Chuẩn đoán hệ thống điện điều khiển động cơ

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ơ tơ
Tên đề tài:

CHẨN ĐỐN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU
KHIỂN
ĐỘNG CƠ

SVTH : LÊ KỲ ANH
MSSV: 13145005
VƯƠNG ĐÌNH CHIẾN
MSSV: 13145031
GVHD: ThS. NGUYỄN VĂN LONG GIANG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017

Trang 1


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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ơ tơ
Tên đề tài:

CHẨN ĐỐN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU
KHIỂN

ĐỘNG CƠ

SVTH : LÊ KỲ ANH
MSSV: 13145005
VƯƠNG ĐÌNH CHIẾN
MSSV: 13145031
GVHD: ThS. NGUYỄN VĂN LONG GIANG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017
Trang 2


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

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 07 năm 2017

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Lê Kỳ Anh
Vương Đình Chiến

MSSV: 13145005
MSSV: 13145031

Chun ngành: CƠNG NGHỆ KỸ TḤT Ơ TÔ Mã ngành đào tạo:
52510205
Hệ đào tạo: Đại Học Chính Quy

Mã hệ đào tạo:

Khóa: K13

Lớp: 131454A

1. Tên đề tài
CHẨN ĐỐN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
2. Nhiệm vụ đề tài
- Dịch hoàn tất các tài liệu tham khảo.
- Khái quát hệ thống điều khiển động cơ.
- Tìm hiểu các phương pháp chẩn đốn.
- Nêu lên được quy trình chẩn đoán lỗi.
- Giảm sát và kiểm tra các tín hiệu cảm biến.
3. Sản phẩm đề tài
- Đĩa CD.
- File báo cáo.
- Thuyết minh đề tài.
4. Ngày giao nhiệm vụ: 27/03/2017
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 25/07/2017
TRƯỞNG BỘ MƠN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

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

Trang 3

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đề tài: CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
Họ và tên Sinh viên:
13145445

Lê Kỳ Anh

Vương Đình Chiến

MSSV:

MSSV: 13145031

Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ơ tơ
I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chật lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị
thực tiễn)
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GÍA
1. Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không ):...........................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):...........................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 07 năm
2017
Giảng viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

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

Trang 4


PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Tên đề tài: CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
Họ và tên Sinh viên:
13145445

Lê Kỳ Anh

Vương Đình Chiến

MSSV:

MSSV: 13145031

Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ơ tơ
I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chật lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị
thực tiễn)
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GÍA
1. Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không ):................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):...................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 07 năm
2017
Giảng viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Trang 5


Tên đề tài: CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
Họ và tên Sinh viên:

Lê Kỳ Anh MSSV:

13145005
Vương Đình Chiến

MSSV: 13145031

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn,
Giảng viên phản biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ
án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và
hình thức:
Chủ tịch hội đồng:

____________

_________________________

Giảng viên hướng dẫn:____________

_________________________

Giảng viên phản biện: ___________

_________________________

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 07 năm 2017

MỤC LỤC
Trang
Trang 6


NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP................................................iii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN........................iv
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN...........................v
MỤC LỤC..............................................................................vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU..............................ix
DANH MỤC CÁC HÌNH.............................................................x
DANH MỤC CÁC BẢNG..........................................................xiii
LỜI CÁM ƠN.........................................................................xiv
MỞ ĐẦU.................................................................................1
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI..................................................................................................................................1
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU...........................................................................................................1
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.................................................................................................1
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.........................................................................................................................1
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................................................................................................2
6. Ý NGHĨA THỰC TIỄN.................................................................................................................................2

Chương 1: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ............................3
1.1 QUY TRÌNH TỔNG QUÁT........................................................................................................................3
1.2 NHỮNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỘNG CƠ.............................................................3
1.3 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA......................................................................................................4

1.3.1 HỆ SỐ NĂNG LƯỢNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA................................................................................4
1.3.2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ.....................................................................................................5
1.3.3 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KHÔNG DÙNG BỘ CHIA ĐIỆN..................................................................7
1.3.4 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA CẢM BIẾN QUANG....................................................................................8
1.3.5 SỰ CHÁY KÍCH NỔ..........................................................................................................................9
1.4 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU...................................................................................................10
1.4.1 KIM PHUN ĐƠN ĐIỂM..................................................................................................................10
1.4.2 KIM PHUN ĐA ĐIỂM.....................................................................................................................12
1.5 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ (EMS)...........................................................................................16
1.5.1 TUẦN HOÀN KHÍ THẢI..................................................................................................................17
1.5.2 ĐIỀU KHIỂN BAY HƠI KHÍ THẢI ĐIỆN TỬ.....................................................................................17

Chương 2: HỆ THỐNG TỰ CHẨN ĐOÁN VÀ MÃ LỖI....................19
2.1 SỰ TRUY CẬP ĐẾN DTC........................................................................................................................19
2.1.1 PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN BẰNG ĐÈN CHECK ENGINE.........................................................20
2.1.2 PHƯƠNG PHÁP ĐỌC MÃ LỖI ĐƯỢC TRÌNH BÀY THƠNG QUA ĐẦU DỊ LOGIC HOẶC ĐÈN THỬ
................................................................................................................................................................26
Trang 7


2.1.3 PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG MÁY ĐỌC MÃ LỖI VÀ MÁY DỊ SĨNG.............................................27
2.2 NHỮNG CẢI TIẾN TRONG PHƯƠNG PHÁP TỰ CHẨN ĐOÁN............................................................32
2.2.1 OBD I.............................................................................................................................................33
2.2.2 OBD II............................................................................................................................................33

Chương 3: KỸ THUẬT VÀ QUY TRÌNH CHẨN ĐỐN HỆ THỐNG
ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ...................................................36
3.1 KIỂM TRA MẠCH ĐIỆN.........................................................................................................................36
3.2 NHỮNG CHI TIẾT ĐẶC BIỆT TRÊN XE..................................................................................................38
3.3 SÁU BƯỚC ĐỂ TIẾP CẬN THÔNG TIN..................................................................................................38

3.4 KỸ NĂNG CẦN THIẾT CHO VIỆC CHẨN ĐOÁN.....................................................................................39
3.5 PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN ĐẾN NHỮNG LỖI TÌM THẤY.....................................................................40
3.6 KIỂM TRA HỆ THỐNG LIÊN QUAN ĐẾN HỆ THỐNG KHÍ THẢI............................................................44
3.6.1 CẢM BIẾN OXY..............................................................................................................................44
3.6.2 CẢM BIẾN KÍCH NỔ.......................................................................................................................49
3.6.3 ĐỒNG HỒ ĐO KHÍ.........................................................................................................................50
3.6.4 CẢM BIẾN VỊ TRÍ BÀN ĐẠP GA.....................................................................................................53
3.6.5 CẢM BIẾN NƯỚC LÀM MÁT.........................................................................................................54
3.6.6 CẢM BIẾN ÁP SUẤT TUYỆT ĐỐI TRÊN ĐƯỜNG ỐNG NẠP (MAP)..............................................56
3.7 KIỂM TRA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA........................................................................................................58
3.8 KIỂM TRA KIM PHUN...........................................................................................................................60

KẾT LUẬN.............................................................................63
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................65

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
ECU (Electronic Control Unit): Bộ điều khiển điện tử
ECM (Electronic Control Module): Bộ điều khiển điện tử
TDC (Top Dead Center): Tử điểm thượng
LED (Light-emitting Diode): Điốt phát quang
MAP (Manifold Absolute Pressure) sensor: Cảm biến áp suất đường
ống nạp
ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ chỉ cho phép đọc
Trang 8


EMS (Engine Management Systems): Hệ thống điều khiển động cơ
EGR (Exhaust Gas Recirculation) valve: Van luân hồi khí thải
DTCs (Diagnostic Trouble Codes): Mã lỗi chẩn đoán
RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên

RPM (Revolutions Per Minute) hoặc v/p: vịng trên phút
EEPROM (Electrically Erasable PROM): Bộ nhớ có thể xóa bằng tín
hiệu điện
LAN (A Local Area Network): Mạng cục bộ
SAE (Society of Automotive Engineers): Hiệp hội các kỹ sư ô tô
OBD (On board Diagnostics): Máy chẩn đoán
MIL (Malfunction Indicator Lamp): Đèn báo hỏng
MAF (Mass Air Flow Sensor): Cảm biến lưu lượng dòng khí
CTS (Coolant Temperature Sensor): Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Bánh răng roto trong cảm biến điện từ và đầu dị..............4
Hình 1.2: Tín hiệu điện áp ở ngõ ra ở tốc độ thấp và cao...................5
Hình 1.3: Hệ thống đánh lửa theo chương trình..................................5
Hình 1.4: Biểu đồ hệ thống đánh lửa được lưu trữ trong ROM của ECM. .6
Hình 1.5: Cảm biến Hall......................................................................6
Hình 1.6: Hệ thống đánh lửa sử dụng bơbine đơi................................7
Hình 1.7: Chi tiết của cảm biến tốc độ động cơ và cảm biến vị trí trục
khuỷu..................................................................................................8
Hình 1.8: Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí trục khuỷu sử dụng vịng
bánh răng tháo rời..............................................................................8
Trang 9


Hình 1.9: Cảm biến quang..................................................................9
Hình 1.10: Cảm biến quang................................................................9
Hình 1.11: Cảm biến kích nổ trên động cơ........................................10
Hình 1.12: (a) Kim phun đơn điểm; (b) Kim phun đa điểm...............10
Hình 1.13: Chi tiết kim phun đơn điểm.............................................11

Hình 1.14: Kim phun đơn điểm CFI (kim phun nhiên liệu tâm ở giữa)11
Hình 1.15: Đường dẫn kim phun.......................................................12
Hình 1.16: Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu.....................................13
Hình 1.17: Chu trình làm việc...........................................................14
Hình 1.18: Hệ thống kim phun đa điểm............................................15
Hình 1.19: Cảm biến nhận dạng hoạt động xy lanh động cơ............16
Hình 1.20: Hệ thống tuần hồn khí thải............................................17
Hình 1.21: Hệ thống điều khiển sự bay hơi khí thải..........................18
Hình 2.1: Đèn check engine sáng.....................................................21
Hình 2.2 : Nối tắt TE1 và E1................................................................21
Hình 2.3: Mạch đèn ngồi đọc bằng mã chớp...................................26
Hình 2.4: Hình ảnh mã lỗi từ hệ thống Wabco..................................27
Hình 2.5: máy tìm mã lỗi...................................................................28
Hình 2.6: Bộ dụng cụ chẩn đốn.......................................................28
Hình 2.7: Sách hướng dẫn sửa chữa.................................................29
Hình 2.8: Kết nối máy chẩn đốn......................................................29
Hình 2.9: Kết nối tới thiết bị nguồn...................................................30
Hình 2.10: Đặt thẻ thông minh vào máy kiểm tra để ứng dụng trên
những xe đặc biệt.................................................................................
..........................................................................................................30
Hình 2.11: Dây chẩn đốn và thẻ thơng minh trên xe Ford..............31
Hình 2.12: Kết nối đến máy in..........................................................31
Hình 2.13: Copy lại kết quả kiểm tra................................................31
Hình 2.14: Điều khiển hoạt động của xe trong suốt quá trình kiểm tra
..........................................................................................................32
Trang 10


Hình 2.15: Đầu nối máy chẩn đốn theo tiêu chuẩn SAE J 1962......34
Hình 2.16: Mã lỗi chuẩn của máy chẩn đốn OBD II.........................35

Hình 3.1: Một vài thiết bị đo được dùng............................................36
Hình 3.2 (a): Kiểm tra bình ắc quy, (b): Kiểm tra hệ thống nạp điện 37
Hình 3.3: Kiểm tra điện áp nguồn.....................................................37
Hình 3.4: Một hệ thống điều khiển động cơ hiện đại (Lexus)............40
Hình 3.5: Bảng tiến trình biểu diễn quy trình chẩn đốn..................43
Hình 3.6: Cảm biến oxy và mạch hồi tiếp.........................................44
Hình 3.7: Kiểm tra điện áp ở bộ điều khiển điện bằng máy kiểm tra KTS
500....................................................................................................44
Hình 3.8: Kiểm tra điện áp của cảm biến bằng máy kiểm tra PMS 100
của hãng Bosch.....................................................................................
..........................................................................................................45
Hình 3.9: Điện áp cảm biến ziriconi đioxit trong vùng =1..............46
Hình 3.10: Đường biểu diễn giá trị điện áp.......................................46
Hình 3.11: So sánh tín hiệu giữa hai cảm biến mới và cũ.................47
Hình 3.12: Cảm biến oxy kép được dùng như trên hệ thống chẩn đốn
OBD II................................................................................................47
Hình 3.13: So sánh điện áp của cảm biến oxy trên và dưới..............48
Hình 3.14: Lắp đặt thiết bị kiểm tra hai cảm biến oxy......................48
Hình 3.15: Tín hiệu điện áp từ cảm biến oxy trên và dưới................49
Hình 3.16: Kiểm tra cảm biến kích nổ...............................................49
Hình 3.17: Kiểm tra lưu lượng khí nạp..............................................51
Hình 3.18: Đồ thị điện áp khi đạp bàn đạp ga tăng tốc....................51
Hình 3.19: Một dạng điện trở điều chỉnh tín hiệu điện áp CB đo lưu
lượng dịng khí.......................................................................................
..........................................................................................................51
Hình 3.20: Kiểm tra cảm biến đo lưu lượng dịng khí........................52
Hình 3.21: Biểu đồ dao động điện áp của cảm biến đo lưu lượng dịng khí
..........................................................................................................53
Hình 3.22: Kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga....................................53
Trang 11

Hình 3.23: Biểu đồ điện áp cảm biến vị trí bướm ga.........................54
Hình 3.24: Phân tích giá trị điện áp từ cảm biến vị trí bướm ga.......54
Hình 3.25: Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ.........55
Hình 3.26: Biểu đồ điện áp từ một cảm biến nhiệt độ nước làm mát
động cơ.............................................................................................55
Hình 3.27: Kiểm tra áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp..............56
Hình 3.28: Tín hiệu điện áp từ cảm biến MAP loại thường................57
Hình 3.29: Biểu đồ điện áp cảm biến Map loại tín hiệu Số................57
Hình 3.30: Kiểm tra một cảm biến MAP với sự hỗ trợ của bơm chân khơng
..........................................................................................................58
Hình 3.31: Kiểm tra tín hiệu từ bộ chia điện hệ thống đánh lửa.......58
Hình 3.32: Biểu đồ chi tiết dây cao áp bộ chia điện..........................59
Hình 3.33: Cách sử dụng đầu dò điện áp và máy kiểm tra chi tiết kim
phun Bosch.......................................................................................60
Hình 3.34: Biểu đồ áp suất kim phun ở tốc độ cầm chừng...............61
Hình 3.35: Kết nối cảm biến vị trí trục khuỷu và que dị...................61
Hình 3.36: Thời điểm phun sớm........................................................62

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Mã lỗi................................................................................22
Bảng 2.2: Bảng xác định lỗi của động cơ bằng tín hiệu....................22
Trang 12


Bảng 3.1: Các yếu tố ảnh hưởng đến diện áp đánh lửa....................60

LỜI CÁM ƠN

Sau hơn 4 năm học ngành cơ khí động lực hệ Đại học Chính quy
tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Nhóm
thực hiện đề tài này, những sinh viên của khoa Cơ Khí Động Lực đã
được sự dìu dắt và hướng dẫn tận tình của q thầy cơ của trường đã
và đang từng bước hồn thiện mình hơn để trở thành những kỹ sư –
thầy giáo, đem bàn tay và khối óc của mình cống hiến cho xã hội. Cho
đến hơm nay, với đồ án tốt nghiệp này cũng đánh dấu một cột móc lớn
trên bước đường trưởng thành của nhóm thực hiện đề tài. Những sinh
viên ngành động lực khóa 2013 sắp bước ra khỏi cánh cổng trường Đại
Học để bước vào một cánh cổng lớn hơn, nhiều thử thách hơn. Đó là
cánh cửa của cuộc đời, cơng việc trong tương lai sắp tới, mọi sự thành
công trên bước đường sắp tới đều nhờ cơng lao dìu dắt dạy dỗ của quý
thầy cô. Xin gửi tới quý thầy cô sự kính trọng và lịng biết ơn sâu sắc
của nhóm thực hiện đề tài.
Nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cám ơn thầy Ths. Nguyễn
Văn Long Giang đã cung cấp tài liệu, đồng thời, thầy đã tận tình hướng
dẫn, chỉ dạy trong suốt quá trình học tập cũng như trong q trình thực
hiện đề tài để nhóm thực hiện hồn tất đề tài này.
Xin chân thành cám ơn quý thầy cô của trường Đại Học Sư Phạm
Kỹ Thuật TP.HCM. Đặc biệt là quý thầy cô khoa Cơ khí động lực đã tận
tình chỉ dẫn, trực tiếp giúp đỡ và tạo điều kiện cho nhóm làm việc
trong mơi trường rất tốt trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.
Cám ơn sự đóng góp ý kiến của các bạn sinh viên trong lớp
131454A và tất cả các bạn trong khoa Cơ Khí Động Lực để nhóm chúng
tơi hồn thành tốt đề tài này.
Xin chân thành cám ơn!

Nhóm sinh viên thực

hiện

Trang 13


.

Trang 14


MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Do sự phát triển khơng ngừng của hệ thống ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ, địi hỏi yếu tố con người cần phải phát triển theo. Để phù
hợp với xu hướng cơng nghiệp hóa- hiện đại hóa ngày nay. Vì sự phát
triển khơng ngừng ấy, hệ thống ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ngày càng
mang tới những căn bệnh đau đầu cho người thợ sửa chữa cũng như
vấn đề nghiên cứu khoa học của sinh viên.
Nắm bắt được tình thế này, nhóm chúng tơi tiến hành nghiên cứu
và tổng hợp lại những tài liệu để cho ra đời đề tài “CHẨN ĐOÁN HỆ
THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ” một cách tổng quan nhất. Để
từng bước tiếp cận được hướng phát triển của công nghệ. Như tác giả
Tom Denton đã viết một câu rất hay trong cuốn sách Advanced
Automotive Fault Diagnosis Third Edition “Tất cả các điều phức tạp
nhất, đều bắt nguồn từ những thứ cơ bản nhất, khi ta bắt đầu từ thứ cơ
bản là chúng ta đang tìm đến sự phát triển”. Đó là lý do, nhóm chúng
tơi chọn đề tài này.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Đồ án nhằm nghiên cứu các khái niệm về cấu trúc điều khiển
chung của động cơ đốt trong. Phân tích và giám sát các tín hiệu cảm
biến và bộ chấp hành. Giúp hiểu rõ về các hệ thống trong động cơ đốt
trong và cơng tác chẩn đốn.

Đồ án cịn nghiên cứu về cấu trúc điều khiển của động cơ xăng.
Tập trung vào vấn đề đo đạc thông số thực tế bằng đồng hồ đo điện và
máy đo sóng để nắm chắc các tín hiệu ngõ ra của cảm biến, cũng như
phương pháp điều khiển của ECU đối với bộ chấp hành.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Các loại động cơ phổ thông, và tín hiệu cảm biến.

Trang 1


Nghiên cứu về khái quát kỹ thuật ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ. Các
cách và phương pháp chẩn đoán lỗi trên xe ơ tơ hiện đại ngày nay. Từ
đó đưa ra được những kết quả thực nghiệm.
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Chương 1: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ.
Chương 2: HỆ THỐNG TỰ CHẨN ĐOÁN MÃ LỖI.
Chương 3: KỸ THUẬT VÀ QUY TRÌNH CHẨN ĐỐN HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN Ơ TƠ.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Dịch và nghiên cứu tài liệu, bên cạnh công tác chẩn đoán thực
nghiệm, và kinh nghiệm của các chuyên gia và thợ sửa chữa.
6. Ý NGHĨA THỰC TIỄN
Trình bày rõ ràng về nguyên lí điều khiển động cơ, các phương
pháp chẩn đoán,...
Khảo sát những tín hiệu trên động cơ phổ thông, trên cơ sở này,
phân tích dữ liệu và tiến hành chẩn đốn.
Giúp cho người đọc có phương pháp tiếp cận với cơng tác chẩn
đốn từ đơn giản tới phức tạp, mà qua đó giúp cơng tác chẩn đốn trở
nên nhanh chóng, tiết kiệm được thời gian và cơng sức.

Chương 1: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
1.1 QUY TRÌNH TỔNG QUÁT
Chỉ trong vài năm gần đây, công nghệ trong điện tử và phương
pháp chế tạo đã thay đổi một cách nhanh chóng. Những bộ vi điều
khiển (máy tính nhỏ) đã trở thành chi tiết trọng tâm trong những hệ
thống điều khiển trang bị trên những xe ô tô.
Những bộ vi xử lý, cùng với những máy tính khác, chứa đựng một
bộ phận điều khiển và có thể dự đốn theo một trình tự để tránh bất kỳ
sự nhầm lẫn nào có thể xảy ra. Cái “hộp đen” đó được biết đến như là
cụm điều khiển điện tử (ECU). Hiện nay nó được xem như là một hệ
Trang 2


thống điều khiển bằng điện (ECM). Trong quyển sách này, thuật ngữ
ECM được dùng khi nó dựa vào hệ thống điều khiển mà trước đây được
biết đến như là ECU.
Khi những hệ thống trên xe đã phát triển, nó sẽ là điều kiện phát
triển của quy trình điều khiển điện tử bằng máy tính. Sự thống nhất
của nhiều hệ thống điều khiển bằng điện tử sẽ tạo ra một quy trình
chung, giúp cho những kỹ thuật viên ơ tơ có thể chẩn đoán và sửa
chữa trên nhiều xe. Thực vậy, nhiều nhà sản xuất đã đưa ra những máy
tự động để kiểm tra những thiết bị và bây giờ đang sản xuất những
thiết bị đó để cung cấp những thơng tin và dữ liệu về các mã lỗi chẩn
đoán, cung cấp những thông tin để người kỹ thuật viên biết về hướng
đi để họ có khả năng chẩn đốn và sửa chữa những hệ thống hiện đại
trên xe.
Bây giờ chúng ta sẽ nhìn lại những sự lựa chọn điển hình đã được
sử dụng trên những hệ thống hiện đại để chúng ta có sự thống nhất
chung.
1.2 NHỮNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỘNG CƠ

Những hệ thống trên động cơ đã được khảo sát và có sự thống
nhất chung trong việc sử dụng, cụ thể như là hệ thống đánh lửa, hệ
thống nhiên liệu, hệ thống điều khiển lượng khí thải. Mục đích chính
của sự khảo sát những hệ thống đó là xác định sự thống nhất chung để
làm rõ những chi tiết của những hệ thống, từ đó có thể thực hiện việc
kiểm tra, hơn nữa nhiều hệ thống bên ngồi địi hỏi cần phải có thiết bị
kiểm tra đặc biệt.
Bằng việc kiểm tra ba hệ thống đánh lửa, ta có thể lựa chọn
những thiết bị đã biết để thống nhất trong việc sử dụng. Trong quy
trình kiểm tra một số hệ thống khác, chúng ta sẽ nhìn thấy những
nguyên lý cơ bản đã được thống nhất đến vài hệ thống đã được dùng
trên xe.

Trang 3


1.3 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
Hệ thống đánh lửa sử dụng vài thiết bị bằng điện để tạo ra một
xung điện bằng cách đóng hay mở dịng sơ cấp, vì vậy điện áp cao
được sinh ra trong cuộn thứ cấp để tạo ra tia lửa điện đúng thời điểm.
Có nhiều phương pháp để tạo ra xung điện áp cơ bản cho hệ thống
đánh lửa, nhưng tài liệu này sẽ giới thiệu sâu hơn về ba phương pháp
cơ bản hơn cả. Những hệ thống đánh lửa dựa trên việc sử dụng ba
phương pháp đó bây giờ được biết đến như sau:
1.3.1 HỆ SỐ NĂNG LƯỢNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
Hình 1.1 biểu diễn một hệ thống đánh lửa dùng bộ chia điện được
sử dụng trong nhiều năm. Trục bộ chia điện được dẫn động từ trục cam
động cơ và làm quay một phần tốc độ động cơ.
Mỗi thời điểm vấu trên roto qua bộ cảm biến và tạo ra xung điện
áp, một xung năng lượng điện được tạo ra trong cuộn dây cảm ứng.

Cuộn cảm ứng được kết nối tới bộ đánh lửa điện tử và khi mà xung điện
áp máy phát đạt đến giới hạn đã biết, dòng điện điều khiển cơng tắc

ON có dịng đến cuộn sơ cấp hệ thống đánh lửa.
Hình 1.1: Bánh răng roto trong cảm biến điện từ và đầu dò

Trang 4


Khi bánh răng trong cảm biến điện từ tiếp tục quay, điện áp trong
cuộn cảm biến bắt đầu giảm và điều này làm cho cơng tắc đánh lửa
OFF, có dịng sơ cấp đến cuộn đánh lửa; điện áp cao làm cho bugi đánh
lửa và cảm ứng trong cuộn thứ cấp cuộn đánh lửa. Giai đoạn giữa thời
điểm công tắc ON và OFF trong dòng sơ cấp cuộn đánh lửa gọi là thời
gian ngậm. Hiệu quả sẽ tăng lên trong góc ngậm khi tốc độ động cơ
tăng, nghĩa là dòng trong cuộn cảm đạt đến giá trị tối ưu ở hầu hết
động cơ tăng tốc. Hình 1.2 biểu diễn các dạng xung điện áp máy phát
khi vấu của bánh răng trong cảm biến điện từ qua bộ cảm biến. Từ
những biểu đồ trong hình này có thể nhìn thấy dịng sơ cấp cuộn đánh
lửa lúc công tắc ON, khi mà xung điện áp máy phát xấp xỉ 1V và công

tắc OFF khi điện áp giảm xuống. Ở những động cơ tốc độ cao, xung
điện áp máy phát tạo ra một điện áp cao và công tắc ON, điện áp xấp
xỉ 1V, biểu diễn ở phần hai của Hình 1.1. Tuy nhiên, công tắc tiếp điểm
OFF không ảnh hưởng đến tốc độ và điều này có nghĩa là góc ngậm
giữa cơng tắc dòng sơ cấp ON-OFF tăng lên khi tốc độ động cơ tăng.
Điều này có nghĩa là tăng thời gian cho dòng trong cuộn sơ cấp, là yếu
tố quan trọng ảnh hưởng đến tia lửa điện. Đây là lý do để hệ thống
đánh lửa này thuộc kiểu hệ thống đánh lửa với hệ số năng lượng không
đổi. Loại hệ thống đánh lửa này đều có ký hiệu để máy ly tâm và máy

đo độ chân khơng có thể tự động điều chỉnh thời điểm đánh lửa.
Hình 1.2: Tín hiệu điện áp ở ngõ ra ở tốc độ thấp và cao

Trang 5


1.3.2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ
Hệ thống đánh lửa được lập trình sử dụng trong cơng nghệ máy
tính và cho phép các dạng cơ học, hơi khí, các yếu tố khác của bộ phân
phối để phân phối chúng. Hình 1.3 biểu diễn một cách đơn giản từ việc

lập trình hệ thống đánh lửa.
Hình 1.3: Hệ thống đánh lửa theo chương trình
Bộ vi điều khiển, dành riêng cho máy tính, có khả năng đọc được
các tín hiệu đầu vào từ động cơ như là: tốc độ động cơ, vị trí trục
khuỷu, lượng tải. Những tín hiệu đọc đó được so sánh với dữ liệu từ bộ
nhớ máy tính, rồi gửi tín hiệu đầu ra đến hệ thống đánh lửa. Đây là
cách làm cổ điển để đưa ra dữ liệu mà nó đạt được từ việc kiểm tra tốc

độ động cơ, điều này được biểu diễn bằng biểu đồ ba chiều như trong
Hình 1.3.
Trang 6


Hình 1.4: Biểu đồ hệ thống đánh lửa được lưu trữ trong ROM của ECM
Bất kỳ điểm nào trên bản đồ cũng đều có thể được biểu diễn bằng
một số điểm quy chiếu. Ví dụ như: Tốc độ động cơ 1000 rpm; Áp suất
đường ống nạp 0.5 bar; Góc đánh lửa sớm 5 o. Những con số này được
chuyển đổi vào máy tính bằng số nhị phân 0 và 1. Bản đồ được lưu trữ
vào bộ nhớ máy tính, bộ xử lý sử dụng bản đồ để cung cấp góc đánh

lửa chính xác ở các chế độ làm việc của động cơ.
Trong loại hệ thống đánh lửa tạo ra năng lượng, tín hiệu được tạo
ra từ cảm biến Hall hiển thị ở Hình 1.5.

Hình 1.5: Cảm biến Hall
Khi phần kim loại ở gờ giữa nam châm quay, tín hiệu cảm biến Hall
ở đầu ra là 0. Khi có khe hở vấu của cảm biến Hall đến nam châm thì
xung điện áp được tạo ra. Trong trường hợp này, xung điện áp được tạo
ra bởi cảm biến Hall ở mỗi thời điểm mà tia lửa điện tạo ra. Trong khi
những bộ chia điện cũ được sử dụng rộng rãi trong hệ thống đánh lửa
bằng điện tử, điều này có thể kích cho xung máy phát làm dẫn động
trục khuỷu và bánh đà, thông thường được dùng trong nhiều hệ thống
hiện đại. Đây là tiện ích để kiểm tra hệ thống không sử dụng bộ chia
điện thông thường mà dùng bánh đà để dẫn động xung điện áp máy
phát.
1.3.3 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KHƠNG DÙNG BỘ CHIA ĐIỆN
Hình 1.6 biểu diễn hệ thống đánh lửa cho động cơ 4 xy lanh. Có
hai cuộn đánh lửa, một dùng cho xy lanh thứ nhất và thứ tư, cái còn lại
Trang 7


dùng cho xy lanh thứ hai và thứ ba. Tia lửa tạo ra ở mỗi thời điểm xy
lanh gần đến tử điểm thượng (TDC). Điều này có nghĩa là tia lửa xảy ra
trong kỳ thải tốt như trong kỳ nạp. Vì lý do này, hệ thống đánh lửa

thuộc loại này được xem như là một sự tổn thất tia lửa.
Hình 1.6: Hệ thống đánh lửa sử dụng bơbine đơi
Hình 1.6 cho thấy rằng có hai cảm biến ở bánh đà; một trong số
hai cảm biến đó sẽ ghi nhận lại tốc độ động cơ, cái còn lại sẽ kích hoạt
hệ thống đánh lửa. Chúng được biểu diễn chi tiết trong Hình 1.7 và cả

hai hoạt động dựa trên nguyên lý từ trở biến thiên.
Một phương án khác là dùng vòng răng để xác định vị trí tử điểm
thượng như Hình 1.8. Với một cảm biến xác định vị trí tử điểm thượng
bằng cách tạo ra xung điện áp, đây là cảm biến điện từ biến thiên

Trang 8


.Hình 1.7: Chi tiết của cảm biến tốc độ động cơ và cảm biến vị trí

trục khuỷu
Hình 1.8: Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí trục khuỷu sử dụng vòng
bánh răng tháo rời
1.3.4 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA CẢM BIẾN QUANG
Hình 1.9 là bộ chia điện tích hợp cảm biến quang (TAC). Nó sử
dụng vít lửa là bộ cung cấp tín hiệu. Nhưng còn cách khác là bộ tạo
xung quang học. Nó bao gồm chùm ánh sáng từ đèn Led và tran-xi-to
quang. Chùm ánh sáng được gián đoạn bởi các cánh quạt. Nó cung cấp
tín hiệu để phát ra xung vuông.

Trang 9


Một loại cảm biến khác được biểu diễn ở Hình 1.10. Ở đây, đĩa
roto có 360 rãnh và có những lỗ lớn ở trung tâm đĩa chỉ hướng đến
TDC. Một trong những rãnh lớn này rộng hơn những cái khác và dùng
để chỉ hướng đến TDC của xy lanh thứ nhất.

Hình 1.9: Cảm biến quang

Hình 1.10: Cảm biến quang
1.3.5 SỰ CHÁY KÍCH NỔ
Cháy kích nổ là vấn đề liên quan đến hoạt động của động cơ. Điều
khiển tốc độ động cơ sớm có thể dẫn đến đánh lửa chậm, khi đó nghe
được tiếng gõ. Sau khi tiếng gõ dừng lại, động cơ có thể di chuyển từ
Trang 10


từ. Bộ điều khiển điện tử sẽ cho phép quy trình này hoạt động tự động
và cảm biến kích nổ gắn liền với hệ thống đánh lửa điện tử. Hình 1.11
biểu diễn một loại cảm biến kích nổ được gắn với khối xy lanh của
động cơ thẳng hàng.
Hiệu ứng điện áp được dùng trong cảm biến kích nổ để điều khiển
mạch điện áp trong mạch cảm biến điện tử cho phép cháy kích nổ.

Cháy kích nổ được biểu diễn bởi tín hiệu điện áp mà nó truyền đến cụm
điều khiển điện tử và bộ xử lý sẽ làm chậm lại sự cháy để cản trở sự
kích nổ. Cụm điều khiển điện tử sẽ làm chậm lại sự cháy trong một giai
đoạn đến khi sự kích nổ dừng lại. Khi sự kích nổ dừng lại, bộ điều khiển
điện tử sẽ điều khiển tia lửa sớm trong một thời gian ngắn.
Hình 1.11: Cảm biến kích nổ trên động cơ
1.4 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
Máy tính điều khiển phun xăng bây giờ đã trở nên thông dụng
trong hệ thống cung cấp nhiên liệu, từ sự hòa trộn khí cháy đến sự đốt
cháy trong buồng cháy động cơ. Mặc dù nó có thể điều chỉnh lượng
xăng vào xy lanh động cơ tương tự như trong động cơ diesel, nhưng
vấn đề này hơi khó giải quyết để điều chỉnh lượng xăng vào bộ phân
phối. Ở đây, có hai cách để đưa nhiên liệu vào bộ phân phối. Một cách
là dùng kim phun đơn để phun nhiên liệu vào van bướm ga, cách còn
lại là sử dụng kim phun cho mỗi xy lanh, mỗi kim phun được đặt ở cửa

vào van. Hai hệ thống được biết là kim phun đơn điểm và kim phun đa
điểm. Nguyên lý được minh họa trong Hình 1.12.

Trang 11