THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ S K L 0 1 3 1 3 4 BIÊN SOẠN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC TẬ
TỔNG QUAN
Lí do chọn đề tài
Lý do em chọn đề tài nghiên cứu về động cơ 2KD-FTV của Toyota và động cơ Mercedes Sprinter là do sự phổ biến và uy tín của hai loại động cơ này trong ngành công nghiệp ô tô Động cơ 2KD-FTV được sử dụng rộng rãi trên các mẫu xe bán tải và SUV như Toyota Hilux và Fortuner, nổi bật với độ bền và hiệu suất cao nhờ vào công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp và turbo tăng áp Tương tự, động cơ trên Mercedes Sprinter, một trong những dòng xe van thương mại hàng đầu, cũng áp dụng những công nghệ hiện đại và được đánh giá cao về hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu Việc nghiên cứu hai động cơ này không chỉ giúp em hiểu sâu hơn về những cải tiến kỹ thuật và xu hướng phát triển của động cơ diesel, mà còn cung cấp cái nhìn toàn diện về khả năng ứng dụng trong các điều kiện và nhu cầu sử dụng khác nhau Em tin rằng đề tài này sẽ mang lại nhiều thông tin hữu ích và góp phần vào kiến thức thực tiễn trong lĩnh vực ô tô.
Tình hình nghiên cứu
Tình hình nghiên cứu về động cơ 2KD-FTV của Toyota: Động cơ 2KD-FTV đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu và kỹ sư ô tô nhờ vào hiệu suất cao và độ bền vượt trội Các nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa quá trình đốt cháy, giảm tiêu thụ nhiên liệu và giảm khí thải Một số nghiên cứu đã phân tích hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp common rail và turbo tăng áp của động cơ, nhằm hiểu rõ hơn về cách các công nghệ này cải thiện hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu Ngoài ra, các nghiên cứu cũng đã xem xét khả năng thích ứng của động cơ 2KD-FTV trong các điều kiện vận hành khắc nghiệt, đặc biệt là trong các mẫu xe bán tải và SUV như Toyota Hilux và Fortuner Điều này giúp xác định độ bền và khả năng vận hành ổn định của động cơ trong các môi trường khác nhau
Tình hình nghiên cứu về động cơ Mercedes Sprinter: Động cơ trên Mercedes Sprinter, đặc biệt là các phiên bản diesel 2.1L và 3.0L, cũng đã được nghiên cứu rộng rãi Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào hiệu suất nhiên liệu, công nghệ giảm khí thải và độ bền của động cơ Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp và turbo
2 tăng áp của Mercedes Sprinter đã được phân tích để tìm hiểu cách tối ưu hóa quá trình đốt cháy và giảm tiêu thụ nhiên liệu Nhiều nghiên cứu đã kiểm tra khả năng vận hành của động cơ trong các ứng dụng thương mại, như vận tải hàng hóa và chở khách, để đánh giá tính linh hoạt và hiệu quả kinh tế Ngoài ra, các nghiên cứu về công nghệ an toàn và hệ thống hỗ trợ lái của Mercedes Sprinter cũng được thực hiện để đánh giá mức độ an toàn và tiện nghi mà động cơ và xe mang lại
Tại Việt Nam, cụ thể ở các lĩnh vực kỹ thuật ở các trường đại học, cao đẳng hay dạy nghề đều sớm đưa mô hình thực tế vào trong giảng dạy Cụ thể ở trường đại học Sư phạm
Kỹ thuật Tp.HCM, nhiều mô hình dạy học thực thế được đưa vào giúp sinh viên tiếp thu và thực hành tốt hơn Trường đã đầu tư nhiều loại xe khác nhau để phục vụ nghiên cứu và giảng dạy như: Mazda Cx5, Toyota Camry, Đặc biệt vào năm 2021, trường dã mạnh tay mua về chiếc xe Tesla Model 3 để giảng dạy sinh viên nghành ô tô, đây là loại xe hạng sang và danh tiếng toàn cầu của tỉ phú Elon Musk Một số mô hình động cơ Huyndai Diesel Common Rail D4CB do Thầy Nguyễn Tấn Lộc và các Thầy Cô bộ môn động cơ hướng dẫn sinh viên thực hiện, mô hình hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng ISC, mô hình hệ thống chiếu sáng, mô hình hệ thống giải trí trên xe, mô hình hệ thống gập gương, được thực hiện bởi Thầy Vũ Đình Huấn, Thầy Lê Quang Vũ cùng các Thầy Cô bộ môn điện ô tô hướng dẫn sinh viên thực hiện Góp phần hỗ trợ sinh viên tiếp thu kiến thức nhanh chóng và rèn luyện kỹ năng thực hành.
Mục tiêu nghiên cứu
Với yêu cầu nội dung của đề tài, mục tiêu cần đạt được khi hoàn thành đề tài như sau:
• Nắm được cơ bản lịch sử ứng dụng hệ thống Common Rail, biết được các Model động cơ 2KD-FTV và xe Mercedes Sprinter ứng dụng công nghệ này
• Biết được cấu tạo và hoạt động tổng quát của hệ thống cũng như tên gọi và chức năng của các chi tiết trong hệ thống trên động cơ 2KD-FTV và xe Mercedes Sprinter
• Biết được vị trí, chức năng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các chi tiết và hệ thống điều khiển điện tử trong hệ thống
• Nắm được các bước cơ bản để thực tập các bài tập thực hành trên động cơ
Đối tượng nghiên cứu
• Động cơ 2KD-FTV trên Toyota Hiace
• Động cơ xe Mercedes Sprinter
Phương pháp nghiên cứu
• Thực hiện việc tìm kiếm, tham khảo và thu thập các tài liệu của đề tài
• Tìm hiểu các mô hình và lí thuyết của các đề tài tương tự để tìm ra hướng đi tốt nhất
• Tham khảo, học hỏi kinh nghiệm, kiến thức và sự hướng dẫn của thầy cô bộ môn.
Nội dung đề tài
• Chương 2: Động cơ Diesel Common Rail 2KD-FTV
• Chương 3: Động cơ xe Diesel Common Rail Mercedes Sprinter
• Chương 4: Kết luận và kiến nghị
ĐỘNG CƠ DIESEL COMMON RAIL 2KD-FTV
Tổng quan về động cơ Diesel Common Rail 2KD-FTV
2.1.1 Thông số động cơ 2KD-FTV trên xe TOYOTA HIACE
Bảng 2.1 Thông số động cơ 2KD-FTV
Loại động cơ 2.5L Diesel Common Rail Turbo
Số xy lanh và cách bố trí 4 xy lanh thẳng hàng, 16 xupap
Cơ cấu xupap Dẫn động đai và bánh răng
Kiểu động cơ 2KD-FTV
Dung tích xy lanh (cc) 2494cc Đường kính xy lanh (mm) 92mm
Công suất tối đa (KW/v/ph) 75KW/3600v/ph Momen xoắn cực đại (Nm/v/ph) 260Nm/2400v/ph
Các bộ phận được bố trí trên sa bàn:
• Các giắc đo điện từ ECM
• Bảng taplo: hiển thị đèn Check Engine, đèn báo áp suất dầu ở mức thấp, đèn cảnh báo túi khí, đèn báo nhiệt độ, đèn báo nghẹt lọc nhiên liệu, đèn báo lỗi ắc quy, tốc độ động cơ, đèn báo phanh ABS
• Cảm biến bàn đạp ga và bàn đạp ga
• Hộp cầu chì – relay: Relay nguồn, relay EFI, relay bơm, relay quạt, relay ST và các cầu chì bảo vệ mạch
Bố trí ECM trong thùng của mô hình như sau
Bố trí EDU trong thùng của mô hình như sau
2.1.2.4 Hộp cầu chì và relay
Hình 2.4 Hộp cầu chì và relay
2.1.3 Chi tiết về ECM, sơ đồ chân và kiểm tra điện áp
2.1.3.1 Sơ đồ chân của ECM
Hình 2.5 Sơ đồ giắc ECM [5]
Bảng 2.2 Ý nghĩa các chân trên ECU [5]
Kí hiệu Ý nghĩa Tình trạng Điều kiện
BATT – E1 Nguồn dương thường trực Mọi điều kiện 12~14v IGSW – E1 Nguồn bật công tắc máy IG Khóa điện ON 12~14v
+B – E1 Nguồn dương cấp cho ECM Khóa điện ON 12~14v
VC – E2 Nguồn điện 5V từ ECM cấp cho cảm biến
VPA – EPA Cảm biến bàn đạp ga
Khóa điện ON, nhả hết bàn đạp ga 0.5~1v
Khóa điện ON, đạp hết bàn đạp ga 2.6~4.5v
VPA2 – EPA2 Cảm biến bàn đạp ga
Khóa điện ON, nhả hết bàn đạp ga 1.2~2.0v
Khóa điện ON, đạp hết bàn đạp ga 3.4~5.0v
VCP – EPA Nguồn VC cung cấp cho cảm biến bàn đạp ga
VCP2 – EPA2 Nguồn VC cung cấp cho cảm biến bàn đạp ga
THA – E2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp Tùy theo nhiệt độ khí nạp 0.5~3.4v
THW – E2 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Nhiệt độ nước làm mát
STA – E1 Tín hiệu khởi động Quay khởi động >11.0v
Kim phun Động cơ hoạt động Tạo xung
G+ – G- Cảm biến vị trí trục cam Động cơ hoạt động Xung AC NE+ - NE- Cảm biến vị trí trục khuỷu Động cơ hoạt động Xung
TC – E1 Chân TC của giắc DLC3 Khóa điện ON 12~14v
PIM – E2 Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp
1.2~1.6v Áp suất khí trời 1.3~1.9v Cấp áp suất 69kPa (518 mmHg, 20.4 in.Hg) 3.2~3.8v
IREL – E1 Relay EDU Khóa điện OFF 12~14v
PCR1 – E2 Cảm biến áp suất nhiên liệu Không tải 1.3~1.8v
GREL – E1 Relay bugi xông Quay khởi động 12~14v
THF – E2 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu Khóa điện ON 0.5~3.4v ALT – E1 Tỉ lệ hiệu dụng máy phát Không tải Tạo xung INJF – E1 Tín hiệu hồi tiếp của EDU Không tải Tạo xung
VLU – E2 Cảm biến vị trí bướm ga
Khóa điện ON, bướm ga mở hoàn toàn 3.0~4.0v Khóa điện OFF, bướm ga đóng hoàn toàn 0.4~1.0v LUSL – E2 Mô tơ điều khiển bướm ga Tắt máy hoặc xử lí Nox Tạo xung EGLS – E2 Cảm biến vị trí van EGR Khóa điện ON 0.6~1.4v
- Cấp nguồn 12V từ ắc quy cho động cơ
- Sử dụng đồng hồ vạn năng VOM ở thang đo điện áp đối với đối tượng tạo điện áp hoặc máy đo xung đối với đối tượng tạo xung
- Đo và so sánh các chân trên sa bàn dựa theo bảng 2.2
Hình 2.8 Sơ đồ mạch điện [5]
2.1.5 Các mạch điều khiển cơ bản
Hình 2.9 Sơ đồ mạch nguồn [4]
Khi Contact máy ON, có dòng điện từ cực IG2 cung cấp về ECU ở cực IGSW qua cầu chì IGN Khi nhận điện áp 12V tại cực IGSW, ECU cho dòng điện 12V qua cuộn dây của Relay chính và điều khiển Relay chính bật ON Lúc này có dòng điện từ cầu chì EFI cung cấp về ECU ở cực +B
2 Kiểm tra mạch cấp nguồn:
Sử dụng đồng hồ VOM ở thang đo điện trở thực hiển kiểm tra như bảng sau:
Bảng 2.3 Các chế độ của contact máy
Vị trí contact Kết nối Điện trở
- Điện trở cuộn dây: 60 – 90 (Ω) Không đúng thay mới Relay
- Điện trở tiếp điểm: OL (Over Load)
Cấp nguồn 12V cho hai cực cuộn dây của Relay, đo điện trở của tiếp điểm