Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn

Trong xu thế phát triển hiện đại của ngành công nghiệp ô tô và cơ điện tử, các hệ thống điều khiển trên phương tiện ngày càng hướng tới tính tự động hóa và tích hợp cao. Động cơ đốt trong không còn vận hành đơn lẻ mà được kiểm soát toàn diện thông qua hệ thống điều khiển điện tử (Engine Control Module - ECM). Các cụm điều khiển và phân hệ chức năng trên xe liên kết, tương tác liên tục thông qua các giao thức truyền thông nội bộ. Mạng giao tiếp CAN (Controller Area Network) được chuẩn hóa và áp dụng phổ biến trên hầu hết các dòng xe thương mại nhờ độ tin cậy cao, khả năng chống nhiễu vượt trội, giảm thiểu số lượng dây dẫn và tốc độ truyền dữ liệu đáp ứng thời gian thực.

Tuy nhiên, tại Việt Nam, các tài liệu kỹ thuật chuyên sâu về mạng CAN còn khan hiếm; công tác đào tạo và nghiên cứu ứng dụng mạng CAN trong các cơ sở giáo dục kỹ thuật phần lớn dừng lại ở việc tiếp cận lý thuyết hoặc mô hình hóa trừu tượng, thiếu trang thiết bị thực hành trực quan. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài "Mô phỏng và thực nghiệm mạng giao tiếp CAN trên hệ thống điều khiển động cơ" được thực hiện nhằm xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh kết hợp giữa tính toán lý thuyết, mô phỏng số và thực nghiệm phần cứng trên động cơ ô tô thực tế.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể theo 8 nội dung:

  1. Hiểu được hệ thống điều khiển động cơ trên động cơ 2AZ-FE của dòng xe Toyota Camry 2007.
  2. Hiểu về mạng giao tiếp CAN và ứng dụng thực tế của mạng CAN trên ô tô.
  3. Mô phỏng quá trình truyền nhận dữ liệu thông qua mạng CAN.
  4. Thiết kế và triển khai mô hình mô phỏng và thực nghiệm mạng giao tiếp CAN trong hệ thống điều khiển động cơ 2AZ-FE.
  5. Thiết kế bộ điều khiển đọc tín hiệu CAN bus và gửi dữ liệu đến đồng hồ thông tin.
  6. Thực nghiệm, đo đạc và thu thập kết quả, sau đó đánh giá hiệu quả truyền nhận dữ liệu của mạng CAN trên mô hình.
  7. So sánh kết quả thực nghiệm so với cơ sở lý thuyết đã tìm hiểu.
  8. Biên soạn nội dung đồ án tốt nghiệp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điện điều khiển động cơ trên mẫu xe Toyota Camry 2007 trang bị động cơ xăng 2AZ-FE.
  • Phạm vi nghiên cứu: Giao thức và mạng giao tiếp CAN (chuẩn CAN 2.0, giao thức OBD-II) kết nối hộp điều khiển ECM với các cảm biến, cơ cấu chấp hành và thiết bị chỉ thị; không gian thực nghiệm tại xưởng thực hành Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh; thời gian công bố hoàn thành vào tháng 6 năm 2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn kỹ thuật

Đề tài dựa trên các nền tảng kỹ thuật và tiêu chuẩn quốc tế về mạng truyền thông trên ô tô:

  • Tiêu chuẩn mạng CAN: Tài liệu nguyên bản Controller Area Network (CAN) Specification (Robert Bosch GmbH, 1986) và CAN Protocol Specification Version 2.0 (Bosch, 1991), chuẩn hóa định dạng khung truyền tiêu chuẩn (Standard Frame - ID 11 bit) và khung mở rộng (Extended Frame - ID 29 bit); đồng thời tham chiếu các nghiên cứu nâng cấp như CAN with Flexible Data-Rate (CAN FD) (Bosch, 2012).
  • Chuẩn chẩn đoán OBD-II: Sử dụng cổng kết nối chuẩn DLC3 (Data Link Connector 3), cơ chế tham số định danh Parameter IDs (PIDs) và mã lỗi chẩn đoán (Diagnostic Trouble Codes - DTCs) để truy xuất dữ liệu cảm biến động cơ thời gian thực qua CAN bus.
  • Tài liệu học thuật tham khảo: Giáo trình Hệ thống máy tính điều khiển ô tô (Đỗ Văn Dũng, Nguyễn Văn Long Giang, Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, 2021); Giáo trình Mạng truyền thông công nghiệp và SCADA (Đỗ Văn Cần, Trường ĐH Quy Nhơn, 2019); các công trình phân tích hiệu năng của Giorgio Cena và Adriano Valenzano (2002); nghiên cứu lỗ hổng bảo mật CAN của S. Checkoway và cộng sự (2011).
Giao thức mạng Tốc độ truyền tối đa Đặc điểm kỹ thuật và phạm vi ứng dụng chính
CAN 1 Mbps Bus vi sai 2 dây, độ tin cậy cao, chi phí tối ưu; dùng cho ECM, phanh, hộp số, điều hòa
LIN 20 kbps Đơn tuyến, chi phí thấp; dùng cho hệ thống phụ: nâng hạ kính, gạt mưa, chiếu sáng, khóa cửa
FlexRay 10 Mbps Băng thông cao, hỗ trợ dự phòng kép, xác định thời gian thực; dùng cho lái điện tử, x-by-wire
MOST 25 - 150 Mbps Cáp quang/đồng, tối ưu hóa cho đa phương tiện; dùng cho âm thanh, màn hình giải trí
Ethernet 10 Mbps - 1 Gbps Băng thông rất lớn; ứng dụng trong hệ thống truyền tải video, camera giám sát, cảm biến LiDAR
  • Đặc tính động cơ thử nghiệm: Động cơ Toyota 2AZ-FE có thông số kỹ thuật được xác lập trong hồ sơ thiết kế:
Thông số kỹ thuật Giá trị quy chuẩn
Kiểu động cơ 2AZ-FE (4 kỳ, trục cam đôi DOHC, VVT-i)
Cấu hình xi-lanh 4 xi-lanh thẳng hàng
Nhiên liệu Xăng
Dung tích công tác 2.362 cm³
Đường kính x Hành trình piston 88,5 mm x 96,0 mm
Tỷ số nén 9,8 : 1
Thứ tự làm việc (thứ tự nổ) 1 - 3 - 4 - 2
Công suất cực đại 123 kW tại 6.000 vòng/phút
Mô-men xoắn cực đại 224 Nm tại 4.000 vòng/phút

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp lý thuyết: Thu thập, đối chiếu tài liệu kỹ thuật chính hãng Toyota đối với dòng Camry 2007; phân tích cấu trúc khung CAN (SOF, Arbitration, Control, Data, CRC, ACK, EOF), cơ chế chênh lệch điện áp vi sai giữa CAN_H và CAN_L, cơ chế nhồi bit (bit stuffing), phân xử bus khi xảy ra tranh chấp và quản lý lỗi đường truyền.
  • Phương pháp mô phỏng số: Thiết lập cấu hình mạng trên máy tính bằng phần mềm Kvaser Database Editor, BusMaster và Kvaser CanKing để mô phỏng tương tác giữa các nút mạng (Nodes), gán ID thông điệp và giám sát luồng dữ liệu.
  • Phương pháp thiết kế và chế tạo phần cứng: Thiết kế kết cấu cơ khí khung giá đỡ bằng AutoCAD; xây dựng sơ đồ đấu nối mạch điện nguyên lý và mạch in bằng Fritzing; tích hợp vi điều khiển, màn hình hiển thị LCD, công tắc tạo pan lỗi (PAN switch) và các mạch giả lập cảm biến.
  • Phương pháp thực nghiệm đo đạc: Sử dụng máy hiện sóng đa kênh Hantek 1008C kết nối trực tiếp vào các chân tín hiệu CAN_H, CAN_L, cảm biến và cơ cấu chấp hành; lập trình thu thập dữ liệu bằng Arduino IDE và xây dựng giao diện hiển thị trên phần mềm LabVIEW.

Thiết kế và triển khai

Thiết kế phần cứng và cơ khí

Hệ thống được thiết kế dạng bảng gá thiết bị tích hợp khung đỡ di động, bao gồm các cụm khối chức năng:

  • Khung đỡ và bảng gắn thiết bị: Khung thép chịu lực, mặt bảng bằng vật liệu cách điện được bố trí các trạm kiểm tra (test points/lỗ đo kiểm) cho phép que đo máy hiện sóng và đồng hồ vạn năng tiếp cận trực tiếp mà không cần tháo giắc nối.
  • Cụm điều khiển trung tâm và an toàn: Hộp ECM nguyên bản của động cơ 2AZ-FE; hộp chống trộm (Immobilizer - IMO); cụm ổ khóa điện và chìa khóa nhận diện (giắc cắm E23, E25); hệ thống rơ-le chính EFI và bảng cầu chì bảo vệ mạch cấp nguồn (chân IGSW, MREL, B+, B2+, tiếp mát E1, E01, E02, E03, E04, ME01).
  • Cụm cảm biến và tín hiệu giả lập:
    • Cảm biến thực và mạch biến trở mô phỏng: Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF), cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT), cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW/ECT), cảm biến vị trí bướm ga (TPS), cảm biến vị trí bàn đạp ga (APS).
    • Cụm giả lập tín hiệu trục khuỷu (CKPS) và trục cam (CMPS): Sử dụng động cơ điện mini quay đĩa tạo xung răng cưa kết hợp cảm biến điện từ/Hall để tạo xung gửi về ECM.
  • Cụm cơ cấu chấp hành và chỉ thị: Dàn bobine và bugi đánh lửa trực tiếp (DIS); dàn đèn LED hiển thị xung điều khiển kim phun xăng tuần tự (SFI); cụm đồng hồ táp-lô hiển thị thông tin thực tế (Combination Meter) nhận tín hiệu trực tiếp từ CAN bus.
  • Khối tạo pan sự cố (PAN Box): Tích hợp hệ thống công tắc bập bênh tròn (từ PAN 1 đến PAN 5) nhằm ngắt hoặc đấu chập các đường dây: ngắt CAN_H, ngắt CAN_L, ngắn mạch giữa CAN_H và CAN_L, ngắt điện trở đầu cuối 120 Ω, hoặc tạo lỗi mất tín hiệu cảm biến phục vụ đào tạo chẩn đoán.

Thiết kế bộ điều khiển và phần mềm giao tiếp

  • Bộ điều khiển đọc - gửi dữ liệu: Sử dụng bo mạch vi điều khiển kết hợp module CAN Transceiver giao tiếp thông qua các đường truyền dữ liệu TX/RX. Mạch được trang bị công tắc ngắt CAN bus độc lập và màn hình LCD hiển thị trực tiếp giá trị đọc được từ bus.
  • Giao diện chẩn đoán trên LabVIEW: Xây dựng chương trình giám sát mô phỏng đồng hồ táp-lô ảo trên máy tính. Dữ liệu từ bus CAN được truyền qua cổng nối tiếp (UART/COM) và xử lý bằng các khối hàm chuyên dụng trong LabVIEW:
    • Khối VISA Configure Serial Port: Cấu hình tốc độ baud, kích thước khung truyền và cổng kết nối.
    • Khối Property Node: Kiểm soát trạng thái cổng nhận tín hiệu.
    • Khối Match Pattern: Bóc tách chuỗi dữ liệu chứa giá trị cảm biến theo định dạng khung chuẩn.
    • Khối Decimal String to Number: Chuyển đổi chuỗi ký tự nhận diện thành giá trị số nguyên/thực để hiển thị trực quan lên đồng hồ đo tốc độ động cơ và đồng hồ đo nhiệt độ nước làm mát.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa tổng quan tình hình nghiên cứu mạng CAN trong và ngoài nước, khẳng định tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh các phương tiện giao thông chuyển dịch mạnh mẽ sang điều khiển điện tử tích hợp. Tác giả xác định rõ các nhiệm vụ nghiên cứu, phương pháp tiếp cận và giới hạn phạm vi nghiên cứu xoay quanh hệ thống điều khiển động cơ 2AZ-FE của xe Toyota Camry 2007.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương này đi sâu phân tích toàn diện cấu trúc hệ thống điều khiển động cơ và nguyên lý mạng giao tiếp:

  • Khái quát kết cấu, thông số kỹ thuật động cơ 2AZ-FE và sơ đồ mạch điện điều khiển ECM, bao gồm mạch cấp nguồn, mạch tín hiệu đánh lửa DIS và kim phun SFI.
  • Phân tích chi tiết giao thức CAN: Mức logic trên đường truyền vi sai (mức trội Dominant tương ứng logic 0, mức lặn Recessive tương ứng logic 1), cấu trúc các loại khung (Data Frame, Remote Frame, Error Frame, Overload Frame), cơ chế phân xử tranh chấp không phá hủy dữ liệu (CSMA/CD + NBA) và chức năng hấp thụ xung phản xạ của hai điện trở đầu cuối 120 Ω.
  • Tổng quan về giao thức OBD-II, sơ đồ bố trí chân giắc chẩn đoán DLC3, cấu trúc định dạng mã PID và nguyên lý yêu cầu - phản hồi dữ liệu qua mạng CAN.

Chương 3: Thiết kế và thi công mô hình

Trình bày toàn bộ quá trình hiện thực hóa mô hình từ bản vẽ đến lắp ráp hoàn thiện:

  • Lựa chọn linh kiện phần cứng, thiết kế bảng gá thiết bị và khung giá đỡ chịu lực bằng AutoCAD.
  • Đấu nối hệ thống dây điện, bố trí hộp ECM, hộp IMO, ổ khóa, bàn đạp ga điện tử, bướm ga, dàn bobine, LED kim phun, biến trở giả lập và các trạm đo kiểm.
  • Thiết kế mạch tạo xung trục cam - trục khuỷu, bộ đọc CAN bus độc lập tích hợp LCD, mạch công tắc tạo pan sự cố và bộ chuyển đổi kết nối máy tính.
  • Thử nghiệm ban đầu về khả năng gửi nhận dữ liệu vòng tua máy, nhiệt độ nước làm mát lên bảng đồng hồ táp-lô và giao diện LabVIEW.

Chương 4: Mô phỏng

Tác giả triển khai các kịch bản mô phỏng truyền nhận dữ liệu mạng CAN bằng phần mềm chuyên dụng:

  • Xây dựng cơ sở dữ liệu mạng trên phần mềm Kvaser Database Editor, định nghĩa các Node, thông điệp (Messages) và các tín hiệu (Signals) thành phần gồm độ dài bit và bit bắt đầu.
  • Nạp tệp cơ sở dữ liệu vào phần mềm BusMaster và thiết lập kết nối truyền thông ảo qua Kvaser CanKing.
  • Mô phỏng tín hiệu tốc độ động cơ ở các mốc: 500 vòng/phút, 4.000 vòng/phút, 8.000 vòng/phút.
  • Mô phỏng tín hiệu tốc độ xe ở các mốc: 40 MPH, 60 MPH, 140 MPH.
  • Mô phỏng tín hiệu nhiệt độ nước làm mát ở các mốc: 176°F và 209°F.
  • Kiểm chứng thực nghiệm quá trình phân xử quyền ưu tiên của bus khi nhiều Node đồng thời truyền dữ liệu dựa trên giá trị trường ID.

Chương 5: Thực nghiệm

Chương 5 ghi lại chi tiết các kết quả đo kiểm trực tiếp trên mô hình phần cứng hoàn thiện:

  • Kết nối máy đo xung Hantek 1008C vào hai dây CAN_H và CAN_L để khảo sát dạng sóng ở các dải tốc độ động cơ 500, 1.000 và 2.000 vòng/phút.
  • Phân tích trực quan các trường của khung CAN thực tế, nhận diện các bit nhồi (stuff bits) trên giản đồ xung, chuyển đổi chuỗi nhị phân đo được sang giá trị Hexadecimal của trường ID và DATA.
  • Khảo sát dạng sóng và biến thiên điện áp trong các trường hợp sự cố: đường truyền bình thường, ngắt CAN_H, ngắt CAN_L và nối ngắn mạch giữa CAN_H với CAN_L.
  • Đo kiểm thông số điện trở và điện áp thực tế của các cảm biến MAF, TPS, APS, IAT, THW ở các điều kiện nhiệt độ và tải khác nhau; đo kiểm xung kích hoạt bobine và kim phun.
  • Đánh giá khả năng hiển thị đồng bộ giữa đồng hồ táp-lô thực tế, màn hình LCD trên bộ điều khiển và giao diện ảo LabVIEW.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được về mặt chế tạo mô hình, phần mềm hiển thị và dữ liệu đo kiểm thực nghiệm; đồng thời chỉ rõ các điểm tồn tại cần khắc phục và định hướng phát triển mở rộng đề tài.

Kết quả và đóng góp

Kết quả đo đạc và số liệu thực nghiệm

Đồ án đã thu thập đầy đủ các số liệu kỹ thuật thực nghiệm trên mô hình, phản ánh chính xác hoạt động của mạng CAN và hệ thống cảm biến:

  • Đo kiểm điện trở mạng CAN: Ở điều kiện tiêu chuẩn, điện trở đo giữa hai chân CAN_H và CAN_L đạt giá trị xấp xỉ 60 Ω (do hai điện trở đầu cuối 120 Ω mắc song song). Khi kích hoạt các công tắc sự cố (PAN 3, PAN 4, PAN 5 làm ngắt một nhánh hoặc ngắt tải), giá trị điện trở thay đổi lên 120 Ω hoặc rơi vào trạng thái vô cùng (hở mạch hoàn toàn), dẫn đến suy giảm hoặc mất liên lạc tín hiệu trên bus.
  • Đặc tính cảm biến nhiệt độ: Khảo sát giá trị điện trở của cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW) và nhiệt độ khí nạp (IAT) xác nhận tính chất nhiệt điện trở hệ số âm (NTC):
Cảm biến kiểm tra Nhiệt độ đo kiểm Trạng thái điện trở đo được
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW) 60 ℃ Mức điện trở trung bình (khoảng vài trăm Ohm đến 1 kΩ)
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW) 100 ℃ Điện trở giảm sâu theo đường đặc tính kỹ thuật
Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) 60 ℃ Mức điện trở tương ứng dải hoạt động chuẩn
Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) 100 ℃ Điện trở giảm tương ứng khi nhiệt độ dòng khí tăng
  • Đặc tính điện áp cảm biến vị trí và lưu lượng:
    • Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF): Xác định điện áp ngõ ra khi bật khóa điện ở nấc ON và điện áp thay đổi liên tục khi điều chỉnh biến trở mô phỏng lưu lượng gió nạp vào buồng đốt.
    • Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) và bàn đạp ga (APS): Xác lập hai giá trị điện áp biên tương ứng với trạng thái không đạp ga (bướm ga đóng hoàn toàn) và trạng thái đạp hết hành trình ga (bướm ga mở cực đại).
  • Phân tích khung xung tín hiệu: Máy đo xung Hantek 1008C ghi nhận dạng sóng vi sai đối xứng của CAN_H (dao động từ 2,5V lên xấp xỉ 3,5V ở trạng thái trội) và CAN_L (dao động từ 2,5V xuống xấp xỉ 1,5V ở trạng thái trội). Khi nối tắt hai dây CAN_H và CAN_L, mức chênh lệch điện áp triệt tiêu về 0V, bus mất hoàn toàn khả năng truyền dữ liệu.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Ứng dụng mô hình vào công tác giảng dạy thực hành các học phần Điện - Điện tử ô tô, Hệ thống điều khiển tự động trên ô tô và Mạng truyền thông ô tô.
  • Khai thác hộp đánh PAN tích hợp trên mô hình để xây dựng các bài tập thực hành chẩn đoán lỗi mạng truyền thông, rèn luyện kỹ năng sử dụng máy hiện sóng và thiết bị quét lỗi OBD-II cho sinh viên.

Đóng góp so với các nghiên cứu trước

  • Tác giả tự nêu việc giải quyết khoảng trống giữa lý thuyết trừu tượng và thực tiễn kiểm tra đo đạc mạng CAN tại các trường đại học kỹ thuật.
  • Thay vì chỉ dừng lại ở các phần mềm mô phỏng thuần túy hoặc các bảng mạch rời rạc, đồ án đã tích hợp thành công một hệ thống hoàn chỉnh gồm ECM thực tế của xe thương mại, cơ cấu chấp hành thật, bộ tạo lỗi chuyên dụng và giao diện trích xuất dữ liệu đa tầng (LCD, đồng hồ táp-lô nguyên bản, phần mềm máy tính LabVIEW).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Nghiên cứu giới hạn trên hệ thống điều khiển của một dòng động cơ đốt trong duy nhất (động cơ xăng 2AZ-FE trang bị trên xe Toyota Camry 2007); chưa mở rộng khảo sát sang các cấu hình động cơ hiện đại có trang bị phun xăng trực tiếp (GDI) hoặc động cơ hybrid/điện.
  • Hệ thống mạng CAN triển khai là chuẩn cổ điển CAN 2.0 (tốc độ tối đa 1 Mbps, độ dài trường dữ liệu tối đa 8 byte), chưa thực nghiệm giao thức CAN FD có dung lượng dữ liệu và tốc độ cao hơn.
  • Mô hình chưa tích hợp đầy đủ các hộp điều khiển điện tử khác trên xe (như hộp điều khiển phanh ABS/VSC, hộp điều khiển túi khí SRS, hộp điều khiển thân xe BCM) để tạo thành một mạng CAN đa nút phức hợp hoàn chỉnh.
  • Tín hiệu điều khiển kim phun mới dừng lại ở mức mô phỏng bằng dàn đèn LED hiển thị, chưa đo đạc được lượng nhiên liệu phun thực tế và áp suất nhiên liệu.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Nâng cấp phần cứng và phần mềm để nghiên cứu, thực nghiệm chuẩn mạng giao tiếp tốc độ cao CAN FD và Automotive Ethernet.
  • Mở rộng kết nối liên mạng giữa ECM với các cụm điều khiển an toàn chủ động (ABS/ESP) và hệ thống hỗ trợ lái nâng cao (ADAS).
  • Xây dựng các thuật toán chuyên sâu nhằm phân tích và kiểm thử an toàn an ninh mạng CAN, phát hiện các cuộc tấn công giả mạo hoặc can thiệp dữ liệu trên bus truyền thông xe hơi.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng phù hợp:
    • Sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ điện tử, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa làm đồ án tốt nghiệp hoặc nghiên cứu chuyên đề về chẩn đoán trên ô tô.
    • Giảng viên các trường đại học, cao đẳng kỹ thuật sử dụng làm tài liệu biên soạn bài giảng thực hành môn Hệ thống điện - điện tử ô tô và Mạng truyền thông công nghiệp.
    • Kỹ thuật viên sửa chữa ô tô cần tài liệu tham khảo thực tế về dạng sóng xung chuẩn CAN, phương pháp đo kiểm điện trở kết thúc bus và kỹ thuật phân tích mã lỗi OBD-II.
  • Nội dung có giá trị tham khảo cao nhất trong tài liệu:
    • Sơ đồ đấu dây chi tiết và sơ đồ chân giắc kết nối của hộp ECM 2AZ-FE, hộp chìa khóa E23, E25 và giắc DLC3.
    • Quy trình phân tích giản đồ xung đo được từ máy hiện sóng Hantek 1008C, phương pháp xác định bit nhồi và các bước giải mã từng trường của khung CAN sang mã Hex.
    • Cấu trúc chương trình LabVIEW đọc dữ liệu cổng nối tiếp phục vụ thiết kế các giao diện đồng hồ đo lường ảo.

Câu hỏi thường gặp

Động cơ 2AZ-FE trang bị trên mô hình có những đặc tính kỹ thuật cơ bản nào?

Động cơ 2AZ-FE sử dụng nhiên liệu xăng, gồm 4 xi-lanh thẳng hàng với dung tích công tác 2.362 cm³, đường kính xi-lanh 88,5 mm và hành trình piston 96,0 mm. Tỷ số nén của động cơ đạt 9,8:1, thứ tự đánh lửa 1-3-4-2, công suất cực đại 123 kW tại 6.000 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại 224 Nm tại 4.000 vòng/phút.

Giá trị điện trở tiêu chuẩn của mạng CAN trên mô hình là bao nhiêu và thay đổi thế nào khi xảy ra pan sự cố?

Ở trạng thái hoạt động bình thường, điện trở đo giữa hai dây CAN_H và CAN_L đạt khoảng 60 Ω nhờ hai điện trở đầu cuối 120 Ω mắc song song ở hai đầu bus. Khi kích hoạt các công tắc đánh PAN ngắt điện trở đầu cuối, giá trị điện trở đo được sẽ tăng lên 120 Ω (khi chỉ còn một điện trở) hoặc tiến tới vô cùng (khi hở mạch hoàn toàn cả hai đầu).

Nhóm tác giả sử dụng các phần mềm nào để thực hiện quá trình mô phỏng mạng CAN?

Quá trình mô phỏng truyền nhận dữ liệu CAN được triển khai thông qua bộ ba phần mềm: Kvaser Database Editor (dùng để thiết lập cơ sở dữ liệu mạng, định nghĩa Node, Message và Signal), BusMaster (dùng để nạp tệp cơ sở dữ liệu và quản lý truyền nhận thông điệp) kết hợp với phần mềm Kvaser CanKing để thiết lập kết nối truyền thông ảo.

Giao diện đồng hồ ảo trên máy tính được lập trình bằng phần mềm nào và xử lý dữ liệu ra sao?

Giao diện đồng hồ hiển thị thông tin được thiết kế trên phần mềm LabVIEW. Dữ liệu từ bus CAN được truyền qua cổng COM/UART và giải mã thông qua chuỗi các khối chức năng gồm VISA Configure Serial Port (cấu hình cổng), Property Node (quản lý trạng thái), Match Pattern (tách lọc mẫu dữ liệu cảm biến) và Decimal String to Number (chuyển đổi chuỗi ký tự sang số để xuất lên đồng hồ kim ảo).

Hệ thống công tắc PAN trên mô hình đảm nhận vai trò gì trong việc tạo pan lỗi thực nghiệm?

Hệ thống công tắc PAN (từ PAN 1 đến PAN 5) được thiết kế để can thiệp trực tiếp vào phần cứng nhằm tạo ra các tình huống hư hỏng điển hình phục vụ đo đạc và chẩn đoán: ngắt đường dây CAN_H, ngắt đường dây CAN_L, làm ngắn mạch giữa hai dây CAN_H và CAN_L với nhau, ngắt kết nối điện trở đầu cuối mạng CAN, hoặc giả lập ngắt tín hiệu điều khiển của kim phun máy số 1.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Mô phỏng và thực nghiệm mạng giao tiếp CAN trên hệ thống điều khiển động cơ" đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu đặt ra thông qua việc kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết giao thức CAN 2.0, mô phỏng số và chế tạo mô hình phần cứng hoạt động ổn định trên động cơ Toyota 2AZ-FE. Tác giả đã thiết kế thành công bộ điều khiển đọc dữ liệu CAN bus, xây dựng giao diện hiển thị ảo trên LabVIEW qua chuẩn OBD-II và khảo sát chi tiết dạng sóng xung vi sai cũng như các chế độ sự cố đường truyền bằng máy hiện sóng Hantek 1008C. Sản phẩm đồ án cung cấp một bộ công cụ học cụ và tài liệu kỹ thuật trực quan, có giá trị ứng dụng thiết thực phục vụ công tác đào tạo chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô.