Thiết kế mô hình hệ thống phun xăng đánh lửa hiện đại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA HIỆN ĐẠI NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Văn Nhanh Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Trọng Hiển 1811250198 18DOTA1 Nguyễn Lê Khang 1811250310 18DOAT1 Nguyễn Phương Bình 1811250041 18DOTA1 Tp, HCM, ngày 27 tháng 08 năm 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT ĐỀ TÀI iii ABSTRACT iv DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG xi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xii LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài .2 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Nhiệm vụ 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Kết dự kiến đề tài 1.6 Kết cấu đề tài Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm hệ thống phun xăng điện tử động 2NZ - FE 2.1.1 Hệ thống phun xăng điện tử Toyota Corolla Altis 2004 .5 2.1.2 Ưu nhược điểm hệ thống phun xăng điện tử 2.2 Phân loại hệ thống phun xăng động Toyota 2.2.1 Phân loại theo điểm phun 2.2.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển kim phun .8 2.2.3 Phân loại theo thời điểm phun xăng 2.2.4 Phân loại theo mối quan hệ kim phun v 2.3 Hệ thống điều khiển trung tâm ECU Toyota Corolla Altis 2004 10 2.3.1 Nguyên lý hoạt động: .11 2.3.2 Chức 12 2.3.3 Các phận ECU 12 2.3.4 Điều kiện hoạt động ECU 12 2.4 Các loại cảm biến động Toyota Corolla Altis 2004 13 2.4.1 Cảm biến vị trí bướm ga 13 2.4.2 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 14 2.4.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 16 2.4.4 Cảm biến oxy 17 2.4.5 Cảm biến kích nổ 19 2.4.6 Cảm biến lưu lượng khí nạp .21 2.4.7 Cảm biến trục cam 23 2.4.8 Cảm biến vị trí trục khuỷu 24 2.5 Hệ thống đánh lửa trực tiếp động Toyota Corolla Altis 2004 .25 2.5.1 Nguyên lý làm việc 26 2.5.2 Cấu tạo hệ thống đánh lửa 27 2.5.3 Sơ đồ cấu tạo hệ thống đánh lửa .28 2.5.4 Cấu tạo nguyên lý hoạt động cuộn đánh lửa IC 29 2.5.5 Cấu tạo nguyên lý hoạt động bugi 32 2.5.6 Yếu tố ảnh hưởng góc đánh lửa sớm 34 2.5.7 Yếu tố ảnh hướng đến lượng đánh lửa 36 2.6 Cấu tạo nguyên lý hoạt động kim phun nhiên liệu động Toyota Corolla Altis 2004 37 2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến lưu lượng, áp suất nhiên liệu 38 2.7.1 Lưu lượng nhiên liệu 38 2.7.2 Lưu lượng khí nạp 39 2.7.3 Áp suất nhiên liệu .40 Chương 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA HIỆN ĐẠI 42 3.1 Lựa chọn phương án thiết kế đề tài 42 3.2 Tính tốn thiết kế giá đỡ mơ hình 43 vi 3.2.1 Tính tốn kích thước giá đỡ mơ hình 43 3.2.2 Vẽ mô giá đỡ mơ hình phần mềm Solidworks .43 3.2.3 Khảo sát vật liệu .45 3.2.4 Thi công lắp ráp 47 3.3 Tính thiết kế phần điện 51 3.3.1 Thiết kế linh kiện chân giắc phù hợp với giá đỡ mơ hình .51 3.3.2 Khảo sát linh kiện phụ mơ hình 52 3.4 Xây dụng, lắp đặt thử nghiệm mơ hình 53 3.4.1 Khảo sát linh kiện mơ hình phun xăng đánh lửa 53 3.4.2 Xây dựng bố trí linh kiện 55 3.4.3 Thi công lắp ráp mơ hình 56 3.4.4 Kiểm tra thử nghiệm mô hình: .60 3.5 Đánh giá kết thực nghiệm: 61 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 65 4.1 Kết luận: 65 4.2 Hướng dẫn phát triển đề tài: 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 68 Phụ lục 1: Bản vẽ khung mạch điện 68 Phụ lục 2: Bản vẽ giá đỡ mơ hình 69 Phụ lục 3: Sơ đồ mạch điện hệ thống phun xăng đánh lửa đại .70 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống phun xăng điện tử Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử Hình 2.3 Hệ thống diều khiển trung tâm ECU cảm biến 10 Hình 2.4 Cảm biến vị trí bướm ga Toyota Corolla Altis 2004 13 Hình 2.5 Vị trí đặt cảm biến bướm ga xe Toyota Corolla Altis 2004 14 Hình 2.6 Kết cấu sơ đồ mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát 15 Hình 2.7 Cấu tạo sơ đồ cảm biến nhiệt độ khí nạp 16 Hình 2.8 Vị trí đặt cảm biến nhiệt độ khí nạp Toyota Corolla Altis 2004 17 Hình 2.9 Cấu tạo sơ đồ mạch cảm biến oxy Toyota Corolla Altis 2004 18 Hình 2.10 Cấu sơ đồ cảm biến kích nổ 19 Hình 2.11 Vị trí đặt cảm biến kích nổ xe Toyota Corolla Altis 2004 20 Hình 2.12 Cảm biến lưu lượng khí nạp Toyota Corolla Altis 2004 21 Hình 2.13 Cấu tạo sơ đồ mạch cảm biến MAF 22 Hình 2.14 Vị trí đặt cảm biến MAF Toyota Corolla Altis 2004 22 Hình 2.15 Cảm biến trục cam Toyota Corolla Altis 2004 23 Hình 2.16 Vị trí đặt cảm biến trục cam Toyota Corolla Altis 2004 24 Hình 2.17 Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu Toyota Corolla Altis 2004 25 Hình 2.18 Các phận hệ thống đánh lửa trực tiếp 27 Hình 2.19 Sơ đồ hệ thống đánh lửa 28 Hình 2.20 Sơ đồ nguyên lý cuả hệ thống đánh lửa trực tiếp 28 Hình 2.21 Nguyên lý hoạt động cuộn đánh lửa IC 29 Hình 2.22 Cấu tạo IC hình ảnh thực tế Toyota Corolla Altis 2004 30 Hình 2.23 Dịng điện cuộn sơ cấp 30 Hình 2.24 Ngắt dịng vào cuộn sơ cấp 31 Hình 2.25 Trình tự đánh lửa 32 Hình 2.26 Tín hiệu phản hồi đánh lửa IGF 32 viii Hình 2.27 Cấu tạo bugi hình ảnh thực tế bugi Toyota Corolla Altis 2004 33 Hình 2.28 Cấu tạo kim phun nhiên liệu Toyota Corolla Altis 2004 37 Hình 2.29 Nguyên lý làm việc kim phun Toyota Corolla Altis 200437 Hình 3.1 Mơ phương án thiết kế 42 Hình 3.2 Giá đỡ mơ hình 44 Hình 3.3 Khung mạch điện 44 Hình 3.4 Bản vẽ chi tiết giá đỡ mơ hình 45 Hình 3.5 Bảng vẽ chi tiết khung mạch điện 46 Hình 3.6 Thanh Sắt chữ V kích thước 48 Hình 3.7 Giá đỡ sau lắp ghép 48 Hình 3.8 Giá đỡ sau ốp nhựa Aluminum 49 Hình 3.9 Hàn sơn khung mạch điện 49 Hình 3.10 Giá đỡ sau gá khung mạch điện 50 Hình 3.11 Sơ đồ linh kiện chân giắc 51 Hình 3.12 Sơ đồ mạch điện hệ thống 51 Hình 3.13 Bố trí linh kiện 55 Hình 3.14 Hình ảnh thực tế bố trí linh kiện mơ hình 55 Hình 3.15 Xác định vị trí linh kiện 56 Hình 3.16 Xác định khoan giắc đo kiểm 56 Hình 3.17 Lắp bảng mạch điện lên giá đỡ mơ hình 57 Hình 3.18 (a,b,c) Cụm linh kiện giả lập tín hiệu vào 58 Hình 3.19 Tiến hành đấu điện cho mô 58 Hình 3.19 Tiến hành đấu điện cho mơ hình 58 Hình 3.20 Bọc cách điện điều chỉnh đường điện gọn gàng 59 Hình 3.21 Lắp cửa sau nẹp góc, cạnh mơ hình 59 Hình 3.22 Mặt phía trước mơ hình 60 Hình 3.23 Đường dây điện phía sau bảng điều khiển 61 Hình 3.24 Các linh kiện mơ hình 61 ix Hình 3.25 Phía trước mơ hình hồn thành 62 Hình 3.26 Phía sau mơ hình hoàn thành 62 Hình 3.27 Phía sau đóng cửa mơ hình 63 x DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Khảo sát linh kiện giá đỡ mô hình 46 Bảng 3.2 Một số linh kiện phụ mơ hình .52 Bảng 3.3 Các linh kiện mơ hình .53 xi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt ECU (ECM) EFI ESA IC IG Giải thích Engine Control Unit Electronic Fuel Injection Electronic Spark Advance Integrated Circuit Ignition xii LỜI MỞ ĐẦU Ngành ô tô chiếm giữ vị trí quan trọng kinh tế quốc dân lĩnh vực quốc phòng Nhiều tiến khoa học kỹ thuật công nghệ áp dụng nhanh chóng vào cơng nghệ chế tạo tơ Các tiến khoa học áp dụng vào thực tiễn nhằm mục đích giảm cường độ lao động cho người lái, đảm bảo an toàn cho xe, người, hàng hóa tăng tính kinh tế nhiên liệu xe Nhằm nâng cao kiến thức áp dụng khoa học vào lĩnh vực nghiên cứu, nằm mục tiêu đào tạo cho sinh viên ngành kỹ thuật công nghệ ô tô trường góp phần nhỏ làm phong phú thêm giảng hay tài liệu tham khảo cho sinh viên hệ thống hệ thống phun xăng đánh lửa trang bị động 2NZ – FE xe Toyota Corolla Altis Vì vậy, sở chúng em chọn làm đề tài “Thiết kế mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa đại” Đồ án “Thiết kế hệ thống phun xăng đánh lửa đại” nội dung khơng thể thiếu với chương trình đào tạo kỹ sư ô tô nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức sở kết cấu chi tiết hoạt động, tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng kiến thức học để giải vấn đề cụ thể ngành Trong trình thực đồ án chúng em cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu, làm việc cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án cách tốt Với vốn kiến thức thời gian có hạn nên nhóm em cịn nhiều thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy để nhóm em hồn thiện Trong thời gian làm đồ án em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ bạn nhóm làm đề tài thầy Viện Kỹ Thuật Hutech Đặc biệt hướng dẫn nhiệt tình thầy TS Nguyễn Văn Nhanh giúp em hoàn thành đề tài đồ án 3.4.3 Thi cơng lắp ráp mơ hình Trước bắt tay vào lắp ráp mơ hình, nhóm em phải xác định vị trí linh kiện bố trí theo sơ đồ Sau gá linh kiện lên để cố định vị trí linh kiện Bước 1: Xác định vị trí linh kiện theo sơ đồ bố trí cố định linh kiện Hình 3.15 Xác định vị trí linh kiện Sau cố định linh kiện, chúng em bắt đầu xác định khoan chân giắc đo kiểm Gắn giắc chuối vào lỗ vừa khoan để đường điện đo kiểm thuận tiện Bước 2: Tiến hành xác định khoan chân giắc đo kiểm Hình 3.16 Xác định khoan giắc đo kiểm 56 Khi linh kiện lắp vào bảng nhựa nhóm em gắn lên giá đỡ mơ hình, sau dùng vít để cố định bảng mạch điện giá đỡ mơ hình Bước 3: Lắp bảng mạch điện lên giá đỡ mơ hình.Tiếp theo nhóm em bắt đầu điều chỉnh linh kiện tín hiệu đầu vào cho chắn Hình 3.17 Lắp bảng mạch điện lên giá đỡ mơ hình Bước 4: Tiến hành điều chỉnh phần linh kiện nhận tín hiệu vào Cảm biến trục khuỷu cảm biến trục cam nhận tín hiệu quay dĩa quay giả lập tín hiệu quay trục khuỷu động cơ, trục cam động Gởi tín hiệu hộp trung tâm điều khiển ECU Tín hiệu quay giả lập quay nhờ lực kéo Moto 540 không chổi than puly đồng trục 57 Điều khiển tốc độ động nhanh hay chậm dựa vào điều tốc ESC a) c) b) Hình 3.18 (a,b,c) Cụm linh kiện giả lập tín hiệu vào Tiếp theo, có tín hiệu đầu vào chúng em bắt đầu đấu nối điện từ hộp ECU đến linh kiện mơ Bobin kim phun Cùng với lắp thêm số chi tiết đèn check chân giắc để đo kiểm tín hiệu cách dễ dàng thuận tiện Bước 4: Tiến hành đấu nối điện linh kiện với Hình 3.19 Tiến hành đấu điện cho mơ hình 58 Sau đấu điện linh kiện lại với nhóm em dùng ống quấn cách điện (ruột gà) để quấn điện lại thành bó nhìn gọn gàng tránh việc dây điện bị rối dẫn tới chập điện đoãn mạch Bước 5: Tiến hành quấn cách điện điều chỉnh đường điện cho gọn gàng Hình 3.20 Bọc cách điện điều chỉnh đường điện gọn gàng Bước 6: Lắp thêm cửa phía sau nẹp góc, cạnh mơ hình Hình 3.21 Lắp cửa sau nẹp góc, cạnh mơ hình 59 Hình 3.22 Mặt phía trước mơ hình 3.4.4 Kiểm tra thử nghiệm mơ hình: Sau hồn thiện mơ hình giá đỡ, đấu nối thành công linh kiện với nhau, chúng em tiến hành kiểm tra thật kĩ lại lần cuối mối nối, giắc cắm bó điện lại cách cẩn thận để tránh bị chạm mạch với Cuối chúng em cho chạy thử mô hình mơ hình hoạt động tốt 60 Hình 3.23 Đường dây điện phía sau bảng điều khiển Hình 3.24 Các linh kiện mơ hình 3.5 Đánh giá kết thực nghiệm: Sau thử nghiệm q trình hoạt động mơ hình phun xăng đánh lửa đại chúng em, chúng em nhận thấy mơ hình đạt u cầu đề ban đầu hoạt động tốt, đo kiểm tín hiệu, điện áp,… linh kiện thiết bị có mơ hình Và vài hình ảnh hồn chỉnh mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa đại 61 Hình 3.25 Phía trước mơ hình hồn thành Hình 3.26 Phía sau mơ hình hồn thành 62 Hình 3.27 Phía sau đóng cửa mơ hình ❖ Nhận xét, đánh giá mơ hình: Trong q trình nghiên cứu, tự tính tốn thiết kế mơ hình hệ thơng phun xăng đánh lửa đại Nhóm thực đồ án trải qua nhiều thuận lợi, khó khăn vấn đề phát sinh khác kể đến như: ✓ Thuận lợi: - Đã nắm tay kiến thức phần điện, khí hệ thống phun xăng đánh lửa tơ - Có kỹ cần thiết cơng việc gia cơng khí hàn, gị, khoan, mài, sơn,… - Được giúp đỡ nhiệt tình, tận tâm từ giảng viên viện kỹ thuật Hutech anh em bạn bè chung ngành có đam mê với kỹ thuật ô tô 63 ✓ Khó khăn: - Khó khăn việc tìm mua, thu thập linh kiện, vật tư điện liên quan đến hệ thống phun xăng đánh lửa đại ô tơ - Trong q trình thi cơng, lắp ráp xảy cố mong muốn, gây hư hỏng thiệt hại đến mơ hình hệ thống - Thiếu kinh nghiệm, kỹ đàm phán việc mua linh kiện, vật tư dẫn đến kinh phí cao Tuy mơ hình hệ thống cịn có thiếu sót, cịn mặt khác chưa đạt yêu cầu cao độ thẩm mỹ kết cấu biên dạng bên Song, với tinh thần cầu tiến, ham học hỏi, tâm, với tập trung cao độ cần thiết sinh viên khối ngành kỹ thuật, cụ thể ngành công nghệ kỹ thuật ô tô trường Đại học TP.Hồ Chí Minh – HUTECH Nhóm thực đồ án tốt nghiệp tự tin hoàn thành tốt mục tiêu đề từ ban đầu với đề tài “Thiết kế mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa đại” 64 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận: Sau q trình tìm hiểu, nghiên cứu thi cơng thực mơ hình với cố gắng thành viên nhóm tận tình hướng dẫn thầy Viện Kỹ Thuật, đặc biệt thầy TS Nguyễn Văn Nhanh tận tình hướng dẫn Đề tài đồ án tốt nghiệp “Thiết kế mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa đại” hoàn thành với nội dung sau đây: − Giới thiệu tổng quan hệ thống phun xăng đánh đại tơ − Phân tích phương án chế tạo xây dựng mơ hình − Phân tích ngun lý hoạt động hư hỏng mơ hình − Thi công lắp ráp mô hinh − Vận hành mơ hình hồn thiện mơ hình Cùng với cải tiến đặc biệt mơ hình kể tới là: − Có thêm chân giắc đo kiếm tín hiệu linh kiện mơ hình − Có thể tạo cố hệ thống để phục vụ công việc giảng dạy thầy − Cũng để sinh viên tự đo kiểm khắc phục cố xe thật mơ hình 4.2 Hướng dẫn phát triển đề tài: Mơ hình nhóm em số mặt hạn chế như: − Do lắp đặt tín hiệu đầu vào nhựa nên hai trục trục khuỷu trục cam bị đảo, khiến cho tín hiệu hai cảm biến tín hiệu trục khuỷu cảm biến trục cam chập chờn − Và motor quay nhanh có tưởng đảo rung nhựa chưa chắn Hướng phát triển: Trong trình thực đồ án nhóm em gặp nhiều khó khăn lần làm sai, phải làm lại 65 Nhưng cuối mơ hình hoàn thành hoạt động tốt, thời gian kinh nghiệm hiểu biết chưa đủ điểu hồn thiện mơ hình Nếu có hội nhóm chúng em muốn cải tiến mơ hình thêm nữa: Gắn thêm bơm xăng đường ống dẫn xăng lên kim phun, đường hồi xăng bình Thay ESC điều khiển tốc độ động cảm biến bướm ga Và lắp thêm cảm biển liên quan đến hệ thống phun xăng đánh lửa như: cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước, cảm biến bàn đạp chân ga,… 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ Xuân Năng, Đinh Ngọc Ân sách “Kỹ thuật động ô tô” Nhà Xuất Bản Bách Khoa Hà Nội,2020; [2] Kỹ Sư Trung Minh sách “Thực hành sửa chữa xe ô tô đời – Hệ thống phun nhiên liệu đánh lửa xe ô tô”,Nhà Xuất Bản Thanh Niên, 12/2005; [3] Nhiều tác giả, sách“Tủ sách nghê tinh – Chuyên ngành kỹ thuật ô tô đại”, Nhà Xuất Bản trẻ, 2020; [4] Nguyễn Oanh, sách “Ơ tơ Thế Hệ Mới – Phun xăng đánh lửa điện tử EFI” NXB Tổng hợp TP.HCM, 01/2011; [5] TS Nguyễn Văn Nhanh, ThS Nguyễn Văn Bản sách “Hệ thống điện – điện tử ô tô”, Đại học Công nghệ TP.HCM ( HUTECH), 01/2019; Nguồn Internet: [6] Lê Trà “Hệ thống đánh lửa điện tử - Cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động”,Tạp chí VinFast, 2021; https://vinfastauto.com/vn_vi/tim-hieu-ve-he-thong-danh-lua-dien-tu-tren-o-to (Truy cập ngày 12.6.2022) [7] Lê Trà “Nguyên lý hoạt động cấu tạo động đớt xe tơ”, Báo trí VinFast, 2021; https://vinfastauto.com/vn_vi/cau-tao-dong-co-dot-trong-va-nguyen-ly-hoat-dong (Truy cập ngày 24.6.2022) [8] Nguyễn Văn Đàm “Tổng quan loại cảm biến ô tô” Tạp chí kiến thức tơ, 2021; https://news.oto-hui.com/tong-quan-cac-loai-cam-bien-tren-o-to/ (Truy cập ngày 25.5.2022) [9] Trần Tuấn Dũng “Cấu tạo động đốt – Cảm biến hệ thống phun xăng điện tử EFI” Tài liệu ô tô, 2019; https://tailieuoto.vn/cam-bien-su-dung-trong-phun-xang-dien-tu-efi/ (Truy cập ngày 22.6.2022) 67 Phụ lục 1: Bản vẽ khung mạch điện PHỤ LỤC 68 69 Phụ lục 2: Bản vẽ giá đỡ mơ hình 70 Phụ lục 3: Sơ đồ mạch điện hệ thống phun xăng đánh lửa đại ... ? ?Thiết kế mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa đại? ?? Đồ án ? ?Thiết kế hệ thống phun xăng đánh lửa đại? ?? nội dung thiếu với chương trình đào tạo kỹ sư tơ nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức sở kết... mơ hình 69 Phụ lục 3: Sơ đồ mạch điện hệ thống phun xăng đánh lửa đại .70 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống phun xăng điện tử Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống phun. .. hỏng 41 Chương 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA HIỆN ĐẠI 3.1 Lựa chọn phương án thiết kế đề tài Với mục đích thiết kế phục vụ cho giảng dạy việc quan sát thấy mô hình hoạt động thuận