Thi công mô hình động cơ phun xăng trực tiếp toyota 3s FSE

GDI Gasoline Direct Injection Hệ thống p un xăng trực tiếp HT Heater Tín hiệu điều khiển bộ sấy cảm biến oxy INJF Injector Feedback Tín hiệu hồi tiếp p un xăng IGF Ignition Feedback T

ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP

THI CÔNG MÔ HÌNH ÐỘNG CƠ PHUN XĂNG TRỰC TIẾP

TOYOTA 3S-FSE

GVHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG SVTH :PHAN HUỲNH QUỐC VINH 12145266 NGUYỄN ÐỨC TIẾN 12145181

S K C0 0 4 4 8 6

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

KHOA Đ O TẠO CHẤT LƢ N CAO

Ngành : CÔN N HỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GVHD: P S.TS ĐỖ VĂN DŨN

Tp Hồ C Minh, tháng 07 năm 2016

KHOA Đ O TẠO CHẤT LƢ N CAO

Ngành : CÔN N HỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GVHD: P S.TS ĐỖ VĂN DŨN

Tp Hồ C Minh, tháng 07 năm 2016

TÊN ĐỀ TÀI:

THI CÔNG MÔ HÌNH ĐỘN CƠ PHUN XĂN TRỰC TIẾP

3S-FSE HÃNG TOYOTA

Sin viên t ực iện:

1 Phan Huỳnh Quốc Vinh MSSV: 12145266

2 Nguyễn Đức Tiến MSSV: 12145181

I NỘI DUNG:

Đồ án gồm các nội dung sau:

1 Tìm iểu về công ng ệ p un xăng trực tiếp

2 T u t ập tài liệu về động cơ và ệ t ống điện động cơ Toyota 3S-FSE

3 T iết kế, t i công mô ìn dạy ọc

4 Biên soạn tài liệu ướng dẫn sử dụng

5 Viết t uyết min

II TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1 Tài liệu ãng Toyota về ệ t ống điện động cơ, động cơ p un xăng trực tiếp

2 Mô ìn dạy ọc tại xưởng động cơ – k oa CKĐ

3 Tài liệu online

III TRÌNH BÀY:

 01 quyển t uyết min đồ án

 01 đĩa CD t uyết min đồ án

IV THỜI GIAN THỰC HIỆN:

*******

PHIÊ U NHẬN XÉT CỦA IẢN VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên Sinh viên: MSSV:

MSSV:

Ngành:

Tên đề tài:

Họ và tên Giảng viên hướng dẫn:

NHẬN XÉT 1 Về nội dung đề tài & khối lượng t ực iện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyê t điểm:

4 Đề ng c o bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm:……….(Bă ng chữ: )

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2016

Giảng viên hướng dẫn

(Ký & ghi rõ họ tên)

*******

PHIÊ U NHÂ N XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Họ và tên Sinh viên: MSSV:

MSSV:

Ngành:

Tên đề tài:

Họ và tên Giảng viên phản biện:

NHẬN XÉT 1 Về nội dung đề tài & khối lƣợng t ực hiện:

2 Ƣu điểm:

3 Khuyê t điểm:

4 Đề ng c o bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm:……….(Bă ng chữ: )

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2016

Giáo viên phản biện

(Ký & ghi rõ họ tên)

Nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG đã cung

cấp tài liệu cũng như tận tình chỉ dạy, hướng dẫn trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện đề tài này

Xin chân thành cám ơn các Thầy trong Khoa Cơ Khí Động Lực, Khoa Đào tạo

chất lượng cao, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tận tình chỉ

dẫn, trực tiếp giúp đỡ và tạo cho chúng em điều kiện làm việc tốt trong suốt quá trình thực hiện đề tài này

Cảm ơn sự đóng góp ý kiến của các bạn cùng Lớp 12145CLC để nhóm thực hiện

hoàn thành tốt đề tài này

Xin trân trọng cám ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện

Nhiệm vụ đồ án i

Nhận xét của giảng viên ướng dẫn ii

Nhận xét của giảng viên phản biện iii

Lời cảm ơn iv

Mục lục v

Danh mục hình ảnh viii

Danh mục các từ viết tắt xii

CHƯƠN 1: DẪN NHẬP 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 1

1.3 P ương p áp ng iên cứu 2

1.4 Các bước thực hiện 2

1.5 Kế hoạch nghiên cứu 2

CHƯƠN 2: GIỚI THIỆU MÔ HÌNH 3

2.1 Cấu tạo mô hình 3

2.2 Sơ đồ mạc điện 7

2.3 Sơ đồ chân ECU 8

2.4 Các yêu cầu khi sử dụng mô hình 11

CHƯƠN 3: KHÁI QUÁT HỆ THỐN PHUN XĂN TRỰC TIẾP ĐỘN CƠ 3S-FSE 12

3.1 Mô tả chung 12

3.2 Hệ thống điều khiển điện tử GDI 14

3.2.1.Tổng quát 14

3.2.2 Các cảm biến hệ thống p un xăng động cơ 3S – FSE 15

3.2.2.1 V trí các cảm biến bố tr trên động cơ 15

3.2.2.2 Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp 16

3.2.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 18

3.2.2.4 Cảm biến v tr bướm ga 19

3.2.2.5 Cảm biến v tr bàn đạp ga 21

3.2.2.6 Cảm biến oxy 22

3.2.2.7 Cảm biến tốc độ động cơ Ne và v trí piston G 24

3.2.2.8 Cảm biến kích nổ 28

3.2.2.9 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 29

3.2.3.2 Mạc điều khiển bơm 32

3.2.3.3 Mạch khởi động 33

3.2.4 Điều khiển phun nhiên liệu 34

3.2.4.1 Bơm cao áp 34

3.2.4.2 Điều khiển phun nhiên liệu 35

3.2.4.3 Mạch dẫn động kim phun 36

3.2.5 Điều khiển đán lửa 37

3.2.5.1 Sơ đồ mạc điện hệ thống đán lửa 37

3.2.5.2 Tín hiệu thời điểm đán lửa IGT 38

3.2.5.3 Tín hiệu xác nhận đán lửa IGF 38

3.2.6 Hệ thống chẩn đoán OBD II 39

3.2.6.1 Mô tả 39

3.2.6.2 Kiểm tra đèn báo iệu 39

3.2.6.3 Phát hiện mã lỗi 39

3.2.7 Hệ thống VVT-i 41

3.2.7.1 Cấu tạo 41

3.2.7.2 Hoạt động 42

3.2.7.3 Dạng xung điều khiển 43

3.2.8 Hệ thống tuần hoàn khí thải EGR 44

3.2.8.1 Motor bước điều khiển van EGR 44

3.2.8.2 Sơ đồ mạc điện van EGR 44

3.2.8.3 Tác dụng EGR đối với hệ thống VVT-i 45

CHƯƠN 4: BÀI GIẢNG THỰC HÀNH 46

4.1 Kiểm tra điện áp 46

4.2 Kiểm tra mạch cấp nguồn 48

4.3 Kiểm tra bơm tiếp vận 50

4.4 Kiểm tra kim phun 54

4.5 Kiểm tra kim phun khởi động lạnh 57

4.6 Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát 61

4.7 Kiểm tra cảm biến nhiệt độ khí nạp 64

4.8 Kiểm tra cảm biến ôxy 67

4.9 Kiểm tra cảm biến v tr bướm ga 69

4.10 Kiểm tra cảm biến v tr bàn đạp ga 71

4.11 Kiểm tra cảm biến áp suất trên đường ống nạp 73

4.14 Kiểm tra bơm cao áp 80

4.15 Kiểm tra bộ khuếc đại điện áp EDU 83

4.16 Kiểm tra hệ thống t ay đổi góc phối khí VVT-i 87

4.17 Kiểm tra van xoáy khí nạp SCV 89

4.18 Kiểm tra hệ thống tuần hoàn khí thải EGR 91

4.19 Chẩn đoán mã lỗi trên động cơ 3S-FSE 93

KẾT LUẬN 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

Hình 2.1: Mô hình nhìn từ trước 3

Hình 2.2: Mô hình nhìn từ trên 3

Hình 2.3: Sa bàn 4

Hình 2.4: Thùng chứa các chi tiết khác 4

Hình 2.5: Động cơ 5

Hình 2.6: Sơ đồ đấu dây động cơ 3S-FSE 8

Hình 2.7: Sơ đồ chân ECU 9

Hình 3.1: Sơ đồ động cơ p un xăng trực tiếp 12

Hình 3.2: Quá trình phát triển của động cơ xăng 13

Hình 3.3: Động cơ Toyota 3S-FSE 13

Hình 3.4: Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều khiển động cơ GDI 14

Hình 3.5: V trí các cảm biến trên động cơ Toyota 3S-FSE 15

Hình 3.6: Cấu tạo cảm biến MAP 16

Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp suất trên đường ống nạp 16

Hình 3.8: Mạc điện cảm biến áp suất đường ống nạp 17

Hình 3.9: Đặc tuyến điện áp của cảm biến MAP 17

Hình 3.10: Hình dáng cảm biến nhiệt độ nước làm mát 18

Hình 3.11: Sơ đồ mạc điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát 18

Hình 3.12: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 19

Hình 3.13: Hình dáng và v trí cảm biến v tr bướm ga 19

Hình 3.14: Mạc điện của cảm biến v tr bướm ga trong hệ thống ETCS-i 20

Hình 3.15: Đặc tuyến của cảm biến v tr bướm ga trong ETCS-i 20

Hình 3.16: Hình dáng và v trí cảm biến bàn đạp ga 21

Hình 3.17: Nguyên lý hoạt động của cảm biến v tr bàn đạp ga 21

Hình 3.18: Sơ đồ mạc điện và đặc tuyến tính của cảm biến bàn đạp ga 22

Hình 3.19: Cấu tạo cảm biến ôxy 22

Hình 3.20: Đặc tính của cảm biến ôxy 23

Hình 3.21: Bộ sấy của cảm biến oxy 24

Hình 3.22: V tr đặt cảm biến 24

Hình 3.23: Hình dáng và v trí cảm biến trục cam 25

Hình 3.24: Cấu tạo cảm biến v trí trục cam 25

Hình 3.25: Dạng sóng tín hiệu cảm biến v trí trục cam G 26

Hình 3.26: Sơ đồ mạch điện cảm biến v trí trục cam 26

Hình 3.27: Cấu tạo cảm biến v trí trục khuỷu 26

Hình 3.30: Sơ đồ mạc điện và dạng sóng tín hiệu G, NE 27

Hình 3.31: Hình dáng và v trí cảm biến kích nổ 28

Hình 3.32: Cách bố trí của cảm biến kích nổ 28

Hình 3.33: Cấu tạo cảm biến kích nổ 28

Hình 3.34: Đồ th biểu diễn tần số kích nổ 29

Hình 3.35: Sơ đồ mạc điện cảm biến kích nổ 29

Hình 3.36: Hình dáng và v trí cảm biến nhiệt độ khí nạp 29

Hình 3.37: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp 30

Hình 3.38: Đặc tuyến quan hệ giữa nhiệt độ và điện trở 30

Hình 3.39: Sơ đồ mạc điện cảm biến nhiệt khí nạp 30

Hình 3.40: Mạch cấp nguồn ECM 31

Hình 3.41: Mạc điều khiển bơm xăng 32

Hình 3.42: Sơ đồ mạch khởi động 33

Hình 3.43: Bơm cao áp 34

Hình 3.44: Các chế độ phun nhiên liệu 35

Hình 3.45: Mạc điều khiển kim phun 36

Hình 3.46: Dạng xung của tín hiệu điều khiển kim phun 36

Hình 3.47: Sơ đồ mạch điện hệ thống đán lửa 37

Hình 3.48: Dạng xung tín hiệu của IGT và IGF 37

Hình 3.49: Xung điều khiển đán lửa 38

Hình 3.50: Mạch xác nhận tín hiệu đán lửa IGF 38

Hình 3.51: Giắc chẩn đoán OBDII 39

Hình 3.52: Cấu tạo hệ thống VVT-i 41

Hình 3.53: Hoạt động ở chế độ mở sớm 42

Hình 3.54: Hoạt động ở chế độ muộn 43

Hình 3.55: Hoạt động ở chế độ giữ 43

Hình 3.56: Dạng xung điều khiển van VVT-i 43

Hình 3.57: Mô tả hệ thống EGR 44

Hình 3.58: Sơ đồ mạch điện van EGR 44

Hình 3.59: Dạng xung tín hiệu điều khiển motor van EGR 45

Hình 3.60: Tác dụng EGR đối với hệ thống VVT-i 45

Hình 4.1: Sơ đồ mạc điện cấp nguồn 48

Hình 4.2: Sơ đồ cấu tạo relay chính 49

Hình 4.3: Sơ đồ mạc điện điều khiển bơm xăng bằng ECU 50

Hình 4.6: Đo áp suất nhiên liệu 52

Hình 4.7: Cấu tạo kim p un động cơ GDI 54

Hình 4.8: Sơ đồ mạc điện kim phun 55

Hình 4.9: Kiểm tra điện trở kim phun 55

Hình 4.10: Sơ đồ mạc điện kim phun khởi động lạnh 57

Hình 4.11: Kiểm tra điện trở kim phun khởi động lạnh 58

Hình 4.12: Sơ đồ giắc nối vào kim phun khởi động lạnh 58

Hình 4.13: Kiểm tra hoạt động của kim phun khởi động lạnh 59

Hình 4.14: Kiểm tra rò rỉ kim phun khởi động lạnh 59

Hình 4.15: Dạng sóng của kim phun khởi động lạnh 60

Hình 4.16: Sơ đồ mạc điện cảm biến nhiệt độ nuớc làm mát 61

Hình 4.17: Kiểm tra tín hiệu điện áp chân THW 62

Hình 4.18: Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát 62

Hình 4.19: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ không khí nạp 64

Hình 4.20: Kiểm tra điện áp chân THA của cảm biến nhiệt độ khí nạp 65

Hình 4.21: Kiểm tra cảm biến nhiệt độ khí nạp 65

Hìn 4.22: Đo điện trở cảm biến nhiệt độ khí nạp k i động cơ nguội 66

Hình 4.23: Sơ đồ mạc điện cảm biến ôxy 67

Hình 4.24: Đo điện trở giữa ai đầu dây nung cảm biến oxy 68

Hình 4.25: Dạng sóng cảm biến oxy 68

Hình 4.26: Sơ đồ mạc điện cảm biến v tr bướm ga 69

Hình 4.27: Kiểm tra điện trở cảm biến v tr bướm ga 70

Hình 4.28: Kiểm tra điện áp chân VTA và VTA2 70

Hình 4.29: Sơ đồ mạc điện cảm biến v tr bàn đạp ga 71

Hình 4.30: Kiểm tra điện trở cảm biến v tr bàn đạp ga 72

Hình 4.31: Kiểm tra điện áp chân VPA và VPA2 72

Hình 4.32: Sơ đồ mạc điện cảm biến áp suất đường ống nạp 73

Hình 4.33: Kiểm tra điện áp chân PIM cảm biến MAP 74

Hình 4.34: Hình dáng cảm biến MAP 74

Hình 3.35: Sơ đồ mạc điện tín hiệu G, NE 76

Hình 4.36: Dạng xung tín hiệu G, NE 77

Hình 4.37: Sơ đồ mạc điện tín hiệu đán lửa 78

Hình 4.38: Dạng sóng của tín hiệu IGT và IGF 79

Hình 4.39: Cấu tạo bơm cao áp 80

Hình 4.42: Dạng sóng của van hồi nhiên liệu 82

Hình 4.43: Sơ đồ khối mạc điện kim phun 83

Hình 4.44: Mạch điện điều khiển kim phun 84

Hình 4.45: Sơ đồ chân relay INJ 84

Hình 4.46: Kiểm tra tín hiệu đầu vào của EDU 85

Hình 4.47: Kiểm tra tín hiệu đầu ra của EDU 86

Hình 4.48: Cấu tạo van điều khiển dầu 87

Hình 4.49: Đo điện trở giữa hai chân OSV+ và OSV- 88

Hình 4.50: Dạng xung tín hiệu điều khiển van VVT-i 88

Hình 4.51: Kiểm tra điện trở của van điều kiển xoáy 89

Hình 4.52: Dạng sóng của van điều khiển xoáy 90

Hình 4.53: Cấu tạo van EGR 91

Hình 4.54: Kiểm tra điện trở của van EGR 92

Hình 4.55: Kiểm tra hoạt động van EGR 92

Hình 4.56: Biểu tƣợng đèn “MIL” trên tableau 93

Hình 4.57: Chẩn đoán lỗi bằng máy cầm tay 94

Hình 4.58: Sau khi xóa lỗi thành công 94

#1, #2, #3, #4 Injector 1, 2, 3, 4 Tín hiệu phun máy 1,2,3,4

A/F Air Fuel ratido Tỉ lệ không khí trên nhiên liệu

BATT Battery Nguồn điện 12V

+B Battery Dương cung cấp c o ECU sau rơle

chính +B1 Battery Dương cung cấp c o ECU sau rơle

chính CL+,CL- Clutch Tín hiệu điều khiển ly hợp từ motor

bướm ga

E Earth Nối đất

ELS Electrical load signal Tín hiệu phụ tải điện

ECM Engine Control

Module Module điều khiển động cơ

ECU Engine Control Unit Hộp điều khiển động cơ

ERG Exhaust Recirculation

Gas Hệ thống luân hồi khí xả

FAN Fan Quạt làm mát

FC Fuel Control Điều khiển bơm xăng

FC Fuel Cut Tín hiệu điều khiển bơm xăng

FP+,FP- Fuel pump Tín hiệu điều khiển van áp suất bơm

cao áp IREL Tín hiệu điều khiển relay kim phun

G22 Position Camshaft

Sensor Cảm biến v trí trục cam

GDI Gasoline Direct

Injection Hệ thống p un xăng trực tiếp

HT Heater Tín hiệu điều khiển bộ sấy cảm biến

oxy INJF Injector Feedback Tín hiệu hồi tiếp p un xăng

IGF Ignition Feedback Tín hiệu hồi tiếp đán lửa

IGT 1, 2, 3, 4 Igniter Timing 1,2,3,4 Tín hiệu đán lửa của máy 1, 2, 3, 4

INJS Cold Start Injector Tín hiệu điều khiển kim phun khởi

KNK Knock Sensor Cảm biến kích nổ

M+,M- Motor Tín hiệu điều khiển motor bướm ga

MREL Main Relay Turn On Tín hiệu điều khiển relay EFI

NE+, NE- Engine Speed Sensor Tín hiệu tốc độ động cơ

OX Oxygen Sensor Tín hiệu cảm biến ôxy

OSV+, OSV- Tín hiệu điều khiển van dầu VVT-i

PSSW Tín hiệu trợ lực lái

PB Tín hiệu áp suất môi trường

PR Tín hiệu áp suất nhiên liệu trong ống

phân phối SCV+, SCV- Tín hiệu điều khiển van xoáy

SCVP Tín hiệu cảm biến van xoáy

STA Engine Cranking

Signal Tín hiệu khởi động SIL Tín hiệu chấn đoán OBD II

TACH Tín hiệu tốc độ động cơ

VTA, VTA2 Throttle Position

Sensor Tín hiệu cảm biến v tr bướm ga VPA, VPA2 Accelerator Pedal

Position Sensor Tín hiệu cảm biến v tr bàn đạp ga VVT-i Variable Valve Timing

With intelligence

Hệ thống điều khiển xu-páp với góc

mở biến thiên thông minh

Chương 1: DẪN NHẬP

1.1 Lý do chọn đề tài

 Bước vào thế kỷ thứ 21 với tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ và nhu cầu học của mọi người ngày càng cao, phần lớn học sin đều có thể vào học hệ đại học hoặc cao đẳng, kể cả những người đi làm trở lại học đại học, cao đẳng với các c uyên ngàn nâng cao ngày càng đông n ư iện nay Do vậy, đổi mới p ương pháp dạy học là yêu cầu cấp bách, dựa trên những quan điểm phát huy tính tích cực người học, đề cao vai trò tự học của người học, kết hợp với sự ướng dẫn của giáo viên đang được áp dụng rộng rãi Sự phát triển này đã làm t ay đổi không chỉ cách giảng mà còn t ay đổi cả quá trình tổ chức dạy học, ứng dụng cộng nghệ dạy học,

p ương tiện kỹ thuật dạy học trong giảng dạy do đó k ắc phục n ược điểm của

p ương p áp cũ, tạo ra chất lượng của p ương p áp mới cho giáo dục - đào tạo, đây cũng là c ủ trương của n à nước đề ra: đổi mới mạnh mẽ nội dung và p ương p áp dạy học, học tập, chú trọng chất lượng không chạy theo số lượng Đặc biệt đối với các ngàn cơ k ôtô, việc nghiên cứu và chế tạo mô hình phục vụ cho công tác dạy

và học là nhu cầu cấp thiết của xã hội

 Ngoài ra, nhằm cập nhật những công nghệ mới và tăng t n trực quan hóa trong giảng dạy và học tập, với mục đ c nâng cao c ất lượng dạy và học Mô hình này được thiết kế và chế tạo gồm phần động cơ và p ần sa bàn với đầy đủ hệ thống điện của động cơ Song song đó còn có các bài giảng mẫu được thiết kế dưới dạng phiếu thực hành giúp cho việc giảng dạy và học tập trên mô ìn đạt kết quả cao nhất Chính vì lẽ đó, người nghiên cứu n ư c úng tôi quyết đ nh thực hiện mô hình động cơ p un xăng trực tiếp (GDI) Toyota 3S-FSE với mong muốn giúp các bạn sinh viên dễ dàng tiếp t u để việc học có hiệu quả cao ơn

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu

 Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên ướng dẫn sinh viên trong quá trình thực tập

 Giúp cho sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào bài học thực hành

 Sin viên có điều kiện quan sát mô hình một cách trực quan, dễ cảm nhận được hình dạng và v trí các chi tiết lắp đặt trên hệ thống p un xăng trực tiếp GDI

 Giúp sinh viên kiểm tra và đo đạc các thông số của hệ thống p un xăng, đán lửa trên động cơ 3S-FSE

 Góp phần hiện đại óa p ương tiện và p ương p áp dạy thực hành trong giáo dục - đào tạo

 Giúp sinh viên tiếp thu bài tốt ơn

1.2.2 Nhiệm vụ

 Thi công mô ìn động cơ p un xăng trực tiếp Toyota 3S-FSE

 Sơ lược về p un xăng trực tiếp và các hệ thống điều khiển động cơ GDI

 Thiết kế các bài giảng thực hành phục vụ cho việc giảng dạy và thực hành trên mô hình này

1.3 Phương pháp nghiên cứu

 Để đề tài được oàn t àn c úng tôi đã kết hợp nhiều p ương p áp ng iên cứu Trong đó đặc biệt là p ương p áp t am k ảo tài liệu, thu thập các thông tin liên quan, học hỏi kinh nghiệm của thầy cô, bạn bè, nghiên cứu các mô hình giảng dạy cũ, từ đó tìm ra n ững ý tưởng mới để ìn t àn đề cương của đề tài, cũng

n ư các t iết kế mô hình Song song với nó, chúng tôi còn kết hợp cả p ương p áp quan sát và thực nghiệm để có thể chế tạo được mô hình và biên soạn các bài thực hành mẫu một cách hiệu quả

1.4 Các bước thực hiện

 Tham khảo tài liệu

 Thiết kế, hàn k ung đỡ động cơ và gá đặt động cơ

 Thiết kế sa bàn và cách bố trí các chi tiết trên sa bàn

 Thiết kế các chi tiết phụ

 Tiến àn đo đạc, kiểm tra, thu thập các thông số

 Nghiệm thu các thông số kiểm tra

 Thiết kế các bài giảng thực hành cho mô hình

 Viết báo cáo

1.5 Kế hoạch nghiên cứu

Đề tài được thực hiện trong vòng 3 tháng, các công việc được bố tr n ư sau:

 Viết thuyết minh

 Hoàn thiện đề tài

Chương 2: GIỚI THIỆU MÔ HÌNH

2.1 Cấu tạo mô hình

Hình 2.1: Mô hình nhìn từ trước

Hình 2.2: Mô hình nhìn từ trên

 6- Đồng hồ áp suất nhiên liệu

Hình 2.4: Thùng chứa các chi tiết khác

Mô ìn được gá động cơ p un xăng trực tiếp Toyota 3S-FSE Trên động cơ gồm:

 Cảm biến v tr bướm ga loại tuyến tính với hai tín hiệu

 Cảm biến v tr bàn đạp ga loại tuyến tính với hai tín hiệu

 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp

 Cảm biến ôxy có dây nung

 Cảm biến nhiệt độ nước

 Cảm biến áp lực nhớt

 Cảm biến áp suất nhiên liệu trên ống cao áp

 Cảm biến áp suất trên đường ống nạp

 Cảm biến áp suất môi trường

 Cảm biến v trí trục khuỷu

 Cảm biến v trí trục cam

Hình 2.5: Động cơ

 Cảm biến v trí van xoáy khí nạp

 Van tuần hoàn khí thải

 04 kim phun cao áp

 Kim phun khởi động lạnh

2.2 Sơ đồ mạch điện

Hình 2.6: Sơ đồ đấu dây động cơ 3S-FSE

2.3 Sơ đồ chân ECU

Hình 2.7: Sơ đồ chân ECU

Kí hiệu Tên gọi

E01 Mass của kim phun

E02 Mass của kim phun

#1 Tín hiệu phun xăng máy 1

#2 Tín hiệu phun xăng máy 2

#3 Tín hiệu phun xăng máy 3

#4 Tín hiệu phun xăng máy 4

INJF Tín hiệu hồi tiếp p un xăng

BATT Dương t ường trực của ECU

+B Dương cung cấp cho ECU sau relay chính

+B1 Dương cung cấp cho ECU sau relay chính

STA Tín hiệu khởi động

THA Tín hiệu cảm biến nhiệt độ không khí nạp

THW Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát

FC Tín hiệu điều khiển bơm xăng

VC Điện áp 5V cung cấp cho các cảm biến

PIM Tín hiệu đo gió gửi về ECU

IGF Tín hiệu hồi tiếp đán lửa

IGT1, 2, 3, 4 Tín hiệu đán lửa của máy 1,2,3,4

G22 Tín hiệu báo v trí xy lanh

NE- Mass của tín hiệu v trí xy lanh và tốc độ động cơ

NE+ Tín hiệu tốc độ động cơ

OX Tín hiệu cảm biến ôxy

E1 Mass của ECU

E2 Mass của các cảm biến

M+, M- Tín hiệu điều khiển motor bướm ga

CL+, CL- Tín hiệu điều khiển ly hợp từ motor bướm ga

SCV+, SCV- Tín hiệu điều khiển van xoáy

FP+, FP- Tín hiệu điều khiển van áp suất bơm cao áp

IREL Tín hiệu điều khiển relay kim phun

OSV+, OSV- Tín hiệu điều khiển van dầu VVT-i

EGR1, 2, 3, 4 Tín hiệu điều khiển motor van EGR

INJS Tín hiệu điều khiển kim phun khởi động lạnh

HT Tín hiệu điều khiển bộ sấy cảm biến oxy

PSSW Tín hiệu trợ lực lái

PB Tín hiệu áp suất môi trường

PR Tín hiệu áp suất nhiên liệu trong ống phân phối

KNK Tín hiệu cảm biến kích nổ

VTA, VTA2 Tín hiệu cảm biến v tr bướm ga

SCVP Tín hiệu cảm biến van xoáy

VPA, VPA2 Tín hiệu cảm biến v tr bàn đạp ga

FC Tín hiệu điều khiển bơm tiếp vận

FAN Tín hiệu điều khiển quạt làm mát động cơ

SIL Tín hiệu chẩn đoán OBD II

L Tín hiệu đèn báo nạp

IGSW Tín hiệu báo bật công tắt IG

MREL Tín hiệu điều khiển relay EFI

TACH Tín hiệu tốc độ động cơ

ELS Tín hiệu phụ tải điện

2.4 Các yêu cầu khi sử dụng mô hình

 Sinh viên phải được học về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống

p un xăng trực tiếp trên động cơ Toyota trước khi thao tác trên mô hình

 Sinh viên phải nhận biết được cấu tạo tổng quát của mô hình

 Điện áp sử dụng c o mô ìn là 12V, c ú ý k ông được phép lắp ắc quy vào động cơ sai cực tính

 Sử dụng nhiên liệu xăng k ông c ì A95

 Chú ý yêu cầu làm mát và bôi trơn trên động cơ Đặc biệt quan tâm đến vấn

đề chống cháy nổ và an toàn lao động khi sử dụng mô hình

Chương 3: KHÁI QUÁT HỆ THỐN PHUN XĂN

TRỰC TIẾP ĐỘN CƠ 3S-FSE

3.1 Mô tả chung

Hình 3.1: Sơ đồ động cơ phun xăng trực tiếp

 Động cơ p un xăng trực tiếp gồm 4 xi lanh thẳng hàng, thứ tự kì nổ 1-3-4-2

 Là động cơ đán lửa trực tiếp (4 bô bin), IC đặt trong bộ bô bin

 Hệ thống điều khiển xú páp thông minh

 Hệ thống điều khiển bướm ga thông minh

 Hệ thống tuần hoàn khí thải

 Hiện nay thách thức quan trọng nhất của các nhà sản xuất ô tô đối mặt là phải cung cấp những chiếc xe hoạt động với công suất cao và hiệu suất nhiên liệu tối ưu trong k i vẫn đảm bảo thải sạch và sự thoải mái c o người ngồi trên xe Nhận thức được tình trạng ấm lên của trái đất là mối đe dọa thật sự cho chúng ta càng thử thách các nhà sản xuất Để ngăn c ặn nguy cơ này c úng ta cần giảm lượng khí

CO2 gây hiệu ứng nhà kính và để giảm khí CO2 sinh ra chúng ta cần nhanh chóng chế tạo ra những động cơ t ải ra ít CO2 ơn n ững động cơ truyền thống

Hình 3.2: Quá trình phát triển của động cơ xăng

 Động cơ GDI được chế tạo đảm bảo thân thiện với môi trường bằng cách giải quyết vấn đề t ường đi kèm với những động cơ trước đây n ư là n ững giới hạn về công xuất, giá cả và thiết kế của nó Công nghệ GDI giúp cải thiện 10-30% hiệu suất tiêu hao nhiên liệu so với những động cơ p un xăng truyền thống

Hình 3.3: Động cơ Toyota 3S-FSE

 Bên trong động cơ GDI, n iên liệu được phun trực tiếp vào xy lanh Giúp loại trừ những hạn chế trước đây trong việc kiểm soát sự cháy chẳng hạn n ư là không thể nạp đủ nhiên liệu sau k i van út đóng Để điều khiển sự cháy một cách chính xác, động cơ GDI đảm bảo phối hợp giữa tiết kiệm nhiên liệu và tăng công

suất Trong những động cơ xăng truyền thống nhiên liệu và k ông k được trộn bên ngoài xy lan Điều này làm gây ra hao phí nhiên liệu cùng với sự sai lệch thời điểm phun, vấn đề này được giải quyết với động cơ 3S-FSE của Toyota Nhiên liệu được phun trực tiếp vào xy lan đúng t ời điểm làm tăng iệu suất nhiên liệu và giảm hao phí

 Trong nhiều năm qua, n ững kỹ sư t ấy rằng nếu ta có thể chế tạo ra một loại động cơ xăng oạt động giống n ư một động cơ diesel Với động cơ xăng này, nhiên liệu được phun trực tiếp vào xy lanh với hỗn hợp nghèo và hỗn hợp giàu xung quan bugi được đán lửa, n ư vậy c úng ta có được một động cơ đạt được hiệu suất nhiên liệu của động cơ diesel và đồng thời cũng đạt được công suất cao n ư các động cơ p un xăng truyền thống

 Để đốt c áy được xăng t ì xăng và k ông k p ải được hoà trộn để hình thành ra hỗn hợp nhiên liệu đúng và cùng với sự chính xác về thời điểm phun thì hỗn hợp nhiên liệu sẽ được nén lại giữa các cực của bugi đúng t ời điểm đán lửa Động cơ p un xăng trực tiếp Toyota 3S-FSE đạt được công nghệ này giúp điều khiển chính xác hỗn hợp nhiên liệu

3.2 Hệ thống điều khiển điện tử GDI

3.2.1 Tổng quát

Hình 3.4: Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều khiển động cơ GDI

 Hệ thống điện điều khiển bao gồm các cảm biến để xác đ nh tình trạng làm việc của động cơ, ECU t n toán t ời điểm và thời gian phun cho phù hợp với tín hiệu từ các cảm biến và các bộ tác động điều khiển lượng nhiên liệu p un cơ bản dựa vào các tín hiệu từ ECU

 Các cảm biến xác đ n lưu lượng không khí nạp, số vòng quay của động cơ,

tải động cơ, n iệt độ nước làm mát và sự tăng tốc - giảm tốc Các cảm biến gửi tín hiệu về ECU, sau đó ECU sẽ hiệu chỉnh thời gian phun và gửi tín hiệu đến các kim phun thông qua bộ biến đổi điện áp EDU, các kim phun sẽ phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt, lượng nhiên liệu phun tuỳ thuộc vào thời gian tín hiệu từ ECU

 Phần lớn động cơ sử dụng hệ thống GDI đều đán lửa trực tiếp bobin đơn, bướm ga thông minh, cảm biến bàn đạp ga Có thể nói động cơ GDI t c ợp nhiều công nghệ mới nhất của thế giới trong lĩn vực ôtô

 Kết cấu piston có nhiều điểm khác so với các động cơ trước đây, đường ống nạp cũng có n iều t ay đổi để phù hợp với hệ thống

3.2.2 Các cảm biến hệ thống phun xăng trực tiếp động cơ 3S – FSE

3.2.2.1 Vị trí các cảm biến bố trí trên động cơ

Hình 3.5: Vị trí các cảm biến trên động cơ Toyota 3S-FSE.

3.2.2.2 Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp

3.2.2.2.1 Cấu tạo

Hình 3.6: Cấu tạo cảm biến MAP

 Cảm biến này bao gồm:

Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp suất đường ống nạp

 Tấm silicon (hay còn gọi là màng ngăn) dày ở hai mép ngoài và mỏng ơn ở giữa Một mặt của tấm silicon tiếp xúc với buồng chân không, mặt còn lại nối với đường ống nạp Bằng cách so sánh áp suất trong buồng chân không và áp suất trong đường ống nạp, chip silic sẽ t ay đổi điện trở của nó khi áp suất trong đường ống

nạp t ay đổi Sự dao động của tín hiệu điện trở này được chuyển hóa thành một tín hiệu điện áp gửi đến ECM động cơ ở cực PIM

 Áp suất đường ống nạp có liên quan trực tiếp đến tải động cơ ECM cần biết

áp suất của đường ống nạp để t n toán lượng nhiên liệu cần thiết phun vào xylanh

và góc đán lửa sớm cơ bản

 Trong đó:

Hình 3.8: Mạch điện cảm biến áp suất đường ống nạp

 Cực VC của ECM cung cấp điện áp 5V cho cảm biến

 Cực PIM gửi tín hiệu điện áp về ECM

 Cực E2 của ECM nối mass cho cảm biến

 Tín hiệu điện áp của cảm biến là cao nhất khi áp suất trong đường ống nạp là lớn nhất (công tắc máy ON, động cơ OFF oặc k i bướm ga được mở rộng một các đột ngột) Tín hiệu điện áp là thấp nhất k i cán bướm ga đóng oặc giảm tốc

Hình 3.9: Đặc tuyến điện áp của cảm biến MAP.

 ECU gửi một điện áp từ bộ ổn áp qua điện trở giới hạn dòng (điện trở này có giá tr k ông đổi) tới cảm biến rồi về ECU và ra mass Nối song song với cảm biến

là một bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự thành số (bộ chuyển đổi A/D) Bộ chuyển đổi A/D sẽ đo điện áp rơi trên cảm biến

Hình 3.12: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

 Khi nhiệt độ động cơ t ấp, giá tr điện trở của cảm biến cao và điện áp đặt giữa ai đầu của bộ chuyển đổi A/D cao Tính hiệu điện áp cao được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý sẽ thông báo cho ECU biết động cơ đang lạnh ECU sẽ tăng lượng xăng p un cải thiện t n năng oạt động

k i động cơ lạnh

 K i động cơ nóng, giá tr điện trở cảm biến giảm, điện áp đặt giữa ai đầu của bộ chuyển đổi A/D giảm Tín hiệu điện áp giảm sẽ báo cho ECU biết động cơ đang nóng, ECU sẽ giảm lượng xăng p un

3.2.2.4 Cảm biến vị trí bướm ga

Hình 3.14: Hình dáng và vị trí cảm vị trí bướm ga

Cảm biến v tr bướm ga trong hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh (ETCS-i) có ai con trượt tiếp điểm và ai điện trở Có hai tín hiệu là VTA và VTA2

3.2.2.4.1 Sơ đồ mạch điện

 Một điện áp k ông đổi 5V từ ECM cung cấp đến cực VC K i cán bướm ga

mở, con trượt trượt dọc t eo điện trở và tạo ra điện áp tăng dần ở cực VTA tương ứng với góc mở cán bướm ga

 VTA2 làm việc tương tự n ưng bắt đầu ở mức điện áp ra cao ơn và tốc độ

t ay đổi điện áp thì khác so với tín hiệu VTA K i bướm ga mở, hai tín hiệu điện áp tăng với một tốc độ khác nhau ECM sử dụng cả hai tín hiệu này để phát hiện sự

t ay đổi v tr cán bướm ga Bằng cách sử dụng hai cảm biến, ECM có thể so sánh các điện áp và phát hiện các vấn đề

Hình 3.15: Mạch điện của cảm biến vị trí bướm ga trong hệ thống ETCS-i

3.2.2.5 Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Hình 3.17: Hình dáng và vị trí cảm biến bàn đạp ga

3.2.2.5.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

 Cảm biến v tr bàn đạp ga được bố trí trên t ân bướm ga, nó kết nối với cần

ga Cần ga được kết nối với dây cáp tới bàn đạp ga K i đạp ga có tín hiệu bàn đạp

ga gửi về ECU và ECU dựa vào tín hiệu này để tính toán góc mở của bướm ga

 Hàn trìn bàn đạp ga được xác đ nh bởi cảm biến v trí bàn đạp ga và tín hiệu này được chuyển về ECU động cơ ECU sẽ điều khiển motor bố trí ở thân bướm ga để xoay trục bướm ga làm bướm ga mở một góc là tối ưu n ất Độ mở của bướm ga được cảm biến bướm ga xác đ nh và chuyển tín hiệu về ECU

 Cảm biến v tr bàn đạp ga (APPS) được bố trí ở bàn đạp ga K i đạp ga tín hiệu điện áp APPS t ay đổi, xác đ nh v trí của bàn đạp ga Có hai tín hiệu điện áp của cảm biến bàn đạp ga ECU dựa vào tín hiệu này để tính toán góc mở của bướm

ga Bằng cách sử dụng hai tín hiệu, ECU so sán để xác đ nh sự làm việc bất

t ường của cảm biến bàn đạp ga

Hình 3.17: Nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bàn đạp ga

3.2.2.5.2 Sơ đồ mạch điện và đặc tuyến tính của cảm biến bàn đạp ga

Hình 3.18: Sơ đồ mạch điện và đặc tuyến tính của cảm biến bàn đạp ga

3.2.2.6 Cảm biến oxy

3.2.2.6.1 Cấu tạo

 Loại cảm biến oxy này có thời gian làm việc lâu nhất Nó đƣợc làm từ Ziconia (ziconium dioxide), điện cực Platin, và phần tử nhiệt (bộ sấy - dùng sấy nóng phần tử Ziconia) Cảm biến oxy tạo ra một tín hiệu điện áp dựa vào lƣợng oxy trong khí xả đƣợc so sánh với lƣợng oxy trong không khí Phần tử ziconia có một phía trống để tiếp xúc với khí xả, mặt còn lại tiếp xúc với không khí Mỗi mặt có một phần tử platin đƣợc phủ bên ngoài phần tử ziconium dioxide

Hình 3.19: Cấu tạo cảm biến oxy

 Các phần tử platin tạo ra điện áp Sự bẩn hoặc mòn điện cực platin hoặc phần

tử ziconia sẽ làm giảm tín hiệu điện áp ra

3.2.2.6.2 Hoạt động

 Khi có ít oxy trong khí xả, sự khác nhau giữa lƣợng oxy trong khí xả và lƣợng oxy trong không khí lớn nên tạo ra một tín hiệu điện áp cao K i lƣợng oxy trong khí xả nhiều thì sự khác nhau giữa lƣợng oxy trong khí xả và lƣợng oxy trong không khí nhỏ và tín hiệu điện áp tạo ra thấp Sự chênh lệch nồng độ oxy càng lớn thì tín hiệu điện áp tạo ra càng cao

 Từ lượng oxy trong khí xả, ECM có thể đo được tỉ lệ A/F là giàu hay nghèo

và điều chỉnh tỉ lệ này cho phù hợp Một hỗn hợp giàu đốt cháy gần n ư toàn bộ oxy, vì thế tín hiệu điện áp tạo ra là cao, nằm trong khoảng 0.6 - 1.0V Một hỗn hợp nghèo có nhiều oxy ơn là một hỗn hợp giàu, điện áp tạo ra thấp, khoảng 0.1 - 0.4V Với tỉ lệ hỗn hợp lý tưởng, tín hiệu điện áp ra là khoảng 0.45V

 Những t ay đổi nhỏ về tỉ lệ A/F làm t ay đổi tín hiệu điện áp Loại cảm biến này đôi lúc được xem n ư là cảm biến loại dãy hẹp vì nó không phát hiện được những t ay đổi nhỏ của lượng oxy chứa trong khí thải bằng các t ay đổi tỉ lệ hỗn hợp A/F ECM sẽ liên tục thêm vào hoặc bớt nhiên liệu để tạo ra một vòng lặp nhiên liệu giàu/ng èo Lượng oxy trong khí xả => Điện áp ra của cảm biến => Tỉ lệ A/F

Hình 3.20: Đặc tuyến của cảm biến ôxy

 Cảm biến oxy sẽ chỉ tạo ra một tín hiệu c n xác k i nó đạt đến nhiệt độ vận hành thấp nhất là 4000C (7500F) Để nung nóng cảm biến oxy một cách nhanh chóng và giữ nó luôn nóng tại tốc độ cầm chừng và tải nhẹ, cảm biến oxy được trang b thêm một bộ sấy Bộ sấy này được điều khiển bởi ECU

Hình 3.21: Bộ sấy của cảm biến oxy

 Để cảm biến oxy p ân p át đúng t n iệu điện áp một cách nhanh chóng, cảm biến oxy cần phải được sấy Một phần tử nhiệt điện trở dương PTC bên trong cảm biến oxy nóng lên k i dòng điện đi qua nó ECM mở mạch cho dòng qua dựa vào nhiệt độ nước làm mát và tải động cơ (được xác đ nh dựa vào tín hiệu cảm biến

đo lưu lượng khí nạp MAF hoặc đo áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp) Mạch này sử dụng dòng khoảng 2A

3.2.2.7 Cảm biến tốc độ động cơ Ne và vị trí piston G

Hình 3.22: Vị trí đặt cảm biến

3.2.2.7.1 Hoạt động

3.2.2.7.1.1 Cảm biến vị trí trục cam: (tốc độ động cơ) một tín hiệu điện AC

được tạo ra phù hợp với tốc độ trục cam Khi trục cam quay n an ơn t ì tần số

AC được tạo ra cũng tăng Công dụng của cảm biến này là để ECM xác đ nh thời điểm đán lửa và thời điểm phun.