mô hình giảng dạy hệ thống phun xăng điện tử có hiển thị thông số của cảm biến

Hồ Chí Minh,tháng 1 năm 2024MÔ HÌNH GIẢNG DẠY HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ CÓ HIỂN THỊ THÔNG SỐ CỦA CẢM BIẾN... BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TỔNG QUAN

Đặt vấn đề

Tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường là một trong những vấn đề thời sự mang tính toàn cầu Tiết kiệm giúp cắt giảm một lượng nhiên liệu đáng kể, điều này dẫn đến giảm một lượng chất thải có tác động xấu đến môi trường Trong đó, một trong những đối tượng có tiềm năng tiết kiệm năng lượng cao phải nói đến đó là hệ thống phun xăng điện tử

Có thể nói, hệ thống phun xăng điện tử đã giữ một vai trò quan trọng đối với động cơ ô tô hiện đại sử dụng nhiên liệu xăng hiện nay, nhưng đi kèm vấn đề khi xảy ra hư hỏng trên hệ thống rất khó phát hiện Để khắc phục cần có máy chẩn đoán nhưng giá thành của máy rất lớn không phảỉ ai cũng mua sắm được

Trường Cao đẳng Cộng đồng Hậu Giang có tổ chức giảng dạy hệ thống phun xăng điện tử nhưng tài liệu mô hình động cơ đặc biệt là máy chẩn đoán chưa có

Bắt nguồn từ khó khăn trên nên tác giả đã chọn đề tài: “Mô hình giảng dạy hệ thống phun xăng điện tử có hiển thị thông số của cảm biến”, để đóng góp cho ngành công nghệ ôtô của nhà trường.

Một số nghiên cứu ngoài nước và trong nước

Qua tìm hiểu công trình nghiên cứu ngoài nước như sau:

A Hamid, MTA Rahman, SF Khan, AH Adom, MA Rahim, MHN Ismail and A

Norizan [1] nghiên cứu “Chẩn đoán động cơ qua mạng không dây (IoT)”, tháng 10 năm 2017 Nghiên cứu về một thử nghiệm để thực hiện chẩn đoán động cơ thông qua mạng không dây Công trình này nhằm khắc phục vấn đề chẩn đoán trên OBD-II tiêu chuẩn hiện tại chỉ dùng ngoại tuyến hoặc có dây

Yong Xiong, Xiaoyan Li, Yong He, Min Wu [2] nghiên cứu “ Thiết kế và sử dụng hệ thống thử nghiệm ABS ECU khí nén”, tháng 3 năm 2015 ECU đóng vai trò quan

Trang 2 trọng trong việc đánh giá các tiêu chuẩn an toàn của hệ thống ABS, nó có thể được sử dụng để điều khiển bộ phận chấp hành theo các thông số trạng thái của xe Hệ thống có thể kiểm tra và đánh giá khả năng xử lý tín hiệu, khả năng giao tiếp và hiệu quả của các thuật toán điều khiển của ECU

Vlad Popescu, Iuliu Szekely [3] nghiên cứu “Hệ thống thu thập dữ liệu không dây sử dụng Bluetooth”, tháng 1 năm 2005 Nghiên cứu việc loại bỏ kết nối cáp vật lý giữa hệ thống thu thập dữ liệu và bộ xử lý dữ liệu mang lại sự linh hoạt và mạnh mẽ cho mọi hệ thống, nghiên cứu này khả năng xây dựng một hệ thống thu thập dữ liệu không dây kích thước nhỏ, chi phí thấp với khả năng tiết kiệm được cải thiện

M A C Din [4] nghiên cứu “Phát triển bộ chuyển đổi CAN Bus cho hệ thống chẩn đoán trên (OBD-II)”, tháng 12 năm 2019 Nghiên cứu công nghệ CAN-bus mục đích giảm dây nối và điều khiển hệ thống vật lý, thiết kế để tìm và đánh giá phương pháp nào phù hợp để nhận được kết quả dữ liệu chính xác và tránh dữ liệu bất thường và tốc độ truyền dữ liệu

Roman Gogola, Arpád Kósa [5] nghiên cứu “Điều khiển điện tử quá trình chuẩn bị và phun hỗn hợp nhiên liệu trong động cơ đốt trong”, tháng 11 năm 2014

Nghiên cứu này đề cập chuẩn bị và kiểm soát phun nhiên liệu hiệu quả trong động cơ đốt trong một bộ điều khiển động cơ đã được thiết kế cho kiểu động cơ xi-lanh đơn ảnh hưởng của số vòng quay trục khuỷu và vị trí của bướm ga đến quá trình phun nhiên liệu đã được thử nghiệm

Qua nghiên cứu một số đề tài gần đây cũng chỉ chú trọng đến việc thiết kế , chế tạo, nêu qui trình vận hành thiết bị chưa có phần hiển thị các thông số làm việc của thiết bị:

* Nguyễn Hoàng Luân.[6] Nghiên cứu chế tạo các mạch tạo pan động cơ ô tô có giao tiếp với máy tính phục vụ giảng dạy (tháng 4/2017): Nội dung chủ yếu của đề tài là thiết kế chế tạo các mạch tạo pan động cơ, giao diện mô phỏng trên máy tính được thực hiện bởi phần mềm LabVIEW Đề tài này thành công trong việc tạo ra các pan trên động cơ thông qua giao tiếp với máy tính, nhờ đó giúp cho học viên có thể

Trang 3 quan sát các thông số hoạt động của động cơ qua đó nâng cao chất lượng giảng dạy

* Trịnh Thái Luân.[7] Mô hình hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp máy tính thông qua LabVIEW (tháng 10/2012): Nội dung chủ yếu của đề tài này là Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống trợ lực điện, giao diện mô phỏng trên máy tính được thực hiện bởi phần mềm LabVIEW, chủ yếu thể hiện các thông số như: Điện áp thay đổi của cảm biến mô men; khả năng trợ lực của motor; màn hình hiển thị xung khi hệ thống làm việc ở nhiều chế độ khác nhau và núm điều chỉnh thay đổi tốc độ ô tô

Ngoài ra, để giúp cho việc sử dụng mô hình đạt hiệu quả tốt trong giảng dạy và học tập, tác giả đã biên soạn bộ tài liệu giảng dạy theo chương trình đào tạo hệ cao đẳng, ngành công nghệ ô tô kèm theo mô hình

* Trần Văn Lợi.[8] Nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống lái không trục lái

(tháng 10/2010): Nội dung chủ yếu của đề tài là ứng dụng phần mềm LabVIEW để điều khiển cơ cấu lái không thông qua trục lái, tạo cảm giác lái của mô hình xác thực với cảm giác lái của hệ thống lái thực tế trên ô tô, thiết kế mô hình với bánh xe dẫn hướng không tiếp xúc với mặt đường

* Quách Tuấn Vinh [9] Thiết kế chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống điều hòa nhiệt độ của xe ô tô có giao tiếp với máy tính (tháng 4/2017): Nội dung chủ yếu của đề tài là thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống điều hòa không khí trên ô tô, sử dụng LabVIEW để giao tiếp với mô hình Đề tài này thành công trong việc giúp người học quan sát và học tập các bộ phận của hệ thống điều hòa không khí ô tô một cách dễ dàng đồng thời thuận tiện trong việc tháo lắp, kiểm tra các bộ phận qua đó góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy lý thuyết và thực hành.

Tính cần thiết của đề tài

Cho đến nay chưa có đề tài nào đầy đủ nội dung nghiên cứu, chế tạo mô hình hệ thống phun xăng điện tử, có giao tiếp với máy tính, thực hiện các bài giảng thực hành và thực nghiệm sư phạm trên mô hình có hiển thị thông số của cảm biến Một số mô hình được bày bán trên mạng của một số công ty, còn thiếu một số chức năng cần thiết để học tập và nghiên cứu trên mô hình như không quan sát được các chế độ

Trang 4 hoạt động của hệ thống, không giả lập được các tình huống hư hỏng, không hiển thị được thông số hoạt động của cảm biến

Từ những hạn chế nêu trên nên bản thân đã làm đề tài “ Mô hình giảng dạy hệ thống phun xăng điện tử có hiển thị thông số của cảm biến ”.

Mục tiêu nghiên cứu

- Thiết kế chế tạo được mô hình về động cơ phun xăng có hiển thị thông số của cảm biến, để giảng dạy được tốt hơn

- Góp phần cho khoa và thêm một mô hình để bổ xung vào thiết bị đào tạo nghề.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Các mạch tạo pan trên động cơ 1NZ-FE

- Ứng dụng phần mềm LabVIEW

- Dùng card HDL 9090 để thu thập dữ liệu

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài chỉ thực hiện nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử trên động cơ 1NZ-FE lắp trên hãng xe Toyota Vios Đồng thời chỉ tiến hành khảo sát trên mô hình thực nghiệm nhằm nghiên cứu làm rõ hoạt động của hệ thống Phần thiết kế, chế tạo chỉ xin giới hạn việc trình bày kết quả thi công dưới dạng sản phẩm hoàn thiện, phần nội dung không đề cập đến việc tính toán kết cấu cũng như sức bền cho từng chi tiết mô hình.

Nội dung của đề tài

- Tạo một mô hình, bộ thu thập dữ liệu một số cảm biến thuộc hệ thống phun xăng điện tử trên thiết bị của một chiếc ô tô thật

- Biên soạn một số bài tập thực hành dùng dạy và học có thể tiến hành các thực nghiệm hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử.

Phương pháp nghiên cứu

Dùng các phương pháp nghiên cứu sau:

Trang 5 - Phương pháp tổng quan tài liệu: Tìm hiểu các nguồn tài liệu trên mạng Internet, thu thập tài liệu liên quan, đọc và phân tích tài liệu thu thập được

- Phương pháp tính toán lý thuyết: Đặc tính động cơ, lý thuyết điều khiển phun xăng điện tử, cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số cảm biến, tìm hiểu và ứng dụng phần mềm LabVIEW, ứng dụng card 9090 để giao tiếp

- Phương pháp thực nghiệm: Dùng thực nghiệm để xây dựng mô hình, tạo các công tắc pan trên động cơ, giao tiếp với máy tính, biên soạn một số bài thực hành, so sánh, kiểm chứng kết quả thực hiện, minh chứng cho các thông số trên mô hình là đúng đắn, đáng tin cậy

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Tín hiệu đầu vào

Hình 2.4: Cấu tạo cảm biến loại dây nhiệt [12] Động cơ 1NZ-FE sử dụng cảm biến loại dây nhiệt lắp trên đường ống nạp dẫn đến bướm ga có nhiệm vụ đo khối lượng không khí nạp trực tiếp đi vào buồng đốt

Khi có dòng điện chạy qua dây sấy làm cho dây nóng lên, nó được làm mát khi có dòng khí đi qua tương ứng với lượng gió Sau đó giữ cho dòng điện chạy vào làm cho nhiệt độ dây sấy không dao động, dòng điện đó tương ứng với khối lượng khí nạp vào động cơ Khi thay đổi dòng điện qua dây sấy tương ứng với khối lượng khí nạp vào động cơ, tín hiệu này được chân VG phát hiện và gởi về ECU động cơ

Hình 2.5: Nguyên lý làm việc của cảm biến đo gió dây nhiệt [12]

2.2.2 Cảm biến đo nhiệt độ khí nạp [11] Được đặt chung cảm biến đo gió dùng để đo nhiệt độ không khí trước khi vào động cơ

Hình 2.6: Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp [11]

Nó có một nhiệt điện trở âm được nối về ECU theo sơ đồ mạch điện như trên

Một nhiệt điện trở được gắn trong cảm biến, điện trở sẽ thay đổi tương ứng với nhiệt độ khí nạp vào trong động cơ Sự tăng hay giảm giá trị điện áp gởi đến ECU khi thay đổi giá trị điện trở, nguồn đưa đến chân cảm biến từ ECU có giá trị khoảng 5V

Khi khí nạp vào động cơ có nhiệt độ thay đổi làm cho giá trị điện trở ở cảm biến cũng biến đổi theo và điện áp từ chân THA sẽ thay đổi, chân THA dùng để nhận biết nhiệt độ khí nạp để tăng giảm thời gian phun

Bảng 2.1: Đặc tính cảm biến đo nhiệt độ khí nạp theo giá trị điện áp [11]

Nhiệt độ khí nạp ( 0 C) Điện áp (V) Nhiệt độ khí nạp ( 0 C) Điện áp (V)

2.2.3 Cảm biến đo nhiệt độ động cơ [11] Được lắp trên thân máy gần với đường ống ra của nước làm mát sử dụng để xác định nhiệt độ của động cơ Một con nhiệt điện trở được gắn trong cảm biến sẽ có giá trị thay đổi tương ứng với nhiệt độ động cơ Sự tăng hay giảm giá trị điện áp gởi đến ECU được giám sát dưới sự biến đổi giá trị điện trở, nguồn điện đưa đến chân cảm

Trang 10 biến từ ECU có giá trị khoảng 5V Cảm biến này có 2 cực đó là cực tín hiệu THW và cực mass E2 dùng để điều chỉnh lượng xăng phun cho phù hợp

Hình 2.7: Mạch điện cảm biến đo nhiệt độ động cơ [11] Đặc tính cảm biến:

Hình 2.8: Đường đặc tính cảm biến đo nhiệt độ động cơ Bảng 2.2: Đặc tính cảm biến đo nhiệt độ động cơ theo giá trị điện áp [11]

Nhiệt độ động cơ ( 0 C) Điện áp (V) Nhiệt độ động cơ ( 0 C) Điện áp (V)

2.2.4 Cảm biến vị trí bướm ga [11], [12]

Có nhiệm vụ xác định độ mở bướm ga chuyển thành một giá trị điện đưa về hộp ECU Hộp ECU dùng tín hiệu để xác định tải của động cơ, từ đó điều chỉnh lưu lượng phun nhiên liệu, đánh lửa và tốc độ không tải

Hình 2.9: Cảm biến vị trí bướm ga [12]

Chân VC được cấp điện áp gần 5V đến từ ECU Khi tiếp điểm di chuyển dọc trên biến trở tỉ lệ với độ mở của bướm ga, điện áp ra thay đổi theo giá trị điện trở gởi về chân VTA rồi truyền đến ECU động cơ

Hình 2.10: Mạch điện cảm biến vị trí bướm ga [12]

Bảng 2.3: Đặc tính góc mở bướm ga theo điện áp [11]

Hình 2.11: Đường đặc tính cảm biến bướm ga theo điện áp [11]

Cảm biến ôxy là thiết bị đo nồng độ ôxy còn thừa trong quá trình cháy, giúp động cơ điều chỉnh lượng xăng phun phù hợp, vẫn giữ được công suất động cơ mà còn đạt tiêu chuẩn về khí thải Có hai loại cảm biến ôxy là loại nung nóng và không nung nóng

Loại nung nóng bên trong có dây sấy sử dụng điện áp ắc quy để đưa thiết bị vào nhiệt độ làm việc khoảng 350 o C Loại không nung không có dây sấy, thiết bị sử dụng khí xả để nung nóng đến nhiệt độ làm việc nên mất thời gian sau mới đo được nồng độ ôxy.

Hình 2.12: Cấu tạo cảm biến ôxy [10]

Hình 2.13: Sơ đồ mạch điện cảm biến ôxy [10]

ECU sẽ hiệu chỉnh tỉ lệ hòa khí từ lượng ôxy trong khí thải Khi điện áp cảm

0,45 vôn thì hệ số không khí =1 Nếu điện áp cao hơn 0,45 V thì hỗn hợp đang trong quá trình giàu xăng Còn điện áp dưới 0,45 vôn trong buồng đốt của động cơ hỗn hợp nghèo xăng

Cảm biến kích nổ thường được chế tạo bằng vật liệu áp điện Nó được gắn trên thân xylanh hoặc nắp máy để cảm nhận xung kích nổ phát sinh trong động cơ và gởi tín hiệu này tới ECU làm trễ thời điểm đánh lửa nhằm ngăn chặn hiện tượng kích nổ

Hình 2.14: Cấu tạo cảm biến kích nổ

Thành phần áp điện trong cảm biến kích nổ được chế tạo bằng tinh thể thạch anh là những vật liệu khi có áp lực sẽ sinh ra điện áp (piezoelement) Phần tử áp điện được thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung của động cơ khi có hiện tượng kích nổ để xảy ra hiệu ứng cộng hưởng (f = 7kHz) Như vậy, khi có kích nổ, tinh thể thạch anh sẽ chịu áp lực lớn nhất và sinh ra một điện áp Tín hiệu điện áp này có giá trị nhỏ hơn 2,4 V Nhờ tín hiệu này, ECU nhận biết hiện tượng kích nổ và

Trang 14 điều chỉnh giảm góc đánh lửa cho đến khi không còn kích nổ ECU sau đó có thể chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại

Hình 2.15: Đồ thị biểu diễn tần số kích nổ

Hình 2.16: Mạch điện cảm biến kích nổ 2.2.7 Cảm biến xác định vị trí piston và tốc độ động cơ [12]

* Cảm biến xác định vị trí piston: Xác nhận vị trí điểm trên cùng hoặc điểm dưới cùng piston rồi gởi tín hiệu về ECU biết, thường là vị trí của piston số 1 Công dụng của nó là để ECU điều chỉnh thời điểm phun xăng và đánh lửa

Nguyên lý hoạt động: Gồm có một rotor và cuộn dây cảm ứng có lõi gắn với một nam châm vĩnh cửu đứng yên Trên động cơ 1NZ - FE, rotor để khép mạch từ là một đĩa có 3 răng (khuyết một răng) gắn trên trục cam nạp

Hình 2.17: Cảm biến vị trí piston

Hộp điều khiển (ECU) [10]

ECU dùng để tiếp nhận tín hiệu và xử lý tín hiệu từ cảm biến rồi đưa ra tín hiệu điều khiển thích hợp đến cơ cấu chấp hành giúp chẩn đoán động cơ một cách hệ thống khi có xảy ra hư hỏng

Hình 2.21: Sơ đồ khối máy tính với microprocessor

ROM: thông tin trong bộ nhớ đã được lưu Các thông tin trong bộ nhớ ROM có thể xem mà không được nạp thêm vào Đây là nơi cung cấp thông tin cho hộp điều khiển

Trang 17 PROM: thông tin trong bộ nhớ đã được lưu Nhưng chỉ khác cho phép người dùng xem và hiệu chỉnh được như kích hoạt thêm tính năng ẩn, điều chỉnh lại tốc độ cầm chừng, góc lái

RAM: Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý RAM có thể đọc và ghi các số liệu theo địa chỉ bất kỳ Ram có hai loại: RAM xóa được và RAM không xóa được

KAM: lưu trữ các thông tin mới cung cấp cho hộp điều khiển, khi tắt chìa khóa bộ nhớ sẽ vẫn được lưu, nhưng sẽ mất dữ liệu khi mất nguồn ắc quy

Bộ vi xử lý: các thông tin trên xe thông qua các bộ nhớ, sau đó truyền đến hộp điều khiển để xử lý và ra lệnh cho cơ cấu chấp hành phù hợp.

Hệ thống điều khiển đánh lửa [10], [12]

Hệ thống đánh lửa để đốt cháy hòa khí, chuyển đổi điện áp thấp DC 12V của ắc quy thành dòng điện AC cao áp 15 đến 40KV đưa đến bugi Nó bao gồm các thiết bị như bugi, bobin…

Hình 2.22: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa theo chương trình [10]

Trang 18 Để điều khiển đánh lửa ECU dựa vào tín hiệu G và NE gửi tín hiệu IGT để đóng ngắt dòng điện sơ cấp trong cuộn dây đánh lửa Khi dòng điện cuộn dây sơ cấp bị mất đột ngột, lúc này ở cuộn thứ cấp sẽ tạo ra một sức điện động ở cuộn dây thứ cấp sẽ đưa đến bugi để đánh lửa

Hình 2.23: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bô bin đơn (DIS) [12]

Hình 2.24: Dạng xung tín hiệu điều khiển của IGT và IGF [12].

Điều khiển kim phun [10]

2.5.1 Thời gian phun cơ bản

Loại D - jetronic dùng MAP sensor được xác định bởi áp suất đường ống nạp và tốc độ động cơ Bộ nhớ bên trong của ECU chứa dữ liệu về thời gian phun cơ bản khác nhau Loại L-jetronic dùng cảm biến đo lưu lượng gió (air flowmeter); thời gian phun cơ bản được xác định bởi thể tích của lượng khí đi vào và tốc độ động cơ:

(1) Trong đó: G k lượng khí nạp; N e Tốc độ động cơ; K Hệ số điều chỉnh

2.5.2 Hiệu chỉnh thời gian phun:

Sự hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp: Để thay đổi lượng xăng phun vào động cơ

ECU xem nhiệt độ chuẩn của khí nạp là 20 0 C, khi nhiệt độ khí nạp thay đổi thì lượng xăng phun vào động cơ sẽ thay đổi theo

Hình 2.25: Đặc tính hiệu chỉnh bởi nhiệt độ khí nạp

Khi khởi động sự làm giàu nhiên liệu: Để giúp động cơ khi khởi động dễ nổ

ECU điều khiển phun thêm một lượng xăng phụ trong một thời gian xác định trước

Sự làm giàu nhiên liệu phụ thuộc vào nhiệt độ động cơ

Hình 2.26: Sự hiệu chỉnh làm giàu hỗn hợp sau khởi động

Sự làm giàu nhiên liệu khi hâm nóng: Khi trời lạnh, sự bốc hơi nhiên liệu không tốt động cơ hoạt động không ổn định nếu không được cung cấp một hỗn hợp giàu xăng Vì vậy, ECU hiệu chỉnh tăng lượng nhiên liệu phun, cho đến khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ đã được xác định trước (60 0 C)

Sự làm giàu nhiên liệu khi đầy tải: ECU lấy tín hiệu đầy tải được từ góc mở của bướm ga hay thể tích khí nạp khi động cơ hoạt động ở chế độ đầy tải Lượng nhiên liệu phun vào tăng lên tùy theo tải để đảm bảo sự vận hành của động cơ Tùy

Trang 20 theo loại động cơ giá trị này có thể tăng 10 - 30% tổng lượng nhiên liệu

Sự hiệu chỉnh tỉ lệ hòa khí trong quá trình thay đổi tốc độ: Trong suốt quá trình động cơ thay đổi tốc độ, ECU điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào phải tăng hay giảm đi đảm bảo sự vận hành chính xác của động cơ dựa vào tín hiệu từ cảm biến bướm ga

Sự cắt nhiên liệu: Để giảm lượng khí thải và cải thiện tiêu hao nhiên liệu ECU sẽ ngắt kim phun khi giảm tốc độ nếu cánh bướm ga đóng kín Nhiên liệu được phun trở lại khi cánh bướm ga mở hoặc tốc độ động cơ giảm xuống dưới quy định

Hình 2.27: Sự cắt nhiên liệu được biểu diễn bằng đồ thị

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIẢNG DẠY HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ CÓ HIỂN THỊ THÔNG SỐ CỦA CẢM BIẾN

Thiết kế, chế tạo mô hình [12], [14]

Mô hình sử dụng các cụm chi tiết thật của động cơ 1NZ - FE trang bị trên xe Toyota - Vios đời 2006, xe hiện vẫn còn phổ biến ở nước ta cũng như đang áp dụng giảng dạy tại cơ quan mà học viên đang công tác Luận văn, không đưa ra các bước tính toán các thông số để lựa chọn như tính dao động của động cơ và các hệ thống khi làm việc, khả năng chịu tải trọng của giá đỡ động cơ… Ở đây chỉ giới thiệu thi công mô hình dưới dạng một sản phẩm đã được hoàn chỉnh

3.1.1 Công dụng của mô hình

- Phục vụ giảng dạy lý thuyết các hệ thống trên động cơ

- Phục vụ giảng dạy thực hành bảo dưỡng kiểm tra, cân chỉnh sửa chữa các hệ thống của động cơ

- Tạo pan chẩn đoán và xử lý pan hệ thống trên động cơ

3.1.2 Cấu tạo các bộ phận của mô hình 3.1.2.1 Động cơ 1NZ-FE

* Các đặc điểm chính của động cơ

- Hệ thống phối khí: Phân phối với trục cam đôi, điều khiển cam thông minh

+ Kim phun có 12 lỗ phun

+ Bơm xăng dạng mô đun được lắp trong thùng xăng

- Đánh lửa trực tiếp DIS

- Hệ thống nạp: Máy phát điện nhỏ gọn

- Quạt giải nhiệt làm việc một chế độ

Trang 22 - Hệ thống khởi động: Mở vị trí START sẽ có dòng điện điều khiển motor máy khởi động

* Hệ thống điều khiển động cơ

- Vị trí sơ đồ chân ECU

Hình 3.1: Vị trí sơ đồ chân ECU

- Ký hiệu vị trí các chân và tín hiệu điều khiển của ECU

Bảng 3.1: Ký hiệu vị trí các chân và tín hiệu điều khiển của ECU [12]

Ký hiệu Viết tắt Diễn giải

FC Fuel Control Tín hiệu điều khiển sự hoạt động bơm nhiên liệu 11E5 W Malfunction Indicator Ligh Tín hiệu đèn MIL 19E4 STP Stop light Switch Công tắc đèn phanh

23E3 OXL Oxygen Cảm biến ôxy

PS Oil Pressure Switch Power Steering Công tắc áp suất dầu trợ lực lái

5E5 TACH Tachometer Đồng hồ đo tốc độ

18E2 VC Voltage Circuit Nguồn cảm biến

24E3 VG Voltage intake gas Tín hiệu lưu lượng khí nạp

THW Coolant temperature sensor signal

Tín hiệu cảm biến xác định nhiệt động cơ

26E2 G2+ Camshaft Position Sensor Cảm biến xác định vị trí trục cam 27E2 NE+ Crankshaft Position Sensor Cảm biến vị trí trục khuỷu

34E2 NE- Crankshaft Position Sensor Cảm biến vị trí trục khuỷu

THA Thermostatic Air Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp 21E2 VTA Valve Throttle Angle Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga

1E2 #10 Injector No.1 Tín hiệu vòi phun số 1 2E2 #20 Injector No.2 Tín hiệu vòi phun số 2 3E2 #30 Injector No.3 Tín hiệu vòi phun số 3 4E2 #40 Injector No.4 Tín hiệu vòi phun số 4 7E2 E01 Earth Ground Injector Mát Tín hiệu vòi phun 6E2 E02 Earth Ground Injector Mát Tín hiệu vòi phun 5E2 E03 Earth Ground Injector Mát Tín hiệu vòi phun 8E2 IGT1 Ignition Timing 1 Tín hiệu đánh lửa bô bin 1 9E2 IGT2 Ignition Timing 2 Tín hiệu đánh lửa bô bin 2 10E2 IGT3 Ignition Timing 3 Tín hiệu đánh lửa bô bin 3 11E2 IGT4 Ignition Timing 4 Tín hiệu đánh lửa bô bin 4 23E2 IGF Ignition Confirmation Tín hiệu phản hồi đánh lửa

RSD Idle Speed Control Valve Tín hiệu điều khiển chạy cầm chừng 15E2 OCV+ Camshaft Timing Oil Tín hiệu điều khiển van áp suất

14E2 OCV- Control Valve dầu trục cam

1E3 KNK Knock sensor Tín hiệu cảm biến kích nổ

STA Starter Relay Signal Tín hiệu điều khiển máy khởi động

- Sơ đồ mạch điện động cơ 1NZ-FE

Hình 3.2: Mạch điện động cơ 1NZ-FE 3.1.2.2 Thiết kế mô hình

* Thiết kế khung thép gá lắp mô hình:

Mô hình được đỡ trên khung thép, được gia công với độ bền cao và có độ cứng vững tốt khung mô hình được đặt trên các bánh xe do đó có thể di chuyển dễ dàng có

Trang 26 tính cơ động cao

Kích thước của mô hình: 1450 x1000 x1050 (mm) Trọng lượng: 350 kg

Hình 3.3: Giá đỡ mô hình nhìn từ trên xuống

Hình 3.4: Hình chiếu đứng khung mô hình

Hình 3.5: Hình chiếu cạnh khung mô hình

* Sơ đồ bố trí tổng thể trên mô hình

Trên mô hình bố trí gồm các thiết bị như khóa điện dùng để bật tắt nguồn điện, đồng hồ đo áp xăng để nhận biết áp suất xăng, giắc chẩn đoán động cơ, bảng đồng hồ táp lô dùng để thể hiện thông số của động cơ ngoài ra còn bố trí thêm giắc đo kiểm và công tắc bằng cơ khí tạo pan để tạo các bài kiểm tra trên động cơ

Hình 3.6: Bố trí trên mô hình

* Mạch tạo pan cơ khí và các chân giắc đo kiểm

Phía trên là các chân của ECU được đưa dưới dạng giắc cắm để đo các tín hiệu của cảm biến

Hình 3.7 : Bảng chân giắc hộp ECU

Phía dưới là các công tắc (ON-OFF) cơ khí dùng để tạo pan các bài kiểm tra phục vụ cho thực hành chẩn đoán động cơ

Hình 3.8: Bảng công tắc tạo pan cơ khí

* Mô hình tổng thể sau khi hoàn chỉnh

Mô hình giúp cho giáo viên và người học thấy được sự giống và khác về hoạt động các loại cảm biến, cơ cấu chấp hành Từ đó cũng tự tạo các pan về cảm biến để đưa ra cách kiểm tra và sửa chữa cho phù hợp, rút ngắn được quá trình đào tạo về từng hệ thống trên động cơ

Hình 3.9: Mô hình tổng thể động cơ 3.1.3 Nguyên lý vận hành mô hình

- Nguồn điện cấp cho mô hình: DC 12V-45Ah, nhiên liệu xăng - Khi bật khóa điện ON, hệ thống điều khiển động cơ được cung cấp nguồn điện 12V Lúc này rơ le chính hoạt động (có tiếng kêu) và đèn báo MIL trên táp lô sáng, đồng thời đèn báo áp suất nhớt, đèn báo sạc bình cũng sáng lên

- Sau khi khởi động (máy nổ), nếu không có sự cố gì xảy ra thì các đèn báo phải tắt

- Khi động cơ chưa làm việc, ECU động cơ chưa điều khiển bơm xăng, bơm xăng chưa hoạt động do đó khi nhìn vào đồng hồ áp suất xăng có giá trị bằng 0 kg/cm 2 Có nghĩa là hệ thống nhiên liệu chưa làm việc Bên cạnh còn có giắc chẩn đoán động cơ dùng để liên kết với thiết bị chẩn đoán đọc và xóa mã lỗi khi động cơ xảy ra tình trạng hư hỏng

Hình 3.10: Vị trí đèn báo lỗi trên đồng hồ táp lô

Thiết bị thu thập tín hiệu từ các cảm biến [13], [15], [18]

3.2.1 Sơ đồ giao tiếp giữa card HDL 9090 với máy tính và mô hình

Card HDL 9090 được tạo ra dựa trên môi trường vi điều khiển được ứng dụng truyền và nhận dữ liệu trong phần mềm LabVIEW Card HDL 9090 là nơi truyền và nhận dữ liệu từ mô hình qua bộ phận hiển thị và ngược lại

Hình 3.11: Sơ đồ giao tiếp giữa card HDL 9090 với máy tính và mô hình 3.2.2 Sơ đồ giao tiếp giữa card HDL 9090 với phần mềm LabVIEW

3.2.2.1 Lưu đồ thuật toán phương thức thu thập dữ liệu của card HDL9090 và truyền dữ liệu lên máy tính

Card HDL 9090 xử lý tín hiệu để chuyển từ giá trị điện áp thành giá trị số (đối với các chân ADC Chuyển từ (0 - 5)V thành 0 – 1023, đối với chân đọc xung, chuyển từ dạng xung thành dạng số đếm lặp lại từ 0 – 100000)

Hình 3.12: Lưu đồ thuật toán của card HDL9090 3.2.2.2 Lưu đồ thuật toán LabVIEW

Hình 3.13: Lưu đồ thuật toán LabVIEW

3.2.2.3 Sơ đồ khối giao tiếp card HDL 9090 với phần mềm LabVIEW

Hình 3.14: Sơ đồ khối giao tiếp card HDL 9090 với phần mềm LabVIEW

KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH TRÊN MÔ HÌNH

Khái quát

Cho động cơ hoạt động để lấy số liệu từ máy chẩn đoán chuyên dùng và phần mềm LabVIEW để thu thập dữ liệu sau đó so sánh các kết quả như: cảm biến đo gió, cảm biến đo nhiệt độ khí nap, cảm biến đo nhiệt độ động cơ, cảm biến xác định vị trí bướm ga, cảm biến ôxy, cảm biến đo tốc độ động cơ khi thay đổi số vòng quay từ đó xác định được phương trình và đồ thị Đối với hệ thống nhiên liệu, đánh lửa chỉ tiến hành làm các bài tập thực hành.

Nội dung thực nghiệm

Dùng máy chẩn đoán chuyên dùng (Carman Scan VG Plus) tiến hành thu thập dữ liệu của động cơ từ các cảm biến bằng cách kết nối máy chẩn đoán vào cực DLC3 của động cơ để thu thập tín hiệu từ các cảm biến

4.2.1.1 Thu thập tín hiệu từ cảm biến đo lưu lượng gió

- Liên kết máy chẩn đoán vào cực DLC3;

- Vận hành động cơ và để chạy không tải;

- Khởi động máy chẩn đoán, lựa chọn chương trình chẩn đoán phù hợp với động cơ;

- Chọn phần DATA LIST và đọc giá trị trên máy chẩn đoán;

- Tăng dần ga để thay đổi số vòng quay;

- Đọc và ghi lại giá trị

* Kết quả: Sau khi tiến hành, thông số điện áp và khối lượng khí nạp ứng với mỗi vòng quay được ghi nhận:

Bảng 4.1: Giá trị khối lượng không khí nạp và điện áp đo được khi thay đổi số vòng quay dùng máy chẩn đoán chuyên dùng Số vòng quay (v/p) 717,8 1110 1502 1912 2058 3005

Khối lượng không khí (gm/s) 2,89 3,45 4,40 5,15 5,65 8,90 Điện áp (V) 1,44 1,50 1,60 1,70 1,77 2,05

Khi tăng dần tốc độ động cơ từ tốc độ thấp lên tốc độ cao lượng khí nạp được nạp vào cũng tăng dần, điều này có nghĩa là ở tốc độ cao lượng nhiên liệu cũng phải được cung cấp vào nhiều đảm bảo quá trình cháy, do đó khối lượng khí nạp cũng phải tăng

Khi gia tăng khối lượng khí nạp, điện áp tại chân VG cũng tăng theo tỷ lệ thuận, tức là cảm biến phải điều chỉnh dòng điện để duy trì nhiệt độ của dây sấy dòng này biến đổi thành giá trị điện áp

4.2.1.2 Thu thập tín hiệu từ cảm biến đo nhiệt độ khí nạp

- Thay đổi nhiệt độ khí nạp vào động cơ;

- Đọc ghi lại giá trị nhiệt độ và điện áp

* Kết quả: Sau khi tiến hành, thông số giá trị nhiệt độ và điện áp được ghi nhận:

Bảng 4.2: Giá trị nhiệt độ khí nạp và điện áp khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng

Cực Nhiệt độ khí nạp ( 0 C) Điện áp (V)

Thay đổi nhiệt độ khí nạp từ giá trị thấp đến giá trị cao thì điện áp của cảm biến cũng giảm từ cao xuống thấp điều đó có nghĩa là trong ECU sẽ cấp một nguồn điện 5V đến cảm biến thông qua cực THA Khi nhiệt độ của môi trường thay đổi đi vào động cơ qua cảm biến thì điện trở của cảm biến sẽ thay đổi tương ứng với sự thay đổi của nhiệt độ làm cho điện áp của cực THA cũng biến đổi theo

4.2.1.3 Thu thập tín hiệu từ cảm biến đo nhiệt độ động cơ

- Khởi động máy chẩn đoán, lựa chọn chương trình chẩn đoán phù hợp;

- Thay đổi nhiệt độ động cơ;

- Đọc ghi lại giá trị nhiệt độ và điện áp

* Kết quả: Sau khi tiến hành thông số giá trị nhiệt độ và điện áp khi thay đổi được ghi nhận theo bảng dưới đây:

Bảng 4.3: Giá trị nhiệt độ động cơ và điện áp khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng

Cực Nhiệt độ động cơ ( 0 C) Điện áp (V)

Nhiệt độ động cơ biến đổi từ giá trị thấp đến giá trị cao thì điện áp của cảm biến cũng giảm từ cao xuống thấp điều đó có nghĩa là trong ECU sẽ cấp một nguồn điện 5V đến cảm biến thông qua cực THW Khi nhiệt độ động cơ thay đổi đi qua cảm biến thì điện trở của cảm biến sẽ thay đổi điện áp của cực THW gởi về ECU cũng thay đổi

4.2.1.4 Thu thập tín hiệu từ cảm biến xác định vị trí bướm ga

- Tăng dần độ mở cánh bướm ga;

- Đọc ghi lại giá trị phần % góc mở cánh bướm ga và điện áp

* Kết quả: Sau khi tiến hành, thông số phần % góc mở cánh bướm ga và điện áp khi thay đổi được ghi nhận theo bảng dưới đây:

Bảng 4.4: Phần % góc mở cánh bướm ga và giá trị điện áp khi thay đổi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng Góc mở bướm ga (%) 9,7 12 14 20,2 25,2 30,3 40 44,3 48,5 Điện áp (v) 0,49 0,60 0,72 1,03 1,29 1,54 2,04 2,25 2,47

Một giá trị điện áp trong ECU được cấp cho cảm biến, khi bướm ga đóng kín, điện áp khoảng 0,49 V được cấp đến cực VTA của ECU Khi độ mở cánh bướm ga thay đổi thì điện áp tại cực VTA của ECU thay đổi tỷ lệ với độ mở của bướm ga khoảng từ 3,5 V đến 5V khi bướm ga mở hoàn toàn

4.2.1.5 Thu thập tín hiệu từ cảm biến ôxy

Trang 37 - Liên kết máy chẩn đoán vào cực DLC3;

- Tăng ga để thay đổi tốc độ động cơ;

Tín hiệu của cảm biến ôxy truyền về ECU dùng để thay đổi lượng nhiên liệu nhằm giữ cho tỉ lệ không khí và nhiên liệu ở gần giá trị >> =1 Khi điện áp cảm biến phát ra là 0,45 vôn thì hệ số không khí >> =1 Nếu điện áp phát ra cao hơn 0,45 V thì hỗn hợp đang trong quá trình giàu nhiên liệu Còn điện áp phát ra bé hơn 0,45 vôn hỗn hợp trong buồng đốt của động cơ nghèo nhiên liệu

4.2.2 Thực nghiệm 2: Dùng phần mềm tiến hành thu thập dữ liệu cảm biến

* Mô tả: Dùng phần mềm LabVIEW và card HDL USB 9090 xử lý dữ liệu và hiển thị các thông số lên máy tính được giao tiếp bằng cáp RS232

Hình 4.1: Kết quả thu thập các giá trị dữ liệu từ các cảm biến

* Qui trình thực hiện thu thập giá trị tín hiệu từ các cảm biến

Bước 1: Chân cảm biến cần thu thập tín hiệu như sau: đo lưu lượng gió (VG), đo nhiệt độ khí nap (THA), đo nhiệt độ động cơ (THW), xác định vị trí bướm ga

Trang 38 (VTA), cảm biến ôxy (OXL), đo tốc độ động cơ (NE+)

Bước 2: Kết nối các chân trên mô hình với các chân của bộ thu thập tín hiệu

Bước 3: Khởi động phần mềm LabVIEW trên máy tính

Bước 4: Kết nối card HDL 9090 với máy tính bằng cáp RS232

Bước 5: Nhấn nút Run trên màn hình máy tính để chạy chương trình

Bước 6: Khởi động động cơ

Bước 7: Tiến hành thu thập giá trị từ các cảm biến

Bước 8: Thay đổi tốc độ động cơ

Bước 9: Ghi giá trị thu thập được và xử lý giá trị thu được

Hình 4.2: Màng hình LabVIEW trên máy tính 4.2.2.1 Thu thập tín hiệu từ cảm biến đo lưu lượng gió

* Qui trình thực hiện kiểm tra

- Bật khóa điện, cho động cơ làm việc

- Tăng dần ga để thay đổi số vòng quay;

- Đọc và ghi lại giá trị số vòng quay động cơ và điện áp cảm biến

* Kết quả: Sau khi tiến hành, thông số điện áp và khối lượng khí nạp ứng với mỗi vòng quay được ghi nhận:

Bảng 4.5: Giá trị khối lượng không khí nạp và giá trị điện áp đo được khi số vòng quay thay đổi dùng phần mềm LabVIEW và card HDL USB 9090 Số vòng quay (v/p 717,8 1110 1502 1912 2058 3005

Hình 4.3: Đồ thị và hàm nội suy của cảm biến đo lưu lượng gió 4.2.2.2 Thu thập tín hiệu từ cảm biến đo nhiệt độ khí nạp

- Bật khóa điện, cho động cơ làm việc;

- Thay đổi giá trị nhiệt độ khí nạp vào động cơ;

- Đọc ghi lại thông số giá trị nhiệt độ khí nạp và điện áp

* Kết quả: Sau khi tiến hành, thông số giá trị nhiệt độ khí nạp và điện áp được ghi nhận:

Bảng 4.6: Giá trị nhiệt độ khí nạp và điện áp cảm biến dùng phần mềm LabVIEW và card HDL USB 9090

Khối lượng không khí (gm/s) Điện áp (V)

Hình 4.4: Đồ thị và hàm nội suy cảm biến đo nhiệt độ khí nạp 4.2.2.3 Thu thập tín hiệu từ cảm biến đo nhiệt độ động cơ

- Bật khóa điện, khởi động động cơ;

- Thay đổi nhiệt độ động cơ;

- Đọc ghi lại giá trị nhiệt độ động cơ và điện áp khi thay đổi

* Kết quả: Sau khi tiến hành, thông số giá trị nhiệt độ động cơ và điện áp được ghi nhận:

Bảng 4.7: Giá trị nhiệt độ động cơ và điện áp cảm biến dùng phần mềm LabVIEW và card HDL USB 9090

Hình 4.5: Đồ thị và hàm nội suy của cảm biến đo nhiệt độ động cơ 4.2.2.4 Thu thập tín hiệu từ cảm biến xác định vị trí bướm ga

- Tăng dần độ mở cánh bướm ga;

- Đọc ghi lại giá trị phần % góc mở bướm ga và giá trị điện áp khi thay đổi

* Kết quả: Sau khi tiến hành, thông số phần % góc mở bướm ga và giá trị điện áp được ghi nhận:

Bảng 4.8: Phần % góc mở bướm ga và giá trị điện áp khi dùng phần mềm

LabVIEW và card HDL USB 9090 Góc mở bướm ga (%) 9,7 13,3 19,1 25,5 28,8 42,7 44,1 48,5 Điện áp (v) 0,49 0,67 0,96 1,28 1,44 2,14 2,21 2,43

So sánh kết quả thực nghiệm

So sánh các kết quả của từng cảm biến khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng (Carman Scan VG Plus) và dùng phần mềm LabVIEW, card HDL USB 9090 xử lý dữ liệu và được truyền lên máy tính được giao tiếp bằng cáp RS232 cho ra các kết quả như sau:

4.3.1 Kết quả thu thập tín hiệu từ cảm biến đo lưu lượng gió

* Kết quả thu thập tín hiệu khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng (Carman Scan VG Plus)

Bảng 4.1: Giá trị khối lượng không khí nạp và điện áp đo được khi thay đổi số vòng quay dùng máy chẩn đoán chuyên dùng Số vòng quay (v/p) 717,8 1110 1502 1912 2058 3005

Góc mở bướm ga % Điện áp (V) y = 20x-0.1

Trang 43 Khối lượng không khí (gm/s) 2,89 3,45 4,40 5,15 5,65 8,90 Điện áp (V) 1,44 1,50 1,60 1,70 1,77 2,05

* Kết quả thu thập tín hiệu khi dùng phần mềm LabVIEW và card HDL

USB 9090 Bảng 4.5: Giá trị khối lượng không khí nạp và giá trị điện áp đo được khi số vòng quay thay đổi dùng phần mềm LabVIEW và card HDL USB 9090 Số vòng quay (v/p 717,8 1110 1502 1912 2058 3005

Qua kết quả hai bảng trên ta thấy khi cùng một tốc độ của động cơ, cùng một khối lượng không khí, kết quả cho ra phần điện áp khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng (Carman Scan VG Plus), phần mềm LabVIEW và card HDL USB 9090 kết quả chênh lệch khoảng 0,03V

4.3.2 Kết quả thu thập tín hiệu từ cảm biến đo nhiệt độ khí nạp

* Kết quả thu thập tín hiệu khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng (Carman

Scan VG Plus) Bảng 4.2: Giá trị nhiệt độ khí nạp và điện áp cảm biến khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng

USB 9090 Bảng 4.6: Giá trị nhiệt độ khí nạp và điện áp cảm biến dùng phần mềm LabVIEW và card HDL USB 9090

* So sánh kết quả Từ kết quả hai bảng trên ta thấy khi cùng một nhiệt độ khí nạp, kết quả cho ra phần điện áp khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng (Carman Scan VG Plus), phần mềm LabVIEW và card HDL USB 9090 kết quả chênh lệch khoảng 0,02V

4.3.3 Kết quả thu thập tín hiệu từ cảm biến đo nhiệt độ động cơ

* Kết quả thu thập tín hiệu khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng (Carman

Scan VG Plus) Bảng 4.3: Giá trị nhiệt độ động cơ và điện áp khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng

USB 9090 Bảng 4.7: Giá trị nhiệt độ động cơ và điện áp cảm biến khi dùng phần mềm

LabVIEW và card HDL USB 9090

* So sánh kết quả Từ kết quả hai bảng trên ta thấy khi cùng một giá trị nhiệt độ động cơ, kết quả cho ra phần điện áp khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng (Carman Scan VG Plus), phần mềm LabVIEW và card HDL USB 9090 kết quả chênh lệch khoảng 0,01V

4.3.4 Kết quả thu thập tín hiệu từ cảm biến xác định vị trí bướm ga

* Kết quả thu thập tín hiệu khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng (Carman Scan

VG Plus) Bảng 4.4: Phần % góc mở cánh bướm ga và giá trị điện áp khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng Góc mở bướm ga (%) 9,7 12 14 20,2 25,2 30,3 40 44,3 48,5 Điện áp (V) 0,49 0,60 0,72 1,03 1,29 1,54 2,04 2,25 2,47

* Kết quả thu thập tín hiệu khi dùng phần mềm LabVIEW và card HDL USB 9090

Bảng 4.8: Phần % góc mở bướm ga và giá trị điện áp khi dùng phần mềm

LabVIEW và card HDL USB 9090 Góc mở bướm ga (%) 9,7 13,3 19,1 25,5 28,8 42,7 44,1 48,5 Điện áp (V) 0,49 0,67 0,96 1,28 1,44 2,14 2,21 2,43

* So sánh kết quả Từ kết quả hai bảng trên ta thấy khi thay đổi góc mở cánh bướm ga, kết quả cho ra phần điện áp khi dùng máy chẩn đoán chuyên dùng (Carman Scan VG Plus), phần mềm LabVIEW và card HDL USB 9090 kết quả chênh lệch khoảng 0,04V.

Xây dựng các bài tập thực hành trên mô hình

4.4.1 Bài tập thực hành 1: Kiểm tra và bảo dưỡng ECU [10], [11]

- Phát biểu được nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên tắc làm việc của máy tính

- Phát biểu được hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra và bảo dưỡng Môđun điều khiển điện tử

- Bảo dưỡng Môđun điều khiển điện tử đúng phương pháp và đúng tiêu chuẩn kỹ thuật

II Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị

- Bộ dụng cụ tháo lắp cầm tay nghề sửa chữa ô tô

- Đồng hồ điện vạn năng

- Thiết bị kiểm tra tín hiện của ECU

- Mô hình động cơ phun xăng điện tử 1NZ-FE

III Nội dung kiểm tra

1 Sơ đồ nguồn điện kiểm tra

Hình 4.7: Sơ đồ kiểm tra nguồn điện

- Kiểm tra nguồn thường trực cung cấp đến cực BATT

- Kiểm tra nguồn đến cực +B và +B1

- Kiểm tra mạch mối mass (E1 nối với âm ắc quy)

- Kiểm tra relay EFI - Kiểm tra công tắc máy (công tắc máy ON) - Đo điện áp giữa chân VC hoặc VCC với mass

+ Nếu điện áp giữa VC (VCC) với mass khoảng 4 6 V  Nguồn điện 5 vôn ECU còn tốt

+ Nếu điện áp giữa VC (VCC) với mass không nằm trong khoảng 4 6 V  ECU hỏng

- Dùng VOM đo điện trở chân 2-4: Điện trở được là ∞

- Dùng VOM đo điện trở chân 1-3: giá trị điện trở 60-90 Ω - Đưa nguồn điện ắc qui 12 vôn vào hai chân 1 và 3: đo điện trở tại chân 2-4 là 0 Ω

Hình 4.8: Kiểm tra relay 2.2 Kiểm tra các chân khóa điện

Dùng VOM kiểm tra thông mạch giữa các chân của khóa điện

Hình 4.9: Kiểm tra các chân khóa điện 2.3 Kiểm tra mạch cấp nguồn cho ECU

Nguồn của ắc qui luôn thường trực chân BATT và E1 của ECU khi khóa điện để ở vị trí OFF hoặc ON nó dùng để lưu thông tin khi xe hoạt động Nếu ta gở đi cầu chì EFI một khoảng thời gian 15 giây, các thông tin cần thiết trong ECU sẽ bị xóa

Công tắc mở ON sẽ có nguồn điện cung cấp cho cực +B và B1 của ECU

Bảng 4.9: Vị trí công tắc và giá trị điện áp

4.4.2 Bài tập thực hành số 2: Kiểm tra và bảo dưỡng các bộ cảm biến [10], [11]

- Phát biểu được nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên tắc làm việc của các bộ cảm biến

- Phát biểu được hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra và bảo dưỡng các bộ cảm biến

Trang 49 - Bảo dưỡng các bộ cảm biến đúng phương pháp và đúng tiêu chuẩn kỹ thuật

- Thiết bị kiểm tra tín hiện các cảm biến

III Nội dung kiểm tra

1 Kiểm tra cảm biến đo lưu lượng gió

Vị trí các chân bộ đo gió:

+B : Chân dương nguồn cung cấp từ relay chính

EVG: Mát bộ đo gió

VG: Tín hiệu xác định khối lượng không khí nạp

THA: Tín hiệu nhiệt độ khí nạp

E2: Mát cảm biến nhiệt độ khí nạp

Hình 4.10: Kiểm tra cảm biến đo lưu lượng gió

- Mở contact máy sang vị trí On

- Đo xác định điện áp tại chân cực +B và EVG: 12 vôn

- Đo xác định điện áp tại chân cực VG – EVG: 0,6 vôn

- Cho một lượng gió đi qua bộ đo gió, khi đó giá trị điện áp VG sẽ thay đổi tùy theo lượng gió đi qua bộ đo gió

2 Kiểm tra cảm biến đo nhiệt độ khí nạp

- Đo điện trở của cảm biến khi thay đổi theo nhiệt độ Ta dùng Ohm kế đo điện trở chân cực của cảm biến

Bảng 4.10: Giá trị điện trở của cảm biến theo nhiệt độ khí nạp

Nhiệt độ khí nạp (°C) Giá trị điện trở (K)

- Đo đường dây kết nối từ cảm biến đến ECU Dùng đồng hồ VOM đo thông mạch từ cảm biến đến ECU

Hình 4.11: Kiểm tra sự thông mạch của cảm biến nhiệt độ khí nạp đến ECU

- Kiểm tra nguồn 5 vôn đưa đến cho cảm biến từ ECU

Bảng 4.11: Giá trị điện áp từ ECU đưa đến cho cảm biến

Cực Điều kiện Điện áp

THA-E2 Công tắc On- chân cực đứt mạch 5 V

Công tắc On- chân cực chập mạch 0 V - Đo hai cực THA và E2 để xem giá trị điện áp

+ Đo điện áp hai cực THA và E2 nối đến ECU thay đổi nhiệt độ cảm biến rồi

Bảng 4.12: Giá trị điện áp dao động theo nhiệt độ khí nạp

Nhiệt độ khí nạp ( 0 C ) Điện áp (V)

3 Kiểm tra cảm biến đo nhiệt độ động cơ

Ta dùng VOM đo điện trở chân cảm biến

Bảng 4.13: Giá trị điện trở của cảm biến theo nhiệt độ động cơ

Nhiệt độ động cơ(°C) Giá trị điện trở (K)

- Đo đường dây kết nối từ cảm biến đến ECU Dùng đồng hồ VOM đo thông mạch từ cảm biến đến ECU

Hình 4.12: Kiểm tra sự thông mạch của cảm biến đo nhiệt độ động cơ đến ECU

- Đo nguồn điện 5 vôn đưa đến cho cảm biến từ ECU

Bảng 4.14: Giá trị điện áp từ ECU đưa đến cho cảm biến nhiệt độ động cơ

Cực Điều kiện Điện áp

THW-E2 Công tắc On- chân cực đứt mạch 5 V

Công tắc On- chân cực chập mạch 0 V - Đo hai cực THW và E2 để xem giá trị điện áp

+ Dùng đồng hồ VOM đo điện áp giữa hai cực THW và E2 của giắc nối ECU thay đổi nhiệt độ rồi so sánh với bảng giá trị chuẩn

Bảng 4.15: Giá trị điện áp dao động theo nhiệt độ động cơ

Nhiệt độ động cơ ( 0 C ) Điện áp (V)

4 Kiểm tra cảm biến xác định vị trí bướm ga

Dùng VOM đo điện trở các chân cảm biến như sau:

Bảng 4.16: Giá trị điện trở thay đổi theo vị trí mở cánh bướm ga

Các cực Điều kiện Điện trở

Khép kín hoàn toàn 0,1-5,6 KΩ Mở lớn hoàn toàn 2,1-10,1 KΩ - Đo đường dây kết nối từ cảm biến đến chân ECU Dùng đồng hồ VOM đo thông mạch từ cảm biến đến chân ECU

Hình 4.13: Kiểm tra sự thông mạch của cảm biến vị trí bướm ga đến ECU

- Đo mạch điện cung cấp cho cảm biến:

+ Dùng đồng hồ VOM xác định điện áp chân VC và chân E2 Điện áp tiêu chuẩn 4,9V – 5,5V

- Đo điện điều khiển ra của cảm biến:

+ Xoay cần bướm ga đo điện áp của chân VTA với E2 Điện áp biến đổi liên tục khi xoay cần bướm ga

Bảng 4.17: Giá trị điện áp cảm biến bướm ga

Cực Điều kiện Điện áp (V)

VTA và E2 Khép kín hoàn toàn 0,3 – 1,0

VTA và E2 Mở lớn hoàn toàn 2,1 – 4,9

5 Kiểm tra cảm biến đo nồng độ oxy

- Đo chân cực OXL và chân E1 của cảm biến - Cho động cơ đạt khoảng 1500 v/ph giữ trong 3 phút

- Đạp ga cho tốc độ động cơ đến 4000 v/ph

- Nhìn điện áp giữa 0 vôn tới 1 vôn: nằm trong 8 lần/10 giây

- Đo điện trở của phần tử nung nóng: 1015 Ω ở 20°C

Hình 4.14: Sơ đồ kiểm tra cảm biến đo nồng độ ôxy

6 Kiểm tra cảm biến kích nổ

- Dùng VOM đo hai chân cảm biến Nếu mạch thông với nhau hoặc có điện trở thì thay mới cảm biến

Hình 4.15: Đo thông mạch các chân của cảm biến

- Dùng máy đo xung điện áp của cảm biến khi động cơ đang nổ

+ Nếu dạng xung không đúng tức là cảm biến kích nổ không nhận biết được xung kích nổ do vậy không đưa tín hiệu này tới để ECU giảm thời gian đánh lửa để ngăn ngừa kích nổ

Hình 4.16: Kiểm tra dạng xung kích nổ 6 Kiểm tra cảm biến xác định vị trí trục cam, đo tốc độ động cơ

- Đo giá trị điện trở của cảm biến tại nơi đặt của nó Nếu giá trị không như qui định: Thay cảm biến mới

Bảng 4.18: Giá trị điện trở của cảm biến xác định vị trí trục cam, đo tốc độ động cơ Động cơ Năm SX G2 (Ω) Ne(Ω)

Hình 4.17: Kiểm tra giá trị điện trở

- Kiểm tra khe hở từ: 0,2 – 0,4 mm Nếu không đúng: điều chỉnh lại (với loại điều chỉnh được)

- Kiểm tra dây nối từ cảm biến đến ECU

+ Gắn giắc đo xung của máy chẩn đoán đến cảm biến

+ Động cơ hoạt động và điều chỉnh máy ở chế độ đo xung Dạng xung đo được phải đúng tiêu chuẩn

Hình 4.18: Tín hiệu xung của cảm biến xác định vị trí trục cam và đo tốc độ động cơ

4.4.3 Bài tập thực hành số 3: Kiêm tra hệ thống cung cấp nhiên liệu [10], [11]

- Kiểm tra và bảo dưỡng được hệ thống nhiên liệu đúng quy trình, quy phạm, đúng phương pháp và đúng tiêu chuẩn kỹ thuật do nhà chế tạo quy định

- Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên

Trang 56 - Đảm bảo an toàn vệ sinh công nghiệp

- Thiết bị kiểm tra áp suất hệ thống nhiên liệu

III Nội dung kiểm tra 1 Sơ đồ cấp nhiên liệu của hệ thống

Hình 4.19: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu

Nhiên liệu được cung cấp qua các bộ phận như: thùng chứa, bơm, lọc, đường ống dẫn, bộ dập dao động, ống phân phối, các kim phun và bộ điều áp

2 Mạch điều khiển bơm xăng

Bơm xăng chỉ làm việc khi:

- Công tắc máy bật ở ST

- Công tắc mở ON và có tín hiệu NE truyền về ECU

Hình 4.20: Mạch điều khiển bơm xăng 2.1 Kiểm tra mạch nguồn điều khiển bơm xăng

- Đo điện áp chân FC của cuộn dây rơle gởi về ECU và chân E1 Điện áp khoảng 9 – 13V

- Đo điện áp cấp đến bơm xăng Điện áp khoảng 9 – 13V

Hình 4.21: Kiểm tra bơm xăng

Hình 4.22: Phương pháp đo kiểm relay bơm xăng

- Lấy relay điều khiển bơm xăng ra

- Đo kiểm giá trị điện trở giữa các chân của relay + Đo điện trở chân cực 2-4: Điện trở được là ∞

+ Đo điện trở chân cực 1-3: giá trị điện trở 60-90 Ω + Cho điện áp ắc qui 12 vôn vào hai chân 1 và 3: đo điện trở tại chân 2-4 là 0 Ω

2.3 Kiểm tra áp suất nhiên liệu

- Kết nối đồng hồ đo áp suất xăng vào sau bơm xăng

- Quan sát giá trị áp suất rồi đem so sánh với yêu cầu kỹ thuật: áp suất bơm xăng

Hình 4.23: Đo áp suất xăng

3 Kiểm tra bộ dập dao động

- Không kín, ren bộ dập dao động bị chờn

- Bộ dập dao động bị hỏng quan thấy kim đồng hồ đo áp suất thay đổi liên tục

Hình 4.24: Kiểm tra bộ dập dao động 4 Kiểm tra bộ điều áp

- Đo điện áp ắcquy 12V trở lên

Hình 4.25: Vị trí lắp đồng hồ đo áp suất xăng

- Lắp đồng hồ vào ống phân phối tại nơi lắp giắc nối

- Nối lại dây vào cực (-) ắc quy

Trang 60 - Mở khoá điện cho động cơ chạy

- Áp suất xăng ở tốc độ chưa có tải Yêu cầu áp suất nằm trong khoảng 2  2,5

Kg/cm 2 - Khi tháo ống chân không ra Yêu cầu áp suất nằm trong khoảng 2,5 3 Kg/cm 2

5 Kiểm tra vòi phun xăng

- Dùng dụng cụ chuyên dùng để nghe âm thanh hoạt động của vòi phun, thông thường tiếng hoạt động tỉ lệ với tốc độ động cơ

Hình 4.26: Dùng ống nghe để kiểm tra vòi phun

* Đo điện trở của vòi phun

+ Vòi phun điện trở gần 13,8

Hình 4.27: Đo điện trở vòi phun

+ Lượng phun: 39 49 cc trong 15 giây (tuỳ loại động cơ)

Trang 61 + Giữa các vòi phun không thay đổi quá 6cc

+ Nếu không đúng thay mới vòi phun

Hình 4.28: Kiểm tra lưu lượng vòi phun 6 Kiểm tra mạch điện điều khiển vòi phun

+ Kiểm tra nguồn điện cấp cho vòi phun Đo điện áp chân #10, #20, #30, #40, với mass

+ Đấu đèn LED nối tiếp với điện trở 1k lần lượt vào chân #10; #20, #30, #40 như sơ đồ

+ Nếu đèn LED chớp liên tục  ECU điều khiển được phun xăng

+ Nếu đèn LED không sáng hoặc sáng hoài  ECU hỏng

Hình 4.29: Sơ đồ kiểm tra sự điều khiển phun xăng của ECU

4.4.4 Bài tập thực hành số 4: Kiểm tra hệ thống đánh lửa [10], [11]

- Trình bày được các sơ đồ mạch điều khiển đánh lửa

- Phán đoán kiểm tra sửa chữa những hư hỏng của mạch điều khiển đánh lửa

- Thiết bị kiểm tra tín hiện đánh lửa

III Nội dung kiểm tra 1 Kiểm tra tín hiệu IGT

ECU sẽ phát ra tín hiệu IGT, khi thỏa mãn hai điều sau đây

- Có nguồn điện vào hộp ECU ở chân +B  E1

- Phải có tín hiệu G và Ne đưa về hộp ECU

Hình 4.30: Mạch kiểm tra điều kiện để có tín hiệu IGT 2 Kiểm tra nguồn cấp cho ECU

Trang 63 - Đo nguồn 5V tại chân VC Nếu không có

+ Kiểm tra lại điện tại chân +B và E1 hộp ECU: Trong khoảng 12V

Hình 4.31: Sơ đồ nguồn cung cấp cho ECU 3 Đo kiểm tín hiệu G và Ne

- Đo điện trở cảm biến G và Ne So sánh với giá trị cho phép của nhà chế tạo

- Đo dây dẫn G và Ne nối với ECU

4 Đo kiểm tín hiệu IGT từ ECU

+ Đo kiểm tín hiệu điều khiển tại các chân IGT1, IGT2, IGT3, IGT4

+ Đấu thiết bị đo kiểm lần lượt vào chân IGT1, IGT2, IGT3, IGT4 như sơ đồ

+ Nếu đèn LED chớp liên tục  ECU điều khiển được đánh lửa

+ Nếu đèn LED không sáng hoặc sáng hoài  ECU hỏng

Hình 4.32: Kiểm tra tín hiệu IGT điều khiển từ ECU 4.4.5 Bài tập thực hành số 5: Chẩn đoán động cơ [10], [11]

- Nhận biết được mã chẩn đoán

- Thực hiện chẩn đoán hệ thống phun xăng điện tử đúng qui trình

- Thiết bị chẩn đoán động cơ

III Nội dung kiểm tra 1 Kiểm tra đèn báo lỗi của động cơ Đèn có ánh sáng màu cam và có hình dạng động cơ trên đồng hồ táp lô

Hình 4.33: Vị trí đèn MIL

Khi xoay công tắc máy on, đèn luôn sáng hoặc sáng khoảng 2 đến 3 giây rồi tắt tuỳ theo hãng để kiểm tra đèn có hoạt động hay không Khi động cơ hoạt động ở số vòng quay trên 500 v/p, đèn tắt biểu thị hệ thống điện là bình thường, khi ECU động cơ phát hiện có hư hỏng trong mạch điện, nó sẽ điều khiển đèn Check sáng để cho người lái xe nhận biết

Hình 4.34: Vị trí đèn MIL tắt 2 Hệ thống chẩn đoán a Kiểm tra mã lỗi:

- Điện áp ắc quy lớn hơn 11 vôn

- Mở công tắc sang IG, đèn kiểm tra động cơ sẽ sáng

- Kết nối thiết bị kiểm tra với giắc DCL3 và mở nguồn của thiết bị

- Kiểm tra mã lỗi và các dữ liệu tức thời, ghi lại chúng

- Kiểm tra sửa chữa mã lỗi nếu có b Chế độ kiểm tra:

- Điện ắc quy lớn hơn 11 vôn

- Cảm biến xác định vị trí bướm ga phải đóng kín

Trang 66 - Tay số ở vị trí N

- Tắt toàn bộ các tải điện

- Nối thiết bị chẩn đoán với giắc DLC3

- Mở nguồn cho thiết bị cầm tay

- Cho động cơ hoạt động và mô phỏng lại các điều kiện mà khách hàng mô tả

- Sau khi mô phỏng, không được tắt máy Off và kiểm tra các dữ liệu tức thời và các mã lỗi

- Xoá mã lỗi bằng máy chẩn đoán hoặc tháo cầu chì EFI trong thời gian qui định tối thiểu

Hình 4.35: Kết nối máy chẩn đoán với giắc DLC3

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Sau thời gian thiết kế, chế tạo và thực nghiệm mô hình “Hệ thống phun xăng điện tử” sử dụng động cơ 1NZ-FE có giao tiếp với máy tính bằng bộ thu thập tín hiệu phần cứng card HDL 9090 và giao diện LabVIEW đi đến kết luận như sau:

- Bộ thu thập tín hiệu ghi lại được các thông số của động cơ khi đang hoạt động điều này tạo cho người học nhận thấy được diễn biến các thông số của động cơ mà không cần máy chẩn đoán thông qua kết nối cổng OBDII

- Mô hình được chế tạo gọn nhẹ, cơ động thuận tiện di chuyển

- Mô hình vận hành được đầy đủ các chế độ, mô hình dùng để kiểm tra, chẩn đoán, tạo pan, người dạy có thể mô phỏng được các trạng thái kỹ thuật của động cơ

- Thông qua mô hình người học quan sát các bộ phận một cách dễ dàng và thuận tiện trong việc tháo lắp, kiểm tra các bộ phận

- Thông qua giao diện, người dạy có thể điều khiển mô hình và tạo pan một cách dễ dàng

Tuy nhiên khi thực hiện luận văn cũng còn nhiều khó khăn về thời gian, điều kiện tiếp cận với thiết bị, lĩnh vực mới, về kinh phí và trình độ lập trình LabVIEW nên cũng còn một số hạn chế

5.2 Hướng phát triển của luận văn

- Nghiên cứu để thu thập dữ liệu hệ thống nhiên liệu, hệ thống đánh lửa và các hệ thống khác trên động cơ

- Nghiên cứu thiết kế tạo Pan trên máy tính

[1] AHamid, MTA Rahman, SF Khan, AH Adom, MA Rahim, MHN Ismail and

A Norizan Engines diagnostic via Internet of Things (IoT) Journal of Physics Conference International Conference on Applications and Design in Mechanical Engineering (ICADME 2017) Pages 21–22, August 2017

[2] Yong Xiong, Xiaoyan Li, Yong He, Min Wu Design and application of testing system for pneumatic ABS ECU Proceeding of the 11th World Congress on Intelligent Control and Automation, volume 25, Issue 1, Pages 19–

[3] Vlad Popescu, Iuliu Szekely Wireless Data Acquisition System Using Bluetooth Transilvania University of Brasov, volume 25, Issue 8, Pages 5, January 2005

[4] M A C Din, Md Tasyrif Abdul Rahman, Handy Ali Munir, Anas Abdul Rahman, Azarul Fahmin Bin Ab Hamid Development of CAN Bus Converter for On

Board Diagnostic (OBD-II) System IOP Conference Series Materials Science and Engineering 705, Issue 1, December 2019

[5] Roman Gogola, Arpád Kósa Electronic Control of Fuel Mixture Preparation and Injection in Internal Combustion Engines American Journal of Mechanical

[6] Nguyễn Hoàng Luân “Nghiên cứu chế tạo các mạch tạo pan động cơ ô tô có giao tiếp với máy tính phục vụ giảng dạy” Luận văn thạc sĩ, Đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, 2017

[7] Trịnh Thái Luân “Mô hình hệ thống lái trợ lực điện có giao tiếp máy tính thông qua LabVIEW” Luận văn thạc sĩ, Đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh,

[8] Trần Văn Lợi , “Nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống lái không trục lái ”

Trang 69 Luận văn thạc sĩ, Đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, 2010

[9] Quách Tuấn Vinh Thiết kế chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống điều hòa nhiệt độ của xe ô tô có giao tiếp với máy tính Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật

Tp.Hồ Chí Minh (tháng 04 năm 2017)

[10] Đỗ Văn Dũng, “Điện động cơ và điều khiển động cơ, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2013

[11] Nguyễn Tấn Lộc, “Giáo trình Thực tập động cơ xăng II”, Đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, 2007

[12] Tài liệu đào tạo New Team hãng Toyota, TTCS (Hệ thống điều khiển bằng máy tính của Toyota) tập 1, giai đoạn 3

[13] Nguyễn Bá Hải, Giáo trình lập trình LabVIEW, Nhà xuất bản Đại học

Quốc gia TP Hồ Chí Minh, năm 2013

[14] Toyota 1NZ-FE User Manual

[15] Hướng dẫn lập trình card Hocdelam USB 9090

* Các trang Web và báo điện tử:

[18] https://forums.ni.com/t5/LabVIEW-Vietnam, 27/4/2023

[19] http://www.ni.com/swf/presentation/us/labview/lvfpga, 11/5/2023

[21]https://www.obdvietnam.vn/news/24908/tieng-anh-chan-doan-thuat-ngu- viet-tat-tren-may-chan-doan- Carman Scan VG Plus.html, 20/5/2023

[22] https://www.oto-hui.com, 27/5/2023

GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO

- Tên ngành, nghề: Công nghệ ô tô - Mã ngành, nghề: 6510216

- Trình độ đào tạo: Cao đẳng - Hình thức đào tạo: Chính quy - Đối tượng tuyển sinh: Tốt nghiệp THPT hoặc tương đương - Thời gian đào tạo: 2,5 năm

Định dạng
Số trang	126
Dung lượng	11,97 MB