Thạc Sĩ Nghiên cứu chế tạo thiết bị kiểm tra ecu của các xe ô tô đời mới

1
Ch-ơng 1: Tổng quan về hệ thống phun xăng điện tử
1.1. Giới thiệu về hệ thống phun xăng
1.1.1. Giảm tiêu hao nhiên liệu của động cơ
1.1.2. Tăng hiệu suất
1.1.3. Động cơ làm việc ở quá trình chuyển tiếp tốt hơn
1.1.4. Giảm độc hại khí thải
1.2. Phân loại hệ thống phun xăng
1.2.1. Phân loại theo số vòi phun đ-ợc sử dụng
1.2.1.1. Hệ thống phun xăng một điểm (hệ thống phun xăng trung tâm)
1.2.1.2. Hệ thống phun xăng 2 điểm
1.2.1.3. Hệ thống phun xăng nhiều điểm
1.2.2. Phân loại theo nguyên lý đo l-u l-ợng khí nạp
1.2.2.1. Hệ thống phun xăng với l-u l-ợng kế
1.2.2.2. Hệ thống phun xăng với th. bị đo l-u l-ợng kiểu áp suất-tốc độ
1.2.2.3. Hệ thống phun xăng với thiết bị đo l-u l-ợng kiểu siêu âm
1.2.3. Phân loại theo nguyên tắc làm việc của hệ thống phun
1.2.3.1. Hệ thống phun xăng cơ khí
1.2.3.2. Hệ thống phun xăng điện tử
1.3. Nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng điện tử
1.3.1. Khối cảm biến
1.3.2. Khối điều khiển (ECU)
1.3.3. Khối chấp hành

Ch-ơng 2: nghiên cứu đặc tính các tín hiệu và nguyên tắc điều
khiển của ECU
2.1. Kết cấu và hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử
2.1.1. Hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu
2.1.1.1. Bơm xăng
2.1.1.2. Bộ lọc xăng
2.1.1.3. Dàn phân phối xăng
2.1.1.4. Thiết bị điều chỉnh áp suất
2.1.1.5. Vòi phun điện từ
2.1.1.6. Bộ giảm dao động áp suất
2.1.2. Định l-ợng hỗn hợp nhiên liệu-khí
2.1.2.1. Xác định l-u l-ợng khí nạp
2.1.2.2. Xác định tốc độ quay động cơ, vị trí trục khuỷu và pha làm việc
của các xilanh
2.1.2.3. Xác định l-ợng xăng phun vào động cơ
2.2. Đặc tính các tín hiệu đầu vào của ecu
2.2.1. Những nguyên lý cơ bản và các đặc tr-ng đo l-ờng
2.2.2. Cảm biến áp suất đ-ờng ống nạp (Manifold Absolute Pressure)MAP
2.2.3. Cảm biến tốc độ quay và cảm biến thời điểm
2.2.4. Cảm biến nhiệt độ động cơ và nhiệt độ khí nạp
2.2.5. Cảm biến vị trí b-ớm ga
2.2.6. Cảm biến Lambda

2
2.3. Quá trình xử lý tín hiệu của ecu và nguyên tắc điều khiển đầu ra của cơ cấu
chấp hành
2.3.1. Phân tích quá trình xử lý tín hiệu vào của ECU
2.3.1.1. Chuyển đổi t-ơng tự – số (A/D)
2.3.1.2. Chuyển đổi xung – số
2.3.1.3. Chuyển đổi từ tín hiệu on/off sang tín hiệu số.
2.3.2. Phân tích quá trình điều khiển ra của ECU
2.3.2.1. Điều khiển vòi phun
2.3.2.2. Điều khiển đánh lửa
2.3.2.3. Điều khiển van không tải

Ch-ơng 3: nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị kiểm tra ECU
3.1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị kiểm tra ecu
3.1.1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị kiểm tra ECU
3.1.2. L-u đồ thuật toán điều khiển thiết bị kiểm tra ECU
3.2. Thiết kế mạch mô phỏng tín hiệu t-ơng tự
3.3. Thiết kế mạch mô phỏng tín hiệu dạng xung
3.4. Thiết kế mạch điều khiển cung cấp nguồn cho ecu
3.5. Thiết kế mạch đo độ rộng xung phun và xung đánh lửa
3.6. thiết kế mạch đo các dạng tín hiệu điều khiển van không tải và van điều hoà
3.7. thiết kế mạch chính nhận và điều khiển các mạch vào ra
3.10. thiết kế mạch in và lựa chọn các linh kiện lắp ráp

Ch-ơng 4: Thử nghiệm thiết bị kiểm tra ECU
4.1. Hoạt động của hệ thống điều khiển xe ô tô Toyota Corolla
4.1.1. Phun xăng điện tử (Electronic Fuel Injection – EFI)
4.1.2. Các cảm biến
4.1.3. Bộ điều khiển điện tử (Electronic Control Unit – ECU)
4.1.4. Hệ thống chẩn đoán
4.1.5. Chẩn đoán và phát hiện lỗi của hệ thống
4.1.6. Phát hiện lỗi của hệ thống
4.2. Ph-ơng pháp chẩn đoán lỗi của ecu và hệ thống nhờ thiết bị chẩn đoán
4.3. Chẩn đoán lỗi của ECU nhờ thiết bị kiểm tra ECU là kết quả nghiên cứu của đề tài
4.1.2 Đấu dây cơ cấu chấp hành
4.1.3 Đấu dây hệ thống chẩn đoán
4.2 Khởi động ch-ơng trình
4.3 Thực hành tìm hiểu sự ảnh h-ởng của các thông số đầu vào tới các tín hiệu đầu ra



1
Mở đầu

Trong những năm gần đây, số l-ợng ô tô hiện đại sử dụng động cơ xăng
nhập vào n-ớc ta ngày càng nhiều. Các kiểu ô tô này đều đã đ-ợc cải tiến theo
xu h-ớng tăng công suất, tốc độ, giảm tiêu thụ nhiên liệu, điện tử hoá quá
trình điều khiển và đặc biệt đã áp dụng mọi biện pháp, thành tựu khoa học để
giảm đến mức tối thiểu các chất độc hại nh- cacbua hyđrô (CH), mono oxit
cacbon (CO), oxit nitơ (NO X ), các hạt các bon tự do (C) trong thành phần
khí xả của động cơ. Nhờ vào sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin
và tự động hoá, hầu hết các hệ thống trên xe ô tô đều đ-ợc điều khiển bằng kỹ
thuật số DME (Digital Motor Electronics). Tuỳ vào mức độ hiện đại của từng
đời xe mà hệ thống điều khiển ô tô có thể bao gồm các bộ điều khiển điện tử
Electronic Control Unit (ECU) nh-: ABS ECU (Anti Locking System): hệ
thống chống hãm cứng khi phanh; ECT ECU: điều khiển truyền lực; EMS
ECU: điều khiển hệ thống treo; TRC ECU: điều khiển đặc tính kéo; PS ECU:
điều khiển hệ thống lái có trợ lực; A/C ECU: điều khiển điều hòa; ENGINE
ECU: điều khiển động cơ Đối với bộ điều khiển động cơ, tuỳ thuộc vào các
nhà sản suất mà có thể có tên nh- ECU (Engine Control Unit), ECM (Engine
Control Module) PCM, Fuel Computer ECT Trong khuôn khổ của đề tài
này, chúng ta nghiên cứu tiến hành nghiên cứu bộ điều khiển động cơ, d-ới
đây gọi tên là ECU.
Nh- đã đề cập ở trên, ngày nay hầu hết các xe ô tô hiện đại sử dụng
động cơ xăng trên thế giới và trong n-ớc đều sử dụng hệ thống nhiên liệu
phun xăng điện tử. Đây là hệ thống có nhiều -u điểm so với hệ thống nhiên
liệu sử dụng chế hoà khí (carburator) về tính kinh tế và tính hiệu quả. Đồng
thời khi sử dụng hệ thống này có thể giảm tối đa l-ợng khí thải độc hại của
động cơ xả ra môi tr-ờng. Tâm điểm của hệ thống phun xăng điện tử là ECU. 2
Đây là một bộ vi xử lý điều khiển số. Bộ vi xử lý này thu nhận các thông tin
về tình trạng làm việc của động cơ thông qua các cảm biến nh- cảm biến tốc
độ động cơ, cảm biến vị trí b-ớm ga, cảm biến l-u l-ợng không khí, cảm biến
nhiệt độ động cơ . sau đó xử lý và điều khiển mọi quá trình làm việc của động
cơ. Trong quá trình hoạt động của động cơ, do tác động của môi tr-ờng, sự già
hoá linh kiện . nên sau một khoảng thời gian, hoạt động của các cảm biến,
ECU và các cơ cấu chấp hành bị sai lệch. Điều này ảnh h-ởng đến chất l-ợng
làm việc của động cơ. Để phát hiện lỗi hay các h- hỏng của hệ thống, trên các
ô tô đều đ-ợc trang bị hệ thống tự động chẩn đoán bằng đèn CHECK. Theo đó
các h- hỏng đều đ-ợc tự động báo lỗi khi động cơ làm việc thông qua tín hiệu
bằng đèn. Hệ thống tự động chẩn đoán này có hạn chế là do ng-ời thợ chỉ
nhận biết đ-ợc lỗi thông qua việc đếm số lần chớp của đèn, nên việc nhận biết
và phân biệt các lỗi khác nhau theo số lần chớp khác nhau là t-ơng đối khó
khăn. Đồng thời sau khi nhận biết đ-ợc số lần chớp của mỗi lỗi phải tiến hành
tra bảng để xác định h- hỏng của hệ thống. Mặt khác hệ thống này chỉ có thể
kiểm tra đ-ợc ECU đã đ-ợc kết nối đầy đủ trên xe mà không kiểm tra đ-ợc
các ECU rời.
Để thuận tiện hơn cho việc chẩn đoán tình trạng làm việc của ECU
cũng nh- toàn bộ hệ thống điều khiển xe ôtô trên thế giới đã có rất nhiều hãng
sản xuất thiết bị chẩn đoán nh- Autodianogistic T660, Automotive Dino
nhằm mục đích giúp ng-ời thợ nhanh chóng phát hiện và khắc phục kịp thời
các h- hỏng của hệ thống. Các thiết bị này còn cho phép dịch mã lỗi d-ới
dạng chữ viết hoặc vẽ đồ thị của một số thông số cơ bản nh- thời gian phun
xăng, góc đánh lửa sớm ở Việt Nam loại thiết bị này rất ít đ-ợc sử dụng do
giá thành khá cao. Mặt khác các thiết bị kể trên cũng chỉ có thể kiểm tra đ-ợc
các ECU đang lắp trên xe ô tô. Những ECU rời bên ngoài không kiểm tra
đ-ợc gây khó khăn cho việc đánh giá chất l-ợng các ECU mới và các ECU
cần thay thế trong sửa chữa.