Tài liệu Tìm hiểu hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển can mpx trên ôtô. ứng dụng máy chẩn đoán lỗi để kiểm tra và chẩn đoán lỗi trên ôtô

Đồ án tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Trong vài thập niên gần đây nền kinh tế thế giới đã có những dấu hiệu chuyển mình khá rõ rệt, các nghành kinh tế của các nước có nhửng đột phá mới mẻ. Cùng với sự đi lên của nền kinh tế mở mang, năng động mang tính thị trường của thế giới nền kinh tế Việt Nam ta cũng có những phát triển đáng kể. Các phương tiện vận tải hiện đại từ các nước có nền công nghiệp tiên tiến được nhập vào Việt Nam ngày càng nhiều. Công nghiệp ô tô nước ta tuy còn rất non trẻ nhưng đã bắt đầu có những bước đi triển vọng. Nhưng năm gần đây xe ô tô ở Việt Nam bắt đầu được sử dụng rộng rãi, số lượng ô tô hiện đại sử dụng công nghệ đánh lửa điện tử ngày càng nhiều. Nhờ vào hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử và hoạt dộng của các cảm biến dẫn tới việc điều khiển xe ngày càng dễ dàng hơn. Mặt khác nó cũng đề ra thách thức kjhi sử lý sự cố hỏng hóc của các dòng xe này, một mặt nữa là các trang thiết bị sửa chữa còn nghèo nàn, lạc hậu, trình độ của người kỹ thuật chưa cao và có nhiều hạn chế về ngoại ngữ trong vấn đề tiếp thu trình độ khoa học kỹ thuật nước ngoài. Qua quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp chúng em nhận thấy rằng hệ thống đánh lửa điện tử sử dụng trên ô tô có nhiều ưu điểm vượt trội so với các hệ thống thông thường trước đó như: công suất được nâng cao, khí thải ra sạch sẽ hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn… Với mục đích giúp sinh viên có khả năng làm việc độc lập, sáng tạo và củng cố kiến thức đã học đào sâu và tìm tòi nghiên cứu về kiến thức chuyên môn về nguyên lý, cấu tạo hệ thống điều khiển nâng cao hiểu biết cơ sở lý luận chuyên nghành ô tô em đã chọn đề tài: ” Tìm hiểu hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển CAN-MPX trên ôtô. Ứng dụng máy chẩn đoán lỗi để kiểm tra và chẩn đoán lỗi trên ôtô ” với 3 chương: Chương 1: Sự ra đời và phát triển của ngành công nghiệp ô tô Chương 2: Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống kết nối thông tin điều khiển CAN-MPX trên xe ô tô 1 Đồ án tốt nghiệp Chương 3: Ứng dụng của máy chẩn đoán lỗi để kiểm tra và chẩn đoán lỗi trên ô tô Sau một thời gian tìm tòi nghiên cứu thực hiện đồ án chúng em đã hoàn thành. Nhưng do thời gian không có nhiều và sự hạn chế về trình độ chuyên môn nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhà trường cùng các thầy cô và các bạn góp ý để đồ án được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn nhà trường, các thầy cô trong Khoa Công nghệ Kỹ thuật Ô tô và thầy giáo Phạm Trọng Phước đã dạy dỗ chỉ bảo hướng dẫn tận tình tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường và giúp em hoàn thành đồ án này! Sinh viên thực hiện: 1 - Phạm Văn Hiếu 2 - Bùi Văn Linh 2 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: SỰ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP Ô TÔ 1.1. Lịch sử hình thành công nghệ ô tô thế giới và đặc điểm, vai trò của ngành ô tô 1.1.1. Sự ra đời của nghành công nghệp ô tô thế giới Cùng với các nhu cầu về “ăn”, “mặc”, “ở”, thì “đi lại” là một trong bốn nhu cầu cần thiết của con người trong sinh hoạt hàng ngày. Từ việc mong muốn sao cho đi lại được tiện lợi hơn, nhanh hơn, đỡ tốn sức hơn, nhân loại đã sáng tạo ra nhiều loại phương tiện khác nhau như: xe ngựa, xe đạp, xe điện, máy bay, … Với ưu điểm tốc độ di chuyển cao, cơ động, không tốn sức, ô tô đã trở thành phương tiện hữu ích ở tất cả các quốc gia trên thế giới và là phương tiện không thể thiếu của người dân các nước công nghiệp phát triển. Năm 1820 ở Đức, lần đầu tiên người ta nhìn thấy một chiếc xe chuyển động bằng động cơ hơi nước. Chiếc xe vừa to vừa thô kệch lại tuôn ra nhiều khói nên đã không dược chấp nhận. Cho đến năm 1885 chiếc ô tô chạy bằng động cơ xăng đầu tiên ra đời do một người Đức có tên là Karl Vesh phát minh. Chiếc ô tô chạy băng động cơ xăng này đã thực sự trở thành phương tiện mang tính thực dụng. Nhưng thời đó, ô tô vẫn bị coi là những cỗ máy thô kệch, là nỗi kinh hoàng của người đi đường và nó không thể sánh được với những cỗ xe ngựa sang trọng. Năm 1892, tại một cuộc triển lãm ở Chicago (Mỹ) đã xuất hiện một chiếc ô tô chạy bằng động cơ đốt trong, có bốn bánh và hàng loạt tính năng kỹ thuật mới như hệ thống đánh lửa bằng điện, bộ bơm dầu tự động. Phát minh này là của ông Iacốplép, một kỹ sư cơ khí quân đội Nga, và nó đã được thử nghiệm thành công. Chiếc xe có thể chạy với tốc độ 20 km/h. Ngay sau đó, Nga hoàng đã ban sắc lệnh về quy chế và các điều kiện để sử dụng các loại xe có dộng cơ tự vận hành ở nước Nga. Điều đó có nghĩa là xe ô tô, bằng hiệu quả thực tế của nó, đã trở thành loại phương tiện của giai cấp đặc quyền và những người giàu có. Đa số các nhà sản xuất ô tô thời kỳ đó đều muốn làm sao sản xuất ra được nhiều 3 Đồ án tốt nghiệp xe có chất lượng cao mà giá thành thấp. Mục tiêu đó đã được thực hiện và một kỷ nguyên mới của ô tô bắt đầu: Sản xuất dây chuyền và ô tô “nhân dân”. Vào năm 1902 ở Pháp, ô tô “Popula” ra đời, người ta gọi là xe nhân dân. Đây mới chỉ là tên gọi, phải ba năm sau xe Popula mới thực sự đi vào đời sống của tầng lớp bình dân. Ở Mỹ, có một nhà sản xuất tên là Ranson Onsu cũng quan tâm đến việc sản xuất những chiêc ô tô dành cho quần chúng và hàng năm đã có khoảng từ 3.000 dến 4.000 chiếc xe mang nhãn hiệu Onsu được tung ra thị trường. Nhằm mục đích quảng cáo, hãng này cho phép mọi người vào tham quan nhà máy của họ. Trong số những người tham quan có một người thường xuyên có mặt, đó là Henry Ford. Đến năm 1903, sau một thời gian dài chuẩn bị, Henry Ford đã cho ra đời chiếc xe rẻ tiền đầu tiên của mình với giá 1.000 $. Lúc đó người Mỹ đang chuộng loại xe Cadillac hay Pascal với giá thành rất cao. Họ cho rằng những chiếc xe của Ford là để dành cho những kẻ bất hạnh vì người mua chiếc xe với giá 1.000 $ là kẻ không may. Nhưng Henry Ford đã thành công nhờ những “kẻ bất hạnh” vì họ rất đông. Đến cuối năm 1928, hãng Ford đã cho ra đời chiếc xe thứ 15 triệu và Henry Ford trở thành người giàu có nhất trong ngành sản xuất ô tô thế giới. Ông có công rất lớn trong việc tạo ra những dây chuyền sản xuất xe hơi, biến những chiếc xe ô tô thành phương tiện đi lại cho người dân. Cơ cấu của dây chuyền này được chia ra làm nhiều khâu để lắp ráp và như vậy tốc độ lắp ráp đã tăng lên khoảng 500 lần so với trước và giá cả theo đó cũng giảm đi nhiều. Trên thế giới trong lịch sử phát triển ô tô không thể không kể đến nước Nga. Tình hình sản xuất ô tô của Nga vao những năm 20 của thế kỷ hầu như chưa có gì. Chỉ có vài cơ sở sản xuất của Nga lúc đó nhập các loại khung xe, các chi tiết máy, sau đó hoàn thiện tại nhà máy cơ khí mang tên Piôt Alêchxây Evic và đó là cơ sở hình thành các xí nghiệp liên doanh sản xuất ô tô đầu tiên. Năm 1945, nhà máy sản xuất ô tô Gaz đã tung ra loại xe mới có tên ”Chiến thắng” với động cơ gây được sự chú ý và giá rẻ. Năm 1960, chính phủ Italia đã ký kết hiệp định với chính phủ Liên Xô (cũ) về việc sản xuất loại xe ô tô rất nổi tiếng là Lada. Vào thập kỷ 70 ở Liên xô, ngành công nghiệp ô tô phát triển mạnh, mỗi 4 Đồ án tốt nghiệp ngày bình quân có khoảng vài trăm chiếc ô tô được xuất xưởng và mỗi năm lại có một kiểu ô tô mới ra đời. Cùng thời gian đó, Nhật Bản, một nước bại trận nhưng đã phát triển kinh tế với một tiềm lực phi thường. Người Nhật Bản sang Mỹ để học kinh nghiệm chế tạo ô tô và họ đã thành công, trở thành một trong những nước có ngành công nghiệp ô tô phát triển nhất thế giới. Ngày nay, sản xuất ô tô đã trở thành một ngành công nghiệp chủ yếu của thế giới. Công nghiệp ô tô được đánh giá là bộ mặt cho nền công nghiệp mỗi quốc gia. Tổng số ô tô trên thế giới hiện nay khoảng 660 triệu xe. Số lượng này hầu như không tăng giảm trong nhiều năm gần đây và sản lượng ô tô thế giới gần như ổn định quanh con số khoảng 50 -52 triệu xe/năm, tập trung vào 3 trung tâm công nghiệp lớn là Bắc Mỹ, Tây Âu và Nhật Bản. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, Đông Nam Á và Châu Á cũng đang nổi lên và có xu hướng là một trung tâm công nghiệp ô tô của thế giới trong tương lai (đáng kể là Hàn Quốc, Thái Lan và Trung Quốc). Các hãng sản xuất ô tô hàng đầu thế giới hiện nay là: TOYOTA, FORD, CHRYSLER, GM, VW, FIAT, NISSAN, MISUBISHI, PEUGEOT,… Ngày nay sản xuất ô tô đã mang tính quốc tế và toàn cầu, sự hợp tác và chuyên môn hoá sản xuất không có biên giới, khoảng cách địa lý và không gian hầu như không có ý nghĩa. Sự đầu tư của các nước đan xen nhau và hoà lẫn nhau. Điều đó giải thích một phần cho sự thâm nhập ồ ạt của các hãng sản xuất ô tô hàng đầu thế giới vào Việt Nam thời gian qua. 1.1.2. Đặc điểm của ngành công nghiệp ô tô. 1.1.2.1. Về vốn đầu tư. So với vốn đầu tư vào đại bộ phận các ngành công nghiệp khác, vốn đầu tư vào sản xuất ô tô cao hơn rất nhiều, trung bình để sản xuất một xe ô tô cần khoảng 15.000-20.000 USD. Mỗi ô tô có đến 20.000 -30.000 chi tiết, bộ phận khác nhau. Các chi tiết, bộ phận lại được sản xuất với những công nghệ có đặc điểm khác biệt, do vậy vốn đầu tư cho việc sản xuất 20.000- 30.000 chi tiết thường rất lớn. 5 Đồ án tốt nghiệp Thêm vào đó, do đặc điểm của ngành là không ngừng vận dụng các tiến bộ kỹ thuật vào sản xuất. Vì thế, ngoài các khoản chi phí ban đầu bao gồm chi phí xây mới nhà xưởng, mua sắm trang thiết bị kỹ thuật, đào tạo công nhân lành nghề,…và các khoản chi thường xuyên như mua nguyên vật liệu, bảo dưỡng nhà xưởng, máy móc, bảo quản hàng hoá,…thì chi phí cho công tác nghiên cứu và triển khai (R&D) trong lĩnh vực ô tô cũng chiếm một phần đáng kể trong tổng vốn đầu tư ban đầu và tăng thêm. 1.1.2.2. Về công nghệ kỹ thuật. Đây là lĩnh vực đòi hỏi công nghệ kỹ thuật tiên tiến, hiện đại. Một sản phẩm ô tô được tung ra trên thị trường là sự kết hợp của hàng nghìn, hàng vạn chi tiết các loại, không giống nhau. Mỗi chi tiết đều có những tiêu chuẩn kỹ thuật riêng và được chế tạo theo phương pháp riêng ở những điều kiện khác nhau nhưng vẫn đảm bảo tính đồng bộ của sản phẩm. Khi công nghiệp ô tô phát triển, xuất hiện nhiều chi tiết vượt quá khả năng thao tác của con người, yêu cầu phải có sự trợ giúp của máy móc kỹ thuật. Máy móc kỹ thuật càng hiện đại càng giảm bớt sự nặng nhọc và nguy hiểm; nhưng điều quan trọng hơn là dưới sự điều khiển của con người, những máy móc hiện đại có thể chế tạo và lắp ráp các chi tiết thành sản phẩm cuối cùng với xác suất sai sót không đáng kể. 1.1.2.3. Về lao động. Hiện nay, ngành sản xuất ô tô không còn sử dụng một số lượng lớn lao động như thời kỳ trước và như một số ngành sản xuất vật chất khác (lương thực, dệt may, khai khoáng,…) do đã áp dụng nhiều tiến bộ của khoa học kỹ thuật. Trong phần lớn các nhà máy lắp ráp ô tô trên thế giới, người ta ít thấy bóng dáng con người, công việc sản xuất đều do các rôbôt đảm nhận, con người chỉ điều khiển máy móc chính. Do vậy, số lượng lao động làm việc trong ngành không cao. Thêm vào đó, để có thể sử dụng thành thạo các máy móc hiện đại, những người công nhân phải có tay nghề cao, được đào tạo bài bản, đòi hỏi có chi phí lớn và thời gian dài cho đào tạo. Mặc dù ưu thế của các nước đang phát triển là có nguồn nhân công dồi dào với tiền công thấp nhưng hạn chế lớn trong ưu thế này lại là chất lượng nguồn lao động không cao. 6 Đồ án tốt nghiệp Vì vậy, có thể khẳng định ngành không tận dụng được nhiều lợi thế so sánh về nguồn lao động của các nước đang phát triển (dồi dào về số lượng, chi phí nhân công thấp). Thêm vào đó có thể thấy được đây là một khó khăn lớn cho các nước đang phát triển trong quá trình xây dựng và phát triển ngành công nghiệp ô tô bởi đây là một ngành khá mới mẻ, kiến thức nghề nghiệp và kinh nghiệm của người công nhân còn non. 1.1.3. Vai trò của nghành. Bên cạnh vai trò cung cấp phương tiện đi lại tối ưu, từ việc gắn chặt với các tiến bộ khoa học kỹ thuật, công nghiệp ô tô còn đóng vai trò thúc đẩy phát triển khoa học kỹ thuật của các quốc gia có ngành sản xuất ô tô, đặc biệt là khoa học điện tử, tự động hoá, công nghệ vật liệu mới. Sở dĩ như vậy là do nguồn gốc xuất xứ của các sản phẩm ô tô là từ các nước công nghiệp phát triển. Đứng trước nhu cầu ngày càng cao của các khách hàng khó tính, các hãng sản xuất không ngừng đẩy mạnh công tác nghiên cứu phát triển sản phẩm để nắm chắc và phát triển thị phần của mình. Chiếc ô tô đầu tiên xuất hiện vào năm 1885 ở Đức, chạy bằng động cơ xăng bị cho là những cỗ máy thô kệch, là nỗi kinh hoàng của người đi đường đã buộc các nhà khoa học phải nghiên cứu một sản phẩm khác và năm 1892 chiếc ô tô chạy bằng động cơ đốt trong đã ra đời. Còn đối với các nước có nền kinh tế ít phát triển thì việc xây dựng ngành công nghiệp ô tô từ sự trợ giúp của nước ngoài đã thúc đẩy tiến bộ trong kỹ thuật và công nghệ không chỉ cho riêng ngành công nghiệp ô tô mà còn tác động đến nhiều ngành liên quan khác như ngành hoá chất, điện tử,…Tính đến cuối thế kỷ XX, thế giới có khoảng 170 nước có công nghiệp chế tạo hoặc lắp ráp ô tô, vì các quốc gia đều hiểu và xác định được ngành sản xuất ô tô là động lực phát triển cho các ngành liên quan. Hiện ngành đang tiêu thụ 77% cao su tự nhiên, 67% sản lượng chì, 64% gang đúc, 50% cao su tổng hợp, 40% máy công cụ, 25% vật liệu bán dẫn, 18% nhôm, 12% thép và một số lượng khổng lồ các nhiên liệu gồm: xăng, dầu diesel, dầu nhờn,…Ngoài ra, cứ 1 đồng vốn cho sản xuất ô tô của thế giới thì phải đầu tư 8 đồng vốn cho các ngành công nghiệp phụ cận và bình quân cứ 7 chỗ làm việc thì có 1 người thuộc lĩnh vực lắp ráp & chế tạo ô tô. 7 Đồ án tốt nghiệp 1.2. Sự ra đời của ngành công nghệp ô tô, tình hình cung cấp, tiêu thụ ô tô ở Việt Nam. 1.2.1 Sự ra đời của ngành công nghiệp ô tô ở Việt Nam. Từ cuối những năm 60, sản xuất ô tô vẫn chỉ là mơ ước của ngành cơ khí Việt Nam. Định hướng xây dựng công nghiệp ô tô trong thời kỳ này là đi từ sản xuất phụ tùng cơ bản rồi nâng dần lên sản xuất ô tô hoàn chỉnh đã sớm bộc lộ tính không hiện thực. Như vậy, có thể nói từ năm 1991 trở về trước, Việt Nam chưa có ngành công nghiệp lắp ráp và chế tạo ô tô. Mặc dù lúc đó cũng đã có một vài nhà máy mang tên “Nhà máy ô tô” nhưng thực chất hoạt động ở những nơi đây chỉ là sửa chữa, bảo dưỡng, tân trang một số bộ phận nào đó hoặc chế tạo theo mẫu những chi tiết mau hỏng của ô tô. Trang thiết bị được đầu tư vào đây rất ít ỏi, phần lớn là các loại máy chuyên dùng đơn giản, trình độ kỹ thuật thấp như: Máy rà su-páp, máy doa xi lanh, máy thử công suất động cơ,… Xe ô tô sử dụng trong thời kỳ này chủ yếu của Liên Xô (cũ), Trung Quốc và một số nước Đông Âu. Tháng 6 /1991 Chính phủ Việt Nam cấp giấy phép cho một số công ty liên doanh lắp ráp ô tô đầu tiên: Công ty LD MEKONG có công suất thiết kế 10.000 xe/ năm. Ngay sau đó, công ty này đã xây dựng tại thành phố Hồ Chí Minh một nhà máy lắp ráp dạng CKD công suất 10.000 xe/ năm, năm 1992 một nhà máy nữa của công ty lại ra đời tại khu vực Cổ Loa, Đông Anh- Hà Nội để lắp ráp xe cỡ trung và cỡ lớn, công suất 20.000 xe/ năm. Cũng thời gian này, tháng 8/1991, công ty liên doanh VMC của nhà máy ô tô Hoà Bình với công suất thiết kế 10.900 xe/ năm cũng được phép hoạt động. Tuy là 2 liên doanh hoàn toàn không có tên tuổi trong công nghiệp ô tô thế giới, ít vốn, năng lực công nghệ và kỹ thuật còn thấp, nhưng thực sự đã mở đầu cho công nghiệp ô tô Việt Nam và tạo nên sức hấp dẫn cho các hãng ô tô hàng đầu thế giới đầu tư vào Việt Nam sau khi Mỹ bỏ cấm vận vào giữa năm 1995. Cũng cần phải nói thêm rằng ở thời điểm 1991, không một hãng ô tô có uy tín nào muốn đầu tư vào Việt Nam để sản xuất, lắp ráp. Nhưng mới chỉ sau 5 năm, đến tháng 9/1996 trên toàn 8 Đồ án tốt nghiệp quốc, chúng ta đã có tới 14 công ty liên doanh sản xuất, lắp ráp ô tô hợp tác với hầu hết các hãng nổi tiếng thế giới. Mục tiêu lâu dài của ngành công nghiệp ô tô Việt Nam được xác định trong Quy hoạch tổng thể ngành cơ khí Việt Nam đến năm 2010 là xây dựng ngành công nghiệp ô tô Việt Nam tiên tiến, hoàn chỉnh để Việt Nam có thể chế tạo lấy các loại ô tô cơ bản phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu, với tỷ lệ chế tạo nội địa hoá khoảng 40% vào năm 2010 cho ô tô và 30% cho phụ tùng . 1.2.2. Tình hình cung cấp ô tô nước ta. Ô tô nước ta được cung cấp từ hai nguồn chính là nhập khẩu và do các liên doanh lắp ráp và chế tạo ô tô trong nước cung cấp. Công nghiệp sản xuất và lắp ráp ô tô Việt Nam thời gian qua phát triển chậm nhưng cũng đã sản xuất ra nhiều sản phẩm, thay thế gần như toàn bộ số lượng xe ô tô cũ kỹ của Đông Âu trước đây. Nhiều kiểu mẫu xe tiên tiến đang thịnh hành ở các nước công nghiệp phát triển như Iveco Turbo Daily, BMW 325i, Mitsubisshi Pajero, Ford Laser, Toyota Camry,…đã được các nhà sản xuất ô tô liên doanh với Việt Nam đưa vào nước ta, đáp ứng phần nào nhu cầu các loại xe du lịch cho các cơ quan, công sở và các quan chức Nhà nước. Tính đến hết ngày 30/6/2002, chúng ta có 11 đơn vị hoạt động trong lĩnh vực lắp ráp và chế tạo ô tô (mặc dù có 14 dự án lắp ráp ô tô được cấp giấy phép đầu tư tại Việt Nam nhưng có 3 dự án không triển khai là Chrysler, Nissan, Viet-Sin; Chrysler và Viet-Sin bị giải thể theo quyết định ra ngày 6/7/2000 và ngày 18/12/2000, riêng Nissan dãn tiến độ đến 2003) và cả 11 cơ sở này đều là liên doanh. Tổng sản lượng ô tô tại Việt Nam tính từ ngày cấp giấy phép đầu tư đầu tiên là 68.196 xe với nhiều loại xe khác nhau. Sản lượng bình quân năm của mỗi liên doanh là 1300/năm và mỗi loại xe sản xuất tại Việt Nam chỉ có sản lượng bình quân là 378 xe/năm. Trong khi đó với số chủng loại xe này nếu được sản xuất ở 1 số nước khác trong khu vực thì sản lượng của họ gấp nhiều lần của Việt Nam, ví dụ sản lượng ô tô năm 1992 của Hàn Quốc là 1.754.500 xe. Điều này cho thấy sự nhỏ bé về quy mô sản xuất của ngành công nghiệp ô tô nước ta. 9 Đồ án tốt nghiệp Khi so sánh với quy mô bình quân của ASEAN thì quy mô sản xuất của các nhà sản xuất ô tô Việt Nam mới chỉ bằng 1% . Bảng 1.2: Sản lượng sản xuất của 11 liên doanh lắp ráp và chế tạo ô tô Việt Nam Đơn vị: Chiếc TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Tên doanh nghiệp Công ty LD Toyota Công ty LD Vindaco Công ty LD Ford Việt Nam Công ty LD VMC Công ty LD Hino Motors VN Công ty Vidamco-Daewoo Công ty LD Suzuki Công ty LD Isuzu Công ty LD Mercedes Công ty LD Mê Kông Công ty LD VinaStar Tổng Sản lượng sản xuất tính đến 30/6/2002 18.146 3.075 4.279 12.480 411 8.894 3.415 2.088 3.943 5.443 6.022 68.196 Nguồn: Bộ Công nghiệp 1.2.3. Tình hình tiêu thụ ô tô ở Việt Nam. Từ đầu thập kỷ 90 đến nay (1990-2001) lượng ô tô nhập khẩu và đăng ký mới ở nước ta ngày càng gia tăng, năm sau cao hơn năm trước và năm 2001 là năm đỉnh cao (tăng 46.121 xe ô tô so với năm 2000). Từ năm 1990 đến năm 1995 toàn quốc đăng ký mới tổng số 113.502 xe ô tô, như vậy trong 6 năm này, bình quân mỗi năm tăng 18.917 xe ô tô. Từ năm 1996 đến năm 2001, do có sự gia tăng nhu cầu đi lại và mức sống của nhiều cá nhân, gia đình Việt Nam được nâng cao hơn trước nên số lượng tiêu thụ ô tô ở thị trường nước ta tăng mạnh: Toàn quốc đăng ký mới tổng số 191.979 xe ô tô . Như vậy trong 6 năm này, bình quân mỗi năm tăng 31.996 xe ô tô, tăng gần gấp đôi so với 6 năm trước đó. Riêng trong 3 tháng đầu năm 2002, toàn quốc đăng ký mới 13.602 xe ô tô, nâng tổng số xe hiện có trong cả nước lên 547.791 xe ô tô. Cho đến nay, mặc dù Nhà nước đã có chính sách hạn chế và cấm nhập khẩu xe nguyên chiếc để dành thị trường nội địa cho các liên doanh lắp ráp và chế tạo ô tô trong nước song số lượng xe được tiêu thụ là xe nhập khẩu vẫn chiếm tỷ trọng lớn. 10 Đồ án tốt nghiệp Bảng 1.3: Lượng ô tô lưu hành tại Việt Nam từ 1996 đến 2001 600000 500000 400000 386976 417768 443000 465000 488608 300000 534729 Luong Oto 200000 100000 0 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Nhưng mức cầu này chưa làm hài lòng các nhà hoạch định kế hoạch, chính sách phát triển kinh tế và chưa bằng 50% nhu cầu dự báo của các hãng sản xuất, lắp ráp ô tô ở Việt Nam. Nguyên nhân chính của việc chậm mở rộng thị phần ô tô của nước ta là do giá thành ô tô còn quá cao, chưa phù hợp với thu nhập của người dân Việt Nam. Năm 1997, giá một chiếc xe ô tô du lịch lắp ráp tại Việt Nam dao động từ 20.000-60.000 USD. Đơn cử, xe Mercedes- Benz C200K số cơ khí giá 48.194 USD, số tự động giá 52.920 USD; Mercedes- Benz 140D giá 27.000USD. Xe ô tô cũ nhập từ nước ngoài về giá cũng không thấp hơn 4000 USD. 1.3. Xu hướng phát triển của ngành Hiện nay ngành công nghiệp ô tô đang chú trọng đến các loại xe thân thiện với môi trường, sử dụng các nguồn nhiên liệu sạch, có sẵn trong tự nhiên hay nguồn nhiên liệu sinh học, các loại xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu… Dưới đây là một số hình ảnh của một số loại xe đang được thế giới quan tâm và chú trọng: 11 Đồ án tốt nghiệp Hình 1.5. Xe năng lượng mặt trời Hình 1.6. Xe điện 12 Đồ án tốt nghiệp Hình 1.7. Xe nhiên liệu sinh học Hình 1.8. Xe chạy bằng hidro 13 Đồ án tốt nghiệp Chương 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG MẠNG KẾT NỐI THÔNG TIN ĐIỀU KHIỂN CAN-MPX TRÊN Ô TÔ 2.1. Khái quát chung về hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển CANMPX trên ô tô 2.1.1. Khái quát chung về hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển CAN trên ô tô 2.1.1.1 Lịch sử phát triển của CAN Hình 2.1. CAN được sử dụng cho ô tô CAN viết tắt của Controller Area Network, tạm dịch là "mạng khu vực điều khiển", hay gọi đơn giản Mạng CAN, là một công nghệ mạng ghép nối tiếp khởi nguồn được thiết kế dùng cho công nghiệp xe ô tô, đặc biệt các loại xe Châu Âu. Kênh dữ liệu CAN (CAN bus) khởi đầu được dùng cho các hệ thống nhúng, và như tên đã bao hàm ý là một công nghệ mạng cung cấp truyền thông tin nhanh chóng trong các vi điều khiển theo yêu cầu thời gian thực đang dần thay thế cho công nghệ sử dụng bộ nhớ cổng đôi (Dual-Ported RAM) đắt đỏ và phức tạp hơn nhiều. Ý tưởng của mạng CAN được nhóm kỹ sư tại GmbH Robert Bosch, Đức, ấp ủ từ đầu thập niên 1980s. Họ đã nghiên cứu thị trường cho một công nghệ bus trường mới dùng trong xe ô tô mà có thể cho phép họ đưa thêm các chức năng vào nữa. Họ tập trung chủ yếu vào hệ thống thông tin giữa các bộ điều khiển điện tử trong xe hơi của hãng Mercedes-Benz. 14 Đồ án tốt nghiệp Từ đó đến nay có nhiều nhá sản xuất linh kiện bán dẫn khác đã quyết định sản xuất loại bộ điều khiển CAN độc lập, hoặc thực hiện chúng trong những thiết kế chíp đơn. Một bước phát triển thành công CAN đáng kể khác là sự thành lập tồ chức nhóm các nhà sản xuất và người sử dụng quốc tế, gọi là Hội CAN tự động hóa (CiA = CAN in Automation) năm 1992, hoạt động của hội này dựa trên mối quan tâm, tham gia và khởi xướng của các thành viên. Tóm tắt lịch sử CAN 1983: Bắt đầu dự án phát triển mạng trên xe hơi trong nội bộ hãng Bosch 1986: Chính thức giới thiệu giao thức CAN 1987: Những chíp điều khiển CAN đầu tiên xuất hiện ở nhà sản xuất linh kiện bán dẫn Intle và Philips 1991: Bosch xuất bản thông số kỹ thuật CAN 2.0 1992: Thành lập nhóm các nhà sử dụng và sản xuất CAN quốc tế 1993: Xuất bản tiêu chuẩn ISO 11898 1994: CiA tổ chức Hội nghị CAN quốc tế lần thứ nhất (iCC) 1995: Xuất bản Tiêu chuẩn ISO 11898 sửa đổi định dạng khung mở rộng 1995: CiA xuất bản giao thức CANopen 2.1.1.2 Nguyên lý truyền thông tin của CAN Trong một mạng CAN mỗi nút đều nhận tín hiệu ngay lập tức sau khi chúng được phát ra theo trật tự gói dữ liệu thông báo. Nguyên lý này cho phép khả năng đáp ứng rất nhanh tới những dữ liệu không đồng bộ và nó nhận boeets mức độ quan trọng của gói dữ liệu đang truyền trong thời gian vài mili giây, đây là những yêu cầu mấu chốt đối với các dữ liệu thuộc bộ phận truyền lực và hộp số tự động. Vì địa chỉ của gói dữ liệu đang truyền đều được tất cả các nút trên mạng nhận biết. Bằng phương pháp lọc, từng nút chọn những thông báo có liên quan đến nó. Có thể có tối đa 2048 gói thông báo trong mạng, nhờ địa chỉ được dành 11 bít trên gói dữ liệu như minh họa dưới đây. 15 Đồ án tốt nghiệp Hình 2.2. Nguyên lý truyền thông tin trên mạng CAN Vì cấu trúc đa hướng, truyền thông tin trên mạng CAN không thể đoán trước nó theo cơ chế ngẫu nhiên. Những sự giao thoa của các gói dữ liệu thông báo có thể gây ra các rũi ro. Nguy cơ rủi ro này sẽ tăng khi tăng gói dữ liệu truyền. Để bảo đảm sự truyền dữ liệu không bị phá hủy và cung cấp thứ tự xử lý là áp dụng tiện ích CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance- xử lý nhiều gói dữ liệu tránh xung đột) Phương pháp CSMA/CA có vài hạn chế như: đường truyền chỉ hoạt động khi mạng sẵn sàng hoạt động. Đường truyền không cho phép khi một khung CAN đang được truyền. Những nút CAN muốn phát tín hiệu đi phải đợi cho đến đường truyền trở lại trạng thái sẵn sàng. Trong trường hợp có sự truy nhập đồng thời, sự truy nhập sẽ quyết định truyền nhờ vào quyền ưu tiên được gán trong gói dữ liệu. Trong ví dụ, nút 1 được truyền đầu tiên, rồi Nút 2 phát đi. Hình 2.3. Phương pháp truyền dữ liệu CSMA/CA 16 Đồ án tốt nghiệp 2.1.1.3. Lợi ích Bộ xử lý không phá hủy cung cấp đường truyền trên cơ sở thiết yếu, và cáclợi ích mang lại này không thể có từ các phương thức khác. Với việc tăng dung lượng của đường truyền cũng như tốc độ truyền, CAN sẽ không bao giờ bị đổ sập hoặc bị nghẽn. Quá trình dữ liệu tiến hành theo độ ưu tiên của thông tin, thời gian chờ ngắn và sức tải của đường truyền lớn được rồi sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi cho một máy khác để dữ liệu đó đi tới đích. 2.1.2. Khái quát chung về hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển MPX trên ô tô Hình 2.4. Minh họa cho phương pháp thông tin của MPX Trong xe hơi hiện đại có rất nhiều các hệ thống sử dụng vi điều khiển, vi xử lý. Các hệ thống đó lại cần giao tiếp, trao đổi thông tin với nhau, trong những xe hơi hiện đại số lượng ECU( có thể hiểu là một máy tính nhỏ) có thể lên tới vài chiếc cho tới "nhiều chục" chiếc như LEXUS LS. Do đó phải có một mạng thông tin để các ECU này trao đổi thông tin với nhau. Chính vì thế người ta đã nghĩ ra một mạng giao tiếp và đặt tên là MPX. Và nói đến mạng thì phải nói đến giao thức( cách thức chuyển giao dữ liệu), và MPX trên các xe hiện đại thì sử dụng CAN (Controler Area network) để chuyển giao dữ liệu do CAN có ưu điểm vì tốc độ truyền dữ liệu cao và ít bị nhiễu. 17 Đồ án tốt nghiệp 2.1.2.1. Đường truyền tín hiệu Các cực của đường truyền tín hiệu dùng trong hệ thống MPX thường được ký hiệu là MPX1, MPX2…Khi tranzitor được bật lên, mức truyền dẫn sẽ trở nên cao = “1”. Điều này được gọi là trạng thái Trội. Khi Tranzistor tắt đi, mức truyền dẫn trở nên thấp= ‘’0’’. Đây được gọi là trạng thái Lặn. Nếu có bất kỳ một Nút được nối với đường truyền tín hiệu phát ra “1”, mức tín hiệu truyền dẫn sẽ là “1”. Chỉ khi tất cả các nút phát tín hiệu “0” sẽ làm cho mức tín hiệu truyền dẫn là “0”. (Nút mà phát ra tín hiệu “1” trước những nút khác.) Trạng thái Trội: Trạng thái của đường truyền là trội (hay Chủ động 1 trong hệ thống BEAN Trạng thái Lặn: Trạng thái của đường truyền là “Lặn” (hay Thụ động 0 trong hệ thống BEAN Các chức năng của đường truyền trong quá trình truyền và nhận tín hiệu là như sau: Trong khi truyền: Từng nút sẽ theo dõi trạng thái truyền dẫn trong khi truyền dữ liệu(để quyết định và đánh giá RSP) Trong khi nhận: Mặc dù không có nút nào có thể truyền dữ liệu khi đang nhận, bộ phận phát có thể chỉ được kích hoạt tại thời điểm đang nhận RSP (tín hiệu ACK hoặc NAK được phát ra) 2.1.2.2. Các loại hệ thống truyền tín hiệu Hình 2.5. Tín hiệu tương tự và tín hiệu số 18 Đồ án tốt nghiệp BEAN (Body Electronics Area Network -Mạng Điện Tử Thân Xe): Tốc độ truyền: 10 kbps (bps: bit trên giây). Hệ thống này được dùng cho hệ thống MPX trong các hệ thống điều khiển của xe. Truyền một chiều: Tốc độ truyền: 1000 bps. Thực hiện truyền tín hiệu giữa công tắc chính cửa sổ điện và ECU thân xe. Đây chỉ là việc giao tiếp một chiều đến ECU định trước do hệ thống truyền tín hiệu một chiều. AVC-LAN (Audio Visual Communication - Local Area Network [Truyền tín hiệu cho hệ thống nghe nhìn - Mạng cục bộ]): Tốc độ truyền: 17 kbps. Hệ thống này được sử dụng để truyền tín hiệu cho hệ thống âm thanh, hệ thống dẫn đường… UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitting-Truyền/Nhận dữ liệu nối tiếp không đồng bộ): Tốc độ truyền: 9600 - 19200 bps. Hệ thống này được dùng trong việc truyền tín hiệu giữa các ECU có liên quan đến việc điều khiển xe: giữa ECU động cơ và ECU điều khiển trượt, ECU động cơ và ECU của xe HV (xe dùng động cơ lai) v.v. Truyền dữ liệu nối tiếp: Tốc độ truyền: 333bps. Hệ thống này được dùng trong việc truyền tín hiệu giữa bộ nhận tín hiệu điều khiển khóa cửa điện và ECU thân xe. Truyền dữ liệu thông minh: Tốc độ truyền: 125 kbps. Hệ thống này được dùng trong việc truyền tín hiệu giữa các ECU động cơ bên trái và ECU động cơ bên phải. Đơn vị của tốc độ truyền tín hiệu: Tốc độ truyền thông tin giữa 2 cực được gọi là tốc độ truyền . Nó biểu diễn số bít truyền trong 1 giây. Ví dụ, nếu truyền 100 bít trên giây, tốc độ tín hiệu là 100 bps. BEAN là một chuẩn (giao thức) thông tin đa chiều mà được thiết lập để truyền dữ liệu giữa các ECU điều khiển những thiết bị điện hay điện tử. Chuẩn (giao thức): Chuẩn hay giao thức là những quy tắc cần thiết để quản lý việc truyền tín hiệu giữa các loại thiết bị và máy tính khác nhau. Chúng quy định các trạng thái khác nhau, như phần cứng và phần mềm, cho việc truyền tín hiệu. 19 Đồ án tốt nghiệp Cấu trúc thông điệp của hệ thống BEAN: Thông điệp của BEAN bao gồm “Bắt đầu mẫu tin” và “Kết thúc mẫu tin”. Để tăng hiệu quả truyền, còn có những thông tin “Truyền định kỳ” được truyền theo chu kỳ và “Truyền không định kỳ” nó được truyền khi có điều gì đó xảy ra. 2.2. Điểm điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển CAN-MPX trên ô tô 2.2.1. Điểm điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống mạng kết nối thông tin điều khiển CAN Ngoài việc sử dụng BEAN - Mạng điều khiển điện tử thân xe và AVCLAN - mạng cục bộ cho hệ thống nghe nhìn, từ năm 2003, hệ thống MPX đã ứng dụng CAN để điều khiển các hệ thống điều khiển điện gầm xe. Hình 2.6. Sơ đồ vị trí các bộ phận của CAN Sơ đồ bố trí các bộ phận của CAN trên xe RX330, CAN bao gồm những chi tiết sau, vị trí của chúng được biểu diễn trong hình vẽ:  CAN J/C (Hộp giắc nối) No.1  CAN J/C No.2  ECU điều Khiển trợt  Cảm biến vôlăng  Cảm biến độ lệch và cảm biến gia tốc dọc  DLC3 20