Thiết kế và chế tạo mô hình mô phỏng hệ thống phun xăng đánh lửa có kết hợp với máy chẩn đoán

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA CÓ KẾT HỢP VỚI MÁY CHẨN ĐỐN NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN PHỤ THƯỢNG LƯU Sinh viên thực hiện: MSSV: LỚP: Lương Phúc Vinh 1811250832 18DOTB3 Nguyễn Trọng Tâm 1811251974 18DOTB3 Nguyễn Trung Cang 1811250049 18DOTB3 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC HÌNH ẢNH x DANH MỤC CÁC BẢNG xiii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu .4 1.5 Giới hạn đề tài 1.5.1 Giới thiệu động Toyota Camry 1.5.2 Thông số động 2AZ-FE 1.5.3 Các hệ thống điều khiển động 2AZ-FE 1.5.4 Sơ đồ kết cấu hệ thống điều khiển động 2AZ-FE 12 1.5.5 Điều khiển động 13 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM 14 2.1 Mô tả .14 2.1.1 Mạch nguồn 14 2.1.2 Mạch VC .15 2.2 Điện cực cảm biến 16 2.2.1 Dùng điện áp VC (VTA, VPA) .16 2.2.2 Dùng nhiệt điện trở 17 2.3 Cảm biến lưu lượng khí nạp 18 2.3.1 Chức nhiệm vụ 18 v 2.3.2 Các loại cảm biến lưu lượng khí nạp .18 2.3.2.1 Cấu tạo cảm biến lưu lượng kiểu dây sấy 19 2.3.3 Hoạt động 20 2.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 21 2.4.1 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 21 2.5 Các tạo tín hiệu G NE (cảm biến vị trí trục cam cảm biến vị trí trục khuỷu) 23 2.5.1 Cảm biến vị trí trục cam 23 2.5.2 Cảm biến vị trí trục khuỷu .23 2.6 Cảm biến oxy 24 2.6.1 Cấu tạo 24 2.6.2 Hoạt động 26 2.7 Một số tín hiệu khác 27 2.7.1 Tín hiệu khởi động STA 27 2.7.2 Tín hiệu A/C (Điều hịa khơng khí) 27 2.7.3 Tín hiệu phụ tải điện .27 2.8 Bộ điều khiển trung tâm ( ECU) 28 2.8.1 Bộ phận cấu trúc chung ECU 28 2.8.2 Các thành phần chức phận 28 2.8.2.1 Bộ phận kết nối (Interface) 28 2.8.2.2 Bộ nhớ ECU 32 2.8.2.3 Bộ vi xử lí ECU 35 2.8.2.4 BUS (ECU) 35 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ (EFI), VÀ ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP DIS .37 3.1 Kết cấu hệ thống EFI 37 3.2 Các loại EFI 38 3.2.1 L- EFI (loại điều khiển lưu lượng khơng khí) 38 3.2.2 D- EFI (loại điều khiển áp suất đường ống nạp) 39 3.3 Hệ thống nhiên liệu 39 3.4 Điều khiển bơm nhiên liệu 42 vi 3.5 Điều khiển thời gian phun nhiên liệu 43 3.6 Khái quát hệ thống đánh lửa .46 3.6.1 Ưu điểm sử dụng hệ thống đánh lửa trực tiếp 47 3.6.2 Kết cấu hệ thống DIS 47 3.6.3 Hoạt động 49 3.6.4 Tín hiệu IGT IGF 50 3.6.5 Điều khiển đánh lửa khởi động điều khiển đánh lửa sau khởi động 51 3.6.6 Góc đánh lửa sớm 52 3.6.7 Hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC 53 CHƯƠNG 4: CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE .56 4.1 Giắc cắm OBD 56 4.1.1 OBD1 57 4.1.2 OBD .58 4.2 Kiến thức chung chẩn đoán .60 4.2.1 Lý thuyết chẩn đoán 60 4.2.2 Ngun lí hình thành hệ thống tự chẩn đoán 60 4.2.3 Các loại thông số dùng chẩn đoán .61 4.3 Bảng mã chẩn đoán hư hỏng (DTC) hệ thống đánh lửa động 2AZ-FE Toyota Camry 62 4.4 Hệ thống chẩn đoán M-OBD .65 4.4.1 Chế độ thường chế độ kiểm tra 66 4.4.2 DLC3 ( Giắc nối truyền liệu 3) 66 4.4.3 Xóa mã chẩn đoán 68 4.4.3.1 Xóa mã dung máy chẩn đoán 68 4.4.3.2 Xóa mã khơng dùng máy chẩn doán 68 4.5 Bảo dưỡng sửa chữa 68 4.5.1 Ý nghĩa việc kiểm tra, chẩn đoán 68 4.5.2 Các phương pháp kiểm tra, chẩn đoán 68 4.5.3 Kiểm tra bảo dưỡng hệ thống .69 4.5.3.1 Kiểm tra cầu chì 69 vii 4.5.3.2 Kiểm tra giắc nối 71 4.5.3.3 Kiểm tra kim phun .72 4.5.3.4 Sửa chữa Bobin .74 4.5.3.5 Bảo dưỡng vệ sinh bướm ga 75 CHƯƠNG 5: MƠ PHỎNG – THI CƠNG MƠ HÌNH .79 5.1 Lựa chọn phương án thiết kế mơ hình .79 5.2 Thi cơng mơ hình 81 5.3 Quá trình thi cơng, lắp đặt mơ hình 82 5.3.1 Các thiết bị lắp ráp mơ hình 82 5.4.1 Giới thiệu máy chẩn đoán 82 5.3.2 Xác định các chân ECU cảm biến .89 5.4 Kết nối mô hình với máy chẩn đoán 92 5.4.1.1 Cấu tạo máy chẩn đoán .92 5.4.1.2 Thông số kỹ thuật 93 5.4.1.3 Chức máy chẩn đoán 93 5.4.1.4 Dòng xe hỗ trợ .95 5.4.2 Quy trình mã lỗi khắc phục .97 CHƯƠNG 6: 131 6.1 Kết luận 131 6.2 Đề nghị 131 6.3 Hướng phát triển 131 Tài Liệu Tham Khảo .132 Phụ Lục 133 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GDI Gasoline direct injection FSI Fuel Stratified Injection FPRV Fuel Pressure Regular Valve MPI Multi-point fuel injection) SCV Suction Control Valve FPS Fuel Pressure Sensor SC Stratified charge PFI Port Fuel Injection CVVT Continuously Variable Valve Timing EFI Electronic Fuel Injection TCCS Toyota computer controlled system ESA Electronic Spark advance ISC Idle speed control ECU Electronic Control Unit OBD On – Board Diagnostics MIL Malfunction Indicator Light DLC Diagnostic Link Connector ix DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Xe Toyota Camry Hình 2: Động 2AZ-FE trang bị Toyota Camry Hình 3: Hệ thống phun xăng điện tử EFI Hình 4: Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS Hình 5: Hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC Hình 6: Chẩn đoán tơ 10 Hình 7: Hệ thống điều khiển thay đổi phối khí thông minh VVT-I 11 Hình 1: Sơ đồ mạch nguồn ECU 14 Hình 2: Sơ đồ mạch CC Đra VC 15 Hình 3: Mạch VC cảm biến vị trí bướm ga vị trí bàn đạp ga 16 Hình 4: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát sử dụng nhiệt điện trở 17 Hình 5: Sơ đồ mạch điện cảm biến lưu lượng khí nạp 18 Hình 6: Sơ đồ mạch bên cảm biến lưu lượng khí nạp 19 Hình 7: Nguyên tắc hoạt động đường đặc tuyến cảm biến lưu lượng khí nạp 21 Hình 8: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát 22 Hình 9: Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát 22 Hình 10: Sơ đồ mạch cảm biến vị trí trục cam cảm biến vị trí trục khuỷu 24 Hình 11: Cấu tạo đường đặc tính cảm biến oxy 25 Hình 12: Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy có sấy 26 Hình 13: Sơ đồ mạch tín hiệu NSW 27 Hình 14: Sơ đồ khối cấu trúc ECU 28 Hình 15: Bộ chuyển đổi A/D 29 Hình 16: Sơ đồ khối đếm 30 Hình 17: Sơ đồ khối trung gian chuyển đổi xung thành số 30 Hình 18: Bộ khuếch đại 31 Hình 19: Sơ đồ khối ổn áp 31 Hình 20: Sơ đồ khối 32 Hình 21: Sơ đồ phân loại nhớ bán dẫn 33 Hình 22: Cấu trúc chung 34 Hình 1: Hệ thống phun nhiên liệu điện tử EFI 37 Hình 2: Các loại phun nhiên liệu EFI 39 Hình 3: Cấu tạo bên bơm nhiên liệu 40 Hình 4: Vòi phun nhiên liệu 41 Hình 5: Sơ đồ mạch điều khiển bơm nhiên liệu động 2AZ-FE 42 Hình 6: Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS 46 Hình 7: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa trực tiếp 48 x Hình 8: Trình tự đánh lửa hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS 49 Hình 9: Tín hiệu IGT IGF 50 Hình 10: Điều khiển góc đánh lửa 51 Hình 11: Hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC 54 Hình 1: Cổng OBD ô tô 56 Hình 2: Cổng OBD 57 Hình 3: Cổng OBD2 58 Hình 4: OBD2 liên kết với hệ thống khác ô tô đời 59 Hình 5: Vị trí giắc DLC3 đè MIL 66 Hình 6: DLC3 ( Giắc nối truyền liệu 3) 66 Hình 1: Bảng vẽ mơ khung mơ hình phần mềm SolidWorks 3D 79 Hình 2: Khung mơ hình mơ qua Autocad 2D .80 Hình 3: Quá trình hàn khung 81 Hình 4: Khung hoàn thành .82 Hình 5: Xác định giắc chân hộp ECU .89 Hình 6: Giắc chân ECU 89 Hình 7: Thiết kế bảng vẽ sơ đồ vị trí thiết bị AutoCAD 2D .91 Hình 8: Bảng mơ hình hồn thiện 92 Hình 9: Kết nối máy chẩn đoán với hợp ECU 97 Hình 10: Chọn đời xe Toyota Camry 2004 .98 Hình 11: Chọn động (2AZ-FE) .98 Hình 12: Chọn vào phần đọc mã lỗi 99 Hình 13: Đang quét để tìm kiếm mã lỗi 99 Hình 14: Quét 10 mã lỗi 100 Hình 15: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát bị tháo 101 Hình 16: Máy chẩn đoán xuất lỡi cảm biến nhiệt độ nước làm mát 101 Hình 17: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát đã lắp vào 102 Hình 18: Chọn vào Menu để thực quy trình xóa mã lỡi .108 Hình 19: Chọn xóa mã lỡi 108 Hình 20: Mã lỗi cảm biến nhiệt độ nước làm mát đã sau khắc phục 109 Hình 21: Bobine đánh lửa đã bị cắt dây IGF 110 Hình 22: Máy chẩn đoán xuất mã lỗi bobine đánh lửa 111 Hình 23: Bobine đánh lửa đã nối dây IGF 112 Hình 24: Chọn vào Menu để thực quy trình xóa mã lỡi .118 Hình 25: Chọn xóa mã lỡi 119 Hình 26: Mã lỡi bobine đánh lửa đã sau khắc phục 119 Hình 27: Cảm biến lưu lượng khí nạp đã tháo mơ hình 120 xi Hình 28: Mã lỡi thứ cảm biến lưu lượng khí nạp xuất máy chẩn đoán .120 Hình 29: Mã lỡi thứ cảm biến lưu lượng khí nạp xuất máy chẩn đoán .121 Hình 30: Cảm biến lưu lượng khí nạp đã lắp vào mơ hình 121 Hình 31: Chọn vào Menu để thực quy trình xóa mã lỡi .129 Hình 32: Chọn xóa mã lỡi 130 Hình 33: Mã lỡi cảm biến lưu lượng khí nạp đã sau khắc phục 130 xii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Thiết bị lắp ráp mơ hình .82 Bảng 2: Các chân giắc hộp ECU 90 xiii • Bước 1: Đọc giá trị máy chẩn đốn (lưu lượng khí nạp) a Nối máy chẩn đoán với giắc DLC3 b Khởi động động bật máy chẩn đoán ON c Chọn mục sau: Powertrain / Engine and ECT / Data List / MAF d Đọc giá trị hiển thị máy chẩn đốn Kết quả: Lưu lượng dịng khí nạp (g/s) Đi đến 0.0 271.0 trở lên A B Trong khoảng từ 1.0 tới 270.0(*1) C *1: Giá trị phải thay đổi bướm ga mở hay đóng vào với động nổ máy A: Đi đến bước B: Đi đến bước C: Kiểm tra hư hỏng chập chờn • Bước 2: Kiểm tra cảm biến lưu lượng khí (điện áp nguồn cấp) a Tháo giắc nối C2 cảm biến lưu lượng khí (MAF) b Bật khố điện lên vị trí ON 122 c Đo điện áp theo giá trị bảng Điện áp tiêu chuẩn: Nối dụng cụ đo Điều kiện tiêu chuẩn +B (C2-3) - Mass thân xe đến 14 V d Nối lại giắc nối cảm biến MAF A: Trong điều kiện tiêu chuẩn => Đi đến bước B: Ngoài điều kiện tiêu chuẩn => Đi đến bước • Bước 3: Kiểm tra cảm biến lưu lượng khí (điện áp VG) • Kiểm tra điện áp - Ngắt giắc nối C2 cảm biến MAF Cấp điện áp ắc quy vào cực +B E2G Nối đầu đo dương (+) vào cực VG đầu đo âm (-) vào cực E2G Đo điện áp theo giá trị bảng Điện áp tiêu chuẩn: - Nối dụng cụ đo Điều kiện tiêu chuẩn VG (5) - E2G (4) 0.2 đến 4.9 V Nối lại giắc nối cảm biến MAF 123 A: Đạt => Đi đến bước B: Khơng đạt => Thay cảm biến lưu lượng khí • Bước 4: Kiểm tra hộp đầu nối khoang động (rơle EFI, cầu chì EFI Main) a Kiểm tra cầu chì EFI MAIN i Tháo cầu chì EFI MAIN khỏi hộp rơle khoang động ii Đo điện trở cầu chì EFI MAIN Điện trở tiêu chuẩn: Dưới Ω iii Lắp lại cầu chì EFI MAIN b Kiểm tra rơle EFI i Tháo hộp đầu nối khoang động khỏi hộp rơle khoang động ii Đo điện trở rơle EFI 124 Điện trở tiêu chuẩn: Nối dụng cụ đo Điều kiện tiêu chuẩn 10 kΩ trở lên 1E-6 - 1E-12 iii Dưới Ω (Cấp điện áp ắc quy vào cực 1E-9 1E -11) Lắp lại hộp đầu nối khoang động A: Đạt => Đi đến bước B: Không đạt => Thay hộp đầu nối khoang động cầu chì EFI Main • Bước 5: Kiểm tra dây điện giắc nối (cảm biến MAF – hộp đầu nối khoang động cơ) 125 a Kiểm tra cầu chì EFI No i Tháo cầu chì EFI No.3 khỏi hộp rơle cầu chì khoang động ii Đo điện trở cầu chì EFI No Điện trở tiêu chuẩn: Dưới Ω iii Lắp lại cầu chì EFI No b Ngắt giắc nối C2 cảm biến MAF c Tháo hộp đầu nối khoang động khỏi hộp rơle khoang động d Ngắt giắc nối 1E hộp đầu nối khoang động e Đo điện trở theo giá trị bảng Điện trở tiêu chuẩn (Kiểm tra hở mạch): Nối dụng cụ đo Điều kiện tiêu chuẩn +B (C2-3) - Hộp đầu nối khoang động (1E-6) Dưới Ω Điện trở tiêu chuẩn (Kiểm tra ngắn mạch): Nối dụng cụ đo Điều kiện tiêu chuẩn +B (C2-3) hay Hộp đầu nối khoang động (1E-6) - Mass thân xe 10 kΩ trở lên f Nối lại giắc nối cảm biến MAF g Nối lại giắc nối hộp đầu nối khoang động h Lắp lại hộp đầu nối khoang động A: Đạt => Kiểm tra mạch nguồn ECM đến bước B: Không đạt => Sửa chữa thay giắc nối 126 • Bước 6: Kiểm tra dây điện giắc nối (nối mass cảm biến) a Ngắt giắc nối C2 cảm biến MAF b Đo điện trở theo giá trị bảng Điện trở tiêu chuẩn: Nối dụng cụ đo Điều kiện tiêu chuẩn E2G (C2-4) - Mass thân xe Dưới Ω c Nối lại giắc nối cảm biến MAF A: Đạt => Đi đến bước B: Không đạt => Thay cảm biến lưu lượng khí 127 • Bước 8: Kiểm tra dây điện giắc nối (cảm biến MAF – ECM) a Ngắt giắc nối C2 cảm biến MAF b Tháo giắc nối C24 ECM c Đo điện trở theo giá trị bảng Điện trở tiêu chuẩn (Kiểm tra hở mạch): Nối dụng cụ đo Điều kiện tiêu chuẩn VG (C2-5) - VG (C24-118) Dưới Ω E2G (C2-4) - E2G (C24-116) 128 Điện trở tiêu chuẩn (Kiểm tra ngắn mạch): Nối dụng cụ đo Điều kiện tiêu chuẩn VG (C2-5) hay VG (C24-118) - Mass thân xe 10 kΩ trở lên d Nối lại giắc nối cảm biến MAF e Nối lại giắc nối ECM A: Đạt => Thay ECM B: Không đạt => Sửa chữa hay thay dây điện giắc nối Hình 31: Chọn vào Menu để thực quy trình xóa mã lỗi Kết nối máy chẩn đốn vào hộp ECU xóa mã lỗi, sau đọc lại mã lỗi, mã lỗi cảm biến lưu lượng khí nạp 129 Hình 32: Chọn xóa mã lỗi Và sau đọc lại mã lỗi, máy chẩn đoán mã lỗi cảm biến lưu lượng khí nạp Hình 33: Mã lỗi cảm biến lưu lượng khí nạp đã sau khắc phục 130 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 Kết luận - Với kết cấu gọn gàng mơ hình cách bố trí hợp lý sa bàn, làm tăng mức độ trực quan người học, qua sinh viên tiến hành nghiên cứu - Kích thích khả tìm tịi, sáng tạo học tập sinh viên Ngồi chúng em cịn thu kiến thức định sau: + Hiểu rõ hệ thống tự động điều khiển sử dụng + Nắm vững nguyên lý, chức cấu trúc chế độ điều khiển ECU động + Biết cấu tạo, cách bố trí phận hệ thống phun xăng, đánh lửa + Có cách thức chẩn đốn đo kiểm thiết bị hệ thống 6.2 Đề nghị Tận dụng phát triển phần mềm tin học ứng dụng trợ giúp cho trình nghiên cứu, học tập tăng thêm thời gian thực tế tiếp xúc với mơ hình hệ thống tơ 6.3 Hướng phát triển Nghiên cứu mô chi tiết tất hệ thống xe hãng Toyota, tiếp đến nghiên cứu mô tất dịng xe hãng khác Nhóm em mong đề tài nhóm Thầy bạn sinh viên khóa sau quan tâm tiếp tục phát triển đề tài 131 Tài Liệu Tham Khảo [1] TS Nguyễn Phụ Thượng Lưu (2017), “Công nghệ chẩn đốn sửa chữa & kiểm định tơ”, Giáo trình Hutech, TP HCM [2] TS Nguyễn Phụ Thượng Lưu, Ths Huỳnh Quang Thảo, (2021) Tài liệu học phần, Động Lực Học Ơ Tơ Đại học Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh [3] Phạm Xuân Mai (Chủ biên), Nguyễn Phụ Thượng Lưu – Nguyễn Văn Đông – Phạm Văn Hà – Trần Thị Mỹ Tiên, (2021) Thiết Kế Ơ Tơ Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [4] ThS Hà Ngọc Nguyên, SolidWorks, Giáo trình Hutech, 2013 [5] Nguyễn Văn Bản, Động đốt trong, Giáo trình Hutech, 2017 [6] Phạm Quốc Huy, “Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống đánh lửa – phun xăng điện tử”, Giáo trình Cao đẳng nghề Đà Lạt, TP Đà Lạt [7] Nguyễn Oanh, Phun xăng điện tử EFI, NXB tổng hợp Tp.HCM, 2005 [8] TS Nguyễn Văn Nhanh, ThS Phạm Hữu Nghĩa (2018), “Hệ thống điều khiển tự động ô tô”, Giáo trình Hutech, TP HCM [9] TS Nguyễn Phụ Thượng Lưu (2017), “Hệ thống an toàn ổn định tơ”, Giáo trình Hutech, TP HCM [10] PGS.TS Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện động cơ, ĐH SPKT TP.HCM, 2007 132 Phụ Lục Bảng vẽ mô mơ hình cơng cụ Solidworks 133 Khung mơ hình mơ cơng cụ Autocad 134 Q trình hàn khung 135 Khung mơ hình hồn thành 136 ... pháp vấn đề hư hỏng thường gặp hệ thống đánh lửa động Đó lý mà em chọn Đề tài tốt nghiệp ? ?Thiết kế chế tạo mơ hình mơ hệ thống phun xăng đánh lửa có kết hợp máy chẩn đốn” Trong phạm vi giới hạn... “Công nghệ kỹ thuật ô tô” trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM, chúng em thầy hướng dẫn tin tưởng giao cho đề tài tốt nghiệp ? ?Thiết kế chế tạo mơ hình mơ hệ thống phun xăng đánh lửa có kết hợp máy chẩn. .. thời gian giới hạn nên nghiên cứu chế tạo hệ thống phun xăng đánh lửa có kết hợp máy chẩn đoán động 2AZ-FE xe Camry Nếu thời gian cho phép nghiên cứu mơ tất hệ thống động điều khiển tín hiệu khác