TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
----------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THI CƠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG
CƠ TOYOTA 3S – FSE.

SVTH: NGUYỄN VŨ HẢI
MSSV: 15145226
SVTH: NGUYỄN NGỌC THIỆN
MSSV: 15145369
GVHD: Ths. NGUYỄN KIM

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07, năm 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
----------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ơ tơ
Tên đề tài:

THI CƠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
TOYOTA 3S – FSE.
SVTH: NGUYỄN VŨ HẢI
MSSV: 15145226
SVTH: : NGUYỄN NGỌC THIỆN

MSSV: 15145369
GVHD: Ths. NGUYỄN KIM


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TP. HỒ CHÍ MINH

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

–––––––––––––––––––

BỘ MƠN ĐỘNG CƠ
–––––––––––––––––––
TP, Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 07 năm 2019
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. NGUYỄN VŨ HẢI
2. NGUYỄN NGỌC THIỆN
Chun ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tô.

MSSV: 15145226
MSSV: 15145369
Mã ngành đào tạo: 52510205

Hệ đào tạo: Đại học Chính quy
1. Tên đề tài

THI CƠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S – FSE.
2. Nhiệm vụ đề tài
-

Tìm hiểu, thu thập tài liệu về động cơ Toyota 3S-FSE.

-

Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, cấu tạo của các cảm biến trên động cơ và cơ
cấu chấp hành.

-

Thi công mạch điện điều khiển động cơ.

-

Thiết kế, thi công phần cứng và lập trình cho mạch điều khiển thu thập tín hiệu
của động cơ kết nối với máy tính bằng phần mềm Adruino và LabVIEW.

3. Sản phẩm của đề tài
-

Mô hình động cơ Toyota 3S-FSE.

-

1 mạch thu thập tín hiệu động cơ.

-


1 giao diện màn hình máy tính để hiện thị các tín hiệu thu được từ động cơ.

-

1 tập thuyết minh.

4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 23/03/2019
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 27/07/2019
TRƯỞNG BỘ MƠN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

TP. HCM

VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN VŨ HẢI

MSSV:15145226

Hội đồng:…………
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN NGỌC THIỆN

MSSV:15145369

Hội đồng:…………
Tên đề tài:
THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S – FSE.
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV hướng dẫn: Th.S NGUYỄN KIM
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 (khơng 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)
......................................................................................................................................

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2.3.Kết quả đạt được:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2.4. Những tồn tại (nếu có):
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
3. Đánh giá:
Mục đánh giá

TT
1.

Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của

Điểm

Điểm đạt

tối đa

được

30
10


các mục

2.

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ

50
5

thuật, khoa học xã hợi…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần,

15


hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng
buộc thực tế.

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

5

ngành…
3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ....................................................................................................
 Không được phép bảo vệ .........................................................................................

TP.HCM, ngày 22 tháng 07 năm 2019

Giảng viên hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

TP. HCM

VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN VŨ HẢI

MSSV:15145226

Hội đồng…………
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN NGỌC THIỆN

MSSV:15145369

Hội đồng…………

Tên đề tài:
THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S – FSE.
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:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
5. Câu hỏi:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

6. Đánh giá:
Mục đánh giá

TT
1.

Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các

Điểm

Điểm đạt

tối đa

được

30
10

mục

2.

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài


10

Nội dung ĐATN
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ

50
5

thuật, khoa học xã hội…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10


Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc

15

quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc
thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

5

ngành…
3.


Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

7. Kết luận: ........................................................................................................................
 Được phép bảo vệ....................................................................................................
 Không được phép bảo vệ .........................................................................................
TP.HCM, ngày 22 tháng 07 năm 2019
Giảng viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MƠN ĐỘNG CƠ
–––––––––––––––––––
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 07 năm 2019
XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN

Tên đề tài:
THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S – FSE.
Họ và tên Sinh viên:

NGUYỄN VŨ HẢI

MSSV:15145226

NGUYỄN NGỌC THIỆN

MSSV:15145369

Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ
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 vệ. 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, tháng 07, năm 2019



LỜI CẢM ƠN
Nhóm thực hiện đồ án xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Kim trong

quá trình thực hiện nhóm chúng em gặp khơng ít những khó khăn, nhưng luôn luôn
nhận được sự hỗ trợ, hướng dẫn tận tình, cung cấp tài liệu và thiết bị của thầy để nhóm
thực hiện đồ án.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn thầy phản biện đã nhận xét thật cụ thể và đóng góp
những ý kiến quý báu để đồ án được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ trong Khoa Cơ Khí Động Lực đã
hỗ trợ kiến thức và tạo điều kiện để nhóm thực hiện đồ án để chúng em khắc phục
được những khó khăn.
Xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cơ trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí
Minh đã cung cấp cho chúng em các kiến thức nền tảng và kiến thức chuyên ngành để
nhóm có đủ năng lực, đủ kiến thức để thực hiện đồ án thành công.
Xin gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ, chia sẻ hiểu
biết và kiến thức để nhóm thực hiện đồ án được hồnh thiện hơn.
Cuối cùng chúng em xin kính chúc q thầy cô giáo dồi dào sức khỏe, thành công
trong công việc và cuộc sống để tiếp tục hướng dẫn dìu dắt thế hệ chúng em ngày càng
trưởng thành hơn trong ngành nghề của mình đã chọn lựa. Nhóm thực hiện xin chân
thành cảm ơn.

Nhóm thực hiện đồ án:
Nguyễn Vũ Hải
Nguyễn Ngọc Thiện

i


TÓM TẮT
1. Vấn đề nghiên cứu
-

Sơ đồ mạch điện của động cơ Toyota 3S – FSE.


-

Hệ thống điều khiển động cơ.

-

Phần mềm Arduino.

-

Phần mềm LabVIEW.

-

Giao tiếp Arduino với LabVIEW và động cơ.
2. Các hướng tiếp cận

-

Thông qua sự phát triển của cơng nghệ điều khiển qua máy tính và ứng dụng cơng
nghệ đó trong học tập, kiểm tra và chẩn đoán trong Trường Đại học Sư phạm Kỹ
Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh.
3. Dựa vào tài liệu tham khảo của khóa trước cùng với sự hỗ trợ, hướng dẫn cụ
thể và cung cấp tài liệu của thầy Nguyễn Kim.
4. Cách giải quyết vấn đề

-

Nắm rõ nguyên lý hoạt động cảm biến và cách đọc hiểu sơ đồ mạch điện động cơ.


-

Lập trình giao tiếp Arduino với LabVIEW.

-

Lập trình giao tiếp giữ Arduino và LabVIEW.

-

Tham khảo tài liệu có sẵn trên Internet, ý kiến bạn bè, sinh viên khóa trước.
5. Một số kết quả đạt được

-

Thi công được hệ thống điều khiển động cơ Toyota 3S-FSE.

-

Thiết kế được thiết bị truyền dữ liệu từ ECU động cơ để hiển thị các thơng số về tình
trạng động cơ trên giao diện màn hình LabVIEW thơng qua giao tiếp giữa Adruino
và phần mềm LabVIEW.

-

Thiết kế được các bài Test thực hiện trực tiếp trên động cơ.

ii



MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
TÓM TẮT ................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT............................................. viii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..........................................................................................x
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................xiv
PHẦN MỞ ĐẦU.........................................................................................................1
TỔNG QUAN .............................................................................................................2
1. Lý do chọn đề tài. .................................................................................................2
2. Mục tiêu của đề tài. ...............................................................................................2
3. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................3
4. Kế hoạch nghiên cứu. ...........................................................................................4
Giai đoạn 1: Nghiên cứu tài liệu: ...........................................................................4
Giai đoạn 2: Tiến hành thiết kế, chế tạo phần cứng và lập trình phần mềm cho mơ
hình. Thi cơng mạch điều khiển động cơ. ..............................................................4
Giai đoạn 3: Tiến hành thử nghiệm thu thập dữ liệu, tạo Pan trên động cơ và viết
thuyết minh. ..........................................................................................................4
PHẦN NỘI DUNG .....................................................................................................5
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI ...........6
1.1. Sơ lược về hệ thống phun xăng trực tiếp GDI. ...................................................6
1.1.1. Lịch sự ra đời động cơ phun xăng trực tiếp GDI. .........................................6
1.1.2. Một số mẫu xe sử dụng động cơ phun xăng trực tiếp GDI............................7
1.2. Hệ thống phun xăng trực tiếp. ............................................................................8
1.3. Động cơ Toyota 3S-FSE .................................................................................. 13
1.3.1. Thông số kỹ thuật động cơ Toyota 3S-FSE ................................................ 13
1.3.2. Các cảm biến. ............................................................................................ 14
1.3.3. Các cơ cấu chấp hành. ............................................................................... 14
1.4.Sơ đồ mạch điện và bảng chân ECU: ................................................................ 15

1.4.1. Sơ đồ mạch điện. ....................................................................................... 15
1.4.2. Bảng chân ECU. ........................................................................................ 17
1.5. Các u cầu khi sử dụng mơ hình. ....................................................................22
iii


1.6. Hình ảnh mơ hình động cơ Toyota 3S-FSE. ..................................................... 23
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ................................ 24
2.1.Các mạch điều khiển cơ bản.............................................................................. 24
2.1.1. Mạch rơle và cầu chì:................................................................................. 24
2.1.2. Mạch khởi động. ........................................................................................ 26
2.1.3. Mạch điều khiển bơm xăng: .......................................................................27
2.2. Các cảm biến: ..................................................................................................28
2.2.1. Cảm biến vị trí bướm ga. ........................................................................... 28
2.2.2. Cảm biến vị trí bàn đạp ga. ........................................................................30
2.2.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. .............................................................. 31
2.2.4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp. ........................................................................34
2.2.5. Cảm biến áp suất đường ống nạp. (MAP) .................................................. 36
2.2.6. Cảm biến tốc độ động cơ (Cảm biến Ne) và vị trí trục cam (Cảm biến G) ..39
2.2.7. Cảm biến Oxy. ........................................................................................... 41
2.2.8. Cảm biến kích nổ. ...................................................................................... 43
2.2.9. Cảm biến áp suất ống Rail. ........................................................................44
2.3. Các cơ cấu chấp hành....................................................................................... 46
2.3.1. Bơm cao áp. ............................................................................................... 46
2.3.2. Kim phun khởi động lạnh. ......................................................................... 48
2.3.3. Kim phun. ..................................................................................................49
2.3.4. Hệ thống VVT-i ......................................................................................... 50
2.3.5. Hệ thống tuần hồn khí thải. (EGR) ........................................................... 54
2.3.6. Van xoáy. (SCV) ....................................................................................... 56
2.3.7. Điều khiển phun xăng. ............................................................................... 57

2.3.8. Điều khiển đánh lửa. .................................................................................. 58
2.4. Hệ thống chẩn đốn lỗi OBD-II: ......................................................................60
2.4.1. Mơ tả: ........................................................................................................60
2.4.2. Kiểm tra đèn báo hiệu: ............................................................................... 60
2.4.3. Phát hiện mã lỗi (test mode): .....................................................................61
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ THI CƠNG VÀ LẬP TRÌNH BOARD MẠCH THU
THẬP DỮ LIỆU ......................................................................................................64
3.1. Khái qt mơ hình cần thu thập dữ liệu. ........................................................... 64
iv


3.2. Các tín hiệu cần thu thập: ................................................................................. 66
3.2.1. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp: THA .................................................. 66
3.2.2. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát: THW .......................................67
3.2.3. Tín hiệu cảm biến MAP áp suất tuyệt đối đường ống nạp: PIM. ................ 68
3.2.4. Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga: VTA ..................................................... 68
3.2.5. Tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp ga: VPA . ................................................ 69
3.2.6. Tín hiệu điều khiển đánh lửa ở máy số 1: IGT1. ........................................69
3.2.7. Tín hiệu điều khiển kim phun ở máy số 1: #1............................................. 70
3.3. Phương pháp thực hiện. ................................................................................... 70
3.4. Nguyên lý thực hiện. ........................................................................................ 70
3.5. Khối mạch điều khiển thu nhận tín hiệu phần cứng: ......................................... 71
3.6. Chương trình dưới Vi điều khiển: ....................................................................72
3.7. Lưu đồ, thuật toán. ........................................................................................... 73
3.7.1. Lưu đồ đọc cảm biến từ các chân Analog................................................... 73
3.7.2. Lưu đồ đọc tín hiệu đọc xung từ chân Digital. ........................................... 73
3.7.3. Lưu đồ tín hiệu giao tiếp với máy tính: ...................................................... 74
3.7.4. Chương trình trong vi điều khiển: .............................................................. 75
3.7.5. Thiết kế phần cứng Arduino UNO R3 ........................................................ 76
3.8. Chương trình dưới Arduino UNO R3. .............................................................. 77

3.9. Giải thích chương trình code . .......................................................................... 81
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ GIAO DIỆN VÀ GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH BẰNG
PHẦN MỀM LABVIEW ......................................................................................... 86
4.1. Lập trình kết nối và hiển thị trên LabVIEW ..................................................... 86
4.1.1. Xây dựng chương trình và giao diện trên phần mêm LabVIEW. ................ 86
4.1.2. Xây dựng biểu đồ khối trên phần mềm LabVIEW .....................................87
4.2. Thiết kế giao diện người sử dụng trên phần mềm LabVIEW: ........................... 88
4.3. Giao diện sơ đồ khối của chương trình. ............................................................ 89
4.4. Nguyên lý thu và xử lý tín hiệu ........................................................................91
4.4.1. Giao tiếp với Adruino UNO R3 bằng RS232. ............................................ 91
4.4.2. Tách tín hiệu. ............................................................................................. 93
4.4.3. Xử lý dữ liệu.............................................................................................. 93
4.4.4. Các chương trình con (SubVI). ..................................................................94
v


CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN...................................................................99
5.1. Tín hiệu thu thập hiển thị trên màn hình LABVIEW khi động cơ hoạt động ở tốc
độ cầm chừng nhiệt độ nước ở nhiệt độ bình thường. .............................................. 99
5.2. Tín hiệu thu thập hiển thị trên màn hình LABVIEW khi động cơ hoạt động ở vị
trí bướm ga 15% nhiệt độ nước ở nhiệt độ bình thường. ....................................... 100
CHƯƠNG 6. THIẾT KẾ THI CƠNG MẠCH ĐÁNH PAN ................................ 102
CHƯƠNG 7. KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐƯỢC VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ...... 103
CHƯƠNG 8: CÁC BÀI THỰC HÀNH ................................................................ 107
Bài 1: Kiểm tra điện áp ......................................................................................... 107
Bài 2: Kiểm tra mạch cấp nguồn ........................................................................... 111
Bài 3: Kiểm tra kim phun...................................................................................... 114
Bài 4: Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát .................................................. 116
Bài 5: Kiểm tra cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp.................................................. 120
Bài 6: Kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga ............................................................... 124

Bài 7: Kiểm tra cảm biến vị trí bàn đạp ga ............................................................ 126
Bài 8: Kiểm tra cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp............................. 128
Bài 9: Kiểm tra tín hiệu G,NE. .............................................................................. 131
Bài 10: Kiểm tra tín hiệu phun từ ECU đến EDU.................................................. 134
Bài 11: Kiểm tra van thay đổi tiết diện đường ống nạp ......................................... 138
Bài 12: Kiểm tra bơm xăng ................................................................................... 140
Bài 13: Kiểm tra bơm cao áp ................................................................................ 143
Bài 14: Kiểm tra kim phun khởi động lạnh ........................................................... 145
Bài 15: Kiểm tra mạch tín hiệu đánh lửa ............................................................... 148
Bài 16: Kiểm tra hệ thống tuần hoàn khí xả EGR.................................................. 150
Bài 17: Kiểm tra hệ thống thay đổi góc phối khí VVT-i ........................................ 152
Bài 18: Tìm Pan thơng qua hệ thống tự chuẩn đốn OBD-II trên động cơ 3S-FSE 154
PHẦN KẾT LUẬN ................................................................................................ 156
1. Kết quả đạt được. .............................................................................................. 157
2. Kết luận ............................................................................................................ 158
3. Hướng phát triển của đề tài ............................................................................... 158
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 159
PHỤ LỤC A: GIỚI THIỆU ARDUINO ............................................................... 160
vi


1. Arduino là gì? ................................................................................................... 160
2. Tổng quan về mạch Arduino đã sử dụng: .......................................................... 160
3. Phần mềm Arduino IDE. ................................................................................... 163
4. Ngơn ngữ lập trình trên Arduino ....................................................................... 164
5. Giá trị: .............................................................................................................. 166
PHỤ LỤC B: GIỚI THIỆU LABVIEW ............................................................... 169
1. LabVIEW là gì? ................................................................................................ 169
2. Ứng dụng của phần mềm LabVIEW ................................................................. 170
3. Những khái niệm cơ bản của LabVIEW. ........................................................... 172

4. Các kỹ thuật lập trình trên LabVIEW ................................................................ 176

vii


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Diễn giải

ECU

Bộ điều khiển động cơ

USB

Chuẩn kết nối tuần tự đa dụng trong máy tính
(Universal Serial Bus)

LabVIEW

Phần mềm máy tính (Laboratory Virtual Instrumentation
Engineering Workbench)

ADC

Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ( Analog Digital
Converter)


THW

Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát

THA

Tín hiệu nhiệt độ khí nạp

VTA

Tín hiệu góc mở bướm ga

SCV

Tín hiệu van xốy

NE+

Tín hiệu số vịng quay động cơ

VC

Nguồn dương 5V

E1

Mass thân xe

EP1


Nối mass cảm biến vị trí bàn đạp ga

TACH

Tốc độ động cơ

RPM

Số vòng quay động cơ

E01

Mass kim phun

E02

Mass kim phun

viii


SPD

Tín hiệu tốc độ xe từ bảng đồng hồ táp lơ

CA

Crankshaft angle( góc quay trục khuỷu)

E2


Mass cảm biến

MPI

Phun nhiên liệu đa điểm

IOT

Internet of thing

ix


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1-1: Động cơ sử dụng hệ thống phun xăng trực tiếp GDI của Mitsubishi Motors .6
Hình 1-2: Toyota Camry 2.0 E .....................................................................................7
Hình 1-3: Subaru BRZ .................................................................................................7
Hình 1-4: Quá trình phát triển của động cơ xăng ..........................................................8
Hình 1-5: Sơ đồ động cơ phun xăng trực tiếp ...............................................................9
Hình 1-6: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu ........................................................................... 10
Hình 1-7: Hệ thống nhiên liệu động cơ GDI ............................................................... 11
Hình 1-8: Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều khiển động cơ GDI ......................................... 12
Hình 1-9: Sơ đồ mạch điện động cơ Toyot 3S-FSE .................................................... 16
Hình 1-10: Sơ đồ các chân ECU................................................................................. 18
Hình 1-11: Sơ đồ các chân EDU ................................................................................ 22
Hình 1-12: Mơ hình động cơ Toyota 3S-FSE ............................................................. 23
Hình 2-1: Mạch rơle và cầu chì .................................................................................. 24
Hình 2-2: Sơ đồ mạch điện rơle và cầu chì .................................................................25

Hình 2-3: Sơ đồ mạch điện mạch khởi động............................................................... 26
Hình 2-4: Sơ đồ mạch điện bơm xăng ........................................................................27
Hình 2-5: Vị trí cảm biến vị trí bướm ga ....................................................................28
Hình 2-6: Sơ đồ mạch điện và đường đặc tuyến điện áp của cảm biến vị trí bướm ga 29
Hình 2-7: Cảm biến vị trí bàn đạp ga.......................................................................... 30
Hình 2-8: Đường đặc tuyến điện áp của bàn đạp ga.................................................... 31
Hình 2-9: Vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát ....................................................... 32
Hình 2-10: Sơ đồ mạch điện và đặc tuyến điện trở , điện áp của cảm biến nhiệt độ
nước làm mát ............................................................................................................. 32
Hình 2-11: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát .................................................. 32
Hình 2-12: Vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp ............................................................... 34
Hình 2-13: Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp ....................................................... 35
Hình 2-14: Đường đặc tuyến điện trở của cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp ............... 36
Hình 2-15: Vị trí cảm biến áp suất đường ống nạp ..................................................... 36
Hình 2-16: Cấu tạo và mạch điện cảm biến áp suất đường ống nạp ............................ 37
Hình 2-17: Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp...................... 38
Hình 2-18: Đồ thị đường đặc tính điện áp của cảm biến MAP ....................................38
Hình 2-19: Vị trí đặt cảm biến G ............................................................................... 39
Hình 2-20: Vị trí đặt cảm biến Ne ............................................................................. 39
Hình 2-21: Sơ đồ mạch điện và xung tín hiệu của cảm biến G - Ne ............................ 40
Hình 2-22: Vị trí cảm biến Oxy .................................................................................. 41
Hình 2-23: Cấu tạo và sơ đồ mạch điện cảm biến Oxy ............................................... 42
Hình 2-24: Đặc tính cảm biến oxy.............................................................................. 42
Hình 2-25: Vị trí cảm biến kích nổ ............................................................................. 43
x


Hình 2-26: Cấu tạo và đồ thị xung điện áp của cảm biến kích nổ ............................... 44
Hình 2-27: Hình dáng và cấu tạo cảm biến áp suất ống Rail .......................................44
Hình 2-28: Màng áp trở trong cảm biến ống rail......................................................... 45

Hình 2-29: Bơm cao áp .............................................................................................. 46
Hình 2-30: Hoạt động của bơm cao áp .......................................................................47
Hình 2-31: Dạng sóng của van hồi nhiên liệu ............................................................. 47
Hình 2-32: Vị trí kim phun khởi động lạnh ................................................................ 48
Hình 2-33: Cấu tạo và sơ đồ mạch điện kim phun khởi động lạnh .............................. 49
Hình 2-34: Cấu tạo kim phun ..................................................................................... 50
Hình 2-35: Kết cấu hệ thống VVT-i ........................................................................... 51
Hình 2-36: Cấu tạo hệ thống VVT-i ........................................................................... 51
Hình 2-37: Dạng xung điều khiển VVT-i ...................................................................54
Hình 2-38: Vị trí van EGR ......................................................................................... 55
Hình 2-39: Sơ đồ mạch điện van EGR .......................................................................55
Hình 2-40: Dạng xung tín hiệu điều khiến motor van EGR ........................................56
Hình 2-41: Hình dạng và vị trí van xốy ....................................................................56
Hình 2-42: Dạng sóng của van điều khiển xốy ......................................................... 57
Hình 2-43: Mạch điều khiển kim phun .......................................................................57
Hình 2-44: Dạng xung của tín hiệu điều khiển kim phun ............................................ 58
Hình 2-45: Sơ đồ mạch hệ thống đánh lửa..................................................................58
Hình 2-46: Dạng xung tín hiệu của IGT và IGF ......................................................... 59
Hình 2-47: Giắc chẩn đốn OBD-II........................................................................... 60
Hình 3-1: Hình dạng xung tín hiệu cảm biến vị trí trục cam (G) .................................64
Hình 3-2: Hình dạng xung tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu (Ne) ............................ 65
Hình 3-3: Hình dạng xung tín đều khiển đánh lửa ở máy 1 IGT1 ............................... 65
Hình 3-4: Đồ thị liên hệ giữa nhiệt độ khí nạp và điện áp ........................................... 67
Hình 3-5: Đồ thị liên hệ nhiệt độ nước làm mát và điện áp ......................................... 68
Hình 3-6: Đồ thị mối liên hệ áp suất đường ống nạp với điện áp ................................ 68
Hình 3-7: Đồ thị mối liên hệ giữa vị trí bướm ga với điện áp .....................................69
Hình 3-8: Đồ thị mối liên lệ giữa vị trí bàn đạp ga với điện áp ...................................69
Hình 3-9: Hình dạng xung tín hiệu IGT......................................................................70
Hình 3-10: Hình dạng xung tín hiệu kim phun. .......................................................... 70
Hình 3-11: Arduino UNO R3 ..................................................................................... 72

Hình 3-12: Phương thức xử lí các tín hiệu Analog ..................................................... 73
Hình 3-13: Sơ đồ phương thức xử lí các tín hiệu Digital. ........................................... 73
Hình 3-14: Sơ đồ phương thức Arduino truyền dữ liệu thu thập từ động cơ lên máy
tính. ........................................................................................................................... 74
Hình 3-15: Chương trình vịng điều khiển ..................................................................75
Hình 3-16: Sơ đồ ngun lý mạch thu thập tín hiệu .................................................... 76
Hình 3-17: Mạch thu thập tín hiệu với Arduino UNO R3. .......................................... 77
xi


Hình 4-1: Lưu đồ thuật tốn truyền nhận tín hiệu giữa LabVIEW và thiết bị ngoại vi 86
Hình 4-2: Sơ đồ các biểu tượng xây dựng trong sơ đồ khối. .......................................87
Hình 4-3: Sơ đồ biểu tượng vịng lặp While và lưu đồ thuật tốn ............................... 87
Hình 4-4: Giao diện người sử dụng trên phần mềm LabVIEW. ..................................88
Hình 4-5: Giao diện sơ đồ khối của chương trình ....................................................... 89
Hình 4-6: Sơ đồ khối giao tiếp giữa Arduino và LabVIEW ........................................92
Hình 4-7: Mơ hình khối giao tiếp VISA của LabVIEW .............................................. 92
Hình 4-8: Tách dữ liệu bằng khối Match Pattern ........................................................ 93
Hình 4-9: Sơ đồ khối xữ lý dữ liệu từ tín hiệu THA ................................................... 94
Hình 4-10: SubVI THA.............................................................................................. 94
Hình 4-11: SubVI THW ............................................................................................. 96
Hình 4-12: SubVI PIM ............................................................................................... 97
Hình 4-13: SubVI VTA.............................................................................................. 97
Hình 4-14: SubVI VPA .............................................................................................. 98
Hình 5-1: Tín hiệu thu thập trên LabVIEW ở tốc độ cầm chừng ................................ 99
Hình 5-2: Tín hiệu thu thập trên LabVIEW ở tốc độ 15% bướm ga .......................... 101
Hình 6-1: Bảng cơng tắc Pan .................................................................................... 102
Hình 8-1: Sơ đồ mạch điện cấp nguồn ...................................................................... 112
Hình 8-2: Sơ đồ cấu tạo rơle chính ........................................................................... 112
Hình 8-3: Sơ đồ mạch điện kim phun ....................................................................... 115

Hình 8-4: Kiểm tra điện trở kim phun ...................................................................... 115
Hình 8-5: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nuớc ................................................. 117
Hình 8-6: Kiểm tra tín hiệu điện áp chân THW. ....................................................... 118
Hình 8-7: Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát ................................................ 118
Hình 8-8: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp ................................... 121
Hình 8-9: Kiểm tra điện áp chân THA...................................................................... 121
Hình 8-10: Kiểm tra cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp. ............................................ 122
Hình 8-11: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga............................................... 125
Hình 8-12: Kiểm tra điện trở cảm biến vị trí bướm ga. ............................................. 125
Hình 8-13: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga............................................ 127
Hình 8-14: Kiểm tra điện trở cảm biến vị trí bàn đạp ga. .......................................... 127
Hình 8-15: Sơ đồ mạch điện cảm biến áp suất đường ống nạp.................................. 129
Hình 8-16: Sơ đồ mạch điện tín hiệu G, NE ............................................................. 132
Hình 8-17: Tín hiệu NE và tín hiệu G ...................................................................... 133
Hình 8-18: Sơ đồ đấu nối kim phun ......................................................................... 134
Hình 8-19: Mạch điện điều khiển kim phun ............................................................. 135
Hình 8-20: Sơ đồ chân relay EDU ............................................................................ 135
Hình 8-21: Kiểm tra tín hiệu đầu vào của EDU ........................................................ 136
Hình 8-22: Dạng sóng của van thay đổi tiết diện đường ống nạp .............................. 138
Hình 8-23: Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng bằng ECU .................................. 141
xii


Hình 8-24: Sơ đồ cấu tạo rơ le bơm.......................................................................... 141
Hình 8-25: Kiểm tra áp suất nhiên liệu ..................................................................... 144
Hình 8-26: Sơ đồ mạch điện kim phun khởi động lạnh ............................................. 145
Hình 8-27: Sơ đồ giắc nối vào kim phun khởi động lạnh .......................................... 146
Hình 8-28: Kiểm tra hoạt động của kim phun khởi động lạnh .................................. 147
Hình 8-29: Kiểm tra rị rỉ kim phun khởi động lạnh.................................................. 147
Hình 8-30: Sơ đồ mạch điện tín hiệu đánh lửa.......................................................... 148

Hình 8-31: Sơ đồ mạch điện van EGR ..................................................................... 150
Hình 8-32: Cấu tạo van điều khiển dầu .................................................................... 152
Hình 8-33: Máy chuẩn đốn cầm tay của Toyota ..................................................... 155

xiii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1-1: Thông số kỹ thuật động cơ Toyota 3S-FSE ................................................ 13
Bảng 2-2: Bảng thông số kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga ........................................30
Bảng 2-3: Bảng thơng số kiểm tra cảm biến vị trí bàn đạp ga .....................................31
Bảng 2-4: Bảng giá trị đặc tính cảm biến nhiệt độ nước làm mát ................................ 33
Bảng 2-5: Bảng thông số kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát ........................... 34
Bảng 2-6: Bảng giá trị đặc tính cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp ............................... 35
Bảng 2-7: Bảng thơng số kiểm tra cảm nhiết nhiệt độ khí nạp ....................................36
Bảng 2-8: Bảng thông số kiểm tra cảm biến MAP ...................................................... 39
Bảng 2-9: Bảng thông số kiểm tra cảm biến G, Ne ..................................................... 41
Bảng 2-10: Thông số kiểm tra cảm biến Oxy ............................................................. 43
Bảng 2-11: Bảng thông số kiểm tra cảm biến áp suất ống rail ....................................45
Bảng 2-12: Bảng thông số kiểm tra van hồi nhiên liệu ............................................... 48
Bảng 2-13: Bảng mã chuẩn đoán hư hỏng OBD- II .................................................... 61
Bảng 3-14: Bảng giá trị nhiệt độ khí nạp ứng với điện áp và điện trở tương ứng ........66
Bảng 3-15: Bảng giá trị nhiệt độ nước làm mát ứng với điện áp và điện trở tương ứng
..................................................................................................................................67
Bảng 3-16: Bảng ý nghĩa các kiểu biến dữ liệu .......................................................... 82
Bảng 7-17: Bảng kết quả thử pan. ............................................................................ 103
Bảng 8-18: Giá trị điện áp tiêu chuẩn ....................................................................... 110
Bảng 8-19: Bảng điện áp chuẩn của cảm biến nhiệt độ nước làm mát ...................... 118
Bảng 8-20: Điện trở chuẩn của cảm biến nhiệt độ nước làm mát .............................. 119

Bảng 8-21: Điện áp chuẩn của cảm biến nhiệt độ khí nạp ........................................ 122
Bảng 8-22: Điện trở chuẩn của cảm biến nhiệt độ khí nạp ........................................ 123
Bảng 8-23: Điện áp của cảm biến vị trí bướm ga ...................................................... 125
Bảng 8-24: Bảng điện áp của cảm biến bàn đạp ga ................................................... 127
Bảng 8-25: Điện áp ra của cảm biến áp suất chân không .......................................... 130
Bảng 8-26: Đo điện trở tiêu chuẩn cảm biến NE ...................................................... 132

xiv