Đề tài Thiết kế mô hình động cơ Toyota 4S-FE (Phần 1)

Nội dung text: Đề tài Thiết kế mô hình động cơ Toyota 4S-FE (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ TOYOTA 4S - FE MÃ SỐ: T2010 - 66 THUỘC NHÓM NGÀNH: KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI CHỦ TRÌ: Th.S HUỲNH QUỐC VIỆT S K C 0 0 2 9 4 0 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 08 NĂM 2010
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM    ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG THIẾ T KẾ MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ TOYOTA 4S-FE MÃ SỐ: T2010-66 Thuộc nhóm ngành : Khoa học Kỹ thuật Người chủ trì : ThS. Huỳnh Quốc Việt Đơn vị : Cơ khí Động lực Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2010
3. MỤC LỤC NỘI DUNG Trang PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1 I. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 1 II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC 1 III. NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI 2 PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 3 I. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI 3 II. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 3 III. NỘI DUNG 3 1. Cấu tạo mô hình hệ thống điện điều khiển động cơ 4S– FE. 4 2. Sơ đồ mạch điện trên mô hình 8 3. Sơ đồ chân ECU trên mô hình 9 4. Bảng điện áp 11 5. Sơ đồ giắc các cảm biến và giắc chẩn đoán 13 6. Khái quát về hệ thống điện điều khiển động cơ. 14 7. Vị trí các bộ phận hệ thống điện điều khiển động cơ trên xe. 16 8. Hƣớng dẫn sử dụng mô hình động cơ 4S – FE. 16 9. Đơn nguyên học tập 17 IV. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 20 1. Tính khoa học 20 2. Khả năng ứng dụng vào thực tiễn 20 3. Hiệu quả kinh tế xã hội 20 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 21 I KẾT LUẬN 21 II ĐỀ NGHỊ 21 PHỤ LỤC: CÁC ĐƠN NGUYÊN THỰC HÀNH 22
4. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ I. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Đề tài “CHẾ TẠO MÔ HÌNH VÀ BIÊN SOẠN TÀI LIỆU HƢỚNG 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 NƢỚC 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. Mô hình động cơ 4S-FE 1
5. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh 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. Mô hình động cơ 4S-FE 2
6. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh 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 HƢỚNG 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. PHƢƠNG 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. 5. Biên soạn tài liệu hướng dẫn thực hành trên mô hình. Mô hình động cơ 4S-FE 3
7. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh 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). Mô hình động cơ 4S-FE 4
8. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh Hình 1.2: Khung mô hình (hình chiếu đứng). Hình 1.3: Khung mô hình (hình chiếu bằng) Hình 1.4: Khung mô hình (hình chiếu cạnh). Mô hình động cơ 4S-FE 5
9. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh 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: Mô hình động cơ 4S-FE 6
10. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh 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 . Mô hình động cơ 4S-FE 7
11. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh 2. SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN TRÊN MÔ HÌNH Mô hình động cơ 4S-FE 8
12. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh 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 Mô hình động cơ 4S-FE 9
13. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh THW Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát ISCO Tín hiệu điều khiển mở van ISC ISCC Tín hiệu điều khiển đóng van ISC W Tín hiệu điều khiển đèn check E1 Nối đất của ECU động cơ E2 Nối đất của cảm biến E01, E02 Nối đất của cơ cấu chấp hành VF Tín hiệu ra của hiệu chỉnh phản hồi tỉ lệ khí-nhiên liệu TE1 Giắc chẩn đoán của Toyota TE2 Giắc chẩn đoán của Toyota FAN Tín hiệu điều khiển quạt động cơ Mô hình động cơ 4S-FE 10
14. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh 4. BẢNG ĐIỆN ÁP Điện áp Ký hiệu cực nối Điều kiện (V) BATT(E9-11) - E1(E11-16) Luôn luôn 9-14 +B(E9-22) - E1(E11-16) Khóa điện ở vị trí ON 9-14 VC(E10-14) - E2(E10-16) Khóa điện ở vị trí ON 4.5-5.5 Khóa điện ở vị trí ON và bướm ga 0.3-1.0 đóng hoàn toàn VTA(E10-15) - E2(E10-16) Khóa điện ở vị trí ON và bướm ga 3.2-4.9 mở hoàn toàn Khóa điện ở vị trí ON 3.3-3.9 PIM(E10-7) - E2(E10-16) Cấp chân không 200mmHg 2.5-3.1 THA(E10-6) - E2(E10-16) Nhiệt độ khí nạp 20°C (68°F) 0.5-3.4 THW(E10-5) - E2(E10-16) Nhiệt độ nước làm mát động cơ 0.2-1.0 80°C (176°F) FAN(E9-19) – E01(E11-1) Khóa điện ở vị trí ON 9-14 #10(E11-2) - E01(E11-1) Khóa điện ở vị trí ON 9-14 #20(E11-15) - E02(E11-14) Cầm chừng Xung điện IGT1(E11-19) - E1(E11-16) Cầm chừng Xung điện IGT2(E11-20) - E1(E11-16) Cầm chừng Xung điện Mô hình động cơ 4S-FE 11