Ứng dụng iot trong việc thu thập và truyền nhận dữ liệu trên mô hình động cơ TOYOTA COROLLA

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG IOT TRONG VIỆC THU THẬP VÀ
TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU TRÊN MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ
TOYOTA COROLLA

SVTH: NGUYỄN TẤN LÝ
MSSV: 13145157
SVTH: TRẦN THẾ TÁNH

SVTH:
NGUYỄN TẤN
LÝ

MSSV: 13145226

13145157

GVHD: TS. LÊ KHÁNH TÂN

SVTH:
TRẦN THẾ TÁNH
13145226

MSSV:
MSSV:

GVHD

:
TS. LÊ KHÁNH
TÂN
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017
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 Ơ Tơ
Tên đề tài

ỨNG DỤNG IOT TRONG VIỆC THU THẬP VÀ
TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU TRÊN MƠ HÌNH ĐỘNG CƠ
TOYOTA COROLLA


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
TP. Hồ Chí Minh, ngày ….. tháng ..
… năm ……

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. NGUYỄN TẤN LÝ
2. TRẦN THẾ TÁNH
Chuyên ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ
52510205
Hệ đào tạo: Đại học chính quy

MSSV: 13145157
MSSV: 13145256
Mã ngành đào tạo:
Mã hệ đào tạo: 1

Khóa: 2013
Lớp: 131454
1. Tên đề tài
Ứng dụng IoT trong việc thu thập và truyền nhận dữ liệu trên mơ
hình động cơ TOYOTA COROLLA.
2. Nhiệm vụ đề tài





Tìm hiểu về các tín hiệu cảm biến và xung đánh lửa, kim phun.
Tìm hiểu về phần mềm Arduino và LabView.
Thiết kế chế tạo mơ hình thu thập dữ liệu.
Truyền dữ liệu sang máy tính khác bằng mạng Internet.

3. Sản phẩm của đề tài

 1 thiết bị thu thập dữ liệu trên mô hình động cơ.
 1 bài báo cáo thuyết minh.
 1 đĩa CD.

4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: tháng 4 năm 2017.
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: tháng 7 năm 2017.
TRƯỞNG BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG

DẪN

3


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
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(không 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)

4


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

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

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

3.

Đánh giá:

TT
1

2

Mục đánh giá
Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm
tối đa
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

Điểm
đạt
được

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
5


4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày
tháng 07 năm 2017
Giảng viên hướng dẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
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)
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

6


3. Kết quả đạt được:

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

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

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

6. Đánh giá:
TT
1.

2.

Mục đánh giá
Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm tối
đa
30

Đung format với đây đủ cả hinh thức và n ội 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

Điểm đạt
được

50

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

học xa hội…

5

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

10
7


Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phân, hoặc quy trinh
đáp ứng yêu câu 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, phân 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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP.HCM, ngày

tháng 07 năm 2017

XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ
ÁNviên phản biện
Giảng
Tên đề tài:

Ứng dụng IoT trong việc thu thập và truyền nhận dữ liệu trên
mơ hình động cơ TOYOTA COROLLA.
Họ và tên Sinh viên: NGUYỄN TẤN LÝ
TRẦN THẾ TÁNH
Ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ

MSSV: 13145157
MSSV: 13145226

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 hồn chỉnh đúng
theo u cầu về nội dung và hình thức.

8


Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

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

LỜI CẢM ƠN
Trong cuộc sống, khơng có sự thành cơng nào là không gắn liền
với sự nỗ lực phấn đấu, đồng thời với đó là sự giúp đỡ tận tình của
những người am hiểu về những lĩnh vực đó.
Trong giảng đường đại học, đó chính là các Thầy, các Cơ đã tận
tâm hướng dẫn giúp đỡ cho sinh viên. Đối với chúng em đó chính là các
Thầy, các Cơ trong Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật, những người luôn cố
gắng đào tạo một cách tốt nhất cho chúng em để có thể có được
những kiến thức, cũng như trình độ chun mơn tốt.
Và đặc biệt trong kỳ học cuối cùng này, và đồ án tốt nghiệp cũng
là môn học cuối cùng của chúng em. Chúng em xin được gửi lời cảm ơn

sâu sắc đến Thầy Lê Khánh Tân, đã tận tâm hướng dẫn, chỉ bảo chúng
em qua từng giai đoạn một cách nhiệt tình, để chúng em có thể hồn
thành được đồ án trong thời gian cho phép với kết quả là tốt nhất để
chúng em có thể ngồi đây và viết báo cáo chuẩn bị cho buổi bảo vệ đồ
án sắp tới.
9


Đồ án “ Ứng dụng IoT trong việc thu thập và truyền nhận dữ liệu
trên mơ hình động cơ TOYOTA COROLLA ” của chúng em được thực
hiện trong khoảng 9 tuần. Thực hiện từng bước, từ tìm hiểu Arduino
cho đến LabView và sau đó thực hiện các bước cho đến cuối cùng. Vì
kiến thức chúng em cịn hạn chế do vậy khơng thể tránh khỏi những
sai xót, chúng em rất mong nhận được các đánh giá, nhận xét cũng
như là góp ý tận tình của q Thầy Cơ để đồ án của chúng em có thể
hồn thiện hơn.
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Tấn Lý
2. Trần Thế Tánh

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

10


DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Ý nghĩa viết tắt

THA
THW
VTA
VG
OX
KNK
G
NE
RPM
RS232
TCP/IP
IoT
ECU
IGT
#10
WAN
LAN
VPN
ESA
EFI
RF

Round Per Minute

Ý nghĩa
Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí
nạp
Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước
làm mát
Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga
Tín hiệu cảm biến lưu lượng khí
nạp
Tín hiệu cảm biến oxy
Tín hiệu cảm biến kích nổ
Tín hiệu vị trí trục cam
Tín hiệu vị trí trục khuỷu
Tốc độ quay vịng / phút

Đơn vị

vịng/phút

Chuẩn giao tiếp kết nối Arduino
với máy tính
Transmission Control
Giao thức để gửi và nhận tín hiệu
Protocol/Internet Protocol qua mạng đáng tin cậy
Internet of Things
Mạng lưới vạn vật kết nối Internet
Electronic Control Unit Bộ điều khiển điện tử
Tín hiệu điều khiển đánh lửa
Tín hiệu kim phun
Wide Area Network
Mạng diện rộng

Local Area Network
Mạng cục bộ
Virtual Private Network Mạng riêng ảo
Hệ thống đánh lửa sớm bằng điện
Electronic Spark Advance
tử
Electronic Fuel Injection Hệ thống phun nhiên liệu điện tử
Radio Frequency
Tần số vô tuyến
11


GPS

Global Position System

USB
Arduino
IDE
IC
ATmega32
8
LabView
V2V

Hệ thống định vi toàn cầu
Chuẩn kết nối tuần tự trên
máy
Phần mềm lập trình cho
Arduino

Vi xử lý trên Arduino

Laboratory Virtual
Instrument
Engineering
Workbench
Vehicle to Vehicle

Phần mềm máy tính
Từ xe đến xe

12


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, sự phát triển không ngừng của công
nghệ ô tô trên thế giới, đặc biệt là các công nghệ tiên tiến đem lại sự
thoải mái, tiện nghi cho con người. Con người đã tạo ra rất nhiều các
thiết bị điện tử và công nghệ thông tin nhằm phục vụ cho điều đó.
Việc thu thập dữ liệu để kiểm tra các thiết bị nhằm cải tiến công
nghệ là việc rất cần thiết, tuy nhiên việc thu thập và xử lý trên xe đòi
hỏi nhiều thiết bị cồng kềnh và gây rất nhiều khó khăn. Nên từ đó, điều
quan trong là cần phải thu thập dữ liệu trên xe và truyền về trung tâm
để xử lý tín hiệu đó. Việc truyền tín hiệu này địi hỏi sự chính xác và
nhanh chóng.
Cùng với sự phát triển của cơng nghệ truyền thơng và Internet thì
việc thu thập dữ liệu giờ đây khơng cịn là những thiết bị cơ khí cồng
kềnh và hiệu quả khơng cao.
Vậy tại sao khơng tìm kiếm một phương pháp đơn giản hơn và hiệu

quả hơn chỉ với một chiếc máy tính và một bộ thiết bị thu thập dữ liệu
nhỏ gọn và truyền về trung tâm xử lý ở bất kỳ vị trí nào.
Từ đó chúng em quyết định chọn đề tài này nhằm tìm hiểu về thu
thập thông tin cảm biến trên ô tô và truyền về máy tính trung tâm. Từ
sự nghiên cứu đó, hy vọng sau khi ra trường chúng em có thể phát
triển thêm và ứng dụng nhiều hơn công nghệ này vào cuộc sống và
công việc tương lai.
1.2. Mục tiêu của đề tài
 Thiết kế chế tạo mơ hình thu thập dữ liệu trên mơ hình hệ thống

điện điều khiển động cơ TOYOTA COROLLA.
 Truyền dữ liệu lên máy tính bằng Arduino và hiển thị kết quả
bằng LabView.
 Truyền tất cả dữ liệu đó sang máy tính khác qua mạng Internet.
 Máy tính nhận dữ liệu, xử lý và hiển thị kết quả.

13


1.3. Nhiệm vụ của đề tài
 Tổng hợp lại những kiến thức đã học được tại trường trong 4 năm

qua và áp dụng vào thực tế để chế tạo thiết bị thu thập tín hiệu.
 Thiết kế phần cứng thu thập dữ liệu.
 Thiết kế phần mềm cho thiết bị thu thập dữ liệu và truyền sang

máy tính khác.
1.4. Các bước thực hiện đề tài
1.
2.

Đọc và tham khảo tài liệu.
Nghiên cứu mơ hình hệ thống điện điều khiển động cơ TOYOTA

COROLLA.
3. Tìm và sửa chữa những chỗ hư hỏng trên mơ hình hệ thống điện
điều khiển động cơ TOYOTA COROLLA.
4. Thử nghiệm mơ hình thu thập tín hiệu với các biến trở và mạch
tạo xung.
5. Viết code Arduino cho các mơ hình thử nghiệm thu thập tín hiệu.
6. Tìm các đồ thị tương quan giữa giá trị điện trở và giá trị thực tế.
7. Viết chương trình LabView điều khiển và hiển thị mơ hình thử
nghiệm.
8. Tổng hợp lại và hoàn chỉnh phần mềm.
9. Tiến hành xây dựng phần cứng hoàn chỉnh.
10. Tiến hành thử nghiệm thu thập dữ liệu trực tiếp trên mơ hình hệ
thống điện điều khiển động cơ TOYOTA CORROLA.
11. Thu thập dữ liệu ở các chế độ hoạt động khác nhau, xem xét sự
hoạt động ổn định của mơ hình và đánh giá kết quả thu được.
12. Viết bài báo cáo thuyết minh.
13. Viết Power Point thuyết trình.
1.5. Kế hoạch nghiên cứu
Trong thời gian 9 tuần nhóm đã chia thành 3 giai đoạn.
 Giai đoạn 1: 3 tuần
• Nghiên cứu mơ hình hệ thống điện điều khiển động cơ TOYOTA
COROLLA.
• Đọc và tham khảo tài liệu.
• Tìm và sửa chữa những chỗ hư hỏng trên mơ hình hệ thống
điện điều khiển động cơ TOYOTA COROLLA.
 Giai đoạn 2: 3 tuần

• Thử nghiệm mơ hình thu thập tín hiệu với các biến trở và

mạch tạo xung.
14


•

Viết code Arduino cho các mơ hình thử nghiệm thu thập tín

hiệu.
• Tìm các đồ thị tương quan giữa giá trị điện trở và giá trị thực
•

tế.
Viết chương trình LabView điều khiển và hiển thị mơ hình thử

nghiệm.
• Tổng hợp lại và hồn chỉnh phần mềm.
• Tiến hành xây dựng phần cứng hồn chỉnh.
 Giai đoạn 3: 3 tuần
• Tiến hành thử nghiệm, thu thập dữ liệu trực tiếp trên mơ hình
hệ thống điện điều khiển động cơ TOYOTA COROLLA.
• Thu thập dữ liệu ở các chế độ hoạt động khác nhau và xem
xét sự hoạt động ổn định của mơ hình và đánh giá kết quả thu
•
•

được.
Viết bài báo cáo thuyết minh.

Viết Power Point thuyết trình.

15


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Hệ thống điều khiển động cơ
2.1.1. Lịch sử phát triển
Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp - ông Stevan - đã nghĩ ra cách phun nhiên
liệu cho một máy nén khí. Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phun nhiên liệu
vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả. Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ
thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 thì tĩnh tại (nhiên liệu dùng trên động cơ này là
dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất thấp). Tuy nhiên, sau đó sáng kiến này đã
được ứng dụng thành cơng trong việc chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho máy bay
ở Đức. Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành công trong việc chế tạo hệ thống phun
xăng kiểu cơ khí. Trong hệ thống phun xăng này, nhiên liệu được phun liên tục vào trước
xupap hút nên có tên gọi là K – Jetronic (K- Konstant – liên tục, Jetronic – phun). K –
Jetronic được đưa vào sản xuất và ứng dụng trên các xe.
Tên tiếng Anh của K-Jetronic là CIS (continuous injection system) đặc trưng cho
các hãng xe châu Âu và có bốn loại cơ bản cho CIS là: K – Jetronic, K –Jetronic – với
cảm biến oxy và KE – Jetronic (có kết hợp điều khiển bằng điện tử) hoặc KE – Motronic
(kèm điều khiển góc đánh lửa sớm). Do hệ thống phun cơ khí cịn nhiều nhược điểm nên
đầu những năm 80, BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun sử dụng kim phun điều khiển
bằng điện. Có hai loại: hệ thống L-Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định nhờ cảm biến
đo lưu lượng khí nạp) và D-Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định dựa vào áp suất trên
đường ống nạp). Đến năm 1984, người Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng
hệ thống phun xăng L-Jetronic và D-Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng với động
cơ 4A – ELU). Đến năm 1987, hãng Nissan dùng L – Jetronic thay cho bộ chế hòa khí
của xe Nissan Sunny.
Song song, với sự phát triển của hệ thống phun xăng, hệ thống điều khiển đánh lửa

theo chương trình (ESA – electronic spark advance) cũng được đưa vào sử dụng vào
những năm đầu thập kỷ 80. Sau đó, vào đầu những năm 90, hệ thống đánh lửa trực tiếp
(DIS – direct ignition system) ra đời, cho phép khơng sử dụng delco và hệ thống này đã
có mặt trên hầu hết các xe thế hệ mới.

16


Ngày nay, gần như tất cả các ô tô đều được trang bị hệ thống điều khiển động cơ
cả xăng và diesel theo chương trình, giúp động cơ đáp ứng được các yêu cầu gắt gao về
khí xả và tính tiết kiệm nhiên liệu. Thêm vào đó, cơng suất động cơ cũng được cải thiện
rõ rệt.
Những năm gần đây, một thế hệ mới của động cơ phun xăng đã ra đời. Đó là động
cơ phun trực tiếp: GDI (gasoline direct injection). Trong tương lai gần, chắc chắn GDI sẽ
được sử dụng rộng rãi.
2.1.2. Hệ thống điều khiển động cơ
2.1.2.1. Khái qt
Động cơ xăng sinh cơng qua chu trình giãn nở của hỗn hợp xăng
và khơng khí. Ba yếu tố chủ yếu của động cơ xăng để sinh công là hỗn
hợp hịa khí tốt, nén tốt và đánh lửa tốt.
Để đạt được 3 yếu tố này trong cùng một lúc, điều quan trọng là
sự điều khiển chính xác để tạo được hỗn hợp hịa khí và thời điểm đánh
lửa. Trước năm 1981, chỉ có hệ thống điều khiển động cơ là EFI (phun
nhiên liệu bằng điện tử) sử dụng máy tính để điều khiển lượng phun
nhiên liệu. Ngoài EFI, ngày nay cịn có các hệ thống khác được điều
khiển bằng máy tính bao gồm ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử), ISC
(điều khiển tốc độ chạy không tải), các hệ thống chẩn đốn,….
Để máy tính làm việc được thích hợp, cần có một hệ thống tồn
diện bao gồm các thiết bị đầu vào và đầu ra. Trên một ô tô, các cảm
biến như cảm biến nhiệt độ nước hoặc cảm biến lưu lượng khí nạp

tương ứng với thiết bị đầu vào. Và các bộ chấp hành như các kim phun
hoặc các IC đánh lửa tương ứng với thiết bị đầu ra. Máy tính điều khiển
động cơ được gọi là ECU động cơ (hoặc ECM: môđun điều khiển động
cơ). Các cảm biến, các bộ chấp hành và ECU động cơ gắn liền với các
dây dẫn điện. Chỉ sau khi ECU động cơ xử lý các tín hiệu đầu vào từ các
cảm biến và truyền các tín hiệu điều khiển đến các bộ chấp hành mới

17


có thể điều khiển được tồn bộ hệ thống như là một hệ thống điều
khiển bằng máy tính.

2.1.2.2. Sơ lược về hệ thống phun nhiên liệu điện tử (Electronic
Fuel Injection-EFI)
 Cấu tạo

Hình 2.1: Sơ đồ bố trí các cảm biến trong hệ thống phun xăng
Hình 2.2: Sơ đồ
khối
điện
tử.của hệ thống phun
xăng điện tử.

18


Cấu tạo chung của hệ thống phun xăng điện tử bao gồm các cảm
biến, bộ vi xử lý trung tâm và các cơ cấu chấp hành.
 Ưu điểm

• Cung cấp hỗn hợp khơng khí - nhiên liệu đến từng xy-lanh

đồng đều.
• Điều khiển được tỷ lệ khơng khí - nhiên liệu dễ dàng và chính
xác với tất cả các dải tốc độ làm việc của động cơ.
• Đáp ứng nhanh chóng, chính xác với sự thay đổi góc mở bướm
ga.
• Hiệu suất nạp hỗn hợp khơng khí - nhiên liệu cao.
• Hỗn hợp khơng khí - nhiên liệu trước khi cháy được phun tơi
hơn, dẫn đến quá trình cháy được hồn thiện làm tiết kiệm


nhiên liệu và giảm ơ nhiễm mơi trường đáng kể.
Ngun lý hoạt động

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng kiểu L-EFI
và D-EFI.
Bộ xử lý trung tâm nhận các tín hiệu từ các cảm biến gửi về phân
tích, xử lý và lựa chọn chế độ phun nhiên liệu hợp lý được lưu trữ trong
bộ nhớ của ECU. Đồng thời, xuất tín hiệu điều khiển các cơ cấu chấp
hành cho hệ thống cung cấp nhiên liệu.
Điểm khác nhau căn bản giữa hệ thống cung cấp nhiên liệu thông
thường với hệ thống phun xăng điện tử ở chỗ.

19


Với hệ thống cung cấp nhiên liệu thông thường, chế độ làm việc
của động cơ phụ thuộc hoàn toàn vào bàn đạp chân ga, hỗn hợp nhiên
liệu và khơng khí được hòa trộn trong xy-lanh nhờ sự tụt áp.

Với hệ thống phun xăng điện tử, chế độ làm việc của động cơ
không chỉ phụ thuộc vào bàn đạp chân ga mà cịn phụ thuộc vào trạng
thái mơi trường làm việc (nhiệt độ nước), phụ tải (có bật điều hịa hay
khơng), mức độ và thành phần khí thải (cảm biến oxy), số vòng quay
của trục khuỷu động cơ, trục cam (cảm biến vị trí trục khuỷu, trục
cam), lưu lượng khơng khí (cảm biến lưu lượng khí), áp suất đường ống
nạp (cảm biến áp suất đường ống nạp)...

2.1.2.3. Sơ lược về hệ thống ESA (đánh lửa sớm điện tử)
Hệ thống ESA (đánh lửa sớm điện tử) là một hệ thống dùng ECU
động cơ để xác định thời điểm đánh lửa dựa vào các tín hiệu từ các
cảm biến khác nhau.
ECU động cơ tính tốn thời điểm đánh lửa từ thời điểm đánh lửa
tối ưu được lưu trong bộ nhớ để phù hợp với tình trạng của động cơ, và
sau đó chuyển các tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa. Thời điểm đánh
lửa tối ưu cơ bản được xác định bằng tốc độ của động cơ và lượng
khơng khí nạp (áp suất đường ống nạp).
 Cấu tạo

20


Hệ thống ESA gồm có các cảm biến khác nhau, ECU động cơ, các
IC đánh lửa, cuộn dây đánh lửa và các bugi.

Hình 2.4: Hệ thống ESA.
 Vai trị của các cảm biến

Cảm biến vị trí trục cam (tín hiệu G): Cảm biến này phát hiện góc
quay chuẩn và thời điểm của trục cam.

Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE): Cảm biến này phát hiện
góc quay trục khuỷu và tốc độ của động cơ.
Cảm biến tiếng gõ (tín hiệu KNK): Cảm biến này phát hiện tình
trạng của tiếng gõ.
Cảm biến oxy (tín hiệu OX): Cảm biến này phát hiện nồng độ của
oxy trong khí xả.

 Vai trị của ECU động cơ

ECU động cơ nhận các tín hiệu từ các cảm biến, tính tốn thời
điểm đánh lửa tối ưu theo các tình trạng động cơ và truyền tín hiệu
đánh lửa (IGT) đến IC đánh lửa.

21


 Vai trò của IC đánh lửa

IC đánh lửa nhận tín hiệu IGT do ECU động cơ phát ra để ngắt
dòng điện sơ cấp trong cuộn đánh lửa một cách gián đoạn. Nó cũng gửi
tín hiệu xác nhận đánh lửa (IGF) đến ECU động cơ.
 Mạch đánh lửa

ECU động cơ xác định thời điểm đánh lửa dựa vào tín hiệu G, tín
hiệu NE và các tín hiệu từ các cảm biến khác. Khi đã xác định được thời
điểm đánh lửa, ECU động cơ gửi tín hiệu IGT đến IC đánh lửa. Trong khi
tín hiệu IGT được chuyển đến để bật IC đánh lửa, dòng điện sơ cấp
chạy vào cuộn dây đánh lửa này. Trong khi tín hiệu IGT tắt đi, dòng điện
sơ cấp đến cuộn dây đánh lửa sẽ bị ngắt. Đồng thời, tín hiệu IGF được
gửi đến ECU động cơ. Hiện nay, mạch đánh lửa chủ yếu dùng loại DIS

(hệ thống đánh lửa trực tiếp). ECU động cơ phân phối dòng điện cao áp
đến các xi lanh bằng cách gửi từng tín hiệu IGT đến các IC đánh lửa

Hình 2.5: Mạch đánh lửa.
theo trình tự đánh lửa. Điều này làm cho nó có thể tạo ra việc điều
chỉnh thời điểm đánh lửa có độ chính xác cao.

 Tín hiệu IGT và IGF
• Tín hiệu IGT
22


ECU động cơ tính tốn thời điểm đánh lửa tối ưu theo các tín hiệu
từ các cảm biến khác nhau và truyền tín hiệu IGT đến IC đánh lửa. Tín
hiệu IGT được bật ON ngay trước khi thời điểm đánh lửa được bộ vi xử
lý trong ECU động cơ tính tốn, và sau đó tắt đi. Khi tín hiệu IGT bị
ngắt, các bugi sẽ đánh lửa.
•

Tín hiệu IGF

IC đánh lửa gửi một tín hiệu IGF đến ECU động cơ bằng cách dùng
lực điện động ngược được tạo ra khi dòng sơ cấp đến cuộn đánh lửa bị
ngắt hoặc bằng giá trị dòng điện sơ cấp. Khi ECU động cơ nhận được
tín hiệu IGF nó xác định rằng việc đánh lửa đã xảy ra. (Tuy nhiên điều
này khơng có nghĩa là thực sự đã có đánh lửa) Nếu ECU động cơ khơng
nhận được tín hiệu IGF, chức năng chẩn đốn sẽ vận hành và một DTC
được lưu trong ECU động cơ và chức năng an toàn sẽ hoạt động và làm
ngừng phun nhiên liệu.
2.1.3. Lý thuyết cảm biến

2.1.3.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt
Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt có chức năng đo khối lượng khí nạp
qua cửa hút và truyền tín hiệu về ECU để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun đạt tỉ lệ chuẩn
và điều chỉnh góc đánh lửa phù hợp.
 Cấu tạo

Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt được đặt vào đường khơng khí nạp và
làm cho phần khơng khí nạp chạy qua khu vực phát hiện. Một dây nóng và nhiệt điện trở,
được sử dụng như một cảm biến, được lắp vào khu vực phát hiện. Bằng cách trực tiếp đo
khối lượng khơng khí nạp, độ chính xác phát hiện được tăng lên và hầu như khơng có sức
cản của khơng khí nạp. Ngồi ra, vì khơng có các cơ cấu đặc biệt, dụng cụ này có độ bền
dụng cụ này có độ bền tuyệt hảo.

23


Hình 2.6: Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây
nhiệt
Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt được gắn trên đường ống dẫn khơng
khí từ lọc gió đến bộ phận điều khiển bướm ga.

Hình 2.7: Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt
trên mơ hình.
 Ngun lý hoạt động
Dòng điện chạy vào dây nhiệt làm cho nó nóng lên. Khi khơng khí chạy quanh dây
này, dây nhiệt được làm nguội tương ứng với khối khơng khí nạp. Bằng cách điều chỉnh
dòng điện chạy vào dây nhiệt này để giữ cho nhiệt độ của dây nhiệt không đổi, dịng điện
đó sẽ tỷ lệ thuận với khối khơng khí nạp. Sau đó có thể đo khối lượng khơng khí nạp
bằng cách phát hiện dịng điện đó. Trong trường hợp của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu
dây nhiệt, dòng điện này được biến đổi thành một điện áp, sau đó được truyền đến ECU

động cơ từ cực VG.
24


Hình 2.8: Nguyên lý hoạt động của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây
nhiệt.

Trong cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt thực tế, một dây nhiệt được ghép
vào mạch cầu. Mạch cầu này có đặc tính là các điện thế tại điểm A và B bằng nhau khi
tích của điện trở theo đường chéo bằng nhau ([Ra+R3]*R1=Rh*R2).

Hình 2.9: Sơ đồ mạch điện của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu
dây nhiệt.
Khi dây nhiệt này (Rh) được làm mát bằng khơng khí nạp, điện trở tăng lên dẫn
đến sự hình thành độ chênh giữa các điện thế của các điểm A và B. Một bộ khuyếch đại
xử lý phát hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặt vào mạch này (làm tăng dòng điện
chạy qua dây nhiệt (Rh)). Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây nhiệt (Rh) lại tăng lên
25