Chẩn đoán động cơ bằng máy hiện sóng picoscope

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Lý do chon đề tài

Ngành công nghiệp kỹ thuật ô tô đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, với nhu cầu sử dụng ô tô ngày càng tăng Sự hỗ trợ của nhà nước, như miễn thuế trước bạ cho xe lắp ráp trong nước, đã giúp việc sở hữu ô tô trở nên dễ dàng hơn Theo hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Việt Nam (VAMA), lượng xe bán ra năm 2022 đạt kỷ lục 509.141 chiếc, biến Việt Nam thành thị trường hấp dẫn cho các nhà đầu tư Sự đa dạng của các thương hiệu và mẫu mã xe mới, cùng với công nghệ phức tạp, đặt ra thách thức lớn trong việc bảo trì và sửa chữa, đòi hỏi sự nhanh chóng và chuyên nghiệp trong quá trình xử lý.

Chẩn đoán trước sửa chữa là một bước quan trọng giúp dự đoán kịp thời các hư hỏng và tình trạng kỹ thuật mà không cần tháo rời các chi tiết Để thực hiện việc này, kỹ thuật viên cần có kiến thức chuyên môn vững vàng cùng với các công cụ hỗ trợ chuyên dụng.

Máy hiện sóng là công cụ phổ biến trong chẩn đoán động cơ, giúp kỹ thuật viên phân tích các tín hiệu điện áp liên tục Phương pháp này mang lại kết quả khả quan trong việc xác định tình trạng hoạt động của động cơ.

PicoScope là một trong những hãng phát triển máy hiện sóng hàng đầu, nổi bật trong hơn 20 năm qua Do đó, em đã chọn đề tài “Chẩn đoán động cơ bằng máy hiện sóng” để khám phá sâu hơn về công nghệ này.

Mục tiêu và nhiệm vụ của nghiên cứu

- Biết được cách sử dụng các dụng cụ hỗ trợ của máy hiện sóng PicoScope

- Thông thạo các tính năng của phần mềm PicoScope 7 Automotive

- Hoàn thành các bài kiểm tra bằng máy hiện sóng trên động cơ

- Vận hành được các chế độ kiểm tra có trên Pico Diagnostics

- Trình bày nguyên lý hoạt động và cấu tạo các cảm biến cùng với cơ cấu chấp hành

- Thực hiện các bài kiểm tra các cảm biến trên hệ thống điều khiển động cơ

- Thực hiện các bài kiểm tra các cơ cấu chấp hành

- Tìm hiểu và thực hiện các bài kiểm tra được thiết lập sẵn trên phần mềm Pico Diagnostics.

Phương pháp nghiên cứu

Áp dụng các phương pháp nghiên cứu lý thuyết cùng với kiến thức đã tích lũy để tổng hợp thông tin về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến và cơ cấu chấp hành, nhằm xác định chính xác tính đúng đắn của tín hiệu đo được.

So sánh và phân tích dạng sóng chụp được với các ví dụ có trong bài kiểm tra dạng sóng.

Các bước thực hiện

- Tổng hợp các thông tin trên mạng và kiến thực về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cảm biến, cơ cấu chấp hành liên quan

- Chọn lọc và tổng hợp các bài thực nghiệm

- Thực hiện các thực nghiệm đã tổng hợp So sánh, đối chiếu với những ví dụ, thông số và các trường hợp đặc biệt

- Thực hiện các bài kiểm tra liên quan đến phần mềm Pico Diagnostics

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Tổng quan về Picoscope

PicoScope, sản phẩm của Pico Technology, là thương hiệu nổi tiếng trong lĩnh vực sản xuất máy hiện sóng và thiết bị chẩn đoán ô tô chính xác, được thành lập từ năm 1991 Bộ dụng cụ máy hiện sóng bao gồm thân máy để thu thập và xử lý dữ liệu, các đầu dò như kẹp hoặc que nhọn, nguồn cung cấp cho thân máy, và PC để hiển thị kết quả Với các chức năng cơ bản, PicoScope đáp ứng đầy đủ nhu cầu nghiên cứu, tìm hiểu và chẩn đoán.

Máy hiện sóng Pico được hơn 20 nhà sản xuất xe hàng đầu thế giới và hàng nghìn gara ô tô tin dùng, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí nhờ khả năng chẩn đoán dễ dàng và nhanh chóng PicoScope mang lại nhiều ưu điểm nổi bật cho người sử dụng.

 Loại bỏ dần các phỏng đoán và kiểm tra các bộ phận riêng lẻ trước khi thay thế

 Có thể thực hiện kiểm tra kể cả khi không có mã lỗi, nhiều mã lỗi hay các mã lỗi gây hiểu lầm

 Theo dõi các vấn đề có trên các cơ cấu chấp hành không được giám sát bởi ECU

 Xác định các sự cố cơ học như nén và trượt dây curoa

 Chứng minh nguồn gốc gây ra các lỗi về dao động, tiếng ồn

 Dễ dạng kiểm tra tình trang khởi động, sạc

Hình 2.1 Hiện sóng cầm tay Picscope 4425

Phần mềm chẩn đoán PicoScope 7 Automotive, được phát triển bởi Pico, là một công cụ hỗ trợ quan trọng cho công việc chẩn đoán ô tô, phù hợp cho kỹ thuật viên ở mọi trình độ Phần mềm này cho phép hiển thị dạng sóng điện áp tại bất kỳ thời điểm nào, giúp người dùng dễ dàng quan sát sự thay đổi của các mức điện áp trong khoảng thời gian cụ thể.

PicoScope là công cụ mạnh mẽ giúp nắm bắt và phân tích các dạng sóng tín hiệu của xe Nó chuyển đổi tín hiệu thành hình ảnh dễ hiểu với các hình dạng đặc biệt, cho phép người dùng quan sát, đo lường và so sánh nhằm đánh giá tình trạng của các hệ thống xe trong thời gian thực.

PicoScope 4425 là máy hiện sóng ô tô tiên tiến, hỗ trợ phân tích các loại xe hybrid, điện, diesel và xăng.

Ta có thể dễ dàng mua và thay thế cả bộ hoặc từng bộ phận của bộ dụng cụ một cách dễ dàng Ưu điểm của dòng máy:

PicoScope 4425 có khả năng lấy mẫu nhanh chóng với tốc độ lên đến 400 triệu mẫu mỗi giây, cho phép phần mềm xử lý hiệu quả các tín hiệu CAN và tín hiệu Flexray.

PicoScope 4425 sở hữu bộ nhớ lớn gấp 8 lần so với các phiên bản trước, cho phép người dùng thu thập nhiều thông tin mà không làm giảm tốc độ lấy mẫu Điều này giúp dễ dàng phát hiện các lỗi gián đoạn phức tạp và các sự kiện hiếm gặp.

Dòng máy này có phạm vi đầu vào cao lên tới ±200V, giúp giảm thiểu nhu cầu sử dụng bộ suy giảm bên ngoài Các đầu dò hiện có có khả năng xử lý điện áp cao, lên tới hơn 1400V.

Mỗi đầu vào của PicoScope 4425 hoạt động độc lập, với điện thế ở chế độ chung lên đến ±30V, mang lại tính linh hoạt cao và cho phép đo trực tiếp các tín hiệu một cách hiệu quả.

Băng thông 20MHz Độ phân giải 12bit (tăng cường đến 16bit)

Tỷ lệ lấy mẫu 400MS/ giây

Phạm vi đầu vào ±50 mV đến ±200mV

Phần mềm hỗ trợ PicoScope 7 Automotive

Pico Diangnostics Ngôn ngữ hỗ trợ Trung, Đan Mạch, Hà Lan, Anh,

Để sử dụng PicoScope 4425, khuyến nghị người dùng sử dụng máy tính để bàn hoặc laptop chạy Windows 10, với nguồn cấp từ cổng USB của PC, ưu tiên cổng USB 3.0/3.1 nhưng vẫn tương thích với USB 2.0.

Bộ dụng cụ

Dây dẫn kiểm tra cao cấp là thiết bị kết nối giữa PicoScope 4425 và các vị trí cần kiểm tra, giúp quá trình đo lường trở nên chính xác hơn Dây dẫn này được mã hóa màu sắc, đảm bảo màu sắc trên dây dẫn tương ứng với màu của dạng sóng hiển thị trên màn hình PicoScope 7 Automotive, tạo sự thuận tiện và dễ dàng trong việc theo dõi và phân tích dữ liệu.

Hình 2.3 Dây dẫn kiểm tra cao cấp

Cáp USB chất lượng cao là yếu tố quan trọng để kết nối máy tính với PicoScope, đảm bảo nguồn điện ổn định và sự kết nối đáng tin cậy.

Cáp USB với đầu dò sáu chiều giúp loại bỏ việc chọc thủng lớp cách điện ở giắc cắm, đảm bảo an toàn khi sử dụng nhờ lớp bọc cách nhiệt Sản phẩm có bốn kích thước đầu nối khác nhau, cho phép kết nối linh hoạt với hầu hết các cảm biến ở khoan động cơ của nhiều loại xe khác nhau.

Hình 2.5 Đầu dò sáu chiều

Bộ suy hao 10:1 cho phép chuyển đổi điện áp đầu vào 10V thành đầu ra 1V, hỗ trợ điện áp đầu vào lên đến 400V Trong các phiên bản 4425 và 4425A, bộ suy hao thường không cần thiết để đo kim phun do xung điện áp thường dưới 200V Tuy nhiên, đối với các phiên bản Pico thấp hơn, bộ suy hao là cần thiết ngay cả khi xung điện áp chỉ đạt 50V hoặc 100V.

Dây dẫn mở rộng cầu chì: Dụng cụ giúp ta kiểm tra dòng điện của cầu chì

Để kiểm tra dòng điện, bạn có thể thay thế cầu chì bằng dây dẫn mở rộng cầu chì, sau đó kết nối cầu chì với dụng cụ Kết quả cho phép bạn dễ dàng kiểm soát dòng điện bằng kẹp dòng điện.

Hình 2.7 Dây dẫn mở rộng cầu chì

Bộ đầu dò ghim: Bộ đầu dò ghim gồm 7 đầu dò, 3 vít và các ghim thay thế

Các ghim có đường kính siêu nhỏ giúp thăm dò các đầu nối nhỏ và mỏng manh Đặc biệt, bộ đầu dò ghim của Pico nổi bật với khả năng sửa chữa dễ dàng; nếu ghim bị hỏng, người dùng chỉ cần tháo các chốt bằng tua vít và thay thế ghim mới.

Hình 2.8 Bộ đầu dò ghim Các loại đầu dò khác

Hình 2.9 Đầu dò vạn năng

Hình 2.10 Đầu dò bao phủ

Hình 2.11 Đầu dò móc Đầu do ghim linh hoạt: Đầu do ghim có thể uốn cong để tiếp cận các vị trí đo khó khăn nhờ có đầu dẻo

Hình 2.12 Đầu dò ghim linh hoạt

Các loại kẹp: Được cách nhiệt hoàn toàn và tích hợp các ổ cắm để kết nối tới các dây dẫn kiểm tra

Hình 2.13 Kẹp cá sấu lớn

Hình 2.14 Kẹp cá sấu nhỏ

2.2.3 Dụng cụ kiểm tra đánh lửa: Đầu dò COIL-ON-PLUG (COP): Đầu dò có tác dụng thu các dạng sóng đánh lửa thứ cấp từ hầu hết các hệ thống đánh lửa không có dây dẫn lộ ra ngoài Tín hiệu hiển thị trong PicoScope dưới dạng kilovolt (kV)

Kẹp đánh lửa thứ cấp cho phép đo điện áp cao trong mạch đánh lửa mà không cần ngắt kết nối dây dẫn Thiết bị này còn tích hợp kẹp nối đất, cần phải luôn kết nối với cực âm của pin để bảo vệ PicoScope khỏi hư hỏng do điện áp cao.

Hình 2.17 Kẹp đánh lửa thứ cấp

2.2.4.1 Kẹp dòng điện DC 200A /2000A (amp cao) Được dùng để thực hiện các phép đo dòng điện lên tới 2000A mà không cần phải ngắt kết nối hoặc cắt, tước dây dẫn Kẹp dòng điện DC 200A/2000A có thể sử dụng với PicoScope với nhiều ứng dụng như:

 Kiểm tra ác quy với phần mềm Pico Diagnostics

 Kiểm tra nén tương đối

 Kiểm tra máy khởi động

 Kiểm tra đầu ra máy phát điện

 Dòng động cơ điện Hybrid và EV

Hình 2.18 Kẹp dòng điện DC 200A /2000A (amp cao)

Hình 2.19 Cấu tạo kẹp dòng điện DC 200A /2000A (amp cao)

Khi bật công tắc ở phạm vi đo yêu cầu, đèn LED màu xanh lục sẽ phát sáng Nếu pin yếu và cần thay thế, đèn LED sẽ nhấp nháy liên tục.

Nút Auto Zero giúp khắc phục tình trạng điện áp lệch không đầu ra, nguyên nhân do sự dịch chuyển nhiệt và các tác động khác từ môi trường Bằng cách sử dụng nút Auto Zero, người dùng có thể vô hiệu hóa những ảnh hưởng này, đảm bảo độ chính xác trong các phép đo.

2.2.4.2 Kẹp dòng điện DC 20A/60A Được sử dụng cùng với PicoScope để đo dòng điện từ 10mA đến 60A Kẹp thường được dùng để hiển thị dạng sóng của kim phun nhiên liệu và bơm nhiên liệu Kẹp dòng điện DC 20A/60A có hai cài đặt tiêu chuẩn, được điều chỉnh bằng công tắc trượt:

 1mV / 10mA: Sử dụng để kiểm tra dòng điện lên đến 20A

 1mV / 100mA: Sử dụng để kiểm tra dòng điện lên đến 60A

2 Chiều dòng điện quy ước

Hình 2.20 Kẹp dòng điện DC 20A/60A

Hình 2.21 Cấu tạo kẹp dòng điện DC 20A/60A

1 Chiều dòng điện quy ước

4 Nút gạt điều thiết lập đo

6 Led báo tình trạng pin

 Trước khi đo cần xác định mức dòng điện có ở vị trí 0A hay không, nếu không ở vị trí này nhấn vào nút Zero

 Led nguồn có màu xanh lá khi kẹp được bật

 Kẹp sử dụng nguồn từ pin 9V Khi hết pin đèn Led ở nhãn LO BAT sáng màu đỏ.

Phần mềm PicoScope Automotive

Phần mềm PicoScope 7 Automotive được phát triển nhằm nâng cao khả năng chẩn đoán của máy hiện sóng Với thiết kế thân thiện và dễ sử dụng, phần mềm này mang lại nhiều lợi ích cho người dùng trong việc phân tích và xử lý dữ liệu ô tô.

 Đo các dạng sóng một cách nhanh chóng

 Dạng sóng chụp được có độ chính xác cao

 Xem dạng sóng ở độ nét cao với độ trễ tối thiểu

 Các tính năng có trên phần mềm giúp đánh giá dạng sóng cụ thể

 Dễ dạng lưu và chia sẻ các phép đo

Với mọi loại PicoScope trên toàn cầu, người dùng được hưởng quyền truy cập độc quyền vào các tính năng độc đáo như viện dạng sóng, các thử nghiệm có hướng dẫn và Pico Diagnostics.

2.3.1 Kiểm tra có hướng dẫn:

Các bài thử nghiệm được tạo ra để làm quen với máy hiện sóng, nhà phát hành cung cấp hơn 150 bài hướng dẫn

Mỗi bài kiểm tra gồm:

 Hướng dẫn ta cách kết nối PicoScope với xe

 Mô tả cách thực hiện kiểm tra

 Cung cấp chi tiết đặc điểm dạng sóng điển hình và ý nghĩa của chúng

 Cung cấp các dạng sóng ví dụ

 Phác thảo các chế độ lỗi liên quan và các triệu chứng có thể xảy ra

 Danh xách các DCT liên quan

Hình 2.22 Kiểm tra có hướng dẫn

Chúng tôi cung cấp và lưu trữ hơn 8,433 dạng sóng được người dùng chia sẻ trên toàn cầu Nền tảng này cho phép người dùng điều chỉnh chính xác phạm vi dạng sóng và quan sát trước hình dạng sóng của hệ thống cần kiểm tra Thông qua đó, người dùng có thêm thông tin tham khảo khi gặp phải xe hoặc dạng sóng lạ.

Hình 2.23 Giao diện thư viện dạng sóng

Tương tự bạn cũng có thể lưu và tải lên dạng sóng của mình để giữ chúng an toàn và chung tay xây dựng cộng đồng Pico

2.3.3 Các tính năng cài đặt của Pico Automotive trước khi đo

Cài đặt điện áp là bước quan trọng trong việc điều chỉnh dạng sóng Để thiết lập phạm vi điện áp mong muốn, hãy nhấp vào kênh của dạng sóng cần điều chỉnh, sau đó mở cửa sổ Channel Option và chọn Vertical để xác định phạm vi đầu vào của sóng.

Hình 2.24 Giao diện cài đặt điện áp

Để cài đặt đầu dò trong tùy chọn kênh Vertical, trước tiên, bạn cần nhấn vào Probes để chọn đầu dò phù hợp Việc lựa chọn đầu dò chính xác rất quan trọng, vì nó giúp Pico điều chỉnh thang đo và phạm vi đầu vào cho phép đo sắp tới một cách chính xác.

Hình 2.25 Giao diện cài đặt đầu dò

Cài đặt thời gian trên PicoScope cho phép người dùng chỉ định thời gian kéo dài trên toàn bộ biểu đồ, giúp cải thiện khả năng quan sát khi tín hiệu thay đổi ở bất kỳ tốc độ nào Để thực hiện cài đặt này, người dùng chỉ cần chọn Scope → Time Base.

Giảm Time Base (ví dụ 20ms/div) giúp dễ dàng quan sát chi tiết một sự kiện đơn lẻ, như vòng quay trục cam.

 Việc tăng Time Base (Ví dụ 200ms/div) sẽ cho phép xem chi tiết nhiều sự kiện, chẳng hạn như nhiều vòng quay trục cam

Hình 2.26 Giao diện cài đặt thời gian

Trigger Setting là một tính năng quan trọng giúp quan sát các tín hiệu thay đổi theo thời gian mà không bị ảnh hưởng bởi hiện tượng dịch chuyển hoặc rung lắc trên biểu đồ Tính năng này cho phép người dùng thiết lập các điều kiện cần thiết để tín hiệu được hiển thị chính xác và rõ ràng trên biểu đồ, từ đó giúp việc phân tích trong thời gian thực trở nên dễ dàng hơn PicoScope đã phát triển Trigger Setting để giải quyết vấn đề này, mang lại trải nghiệm quan sát tín hiệu hiệu quả hơn.

Hình 2.27 Giao diện chế độ Trigger

Các tuỳ chọn có thể cài đặt như:

Chế độ Kích hoạt Tự động (Auto Trigger Mode) yêu cầu máy hiện sóng chờ đợi các điều kiện kích hoạt trước khi hiển thị dạng sóng trên biểu đồ Mặc dù dạng sóng có thể không hoàn hảo trong chế độ này, nhưng nó rất hữu ích cho việc kiểm tra dạng sóng lần đầu, vì cho phép dạng sóng xuất hiện trên biểu đồ ngay cả khi các điều kiện được cài đặt nằm ngoài khoảng giá trị của tín hiệu.

 Loại Trigger: Lựa chọn các loại điều kiện

Hình 2.28 Giao diện dạng Trigger

Chế độ hiển thị tín hiệu điện áp trước khi đáp ứng các điều kiện chỉ định được gọi là pre-trigger Chế độ này được thiết lập dưới dạng phần trăm, trong đó mỗi phần của biểu đồ tương ứng với 10%.

 Trigger Threshold: Điều kiện mức điện áp phải vượt qua trước khi tín hiệu được hiển thị trên biểu đồ

 Trigger Direction: Cài đặt hướng của tín hiệu, tức là bạn muốn bắt tín hiệu khi nó đang tăng (Rising Trigger) hay giảm (Falling Trigger)

Thước đo (Ruler) giúp bạn đo các điểm đặc biệt trên biểu đồ bằng hai thước đo tín hiệu Để sử dụng, nhấp vào tay cầm thước đo tín hiệu ở đỉnh thang đo điện áp và kéo đến điểm cần quan tâm trên dạng sóng Lặp lại quy trình này với thước đo thứ hai ở vị trí củ Kết quả sẽ hiển thị trong bảng với giá trị Delta (chênh lệch) giữa các điểm.

Hình 2.29 Giao diện thước đo

Thước đo thời gian cho phép người dùng xác định chính xác các thời điểm trong chế độ xem biểu đồ Để sử dụng, nhấp vào tay cầm điều khiển thước đo thời gian bên trái trục X và kéo thước đo tới các vị trí cụ thể trong dạng sóng Quan sát bảng chú thích để nhận biết thời điểm đo và giá trị Delta, với Δ = 1 - 2.

Hình 2.30 Giao diện thước đo thời gian

Thu phóng (Zoom) là một trong những công cụ mạnh mẽ và phổ biến nhất của PicoScope Để sử dụng chức năng Zoom, người dùng chỉ cần nhấp vào biểu tượng kính lúp ở góc trên bên phải của chế độ xem biểu đồ Khi cửa sổ Zoom mở ra, con trỏ chuột sẽ chuyển thành hình chữ thập Người dùng giữ chuột phải và kéo để tạo một hình chữ nhật xung quanh khu vực sóng cần quan sát Sau khi thả chuột, dạng sóng sẽ chỉ hiển thị khu vực quan tâm, đồng thời toàn bộ dạng sóng sẽ được trình bày trong cửa sổ thu phóng để tham khảo.

Hình 2.31 Giao diện Thu, Phóng

Lưu và chia sẻ là chức năng cơ bản của mọi phiên bản PicoScope, mang lại nhiều lợi ích và tiện ích cho người dùng.

 Minh chứng cho khách hàng

 Làm tài liệu tham khảo cho công việc sau

 Dùng để so sánh các sóng khi thực hiện kiểm tra cùng hệ thống ở xe khác

 Tài liệu để phân tích kỹ càng và sửa đổi dạng sóng cho lần kiểm tra sau

 Chia sẻ với các đồng nghiệp và những người dùng PicoScope ở khắp nơi trên thế giới

Hình 2.32 Giao diện lưu và chia sẻ

KIỂM TRA CÁC CẢM BIẾN

Cảm biến vị trí bàn đạp ga (Accelerator Pedal Position)

Cảm biến vị trí bàn đạp ga đo độ mở của bàn đạp chân ga khi lái xe, gửi tín hiệu đến ECU để điều khiển motor bướm ga Điều này giúp động cơ tăng tốc tương ứng với độ mở của bàn đạp và chế độ lái hiện tại.

Thực nghiệm giúp kiểm tra các tín hiệu được gửi từ cảm biến vị trí bàn đạp ga đến ECM

3.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến

Cảm biến vị trí bàn đạp ga trên động cơ được thiết kế bằng công nghệ cảm biến Hall, bao gồm các nam châm được gắn trên cần bàn đạp ga và các IC Hall.

Hình 3.1 Cấu tạo cảm biến bàn đạp ga

Hình 3.2 Nguyên lý hoạt động

Khi nhấn bàn đạp ga, các nam châm gắn trên cần bàn đạp sẽ di chuyển, làm thay đổi mật độ từ thông qua IC Hall IC Hall chuyển đổi mật độ từ thông này thành tín hiệu điện áp và gửi đến ECU.

Cảm biến vị trí bàn đạp ga gửi đi hai tín hiệu điện áp, bao gồm VPA và VPA2 Trong đó, VPA đóng vai trò là tín hiệu điều khiển, trong khi VPA2 được sử dụng để phát hiện hư hỏng của cảm biến.

Hình 3.3 Đường đặc tính cảm biến vị trí bàn đạp ga

B1: Xác định 2 tín hiệu đầu ra từ cảm biến

B2: Kết nối PicoScope Channel A và Channel B đến từng mạch tín hiệu

B3: Bật chìa khóa, không nổ máy

B4: Bắt đầu kiểm tra dữ liệu trực tiếp

B5: Vận hành bàn đạp ga

B6: Nhấn dừng và sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 3.4 Cách kiểm tra cảm biến bàn đạp ga

Hình 3.5 Dạng sóng ví dụ cảm biến bàn đạp ga

Hình 3.6 Dạng sóng thực tế cảm biến vị trí bàn đạp ga

 Tín hiệu dạng Analog có điện áp không vượt quá 5V

 Channel B thể hiện điện áp tín hiệu điều khiển, còn Channel A là tín hiệu tham chiếu

 Hai tín hiệu trên hình có điện áp tỉ lệ thuận với nhau.

Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle Position Sensor)

Cảm biến vị trí bướm ga đo độ mở của bướm ga và gửi tín hiệu đến ECU Dựa trên tín hiệu này, ECU sẽ xác định mức độ tải của động cơ, từ đó điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu và góc đánh lửa sớm cho phù hợp.

Mục tiêu của thử nghiệm là đánh giá hiệu suất của cảm biến vị trí bướm ga thông qua chất lượng điện áp đầu ra và thời gian phản ứng của bàn đạp ga.

3.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cảm biến vị trí bướm ga được cấu tạo từ hai IC Hall và hai nam châm, với các nam châm được gắn ở vị trí xa nhất so với IC Hall trên trục của bướm ga.

Hình 3.7 Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga

Hình 3.8 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga

Khi bướm ga mở rộng, vị trí các nam châm gắn trên trục bướm ga thay đổi, dẫn đến từ trường tăng lên khi nam châm gần Hall hơn Điều này đồng nghĩa với việc điện áp tín hiệu VTA1 và VTA2 cũng sẽ thay đổi tương ứng khi vị trí bướm ga được điều chỉnh.

Động cơ 2AR-FE sử dụng cảm biến Hall loại thuận, với điện áp tín hiệu có thể tăng hoặc giảm Tín hiệu VTA1 được sử dụng để phát hiện góc mở bướm ga, trong khi VTA2 có nhiệm vụ phát hiện hư hỏng của cảm biến.

Góc mở bướm ga được ECU xác định chính xác thông qua hai tín hiệu điện áp VTA1 và VTA2, từ đó điều chỉnh motor để mở hoặc đóng bướm ga phù hợp với vị trí bàn đạp ga.

Hình 3.9 Đường đặc tính cảm biến vị trí bướm ga

B1: Sử dụng dữ liệu của nhà sản suất để xác định đầu ra của cảm biến B2: Kết nối PicoScope Channel A và Channel với mạch tín hiệu đầu ra

B3: Bật chìa khóa nhưng không khởi động động cơ

B4: Chuyển sang Running để quan sát dạng sóng trực tiếp

B5: Đóng mở bướm ga một cách từ từ

B6: Nhấn dừng và sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 3.10 Cách kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga

Hình 3.11 Dạng sóng ví dụ cảm biến vị trí bướm ga

Hình 3.12 Dạng sóng thực tế cảm biến vị trí bướm ga

 Ở vị trí van tiết lưu không mở, điện áp ở cả hai tín hiệu được duy trì không đổi

 Khi bướm ga dần mở từ vị trí không tải, điện áp đầu ra tăng dần khi tăng độ mở bướm ga

 Khi bướm ga được mở hoàn toàn, đầu ra điện áp đạt cực đại

 Khi bướm ra dần đóng hoàn toàn, điện áp đầu ra giảm trở về mức điện áp ban đầu.

Cảm biến lưu lượng khí nạp (Air Flow Meter)

Cảm biến lưu lượng khí nạp là thiết bị quan trọng dùng để đo khối lượng không khí vào động cơ Thiết bị này chuyển đổi thông tin thành tín hiệu điện áp và gửi về ECU, giúp thực hiện các tính toán chính xác cho quá trình phun xăng và đánh lửa.

Mục đích của bài thực nghiệm là đánh giá điện áp đầu ra và thời gian đáp ứng của cảm biến lưu lượng khí nạp khi động cơ hoạt động ở chế độ không tải với van tiết lưu mở rộng.

3.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cảm biến nhiệt độ khí nạp được thiết kế với dây sấy bằng Palatin và một nhiệt điện trở, đóng vai trò quan trọng trong việc đo lường nhiệt độ không khí Chúng được lắp đặt trên đường di chuyển của không khí và kết nối với mạch điều khiển điện tử, giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ.

- Ở động cơ 2AR-FE bộ đo gió còn được tích hợp cảm biến nhiệt độ khí nạp

Hình 3.13 Cấu tạo bộ đo gió

Hình 3.14 Sơ đồ mạch điện bộ đo gió

Dây sấy bằng platin có nhiệt độ ổn định được đặt trên đường khí nạp, giúp duy trì nhiệt độ không đổi khi lượng không khí đi qua tăng lên Khi không khí lưu thông nhiều hơn, nhiệt độ dây sấy giảm, dẫn đến dòng điện tăng lên để giữ nhiệt độ ổn định ECU xác định lượng khí nạp thông qua việc đo điện áp tại điểm B.

Trong quá trình hoạt động, nhiệt độ của khí nạp tăng lên, gây ra sự gia tăng nhiệt độ của dây sấy Để khắc phục vấn đề này, nhiệt điện trở đã được trang bị nhằm duy trì hiệu suất hoạt động ổn định.

B1: Sử dụng dữ liệu của nhà sản suất để xác định mạch tín hiệu của cảm biến

B2: Kết nối PicoScope Channel A với mạch tín hiệu đầu ra

B4: Bắt đầu kiểm tra sóng trực tiếp

B5: Thực hiện kiểm tra khi bướm ga mở rộng hoàn toàn

B6: Bấm dừng để thu dạng sóng vừa kiểm tra

B7: Nhấn dừng và sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 3.15 Cách kiểm tra cảm biến lưu lượng khí nạp

Hình 3.16 Dạng sóng ví dụ cảm biến lưu lượng không khí

Hình 3.17 Dạng Sóng Thực Tế Bộ Đo Gió

 Với động cơ chạy không tải điện áp ban đầu khoảng 1.25V

Khi bàn đạp ga được nhấn nhanh và hoàn toàn, điện áp tăng lên khoảng 3.5V trước khi giảm xuống 2.25V Đỉnh điện áp ban đầu này xảy ra do không khí được lọc vào đường ống nạp.

Khi áp suất không khí trong đường ống nạp đạt cân bằng với áp suất xung quanh, lượng không khí tiếp theo sẽ phụ thuộc vào tốc độ động cơ Điều này dẫn đến việc khi tốc độ động cơ tăng, điện áp cũng tăng lên khoảng 3V.

 Khi nhả bàn đạp ga và van tiết lưu đóng lại, lượng không khí nạp và điện áp tín hiệu giảm xuống nhanh chóng

Khi động cơ hoạt động vượt quá tốc độ quy định, tốc độ và điện áp sẽ giảm dần khi ở trạng thái không tải Modum điều khiển động cơ có chức năng duy trì hoặc tăng cường luồng không khí nhằm ngăn ngừa hiện tượng chết máy.

Cảm biến trục cam (Camshaft Sensor)

Mục đích thực hiện của thử nghiệm này là để đánh giá hoạt động của cảm biến trúc cam từ điện áp đầu ra của nó

3.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cấu tạo: Các đĩa tín hiệu có các răng được gắn trên trục cam đối diện với cảm biến có tác dụng tạo tín hiệu điện áp đầu ra G

Hình 3.18 Cấu tạo cảm biến vị trí trục cam

Khi trục cam quay, khoảng cách giữa các vấu trên đĩa tín hiệu thay đổi, gây ra sự biến đổi từ trường và dẫn đến dao động điện trở Sự dao động này tạo ra điện áp trong cuộn nhận tín hiệu gắn liền với cảm biến, từ đó sinh ra tín hiệu G.

Tín hiệu được gửi đến ECU để xác định góc trục cam, từ đó ECU sử dụng dữ liệu này để điều chỉnh thời điểm phun nhiên liệu và thời điểm đánh lửa.

Hình 3.19 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam

Hình 3.20 Đường đặc tính cảm biến vị trí trục cam

Hình 3.21 Dạng xung cảm biến vị trí trục cam

B1: Sử dụng dữ liệu của nhà sản suất để xác định mạch tín hiệu đầu ra của cảm biến

B2: Kết nối PicoScope Channel A để kết nối với mạch

B3: Bắt đầu kiểm tra dữ liệu trực tiếp

B4: Khởi động động cơ và chạy không tải

B5: Bấm dừng để thu dạng sóng

B6: Tắt động cơ và sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 3.22 Cách kiểm tra cảm biến trục cam

Hình 3.23 Dạng sóng ví dụ cảm biến trục cam

Hình 3.24 Dạng sóng thực tế cảm biến vị trí trục cam

 Là một tín hiệu kỹ thuật số chuyển từ điện áp thấp (Chỉ trên 0V), sang điện áp cao (Chỉ dưới 5V)

 Quá trình chuyển đổi giữa hai mức điện áp ổn định

 Không nhiễu quá mức hoặc mất tín hiệu

 Các chu kỳ tương đối giữa điện áp cao và thấp cho biết các pha quay của trục cam liên quan đến thứ tự xilanh

 Tần số dạng sóng tổng thể sẻ tăng nếu tốc độ động cơ tăng.

Cảm biến vị trí trục khuỷu (Crankshaft Sensor)

Cảm biến vị trí trục khuỷu đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tốc độ động cơ và góc quay của trục khuỷu Những thông tin này là cần thiết để tính toán thời gian phun nhiên liệu và thời điểm đánh lửa, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ.

Mục đích của thực nghiệm là xác định điện áp đầu ra của cảm biến với động cơ đang chạy

3.5.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cảm biến vị trí trục khuỷu có cấu tạo tương tự như cảm biến vị trí trục cam, với đĩa tín hiệu được gắn đối diện và bao gồm 34 răng cùng 2 răng thiếu.

Hình 3.25 Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu

- Khi trục khuỷu quay khe hở giữa các răng thay đổi Việc này dẫn đến điện áp thay đổi và tạo ra tín hiệu NE+

Các xung được tạo ra với khoảng cách 10 độ, với mỗi vòng có 34 xung, tương ứng với mỗi răng trên trục khuỷu Nhờ vào các xung này, ta có thể xác định vị trí tức thời của trục khuỷu một cách chính xác.

Hình 3.26 Dạng sóng cảm biến vị trí trục khuỷu

B1: Sử dụng tài liệu của nhà sản suất để xác định điện áp đầu ra của cảm biến

B2: Kết nối PicoScope Channel A với mạch cảm biến đầu ra

B3: Bắt đầu kiểm tra tín hiệu

B4: Khởi động động cơ và chạy không tải

B5: Dừng để thu biểu đồ sóng và tắt động cơ

B6: Sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 3.27 Cách kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu

Hình 3.28 Dạng sóng ví dụ cảm biến vị trí trục khuỷu

Hình 3.29 Dạng sóng thực tế cảm biến vị trí trục khuỷu

 Tín hiệu của cảm biến chuyển từ điện áp thấp (Trên 0V), sang điện áp cao (Dưới 5V)

 Chuyển tiếp giữa hai mực điện áp ổn định, không có hiện tượng rớt điện áp liên tục

 Tần số chuyển đổi tăng lên khi tốc độ động cơ tăng

 Tần số chuyển đổi giảm theo chu kỳ Với ví dụ trên tần số giảm một nữa ở mỗi khi trục khuỷu quay 180˚.

So sánh tín hiệu cảm biến trục cam và trục khuỷu

Mục đích thực nghiệm là so sánh trực tiếp vị trí tương đối của cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến vị trí trục cam

B1: Sử dụng dữ liệu của nhà sản xuất để xác định mạch tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến vị trí trục cam

B2: Kết nối PicoScope Channel A với tín hiệu cảm biến trục khuỷu

B3: Kết nối PicoScope Channel B với tín hiệu cảm biến trục cam

B4: Khởi động động cơ và chạy không tải

B5: Dừng biểu đồ để kiểm tra dạng sóng

B7: Sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 3.30 Dạng sóng so sánh

 Một chu kỳ dạng sóng CMP hoàn chình ta được hai chu kỳ dạng sóng CKP hoàn chỉnh

 Mức điện áp ổn định từ 0V-5V cho cả hai tín hiệu

 Tần số của cả hai tín hiệu tăng khi tăng tốc độ động cơ

 Tí hiệu của cả hai kênh không có quá nhiều nhiễu hay mất tín hiệu

 Không có sự thay đổi vị trí dạng sóng với nhau, với điều kiện vận hành động cơ cố định.

Cảm biến kích nổ (Knock Sensor)

Hiện tượng kích nổ xảy ra trong động cơ đốt trong khi hỗn hợp không khí/nhiên liệu cháy bất thường, gây ra tiếng gõ đặc trưng và có thể làm hư hỏng chi tiết trong buồng đốt Cảm biến kích nổ ghi lại các rung động do hiện tượng này, giúp ECU tính toán và điều chỉnh thời điểm đánh lửa nhằm ngăn chặn kích nổ.

Mục đích của thực nghiệm là kiểm tra hoạt động của cảm biến kích nổ khi ta mô phỏng tiếng động cơ

3.7.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 3.31 Cấu tạo cảm biến kích nổ

- Cảm biến kích nổ cấu tạo gồm: mẫu thép được đặt trên một phần tử áp điện và cả hai được ngăn cách bới một lớp cách điện

- Cảm biến còn được tích hợp với điện trở phát hiện hở/ ngắn mạch

- Trên cảm biến có một lỗ qua tâm dùng để gắn cảm biến với thân máy

Hình 3.32 Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ

Khi hiện tượng kích nổ xảy ra, các xylanh rung động mạnh, gây biến đổi phần tử áp điện bên trong cảm biến Kết quả là cảm biến có khả năng phát ra xung điện áp trong dải tần từ 6kHz đến 15kHz.

Hiện tượng kích nổ xảy ra khi cảm biến đo được xung điện áp khoảng 7kHz, dẫn đến việc cảm biến gửi tín hiệu xung điện áp bất thường đến ECU.

44 sẻ điều chỉnh góc đánh lửa sớm cho tới khi hiện tượng kích nổ kết thúc và rồi điều khiển đánh lửa quay lại bình thường

Điện trở phát hiện hở/ ngắn mạch được tích hợp nhằm theo dõi tình trạng cảm biến Khi xảy ra hiện tượng hở hoặc ngắn mạch, điện áp tại chân KNK1 sẽ thay đổi và được ECM tiếp nhận, từ đó đưa ra cảnh báo kịp thời.

Để xác định đầu ra của cảm biến, hãy sử dụng dữ liệu từ nhà sản xuất Kết nối kênh A của PicoScope với tín hiệu đầu ra của cảm biến và bắt đầu xem dữ liệu trực tiếp.

B4: Mô phỏng tiếng gõ động cơ bằng cách chạm nhẹ vật bằng kim loại vào khối động cơ và quan sát màn hình

B5: Dừng Scope và sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 3.33 Cách kiểm tra cảm biến kích nổ

Hình 3.34 Dạng sóng ví dụ cảm biến kích nổ

Hình 3.35 Dạng sóng thực tế cảm biến kích nổ

 Ban đầu điện áp cảm biến khoảng 0.5V

 Tiếng ồn xảy ra đột ngột khiến nó tăng lên hơn 5V

 Sau khi tiếng ồn kết thúc, điện áp sẻ giảm dần và quay lại vị trí ban đầu

Mạng CAN

Mục đích thực nghiệm là để xác định tình trạng mạng CAN bus bằng cách kiểm tra đường truyền thấp (CAN-L) và đường truyền cao (CAN-H)

B1: Xác định vị trí cổng DLC (Diagnostic Link Connector)

B2: Kết nối PicoScope Channel A với vị trí số 6 và nối đất

B3: Kết nối PicoScope Channel B với vị trí số 14 và nối đất

B4: Bắt đầu kiểm tra dữ liệu trực tiếp

B6: Dừng quan sát và thu dạng sóng

B8: Sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 3.36 Cách kiểm tra mạng CAN

Hình 3.37 Dạng sóng ví dụ

Hình 3.38 Dạng sóng thực tế

 Dạng sóng CAN-L và CAN-H phản chiếu lẫn nhau

 Dạng sóng CAN-L chuyển từ 2.5V xuống 1V Còn dạng sóng CAN-H chuyển từ 2.5V lên khoảng 3.5V

 Điện áp thấp và điện áp cao chuyển tiếp giữa chúng không có dao động đáng kể

KIỂM TRA CÁC CƠ CẤU CHẤP HÀNH

Máy phát điện (Điện áp và dòng điện máy phát điện 12V)

Thực nghiệm này là để đánh giá đầu ra được điều khiển của máy phát điện liên quan đến tải điện

4.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cấu tạo: Máy phát điện được cấu tạo từ những bộ phận chính như rotor, stator, chổi thang, bộ chỉnh lưu và bộ điều áp

- Rotor: Là một nam châm quay trong cuộn dây của stator Khi quay chúng tạo ra một từ trường biến thiên trong cuộn dây

Stator là bộ phận được gắn cố định vào khung, có vai trò quan trọng trong việc kết hợp với rotor để tạo ra dòng điện 3 pha Điều này diễn ra nhờ sự thay đổi từ thông khi rotor quay.

- Chổi thang: Được làm từ Graphit kim loại dùng để giảm điện trở và điện trở tiếp xúc, đồng thời chống lại sự ăn mòn

- Bộ chỉnh lưu: Dùng để chuyển từ dòng điện xoay chiều 3 pha được tạo ra ở stator thành dòng điện một chiều

- Bộ điều áp: Dùng để ổn định dòng điện đầu ra

Hình 4.1 Cấu tạo máy phát điện

Hình 4.2 Sơ đồ mạch điện máy phát điện

Rotor được bao quanh bởi các nam châm, tạo ra từ trường Từ trường này sinh ra điện áp, được lưu trữ bởi stator và sau đó chuyển đến bộ điều chỉnh điện áp Bộ điều chỉnh xác định mức điện áp mà pin nhận được và phân phối nguồn điện cho các thiết bị điện trong ô tô.

B1: Kết nối PicoScope Channel A với các cực của ác quy xe

B2: Kết nối kẹp amp cao với PicoScope Channel B

B3: Bật chế độ Auto Zero của kẹp amp cao trước khi kết nối với cáp dương của pin

B4: Khởi động động cơ và chạy khi không tải

B5: Quan sát dạng sóng trực tiếp

B6: Bật các phụ trợ điện (đèn pha, lò sưởi,…) và thay đổi tốc độ động cơ khi quan sát dạng sóng

B7: Dừng để thu dạng sóng

B8: Sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 4.3 Cách kiểm tra máy phát điện

Hình 4.4 Dạng sóng ví dụ

Hình 4.5 Dạng sóng thực tế

 Điện áp của pin ổn định ở khoảng 14.5V, không đột nhiên tăng giảm hoặc gợn sóng đáng kể.

Máy khởi động

Mục đích của thực nghiệm là kiểm tra tình trang khởi động máy khởi thông qua tín hiệu điện áp

4.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Máy khởi động loại PS có thiết kế nhỏ gọn và nhẹ hơn so với các loại máy khởi động thông thường Phần ứng của máy sử dụng dây dẫn hình vuông, giúp cải thiện mo-mem xoắn đầu ra và giảm chiều dài tổng thể Máy khởi động này sử dụng hai nam châm vĩnh cửu, bao gồm nam châm chính và nam châm liên cực, được sắp xếp xen kẽ để tăng cường từ thông và giảm chiều dài vỏ máy.

Hình 4.6 Cấu tạo máy khởi động

Khi bật công tắc, dòng điện từ acquy vào cuộn giữ và cuộn kéo, sau đó đi đến phần ứng qua cuộn cam, làm quay phần ứng với tốc độ thấp Lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn kéo sẽ từ hóa các lõi cực, khiến piston của công tắc từ bị kéo vào lõi cực của nam châm điện Nhờ vào lực kéo này, bánh răng dẫn động khởi động được đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh đà, đồng thời đĩa tiếp xúc bật công tắc chính lên.

Khi công tắc chính được bật, không có dòng điện nào chạy qua cuộn hút do hai đầu đẳng áp, trong khi cuộn cảm và cuộn ứng nhận điện trực tiếp từ ắc quy Cuộn dây phần ứng bắt đầu quay với vận tốc cao, khởi động động cơ Lúc này, pitton được giữ nguyên vị trí nhờ lực điện từ của cuộn giữ, vì không có lực điện từ nào chạy qua cuộn hút.

Khi khóa điện chuyển từ vị trí Start sang vị trí On, dòng điện từ công tắc chính đi vào cuộn giữ và cuộn kéo Lúc này, lực điện từ của hai cuộn triệt tiêu lẫn nhau, không giữ được pittong, dẫn đến việc pittong bị kéo lại bởi lò xo hồi vị Kết quả là công tắc chính bị ngắt, khiến máy khởi động dừng lại.

B1: Kết nối kẹp amp cao với PicoScope Channel A

B2: Kết nối kẹp amp cao với dây dẫn dương của pin

B3: Bắt đầu xem dạng sóng trực tiếp

B4: Quay động cơ trong 5s để chụp dạng sóng

B5: Sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 4.7 Cách kiểm tra máy khởi động

Hình 3.: Dạng sóng ví dụ máy khởi động

Hình 4.8 Dạng sóng thực tế máy khởi động

 Dòng điện ban đầu cao, khoảng 700A khi bắt đầu quay

 Dòng điện giảm và ổn định tạo thành một răng cưa đồng để khi động cơ quay

 Khi động cơ tắt dòng điện hạ ngay về 0

Đánh lửa

Mục đích thực nghiệm để kiểm tra các tín hiệu hoạt động và tín hiệu xác minh hoạt động hệ thống đánh lửa

Tổng quan hệ thống đánh lửa

Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS (Direct Ignition System) là một công nghệ tiên tiến, trong đó các bô bin được tích hợp với bộ đánh lửa hoạt động độc lập, đảm bảo quá trình đánh lửa cho từng xylanh một cách hiệu quả.

DIS nâng cao độ chính xác trong thời điểm đánh lửa, giúp giảm thiểu tổn thất điện cao áp và gia tăng độ tin cậy cho hệ thống đánh lửa nhờ việc loại bỏ bộ chia điện.

Hình 4.9 Cấu tạo bô bin đánh lửa

Hình 4.10 Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa

Tín hiệu IGT từ ECU được gửi đến bô bin tích hợp IC đánh lửa theo thứ tự đánh lửa Khi ECU nhận các tín hiệu như G, Ne, tín hiệu IGT có điện áp từ 0-5V Khi IGT gửi tín hiệu 5V, transistor công suất cho phép dòng điện đi qua cuộn sơ cấp về mass Sau đó, khi IGT trở về 0V, transistor ngăn dòng điện, dẫn đến việc ngắt đột ngột dòng điện cuộn sơ cấp, tạo ra dòng cao áp ở cuộn thứ cấp Dòng điện này cung cấp năng lượng cho bugi để thực hiện quá trình đánh lửa.

Tín hiệu IGF được sinh ra từ transistor công suất IGT Khi transistor IGT không dẫn, tín hiệu IGF đạt 5V Ngược lại, khi transistor IGT dẫn, dòng điện kích hoạt transistor IGF, khiến xung IGF giảm xuống 0V.

B1: Sử dụng dữ liệu nhà sản xuất để xác định tín hiệu đánh lửa và tín hiệu hồi tiếp đánh lửa

B2: Kết nối PicoScope Channel A với tín hiệu đánh lửa

B3: Kết nối PicoScope Channel B với tín hiệu hồi tiếp đánh lửa

B4: Chạy động cơ ở tốc độ không tải

B5: Quan sát dạng sóng trực tiếp

B6: Dừng quan sát để thu về dạng sóng

B7: Tắt động cơ và đảm bảo đánh lửa đã tắt

B8: Sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 4.11 Cách kiểm tra bô bin đánh lửa

Hình 4.12 Dạng sóng tín hiệu IGT và IGF

Hình 4.13 Dạng sóng thực tế tín hiệu IGT và IGF

 Kênh A: Tín hiệu kích hoạt

Khi bật cuộn dây, tín hiệu kích hoạt tăng từ 0 V lên khoảng 4 V và sau đó trở về 0 V khi tắt cuộn dây Thời gian giữa các sự kiện này được gọi là thời gian bão hòa cuộn dây, và nó được xác định bởi Mô-đun điều khiển động cơ (ECM) hoặc bộ khuếch đại đánh lửa.

 Kênh B: Tín hiệu phản hồi

Tín hiệu phản hồi từ động cơ cung cấp thông tin cho ECM về việc đánh lửa đã diễn ra Trên động cơ này, tín hiệu phản hồi được tạo ra cho cả bốn xi-lanh, dẫn đến bốn xung phản hồi cho mỗi chu kỳ hoạt động của động cơ.

Phun nhiên liệu…

Thực nghiệm nhằm mục đích kiểm tra điện áp kim phun trong hệ thống phun đa điểm

4.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Kim phun bao gồm giắc cắm 2 dây, với một dây âm và một dây dương Các bộ phận quan trọng của kim phun bao gồm cuộn dây điều khiển, piston và van đóng mở, giúp phun nhiên liệu vào buồng đốt một cách hiệu quả.

- Ở động cơ 2AR-FE kim phun có 12 lỗ phun

Hình 4.14 Cấu tạo kim phun

Hình 4.15 Sơ đồ mạch điện điều khiển kim phun

- Khi ECU nhận được ác tín hiệu G, Ne, lúc này điện áp từ ECU khiến các transistor điều khiển kim phun dẫn Dòng điện chạy từ #10 (#20,#30,#40) đến E01(E02,E03,E04) về mass

Dòng điện chạy qua cuộn dây kích hoạt piston trong kim phun, tạo ra khe hở cho nhiên liệu được phun ra Khi không có điện, lò xo trong kim phun sẽ đưa piston trở về vị trí ban đầu, đóng van trên kim phun.

B1: Sử dụng dữ liệu của nhà sản suất để xác định tín hiệu đầu ra kim phun

B2: Kết nối PicoScope Channel A với mạch tín hiệu kim phun

B3: Chạy động cơ B4: Quan sát dữ liệu trực tiếp

B5: Dừng quan sát để thu về dạng sóng

B6: Tắt động cơ và sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 4.16 Cách kiểm tra kim phun

Hình 4.17 Dạng sóng ví dụ tín hiệu kim phun

Hình 4.18 Dạng sóng thực tế khi kim hoạt động bình thường

Hình 4.19 Dạng sóng thực tế khi kim không nhấc

 Khi kim hoạt động bình thường, điện áp ban đầu khoảng 12V, transistor không dẫn nên không có dòng điện chạy qua, kim phun tắt

 Khi transistor bắt đầu dẫn, điện áp chuyển sang 0V, kim phun bắt đầu mở

 Tại điểm A (Hình 4.18), khoảng 1.5ms, biểu đồ dòng điện chúi xuống đánh dấu van kim phun mở hoàn toàn

 Cả điện áp và dòng điện đều cho ta thấy thời lượng diễn ra quá trình phun nhiên liệu

 Khi kim phun ngắt, vì có solenoid cuộn dây nên tạo thành suất điện động tự cảm dao động khoảng trên dưới 100V

 Ở hình 4.19 dạng sóng ở điểm A không có tình trang chúi xuống, từ đó ta có thể khẳng định được là kim phun nhấc dù có dòng điện đi qua.

Bộ truyền động điều khiển trục cam VVT-i

Mục đích của thực nghiệm là so sánh tín hiệu chu kỳ làm việc của hệ thống VVT-t với thông số của nhà sản xuất

4.5.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hệ thống VVT-I kép được phát triển nhằm tối ưu hóa việc điều khiển hoạt động của trục cam nạp và xả, điều chỉnh trong khoảng 40˚-50˚ của góc quay trục khuỷu Điều này giúp cải thiện hiệu suất phân phối khí, phù hợp với tình trạng hoạt động của động cơ.

ECM có khả năng tính toán thời gian phân phối khí tối ưu dựa trên tốc độ động cơ, khối lượng khí nạp, vị trí bướm ga và nhiệt độ nước làm mát động cơ, từ đó điều khiển van dầu phối khí trục cam hiệu quả trong từng điều kiện lái.

ECM sử dụng tín hiệu từ cảm biến trục cam và cảm biến trục khuỷu để xác định thời điểm phối khí thực tế, từ đó gửi tín hiệu phản hồi nhằm tối ưu hóa thời điểm phân phối khí.

Hình 4.20 Sơ Đồ Khối Hệ Thống VVT-i

- Hệ thống VVT-i bao gồm một vỏ ngoài được dẫn động bằng xích cam và 4 cánh quạt được gắn trực tiếp trên hai trục cam nạp, cảm xả

Áp suất dầu đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển cánh quạt của bộ điều khiển VVT-i, từ đó điều chỉnh thời điểm mở sớm và đóng trễ của xupap.

Khi động cơ ngừng hoạt động, một chốt khóa được sử dụng để giữ đầu cam nạp ở vị trí mở sớm nhất và khóa trục cam xả ở vị trí đóng trễ nhất, nhằm đảm bảo khả năng khởi động lại hiệu quả.

Lò xo trên bộ điều khiển VVT-I ở trục cam xả có vai trò quan trọng trong việc tạo ra mô-men xoắn, giúp trục cam xả quay về hướng mở sớm, đảm bảo chốt hãm luôn được ăn khớp chính xác.

Hình 4.21 Cấu tạo bộ điều khiển VVT-I (Trục Cam Nạp)

Hình 4.22 Cấu tạo bộ điều khiển VVT-I (Trục Cam Xả)

Van điều khiển dầu phân phối khí trục cam (ECM) điều chỉnh bệ rộng xung để kiểm soát cuộn dây bên trong van Chức năng của van này là điều chỉnh áp lực dầu tác động lên bộ điều khiển VVT-I, từ đó ảnh hưởng đến hoạt động của trục cam.

65 quay về phía thời điểm phối khí sớm hay trễ Khi động cơ dừng, van điều khiển phối khí trục cam ở vị trí đóng trễ nhất

Hình 4.23 Cấu tạo van điều khiển dầu phối khí trục cam

*: Ở phần van điều khiển dầu phía trục cam xả, phía sớm và phía trễ bị đảo ngược

Điều khiển sớm là quá trình mà sau khi nhận tín hiệu từ ECM, áp suất dầu được cung cấp cho bộ điều khiển VVT-i Áp suất này sau đó được dẫn đến khoang chứa cánh gạt, giúp điều chỉnh thời điểm phối khí bằng cách xoay trục cam để mở xupap sớm hơn.

Hình 4.24 Sơ Đồ Nguyên Lý Điều Khiển Sớm (Trục Cam Nạp)

Hình 4.25 Sơ Đồ Nguyên Lý Điều Khiển Sơm (Trục Cam Xả)

Trong chế độ điều khiển trễ, dầu được dẫn ngược lại so với điều khiển sớm Dầu được cung cấp cho bộ điều khiển VVT-i, sau đó đến khoang chứa cánh gạt để làm trễ thời điểm phối khí, giúp xoay trục cam về phía điều khiển mở trễ xupap.

Hình 4.26 Sơ Đồ Nguyên Lý Điều Khiển Trễ (Trục Cam Nạp)

Hình 4.27 Sơ Đồ Nguyên Lý Điều Khiển Trễ (Trục Cam Xả)

B1: Sử dụng dữ liệu của nhà sản xuất để xác định mạch tín hiệu của van điều khiển dầu

B2: Kết nối PicoScope Channel A với mạch tín hiệu van điều khiển dầu cam nạp

B3: Kết nối PicoScope Channel B với mạch tín hiệu van điều khiển dầu cam xã

B4: Quan sát dữ liệu trực tiếp

B5: Khởi động và chạy động cơ, tăng và giảm vòng tua máy trong 10s

B6: Dừng để thu dạng sóng trên màn hình

B7: Sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 4.28 Cách kiểm tra hệ thống VVT-i

Hình 4.29 Dạng sóng ví dụ tín hiệu điều khiển dầu hệ thống VVT-i

Hình 4.30 Dạng sóng thực tế tín hiệu điều khiển dầu hệ thống VVT-i

 Hình dạng sóng của cả ở cả hai trục cam đều là dạng kỹ thuật số

 Tần số của tín hiệu thay đổi tùy thuộc vào tình trạng động cơ.

Motor điều khiển bướm ga

Mục đích thực nghiệm là kiểm tra tín hiệu điện áp và hoạt động của motor điều khiển bướm ga ở chế độ khác nhau

4.6.2 Nguyên lý hoạt động motor điều khiển bướm ga

- ECU điều khiển motor bướm ga bằng cách thay đổi hướng và cường độ dòng điện qua motor bằng transistor công suất và transistor nối mass

Khi ECU nhận tín hiệu đóng bướm ga, transistor ở cực MC sẽ dẫn, cho phép MC cấp nguồn và MO nối mass Dòng điện từ MC đến MO sẽ điều khiển motor đóng lại Lực đóng bướm ga được tạo ra từ motor kéo và lực lò xo hoàn lực lắp trên bướm ga.

Hình 4.31 Mạch điều khiển đóng bướm ga

Khi bướm ga mở, ECU nhận tín hiệu và kích hoạt transistor cực MO, cho phép dòng điện chạy từ MO qua motor đến MC và nối mass Dòng điện này làm cho motor quay ngược, mở bướm ga với lực lớn hơn lực của lò xo hoàn lực.

Hình 4.32 Mạch điều khiển mở bướm ga

Chế độ giữ của hệ thống điều khiển bướm ga đảm bảo rằng motor điều khiển bướm ga hoạt động đúng theo yêu cầu của động cơ ECU điều chỉnh lực của motor sao cho lực này cân bằng với lực của lò xo hoàn lực, giúp bướm ga duy trì vị trí ổn định.

- Vị trí mặc định: Khi không điều khiển motor, bướm ga mở ở một vị trí cố định (khoảng 7˚)

Tốc độ cầm chừng là chế độ mà bướm ga được điều chỉnh góc mở phù hợp với tốc độ cầm chừng do ECU xác định, nhằm tối ưu hóa hiệu suất khi tải thay đổi Trong chế độ này, góc mở bướm ga sẽ nhỏ hơn so với vị trí cố định.

B1: Sử dụng dữ liệu của nhà sản xuất để xác định các chân chức năng của cảm biến vị trí bướm ga và motor điều khiển bướm ga

B2: Kết nối PicoScope Channel A với mạch tín hiệu bướm ga

B3: Kết nối PicoScope Channel B với tín hiệu motor điều khiển bướm ga

B4: Khởi động động cơ và cho phép nó chạy không tải

B5: Running để xem dạng sóng trực tiếp

B6: Vận hành bàn đạp ga để quan sát dạng sóng khi không tải, RPM cao

B7: Dừng để thu biểu đồ dạng sóng

B8: Tắt động cơ và sử dụng các công cụ Waveform Buffer, Zoom và Measurements để kiểm tra dạng sóng

Hình 4.33 Cách kiểm tra motor điều khiển bướm ga

Hình 4.34 Dạng sóng ví dụ khi bướm ga mở

Hình 4.35 Dạng sóng ví dụ khi động cơ ở chế độ không tải

Hình 4.36 Dạng sóng thực tế khi bướm ga mở

Hình 4.37 Dạng sóng thực tế khi động cơ ở chế độ không tải

PHẦN MỀM PICO DIAGNOSTICS

Tổng quan về Pico Diagnostics

Pico Diagnostics là phần mềm miễn phí đi kèm với Picoscope Automotive, giúp biến máy tính của bạn thành công cụ chẩn đoán ô tô hiệu quả Phần mềm này cung cấp nhiều thử nghiệm tích hợp sẵn và dễ sử dụng, ngay cả với những người mới bắt đầu.

Hình 5.1 Giao diện phần mềm Pico Diagnostics

Tính năng "Tải" cho phép bạn tải các bài kiểm tra từ máy tính để xem lại kết quả Lưu ý rằng khi bạn thực hiện việc tải lại các bài kiểm tra, mọi dữ liệu và kết quả đo hiện tại sẽ bị xóa.

 Print: Mở hộp thoại in tiêu chuẩn của windows, cho phép in, điều chỉnh các tùy chon in

 Print Preview: Xem trước các bản in trước khi in

 Exit: Đóng Pico Diagnostics mà không lưu bất cứ dữ liệu gì

Hộp thoại cho phép lưu trữ thông tin quan trọng như tên công ty, tên người dùng, số điện thoại, địa chỉ và logo công ty, giúp hiển thị trong báo cáo sửa chữa cho khách hàng Ngoài ra, người dùng có thể cài đặt đơn vị đo lường và ngôn ngữ ưa thích trong tab Regional and Language.

Chứ năng Details cho phép ta nhập thông tin về chiếc xe đang kiểm tra, ngoài ra còn có ô để ghi chú về bài kiểm tra

Battery Test

Battery Test trong phần mềm PicoDiagnostics tính toán các thông số thuộc về ác quy, máy phát điện, máy khởi động và mạch điện của xe, bao gồm:

 Trạng thái sạc và tình trạng pin (SOC & SOH)

 Điện áp pin giảm trong quá trình quay

 Bộ khuếch đại quay nguội của pin (CCA)

 Đầu ra dòng điện của máy phát điện (Để chẩn đoán thiếu hoặc quá tải)

 Điện áp và độ gợn của máy phát điện

 Điện trở cuộn dây của máy khởi động

 Điện trở và độ sụt áp của máy khởi động

Hình 5.6 Giao diện Battery Test

Kết nối cáp BNC thử nghiệm với Channel A của PicoScope bằng cách gắn kẹp cá sấu màu đỏ vào đầu dò đỏ và kẹp cá sấu màu đen vào đầu dò đen Sau đó, nối kẹp đỏ với cực dương của pin và kẹp đen với điểm tiếp đất an toàn.

B2: Channel B: Dòng điện máy khởi động

Kết nối kẹp dòng điện cao với PicoScope bằng cách cố định kẹp ở vị trí cáp dương của máy khởi động, đảm bảo nó được kết nối với cực dương của ắc quy.

Hình 5.7 Cách thực hiện kiểm tra Battery

Voltage: Cài đặt điện áp pin 12V hoặc 24V

Type: Cài đặt loại pin được sử dụng

Temperature: Cài đặt nhiệt độ không khí xung quanh

CCA (Cold Cranking Amps): Dòng khởi động lạnh là thông số để đo năng lượng cung cấp cho quá trình khởi động của động cơ

CCA unit: Tiêu chẩn của dòng CCA

Hình 5.8 Giao diện cài đặt Battery Test

Khi nhấn vào tùy chọn "Option" trên thanh công cụ chính trong chế độ kiểm tra nguồn, một hộp thoại sẽ xuất hiện Tại đây, người dùng có thể kích hoạt các tùy chọn mở rộng và điều chỉnh thời gian bắt tín hiệu cho bài kiểm tra.

Hình 5.9 Tuỳ chọn mở rộng trong Battery Test

Nhấn vào nút Start để bắt đầu Phần mềm sẽ hiển thị một biểu đồ ngang thể hiện dòng điện, và nếu biểu đồ không ở mức 0A, hãy nhấn nút “Zero” trên kẹp dòng điện để điều chỉnh biểu đồ về mức 0A.

Trong quá trình kiểm tra, Pico Diagnostics ghi lại điện áp tại Kênh A và dòng điện tại Kênh B Bài kiểm tra sẽ tự động dừng lại và lưu trữ dữ liệu khi đã thu thập đủ thông tin cần thiết.

Hình 5.10 Tín hiệu điện áp sau kiểm tra Battery

Hình 5.11 Kết quả Battery Test Ác quy:

 Initial voltage: Điện áp mạch mở khi kết nối

 State of charge: Tỉ lệ phần trăm trạng thái sạc dựa trên điện áp ban đầu

 Lowest voltage: Điện áp thấp nhất trong quá trình thực nghiệm

 Voltage drop: Chênh lệch giữa điện áp ban đầu và điện áp thấp nhất

 Maximum recorded: Dòng khởi động tối đa khi máy khởi động/ động cơ quay

 Internal resistance: Điện trở trong của ác quy

 Capacity: Giá trị dòng khởi động lạnh

 Condition: Hiển thị tình trạng pin

 Resistance: Điện trở của ác quy, có giá trị bằng điện áp thấp nhất chia cho dòng khởi động tối đa

 Status: Tỉ lệ phần trăm sạc dựa trên độ lệch điện áp của pin so với pin được 100%

 Voltage: Điện áp danh định

 Ripple: Tổng độ sạc danh nghĩa khi sạc ác quy ở điện áp danh định

Compression Test

Phần mềm Pico Diagnostics thực hiện thử nghiệm nén tương đối để xác định các vấn đề cơ học của động cơ, thông qua việc tính toán các giá trị nén cho từng xylanh Các giá trị này được trình bày dưới dạng biểu đồ thanh, giúp người dùng dễ dàng so sánh và phân tích.

Thử nghiệm nén tương đối của PicoScope là phương pháp đơn giản và nhanh chóng để đánh giá sơ bộ tình trạng động cơ mà không cần tháo rời chi tiết Việc thiết lập dễ dàng giúp tiết kiệm thời gian, từ đó cho phép tiếp tục chẩn đoán và sửa chữa các lỗi khác trên xe.

Hình 5.12 Giao diện bài kiểm tra Compression

B1: Vô hiệu hóa động cơ

Để thực hiện thử nghiệm, cần đảm bảo rằng động cơ không khởi động, điều này có thể đạt được bằng cách tháo relay khỏi hộp cầu chì hoặc vô hiệu hóa kim phun.

B2: Kết nối ác quy với máy hiện sóng

Kết nối cáp BNC thử nghiệm với Channel A của PicoScope bằng cách gắn kẹp cá sấu màu đỏ vào đầu dò đỏ và kẹp cá sấu màu đen vào đầu dò đen Sau đó, kết nối kẹp đỏ với cực dương của pin và kẹp đen với điểm tiếp đất an toàn.

Trước khi bắt đầu kiểm tra ta phải lựa chon số xylanh của động cơ Nếu sử dụng bộ chuyển đổi áp suất nhấn vào Pressure

Hình 5.13 Cài đặt số lượng xylanh.

Nhấn vào Option trên thanh công cụ chính, sẽ xuất hiện hộp thoại cho phép thiết lập các tùy chon đặc biệt trước khi chạy thử nghiệm

Hình 5.14 Tuỳ chọn mở rộng trong bài kiểm tra Compression

Chú ý: Các tùy chọn bên trên chỉ áp dụng với bài kiểm áp suất nén tuyệt đối

Khi bạn nhấn nút “Start”, một cửa sổ sẽ hiện lên để hiển thị tiến độ kiểm tra và hướng dẫn thực hiện Sau khi xác nhận rằng điện áp của ắc quy phù hợp, thông báo sẽ được đưa ra.

“Crank Engine” xuất hiện hiện

Hình 5.15 Hướng dẫn khởi động động cơ

Tiếp đó ta bắt đầu quay động cơ Kiểm tra nén sẽ ghi lại 6 giây dữ liệu khi động cơ khởi động

Hình 5.16 Thời gian ghi nhận dữ liệu

Sau đó chương trình sẽ tín toán và hiện thị độ nén tương đối cho mỗi xy lanh theo tỷ lệ phần trăm của mức tối đa

Hình 5.17 Kết quả thực nghiệm.

Lưu ý rằng các thanh được đặt tên lần lượt là A, B, C, D, và do bài kiểm tra chỉ yêu cầu kết nối với ắc quy, nên không xác định được thanh nào hiển thị xy-lanh số 1 Việc này có thể gây ra sự thay đổi trong kết quả nếu thực hiện kiểm tra nhiều lần trên cùng một động cơ.

Cylinder Balance

Bài kiểm tra Cylinder Balance đánh giá mức độ đóng góp của từng xylanh vào tổng công suất của động cơ Sự chênh lệch công suất giữa các xylanh có thể do nén thấp, kim phun hỏng hoặc bugi lỗi Để thực hiện kiểm tra Cylinder Balance, cần đảm bảo một số điều kiện nhất định.

 Động cơ phải ở nhiệt độ hoạt động bình thường

 Động cơ phải được tắt trước khi kết nối máy hiện sóng

Hình 5.18 Giao diện Cylinder Balance

Nhấp chuột phải vào đồ thị để mở cửa sổ thông tin, giúp truy cập thêm dữ liệu liên quan đến thực nghiệm và kết quả đạt được.

Hình 5.19 Điều chỉnh đồ thị

 Variation: Hiển thị sự biến đổi trong đóng góp công suất động cơ ở mỗi xylanh bằng thanh màu xanh

 Misfire: Hiện thị lỗi mất đánh lửa bị nghi ngờ bằng một thanh riêng biệt

 Signal: Hiện thị biểu đồ thứ hai dưới dạng sóng

B1: Kết nối ác quy với máy hiện sóng

Kết nối cáp BNC thử nghiệm chung với Channel A của PicoScope bằng cách gắn kẹp cá sấu màu đỏ vào đầu dò đỏ và kẹp cá sấu màu đen vào đầu dò đen Sau đó, nối kẹp đỏ với cực dương của pin và kẹp đen với điểm tiếp đất an toàn để đảm bảo an toàn trong quá trình thử nghiệm.

Sau khi nhấn nút Bắt đầu để khởi động bài kiểm tra, một cửa sổ sẽ hiện ra hướng dẫn các thiết lập ban đầu, bao gồm khởi động động cơ, kiểm tra tự động điện áp ác quy, nhập số lượng xy lanh của động cơ và kiểm tra khả năng tương thích tín hiệu tự động.

Hình 5.20 Kiểm tra điện áp

Hình 5.22 Quá trình kiểm tra

Hình 5.23 Khi hoạt động bình thường

Khi vô hiệu hóa một xylanh trong quá trình kiểm tra Cylinder Balance, tình trạng động cơ được quan sát liên tục Việc vô hiệu hóa một máy sẽ ngay lập tức làm thay đổi biểu đồ, và khi động cơ trở lại trạng thái bình thường, thanh hiển thị tình trạng động cơ sẽ tăng trở lại.