Thiết kế, lăp đặt vầ khai thác mô hình động cơ phun xăng đánh lửa bằng hộp ECU nissan

B B Ộ CÔNG THƯƠNG Ộ CÔNG THƯƠNG TR TR ƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP.HCM ƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP.HCM KHOA C KHOA C Ơ KHÍ ĐỘNG LỰC Ơ KHÍ ĐỘNG LỰC KHOA: CƠ KHÍ DỘNG LỰC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT VÀ KHAI THÁC MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG - ĐÁNH LỬA BẰNG HỘP ECU NISSAN SVTH: 1. Huỳnh Hữu Hiệp. MSSV:2111170203 2. Phạm Thanh Bình MSSV:2111170180 3. Tiêu Tất Tú MSSV:2111170237 4. Đoàn Văn Hiếu MSSV:2111170108 GVHD: ThS. Trương Thái Minh HSTT : PHẠM THANH BÌNH YHEM BYĂ NGUYỄN XUÂN DUY GVHD : NGUYỄN THANH PHONG Lớp : Công nghệ kỹ thuật ô tô 35C Khóa : 2011 - 2014 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp, chúng em đã nhận được sự giúp đỡ chân thành và hết sức tận tình của thầy Trương Thái Minh, thầy là cầu nối quan trọng giúp đỡ tận tình cho chúng em về mặt kiến thức, về tác phong làm việc của một cử nhân tương lai. Thầy luôn có những đánh giá và góp ý kiến hết sức chân thành về những sai sót mà chúng em mắc phải trong quá trình thực hiện đề tài, tận tâm tạo mọi điều kiện cho chúng em sửa chữa những khuyết điểm để chúng em rút ra những bài học kinh nghiệm quý giá cho bản thân. Chúng em cũng không quên gửi lời tri ân của mình đến quí thầy cô của khoa Cơ Khí Động Lực. Chính quí thầy là tấm gương sáng giúp chúng em hoàn thiện về phẩm chất và kiến thức trong suốt ba năm học tại trường Cao Đẳng Công Thương TP Hồ Chí Minh. Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và bạn bè, những người đã luôn giúp đỡ, động viên chúng em trong quá trình học tập. Trong quá trình thực hiện đề tài, do kiến thức còn hạn chế nên chúng em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em xin quí thầy lượng thứ và kính mong sự góp ý quí báu của quí thầy cô. Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày 10 tháng 06 năm 2014 TÓM TẮT Ở nước ta, hệ thống phun xăng xuất hiện trên ô tô ngày càng nhiều. Tuy nhiên do nhiều nguyên nhân, trình độ kĩ năng của đội ngũ bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống này hiện nay chưa đáp ứng được yêu cầu thực tế. Chính vì vậy, việc chế tạo mô hình động cơ phun xăng và đánh lửa bằng hộp ECM phục vụ công tác giảng dạy thực hành là một công việc thiết thực và cấp bách. Để thực hiện đề tài, nhóm chúng em đã nghiên cứu cấu trúc và ưu nhược điểm của các mô hình đã có, cấu trúc hệ thống phun xăng, đánh lửa dùng delco quang điều khiển bằng hộp ECM, chọn mẫu động cơ thực hiện. Như chúng ta đã biết, hệ thống phun xăng trực tiếp và đánh lửa thông qua hộp ECM để điều khiển phun xăng, đánh lửa đúng thời điểm nhằm tiết kiệm nhiên liệu, tăng hiệu suất động cơ. Cho đến nay, chưa có mô hình giảng dạy nào cho phép sinh viên có điều kiện quan sát mô hình một cách trực quan, sâu sắc và thực tế toàn bộ hệ thống điện và điện tử trên đông cơ. Đặc biệt là hệ thống phun xăng trực tiếp, đánh lửa dùng delco quang điều khiển bằng hộp ECM. Vì thế, nhiệm vụ đặt ra của đề tài là thiết kế chế tạo một mô hình giảng dạy hệ thống phun xăng, đánh lửa dùng delco quang điều khiển bằng hộp ECM mang tính trực quan, giải quyết được các nhược điểm của các mô hình hiện có, phục vụ công tác giảng dạy thực hành cho sinh viên chuyên ngành công nghệ ô tô. Đề tài đã thực hiện những nội dung sau: Chọn động cơ phun xăng, đánh lửa dùng delco quang điều khiển bằng hộp ECM. Thiết kế, lắp đặt động cơ trên mô hình. Thử nghiệm hoạt động của mô hình kết hợp với máy chẩn đoán OBD1. Thiết kế các bài tập thực hành cho mô hình. Sau một thời gian nghiên cứu, tất cả các nội dung đề ra đã được hoàn thành. Kết quả là lần đầu tiên một mô hình dạy học mang tính đột phá và sáng tạo đã được chế tạo thành công với giá thành thấp. Mục Lục Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1. Lí do chọn đề tài. 1.2. Mục tiêu chọn đề tài. 1.3. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài. 1.4. Phạm vi giới hạn của đề tài. Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Khái niệm, vấn đề lí thuyết có liên quan đến đề tài. 2.2. Hệ thống hóa vấn đề nghiên cứu. 2.3. Phương pháp giải quyết. Chương 3: GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ NISSAN VÀ CÁC VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT. 3.1. Tổng quan về động cơ Nissan. 3.2. Nghiên cứu chi tiết vấn đề cần giải quyết trên động cơ Nissan. 3.3. Yêu cầu khi sử dụng mô hình. Chương 4: CÁC BÀO TẬP THỰC HÀNH 4.1. Phần phun xăng 4.2. Phần đánh lửa 4.3. Các hệ thống phụ Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU KHAM KHẢO Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài: - Trước sự phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật thì phương pháp dạy học phải thay đổi theo hướng học đi đôi với hành. - Đa số các ô tô đời trước đều sử dụng hệ thống bộ chế hòa khí và đánh lửa được điều khiển bởi hộp ECM. - Mô hình chúng tôi được thiết kế dựa trên phần động cơ và phần sa bàn với đầy đủ các hệ thống điện , cảm biến cần thiết của động cơ. Ngoài ra còn có các bài giảng mẫu thiết kế dưới dạng phiếu thực hành giúp cho việc giảng dạy và học tập trên mô hình đạt kết quả cao nhất. - Vì vậy nhóm sinh viên chúng tôi quyết định thiết kế, lắp đặt và khai thác mô hình động cơ phun xăng đánh lửa NISSAN. 1.2. Mục tiêu đề tài: - Tìm hiểu chuyên sâu động cơ. - Giúp cho sinh viên ứng dụng ngay những bài học lí thuyết mà mình đã học vào bài học thực hành. - Sinh viên có điều kiện quan sát mô hình một cách trực quan, sâu sắc và thực tế hơn với toàn bộ hệ thống điện và điện tử trên động cơ - Sinh viên giải thích được nguyên lí hoạt động, biết cách chẩn đoán hư hỏng các thiết bị của động cơ. 1.3. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: - Mô hình động cơ NISSAN là công cụ cần thiết để sinh viên có điều kiện nhận thức và có những hiểu biết thực tế hơn. Dựa vào mô hình sinh viên có thể thực hành các bài kiểm tra, nghiên cứu chẩn đoán hư hỏng các chi tiết trên mô hình. 1.4. Phạm vi giới hạn của đề tài: - Phục vụ cho việc học tập của sinh viên tại trường. - Biên soạn tài liệu hướng dẫn hệ thống bài tập thực hành trên mô hình động cơ. - Chuẩn bị chẩn đoán mã lỗi kết hợp với động cơ để chuẩn đoán trên động cơ. Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Khái niệm, vấn đề lý thuyết liên quan đến đề tài: 2.1.1. Hệ thống phun xăng điện tử: Cấu tạo chung của hệ thống phun xăng điện tử: Hình 2.1……………. - Cấu tạo chung của hệ thống phun xăng điện tử bao gồm các cảm biến, bộ vi xử lí trung tâm và các cơ cấu chấp hành. - Ưu điểm của hệ thống phun nhiên liệu điện tử: + Cung cấp hỗn hợp không khí- nhiên liệu đến từng xylanh đồng đều. + Điều khiển được tỉ lệ không khí- nhiên liệu dễ dàng, chính xác với tất cả các dải tốc độ làm việc của động cơ. + Đáp ứng nhanh chóng, chính xác với sự thay đổi góc mở bướm ga. + Hiệu suất nạp hỗn hợp không khí- nhiên liệu cao. + Hỗn hợp nhiên liệu- không khí trước khi cháy được phun tơi hơn, dẫn đến quá trình cháy được hoàn thiện làm tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường đáng kể. - Bộ xử lí trung tâm nhận các tín hiệu từ các cảm biến gửi về phân tích, xử lí và lựa chọn chế độ phun nhiên liệu hợp lí được lưu trữ trong bộ nhớ ECM, đồng thời xuất tín hiệu điều khiển các cơ cấu chấp hành cho hệ thống cung cấp nhiên liệu. Sơ đồ bố trí các cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử: Hình 2.2. Sơ đồ bố trí các cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử - Trong hệ thống phun xăng điện tử, chế độ làm việc của động cơ không chỉ phụ thuộc vào bàn đạp ga mà còn phụ thuộc vào các trạng thái môi trường làm việc nhiệt độ nước), phụ tải (có bật điều hà hay không), mức độ và thành phần khí thải (cảm biến oxy), số vòng quay của trục khuỷu động cơ, trục cam (cảm biến vị trí trục khuỷu, trục cam), lưu lượng không khí (cảm biến lưu lượng khí), áp suất đường ống nạp (cảm biến áp suất đường ống nạp)… - Do đó, hỗn hợp không khí được pha trộn theo tỷ lệ hợp lí hơn, giúp cho quá trình cháy hoàn hảo hơn. Chính lí do đó mà động cơ có hệ thống phun xăng điện tử sẽ tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường hơn với động cơ có hệ thống cung cấp nhiên liệu thong thường. 2.1.2. Hệ thống đánh lửa sử dụng delco quang: Hình 2.3: Cảm biến quang Khi đĩa cảm biến quay, dòng ánh sáng phát ra từ LED sẽ bị ngắt quãng làm phần tử cảm quang dẫn ngắt liên tục, tạo ra các xung vuông dùng làm tín hiệu điều khiển đánh lửa Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý làm việc của cảm biến quang Cảm biến bao gồm ba đầu dây: một đầu dương (Vcc), một đầu tín hiệu (Vout) và một đầu mass. Khi đĩa cảm biến chắn ánh sáng từ LED qua photo diode D2, D2 không dẫn, điện áp tại ngõ vào (+) sẽ thấp hơn điện áp so sánh Us ở ngõ vào (-) trên Op-Amp A nên ngõ ra của Op-Amp A không có tín hiệu làm transistor T ngắt, tức Vout đang ở mức cao. Khi có ánh sáng chiếu vào D2, D2 dẫn, điện áp ở ngõ vào (+) sẽ lớn hơn điện áp so sánh Us và điện áp ngõ ra của Op-Amp A ở mức cao làm transistor T dẫn, Vout lập tức chuyển sang mức thấp. Đây chính là thời điểm đánh lửa. Xung điện áp tại Vout sẽ là xung vuông gởi đến Igniter điều khiển transistor công suất. Do tín hiệu ra là xung vuông nên thời điểm đánh lửa cũng không bị ảnh hưởng khi thay đổi số vòng quay của trục khuỷu động cơ. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang [...]... kim phun trên động cơ - Delco quang  Các cơ cấu khác: - Khung giá đỡ động cơ - Accu - Đường nhiên liệu xăng đến và về - Thùng xăng và lọc xăng - Két nước - Ngoài ra, trên động cơ còn được bố trí một bản giắc có các đầu dây của hộp điều khiển động cơ (ECM) để thuận tiện đo đạc cho người sử dụng Hình 3.3: Mô hình động cơ phun xăng – đánh lửa NISSAN (nhìn từ bên hông phải) Hình 3.4: Mô hình động cơ phun. .. THIỆU ĐỘNG CƠ NISSAN VÀ CÁC VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT 3.1 Tổng quan về động cơ nissan: Chúng ta đang nghiên cứu về động cơ NISSAN Bluebird SSS (1990-1993), động cơ sử dụng hệ thống đánh lửa dùng delco quang, phun xăng điện tử, điều khiển bởi ECU 3.1.1 Cấu tạo mô hình: Mô hình được chia làm hai phần:  Phần sa bàn ECM Bảng Giắc Tableau Công tắc máy Các Relay Hình 3.1: Sa bàn động cơ phun xăng – đánh lủa NISSAN. .. Phần động cơ: Sử dụng động cơ NISSAN với hệ thống điều khiển phun xăng và đánh lửa trực tiếp sử dụng delco quang Động cơ sử dụng các cảm biến sau: - Cảm biến lưu lượng khí nạp (kiểu dây nhiệt) - Cảm biến vị trí cánh bướm ga - Cảm biến nhiệt độ nước làm mát - Cảm biến kích nổ - Cảm biến ô xy Hình 3.2: Mô hình động cơ phun xăng – đánh lửa NISSAN (nhìn từ phía trên)  Các cơ cấu chấp hành trên động cơ: ... hình động cơ phun xăng – đánh lửa NISSAN (nhìn từ bên hông trái) Hình 3.5: Sơ đồ mạch điện động cơ Nissan Sơ đồ chân hộp ECU: 1 2 3 4 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 27 29 30 31 32 34 35 36 37 Dòng kích transistor Tín hiệu tốc độ góc Tín hiệu kiểm tra đánh lửa Relay điều khiển chính Chân âm Thiết bị kết nối chẩn đoán 1 Quạt làm mát động cơ Quạt làm mát động cơ tốc độ cao Relay.. .Hình 2.5: Hệ thống đánh lửa cảm biến quang Trình bày một sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn được điều khiển bằng cảm biến quang của hãng Nissan Cảm biến quang được đặt trong delco phát tín hiệu đánh lửa gởi về igniter để điều khiển đánh lửa Khi đĩa cảm biến ngăn dòng ánh sáng từ LED D1 sang photo transistor T1 khiến nó... hơn là cuộn thứ cấp (Rtc= 10-12 KΩ) 3.2.1.2 Yêu cầu của hệ thống đánh lửa: - Tia lửa mạnh - Thời điểm đánh lửa chính xác - Độ bền cao 3.2.2 Các cảm biến: 3.2.2.1 Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston: - (Engine Speed; Crankshaft angle sensor) dung để báo tốc độ động cơ để tính toán hoặc tìm góc đánh lửa tối ưu và lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xylanh Cảm biến này cũng được dùn vào mục đích điều... liệu 1 Phun nhiên liệu 3 Relay điều khiển bơm nhiên liệu Van EGR (tuần hoàn khí thải) Chân âm (mass các cảm biến) Chân âm (mass các cảm biến) Nguồn cung cấp ECM Phun nhiên liệu 2 Cảm biến oxy kiểm soát nóng Phun nhiên liệu 4 Van điều khiển khí dư Van điện chuyển đổi mô men xoắn ly hợp 64 Chân âm (mass các cảm biến) 3.2 Mô tả chi tiết vấn đề cần giải quyết trên động cơ nissan: 3.2.1 Hệ thống đánh lửa: ... biết rộng, kĩ lưỡng về vấn đề đã đặt ra 2.3.2.5 Chọn phương pháp thực hiện: - Để tìm hiểu và xây dựng lý thuyết về mô hình động cơ nissan chúng em đã vận dụng tất cả các phương pháp nêu trên một cách linh hoạt và chủ yếu là phương pháp phân tích tổng hợp vì: + Phân tích và tổng hợp là hai phương pháp gắn bó chặt chẽ quy định và bổ sung cho nhau trong nghiên cứu và có cơ sở khách quan trong cấu tạo,... đổi theo nhiệt độ) tới cảm biến về ECM rồi về mass + Mạch điện: Hình 3.12: Sơ đồ mạch điện 3.2.2.3 Cảm biến lưu lượng khí nạp: - V ị Trí: Hình 3.13: vị trí cảm biến lưu lượng khí nạp - Cấu tạo: +Trọng lượng bé, kích thước nhỏ gọn +Không có các chi tiết cơ khí, nên không bị ảnh hưởng do sự rung động của động cơ +Độ nhạy cao +Phạm vi đo rộng Hình 3.14: cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp - Nhiệm vụ: + Dòng... dây nhiệt phụ thuộc vào khối lượng không khí nạp vào Bằng cách điều khiển dòng điện chạy qua dây nhiệt để giữ nhiệt độ không đổi, có thể đo được lượng khí nạp bằng cách đo dòng điện Trong trường hợp này dòng điện được chuyển thành điện áp và gởi đến ECU động cơ - Mạch điện: Hình 3.15: Mạch điện cảm biến lưu lượng khí nạp 3.2.2.4 Cảm biến oxy - Vị trí: Hình 3.16: vị trí cảm biến oxy - Nhiệm vụ: + Cảm biến . GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ NISSAN VÀ CÁC VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT. 3.1. Tổng quan về động cơ Nissan. 3.2. Nghiên cứu chi tiết vấn đề cần giải quyết trên động cơ Nissan. 3.3. Yêu cầu khi sử dụng mô hình. Chương. Chương 3: GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ NISSAN VÀ CÁC VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT. 3.1. Tổng quan về động cơ nissan: Chúng ta đang nghiên cứu về động cơ NISSAN Bluebird SSS (1990-1993), động cơ sử dụng hệ thống. 3.2: Mô hình động cơ phun xăng – đánh lửa NISSAN (nhìn từ phía trên) .  Các cơ cấu chấp hành trên động cơ: - 4 kim phun trên động cơ. - Delco quang.  Các cơ cấu khác: - Khung giá đỡ động cơ. -