Ứng dụng thiết bị thu thập dữ liệu đa kênh DEWE 2600 khảo sát tín hiệu từ cảm biến trên động cơ đốt trong

ISSN 2354-0575
ỨNG DỤNG THIẾT BỊ THU THẬP DỮ LIỆU ĐA KÊNH DEWE 2600
KHẢO SÁT TÍN HIỆU TỪ CẢM BIẾN TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Nguyễn Văn Thịnh1, Đào Chí Cường1, Nguyễn Văn Nhơn1,
Phạm Thị Minh Huệ2, Lê Đăng Đông1
1 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
2 Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội
Ngày tịa soạn nhận được bài báo: 15/03/2020
Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 22/05/2020
Ngày bài báo được duyệt đăng: 10/06/2020
Tóm tắt:
Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu trong việc ứng dụng thiết bị thu thập dữ liệu đa kênh dewe
2600 vào khảo sát một số tín hiệu từ các cảm biến trên động cơ đốt trong. Đối tượng nghiên cứu của bài
báo là động cơ Solata LPG 2.0 đây là động cơ sử dụng nhiên liệu LPG có dung tích xy lanh 1999 cm3. Kết
quả nghiên cứu cho thấy thiết bị thu thập dữ liệu đa kênh Dewe-2600 có thể dễ dàng kết nối với hệ thống
tín hiệu phục vụ q trình chẩn đốn và điều khiển trên các dịng động cơ có sử dụng hệ thống cảm biến và
điều khiển điện tử. Các tín hiệu đo được từ các cảm biến gửi về đều phản ánh đúng bản chất vật lý và đúng
với thơng số từ hãng đã cung cấp.
Từ khóa: dewe 2600, tín hiệu cảm biến, khảo sát tín hiệu, dewesoft.
1. Đặt vấn đề
Hiện nay, nước ta đang trong quá trình cơng
nghiệp hóa, hiện đại hóa để trở thành một nước
cơng nghiệp trong tương lai. Cùng với sự phát triển
của cả nền kinh tế, ngành cơng nghiệp ơtơ cũng có
sự phát triển mạnh mẽ. Khi đời sống được nâng cao
nhu cầu xe cộ đặc biệt là ôtô cũng tăng một cách
mạnh mẽ. Cùng với đó việc làm sao tăng mức độ
an tồn và duy trì tình trạng ơtơ ở trạng thái hoạt
động tốt nhất trong một thời gian dài là một vấn đề
rất được quan tâm. Do đó việc cải tiến công nghệ và
áp dụng các tiến bộ khoa học, kỹ thuật vào kiểm tra

chuẩn đốn trong ngành cơng nghiệp ơtơ cũng được
chú trọng đầu tư và phát triển.
Trên ôtô hiện nay, các cảm biến có vai trị rất
quan trọng. Các cảm biến thu thập dữ liệu về hoạt
động xe và gửi các tín hiệu về ECU giúp điều chỉnh
các chế độ làm việc của xe sao cho an toàn nhất,
hoạt động hiệu quả nhất có thể. Các cảm biến tốc
độ xe giám sát tốc độ xe tại mọi thời điểm khi xe
đang chạy, cung cấp thông tin cho hệ thống máy
tính để hạn chế tốc độ xe khi cần thiết, các cảm biến
nhiệt độ động cơ, cảm biến lưu lượng khí nạp cung
cấp thơng tin về chế độ hoạt động của động cơ để
điều chỉnh nhiên liệu và đánh lửa sao cho công suất
động cơ phát ra phù hợp nhất… Vì vậy việc xây

34

dựng chương trình kiểm tra, chẩn đốn các tín hiệu
của cảm biến là cần thiết để bảo đảm an tồn cũng
như duy trì các tính năng kỹ thuật của xe. DEWE2600 là một thiết bị kèm phần mềm đo đạc xung
tín hiệu chun nghiệp, mơi trường cho phép tạo ra
các chương trình sử dụng kí hiệu đồ họa giúp xây
dựng các thuật toán một các nhanh, gọn, sáng tạo và
dễ hiểu. Thông qua các card giao tiếp và các chuẩn
giao tiếp DEWE-2600 giúp kết nối bất kỳ các cảm
biến với máy tính. Với mục đích nghiên cứu nhằm
khai thác tính năng của thiết bị và nghiên cứu các
phương pháp để xây dựng cơ sở giao tiếp với các tín
hiệu từ các cảm biến gửi về ECU phục vụ q trình
điều khiển và chẩn đốn động cơ.

2. Đối tượng nghiên cứu
* Động cơ Hyundai Sonata 2.0 LPG
Hyundai Sonata là dòng xe sedan thuộc phân
khúc hạng sang do hãng xe Hyundai chế tạo và
sản xuất, phiên bản tác giả lựa chọn nghiên cứu
là loại động cơ sử dụng nhiên liệu LPG có thể
tích buống cháy 1999 cm3 4 kỳ, cơ cấu phân phối
khí loại SOHC, 4 xilanh thẳng hàng, hộp số tự
động và sử dụng hệ thống AES đặc biệt tiết kiệm
nhiên liệu được sản xuất cho thị trường nội địa
Hàn Quốc.

Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020

Journal of Science and Technology


ISSN 2354-0575
Bảng 1. Thông số cơ bản động cơ Sonata 2.0
TT

Ký hiệu

Giá
trị

S/D

85/88

i

4

Cơng suất đạt cực đại tại
5.500 vịng/phút (Hp)

Nemax

105

4

Mơ men xoắn cực đại tại
4600 vòng/phút (Nm)

Memax

164

5

Số vòng quay cực đại
(vòng/phút)

nemax

6000

6

Tỷ số nén (-)

ε

10,5:1

7

Dung tích (lít)

Vc

1.99

1
2
3

Thơng số
Hành trình piston/đường
kính (mm)
Số xylanh (-)

OBD; 8: Cuộn đánh lửa; 9: Cơng tắc đóng LPG;
10: ECU; 11: Cảm biến ơ xy; 12: Bình ắc quy; 13:
Cảm biến MAP; 14: Van khóa ga.
Động cơ trên xe Sonata 2.0 sử dụng hệ thống
cung cấp nhiên liệu LPG được giới thiệu trên Hình 2.
LPG được tích trong bình chứa thương mại chuyên

dụng hoặc các bình chứa trên thị trường. Việc điều
chỉnh áp suất LPG trong q trình thí nghiệm được
thực hiện bằng van giảm áp dạng cơ khí và kiểm
sốt việc đóng cắt tự động bằng van điện từ. LPG
được hóa hơi hồn tồn qua bộ chuyển đổi hóa hơi
trước khi vào động cơ. Trên đường cung cấp LPG
cho động cơ cịn có các cảm biến đo nhiệt độ, áp
suất và lưu lượng LPG. Nhiên liệu LPG được phun
vào đường ống nạp của động cơ qua vòi phun. Các
tín hiệu từ cảm biến tốc độ, cảm biến nhiệt độ, cảm
biến lưu lượng, cảm biến chân ga, cảm biến áp suất,
... được đưa về bộ điều khiển hệ thống cung cấp
nhiên liệu LPG (ELC - Electronic LPG Control).
Tín hiệu điều khiển phun LPG được gửi tới van điện
từ đóng ngắt nhiên liệu đặt phía trước bộ hóa hơi và
tín hiệu điều khiển vịi phun. Q trình điều khiển
cung cấp LPG được thực hiện thơng qua giao diện
của máy tính kết nối với bộ ELC.
* Thiết bị thu thập dữ liệu đa kênh Dewe 2600

Hình 1. Mơ hình động cơ Sonata 2.0 LPG

Dewe-2600 là một hệ thống có khả năng thu
thập dữ liệu loại xách tay của hãng DEWETRON
Áo. Hệ thống này tương thích với tất cả các module
khuyếch đại của DEWETRON, có thể sử dụng với
bất kỳ phần mềm thu thập nào khác. Dewe-2600
được thiết kế có kết cấu chắc chắn để sử dụng trong
cơng nghiệp chẩn đốn. Với màn hình Touchscreen
15 inches, thiết bị này nhận được cấp chứng chỉ CE

và sản xuất theo tiêu chuẩn ISO 9001.

Hình 2. Sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển và
hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG trên động cơ
Sonata 2.0
1: Bình chứa nhiên liệu; 2: Đồng hồ báo áp suất; 3:
Van từ; 4: Bộ hóa hơi; 5: Lọc; 6: Vịi phun; 7: Cáp

Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020

Hình 3. Thiết bị thu thập dữ liệu đa kênh Dewe 2600

Journal of Science and Technology

35


ISSN 2354-0575
Tính năng chính của thiết bị Dewe 2600 là đo
và lưu trữ số liệu, phân tích số liệu, phân tích phổ
FFT… Cũng như đo áp suất, mơ men, đo lực, đo
nhiệt, đo rung động nhiều thành phần, phân tích
rung động, đo công suất động cơ... Và nhiều chức
năng khác. DEWE-2600 có thể quản lý được tới
64 module của DEWETRON. Nó có thể hiển thị
theo thời gian thực các dạng đồ thị khác nhau như:
scope, overview, recoder, x-y, FFT...

Hình 6. Kết nối thiết bị và động cơ thí nghiệm
3. Một số kết quả khảo sát

Trường hợp 1: Khảo sát tín hiệu từ cảm biến nhiệt
độ động cơ
Cảm biến nhiệt độ nước xác định nhiệt độ làm
mát của động cơ, chuyển đổi sự thay đổi trở kháng
thành tín hiệu điện áp, tín hiệu vào cho bộ điều
khiển ECU, bộ điều khiển sử dụng tín hiệu này để
điều khiển và kiểm sốt chế độ làm việc của động
cơ, đồng thời tín hiệu này cũng được sử dụng để
điều khiển quạt làm mát.

Hình 4. Sơ đồ cấu trúc thiết bị thu thập dữ liệu đa
kênh Dewe 2600

Hình 7. Cảm biến nhiệt độ nước
Bảng 2. Thông số của cảm biến nhiệt độ động cơ
Nhiệt độ
-20°C
20°C
60°C
80°C

Hình 5. Thiết lập kênh đo trên phần mềm dewesoft

36

Thơng số kỹ thuật
Trở kháng
10.7 kΩ
20.5 kΩ
0.6 kΩ

0.2 kΩ

Điện áp
4.2 V
2.6 V
1.1 V
0.5 V

Hình 8. Đồ thị xung và đặc tính của cảm biến
nhiệt độ

Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020

Journal of Science and Technology


ISSN 2354-0575
Trường hợp 2: Khảo sát tín hiệu cảm biến vị trí
bướm ga và áp suất tuyệt đối đường ống nạp
Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) được gắn trên
đường ống nạp để đo góc mở của van bướm ga.
TPS là một cảm biến trở kháng biến thiên, trở kháng
ra phụ thuộc vào vị trí của van bướm. Tín hiệu ra
của cảm biến TPS là 0.3~0.9V khi van bướm đóng,
và 4.0~4.8V khi van bướm mở hoàn toàn. Bộ ECU
sử dụng MAPS và TPS để đo để đo trạng thái hoạt
động, một phần tải, trạng thái tăng tốc và giảm tốc
để xác định thời gian đánh lửa và kiểm soát lượng
nhiên liệu cấp vào động cơ.

ECU dựa vào sự thay đổi áp suất trong ống dẫn khí
nạp, được sử dụng bởi ECU như các dữ liệu cơ bản
trong việc xác định số vịng quay của động cơ và
lượng khí nạp.

Hình 11. Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống
nạp (MAPS)
Bảng 4. Thông số của cảm biến áp suất tuyệt đối
đường ống nạp

Hình 9. Cảm biến vị trí bướm ga
Bảng 3. Thơng số của cảm biến vị trí bướm ga
Độ mở van bướm ga
Idle -0%
50%
Full Acceleration (tăng tốc)-90%

Áp suất
200 mmHg
400 mmHg
600 mmHg
760 mmHg

Điện áp
1V
2.1V
3.2V
4V

Điện áp

0.2~0.463V
2.9V
5V

Hình 12. Đồ thị xung và đặc tính của cảm biến áp
suất tuyệt đối đường ống nạp

Hình 10. Đồ thị xung và đặc tính của cảm biến vị
trí bướm ga
Bộ điều khiển điện tử (ECU) yêu cầu thông
tin chính xác áp suất khơng khí vào động cơ để xác
định lượng phun nhiên liệu cần thiết. Cảm biến áp
suất tuyệt đối được sử dụng để đo lượng khơng
khí vào động cơ bằng cách xác định áp suất trong
đường ống nạp để gián tiếp tính tốn lượng khơng
khí nạp vào động cơ. Cảm biến MAPS gửi tín hiệu
đầu ra tương tự tỷ lệ thuận với áp suất tuyệt đối tới

Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020

Trường hợp 3: Khảo sát tín hiệu từ cảm biến vị trí
trục cam, trục khuỷu
Trục cam quay với tốc độ bằng một phần hai
tốc độ quay của trục khuỷu, ECU dựa vào hai tín
hiệu này để tính tốn, điều khiển lượng nhiên liệu
và thời điểm đánh lửa phù hợp với các chế độ làm
việc của động cơ. Cảm biến xác định vị trí của trục
cam và xác định xy lanh ở giai đoạn nén hay ở giai
đoạn xả theo hướng điểm chết trên. Cảm biến ví trí
trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu sử dụng hiệu

ứng Hall, với đầu cảm biến được làm vật liệu từ
được gắn vào trục quay và bộ phận đầu thu tín hiệu

Journal of Science and Technology

37


ISSN 2354-0575
được cố định trên thân máy.

Hình 15. Đồ thị xung và đặc tính của cảm biến vị
trí trục khuỷu và trục cam

Hình 13. Cảm biến vị trí trục cam

Hình 14. Cảm biến vị trí trục khuỷu

5. Kết luận
Bài báo đã trình bày việc nghiên cứu để ứng
dụng khai thác thiết bị thu thập dữ liệu đa kênh
DEWE-2600 vào khảo sát tín hiệu từ các cảm biến
trên động cơ gửi về ECU, qua đó có thể dựa vào kết
quả đo được để chẩn đoán và đánh giá trạng thái kỹ
thuật của động cơ. Đồng thời dựa vào những tín hiệu
và đặc tính của các cảm biến thu được có thể giả lập
các tín hiệu để thực hiện q trình điều khiển động
cơ hoạt động theo các chế độ mong muốn để thực
hiện các bài thực hành thí nghiệm. Kết quả nghiên
cứu của nhóm tác giả có thể sử dụng làm tài liệu đào

tạo cao học, làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và
sinh viên các khối ngành công nghệ kỹ thuật ô tô.

Tài liệu tham khảo
[1]. Lê Văn Doanh,..., Các bộ cảm biến kỹ thuật đo lường & điều khiển, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật,
Hà Nội, 2005.
[2]. Phan Quốc Phơ, Giáo trình cảm biến, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, 2006.
[3]. Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện và điện tử trên ô tô hiện đại - Hệ thống điện động cơ, NXB Đại học
Quốc gia TPHCM, 2007.
[4]. Trần Thanh Hải Tùng, Kỹ thuật động cơ sử dụng nhiên liệu mới, Đà Nẵng, Đại học bách khoa Đà
Nẵng, 2012.
[5]. www.dewe-2600.com.vn.
[6]. DEWE-2600 Technical reference manual.
[7]. Hyundai sonata III 2.0 LPG, www.automobile-catalog.com.
USING DEWE 2600, A MULTICHANEL DATA ACQUISITION DEVICE, TO EXAMINE
SIGNALS FROM SENSORS ON INTERNAL COMBUSTION ENGINES
Abstract:
This paper presents the research results in the application of DEWE 2600 multi-channel data
acquisition device to investigate some signals from sensors on internal combustion engines. The research
object of the paper is Solata LPG 2.0 engine which is an engine using LPG fuel with cylinder capacity of
1999 cm3. The research results show that the Dewe-2600 multi-channel data acquisition device can easily
connect to signal systems for the diagnosis and control on motor lines using sensor systems and Electronic
Control. The signals measured from the sensors reflect the true physical nature and the parameters from
the company.
Keywords: dewe 2600, signal sensor, signal survey, dewesoft.

38

Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020

Journal of Science and Technology