Đề tài nghiên cứu cảm biến vss trong hệ thống điều khiển động cơ trên xe toyota altis (2az fe) 2012 và xây dựng modul đánh lửa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC .………… ……….……………………………………… ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: Nghiên cứu cảm biến VSS trong hệ thống điều khiển động cơ trên xe Toyota Altis (2AZ-FE) 2012 và xây dựng Modul đánh lửa Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Ngọc Tú Sinh viên thực hiện : Đinh Quốc Dũng MSV : 10620836 Lớp : 121206 1 Hưng Yên, 15 tháng 9 năm 2023 LỜI NÓI ĐẦU Để xây dựng thành công quá trình CNH-HĐH đòi hỏi phải xây dựng một nền khoa học kỹ thuật và công nghệ tương ứng Ngành công nghiệp Ôtô là một trong những ngành phục vụ rất hiệu quả cho quá trình CNH-HĐH Ngành công nghiệp Ôtô tuy không phải là một ngành mới, nhưng nó vẫn diễn ra rất sôi động ở mỗi quốc gia khác nhau trên thế giới Nhận thức đúng đắn về tầm quan trọng của ngành công nghiệp này Đảng và Nhà nước ta đã có những chính sách phù hợp thúc đẩy sự phát triển ngành công nghiệp Ôtô trong nước, từng bước phát triển và tiến tới sẽ sản xuất được Ôtô tại chính nước ta mà không phải nhập khẩu Đồ án “Hệ thống cơ điện tử Ôtô” là một trong những đồ án đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập những cơ sở khoa học để thiêt kế và mô phỏng các chi tiết, các cơ cấu, hệ thống cấu thành nên Ôtô Đồ án này là nền tảng cơ bản của ngành kỹ thuật Ôtô vì vậy nó đòi hỏi phải được xây dựng ngay từ những bước đi đầu tiên Xuất phát từ những điều kiện trên, em đã được thầy giáo giao cho đề tài: “Nghiên cứu cảm biến VSS trong hệ thống điều khiển động cơ trên xe Toyota Altis (2AZ-FE) 2012 và xây dựng Modul đánh lửa” Trong quá trình thực hiện đề tài, được sự chỉ bảo tận tình của các thầy trong khoa, đặc biệt là thầy Nguyễn Ngọc Tú, cùng với sự cố gắng của bản thân đến nay em đã hoàn thành đề tài Do điều kiện về thời gian cũng như hạn chế về trình độ của bản thân, thêm vào đó vấn đề nghiên cứu còn mới mẻ nên đề tài không tránh khỏi sai sót Vì vậy, em rất mong nhận được sự đóng góp, bổ sung của các Thầy - Cô giáo trong khoa và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn Em chân thành cảm ơn! Hưng Yên, ngày 15 tháng 9 năm 2023 Sinh viên thực hiện Đinh Quốc Dũng 2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên,ngày 15 tháng 9 năm 2023 Giáo viên hướng dẫn 3 Nguyễn Ngọc Tú Mục Lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH TRÊN Ô TÔ 10 I Tổng quan về cảm biến trên ô tô 10 1.1 Định nghĩa về cảm biến 10 1.2 Ứng dụng của cảm biến trên ô tô 10 1.3 Sự phân loại cảm biến 12 1.4 Các đặc trưng cơ bản của cảm biến 13 2 Các cảm biến trên ô tô 16 2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp 16 2.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp .17 2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát .17 2.4 Cảm biến vị trí bướm ga 18 2.5 Cảm biến vị trí bàn đạp ga .19 2.6 Cảm biến tiếng gõ .19 2.7 Cảm biến vị trí trục khuỷu .20 2.8 Cảm biến vị trí trục cam 21 2.9 Cảm biến tốc độ xe 22 II Tổng quan về cơ cấu chấp hành trên ô tô 23 2.1 Định nghĩa và khái niệm về cơ cấu chấp hành 23 2.2 Cơ cấu chấp hành dạng relay điện từ 23 2.3 Cơ cấu chấp hành vòi phun nhiên liệu 24 2.4 Cơ cấu chấp hành van điện từ OCV 25 2.5 Cơ cấu chấp hành dạng mô tơ điện 26 2.6 Cơ cấu chấp hành bobin đánh lửa và bugi 26 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 29 I Giới thiệu về dòng xe, động cơ 29 1.1 Tổng quan về dòng xe Toyota Altis 2012 .29 1.2 Giới thiệu chung về động cơ 2AZ-FE 34 II Hệ thống điều khiển đánh lửa điện tử 37 2.1 Hệ thống đánh lửa trên động cơ Toyota Altis 2012 2AZ-FE 37 2.2 Nguyên lý làm việc hệ thống đánh lửa trên động cơ Toyota 2AZ-FE 38 III Cảm biến VSS trong hệ thống đánh lửa điện tử 39 3.1 Cảm biến tốc độ ô tô (Vehicle Speed Sensor- VSS): 39 3.1.1 Loại công tắc lưỡi gà 40 3.1.2 Loại cảm biến từ điện 40 3.1.3 Loại cảm biến quang điện 41 3.1 Cảm biến tốc độ ôtô loại MRE 41 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MODUL HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 44 I Xây dựng modun đánh lửa 44 1.1 Thiết kế mô phỏng bánh răng giả lập tín hiệu trục khủyu .44 1.2 Thiết kế khung hình lắp cảm biến NE 44 1.3 Bố trí cảm biến trên khung hình .45 2.3 Xây dựng mô hình đánh lửa 46 3 Khảo sát kiểm nghiệm 47 3.1 Các bước thực hiện khảo sát cảm biến NE 47 3.2 Các bước khảo sát hệ thống đánh lửa .49 4 Xây dựng mô phỏng giả lập trục thứ cấp của hộp số để dẫn động cảm biến VSS 54 4.1 Kiểm tra cảm biến tốc độ VSS loại MRE bằng đồng hồ vạn năng 55 4.2 Kiểm tra cảm biến VSS bằng cách sử dụng máy hiện sóng Hantek DSO5202P.57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 HÌNH 1.1: CHỨC NĂNG CỦA CẢM BIẾN 10 HÌNH 1.2: BIỂU TƯỢNG CẢM BIẾN .10 HÌNH 1.3: CẢM BIẾN TRÊN Ô TÔ 11 HÌNH 1.4: TỔNG QUÁT HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ Ô TÔ 12 HÌNH 1.5: TÍN HIỆU LIÊN TỤC 12 HÌNH 1.6: TÍN HIỆU DẠNG XUNG 13 HÌNH 1.7 : CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC .16 HÌNH 1.8: CẤU TẠO CẢM BIẾN MAF 17 HÌNH 1.9 : CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ KHÍ NẠP 17 HÌNH 1.10: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC 17 HÌNH 1.11: CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA 18 HÌNH 1.12: CẤU TẠO CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA VÀ ĐỒ THỊ QUAN HỆ GÓC MỞ BƯỚM GA-ĐIỆN ÁP .19 HÌNH 1.13: CẢM BIẾN VỊ TRÍ BÀN ĐẠP GA .19 HÌNH 1.14: CẤU TẠO CỦA CẢM BIẾN VÀ ĐỒ THỊ THỂ HIỆN .19 MỐI QUAN HỆ ĐIỆN ÁP RA- GÓC QUAY BÀN ĐẠP GA 19 HÌNH 1.15: CẢM BIẾN TIẾNG GÕ 20 HÌNH 1.16: CẢM BIẾN VỊ TRÍ TRỤC KHUỶU .20 HÌNH 1.17: VỊ TRÍ CỦA CẢM BIẾN VỊ TRÍ TRỤC KHUỶU VÀ TÍN HIỆU NE .21 HÌNH 1.18: CẢM BIẾN VỊ TRÍ TRỤC CAM 21 HÌNH 1.19: BỐ TRÍ CẢM BIẾN VỊ TRÍ TRỤC CAM TRÊN ĐỘNG CƠ VÀ TÍN HIỆU G 22 HÌNH 1.20: CẢM BIẾN TỐC ĐỘ 22 HÌNH 1.21: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CẢM BIẾN TỐC ĐỘ 22 HÌNH 1.2.1 RƠ LE ĐIỆN TỪ 23 HÌNH 1.2.2 VÒI PHUN XĂNG HÌNH 1.2.3 KIM PHUN TÍCH HỢP .24 HÌNH 1.2.4 VAN ĐIỆN TỪ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHA PHỐI KHÍ THÔNG MINH 25 HÌNH 1.2.5 MÔ TƠ ĐIỆN .26 HÌNH 1.2.6 BOBIN ĐÁNH LỬA 27 HÌNH 1.20 KẾT CẤU BUGI DẦU DÀI LẮP TRÊN ĐỘNG CƠ 27 1 ĐẦU NỐI, 2 CÁC NẾP NHĂN, 3 ĐIỆN CỰC GIỮA, 4 SỨ CÁCH ĐIỆN, 5 VỎ, 6 THỦY TINH LÀM KÍN, 7 ĐIỆN TRỞ, 8 GIOĂNG ĐỆM, 9.LÕI ĐỒNG, 10 CÁCH NHIỆT, 11 ĐIỆN CỰC TRUNG TÂM, 12 ĐIỆN CỰC TIẾP MÁT 27 HÌNH 2.1 ĐẦU XE TOYOTA ALTIS 2012 29 HÌNH 2.2 THÂN XE TOYOTA ALTIS 2012 30 HÌNH 2.3 HÌNH ĐUÔI XE TOYOTA ALTIS 2012 30 HÌNH 2.4 KHOANG XE TOYOTA ALTIS 2012 31 HÌNH 2.5 HÀNG GHẾ CỦA XE TOYOTA ALTIS 2012 .31 HÌNH 2.6 BẢNG TABLO 32 HÌNH 2.7 VÔ LĂNG XE 33 HÌNH 2.8 CỬA XE 33 HÌNH 2.9 MẶT CẮT NGANG ĐỘNG CƠ 2AZ-FE .36 HÌNH 2.10 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE TRÊN 37 HÌNH 2.11 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ- FE 38 HÌNH 2.12 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE 38 HÌNH 2.13 TÍN HIỆU IGT VÀ IGF 39 HÌNH 2.14 XÁC ĐỊNH THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA 39 HÌNH 2.15 SƠ ĐỒ TÍN HIỆU ĐÁNH LỬA .39 HÌNH 3.23: CẢM BIẾN TỐC ĐỘ ÔTÔ LOẠI CÔNG TẮC LƯỠI GÀ 40 HÌNH 3.24: CẢM BIẾN TỐC ĐỘ ÔTÔ LOẠI TỪ ĐIỆN 40 HÌNH 3.25: CẢM BIẾN TỐC ĐỘ ÔTÔ LOẠI QUANG ĐIỆN .41 HÌNH 3.26: CẢM BIẾN TỐC ĐỘ LOẠI MRE 41 41 HÌNH 3.27: XUNG 41 HÌNH 3.27: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG LOẠI MRE 42 HÌNH 3.30 CẢM BIẾN HALL 43 HÌNH 3.13 BÁNH RĂNG GIẢ LẬP TÍN HIỆU TRỤC KHUỶU 44 HÌNH 3.14 KHUNG HÌNH LẮP CẢM BIẾN NE 44 HÌNH 3.15 BỐ TRÍ CẢM BIẾN TRÊN KHUNG MÔ HÌNH 45 HÌNH 3.16 CẢM BIẾN VÀ ĐĨA XUNG NE 45 HÌNH 3.17 BỘ PHẬN DẪN ĐỘNG QUAY 46 HÌNH 3.18 KHUNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 46 HÌNH 3.19 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA .47 HÌNH 3.20 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN VÀ DẠNG XUNG CỦA 2 TÍN HIỆU CẢM BIẾN 48 HÌNH 3.21 BIÊN ĐỘ XUNG TÍN HIỆU NE 48 HÌNH 3.22 BIÊN ĐỘ XUNG KHI TĂNG DẦN TỐC ĐỘ MOTOR .48 HÌNH 3.23 BIÊN ĐỘ XUNG KHI MOTOR Ở TỐC ĐỘ CỰC ĐẠI .49 HÌNH 3.17 SƠ ĐỒ CẤU TẠO HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 49 HÌNH 3.18 GIẮC KẾT NỐI CUỘN ĐÁNH LỬA 50 HÌNH 3.19 GIẮC NỐI CỦA CUỘN ĐÁNH LỬA VÀ ECU 51 HÌNH 3.20 HÌNH ẢNH XUNG IGT 1 VÀ 3 53 HÌNH 3.21 HÌNH ẢNH XUNG IGT 4 VÀ IGT 2 53 HÌNH 3.22 TÍN HIỆU XUNG IGF GỬI VỀ ECU 53 HÌNH 4.1 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CỦA CẢM BIẾN VSS 54 HÌNH 4.2 GIẢ LẬP DẪN ĐỘNG CẢM BIẾN 54 HÌNH : XÁC ĐỊNH CHÂN .56 HÌNH 4: KẾT NỐI CHÂN CẢM BIẾN , HÌNH 5: TỐC ĐỘ THẤP 57 VỚI ĐỒNG HỒ 57 HÌNH 3.6 MÁY HIỆN SÓNG HANTEK 57 HÌNH 4.4 CÁC CHÂN CỦA CẢM BIẾN .58 HÌNH 4.5 CHÂN CẢM BIẾN VSS 58 HÌNH 4.6 CẤP NGUỒN ÂM DƯƠNG CHO CẢM BIẾN 59 HÌNH 4.7 MÁY HIỆN SÓNG 59 HÌNH 4.8 KẾT NỐI GIỮA MÁY HIỆN SÓNG VÀ CẢM BIẾN 59 HÌNH 3.13 ẢNH MÔ TẢ XUNG ĐẦU RA CỦA CẢM BIẾN 61 HÌNH 3.14 ẢNH MÔ TẢ XUNG 61 HÌNH 3.15 ẢNH MÔ TẢ XUNG ĐIỆN ÁP TỪ 0 ĐẾN 12 V 61 HÌNH 4.9 GIẢ LẬP TỐC ĐỘ THẤP .62 HÌNH 4.10 GIẢ LẬP TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH .62 HÌNH 4.11 GIẢ LẬP TỐC ĐỘ CAO .62 BẢNG 1 THÔNG SỐ KỸ THUẬT 33 BẢNG 2.1 BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT XE TOYOTA ALTIS 2012 33 BẢNG2 THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC CỦA BÁNH RĂNG : .43 BẢNG 3 BẢNG THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC CỦA KHUNG HÌNH : 43 BẢNG4 THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC CỦA KHUNG HÌNH 45 BẢNG 5 GIẮC KẾT NỐI CUỘN ĐÁNH LỬA 49 BẢN 6 ĐIỆN ÁP TIÊU CHUẨN: 49 BẢNG7 ĐIỆN TRỞ TIÊU CHUẨN (KIỂM TRA HỞ MẠCH): 50 BẢNG8 ĐIỆN TRỞ TIÊU CHUẨN (KIỂM TRA HỞ MẠCH): 50 BẢNG9 ĐIỆN TRỞ TIÊU CHUẨN (KIỂM TRA NGẮN MẠCH): .50 ĐIỆN TRỞ TIÊU CHUẨN (KIỂM TRA NGẮN MẠCH): 50 4.1 BẢNG10 KIỂM TRA CẢM BIẾN TỐC ĐỘ VSS LOẠI MRE BẰNG ĐỒNG HỒ VẠN NĂNG 54 BƯỚC 2:BẢNG CẤP NGUỒN ÂM VÀ DƯƠNG CHO CẢM BIẾN VSS 57 BẢNG11 MÔ PHỎNG THÔNG SỐ XUNG 59 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH TRÊN Ô TÔ I Tổng quan về cảm biến trên ô tô I.1 Định nghĩa về cảm biến Ô tô ngày nay được trang bị một số lượng lớn các cảm biến Chúng được coi như là một tập hợp thống nhất của các cảm biến Các cảm biến này biến đổi các đại lượng hoá lý thành các đại lượng điện cần thiết cho các ECU trên ô tô thực hiện việc điều khiển động cơ, điều khiển hệ thống an toàn, tiện nghi Cảm biến có nghĩa là thăm dò và chuyển đổi giá trị Nó chuyển đổi dạng đại lượng hoá lý (đại lượng không điện) gọi là đầu vào cùng với yếu tố gây nhiễu thành đại lượng đầu ra -một đại lượng điện như: điện áp, dòng điện, tần số, xung…