Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNGĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP GIỮA ECU VÀ VI ĐIỀU KHIỂN ĐỂ HIỂN THỊ LỖI ĐỘNG CƠ Giáo viên hướng dẫn : Phạm Quốc TháiSinh vi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP GIỮA ECU VÀ

VI ĐIỀU KHIỂN ĐỂ HIỂN THỊ LỖI ĐỘNG CƠ

Giáo viên hướng dẫn : Phạm Quốc TháiSinh viên thực hiện : Lê Anh Nhật

Lớp : 02C4

MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI

- Thiết kế một thiết bị hiển thị lỗi động cơ thay vì phải đọc mã lỗi, tra bảng mã lỗi, tạo điều kiện thuận lợi hơn cho người kỹ thuật viên

- Thiết kế một thiết bị có tính năng tương tự như thiết bị chẩn đoán sẵn có trên thị trường nhưng giá thành thấp hơn

NỘI DUNG ĐỀ TÀI

GIỚI THIỆU VỀ LINH KIỆN THIẾT KẾ BỘ GIAO TIẾPKHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TỰ CHẨN ĐOÁN

THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP

LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN

GIỚI THIỆU VỀ LINH KIỆN THIẾT KẾ BỘ

GIAO TIẾP

- Giới thiệu vi điều khiển P89V51RD2:

P89V51RD2 là bộ vi điều khiển mạnh trong họ 8051 do hãng Philips sản xuất Với dung lượng bộ nhớ lớn (64Kbyte Flash

và 1Kbyte RAM), tích hợp dãi đếm lập trình được PCA, chức năng Watchdog chống treo vi điều khiển,độ ổn định cao, tin cậy

- Bộ ADC 0809:

Bộ ADC 0809 là một linh kiện CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương tự sang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bộ logic điều khiển tương thích Bộ chuyển đổi ADC 8 bit này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp

KHẢO SÂT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

ĐỘNG CƠ

CẢM BIẾ N VỊ TRÍ BƯỚM GA

CẢM BIẾ N ÁP SUẤ T KHÍ NẠ P

CÁC CẢM BIẾ N ĐẦ U VÀO

CẢM BIẾ N VỊ TRÍ XY LANH

CẢM BIẾ N TỐ C ĐỘ ĐỘ NG CƠ

CẢM BIẾ N NHIỆ T ĐỘ ĐỘ NG CƠ

CẢM BIẾ N NHIỆ T ĐỘ KHÍ NẠ P

CẢM BIẾ N Ô XY

TÍN HIỆ U KHỞI ĐỘ NG

CHẨ N ĐOÁN ĐIỀ U KHIỂ N BƠM NHIÊN LIỆ U ĐIỀ U KHIỂ N CẦ M CHỪNG

ĐIỀ U KHIỂ N CÁC KIM PHUN

ĐIỀ U KHIỂ N ĐÁNH LỬA

CÁC TÍN HIỆ U TẢI

CÁC CẢM BIẾ N ĐẦ U RA BỘ XỬ LÝ

Sơ đồ khối hệ thống điều khiển động cơ

Bộ điề u áp

Vòi phun

Cảm biế n kích nổ

Công tắ c khởi độ ng trung gian

Giắ c kiể m tra

Cảm biế n tố c độ Bảng đồ ng hồ Ro le đèn hậu

Ro le bộ sấ y kính Khóa điệ n

Đèn ''CHECK ENGINE"

Ro le hở mạ ch Bơm nhiên liệ u

Cảm biế n nhiệ t

độ khí nạ p

Cảm biế n áp suấ t đường ố ng nạ p

Các tín hiệu đầu vào

Cấu tạo câc cảm biến

CẢM BIẾ N NHIỆ T ĐỘ KHÍ NẠ P CẢM BIẾ N CHÂN KHÔNG

1 2 3 4

5

6 1

2

4 3

Tín hiệ u THA

THA

ECU

SƠ ĐỒ MẠ CH ĐIỆ N

SƠ ĐỒ MẠ CH ĐIỆ N

IC

VC PIM E2 E1

R R

Đường đế n

ố ng nạ p

CẢM BIẾ N NHIỆ T ĐỘ NƯỚC CẢM BIẾ N VỊ TRÍ BƯỚM GA

2 3 4 5

6 7

5V

B

R1 R2

E1 E2

1 Giắ c cắ m

2 Chấ t cách điệ n

3 Thân cảm biế n

4 Diệ n trở

4 3

6 7

1 2 3

E1

Bộ điều khiển điện tử

Hệ thống điều khiển động cơ theo chương trình bao gồm các cảm biến kiểm soát liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECU 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 ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến

Các tín hiệu điều khiển

kiểm soát khí thải

Hệ thống tự chẩn đoán

- Nguyên lý phát hiện lỗi:

Hệ thống phát hiện lỗi ECU là chương trình nhận những giá trị tín hiệu cảm biến so sánh với giới hạn cho phép, nếu nằm trong hạn này thì hệ thống bình thường, ngược lại nếu nằm ngoài giới hạn này thì hệ thống bị lỗi

- Nguyên lý truy xuất mã lỗi:

Normal mode: cố sẽ chớp theo những chuỗi khác nhau, mỗi

chuỗi chớp ứng với một mã số hư hỏng

Test mode: Dùng để phát hiện các lỗi mạch điện chập chờn mà

chế độ normal mode rất khó phát hiện được Trong chế độ chẩn đoán này động cơ không báo mã lỗi mà chỉ báo có lỗi xảy ra trong hệ

THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP

- Cơ sở giao tiếp:

Trong một số động cơ EFI có báo mã lỗi theo phương pháp nháy đèn báo, nếu vi điều khiển đọc đượctín hiệu điều khiển đèn báo của ECU, ta hoàn toàn có thể xác định được mã lỗi báo về dựa vào cách thức báo lỗi.Lúc này, tín hiệu điều khiển ra (output) của ECU (điềukhiển đèn báo) sẽ trở thành tín hiệu vào (input) đối với viđiều khiển Trên cơ sở đó ta có sơ đồ khối của mạch nhưsau:

Lập trình vi điều khiển

Ngôn ngữ lập trình:

Ngôn ngữ sử dụng lập trình là ngôn ngữ ASSEMBLY

VIN GD VOUT

C2 104

VCC

C3 0.1uF

R1 330

D2 LED

J8

READ CODE

1 2

R9

D7 LED

R11 330

VCC

R10

SIGNAL Q1

C1815 VCC

U3 IN0 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7

D0 D2 D3 D4 D5 D6 D7

17 14 15 8 18 19 20 21

P2.0 P2.1 P2.3 P2.4 P2.6 P2.7 REF+

12 VCC

CLK A0 A1 A2 ALE OE START VCC

REF-16 10 25 24

EOC 7

23 22 9 6 11

1 2

1 2

P3.2

P3.3

C5 33pF

Y1 12MHz

VCC

VCC VCC

R2

10K

J2 1 2 reset out

1 2 3 4 5 6 7 8

P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7

6 5 4 3 2 1 J7

J6

J4

4 3 2 1

Nap ISP

2 3 4 6 7 8

39 38 37 36 35 34 33

21 22 23 24 25 26 27 10 11 12 13 14 15 16

2 3 4 5 6 7 8

8 7 6 5 4 3 2

1 R8

10K

J13

9 32

P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 RS RW EN P1.3 P1.5 P1.6 SIGNAL 1

CON8

19 18 31 9

U2

17 30 29

28

P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P3.0 P3.1 P3.2 P3.4 P3.5 P3.6

P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7

P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7

P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD ALE/PROG PSEN XTAL1

XTAL2 EA/VPP RST

P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5

LƯU ĐỒ THUẬT TOÂN

Gọ i chương trình con đọ c code

Tạ o trễ 2,5s

Xuấ t kế t quả ra LCD Tang code

Chương trình con đọ c code

True

False

False True

Có tín hiệ u đèn báo =0

Có tín hiệ u đèn báo =0

Có tín hiệ u đèn báo =0

Có tín hiệ u đèn báo =0

Tạ o trễ 0,5s

Tạ o trễ 0,5s hiệCó tínu đèn báo

=0

Giới thiệu động cơ thử nghiệm

1 2 3 4

7,5A ING

15A EFI

RƠ LE

10A GAUSE

HỘ P ĐÁNH LỬA BỘĐIỆ CHIA N

BẢO VỆ

CẢM BIẾ N CHÂN KHÔNG

+B +B VF TE1 TE2 OX HT E1 V-ISC E2 E21 VTA IDL VC PIM THA THW KNK E01 E02

NE+ NE- G1 FC

QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN

Việc đầu tiên và rất quan trọng trong việc chẩn

đoán và sửa chữa là phân tích phản ánh của kháchhàng Mặt khác cơ sở của việc chẩn đoán là phải xácđịnh: “phải tiến hành kiểm tra như thế nào”, “cần

phải sửa chữa gì” và “cần phải làm gì trong trường hợp hư hỏng không bình thường”

Sau đây là quy trình chẩn đoán cho động cơ EFI

QUY TRÌNH CHĐ̉N ĐOÂN

Xác nhậ n tình

Phân tích phản ánh

của khách hàng

- Độ ng cơ bị chế t máy

- Khởi độ ng kém

- Khả năng tải kém ổ n định

- Không tải không ổ n định

Dầ u độ ng cơ Nước làm mát

Ắ c qui và các điệ n cự c ắ c qui Lọ c gió Dây đai dẫ n độ ng cơ Các buji đánh lửa Bộ chia điệ n Thời điể m đánh lửa

Hệ thố ng nhiên liệ u Hệ thố ng điề u khiể n Hệ thố ng khí nạ p

Hệ thố ng cung cấ p nguồ n

Phát hiệ n các vị trí có thể xảy ra hư hỏng

Điề u chỉnh, sửa chữa thay thế

Kiể m tra lầ n cuố i

KẾT LUẬN

- Hiện tại thiết bị mới chỉ được thử nghiệm trên thiết bị

mô phỏng lỗi của động cơ TOYOTA 4A-FE và đã hiển thị chính xác lỗi động cơ

- Thiết bị hiện tại chỉ mới có chức năng hiển thị lỗi, saunày có điều kiện có thể tạo thêm chức năng đọc thông sốcác cảm biến sử dụng trên động cơ

- Trong quá trình tìm hiểu thiết kế không tránh khỏi

những thiếu sót, em mong các thầy cô thông cảm và giúpđỡ để em hoàn thiện đề tài của mình hơn

EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN