Thiết kế, thi công mô hình hệ thống phun xăng đánh lửa trực tiếp trên toyota innova 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN TOYOTA INNOVA 2015 NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn: ThS Bùi Văn Tâm Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Quốc Long 1811251425 18DOTB3 Nguyễn Tuấn Kiệt 1811251926 18DOTB3 Nguyễn Xuân Hướng 1811251513 18DOTB3 Tp.HCM, ngày 02 tháng 08 năm 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH .x LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tầm quan trọng hệ thống phun xăng đánh lửa .7 1.2 Sơ lược nguyên lý hoạt động hệ thống phun xăng đánh lửa 1.3 Nhiệm vụ hệ thống phun xăng đánh lửa động xăng .8 1.4 Phân loại hệ thống phun xăng 1.5 Phân loại hệ thống đánh lửa 10 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TOYOTA 13 2.1 Hệ thống điều khiển động Toyota Innova 13 2.1.1 Khái quát hệ thống điều khiển động Toyota Innova .13 2.1.2 Mạch nguồn cung cấp cho hộp ECU 15 2.1.3 Các cảm biến đầu vào hệ thống 17 2.2 Cơ sở lý thuyết hệ thống đánh lửa trực tiếp 26 2.2.1 Lý thuyết đánh lửa 26 2.2.2 Chức điều khiển đánh lửa ECU 30 2.2.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc số phận .32 2.3 Cơ sở lý thuyết hệ thống phun xăng điện tử .34 2.3.1 Tổng quan hệ thống phun xăng Toyota 34 v 2.3.2 u cầu tỷ lệ xăng khơng khí 35 2.3.3 Mô tả hệ thống 37 2.3.4 Nguyên lý hoạt động 38 2.3.5 Cấu tạo nguyên lý làm việc số phận .40 Chương 3: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN XE TOYOTA INNOVA 2015 .45 3.1 u cầu mơ hình 45 3.2 Phương án thiết kế khung bảng .45 3.2.1 Các phương án đề xuất .45 3.2.2 Dự đoán nguyên vật liệu làm khung bảng 48 3.3 Phương án bố trí thiết bị đấu nối dây điện 49 3.4 Phương án thiết kế sau nhóm 52 Chương 4: THIẾT KẾ, THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN TOYOTA INNOVA 2015 .54 4.1 Thiết kế, xây dựng mơ hình vẽ 54 4.1.1 Thiết kế vẽ khung đỡ 54 4.1.2 Thiết kế, bố trí thiết bị 55 4.2 Các mạch điện mơ hình 56 4.3 Kế hoạch thi cơng mơ hình 64 4.4 Q trình thi cơng, thực phần khung .65 4.5 Q trình thi cơng, lắp đặt mơ hình 69 4.5.1 Các thiết bị lắp ráp mơ hình .69 4.5.2 Xác định chân ECU cảm biến .73 4.5.3 Đo kiểm thiết bị xem có bị hư hỏng không 76 4.5.4 Lắp đặt thiết bị lên bảng 77 4.5.5 Đấu nối dây điện .79 Chương 5: THỬ NGHIỆM VÀ ĐIỀU CHỈNH 83 5.1 Cấp nguồn cho mô hình 83 5.2 Cho mơ hình hoạt động 83 vi 5.2.1 Đo điện áp chân cấp nguồn thường trực nuôi nhớ ECU 83 5.2.2 Bật chìa khóa kiểm mạch nguồn hệ thống 84 5.2.3 Đo kiểm chân tín hiệu cảm biến 85 5.3 Hướng dẫn sử dụng mơ hình 89 5.4 Mô tả hoạt động phận chấp hành 89 5.5 Những hư hỏng cách điều chỉnh, khắc phục .92 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .96 6.1 Kết luận 96 6.2 Thuận lợi khó khăn .96 6.3 Kiến nghị 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Diễn nghĩa STT Từ viết tắt I3 Động xy lanh đặt thẳng hàng I4 Động xy lanh đặt thẳng hàng I6 Động xy lanh đặt thẳng hàng V6 Động xy lanh đặt thành hình chữ V) V8 Động xy lanh đặt thành hình chữ V) ECU IC CPU Central Processing Unit EFI Electronic Fuel Injection) 10 ISA Hệ thống đánh lửa sớm điện tử 11 IGT Ignition Timing 12 IGF Ignition Feedback 13 TCCS Toyota Computor Cotroled System 14 TBĐK Thiết Bị Điều Khiển 15 ĐTĐK Đối Tượng Điều Khiển 16 ISC Idle Speed Control 17 ROM Read Only Memory 18 RAM Random Access Memory 19 CMP Camshaft Position Sensor 20 CKP Crankshaft Position Sensor 21 TDC Top Dead Center Electronic Control Unit Intergrated Circuit viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Bảng dự đoán nguyên vật liệu làm khung đỡ 48 Bảng 4.1: Kế hoạch thi công phần mơ hình .64 Bảng 4.2: Các thiết bị, công cụ, vật tư phục vụ trình làm khung .65 Bảng 4.3: Thiết bị lắp ráp mơ hình 69 Bảng 4.4: Các chân giắc hộp ECU 73 Bảng 4.5: Xác định giắc chân thiết bị 74 Bảng 4.6: Các thiết bị gắn thêm .79 Bảng 4.7: Các cơng cụ hỗ trợ q trình đấu nối dây .81 Bảng 5.1: Những hư hỏng cách khắc phục 92 ix DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1: Mơ hình phun dầu cao áp Hình 2: Hệ thống đánh lửa sử dụng chia điện .3 Hình 3: Sơ đồ mạch hệ thống đánh lửa không tiếp điểm Hình 1.1: Hệ thống phun xăng đơn điểm (Single Point Injection - SPI) Hình 1.2: Hệ thống phun xăng hai điểm (BiPoint Injection - BPI) Hình 1.3: Hệ thống phun xăng đa điểm (MultiPoint Injection - MPI) 10 Hình 1.4: Hệ thống đánh lửa vít 10 Hình 1.5: Hệ thống đánh lửa bán dẫn .11 Hình 1.6: Hệ thống ESA 11 Hình 1.7: Hệ thống đánh lửa trực tiếp 12 Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển động Toyota Innova 13 Hình 2.2: Hộp ECU động Toyota Innova 14 Hình 2.3: Sơ đồ chân giắc hộp ECU 14 Hình 2.4: Sơ đồ khối cấu trúc ECU 15 Hình 2.5: Mạch cấp nguồn dương cho ECU 15 Hình 2.6: Mạch nối mass ECU 16 Hình 2.7: Cảm biến loại điện từ .17 Hình 2.8: Cấu tạo bên cảm biến loại điện từ 18 Hình 2.9: Đĩa xung tín hiệu G cảm biến trục cam 18 Hình 2.10: Xung tín hiệu G gửi ECU 19 Hình 2.11: Đĩa xung tín hiệu NE cảm biến trục khuỷu 19 Hình 2.12: Xung tín hiệu NE gửi ECU .20 Hình 2.13: Cấu tạo bên cảm biến lưu lượng khí nạp .20 Hình 2.14: Hoạt động dây sấy 20 Hình 2.15: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp 21 Hình 2.16: Họng ga cảm biến vị trí bướm ga 22 Hình 2.17: Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga 22 x Hình 2.18: Cảm biến oxy cấu tạo bên 23 Hình 2.19: Cấu tạo bàn đạp ga cảm biến vị trí bàn đạp ga 24 Hình 2.20: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát 25 Hình 2.21: Cấu tạo cảm biến kích nổ .26 Hình 2.22: Bản đồ góc đánh lửa sớm lý tưởng 28 Hình 2.23: Góc đánh lửa sớm thực tế 29 Hình 2.24: Sơ đồ điều khiển thời điểm đánh lửa ECU 30 Hình 2.25: Góc đánh lửa sớm khởi động 31 Hình 2.26: Góc đánh lửa sau khởi động 31 Hình 2.27: Cấu tạo bobine 32 Hình 2.28: Bugi đầu dài sử dụng Toyota Innova .33 Hình 2.29: Cấu tạo bugi 34 Hình 2.30: Sơ đồ khối TCCS Toyota 34 Hình 2.31: Bầu xúc tác hóa khử (catalytic converter) .35 Hình 2.32: Ảnh hưởng λ P be 36 Hình 2.33: Sơ đồ khối hệ thống phun xăng điện tử 37 Hình 2.34: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu .38 Hình 2.35: Sơ đồ khối hoạt động hệ thống EFI 39 Hình 2.36: Cấu tạo vị trí bơm xăng 40 Hình 2.37: Kim phun đầu dài Toyota Innova 41 Hình 2.38: Cấu tạo kim phun .42 Hình 2.39: Cấu tạo điều áp xăng 43 Hình 2.40: Cấu tạo giảm rung 44 Hình 3.1: Khung bảng đứng .45 Hình 3.2: Khung bảng nằm 46 Hình 3.3: Khung bảng nghiêng 47 Hình 3.4: Bố trí thiết bị dây điện mặt bảng 49 Hình 3.5: Bố trí thiết bị mặt bảng dây điện nằm sau bảng .50 xi Hình 3.6: Bố trí thiết bị mặt bảng dây điện nằm sau bảng có kết hợp in mạch điện bảng có giắc domino để đo kiểm 51 Hình 3.7: Ý tưởng khung đỡ có hai mặt phẳng để trình bày mơ hình .52 Hình 3.8: Ý tưởng bố trí phần bảng mơ hình 52 Hình 3.9: Ý tưởng đấu nối dây điện qua domino trung gian 53 Hình 4.1: Thiết kế khung đỡ phần mềm AutoCAD 54 Hình 4.2: Thiết kế khung 3D phân mềm AutoCAD 54 Hình 4.3: Bản vẽ khung đỡ mơ hình 55 Hình 4.4: Thiết kế đường dây điện phần mềm AutoCAD 55 Hình 4.5: Bản vẽ sau bố trí đầy đủ thiết bị lên bảng .56 Hình 4.6: Mạch cấp nguồn cho ECU .57 Hình 4.7: Mạch điều khiển bơm xăng 58 Hình 4.8: Mạch điều khiển phun nhiên liệu .59 Hình 4.9: Kim phun giắc điện kim phun 59 Hình 4.10: Mạch điều khiển đánh lửa 60 Hình 4.11: Bobine giắc chân bobine .60 Hình 4.12: Cảm biến lưu lượng khí nạp giắc chân .61 Hình 4.13: Mạch điện cảm biến lưu lượng khí nạp xe 61 Hình 4.14: Sơ đồ mạch điện giắc chân cảm biến nhiệt độ nước 62 Hình 4.15: Sơ đồ mạch điện giắc chân cảm biến vị trí bướm ga 62 Hình 4.16: Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy 63 Hình 4.17: Sơ đồ mạch điện cảu cảm biến bị trí bàn đạp ga 63 Hình 4.18: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam trục khuỷu .64 Hình 4.19: Quá trình làm khung .67 Hình 4.20: Dán decal cho mặt bảng 68 Hình 4.21: Khung đỡ sau lắp đặt xong 68 Hình 4.22: Xác định giắc chân hộp ECU 73 Hình 4.23: Bobine bugi sau lắp đặt 77 Hình 4.24: Kim phun sau lắp đặt 78 xii Hình 4.25: Các cảm biến oxy, lưu lượng, nhiệt độ nước lắp vào bảng 78 Hình 4.26: Cảm biến vị trí trục cam, khuỷu, bơm xăng, bàn đạp ga lắp vào bảng 78 Hình 4.27: Quá trình lắp đặt thiết bị lên bảng 79 Hình 4.28: Mơ hình sau hoàn thiện .82 Hình 5.1: Bình ắc quy 12V-6Ah 83 Hình 5.2: Đo điện áp chân BATT 83 Hình 5.3: Đo điện áp chân IGSW 84 Hình 5.4: Đo điện áp chân +B 84 Hình 5.5: Đo điện áp chân VC 85 Hình 5.6: Đo điện áp chân THW 85 Hình 5.7: Đo điện áp chân A1A+ .86 Hình 5.8: Đo điện áp chân VG 86 Hình 5.9: Đo kiểm chân THA 87 Hình 5.10: Đo điện áp chân VTA1 87 Hình 5.11: Đo điện áp chân VTA2 88 Hình 5.12: Đo kiểm chân VPA 88 Hình 5.13: Đo điện áp chân VPA2 89 Hình 5.14: Bơm xăng hoạt động .90 Hình 5.15: Bobine bugi số hoạt động 90 Hình 5.16: Kim phun số hoạt động 91 Hình 5.17: Bướm ga hoạt động .91 xiii bướm ga xem có bị hư hỏng hay không - Đo điện trở motor bướm ga xem có nằm phạm vi cho phép hay khơng, vượt phạm vi motor bướm ga hư 95 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Sau thời gian tháng nhóm cố gắng nghiên cứu chế tạo đề tài "Thiết kế, thi công mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa Toyota Innova 2015" Nhóm thiết kế lắp đặt hồn chỉnh hệ thống phun xăng, đánh lửa trực tiếp, gọn gàng khoa học hoạt động tốt Mục đích nhóm chúng em muốn nắm khối hệ thống điều khiển tự động cảm biến nơi nhận nhận biết chế độ hoạt động động gửi tín hiệu đến xử lý trung tâm tính tốn để đưa tín hiệu phù hợp, tối ưu để điều khiển cấu chấp hành hoạt động kinh tế hiệu Trải qua q trình thực mơ hình phun xăng đánh lửa trực tiếp xe Toyota Innova 2015 giúp nhóm kết hợp tốt lý thuyết thực hành từ nhóm hiểu sâu kiến thức học rút học kinh nghiệm quan trọng: - Nắm nguyên lý làm việc số hư hỏng phương pháp kiểm tra hệ thống cách khoa học từ sửa chữa hệ thống xe - Giúp bọn em hiểu sơ đồ mạch điện cách tiếp cận xe đời - Với kết cấu gọn gàng mơ hình cách bố trí hợp lý sa bàn, làm tăng mức độ trực quan người học - Kích thích khả tìm tịi, học tập sáng tạo sinh viên 6.2 Thuận lợi khó khăn * Thuận lợi: - Mơ hình mơ chi tiết giống hệ thống phun xăng đánh lửa hoạt động xe - Là mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa sử dụng phổ biến - Được thiết kế đầy đủ chi tiết có tính thẩm mỹ cao 96 - Mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa trực tiếp giúp tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu - Loại bỏ nhược điểm so với hệ thống đánh lửa đời trước - Các chi tiết làm mơ hình lấy từ chi tiết xe thật như: ECU động cơ, bobine, kim phun, bướm ga, bơm xăng, cảm biến… * Khó khăn: - Sự cân chỉnh cảm biến trục khuỷu khó, phải milimet bắt xung bánh trục khuỷu, trục cam phát - Tìm kiếm chi tiết khó khăn đặt biệt bánh trục khuỷu bánh trục cam, bánh trục cam nhóm phải thiết kế vẽ tìm sở để gia công bánh trục cam - Khi gắn cảm biến bị lệch làm bobine kim phun khó hoạt động hoạt động sai thời điểm 6.3 Kiến nghị Đề tài “ Thiết kế, thi cơng mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa trực tiếp Toyota Innova 2015” đề tài mang tính ứng dụng thực tiễn cao nên tiếp tục phát triển tiếp tục Nhằm tăng khả ứng dụng phát triển mở rộng tiện lợi trình sử dụng mơ hình nên phát triển thành mơ hình có khả tự động phát nguy hư hỏng hạn chế cường độ hoạt động trực tiếp ngắt hoạt động hệ thống thông báo cho người dùng Để hạn chế hư hỏng đảm bảo an toàn cho hành khách phương tiện Để hoàn thành đồ án trước hết nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Văn Tâm hướng dẫn bảo nhóm em suốt trình thực đồ án Do thời gian có hạn, kiến thức tài liệu tham khảo kinh nghiệm thực tiễn chưa nhiều, hiểu khái quát hệ thống điều khiển động cơ, cấu tạo nguyên lý hệ thống nhỏ bao gồm: Hệ thống phun xăng hệ thống đánh lửa Vì vậy, đồ án khơng tránh khỏi sai sót Em mong thầy góp ý để đồ án tốt nghiệp hoàn thiện 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Oanh Phun xăng điện tử EFI Nhà xuất Tổng hợp TP Hồ Chí Minh, 2008 [2] TS Nguyễn Văn Nhanh - ThS Nguyễn Văn Bản Hệ thống điện - điện tử ô tô HUTECH, 2017 [3] Nguyễn Văn Bản Động đốt HUTECH, 2017 [4] TS Nguyễn Văn Nhanh - ThS Phạm Hữu Nghĩa Hệ thống điều khiển tự động ô tô HUTECH, 2018 [5] Phạm Bá Khiển CAD HUTECH, 2019 [6] Todd Ryden – Rakuten Kobo High-Performance Ignition Systems S - A Design, 2014 [7] Toyota Training manual TCCS (TOYOTA COMPUTER - CONTROLLED SYSTEM) Toyota Motor Corporation, 1997 [8] Trần Tuấn Dũ Cảm biến sử dụng phun xăng điện tử EFI Internet: https://tailieuoto.vn/cam-bien-su-dung-trong-phun-xang-dien-tu-efi/ [9] Trung tâm VATC Hệ thống đánh lửa sớm điện tử - Cấu tạo, nguyên lý lỗi phổ biến Internet: https://oto.edu.vn/he-thong-danh-lua-som-dien-tu/?fbclid=IwAR3rG GVO-NzzQZUFyPSWfXm3OqJacB5spOPrrSt8c2Dsz6MME245uV3-kuQ [10] Trung tâm VATC Hệ thống phun nhiên liệu điện tử - EFI: nguyên tắc quan trọng Internet: https://oto.edu.vn/he-thong-phun-nhien-lieu-dien-tu-efi/ 98 Phụ lục ... Chương 3: Phương án thi? ??t kế mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa trực tiếp Toyota Innova 2015 Chương 4: Thi? ??t kế, thi cơng mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa trực tiếp Toyota Innova 2015 Chương 5:... mơ hình phun xăng đánh lửa trực tiếp ngồi thực tế Nên nhóm lựa chọn đề tài ? ?Thi? ??t kế, thi cơng mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa trực tiếp Toyota Innova 2015? ?? Tình hình nghiên cứu a Tình hình. .. trí thi? ??t bị đấu nối dây điện 49 3.4 Phương án thi? ??t kế sau nhóm 52 Chương 4: THI? ??T KẾ, THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN TOYOTA INNOVA 2015 .54 4.1 Thi? ??t