BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỌC TẬP
HỆ THỐNG PHUN XĂNG – ĐÁNH LỬA
VÀ HỆ THỐNG CHẨN ĐỐN TRÊN Ơ TƠ

Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ô tô
Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Nhật Trường

Sinh viên thực hiện:

MSSV:

Lớp:

Đặng Nguyễn Trung Việt

1711250314

17DOTA4

Lê Quốc Thắng

1711250246

17DOAT4

Nguyễn Kim Khoa

1711251360

17DOTA3

TP. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 9 năm 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỌC TẬP
HỆ THỐNG PHUN XĂNG – ĐÁNH LỬA
VÀ HỆ THỐNG CHẨN ĐỐN TRÊN Ơ TƠ

Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ô tô
Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Nhật Trường

Sinh viên thực hiện:

MSSV:

Lớp:

Đặng Nguyễn Trung Việt

1711250314

17DOTA4


Lê Quốc Thắng

1711250246

17DOAT4

Nguyễn Kim Khoa

1711251360

17DOTA3

TP. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 9 năm 2021


LỜI CẢM ƠN

Để đồ án tốt nghiệp này đạt kết quả tốt đẹp, nhóm em đã nhận được sự hỗ trợ,
giúp đỡ của nhiều Thầy, Cơ. Với tình cảm sâu sắc đầu tiên nhóm em xin gửi lời cảm
ơn chân thành đến Th.S Đỗ Nhật Trường, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong
suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Tiếp theo chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo Trường Đại học Công
nghệ Tp. Hồ Chí Minh, Viện Kỹ Thuật Hutech đã giúp đỡ nhóm trong suốt quá trình
học tập và nghiên cứu đề tài.
Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của một sinh viên,
đồ án này không thể tránh được những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự
chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các Thầy, Cơ để chúng em có điều kiện bổ sung, nâng
cao ý thức của mình, phục vụ tốt hơn cơng tác thực tế sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!


ii


MỤC LỤC

TRANG
Phiếu đăng kí tên đề tài đồ án tốt nghiệp
Phiếu giao nhiệm vụ

LỜI CAM ĐOAN

i

LỜI CẢM ƠN

ii

MỤC LỤC

iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮC

v

DANH MỤC CÁC BẢNG

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH


vii

LỜI MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

6

1.1 KHÁI QUÁT LỊCH SỬ HÌNH THÀNH – PHÁT TRIỂN CỦA KIA

6

1.2 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

8

1.3 SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH

14

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

17

2.1 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP

17


2.1.1 Khối các cảm biến

20

2.1.2 Khối cơ cấu chấp hành của hệ thống đánh lửa trực tiếp

39

2.1.3 ECM và một số vấn đề điều khiển quá trình đánh lửa

42

2.2 HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐA ĐIỂM

43

2.3 HỆ THỐNG CHẨN ĐOÁN TRÊN Ơ TƠ

52

2.3.1 Hệ thống tự chẩn đốn

53

2.3.2 Cơng nghệ OBD

58

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT


67

3.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MƠ HÌNH

67

iii


3.2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MẠCH

70

GIẢ LẬP TÍN HIỆU CÁM BIẾN
3.3 ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH PHUN XĂNG –

73

ĐÁNH LỬA VÀ MỘT SỐ TÍNH NĂNG KHÁC

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ

75

4.1 KHUNG KẾT CẤU MƠ HÌNH

75

4.2 MẠCH GIẢ LẬP TÍN HIỆU CẢM BIẾN


78

4.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHUN XĂNG – ĐÁNH LỬA VÀ TÍNH

84

NĂNG ĐÁNH PAN

CHƯƠNG 5: THI CƠNG MƠ HÌNH HỌC TẬP

89

5.1 XÂY DỰNG MƠ HÌNH

89

5.2 KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH ƯU – NHƯỢC ĐIỂM CỦA MƠ HÌNH

94

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

96

6.1 KẾT LUẬN

96

6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN


96

TÀI LIỆU THAM KHẢO

98

iv


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ECU

Electronic Control Unit – Hộp điều khiển điện tử

ECM

Electronic Control Module – Mô-đun điều khiển điện tử

MPI

Multi Point Injection – Phun đa điểm

DLC3 Data Link Connector 03 – Cổng kết nối dữ liệu (giắc chẩn đốn OBD-II)
CNKT Cơng Nghệ Kỹ Thuật
GDS

Là thiết bị chẩn đốn chuyên hãng với phần mềm chuyên sâu dành riêng


VCI

cho 2 dịng xe Hyundai và Kia. GDS VCI lập trình để chẩn đoán lỗi, xem
dữ liệu, cài đặt tất cả hệ thống trên xe và tích hợp hướng dẫn sửa chữa
ngay trên thiết bị.

AT

Automatic Transmission – Hộp số tự động

DIS

Distributor Ignition System – Hệ thống đánh lửa trực tiếp

MAP

Intake Mainfold Pressure Sensor – Cảm biến áp suất đường ống nạp

ECT

Engine Coolant Temperature Sensor – Cảm biến t0 nước làm mát động cơ

TPS

Throttle Position Sensor – Cảm biến vị trí bướm ga

CKP

Crankshaft Position Sensor – Cảm biến vị trí trục khuỷu


CMP

Camshaft Position Sensor – Cảm biến vị trí trục cam

MAF

Mass Air Flow Sensor – Cảm biến khối lượng ống nạp

ETC

Electronic Throttle Control – Thân ga điện tử

ESP

Electronic Stability Program – Hệ thống cân bằng điện tử

TCS

Traction Control System – Hệ thống kiểm soát lực kéo

TDC

Top dead center – Điểm chết trên

OBD

On Board Diagnostic – Hệ thống tự chẩn đoán

DTC


Diagnostic Trouble Code – Mã lỗi chẩn đoán

v


DANH MỤC CÁC BẢNG

BẢNG

TRANG

Bảng 2.1: Phân loại OBD tại các thị trường khác nhau.

61

Bảng 2.2: Bảng thông số mã lỗi chung và riêng cho từng hệ thống.

62

Bảng 2.3: Mô tả ý nghĩa lỗi của hệ thống trên xe.

63

Bảng 2.4: Phân loại cảm biến.

65

Bảng 3.1: Một số ưu điểm và hạn chế của mơ hình hệ thống phun

67


xăng – đánh lửa động cơ Toyota 1NZ-FE.
Bảng 3.2: Một số ưu điểm và hạn chế của mơ hình hệ thống phun

68

xăng – đánh lửa động cơ Hyundai i10.
Bảng 3.3: Một số ưu điểm và hạn chế của mơ hình động cơ 2AZ-FE

69

Camry 2.4G.
Bảng 4.1: Cấu trúc và ý nghĩa trên giắc chẩn đoán OBD-II.

vi

85


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

HÌNH

TRANG

Hình 1.1: Kia Morning thế hệ 2.

7

Hình 1.2: Kia Morning thế hệ 3.


8

Hình 1.3: Tổng quan về phát triển của hệ thống điều khiển động cơ

8

xăng.
Hình 1.4: Hệ thống điều khiển điện trên ô tô hiện nay.

10

Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ xăng.

10

Hình 1.6: Biểu đồ tiếp thu thơng tin bằng các phương pháp khác nhau.

15

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa.

17

Hình 2.2: Sơ đồ tổng quát các bộ phận hệ thống đánh lửa trực tiếp trên

19

xe Kia.
Hình 2.3: Cảm biến vị trí trục cam loại phần tử Hall.


21

Hình 2.4: Kết cấu của CMPS loại phần tử Hall.

21

Hình 2.5: Sơ đồ mạch điện của CMPS IN và CMPS EX.

22

Hình 2.6: Vị trí của 2 cảm biến vị trí trục cam và đĩa xung cảm biến.

22

Hình 2.7: Cảm biến vị trí trục khuỷu loại điện từ.

23

Hình 2.8: Vị trí lắp đặt cảm biến vị trí trục khuỷu.

25

Hình 2.9: Đồ thị đặc tính và bảng thơng số kỹ thuật cảm biến.

28

Hình 2.10: Vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

28


Hình 2.11: Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

28

Hình 2.12: Mơ phỏng phương pháp đó với thiết bị PicoScope.

29

Hình 2.13: Đồ thị dạng sóng chưa được lọc.

30

Hình 2.14: Đồ thị dạng sóng được lọc với mức tần số 10Hz nhằm để

30

giảm nhiễu đo được trong mạch.
Hình 2.15: Cảm biến áp suất khí nạp.

31

vii


Hình 2.16: Kết cấu cảm biến áp suất đường ống nạp và nhiệt độ khí

31

nạp.

Hình 2.17: Vị trí cảm biến MAP/IAT.

33

Hình 2.18: Cảm biến vị trí bướm ga loại IC Hall và được tích vào trong

35

ETC.
Hình 2.19: Vị trí của ETC trền động cơ Kia Morning.

37

Hình 2.20: Tổng quan hệ thống đánh lửa trực tiếp, bô-bin đơn trên động

39

cơ Kappa i3 1.0L AT.
Hình 2.21: Cấu tạo của bơ-bin IC tích hợp.

39

Hình 2.22: Vị trí của bơ-bin IC tích hợp trên động cơ.

41

Hình 2.23: Cấu tạo và vị trí của bu-gi trên động cơ.

41


Hình 2.24: ECM và vị trí của ECM tại khoang động cơ.

42

Hình 2.25: Bộ điều khiển ECM động cơ.

43

Hình 2.26: Sơ đồ tổng quan hệ thống phân phối nhiên liệu của Kia.

44

Hình 2.27: Sơ đồ các trúc của hệ thống phân phối nhiên liệu.

45

Hình 2.28: Cấu trúc của ống phân phối nhiên liệu và van điều áp.

48

Hình 2.29: Van điều áp tại bơm xăng và van giảm rung tại ống phân

50

phối nhiên liệu.
Hình 2.30: Sơ đồ mạch điện kim phun nhiên liệu Kia Morning.

52

Hình 2.31: Hệ thống điều khiển tự động chẩn đốn.


54

Hình 2.32: Đồ thị lịch sử phát triển của hệ thống OBD.

58

Hình 3.1: Mơ hình hệ thống phun xăng – đánh lửa động cơ Toyota

67

1NZ-FE.
Hình 3.2: Mơ hình hệ thống phun xăng – đánh lửa động cơ Hyundai

68

i10.
Hình 3.3: Mơ hình động cơ 2AZ-FE thực tế.

69

Hình 3.4: Sơ đồ khái quát hệ thống điều khiển phun xăng – đánh lửa

73

và một số tính năng khác trên mơ hình.
Hình 4.1: Bản thiết kế 3D của mơ hình.

viii


76


Hình 4.2: Bản thiết kế giao diện chính của mơ hình.

77

Hình 4.3: Thiết kế sơ đồ ngun lí mạch điện hệ thống trên mơ hình

77

học tập.
Hình 4.4: Biểu đồ mơ tả đặc tính của bộ chuyển đổi dạng tín của ADC

80

(Analog to Digital Converter).
Hình 4.5: Sơ đồ mạch điện giả lập tín hiệu CKPS mơ phỏng trên

81

Protues.
Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lí mạch giả lập tín hiệu cảm biến CKPS, ECTS,

82

MAPS.
Hình 4.7: Đồ thị đặc tính của cảm biến ECT theo thời gian.

82


Hình 4.8: Đồ thị đặc tính của cảm biến MAP theo thời gian.

83

Hình 4.9: Đồ thị đặc tính của cảm biến CKP theo tần số.

83

Hình 4.10: Sơ đồ nguyên lí mạch điện hệ thống phun xăng – đánh lửa

84

và tính năng đánh lỗi kim phun.
Hình 4.11: Sơ đồ mạch điện điều khiển phun xăng – đánh lửa.

85

Hình 5.1: Sơ đồ mạch điện tổng quát các cụm chi tiết, thiết bị trên mơ

89

hình.
Hình 5.2: Khung kết cấu mơ hình.

90

Hình 5.3: Mơ hình học tập hệ thống điều khiển phun xăng – đánh lửa

90


và một số tính năng khác.
Hình 5.4: Sơ đồ mạch điện hệ thống phun xăng và kí hiệu chân giắc
với kim phun.

ix

91


LỜI MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, để nâng cao tính kinh tế nhiên liệu của động cơ và giảm bớt tình
trạng ơ nhiễm mơi trường do khí thải của ơ tơ gây ra, hầu hết các ô tô con hiện nay
đều được trang bị động cơ phun xăng và đánh lửa được điều khiển bằng điện tử. Trên
các động cơ này, bộ điều khiển điện tử (ECU-Electronic Control Unit) điều khiển
lượng nhiên liệu phun và thời điểm đánh lửa tối ưu theo các chế độ vận hành của
động cơ. Tuy nhiên, ô tô sau một thời gian sử dụng sẽ xuất hiện các hiện tượng triệu
chứng hư hỏng, trong quá trình vận hành chẳng hạn như động cơ không khởi động
được, hoặc động cơ bị dư xăng, thiếu xăng... Các hiện tượng vừa kể trên có thể do hư
hỏng của các bộ phận cơ khí trong động cơ, hoặc là do vấn đề kỹ thuật từ hệ thống
điều khiển phun xăng và đánh lửa, và kể cả bộ điều khiển điện tử ECM.
Để có thể chẩn đốn, kiểm tra và sữa chữa được tình trạng kỹ thuật của hệ
thống điều khiển động cơ đòi hỏi phải có kiến thức về chun mơn đặc thù này tốt và
đặc biệt thiết bị hỗ trợ chẩn đoán.
Trong thực tế, công việc sửa chữa các lỗi (pan) về hệ thống điều khiển động
cơ, đặc trưng là hệ thống phun xăng – đánh lửa (ảnh hưởng trực tiếp tình trạng cơng
suất động cơ và chế độ lái của xe) trên ô tơ hiện nay gặp nhiều khó khăn, bởi nhiều
yếu tố chủ quan và khách quan khác nhau, chẳng hạn như do thiếu các thiết bị chẩn

đoán chuyên dùng để chẩn đốn trình trạng kỹ thuật của ECM, kiến thức về hệ thống
điều khiển động cơ chưa được hoàn thiện cũng như là tính thực tế đặc biệt đối với
khối sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô tại Viện Kỹ Thuật nói riêng và các hệ
khác cùng ngành tại trường Đại học Cơng nghệ Tp Hồ Chí Minh nói chung, rộng hơn
là các trường Đại học, Cao đẳng kỹ thuật hiện nay.
Từ sự bất cập trên, với sự tư vấn của Giảng viên hướng dẫn nhóm đã chọn đề
tài “Nghiên cứu và xây dựng mơ hình học tập hệ thống phun xăng – đánh lửa và chẩn
1


đoán trên Kia Morning 2015” nhằm đáp ứng nhu cầu học tập, giảng dạy của sinh viên
và giảng viên hoặc là nền tảng cho các cơng trình nghiên cứu khoa học về hệ thống
điều khiển phun xăng – đánh lửa và chẩn đốn trên động cơ xăng hiện đại.
2. Tình hình nghiên cứu
Với nội dung đề tài nghiên cứu có nhiều đề tài nghiên cứu, tiểu luận có nội
dung liên quan và thực hiện nghiên cứu, xây dựng mơ hình trên nhiều hãng khác
nhau. Do đó, nhóm lựa chọn 2 đề tài có nội dung liên quan gần nhất với hướng nghiên
cứu:
+ Nguyễn Thái Nguyên, Phạm Khánh An, Nguyễn Trung Hậu, Trần Cao
Thiên, (2020). Thiết Kế Dự Án 3 (Project Design 3), đề tài: “Thiết bị giả lập tín hiệu
cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến Oxy”. Đề tài
đã thực hiện khảo sát đo xung tín hiệu các cảm biến trực tiếp trên xe Kia Morning
2012 bằng Hantek, thiết kế và xây dựng mạch giả lập tín hiệu một số cảm biến, so
sánh và đánh giá đặc tính xung tín hiệu của mạch giả lập và kết quả khi đo tín hiệu
cảm biến thực tế. Tuy nhiên, nhóm chỉ dừng lại ở việc hồn thành mạch giả lập của
tín hiệu cảm biến, mục đích ứng dụng chỉ dừng lại ở việc hỗ trợ kiểm tra q trình xử
lí và điều khiển của ECU động cơ, khó ứng dụng vào cơng tác hỗ trợ học tập và
nghiên cứu tại lớp học lý thuyết.
+ Văn Minh Thành, Hà Trung Kiên, Trần Văn Lộc, (2020). Đồ Án Tốt Nghiệp,
đề tài “Nghiên cứu và xây dựng mơ hình hệ thống phun xăng – đánh lửa trên xe

Hyundai Grand i10” tại Viện Kỹ Thuật Hutech, trường Đại học Cơng nghệ Tp Hồ
Chí Minh. Nhóm tác giả đã hồn thành được mơ hình học tập thể hiện được đầy đủ
hệ thống phun xăng – đánh lửa trên động cơ xăng trên xe Hyundai Grand i10, với
mục đích mơ tả q trình điều khiển phun xăng – đánh của động cơ hiện đại, đồng
thời phục vụ cho quá trình học tập và nghiên cứu tại Viện Kỹ Thuật. Bên cạnh đó, đề
tài vẫn cịn tồn tại một số vấn đề như: Kích thước mơ hình chỉ phù hợp cho việc học
thực hành tại xưởng, mùi xăng (hơi xăng) vẫn chưa khắc phục triệt để, cơ cấu truyền

2


động của đĩa xung tín hiệu phức tạp, tiếng ồn và gia cơng phức tạp tăng chi phí thực
hiện đề tài. Đồng thời, chưa có hệ thống tự chẩn đốn trong đề tài nghiên cứu...
Từ những vấn đề nêu trên nhóm tác giả nhận thấy: Nên ứng dụng mạch dụng
trên mơ hình nhằm loại bỏ được tiếng ồn, giảm chi phí thực hiện, thiết kế mơ hình
sao cho phù hợp với lớp học lí thuyết và thực hành đảm bảo tiêu chí phục vụ cho cơng
tác dạy học và nghiên cứu. Bên cạnh đó, nghiên cứu, bổ sung hệ thống tự chẩn đốn
trên ơ tơ hiện nay, từ đó có thể mở rộng khả năng ứng dụng của đề tài và đáp ứng
được nhu cầu học tập và nghiên cứu khoa học chuyên môn đối với sinh viên ngành
công nghệ kỹ thuật ơ tơ.
3. Mục tiêu nghiên cứu
Nhóm đề ra các mục tiêu khi thực hiện đề tài, cụ thể như sau:
+ Trình bày tổng thể và phân tích hệ thống phun xăng điện tử – đánh lửa trực tiếp, hệ
thống tự chẩn đoán trên động cơ xăng.
+ Xây dựng hệ thống đánh lỗi (pan) theo 2 dạng: ON/OFF và pan gián đoạn.
+ Xây dựng mạch giả lập tín hiệu cảm biến.
+ Đề xuất giải pháp thiết kế và lắp đặt mơ hình học tập.
+ Hồn thành mơ hình học tập có cổng chẩn đốn DLC3 và giao tiếp được với thiết
bị chẩn đốn ngoại vi. Đồng thời, màn hình hiển thị các dữ liệu tín hiệu cảm biến và
đánh pan trực tiếp trên màn hình.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu
Nhóm thực hiện xây dựng kế hoạch thực hiện đề tài nghiên cứu, nhằm đạt
được mục đích nghiên cứu, được thể hiện qua các ý sau:
+ Tìm hiểu và phân tích cơ sở lý thuyết hệ thống phun xăng đa điểm (MPI) - hệ thống
đánh lửa trực tiếp (DIS) và hệ thống tự chẩn đoán trên hệ thống điều khiển động cơ
xăng hiện đại.

3


+ Tìm hiểu và phân tích các đặc tính hoạt động của khối tín hiệu đầu vào (tức là các
cảm biến) đối với hệ thống điều khiển động cơ xăng.
+ Xây dựng mạch giả lập tín hiệu cảm biến: CKP, MAP, ECT.
+ Thiết kế và lắp đặt mơ hình học tập hệ thống phun xăng – đánh lửa. Trong đó: Khối
tín hiệu đầu vào được giả lập bằng mạch tín hiệu, màn hình Touch Screen hiển thị
các dữ liệu tín hiệu đầu vào và chức năng đánh pan; Cổng chẩn đốn giao tiếp với
thiết bị ngoại vị DLC3; Cụm cơng tắc đánh pan; Cuối cùng khối cơ cấu chấp hành là
kim phun và bu-gi đánh lửa.
5. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu của nhóm đã sử dụng phương pháp nghiên cứu là phương
pháp hỗn hợp là phương pháp chính yếu, với:
+ Phương pháp định lượng: Tìm hiểu và xây dựng cơ sở lý thuyết hệ thống điều khiển
động cơ xăng trên Kia Morning 2015.
+ Phương pháp định lượng: Sử dụng phần mềm protues để xây dựng mô phỏng hoạt
động của mạch giả lập tín hiệu, phần mềm chuyên dụng OnDemand5 để truy xuất và
phân tích sơ đồ mạch điện, phần mềm Cad, SolidWork để thiết kế bản vẽ kỹ thuật
+ Phương pháp hỗn hợp: Kết hợp phương pháp định lượng và phương pháp định tính
thực hiện q trình lắp đặt mơ hình học tập.
6. Các kết quả đạt được của đề tài
Nhóm tác giả hướng đến một số kết quả cần đạt được để đảm bảo mục đích đề

tài được tối ưu nhất:
+ Phân tích được cơ sở lý thuyết hệ thống phun xăng điện tử, đánh lửa trực tiếp và hệ
thống tự chẩn đoán trên động xăng hiện đại
+ Thiết kế và lắp đặt mơ hình học tập: Hệ thống phun xăng – đánh lửa. Trong đó:
khối tín hiệu đầu vào được giả lập bằng mạch tín hiệu, màn hình Touch Screen hiển

4


thị các dữ liệu tín hiệu đầu vào và chức năng đánh pan; Cổng chẩn đoán giao tiếp với
thiết bị ngoại vị DLC3; Cụm công tắc đánh pan; Cuối cùng, khối cơ cấu chấp hành là
kim phun và bu-gi đánh lửa.
+ Kết quả đề tài là nền tảng cho việc nghiên cứu khoa học của sinh viên với các nội
dung liên quan, hoặc là tài liệu tham khảo hữu ích trong quá trình giảng dạy và học
tập.
+ Thể hiện được các dạng tín hiệu của cảm biến trên màn hình Touch Screen
7. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
Đề tài nghiên cứu được kết cấu thành 6 chương chính, như sau:
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ
CHƯƠNG 5: THI CƠNG MƠ HÌNH HỌC TẬP
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI


1.1 KHÁI QUÁT LỊCH SỬ HÌNH THÀNH – PHÁT TRIỂN CỦA KIA
Năm 1944, cơng ty bắt đầu kinh doanh với tư cách nhà sản xuất phụ tùng xe đạp và
đạt được những thành công nhất định.
Tháng 3/1952, nhà máy sản xuất ra chiếc xe đạp nội địa hồn thiện đầu tiên có tên
Samcholli-ho. Sau đó, nhà máy đổi tên thành Công ty Công nghiệp Kia. Cái tên “Kia”
được ghép từ 2 chữ trong tiếng Trung Quốc: “ki” là “tăng trưởng”, “a” là “Châu Á”.
Năm 1973 là bước ngoặt lớn với sự ra đời của những chiếc ô tô đầu tiên được chế
tạo dưới thương hiệu Kia.
Vào cuối những năm 1980,
Kia quyết định mở rộng thị
trường sang Bắc Mỹ. Ban đầu,
hãng xe bán những chiếc xe của
mình dưới nhãn hiệu Ford. Năm
1992, Kia tự mình ra mắt các
mẫu xe riêng tại thị trường Mỹ
thông qua các đại lý của hãng
(lúc đó mới chỉ có ở California).
Năm 1997, Kia không may phá sản nhưng được hồi sinh sau đó bởi nhà sản
xuất Hyundai Motor Company của Hàn Quốc. Cụ thể, công ty này đã mua 51% cổ
phần của Kia Motors. Thương hiệu xe lại tiếp tục con đường phát triển và trở thành
một trong những nhà lãnh đạo trong ngành vào năm 1998.
Một trong những dòng xe của Kia, phổ biến nhất trên thị trường Việt Nam hiện nay
là mẫu Kia Morning (hay cịn có tên gọi Kia Picanto ở một số quốc gia khác nhau),
thuộc kiểu mẫu xe phù hợp với văn hóa giao thơng đơ thị.
Thế hệ đầu tiên bắt đầu xuất hiện từ năm 2003 tại triển lãm ô tô Frankfurt, được
phát triển dựa trên thiết kế của dòng Hyundai Getz.

6



Cuối năm 2007, phiên
bản tại châu Âu được nâng
cấp nhẹ, trong đó cụm đèn
trước sau, cản trước và lưới
tản nhiệt được thay đổi
thiết kế. Cùng với đó, hệ
thống trợ lực được chuyển
sang dùng trợ lực điện thay
Hình 1.1: Kia Morning thế hệ 2.

cho thủy lực trước đó.
Kiểu lưới tản nhiệt mũi hổ
đến năm 2010 mới được sử
dụng.

Thế hệ thứ 2 của dòng xe này xuất hiện lần đầu tại Geneva Motor Show năm
2011, thế hệ này dài hơn thế hệ đầu tiên về cả trục cơ sở lẫn chiều dài tổng thể.
Kia Morning đã có mặt trên tồn thế giới (trừ Bắc Mỹ, Venezuela, Trung Quốc
và Singapore) dưới dạng hatchback 5 cửa trong khi thị trường châu Âu nhận được
biến thể 3 cửa độc quyền. Phiên bản 3 cửa có cùng chiều dài với mẫu 5 cửa, nhưng
nó có cửa sổ và cửa ra vào mới, cản trước khác nhau.
Thế hệ xe này cũng được bán tại thị trường Việt Nam, từ khi ra công bố cho đến
ngày nay, mặc dù Kia đã công bố thế hệ 3 và chuẩn bị thế hệ 4 trong năm 2021. Do
đó, nhóm lựa chọn thế hệ thứ 2 là đối tượng nghiên cứu và khai thác. Mặt khác, hệ
thống điều khiển động cơ và hệ thống chẩn đốn khơng có nhiều sự thay đổi qua các
năm.
Trên phiên bản thông dụng, Kia Morning khối động cơ Kappa i3 1.0L MT có cơng
suất và mơ-ment xoắn cực đại lần lượt là 66HP và 94Nm và hộp số sàn 5 cấp.

7



Thế hệ thứ 3 của Kia Morning đã ra
mắt chính thức tồn cầu tại triển lãm
ơ tơ Geneva 2017. Đối với thị trường
Malaysia, thế hệ thứ 3 này đã được ra
mắt vào tháng 01/2018 và tới tháng
01/2019, biến thể GT-Line đã được
cơng bố có thêm tính năng phanh khẩn

Hình 1.2: Kia Morning thế hệ 3.

cấp cùng một vài tính năng khác. Tuy
nhiên, thế hệ này không được phân
phối tại Việt Nam.
Và hiện nay, mẫu hatchback cỡ A - Kia
Morning 2021 đánh mốc thế hệ thứ 4, với
sự thay đổi toàn về mọi mặt từ nội, ngoại
thất và khối động cơ cũng được nâng cấp
về mặt công suất.
1.2 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
Quá trình phát triển của hệ thống điều khiển đợng cơ

Hình 1.3: Tổng quan về phát triển của hệ thống điều khiển động cơ xăng.

8


Các yêu cầu về an toàn, thuận tiện, kinh tế và bảo vệ mơi trường đang liên tục tăng
lên, địi hỏi một sự cải tiến công nghệ liên quan. Hệ thống điều khiển động cơ vào

thời kỳ ban đầu, việc kiểm sốt được thực hiện bằng phương tiện cơ khí, chẳng hạn
như bộ chế hịa khí và bộ chia điện cơ khí. Với các hệ thống này rất khó khăn để thu
được hiệu quả tối ưu động cơ đồng thời đáp ứng các quy định kiểm sốt khí xả. Các
giai đoạn phát triển tiếp theo là hệ thống phun nhiên liệu cơ khí được gọi là K-Jetronic
do Bosch phát triển, tiếp theo là các hệ thống điều khiển điện tử đầu tiên như LJetronic cũng do Bosch phát triển. Một số hệ thống áp dụng chỉ cho một kim phun
trung tâm, nhưng hệ thống điều khiển động cơ (EMS) mới nhất áp dụng cho các kim
phun độc lập, chúng có thể được điều khiển riêng biệt. Các hệ thống duy trì các điều
kiện tối ưu cho tỷ lệ nhiên liệu và khí nạp cũng như thời gian đánh lửa để đồng thời
cung cấp công suất và mô-men xoắn yêu cầu và giữ cho lượng khí thải thấp. Các hệ
thống EMS ngày nay bao gồm các cảm biến ghi nhận các điều kiện hoạt động của
động cơ, các bộ chấp hành được sử dụng để tác động đến điều kiện hoạt động cho
phù hợp, cả hai quá trình đều xử lý bằng một thiết bị điện tử, bộ điều khiển. Bộ điều
khiển xử lý các dữ liệu được phản hồi từ các cảm biến để xác định điều kiện hoạt
động tốt nhất và sau đó điều khiển hoạt động các bộ chấp hành cho phù hợp.
Đơi nét lịch sử hình thành hệ thống điều khiển động cơ
Năm 1860, một kỹ sư người Bỉ Jean Joseph Étienne Lenoir là người chế tạo loại
động cơ đốt trong đầu tiên trong lịch sử, đó là loại động cơ đốt trong 2 kì. Và ơng
cũng đã mở ra kỉ nguyên của động cơ đốt trong, một trong những nguồn động lực
quan trọng nhất của thế giới.
Sau này động cơ đã sử dụng một hình thức đánh lửa với năng lượng điện sử dụng
một cuộn dây được phát triển bởi Ruhmkortt.
Vào năm 1889, Georges Bouton đã phát minh ra các bộ ngắt tiếp xúc cho hệ thống
đánh lửa cuộn dây. Một trong những phát minh có ảnh hưởng đến hệ thống đánh lửa
ngày nay.

9


Hình 1.4: Hệ thống điều khiển điện trên ơ tơ hiện nay.
Từ giai đoạn này, từ tính đã được phát triển thành tiêu chuẩn rất cao ở châu Âu,

trong khi ở Hoa Kỳ, hệ thống đánh lửa cuộn dây và pin dẫn đầu. Charles F. Kettering
đã đóng một vai trị quan trọng trong lĩnh vực này, làm việc cho công ty điện Daytona
(Delco), khi ông nghĩ ra hệ thống đánh lửa, khởi động và chiếu sáng cho Cadillac
năm 1912. Động cơ xăng sinh cơng qua chu trình giãn nở của hỗn hợp xăng và khơng
khí. Ba yếu tố chủ yếu của động cơ xăng sinh cơng là: Hỗn hợp hịa khí (khơng khí –
nhiên liệu), áp suất nén, đánh lửa, các yếu tốt này đảm bảo trạng thái tối ưu.

Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ xăng.
Để đạt được trạng thái tối ưu với 3 yếu tố này trong cùng một lúc, điều quan trọng
là sự điều khiển chính xác để tạo được hỗn hợp hịa khí và thời điểm đánh lửa. Trước
năm 1981, chỉ có hệ thống điều khiển động cơ là EFI (phun nhiên liệu bằng điện tử),
sử dụng máy tính để điều khiển lượng phun nhiên liệu. Ngày nay, các hệ thống khác
cũng được điều khiển bằng máy tính như: ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử), ISC

10


(điều khiển tốc độ chạy không tải), các hệ thống chẩn đốn… và cả các hệ thống an
tồn (ABS, EBD, SRS AIRBAG...), hỗ trợ chuyển động ổn định (ESP, CSS, TRC...),
cho đến các tiện nghi tiện ích.
Để hệ thống xử lý (đóng vai trị là
1 máy tính) làm việc được thích hợp,
cần có một hệ thống tồn diện bao
gồm các khâu tiếp nhận và xử tín
hiệu từ cảm biến (với vai trị thiết bị
đầu vào) và tín hiệu đầu ra đến các
cụm kết cấu chấp hành.
Trên một ô tô, các cảm biến (cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến lưu lượng
khí nạp...) tương ứng với thiết bị đầu vào. Và các bộ chấp hành (các kim phun, bôbin IC đánh lửa) tương ứng với thiết bị đầu ra.
Hệ thống điều khiển động cơ được gọi là ECU động cơ (hoặc ECM: Modul điều

khiển động cơ). Các cảm biến, các bộ chấp hành và ECU động cơ liên kết với nhau
bằng dây dẫn điện. Chỉ sau khi ECU xử lý tín hiệu từ cảm biến và truyền tín hiệu điều
khiển đến bộ chấp hành như là một hệ thống điều khiển bằng máy tính và tạo thành
1 vịng lặp tuần hoàn. Một số hệ thống thuộc hệ thống điều khiển động cơ như:
+ Hệ thống EFI (phun nhiên xăng điện tử)
Hệ thống EFI khai thác thông tin từ nhiều cảm biến khác nhau để nhận biết tình
trạng hoạt động của động cơ và xe. Theo tín hiệu từ các cảm biến này, từ đó ECU
tính tốn lượng phun nhiên liệu thích hợp nhất và điều khiển các kim phun để khối
lượng nhiên liệu phù hợp. Trạng thái xe hoạt động bình thường, ECU động cơ xác
định khối lượng phun nhiên liệu để đạt được tỷ lệ hịa khí theo lý thuyết, nhằm đảm
bảo công suất, mức tiêu thụ nhiên liệu và mức khí xả thích hợp trong cùng một lúc.

11


Ở các thời điểm khác, như trong
thời gian hâm nóng, tăng tốc, giảm tốc
hoặc các điều kiện làm việc với tải
trọng cao, ECU động cơ nhận biết
được thông qua khối cảm biến và sau
đó hiệu chỉnh khối lượng phun nhiên
liệu nhằm đảm bảo một hỗn hợp hịa
khí thích hợp nhất ở mọi thời điểm.
+ Hệ thống ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử)
Hệ thống ESA phát hiện các trạng thái
động cơ, trên cơ sở căn cứ vào tín hiệu do
khối cảm biến khác nhau cung cấp và điều
khiển bu-gi đánh lửa ở thời điểm tương thích.
Dựa vào tốc độ động cơ và tải trọng của động
cơ, ESA điều khiển chính xác góc đánh lửa

sớm động cơ, nhằm đảo bảo góc đánh lửa
hiệu chỉnh tối ưu, từ đó việc tăng cơng suất,
tiêu chuẩn khí xả và hạn chế hiện tượng kích
nổ hiệu quả.
+ Hệ thống ISC (điều khiển tốc độ không tải)
Hệ thống ISC điều khiển tốc độ
không tải (tức là động cơ nổ cầm
chừng hoặc nổ ở trạng thái không
tác động vào bàn đạp ga) sao cho
động cơ đạt ở trạng thái thích hợp
với điều kiện thay đổi (q trình
hâm nóng, hệ thống điều hịa hoạt

12


động và một số phụ tải điện như:
Audio, đèn chiếu sáng tín hiệu...).
Mặc khác, để giảm thiểu mức tiêu hao nhiên liệu và tiếng ồn, một động cơ phải
hoạt động ở dãy tua máy càng thấp càng tốt trong khi vẫn duy trì một chế độ hoạt
động khơng tải ổn định. Hơn nữa, tốc độ chạy không tải phải tăng lên để đảm bảo
việc hâm nóng và khả năng làm việc thích hợp khi động cơ lạnh hoặc đang sử dụng
máy điều hịa khơng khí.
+ Hệ thống chẩn đốn
ECU động cơ có tích hợp hệ thống
chẩn đốn, nó ln ln giám sát tín hiệu
hoạt động của cảm biến. Nếu hệ thống
phát hiện một sự sai lệch trong giá trị tiêu
chuẩn với một tín hiệu đầu vào nào đó,
ECU sẽ ghi sự cố đó dưới dạng của những

mã lỗi (hay cịn gọi là mã DTC) và làm
sáng MIL (đèn báo hư hỏng hay còn gọi
là đèn Check Engine).
Hoặc nếu cần ECU có thể truyền tín hiệu của các DTC này bằng cách nhấp nháy đèn
MIL hoặc hiển thị các DTC hoặc các dữ liệu khác trên màn hình taplo đối với các
dịng xe cao cấp ngày nay. Mặc khác, có thể sử dụng thiết bị máy chẩn đốn để hiển
thị thơng tin chính xác về mã lỗi DTC đó. Đến thời điểm hiện tại khả năng tự chẩn
đoán hoặc một vài hãng đã hồn thiện tốt q trình tự điều chỉnh các lỗi cơ bản mà
không cần con người can thiệp.
 Nhận xét: Tổng quan hệ thống điều khiển động cơ, cho thấy sự ảnh hưởng của nó
đến khả năng vận hành của động cơ, ở các chế độ hoạt động khác nhau từ nổ khơng
tải đến tồn tải và ứng với các điều kiện như chất lượng khí thải, sự tiêu hao nhiên
liệu, số vòng quay, thời điểm đánh lửa... Đều có sự ảnh hưởng rất lớn từ khối cảm
biến giám sát và thơng tin về ECM để có tính toán, điều khiển cơ chấp hành một cách
tối ưu nhất. Hệ thống điều khiển động cơ gồm có ba nhóm: Cảm biến, ECM và bộ

13


chấp hành.
1.3 SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH
Cơng nghiệp ơ tơ là một ngành phát triển rất mạnh và sản phẩm được ứng dụng
ngay những tiến bộ của công nghệ cao nên liên tục được đổi mới, mỗi năm một hiện
đại và hoàn thiện hơn. Tuy nhiên với sự phát triển nhanh chóng như vậy, chúng ta
cũng đang gặp khó khăn lớn, thiếu hụt nghiêm trọng đội ngũ nhân viên kỹ thuật có
trình độ cao trong cơng việc lắp ráp bảo dưỡng, bảo trì và sửa chữa các loại ô tô. Đội
ngũ này đang được đào tạo gấp rút trong các trường nghề trên tồn quốc, nhưng thực
sự cịn mỏng về số lượng, yếu về chất lượng. Những năm gần đây được sự quan tâm
của lãnh đạo nhà trường, Viện Kỹ Thuật, ngành Công nghệ Kỹ thuật Ơ tơ cũng đã
được trang bị nhiều thiết bị dạy thực hành hiện đại, tuy nhiên so với yêu cầu về đặc

thù chuyên môn và số lượng còn chưa đáp ứng được về số lượng.
Dạy học theo mơ hình đang được phát triển mạnh mẽ trên thế giới, đặc biệt đối
với các nước đang phát triển như: Mỹ, Nhật, Nga, Đức... dạy học theo mơ hình mang
lại hiệu quả cao trong đào tạo và học nghề.
Ngày nay, đối với các nước đang phát triển, việc áp dụng mơ hình làm phương
tiện giảng dạy trong các trường cũng đang được phát triển mạnh mẽ. Nó khơng những
thể hiện tính cần thiết trong đào tạo và học nghề, mà nó cịn thể hiện sự phát triển của
một đất nước một quốc gia với xu thế phát trển chung của thế giới. Phù hợp với đường
lối phương hướng phát triển nền giáo dục của một quốc gia. Sự tiếp thu những tiến
bộ khoa học kỹ thuật mới tiên tiến trên thế giới là sự phát triển lâu bền và ổn định đối
với các nước đang phát triển.
Đối với Việt Nam là một nước đang phát triển có nền kinh tế cịn nghèo. Vì vậy,
Chính Phủ đã đề ra một trong những mục tiêu để phát triển đất nước là: “Giáo dục là
quốc sách hàng đầu”, do đó vấn đề giáo dục – đào tạo có tầm quan trọng trong chiến
lược phát triển đất nước. Chính vì vậy, việc thiết kế chế tạo mơ hình làm phương tiện
dạy học trở nên rất cần thiết đối với nền giáo dục Việt Nam. Nó khơng những thể
hiện sự tiếp thu tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến, sự phù hợp với xu thế phát triển
chung của thế giới mà nó cịn thể hiện tính độc lập, sáng tạo trong việc thiết kế nhằm

14


đẩy mạnh và nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo khẳng định vị trí, vai trị của
nền giáo dục đối với sự phát triển của đất nước.
Phương tiện dạy học giúp cho giáo viên biết cách tiến hành, huy động được các
giác quan của học sinh tham gia vào quá trình lĩnh hội tri thức, hình thành kỹ năng.
Giúp cho sự nhận thức về các mối quan hệ, quy luật của sự vật hiện tượng, các tài
liệu khái niệm làm cơ sở đúc rút các kinh nghiệm và vận dụng kiến thức đã học vào
thực tế cho học sinh một cách sáng tạo, dễ dàng.
Trong thời đại ngày nay sự phát triển của khoa học kỹ thuật làm phương tiện dạy

học được đổi mới rất nhiều đảm bảo cho học sinh hiểu sâu sắc vấn đề, nội dung mà
giáo viên cần truyền đạt, đồng thời còn biết cách tự nghiên cứu, tìm tịi các lĩnh vực
chun mơn mình yêu thích. Một thực nghiệm khác được xác định tỷ lệ kiến thức
nhớ sau khi học bằng các phương pháp khác nhau:
+ Nếu chỉ tiếp thu bằng đọc, kiến thức nhớ là 15%.
+ Nếu chỉ tiếp thu bằng nghe, kiến thức nhớ là 20%.
+ Nếu chỉ tiếp thu bằng nhìn, kiến thức nhớ là 30%.
+ Nếu tiếp thu bằng kiến thức nghe kết hợp nhìn kiến thức nhớ là 50%.
+ Nếu tiếp thu bằng nghe, nhìn và hành động kiến thức nhớ là 90%.

Hình 1.6: Biểu đồ tiếp thu thơng tin bằng các phương pháp khác nhau.
Hệ thống phun xăng – đánh lửa và chẩn đốn trên ơ tơ là một trong những hệ
thống điều khiển động cơ xăng trên ô tô. Do đó, nó có ảnh hưởng sâu sắc đến tính
kinh tế nhiên liệu, q trình vận hành êm dịu của ơ tơ. Ngồi ra, nó cịn có ảnh hưởng
mạnh mẽ tới yếu tố môi trường bởi hàm lượng khí thải... Đây là một hệ thống quan
15