Nghiên cứu hệ thống điều khiển động cơ diesel

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DIESEL

SVTH: BÙI NGUYỄN TRỌNG NGHĨA
MSSV: 13145169
SVTH: NGUYỄN VĂN CƠNG
MSSV: 13145038
GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN LONG GIANG

TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ô tô

Tên đề tài

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DIESEL

SVTH: BÙI NGUYỄN TRỌNG NGHĨA

MSSV: 13145169
SVTH: NGUYỄN VĂN CƠNG
MSSV: 13145038
GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN LONG GIANG

TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. 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 … tháng … năm …

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

1. Bùi Nguyễn Trọng Nghĩa

MSSV: 13145169

2. Nguyễn Văn Công

MSSV: 13145038

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Mã ngành đào tạo: 52510205

Hệ đào tạo: Đại học chính quy
Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Long Giang
Khóa: 2013

Lớp: 131452

1. Tên đề tài
Nghiên cứu hệ thống điều khiển động cơ diesel
2. Nhiệm vụ đề tài
-

Nghiên cứu về các hệ thống bơm cao áp điều khiển điện tử

-

Nghiên cứu về hệ thống Common Rail trên động cơ Diesel

-

Nghiên cứu về hệ thống EDC (Electronic Diesel Control)

-

Nghiên cứu về ECU và các cảm biển của hệ thống EDC

-

Nghiên cứu về tiêu chuẩn và các điều kiện về chẩn đoán lỗi trên hệ thống EDC

3. Sản phẩm của đề tài
-

Thuyết minh đề tài

-

File báo cáo

-

Đĩa CD

4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài:

20/3/2017

5. Ngày hồn thành nhiệm vụ:

25/7/2017

TRƯỞNG BỘ MƠN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn ……………………………..

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên…………………………………..MSSV:…………….. Hội đồng:…………
Họ và tên sinh viên…………………………………..MSSV:…………….. Hội đồng:…………
Tên đề tài: .........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
Ngành đào tạo: .................................................................................................................................
Họ và tên GV hướng dẫn: ...............................................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (khơng đánh máy)
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2.2 Nội dung đồ án:

(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2.3.Kết quả đạt được:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................


...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2.4. Những tồn tại (nếu có):
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

3. Đánh giá:

Mục đánh giá

TT
1.

Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
Tính cấp thiết của đề tài

2.

Nội dung ĐATN
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

3.
4.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
Tổng điểm

Điểm Điểm đạt
tối đa
được
30
10
10
10

50
5
10
15
15
5
10
10
100

4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày tháng năm 2017
Giảng viên hướng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn ……………………………..

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên .........................................................MSSV: ………….Hội đồng…………
Họ và tên sinh viên .........................................................MSSV: ………….Hội đồng…………
Tên đề tài: .........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
Ngành đào tạo: .................................................................................................................................
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) ..................................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

3. Kết quả đạt được:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

5. Câu hỏi:
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................


.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................

6. Đánh giá:

1.

2.

Điểm
tối đa

Mục đánh giá

TT

Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm đạt
được

30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

7. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng

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
Tên đề tài:

Nghiên cứu hệ thống điều khiển động cơ diesel

Họ tên sinh viên:

1. Bùi Nguyễn Trọng Nghĩa
2. Nguyễn Văn Công

MSSV: 13145169
MSSV: 13145038

Chuyên 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 về. 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

tháng

năm 2017


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo, các cán bộ
công nhân viên đã và đang công tác tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM nói
chung và tại Khoa Cơ Khí Động Lực nói riêng, đã tận tình giảng dạy, truyền đạt và hỗ trợ,
giúp đỡ cho chúng em trong suốt 4 năm chúng em học tập tại Trường. Chính nhờ những
kiến thức quý báu này, cùng với những kỹ năng mà chúng em rèn luyện được trong quá
trình học tập tại trường, đã giúp chúng em hồn thành tốt đề tài của mình.
Chúng em xin chân thành cảm ơn tập thể các cán bộ trong Ban Chủ Nhiệm Khoa
Cơ Khí Động Lực và cơ Mai Thị Lai, thư ký của Khoa, đã hỗ trợ chúng em trong việc đăng
ký đề tài, thực hiện và báo cáo đề tài đồ án tốt nghiệp.

Đặt biệt, chúng em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Th.S Nguyễn Văn
Long Giang, người đã trực tiếp hướng dẫn và theo sát chúng em trong quá trình thực hiện
đồ án của mình. Nhờ vào sự hỗ trợ tận tình và những ý kiến góp ý từ Thầy, chúng em đã
tự tin và đủ bản lĩnh để vượt qua những khó khăn trong quá trình làm việc. Thầy cũng là
người đã định hướng đề tài cho chúng em và cung cấp những tài liệu cùng các công cụ hỗ
trợ để chúng em thực hiện tốt công việc. Trong khoảng thời gian gần 4 tháng làm việc với
Thầy, chúng em học hỏi được rất nhiều những kiến thức về chuyên môn lẫn những kỹ năng
cần thiết cho cơng việc như tìm kiếm tài liệu, xử lý và tối ưu hóa các tài liệu có được, cũng
như những kỹ năng mềm trong lối ứng xử, giao tiếp.
Chúng em cũng xin được cảm ơn gia đình và bạn bè đã hỗ trợ, giúp đỡ chúng em
trong suốt 4 năm đại học và trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Xin cảm ơn những
người đi trước nghiên cứu về lĩnh vực ô tô và động cơ Diesel, đã để lại những kiến thức
quý báu để chúng em có thể tham khảo và nghiên cứu cho đồ án của mình.
Mặc dù đã cố gắng, nổ lực hết sức, nhưng chúng em cũng không tránh khỏi những
thiếu sót trong q trình làm việc. Về điều này, chúng em hy vọng nhận được sự thông cảm
từ q thầy, cơ cũng như gia đình và bạn bè.
Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, tháng 7, năm 2017
Nhóm sinh viên thực hiện đề tài

i


TĨM TẮT
1. Lời nói đầu
Trong tiến trình cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước thì việc phát triển các
ngành công nghiệp kỹ thuật là vô cùng quan trọng. Trong số đó có một ngành có tính quan
trọng và bền vững là ngành công nghệ kỹ thuật ô tô. Thấy được tầm quan trọng của ngành
này, trong những năm gần đây, nhà nước đã không ngừng đầu tư và có những chính sách
nhằm phát triển nền cơng nghiệp ơ tơ trong nước. Các chính sách tập trung vào việc mở

rộng và tăng cường đào tạo nguồn nhân lực.
Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh là một trường đầu ngành trong
việc đào tạo ra nguồn nhân lực nhằm đáp ứng cho nhu cầu nhân lực của ngành công nghệ
kỹ thuật ô tô. Những năm qua, nhà trường đã tiến hành đào tạo theo hướng công nghệ nhằm
phù hợp với nhu cầu và thực tế hiện nay.
Trải qua 4 năm học tập và rèn luyện tại trường, chúng em đã tích lũy được một khối
lượng kiến thức cũng như kỹ năng chuyên ngành đáng kể. Và bây giờ là giai đoạn cuối của
khóa học, chúng em được giao nhiệm vụ thực hiện đồ án tốt nghiệp nhằm tổng hợp, củng
cố lại kiến thức đã học, xây dựng tinh thần làm việc nhóm và đặt biệt là nâng cao và phát
huy tinh thần, thái độ và trách nhiệm của mỗi cá nhân nhằm phục vụ cho việc làm sau này.
Với mục đích như vậy nhóm chúng em đã nhất trí lựa chọn và thực hiện đề tài
"NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DIESEL" do thầy Th.S Nguyễn
Văn Long Giang trực tiếp hướng dẫn.
2. Lý do chọn đề tài
Kể từ khi ra đời vào năm 1890, động cơ diesel đã khẳng định tầm quan trọng của
mình trong lĩnh vực ơ tơ nói riêng và trong các lĩnh vực thương mại, dịch vụ nói chung.
Động cơ diesel được ứng dụng nhiều trên các loại xe thương mại chuyên chở hàng hóa,
trên xe bt cơng cộng, trên các tàu biển cơng suất lớn và đặt biệt là các máy móc, các xe
chuyên dụng như xe bồn, xe ben, xe quân sự. Những điều này có được nhờ vào đặc tính
kinh tế và công suất của động cơ.
Tuy nhiên, theo thời gian, người ta nhận ra rằng ở động cơ diesel có một thiếu sót
quan trọng, đó là khí thải. Việc hạn chế khí thải ơ tơ, bảo vệ mơi trường đang là ưu tiên
hàng đầu của thế giới nói chung và ngành ơ tơ nói riêng. Từ đó, người ta bắt đầu nghiên
cứu và cho ra đời nhiều hệ thống điều khiển nhằm hạn chế khí thải của động cơ và tối ưu
ii


hóa khả năng hoạt động của nó. Và những hệ thống điều khiển này dần dần được phát triển
và thay thế để hình thành nên hệ thống Diesel điều khiển điện tử như ngày hôm nay.
Hệ thống Diesel điều khiển điện tử khơng chỉ mang lại tính năng giảm khí thải tốt

mà còn nâng cao được khả năng vận hành của động cơ như độ êm dịu, tính năng an tồn,
tiện nghi và đặt biệt là cơng suất và tiêu hao nhiên liệu.
Để hiểu rõ hơn, cũng như tạo ra cơ sở lý thuyết cho những người nghiên cứu sau
này về hệ thống Diesel điều khiển điện tử, chúng em đã quyết định chọn và tiến hành thực
hiện đề tài này.
3. Mục tiêu nghiên cứu của đồ án
-

Nghiên cứu tiến trình hoạt động của hệ thống trong việc điều khiển phun nhiên
liệu nhằm giảm khí thải, giảm dao động và tăng công suất động cơ.

-

Nghiên cứu lý thuyết về phương thức điều khiển, xử lý tín hiệu đầu vào và kích
hoạt các bộ chấp hành của ECU.

-

Nghiên cứu về một số cảm biến của hệ thống EDC.

-

Nghiên cứu về mối quan hệ tương quan giữa hệ thống Common Rail và hệ thống
EDC.

-

Nghiên cứu lý thuyết về các tiêu chuẩn chẩn đoán của hệ thống.

-

Tạo cơ sở lý thuyết về hệ thống Diesel điều khiển điện tử, phục vụ cho việc tham
khảo cho các nghiên cứu sâu hơn về quản lý động cơ Diesel.

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là động cơ diesel bốn kỳ và lý thuyết về hệ thống Diesel điều
khiển điện tử.
Phạm vi nghiên cứu:
-

Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống điều khiển trên động cơ Diesel.

-

Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống Common Rail, các bơm cao áp và các cảm
biến của hệ thống EDC.

-

Nghiên cứu lý thuyết về quá trình điều khiển và xử lý dữ liệu của ECU.

-

Nghiên cứu lý thuyết về các tiêu chuẩn chẩn đoán của hệ thống EDC.

5. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện đề tài, nhóm chúng em sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu nhưng
chủ yếu là phân tích và tổng hợp lý thuyết. Chúng em cũng ứng dụng phương pháp mô

iii

hình hóa cho các sơ đồ, bảng biểu về q trình điều khiển của hệ thống. Bên cạnh đó, chúng
em còn dịch một số tài liệu chuyên ngành bằng tiếng Anh để phục vụ cho công việc.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Có được cơ sở lý thuyết chung về hệ thống Diesel điều khiển điện tử, phục vụ cho
việc nghiên cứu sâu hơn vào quy trình điều khiển của hệ thống cũng như tìm hiểu về các
hệ thống liên quan.
Đưa ra các mơ hình chung về cách thức điều khiển của một số hệ thống Diesel điều
khiển điện tử và các sơ đồ nguyên lý của hệ thống nhằm góp phần hỗ trợ các nghiên cứu
sâu hơn cũng như phục vụ công việc tham khảo cho sinh viên.
7. Các nội dung chính của đề tài
-

Mở đầu

-

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về động cơ diesel

-

Chương 2: Hệ thống cung cấp nhiên liệu

-

Chương 3: Hệ thống common rail

-

Chương 4: Hệ thống diesel điều khiển điện tử

-

Chương 5: Bộ điều khiển điện tử ECU và cảm biến

-

Chương 6: Chẩn đoán lỗi

-

Kết luận

iv


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... i
TÓM TẮT ........................................................................................................................... ii
MỤC LỤC............................................................................................................................v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ....................................................... xii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ ....................................................................... xiv
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................ xviii
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ DIESEL .................................1
1.1. Sự ra đời của động cơ Diesel ....................................................................................1
1.3. Nguyên lý hoạt động của động cơ Diesel .................................................................2
1.3.1. Động cơ Diesel 4 kỳ...........................................................................................2
1.3.2. Thời điểm phân phối khí ....................................................................................2
1.3.3. Tỷ số nén ............................................................................................................3

1.3.4. Tăng áp khí nạp ..................................................................................................4
1.3.5. Mô-men xoắn của động cơ.................................................................................5
1.3.6. Công suất tạo ra .................................................................................................6
1.3.7. Quy trình Seiliger ...............................................................................................6
1.3.8. Đồ thị P-V của chu trình thực tế ........................................................................7
1.3.9. Hiệu suất ............................................................................................................7
1.4. Phát triển bơm cao áp cho động cơ diesel.................................................................8
1.4.1. Yêu cầu về áp suất và hỗn hợp trong động cơ ...................................................8
1.4.2. Công nghệ của Bosch cho động cơ diesel .........................................................9
1.5. Nhiên liệu cho động cơ Diesel ................................................................................10
1.5.1. Dầu diesel .........................................................................................................10
1.5.2. Dầu diesel sinh học ..........................................................................................11
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ....................................................12
v


2.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho giai đoạn áp thấp ..............................................12
2.1.1. Lọc nhiên liệu ..................................................................................................12
2.1.2. Bơm tiếp vận ....................................................................................................13
2.2. Các loại bơm cao áp ................................................................................................14
2.2.1. Bơm cao áp phân phối .....................................................................................14
2.2.2. Bơm cao áp riêng biệt cho từng xy lanh ..........................................................17
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG COMMON RAIL ...................................................................22
3.1. Tổng quan về hệ thống Common Rail ....................................................................22
3.2. Cấu tạo hệ thống Common Rail ..............................................................................22
3.2.1. Bơm cao áp: .....................................................................................................23
3.2.2. Ống phân phối nhiên liệu: ................................................................................24
3.2.3. Van giảm áp .....................................................................................................25
3.2.4. Van điều áp: .....................................................................................................25
3.2.5. Cảm biến áp suất nhiên liệu .............................................................................26

3.2.6. Kim phun..........................................................................................................27
3.3. Nguyên lý hoạt động ...............................................................................................31
3.3.1. Tạo áp suất .......................................................................................................31
3.3.2. Điều khiển áp suất ............................................................................................32
3.3.3. Điều khiển phun nhiên liệu ..............................................................................33
3.3.4. Áp suất phun thay đổi linh hoạt theo tải động cơ ............................................33
3.3.5. Kiểm soát và quy định .....................................................................................33
3.3.6. Cấu hình đơn vị điều khiển ..............................................................................34
3.4. Ứng dụng.................................................................................................................35
3.4.1. Hệ thống Common Rail cho xe du lịch............................................................35
3.4.2. Hệ thống Common Rail cho xe thương mại ....................................................38
CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ .........................................41
vi


4.1. Tổng quan hệ thống.................................................................................................41
4.1.1. Yêu cầu ............................................................................................................41
4.1.2. Nguyên lý hoạt động ........................................................................................42
4.1.3. Các Mô-đun của hệ thống ................................................................................43
4.2. Một số hệ thống Diesel điện tử ...............................................................................43
4.3. Xử lý dữ liệu ...........................................................................................................51
4.4. Điều khiển phun nhiên liệu .....................................................................................52
4.4.1. Khởi động và vận hành ....................................................................................53
4.4.2. Kiểm soát tốc độ cầm chừng ............................................................................54
4.4.3. Giới hạn tốc độ và giới hạn tốc độ tối đa .........................................................54
4.4.4. Điều khiển chạy hành trình (Cruise Control)...................................................55
4.4.5. Giảm dao động tích cực ...................................................................................55
4.4.6. Điều khiển chạy mượt (SRC) / Kiểm soát cân bằng nhiên liệu (MAR) ..........55
4.4.7. Giới hạn lượng phun ........................................................................................56
4.4.8. Chức năng phanh động cơ................................................................................56

4.4.9. Các chức năng bù .............................................................................................56
4.4.10. Kiểm soát thời điểm khởi phun ......................................................................57
4.4.11. Tắt máy ..........................................................................................................60
4.5. Điều khiển vịng lặp kín cho xe du lịch ..................................................................60
4.5.1. Ứng dụng..........................................................................................................60
4.5.2. Chức năng cơ bản.............................................................................................61
4.5.3. Kiểm sốt EGR theo Lambda ..........................................................................61
4.5.4. Giới hạn khói đầy tải ........................................................................................62
4.5.5. Phát hiện sự cháy không mong muốn ..............................................................63
4.6. Điều khiển Mơ-men xoắn .......................................................................................63
4.6.1. Kiểm sốt mơ-men ...........................................................................................64
vii


4.6.2. Chuỗi quản lý động cơ .....................................................................................64
4.7. Điều khiển và kích hoạt các bộ chấp hành cịn lại ..................................................66
4.7.1. Bộ xơng nóng nước làm mát phụ .....................................................................67
4.7.2. Điều khiển đường ống nạp ...............................................................................67
4.7.3. Kiểm soát áp suất tăng áp ................................................................................67
4.7.4. Kích hoạt quạt làm mát ....................................................................................68
4.7.5. Tuần hồn khí thải (EGR) ................................................................................68
4.8. Chức năng thay thế .................................................................................................68
4.9. Trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống .........................................................................69
4.9.1. Tín hiệu tiêu thụ nhiên liệu ..............................................................................69
4.9.2. Kiểm soát khởi động ........................................................................................69
4.9.3. Bộ điều khiển xơng ..........................................................................................69
4.9.4. Điều hịa ...........................................................................................................69
4.9.5. Sự can thiệp mơ-men ngồi .............................................................................69
4.9.6. Điều khiển máy phát ........................................................................................69
4.9.7. Mã hóa điện tử .................................................................................................70

4.10. Truyền dữ liệu nối tiếp (CAN)..............................................................................70
4.10.1. Ứng dụng trong xe .........................................................................................71
4.10.2. Cấu hình mạng ...............................................................................................71
4.10.3. Địa chỉ dựa trên nội dung ...............................................................................72
4.10.4. Ưu tiên truyền trên mạng CAN ......................................................................72
4.10.5. Định dạng tin ..................................................................................................73
4.10.6. Phát hiện lỗi ...................................................................................................75
4.10.7. Tiêu chuẩn hố ...............................................................................................76
4.11. Thích ứng ứng dụng liên quan trên động cơ xe hơi ..............................................76
4.11.1. Các giai đoạn thích ứng .................................................................................76
viii


4.11.2. Thích ứng với điều kiện mơi trường khác nhau .............................................77
4.11.3. Các điều chỉnh khác .......................................................................................78
4.11.4. Ví dụ về thích ứng..........................................................................................79
4.12. Thích ứng ứng dụng liên quan trên động cơ xe thương mại .................................79
4.12.1. Mục tiêu tối ưu hóa ........................................................................................79
4.12.2. Các giai đoạn thích ứng .................................................................................80
4.12.3. Ví dụ về sự thích ứng .....................................................................................81
4.13. Cơng cụ hiệu chuẩn ...............................................................................................82
4.13.1. Xác định các đặc tính mong muốn .................................................................82
4.13.2. Sự chuẩn bị.....................................................................................................83
4.13.3. Thiết lập và ghi chép các phản hồi từ hệ thống thực tế .................................83
4.13.4. Thay đổi các thông số đã chọn .......................................................................83
4.13.5. Phân tích dữ liệu đo .......................................................................................83
4.13.6. Lập hồ sơ các thơng số sửa đổi ......................................................................84
4.13.7. Lập trình các bộ điều khiển bổ sung ..............................................................84
CHƯƠNG 5: BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ ECU VÀ CẢM BIẾN ..................................85
5.1. Tổng quan về bộ điều khiển điện tử ECU...............................................................85

5.1.1. Điều kiện vận hành ..........................................................................................85
5.1.2. Thiết kế và cấu tạo ...........................................................................................85
5.2. Xử lý dữ liệu ...........................................................................................................86
5.2.1. Tín hiệu đầu vào ...............................................................................................86
5.2.2. Điều chỉnh tín hiệu ...........................................................................................87
5.2.3. Xử lý tín hiệu ...................................................................................................87
5.2.4. Tín hiệu đầu ra .................................................................................................89
5.2.5. Giao tiếp ECU ..................................................................................................90
5.2.6. Lập trình EoL ...................................................................................................90
ix


5.3. Tổng quan về cảm biến và các ứng dụng trên ô tô .................................................91
5.4. Cảm biến nhiệt độ ...................................................................................................92
5.4.1. Ứng dụng..........................................................................................................92
5.4.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động .......................................................................92
5.5. Cảm biến áp suất vi mô ...........................................................................................93
5.5.1. Ứng dụng..........................................................................................................93
5.5.2. Cấu tạo .............................................................................................................93
Phương pháp hoạt động .............................................................................................94
5.6. Cảm biến áp suất cao ..............................................................................................94
5.6.1. Ứng dụng..........................................................................................................94
5.6.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động .......................................................................94
5.7. Cảm biến tốc độ quay..............................................................................................95
5.7.1. Ứng dụng..........................................................................................................95
5.7.2. Cảm biến sử dụng hiệu ứng cảm ứng điện từ (Cảm biến điện từ) ...................96
5.7.3. Cảm biến sử dụng hiệu ứng Hall (Cảm biến Hall) ..........................................97
5.8. Cảm biến vị trí bàn đạp ga ......................................................................................98
5.8.1. Ứng dụng..........................................................................................................98
5.8.2. Cấu tạo và nguyên lý vận hành ........................................................................99

5.9. Bộ đo khối lượng khơng khí dây nhiệt .................................................................100
5.9.1. Ứng dụng........................................................................................................100
5.9.2. Cấu tạo ...........................................................................................................100
5.9.3. Nguyên lý hoạt động ......................................................................................100
5.10. Bộ cảm biến oxy Lambda băng tần rộng ............................................................101
5.10.1. Ứng dụng......................................................................................................101
5.10.2. Cấu tạo .........................................................................................................102
5.10.3. Phương thức hoạt động ................................................................................102
x


5.11. Cảm biến góc quay bơm phân phối hoặc hành trình thanh răng ........................104
5.11.1. Ứng dụng......................................................................................................104
5.11.2. Cấu tạo và vận hành .....................................................................................104
CHƯƠNG 6: CHẨN ĐỐN LỖI....................................................................................106
6.1. Chẩn đốn trên xe (OBD) .....................................................................................106
6.1.1. Giám sát tín hiệu đầu vào...............................................................................106
6.1.2. Giám sát tín hiệu đầu ra .................................................................................107
6.1.3. Giám sát các chức năng bên trong ECU ........................................................107
6.1.4. Theo dõi giao tiếp ECU .................................................................................108
6.1.5. Xử lý lỗi .........................................................................................................108
6.2. Hệ thống chẩn đoán trên xe cho xe du lịch và xe tải nhẹ .....................................108
6.2.1. Luật pháp........................................................................................................109
6.2.2. Yêu cầu của hệ thống OBD ...........................................................................110
6.2.3. Yêu cầu về chức năng ....................................................................................112
6.2.4. Chức năng OBD .............................................................................................113
6.3. Hệ thống chẩn đoán trên xe tải hạng nặng ............................................................117
6.3.1. Pháp luật .........................................................................................................117
6.3.2. EOBD cho xe tải và xe buýt trên 3,5 tấn .......................................................117
6.3.3. CARB OBD cho xe tải hạng nặng trên 6,35 tấn ............................................118

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ..............................................................................................119
Kết luận: .......................................................................................................................119
Kiến nghị ......................................................................................................................119
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................120

xi


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
A / C: Hệ thống điều hịa khơng khí (Air Conditioning)
A / D: Chuyển đổi tín hiệu tương đương / kỹ thuật số (Analog to Digital)
ADC: Bộ chuyển đổi tín hiệu tương đương sang kỹ thuật số (Analog to Digital Converter)
ACEA: Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Châu Âu (Association des Constructeurs Européens
d’Automobiles)
ARD: Giảm dao động tích cực (Active-Surge Damper)
AZG: Cân bằng thích nghi xy lanh (Adaptive Cylinder Equalization)
A / F: Tỷ lệ khơng khí / nhiên liệu
ASIC: Mạch tích hợp ứng dụng cụ thể (Application Specific Integrated Circuit)
BDC: Điểm chết dưới (Bottom Dead Center)
BIP: Bắt đầu giai đoạn phun (Begin of Injection Period)
CR: Hệ thống Diesel với ống phân phối chung (Common Rail)
CAN: Mạng CAN (Controller Area Network)
DI: Phun trực tiếp (Direct Injection)
ECU: Bộ điều khiển điện tử (Electronic Control Unit)
EDC: Hệ thống điều khiển Diesel điện tử (Electronic Diesel Control)
EGR: Tuần hồn khí xả (Exhaust Gas Recirculation)
ESP: Hệ thống cân bằng điện tử (Electronic Stability Programme)
EMC: Tương thích điện tử (Electromagnetic Compatibility)
ETC: Hộp số tự động điều khiển điện tử (Electronic Transmission Control)
EOBD: Chẩn đoán lỗi trên xe của Châu Âu (European On-Board Diagnosis)

EPROM: Bộ nhớ ROM có thể xóa (Erasable Programmable ROM)
IDI: Phun gián tiếp (Indirect Injection)
INCA: Hệ thống tích hợp cơng cụ hiệu chuẩn và thu thập số liệu (Integrated Calibration
and Acquisition System)
MAR: Kiểm soát cân bằng nhiên liệu
MIL: Đèn Chỉ báo Sự cố (Malfunction Indicator Lamp)
OBD: Chẩn đốn lỗi trên xe (On-Board Diagnosis)
PWM: Mơ-đun điều chế xung (Pulse-Width Modulated)
ROM: Bộ nhớ chỉ đọc (Read Only Memory)
xii


RAM: Bộ nhớ đọc / ghi (Random Access Memory)
SPV: Van điều khiển lưu lượng (Sprill Control Valve)
SRC: Điều khiển chạy mượt (Smooth-running Control)
SAE: Hiệp hội Kỹ sư ô tô (Society of Automotive Engineers)
TDC: Điểm chết trên (Top Dead Center)
TCS: Hệ thống kiểm soát lực kéo (Traction Control System)
TCV: Van điều khiển thời gian (Timing Control Valve)
UIS: Hệ thống bơm nhiên liệu vòi phun kết hợp (Unit Injector System)
UPS: Hệ thống bơm đơn vị (Unit Pump System)
ε: Tỷ số nén
λ: Hệ số dư lượng khơng khí

xiii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ
Hình 1.1. Chân dung ông Rudolf Diesel và bằng sáng chế động cơ mới của ơng ..............1
Hình 1.2. Chu trình hoạt động của động cơ diesel bốn kỳ ..................................................2

Hình 1.3. Sơ đồ phân phối khí của động cơ diesel ..............................................................3
Hình 1.4. Bộ Turbo tăng áp cho khí nạp trên động cơ diesel..............................................4
Hình 1.5. Bộ tăng áp siêu nạp trên động cơ diesel ..............................................................4
Hình 1.6. Sơ đồ mô-men xoắn và công suất của động cơ diesel.........................................5
Hình 1.7. Chu trình nhiệt Seiliger .......................................................................................6
Hình 1.8. Đồ thị P-V cho chu trình thực với động cơ khơng tăng áp và tăng áp ................7
Hình 1.9. Các dạng buồng đốt của động cơ diesel ..............................................................8
Hình 1.10. Bơm cao áp cho động cơ diesel đầu tiên của Bosch .........................................9
Hình 1.11. Quy trình sản xuất dầu diesel sinh học............................................................11
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel ...................................12
Hình 2.2. Lọc nhiên liệu ....................................................................................................12
Hình 2.3. Cấu tạo bơm điện và thành phần bơm ...............................................................13
Hình 2.4. Bơm bánh răng ..................................................................................................14
Hình 2.5. Bơm PE điều khiển điện tử ...............................................................................14
Hình 2.6. Cơ cấu ga điện từ ...............................................................................................14
Hình 2.7. Bơm VE điều khiển điện tử với cơ cấu điều ga điện tử ....................................15
Hình 2.8. Bơm VE điều khiển điện tử bằng van xả áp piston hướng trục ........................16
Hình 2.9. Bơm VE điều khiển điện tử với van xả áp piston hướng kính ..........................16
Hình 2.10. Sơ đồ cấu tạo hệ thống bơm đơn vị UPS ........................................................17
Hình 2.11. Hệ thống bơm UPS lắp trên động cơ...............................................................17
Hình 2.12. Đặc tính điều khiển độ nhấc kim van và áp suất từ dịng điều khiển ..............18
Hình 2.13. Hệ thống bơm vòi phun kết hợp UIS được lắp đặt trên động cơ diesel ..........19
Hình 2.14. Hệ thống Bơm vòi phun kết hợp UIS dành cho xe du lịch .............................19
Hình 2.15. Hệ thống bơm vịi phun kết hợp UIS dành cho xe thương mại ......................21
Hình 3.1. Hệ thống CR lắp trên động cơ diesel ................................................................22
Hình 3.2. Bơm piston hướng kính .....................................................................................23
Hình 3.3. Kết cấu bơm CP1H với bộ đo nhiên liệu ..........................................................23
Hình 3.4. Cấu tạo bơm mạch thẳng CP2 ...........................................................................24
xiv

Hình 3.5. Ống phân phối nhiên liệu ..................................................................................25
Hình 3.6. Van giảm áp trên ống nhiên liệu .......................................................................25
Hình 3.7. Van điều áp trên hệ thống CR ...........................................................................26
Hình 3.8. Cảm biến áp suất nhiên liệu trong ống nhiên liệu .............................................26
Hình 3.9. Kim phun lỗ tia kín ............................................................................................27
Hình 3.10. Kim phun lỗ tia hở...........................................................................................28
Hình 3.11. Vịi phun tiêu chuẩn dành cho nhiều loại động cơ ..........................................29
Hình 3.12. Cấu tạo và đồ thị đường đặt tính của vịi phun hai lị xo ................................30
Hình 3.13. Vòi phun lò xo kép với bộ cảm biến chuyển động kim ..................................31
Hình 3.14. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống CR ..................................................31
Hình 3.15. Hệ thống CR thế hệ thứ ba cho động cơ 4 xy lanh .........................................36
Hình 3.16. Sơ đồ hệ thống Common Rail cho xe du lịch .................................................37
Hình 3.17. Hệ thống CR trên xe thương mại ....................................................................38
Hình 3.18. Sơ đồ hệ thống common rail cho xe thương mại ............................................39
Hình 4.1. Các thành phần chủ yếu của hệ thống EDC ......................................................41
Hình 4.2. Sơ đồ EDC cho hệ thống bơm PE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ ..............44
Hình 4.3. Sơ đồ EDC cho hệ thống bơm VE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ .............45
Hình 4.4. Sơ đồ EDC cho hệ thống bơm VE điều khiển bằng van xả áp .........................46
Hình 4.5. Sơ đồ EDC cho hệ thống UIS trên xe du lịch ...................................................47
Hình 4.6. Sơ đồ EDC cho hệ thống UIS / UPS trên xe thương mại .................................48
Hình 4.7. Sơ đồ EDC cho hệ thống CR dành cho xe du lịch ............................................49
Hình 4.8. Sơ đồ EDC cho hệ thống CR dành cho xe thương mại .....................................50
Hình 4.9. Trình tự cơ bản của hệ thống EDC....................................................................51
Hình 4.10. Quy trình tính tốn phun nhiên liệu trong ECU ..............................................53
Hình 4.11. Ví dụ về điều khiển chạy mượt (LRR) ............................................................56
Hình 4.12. Đồ thị tín hiệu kiểm sốt vịng kín bằng cảm biến chuyển động kim .............58
Hình 4.13. Cảm biến góc quay (tốc độ quay) cho tín hiệu IWZ .......................................59
Hình 4.14. Sự phát hiện BIP..............................................................................................59
Hình 4.15. Tổng quan về điều khiển Lambda vịng kín cho xe du lịch ............................60

Hình 4.16. Chế độ điều khiển gián tiếp .............................................................................62
Hình 4.17. Quy trình giới hạn khói đầy tải sử dụng điều khiển Lambda vịng kín ..........63

xv


Hình 4.18. Đồ thị mơ-men và cơng suất động cơ..............................................................63
Hình 4.19. Sơ đồ quy trình chuỗi quản lý động cơ cho điều khiển Mơ-men ....................66
Hình 4.20. Điều khiển đóng mở đường ống nạp (đối với động cơ 2 xupap nạp) .............67
Hình 4.21. Sơ đồ các hệ thống có thể trao đổi dữ liệu với hệ thống EDC ........................70
Hình 4.22. Mơ hình mạng dạng tuyến tính .......................................................................70
Hình 4.23. Mơ hình gửi và nhận dữ liệu trên mạng CAN.................................................72
Hình 4.24. Sơ đồ ưu tiên tín hiệu trên mạng CAN ............................................................73
Hình 4.25. Sơ đồ cấu trúc một tin nhắn được truyền đi trên mạng CAN .........................73
Hình 5.1. Cấu tạo của hộp ECU ........................................................................................86
Hình 5.2. Chu trình xử lý tín hiệu trong ECU ...................................................................89
Hình 5.3. Tín hiệu PWM ...................................................................................................90
Hình 5.4. Cấp độ hịa nhập của cảm biến ..........................................................................91
Hình 5.5. Cảm biến nhiệt độ và đường đặc tính của nhiệt điện trở âm.............................92
Hình 5.6. Đường đặc tính cảm biến áp suất vi cơ học ......................................................93
Hình 5.7. Cảm biến áp suất với bộ đo chân không chuẩn trên phía linh kiện ..................93
Hình 5.8. Cảm biến áp suất cao .........................................................................................95
Hình 5.9. Đường đặc tính của cảm biến áp suất cao .........................................................95
Hình 5.10. Cảm biến điện từ .............................................................................................96
Hình 5.11. Cấu tạo cảm biến tốc độ quay và góc nghiêng tăng dần .................................97
Hình 5.12. Nguyên lý cảm biến Hall .................................................................................97
Hình 5.13. Cấu tạo và đường đặc tính cảm biến Hall .......................................................98
Hình 5.14. Đường đặc tính của cảm biến ..........................................................................98
Hình 5.15. Bàn đạp ga với cảm biến .................................................................................99
Hình 5.16. Cảm biến Hall cho bàn đạp ga loại ARS1.......................................................99

Hình 5.17. Cấu tạo cảm biến dây nhiệt đo khối lượng khơng khí ..................................100
Hình 5.18. Nguyên lý của cảm biến ................................................................................101
Hình 5.19. Cấu tạo cảm biến oxy Lambda ......................................................................102
Hình 5.20. Nguyên lý hoạt động của cảm biến oxy Lambda ..........................................103
Hình 5.21. Đường đặc tính của cảm biến ........................................................................103
Hình 5.22. Cấu tạo cảm biến góc góc quay phun nhiên liệu bơm phân phối .................104
Hình 5.23. Cấu tạo cảm biến hành trình thanh răng trên bơm mạch thẳng ....................104

xvi


Hình 5.24. Đường đặc tính của cảm biến ........................................................................105
Hình 6.1. Mơ hình chẩn đốn ..........................................................................................106

xvii