(TIỂU LUẬN) đồ án tốt NGHIỆP đề tài thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa xe KIA MORNING 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÔNG Á KHOA Ô TÔ ******* ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề Tài : Thiết Kế Và Chế Tạo Mô Hình Hệ Thống Phun Xăng Và Đánh Lửa Xe KIA MORNING 2015 GVHD : TH.S Lê Minh Xuân SVTH : Văn Hoài Nam Hà Huy Hoàng Huỳnh Lam Điền LỚP : AE18A1A Đà Nẵng, 28/4/2021 MỤC LỤC Lời Mở Đầu Chương I: Tổng quan về hệ thống phun xăng đánh lửa Tổng quan về hệ thống phun xăng 1.1 Giới thiệu chung về hệ thống phun xăng 1.1.1 Khái niệm về phun xăng điện tử 1.1.2 Lịch sử phát triển 1.1.3 Phân loại hệ thống phun xăng 1.2 Hệ thống phun xăng điện tử EFI .8 1.2.1 Thành phần hòa khí 1.2.2 Hệ thống phun xăng điện tử EFI 10 1.3 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại 15 1.3.1 Nhiệm vụ 15 1.3.2 Phân loại 17 1.3.3 Yêu cầu 17 Giới thiệu chung về hệ thống đánh lửa 18 2.1 Tổng quan về hệ thống đánh lửa 18 2.1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 18 Chương II: Giới thiệu chung về hệ thống phun xăng điện tử EFI KIA MORNING 2015 20 Sơ lược về hệ thống phun xăng điện tử 20 So sánh hệ thống phun xăng với hệ thống dùng chế hòa khí 21 Các cảm biến hệ thống phun xăng điện tử 25 3.1 Sơ đồ bố trí hệ thống phun xăng điện tử 25 3.2 Công dụng,cấu tạo, làm việc của các cảm biến 26 Các cảm biến hệ thống đánh lửa điện tử 44 4.1 Sơ đồ bố trí chung 44 4.2 Công dụng,cấu tạo, làm việc của các cảm biến 45 Chương III: Xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đánh lửa 50 Mục đích, yêu cầu đối với mô hình 50 Quá trình chuẩn bị .51 75 2.1 Các thiết bị sử dụng quá trình dựng mô hình .51 2.2 Các bộ phận mô hình phun xăng đánh lửa tự động 53 Trình tự các bước xây dựng mô hình .55 3.1 Xây dựng ý tưởng 55 3.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho mô hình .55 3.3 Thiết kế khung mô hình 56 3.4 Xác định chân của các bộ phận mô hình 57 3.5 Kiểm tra hoạt động của các bộ phận 57 3.6 Lắp đặt mạch hệ thống phun xăng đánh lửa và giả lập mạch Arduino 58 Kết Luận 60 Tài Liệu Tham Khảo 61 75 Lời Mở Đầu Ngày ô tô du nhập vào nước ta ngày nhiều đại, với phát triển hệ thống điện - điện tử Hầu hết tài liệu tiếng Anh nên việc nắm rõ nguyên tắc làm việc biết rõ hư hỏng để sửa chữa kịp thời vơ quan trọng Việc nghiên cứu tìm hiểu hệ thống điện - điện tử ô tô cần thiết, lý em chọn đề tài nghiên cứu hệ thống phun xăng đánh lửa xe KIA Moring 2015 làm đề tài đồ án tốt Tuy nhiên, đồ án chúng em khơng thể khơng tránh khỏi thiếu sót cịn hạn chế định Kính mong q thầy bạn đóng góp thêm để đồ án chúng em hoàn thiện Đồ án hoàn thành thời hạn nhờ giúp đỡ tận tình thầy: ThS Lê Minh Xuân, thầy Bộ mơn với đóng góp bạn bè Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy: Ths Lê Minh Xuân thầy Bộ môn hướng dẫn em thực luận văn, cảm ơn quan tâm giúp đỡ từ phía Ban Chủ nhiệm khoa Kĩ Thuật Ơ tơ với Ban giám hiệu nhà trường tạo điều kiện tốt để em hồn thành tốt việc học Em xin chân thành cảm ơn! 75 ĐỒ ÁN : HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TỰ ĐỘNG TRÊN XE KIA MORNING 2015 Chương I : Tổng quan về hệ thống phun xăng và đánh lửa Tổng quan về hệ thống phun xăng 1.1 Giới thiệu chung về hệ thống phun xăng 1.1.1 Khái niệm phun xăng điển tử: Chữ EFI phía sau thân xe ô tô đời động viết tắt Electronic Fuel Injection, có nghĩa hệ thống phun xăng điều khiển điện tử Hệ thống đảm bảo hỗn hợp khí xăng hồn hảo Tuy nhiên, tùy thuộc vào chế độ làm việc xe, EFI thay đổi tỷ lệ khí nhiên liệu để ln cung cấp cho động hỗn hợp khí tối ưu Đặc biệt xuất phát thời tiết lạnh, hỗn hợp khí cung cấp đậm đặc xăng hơn, sau động có đủ nhiệt độ hoạt động, hỗn hợp khí lỗng xăng Ở chế độ tốc độ cao, hỗn hợp khí đậm đặc xăng trở lại Ơ tơ sử dụng hai thiết bị hệ thống để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu theo tỷ lệ cụ thể đến xi-lanh động dải tốc độ; chế hịa khí hệ thống phun xăng điện tử Hai hệ thống đo lượng khí nạp thay đổi theo góc mở bướm ga tốc độ động cung cấp tỷ lệ khơng khí-nhiên liệu thích hợp cho xi-lanh dựa lượng khí nạp Do thiết kế tương đối đơn giản chế hịa khí, sử dụng hầu hết động xăng Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu ngày khí thải hơn, tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn, nâng cao khả vận chuyển, v.v., chế hịa khí 75 cần phải trang bị thêm thiết bị hiệu chỉnh khác, điều khiến trở nên phức tạp nhiều Do đó, thay chế hịa khí, hệ thống EFI sử dụng, thơng qua phun xăng điện tử, đảm bảo tỷ lệ nhiên liệu khơng khí xác cho động tùy thuộc vào chế độ lái Hình vẽ: hệ thống EFI điển hình 75 1.1.1 Lịch sử phát triển: Vào kỷ 19, kỹ sư người Mỹ tên Stenvan phát minh cách bơm nhiên liệu vào máy nén khí Sau thời gian, người Đức thực phun nhiên liệu vào buồng đốt, khơng hiệu Đầu kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun xăng cho động kỳ tĩnh (nhiên liệu sử dụng động dầu hỏa nên dễ bị kích nổ hiệu suất thấp) Dù vậy, sáng kiến đóng góp lớn việc chế tạo hệ thống phun xăng khí Với hệ thống phun này, nhiên liệu phun trực tiếp vào phía trước xupap , có tên K-Jetronic.K-Jetronic đưa vào sản xuất sử dụng xe Mercedes số loại xe khác, tạo sở cho việc phát triển hệ thống phun xăng hệ sau KE-Jetronic,Mono-Jetronic,L-Jetronic,Motronic,vv Do hệ thống phun xăng khí cịn nhiều nhược điểm nên đầu năm 1980, BOSCH mắt hệ thống phun xăng sử dụng hai loại kim phun điều khiển điện: Hệ thống L - Jetronic (lượng nhiên liệu phun xác định cảm biến lưu lượng khí nạp) D - Jetronic (lượng nhiên liệu xác định áp suất đường ống nạp) Năm 1984, người Nhật mua quyền từ BOSCH áp dụng hệ thống phun xăng LJetronic D-Jetronic cho xe Toyota (dùng với động 4A-ELU) Năm 1987, Nissan sử dụng L-Jetronic để thay chế hịa khí xe Sunny Điều khiển EFI chia thành hai loại dựa phương pháp khác sử dụng để xác định lượng nhiên liệu phun vào Một loại mạch tương tự điều khiển lượng phun dựa thời gian để sạc phóng vào tụ điện Loại lại điều khiển vi xử lý, sử dụng liệu lưu trữ nhớ nhằm xác định lượng phun Loại điều khiển tương tự mạch hệ thống EFI loại Toyota sử dụng hệ thống EFI Còn loại điều khiển vi xử lý sử dụng vào năm 1983 Loại hệ thống EFI điều khiển vi xử lý sử dụng xe Toyota gọi TCCS (Toyota Computer Control System- Hệ thống điều khiển máy tính Toyota ), khơng kiểm sốt lượng phun mà bao gồm ESA (Electronic Spark 75 Advance - Đánh lửa sớm điện tử) để kiểm soát thời điểm đánh lửa; ISC (Idle speed control - Kiểm soát tốc độ không tải) hệ thống điều khiển khác, chức chẩn đoán lưu Hai hệ thống phân loại sau: Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng điện tử Loại mạch tương tự EFI vi điều khiển dựa vi xử lý giống nhau, ta nhận số khác biệt ví dụ lĩnh vực điều khiển độ xác 75 1.1.2 Phân loại hệ thớng phun xăng: Hệ thống phun nhiên liệu chia thành nhiều loại khác Khác cấu tạo kim phun ta có loại: 1.1.3.1 Loại CIS: Đây hệ thống sử dụng kim phun cơ, sử dụng số động cơ, kim phun mở liên tục, áp suất thay đổi thay đổi lượng nhiên liệu phun vào Gồm loại sau: • Hệ thớng K - Jectronic: Đây hệ thống phun nhiên liệu mà điều khiển hồn tồn khí thuỷ lực, sau nâng cấp thành hệ thống KE - Jectronic, trang bị hệ thống ECM mạnh Đây hệ thống phun nhiên liệu loại hình phun nhiên liệu điện tử ngày Đặc điểm hệ thống không cần cấu dẫn động động cơ, nghĩa việc phun nhiên liệu điều khiển độ chân không đường ống hút Việc phun nhiên liệu liên tục xác định lượng khí nạp Dùng cho dịng xe Audi: coupe, quattro, 80, 90, 100, 200.Xe BMW: 318, 520,vv • Hệ thớng K - Jectronic với cảm biến khí thải: Được trang bị thêm thiết bị cảm biến oxy • Hệ thớng KE - Jectronic: Phát triển thêm dựa hệ thống K-Jectronic với mạch điều khiển áp suất phun điện tử 1.1.3.2 Loại AFC: Đây hệ thống phun xăng sử dụng kim phun điều khiển điện Hệ thống phun xăng trang bị kim phun điện chia thành loại chính: • L - Jectronic (bắt nguồn từ tiếng Đức, Luft có nghĩa khơng khí): hệ thống phun xăng đa điểm điều khiển điện tử Xăng bơm vào cửa nạp xi lanh động theo định kỳ, liên tục Việc phun nhiên liệu đo nhiên liệu dựa hai tín hiệu gốc bao gồm : tín hiệu khối lượng khơng khí nạp tín hiệu tốc độ trục khuỷu từ động Chức L-Jectronic cung cấp cho xi-lanh lượng nhiên liệu khác 75 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA VÀ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ Mục đích, yêu cầu đối với mô hình 1.1.Mục đích - Phục vụ cho việc dạy học cấu tạo hoạt động hệ thống phun xăng điện tử đánh lửa điện tử xe Kia Morning 2015 1.2.Yêu cầu 2.1 Vì mô hình là một thiết bị được sử dụng học tập, các yêu cầu chính sau: 3.1 - Phải thể hiện rõ ràng, dễ hiểu nguyên lý mà trình bày 4.1 - Dễ dàng sử dụng và điều khiển 5.1 - Kích thước và khới lượng khơng lớn lắm 6.1 - Có độ bền vững cao hoạt động tin cậy và ổn định 7.1 - Kết cấu gọn nhẹ 8.1 - Mang tính tởng quát và phở biến 9.1 - Ít khác biệt so với lý thuyết 10.1 - Có thể học tập và giảng dạy chẩn đoán 11.1 - Giá thành hợp lí Quá trình chuẩn bị 2.1 Các thiết bị sử dụng quá trình dựng mô hình 2.1.1 Máy cắt ( mài) cầm tay MAKITA a Công dụng: Dùng để cắt và mài sắt làm khung mô hình 75 b Cấu tạo: c Thông số kỹ thuật: - Hãng sản xuất MAKITA - Xuất xứ China - Lưỡi cắt 100mm - Tốc độ (vịng/phút) 11.000 - Cơng suất 720W - Trọng lượng (kg) 1.7 2.2.2 Máy khoan cầm tay Makita a Công Dụng: Dùng để khoan gỗ, khoan sắt b Cấu Tạo 75 c Thông số kỹ thuật: - Công suất 450 w - Tốc độ 0- 4000v/p - Khoan thép 10m.m - Khoan gỗ 25m.m - Trọng lượng 1,2kg - Made in china 2.2.3 Máy hàn điện Jasic arc 200 a Công dụng: Dùng để hàn sắt, hàn giáp nối chế tạo khung mô hình b Cấu tạo: 75 c Thông số kỹ thuật: Chi tiết/Model Đ/vị Maxx200 Điện áp vào V AC 85V-265V (50-60Hz) Công suất KVA 4.98KVA Điện áp không tải V 71 Phạm vi điều chỉnh dòng hàn A 10 – 200 Điện áp hàn V 26.2 Chu kỳ tải % 30 Công suất không tải W 60 Hiệu suất làm việc % 85 Hệ số cơng suất Cosφ 0.997 Đường kính que hàn Mm 1.6 – 4.0 Kích thước máy Mm 390x280x150 Trọng lượng máy Kg 9.5 Cấp bảo vệ IP21S Cấp cách điện F 2.2.4 Dụng cụ phục vụ quá trình làm mơ hình - Kìm thường - Kìm nhọn 75 - Dao cắt giấy - Tuốc nơ vít cạnh - Tuốc nơ vít cạnh - Kìm chết - Mỏ hàn thiếc - Đồng hồ vạn 2.2 Các bộ phận mô hình phun xăng đánh lửa tự động - Chuẩn bị phận cần thiết hệ thống điều khiển phun xăng : Công tắc máy , relay, kim phun , đánh lửa, ECU, cảm biến , chia điện , đèn led ( giả tín hiệu ) , nguồn, cầu chì, arduino Cầu Chì RơLe 75 Đánh Lửa Dàn Kim Phun Nguồn 12V ECU 75 ARDUINO Công Tắc Trình tự các bước xây dựng mô hình 3.1 Xây dựng ý tưởng Căn vào thực trạng mơ hình vào mục đích u cầu mơ hình để xây dựng ý tưởng 3.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho mơ hình Mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử chế tạo nhằm mục đích giúp quan sát đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc hệ thống phun xăng điện tử đánh lửa điện tử Hiện nay, mơ hình thiết kế gồm dạng sau: - Thứ là: mô giống xe Dạng có ưu điểm dễ quan sát vị trí bố trí lắp ghép xe, lại có nhược điểm khó quan sát, hình dung tổng thể, khó quan sát cấu tạo làm việc cảm biến 75 - Thứ hai là: Trải bảng khơng hoạt động Hình dạng thường sử dụng để thể cấu trúc hệ thống phức tạp, hệ thống chia hoc ct thnh ẳ hoc ẵ th hin y đủ thành phần bên Loại mơ hình giúp hiểu rõ chút hoạt động cấu trúc cấu hệ thống.Tuy nhiên, dạng cụ thể nguyên lý hoạt động hệ thống, khó quan sát vị trí lắp đặt xe, không thực tập kiểm tra cảm biến - Thứ ba là: Dàn trải bảng hoạt động dạng mô hình có kết cấu chi tiết giống thật hoạt động nhờ nguồn dẫn động hay tác động khác Mơ hình thuận tiện thơng qua dễ dàng quan sát hình dung tổng quan sơ đồ đấu ghép, nắm bắt cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống Qua phân tích trên, ta chọn phương án thứ ba: thiết kế mơ hình hệ thống phun xăng điện tử đa điểm hệ thống đánh lửa điện tử trực tiếp dàn trải bảng làm việc 3.3 Thiết kế khung mô hình a Yêu cầu khung mơ hình Khung mơ hình nơi lắp đặt thiết bị hệ thống: Cầu chì, khóa điện, nguồn, Arduino, giàn đánh lửa, ECU, giàn kim phun nên khung mơ hình phải đáp ứng u cầu sau: - Kết cấu vững chắc, trọng lượng nhẹ - Kích thước khung phải đảm bảo bố trí đầy đủ thiết bị bảng - Chiều cao đủ để dễ dàng quan sát vận hành - Giá hợp lý 75 b Lựa chọn vật liệu chế tạo khung mô hình Việc lựa chọn vật liệu làm khung mơ hình ván ép vng cho mơ hình nhỏ gọn đảm bảo độ vững cho mơ hình.Kích thước gỗ chủ yếu sử dụng: (80x5x1) cm (65x5x1) cm c Chế tạo khung mô hình Khung hình hộp chữ nhật chế tạo phương pháp bắn đinh cố định ốc vít để lắp đặt thiết bị Phía sau hộp lắp đặt cửa khóa cửa nhằm mục đích giấu dây tăng tính thẩm mỹ cho mơ hình d Bớ trí chung mơ hình Để thiết kế mơ hình có nhiều kiểu dáng khác theo nhiều nguyên tắc khác Nhưng để mơ hình thực công cụ giúp người khác dễ dàng tiếp nhận hiểu hoạt động, cần tổ chức chi tiết cho sát với lý thuyết khơng q xa thực tế Ta định xếp chi tiết theo nhóm chi tiết Các chi tiết có nhiệm vụ thực nhiệm vụ cụ thể đặt gần Đồng thời, để đảm bảo không xảy cháy, ta đặt thiết bị đánh lửa xa vòi phun tốt với biện pháp bảo vệ thích hợp 3.4 Xác định chân của các bộ phận hệ thống điều khiển phun xăng đánh lửa a Xác định chân của cơng tắc máy - Trên cơng tắc máy có chân ghi : B , IG + Chân B : nối vào nguồn dương acquy + Chân IG : nối với relay 75 b Xác định chân của relay - Trong mơ hình ta sử dụng relay (4 chân ) Quá trình xác định chân tương tự chủ yêu ta phân biệt chân tín hiệu qua cuộn dây , cịn chân lại nối với nguồn tải - Dùng đồng hồ VOM đo thông mạch vào chân chân relay Chỉnh đông hồ VOM thang đo OHM đặt đầu chân đồng hồ vào chân , cặp chân kim đồng hồ lên cặp chân tín hiệu qua cuộn dây chân lại chân nối nguồn chân nối tải 3.5 Kiểm tra hoạt động của các bộ phận hệ thống phun xăng đánh lửa a) Kiểm tra hoạt động của relay - Có nhiều cách để kiểm tra hoạt động relay : + Lắp mạch bóng đèn + Dùng đồng hồ VOM + Dùng tai để nghe - Ở ta kiểm tra đơn giản sau : Cấp nguồn nối mass vào chân tín hiệu ( qua cuộn dây ) Nếu nghe tiếng tạch tạch tiếp điểm đóng mở relay cịn tốt b) Kiểm tra hoạt động của kim phun * Kiểm tra âm hoạt động phát từ kim phun B1: Cấp nguồn nối mass cho chân kim phun B2: Bật mở công tắc lắng nghe âm kim B3: Nếu nghe tiếng nhấc ty kim kim cịn hoạt động c) Kiểm tra hoạt động của ECU 75 B1: Nối dương cấp nguồn cho chân Bat , B1và B+ ECU Nối mass cho chân E1 E2 ECU Dúng đồng hồ VOM thang đo điện áp Đo điện áp đầu chân VC gấn 5V cịn tốt B2: Lắp mạch bóng đén , kiểm tra tín hiệu IGT lấy tín hiệu cảm biến tốc độ động cảm biến vị trí trục khuỷu + Do cảm biến ( G,Ne) đặt chia điện nên ta sử dụng chia điện hệ thống đánh lửa + Lắp mạch bóng đén Ta nối chấn (+) bóng đèn vào chân T T ECU nối chân âm bóng đén vào mass + Quay trục chia điện đèn sáng ECU cịn tốt 3.6 Lắp đặt mạch hệ thớng phun xăng đánh lửa và giả lập mạch Arduino a Lắp mạch nối dây hệ thống - Ta lắp mạch giống sơ đồ nguyên lý hoạt động kim phun đánh lửa - Trong trình lắp mạch cần đảm bảo yếu tố sau + Đảm bảo tối ưu đường dây điện ( ngắn , gọn ) đảm bảo an toàn cho hệ thống hoạt động đường + Tránh hư hỏng thường gặp : Hở mạch , chạm dương , chạm mass , ngắn mạch , điện trở tăng + Đảm bảo vị trí phận trọng sơ đồ mạch phù hợp thuận tiện + Đảm bảo tính thẩm mỹ mơ hình b Thiết kế giả lập mạch Arduino Thay lắp đặt hệ thống trục bánh động vận dụng mạch giả lập Arduino để thiết kế mơ hình Mạch arduino giả lập sau: #include // sử dụng thư viện TimerOne Arduino 75 int xungvuong = 9; // Khai báo chân số Arduino làm chân tín hiệu xuất xung int i=0,a=0; // biến int val =A0; // Khai báo chân A0 chân đọc tín hiệu biến trở void setup() { pinMode(9, OUTPUT); // Cấu hình chân đầu OUTPUT pinMode(val, INPUT); // Cấu hình chân A0 đầu vào Timer1.attachInterrupt(CKP); // Khởi tạo Timer chạy chương trình CKP } void CKP() // chương trình xung CKP { if(a