Đồ Án môn học Đồ Án tốt nghiệp thiết kế xây dựng mô hình Động cơ nổ 1nz fe

VVT-I dùng áp suất thủy lực để chỉnh vị trí trục cam từ đó thay đổi thời điểm phốikhí sau thời điểm đóng van xả và mở van nạp trình khớp với nhau.VVT-I có ý nghĩa với động cơ đốt trong d

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ NỔ 1NZ_FE

Giảng viên hướng dẫn: Phạm Văn Thức

Sinh viên thực hiện: Đinh Duy Linh Mã SV: 2011252551 Lớp: 20DOTB1Sinh viên thực hiện: Phan Tiểu Linh Mã SV: 2011252730 Lớp: 20DOTB1Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc An Mã SV: 2011252512 Lớp: 20DOTB1

Tp.HCM, ngày 11 tháng 07 năm 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ NỔ 1NZ_FE

Giảng viên hướng dẫn: Phạm Văn Thức

Sinh viên thực hiện: Đinh Duy Linh Mã SV: 2011252551 Lớp: 20DOTB1Sinh viên thực hiện: Phan Tiểu Linh Mã SV: 2011252730 Lớp: 20DOTB1Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc An Mã SV: 2011252512 Lớp: 20DOTB1

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chúng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong đồ án là trung thực và chưa từng được ai công bố trongbất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 07 năm 2024 (Ký tên và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Côngnghệ Thành Phố Hồ Chí Minh (HUTECH) đã đưa môn học “Đồ Án Tốt Nghiệp” vàotrong chương trình giảng dạy Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viênhướng dẫn Phạm Văn Thức đã hết sức nhiệt tình, tận tâm truyền đạt cho sinh viêntham gia đồ án này những kiến thức quý báu và luôn sẵn sàng giúp đỡ sinh viên trongsuốt quá trình thực hiện bài báo cáo Những thắc mắc của sinh viên luôn được thầy tậntình giải đáp và luôn tạo môi trường tốt nhất cho nhóm tiếp thu bài học một cách dễdàng Tất cả sự quan tâm của thầy đã trở thành động lực và đó sẽ là hành trang quýbáu không gì có thể thay thế!

“ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP” là môn học đòi hỏi sinh viên phải vận dụng kiến thức đãhọc của mình, sau 4 năm học tập và làm việc tại trường HUTECH để thực hiện thicông mô hình động cơ nổ 1NZ_FE Tuy nhiên, dù nhóm đã nổ lực hết sức cũng nhưvốn kiến thức còn thấp, tài liệu còn hạn chế nên trong quá trình học tập, tìm hiểu, hoànthiện chuyên đề này chúng em không tránh khỏi những sai sót Kính mong thầy PhạmVăn Thức giảng viên phụ trách bộ môn và hội đồng bảo vệ đồ án xem xét và góp ý để

đồ án môn học của nhóm được hoàn thiện hơn!

Kính chúc thầy và toàn thể cán bộ Giảng viên của Trường Đại học Công nghệ ThànhPhố Hồ Chí Minh (HUTECH) có thật nhiều sức khỏe, hạnh phúc và thành công trêncon đường giảng dạy của mình!

Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô với đề tài “Thiết kế, chế tạo

mô hình động cơ 1NZ-FE để phục vụ giảng dạy sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô

tô (phần cơ khí)” nhằm thiết kế chế tạo được mô hình động cơ phục vụ cho giảng dạy

và học tập của sinh viên ngành ô tô Đề tài nghiên cứu tổng quan về động cơ và hệthống điều khiển của động cơ, tìm hiểu cấu tạo, vị trí và nguyên lý hoạt động của từng

hệ thống, tổng hợp và triển khai trên mô hình

Song song đó đề tài còn thiết kế khung và đặt động cơ vào khung nhằm hỗ trợ chocông tác giảng dạy và học tập của sinh viên thêm sinh động và thực tế hơn

Graduation project in automotive engineering technology with the topic "Designand manufacture 1NZ-FE engine model Server for teaching students of automotiveengineering technology (mechanical part)" aims to design and manufacture enginemodels for the teaching and learning of automotive students The topic researches anoverview of the database and system control, learns the structure, location andprinciple of each operating system, synthesizes and develops on the model

Simultaneously, the topic of frame design and engine placement in the frame is tosupport the teaching and learning of students more dynamic and realistic

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

1.3 Nội dung đề tài 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5 Kết cấu đồ án 2

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Sơ lược về dòng xe Toyota Vios 2007 3

2.2 Giới thiệu về động cơ 1NZ_FE 4

2.2.1 Thông số kỹ thuật xe Toyota Vios 2007 4

2.2.2 Đặc điểm nổi bật của động cơ 1NZ_FE 5

2.3 Hệ thống điều khiển động cơ 9

2.3.1 Ưu nhược điểm của động cơ 1 NZ-FE 9

2.3.2 Sơ lược hệ thống điều khiển động cơ 10

CHƯƠNG III: TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ 1NZ_FE 13

HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 13

3.1 Phần tĩnh của động cơ 13

3.1.1 Thân máy 13

3.1.2 Nắp máy 14

3.1.3 Cacte 15

3.1.4 Ron làm kín 16

3.2 Các bộ phận di động 17

3.2.2 Xéc măng 20

3.2.3 Chốt Piston 20

3.2.4 Thanh truyền 21

3.2.5 Trục khuỷu 22

3.2.6 Bánh đà 24

3.3 Hệ thống phân phối khí 24

3.3.1 Cấu trúc – nguyên lý 25

3.4 Hệ thống bôi trơn 29

3.4.1 Bơm nhớt 30

3.4.2 Lưới lọc thô 31

3.4.3 Lọc tinh 31

3.5 Hệ thống làm mát 32

3.5.1 Chức năng 32

3.5.2 Cấu trúc - nguyên lý 33

3.6 Hệ thống nhiên liệu 38

3.6.1 Chức năng 38

3.6.2 Cấu Trúc – Nguyên lí 38

3.6.2 Các bộ phận 39

3.7 Hệ thống điện, điều khiển động cơ 41

3.7.1 Hệ thống khởi động (Starting system) 41

3.7.2 Sơ đồ mạch điện mạch đánh lửa (ignition) 44

3.7.3 Máy phát điện 47

3.8 Hệ thống điều khiển động cơ 49

3.8.1 Cảm biến và cơ cấu chấp hành 49

3.8.2 Vị trí các cảm biến trên xe 49

3.9 Bộ xử lý trung tâm (ECU) 65

3.9.1 Tổng quan 65

3.9.2 Cấu tạo 67

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ XÂY DỰNG MÔ HÌNH 69

4.1 Thiết kế thi công mô hình động cơ 69

4.1.3 Thiết kế bàn đạp ga và hệ thống nhiên liệu 73

4.1.4 Bản vẻ thiết kế bảng điều khiển động cơ 74

4.2 Tiến hành thi công 74

4.2.1 Thi công mô hình khung động cơ 75

4.2.2 Thi công hệ thống nhiên liệu 76

4.2.3 Thi công hệ thống ống giảm thanh 77

4.2.4 Thi công nước làm mát 79

4.3 Sơn mô hình 80

4.4 Mô hình tổng thể 80

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 82

5.1 Kết Luận 82

5.2 Hướng phát triễn đề tài 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

PHỤ LỤC 87

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu/ từ

ABS Hệ thống chống bó cứng phanh Anti – Lock Brake

DLC3 Giắc nối truyền dữ liệu No.3

ECU Bộ điều khiển điện tử ô tô Electronic Control Unit

EFI Hệ thống phun xăng điện tử Electronic Fuel Injection

ETC Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Engine Coolant

Temperature

IAT Cảm biến nhiệt độ khí nạp ô tô Intake Air Temperature

MAF Cảm biến khối lượng không khí

SLLC Nước làm mát màu hồng Supper Long Life Coller

phần tử Hall

VVT-i Hệ thống điều khiển van biến

thiên thông minh

Variable Valve Timing –

Intelligent

Bảng 2.1 Kích thước của xe 5Bảng 4.1 Bảng thiết bị, vật tư, số lượng 74

Hình 2.1 Xe Toyota Vios 2007 3

Hình 2.2 Động cơ 1NZ_FE 4

Hình 2.3 Hệ thống VVT-I 5

Hình 2.4 Cấu tạo của hệ thống VVT-I 6

Hình 2.5.1 Cấu tạo hệ thống VVT-I 7

Hình 2.5.2 Cấu tạo hệ thống VVT-I 8

Hình 2.6: Vị trí các cảm biến trên động cơ 1NZ-FE 10

Hình 2.6: Vị trí giắc nối trong khoang động cơ .11

Hình 2.7: Vị trí các giắc và hộp cầu chì trong khoang cabin 11

Hình 2.8 Sơ đồ vị trí chân giắt ECU 12

Hình 3.1 Thân máy 13

Hình 3.2 Nắp máy 14

Hình 3.3 Đặc điểm của nắp máy 14

Hình 3.4 Nắp quy lát 14

Hình 3.5 Các chi tiết bố trí trên nắp máy 15

Hình 3.6 Cấu tạo của Cacte 15

Hình 3.7 Vị trí cacte trên động cơ 1NZ – FE 16

Hình 3.8 Cấu tạo và vị trí ron làm kín 16

Hình 3.9 Ron làm kín viền nắp máy 17

Hình 3.10 Ron làm kín 17

Hình 3.11 Piston – Trục Piston – Xécmăng 17

Hình 3.12 Piston 18

Hình 3.14 Cấu tạo piston 19

Hình 3.15 Hình dáng Piston 19

Hình 3.16 Xécmăng 20

Hình 3.17 Chốt Piston 20

Hình 3.18 Thanh truyền 21

Hình 3.19 Trục khuỷu 22

Hình 3.20 Cấu tạo trục khuỷu 22

Hình 3.21 Bạc lót 23

Hình 3.22 Sự dẫn động của trục khuỷu 23

Hình 3.24 Cơ cấu phân phối khí 24

Hình 3.25 Hệ thống VVT –I động cơ 1NZ – FE 25

Hình 3.26 Trục cam nạp và trục cam xả 25

Hình 3.27 Cơ cấu trục cam kép 26

Hình 3.28 Xích cam 26

Hình 3.29 xupap 26

Hình 3.30 Cấu tạo xupáp 27

Hình 3.31 Lò xo xupáp 27

Hình 3.32 Móng hãm lò xo xupáp 28

Hình 3.33 Các thông số của lò xo xupáp 28

Hình 3.34 Con đội xupap 28

Hình 3.35 Vị trí con đội được lắp ráp 29

Hình 3.36 Hệ thống bôi trơn 29

Hình 3.37 Sơ đồ khối hệ thống bôi trơn 30

Hình 3.38 Bơm nhớt 30

Hình 3.39 Lưới lọc thô 31

Hình 3.40 Lọc tinh 31

Hình 3.41 Bố trí lọc dầu trên động cơ 32

Hình 3.42 Cấu tạo lọc tinh 32

Hình 3.43 Van hằng nhiệt đóng, mở 33

Hình 3.44 Bơm nước ly tâm 34

Hình 3.45 Van hằng nhiệt 34

Hình 3.46 Cấu tạo van hằng nhiệt 35

Hình 3.47 Quạt làm mát 35

Hình 3.48 Động cơ điện dẫn động quạt .36

Hình 3.49 Sơ đồ mạch điện điều khiển quạt 36

Hình 3.50.Cấu tạo két nước 37

Hình 3.51 Hệ thống nhiên liệu 38

Hình 3.52 Sơ đồ khối của hệ thống nhiên liệu .39

Hình 3.53 Bơm nhiên liệu 39

Hình 3.56 Máy khởi động 41

Hình 3.57 Cấu tạo máy khởi động 41

Hình 3.58 Sơ đồ mạch khởi động 42

Hình 3.59.1 Sơ đồ mạch đánh lửa 44

Hình 3.59.2 Sơ đồ mạch đánh lửa 45

Hình 3.59.3 Cảm biến và mạch đánh lửa 46

Hình 3.60 Máy phát điện 47

Hình 3.61 Cấu tạo máy phát điện 47

Hình 3.62 Sơ đồ mạch điện 48

Hình 3.63 Vị trí, bố trí cảm biến trên xe và động cơ 49

Hình 3.64 Vị trí cảm biến MAF 50

Hình 3.65 Sơ đồ chân giắt MAF 51

Hình 3.66 Sơ đồ mạch điện MAF 51

Hình 3.66.1 Sơ đồ nguyên lí MAF 52

Hình 3.67 Cảm biến MAP 52

Hình 3.68 Sơ đồ mạch điện cảm biến MAP 53

Hình 3.69 Cảm biến bướm ga 53

Hình 3.70 Sơ đồ nguyên lý cảm biến vị trí bướm ga 54

Hình 3.70.1 Sơ đồ mạch điện cảm biến bướm ga 55

Hình 3.71 Cảm biến bàn đạp chân ga 55

Hình 3.72 Sơ đồ mạch cảm biến bàn đạp chân ga 56

Hình 3.73 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) 57

Hình 3.74 Sơ đồ mạch điện cảm biến IAT 58

Hình 3.75 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 58

Hình 3.76 Sơ đồ mạch điện ECT 59

Hình 3.77 Cảm biến vị trí trục khuỷu 59

Hình 3.78 Cảm biến vị trí trục cam 60

Hình 3.79 Cảm biến từ 60

Hình 3.80 Cảm biến Hall 61

Hình 3.81 Sơ đồ mạch điện cảm biến trục khuỷu 62

Hình 3.82 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam 62

Hình 3.84 Sơ đồ mạch điện cảm biến A/F, cảm biến ôxy 65

Hình 3.85 Bộ xử lý trung tâm ECU 66

Hình 3.86 Sơ đồ khối của các hệ thống trong máy tính với microprocessor 67

Hình 3.87 Sơ đồ điều khiển ECM động cơ 68

Hình 4.1 Bản vẻ thiết kế khung 69

Hình 4.2 Thiết kế chân Part nối với khung 70

Hình 4.3 Chân Part FR 70

Hình 4.4 Chân Part RR 71

Hình 4.5 Chân Part FL 71

Hình 4.6 Chân Part RL 72

Hình 4.7 Lót đệm cao su 72

Hình 4.8 Chân part được hàn trên động cơ 73

Hình 4.9 Bàn đạp ga và bình chứa nhiên liệu 73

Hình 4.10 Bản vẻ layout thiết kế bảng điều khiển 74

Hình 4.11: Gia công khung 75

Hình 4.12 Thùng chứa 76

Hình 4.13 Thanh bảo vệ động cơ 76

Hình 4.14 Bình ga lạnh 77

Hình 4.15 Bình nhiên liệu thi công xong 77

Hình 4.16 Ống giảm thanh 78

Hình 4.17 Hàn ống giảm thanh với ống dẫn 78

Hình 4.18: Lắp đặt hệ thống ống xả vào động cơ 78

Hình 4.12 Quạt và két nước được lắp vào khung 79

Hình 4.13 Mô hình đã được sơn 80

Hình 4.14 Mô hình tổng thể 80

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề

Trong các ngành sản xuất dân dụng, nền công nghiệp thị trường ô tô ở nước ta đangtrên đà phát triển và là phương tiện di chuyển chủ yếu hiện nay, ngành có liên kết đầuvào và đầu ra lớn nhất sử dụng những công nghệ tiên tiến nhất vượt bật nhất, điều này

đã mở ra những cơ hội mới đồng thời cũng tiềm ẩn những thách thức mới đối với kinh

tế ở nước ta hiện nay Cùng với sự phát triễn công nghiệp nước ta thì giao thông vậntải nắm giữ vai trò quan trọng, vì thế đòi hỏi ngành công nghiệp ô tô luôn phải đổi mớinâng cao tính hiện đại, kỹ thuật và công nghệ trong vận hành

Đối với Trường Đại Học Công nghệ TP.HCM (HUTECH) đào tạo kỹ sư ngành ô tôđang là ngành phát triễn và được các học sinh, sinh viên lựa chọn Trường chú trọngtrong việc giảng dạy lý thuyết lẫn thực hành để giúp sinh viên có được những kiếnthức và lựa chọn đúng mảng chuyên phù hợp sau này Trường luôn cập nhật nhữngcông nghệ mới, những đồ dùng, dụng cụ mới thuận lợi cho việc hổ trợ sinh viên họctập và làm việc

Thấy được sự quan trọng trong công tác giảng dạy của giảng viên đối với sinh viên.Nhóm em đã lựa chọn mảng chuyên về động cơ để thực hiện, thi công xây dựng môhình động cơ nổ để giúp đỡ giảng viên có mô hình thực tế phục vụ trong công tácgiảng dạy của mình

Đồ án này giúp sinh viên củng cố thêm về kiến thức lẫn thực hành trên động cơ, cácphân loại cấu tạo và nguyên lí làm việc của từng hãng xe và nâng cao tay nghề phục

vụ cho nhu cầu sữa chữa sau này Qua đồ án này giúp sinh viên có cái nhìn tích cựchơn hiểu rõ hơn mong muốn lựa chọn của bản thân, nâng cao tinh thần làm việc nhómcùng nhau, hổ trợ chia sẽ với nhau giữa các thành viên trong nhóm

- Phục vụ cho việc giảng dạy và hướng dẫn tạo các Pan chuẩn đoán trên mô hình

- Xây dựng tài liệu tham khảo cho sinh viên: Bản thuyết minh, mô hình, thực hành trên

- Động cơ phải nổ được.

- Biết được những hư hỏng và cách khắc phục về mô hình

1.3 Nội dung đề tài

Để rõ hơn về đề tài cần phải thực hiện những nội dung sau:

- Xây dựng mô hình động cơ

- Nắm được nguyên lí hoạt động, cấu tạo của động cơ 1NZ_FE

- Đo lấy thông số các chi tiết, thiết kế, thi công bản vẻ chi tiết 2D, 3D

- Tính toán thiết kế gá động cơ khi nổ khung bị rung giật

- Khả năng sử dụng phần mềm thiết kế Autocad, Solidworks

- Viết báo cáo đồ án

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Để đề tài được hoàn thiện tốt nhất cần:

- Thu nhập, phân tích, tìm kiếm tài liệu trên sách, báo

- Ứng dụng các văn bản sách và kiến thức đã học áp dụng để làm đồ án

- Tổng hợp, nghiên cứu, so sánh giữa các hãng xe

- Tham khảo ý kiến của giảng viên

1.5 Kết cấu đồ án

Đồ án gồm V chương

Chương I : Giới thiệu đề tài

Chương II : Tổng quan về động cơ 1NZ_FE

Chương III : Thiết kế thi công mô hình động cơ

Chương IV : Tổng quan về điện trên động cơ

Chương V : Kết luận

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1 Sơ lược về dòng xe Toyota Vios 2007.

Hình 2.1 Xe Toyota Vios 2007 [1]

Toyota Vios là dòng xe Sedan lần đầu tiên được ra mắt tại Thailand vào năm 2002.Sau hơn 20 năm kinh doanh và hoạt động trên thị trường, Vios đã trãi qua 4 lần nângcấp và phát triễn

Toyota Vios 2007 là dòng xe sản xuất vào thế hệ thứ 2, trước đó thế hệ thứ nhất làđời 2002-2006 Với phiên bản 1.5G nâng cấp và 1.5E trang bị động cơ 1.5L I4 1NZ-

FE, DOHC tích hợp công nghệ điều khiển van biến thiên thông minh VVT-i, công suấtcực đại 107 mã lực tại vòng tua 6,000 vòng/phút, mô-men xoắn cực đại 14.4 kg.m tạivòng tua 4,200 vòng/phút Phiên bản 1.5G sử dụng hộp số tự động 4 cấp còn phiên bản

1.5E được lắp hộp số tay 5 cấp [1]

Trang bị an toàn trên xe gồm có 2 túi khí trước, hệ thống chống bó cứng phanh ABS(Anti-lock Braking System), phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic BrakeforceDistribution), hỗ trợ phanh khẩn cấp BA (Brake Assist)

 Phiên bản 1.5G có nội thất và tay lái bọc da, hàng ghế sau có thể gập theo tỷ lệ 60:40,các phím điều khiển âm thanh được tích hợp trên tay lái Hệ thống âm thanh 1 đĩatương thích định dạng MP3 và WMA nối với 6 loa được trang bị cho cả 2 phiên bản

Ở thế hệ này, kích thước xe được nới rộng hơn so với thế hệ cũ với chiều dài cơ sở2,550 mm, chiều dài tổng thể 4,300 mm, chiều rộng 1,700 mm, chiều cao 1,460 mm.Động cơ được trang bị là động cơ xăng với 3 lựa chọn 1.3L 2NZ-FE, 1.5L 1NZ-FE và

- Là loại động cơ xăng, cấu hình xy_lanh 1-4 (4 xy_lanh thẳng hàng)

- Hệ thống van điều khiển với cam đôi trên thân máy (DOHC)

- Sử dụng nhiên liệu xăng, hệ thống đánh lửa điện tử

- Dung tích công tác 1.5 (lít)

- Đường kính, hành trình piston 75 x 84.7 (mm)

- Hệ thống nhiên liệu điện tử EFI

- Tỉ số nén 10.5

- Công suất cực đại 107 bhp tại 6000 vòng/phút

- Momen xoắn cực đại 14.4kg.m 4200 vòng/phút

* Trọng lượng:

- Trọng lượng không tải: 1055-1110 (kg)

- Trọng lượng toàn tải: 1520 (kg)

2.2.2 Đặc điểm nổi bật của động cơ 1NZ_FE

2.2.2.1 Hệ thống phân phối khí VVT-I.

VVT-I dùng áp suất thủy lực để chỉnh vị trí trục cam từ đó thay đổi thời điểm phốikhí sau thời điểm đóng van xả và mở van nạp trình khớp với nhau.

VVT-I có ý nghĩa với động cơ đốt trong dòng khí nạp và xã ra từ buồng đốt tự điềukhiển bởi các van xupap

Thời điểm đóng mở các van này ảnh hưởng rất lớn đến quá trình đốt cháy và sinhcông tuy nhiên thời điểm đóng mở và độ mở van lại giống nhau ở tất cả tốc độ và điềukiện vận hành động cơ nó không thể thay đổi linh hoạt theo từng tình huống điều nàygây ra lãng phí rất lớn

Mục đích của VVT-I là để khắc phục tình huống trên giảm thiểu khí thải, thải ra môitrường hơn

2.2.2.2 Cấu tạo VTT-I.

Hệ thống VVT-I được thiết kế điều khiển truc cam nạp trong phạm vi 40 độ (của góctrục khuỷu) Để cung cấp thời gian van phù hợp tối ưu với điều kiện động cơ, điều nàynhận ra mômen xoắn thích hợp trong tất cả phạm vi tốc độ cũng như khả năng tiếtkiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải

Chia làm hai phần gồm: Hệ thống VVT-i và Hệ thống chấp hành của VVT-i

A) Hệ thống VVT-I gồm:

- Bộ xử lý trung tâm ECU

- Bơm dầu và đường dẫn dầu

- Bộ điều khiển phối khí

Van điều khiển dầu trục cam

Cảm biến trụccam

Cảm biến bướm ga

Đồng hồ đo lưu lượngkhông khí

Cảm biếnnhiệt độnước làmmát

Cảm biến vị trí trục khuỷu

- Hệ thống cảm biến: cảm biến vị trí cam VVT, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưulượng khí nạp, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến nhiệt độ nước làm mát

B) Hệ thống chấp hành của VVT-i gồm:

- Bộ điều khiển VVT-i xoay trục cam nạp

- Áp suất dầu tạo lực xoay cho bộ điều khiển VVT-i

- Van điều khiển đường đi của dầu

Ngoài ra, hệ thống VVT-i còn được kết hợp đồng bộ với bướm ga điện tử, kim phunnhiên liệu 12 lỗ, bộ chia điện cùng các bugi loại Iridium

Khi xe di chuyển với tải trọng nhẹ, nhiệt độ thấp: Thời điểm phối khí trục cam nạpđược làm trễ và độ trùng lập xupap giảm đi để giảm khí xả chạy ngược về phía nạp.Khi xe tải vừa, tốc độ xe thấp khi ở tải vừa và nặng: Thời điểm phối khí trục cam nạpđược làm sớm và độ trùng lập xupap tăng lên, để tăng lên tuần hoàn khí thải (ERG).Điều này cải thiện ô nhiễm khí thải và tiêu hao nhiên liệu

Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xupap nạp được đẩy sớm lên để giảm hiệntượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp

Hình 2.5.1 Cấu tạo hệ thống VVT-I [4]

Hình 2.5.2 Cấu tạo hệ thống VVT-I [4]

2.2.2.3 Nguyên lí hoạt động VVT-I.

Van điều khiển dầu phối khí trục cam chọn đường dầu đến bộ điều khiển VVT-itương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động cơ Bộ điều khiển VVT-i quay trục camnạp tương ứng với vị trí nơi mà đặt áp suất dầu vào, để làm sớm, làm muộn hoặc duytrì thời điểm phối khí

ECU động cơ tính toán thời điểm đóng mở xupap tối ưu dưới các điều kiện hoạt độngkhác nhau theo tốc độ động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga và nhiệt độ nước làmmát để điều khiển van điều khiển dầu phối khí trục cam Hơn nữa, ECU dùng các tínhiệu từ cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu để tính toán thời điểmphối khí thực tế và thực hiện điều khiển phản hồi để đạt được thời điểm phối khíchuẩn

Làm sớm thời điểm phối khí: Khi van điều khiển dầu phối khí trục cam được đặt ở vịtrí như trên hình vẽ bằng ECU động cơ, áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phíalàm sớm thời điểm phối khí để quay trục cam nạp về chiều làm sớm thời điểm phốikhí

Van điều khiển dầu phối khí trục cam chọn đường dầu đến bộ điều khiển VVT-itương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động cơ Bộ điều khiển VVT-i quay trục camnạp tương ứng với vị trí nơi mà đặt áp suất dầu vào, để làm sớm, làm muộn hoặc duytrì thời điểm phối khí

ECU động cơ tính toán thời điểm đóng mở xupap tối ưu dưới các điều kiện hoạt độngkhác nhau theo tốc độ động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga và nhiệt độ nước làm

phối khí thực tế và thực hiện điều khiển phản hồi để đạt được thời điểm phối khíchuẩn.

Làm sớm thời điểm phối khí: Khi van điều khiển dầu phối khí trục cam được đặt ở

vị trí như trên hình vẽ bằng ECU động cơ, áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạtphía làm sớm thời điểm phối khí để quay trục cam nạp về chiều làm sớm thời điểmphối khí

Làm muộn thời điểm phối khí: Khi ECU đặt van điều khiển thời điểm phối khí trục

cam ở vị trí như chỉ ra trong hình vẽ, áp suất dầu tác dụng lên khoang cánh gạt phíalàm muộn thời điểm phối khí để làm quay trục cam nạp theo chiều quay làm muộnthời điểm phối khí

Giữ: ECU động cơ tính toán góc phối khí chuẩn theo tình trạng vận hành Sau khi đặt

thời điểm phối khí chuẩn, van điều khiển dầu phối khí trục cam duy trì đường dầuđóng như được chỉ ra trên hình vẽ để giữ thời điểm phối khí hiện tại

2.3 Hệ thống điều khiển động cơ

2.3.1 Ưu nhược điểm của động cơ 1 NZ-FE

Chi phí bảo dưỡng rẻ, phụ tùng dễ dàng tìm kiếm và thay thế

Động cơ nhỏ gọn thích hợp cho trang bị trên các dòng xe phổ thông và gia đình, động

cơ 1NZ-FE được Toyota trang bị trên dòng xe Vios qua nhiều đời xe, thích hợp làm

mô hình động cơ phục vụ trong công tác giảng dạy và học tập của sinh viên ngành ô tô

2.3.2 Sơ lược hệ thống điều khiển động cơ

Hình 2.6: Vị trí các cảm biến trên động cơ 1NZ-FE [4]

2.3.2.1 Các loại cảm biến của động cơ 1NZ-FE và vị trí các hộp trên xe

Động cơ 1NZ-FE gồm có các cảm biến:

1 Cảm biến khối lượng không khí nạp (Mass air flow meter) loại dây nhiệt

2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (Intake air temperature sensor)

3 Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle Position Sensor) kiểu phần tử Hall

4 Cảm biến vị trí trục khuỷu (Crankshaft Position Sensor)

5 Cảm biến vị trí trục cam (Camshaft Position Sensor)

6 Cảm biến kích nổ (Knock sensor)

7 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (Engine Coolant Temperatur)

8 Cảm biến oxy (Oxygen Sensor)

Cơ cấu chấp hành

1 Cụm IC-BOBINE

2 Các kim phun

5 Đèn báo lỗi “check engine”

6 Hệ thống khởi động

Hình 2.6: Vị trí giắc nối trong khoang động cơ [23]

Hình 2.7: Vị trí các giắc và hộp cầu chì trong khoang cabin [23]

Hình 2.8 Sơ đồ vị trí chân giắt ECU [23]

CHƯƠNG III: TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ 1NZ_FE

HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 3.1 Phần tĩnh của động cơ

Các bộ phận cố định [23] 3.1.1 Thân máy

Động cơ 1NZ – FE thân máy dạng thẳng hàng

- Thân động cơ là thành phần chính của động cơ, là giá đỡ để bắt các chi tiết, bộ phậncủa động cơ.

- Chịu bộ phận lực của động cơ [23]

- Bố trí tương quan các bộ phận, chi tiết của động cơ: Trục khuỷu, trục cam, xylanh…

- Chứa các đường ống nước, áo nước làm mát động cơ

* Cấu tạo:

- Thân động cơ được đúc thành một khối liền, trong các lỗ xylanh ( lỗ lắp ống lótxylanh ) có các đường nước làm mát đi qua, đường ống dẫn dầu bôi trơn, các vị trí đểlắp đặt các bộ phận khác

- Ống lót xylanh làm bằng gang đúc mỏng, có độ chính xác gia công cao và không lắpchọn

- Vật liệu chế tạo thân động cơ là hợp kim nhôm [23]

truyền trong quá trình cháy và giảm tiếng gõ

Hình 3.3 Đặc điểm của nắp máy [4]

- Chứa các đường nước làm mát, dầu bôi trơn động cơ.

* Cấu tạo: [23]

Nắp máy được đúc liền khối với động cơ xylanh thẳng hang

Giữa nắp máy và thân máy có lắp ron làm kín

hộp trục khuỷu qua trung gian của một đệm làm kín Nó dùng để chứa nhớt bôi trơn vàche kín các chi tiết bên trong hộp trục khuỷu

đồng thời đảm bảo được nhớt luôn ngập lưới lọc khji xe chuyển động ở mặt đườngnghiêng.

Hình 3.6 Cấu tạo của Cacte [8]

Hình 3.7 Vị trí cacte trên động cơ 1NZ – FE [8]

3.1.4 Ron làm kín

Ron nắp đậy nắp máy và ron nắp máy được chế tạo liền khối, chế tạo bằng cao su

[23]

Hình 3.8 Cấu tạo và vị trí ron làm kín [9]

Hình 3.9 Ron làm kín viền nắp máy [10]

Hình 3.10 Ron làm kín [11]

Trong quá trình làm việc, một phần nhiệt từ piston truyền qua xécmăng đến xylanh

và ra nước làm mát Tình trạng chịu nhiệt của piston là không đều, nhiệt độ của đầupiston cao hơn phần thân rất nhiều nên nó giãn nở nhiều khi làm việc do đó người tachế tạo đường kính đầu piston hơn nhỏ hơn thân một chút ở nhiệt độ bình thường

Hình 3.14 Cấu tạo piston [12]

Đuôi piston là phần còn lại của piston, nó dùng để dẫn hướng Sự mài mòn nhiều

nhất ở phần thân xảy ra theo phương vuông góc tâm trục piston [23]

Thân piston có dạng hình oval, đường kính theo phương vuông góc với trục pistonhơi lớn hơn đường kính theo phương song song với trục piston, để bù lại sự giãn nởnhiệt do phần kim loại bệ trục piston dày hơn các chỗ khác

Có hai loại xécmăng:

+ Xécmăng khí: làm mát, làm kín buồng cháy, không cho khí cháy lọt xuống cactedầu

+ Xécmăng dầu: gạt dầu bôi trơn xylanh và piston, đồng thời ngăn không cho dầubôi trơn lọt lên buồng cháy

Có hai kiểu lắp ghép chốt piston:

+ Kiểu 1: Cố định chốt piston trong đầu nhỏ thanh truyền vằng cách ghép độ dôihoặc dùng bulông

+ Kiểu 2: Chốt piston xoay được trong lỗ trục Piston bằng cách dùng khoen chặn ởhai đầu trục

3.2.4 Thanh truyền

* Chức năng: [23]

Kết nối trục piston với chốt khuỷu

Nó dùng để biến chuyển động lên tịnh tiến của piston thành chuyển động quay củatrục khuỷu và ngược lại

Động cơ 1NZ – FE có 4 thanh truyền

* Cấu tạo:

Được chế tạo bằng thép, có cường độ làm việc cao và gọn nhẹ

Thanh truyền được chia làm 3 phần:

+ Đầu to thanh truyền được chia làm hai nửa được lắp ghép với chốt khuỷu.

+ Thân thanh truyền là phần nối giữa đầu nhỏ và đầu to thanh truyền

Hình 3.18 Thanh truyền.

Dầu nhờn từ cổ trục chính đi qua đường ống dẫn trong trục khuỷu đến bôi trơn đầu tothanh truyền, sau đó đi qua hai mép đầu to để bôi trơn xylanh – piston dưới tác dụngcủa lực li tâm Bên hông đầu to thanh truyền bố trí một lỗ dầu, dùng để làm mát đỉnhpiston khi lỗ dầu trên chôt khuỷu trùng với lỗ dầu trên đầu to thanh truyền

3.2.5 Trục khuỷu

Hình 3.19 Trục khuỷu.

Trục khuỷu động cơ 1NZ – FE được gia công bằng phương pháp rèn, có độ chính xác

và độ nhẵn bóng bề mặt cao để làm giảm ma sát [23]

* Chức năng:

Là chi tiết quan trọng và phức tạp của động cơ

Nó tiếp nhận lực của piston truyền qua thanh truyền và biến lực thành mômen xoắntruyền cho bánh đà

* Cấu tạo:

Hình 3.20 Cấu tạo trục khuỷu [4]

Trục khuỷu làm bằng thép rèn chất lượng cao để đảm bảo độ cứng vừng và mài mòntốt

Nó được đặt trong các ổ trục chính ở thân máy

Giữa ổ trục chính của thân máy và cổ trục chính của trục khuỷu có các bạc lót và các

bạc lót được chia làm hai nửa [23]

Hình 3.21 Bạc lót [14]

Đầu trục khuỷu được lắp bánh xích hoặc bánh đai rang để dẫn động cơ cấu phân phốikhí Ngoài ra nó còn dẫn động bơm trợ lực lái, máy nén hệ thống điều hòa, bơm nước,

máy phát hiện … [23]