Thuyết Minh Đatn.pdf

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỀ TÀI KHAI THÁC KỸ THUẬT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM SOÁT MẠNG THÔNG[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỀ TÀI:

KHAI THÁC KỸ THUẬT VÀ THIẾT KẾ

HỆ THỐNG KIỂM SOÁT MẠNG THÔNG TIN

CAN TRÊN XE FORD FOCUS 2013

Người hướng dẫn: PGS.TS PHẠM QUỐC THÁI

Sinh viên thực hiện: TRẦN QUANG HOÀNG VIỆT

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỀ TÀI:

KHAI THÁC KỸ THUẬT VÀ THIẾT KẾ

HỆ THỐNG KIỂM SOÁT MẠNG THÔNG TIN

CAN TRÊN XE FORD FOCUS 2013

Người hướng dẫn: PGS.TS PHẠM QUỐC THÁI

Sinh viên thực hiện: TRẦN QUANG HOÀNG VIỆT

Số thẻ sinh viên: 103180190

Lớp: 18C4CLC

Đà Nẵng, 7/2022

i

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THỐNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Trần Quang Hoàng Việt

2 Lớp: 18C4CLC MSSV: 103180190

3 Tên đề tài: “ Khai thác kỹ thuật và thiết kế hệ thống kiểm soát mạng thông tin

CAN trên xe Ford Focus 2013 ”

4 Người hướng dẫn: Phạm Quốc Thái Hàm vị/ học vị: PGS.TS

II Nhận xét đồ án tốt nghiệp:

[1] Về tính cấp thiết, sáng tạo và ứng dụng của đồ án: (điểm đánh giá tối đa là 2đ)

………

……… [2] Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (tối đa là 4đ)

………

……… [3] Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (đánh giá tối đa là 2đ)

………

……… [4] NCKH: (nếu có bài báo khoa học hoặc ĐATN là đề tài NCKH:(cộng thêm 1đ)

……… [5] Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THỐNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Trần Quang Hoàng Việt

2 Lớp: 18C4CLC MSSV: 103180190

3 Tên đề tài: “ Khai thác kỹ thuật và thiết kế hệ thống kiểm soát mạng thông tin

CAN trên xe Ford Focus 2013 ”

4 Người phản biện: Lê Minh Tiến Học hàm/ học vị: Tiến sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

TT Các tiêu chí đánh giá

Điểm tối đa

Điểm trừ

Điểm còn lại

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải

quyết đủ nhiệm vụ đồ án được giao 80

1a - Hiểu và vận dụng được kiến thức Toán và khoa học tự

nhiên trong vấn đề nghiên cứu

15

1b - Hiểu và vận dụng được kiến thức cơ sở và chuyên ngành

trong vấn đề nghiên cứu

25

1c - Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm mô phỏng,

tính toán trong vấn đề nghiên cứu

10

1d - Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngoài ứng

dụng trong vấn đề nghiên cứu

10 1e - Có kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề 10

1f - Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng

thực tiễn:

10

2 Kỹ năng viết: 20

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích 15

2b - Thuyết minh đồ án không có lỗi chính tả, in ấn, định dạng 5

3 Tổng điểm đánh giá: theo thang 100

Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)

 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

 Đề nghị: Được bảo vệ đồ án/ Bổ sung thêm để bảo vệ/ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022

Người phản biện

CÂU HỎI PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Trần Quang Hoàng Việt

2 Lớp: 18C4CLC MSSV: 103180190 3 Tên đề tài: “ Khai thác kỹ thuật và thiết kế hệ thống kiếm soát mạng thông tin CAN trên xe Ford Focus 2013 ” 4 Người phản biện: Lê Minh Tiến Học hàm/ học vị: Tiến sĩ II Các câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời 1 ……….……….…… ………

……… ………

2 ……… ………

………

Đáp án: (người phản biện ghi vào khi chấm và nộp cùng với hồ sơ bảo vệ) 1 ……….……….…… ………

……… …

……… ….………

……… ………

2 ……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ……

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022 Người phản biện

Chương 3: Thiết kế mạch giao tiếp điều khiển động cơ thông qua mạng truyền

thông CAN và tính toán kiểm tra công suất máy phát

Chương 4: Chuẩn đoán hư hỏng

Qua tìm hiểu, em có thể nắm được tổng quan của hệ thống mạng thông tin CAN trên xe Ford Focus 2013 Nắm được cấu tạo, chức năng đọc sơ đồ và phân tích mạch điện, tìm hiểu được những ưu, nhược điểm của hệ thống Từ đó ta có thể phát triển thêm về mạch giao tiếp điều khiển động cơ và tính toán công suất máy phát Nhằm giảm số dây dẫn, trọng lượng xe và ít hư hỏng đạt hiểu quả cao nhất về kỹ thuật và đảm bảo mức độ an toàn khi xe vận hành

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THỐNG

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

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Trần Quang Hoàng Việt Số thẻ sinh viên: 103180190 Lớp: 18C4CLC Khoa: Cơ Khí Giao Thông Ngành: Kỹ thuật Cơ Khí

1 Tên đề tài đồ án: Khai thác kỹ thuật và thiết kế hệ thống kiểm soát mạng thông

tin CAN trên xe Ford Focus 2013

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực

hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

 Kích thước tổng thể xe Ford Focus

 Thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ Duratec HE 2.0L trên xe Ford Focus

 Đối tượng nghiên cứu: Ô tô loại Ford Focus 2013

 Phạm vi nghiên cứu: Tập trung nghiên cứu hệ thống mạng thông tin CAN

 Phương pháp nghiên cứu:

- Dựa vào các kiến thức đã được học cùng với tra cứu tìm hiểu các tài liệu chuyên ngành về hệ thống mạng thông tin CAN, đặc biệt là các tài liệu do Ford phát hành

- Dựa vào kiến thức thực tiễn để tìm hiểu về các sự cố trong lúc vận hành, các

hư hỏng thường gặp các hệ thống mạng thông tin CAN

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

5 Các bản vẽ, đồ thị :

1 Bản vẽ xe Ford Focus 2013 A3 01

2 Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa A3 01

3 Sơ đồ mạch điện hệ thống khởi động A3 01

4 Cấu trúc mạng, gói tin kỹ thuật truyền dẫn A3 01

5 Sơ đồ tổng quan giao tiếp CAN A3 01

6 Sơ đồ giao tiếp giữa PCM và các hệ thống khác A3 01

7 Sơ đồ giao tiếp giữa PCM ESP và các hệ thống

8 Sơ đồ khối của SJA 1000 A3 01

9 Sơ đồ khối của vi điều khiển 8051 A3 01

10 Sơ đồ ứng dụng giao tiếp 8051 với giao diện

11 Kết cấu các bộ phận của máy phát điện A3 01

6 Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Quốc Thái

Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 12/04/2022

Ngày hoàn thành đồ án: 09/07/2022

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022

Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn

LỜI NÓI ĐẦU

Kể từ khi phát minh ra ô tô vào đầu thế kỷ này, các công nghệ thiết kế đã phát triển với tốc độ vượt trội Trọng tâm của những phát triển này trong những năm gần đây là sự gia tăng số lượng thiết bị điện tử được cung cấp trên xe Tuy nhiên nhiều như các thiết bị điện tử của xe đã được cập nhật và cải tiến, phương tiện cấp nguồn cho tất

cả các thiết bị này về cơ bản vẫn giống như trong 50 năm qua Do đó, toàn bộ hệ thống dây điện được yêu cầu trên một chiếc xe đã tăng lên đáng kể trong những năm qua Điều này dẫn đến trọng lượng dư thừa trong xe, khó phát hiện lỗi và tăng chi phí ô tô nói chung do hệ thống dây điện dư thừa.Có thể giải quyết vấn đề trên bằng cách sử dụng một máy tính để điều khiển tất cả các hệ thống Tuy nhiên giá thành sẽ rất cao và rất khó cho việc lập tr nh phần mềm điều khiển Cách giải quyết thứ hai là dùngứng dụng mạng thông tin CAN có thể kết nối được với các hệ thống điều khiển trên xe với nhau thông qua một đường truyền chung.

Chính v ưu điểm vượt trội đó nên em chọn đề tài: “Khai thác kỹ thuật và

thiết kế hệ thống kiểm soát mạng thông tin CAN trên xe Ford Focus 2013”

Được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của Thầy PGS.TS Phạm Quốc Thái cùng toàn thể các Thầy trong khoa Cơ khí Giao thông đã tạo điều kiện cho em hoàn thành

đồ án này đúng tiến độ được giao Nhưng do chưa có kinh nghiệm và tr nh độ bản thân còn hạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi những sai sót, rất mong được Thầy và các bạn góp ý để đồ án ngày càng được hoàn thiện hơn Việc làm đồ án tốt nghiệp giúp

em ôn lại phần lý thuyết đã được học ở trường, có thêm nhiều kiến thức Đây chính là hành trang để em có thể dễ dàng hơn trong công việc sau này

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn PGS.TS Phạm Quốc Thái và các Thầy Cô trong khoa Cơ khí giao thông đã tận t nh giúp đỡ, cung cấp cho em thêm nhiều kiến thức bổ ích để em có thể hoàn thành tốt đề tài này

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực hiện

Trần Quang Hoàng Việt

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và nội dung trong đồ án này là trung thực

Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã được cảm ơn và trong đồ án sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình

Sinh viên thực hiện

Trần Quang Hoàng Việt

MỤC LỤC

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

CÂU HỎI PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv

TÓM TẮT v

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP vi

LỜI NÓI ĐẦU viii

CAM ĐOAN ix

MỤC LỤC x

MỤC LỤC BẢNG xv

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT xvi

MỞ ĐẦU 0

Chương 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Tổng quan về xe Ford Focus 2013 1

1.1.1 Thiết kế ngoại thất 1

1.1.2 Động cơ 2

1.1.3 Khả năng vận hành 2

1.1.4 Hệ thống an toàn 3

1.1.5 Hệ thống lái 4

1.2 Thông số kỹ thuật 4

1.3 Các hệ thống trên xe Ford Focus 2013 6

1.3.1 Hệ thống điều khiển động cơ 6

1.3.2 Hệ thống nhiên liệu 17

1.3.3 Hệ thống đánh lửa 20

1.3.4 Hệ thống khởi động 21

1.4 Tổng quan về hệ thống mạng giao tiếp CAN 23

1.4.1 Các định nghĩa 24

1.4.2 Đặc điểm của hệ thống mạng CAN 25

1.4.3 Ưu điểm của mạng CAN 27

1.4.4 Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn 27

1.4.5 Truy cập và giải quyết tranh chấp trên đường truyền 30

1.4.6 Cơ chế giao tiếp 31

1.4.7 Cấu trúc bức điện 32

1.4.8 Bảo toàn dữ liệu và phát hiện lỗi 33

Chương 2: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG MẠNG THÔNG TIN TRÊN XE FORD FOCUS 2.0L 35

2.1 Tổng quan về hệ thống mạng truyền thông trên xe Ford Focus 2.0L 35

2.2 Ứng dụng mạng CAN vào hệ thống điều khiển động cơ 36

2.2.1 Giao tiếp mạng CAN điều khiển hệ thống động cơ 38

2.2.2 Những bộ phận chính và chức năng 38

2.2.3 Giao tiếp với các bộ điều khiển khác thông qua mạng CAN 39

2.3 Ứng dụng mạng CAN vào hệ thống điều khiển phanh 42

2.3.1 Các chức năng của hệ thống điều khiển phanh xe 42

2.3.2 Giao tiếp mạng CAN điều khiển hệ thống phanh 46

2.3.2 Giao tiếp điều khiển hệ thống phanh và các hệ thống khác 47

Chương 3: THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ THÔNG QUA MẠNG TRUYỀN THÔNG CAN VÀ TÍNH TOÁN KIỂM TRA CÔNG SUẤT MÁY PHÁT 50

3.1 Tổng quan 50

3.2 Các linh kiện dùng trong bộ điều khiển mạng CAN 52

3.2.1 Bộ điều khiển độc lập SJA 1000 52

3.2.2 Họ vi điều khiển 8051 56

3.3 Tính toán và kiểm tra công suất máy phát 59

Chương 4: CHUẨN ĐOÁN HƯ HỎNG 67

4.1 Những chú ý khi tiến hành chẩn đoán 68

4.2 Giới thiệu chương trình chẩn đoán IDS của Ford 68

4.3 Các mã lỗi và vị trí lỗi 74

KẾT LUẬN 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

MỤC LỤC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ

Hình 1.1 Hình dáng bên ngoài của xe Ford Focus – S 2.0L 1

Hình 1.2 Động cơ Duratec HE 2.0L 2

Hình 1.3 Hình dáng bên ngoài của xe Ford Focus – S 2.0L 3

H nh 1.4 Kích thước tổng thể xe Ford Focus 2013 4

Hình 1.5 Sơ đồ khối chức năng hệ thống điều khiển động cơ xe Ford Focus 6

Hình 1.6 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 7

Hình 1.7 Cảm biến oxy 8

Hình 1.8 Kết cấu và sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu 9

Hình 1.9 Cảm biến vị trí trục cam 10

Hình 1.10 Sơ đồ điện cảm biển vị trí bướm ga 10

Hình 1.11 Sơ đồ khối của bộ vi xử lý 12

Hình 1.12 Mạch điện của bộ chuyển đổi A/D 13

Hình 1.13 Bộ đếm 14

Hình 1.14 Bộ khuếch đại 14

Hình 1.15 Bộ ổn áp 14

Hình 1.16 Mạch giao tiếp ngõ ra 15

Hình 1.17 Cấu tạo bộ điều khiển ga tự động 15

Hình 1.18 Điều khiển van nạp khí 16

Hình 1.19 Kết cấu bơm nhiên liệu 18

Hình 1.20 Hệ thống nhiên liệu có đường hồi 18

Hình 1.21 Sơ đồ và kết cấu vòi phun 19

Hình 1.22 Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa động cơ Duratec 2.0L 21

Hình 1.24 Sơ đồ nguyên lý hệ thống khởi động 23

Hình 1.25 Sự phức tạp của hệ thống dây dẫn khi không dùng mạng CAN 24

Hình 1.26 Ưu điểm của mạng truyền thông 25

Hình 1.27 Tổng quan mạng giao tiếp CAN 26

Hình 1.28 Ưu điểm của mạng CAN 27

Hình 1.29 Cấu trúc mạng CAN, mỗi trạm trong CAN 27

Hình 1.30 ôi trường truyền tín hiệu 28

Hình 1.31 Tín hiệu truyền trên hai sợi dây 29

Hình 1.32 Phương thức truyền dẫn tín hiệu 29

Hình 1.33 Tín hiệu khi chịu tác động bởi nhiễu 30

Hình 1.34 Phương thức giải quyết tranh chấp trên đường truyền 31

Hình 1.35 Sự lọc tin 32

Hình 1.36 Các loại lỗi thường gặp 34

Hình 2.1 Mạng truyền thông CAN trên xe Ford Focus 2013 35

Hình 2.2 Giao tiếp giữa PC và các EC khác trong mạng CAN 38

Hình 2.3 Chức năng phân phối lực phanh (EBD) 43

Hình 2.4 Hoạt động ESP 44

Hình 2.5 Chức năng BAS 45

Hình 2.6 Chức năng TRC 46

Hình 2.7 Sơ đồ giao tiếp giữa ECU ESP và các hệ thống khác 46

H ình 3.1 V i mạch điều khiển mạng thông tin CAN 50

Hình 3.2 Mạch điều khiển động cơ thông qua mạng CAN 51

Hình 3.3 Sơ đồ khối của SJA 1000 54

Hình 3.4 Sơ đồ chân của SJA 1000 56

H ình 3.5 Các chân của 8051 57

Hình 3.6 Sơ đồ phụ tải điện trên ô tô 60

Hình 3.7 Kết cấu máy phát điện 66

Hình 4.1 Các giắc cắm trên mô-đun bị ăn mòn 67

Hình 4.2 Máy chuẩn đoán VC 68

Hình 4.3 Kết nối với cổng chuẩn đoán DLC 69

Hình 4.4 Kích hoạt chương tr nh 69

Hình 4.5 Màn hình nhận diện chính của IDS 70

Hình 4.6 Các yêu cầu trước khi tiến hành chuẩn đoán 70

Hình 4.7 Quá trình nhận diện xe 71

Hình 4.8 Màn hình sau khi nhận diện xe 71

Hình 4.9 Nhập vào các thông số 72

Hình 4.10 Bắt đầu chuẩn đoán 72

Hình 4.11 Chọn chức năng kiểm tra 73

Hình 4.12 Chọn mục kiểm tra mạng 73

Hình 4.13 Màn hình diễn giải lỗi 74

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật xe Ford Focus – S 2.0L 4

Bảng 2.1 Các chức năng của hệ thống điều khiển động cơ……… 36

Bảng 3.1 Các chức năng cùng với những lợi ích ứng dụng của SJA 1000 …….……53

Bảng 3.2 Các tính năng nâng cao của PCA82C200 53

Bảng 3.3 Các chức năng được nâng cao trong chế độ Pelican 53

Bảng 3.4 Chức năng các chân của Port 3 và Port 1 58

Bảng 3.5 Mức tiêu thụ điện của các tải hoạt động liên tục 63

Bảng 3.6 Mức tiêu thụ điện của các tải hoạt động không liên tục 63

Bảng 4.1 Các mã lỗi và vị trí lỗi……… 74

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

1 PCM Powertrain control module Bộ điều khiển điện tử

2 ECT Engine coolant temperature Nhiệt độ động cơ

3 TPS Throttle positinon sensor Vị trí bướm ga

4 KS Knock sensor Cảm biến kích nổ

5 CMP Camshaft position Vị trí trục cam

6 CKP Cranshaft position Vị trí trục khuỷu

7 HO2S Heated oxygen sensor Cảm biến oxy

8 MAF Mass air flow Lưu lượng khí nạp

9 VCT Variable camshaft timing Tối ưu hóa thời gian xoay cam

10 IAC Idle air control valve Van điều khiển tốc độ không tải

11 A/C Air conditiming Điều hòa không khí

12 DLC Data link connector Đường kết nối dữ liệu

13 ESP Electronic stability programe Hệ thống ổn định xe

14 EBD Electronic Brake-force

Distribution

Phân bố lực phanh điện tử

15 DOHC Double overhead camshafts Hai trục cam phía trên xy lanh

16 DTC Diagnostic trouble code Mã lỗi chẩn đoán hư hỏng

xvi

MỞ ĐẦU

1 Mục tiêu thực hiện đề tài:

Khảo sát để hiêu rõ hơn về kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống mạng thông tin CAN trên xe Ford Focus 2013

Áp dụng để chọn mạch giao tiếp điều khiển động cơ và tính toán công suất máy phát

2 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu:

 Phạm vi nghiên cứu: Trên xe Ford Focus 2013

 Đối tượng nghiên cứu: Mạng thông tin CAN trên xe Ford Focus 2013

3 Phương pháp nghiên cứu

Khảo sát hệ thống mạng thông tin CAN trên xe Ford Focus 2013 hiện đang được sử dụng tại nước ta hiện nay, nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động trên thực tế Tìm hiểu, tham khảo tài liệu của các nhà sản xuất ô tô trong và ngoài nước Tham khảo ý kiến các chuyên gia, tham khảo mẫu xe ô tô Focus được công ty Ford sản xuất trong quá trình nghiên cứu đề tài

4 Cấu trúc đồ án tốt nghiệp

Bao gồm phần mở đầu, kết luận và bao gồm 4 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Nghiên cứu ứng dụng mạng CAN trên xe Ford Focus 2013

Chương 3: Thiết kế mạch giao tiếp điều khiển động cơ thông qua mạng CAN và tính toán kiểm tra công suất máy phát

Chương 4: Chuẩn đoán hư hỏng

Xe Ford Focus – S 2.0L mang phong cách thể thao, hiện đại, trang bị động cơ xăng Duratec HE 2.0L, 4 xi lanh thẳng hàng, mạnh mẽ, tiết kiệm nhiên liệu, trục cam kép, 16 xupap, phun xăng điện tử đa điểm

Gương chiếu hậu cũng là một điểm đáng lưu ý của xe khi tạo hai vùng quan sát, một vùng dạng gương phẳng và vùng mép ngoài phủ gương cầu để hạn chế bớt góc

mù tới người lái Mặt khác, mẫu Titanium này còn được trang bị hệ thống cảnh báo (tín hiệu đèn vàng) điểm mù khi có vật cản rơi vào điểm mù nhằm tăng tính an toàn Ngoài ra, xe cũng trang bị hệ thống đèn cốt dạng bóng HID và choá cầu (projector) có chế độ tự động bật sáng, đèn pha bóng halogen, choá phản xạ đa chiều Trong cấu trúc

Hình 1.1 Hình dáng bên ngoài của xe Ford Focus – S 2.0L

Về tổng thể, em cảm thấy toàn bộ cấu trúc thân xe thể hiện tính khí động học rõ ràng Các khe lắp ráp đều tăm tắp và viền mép được hoàn thiện với chất lượng cao Từng mảng chi tiết dày dặn và chắc chắn đóng vai trò lớn trong việc hạn chế tạp âm lọt vào khoang xe

1.1.2 Động cơ

Focus Titanium được trang bị động cơ Duratec 2.0 lít Ti-VCT DGI Đây là loại động cơ kết hợp công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp (DGI) và công nghệ biên thiên thời gian mở/đóng của van nạp, xả (Ti-VCT) nhằm mục đích tạo ra công suất lớn nhưng vẫn tiết kiệm nhiên liệu Công suất động cơ 2.0 đạt 170 mã lực và mômen xoắn cực đại là 200Nm Xe sử dụng hộp số tự động PowerShift có chế độ chuyển số tay và

hệ thống lái trợ lực điện (EPAS) Mức tiêu thụ nhiên liệu trung bình của dòng xe này

là 6,7 lít/100km So với thế hệ động cơ cũ, thế hệ động cơ mới có công suất tăng 20% nhưng lại tiết kiệm nhiên liệu hơn

1.1.3 Khả năng vận hành

Khi đã lựa chọn được tư thế lái ưa thích và khởi động máy ngay lập tức được chào đón bằng hệ thống thống thông tin giao tiếp thân thiện Cài cần số vào chế độ D, khi tăng tốc trên đường trường, điều đầu tiên ấn tượng là khả năng tăng tốc cùng khả năng cách âm rất tốt Nhưng còn tuyệt vời hơn nữa khi chuyển sang điều khiển xe ở

H nh 1.2 Động cơ Duratec HE 2.0L

chế độ S (chế độ thể thao), vòng tua máy xe được đẩy lên cao cùng tiếng bô xe rền vang, hay hơn bất cứ mẫu xe nào trong cùng phân khúc tại Việt Nam

Cùng với việc hạn chế tiếng ồn, Ford vẫn tiếp tục cải tiến khả năng phản hồi của bướm ga, cụ thể là phản hồi của động cơ với mức độ của chân ga Có nghĩa rằng, bạn muốn xe thực hiện mệnh lệnh của bạn như thế nào thì chỉ việc ra lệnh bằng chân

ga mà thôi Hệ thống truyền lực và khả năng chịu xoắn của thân xe giờ đây đã được cải tiến đáng kể so với thế hệ trước Chúng tôi cũng cho rằng, đây là một trong những điểm nổi bật nhất trong khả năng vận hành của xe

Focus vào cua rất nhanh và cân bằng, mặc dù điều kiện chúng tôi thử là đường ướt, trơn trượt Nếu bạn tăng thêm ga ở giữa khúc cua (với hệ thống ESP đã tắt), sẽ có cảm giác trượt nhẹ nhưng hãy giảm ga một chút, xe sẽ nhanh chóng tự động lấy lại cân bằng Còn nếu với ESP được bật (chế độ mặc định) thì bạn hoàn toàn yên tâm bám cua theo đúng quỹ đạo mà bạn muốn

1.1.4 Hệ thống an toàn

 Hệ thống an toàn bị động: Hệ thống túi khí được bố trí phía trước cho tài xế

và hành khách phía trước, hệ thống dây đai an toàn

 Hệ thống an toàn chủ động: trang bị hệ thống chống bó cứng (ABS), hệ thống phân bố lực phanh điện tử (EBD) Hệ thống ổn định xe (ESP) Hệ thống đèn pha

Hình 1.3 Hình dáng bên ngoài của xe Ford Focus – S 2.0L

3 Chiều cao toàn bộ (C) mm 1477

H nh 1.4 Kích thước tổng thể xe Ford Focus 2013

4 Chiều dài cơ sở (D) mm 2640

5 Chiều rộng cơ sở (E) mm 1535

6 Bán kính quay vòng tối thiểu mm 5575

7 Khoảng sáng gầm xe mm 135-180

8 Trọng lượng không tải kg 1342

9 Trọng lượng toàn tải kg 1845

17 Số vòng quay không tải Vòng/phút 700 ± 50

18 Công suất động cơ kW/rpm 107/6000

19 Mômen xoắn Nm/rpm 200/4450

1.3 Các hệ thống trên xe Ford Focus 2013

1.3.1 Hệ thống điều khiển động cơ

Động cơ Duratec được lắp trên xe Ford Focus 2013 bao gồm bộ điều khiển trung tâm (Powertrain control module – PCM) hệ thống này có vai trò nhận tín hiệu từ cảm biến Đồng thời, cảm biến sẽ gửi thông tin này đến máy tính Tại đây, thông tin sẽ được xử lý một cách nhanh chóng bằng các chương tr nh đã được thiết lập từ trước

Được mô tả như trong h nh 1.5

1.3.1.1 Các tín hiệu đầu vào

Các tín hiệu đầu vào chủ yếu là các cảm biến để phát hiện điều kiện hoạt động của động cơ để gửi về PCM, PCM sẽ tính toán đưa ra tín hiệu điều khiển phun nhiên liệu, đánh lửa, điều khiển bướm ga, thu hồi hơi nhiên liệu, sao cho đạt công suất tối

ưu, tiết kiệm nhiên liệu, giảm tối đa ô nhiễm môi trường

H nh 1.5 Sơ đồ khối chức năng hệ thống điều khiển động cơ xe Ford Focus

 Cảm biến nhiệt độ khí nạp: Dùng để đo nhiệt độ khí nạp vào động cơ và

gửi về hộp PCM để PCM thực hiện hiệu chỉnh:

 Hiệu chỉnh thời gian phun theo nhiệt độ không khí: Bởi ở nhiệt độ không khí thấp mật độ không khí sẽ đặc hơn, và ở nhiệt độ cao mật độ không khí sẽ thưa hơn (ít

Cảm biến nhiệt độ khí nạp được bố trí đặt ở đường ống nạp (sau bầu lọc gió),

có thể nằm chung với cảm biến khối lượng khí nạp (MAF) hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP)

Trường hợp nhiệt độ không khí thấp điện trở cảm biến tăng cao và ngược lại điện trở cảm biến giảm khi nhiệt độ không khí tăng Hiện tượng thay đổi điện trở của cảm biến sẽ làm thay đổi điện áp đặt ở chân cảm biến

Hình 1.6 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 1-Cảm biến nhiệt độ ,2-Cảm biến dây lạnh, 3-Cảm biến dây nóng

 Cảm biến oxy:

Chúng được sử dụng để đo nồng độ oxy còn thừa trong khí xả gửi về PCM, PCM dựa vào tín hiệu cảm biến oxy gửi về sẽ hiểu được tình trạng nhiên liệu đang giàu (đậm) hay đang nghèo (nhạt) và từ đó đưa ra tín hiệu điều chỉnh lượng phun cho thích hợp Phân tích thông số Long Term Fuel Trim và Short Term Fuel Trim để thấy được sự hiệu chỉnh nhiên liệu

Được lắp tại ống xả, bề mặt làm việc của cảm biến tiếp xúc trực tiếp với khí xả, trong lõi của cảm biến có đường đưa không khí từ ngoài vào, sự chênh lệch về nồng độ oxy giữa 2 bề mặt của cảm biến sẽ tạo ra 1 điện áp: 0,1-0,9V

 Tín hiệu điện áp gần 0V là hỗn hợp nhiên liệu đang nghèo

 Tín hiệu điện áp gần 0,9V là hỗn hợp nhiên liệu đang giàu

Cảm biến oxy làm việc trên dựa vào độ chênh lệch nồng độ oxy giữa 2 bề mặt của cảm biến, cảm biến sẽ làm việc tốt ở nhiệt độ 350 C, cho nên người ta bố trí 1 bộ phận nung nóng trong cảm biến để giúp cảm biến nhanh đạt đến nhiệt độ làm việc khi động cơ nguội

 Khi On chìa dây sấy của cảm biến sẽ được PCM nhịp mát để nung nóng cảm biến

Hình 1.7 Cảm biến oxy 1- Vỏ; 2- Không khí; 3- Giá đỡ; 4- Chất điện phân; 5- Cực

Platinum; 6- Bộ sấy; 7- Lớp phủ; 8- Khí xả

 Những xe đời mới sử dụng thêm 1 cảm biến Oxy phía sau bầu xúc tác khí xả

để giám sát sự làm việc của bầu xúc tác khí xả Điện áp đầu ra của Oxygen Sensor số 2 rất ít thay đổi, thông thường nằm ở mức 0.45V

 Cảm biến vị trí trục khuỷu: đây là bộ tạo tín hiệu CPS, tín hiệu CPS được

PCM sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ PC dùng tín hiệu này kết hợp với tín hiệu vị trí trục cam (CA ) và tải để tính thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản Tín hiệu CPS được tạo ra do khe hở giữa cảm biến vị trí trục khuỷu và các răng trên chu vi của roto tín hiệu CPS được lắp trên trục khuỷu Bộ tạo tín hiệu CPS có 34 răng trên chu vi của roto tín hiệu CPS và hai răng khuyết Khu vực hai răng khuyết này dùng để phát hiện góc của trục khuỷu, nhưng nó không xác định được đó là điểm chết trên ở chu kỳ nén hay chu kỳ xả PCM kết hợp tín hiệu CPS và tín hiệu CA để xác định chính xác góc trục khuỷu Khi PCM không nhận được tín hiệu này nó sẽ xác định động cơ đã ngừng chạy và tắt máy

 Cảm biến vị trí trục cam: giữ một vai trò quan trọng trong hệ thống điều

khiển của động cơ PC sử dụng tín hiệu này để xác định điểm chết trên của máy số 1 hoặc các máy, đồng thời xác định vị trí của trục cam để xác định thời điểm đánh lửa (với động cơ xăng) hay thời điểm phun nhiên liệu (động cơ phun dầu điện tử Common rail) cho chính xác

Với những động cơ đời mới hiện nay được trang bị thêm hệ thống điều khiển trục cam biến thiên thông minh cảm biến trục cam còn đóng vai trò giám sát sự hoạt động của hệ thống điều khiển trục cam biến thiên, PCM sử dụng tín hiệu của cảm biến này để xác định rằng hệ thống Trục cam biến thiên có đang làm việc đúng như tín hiệu

từ hộp PCM điều khiển hay không

Hình 1.8 Kết cấu và sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu

1-Cuộn dây, 2-Thân cảm biến, 3-Lớp cách điện, 4-Giắc cắm, 5-Roto tín hiệu

Khi trục khuỷu quay, thông qua dây cam dẫn động làm trục cam quay theo, trên trục cam có 1 vành tạo xung có các vấu cực, các vấu cực này quét qua đầu cảm biến, khép kín mạch từ và cảm biến tạo ra 1 xung tín hiệu gửi về PCM để PCM nhận biết được điểm chết trên của xi lanh số 1 hay các máy khác Số lượng vấu cực trên vành tạo xung của trục cam khác nhau tùy theo mỗi động cơ

 Cảm biến vị trí bướm ga: được sử dụng để đo độ mở vị trí của cánh bướm

ga để báo về hộp PCM Từ đó, PC sẽ sử dụng thông tin tín hiệu mà cảm biến vị trí bướm ga gửi về để tính toán mức độ tải của động cơ nhằm hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu, cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều chỉnh bù ga cầm chừng và điều khiển chuyển số

Khi đạp gấp ga ở trong chế độ toàn tải, ECM sẽ tự động ngắt A/C, PCM chuyển

về chế độ “Open loop” để điều khiển phun nhiên liệu, bỏ qua tín hiệu từ cảm biến

ô-xy

Hình 1.9 Cảm biến vị trí trục cam 1-Cuộn dây, 2-Thân cảm biển, 3-Lớp cách điện, 4-Giắc cắm

H nh 1.10 Sơ đồ điện cảm biển vị trí bướm ga

1-Các IC Hall, 2-Các nam châm

Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall gồm có các mạch IC Hall làm bằng các phần tử Hall và các nam châm quay quanh chúng Các nam châm được lắp trên trục của bướm ga và quay cùng trục bướm ga.

Khi bướm ga mở các nam châm quay cùng một lúc và các nam châm này thay đổi vị trí của chúng Vào lúc đó IC Hall phát hiện thay đổi từ thông gây ra bỡi sự thay đổi vị trí nam châm và tạo ra điện áp của hiệu ứng Hall từ các cực TPS và TPS2 theo mức thay đổi này Tín hiệu này được truyền đến PCM động cơ như tín hiệu mở bướm

ga Cảm biến vị trí bướm ga có 2 tín hiệu phát ra TPS và TPS2 TPS được dùng để phát hiện góc mở bướm ga và TPS2 được dùng để phát hiện hư hỏng trong TPS Điện

áp cấp vào TPS và TPS2 thay đổi từ 0-5V tỉ lệ thuận với góc mở của bướm ga PCM thực hiện một vài phép kiểm tra để xác định đúng hoạt động của cảm biến vị trí bướm

ga và TPS PCM đánh giá góc mở bướm ga thực tế từ các tín hiệu này qua các cực TPS và TPS2, PCM điều khiển môtơ bướm ga

1.2.1.2 Bộ điều khiển điện tử

 Bộ điều khiển điện tử trung tâm (Powertrain control module – PCM hay

còn gọi là Electronic Control Unit - ECU) là bộ điều khiển trung tâm của máy tính (computer) hay “Bộ não” để điều khiển sự hoạt động của hệ thống Ban đầu PCM được sử dụng để điều khiển động cơ, về sau PCM được sử dụng rất nhiều trên ô tô để điều khiển cho nhiều hệ thống khác trên xe đảm bảo sự hoạt động chính xác, hiệu quả, tăng sự tiện nghi và sự an toàn của chiếc xe, những chiếc xe ô tô đời mới có thể lên tới

cả trăm hộp PCM

 Tổng quan: Hệ thống điều khiển động cơ theo chương tr nh bao gồm các

cảm biến kiểm soát liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ PCM tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa ra tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành

Cơ cấu chấp hành luôn bảo đảm thừa lệnh PCM và đáp ứng các tính hiệu phản hồi từ các cảm biến Hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu PCM cũng đảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ hoạt động của động cơ, giúp chẩn đoán động cơ một cách hệ thống khi có sự cố xảy ra

 Cấu trúc PCM được chia ra làm 4 loại như sau:

 ROM (Read Only Memory): Dùng trữ thông tin thường trực Bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được Thông tin của nó đã được cài sẵn, ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý và được lắp cố định trên mạch in

 Ram (Random Access Memory): 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:

 Loại RA xóa được: Bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp

 Loại RA không xóa được: Vẫn giữ duy trì bộ nhớ cho dù khi tháo nguồn cung cấp ổ RA lưu trữ những thông tin về hoạt động của các cảm biến dùng cho hệ thống tự chuẩn đoán

 PROM (Programmable Read Only Memory): Cấu trúc cơ bản giống như

RO nhưng nó cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ không phải ở nơi sản xuất như RO PRO cho phép sửa đổi chương tr nh điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau

 KAM (Keep Alive Memory): KA dùng để lưu trữ những thông tin mới cung cấp đến bộ vi xử lý KAM vẫn duy trì bộ nhớ cho dù động cơ ngừng hoạt động hoặc tắt công tắc máy Tuy nhiên nếu tháo nguồn cung cấp từ ắc quy đến máy tính thì

bộ nhớ KAM sẽ bị mất

 Bộ vi xử lý (Microprocessor):

Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết định Nó là “Bộ não” của PCM

 Đường truyền - BUS:

Chuyển các lệnh và số liệu trong máy tính theo 2 chiều

PCM với những thành phần nêu trên có thể tồn tại dưới dạng một IC hoặc trên nhiều IC Ngoài ra người ta thường phân loại máy tính theo độ dài từ các RAM (tính theo bit)

Ở những thế hệ đầu tiên, máy tính điều khiển động cơ dùng loại 4,8 hoặc 16 bit phổ biến nhất là loại 4 bit và 8 bit Máy tính 4 bit chứa rất nhiều lệnh vì nó thực hiện các lệnh logic tốt hơn Tuy nhiên, máy tính 8 bit làm việc tốt hơn với các phép đại số

và chính xác hơn 16 lần so với lại 4 bit Vì vậy, hiện nay để điều khiển các hệ thống

H nh 1.11 Sơ đồ khối của bộ vi xử lý

khác nhau trên ô tô với tốc độ thực hiện nhanh và chính xác cao, người ta sử dụng máy

8 bit, 16 bit hoặc 32 bit

Ngày nay trên ô tô hiện đại có thể trang bị nhiều PCM điều khiển các hệ thống khác nhau

Bộ phận chủ yếu của nó là bộ vi xử lý (microprocessor) hay còn gọi là PCM (Powertrain control module), PCM lựa chọn các lệnh và xử lý số liệu từ bộ nhớ ROM

và RAM chứa các chương tr nh và dữ liệu và ngõ vào ra (I/O) điều khiển nhanh số liệu

từ các cảm biến và chuyển dữ liệu đã xử lý đến các cơ cấu thực hiện

Nó bao gồm cơ cấu đại số logic để tính toán dữ liệu, các bộ ghi nhận lưu trữ tạm thời dữ liệu và bộ điều khiển các chức năng khác nhau Ở các PCM thế hệ mới, người ta thường chế tạo PCM, ROM, RAM trong một IC

Bộ điều khiển PCM hoạt động trên cơ sở tín hiệu số nhị phân với điện áp cao biểu hiện cho số 1, điện áp thấp biểu hiện cho số 0

Mỗi một số hạng 0 hoặc 1 gọi là bit Mỗi dãy 8 bit sẽ tương đương 1 byte hoặc

1 từ (word) Byte này được dùng để biểu hiện cho một lệnh hoặc 1 mẫu thông tin

 Mạch giao tiếp ngõ vào/ra:

 Bộ chuyển đổi A/D:

Bộ chuyển đổi A/D là viết tắt của cụm từ Analog to Digital Converter, bộ này dùng để chuyển các tín hiệu từ đầu vào, dựa trên sự thay đổi điện áp của các cảm biến ghi nhận để chuyển thành các tín hiệu số cho bộ vi xử lý hiểu được

 Bộ khuếch đại:

Có một số cảm biến bên trong PCM mang tín hiệu rất nhỏ, vậy nên trong bộ

PCM cần phải có thêm bộ khuếch đại tín hiệu

 Mạch giao tiếp ngõ ra:

Những tín hiệu được điều khiển từ bộ vi xử lý sẽ được gửi đến các transistor công suất điều khiển relay, solenoid, motor,… Ngoài ra các transistor này có thể được

bố trí bên trong hoặc bên ngoài PCM.

1.3.1.3 Các cơ cấu chấp hành

 Điều khiển bướm ga điện tử (ECT):

Để điều khiển lưu lượng khí nạp và tốc độ động cơ một cách chính xác nhất, hệ thống bướm ga điện tử đã được ra đời Thêm vào đó, ECT còn điều khiển chế độ ổn định xe (ESP), điều khiển lực kéo (TSC), điều khiển tốc độ không tải và điều khiển chế độ chạy tự động Nhờ cơ cấu đơn giản nên khả năng gặp lỗi ít khi xảy ra

Hình 1.16 Mạch giao tiếp ngõ ra

Hình 1.17 Cấu tạo bộ điều khiển ga tự động 1- Bướm gió; 2- Thân; 3- ô tơ điện; 4- Trục; 5- TPS1,2;

6- Bánh rang; 7- Lò xo hồi

Như trên h nh minh họa, cổ họng gió bao gồm bướm ga, cảm biến vị trí bướm

ga dùng để phát hiện góc mở của bướm ga, mô tơ bướm ga để mở và đóng bướm ga,

và một lò xo hồi để trả bướm ga về một vị trí cố định ô tơ bướm ga ứng dụng một

mô tơ điện 1 chiều (DC) có độ nhạy tốt và tiêu thụ ít năng lượng

PCM động cơ điều khiển độ lớn và hướng của dòng điện chạy đến mô tơ điều khiển bướm ga, làm quay hay giữ mô tơ, và mở/đóng bướm ga qua một cụm bánh răng giảm tốc Góc mở bướm ga thực tế được phát hiện bằng một cảm biến vị trí bướm ga,

và thông số đó được phản hồi về cho PCM động cơ

Khi dòng điện không chạy qua mô tơ, lò xo hồi sẽ giữ bướm ga ở một vị trí cố định (khoảng 7 độ) Tuy nhiên, trong chế độ không tải, bướm ga được đóng lại nhỏ hơn so với vị trí cố định

Khi PCM động cơ phát hiện thấy có trục trặc, nó bật đèn báo hư hỏng trên đồng

hồ taplo đồng thời cắt nguồn đến mô tơ, nhưng do bướm ga được giữ ở góc mở khoảng 7 độ nên xe vẫn có thể chạy đến nơi an toàn

Những kiểu xe đầu tiên có hệ thống ETCS-i sử dụng một ly hợp từ giữa mô tơ

và bướm ga, nó có thể dùng để nối và ngắt mô tơ

 Điều khiển van nạp khí:

H nh 1.18 Điều khiển van nạp khí 1-Cơ cấu chấp hành, 2- Cảm biến vị trí van VIS, 3- VAN VIS

Điều khiển van nạp khí để thay đổi chiều dài đường ống nạp để lợi dụng hiệu ứng quán tính và sóng âm thanh của dòng khí nạp để nâng cao hiệu suất nạp phù hợp với từng điều kiện hoạt động cụ thể của động cơ Tùy thuộc vào tốc độ và điều kiện hoạt động cụ thể mà đống, mở van nạp khí để hiệu quả cao nhất

Khi tốc độ thấp và trung bình, van nạp khí VIS đóng lại do đó đường đi của khí nạp dài do đó lợi dụng được hiệu ứng sóng âm thanh để tăng lượng nạp vào buồng đốt

Khi ở tốc độ cao, sự dao động của dòng khí thấp và nó sẻ cản trở dòng khí nạp dẫn đến giảm hiệu suất nạp Do đó ở tốc độ cao, van VIS mở, quảng đường đi của dòng khí thay đổi để phù hợp với sự dao động của dòng khí ở tốc độ cao do đó cải thiện hiệu suất nạp tại tốc độ cao.

1.3.2 Hệ thống nhiên liệu

1.3.2.1 Công dụng

Hệ thống nhiên liệu nói chung có công dụng cung cấp nhiên liệu tạo thành hỗn hợp cho động cơ phù hợp với các chế độ làm việc Như đã tr nh bày, hệ số dư lượng không khí là một thông số quan trọng của động cơ ỗi loại hỗn hợp chỉ có thể cháy trong một vùng có hệ số dư lượng không khí thích hợp gọi là giới hạn cháy tuỳ theo tính chất của nhiên liệu và phương pháp h nh thành khí hỗn hợp

Đa số các động cơ xăng h nh thành hỗn hợp bên ngoài xy lanh (trừ động cơ phun xăng trực tiếp vào xy lanh) và xăng rất dễ bay hơi nên khi bugi bật tia lửa điện có thể coi hỗn hợp là đồng nhất Đây là lý do chủ yếu quyết định giới hạn cháy rất hẹp của hỗn hợp, hệ số dư lượng không khí chỉ nằm trong khoảng từ 0,6 đến 1,2 Vì vậy,

để điều chỉnh tải trọng phải dùng phương pháp điều chỉnh lượng hỗn hợp nạp vào xylanh bằng bướm tiết lưu hay còn gọi là bướm ga trên đường nạp Thực chất của phương pháp này là điểu chỉnh đồng thời cả nhiên liệu và không khí

1.3.2.3 Cấu tạo: bao gồm các bộ phận như h nh minh họa

 Bơm nhiên liệu

Trên xe được trang bị loại bơm điện kiểu phiến gạt, có nhiệm vụ cung cấp xăng với lưu lượng và áp suất quy định (Công suất cấp khoảng 1.5 đến 2.5 lít/phút và áp suất đạt 3 đến 6kg/cm2)

Bơm nhiên liệu được lắp trong thùng nhiên liệu nên có nhiều ưu điểm là: giảm

ồn, sóng áp suất thấp, gọn nhẹ, chống rò gỉ, chống tạo bọt trong nhiên liệu Thế hệ bơm nhiên liệu mới nhất tích hợp cùng phao báo nhiên liệu và lọc

 Hệ thống nhiên liệu có đường hồi

Hình 1.19 Kết cấu bơm nhiên liệu 1- Van giảm áp; 2- Cửa xả; 3- Van một chiều; 4- ô tơ DC;

5- Cửu nạp; 6- Loại bơm ướt

H nh 1.20 Hệ thống nhiên liệu có đường hồi 1-Bơm; 2- Lọc nhiên liệu; 3- Ống dẫn; 4- Van điều chỉnh áp suất;

5- Vòi phun; 6-Ví điều chỉnh; 7- Lò xo; 8- Gioăng;

9- Thân van; 10- Màng chắn; 11- Lò xo ĐK;

a- Áp suất nhiên liệu; b- Áp suất khí quyển; c- Áp suất cổ hút

Trong hệ thống nhiên liệu có đường hồi, áp suất nhiên liệu trong ray chứa được

điều khiển bằnh van điều chỉnh áp suất lắp ở cuối ray, van này luôn giữ cho áp suất

trong ray không đổi ứng với áp suất chân không nhất định bên trong cổ hút Thông

thường, lượng nhiên liệu được phun phụ thuộc vào áp suất phun, thời gian mở vòi

phun và kích thước lỗ vòi phun Kích thước lỗ vòi phun không đổi Tại một áp suất

chân không nhất định của cổ hút thì áp suất nhiên liệu trong ray cũng không thay đổi

Do đó, để điều khiển lượng nhiên liệu được phun PCM điều khiển thời gian đóng mở

vòi phun Khi áp suất trong ray vượt quá giới hạn, van điều chỉnh áp suất mở và nhiên

liệu sẽ hồi về thùng nhiên liệu Lò xo hồi trong van đặt một lực tác động để duy trì áp

suất trong ray là 3.35bar Điều đó có nghĩa là khi áp suất trong cổ hút bằng với áp suất

không khí thì áp suất nhiên liệu trong ray là 3.35 bar Khi động cơ hoạt động, xuất hiện

áp suất chân không trong cổ hút, áp suất này tác động vào màng hút bên trong van và

kéo lò xo hồi làm giảm lực của lò xo dẫn đến áp suất nhiên liệu trong ray giảm xuống

 Vòi phun: có nhiệm vụ phun vào đường nạp ở gần xupáp nạp một lượng

xăng nhất định, vào thời điểm nhất định và được điều khiển bởi PCM

+B +B

Điện trở vòi phun

Điện trở solenoid

Điện trở vòi phun

Hình 1.21 Sơ đồ và kết cấu vòi phun

1- Cuộn solenoid; 2- Đầu nối điện; 3- Lọc xăng; 4- Lò xo;

5- Lõi từ tính; 6- Kim phun

Vòi phun bao gồm vỏ, cuộn soleoid và kim phun Một đầu của van solenoid được nối đến nguồn điện thông qua rơ le điều khiển động cơ và sẽ cấp điện ngay khi

ch a khóa điện bật ON Đầu thứ 2 được tiếp mát và điều khiển bởi PCM thông qua một tranzitor Khi PCM cấp mát, van solenoid sẽ sinh lực điện từ nâng kim phun lên để mở vòi phun Khi PCM cắt điện, kim phun được đóng lại do lực lò xo

Khi thay thế hoặc lắp lại vòi phun luôn sử dụng vòng O mới và phải chắc chắn rằng nó được lắp đúng vị trí so với cổ hút và ray nhiên liệu

1.3.3.2 Cấu tạo: các bộ phận chính của hệ thống đánh lửa động cơ Duratec HE 2.0L

 Các tín hiệu đầu vào: Nhận biết tình trạng động cơ và chuyển hóa thành các tín hiệu điện gửi về PCM hay còn gọi là tín hiệu đầu vào

 PCM: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các cảm biến từ đó xử lý, tính toán và đưa ra các tín hiệu điều khiển đánh lửa COP-1A, COP-2D, COP-3D, COP-4C đến IC đánh lửa

 Cơ cấu chấp hành: gồm cuộn đánh lửa, IC đánh lửa và bugi, có nhiệm vụ tạo ra tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp ứng với chế độ hoạt động của động cơ

Hình 1.22 Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa động cơ Duratec 2.0L

1-Bô bin xy lanh số 1; 2- Bô bin xy lanh số 2; 3- Bô bin xy lanh số 3; 4- Boobin xy lanh số 4; 5- ô dun điều khiển truyền dẫn; 6- Hộp nối pin; 7- Bộ điều khiển điện

tử trung tâm (PCM)