Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh-Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ I. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đề tài “CHẾ TẠO MÔ HÌNH VÀ BIÊN SOẠN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN ĐỘNG CƠ TOYOTA 4S-FE” mang tính ứng dụng cao trong việc dạy học. Hiện nay ở các trường kỹ thuật tạo ra các mô hình của xe Toyota để sinh viên có thể nghiên cứu và thực hành, qua đó giúp sinh viên có điều kiện được học tập một cách trực quan, sinh động hơn. Thêm vào đó với việc biên soạn lại giáo trình học tập cho sinh viên giúp cho sinh viên có thể dễ dàng tra cứu từng hệ thống trên xe. Trình tự thực hiên: 1. Tham khảo tài liệu. 2. Thiết kế chế tạo khung mô hình và lắp đặt thiết bị mô hình. 3. Thiết kế chế tạo sa bàn và cách bố trí các chi tiết trên sa bàn. 4. Thiết kế chế tạo các mạch điện điều khiển và cách bố trí đường dây. 5. Thiết kế chế tạo các chi tiết phụ. 6. Tiến hành đo đạc, kiểm tra, thu thập các thông số. 7. Thiết kế các bài giảng cho mô hình. 8. Viết báo cáo. II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Ngày nay, ôtô trở thành phương tiện không thể thiếu trong đời sống xã hội.Đồng thời với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp đã đưa nền công nghiệp ôtô lên một tầm cao mới. Bên cạnh đó với một chiếc xe ngày càng hoàn thiện đòi hỏi phải các trường kỹ thuật cần phải cập nhật thường xuyên và việc biên soạn lại giáo trình là cần thiết. Hiện nay các trường ở các nước công nghiệp phát triển đã đưa vào hệ thống chẩn đoán hiện đại giúp cho các sinh viên dễ dàng tiếp thu nhanh chóng hơn. Tuy nhiên do điều kiện mỗi nước khác nhau, vì vậy chúng ta chưa có điều kiện thực hiện như các nước phát triển nhưng chúng ta đã làm ra nhiều mô hình hiện đại và ngày càng cải tiến để đưa phục vụ công tác giảng dạy tốt hơn. Động cơ 4S-FE 1 Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh-Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp III. NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI Hiện nay, hệ thống điện động cơ là hệ thống quan trọng nhất trên xe. Hầu hết các sinh viên đều lo ngại là việc đọc sơ đồ như thế nào cho đúng. Thêm vào đó, có quá nhiều sơ đồ được vẽ theo nhiều cách khác nhau và quá nhiều tài liệu cũng được viết theo nhiều kiểu rất khó cho sinh viên trong việc đọc các tài liệu. Do đó việc tạo ra mô hình và đưa ra phương pháp chẩn đoán là điều hết sức cần thiết cho mỗi sinh viên. Động cơ 4S-FE 2 Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh-Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI Ngay từ khi mới ra đời, hệ thống điện tử chưa được sử dụng phổ biến rộng rãi trên ôtô tuy nhiên với nhu cầu ngày càng cao của con người về ôtô như: tiết kiệm nhiên liệu nhất, hạn chế việc ô nhiễm môi trường và đảm bảo an toàn cho người trong xe khi xe đang chạy…với những yêu cầu thiết thực đó, các nhà chế tạo ôtô đã đưa hệ thống điện tử vào. Và nó ngày càng phổ biến trên các xe ngày nay. Với việc sử dụng hệ thống điện tử trên xe đòi hỏi người sinh viên không những có kiến thức cơ bản về chúng mà còn phải biết cách kiểm tra để xem chúng còn hoạt động tốt hay không. Xuất phát từ nhu cầu đó nhóm chúng tôi đã thực hiện đề tài “CHẾ TẠO MÔ HÌNH VÀ BIÊN SOẠN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN ĐỘNG CƠ TOYOTA 4S- FE” với mong muốn tạo ra một sản phẩm áp dụng vào giảng dạy. Mô hình sẽ giúp cho sinh viên có một cái nhìn trực quan, hiểu rõ nguyên lý hoạt động các bộ phận của hệ thống điện điều khiển động cơ 4S–FE, hơn hết là từ việc nắm vững những kiến thức chuyên môn, người học có thể tự chẩn đoán, sửa chữa mọi hư hỏng liên quan đến các hệ thống này. II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU • Nghiên cứu lý thuyết hệ thống điều khiển động cơ của hãng xe Toyota. • Nghiên cứu sơ đồ mạch điện của các xe thuộc Toyota. • Tham khảo tài liệu các mô hình giảng dạy hiện có tại Khoa Cơ khí Động Lực để cải tiến nội dung mô hình cho phù hợp hơn. • Thu thập thông tin, học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè. • Quan sát và thực nghiệm các mô hình phục vụ cho giảng dạy. III. NỘI DUNG Nội dung đề tài được thực hiện theo 5 phần: 1. Nghiên cứu chương trình giảng dạy thực tập động cơ II 2. Thiết kế, thi công khung gá mô hình. 3. Giới thiệu đặc điểm động cơ Toyota 4S-FE 4. Thi công hệ thống điện điều khiển động cơ. Động cơ 4S-FE 3 Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh-Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp 5. Biên soạn tài liệu hướng dẫn thực hành trên mô hình. 1. CẤU TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG 4S– FE. Mô hình gồm 3 phần chính: 1. Phần khung. 2. Phần sa bàn. 3. Phần động cơ. 1.1. Phần khung Để gá đặt các chi tiết như: động cơ, sa bàn, thùng nhiên liệu, két nước, bàn đạp ga, khóa điện. Phần khung được chế tạo đúng theo kích thước nhờ vậy bố trí động cơ dễ dàng và di chuyển tiện lợi. Hình 1.1: Khung mô hình (hình chiếu trục đo). Động cơ 4S-FE 4 Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh-Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Hình 1.2: Khung mô hình (hình chiếu đứng). Hình 1.3: Khung mô hình (hình chiếu bằng) Động cơ 4S-FE 5 Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh-Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Hình 1.4: Khung mô hình (hình chiếu cạnh). 1.2. Phần sa bàn Được bố trí hợp lý giúp cho người học trực quan hơn với bảng chân giắc ECU được mắc song song tương ứng với các chân trong các giắc ECU giúp cho người học có thể dễ dàng, thuận tiện trong việc kiểm tra các thông số như: điện trở, điện áp, xung điện Giắc chẩn đoán DLC1 được bố trí ngay trên sa bàn thuận tiện cho việc kết nối với máy chẩn đoán cầm tay. Táplô được bố trí ngay trung tâm của sa bàn, giúp cho người học dễ dàng quan sát được các tín hiệu hoạt động của đèn báo cũng như đồng hồ tốc độ động cơ. Nhìn chung sa bàn gồm các bộ phận chính sau: Hình 1.6: Sa bàn. 1. Táp-lô bao gồm các đồng hồ và các đèn báo. 2. Giắc chẩn đoán DLC1 (OBD-I). 3. Công tắc máy. 4. Bảng chân giắc ECU. 1.3. Phần động cơ Động cơ TOYOTA 4S-FE được thiết kế nhỏ gọn với hệ thống điều khiển phun xăng đa điểm kết hợp với hệ thống đánh lửa điện tử không delco loại bobine đôi với IC và bobine tích hợp. Trên động cơ gồm có: Động cơ 4S-FE 6 Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh-Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Hình 1.7: Động cơ  Các cảm biến: • Cảm biến đo áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp MAP. • Cảm biến vị trí cánh bướm ga. • Cảm biến nhiệt độ khí nạp. • Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. • Cảm biến Oxy. • Cảm biến tiếng gõ. • Cảm biến vị trí trục khuỷu. • Công tắc áp suất nhớt.  Các cơ cấu chấp hành: • Cụm (2) IC-bobine tích hợp của hệ thống đánh lửa điện tử. • Các (4) kim phun. • Van điều khiển tốc độ không tải (ISC). • Bộ sấy trong cảm biến oxy. • Rơle mở mạch. • Đèn báo lỗi “check engine”. Ngoài ra trên động cơ còn có các bộ phận khác như: bộ phận truyền đai, các mô-tơ truyền động, các đường ống nhiên liệu, đường ống nước làm mát…. Động cơ 4S-FE 7 Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh-Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp 2. SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN TRÊN MÔ HÌNH Động cơ 4S-FE 8 Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh-Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ 4S-FE 9 Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh-Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp 3. SƠ ĐỒ CHÂN ECU TRÊN MÔ HÌNH Ký hiệu Mô tả BATT Dương thường trực của ECU +B Dương cung cấp cho ECU sau rơle chính STA Tín hiệu khởi động FC Tín hiệu điều khiển bơm xăng NE+ Tín hiệu tốc độ động cơ NE- Mass của tín hiệu vị trí xi lanh và tốc độ động cơ VC Điện áp 5V cung cấp cho các cảm biến VTA Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga PIM Tín hiệu cảm biến áp suất đường ống nạp IGT1, IGT2 Tín hiệu điều khiển đánh lửa IGF Tín hiệu phản hồi đánh lửa #10 Tín hiệu điều khiển phun máy số 1,4 #20 Tín hiệu điều khiển phun máy số 2,3 HT Tín hiệu điều khiển bộ sấy cảm biến oxy OX Tín hiệu cảm biến oxy số KNK Tín hiệu cảm biến kích nổ TAC Tín hiệu tốc độ động cơ THA Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp THW Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát Động cơ 4S-FE 10 [...]... ECU động cơ Động cơ 4S-FE 16 Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh-Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp 7 VỊ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TRÊN XE Hình 1.8: Vị trí các bộ phận của hệ thống điện điều khiển động cơ trên xe 8 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ 4S – FE 8.1 Yêu cầu khi sử dụng • Sinh viên phải được học về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điện điều khiển động cơ trước... trên mô hình • Sinh viên phải tham khảo phần cấu tạo tổng quan mô hình • Điện áp sử dụng cho mô hình là 12V, chú ý khi lắp Accu vào động cơ phải đúng cực tính • Đặc biệt quan tâm đến vấn đề chống cháy nổ và an toàn lao động khi sử dụng mô hình 8.2 Các thao tác khi sử dụng • Khi công tắc ở vị trí IG thì đèn “check engine” phải sáng • Khi động cơ hoạt động thì đèn “check engine” phải tắt Động cơ 4S-FE. .. định nhiệt độ khí nạp vào động cơ 2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Cảm biến bao gồm một điện trở nhiệt có trị số nhiệt điện trở âm Khi nhiệt độ khí nạp tăng thì điện trở giảm dẫn đến điện áp gửi về ECU động cơ giảm, ECU điều khiển giảm lượng nhiên liệu phun và ngược lại sẽ gia tăng lượng nhiên liệu phun khi nhiệt độ khí nạp giảm Hình 3.4.1: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp Động cơ 4S-FE 36 ... quay khởi động được phát hiện và tín hiệu được cấp đến cực STA của ECU động cơ như là một tín hiệu điều khiển 6.2 Hệ thống điều khiển a Hệ thống EFI Hệ thống EFI theo dõi tình trạng của động cơ thông qua các tín hiệu được gửi đến từ các cảm biến (tín hiệu đầu vào) Lượng phun nhiên liệu được xác định dựa trên các dữ liệu này và chương trình được lưu trữ trong ECU động cơ để kích hoạt Động cơ 4S-FE 15... ECU động cơ trên động cơ 4S-FE bao gồm nguồn điện Accu, khóa điện, rơle EFI chính, ECU động cơ Động cơ 4S-FE sử dụng mạch cấp nguồn loại công tắc điều khiển Động cơ 4S-FE 22 Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh-Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Hình 3.1.1: Sơ đồ mạch cấp nguồn Khi bật khóa điện ON, dòng điện chạy đến cuộn dây rơle EFI chính về mass làm tiếp điểm đóng, cấp nguồn điện đến cực +B của ECU động. .. BATT ECU động cơ Điện áp để cho ECU động cơ hoạt động được cấp đến cực +B của ECU động cơ qua rơle EFI chính f Hệ thống tín hiệu lượng khí nạp Lượng khí nạp được phát hiện bằng cảm biến chân không và đưa một tín hiệu được cấp đến cực PIM của ECU động cơ như là một tín hiệu điều khiển g Hệ thống tín hiệu máy khởi động Để xác định động cơ có đang quay khởi động hay không, điện áp cấp đến máy khởi động trong... nghiệp các kim phun (phun nhiên liệu) Hệ thống EFI điều khiển hoạt động phun nhiên liệu thực hiện bằng ECU động cơ theo tình trạng lái xe b Hệ thống ESA Hệ thống ESA theo dõi tình trạng hoạt động của động cơ thông qua các tín hiệu được gửi đến từ các cảm biến (tín hiệu đầu vào) Góc đánh lửa tối ưu được xác định dựa trên các dữ liệu này và dữ liệu lưu trữ trong ECU động cơ điều khiển tín hiệu phát ra... được đưa vào cực THA của ECU động cơ như một tín hiệu điều khiển c Hệ thống tín hiệu số vòng quay động cơ Vị trí trục khuỷu được nhận biết bởi cảm biến vị trí trục khuỷu Tín hiệu số vòng quay động cơ được đưa vào cực NE+, NE- của ECU động cơ (M/T) d Hệ thống tín hiệu bướm ga Cảm biến vị trí bướm ga phát hiện góc mở bướm ga như là một tín hiệu điều khiển Nó được đưa vào cực VTA của ECU động cơ (M/T)... động cơ để ECU hoạt động Điện áp Accu luôn cấp đến cực BATT của ECU động cơ để tránh cho các mã chẩn đoán và các dữ liệu khác lưu trong bộ nhớ ECU khỏi bị xóa khi khóa điện tắt 2 Mạch VC Từ điện áp Accu cung cấp cho cực +B, ECU động cơ dùng mạch ổn áp tạo ra một điện áp không đổi 5V cấp nguồn cho bộ vi xử lý cũng như các cảm biến Hình 3.1.2: Sơ đồ mạch VC 3 Mạch nối đất: ECU động cơ có 3 loại nối đất cơ. .. khiển IC đánh lửa để tạo ra thời điểm đánh lửa tốt nhất theo các chế độ lái xe c Hệ thống ISC Hệ thống ISC (loại 2 cuộn dây) tăng số vòng quay và tạo ra sự ổn định không tải cho chế độ không tải nhanh khi động cơ còn nguội và khi tốc độ không tải bị giảm xuống do tải điện v.v… ECU động cơ đánh giá tín hiệu từ các cảm biến (tín hiệu đầu vào) và dòng điện được phát ra đến cực ISCO và ISCC để điều khiển . CỨU Đề tài “CHẾ TẠO MÔ HÌNH VÀ BIÊN SOẠN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN ĐỘNG CƠ TOYOTA 4S-FE mang tính ứng dụng cao trong việc dạy học. Hiện nay ở các trường kỹ thuật tạo ra các mô hình của xe Toyota. khảo tài liệu. 2. Thiết kế chế tạo khung mô hình và lắp đặt thiết bị mô hình. 3. Thiết kế chế tạo sa bàn và cách bố trí các chi tiết trên sa bàn. 4. Thiết kế chế tạo các mạch điện điều khiển và. nghiệp 5. Biên soạn tài liệu hướng dẫn thực hành trên mô hình. 1. CẤU TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG 4S– FE. Mô hình gồm 3 phần chính: 1. Phần khung. 2. Phần sa bàn. 3. Phần động cơ. 1.1.