1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ĐINH ANH TUẤN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY
CHẨN ĐOÁN CÁC LOẠI ECU
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

Chuyên ngành: Kỹ thuật ñộng cơ nhiệt
Mã số: 60.52.34

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
* LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay, ôtô là phương tiện giao thông cần thiết của con
người mà không gì có thể thay thế ñược. Theo thống kê trên thế giới,
số lượng người tham gia giao thông bằng ôtô chiếm tỉ lệ rất cao so
với các phương tiện giao thông khác. Do ñó, tỉ lệ tăng trưởng trong
sản xuất và lắp ráp ôtô ngày càng tăng. Sản lượng ôtô trên thế giới
hiện nay tập trung vào các công ty chế tạo và lắp ráp ôtô nổi tiếng
như: Toyota, Nissan, Ford, Mitsubishi, Honda, …
Để nâng cao tính kinh tế nhiên liệu của ñộng cơ và giảm bớt
tình trạng ô nhiễm môi trường do khí thải của ôtô gây ra, hầu hết các
ôtô con hiện nay ñều ñược trang bị ñộng cơ phun xăng và ñánh lửa
ñược ñiều khiển bằng ñiện tử. Trên các ñộng cơ này, bộ ñiều khiển
ñiện tử (ECU-Electronic Control Unit) ñiều khiển lượng nhiên liệu
phun và thời ñiểm ñánh lửa tối ưu theo các chế ñộ vận hành của ñộng
cơ. Tuy nhiên, ôtô sau một thời gian sử dụng sẽ có các hỏng hóc, trục
trặc trong quá trình vận hành chẳng hạn như ñộng cơ không khởi
ñộng ñược, hoặc ñộng cơ bị dư xăng, thiếu xăng…Các hiện tượng
vừa kể trên có thể do hư hỏng của các bộ phận cơ khí trong ñộng cơ,
hoặc là do hỏng hóc từ hệ thống ñiều khiển phun xăng và ñánh lửa,
trong ñó có bộ ñiều khiển ñiện tử ECU-Electronic Control Unit.
Để có thể chẩn ñoán ñược tình trạng kỹ thuật của ECU ñòi
hỏi phải có các thiết bị chuyên dùng ñắt tiền và phải phù hợp cho
từng kiểu ñộng cơ, nhà chế tạo. Chỉ có các trạm sửa chữa lớn, trạm
bảo hành của các công ty lắp ráp ôtô mới có thể có ñầy ñủ trang thiết
b
ị phục vụ cho công việc chẩn ñoán các hỏng hóc trong hệ thống
ñiều khiển ñiện tử trên ôtô.
Trong thực tế, công việc sửa chữa các pan trên ôtô hiện nay

2

* PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để thực hiện ñề tài, người nghiên cứu ñã sử dụng các
phương pháp nghiên cứu sau:
• Phương pháp nghiên cứu tài liệu.
• Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.
• Phương pháp lập trình ngôn ngữ C.
• Phương pháp thiết kế chế tạo mạch.
• Thực nghiệm kiểm tra chẩn ñoán ECU trên các xe ñã khảo
sát, so sánh và ñánh giá các kết quả chẩn ñoán.
* CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Luận văn ñược trình bày trong 91 trang (không kể tài liệu
tham khảo và phụ lục), ngoài phần mở ñầu và kết luận ñược chia làm
5 chương.
Mở ñầu
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan
Chương 2 : Phân tích bộ ñiều khiển ñiện tử và tín hiệu
Chương 3 : Các dạng xung tín hiệu của cảm biến G và NE
Chương 4 : Nghiên cứu chế tạo máy chẩn ñoán các loại ECU
Chương 5 : Thực nghiệm chẩn ñoán ECU
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Ph
ụ lục 4
CHƯƠNG 1
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1.1. DẪN NHẬP
Chế ñộ hoạt ñộng tối ưu của ñộng cơ, phụ thuộc vào tín hiệu

mới nhất, cập nhật nhất. Tuy vậy, trong ñiều kiện hạn chế về tài
chính, các máy móc, trang thiết bị phục vụ dạy học nhập khẩu có giá
thành ñắt ñỏ, chưa phù hợp với tình hình kinh tế của Việt Nam, càng
khiến cho việc ñào tạo chuyên sâu về kiến thức ô tô khó khăn hơn
bao giờ hết.
Trong bối cảnh ñó, ngoài việc ñào tạo kiến thức chuyên môn,
các giảng viên kỹ thuật còn phải có nhiệm vụ nghiên cứu ứng dụng
các thiết bị dạy học hiện ñại, sản xuất phục vụ cho công tác ñào tạo
là công việc có ý nghĩa thiết thực. Trước mắt ñó chính là sự chủ ñộng
về công nghệ, về trang thiết bị, phù hợp với thực tiễn tình hình giảng
dạy, sau ñó là việc giảm giá thành so với các giải pháp nhập ngoại.
Mặt khác, các trang thiết bị tự nghiên cứu sẽ kích thích sự phát triển
công nghệ trong nước, giúp nền khoa học của nước nhà hòa nhập với
th
ế giới.
1.3.1. Những vấn ñề cấp thiết
1.3.2. Về mặt con người

6
1.3.3. Về mặt kinh tế
1.4. CÁC GIẢI PHÁP NGHIÊN CỨU VỀ ECU
Qua quá trình giảng dạy và tìm hiểu về chuyên ngành ñiện ô
tô và giải quyết một vấn ñề ñược phân tích ở trên, một số giải pháp
nghiên cứu về ECU như sau:
1.4.1. Thiết kế máy chẩn ñoán lỗi ñộng cơ
1.4.2. Thiết kế mạch giao tiếp giữa máy tính và ECU ñiều khiển
ñộng cơ.
1.4.3. Thiết kế máy chẩn ñoán ECU.
Máy chẩn ñoán ECU với chức năng chủ yếu là ñánh giá khả
năng ñiều khiển phun xăng và ñiều khiển ñánh lửa của ECU từ ñó

2.2. CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN ĐỘNG CƠ
ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến, tính toán ñưa ra tín hiệu
ñiều khiển cơ cấu chấp hành như: kim phun, cuộn dây và IC ñánh
lửa, ngắt bộ ñiều khiển A/C hoặc ñiều khiển van không tải ñể tăng

8
tốc ñộ ñộng cơ khi bật A/C, ñiều khiển bơm xăng, rơle EFI và ñèn
báo ñộng cơ…như Hình 2.11 sau:

Hình 2.11 Sơ ñồ ñiều khiển ñộng cơ
Kết luận:
Qua tìm hiểu cấu tạo, chức năng ñiều khiển ñộng cơ của
ECU dựa vào tín hiệu từ các cảm biến, cho thấy ECU có khả năng
quyết ñịnh trực tiếp ñến hoạt ñộng của ñộng cơ. Nhưng tín hiệu cảm
biến gửi ñến ECU rất nhiều, trong ñó cảm biến vị trí trục khuỷu G và
cảm biến tốc ñộ ñộng cơ NE, ñặc trưng cho sự hoạt ñộng của ñộng
c
ơ và 2 tín hiệu này có mối quan hệ mật thiết với nhau. Vì vậy cần
thiết phải lập trình giả xung cảm biến G và NE, ñể nghiên cứu, chế
tạo máy chẩn ñoán các loại ECU ñiều khiển ñộng cơ.

9
Chương 3
CÁC DẠNG XUNG TÍN HIỆU CỦA CẢM BIẾN G VÀ NE
3.1. ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA
3.1.1. Dẫn nhập
3.1.2. Hệ thống ñánh lửa lập trình có bộ chia ñiện ( DI-
Distributor Ignition System)
• Sơ ñồ hệ thống

• Tín hiệu NE: 1 cuộn nhận tín hiệu, 24 răng.

11

Hình 3.18 Sơ ñồ mạch ñiện, dạng tín hiệu G và NE loại 4-24.
Thực nghiệm ño xung loại cảm biến này như sau:

Hình 3.19 Tín hiệu G và NE cảm biến 4-24 loại ñặt trong bộ chia
ñiện
- Loại 2-24
• Tín hiệu G: 1 cuộn nhận tín hiệu, 2 răng.
• Tín hiệu NE: 1 cuộn nhận tín hiệu, 24 răng.
- Loại 1-1-24
• Tín hiệu G1 và G2: 2 cuộn nhận tín hiệu, một răng.
• Tín hiệu NE: 1 cuộn nhận tín hiệu, 24 răng.
- Loại 4
• Tín hiệu NE : 2 cuộn nhận tín hiệu ñấu nối tiếp, 4 răng.
- Loại 1- 4
• Tín hiệu G: 1 cuộn nhận tín hiệu, 1 răng.
• Tín hiệu NE: 2 cuộn nhận tín hiệu ñấu nối tiếp, 4 răng.
3.3.1.2. Loại tách rời
- Loại 1-1-12
D
ạng tín hiệu G và NE ở cảm biến này tương tự với tín hiệu ở
cảm biến 1-1-24 loại ñược bố trí trong bộ chia ñiện [2].

12
Thực nghiệm ño xung tín hiệu G và NE trên ñông cơ bằng máy
Snap-on 1500 của loại cảm biến 1-1-12 như Hình 3.24 sau:


Hình 3.35 Dạng xung G và NE của cảm biến quang 4-360
3.3.2.2. Cảm biến quang 6-360 trên các ñộng cơ 6 xy lanh
3.3.2.3. Cảm biến quang 4d-360 trên ñộng cơ 4 xy lanh
Thực nghiệm ño ñược dạng xung của cảm biến quang loại
4d-360, dạng xung của cảm biến này tương tự như 2 loại trình bày ở
trên.

14

Hình 3.38 Đo thực nghiệm dạng xung G và NE và cấu tạo của cảm
biến quang 4d-360
1-LED và photo diode 3-Đĩa rôto
2-Rãnh tạo tín hiệu G 4-Rãnh tạo tín hiệu NE
3.3.2.4. Cảm biến quang 1-4
Cảm biến quang có 4 ñầu nối dây: dây nguồn 12V (hoặc
5V), dây mass, 2 dây tín hiệu NE và dây tín hiệu G.

Hình 3.39 Dạng xung của cảm biến quang 1-4 (DIV 5V/50ms)
3.3.3. Cảm biến Hall
3.3.3.1. Cảm biến Hall 10-34:
• Dạng xung G và NE ( Hall 10-34)

Hình 3.42 C
ấu tạo của rôto và dạng xung của cảm biến Hall 10-34,
Nissan

15
3.3.3.2. Cảm biến Hall 1-4 (1 tín hiệu G và 4 tín hiệu NE )
CHƯƠNG 4
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY CHẨN ĐOÁN

+12v
C6
1uF
C7
1uF
1
2
3

Hình 4.2 Khối nguồn
4.3.2. Khối hiển thị
Để hiển thị thông số ño ñạc cho máy chẩn ñoán, ta có rất
nhiều phương pháp, tuy nhiên sử dụng tối ưu nhất vẫn là LCD.

16
4.3.2.1. Dẫn nhập về LCD
4.3.2.2. Cấu trúc khối hiển thị
LCD ñược sử dụng trong máy chẩn ñoán là loại 4x20.
LCD_D7
LCD_D6
LCD_D5
LCD_D4
LCD_D3
LCD_D2
LCD_D1
LCD_D0
LCD_EN
LCD_RW
LCD_RS
LCD_LED-

RV1
1K
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
J5
CONN-SIL16
R9
330R

Hình 4.5 Khối hiển thị với LCD 4x20

LCD ñược sử dụng trong máy chẩn ñoán là loại 4x20. Hình
4.5 thể hiện sơ ñồ chân của màn hình hiển thị
PORT dữ liệu của LCD là PORT 0, các chân ñiều khiển lần
lượt ñược nối vào P2.5, P2.6 và P2.7.
R9 là ñiện trở có tác dụng bật LED nền của LCD, còn RV1

1N4148
D3
1N4148
D4
1N4148
D5
1N4148
D6
1N4148
D7
1N4148
Q2
BC184
R5
10k
R6
10k
D10
1N4148
D11
1N4148
D12
1N4148
D13
1N4148
D14
1N4148
D15
1N4148
Q3

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
J2
TBLOCK-I12
R33
330R
R34
330R
R35
330R
R36
330R
R37
330R
R38
330R
R39
330R
R40
330R
R41

Cho rằng N là số khoảng chia xung lớn nhất của cảm biến.
Vậy khoảng trễ nhỏ nhất của xung cảm biến là:
N
n
N
T
T
duty
delay
×
==
120
(second)

18

N
n
×
×
=
6
10120

(Microsecond)
Góc quay trục khuỷu / khoảng chia là:
CA =
720
N


sin1+
sin1-
p17
p16
p15
p14
p13
p12
p11
p10
vuong3-
vuong2-
vuong1-
TR1
TRSAT2P2S
TR2
TRSAT2P2S
TR3
TRSAT2P2S
D34
1N4007
D35
1N4007
D36
1N4007
RESPACK-8
D37
1N4728A
D38
1N4728A

4C
15
5C
14
6C
13
7C
12
8C
11
COM
10
U3
ULN2803
+12v
C8
33p
C9
33p
C10
33p
R10
10k
R11
10k
R12
10k
D43
1N4007
D44

D32
1N4148
D33
1N4148

Hình 4.10 Sơ ñồ khối bàn phím
4.3.6. Khối xử lý trung tâm
4.3.6.1. Dẫn nhập
4.3.6.2. Thiết kế hệ thống
Dưới ñây là sơ ñồ thiết kế:

Hình 4.11 Sơ ñồ khối trung tâm
4.4. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
Chương 5
THỰC NGHIỆM CHẨN ĐOÁN ECU
5.1. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY CHẨN ĐOÁN CÁC LOẠI
ECU
5.1.1. C
ấu tạo máy chẩn ñoán

20

Hình 5.1 Cấu tạo máy chẩn ñoán các loại ECU
5.1.2. An toàn khi sử dụng máy
5.2. THỰC NGHIỆM CHẨN ĐOÁN ECU CỦA HÃNG XE
TOYOTA
5.2.1. Sơ ñồ ñấu dây
5.2.2. Vận hành chẩn ñoán
- Ấn Start ñể bắt ñầu kiểm tra. Màn hình hiện ra như sau:


22
hiển thị tín hiệu ñiều khiển ñánh lửa và phun xăng từ ECU
Các ñèn LED: Ở phạm vi tốc ñộ chậm ta có thể quan sát các
tín hiệu ñiều khiển từ ECU thông qua sự chớp tắt của các ñèn LED
báo ñiều khiển ñánh lửa (LED vàng) và ñiều khiển phun xăng (LED
xanh). Qua quan sát thấy ECU còn ñiều khiển ñược
5.4.3.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm bằng máy hiện sóng Snap-
On 1500
Trong quá trình thực nghiệm còn kết hợp sử dụng Snap-On
1500 ñể kiểm tra tín hiệu G và NE phát ra từ máy chẩn ñoán ECU,
hiển thị xung ñiều khiển ñánh lửa và phun xăng. Bên dưới là kết quả
ño ñược khi phát xung ở tốc ñộ 250 v/ph. Hình 5.11 Kết quả hiển thị xung G và NE trên máy hiện sóng
Theo kết quả máy hiện sóng, ño ñược tín hiệu xung phát ra
từ máy chẩn ñoán tương tự như dạng xung của cảm biến, chứng tỏ
máy chẩn ñoán làm việc có ñộ tin cậy cao. 23
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Sau khi chế tạo thành công máy chẩn ñoán các loại ECU
ñiều khiển ñộng cơ, người thực hiện ñã tiến hành các thực nghiệm
chẩn ñoán ECU trên các xe Nissan, Mitsubishi, Ford và Toyota ñồng
thời kết hợp với thiết bị chẩn ñoán chuyên dùng Snap-On 1500 ñể