i MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MUC CÁC BẢNG iv
DANH MỤC CÁC HÌNH v
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ
1.1. Tổng quan về cơ điện tử trên ô tô 3
1.2. Điều khiển động cơ 5
1.2.1. Điều khiển đánh lửa bằng điện tử (ESA) 5
1.2.2. Điều khiển tốc độ không tải (ISC) 8
1.2.3. Hệ thống phun nhiên liệu điện tử (EFI) 10
1.2.3.1. Hệ thống phun xăng điện tử (EFI-xăng) 10
1.2.3.2. Hệ thống phun dầu điện tử (EFI-diesel) 12
1.3. Hệ thống điều khiển khung gầm 15
1.3.1. Điều kiển hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) 15
1.3.2. Hệ thống treo khí điều khiển bằng điện tử (EMAS) 17
1.3.3. Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) 18
1.4. Các hệ thống điều khiển khác 18
1.4.1. Hệ thống điều khiển điện tử của hộp số tự động ECT 19
1.4.2. Hệ thống mã khóa động cơ 19
Chương 2:
KẾ CẤU VÀ NGUYÊN LÝ BỘ ĐIỀU KHIỂN
TỰ ĐỘNG ĐỘNG CƠ XĂNG (ECU)
2.1. Tổng quan về ECU (Electronic Control Unit) 21
2.1.1. Chức năng – yêu cầu của ECU 21
2.1.2. Kết cấu chung của ECU 22
ii
3.4.1. Chuẩn bị 106
3.4.2. Chạy thử 107
3.4.3. Kết quả 107
Chương 4:
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận 109
4.2. Kiến nghị 110
TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

iv DANH MUC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1-Cấu trúc chung của hệ thống điều. 3
Hình 1.2-Một số hệ thống cơ điện tử trên ô tô. 4
Hình 1.3-Sơ đồ tổng quát hệ thống ESA. 5
Hình 1.4-So sánh đặc tuyến điều chỉnh góc đánh lửa sớm bằng cơ khí và điện
tử 7
Hình 1.5-Điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo tốc độ xe 7
Hình 1.6-Sơ đồ tổng quát hệ thống ISC. 8
Hình 1.7-Sơ đồ tổng quát của hệ thống phun xăng điện tử. 10
Hình 1.8-Sơ đồ tổng quát của hệ thống phun dầu điện tử loại thông thường. 12
Hình 1.9-Sơ đồ tổng quát của hệ thống EFI-diesel kiểu phân phối. 14
Hình 1.10-Sơ đồ điều khiển kín của ABS. 16
Hình 1.11- Sơ đồ tổng quát của hệ thống EAMS. 17
Hình 1.12-Sơ đồ tổng quát thệ thống lái. 18
Hình 1.13-Tổng quát hệ thống mã khóa động cơ. 20
Hình 2.1-ECU thực tế. 22
Hình 2.2-Sơ đồ khối của các hệ thống trong máy tính. 23
Hình 2.3-Cấu trúc máy tính. 23
Hình 2.4-Mạch điện của bộ chuyển đổi A/D. 24
Hình 2.5-Mạch điện của bộ đếm. 25
Hình 2.6-Mạch điện của bộ nhớ trung gian. 25
Hình 2.7-Mạch điện của bộ khuếch đại. 25
Hình 2.8-Mạch điện bộ ổn áp. 26
Hình 2.9-Mạch điện giao tiếp ngõ ra. 26
Hình 2.10-Trạng thái các bit. 27
Hình 2.11-Bên ngoài ECU GEMS– K1 27
Hình 2.12-Bên trong ECU GEMS– K1 27
vi
Hình 2.40-Mạch điện đến IC đánh lửa máy 1 59
Hình 2.41-Mạch điện đến IC đánh lửa máy 2 59
Hình 2.42-Mạch điện đến IC đánh lửa máy 3 59
Hình 2.43-Mạch điện đến IC đánh lửa máy 4 59
Hình 2.44-Sơ đồ khối và các chân của NGB8204N. 60
Hình 2.45-Mạch ứng dụng NGB8204N. 60
Hình 2.46-Vị trí khối điều khiển phun xăng trên ECU. 61
Hình 2.47-Sơ đồ khối điều khiển đánh lửa. 61
Hình 2.48-Điều khiển góc đánh lửa. 62
Hình 2.49-Góc đánh lửa sớm thực tế. 62
Hình 2.50-Mạch điều khiển phun xăng. 64
Hình 2.51-Sơ đồ khối của TLE8710E. 65
Hình 2.52-Vị trí khối điều khiển phun xăng trên ECU. 65
Hình 2.53-Sơ đồ khối hệ thống điều khiển phun xăng. 66
Hình 2.54-Sơ đồ mạch điều khiển bướm ga. 67
Hình 2.55-Sơ đồ khối IC TLE8209. 68
Hình 2.56-Khối điều khiển bướm ga. 69
Hình 2.57-Khối điều khiển ISCV. 70
Hình 2.58-Sơ đồ khối của TLE4208. 71
Hình 2.59-Khối điều khiển chạy không tải (ISCV). 72
Hình 2.60-Vị trí cụm điều khiển bướm ga ETC trên ECU. 72
Hình 3.1-Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp 77
Hình 3.2-Góc đánh lửa sớm thực tế. 79
Hình 3.3-Dạng vấu từ và tín hiệu của cảm biến vị trí trục cam. 80
Hình 3.4-Xung tín hiệu vị trí trục cam (G). 80
Hình 3.5-Giản đồ mô tả nguyên lý đo tốc độ động cơ và điều khiển thời điểm
đánh lửa. 82
viii
LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển rất nhanh mang lại lợi ích rất
to lớn cho con người cả về vật chất lẫn tinh thần. Để nâng cao đời sống của
nhân dân và hòa nhập với sự phát triển chung của đất nước trong khu vực
khác trên thế giới. Nhà nước ta đẩy mạnh công nghiệp hóa hiện đại hóa đất
nước. Một trong những mục tiêu đặt ra là phát triển ngành công nghiệp cơ khí
ôtô. Ngành công nghiệp cơ khí ôtô đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển
chung của toàn xã hội về giải quyết việc làm, thúc đẩy nền kinh tế quốc dân.
Trong những thập niên gần đây sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, nhu
cầu vận chuyển hàng hóa và nhu cầu đi lại ngày càng cao. Mạng lưới giao
thông phát triển nhanh phương tiện giao thông đi lại bằng ôtô ngày càng
chiếm vị trí quan trọng và không thể thiếu được đối với xã hội. Vì thế, vấn đề
học tập và nghiên cứu về ngành kỹ thuật ô tô trở nên rất cần thiết. Việc
nghiên cứu chế tạo thử nghiệm bộ điều khiển tự động động cơ xăng trang bị
trên ô tô hiện đại giúp tôi có một cái nhìn cụ thể hơn, sâu sắc hơn về vấn đề
này. Đây cũng là lý do mà đã khiến tôi chọn đề tài này làm đề tài đồ án tốt
nghiệp với mong muốn được nghiên cứu kỹ hơn, sâu hơn về hệ thống điều
khiển tự động trên động cơ xăng, để từ đó có thể chế tạo được một số hệ
thống điều khiển tự động, đưa ra được các giải pháp về các vấn đề hư hỏng
thường gặp ở hệ thống điều khiển tự động này.
Sau gần 3 tháng nỗ lực cố gắng, tôi đã hoàn thành nội dung cơ bản của đề
tài cụ thể gồm 4 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về cơ điện tử trên ô tô.
Chương 2: Kế cấu và nguyên lý điều khiển tự động động cơ.
Chương 3: Chế tạo thử nghiệm hệ thống điều khiển động cơ.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.
2
TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ

1.1. Tổng quan về cơ điện tử trên ô tô
Cùng với sự phát triển của kỹ thuật, chiếc xe ngày nay ngày một tiện
nghi và hiện đại hơn. Trên một chiếc ô tô hiện đại, phần điện, điện tử chiếm
một phần đáng kể trong giá trị tổng thành của nó. Hệ thống điện và điện tử
can thiệp vào gần như tất cả các hệ thống trên một chiếc xe, từ hệ thống đơn
giản có từ lâu đời như khởi động, cung cấp điện, đánh lửa đến những hệ thống
mới được nghiên cứu ứng dụng như phanh, lái, treo, Trong tương lai, chiếc
xe được ví như một robot, là sự kết hợp hoàn hảo giữi phần cơ và phần điện.
Tình trạng hoạt động của xe được theo dõi bằng các tín hiệu cảm biến, từ
những tín hiệu đó, ECU xử lý tín hiệu và quyết định điều khiển cơ chấp hành.

Hình 1.1-Cấu trúc chung của hệ thống điều.
Sau đây là một số hệ thống cơ bản kết hợp giữi phần cơ và phần điện (cơ
- điện tử) trên ô tô:
 Hệ thống điều khiển động cơ.
 Hệ thống điều khiển khung gầm.
 Hệ thống điều khiển khác.
 Hệ thống điều khiển động cơ:
 Điều khiển đánh lửa bằng điện tử (ESA).
 Điều khiển chạy không tải (ISC).
 Điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử (EFI):
4 • Điều khiển phun xăng điện tử (EFI-xăng).
• Điều khiển phun dầu điện tử (EFI-diesel).
Các điều khiển này giúp động cơ đáp ứng được các yêu cầu gắt gao về
khí xả và tính tiết kiệm nhiên liệu. Đồng thời, công suất động cơ được cải


Vai trò của các cảm biến

Cảm biến vị trí trục cam (tín hiệu G): Cảm biến này phát hiện góc
quay chuẩn và thời điểm của trục cam.

Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE): Cảm biến này phát hiện góc
quay trục khuỷu và tốc độ của động cơ.

Cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp
(tín hiệu VG hoặc PIM): Cảm biến này phát hiện khối lượng khí nạp hoặc áp
6 suất đường ống nạp.


Cảm biến vị trí bướm ga (tín hiệu IDL, loại công tác hoặc loại tuyến
tính VTA ): Cảm biến này phát hiện điều kiện chạy không tải.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (tín hiệu THW): Cảm biến này phát
hiện nhiệt độ của nước làm mát.

Cảm biến tiếng gõ (tín hiệu KNK): Cảm biến này phát hiện tình trạng
của tiếng gõ.

Cảm biến oxy (tín hiệu OX): Cảm biến này phát hiện nồng độ của oxy
trong khí xả.

Tín hiệu khởi động (STA): Tín hiệu này cho biết động cơ đang ở chế


Hình 1.4-So sánh đặc tuyến điều chỉnh góc đánh lửa
sớm bằng cơ khí và điện tử
Khi đã xác định được thời điểm đánh lửa, ECU động cơ gửi tín hiệu IGT
đến IC đánh lửa.Trong khi tín hiệu IGT được chuyển đến để bật IC đánh lửa,
dòng điện sơ cấp chạy vào cuộn dây đánh lửa này. Trong khi tín hiệu IGT tắt
đi, dòng điện sơ cấp và từ thông giảm đột ngột. Trên cuộn thứ cấp của bô bin
sẽ sinh ra một hiệu điện thế vào khoảng từ 15KV - 40KV. Đồng thời, tín hiệu
IGF được gửi đến ECU động cơ.

Hình 1.5-Điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo tốc độ xe.
a)
b)
c)
8 Ví dụ điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo tốc độ động cơ (hình 1.5). Hình
(a) khi xe chạy ở chế độ không tải thì góc đánh lửa sẽ được điều chỉnh ở góc
đánh lửa ban đầu khoảng 10
0
góc quay tục khuỷu (tùy vào mỗi loại động cơ
mà giá trị này có thể đổi), hình (b) khi xe chạy ở tốc độ không đổi thì góc
đánh lửa sớm sẽ được điều chỉnh sớm lên hơn 10
0
tùy theo tín hiệu của các
cảm biến báo về ECU, hình (c) khi xe tăng tốc thì góc đánh lửa sẽ được điều
chỉnh muộn đi để động cơ có thể tăng công suất, giảm ô nhiêm môi trường, và
ngăn chặn kích nổ một cách có hiệu quả.
1.2.2. Điều khiển tốc độ không tải (ISC)

Công tắc (A/C): Tín hiệu này cho biết chế độ ON/OFF của máy điều
hòa không khí .

Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE): Cảm biến này phát hiện góc quay
trục khuỷu và tốc độ của động cơ.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (tín hiệu THW): Cảm biến này phát
hiện nhiệt độ của nước làm mát.

Cảm biến vị trí bướm ga (IDL): Cảm biến này phát hiện điều kiện
chạy không tải.


Hoạt động của hệ thống
Dựa vào tín hiệu các cảm biến báo về ECU , ECU sẽ tính toán, quyết
định tín hiệu điều khiển van ISCV:

Khi khởi động: ECU động cơ dùng tín hiệu của cảm biến nhiệt độ
nước làm mát (THW), cảm biến tốc độ động cơ(NE) và tín hiệu khởi động
(STA) để điều khiển van ISCV.

Khí hâm nóng: Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, tốc độ chạy không
tải được tăng lên để động cơ chạy được êm. Khi nhiệt động nước làm mát
tăng lên, tốc độ chạy không tải giảm xuống. ECU nhận tín hiệu từ cản biến vị
trí bướm ga (IDL), cảm biến tốc độ xe (SPD), cảm biến tốc độ động cơ (NE)
và tín hiệu khởi động (STA) để điều khiển van ISCV.
10 

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (tín hiệu THW): Cảm biến này phát
hiện nhiệt độ của nước làm mát.

Cảm biến oxy (tín hiệu OX): Cảm biến này phát hiện nồng độ của oxy
trong khí xả.

Tín hiệu khởi động (STA): Tín hiệu này cho biết động cơ đang ở chế
độ khởi động.


Hoạt động của hệ thống
ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến (G, NE, STA, THW, ), sau đó
ECU xử lý tín hiệu, tính toán thời điểm, thời gian phun nhiên liệu tối ưu rồi
quyết định gửi tín hiệu điều khiển các vòi phun.
Một số hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu ứng với một số chế độ hoạt
động của động cơ:


Làm đậm khi khởi động: Không thể tính được thời gian phun cơ bản
bằng lượng không khí nạp vì tốc động của động cơ thấp và sự thay đổi của
lượng không khí nạp rất lớn trong lúc khởi động. Vì lý do này, thời gian phun
nhiên liệu lúc khởi động được xác định bằng nhiệt độ nước làm mát. Nhiệt độ
nước làm mát càng thấp thì việc bốc hơi nhiên liệu – không khí càng kém. Do
đó, phải làm cho hỗn hợp nhiên liệu-không khí đậm hơn bằng cách kéo dài
thời gian phun.


Làm đậm để hâm nóng: Lượng phun nhiên liệu được tăng lên vì sự
bay hơi của nhiên liệu kém trong khi động cơ còn lạnh. Khi nhiệt độ nước làm
mát thấp, thời gian phun nhiên liệu càng tăng lên để làm cho hỗn hợp nhiên

độ không tải.
13 
Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (THA): Phát hiện nhiệt độ không khí
nạp.

Cảm biến áp suất tăng áp tuabin (PIM): Phát hiện áp suất của đường
ống nạp.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW): Phát hiện nhiệt độ nước.

Cảm biến vị trí trục khuỷu (TDC): Phát hiện vị trí góc của trục khuỷu.

Cảm biến tốc độ động cơ (NE): Được lắp trên cam rô to của bơm, cảm
biến này phát hiện tốc độ động cơ và góc cam của bơm.

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF): Phát hiện nhiệt độ nhiên liệu.

Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga (IDL/VA,VAS): Cho biết vị trí bàn
đạp chân ga.

Van tuần hoàn khí thải (EGR): Mở và đóng theo các tín hiệu từ ECU
để tái tuần hoàn khí thải nhằm giảm lượng độc hại khí thải.

Van điều khiển lượng phun (SPV ): Điều khiển lượng phun nhiên liệu.

Van điều khiển thời điểm phun (TCV): Điều khiển thời điểm phun
nhiên liệu.

Vai trò các cảm biến và bộ phận chấp hành

Cảm biến lưu lượng không khí nạp (VG): Phát hiện khối lượng không
khí nạp.

Cảm biến vị trí bàn đạp ga (IDL/VA,VAS): Phát hiện góc mở của bàn
đạp ga và các điều kiện chạy không tải.

Cảm biến vị trí trục cam (G): Nhận dạng các xi lanh.

Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (THA): Phát hiện nhiệt độ không khí
15 nạp.


Cảm biến áp suất tăng áp tuabin (PIM): Phát hiện áp suất của đường
ống nạp.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW): Phát hiện nhiệt độ nước.

Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE): Phát hiện vị trí tham khảo góc của
trục khuỷu.

Cảm biến áp suất nhiện liệu (PCR): Phát hiện áp suất trong ống phân
phối.

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF): Phát hiện nhiệt độ nhiên liệu.



Hình 1.10-Sơ đồ điều khiển kín của ABS.
1 - Bộ chấp hành thủy lực; 2- Xy lanh phanh chính;
3 - Xy lanh làm việc; 4 - Bộ điều khiển (ECU);
5- Cảm biến tốc độ bánh xe.


Tín hiệu đầu vào và cơ cấu chấp hành

Cảm biến tốc độ (Speed sensors): Đo tốc độ bánh xe.

Cảm biến giảm tốc (chỉ có ở vài xe): Cảm biến giảm tốc cho phép
ABS đo trực tiếp sự giảm sóc của bánh xe trong quá trình phanh.

Cấu chấp hành:
• Van điện từ.
• Motor điện và bơm dầu.
• Bình tích áp.
•…


Hoạt động
ECU đánh giá được mức độ trượt giữa các bánh xe và mặt đường do sự
thay đổi tốc độ góc của bánh xe khi phanh và điều khiển bộ chấp hành ABS
để cung cấp áp suất dầu tối ưu đến các xi lanh bánh xe.
17 1.3.2. Hệ thống treo khí điều khiển bằng điện tử (EMAS)