Thiết kế, chế tạo mô hình động cơ (phần điện)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH ĐỘNG CƠ (PHẦN ĐIỆN) NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn: ThS Huỳnh Quang Thảo Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Võ Anh Đào 1811251639 18DOTC2 Nguyễn Lê Tiến Phú 1811252551 18DOTC2 Hoàng Anh Tuấn 1811251840 18DOTA5 TP Hồ Chí Minh, 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiii DANH MỤC KÝ HIỆU xv DANH MỤC BẢNG xvi DANH MỤC ĐỒ THỊ xvii DANH MỤC SƠ ĐỒ xviii DANH MỤC HÌNH ẢNH xix LỜI MỞ ĐẦU xxii Chương GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .1 1.1 Tính cấp thiết đề tài .1 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.3 Mục tiêu đề tài .2 1.4 Nội dung đề tài .2 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 1.5.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp v 1.7 Kết đạt đề tài .3 Chương TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP 2.1 Xây dựng mơ hình rời hệ thống 2.1.1 Mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa 2.1.2 Mơ hình khởi động động 2.1.3 Mơ hình động hộp số 2.1.4 Mơ hình cung cấp điện động .6 2.2 Thiết kế chế tạo mơ hình động nổ 2.3 Hệ thống điều khiển động 2.3.1 Ưu nhược điểm động NZ-FE 2.3.2 Sơ lược hệ thống điều khiển động .9 2.4 Thiết kế mạch tạo lỗi 15 Chương 16 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI .16 3.1 Giới thiệu động 1NZ-FE (Hệ thống điều khiển động cơ) 16 3.1.1 Mạch nguồn hệ thống điều khiển động 16 3.1.1.1 Mô tả hoạt động 16 3.1.1.2 Sơ đồ mạch điện 16 3.1.2 Các tín hiệu đầu vào .17 3.1.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp (Mass Air Flow Sensor - MAF) 17 3.1.2.1.1 Hình dạng 17 3.1.2.1.2 Vị trí lắp đặt .17 3.1.2.1.3 Mô tả 18 3.1.2.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT- Intake Air Temperature) 18 vi 3.1.2.2.1 Hình dạng 18 3.1.2.2.2 Vị trí 18 3.1.2.2.3 Mô tả 19 3.1.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT – viết tắt Engine Coolant Temperature) .19 3.1.2.3.1 Hình dạng 19 3.1.2.3.2 Vị trí lắp đặt .20 3.1.2.3.3 Mô tả 20 3.1.2.4 Cảm biến vị trí bướm ga (TPS- Throttle Position Sensor) 20 3.1.2.4.1 Hình dạng 20 3.1.2.4.2 Vị trí lắp đặt .21 3.1.2.4.3 Mô tả 21 3.1.2.5 Cảm biến tiếng gõ (Knock sensor) 22 3.1.2.5.1 Hình dạng 22 3.1.2.5.2 Vị trí cảm biến 22 3.1.2.5.3 Mô tả 22 3.1.2.6 Cảm biến vị trí trục khuỷu (CPS-Crankshaft Position Sensor) 23 3.1.2.6.1 Hình dạng 23 3.1.2.6.2 Vị trí 23 3.1.2.6.3 Mô tả 24 3.1.2.6.4 Hoạt động 24 3.1.2.7 Cảm biến vị trí trục cam (CPS-Camshaft Poisition Sensor) 25 3.1.2.7.1 Hình dạng 25 3.1.2.7.2 Vị trí 25 3.1.2.7.3 Mô tả 25 3.1.2.8 Cảm biến oxy 26 3.1.2.8.1 Hình dạng 26 3.1.2.8.2 Vị trí 27 3.1.2.8.3 Mô tả 27 vii 3.1.3 Các tín hiệu đầu 29 3.1.3.1 Hệ thống khởi động .29 3.1.3.1.1 Hình dạng 29 3.1.3.1.2 Vị trí 29 3.1.3.1.3 Mô tả 29 3.1.3.2 Hệ thống đánh lửa 30 3.1.3.2.1 Hình dạng 30 3.1.3.2.2 Vị trí 30 3.1.3.2.3 Mơ tả hoạt động tín hiệu đánh lửa 30 3.1.3.3 Hệ thống điều khiển bơm nhiên liệu .34 3.1.3.2.1 Hình dạng 34 3.1.3.2.2 Mô tả 34 3.2 Thiết kế thi cơng mơ hình động .35 3.2.1 Xây dựng phương án thiết kế .35 3.2.2 Phương án bố trí hệ thống điện điều khiển động 36 3.3 Phương án thiết kế mạch tạo lỗi 37 Chương 38 QUY TRÌNH THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG PHẦN ĐIỆN .38 4.1 Thiết kế hệ thống điều khiển động .38 4.1.1 Thiết kế, mô mạch nguồn 38 4.1.2 Thiết kế, mơ mạch tín hiệu cảm biến 39 4.1.2.1 Mơ mạch cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF) nhiệt độ khí nạp (IAT) 39 4.1.2.2 Thiết kế mơ mạch cảm biến kích nổ 40 4.1.2.3 Thiết kế, mơ mạch cảm biến vị trí bướm ga 40 4.1.2.4 Thiết kế, mô mạch cảm biến oxy .41 viii 4.1.2.5 Thiết kế, mô mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát 42 4.1.2.6 Thiết kế, mô mạch cảm biến vị trí trục cam – khuỷu 42 4.1.3 Thiết kế, mô mạch đánh lửa 43 4.1.4 Thiết kế, mô mạch bơm nhiên liệu 44 4.1.5 Thiết kế, mô mạch khởi động 44 4.1.6 Thiết kế mô mạch cung cấp điện 45 4.2 Thiết kế sa bàn mạch điều khiển động .46 4.3 Thiết kế mạch tạo lỗi 46 Chương 49 THI CÔNG SẢN PHẨM VÀ THỬ NGHIỆM MƠ HÌNH 49 5.1 Chuẩn bị vật tư trang thiết bị .49 5.2 Q trình thi cơng mơ hình 50 5.3 Chạy thử nghiệm mơ hình 52 5.4 Xây dựng thực hành .54 5.4.1 Kiểm tra điện áp 54 5.4.1.1 Mục đích 54 5.4.1.2 An toàn 54 5.4.1.3 Chuẩn bị 54 5.4.1.4 Các bước tiến hành 54 5.4.1.5 Kết Luận .55 5.4.2 Kiểm tra mạch cấp nguồn 56 5.4.2.1 Mục đích 56 5.4.2.2 An toàn 56 5.4.2.3 Chuẩn bị 56 ix 5.4.2.4 Các bước thực .56 5.4.2.5 Kết luận 57 5.4.3 Kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga 58 5.4.3.1 Mục đích 58 5.4.3.2 An toàn 58 5.4.3.3 Chuẩn bị 58 5.4.3.4 Sơ đồ mạch điện 58 5.4.3.5 Các bước thực kiểm tra 59 5.4.3.6 Kết luận 60 5.4.4 Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát 61 5.4.4.1 Mục đích 61 5.4.4.2 An toàn 61 5.4.4.3 Chuẩn bị 61 5.4.4.4 Sơ đồ mạch điện 62 5.4.4.5 Các bước thực kiểm tra 62 5.4.4.6 Kết luận 62 5.4.5 Kiểm tra cảm biến oxy 63 5.4.5.1 Mục đích 63 5.4.5.2 An toàn 63 5.4.5.3 Chuẩn bị dụng cụ 63 5.4.5.4 Sơ đồ mạch điện 63 5.4.5.5 Các bước thực .64 5.4.5.6 Kết luận 65 5.4.6 Kiểm tra tín hiệu đánh lửa 66 x 5.4.6.1 Mục đích 66 5.4.6.2 An toàn 66 5.4.6.3 Chuẩn bị 66 5.4.6.4 Các bước thực .66 5.4.6.5 Kết luận 68 5.4.7 Kiểm tra kim phun tín hiệu kim phun .69 5.4.7.1 Mục đích 69 5.4.7.2 An toàn 69 5.4.7.3 Chuẩn bị 69 5.4.7.4 Các bước thực .69 5.4.7.5 Kết luận 71 5.4.8 Kiểm tra mạch điều khiển bơm xăng 72 5.4.8.1 Mục đích 72 5.4.8.2 An toàn 72 5.4.8.3 Chuẩn bị 72 5.4.8.4 Các bước thực .72 5.4.8.5 Kết luận 73 5.4.9 Kiểm tra mạch cảm biến vị trí bướm ga .74 5.4.9.1 Mục đích 74 5.4.9.2 An toàn 74 5.4.9.3 Chuẩn bị 74 5.4.9.4 Các bước thực .74 5.4.9.5 Kết Luận 75 5.4.10 Chuẩn đoán lỗi động .76 xi 5.4.10.1 Mục đích 76 5.4.10.2 An toàn 76 5.4.10.3 Chuẩn bị 76 5.4.10.4 Các bước thực .76 5.4.10.5 Mã chẩn đoán lỗi 80 5.5 Đọc liệu đo số tín hiệu xung động 85 5.5.1 Sử dụng máy chuẩn đoán Autel để đọc liệu động động 85 5.5.2 Xung tín hiệu IGT 86 5.5.3 Xung tín hiệu kim phun 87 5.5.4 Xung tín hiệu NE G 88 Chương 91 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 91 6.1 Kết .91 6.2 Kết luận 91 6.3 Hướng phát triển đề tài .92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC 96 xii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu/ từ viết tắt Diễn giải tiếng Việt ABS Hệ thống chống bó cứng phanh CPS Cảm biến vị trí trục khuỷu CSS Cảm biến vị trí trục cam DOHC Động sử dụng cam đôi DLC3 Giắc nối truyền liệu No.3 DIS Hệ thống đánh lửa trực tiếp ĐNTN Đồ án tốt nghiệp ĐH SPKT TP Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật HCM Thành Phố Hồ Chí Minh ĐH CN Đại Học Công Nghệ Thành Phố TP.HCM Hồ Chí Minh ECU Bộ điều khiển điện tử tơ EBD Công nghệ phanh ô tô điện tử EFI Hệ thống phun xăng điện tử ETC Cảm biến nhiệt độ nước làm mát IAT Cảm biến nhiệt độ khí nạp ô tô xiii Diễn giải tiếng Anh Anti – Lock Brake System Crankshaft Position Sensor Camshaft Position Sensor Double OverHead Camshaft Distributorless ignition systems Electronic Control Unit Electronic Brakeforce Distribution Electronic Fuel Injection Engine Coolant Temperature Intake Air Temperature + Hở /ngắn mạch IGT hay IGF1 (từ đến 4) cuộn đánh lửa ECM + Cuộn đánh lửa NO.1 đến NO.4 + ECM Mạch mô tơ điều khiển P2102 chấp hành bứom ga-Tín hiệu thấp + Hở mạch mạch chấp hành bướm ga + Bộ chấp hành bướm ga + ECU động + Hở mạch mạch chấp hành bướm Mạch mô tơ điều khiển P2103 chấp hành bướm ga - Tín hiệu cao ga + Bộ chấp hành bướm ga + ECM động + Bướm ga + Cụm cổ họng gió P2111 Hệ thống điều khiển chấp hành bướm ga + Bộ chấp hành bướm ga + Bướm ga + Cụm cổ họng gió Dịng điện mơ tơ điều + Hở mạch mạch nguồn ETCS P2118 khiển chấp hành bướm + Cầu chì ETCS ga P2119 + ECM Cổ họng gió điều khiển + ETCS chấp hành bướm ga + ECM 84 5.5 Đọc liệu đo số tín hiệu xung động 5.5.1 Sử dụng máy chuẩn đoán Autel để đọc liệu động động Hình 14 Dữ liệu động đọc thơng qua máy chuẩn đốn Autel (Nguồn: chụp từ q trình đo kiểm thơng số ĐATN nhóm) 85 Thơng qua máy chuẩn đốn, xác định số giá trị tín hiệu từ cảm biến cấu chấp hành hệ thống điện động Một số giá trị tín hiệu nhóm đo được: Giá trị điện áp máy phát 13,4 V, tốc độ độn 704 rpm, độ mở bướm ga tốc độ cầm chừng 0%, … số giá trị khác thể 5.5.2 Xung tín hiệu IGT Đồ thị Xung tín hiệu IGT (Nguồn: chụp từ q trình đo kiểm thơng số ĐATN nhóm) Mơ tả: Xung tín hiệu IGT dạng xung vng, bề rộng xung tương ứng với thời gian ngậm lửa cuộn sơ cấp bô bin, giá trị điện áp mức cao khoảng V mức thấp V 86 5.5.3 Xung tín hiệu kim phun Đồ thị 5 Xung tín hiệu kim phun (Nguồn: chụp từ trình đo kiểm thơng số ĐATN nhóm) Mơ tả: Tín hiệu xung kim phun dạng xung vuông để điều khiển lượng phun vào động cơ, Tín hiệu xung bật công tắc máy giá trị điện áp cao 12 V điện áp 87 bình ác quy), kim phun nối mass, điện áp trả mức điện áp thấp V tương ứng với thời gian kim phun bắt đầu phun nhiên liệu Thời gia phun tương ứng với bề rộng xung vng Khi kết thúc q trình phun, điện áp kim phun trở lại 12 V 5.5.4 Xung tín hiệu NE G Đồ thị Tín hiệu NE tốc độ cầm chừng (Nguồn: chụp từ q trình đo kiểm thơng số ĐATN nhóm) Mơ tả: Ở tốc độ cầm chừng, tín hiệu xung NE có giá trị khoảng V Xung tín hiệu bị khuyết vị trí tương ứng với rãnh khuyết đĩa xung 88 Đồ thị Tín hiệu G tốc độ cầm chừng (Nguồn: chụp từ q trình đo kiểm thơng số ĐATN nhóm) Mơ tả: Ở tốc độ cầm chừng, tín hiệu xung G có giá trị khoảng V xung cho vòng quay trục cam Xung tín hiệu bị khuyết vị trí tương ứng với rãnh khuyết đĩa xung Đồ thị Tín hiệu xung NE G tốc độ 3000 rpm (Nguồn: chụp từ trình đo kiểm thơng số ĐATN nhóm) 89 Mơ tả: Khi tốc độ 3000 rpm, tín hiệu xung NE có giá trị tăng lên so với tốc độ cầm chừng khoảng giá trị 18 V tín hiệu G khoảng 11 V 90 Chương ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 6.1 Kết Sau hai tháng thực đồ án tốt nghiệp, nhóm chúng em hồn thành mơ hình động 1NZ-FE hồn thiện thiết kế hệ thống điều khiển động đấu trực tiếp lên mơ hình Song song nhóm chúng em thiết kế tạo mạch cố trực tiếp mơ hình biên soạn tài liệu thực hành động để phục vụ, hỗ trợ cho việc giảng dạy học tập sinh viên ngành ô tô 6.2 Kết luận Sau hai tháng nghiên cứu tiến hành, “Mơ Hình Động Cơ Phun Xăng Điện Tử TOYOTA 1NZ-FE” hồn thành tiến độ Trước hết mơ hình giúp nhóm thực hồn thành tốt chương trình trước tốt nghiệp đồng thời góp phần củng cố vững kiến thức học Bên cạnh sản phẩm đề tài cịn công cụ hỗ trợ đắc lực cho công tác giảng dạy, góp phần tạo điều kiện thuận lợi cho sinh viên học tập nghiên cứu Đề tài thực thời gian ngắn nên nhóm thực tập trung nghiên cứu, giải vấn đề xung quanh nội dung đề tài như: thiết kế, tiến hành dây điện cho “Mơ Hình Động Cơ Phun Xăng Điện Tử TOYOTA 1NZ-FE”, thiết kế sa bàn, giắc chuẩn đoán, tạo mạch lỗi, đồng hồ đo áp suất nhiên liệu Mơ hình có kết cấu gọn gàng với cách bố trí hợp lý khung, làm tăng mức độ trực quan tích cực hóa người học, qua sinh viên tiến hành nghiên cứu, thực hành Kích thích khả tìm tịi, sáng tạo học tập sinh viên Do thời gian hạn chế trình độ, kiến thức chun mơn cịn hạn hẹp nên nhóm thực tập trung vào nội dung, vấn đề đề tài Nếu điều kiện thời gian thuận lợi nhóm thực nghiên cứu sâu vấn đề hệ thống 91 6.3 Hướng phát triển đề tài Đề tài thực nhằm mục đích phục vụ cơng tác giảng dạy học tập, tăng khả tiếp thu có thêm hiểu biết hoạt động hệ thống, mang lại hiệu cao giảng dạy học tập kinh phí cịn hạn hẹp nên nhóm chúng em chọn đề tài với động thuộc hệ cũ Do nhóm đề xuất sử dụng động đại mơ hình, thiết kế thêm hệ thống liên quan đến hệ thống điều khiển động xây dựng nhiều thực hành 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mơ hình phun xăng đánh lửa - Trường đại học cơng nghệ Tp Hồ Chí Minh [2] Mơ hình khởi động động - Trường đại học cơng nghệ Tp Hồ Chí Minh [3] Mơ hình cắt động hộp số - Xưởng thực hành trường đại học cơng nghệ Tp Hồ Chí Minh [4] Mơ hình cung cấp điện động - Xưởng thực hành trường đại học cơng nghệ Tp Hồ Chí Minh [5] Mơ hình động phun dầu điện tử Commonrail KIA BONGO - Trường đại học công nghệ Tp Hồ Chí Minh) [6] Mơ hình động phun xăng điện tử TOYOTA V6 3VZ-FE -Trường đại học công nghệ Tp Hồ Chí Minh) [7] Vị trí cảm biến động 1NZ-FE – Tài liệu động 1NZ-FE [8] Vị trí giắc nối khoang động - Phần mềm Toyota TIS [9] Vị trí giắc hộp cầu chì khoang cabin – Phần mềm Toyota TIS [10] Sơ đồ mạch điện hệ thống điều khiển động – Phần mềm Toyota TIS [11] Sơ đồ vị trí chân giắc ECU – Phần mềm Toyota TIS [12] Ảnh minh họa công tắc tạo cố mô hình – Mơ hình cựu sinh viên Huỳnh Quang Thảo Trần Hoàng Vũ - Trường ĐH SPKT TP.HCM [13] Sơ đồ mạch nguồn ECU động – Tài liệu động 1NZ-FE [14] Cấu tạo cảm biến MAF – Tài liệu động 1NZ-FE [15] Cảm biến nhiệt độ khí nạp IAT – Tài liệu động 1NZ-FE [16] Cấu tạo đồ thị quan hệ góc mở bướm ga, điện áp – Tài liệu động 1NZ-FE [17] Tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu tín hiệu – Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZ-FE [18] Cảm biến vị trí trục cam – Tài liệu động 1NZ-FE [19] Tín hiệu cảm biến vị trí trục cam - Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZFE 93 [20] Cấu tạo cảm biến chân cảm biến oxy - Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZ-FE [21] Mạch điều khiển cảm biến oxy - Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZFE [22] Các chi tiết phận hệ thống đánh lửa - Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZ-FE [23] Sơ đồ tín hiệu đầu vào mạch đánh lửa động - Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZ-FE [24] Tín hiệu IGT thời điểm đánh lửa sớm - Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZ-FE [25] Tín hiệu IGF hàm tín hiệu IGT, dòng sơ cấp - Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZ-FE [26] Mạch cảm biến vị trí bướm ga - Tài liệu động 1NZ-FE [27] Đồ thị thể mối quan hệ điện áp điện áp góc mở bướm ga - Tài liệu động 1NZ-FE [28] Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát -Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZ-FE [29] Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy - - Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZFE [30] Dạng sóng cảm biến oxy - Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZ-FE [31] Sơ đồ mạch tín hieejuj đánh lửa IGT - - Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZ-FE [32] Dạng sóng tín hiệu IGT - Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZ-FE [33] Cấu tạo kim phun - Tài liệu động 1NZ-FE [34] Bơm nhiên liệu - Tài liệu động 1NZ-FE [35] Giắc DLC3 (OBD2) - Phần mềm Toyota TIS ➢ Tài liệu động 1NZ-FE: https://oto-hui.com/threads/chuyen-de-dong-co-1nz-fe-tren-xe-toyotavios.97369/ 94 ➢ Tài liệu khai thác hệ thống điện động 1NZ-FE https://obdvietnam.vn/news/25630/chia-se-do-an-o-to-khai-thac-dong-co-1nzfe-tren-xe-toyota-vios-200785702409.html ➢ Phần mềm Toyota TIS GSIC - Trung Tâm Thơng Tin Dịch Vụ Tồn Cầu 95 PHỤ LỤC - Bảng vẽ thiết kế sa bàn sơ đồ chân giắc hộp ECU động - Bảng vẽ thiết kế vị trí cơng tắc mạch tạo lỗi 96 ... 4.1.2.6 Thiết kế, mô mạch cảm biến vị trí trục cam – khuỷu 42 4.1.3 Thiết kế, mô mạch đánh lửa 43 4.1.4 Thiết kế, mô mạch bơm nhiên liệu 44 4.1.5 Thiết kế, mô mạch khởi động ... DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Trang Hình Mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa [1] Hình 2 Mơ hình khởi động động [2] Hình Mơ hình cắt động hộp số [3] .6 Hình Mơ hình cung... kế chế tạo mơ hình động nổ Cùng với thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống rời, có số mơ hình động thiết kế tổng hợp hệ thống điều khiển đưa vào mơ hình phục vụ giảng dạy học tập Ưu điểm: - Được thiết