác nhau. Để khắc phục tình
trạng đó, tập đoàn Launch đã đi tiên phong đưa ra giải pháp mới đó là thiết bị chẩn
đoán ôtô đa năng X-431.
X-431 có những đặc điểm vượt trội như: sử dụng cho nhiều loại xe hiện đại, cập
nhật chương trình chẩn đoán miển phí, sử dụng đơn giản…Với các tính năng ưu việt
của mình, X-431 sẽ hiển thị các lỗi hoặc hư hỏng trên ôtô một các dễ dàng. Trong khi
đó bằng các phương pháp thủ công và kinh nhiệm khó có thể phát hiện được.
Được sự đồng ý của của khoa Cơ khí Công nghệ - trường Đại học Nông Lâm và
bộ môn Công nghệ ôtô, chúng tôi tiến hành khảo sát, kiểm tra và khai thác những tính
năng đa dụng của thiết bị chẩn đoán ôtô X-431. Chúng tôi mong rằng đề tài này sẽ góp
một phần nào đó vào công việc bảo trì và sửa chữa ôtô ở trường cũng như trong thực tế.
1


1.2 Mục đích luận văn:
-

Ứng dụng công nghệ hiện đại vào việc kiểm tra và chẩn đoán hư hỏng trên ôtô

hiện đại.
-

Tìm hiểu và khảo sát các tính năng của thiết bị kiểm tra chẩn đoán hệ thống điện,

điện tử trên ôtô model X-431.
-

Vận hành – khảo nghiệm thiết bị X-431 trên một số động cơ giúp cho người sử

dụng thiết bị X-431 sau này có cơ sở sử dụng và đánh giá.
-

Thu thập các dữ liệu các loại động cơ và ôtô.

2


Chương 2
TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁO PHỤC VỤ ĐỀ TÀI
2.1 TỔNG QUÁT VỀ MẠNG ĐIỆN VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN ÔTÔ
2.1.1 Hệ thống khởi động (starting system): bao gồm accu, máy khởi động điện
(starting motor), các relay điều khiển và relay bảo vệ khởi động. Đối với động cơ diesel
có trang bị thêm hệ thống xông máy (glow system).
2.1.2 Hệ thống cung cấp điện (charing system): gồm accu, máy phát điện
(alternators), bộ tiết chế (coltage regulator), các relay và đèn báo nạp.
2.1.3 Hệ thống đánh lửa (ignition system): bao gồm các bộ phận chính: accu, công
tắc máy (ignition switch), bộ chia điện (distributor), biến áp đánh lửa hay bobine
(ignition coils), hộp điều khiển đánh lửa (igniter), bougie (spark plugs).
2.1.4 Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu (lighting and signal system): gồm các đèn
chiếu sáng, các đèn tín hiệu, còi, các công tắc và relay.
2.1.5 Hệ thống đo đạc và kiểm tra (gauging system): chủ yếu là các đồng hồ báo
trên tableau và các đèn báo gồm có: đồng hồ tốc độ động cơ (tachometer), đồng hồ đo
tốc độ (speedometer), đồng hồ đo nhiên liệu và nhiệt độ nước.
2.1.6 Hệ thống điều khiển động cơ (engine control): gồm hệ thống điều khiển
xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control). Ngoài ra, trên các động cơ diesel
ngày nay thường sử dụng hệ thống điều khiển nhiên liệu bằng điện tử (EDC –
electronic diesel control hoặc common rail).
2.1.7 Hệ thống điều khiển ôtô: bao gồm hệ thống điều khiển phanh chống hãm

ABS (antilock brake system), hộp số tự động, tay lái, gối hơi (SRS), lực kéo (tration
control).
3


2.1.8 Hệ thống điều hòa nhiệt độ (air conditioning system): bao gồm máy nén
(compressor), giàn nóng (condenser), lọc ga (dryer), van tiết lưu (expansion valve),
giàn lạnh (evaporator) và các chi tiết điều khiển như relay, thermostat, hộp điều khiển,
công tắc A/C...
Nếu hệ thống này được điều khiển bằng máy tính sẽ có tên gọi là hệ thống tự
động điều hòa khí hậu (automatic climate control).
2.1.9 Các hệ thống phụ:
Hệ thống gạt nước, xịt nước (wiper and washer system).
Hệ thống điều khiển cửa (door lock control system).
Hệ thống điều khiển kính (power window system).
Hệ thống điều khiển kính chiếu hậu (mirror control system).
Hệ thống định vị (navigation system).
2.2 CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI HỆ THỐNG ĐIỆN.
2.2.1 Nhiệt độ làm việc.
Tùy theo vùng khí hậu, thiết bị điện trên ôtô được chia ra làm nhiều loại:
• Ở vùng lạnh và cực lạnh (-40o) như: Nga, Canada...
• Ở vùng ôn đới (20o) như: Nhật, Mỹ, châu Âu...
• Nhiệt đới: Việt Nam, các nước Đông Nam Á, châu Phi...
• Lọai đặc biệt thường dùng cho các xe quân sự (sử dụng cho tất cả mọi
vùng khí hậu).
2.2.2 Sự rung xóc.
Các bộ phận điện trên ôtô phải chịu sự rung xóc với tần số từ 50 đến 250 Hz,
chịu được lực với gia tốc 150 m/s2.
2.2.3 Điện áp.
Các thiết bị điện ôtô phải chịu được xung điện áp cao với biện độ lên đến vài

trăm Volt.
2.2.4 Độ ẩm.
Các thiết bị điện phải chịu được độ ẩm cao thường có ở các nước nhiệt đới.
4


2.2.5 Độ bền.
Tất cả các hệ thống điện trên ôtô phải được hoạt động tốt trong khoảng 0,9 –
1,25 Udinh muc (Udm = 14 V hoặc 28 V) ít nhất trong thời gian bảo hành của xe.
2.2.6 Nhiễu điện từ.
Các thiết bị điện và điện tử phải chịu được nhiễu điện từ xuất phát từ hệ thống
đánh lửa hoặc các nguồn khác.
2.3 NGUỒN ĐIỆN TRÊN ÔTÔ.
Nguồn điện trên ôtô là nguồn điện một chiều được cung cấp bởi accu, nếu động
cơ chưa làm việc, hoặc bởi máy phát điện nếu động cơ đã làm việc. Để tiết kiệm dây
dẫn, thuận tiện khi lắp đặt sửa chữa..., trên đa số các xe, người ta sử dụng thân sườn xe
(car body) làm dây dẫn chung (single wire system). Vì vậy, đầu âm của nguồn điện
được nối trực tiếp ra thân xe.
2.4 CÁC LOẠI PHỤ TẢI TRÊN ÔTÔ.
Các loại phụ tải điện trên ôtô được mắc song song và có thể được chia làm 3
loại:
2.4.1 Phụ tải làm việc liên tục: gồm bơm nhiên liệu (50 – 70 W), hệ thống
đánh lửa (20 W), kim phun (70 – 100 W)...
2.4.2 Phụ tải làm việc không liên tục: gồm các đèn pha (mỗi cái 60 W), cốt
(mỗi cái 55 W), đèn kích thước (mỗi cái 10 W), radio car (10 – 15 W), các đèn báo trên
tableau (mỗi cái 2 W)...
2.4.3

Phụ tải làm việc trong khoảng thời gian ngắn: gồm đèn báo rẽ (4x21

W + 2x2 W), đèn thắng (2x21 W), motor điều khiển kính (150 W), motor gạt nước (30
– 65 W), còi (25 – 40 W), quạt làm mát động cơ (200 W), quạt điều hòa nhiệt độ (2x80
W), đèn sương mù (mỗi cái 35 – 50 W), còi lui (21 W), máy khởi động (800- 3000 W),
mồi thuốc (100 W), anten (dùng motor kéo 60 W), hệ thống xông máy động cơ diesel
(100 – 150 W), ly hợp điện từ của máy nén trong hệ thống lạnh (60 W)...

5


Ngoài ra, người ta cũng phân biệt phụ tải điện trên ôtô theo công suất, điện áp
làm việc...
HT điều khiển động cơ
(Đánh lửa & phun xăng)

TH chiếu sáng

HT
tín hiệu
HT thông tin

Accu
HT giải trí
trong xe
HT điều hòa
không khí
HT khóa cửa
& bảo vệ xe
HT điều
khiển phanh

Máy phát
điện
HT khởi động
động cơ

HT gạt &
xông kính

HT khóa đai an
toàn & ĐK túi khí

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát

6


MÁY PHÁT

Tải thường trực

Hệ thống đánh
lửa 20 W

Bơm nhiên liệu
50 – 70 W

ACCU

Tải hoạt động gián đoạn
trong thời gian dài

Car radio
10 – 15 W

Đèn báo rẽ
4 x 21 W

Đèn báo trên
tableau
8x2W

Đèn stop
2 x 21 W

Đèn kích
thước 4x10W
Hệ thống phun
nhiên liệu
70 – 100 W

Đèn đậu
4x3 – 5 W

Tải họat động gián đoạn
trong thời gian ngắn

Đèn pha
4x60 W

Motor gạt nước

60 – 90 W

Motor điều
khiển kính
4 x 30 W

Khởi động điện
800-3000 W

Xông kính
120 W

Đèn soi biển
số 2x 5 W

Motor phun
nước rửa
kính
30 – 60 W
Còi 25 – 40 W

Hình 2.2: Sơ đồ phụ tải điện trên ôtô

7

Đèn lùi
2 x 21 W

Đèn trần
5W

Quạt điều
hòa nhiệt
độ 2x80 W

Đèn cốt
4x55 W

Đèn sương mù
2x35 W

Quạt làm mát
động cơ 2x100W
Mồi thuốc 100W
Hệ thống xông
máy (động cơ
diesel) 100 W
Motor điều khiển
anten 60 W


2.5 CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ ĐIỀU KHIỂN TRUNG GIAN.
Các phụ tải điện trên xe hầu hết đều được mắc qua cầu chì. Tùy theo tải, cầu chì
có giá trị thay đổi từ 5 – 30 A. Dây chảy (fusible link) là những cầu chì lớn hơn 40 A
cũng được mắc ở các mạch chính của phụ tải điện lớn hoặc chung cho các cầu chì cùng
nhóm làm việc thường có giá trị vào khoảng 40 – 120 A. Ngoài ra, để bảo vệ mạch điện
trong trường hợp chập mạch, trên một số hệ thống điện ôtô người ta sử dụng bộ ngắt
mạch (CB – circit breaker) khi quá dòng.
Để các phụ tải điện làm việc, mạch điện nối với phụ tải phải kín. Thông thường
phải có các công tắc đóng mở trên mạch. Công tắc trong mạch điện xe hơi có nhiều

dạng: thường đóng (normally closed), thường mở (normally opened) hoặc phối hợp
(changecver switch) có thể tác động để thay đổi trang thái đóng mở (ON – OFF) bằng
cách nhấn, xoay, mở bằng chìa khóa. Trạng thái của công tắc cũng có thể thay đổi bằng
các yếu tố như: áp suất, nhiệt độ...
Trong các ôtô hiện đại, để tăng độ bền và giảm kích thước của công tắc, người ta
thường đấu dây qua các relay. Relay có thể được phân loại theo dạng tiếp điểm: thường
đóng (NC – normally closed), thường mở ( NO – normally opened), hoặc kết hợp cả hai
loại – relay kép (changeover relay).
2.6 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC VÀ CÁC KHỐI CHỨC NĂNG.
2.6.1 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển lập trình cho động cơ:

8


INPUT (Sensors)
Tốc độ động cơ
Tải động cơ
(MAP)
Nhiệt độ nước
làm mát
Nhiệt độ khí nạp

Nhiệt độ nhiên
liệu
Vị trí bướm ga
Cảm biến oxy

OUTPUT (Actuators)

E

C
U

Kim phun nhiên liệu

Hệ thống đánh lửa

Điều khiển cầm chừng

Hệ thống chẩn đoán

Điện áp accu
Các cảm biến
khác

Hình 2.3: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển lập trình cho động cơ

Điều khiển hỗn
hợp cầm chừng

Hệ thống
cấp khí

Các cảm
biến

Điều khiển tốc
độ cầm chừng

Cảm biến lưu

lượng gió

Cảm biến
bướm ga

ĐỘNG
CƠ

Kim phun nhiên liệu

ECU

Hình 2.4: Sơ đồ các khối chức năng của hệ thống điều khiển phun
xăng
9

Hệ thống cấp
nhiên liệu


Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ
2.6.2 Bộ điều khiển điện tử (ECU – electronic control unit)
2.6.2.1 Tổng quan.
Hệ thống điều khiển động cơ theo chương trình bao gồm các cảm biến kiểm soát
liên tục tình trạng họat động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến,
xử lí tín hiệu và đưa ra tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành
luôn bảo đảm thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến. Hoạt
động của hệ thống điểu khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết để
giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu. ECU cũng
đảm bảo công suất tối đa ở các chế độ hoạt động của động cơ và giúp chẩn đoán động

cơ khi có sự cố xảy ra.
Điều khiển động cơ bao gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, tốc độ cầm chừng,
quạt làm mát, góc phối cam, ga tự động. Ngoài ra, trên các động cơ diesel ngày nay

10


thường sử dụng hệ thống nhiên liệu bằng điện tử.
Bộ điều khiển, máy tính, ECU là những tên gọi khác nhau của mạch điều khiển
điện tử. Nhìn chung, đó là bộ tổ hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tín hiệu,
trữ thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gửi đi các tín hiệu điều
khiển thích hợp.
ECU được đặt trong một vỏ kim loại để giải nhiệt tốt và được bố trí ở nơi ít ảnh
hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm.
Các linh kiện điện tử của ECU được sắp xếp trong một mạch in. Các linh kiện
công suất của tầng cuối – nơi điều khiển các cơ cấu chấp hành - được gắn với khung
kim loại của ECU với mục đích giải nhiệt. Sự tổ hợp các chức năng trong IC (bộ tạo
xung, bộ chia xung, bộ dao động đa hài điều khiển việc chia tần số) giúp ECU đạt độ tin
cậy cao.
Một đầu ghim đa chấu dùng nối ECU với hệ thống trên xe, với các cơ cấu chấp
hành và các cảm biến.
2.6.2.2 Cấu tạo:
Bộ nhớ: bộ nhớ trong ECU chia làm 4 loại:
• ROM (read only memory).
Dùng trữ thông tin thường trục. Bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không
thể ghi vào được. Thông tin của nó đã được gài sẵn. ROM cung cấp thông tin cho bộ vi
xử lí và được lắp cố định trên mạch in.
• RAM (random access memory).
Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thông tin mới được ghi trong bộ
nhớ và xác định bởi vi xử lí. RAM có thể đọc và ghi các số liệu theo địa chỉ bất kì.

RAM có hai loại:
-

Loại RAM xóa được: bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp.

-

Loại RAM không xóa được: vẫn duy trì trong bộ nhớ cho dù khi tháo

nguồn cung cấp ôtô. RAM lưu trữ những thông tin về hoạt động của các cảm biến dùng
cho hệ thống tự chẩn đoán.

11


• PROM (programmable read only memory).
Cấu trúc cơ bản giống như ROM nhưng cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở nơi sử
dụng chứ không phải ở nơi sản xuất như ROM. PROM cho phép sửa đổi chương trình
điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau.
• KAM (keep alive memory).
KAM dùng để lưu trữ những thông tin mới (những thông tin tạm thời) cung cấp
đến bộ vi xử lí. KAM vẫn duy trì bộ nhớ cho dù động cơ ngưng hoạt động hoặc tắt công
tắt máy. Tuy nhiên, nếu tháo nguồn cung cấp từ accu đến máy tính thì bộ nhớ KAM sẽ
bị mất.
Bộ vi xử lí (microprocessor)
Bộ vi xử lí có chức năng tính toán và ra quyết định. Nó là bộ não của ECU.

MICROPROCESSOR

ROM

PROM

RAM

Hình 2.6: Sơ đồ khối của các hệ thống trong máy tính với microprocessor.
Đường truyền – BUS:
Chuyển các lệnh và số liệu trong máy tính theo 2 chiều.
2.6.2.3 Cấu trúc ECU
Ngày nay trên ôtô hiện đại có thể trang bị nhiều ECU điều khiển các hệ thống
khác nhau. Cấu trúc của ECU như sau:

12


CPU

ROM

RAM
BUS
INPUT
OUTPUT
Hình 2.7: Cấu trúc máy tính.
Bộ phận chủ yếu của nó là bộ vi xử lí hay còn gọi là CPU (control processing
unit), CPU lựa chọn các lệnh và xử lí số liệu từ bộ nhớ ROM và RAM chứa các
chương trình và dữ liệu ngõ vào ra (I/O) điều khiển nhanh số liệu từ các cảm biến và
chuyển dữ liệu đã xử lí đến các cơ cấu thực hiện.
Sơ đồ cấu trúc của CPU như sau:
Tính hiệu

điều khiển

Dữ liệu

Bộ điều
khiển

Bộ ghi nhận lưu trữ

Tính toán đại số và
logic

Hình 2.8: Cấu trúc CPU
Nó bao gồm các cơ cấu đại số logic để tính toán dữ liệu, các bộ ghi nhận lưu trữ
tạm thời dữ liệu và bộ điều khiển các chức năng khác nhau. Ở các CPU thế hệ mới,

13


người ta thường chế tạo CPU, ROM, RAM trong một IC hay còn gọi là vi điều
khiển.
Bộ điều khiển ECU hoạt động trên cơ sở tín hiệu số nhị phân với điện áp cao
biểu thị cho số 1, điện áp cao biểu thị cho số 0.

1

0

1

1

0

1

0

0

2.6.2.4 Mạch giao tiếp ngõ vào:
Bộ chuyển đổi A/D (analog to digital converter).
Dùng để chuyển các tín hiệu tương tự từ đầu vào với sự thay đổi điện áp trên các
cảm biến nhiệt độ, bộ đo gió, cảm biến bướm ga thành các tín hiệu số để bộ vi xử lí
hiểu được.

Dây tín hiệu

Bộ chuyển
đổi A/D

Bộ
vi
xử
lí

Hình 2.9: Bộ chuyển đổi A/D.
Bộ đếm (counter):
Dùng để đếm xung, ví dụ như từ cảm biến vị trí piston rồi gửi lượng đếm về bộ
vi xử lí.

14