Nghiên cứu chế tạo máy chẩn đoán các loại ECU điều khiển động cơ

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐINH ANH TUẤN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY CHẨN ĐỐN CÁC LOẠI ECU ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Chuyên ngành: Kỹ thuật động cơ nhiệt Mã số: 60.52.34 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2011 2 Cơng trình được hồn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS-TS. Trần Văn Nam Phản biện 1:…………………………… Phản biện 2:…………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại: Đại học Đà Nẵng vào ngày…….tháng…….năm 2011 Cĩ thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm thơng tin- học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm học liệu,Đại học Đà Nẵng 1 MỞ ĐẦU * LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nay, ơtơ là phương tiện giao thơng cần thiết của con người mà khơng gì cĩ thể thay thế được. Theo thống kê trên thế giới, số lượng người tham gia giao thơng bằng ơtơ chiếm tỉ lệ rất cao so với các phương tiện giao thơng khác. Do đĩ, tỉ lệ tăng trưởng trong sản xuất và lắp ráp ơtơ ngày càng tăng. Sản lượng ơtơ trên thế giới hiện nay tập trung vào các cơng ty chế tạo và lắp ráp ơtơ nổi tiếng như: Toyota, Nissan, Ford, Mitsubishi, Honda, … Để nâng cao tính kinh tế nhiên liệu của động cơ và giảm bớt tình trạng ơ nhiễm mơi trường do khí thải của ơtơ gây ra, hầu hết các ơtơ con hiện nay đều được trang bị động cơ phun xăng và đánh lửa được điều khiển bằng điện tử. Trên các động cơ này, bộ điều khiển điện tử (ECU-Electronic Control Unit) điều khiển lượng nhiên liệu phun và thời điểm đánh lửa tối ưu theo các chế độ vận hành của động cơ. Tuy nhiên, ơtơ sau một thời gian sử dụng sẽ cĩ các hỏng hĩc, trục trặc trong quá trình vận hành chẳng hạn như động cơ khơng khởi động được, hoặc động cơ bị dư xăng, thiếu xăng…Các hiện tượng vừa kể trên cĩ thể do hư hỏng của các bộ phận cơ khí trong động cơ, hoặc là do hỏng hĩc từ hệ thống điều khiển phun xăng và đánh lửa, trong đĩ cĩ bộ điều khiển điện tử ECU-Electronic Control Unit. Để cĩ thể chẩn đốn được tình trạng kỹ thuật của ECU địi hỏi phải cĩ các thiết bị chuyên dùng đắt tiền và phải phù hợp cho từng kiểu động cơ, nhà chế tạo. Chỉ cĩ các trạm sửa chữa lớn, trạm bảo hành của các cơng ty lắp ráp ơtơ mới cĩ thể cĩ đầy đủ trang thiết bị phục vụ cho cơng việc chẩn đốn các hỏng hĩc trong hệ thống điều khiển điện tử trên ơtơ. Trong thực tế, cơng việc sửa chữa các pan trên ơtơ hiện nay 2 gặp nhiều khĩ khăn do thiếu các thiết bị chẩn đốn chuyên dùng để chẩn đốn trình trạng kỹ thuật của ECU. Vì vậy, hiện nay “Nghiên cứu chế tạo máy chẩn đốn các loại ECU điều khiển động cơ” là vấn đề cấp thiết. * MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy chẩn đốn các loại ECU điều khiển động cơ.  - Máy cĩ thể dùng để kiểm tra tình trạng và đo số lượng tín hiệu do ECU gửi ra để điều khiển phun xăng và điều khiển đánh lửa, nhằm mục đích kiểm tra xem ECU cịn điều khiển được hay khơng, phục vụ cho cơng việc sửa chữa. * ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Chỉ tập trung nghiên cứu các loại ECU điều khiển động cơ của các hãng xe: Toyota, Nissan, Mitsubishi, Ford. Thơng qua các thơng số thực nghiệm của các cảm biến G và NE để nghiên cứu chế tạo mạch tạo các xung tín hiệu giả cho các cảm biến đã khảo sát bằng vi điều khiển và ngơn ngữ C. Tùy thuộc vào từng đời xe, lựa chọn loại cảm biến để phát các xung tín hiệu giả thích hợp truyền vào bộ điều khiển điện tử (ECU), từ đĩ xác định số lần phát tín hiệu ra điều khiển phun xăng, điều khiển đánh lửa của ECU thơng qua sự hiển thị của các đèn LED về tần số phát xung của ECU theo tốc độ và màn hình LCD hiển thị số lần phát xung điều khiển phun xăng đánh lửa của ECU bằng tín hiệu số. Từ các kết quả hiển thị này xác định được khả năng điều khiển của ECU và đánh giá kết quả kiểm tra ECU điều khiển động cơ. Được thể hiện như hình sau 3 * PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để thực hiện đề tài, người nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: • Phương pháp nghiên cứu tài liệu. • Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. • Phương pháp lập trình ngơn ngữ C. • Phương pháp thiết kế chế tạo mạch. • Thực nghiệm kiểm tra chẩn đốn ECU trên các xe đã khảo sát, so sánh và đánh giá các kết quả chẩn đốn. * CẤU TRÚC LUẬN VĂN Luận văn được trình bày trong 91 trang (khơng kể tài liệu tham khảo và phụ lục), ngồi phần mở đầu và kết luận được chia làm 5 chương. Mở đầu Chương 1: Nghiên cứu tổng quan Chương 2 : Phân tích bộ điều khiển điện tử và tín hiệu Chương 3 : Các dạng xung tín hiệu của cảm biến G và NE Chương 4 : Nghiên cứu chế tạo máy chẩn đốn các loại ECU Chương 5 : Thực nghiệm chẩn đốn ECU Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục 4 CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1. DẪN NHẬP Chế độ hoạt động tối ưu của động cơ, phụ thuộc vào tín hiệu của các cảm biến. Các tín hiệu này rất quan trọng, nhưng chỉ là yếu tố gián tiếp ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ, vì tất cả tín hiệu của cảm biến đều gửi về ECU xử lý, dựa trên các tín hiệu cảm biến ECU tính tốn và đưa ra tín hiệu điều khiển sự hoạt động của các cơ cấu chấp hành của động cơ. Vì vậy, sự hoạt động tối ưu của động cơ, phụ thuộc rất lớn vào tín hiệu điều khiển của ECU, hay nĩi cách khác ECU là bộ xử lý trung tâm quyết định rất lớn đến sự hoạt động của động cơ. Hình 1.1 Kết cấu cơ bản của hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử 1.2. MỘT SỐ MÁY CHẨN ĐỐN ĐỘNG CƠ Song song với việc hiện đại hĩa chiếc ơ tơ ngày càng hồn hảo hơn thì vấn đề bảo trì, chẩn đốn, sửa chữa cũng ngày càng phức tạp hơn. Với những chiếc ơ tơ hiện đại hiện nay, lượng dữ liệu điều 5 khiển xe ngày càng nhiều. Vì vậy, chẩn đốn, sửa chữa theo phương pháp thủ cơng đã trở nên hết sức khĩ khăn nếu khơng muốn nĩi là khơng tưởng. Do đĩ, để giúp cho người kỹ thuật viên thực hiện tốt cơng việc chẩn đốn và sửa chữa, các ơ tơ đời mới đã trang bị hệ thống tự chẩn đốn. Sau đây là một số loại máy chẩn đốn động cơ. 1.2.1. Máy chẩn đốn X431 1.2.2. Máy chẩn đốn 3100EVN 1.2.3. Máy chẩn đốn OBD-II (On Board Diagnostic) 1.3. NHỮNG VẤN ĐỀ CẤP THIẾT VỀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM Ở CƠ SỞ ĐÀO TẠO NGHỀ. Là một ngành cơng nghệ luơn cĩ sự biến đổi liên tục về cơng nghệ, các kỹ sư ngành ơ tơ cũng phải được trang bị những kiến thức mới nhất, cập nhật nhất. Tuy vậy, trong điều kiện hạn chế về tài chính, các máy mĩc, trang thiết bị phục vụ dạy học nhập khẩu cĩ giá thành đắt đỏ, chưa phù hợp với tình hình kinh tế của Việt Nam, càng khiến cho việc đào tạo chuyên sâu về kiến thức ơ tơ khĩ khăn hơn bao giờ hết. Trong bối cảnh đĩ, ngồi việc đào tạo kiến thức chuyên mơn, các giảng viên kỹ thuật cịn phải cĩ nhiệm vụ nghiên cứu ứng dụng các thiết bị dạy học hiện đại, sản xuất phục vụ cho cơng tác đào tạo là cơng việc cĩ ý nghĩa thiết thực. Trước mắt đĩ chính là sự chủ động về cơng nghệ, về trang thiết bị, phù hợp với thực tiễn tình hình giảng dạy, sau đĩ là việc giảm giá thành so với các giải pháp nhập ngoại. Mặt khác, các trang thiết bị tự nghiên cứu sẽ kích thích sự phát triển cơng nghệ trong nước, giúp nền khoa học của nước nhà hịa nhập với thế giới. 1.3.1. Những vấn đề cấp thiết 1.3.2. Về mặt con người 6 1.3.3. Về mặt kinh tế 1.4. CÁC GIẢI PHÁP NGHIÊN CỨU VỀ ECU Qua quá trình giảng dạy và tìm hiểu về chuyên ngành điện ơ tơ và giải quyết một vấn đề được phân tích ở trên, một số giải pháp nghiên cứu về ECU như sau: 1.4.1. Thiết kế máy chẩn đốn lỗi động cơ 1.4.2. Thiết kế mạch giao tiếp giữa máy tính và ECU điều khiển động cơ. 1.4.3. Thiết kế máy chẩn đốn ECU. Máy chẩn đốn ECU với chức năng chủ yếu là đánh giá khả năng điều khiển phun xăng và điều khiển đánh lửa của ECU từ đĩ đánh giá tình trạng làm việc của động cơ. Với yêu cầu đề tài như vậy, người thiết kế chỉ cần tìm ra tín hiệu nào quan trọng nhất, quyết định đến khả năng điều khiển phun xăng, điều khiển đánh lửa của ECU và nhận tín hiệu điều khiển đánh lửa và điều khiển phun xăng từ ECU. Bằng việc sử dụng ngơn ngữ C và kết hợp với các linh kiện điện tử. Người thiết kế, lập giả xung tín hiệu cảm biến, quyết định sự điều khiển phun xăng, điều khiển đánh lửa và nhận tín hiệu điều khiển của ECU, để kiểm tra ECU và tình trạng làm việc do ECU này điều khiển. Theo phân tích trên đây ta thấy phương án này là khả thi với khả năng và thời gian thiết kế. Vì vậy, tác giả quyết định chọn “Nghiên cứu chế tạo máy chẩn đốn các loại ECU điều khiển động cơ” làm đề tài luận văn thạc sĩ của mình. Chương 2 PHÂN TÍCH BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ VÀ TÍN HIỆU 2.1. BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ (ECU – Electronic Control Unit) 7 2.1.1. Dẫn nhập 2.1.2. Cấu tạo Hình 2.1 Sơ đồ khối của các hệ thống trong máy tính với vi xử lý 2.1.3. Cấu trúc của ECU Hình 2.3 Cấu trúc CPU 2.1.4. Mạch giao tiếp ngõ vào 2.1.5. Mạch giao tiếp ngõ ra 2.2. CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến, tính tốn đưa ra tín hiệu điều khiển cơ cấu chấp hành như: kim phun, cuộn dây và IC đánh lửa, ngắt bộ điều khiển A/C hoặc điều khiển van khơng tải để tăng 8 tốc độ động cơ khi bật A/C, điều khiển bơm xăng, rơle EFI và đèn báo động cơ…như Hình 2.11 sau: Hình 2.11 Sơ đồ điều khiển động cơ Kết luận: Qua tìm hiểu cấu tạo, chức năng điều khiển động cơ của ECU dựa vào tín hiệu từ các cảm biến, cho thấy ECU cĩ khả năng quyết định trực tiếp đến hoạt động của động cơ. Nhưng tín hiệu cảm biến gửi đến ECU rất nhiều, trong đĩ cảm biến vị trí trục khuỷu G và cảm biến tốc độ động cơ NE, đặc trưng cho sự hoạt động của động cơ và 2 tín hiệu này cĩ mối quan hệ mật thiết với nhau. Vì vậy cần thiết phải lập trình giả xung cảm biến G và NE, để nghiên cứu, chế tạo máy chẩn đốn các loại ECU điều khiển động cơ. 9 Chương 3 CÁC DẠNG XUNG TÍN HIỆU CỦA CẢM BIẾN G VÀ NE 3.1. ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA 3.1.1. Dẫn nhập 3.1.2. Hệ thống đánh lửa lập trình cĩ bộ chia điện ( DI- Distributor Ignition System) • Sơ đồ hệ thống Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống đánh lửa lập trình cĩ bộ chia điện 3.1.3. Hệ thống đánh lửa lập trình khơng cĩ bộ chia điện 3.1.3.1. Loại sử dụng một bơbin cho từng cặp bugi (DLI- Distributorless Ignition) 3.1.3.2. Loại sử dụng mỗi bơbin cho một bugi (DIS-Direct Ignition System) 3.2. ĐIỀU KHIỂN PHUN XĂNG 3.2.1. Dẫn nhập 3.2.2. Điều khiển kim phun 3.2.2.1. Cấu tạo và phân loại. 3.2.2.2. Phương pháp điều khiển kim phun 3.2.2.3. Chức năng của ECU trong việc điều khiển kim phun • Phun đồng thời 10 Hình 3.15 Phương pháp phun đồng thời • Phun theo nhĩm Hình 3.16 Phương pháp phun theo nhĩm • Phun độc lập Hình 3.17 Phương pháp phun độc lập 3.3. CÁC DẠNG XUNG TÍN HIỆU G VÀ NE 3.3.1. Cảm biến điện từ 3.3.1.1. Loại đặt trong bộ chia điện - Loại 4-24 • Tín hiệu G: 1 cuộn nhận tín hiệu, 4 răng. • Tín hiệu NE: 1 cuộn nhận tín hiệu, 24 răng. 11 Hình 3.18 Sơ đồ mạch điện, dạng tín hiệu G và NE loại 4-24. Thực nghiệm đo xung loại cảm biến này như sau: Hình 3.19 Tín hiệu G và NE cảm biến 4-24 loại đặt trong bộ chia điện - Loại 2-24 • Tín hiệu G: 1 cuộn nhận tín hiệu, 2 răng. • Tín hiệu NE: 1 cuộn nhận tín hiệu, 24 răng. - Loại 1-1-24 • Tín hiệu G1 và G2: 2 cuộn nhận tín hiệu, một răng. • Tín hiệu NE: 1 cuộn nhận tín hiệu, 24 răng. - Loại 4 • Tín hiệu NE : 2 cuộn nhận tín hiệu đấu nối tiếp, 4 răng. - Loại 1- 4 • Tín hiệu G: 1 cuộn nhận tín hiệu, 1 răng. • Tín hiệu NE: 2 cuộn nhận tín hiệu đấu nối tiếp, 4 răng. 3.3.1.2. Loại tách rời - Loại 1-1-12 Dạng tín hiệu G và NE ở cảm biến này tương tự với tín hiệu ở cảm biến 1-1-24 loại được bố trí trong bộ chia điện [2]. 12 Thực nghiệm đo xung tín hiệu G và NE trên đơng cơ bằng máy Snap-on 1500 của loại cảm biến 1-1-12 như Hình 3.24 sau: Hình 3.24 Tín hiệu NE và G1 cảm biến 1-1-12 loại tách rời trên động cơ - Loại 1-(36-2) Trong một chu kỳ làm việc của động cơ (720o CA) sẽ phát ra 1 xung G và 68 xung NE. • Sơ đồ mạch điện và dạng xung của tín hiệu NE và G22 loại 1-(36-2) - Loại 1-(36-4) • Tín hiệu G: một cuộn nhận tín hiệu, 1 răng. Răng của cảm biến này là một vấu lồi trên vành ngồi của puly dẫn động cam. • Sơ đồ mạch điện và dạng xung - Loại 3-(36-4) Thực nghiệm đo được dạng xung của cảm biến điện từ loại 17-2 như sau: Hình 3.30 Tín hiệu NE cảm biến loại (17-2) trên động cơ 4S-FE 13 3.3.1.3. Loại cảm biến điện từ 3 cuộn nhận tín hiệu Hình 3.31 Sơ đồ mạch điện cảm biến TDC, CKP và CYP trên xe Honda 3.3.2. Cảm biến quang 3.3.2.1. Dạng xung của cảm biến quang 4-360 trên động cơ 4 xy lanh: Dạng xung của cảm biến quang là loại xung vuơng cĩ hình dạng như sau: Hình 3.35 Dạng xung G và NE của cảm biến quang 4-360 3.3.2.2. Cảm biến quang 6-360 trên các động cơ 6 xy lanh 3.3.2.3. Cảm biến quang 4d-360 trên động cơ 4 xy lanh Thực nghiệm đo được dạng xung của cảm biến quang loại 4d-360, dạng xung của cảm biến này tương tự như 2 loại trình bày ở trên. 14 Hình 3.38 Đo thực nghiệm dạng xung G và NE và cấu tạo của cảm biến quang 4d-360 1-LED và photo diode 3-Đĩa rơto 2-Rãnh tạo tín hiệu G 4-Rãnh tạo tín hiệu NE 3.3.2.4. Cảm biến quang 1-4 Cảm biến quang cĩ 4 đầu nối dây: dây nguồn 12V (hoặc 5V), dây mass, 2 dây tín hiệu NE và dây tín hiệu G. Hình 3.39 Dạng xung của cảm biến quang 1-4 (DIV 5V/50ms) 3.3.3. Cảm biến Hall 3.3.3.1. Cảm biến Hall 10-34: • Dạng xung G và NE ( Hall 10-34) Hình 3.42 Cấu tạo của rơto và dạng xung của cảm biến Hall 10-34, Nissan 15 3.3.3.2. Cảm biến Hall 1-4 (1 tín hiệu G và 4 tín hiệu NE ) CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY CHẨN ĐỐN CÁC LOẠI ECU 4.1. CHỨC NĂNG CỦA MÁY CHẨN ĐỐN 4.2. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT Hình 4.1 thể hiện sơ đồ khối hệ thống của máy chẩn đốn. Hình 4.1 Sơ đồ khối hệ thống của máy chẩn đốn 4.3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 4.3.1. Khối nguồn 1 2 J1 TBLOCK-I2 BR1 B80C1000 C4 1000u VI1 VO 3 G N D 2 U2 7805 C5 1000u R2 330R D1 LED-RED +12v C6 1uF C7 1uF 123 Hình 4.2 Khối nguồn 4.3.2. Khối hiển thị Để hiển thị thơng số đo đạc cho máy chẩn đốn, ta cĩ rất nhiều phương pháp, tuy nhiên sử dụng tối ưu nhất vẫn là LCD. 16 4.3.2.1. Dẫn nhập về LCD 4.3.2.2. Cấu trúc khối hiển thị LCD được sử dụng trong máy chẩn đốn là loại 4x20. LC D_ D7 LC D_ D6 LC D_ D5 LC D_ D4 LC D_ D3 LC D_ D2 LC D_ D1 LC D_ D0 LC D_ EN LC D_ RW LC D_ RS LCD_LED- D7 14 D6 13 D5 12 D4 11 D3 10 D2 9 D1 8 D0 7 E 6 RW 5 RS 4 VS S 1 VD D 2 VE E 3 LCD1 LM044L RV1 1K 12345678910111213141516 J5 CONN-SIL16 R9 330R Hình 4.5 Khối hiển thị với LCD 4x20 LCD được sử dụng trong máy chẩn đốn là loại 4x20. Hình 4.5 thể hiện sơ đồ chân của màn hình hiển thị PORT dữ liệu của LCD là PORT 0, các chân điều khiển lần lượt được nối vào P2.5, P2.6 và P2.7. R9 là điện trở cĩ tác dụng bật LED nền của LCD, cịn RV1 là chiết áp điều khiển độ tương phản của LCD. 4.3.3. Khối nhận tín hiệu phản hồi. Khi gửi tín hiệu xung giả G và NE vào ECU để kiểm tra, ngay lập tức ECU sẽ gửi các xung phản hồi đánh lửa và phun xăng. Ta dựa vào tín hiệu phản hồi này để tính tốn đưa ra kết quả thích hợp. 17 IGT2 IGT3 IGT4 IGT5 IJN0 IJN1 IJN2 IJN3 IJN4 IJN5 IGT0 IGT_INT INT0 IJN_INT INT1 Q1 BC184 R3 10k R4 10k D2 1N4148 D3 1N4148 D4 1N4148 D5 1N4148 D6 1N4148 D7 1N4148 Q2 BC184 R5 10k R6 10k D10 1N4148 D11 1N4148 D12 1N4148 D13 1N4148 D14 1N4148 D15 1N4148 Q3 BC161 R7 10k R8 10k D18 LED-RED D19 LED-REDD20 LED-RED D21 LED-RED D22 LED-REDD23 LED-RED D24 LED-RED D25 LED-REDD26 LED-RED D27 LED-RED D28 LED-RED D29 LED-RED 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 J2 TBLOCK-I12 R33 330R R34 330R R35 330R R36 330R R37 330R R38 330R R39 330R R40 330R R41 330R R42 330R R43 330R R44 330R D8 1N4148 D9 1N4148 D16 1N4148 D17 1N4148 Hình 4.6 Khối nhận tín hiệu phản hồi 4.3.4. Khối giả xung G và NE 4.3.4.1. Dẫn nhập Vận tốc động cơ là n vịng/phút. Mỗi chu kỳ làm việc, trục khuỷu cần quay được 2 vịng tương ứng với 720o. Vậy thời gian thực hiện mỗi chu kỳ làm việc ứng với vận tốc n là: n Tduty 120 = Cho rằng N là số khoảng chia xung lớn nhất của cảm biến. Vậy khoảng trễ nhỏ nhất của xung cảm biến là: NnN T T dutydelay × == 120 (second) 18 Nn × × = 610120 (Microsecond) Gĩc quay trục khuỷu / khoảng chia là: CA = 720N Vậy ta cĩ cơng thức tính khoảng trễ giữa mỗi xung là: n CATdelay × × = 6 106 Trong đĩ: - Tdelay: là khoảng trễ giữa các mức tín hiệu giả xung NE và G. - N: là số khoảng chia lớn nhất của cảm biến NE và G. - CA: là tỉ số trục khuỷu/khoảng chia. - n: là tốc độ quay của động cơ (vịng/phút) 4.3.4.2. IC khuếch đại dịng ULN2803 4.3.4.3. Mạch tạo xung giả lập G và NE trong các loại động cơ. sin3- sin3+ sin2+ sin2- sin1+ sin1- p17 p16 p15 p14 p13 p12 p11 p10 vuong3- vuong2- vuong1- TR1 TRSAT2P2S TR2 TRSAT2P2S TR3 TRSAT2P2S D34 1N4007 D35 1N4007 D36 1N4007 RESPACK-8 D37 1N4728A D38 1N4728A D39 1N4728A D40 1N4728A D41 1N4728A D42 1N4728A 1B1 2B2 3B3 4B4 5B5 6B6 7B7 8B8 1C 18 2C 17 3C 16 4C 15 5C 14 6C 13 7C 12 8C 11 COM 10 U3 ULN2803 +12v C8 33p C9 33p C10 33p R10 10k R11 10k R12 10k D43 1N4007 D44 1N4007 D45 1N4007 Hình 4.9 Sơ đồ mạch chế tạo giả xung tín hiệu G và NE 19 4.3.5. Khối nhận phím điều khiển INT1 INT1 INT0 IJN_INT IGT_INT BT0 BT1 BT2 BT3 BT0 BT1 BT2 BT3 2 3 4 5 6 7 8 91 RP1 RESPACK-8 D30 1N4148 D31 1N4148 D32 1N4148 D33 1N4148 Hình 4.10 Sơ đồ khối bàn phím 4.3.6. Khối xử lý trung tâm 4.3.6.1. Dẫn nhập 4.3.6.2. Thiết kế hệ thống Dưới đây là sơ đồ thiết kế: Hình 4.11 Sơ đồ khối trung tâm 4.4. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Chương 5 THỰC NGHIỆM CHẨN ĐỐN ECU 5.1. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY CHẨN ĐỐN CÁC LOẠI ECU 5.1.1. Cấu tạo máy chẩn đốn 20 Hình 5.1 Cấu tạo máy chẩn đốn các loại ECU 5.1.2. An tồn khi sử dụng máy 5.2. THỰC NGHIỆM CHẨN ĐỐN ECU CỦA HÃNG XE TOYOTA 5.2.1. Sơ đồ đấu dây 5.2.2. Vận hành chẩn đốn - Ấn Start để bắt đầu kiểm tra. Màn hình hiện ra như sau: Hình 5.5 Màn hình kiểm tra ECU trên động cơ 3S-FE(Cảm biến 4S- 24S ) 5.2.3. Đánh giá kết quả: Theo kết quả kiểm tra từ máy chẩn đốn ECU của của động cơ 3S-FE, loại cảm biến 4S-24S cho thấy, trong một chu kỳ làm việc, 21 ECU cung cấp 4 tín hiệu đánh lửa và 2 tín hiệu phun xăng. Chứng tỏ, ECU cịn điều khiển tốt. 5.3. THỰC NGHIỆM CHẨN ĐỐN ECU CỦA HÃNG XE FORD. 5.3.1. Sơ đồ nối dây 5.3.2. Vận hành chẩn đốn 5.3.3. Đánh giá kết quả: Kết quả đo được hiển thị trên máy chẩn đốn: Mỗi chu kỳ làm việc của động cơ cĩ 4 tín hiệu đánh lửa và 1 tín hiệu phun xăng. Khớp với kết quả đo trên máy hiện sĩng. Vậy cĩ thể kết luận rằng ECU cịn hoạt động tốt. 5.4. THỰC NGHIỆM CHẨN ĐỐN ECU CỦA HÃNG XE NISSAN. 5.4.1. Sơ đồ nối dây 5.4.2. Vận hành chẩn đốn Hình 5.9 Sơ đồ nối dây cho ECU của hãng xe Nissan 5.4.3. Đánh giá kết quả: 5.4.3.1. Đánh giá kết quả kiểm tra ECU bằng máy chẩn đốn Để đánh giá kết quả chẩn đốn ECU ta dựa vào các bộ phận 22 hiển thị tín hiệu điều khiển đánh lửa và phun xăng từ ECU Các đèn LED: Ở phạm vi tốc độ chậm ta cĩ thể quan sát các tín hiệu điều khiển từ ECU thơng qua sự chớp tắt của các đèn LED báo điều khiển đánh lửa (LED vàng) và điều khiển phun xăng (LED xanh). Qua quan sát thấy ECU cịn điều khiển được 5.4.3.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm bằng máy hiện sĩng Snap- On 1500 Trong quá trình thực nghiệm cịn kết hợp sử dụng Snap-On 1500 để kiểm tra tín hiệu G và NE phát ra từ máy chẩn đốn ECU, hiển thị xung điều khiển đánh lửa và phun xăng. Bên dưới là kết quả đo được khi phát xung ở tốc độ 250 v/ph. Hình 5.11 Kết quả hiển thị xung G và NE trên máy hiện sĩng Theo kết quả máy hiện sĩng, đo được tín hiệu xung phát ra từ máy chẩn đốn tương tự như dạng xung của cảm biến, chứng tỏ máy chẩn đốn làm việc cĩ độ tin cậy cao. 23 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 1. KẾT LUẬN Sau khi chế tạo thành cơng máy chẩn đốn các loại ECU điều khiển động cơ, người thực hiện đã tiến hành các thực nghiệm chẩn đốn ECU trên các xe Nissan, Mitsubishi, Ford và Toyota đồng thời kết hợp với thiết bị chẩn đốn chuyên dùng Snap-On 1500 để kiểm tra dạng xung giả do máy chẩn đốn phát ra cũng như sự hiển thị số tín hiệu điều khiển phun xăng và điều khiển đánh lửa từ ECU bằng màn hình LCD. Kết quả đạt được như sau: - Các xung giả tín hiệu G và NE do máy chẩn đốn các loại ECU phát ra rất đúng với dạng xung của các cảm biến thực tế, đặc biệt là xung vuơng của cảm biến Hall và cảm biến quang. Xung tín hiệu giả hồn tồn cĩ khả năng kích thích chức năng điều khiển đánh lửa và điều khiển phun xăng của ECU. - Máy chẩn đốn hiển thị chính xác số lượng tín hiệu điều khiển đánh lửa, điều khiển phun xăng và tần số phát xung thể hiện bằng việc nhấp nháy đèn LED. Ngồi ra, máy chẩn đốn các loại ECU cịn cĩ những ưu điểm nổi bật là: - Kết cấu gọn, nhẹ, dễ sử dụng và bảo quản, cĩ thể phát xung tín hiệu giả ở nhiều tần số khác nhau theo tốc độ, tăng độ chính xác trong quá trình chẩn đốn. - Máy cịn cĩ thể dùng để giảng dạy các dạng xung của cảm biến. - Tuy nhiên vẫn cĩ một số hạn chế trong quá trình sử dụng máy như: Máy chẩn đốn khơng đánh giá được tín hiệu do ECU gửi ra cĩ chính xác hay khơng. Địi hỏi người kiểm tra phải cĩ một số hiểu biết nhất định về hệ thống điều khiển phun xăng và điều khiển 24 đánh lửa trên ơtơ, các sơ đồ đấu dây, loại cảm biến sử dụng tương ứng để cĩ sự lựa chọn phù hợp khi kiểm tra. 2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Sau thời gian thực hiện đề tài luận văn bên cạnh nghiên cứu lý thuyết, đã chế tạo được máy chẩn đốn các loại ECU. Máy cĩ khả kiểm tra tình trạng của ECU và số lượng tín hiệu ECU gửi ra điều khiển phun xăng, điều khiển đánh lửa trong 1 chu trình làm việc của động cơ, đã đạt được kết quả mong muốn. Nhưng máy chẩn đốn các loại ECU chưa thật sự là một thiết bị chẩn đốn đa năng và hồn chỉnh. Nếu cĩ thời gian tiếp tục nghiên cứu và các điều kiện thực nghiệm, người thực hiện sẽ tiếp tục hồn chỉnh và phát triển đề tài theo hướng sau: - Thực nghiệm xác định và lập bản đồ xung tín hiệu G và NE trên tất cả các xe đời mới hiện đang được sản xuất và lưu hành rộng rãi tại Việt Nam. - Thiết kế thêm các mạch tạo tín hiệu giả như: Tín hiệu khởi động (STA) khi phát xung ở tần số thấp, hồn chỉnh mạch tạo tín hiệu phản hồi đánh lửa (IGF) trên các đời xe Toyota. - Thiết kế thêm mạch tích hợp trong vi điều khiển của máy chẩn đốn, để cĩ thể kiểm tra dược dạng xung tín hiệu do ECU gửi cĩ chính xác hay khơng. Máy chẩn đốn cĩ thể nhậ được nhiều tín hiệu của ECU gửi ra hơn. Từ những ý tưởng nêu trên, người thực hiện hy vọng sẽ thiết kế và chế tạo được máy chẩn đốn các loại ECU đa năng hơn, hồn chỉnh hơn.