Nghiên cứu thiết kế, thi công mô hình triển khai hệ thống điều khiển động cơ diesel điện tử commonrail

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ
HÌNH TRIỂN KHAI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ DIESEL ĐIỆN TỬ - COMMON RAIL

MÃ SỐ: T2017 – 39TĐ

SKC 0 0 6 0 6 3

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12/2017


DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU
TT

1

Họ và tên

Nguyễn Kim

Đơn vị công tác và

Nội dung nghiên cứu

lĩnh vực chuyên môn

cụ thể được giao

Khoa CKĐ

Thu thập tài liệu, nghiên cứu kiểm
tra tồn bộ q trình hoạt động, viết
thuyết minh, báo cáo tổng kết

2

Châu Quang Hải

Khoa CKĐ

Kiểm tra điều chỉnh sự hoạt động
của các bộ phận cơ cấu hệ thống trên
mô hình

3

Lê Khánh Tân

Khoa CKĐ

Thiết kế, thi cơng thiết bị thu thập dữ
liệu, cổng giao tiếp máy tính

1

MỤC LỤC
Trang
DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ........................................1
MỤC LỤC ..........................................................................................................................2
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ...................................................................................106
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ...................................................................................69
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................10
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH ................12
MỞ ĐẦU:

................................................................................................................14

1. TƠNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG, NGỒI NƯỚC. ...........14
1.1. Ngồi nước ...........................................................................................................14
1.2. Trong nước ...........................................................................................................14
1.3. Danh mục các cơng trình cơng bố thuộc lĩnh vực của đề tài ...............................15
2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI. .........................................................................15
3. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI. ......................................................................................15
4. CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. ........................................16
4.1. Cách tiếp cận ........................................................................................................16
4.2. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................16
5. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU . ..........................................................16
5.1. Đối tượng nghiên cứu ...........................................................................................16
5.2. Phạm vi nghiên cứu ..............................................................................................16
6. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ...................................16
6.1. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................16
6.2. Tiến độ thực hiện ..................................................................................................16
NỘI DUNG:

................................................................................................................17

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ................17
DIESEL ĐIỆN TỬ COMMON RAIL
1.1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ TOYOTA HILUX 2KD - FTV ..........17
1.2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ COMMON RAIL .................18
1.2.1. Sơ đồ tổng quát hệ thống nhiên liệu diesel điện tử Common Rail ................18
1.2.2. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu diesel điện tử Common Rail Toyota Hilux ..........18
2


1.3. HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 2KD-FTV.............19
1.3.1. Sơ đồ hệ thống điện điều khiển động cơ Toyota Hilux 2KD-FTV ...............19
1.3.2. Sơ đồ các chân cực ECU................................................................................21
1.3.3. Mạch điện cấp nguồn cho hệ thống điều khiển .............................................23
1.3.4. Mạch điện cấp nguồn cho ECU .....................................................................23
1.3.5. Mạch điện cấp nguồn cho EDU .....................................................................24
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CÁC BỘ PHẬN, .25
HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ DIESEL ĐIỆN TỬ COMMON RAIL
2.1. HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU. ..........................................................25
2.1.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu ..............................................................................25
2.1.2. Lọc nhiên liệu ................................................................................................26
2.1.3. Bơm cao áp ....................................................................................................27
2.1.4. Bơm tiếp vận nhiên liệu .................................................................................29
2.1.5. Van điều khiển hút ( SCV ) ...........................................................................30
2.1.6. Ống phân phối nhiên liệu ...............................................................................31
2.1.7. Kim phun ......................................................... 3Error! Bookmark not defined.
2.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ................................................................35
2.2.1. Các cảm biến sử dụng trên mơ hình ..........................................................35
2.2.1.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp .................................................................35

2.2.1.2. Cảm biến vị trí trục cam ( G ) ...............................................................37
2.2.1.3. Cảm biến vị trí trục khuỷu ( NE ) .........................................................38
2.2.1.4. Cảm biến vị trí van EGR.......................................................................39
2.2.1.5. Cảm biến nhiệt độ khí nạp sau tăng áp ... Error! Bookmark not defined.0
2.2.1.6. Cảm biến áp suất đường ống nạp ............ Error! Bookmark not defined.1
2.2.1.7. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ............ Error! Bookmark not defined.3
2.2.1.8. Cảm biến áp suất nhiên liệu .................... Error! Bookmark not defined.4
2.2.1.9. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu .................. Error! Bookmark not defined.6
2.2.1.10. Cảm biến vị trí bàn đạp ga .................... Error! Bookmark not defined.7
2.2.2. Các cơ cấu chấp hành sử dụng trên mơ hình .............. Error! Bookmark not
defined.8
2.2.2.1. EDU ........................................................ Error! Bookmark not defined.8
3


2.2.2.2. Bướm ga diesel .....................................................................................50
2.2.2.3. Van EGR ...............................................................................................52
2.2.2.4. Bugi xông ..............................................................................................53
2.2.2.5. Van điều khiển hút SCV .......................................................................54
2.2.2.6. Van xả áp ..............................................................................................55
2.2.2.7. Kim phun ..............................................................................................56
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MƠ HÌNH ........................................58
3.1. THIẾT KẾ KHUNG VÀ BỘ TRUYỀN ĐỘNG. ...............................................58
3.1.1. Thiết kế khung mơ hình .................................................................................58
3.1.2. Tính tốn các đường kính puly và bánh răng truyền động bơm cao áp.........59
3.1.3. Thiết kế mạch nguồn cho hệ thống truyền động và hệ thống điều khiển ......60
3.1.4. Bộ truyền động bánh răng trục khuỷu và bánh răng trục cam .......................61
3.2. THIẾT KẾ THI CÔNG LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ TRÊN MÔ HÌNH. ........62
3.2.1. Sơ đồ khối bố trí các thiết bị trên mơ hình ....................................................62
3.2.2. Các thiết bị lắp ráp trên mơ hình....................................................................63

3.3. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC. .......................................................................................66
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO , LẬP TRÌNH BOARD MẠCH
THU THẬP DỮ LIỆU, GIAO TIẾP MÁY TÍNH .......................67
4.1. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH THU THẬP DỮ LIỆU. ..................................67
4.1.1. Khái quát các cơ sở dữ liệu cần thu thập .......................................................67
4.1.2. Thiết lập biểu đồ các tín hiệu .........................................................................67
4.1.3. Khối mạch điều khiển thu nhận tín hiệu phần cứng .....................................68
4.1.3.1. Mạch Arduino UNO SMD R3 ..............................................................68
4.1.3.2. Mạch Arduino NANO ..........................................................................68
4.1.4. Thiết kế phần cứng ........................................................................................69
4.1.4.1. Thiết kế phần cứng mạch Arduino UNO SMD R3 ..............................69
4.1.4.2. Thiết kế phần cứng mạch Arduino NANO ...........................................69
4.1.4.3. Mạch kết hợp 2 Arduino .......................................................................70
4.1.4.4. Mạch thi công thực tế kết hợp 2 Arduino .............................................70
4.1.5. Thiết kế, chế tạo mạch hiển thị .....................................................................71
4.1.5.1. Nguyên lý IC 74HC 595 .......................................................................71
4


4.1.5.2. LED 7 đoạn Anode chung ....................................................................71
4.1.5.3. Mạch IC 74HC 595 ...............................................................................71
4.1.5.4. Các cụm LED........................................................................................72
4.1.5.5. Bảng hiển thị các cụm LED ..................................................................73
4.2. THIẾT KẾ GIAO DIỆN VÀ GIAO TIẾP MÁY TÍNH BẰNG LABVEIW. ..73
4.2.1. Ứng dụng của phần mềm LabVEIW .............................................................73
4.2.2. Bảng giao diện ................................................. 7Error! Bookmark not defined.
4.2.3. Sơ đồ khối bảng giao diện ............................... 7Error! Bookmark not defined.
4.2.4. Xây dựng giao diện trên phần mềm LabVEIW .............................................75
4.2.5. Giao diện sơ đồ khối của chương trình ..........................................................76
4.3. KIỂM NGHIỆM KẾT QUẢ THƠNG QUA PHẦN MỀM TECHSTREAM .76

4.3.1. Tín hiệu thu thập trên LabVEIW ...................................................................76
4.3.2. Tín hiệu xuất ra ở bảng LED .........................................................................77
4.3.3. Tín hiệu thu thập với phần mềm Techstream ................................................77
4.3.4. Kết quả kiểm nghiệm .....................................................................................77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: ........................................................................................78
1. KẾT LUẬN. .............................................................................................................78
2. KIẾN NGHỊ. ............................................................................................................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO:..............................................................................................80
PHỤ LỤC: u cầu khi sử dụng mơ hình và hướng dẫn sử dụng mơ hình .....................81

5


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1.1: Sơ đồ tổng qt hệ thống nhiên liệu Common Rail ........................................18
Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu.diesel Common Rail Toyota Hilux ........................18
Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống điện điều khiển động cơ Toyota Hilux 2KD-FTV .................20
Hình 1.4: Sơ đồ chân giắc A của ECU ............................................................................21
Hình 1.5: Sơ đồ chân giắc B của ECU.............................................................................21
Hình 1.6: Sơ đồ chân giắc D của ECU ............................................................................22
Hình 1.7: Sơ đồ chân giắc E của ECU .............................................................................22
Hình 1.8: Mạch điện cầu chì, rơ le cung cấp cho hệ thống .............................................23
Hình 1.9: Mạch cấp nguồn ECU ......................................................................................23
Hình 1.10: Mạch cấp nguồn EDU .....................................................................................24
Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Common Rail .........................................................25
Hình 2.2: Cấu tạo lọc nhiên liệu ......................................................................................26
Hình 2.3: Hệ thống cảnh báo nhiên liệu khi ON và OFF ................................................27
Hình 2.4: Cấu tạo bơm cao áp HP3 .................................................................................27
Hình 2.5: Họat động bơm cao áp HP3 .............................................................................28

Hình 2.6: Cấu tạo và hoạt động của bơm tiếp vận ...........................................................29
Hình 2.7: Cấu tạo van hạn chế áp suất của bơm tiếp vận ................................................29
Hình 2.8: Cấu tạo van SCV .............................................................................................30
Hình 2.9: Hoạt động van SCV .........................................................................................30
Hình 2.10: Cấu tạo ống phân phối nhiên liệu ....................................................................31
Hình 2.11: Mặt cắt ống phân phối nhiên liệu ....................................................................31
Hình 2.12: Hoạt động của bộ giới hạn áp suất ...................................................................32
Hình 2.13: Hai trạng thái hoạt động của van xả áp............................................................33
Hình 2.14: Cảm biến áp suất nhiên liệu và mạch điện ......................................................33
Hình 2.15: Mặt cắt cảm biến áp suất nhiên liệu.................................................................34
Hình 2.16: Cấu tạo kim phun .............................................................................................34
Hình 2.17: Hoạt động của kim phun ..................................................................................35
Hình 2.18: Cấu tạo và đặc tính hoạt động của bộ đo gió ...................................................35
Hình 2.19: Mạch cảm biến G và xung của cảm biến G .....................................................37
6


Hình 2.20: Mạch điện cảm biến Ne và xung của cảm biến Ne .........................................38
Hình 2.21: Cảm biến Ne và cảm biến G trên động cơ .......................................................38
Hình 2.22: Xung tín hiệu Ne và G .....................................................................................39
Hình 2.23: Cảm biến vị trí van EGR .................................................................................39
Hình 2.24: Mạch điện cảm biến vị trí van EGR ................................................................40
Hình 2.25: Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp sau tăng áp ...........................................40
Hình 2.26: Đường đặc tính của điện trở cảm biến nhiệt độ khí nạp sau tăng áp ...............41
Hình 2.27: Cấu tạo cảm biến áp suất đường ống nạp ........................................................41
Hình 2.28: Mạch điện và đường đặc tính của cảm biến áp suất đường ống nạp ...............42
Hình 2.29: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát .....................................................................43
Hình 2.30: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát ....................................................43
Hình 2.31: Đường đặc tính của điện trở cảm biến nhiệt độ nước làm mát ........................44
Hình 2.32: Cảm biến áp suất nhiên liệu và đường đặc tính ...............................................44

Hình 2.33: Mạch điện cảm biến áp suất nhiên liệu............................................................45
Hình 2.34: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ..........................................................46
Hình 2.35: Đường đặc tính của điện trở cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ..............................46
Hình 2.36: Cấu tạo cảm biến vị trí bàn đạp ga ..................................................................47
Hình 2.37: Mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga ..............................................................47
Hình 2.38: Sơ đồ mạch điện EDU .....................................................................................49
Hình 2.39: Sơ đồ chân cực EDU........................................................................................49
Hình 2.40: Cấu tạo bướm ga ..............................................................................................50
Hình 2.41: Mạch điện của motor bướm ga ........................................................................51
Hình 2.42: Cấu tạo van EGR .............................................................................................52
Hình 2.43: Bugi xơng .........................................................................................................53
Hình 2.44: Cấu tạo bugi xơng ............................................................................................53
Hình 2.45: Mạch điện điều khiển bugi xơng: ....................................................................54
Hình 2.46: Mạch điện của van SCV ..................................................................................54
Hình 2.47: Mạch điện van xả áp ........................................................................................55
Hình 2.48: Mạch điều khiển kim phun ..............................................................................56
Hình 3.1: Bản vẽ thiết kế khung mơ hình ........................................................................58
Hình 3.2: Sơ đồ mạch điện cấp nguồn cho mơ hình ........................................................60
7


Hình 3.3: Motor dẫn động 3 pha, biến tần 1>3 pha và truyền động đai ..........................61
Hình 3.4: Sơ đồ bố trí các thiết bị trên mơ hình ..............................................................62
Hình 3.5: Sơ đồ bố trí thiết bị cấp nguồn và thu thập thơng tin ......................................62
Hình 3.6: Sơ đồ bố trí giắc chẩn đốn và các cơng tắc cấp nguồn cho mơ hình .............62
Hình 3.7: Hình các thiết bị lắp ráp trên mơ hình .............................................................63
Hình 3.8: Các thiết bị sau được lắp ráp ...........................................................................65
Hình 3.9: Mơ hình tổng thể ..............................................................................................66
Hình 4.1: Đồ thị liên hệ nhiệt độ nhiên liệu và điện áp ...................................................67
Hình 4.2: Đồ thị liên hệ nhiệt độ nước làm mát và điện áp .............................................67

Hình 4.3: Đồ thị liên hệ nhiệt độ khí nạp và điện áp .......................................................68
Hình 4.4: Đồ thị liên hệ áp suất ống phân phối và điện áp ..............................................68
Hình 4.5: Dạng xung của cảm biến vị trí trục cam G ......................................................68
Hình 4.6: Dạng xung của tín hiệu điều khiển kim phun máy 4 (#4) ...............................68
Hình 4.7: Arduino NANO ...............................................................................................68
Hình 4.8: Arduino UNO SMD R3 ...................................................................................68
Hình 4.9: Mạch điện hoạt động Arduino UNO SMD R3 ................................................69
Hình 4.10: Mạch điện hoạt động Arduino NANO.............................................................69
Hình 4.11: Mạch điện hoạt động kết hợp Arduino UNO SMD R3 và NANO ..................70
Hình 4.12: Mạch điện thực tế kết hợp Arduino UNO SMD R3 và NANO.......................70
Hình 4.13: IC 74HC595 .....................................................................................................71
Hình 4.14: Cụm hiển thị 2 LED 7 đoạn .............................................................................72
Hình 4.15: Cụm hiển thị 3 LED 7 đoạn .............................................................................72
Hình 4.16: Cụm hiển thị 4 LED 7 đoạn .............................................................................73
Hình 4.17: Cụm LED hiển thị trên mơ hình ......................................................................73
Hình 4.18: Giao diện LabVEIW ........................................................................................74
Hình 4.19: Sơ đồ khối của LabVEIW ................................................................................75
Hình 4.20: Giao diện trên phần mềm LabVEIW ...............................................................75
Hình 4.21: Giao diện sơ đồ khối chương trình ..................................................................76
Hình 4.22: Tín hiệu thu thập trên LabVEIW ở tốc độ cầm chừng ....................................76
Hình 4.23: Tín hiệu xuất ra trên bảng LED ở tốc độ cầm chừng ......................................77
Hình 4.24: Tín hiệu thu thập với phần mềm Techstream ở tốc độ cầm chừng .................77
8


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1: Bảng thông số kỹ thuật động cơ 2KD - FTV ..................................................17
Bảng 2.1: Bảng giá trị kiểm tra điện áp bộ đo gió ...........................................................36
Bảng 2.2: Bảng giá trị kiểm tra điện trở của cảm biến G ................................................37

Bảng 2.3: Bảng giá trị kiểm tra điện trở của cảm biến Ne ..............................................39
Bảng 2.4: Bảng giá trị kiểm tra điện trở của cảm biến nhiệt độ khí nạp THIA...............41
Bảng 2.5: Bảng giá trị kiểm tra điện áp của cảm biến áp suất đường ống nạp................42
Bảng 2.6: Bảng giá trị kiểm tra điện trở của cảm biến nhiệt độ nước làm mát ...............44
Bảng 2.7: Bảng giá trị kiểm tra điện trở của cảm biến áp suất nhiên liệu .......................45
Bảng 2.8: Bảng giá trị kiểm tra điện áp của cảm biến vị trí bàn đạp ga ..........................48
Bảng 2.9: Bảng giá trị kiểm tra điện trở của motor bướm ga ..........................................51
Bảng 2.10: Bảng giá trị kiểm tra điện trở của cảm biến vị trí van EGR ............................52
Bảng 2.11: Bảng giá trị kiểm tra điện trở của bugi xông...................................................54
Bảng 2.12: Bảng giá trị kiểm tra điện trở của van SCV ....................................................55

9


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
B+

Điện áp dương cung cấp cho ECU sau relay chính

BATT

Dương thường trực của ECU

ECD

Diesel điều khiển điện tử

ECU

Bộ điều khiển điện tử

EDU

Bộ dẫn động điện tử

GND

Mass ( nối đất )

DLC3

Giắc truyền dữ liệu 3

DTC

Mã chẩn đốn hư hỏng

ECM

Bộ điều khiển động cơ

OBD

Tự chẩn đốn

IGSW

Khóa điện (Nguồn (+) IG)

STA

Tín hiệu máy khởi động

INJ1, 2, 3, 4

Tín hiệu điều khiển kim phun dầu

INJF

Tín hiệu xác nhận phun dầu

COM

Cực cấp nguồn cho các kim phun

EDUREL

Relay nguồn EDU

EGR

Hệ thống tuần hồn khí xả

G+

Tín hiệu góc độ trục cam

G-

Cực âm tín hiệu góc độ trục cam

NE+

Tín hiệu số vịng quay động cơ

NE-

Cực âm tín hiệu số vịng quay động cơ

VCP1

Điện áp khơng đổi 1 cấp cho cảm biến vị trí bàn đạp ga

VPA1

Tín hiệu vị trí bàn đạp ga thứ nhất

EP1

Nối mass cảm biến vị trí bàn đạp ga

VCP2

Điện áp khơng đổi 2 cấp cho cảm biến vị trí bàn đạp ga

VPA2

Tín hiệu vị trí bàn đạp ga thứ 2

EP2

Nối mass 2 cảm biến vị trí bàn đạp ga

SREL

Relay mạch bugi xông

10


E1

Mass thân xe

E2

Mass cảm biến

SPD

Tín hiệu tốc xe từ bảng đồng hồ táplô

CG

Mass thân xe (chân trên giắc OBD)

SG

Mass cảm biến (chân trên giắc OBD)

TACH

Tốc độ động cơ

PCV+

Nguồn dương cấp cho van SCV

PCV-

Nguồn âm van SCV

E01

Mass kim phun

E02

Mass kim phun

SIL

Đường truyền tín hiệu

rpm

Số vịng quay động cơ

11

BM 08TĐ. Thông tin kết quả nghiên cứu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐƠN VỊ: KHOA CKĐ
Tp. HCM, Ngày 27 tháng 12 năm 2017

THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thơng tin chung:
- Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế thi công mô hình triển khai hệ thống điều khiển
động cơ diesel điện tử - Common rail
- Mã số: T2017 – 39TĐ
- Chủ nhiệm: GVC. ThS Nguyễn Kim
- Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh
- Thời gian thực hiện: Tháng 3/ 2017 – tháng 12/2017
2. Mục tiêu:
- Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên,sinh
viên trong việc thực hành, nghiên cứu hệ thống điện điều khiển động cơ diesel điện tử.
- Nghiên cứu thiết kế và thi cơng mơ hình triển khai hệ thống điều khiển động cơ diesel
điện tử Common rail, tạo nền tảng để phát triển cơng nghệ kết nối IoT.
3. Tính mới và sáng tạo:
- Sử dụng hệ thống truyền động với biến tần 1 pha – motor 3 pha ổn định tiết kiệm
điện năng
- Thiết bị thu thập dữ liệu và cổng giao tiếp máy tính qua phần mềm laview, cổng kết
nối Techstream
4. Kết quả nghiên cứu:

- Mơ hình hoạt động ổn định các chế độ, hiển thị các thông số trên các cụm LED cũng
như trên máy tính rõ đẹp đáp ứng tốt u cầu đề tài
5. Sản phẩm:
- Mơ hình triển khai hệ thống điều khiển động cơ diesel điện tử Common rail Toyota
2KD-FTV với thiết bị thu thập dữ liệu, cổng kết nối máy tính, máy chẩn đốn.
6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:
- Mơ hình đạt hiệu quả cao, linh hoạt, tiết kiệm, trực quan sinh động. Phương thức
chuyển giao với đầy đủ các thông số và tài liệu kèm theo. Áp dụng tốt cho các cơ sở đào
tạo ngành công nghệ kỹ thuật ô tô.
Trưởng Đơn vị
(ký, họ và tên)

Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ và tên)

12


BM 09TĐ. Thông tin kết quả nghiên cứu bằng tiếng Anh

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
- Project title: Research design, construction and deployment the model of electronic
diesel engine control system – Common rail
- Code number: T2017 – 39TĐ
- Coordinator: Senior Lecturer. Master Nguyen Kim
- Implementing institution: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
- Duration: from March 2017 to December 2017
2. Objective(s):
- To serve the teaching and facilitation of teachers and students in the practice and

study of electric driving electronic diesel engines system.
- To research, design and execute the implementation model of Common rail electronic
diesel engine control system, create the foundation for developing IoT connection
technology.
3. Creativeness and innovativeness:
- Using a drive system with an inverter 1 phase - 3 phase stable power saving motor
- Data acquisition equipment and computer interfaces through LabVIEW software,
Techstream
4. Research results:
- Stable operation mode, display parameters on the LED clusters as well as on the
computer clearly meet the requirements of the subject.
5. Products:
- The deployment model of Common rail Toyota 2KD-FTV electronic diesel engine with
data acquisition device, computer connection port and diagnostic device.
6. Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:
- The model is highly efficient, flexible, economical and visually lively. Transferring
method with full parameters and documents attached. Applying well to automotive
engineering technology training institutions.

13


MỞ ĐẦU
1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA
ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGỒI NƯỚC
1.1. Ngồi nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài
trên thế giới, liệt kê danh mục các cơng trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài
được trích dẫn khi đánh giá tổng quan)
Hiện nay lãnh vực về công nghệ điều khiển động cơ bằng điện tử đối với động cơ
diesel trên thế giới đang phát triển rất mạnh mẽ, nó được ứng dụng hầu hết trên các loại

ôtô tải và trên ôtô con. Trong đó việc đào tạo kiểm tra chẩn đốn hệ thống điều khiển
động cơ rất quan trọng . Ở nước ngồi, để đào tạo kỹ thuật viên chẩn đốn hệ thống điện
thì hầu như người ta sử dụng phần mềm mơ phỏng chứ khơng sử dụng mơ hình. Tuy
nhiên, cách này sẽ làm người kỹ thuật viên khó lịng hình dung và làm quen khi thao tác
thực tế trên xe. Ngoài ra ở các nước chỉ chú trọng nghiên cứu các băng thử, thiết bị khảo
nghiệm cho bơm cao áp, kim phun trong lĩnh vực diesel điện tử chứ không nhiều những
mơ hình triển khai tồn bộ các bộ phận trên động cơ như các cảm biến, các cơ cấu chấp
hành được hoạt động như trên động cơ thực tế.
1.2. Trong nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở
Việt Nam, liệt kê danh mục các cơng trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài
được trích dẫn khi đánh giá tổng quan)
Hiện nay, trường ta chế tạo rất đa dạng và nhiều chủng loại các mơ hình hệ thống
điện điều khiển động cơ nhưng chỉ thực hiện trên động cơ phun xăng điện tử, chưa có mơ
hình nào triển khai về hệ thống điều khiển động cơ diesel điện tử Common rail vì vậy
việc nghiên cứu mơ hình về hệ thống điều khiển động cơ diesel điện tử Common rail thì
rất hạn chế nên việc giảng dạy và học tập sinh viên gặp nhiều khó khăn. Đồng thời khi
tham khảo một số các mơ hình thiết bị các trường bạn và các cơ sở sản xuất thiết bị dạy
nghề không đáp ứng được sự tiện dụng trong quá trình dạy học ( phải sử dụng nguồn điện
3 pha ) cũng như chưa đáp ứng được tính trực quan sinh động để thu hút người học và
các thiết bị đi kèm như thiết bị thu xuất dữ liệu, cổng giao tiếp máy tính…để phục vụ cho
cơng tác đào tạo và nghiên cứu khoa học.

14


1.3. Danh mục các cơng trình đã cơng bố thuộc lĩnh vực của đề tài của chủ nhiệm
và những thành viên tham gia nghiên cứu (họ và tên tác giả; bài báo; ấn phẩm; các
yếu tố về xuất bản).
- Đề tài NCKH cấp trường: Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Kim: Thiết kế, lắp ráp mạch đánh
lửa transistor ( Igniter ) dùng cho môn học thực tập động cơ I ( T2014 ) – Bài báo Nội san

Khoa CKĐ
- Đề tài NCKH cấp trường: Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Kim: Nghiên cứu, thiết kế chế
tạo mơ hình các loại van tự động điều chỉnh tốc độ không tải động cơ ( ISC ) ( T2015 ) –
Bài báo Nội san Khoa CKĐ
- Đề tài NCKH cấp trường: Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Kim: Nghiên cứu, thiết kế lắp
ráp mạch kiểm tra các tín hiệu cơ bản trên động cơ sử dụng LED ( T2016 ) – Bài báo Nội
san Khoa CKĐ
-

Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm: Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Kim: Mơ hình hệ

thống điều khiển động cơ Mitsubishi Galant: ( T2011-10TĐ ) – Bài báo Nội san Khoa
CKĐ
2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hiện nay các mơ hình hệ thống điện điều khiển động cơ chủ yếu các hệ thống về
điều khiển đánh lửa và nhiên liệu cũng như các cảm biến nhiều chủng loại nhưng chủ yếu
được thực hiện cho động cơ xăng. Hiện nay trường ta chưa có mơ hình triển khai về hệ
thống điều khiển động cơ diesel điện tử ( Common rail) Vì vậy trong quá trình thực tập
hệ thống điều khiển động cơ đối với động cơ diesel điện tử gặp nhiều khó khăn trong việc
tiếp thu cũng như các nghiên cứu các cảm biến, cơ cấu chấp hành trên động cơ diesel
điện tử và việc giảng dạy cũng gặp nhiều hạn chế... Do đó, việc nghiên cứu thiết kế thi
cơng mơ hình triển khai hệ thống điều khiển động cơ diesel điện tử - Common rail
thực hiện là rất cần thiết, nhất là trong lãnh vực đào tạo kỹ sư công nghệ của Trường ta.
3. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
- Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên hướng
dẫn sinh viên trong việc thực hành, nghiên cứu hệ thống điện điều khiển động cơ diesel
điện tử.
-

Giúp cho sinh viên tiếp thu nhanh, tạo điều kiện cho sinh viên nghiên cứu về lĩnh vực

hệ thống điều khiển diesel điện tử.
15


-

Nghiên cứu thiết kế và thi cơng mơ hình triển khai hệ thống điều khiển động cơ diesel

điện tử Common rail.
- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thu thập dữ liệu, cổng giao tiếp máy tính tạo nền
tảng để phát triển công nghệ kết nối IoT.
4. CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.1. Cách tiếp cận
- Nguyên lý hoạt động các cảm biến, ECU, cơ cấu chấp hành trên hệ thống điều khiển
động cơ diesel điện tử common rail.
- Các khối, bo mạch trên thị trường và lập trình để thu thập dữ liệu, kết nối máy tính
4.2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, thiết kế thi cơng.
- Phương pháp bố trí thực nghiệm.
5. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU
5.1. Đối tượng nghiên cứu
- Hệ thống điều khiển động cơ diesel điện tử
- Các phần mềm và bo mạch thu thập dữ liệu
5.2. Phạm vi nghiên cứu:
- Hệ thống điều khiển động cơ diesel điện tử Common rail
- Thiết bị thu thập các dữ liệu cơ bản trên động cơ
6. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN
6.1. Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống điện điều khiển động cơ diesel điện tử.

- Nghiên cứu về hoạt động các cảm biến, ECU, cơ cấu chấp hành trên động cơ
- Nghiên cứu thiết kế thi cơng mơ hình triển khai hệ thống điện điều khiển động cơ
diesel điện tử Common rail, hệ thống thông tin và cổng kết nối máy tính
6.2. Tiến độ thực hiện:
- Thu thập tài liệu: 1 tháng
- Thiết kế, thi cơng mơ hình: 6 tháng
- Thử nghiệm hệ thống: 2 tháng
- Thu xuất dữ liệu và kết nối máy tính: 2 tháng
- Viết thuyết minh, báo cáo: 1 tháng
16


NỘI DUNG
CHƯƠNG 1:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
DIESEL ĐIỆN TỬ COMMON RAIL
1.1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ TOYOTA HILUX 2KD - FTV

Hạng mục

Thông số

Số xy lanh và cách bố trí

4 xy lanh thẳng hàng

Hệ thống phối khí

16 van, DOHC, dẫn động bằng đai và
bánh răng

Hệ thống nhiên liệu

Diesel Common rail

Dung tích làm việc

2492 cc

Đường kính* hành trình piston

92,00*93,80mm

Tỉ số nén

18,5

Cơng suất cực đại

75kW/3600 v/p

Momen xoắn cực đại

260N.m/1600-2600v/p

Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật động cơ 2KD - FTV

17

1.2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ COMMON RAIL
1.2.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống nhiên liệu diesel điện tử - Common rail

Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống nhiên liệu diesel Common rail
1.2.2. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu diesel điện tử Common rail Toyota Hilux

Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Common rail Toyota Hilux
18


1.3. HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA HILUX - 2KD-FTV
1.3.1. Sơ đồ hệ thống điện điều khiển động cơ Toyota Hilux - 2KD-FTV

19


Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống điện điều khiển động cơ Toyota Hilux - 2KD-FTV

20


1.3.2 Sơ đồ các chân cực của ECU

Hình 1.4: Sơ đồ chân giắc A

Hình 1.5: Sơ đồ chân giắc B

21

Hình 1.6: Sơ đồ chân giắc D

Hình 1.7: Sơ đồ chân giắc E

22


1.3.3. Mạch điện cấp nguồn cho hệ thống điện điều khiển (cầu chì – relay)

Hình 1.8: Mạch điện cầu chì rơ – le cung cấp cho hệ thống

1.3.4. Mạch điện cấp nguồn cho ECU

Hình 1.2: Mạch điện cấp nguồn cho ECU

23


Nguyên lý hoạt động: Khi khóa điện bật sang vị trí ON, điện dương nguồn  qua
khóa điện  qua cầu chì IGN  đến chân IGSW của ECU. Khi đó, ECU cấp điện áp
dương ra chân MREL  Đến cuộn dây rơ le chính (MAIN RELAY)  làm đóng tiếp
điểm rơ le chính  điện áp dương được cấp đến chân +B của ECU qua tiếp điểm rơ le.
1.3.5. Mạch cấp nguồn cho EDU

Hình 1.10: Mạch điện cấp nguồn cho EDU
Khi bật khóa điện (IG/SW) sang vị trí ON, ECU tiếp mass chân EDUREL làm đóng
tiếp điểm rơ le EDU lúc này sẽ có điện áp cấp đến chân +B của EDU
- Nguyên lý hoạt động:
EDU nhận tín hiệu yêu cầu phun từ ECU, EDU (khuếch đại điện áp từ 12V 
85V) cấp điện đến kim phun để mở kim phun, nhiên liệu có áp suất cao đang chờ sẵn

trong ống phân phối sẽ phun vào buồng đốt khi kim mở và dứt phun khi EDU ngừng
cấp điện cho kim phun.

24