Hệ thống điều khiển vòng kín Là hệ thống thực hiện điều khiển có phản hồi tức là tín hiệu Y được đo lường và dẫn đến đầu vào phối hợp với tín hiệu X tác dụng lên TBĐK để tạo ra tín hiệu
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
SVTH: NGUYỄN HỮU HIỆU MSSV: 16145386
SVTH: NGUYỄN HOÀNG TÂN MSSV: 16145511
GVHD: Th.S HUỲNH QUỐC VIỆT
Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021
Trang 3TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Tên đề tài :
THIẾT KẾ SA BÀN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ, BIÊN SOẠN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CỦA ĐỘNG CƠ TOYOTA 4S-FE VÀ NISSAN SENTRA 1992
SVTH: NGUYỄN HỮU HIỆU MSSV: 16145386
SVTH: NGUYỄN HOÀNG TÂN MSSV: 16145511
GVHD: Th.S HUỲNH QUỐC VIỆT
TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021
Trang 4TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
(E-mail: 16145386@student.hcmute.edu.vn) Điện thoại: 0382331764
(E-mail: 16145511@student.hcmute.edu.vn) Điện thoại: 0984474349 Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Thiết kế sa bàn hệ thống điều khiển động cơ của 2 động cơ
Thiết kế các bài giảng thực hành phục vụ cho việc giảng dạy và thực hành trên sa bàn
3 Sản phẩm của đề tài
Sa bàn hệ thống phun xăng, đánh lửa của động cơ Toyota 4S – FE và Nissan Sentra 1992 Một cuốn tiểu luận báo cáo
Đĩa CD và file mềm
4 Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 02/11/2020
5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 25/01/2021
Trang 5TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP HỒ CHÍ MINH
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Bộ môn: Động cơ
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hữu Hiệu MSSV:16145386
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Tân MSSV:16145511
Tên đề tài: Thiết kế sa bàn hệ thống điều khiển động cơ, biên soạn tài liệu hướng dẫn thực hành cho động cơ Toyota 4S – FE và Nissan Sentra 1992 Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô Họ và tên GV hướng dẫn:
Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
Trang 6
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5
Trang 7TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Bộ môn: Động cơ
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hữu Hiệu MSSV: 16145386 Hội đồng……
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Tân MSSV: 16145511 Hội đồng……
Tên đề tài: Thiết kế sa bàn hệ thống điều khiển động cơ, biên soạn tài liệu hướng dẫn thực hành cho động cơ Toyota 4S – FE và Nissan Sentra 1992 Ngành đào tạo:Công nghệ kỹ thuật ô tô Họ và tên GV phản biện (Mã GV):………
Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
2.Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
3 Kết quả đạt được:
4 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
Trang 8
5 Câu hỏi:
6 Đánh giá: 7 Kết luận: Được phép bảo vệ Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày 30 tháng 01 năm 2021
Giảng viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ tên)
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10
Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5
Trang 9TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Thiết kế sa bàn hệ thống điều khiển động cơ, biên soạn tài liệu hướng dẫn
thức hành cho động cơ Toyota 4S – FE và Nissan Sentra 1992
Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện
và các thành viên trong Hội đồng bảo vê Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức
Chủ tịch Hội đồng:
Giảng viên hướng dẫn:
Giảng viên phản biện:
Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 01 năm 2021
Trang 10LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin gửi lòng biết ơn cũng như sự kính trọng đến quý thầy cô của khoa: Cơ Khí Động Lực – Trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật TP HCM lòng biết ơn cũng như sự kính trọng vì những kiến thức bổ ích, kinh nghiệm quý báu đã truyền dạy cho chúng em trong quá trình học tập và rèn luyện tại trường Đó là nền tảng, định hướng không chỉ giúp chúng
em hoàn thành đồ án mà còn trong nghề nghiệp mai sau
Đặc biệt, chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Th.S Huỳnh Quốc Việt
đã tận tình giúp đỡ chúng em trong quá trình lựa chọn đề tài, cung cấp tài liệu, kiểm tra theo dõi cũng như hỗ trợ trong quá trình thực hiện đồ án Mặc dù gặp nhiều khó khăn trong việc tìm kiếm, tổng hợp tài liệu, đọc hiểu tài liệu nhưng nhờ sự tận tình giúp đỡ của thầy, chúng em đã từng bước thực hiện và hoàn thành đồ án Thầy luôn tạo ra sự thoải mái và để chúng em ý thức về sự tự giác và trách nhiệm về đồ án của mình Chúng em xin cảm ơn vì tất cả điều đó Ngoài ra chúng em cũng xin chân thành cám ơn tất cả các thầy trong bộ môn động cơ và bộ môn khung gầm đã tạo điều kiện để chúng em hoàn thành đồ án và giải đáp các thắc mắc của chúng em
Cuối cùng là lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình Cha mẹ là hậu phương vững chắc, tạo điều kiện, động viên để chúng em theo học ngành này, cũng nhờ đó mà chúng em đã hoàn thành chương trình đại học và báo cáo tốt nghiệp này
Trang 11MỤC LỤC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v
XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN vii
LỜI CẢM ƠN viii
MỤC LỤC ix
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU xiii
DANH MỤC CÁC HÌNH xv
DANH MỤC CÁC BẢNG xxi
Chương 1: TỔNG QUAN 1
1.1 Lý do chọn đề tài 1
1.2 Đối tượng nghiên cứu 1
1.3 Phương pháp nghiên cứu 2
1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2
1.5 Những vấn đề còn tồn tại 2
1.6 Nội dung 2
Chương 2: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 3
2.1 Lịch sử phát triển của hệ thống điều khiển động cơ 3
2.2 Thuật toán điều khiển lập trình và nguyên lý điều khiển động cơ 4
2.2.1 Một số khái niệm về hệ thống điều khiển tự động sử dụng trên ôtô 4
2.2.2 Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng 5
2.2.3 Thuật toán điều khiển lập trình cho ECU 7
2.3 Tổng quan hệ thống điều khiển trên động cơ 8
2.3.1 Tín hiệu đầu vào 8
2.3.1.1 Tín hiệu nhiệt độ nước 8
Trang 122.3.1.2 Tín hiệu nhiệt độ khí nạp 9
2.3.1.3 Tín hiệu số vòng quay động cơ 9
2.3.1.4 Tín hiệu vị trí bướm ga 9
2.3.1.5 Tín hiệu accu 9
2.3.1.6 Tín hiệu lượng khí nạp 9
2.3.1.7 Tín hiệu máy khởi động 9
2.3.1.8 Tín hiệu khối lượng khí nạp 9
2.3.2 Bộ điều khiển trung tâm ECU 9
2.3.2.1 Bộ phận và cấu trúc chung của ECU 10
2.3.2.2 Các thành phần và chức năng của từng bộ phận chính 10
2.3.3 Các hệ thống điều khiển 13
2.3.3.1 Hệ thống EFI (Electronic Fuel Injection) 13
2.3.3.2 Hệ thống ESA (Electronic Spark Advance) 13
2.3.3.3 Hệ thống ISC (Idle Speed Control) 14
2.3.3.4 Hệ thống chẩn đoán 14
2.3.3.5 Hệ thống dự phòng 14
Chương 3: CÁC BÀI GIẢNG THỰC HÀNH TRÊN SA BÀN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 4S-FE 15
3.1 Cấu tạo tổng quan của sa bàn hệ thống điều khiển động cơ 15
3.1.1 Giới thiệu sơ lược về sa bàn 15
3.1.2 Sơ đồ chân ECU trên mô hình 17
3.1.3 Bảng điện áp 20
3.1.4 Sơ đồ mạch điện trên mô hình 22
3.2 Hướng dẫn sử dụng sa bàn 23
3.2.1 Yêu cầu khi sử dụng 23
3.2.2 Các thao tác an toàn khi sử dụng sa bàn 23
3.3 Hệ thống các bài thực hành trên sa bàn 23
Trang 13Bài 3: CẢM BIẾN ÁP SUẤT ĐƯỜNG ỐNG NẠP 33
Bài 4: CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA 38
Bài 5: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT 42
Bài 6: CẢM BIẾN OXY 46
Bài 7: CẢM BIẾN KÍCH NỔ 50
Bài 8: BƠM NHIÊN LIỆU VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BƠM NHIÊN LIỆU 53
Bài 9: KIM PHUN VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN KIM PHUN 58
Bài 10: KIỂM TRA IC-BOBINE 64
Bài 11: TÍN HIỆU IGT VÀ IGF 67
Bài 12: VAN ĐIỀU KHIỀN TỐC ĐỘ KHÔNG TẢI 70
Bài 13: BUGI 73
Bài 14: DÂY CAO ÁP 77
Chương 4: CÁC BÀI GIẢNG THỰC HÀNH TRÊN SA BÀN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ NISSAN SENTRA 1992 79
4.1 Cấu tạo tổng quan của sa bàn hệ thống điều khiển động cơ 79
4.1.1 Giới thiệu sơ lược về sa bàn 79
4.1.2 Sơ đồ chân ECU trên mô hình 81
4.1.3 Bảng điện áp 83
4.1.4 Sơ đồ mạch điện trên mô hình 85
4.2 Hướng dẫn sử dụng sa bàn 86
4.1.1 Yêu cầu khi sử dụng 86
4.1.2 Các thao tác an toàn khi sử dụng sa bàn 86
4.3 Hệ thống các bài thực hành trên sa bàn 86
Bài 1: MẠCH CẤP NGUỒN, MẠCH VC, MẠCH NỐI ĐẤT 87
Bài 2 : CẢM BIẾN G - NE 92
Bài 3: CẢM BIẾN KHỐI LƯỢNG KHÔNG KHÍ NẠP 96
Bài 4: CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA 101
Bài 5: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT 105
Bài 6: BƠM NHIÊN LIỆU VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BƠM NHIÊN LIỆU 109
Trang 14Bài 7: KIM PHUN VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN KIM PHUN 114
Bài 8: KIỂM TRA IC VÀ BOBINE 120
Bài 9: TÍN HIỆU IGT 123
Bài 10: BUGI 125
Bài 11: DÂY CAO ÁP 129
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 131
5.1 Kết luận 131
5.2 Đề nghị 131
TÀI LIỆU THAM KHẢO 133
Trang 15DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
AAC: Điều khiển cầm chừng theo phụ tải
AIV (Air Idle Valve): Điều khiển cầm chừng theo nhiệt độ nước làm mát
BATT: Dương thường trực của ECU
+B: Dương cung cấp cho ECU sau rơle chính
BUS: các bộ phận để nối kết, liên lạc, trao đổi dữ liệu trong ECU
CPU: Bộ xử lí trung tâm
ĐTĐK: Đối tượng điều khiển
ECCS (Electronic Computer Control System): Hệ thống điều khiển điện tử
ECU (Electronic Control Unit): Bộ điều khiển điện tử
EFI (Electronic Fuel Injection): Hệ thống phun xăng điện tử
EKNK: Nối đất cảm biến kích nổ
EPROM, EEPRO: Bộ nhớ bán cố định
ESA (Electronic Spark Advance): Đánh lửa sớm điện tử
E1: Nối đất của ECU động cơ
E2: Nối đất của cảm biến
E01, E02: Nối đất của cơ cấu chấp hành
FC: Tín hiệu điều khiển bơm xăng
G: Tín hiệu báo vị trí xi lanh
HT: Tín hiệu điều khiển bộ sấy cảm biến oxy
IC (Integrated Circuit): Mạch tích hợp
IGF: Tín hiệu phản hồi đánh lửa
IGSW: Tín hiệu báo bật công tắt IG
IGT1, IGT2: Tín hiệu điều khiển đánh lửa
ISC: Van điều khiển tốc độ không tải
ISCO: Tín hiệu điều khiển mở van ISC
ISCC: Tín hiệu điều khiển đóng van ISC
KNK: Tín hiệu cảm biến kích nổ
LED (Lighting Emision Diode): Phần tử cảm quang
MAP: Cảm biến chân không
Trang 16MREL: Tín hiệu điều khiển relay EFI
NE+: Tín hiệu tốc độ động cơ
NE-: Mass của tín hiệu vị trí xi lanh và tốc độ động cơ
OBD (On Board Diagnosis): Hệ thống chẩn đoán
OX: Tín hiệu cảm biến oxy số
PIM: Tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp
ROM, PRO: Bộ nhớ cố định
STA: Tín hiệu khởi động
SRAM, DRAM: Bộ nhớ đọc viết
TACH: Tín hiệu tốc độ động cơ
TE1: Giắc chẩn đoán của Toyota
TE2: Giắc chẩn đoán của Toyota
THA: Tín hiệu nhiệt độ khí nạp
THW: Tín hiệu nước lam mát
VC: Điện áp 5V cung cấp cho các cảm biến
VF: Tín hiệu ra của hiệu chỉnh phản hồi tỉ lệ khí-nhiên liệu
VG: Tín hiệu điện áp của bộ đo gió
VTA: Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga
TBĐK: Thiết bị điều khiển
W: Tín hiệu điều khiển đèn check
#10: Tín hiệu điều khiển phun máy số 1,4
#20: Tín hiệu điều khiển phun máy số 2,3.
Trang 17DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống hở 4
Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển có cơ cấu phản hồi 5
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý điều khiển tự động trên ô tô 5
Hình 2.4: Thuật toán điều khiển lập trình 7
Hình 2.5: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển lập trình cho động cơ 8
Hình 2.6: Bộ phận và cấu trúc chung của ECU 10
Hình 2.7: Sơ đồ phân loại bộ nhớ bán dẫn 11
Hình 2.8: Cấu trúc chung 11
Hình 3.1: Tổng quan sa bàn hệ thống điều khiển 15
Hình 3.2: Vị trí công tắc, cầu chì và rơle điều khiển được bố trí trên sa bàn 15
Hình 3.3: Vị trí các cảm biến được bố trí trên sa bàn 16
Hình 3.4: Vị trí bộ điều khiển trung tâm ECU 16
Hình 3.5: Vị trí các cơ cấu chấp hành được bố trí trên sa bàn 17
Hình 3.6: Các chân của ECU điều khiển 17
Hình 3.7: Sơ đồ mạch điện trên mô hình 22
Hình 3.8: Sơ đồ mạch cấp nguồn 24
Hình 3.9: Sơ đồ mạch VC 25
Hình 3.10: Sơ đồ mạch nối đất 25
Hình 3.11: Kiểm tra điện áp cấp cho ECU động cơ 26
Hình 3.12: Kiểm tra rơle EFI chính 27
Hình 3.13: Kiểm tra hoạt động của rơle EFI chính 27
Hình 3.14: Kiểm tra khóa điện 28
Hình 3.15: Đo điện áp VC 28
Hình 3.16: Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu 30
Hình 3.17: Dạng sóng tín hiệu NE 30
Hình 3.18: Sơ đồ mạch cảm biến vị trí trục khuỷu 30
Hình 3.19: Hình dáng và vị trí cảm biến vị trí trục khuỷu 31
Hình 3.20: Kiểm tra điện trở cảm biến vị trí trục khuỷu 31
Trang 18Hình 3.21: Dạng xung tín hiệu NE 32
Hình 3.22: Cấu tạo cảm biến MAP 34
Hình 3.23: Sơ đồ nguyên lý cảm biến MAP 34
Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp và áp suất đường ống nạp của cảm biến MAP 34
Hình 3.25: Sơ đồ mạch điện cảm biến MAP 35
Hình 3.26: Hình dáng và vị trí cảm biến MAP 35
Hình 3.27: Kiểm tra điện áp nguồn cấp cho cảm biến 36
Hình 3.28: Tháo ống chân không ra khỏi đường ống nạp 36
Hình 3.29: Kiểm tra điện áp ra của cảm biến MAP 36
Hình 3.30: Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga 39
Hình 3.31: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp và độ mở bướm ga 39
Hình 3.32: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga 39
Hình 3.33: Hình dáng và vị trí cảm biến vị trí bướm ga 40
Hình 3.34: Kiểm tra điện trở cảm biến vị trí bướm ga 40
Hình 3.35: Kiểm tra điện áp ra của cảm biến vị trí bướm ga 41
Hình 3.36: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ 42
Hình 3.37: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và điện trở của cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ 43
Hình 3.38: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt nước làm mát 43
Hình 3.39: Hình dáng và vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát 44
Hình 3.40: Đo điện trở cảm biến 44
Hình 3.41: Đo điện áp cảm biến nhiệt độ nước làm mát 45
Hình 3.42: Cấu tạo cảm biến oxy 46
Hình 3.43: Đặc tính của cảm biến 47
Hình 3.44: Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy 47
Hình 3.45: Hình dáng và vị trí cảm biến oxy 48
Hình 3.46: Đo điện trở bộ sấy cảm biến 48
Hình 3.47: Kiểm tra điện áp cảm biến oxy 49
Trang 19Hình 3.49: Cấu tạo cảm biến kích nổ 50
Hình 3.50: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp và tần số 51
Hình 3.51: Tín hiệu cảm biến kích nổ 51
Hình 3.52: Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ 51
Hình 3.53: Hình dáng và vị trí cảm biến kích nổ 52
Hình 3.54: Kiểm tra cảm biến 52
Hình 3.55: Dạng sóng của tín hiệu KNK 52
Hình 3.56: Hình dáng, cấu tạo bơm nhiên liệu 53
Hình 3.57: Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu 54
Hình 3.58: Vị trí của bơm nhiên liệu 55
Hình 3.59: Kiểm tra điện trở bơm nhiên liệu 55
Hình 3.60: Kiểm tra rơle mở mạch 56
Hình 3.61: Kiểm tra hoạt động rơle mở mạch 56
Hình 3.62: Kiểm tra điện áp giữa chân FC 57
Hình 3.63: Cấu tạo kim phun 59
Hình 3.64: Mạch điều khiển kim phun 59
Hình 3.65: Hình dáng và vị trí kim phun 60
Hình 3.66: Kiểm tra âm thanh phát ra từ kim phun bằng ống nghe 60
Hình 3.67: Kiểm tra âm thanh phát ra từ kim phun bằng tay 60
Hình 3.68: Kiểm tra điện trở kim phun 61
Hình 3.69: Kết nối bộ dụng cụ đo vào kim phun 61
Hình 3.70: Kết nối dây kiểm tra vào kim phun 62
Hình 3.71: Kiểm tra hoạt động của mạch điều khiển kim phun 62
Hình 3.72: Kiểm tra tín hiệu điều khiển kim phun bằng đèn LED 63
Hình 3.73: Xung điện áp điều khiển kim phun 63
Hình 3.74: Hình dáng và vị trí IC-bobine 65
Hình 3.75: Kiểm tra điện trở bobine 66
Hình 3.76: Sơ đồ mạch điện thử lửa IC-bobine 66
Hình 3.77: Tín hiệu IGT và góc đánh lửa 67
Hình 3.78: Tín hiệu IGF 68
Trang 20Hình 3.79: Sơ đồ mạch điện tín hiệu điều khiển đánh lửa 68
Hình 3.80: Kiểm tra điện áp tín hiệu IGF 69
Hình 3.81: Dạng xung tín hiệu IGT 69
Hình 3.82: Cấu tạo van ISC 70
Hình 3.83: Sơ đồ mạch điện điều khiển van ISC 71
Hình 3.84: Hình dáng và vị trí van ISC 71
Hình 3.85: Kiểm tra điện trở van ISC 72
Hình 3.86: Kiểm tra sự đóng của van ISC 72
Hình 3.87: Kiểm tra sự mở của van ISC 72
Hình 3.88: Cấu tạo bugi 74
Hình 3.89: Hình dáng và vị trí bugi 74
Hình 3.90: Cấu tạo dây cao áp 77
Hình 3.91: Hình dáng và vị trí dây cao áp 78
Hình 3.92: Đo điện trở dây cao áp 78
Hình 4.1: Tổng quan sa bàn hệ thống điều khiển 79
Hình 4.2: Vị trí công tắc, cầu chì và rơle điều khiển được bố trí trên sa bàn 79
Hình 4.3: Vị trí các cảm biến được bố trí trên sa bàn 80
Hình 4.4: Vị trí bộ điều khiển trung tâm ECU 80
Hình 4.5: Vị trí các cơ cấu chấp hành được bố trí trên sa bàn 81
Hình 4.6: Sơ đồ chân của ECU điều khiển 81
Hình 4.7: Sơ đồ mạch điện trên mô hình 85
Hình 4.8: Sơ đồ mạch cấp nguồn 87
Hình 4.9: Sơ đồ mạch VC 88
Hình 4.10: Kiểm tra điện áp cấp cho ECU động cơ 89
Hình 4.11: Kiểm tra rơle EFI chính 89
Hình 4.12: Kiểm tra hoạt động của rơle EFI chính 90
Hình 4.13: Kiểm tra khóa điện 90
Hình 4.14: Đo điện áp VC 91
Trang 21Hình 4.16: Delco 93
Hình 4.17: Kiểm tra điện áp cung cấp cho chân G và Ne 94
Hình 4.18: Dạng xung cảm biến Ne và G 95
Hình 4.19: Kiểm tra cảm biến G –Ne bằng LED 95
Hình 4.20: Hình dáng của cảm biến lưu lượng khí nạp nhìn từ trước 97
Hình 4.21: Nguyên lý hoạt động của cảm biến 98
Hình 4.22: Vị trí cảm biến lưu lượng không khí nạp 98
Hình 4.23: Mạch điều khiển cảm biến lưu lượng khí nạp 99
Hình 4.24: Vị trí các chân của cảm biến 100
Hình 4.25: Kiểm tra điện áp chân VG và Mass 100
Hình 4.26: Cấu tạo, đường đặc tính cảm biến vị trí cánh bướm ga 102
Hình 4.27: Hình dáng cảm biến vị trí cánh bướm ga 102
Hình 4.28 Xác định chân của cảm biến 102
Hình 4.29: Kiểm tra điện áp ra của cảm biến vị trí bướm ga 104
Hình 4.30: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ 105
Hình 4.31: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và điện trở của cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ 106
Hình 4.32: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt nước làm mát 106
Hình 4.33: Hình dáng và vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát 107
Hình 4.34: Đo điện trở cảm biến 107
Hình 4.35: Đo điện áp cảm biến nhiệt độ nước làm mát 108
Hình 4.36: Hình dáng, cấu tạo bơm nhiên liệu 110
Hình 4.37: Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu 111
Hình 4.38: Vị trí bơm nhiên liệu 111
Hình 4.39: Kiểm tra điện trở bơm nhiên liệu 112
Hình 4.40: Kiểm tra rơle mở mạch 112
Hình 4.41: Kiểm tra hoạt động rơle mở mạch 113
Hình 4.42: Kiểm tra điện áp giữa chân FC 113
Hình 4.43: Cấu tạo kim phun 115
Hình 4.44: Mạch điều khiển kim phun 116
Trang 22Hình 4.45: Hình dáng và vị trí của kim phun 117 Hình 4.46: Kiểm tra âm thanh phát ra từ kim phun bằng tay 117 Hình 4.47: Kiểm tra điện trở kim phun 118 Hình 4.48: Kiểm tra điện áp cấp cho kim phun 118 Hình 4.49: Kiểm tra tín hiệu điều khiển kim phun bằng LED 119 Hình 4.50: Hình dáng và vị trí của IC – Bobine 120 Hình 4.51: Vị trí chân của IC 121 Hình 4.52: Kiểm tra IC bằng LED 121 Hình 4.53: Kiểm tra bobine đánh lửa 122 Hình 4.54: Tín hiệu IGT và góc đánh lửa 123 Hình 4.55: Sơ đồ mạch điều khiển đánh lửa 124 Hình 4.56: Dạng xung tín hiệu IGT 124 Hình 4.57: Cấu tạo bugi 126 Hình 4.58: Hình dáng và vị trí bugi 126 Hình 4.59: Cấu tạo dây cao áp 129 Hình 4.60: Hình dáng và vị trí dây cao áp 130 Hình 4.61: Đo điện trở dây cao áp 130
Trang 23DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1: Ký hiệu và mô tả các chân của ECU điều khiển 19 Bảng 3.2: Bảng giá trị điện áp các chân của ECU điều khiển 21 Bảng 3.3: Giá trị điện trở cảm biến vị trí trục khuỷu 31 Bảng 3.4: Điện áp cảm biến áp suất đường ống nạp 37 Bảng 3.5: Giá trị điện trở các chân cảm biến vị trí bướm ga 40 Bảng 3.6: Giá trị điện áp các chân cảm biến vị trí bướm ga 41 Bảng 3.7: Giá trị điện trở cảm biến nhiệt độ nước làm mát 44 Bảng 3.8: Giá trị điện áp cảm biến nhiệt độ nước làm mát 45
Bảng 4.1: Vị trí và tên gọi các chân của ECU điều khiển 82 Bảng 4.2: Giá trị điện áp các chân của ECU điều khiển 84 Bảng 4.3: Giá trị điện trở các chân của cảm biến vị trí bướm ga 103 Bảng 4.4: Giá trị điện áp các chân của cảm biến vị trí bướm ga 103 Bảng 4.5: Giá trị điện trở cảm biến nhiệt độ nước làm mát 107 Bảng 4.6: Giá trị điện áp cảm biến nhiệt độ nước làm mát 108
Trang 24Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Lý do chọn đề tài
Bước vào thế kỷ thứ 21 với tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ và nhu cầu học tập của mọi người ngày càng cao, phần lớn học sinh đều vào học hệ đại học hoặc cao đẳng, kể cả những người đi làm trở lại học đại học, cao đẳng với các chuyên ngành nâng cao ngày càng đông như hiện nay Do vậy, đổi mới phương pháp dạy học là yêu cầu cấp bách, dựa trên những quan điểm phát huy tính tích cực người học, đề cao vai trò tự học của người học, kết hợp với sự hướng dẫn của giáo viên đang được áp dụng rộng rãi Sự phát triển này đã làm thay đổi không chỉ cách giảng mà còn thay đổi cả quá trình tổ chức dạy học, ứng dụng cộng nghệ dạy học, phương tiện kỹ thuật dạy học trong giảng dạy Do đó khắc phục nhược điểm của phương pháp cũ, đảm bảo chất lượng của phương pháp mới cho giáo dục – đào tạo, đây cũng là chủ trương của nhà nước đề ra: đổi mới mạnh mẽ nội dung
và phương pháp dạy học, học tập, chú trọng chất lượng không chạy theo số lượng Đặc biệt đối với các ngành cơ khí ôtô, việc nghiên cứu và chế tạo mô hình phục vụ cho công tác dạy và học là nhu cầu cấp thiết
Ngoài ra, nhầm cập nhật những công nghệ mới và tăng tính trực quan hóa trong giảng dạy và học tập, với mục đích nâng cao chất lượng dạy và học Xuất phát từ nhu cầu đó nhóm chúng tôi đã thực hiện đề tài “THIẾT KẾ SA BÀN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ, BIÊN SOẠN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CỦA ĐỘNG CƠ TOYOTA 4S-FE VÀ NISSAN SENTRA 1992” Nhầm giúp cho việc giảng dạy và học tập trên mô hình đạt kết quả cao nhất với mong muốn giúp các bạn sinh viên dễ dàng tiếp thu
để việc học có hiệu quả cao hơn Hơn hết là từ việc nắm vững những kiến thức chuyên môn, người học có thể tự chẩn đoán, sửa chữa mọi hư hỏng liên quan đến các hệ thống này
1.2 Đối tượng nghiên cứu
Đề tài “THIẾT KẾ SA BÀN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ, BIÊN SOẠN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CỦA ĐỘNG CƠ TOYOTA 4S-FE VÀ NISSAN SENTRA 1992” mang tính ứng dụng cao trong việc dạy học Hiện nay ở các trường kỹ
Trang 25đó với việc biên soạn lại giáo trình học tập cho sinh viên giúp cho sinh viên có thể dễ dàng tra cứu từng hệ thống trên xe
1.3 Phương pháp nghiên cứu
Để đề tài được hoàn thành chúng tôi đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu Trong
đó đặc biệt là phương pháp tham khảo tài liệu, thu thập các thông tin liên quan, học hỏi kinh nghiệm của thầy cô, bạn bè, nghiên cứu các mô hình giảng dạy cũ,… Từ đó tìm ra những ý tưởng mới để hình thành đề cương của đề tài, cũng như cách thiết kế mô hình Song song với nó,chúng tôi còn kết hợp cả phương pháp quan sát và thực nghiệm để có thể thiết kế được mô hình và biên soạn các bài thực hành mẫu một cách hiệu quả
1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Ngày nay, ôtô trở thành phương tiện không thể thiếu trong đời sống xã hội Đồng thời với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp đã đưa nền công nghiệp ôtô lên một tầm cao mới Bên cạnh đó với một chiếc xe ngày càng hoàn thiện đòi hỏi phải các trường
kỹ thuật cần phải cập nhật thường xuyên và việc biên soạn lại giáo trình là cần thiết Hiện nay các trường ở các nước công nghiệp phát triển đã đưa vào hệ thống chẩn đoán hiện đại giúp cho các sinh viên dễ dàng tiếp thu nhanh chóng hơn Tuy nhiên do điều kiện mỗi nước khác nhau, vì vậy chúng ta chưa có điều kiện thực hiện như các nước phát triển nhưng chúng ta đã làm ra nhiều mô hình hiện đại và ngày càng cải tiến để đưa phục
vụ công tác giảng dạy tốt hơn
1.5 Những vấn đề còn tồn tại
Hiện nay, hệ thống điện động cơ là hệ thống quan trọng nhất trên xe Hầu hết các sinh viên đều lo ngại là việc đọc sơ đồ như thế nào cho đúng Thêm vào đó, có quá nhiều sơ đồ được vẽ theo nhiều cách khác nhau và quá nhiều tài liệu cũng được viết theo nhiều kiểu rất khó cho sinh viên trong việc đọc các tài liệu Do đó việc tạo ra mô hình và đưa ra phương pháp chẩn đoán là điều hết sức cần thiết cho mỗi sinh viên
1.6 Nội dung
Nội dung đề tài được thực hiện theo 6 phần:
1 Tham khảo tài liệu
2 Thiết kế sa bàn và các chi tiết trên sa bàn, đi đường dây
3 Tiến hành đo đạc, kiểm tra, thu thập các thông số
4 Biên soạn tài liệu hương dẫn thực hành trên mô hình
5 Viết báo cáo
Trang 26Chương 2: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
2.1 Lịch sử phát triển của hệ thống điều khiển động cơ
Vào thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp - ông Stevan - đã nghĩ ra cách phun nhiên liệu cho một máy nén khí Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phun nhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 thì tĩnh tại (nhiên liệu dùng trên động cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất thấp) Tuy nhiên, sau đó sáng kiến này đã được ứng dụng thành công trong việc chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành công trong việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí Trong hệ thống phun xăng này, nhiên liệu được phun liên tục vào trước xupap hút nên có tên gọi là K – Jetronic (K- Konstant – liên tục, Jetronic – phun) K – Jetronic được đưa vào sản xuất và ứng dụng trên các xe
Tên tiếng Anh của K-Jetronic là CIS (Continuous Injection System) đặc trưng cho các hãng xe châu Âu và có bốn loại cơ bản cho CIS là: K – Jetronic, K –Jetronic – với cảm biến oxy và KE – Jetronic (có kết hợp điều khiển bằng điện tử) hoặc KE – Motronic (kèm điều khiển góc đánh lửa sớm) Do hệ thống phun cơ khí còn nhiều nhược điểm nên đầu những năm 80, BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun sử dụng kim phun điều khiển bằng điện Có hai loại: hệ thống L-Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định nhờ cảm biến đo lưu lượng khí nạp) và D-Jetronic (lượng nhiên liệu được xác định dựa vào áp suất trên đường ống nạp) Đến năm 1984, người Nhật (mua bản quyền của BOSCH) đã ứng dụng
hệ thống phun xăng L-Jetronic và D-Jetronic trên các xe của hãng Toyota (dùng với động
cơ 4A – ELU) Đến năm 1987, hãng Nissan dùng L – Jetronic thay cho bộ chế hòa khí của
xe Nissan Sunny
Song song, với sự phát triển của hệ thống phun xăng, hệ thống điều khiển đánh lửa theo chương trình (ESA – Electronic Spark Advance) cũng được đưa vào sử dụng vào những năm đầu thập kỷ 80 Sau đó, vào đầu những năm 90, hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS – Direct Ignition System) ra đời, cho phép không sử dụng delco và hệ thống này đã
có mặt trên hầu hết các xe thế hệ mới
Trang 27Ngày nay, gần như tất cả các ôtô đều được trang bị hệ thống điều khiển động cơ cả xăng và diesel theo chương trình, giúp động cơ đáp ứng được các yêu cầu gắt gao về khí
xả và tính tiết kiệm nhiên liệu Thêm vào đó, công suất động cơ cũng được cải thiện rõ rệt Những năm gần đây, một thế hệ mới của động cơ phun xăng đã ra đời Đó là động cơ phun trực tiếp: GDI (Gasoline Direct Injection) Trong tương lai gần, chắc chắn GDI sẽ được sử dụng rộng rãi
2.2 Thuật toán điều khiển lập trình và nguyên lý điều khiển động cơ
2.2.1 Một số khái niệm về hệ thống điều khiển tự động sử dụng trên ôtô
Hệ thống điều khiển tự động
Hệ thống điều khiển tự động là hệ thống không có sự tham gia trực tiếp của con người trong quá trình điều khiển
Hệ thống điều khiển vòng hở
Là hệ thống thực hiện nguyên tắc khống chế cứng Tức là tín hiệu ra Y không cần đo lường
để đưa trở về ban đầu Mọi sự thay đổi của tín hiệu ra Y không phản ánh vào TBĐK Tín hiệu X đặt vào như thế nào thì tín hiệu Y ra như thế ấy, khả năng phản hồi của hệ thống hở không có
Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống hở
Hệ thống điều khiển vòng kín
Là hệ thống thực hiện điều khiển có phản hồi tức là tín hiệu Y được đo lường và dẫn đến đầu vào phối hợp với tín hiệu X tác dụng lên TBĐK để tạo ra tín hiệu U sau đó tác động vào ĐTĐK gây sự biến đổi Y
Trang 28Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển có cơ cấu phản hồi
2.2.2 Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng
Một trong những vấn đề chủ yếu mà điều khiển tự động trên ô tô phải giải quyết là điều khiển các thông số ra của các hệ thống trang bị trên xe sao cho đảm bảo tính năng và
sự an toàn của ô tô là tốt nhất trong mọi điều kiện hoạt động Đối với ôtô khi vận hành luôn
có sự thay đổi về tốc độ, tải trọng, khí hậu môi trường, điều kiện mặt đường … Vì cần phải điều khiển các thông số ra cho những hệ thống trên ô tô khá đa dạng và phức tạp, ngoài ra các hệ thống này còn chịu ảnh hưởng của những tác động bên ngoài Do vậy, điều khiển tự động trên ôtô thường áp dụng hệ thống điều khiển kín và có hồi tiếp Sự áp dụng loại hệ thống này tạo được mối liên hệ trực tiếp giữa những tác động cần thiết để điều khiển
hệ thống với các thông số hoạt động của hệ thống đồng thời loại bỏ những tác động nhiễu đến thông số này đảm bảo cho giá trị của chúng luôn phù hợp với giá trị mà ta mong muốn Các hệ thống được điều khiển tự động trang bị trên ôtô hiện nay là những hệ thống điều khiển bằng máy tính (Computer Control System)
Trang 29Các cảm biến có vai trò xác định thông tin và hoạt động của động cơ cũng như các thông tin về môi trường ngoài có liên quan đến sự hoạt động của động cơ, những thông tin này ở dạng các tín hiệu địên áp (Electric Signals) được cảm biến gửi về bộ vi xử lý thông qua thiết bị giao tiếp đầu vào (khuyếch đại, chuyển đổi A/D …)
Bộ vi xử lý sẽ so sánh những thông tin này so với những thông tin trong bộ nhớ máy tính để từ đó phát ra tín hiệu điều khiển thích hợp Tín hiệu điều khiển U được gửi đến các thiết bị thực hiện thông qua các thiết bị kiểm soát giao tiếp đầu ra để tác động điều khiển các thông số hoạt động của động cơ
Trang 302.2.3 Thuật toán điều khiển lập trình cho ECU
Trang 312.3 Tổng quan hệ thống điều khiển trên động cơ
Hệ thống điện điều khiển động cơ bao gồm: Các tín hiệu đầu vào: cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến kích nổ, cảm biến đo áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp, cảm biến vị trí cánh bướm ga, cảm biến oxy,…
Các cảm biến được bố trí xung quanh để xác định tình trạng làm việc của động cơ Tín hiệu từ các cảm biến được ECU tiếp nhận và nó sẽ tính toán để điều khiển các bộ tác động như hệ thống phun nhiên liệu, hệ thống đánh lửa điện tử, hệ thống điều khiển cầm chừng và chẩn đoán hoạt động sao cho động cơ làm việc là tối ưu nhất
Hệ thống điều khiển động cơ ở hãng Toyota tên gọi là ECU (Electronic Control Unit)
Hình 2.5: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển lập trình cho động cơ
2.3.1 Tín hiệu đầu vào
2.3.1.1 Tín hiệu nhiệt độ nước
Cảm biến nhiệt độ nước EFI phát hiện nhiệt độ nước làm mát và có một nhiệt điện trở bên trong với điện trở thay đổi theo nhiệt độ nước làm mát Nó được đưa vào chân THW của ECU động cơ như một tín hiệu điều khiển
Trang 322.3.1.2 Tín hiệu nhiệt độ khí nạp
Cảm biến nhiệt độ khí nạp được lắp trên đường ống nạp và phát hiện nhiệt độ khí nạp Nó được đưa vào chân THA của ECU động cơ như một tín hiệu điều khiển.
2.3.1.3 Tín hiệu số vòng quay động cơ
Vị trí trục khuỷu được nhận biết bởi cảm biến vị trí trục khuỷu Tín hiệu số vòng quay động cơ được đưa vào chân NE+, NE- của ECU động cơ (M/T)
2.3.1.4 Tín hiệu vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga phát hiện góc mở bướm ga như là một tín hiệu điều khiển
Nó được đưa vào chân VTA của ECU động cơ (M/T)
2.3.1.7 Tín hiệu máy khởi động
Để xác định động cơ có đang quay khởi động hay không, điện áp cấp đến máy khởi động trong quá trình quay khởi động được phát hiện và tín hiệu được cấp đến chân STA của ECU động cơ như là một tín hiệu điều khiển
2.3.1.8 Tín hiệu khối lượng khí nạp
Cảm biến khối lượng khí nạp (loại dây nhiệt) đặt trên đường di chuyển của không khí
và mạch điện tử Cảm biến gồm có một nhiệt điện trở, dây sấy bằng Platin và bộ vi mạch xác định chính xác khối lượng không khí đi vào xy lanh Tín hiệu khối lượng không khí nạp được đưa vào chân VG của ECU động cơ
2.3.2 Bộ điều khiển trung tâm ECU
Mỗi hệ thống điều khiển trên ôtô được trang bị một bộ phận điều khiển điện tử ECU (Electronic Control Unit) hay còn gọi ECM (Electronic Control Module)
Trang 332.3.2.1 Bộ phận và cấu trúc chung của ECU
Hình 2.6: Bộ phận và cấu trúc chung của ECU
2.3.2.2 Các thành phần và chức năng của từng bộ phận chính
- Bộ nhớ của ECU
Chức năng
Bộ nhớ dùng để lưu trữ các lệnh và dữ liệu cho bộ vi xử lí hoặc các vi mạch khác đây là cơ
sở chính cho bộ vi xử lí CPU nhận dữ liệu để xử lí
Bộ nhớ trong được tạo bởi các vi mạch nhớ bán dẫn
Phân loại bộ nhớ bán dẫn
Bộ nhớ bán dẫn được dùng làm bộ nhớ trong vì kích thước nhỏ, năng lượng tiêu thụ thấp, tốc độ truy xuất cao
Trang 34Hình 2.7: Sơ đồ phân loại bộ nhớ bán dẫn
Tóm lại: Trong ECU động cơ có thể sử dụng bộ nhớ cố định hoăc bán cố định RAM
động hoặc RAM tĩnh tuỳ loại nhưng ta thấy nếu sử dụng bộ nhớ bán cố định thì thuận lợi hơn cho việc sử dụng Bởi các yếu tố bên ngoài từng nơi khác nhau Vậy: Để điều khiển các chế độ hoạt động của động cơ thì người ta sẽ viết một chương trình sẵn và nạp vào trong bộ nhớ và bộ vi xử lí sẽ sử dụng dữ liệu này thực hiện các lệnh hiệu chỉnh theo chương trình viết sẵn để điều khiển các chế độ hoạt động của động cơ
Trang 35đã được lập trình sẵn và lưu trong ROM hoặc EPROM để điều khiển cơ cấu chấp hành vòi phun và ingter
Với khả năng xử lí nhanh thông tin ECU hiện đại có thể thực thi các lệnh lập trình với
độ chính xác cao và dẫn đến động cơ có thể thực hiện hầu hết các chế độ động cơ Do đó: Đối với tất cả các chế độ hoạt động của động cơ bất kì thì ECU sẽ cung cấp tín hiệu để phun nhiên liệu và góc đánh lửa sớm tối ưu
Cấu trúc chung của bộ vi xử lí
Bộ vi xử lí trên ECU động cơ có cấu tạo gồm:
Bộ điều khiển
Bộ số học logic (ALU)
Hai bộ phận này tạo nên bộ não của ECU hay còn gọi là bộ vi xử lí trung tâm CPU (Central Processing Unit) CPU có chức năng thực hiện chương trình lưu trong bộ nhớ trong bằng cách lấy lệnh ra, xử lí và lần lượt thực hiện
Chức năng của từng bộ phận:
Bộ điều khiển: Có chức năng điều phối và thực hiện các lệnh bằng cách lấy lệnh từ bộ nhớ,
bộ nhớ giải mã, thi hành lệnh, lưu kết quả và điều khiển các thiết bị khác theo một chương trình đã cho Bộ điều khiển có thể ra quyết định trên cơ sở kết quả của một phép tính sau
đó hiệu chỉnh trên cơ sở kết quả của quyết định
Bộ số học logic:
Bộ số học logic thực hiện các phép tính số học logic bằng nhị phân
Ngoài hai bộ phận trên, bộ xử lí trung tâm cũng có một bộ nhớ tốc độ cao, kích thước nhỏ để lưu giữ những kết quả tạm thời và các thông tin điều khiển Bộ nhớ này bao gồm một số thanh ghi với các chức năng khác nhau Các thanh ghi quan trọng nhất là thanh ghi
bộ đếm chương trình có nhiệm vụ chỉ ra các lệnh kế tiếp cần thực hiện và thanh ghi lệnh lưu giữ mã lệnh đang thực hiện Bộ vi xử lí muốn trao đổi thông tin và dữ liệu với các bộ phận khác phải thông qua BUS hệ thống
Trang 36ECU là một bộ vi xử lí liên lạc và điều khiển giữa các bộ phận bằng ba loại BUS chính là:BUS dữ liệu (Data Bus), BUS địa chỉ (Address Bus), BUS điểu khiển (Control Bus)
Hoạt động
Bộ vi xử lí (CPU) của ECU được nối với các thành phần khác bằng BUS hệ thống tức
là sẽ có rất nhiều thiết bị cùng dùng chung hệ thống dây dẫn để trao đổi thông tin Độ lớn của BUS hệ thống cũng là một trong những thông số đánh giá khả năng của bộ vi xử lí Vì thế để hệ thống không rối loạn khi CPU muốn trao đổi số liệu với một ô nhớ trong ROM thì BUS hệ thống chỉ được chiếm dụng bởi ô nhớ Khi bộ vi xử lí (p) cần trao đổi dữ liệu với một ô nhớ nào đó trong ROM của một địa chỉ nào đó thì nó sẽ gửi giá trị của địa chỉ lên BUS địa chỉ bằng các tín hiệu 0 và 1 Tổ hợp các tín hiệu trên các đường dây địa chỉ khác nhau quyết định các địa chỉ khác nhau Trong mỗi ô nhớ hoặc các thiết bị ngoại vi đều
có bộ phận giải mã địa chỉ Nếu tín hiệu trên BUS địa chỉ trùng với địa chỉ trên mỗi ô nhớ thì bộ (p) giải mã sẽ kích hoạt bộ đếm dữ liệu giúp cho nó thông với ô nhớ cần đọc và đọc
dữ liệu qua BUS dữ liệu còn BUS điều khiển dùng để quy định đọc hay ghi dữ liệu
Các thiết bị phụ
Ngoài những bộ phận chính như trên thì trong ECU còn có một số bộ phận khác như: Main Board, nguồn nuôi dữ liệu, các mạch ổn định điện áp để cung cấp cho bộ vi xử lí và các cảm biến, các Transistor kích hoạt để mở dòng, các Transistor công suất, vỏ bao đồng thời tản nhiệt cho bộ phận công suất, các đầu cổng cắm để nối kết với các cảm biến và cơ cấu chấp hành
2.3.3 Các hệ thống điều khiển
2.3.3.1 Hệ thống EFI (Electronic Fuel Injection)
Hệ thống EFI theo dõi tình trạng của động cơ thông qua các tín hiệu được gửi đến từ các cảm biến (tín hiệu đầu vào) Lượng phun nhiên liệu được xác định dựa trên các dữ liệu này và chương trình được lưu trữ trong ECU động cơ để kích hoạt các kim phun (phun nhiên liệu) Hệ thống EFI điều khiển hoạt động phun nhiên liệu thực hiện bằng ECU động
cơ theo tình trạng lái xe
2.3.3.2 Hệ thống ESA (Electronic Spark Advance)
Hệ thống ESA theo dõi tình trạng hoạt động của động cơ thông qua các tín hiệu được
Trang 37dữ liệu này và dữ liệu lưu trữ trong ECU động cơ điều khiển tín hiệu phát ra đến chân IGT1, IGT2 Tín hiệu này điều khiển IC đánh lửa để tạo ra thời điểm đánh lửa tốt nhất theo các chế độ lái xe
2.3.3.3 Hệ thống ISC (Idle Speed Control)
Hệ thống ISC (loại 2 cuộn dây) tăng số vòng quay và tạo ra sự ổn định không tải cho chế độ không tải nhanh khi động cơ còn nguội và khi tốc độ không tải bị giảm xuống do tải điện … ECU động cơ đánh giá tín hiệu từ các cảm biến (tín hiệu đầu vào) và dòng điện được phát ra đến chân ISCO và ISCC để điều khiển van ISC
2.3.3.4 Hệ thống chẩn đoán
Khi có hư hỏng hệ thống tín hiệu của ECU động cơ, hư hỏng được ghi trong bộ nhớ
Hệ thống bị hư hỏng có thể sau đó được tìm thấy bằng cách hiển thị mã qua đèn báo kiểm tra động cơ
2.3.3.5 Hệ thống dự phòng
Khi có hư hỏng xảy ra trong bất kỳ hệ thống nào và có khả năng động cơ sẽ bị trục trặc do tiếp tục điều khiển dựa trên các tín hiệu từ hệ thống đó Hệ thống dự phòng hoặc là điều khiển hệ thống bằng cách sử dụng các dữ liệu (các giá trị tiêu chuẩn) ghi trong ECU động cơ
Trang 38Chương 3: CÁC BÀI GIẢNG THỰC HÀNH TRÊN SA BÀN HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 4S-FE
3.1 Cấu tạo tổng quan của sa bàn hệ thống điều khiển động cơ
3.1.1 Giới thiệu sơ lược về sa bàn
Hình 3.1: Tổng quan sa bàn hệ thống điều khiển
Sa bàn hệ thống điều khiển động cơ Toyota 4S – FE bao gồm:
Hệ thống công tắc, cầu chì, rơle điều khiển được bố trí phía dưới bên trái của sa bàn
Hình 3.2: Vị trí công tắc, cầu chì và rơle điều khiển được bố trí trên sa bàn
Trang 39 Hệ thống các tín hiệu đầu vào như: cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến vị trí bướm ga,… Được bố trí phía trên bên trái và phía dưới trung tâm của sa bàn
Hình 3.3: Vị trí các cảm biến được bố trí trên sa bàn
Bộ điều khiển trung tâm ECU được bố trí ở trung tâm sa bàn và được thiết kế trong suốt thuận tiện cho việc quan sát các chi tiết bên trong
Hình 3.4: Vị trí bộ điều khiển trung tâm ECU
Hệ thống các cơ cấu chấp hành như: kim phun, bobine đánh lửa, bugi, van điều khiển tốc độ không tải, bơm nhiên liệu được bố trí bên phải sa bàn
Trang 40Hình 3.5: Vị trí các cơ cấu chấp hành được bố trí trên sa bàn
3.1.2 Sơ đồ chân ECU trên mô hình
Hình 3.6: Các chân của ECU điều khiển