(Đồ án HCMUTE) hệ thống điều khiển động cơ land rover defender 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ HỆ THỐNG ĐIỂU KHIỂN ĐỘNG CƠ LAND ROVER DEFENDER 2020 GVHD: CHÂU QUANG HẢI SVTH : PHAN MINH THU NGUYỄN ĐỨC TÀI SKL 09098 Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ LAND ROVER DEFENDER 2020 SVTH: PHAN MINH THU MSSV: 18145254 SVTH: NGUYỄN ĐỨC TÀI MSSV: 18145226 KHĨA: 2018-2022 NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 08 năm 2022 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ LAND ROVER DEFENDER 2020 SVTH: PHAN MINH THU MSSV: 18145254 SVTH: NGUYỄN ĐỨC TÀI MSSV: 18145226 KHÓA: 2018-2022 NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 08 năm 2022 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Độc lập- Tự do- Hạnh phúc _ _ TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2021 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP Họ tên sinh viên: PHAN MINH THU MSSV: 18145254 Họ tên sinh viên: NGUYỄN ĐỨC TÀI MSSV: 18145226 Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ Tên đề tài HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ LAND ROVER DEFENDER 2020 Nhiệm vụ đề tài - Cấu tạo, nguyên lý làm việc, cách kiểm tra cảm biến động - Cấu tạo, nguyên lý làm việc, cách kiểm tra hệ thống phun xăng - Cấu tạo, nguyên lý làm việc, cách kiểm tra hệ thống đánh lửa - Các cải tiến động Sản phẩm đề tài - Một thuyết minh - File mềm thuyết trình Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 05/03/2022 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 22/07/2022 TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Độc lập – Tự – Hạnh phúc _ _ j PHIẾU NHẬN XÉT BÁO CÁO CUỐI KỲ (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: PHAN MINH THU MSSV: 18145254 Hội đồng: Họ tên sinh viên: NGUYỄN ĐỨC TÀI MSSV: 18145226 Hội đồng: Tên đề tài: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ LAND ROVER DEFENDER 2020 Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô Họ tên GV hướng dẫn: ThS Châu Quang Hải Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên: Nhận xét kết thực hiện: 2.1 Kết cấu, cách thức trình bày: i 2.2 Nội dung: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3 Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): i Đánh giá: TT Mục đánh giá Điểm tối đa 30 Hình thức kết cấu Điểm đạt Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung 10 mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, 15 quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Độc lập – Tự – Hạnh phúc _ _ Bộ môn động PHIẾU NHẬN XÉT BÁO CÁO CUỐI KỲ (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: PHAN MNH THU MSSV: 18145254 Hội đồng: Họ tên sinh viên: NGUYỄN ĐỨC TÀI MSSV: 18145226 Hội đồng: Tên đề tài: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ LAND ROVER DEFENDER 2020 Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Ơ tơ Họ tên GV phản biện: (Mã GV) Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày đồ án tốt nghiệp: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) i Kết đạt được: Những thiếu sót tồn đồ án tốt nghiệp: Câu hỏi: i Đánh giá: TT Mục đánh giá Điểm tối đa 30 Hình thức kết cấu Điểm đạt Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung 10 mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, 15 quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 2022 Giảng viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) i 5.3 Hệ thống Turbo biến thiên Công nghệ turbo tăng áp phát minh quan trọng công nghiệp ô tô Turbo giúp tăng công suất động cách đưa nhiều khơng khí giúp tiết kiệm nhiên liệu so với động hút khí tự nhiên cho công suất Trải qua nhiều năm phát triển, Land Rover cải tiến hệ thống tăng áp biến thiên dòng xe Nhờ mà hiệu Land Rover Defender hệ tiến đáng kể a Chức Trên hệ thống turbo thông thường việc trễ turbo vịng tua máy thấp hiển nhiên Nguyên nhân việc trễ turbo áp suất khí thải chưa đủ mạnh để làm quay tua bin Vì hệ thống turbo biến thiên tạo nhằm khắc phục tình trạng nhờ vào cánh nozzle điều chỉnh dịng khí thải qua tua bin b Cấu tạo Thành phần turbo tăng áp biến thiên bao gồm phận như: trục, tua bin gắn hai đầu trục, vòng bi xoay quanh trục, cánh nozzle để điều chỉnh dịng khí thải qua tua bin chấp hành điện tử điều khiển bới ECU Hình 5.9 Cấu tạo hệ thống Turbo biến thiên 79 i c Nguyên lý hoạt động Turbo hoạt động nhờ dịng khí thải từ động làm quay tua bin bên ống xả từ làm quay trục tua bin cịn lại hút khí tự nhiên vào buồng đốt Hình 5.10 Nguyên lý hoạt động turbo Để cải thiện độ trễ turbo, Land Rover áp dụng cánh nozzle nhằm thay đổi áp suất dịng khí xả vào để giúp turbo quay nhanh ECU nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cảm biến vị trí cánh nozzle từ làm quay motor chổi than điều chỉnh cánh nozzle để tối ưu lượng khí xả qua cánh tua bin theo chế độ tải động Sau điểm khác biệt turbo biến thiên turbo thơng thường 80 i Hình 5.11 Turbo khơng có cánh Nozzel Hình 5.12 Turbo biến thiên có cánh Nozzel 81 i 5.4 Hệ thống xả Để đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Euro hệ thống xử lý khí thải Land Rover Defender phải sản xuất theo yêu cầu nghiêm ngặt Hệ thống xả động Land Rover Defender làm thép khơng gỉ chia làm ba phần Phần đầu có vai trị xử lý khí xả từ động cơ, phần cuối giúp giảm thiểu rung ồn đưa khí xả bên ngồi 5.4.1 Phần đầu hệ thống xả a Cấu tạo Hình 5.13 Cấu tạo phần đầu hệ thống xả Vòng chặn nối Turbo Đệm Lỗ ren cảm biến oxy xúc tác phụ Bộ xúc tác phụ Lỗ ren cảm biến oxy hai xúc tác Bộ xúc tác chinh Lỗ ren cảm biến oxy xúc tác sau Giá đỡ Bảng 5.5 Các phận đầu hệ thống xả 82 i b Nguyên lý Phần đầu hệ thống xả bao gồm xúc tác phụ Các xúc tác có vai trị giảm lượng cacbon oxit (CO), hydrocacbon (HC), nitro oxit NOx có khí xả Trong trường hợp khởi động lạnh, chạy không tải hay phanh động cơ, nhiệt độ buồng cháy thấp, dẫn đến nhiệt độ khí xả ống xả thấp Điều khiến xúc tác khơng làm việc Để hạn chế điều này, người ta sử dụng thêm xúc tác phụ đặt trước chính, gần động để tận dụng nhiệt từ động tỏa làm nóng nhanh xúc tác phụ, lúc nhiệt độ xúc tác phụ lên đến 1000𝑜 𝐶 Bên xúc tác, khí xả qua vật liệu sứ hình dạng tổ ong có bề mặt gia cơng phủ vật liệu đặc biệt nhằm tăng khả giữ thành phần độc hại bên khí xả Ngồi vật liệu như palladium (pd), rhodium (Rh), phủ bề mặt sứ Palladium (pd) có vai trị chuyển hóa HC CO sang dạng nước CO2 Rhodium làm giảm lượng NOx cách tạo phân tử N2 tách phân tử O2 có NOx 𝑁𝑂𝑥 → 𝑁2 + 𝑂2 𝑂2 + 𝐶𝑂 → 𝐶𝑂2 𝑂2 + 𝐻𝐶 → 𝐻2 𝑂 + 𝐶𝑂2 Ống dẫn xúc tác phụ nối với đầu hệ thống turbo Khí thải sau xử lý xúc tác phụ tiếp tục qua xúc tác Để đạt hiệu cao nhất, tỉ lệ hịa khí phải dao động thường xun khoảng tiêu chuẩn cho phép Nếu hỗn hợp đậm, tạo nồng độ CO H-C khí xả cao, khử hóa học NOx xảy ra, thiếu ơxi nên cịn CO H-C khí xả ngồi Hoặc, hỗn hợp nhạt, với nồng độ ơxi khí xả cao CO H-C bị oxi hóa nhanh, nhiên NOx cịn lại sau phản ứng Vì có đến ba cảm biến oxy lắp xung quanh hai xúc tác nhằm gửi tín hiệu xác giúp ECU tinh chỉnh tỷ lệ hịa khí phù hợp Các cảm biến oxy có vai trị giám sát lượng oxy khí thải qua phận Như cảm biến oxy trước xúc tác phụ giúp đo hàm lượng oxy thừa từ khí thải từ hệ thống turbo, từ gửi tín hiệu ECU để tính tốn tỷ lệ hịa khí Tương tự, cảm biến oxy hai xúc tác cuối xúc tác giúp việc tính tốn đo hàm lượng oxy thừa khí thải thêm xác Duy trì tỉ lệ hịa khí phù hợp với chế độ hoạt động động điều quan trọng việc tối ưu mức tiêu hao nhiên liệu giảm lượng khí thải 83 i 5.4.2 Phần hệ thống xả Hình 5.14 Cấu tạo phần hệ thống xả Vòng kẹp Giá treo cao su Bộ cộng hưởng Khớp nối linh hoạt Bảng 5.6 Các phận hệ thống xả Bộ cộng hưởng giúp giảm rung ồn cách chuyển rung động từ hệ thống xả vào hai giá treo cao su gá bên khung xe Lúc hai giá treo cao su đóng vai trò vật hấp thụ xung lực từ cộng hưởng Khớp nối giúp phần hệ thống xả dao động linh hoạt điều kiện rung giật 84 i 5.4.3 Phần cuối hệ thống xả Hình 5.15 Cấu tạo phần cuối hệ thống xả Giá treo cao su Ống xả Giảm Giảm chấn Ống dẫn Bảng 5.7 Các phận cuối hệ thống xả Phần ống xả phía sau có giảm có ống nhận khí thải từ động hai ống xả Khí xả sau xử lý xúc tác xả trực tiếp bên qua hai ống xả giảm Phần ống xả phía sau treo hai giá cao su ống giảm chấn đệm vào phía bên trái Ống giảm chấn dùng để giảm đặc tính tiếng ồn, rung động hệ thống xả Trong trình sản xuất, cộng hưởng giảm phía sau lắp đặt thành phần Trong dịch vụ, giảm phía sau được thay cách độc lập dựa sở thích khách hàng 85 i 5.5 Động Hybrid cắm sạc Phiên P400e Plug-In Hybrid (PHEV) tiến Land Rover Defender Nó mang lại kết hợp hiệu suất tính kinh tế đồng thời phiên với hiệu cao dòng xe Defender Nhờ khối động 2.0L tăng áp kép có sức mạnh 300HP motor điện 110HP bên cung cấp tổng cộng cho P400e lên tới 410HP khiến cho việc chạy off road chưa dễ dàng a Cấu tạo Hệ thống Hybrid cắm sạc hệ thống Hybrid có hiệu cao phức tạp cần có khối pin lớn để lấy thêm nguồn điện từ bên ngồi Hình 5.16 Các phận xe hệ thống Hybrid 86 i Bộ chuyển đổi điện Motor điện Động đốt Pin Bộ sạc bên Giắc cắm sạc lấy nguồn điện từ bên Bảng 5.8 Các phận chủ yếu xe hệ thống Hybrid b Nguyên lý hoạt động Trạng thái khởi hành Để tiết kiệm nhiên liệu khởi hành, xe không sử dụng động đốt mà sử dụng motor điện Khi bắt đầu đạp ga điều khiển cơng suất điều khiển dịng điện từ pin để cấp điện cho motor đằng trước tận dụng moment lớn từ motor điện giúp xe khởi hành êm giúp đạt đến vòng tua máy phù hợp chuyển số Hình 5.17 Chỉ có motor điện hoạt động khởi hành Trạng thái tăng tốc chế độ chạy bình thường Khi tốc độ đạt 40 Km/h hay bắt đầu đạp ga tăng tốc, ECU điều khiển động đốt hoạt động song hành với motor điện giúp trình tăng tốc thêm mượt mà đồng thời giảm thiểu mức tiêu hao nhiên liệu Ở dãy tốc độ cao, động xăng bắt đầu can thiệp vào nhiều xe cần lực kéo lớn Lúc động xăng 87 i chạy máy phát điện để cung cấp lượng cho motor điện tự cung cấp lực kéo cho xe Hình 5.18 Động xăng hoạt động song hành với motor điện Trạng thái giảm tốc phanh Khi xe bắt đầu xuống dốc hay bắt đầu phanh, ECU điều khiển phân chia công suất kết nối với trục bánh xe làm quay máy phát giúp sạc lại pin Hình 5.19 Quá trình sạc lại pin xe phanh giảm tốc 88 i Ngoài động xe Hybrid thiếu phận cốt lỗi khác nhau: 5.5.1 Máy phát Chức năng: Có chức sạc lại điện cho pin Hình 5.20 Máy phát 5.5.2 Bộ phân chia công suất Nhờ vào bánh hành tinh bên mà phân chia công suất giúp động xăng điện phối hợp nhịp nhàng trường hợp khác Có vai trị tương tự ly hợp giúp động xăng điện hoạt động độc lập Hình 5.21 Bộ phân chia cơng suất 89 i 5.5.3 Bộ chấp hành điều khiển công suất Giúp quản lý phân chia công suất cho xe Bộ chấp hành điều khiển cơng suất giúp tính tốn biết điều khiển dòng điện nạp cho pin sử dụng motor điện Bên cạnh ECU phận đóng vai trị não riêng cho hệ thống Hybrid Hình 5.22 Bộ chấp hành điều khiển công suất 5.5.4 Pin Khối pin xe Plug – in Hybrid có dung lượng lớn nên chủ yếu sạc lượng từ bên ngồi Có vai trị cung cấp lượng điện cho động Hybrid đồng thời giúp xe tăng tốc mượt mà Hình 5.23 Pin xe Hybrid 90 i CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 6.1 Kết luận Thông qua đề tài nghiên cứu “HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ LAND ROVER DEFENDER 2020” nhóm thực nội dung sau  Tìm hiểu nguyên lý, cấu tạo, nhiệm vụ cách sửa chữa cảm biến xe Những cảm biến mà nhóm tìm hiểu nghiên cứu cảm biến thiết yếu Đặc biệt có vài cảm biến xe kết hợp nhiệt độ áp suất với nhau, làm tối giản cảm biến không cần thiết  Tiếp đến chương hệ thống phun nhiên liệu Xe lắp ráp thêm nhiều phận mới, khiến cho xe hoạt động êm mượt không tốn nhiều nhiên liệu Xe có hai bơm nhiên liệu để đưa nhiên liệu đến động cách nhanh chóng Bên cạnh xe cịn có thêm nồi xốy để giữ cho nhiên liệu cố định xe di chuyển, đồng thời đảm bảo xe gần hết xăng nhiên liệu giữ nồi xoáy ổn định để xe di chuyển đến trạm xăng gần  Ở hệ thống đánh lửa xe, xe sử dụng hệ thống đánh lửa hệ thứ tư Cũng xe đại ngày  Cuối cải tiến mới, xe trang bị vài cải tiến cam biến thiên (CVT), hệ thống nâng cam liên tục (CVVL) giúp cải thiện vận hành xe Không vậy, xe cải tiến thêm hệ thống Hybrid cho xe đời lẫn đời sau Biên soạn đồ án này, nhóm thơng qua chấp thuận giáo viên hướng dẫn mặt kiến thức Không vậy, chứa kiến thức mà nhóm học qua tích lũy Hy vọng đồ án trở thành tài liệu tham khảo bổ ích trình giảng dạy sau 6.2 Hướng phát triển đề tài Thời gian thực đồ án cịn hạn chế, kiến thức chun mơn cịn thiếu sót, nên đề tài nhóm thực khơng hồn toàn bao quát hết động xe Land Rover Defender Để hồn thiện đề tài này, nhóm xin đề xuất hướng phát triển sau:  Thi cơng mơ hình động Land Rover Defender, để phục vụ cho việc học thực hành khóa sau  Nghiên cứu cải thiện nâng cao hiệu hệ thống phanh tái tạo Hybrid  Tính tốn lập trình để nâng cao hiệu suất xe 91 i TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] 2020.0 Land Rover Defender (2020) In Fuel Pump Module - 110 (310-01A Fuel Tank and Lines - INGENIUM I4 2.0L Petrol/INGENIUM I4 2.0L Petrol - PHEV, Removal and Installation) (pp 310-550) Land Rover Defender [2] ELECTRONIC ENGINE CONTROLS P14 (2020) In 2020 LAND ROVER DEFENDER (pp 303-314) JAGUAR LAND ROVER [3] Fuel Pump Module - 90 (310-01A Fuel Tank and Lines - INGENIUM I4 2.0L Petrol/INGENIUM I4 2.0L Petrol - PHEV, Removal and Installation) (2020) In 2020 Land Rover Defender (pp 310-450) Jaguar Land Rover [4] M, S (2021, October 18) IGNITION DISTRIBUTOR: DIAGRAM, PARTS, WORKING Retrieved from THE ENGINE POST: https://www.theengineerspost.com/ignition-distributor/ [5] Pearson (Fifth Edition) Diagnosis and Troubleshooting of Automotive Electrical, Electronic, and Computer System James D Halderman [6] Petrol and Petrol - Ethanol Fuel System Health and Safety Precaution (2020) In 2020.0 Land Rover Defender (pp 100-00) Jaguar Land Rover 92 i i