Header Page 1 of 126.
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

Đà Nẵng – Năm 2011

Footer Page 1 of 126.


Header Page 2 of 126.
2

Công trình ñược hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS-TS. Trần Văn Nam

Phản biện 1:……………………………

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
bị 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

Footer Page 3 of 126.


Header Page 4 of 126.
2
gặp nhiều khó khăn do thiếu các thiết bị chẩn ñoán chuyên dùng ñể
chẩn ñoán trình trạng kỹ thuật của ECU. Vì vậy, hiện nay “Nghiên
cứu chế tạo máy chẩn ñoán các loại ECU ñiều khiển ñộng cơ” là
vấn ñề cấp thiết.
* MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy chẩn ñoán các loại ECU
ñiều khiển ñộng cơ.


- Máy có thể dùng ñể kiểm tra tình trạng và ño số lượng tín

• 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
Phụ lục

Footer Page 5 of 126.


Header Page 6 of 126.
4
CHƯƠNG 1
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1.1. DẪN NHẬP

1.3. NHỮNG VẤN ĐỀ CẤP THIẾT VỀ THIẾT BỊ THÍ
NGHIỆM Ở CƠ SỞ ĐÀO TẠO NGHỀ.
Là một ngành công nghệ luôn có sự biến ñổi liên tục về công
nghệ, các kỹ sư ngành ô tô cũng phải ñược trang bị những kiến thức
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
thế giới.
1.3.1. Những vấn ñề cấp thiết
1.3.2. Về mặt con người

Footer Page 7 of 126.


Header Page 8 of 126.
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

2.1.1. Dẫn nhập
2.1.2. Cấu tạo

Hình 2.1 Sơ ñồ khối của các hệ thống trong máy tính với vi xử lý
2.1.3. Cấu trúc của ECU

Hình 2.3 Cấu trúc CPU
2.1.4. Mạch giao tiếp ngõ vào
2.1.5. Mạch giao tiếp ngõ ra
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

Footer Page 9 of 126.


Header Page 10 of 126.
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



Header Page 12 of 126.
10

Hình 3.15 Phương pháp phun ñồng thời
• Phun theo nhóm

Hình 3.16 Phương pháp phun theo nhóm
• Phun ñộc lập

Hình 3.17 Phương pháp phun ñộc lập
3.3. CÁC DẠNG XUNG TÍN HIỆU G VÀ NE
3.3.1. Cảm biến ñiện từ
3.3.1.1. Loại ñặt trong bộ chia ñiện
- Loại 4-24
• Tín hiệu G: 1 cuộn nhận tín hiệu, 4 răng.
• Tín hiệu NE: 1 cuộn nhận tín hiệu, 24 răng.

Footer Page 12 of 126.


Header Page 13 of 126.
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

1 xung G và 68 xung NE.
• Sơ ñồ mạch ñiện và dạng xung của tín hiệu NE và G22 loại
1-(36-2)
- Loại 1-(36-4)
• Tín hiệu G: một cuộn nhận tín hiệu, 1 răng. Răng của cảm
biến này là một vấu lồi trên vành ngoài của puly dẫn ñộng cam.
• Sơ ñồ mạch ñiện và dạng xung
- Loại 3-(36-4)
Thực nghiệm ño ñược dạng xung của cảm biến ñiện từ loại
17-2 như sau:

Hình 3.30 Tín hiệu NE cảm biến loại (17-2) trên ñộng cơ 4S-FE

Footer Page 14 of 126.


Header Page 15 of 126.
13
3.3.1.3. Loại cảm biến ñiện từ 3 cuộn nhận tín hiệu

Hình 3.31 Sơ ñồ mạch ñiện cảm biến TDC, CKP và CYP trên xe
Honda
3.3.2. Cảm biến quang
3.3.2.1. Dạng xung của cảm biến quang 4-360 trên ñộng cơ 4 xy
lanh:
Dạng xung của cảm biến quang là loại xung vuông có hình
dạng như 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



Header Page 17 of 126.
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
CÁC LOẠI ECU
4.1. CHỨC NĂNG CỦA MÁY CHẨN ĐOÁN
4.2. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT
Hình 4.1 thể hiện sơ ñồ khối hệ thống của máy chẩn ñoán.

Hình 4.1 Sơ ñồ khối hệ thống của máy chẩn ñoán
4.3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
4.3.1. Khối nguồn

3
2
1

+12v

VI

VO

R2

3


1uF

1000u

LED-RED

2
1
B80C1000
TBLOCK-I2

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.

Footer Page 17 of 126.


Header Page 18 of 126.
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.
LCD1

12

13


7
LCD_D0

D2

6
LCD_EN

D1

D0

5
LCD_RW

E

R
W

4
LCD_RS

RV1

RS

VEE


8

9

10

11

12

13

14

15

16

330R

J5
CONN-SIL16

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
là chiết áp ñiều khiển ñộ tương phản của LCD.

IGT0

LED-RED

D3
D9

LED-RED

D4

R35

IGT2

Q1
R4

1N4148

LED-RED

D5

R36

IGT3

10k


R8

LED-RED

D12

R41

IJN2

LED-RED

R42

IJN3

10k

LED-RED

D14
10k

R43

IJN4

R7

D27


1N4148

LED-RED

D11

Q3
10k

D24

330R

1N4148

R5

D23

330R

1N4148

D17

D22

330R



R3
10k

IGT_INT

D18

330R

1N4148

D28

330R

1N4148

LED-RED

D15

R44

IJN5

D29

330R


n× N


Header Page 20 of 126.
18

120 × 106
=
n × N (Microsecond)
Góc quay trục khuỷu / khoảng chia là:
CA =

720
N

Vậy ta có công thức tính khoảng trễ giữa mỗi xung là:
CA × 10 6
Tdelay =
6× n
Trong ñó:
- Tdelay: là khoảng trễ giữa các mức tín hiệu giả xung NE và
G.
-

N: là số khoảng chia lớn nhất của cảm biến NE và G.

- CA: là tỉ số trục khuỷu/khoảng chia.
-

n: là tốc ñộ quay của ñộng cơ (vòng/phút)

7B
8B

COM
1C
2C
3C
4C
5C
6C
7C
8C

10
18
17
16
15
14
13
12
11

D43

D44

D45

1N4007

D34
RESPACK-8

1N4007

sin2-

R12 R11
10k

C8

10k

D39
1N4728A

33p

D40
1N4728A
sin2+

TR1
TRSAT2P2S

R10
10k

C10

7
8
9

1

RESPACK-8

IGT_INT
IJN_INT
INT0
INT1

BT0

BT1
BT0

BT2
BT1

BT3
BT2

BT3

D30

D31



Header Page 22 of 126.
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:

Hình 5.5 Màn hình kiểm tra ECU trên ñộng cơ 3S-FE(Cảm biến 4S24S )
5.2.3. Đánh giá kết quả:
Theo kết quả kiểm tra từ máy chẩn ñoán ECU của của ñộng
cơ 3S-FE, loại cảm biến 4S-24S cho thấy, trong một chu kỳ làm việc,

Footer Page 22 of 126.


Header Page 23 of 126.
21
ECU cung cấp 4 tín hiệu ñánh lửa và 2 tín hiệu phun xăng. Chứng tỏ,
ECU còn ñiều khiển tốt.
5.3. THỰC NGHIỆM CHẨN ĐOÁN ECU CỦA HÃNG XE
FORD.
5.3.1. Sơ ñồ nối dây
5.3.2. Vận hành chẩn ñoán
5.3.3. Đánh giá kết quả:
Kết quả ño ñược hiển thị trên máy chẩn ñoán: Mỗi chu kỳ

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.

Footer Page 24 of 126.


Header Page 25 of 126.
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
kiểm tra dạng xung giả do máy chẩn ñoán phát ra cũng như sự hiển
thị số tín hiệu ñiều khiển phun xăng và ñiều khiển ñánh lửa từ ECU
bằng màn hình LCD. Kết quả ñạt ñược như sau:
- Các xung giả tín hiệu G và NE do máy chẩn ñoán các loại
ECU phát ra rất ñúng với dạng xung của các cảm biến thực tế, ñặc
biệt là xung vuông của cảm biến Hall và cảm biến quang. Xung tín
hiệu giả hoàn toàn có khả năng kích thích chức năng ñiều khiển ñánh
lửa và ñiều khiển phun xăng của ECU.
- Máy chẩn ñoán hiển thị chính xác số lượng tín hiệu ñiều
khiển ñánh lửa, ñiều khiển phun xăng và tần số phát xung thể hiện
bằng việc nhấp nháy ñèn LED.
Ngoài ra, máy chẩn ñoán các loại ECU còn có những ưu ñiểm nổi bật
là:
- Kết cấu gọn, nhẹ, dễ sử dụng và bảo quản, có thể phát xung
tín hiệu giả ở nhiều tần số khác nhau theo tốc ñộ, tăng ñộ chính xác