NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN BỘ GIÁM SÁT THÔNG SỐ VẬN HÀNH CỦA ĐỘNG CƠ PHUN DẦU ĐIỆN TỬ COMMON-RAIL

Luận văn về nghiên cứu và phát triển bộ giám sát thông số động cơ phun dầu điện tử Common Rail, chuyên ngành kỹ thuật cơ khí động lực. Xem ngay!

• Tác giả: Nguyễn Tấn Lực
• Người hướng dẫn: TS. Trần Đăng Long
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Nghiên cứu phát triển bộ giám sát thông số vận hành của động cơ phun dầu điện tử Common-Rail
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan Nghiên Cứu Bộ Giám Sát Động Cơ Common Rail ESP32

Động cơ Diesel ngày càng được cải tiến để giảm thiểu nhược điểm và ô nhiễm. Hệ thống nhiên liệu phun dầu điện tử Common Rail với ECU là một thành tựu quan trọng. ECU xử lý dữ liệu và điều khiển động cơ. Khi hệ thống gặp sự cố, động cơ có thể bị gián đoạn. Việc bảo dưỡng và kiểm tra hệ thống là rất cần thiết. Việc thu thập dữ liệu từ xe là rất hữu ích và quan trọng. Hiện nay, việc thu thập dữ liệu trên ECU chủ yếu bằng máy chẩn đoán có dây, yêu cầu người dùng kết nối vào cổng DLC3 theo chuẩn OBD-II. Điều này hạn chế tính linh hoạt và khả năng theo dõi liên tục trong quá trình hoạt động của động cơ. Vì vậy, việc thiết kế một bộ giám sát thông số động cơ hoạt động liên tục, không dây là rất cần thiết. Nghiên cứu này tập trung vào phát triển một bộ giám sát sử dụng ESP32 để giải quyết vấn đề này. Bộ giám sát sẽ đọc và lưu trữ dữ liệu, giúp người dùng theo dõi và chẩn đoán động cơ một cách hiệu quả.

1.1. Tầm quan trọng của Giám Sát Thông Số Động Cơ Common Rail

Việc giám sát liên tục các thông số vận hành của động cơ Common Rail là yếu tố then chốt để phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường, từ đó ngăn ngừa các sự cố nghiêm trọng và kéo dài tuổi thọ của động cơ. Dữ liệu động cơ cung cấp thông tin chi tiết về hiệu suất, mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải, giúp tối ưu hóa hoạt động và giảm thiểu tác động đến môi trường. "Nghiên cứu này dựa trên chức năng hoạt động truyền tín hiệu của các cảm biến đến hộp điều khiển ECU, thông qua giao thức mạng CAN" (Nguyễn Tấn Lực). Điều này cho phép người dùng chủ động trong việc bảo trì và sửa chữa, tránh được những chi phí phát sinh lớn.

1.2. ESP32 và Ứng Dụng trong Giám Sát Động Cơ IoT

ESP32 là một vi điều khiển mạnh mẽ, tích hợp Wi-Fi và Bluetooth, lý tưởng cho các ứng dụng IoT động cơ. Khả năng kết nối không dây cho phép bộ giám sát truyền dữ liệu đến Cloud hoặc thiết bị di động một cách dễ dàng, tạo ra một hệ thống giám sát từ xa linh hoạt và tiện lợi. Khả năng xử lý dữ liệu của ESP32 cũng cho phép thực hiện các thuật toán phân tích dữ liệu ngay trên thiết bị, giúp phát hiện các vấn đề tiềm ẩn một cách nhanh chóng. "Bộ giám sát sẽ dùng chip microcontroller ESP32 gắn kèm module Transceiver CAN để đọc tín hiệu từ mạng CAN" (Nguyễn Tấn Lực).

II. Thách Thức Phát Triển Bộ Giám Sát Thông Số Common Rail ESP32

Việc phát triển bộ giám sát thông số động cơ Common Rail sử dụng ESP32 đối mặt với nhiều thách thức. Thứ nhất, cần hiểu sâu về giao thức truyền thông CAN và cách ECU truyền dữ liệu. Thứ hai, lựa chọn cảm biến động cơ phù hợp và đảm bảo độ chính xác của dữ liệu. Thứ ba, thiết kế phần cứng ổn định và tương thích với hệ thống điện của xe. Thứ tư, phát triển phần mềm hiệu quả để thu thập, xử lý và hiển thị dữ liệu. Cuối cùng, đảm bảo an toàn và bảo mật cho hệ thống, tránh các truy cập trái phép. Nghiên cứu cần giải quyết các thách thức này để tạo ra một bộ giám sát đáng tin cậy và hữu ích.

2.1. Giao Thức CAN và Truyền Thông Dữ Liệu Động Cơ

Giao thức CAN là một tiêu chuẩn truyền thông quan trọng trong ô tô hiện đại. Việc giải mã và hiểu các thông điệp CAN là rất cần thiết để giám sát thông số động cơ. Các nhà phát triển cần nắm vững cấu trúc khung dữ liệu CAN, các ID thông điệp và cách trích xuất thông tin từ các byte dữ liệu. "Nghiên cứu này dựa trên chức năng hoạt động truyền tín hiệu của các cảm biến đến hộp điều khiển ECU, thông qua giao thức mạng CAN" (Nguyễn Tấn Lực). Thách thức nằm ở việc xử lý lượng lớn dữ liệu CAN một cách hiệu quả và đảm bảo tính chính xác của thông tin.

2.2. Lựa Chọn và Hiệu Chuẩn Cảm Biến Động Cơ cho ESP32

Việc lựa chọn cảm biến động cơ phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo độ chính xác của bộ giám sát. Các cảm biến cần có khả năng đo các thông số quan trọng như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và tốc độ một cách chính xác và ổn định. Việc hiệu chuẩn cảm biến cũng rất quan trọng để giảm thiểu sai số và đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu. "Bộ đọc dữ liệu kết nối với ECU để đọc các thông số của các cảm biến được chọn" (Nguyễn Tấn Lực).

2.3. Đảm Bảo An Toàn và Bảo Mật cho Bộ Giám Sát Thông Số

An toàn và bảo mật là những yếu tố không thể bỏ qua khi phát triển bộ giám sát thông số động cơ. Cần đảm bảo rằng thiết bị không gây ảnh hưởng đến hoạt động của xe và không bị tấn công bởi các phần mềm độc hại. Việc sử dụng các giao thức bảo mật và mã hóa dữ liệu là rất quan trọng để bảo vệ thông tin cá nhân và tránh các hành vi truy cập trái phép. Cần có các biện pháp bảo vệ chống lại việc can thiệp vào hệ thống điều khiển của xe.

III. Cách Xây Dựng Bộ Giám Sát Thông Số Động Cơ ESP32 Hiệu Quả

Để xây dựng một bộ giám sát thông số động cơ Common Rail hiệu quả bằng ESP32, cần tuân thủ một quy trình rõ ràng. Đầu tiên, xác định các thông số động cơ cần giám sát. Thứ hai, lựa chọn cảm biến và phần cứng phù hợp. Thứ ba, thiết kế mạch điện và kết nối các thành phần. Thứ tư, lập trình firmware cho ESP32 để thu thập và xử lý dữ liệu. Thứ năm, xây dựng giao diện người dùng để hiển thị thông tin. Cuối cùng, kiểm tra và hiệu chỉnh hệ thống để đảm bảo độ chính xác và ổn định. Việc tuân thủ quy trình này sẽ giúp tạo ra một bộ giám sát đáng tin cậy và hữu ích.

3.1. Thiết Kế Phần Cứng cho Bộ Giám Sát Thông Số Động Cơ

Thiết kế phần cứng là một bước quan trọng trong việc xây dựng bộ giám sát. Cần lựa chọn các thành phần phù hợp như ESP32, module CAN Transceiver, cảm biến và các linh kiện điện tử khác. Mạch điện cần được thiết kế cẩn thận để đảm bảo kết nối ổn định và chống nhiễu. Cần xem xét các yếu tố như nguồn điện, bảo vệ quá áp và quá dòng để đảm bảo an toàn cho thiết bị và xe. "Cùng với module Micro SDHC SPI, bộ đọc dữ liệu sẽ lưu lại các thông số lên thẻ nhớ micro SD 2GB" (Nguyễn Tấn Lực).

3.2. Lập Trình Firmware ESP32 để Thu Thập Dữ Liệu

Firmware là trái tim của bộ giám sát. Cần viết code để ESP32 có thể giao tiếp với ECU thông qua giao thức CAN, đọc dữ liệu từ cảm biến và xử lý thông tin. Cần sử dụng các thư viện và API phù hợp để đơn giản hóa quá trình lập trình. Code cần được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất và tiết kiệm năng lượng. "Bộ giám sát sẽ dùng chip microcontroller ESP32 gắn kèm module Transceiver CAN để đọc tín hiệu từ mạng CAN" (Nguyễn Tấn Lực). Dữ liệu có thể được lưu trữ cục bộ hoặc truyền lên Cloud để phân tích.

3.3. Xây Dựng Giao Diện Người Dùng để Hiển Thị Thông Số

Giao diện người dùng giúp người dùng dễ dàng theo dõi và phân tích thông số động cơ. Có thể sử dụng Web dashboard, Mobile app hoặc màn hình LCD để hiển thị thông tin. Giao diện cần được thiết kế trực quan và dễ sử dụng. Cần cung cấp các chức năng như hiển thị đồ thị, cảnh báo khi vượt ngưỡng và lưu trữ dữ liệu. "Kết quả hiển thị trên màn hình Labview" (Nguyễn Tấn Lực).

IV. Ứng Dụng Thực Tế và Kết Quả Nghiên Cứu Giám Sát ESP32

Kết quả của nghiên cứu này có nhiều ứng dụng thực tế. Bộ giám sát thông số động cơ Common Rail có thể được sử dụng để chẩn đoán động cơ, phát hiện sớm các vấn đề và ngăn ngừa hỏng hóc. Nó cũng có thể được sử dụng để bảo trì động cơ một cách hiệu quả hơn, dựa trên dữ liệu thực tế thay vì lịch trình cố định. Ngoài ra, bộ giám sát có thể giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải động cơ bằng cách tối ưu hóa hiệu suất động cơ. Nghiên cứu này mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các hệ thống IoT động cơ tiên tiến.

4.1. Giám Sát và Chẩn Đoán Lỗi Động Cơ Common Rail Từ Xa

Bộ giám sát cho phép chẩn đoán động cơ từ xa, giúp kỹ thuật viên xác định vấn đề một cách nhanh chóng và chính xác. Dữ liệu từ cảm biến có thể được phân tích để phát hiện các dấu hiệu bất thường, chẳng hạn như nhiệt độ quá cao, áp suất quá thấp hoặc lưu lượng không ổn định. Việc chẩn đoán từ xa giúp tiết kiệm thời gian và chi phí, đặc biệt là trong trường hợp xe gặp sự cố ở những vị trí khó tiếp cận. "Từ khóa: Diesel common rail, Arduino, OBD-II, Labview, Esp32, CAN-bus" (Nguyễn Tấn Lực).

4.2. Tối Ưu Hóa Hiệu Suất Động Cơ và Tiết Kiệm Nhiên Liệu

Bộ giám sát có thể giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ bằng cách theo dõi các thông số quan trọng như áp suất phun nhiên liệu, thời điểm phun và lượng khí nạp. Dữ liệu này có thể được sử dụng để điều chỉnh các thông số hoạt động của động cơ, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải. Bằng cách theo dõi liên tục hiệu suất động cơ, người dùng có thể phát hiện các vấn đề tiềm ẩn và thực hiện các biện pháp khắc phục trước khi chúng gây ra các vấn đề nghiêm trọng hơn. "Nhờ module giảm áp LM2596 3A, bộ đọc dữ liệu sẽ lấy nguồn trực tiếp từ chính cổng giao tiếp DLC3" (Nguyễn Tấn Lực).

4.3. Bảo Trì Dự Đoán Dựa Trên Dữ Liệu Giám Sát Thông Số Động Cơ

Dữ liệu từ bộ giám sát có thể được sử dụng để xây dựng các mô hình bảo trì dự đoán. Bằng cách phân tích xu hướng và mẫu trong dữ liệu, có thể dự đoán khi nào các bộ phận của động cơ cần được thay thế hoặc sửa chữa. Điều này giúp tránh các sự cố bất ngờ và kéo dài tuổi thọ của động cơ. Bảo trì dự đoán giúp tiết kiệm chi phí bảo trì và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động của xe. "Nghiên cứu này thực hiện thí nghiệm trên động cơ phun dầu điện tử common rail Kia Sedona 2021" (Nguyễn Tấn Lực).

V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Bộ Giám Sát Động Cơ ESP32

Nghiên cứu này đã thành công trong việc phát triển một bộ giám sát thông số động cơ Common Rail sử dụng ESP32. Thiết bị có khả năng thu thập, xử lý và hiển thị dữ liệu động cơ một cách hiệu quả. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hướng phát triển trong tương lai. Cần cải thiện độ chính xác của cảm biến, tối ưu hóa thuật toán xử lý dữ liệu và phát triển các tính năng chẩn đoán nâng cao. Ngoài ra, cần nghiên cứu các giao thức truyền thông khác như OBD-II và CAN-bus để mở rộng khả năng tương thích của thiết bị. Cuối cùng, cần tập trung vào việc thương mại hóa sản phẩm để đưa bộ giám sát đến tay người dùng.

5.1. Các Hạn Chế và Hướng Cải Thiện Bộ Giám Sát Thông Số

Một trong những hạn chế của bộ giám sát hiện tại là độ chính xác của một số cảm biến. Cần nghiên cứu và sử dụng các cảm biến có độ chính xác cao hơn để cải thiện độ tin cậy của dữ liệu. Ngoài ra, thuật toán xử lý dữ liệu có thể được tối ưu hóa để giảm thiểu nhiễu và loại bỏ các giá trị ngoại lệ. Cần có các thử nghiệm và hiệu chuẩn kỹ lưỡng để đảm bảo độ chính xác của bộ giám sát trong các điều kiện hoạt động khác nhau. "Từ các nghiên cứu các tài liệu hiện có đã cho thấy một số mặt hạn chế trong phương pháp điều khiển điện tử hệ thống điện điều khiển động cơ" (Nguyễn Tấn Lực).

5.2. Tích Hợp Thêm Các Giao Thức và Tính Năng Chẩn Đoán

Trong tương lai, bộ giám sát có thể được tích hợp thêm các giao thức truyền thông khác như OBD-II và CAN-bus để mở rộng khả năng tương thích với nhiều loại xe khác nhau. Cần nghiên cứu và phát triển các tính năng chẩn đoán nâng cao, chẳng hạn như phát hiện các vấn đề về động cơ dựa trên phân tích dữ liệu và cung cấp các gợi ý sửa chữa. Việc tích hợp thêm các tính năng bảo trì dự đoán cũng là một hướng phát triển tiềm năng. "Các nghiên cứu trên vẫn chưa có nhiều đề tài về kết nối hộp điều khiển ECU thông qua giao thức mạng CAN để đọc thông số dữ liệu, và đặc biệt là ở các động cơ phun dầu điện tử common rail" (Nguyễn Tấn Lực).

5.3. Hướng Tới Thương Mại Hóa và Ứng Dụng Rộng Rãi Bộ Giám Sát

Để bộ giám sát thông số động cơ có thể được ứng dụng rộng rãi, cần tập trung vào việc thương mại hóa sản phẩm. Điều này đòi hỏi việc thiết kế sản phẩm thân thiện với người dùng, dễ cài đặt và sử dụng. Cần có các kênh phân phối và hỗ trợ khách hàng hiệu quả. Ngoài ra, cần nghiên cứu thị trường và xác định các phân khúc khách hàng tiềm năng để định hướng phát triển sản phẩm. Mục tiêu là tạo ra một sản phẩm có giá cả cạnh tranh và đáp ứng nhu cầu của người dùng. "Qua nhận xét về các tài liệu trên, em đã tiến hành nghiên cứu thiết kế triển khai nghiên cứu thiết kế bộ giám sát thông số vận hành của động cơ phun dầu điện tử common rail" (Nguyễn Tấn Lực).

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 GIỚI THIỆU Trên động cơ Diesel vẫn còn nhiều mặt hạn chế trong quá trình sử dụng cũng như dẫn tới sự ô nhiễm môi trường. Nhiều công nghệ ra đời giúp cải thiện hơn các mặt hạn chế ở động cơ Diesel và hệ thống nhiên liệu phun dầu điện tử common-Rail với hộp điều khiển động cơ ECU (Engine control unit) là một trong những thành tựu khoa học tiêu biểu, giúp thực hiện xử lý dữ liệu và các hoạt động của động cơ. Khi hệ thống này gặp sự cố, động cơ sẽ bị gián đoạn, ảnh hưởng đến quá trình vận hành của động cơ. Do đó chúng ta cần phải thường xuyên bảo dưỡng, kiểm tra hệ thống để phát hiện và khắc phục kịp thời các hư hỏng.

Do đó thì việc thu thập dữ liệu từ xe là rất hữu ích và cực kỳ quan trọng. Và hiện nay chúng ta vẫn còn thu thập dữ liệu trên ECU bằng các máy chẩn đoán có dây. Việc sử dụng máy chuẩn đoán có dây bắt buộc người dùng phải sử dụng một dây cáp kết nối vào cổng DLC3 theo chuẩn OBD-II hiện hành để giao tiếp. Điều này đòi hỏi người dùng phải luôn hiện diện ở xung quanh khu vực có cổng DLC3 để đảm bảo giao tiếp, từ đó sẽ không giúp được người sử dụng cũng như phải theo dõi trong suốt quá trình hoạt động của động cơ để chẩn đoán và phòng tránh được các hư hỏng.

Nhận thấy việc đọc và lưu dữ liệu được các thông số của động cơ giúp người sử dụng theo dõi được quá trình hoạt động của động cơ là rất quan trọng, nên việc thiết kế bộ đọc dữ liệu giám sát các thông số hoạt động của động cơ phun dầu điện tử common rail là rất cần thiết trong thời điểm hiện nay và trong tương lai.2 TÌNH HÌNH CÁC NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Các nghiên cưu tiêu biểu Tháng 12 năm 2014, Jeeva Balu, Swapnil Awate, Rajesh Jeyakrishnan [1] phát triển phần cứng, mã hóa phần mềm dùng ngôn ngữ lập trình C nhúng cho vi điều khiển Học viên: Nguyễn Tấn Lực MSHV :1870614 Luận văn thạc sĩ Trang 2 GVHD : TS.Trần Đăng Long Arduino ATMEGA, hiệu chuẩn của bộ điều khiển điện tử (ECU) để điều khiển tốc độ dòng phun nhiên liệu. Tốc độ phun được đo và hiệu chuẩn. Kết quả cho thấy sự trùng khớp rất chặt chẽ giữa tốc độ phun nhiên liệu đo được sau khi hiệu chuẩn và tốc độ phun nhiên liệu được tính toán ở mức 1500 vòng / phút. Tháng 4 năm 2016, Mario Farrugia, Charlo Seychell, Stephen Camilleri [2] nghiên cứu về động cơ Diesel với việc ECU được lập trình để cho phép thử nghiệm các tác động của việc phun diesel khác nhau và các thông số như tuần hoàn khí thải (EGR).

Dữ liệu thực nghiệm về lưu lượng của kim phun diesel loại điện từ được đưa ra và thảo luận. Masri [3] thực hiện chuyển đổi cơ sở của động cơ đốt trong xi lanh đơn thành động cơ phun nhiên liệu trực tiếp xi lanh đơn. Tốc độ thời gian phun đã được tính toán với đầu vào áp suất khác nhau được đưa ra cho kim phun nhiên liệu. Bộ phun nhiên liệu được điều khiển bằng bảng mạch Arduino Uno và phần mềm Arduino, và tốc độ và mở được thiết lập trong phần mềm.2 Một số Patent liên quan Patents số US 9574882 B2 Automotive OBD-II Device Generating Navigational Information [6] Số hiệu xin cấp bằng: US 2016/0084657 A1 Ngày xuất bản: 19/09/2014 Ngày nộp: 21/02/2017 Nhà sáng chế: Robert SchillingDavid F.

NistAlbert SerpaMartin TierneyStephen Profit. Tóm tắt: Một hệ thống bao gồm một mạch xử lý và một máy tính với lưu trữ có thể đọc được. Mạch xử lý có thể được định cấu hình để cắm vào đầu nối chẩn đoán trên bo mạch cho phép mạch xử lý giao tiếp với một hoặc nhiều bus của cổng giao tiếp và truyền thông tin tới một thiết bị phụ trợ. Học viên: Nguyễn Tấn Lực MSHV :1870614 Luận văn thạc sĩ Trang 3 GVHD : TS.Trần Đăng Long Patents số WO 2017048876 A1 Embedded on-board diagnostic (obd) device for a vehicle [7] Số hiệu xin cấp bằng: PCT/US2016/051782 Ngày xuất bản: 14/09/2016 Ngày nộp: 23/03/2017 Nhà sáng chế: Sheshi NyalamaduguJoe MullisAlexander Birektawit Waktola Raymond Freeman Tóm tắt: Thiết bị OBD này bao gồm: một bộ chuyển đổi OBD được định cấu hình để cắm vào cổng OBD của xe và một module RFID được ghép nối bằng điện với bộ chuyển đổi OBD.

Module RFID được định cấu hình thêm để nhận dữ liệu OBD của một chiếc xe từ một cổng OBD và giao tiếp một phần dữ liệu đã nhận với đầu đọc RFID.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC Tình hình gần đây, nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến việc điều khiển điện tử hệ thống điện điều khiển động cơ đã được quan tâm và phát triển hơn nhưng hiện vẫn chưa có nghiên cứu nào đi sâu về vấn đề giám sát tình trạng vận hành động cơ từ đó đưa ra những chẩn đoán thích hợp liên quan. Một số nghiên cứu về ứng dụng điều khiển điện tử hệ thống điện điều khiển động cơ commonrail của một số tác giả sau: Năm 2013 Nguyễn Quang Hưng [4] đã nghiên cứu thiết kế mô hình chẩn đoán OBD-2 trên ô tô, kết nối Arduino với động cơ hiển thị các cảm biến trên máy tính. Tháng 1 năm 2018 nhóm tác giả Nguyễn Kim, Lê Khánh Tân và Vũ Trọng Tài [5] đã nghiên cứu thiết kế và thi công mô hình triển khai hệ thống điều khiển động cơ Diesel điện tử - common-rail Toyota Hilux, bo mạch Arduino UNO sẽ đọc tín hiệu từ các chân cảm biến trên ECU, thông qua kết nối USB đến máy tính và truyền các thông số lên màn hình LED trên mô hình. Học viên: Nguyễn Tấn Lực MSHV :1870614 Luận văn thạc sĩ Trang 4 GVHD : TS.Trần Đăng Long 1.4 NHẬN XÉT VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Từ các nghiên cứu các tài liệu hiện có đã cho thấy một số mặt hạn chế trong phương pháp điều khiển điện tử hệ thống điện điều khiển động cơ: • Đa số các nghiên cứu đều thực hiện thiết kế bộ điều khiển điện tử động cơ, kết nối các bo mạch và phần mềm liên kết, chưa đánh giá được các hư hỏng từng cơ cấu ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ.

• Nhìn chung các nghiên cứu trên đã liên kết và chế tạo thành công các thiết bị và phần mềm với nhau, các nghiên cứu trong nước vẫn rất hạn chế trong việc kết nối đọc dữ liệu trực tiếp hộp điều khiển. Các nghiên cứu trên vẫn chưa có nhiều đề tài về kết nối hộp điều khiển ECU thông qua giao thức mạng CAN để đọc thông số dữ liệu, và đặc biệt là ở các động cơ phun dầu điện tử common rail. Qua nhận xét về các tài liệu trên, em đã tiến hành nghiên cứu thiết kế triển khai nghiên cứu thiết kế bộ giám sát thông số vận hành của động cơ phun dầu điện tử common rail. Học viên: Nguyễn Tấn Lực MSHV :1870614 Luận văn thạc sĩ Trang 5 GVHD : TS.Trần Đăng Long CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘNG CƠ PHUN DẦU ĐIỆN TỬ COMMON-RAIL 2.1 Giới thiệu động cơ dầu điện tử Common-Rail: Các hệ thống chính trên động cơ dầu điện tử Common-Rail: • Hệ thống cố định • Hệ thống phát lực • Hệ thống phân phối khí (swirl flap, turbocharger) • Hệ thống bôi trơn • Hệ thống làm mát • Hệ thống nhiên liệu (Common-rail) • Hệ thống giảm khí thải (EGR, SCR, DPF) • Hệ thống điện Các hệ thống đều hỗ trợ và có mối liên hệ với nhau, và một trong những hệ thống quan trọng ảnh hưởng đến quá trình hoạt động động cơ là hệ thống nhiên liệu Common- rail.

Cũng giống như hệ thống nhiên liệu Diesel thông thường khác, từ đường ống thấp áp, nhiên liệu được bơm lên đẩy qua ống trữ nhiên liệu áp suất cao, sau đó được đưa tới vòi phun và phun nhiên liệu vào buồng đốt. Hệ thống Common-Rail sẽ điều khiển việc phun nhiên liệu và phân bố áp suất, giúp động cơ hoạt động ổn định. Từ thông số dữ liệu bàn đạp ga, ECU sẽ quyết định đưa ra mức nhiên liệu cần phun và cả tính toán áp suất phun cũng như thời điểm phun. Học viên: Nguyễn Tấn Lực MSHV :1870614 Luận văn thạc sĩ Trang 6 GVHD : TS.Trần Đăng Long Hình 2.1 Động cơ phun dầu điện tử Common-Rail Các thành phần chính trong hệ thống Common-Rail gồm hệ thống điều khiển điện tử và hệ thống cung cấp nhiên liệu: • Bộ phận điều khiển điện tử bao gồm bộ xử lý ECU, các cảm biến đầu vào và bộ chấp hành, bộ khuếch đại để mở kim phun.

Các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau đo các thông số hoạt động của động cơ được truyền đến bộ xử lý ECU, từ đó bộ xử lý ECU sẽ tính toán đưa ra các thông số cần thiết như thời điểm phun, lưu lượng phun nhiên liệu cũng như gửi tín hiệu để điều khiển mở van kim phun. Các thông số về áp suất nhiên liệu và tuần hoàn khí xả cũng được hệ thống xử lý và điều khiển. • Bộ phận cung cấp nhiên liệu bao gồm các thành phần như thùng chứa nhiên liệu, ống phân phối, kim phun, lọc nhiên liệu, bơm cao áp, các đường ống cao áp v.v… Nhiên liệu được bơm từ thùng chứa sau đó được nén lên áp suất cao. Bộ xử lý ECU sẽ tính toán và gửi tín hiệu điều khiển phun nhiên liệu vào buồng đốt của động cơ theo chu kỳ thích hợp.

Học viên: Nguyễn Tấn Lực MSHV :1870614 Luận văn thạc sĩ Trang 7 GVHD : TS.Trần Đăng Long 2.2 Các tín hiệu đầu vào hệ thống Hình 2.2 Các cảm biến trên hệ thống Common-Rail Tín hiệu từ bàn đạp ga (VPA, VPA2): Cảm biến tín hiệu này được lắp trên bàn đạp chân ga, người lái đạp ga qua các mức độ khác nhau sẽ được mã hóa và gửi tín hiệu dưới dạng điện áp đến bộ vi xử lý trung tâm. Tín hiệu từ vị trí bướm ga (VTA): Cảm biến này lắp trên đường ống nạp của động cơ, bướm ga được mở ở các góc độ khác nhau sẽ được phát hiện và gửi tín hiệu đến bộ vi xử lý trung tâm bằng tín hiệu điện áp. Tín hiệu vị trí trục cam G (TDC): Cảm biến vị trí trục cam được lắp phía đầu động cơ, dùng để phát hiện vị trí TDC của piston và gửi tín hiệu về đến bộ vi xử lý trung tâm. Tín hiệu vị trí trục khuỷu (Ne): Học viên: Nguyễn Tấn Lực MSHV :1870614 Luận văn thạc sĩ Trang 8 GVHD : TS.Trần Đăng Long Cảm biến này được lắp phía đầu động cơ dùng để phát hiện góc quay trục khuỷu và số vòng quay máy.

Cảm biến này cũng sử dụng loại cuộn dây điện từ.