BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HCM Đề tài: Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ôtô Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Văn Giao TP. HCM, tháng 06 năm 2012 Trang 2 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài với sự giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi của Nhà trường, Khoa và Phòng ban tôi đã hoàn thành đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn: • Ban giám hiệu trường ĐH Giao Thông Vận Tải TP.HCM • Phòng khoa học công nghệ trường ĐH Giao Thông Vận Tải TP.HCM • Khoa cơ khí cùng quý Thầy Cô giáo và các bạn đồng nghiệp đã đóng góp những ý kiến quý báu giúp đề tài có giá trị thực tiễn hơn. MỤC LỤC CH NG 1 T NG ƯƠ Ổ QUAN 1 CH NG 2 C S ƯƠ Ơ Ở LÝ THUY T PHUN X NG I N TẾ Ă Đ Ệ Ử 3 2.1.1 Khái ni m v h s d l ng không khí (ệ ề ệ ố ư ượ α) 3 2.1.2 Ch đ kh i đ ng l nhế ộ ở ộ ạ 4 2.1.3 Ch đ hâm nóng đ ng cế ộ ộ ơ 4 2.1.4 Ch đ c m ch ng nhanh (t ng t c đ hâm nóng đ ng c )ế ộ ầ ừ ă ố ộ ộ ơ 4 2.1.5 Ch đ t i trung bình ế ộ ả 4 2.1.6 Ch đ đ y t i (tr t i)ế ộ ầ ả ợ ả 5 2.1.7 Ch đ t ng t cế ộ ă ố 5 2.1.8 Ch đ gi m t cế ộ ả ố 5 2.1.9 M t s nh c đi m c a b ch hòa khí ộ ố ượ ể ủ ộ ế 5 2.1.10 M t s u đi m c a h th ng phun x ng EFIộ ố ư ể ủ ệ ố ă 5 2.2 Vài nét t ng quan v l ch s phát tri n h th ng phun x ngổ ề ị ử ể ệ ố ă 6 2.3 i u khi n quá trình phun x ng Đ ề ể ă 10 2.4 Các ch đ đi u khi n hi u ch nhế ộ ề ể ệ ỉ 11 a. Ch đ kh i đ ng l nh ế ộ ở ộ ạ 11 b. Hi u ch nh làm đ m sau khi kh i đ ng và làm đ m khi hâm nóng đ ng ệ ỉ ậ ở ộ ậ ộ cơ 14 c. Làm đ m khi t ng t c đ ng c l nh ậ ă ố ộ ơ ạ 15 d. Ch đ c m ch ng nhanhế ộ ầ ừ 16 e. i u khi n ph n h i t c đ không t iĐ ề ể ả ồ ố ộ ả 16 f. Ch đ t i trung bình ế ộ ả 17 g. Ch đ đ y t i (tr t i)ế ộ ầ ả ợ ả 18 h. Ch đ chuy n ti p (t ng t c, gi m t c)ế ộ ể ế ă ố ả ố 18 i. C t nhiên li uắ ệ 19 CH NG 3 C ƯƠ Ơ S LÝ THUY T V ÁNH L AỞ Ế Ề Đ Ử 20 3.1 Lý thuy t v đánh l aế ề ử 20 3.1.1 Nhi m vệ ụ 20 3.1.2 Yêu c uầ 20 3.1.3 Quá trình đánh l a trên ôtôử 20 3.1.4 i u khi n góc đánh l aĐ ề ể ử 22 3.2 Ch c n ng đi u khi n đánh l a c a ecu ứ ă ề ể ử ủ 24 3.3 H th ng đi u khi n đi n t ệ ố ề ể ệ ử 33 4.1 Lý thuy t chu n đoán ế ẩ 36 4.2 Ch c n ng t ch n đoán h h ng trên đ ng c .ứ ă ự ẩ ư ỏ ộ ơ 38 4.2.1 Ch c n ng ki m tra đèn (không n i c c T hay TE1).ứ ă ể ố ự 38 4.2.2 Ch c n ng báo l i (không n i c c T hay TE1).ứ ă ỗ ố ự 39 4.2.3 Xoá các mã ch n đoán h h ngẩ ư ỏ 39 CH NG 5ƯƠ 40 C U T O VÀ HO T NG C A CÁC C M BI NẤ Ạ Ạ ĐỘ Ủ Ả Ế 40 5.1 H th ng n p ệ ố ạ 40 5.1.1 Gi i thi u chung v h th ng n p ớ ệ ề ệ ố ạ 41 5.1.2 B u l c ầ ọ 41 5.1.3 C h ng gió ổ ọ 42 5.1.4 Khoang n p khí và đ ng ng n p ạ ườ ố ạ 42 5.1.5 C m bi n b m ga lo i tuy n tínhả ế ướ ạ ế 42 5.1.6 van ISC 43 5.2 H th ng nhiên li uệ ố ệ 44 5.2.1 Nhi m vệ ụ 45 5.2.2 c đi m c u t o c a các b ph n trong h th ngĐặ ể ấ ạ ủ ộ ậ ệ ố 46 CH NG 6 PHI U ƯƠ Ế NG TÁCĐỘ 54 CH NG 7 K T ƯƠ Ế LU N VÀ KI N NGHẬ Ế Ị 69 TÀI LI U THAM KH OỆ Ả 70 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Công nghệ ô tô ngày càng phát triển do đó những bô phận điều khiển bằng cơ khí nay dần được thay thế điều khiển bằng điện, điện tử một cách linh hoạt và chính xác. Bộ môn ô tô của khoa ngày càng đào tạo nhiều sinh viên nên để tạo điều kiện cho sinh viên được tiếp cận những hệ thống điện, điện tử được sử dụng trên các xe ngày nay đó là mục tiêu của bộ môn Bộ môn ô tô của khoa cơ khí thành lập chưa lâu mà đã phải gánh trách nhiệm lớn là đào tạo những sinh viên ra trường phải nắm bắt được những công việc thực tế bên ngoài. Muốn làm được điều đó cần phải cho các em được thực hành trên những hệ thống điện, điện tử khi còn ngồi trên giảng đường. Những mô hình hóa các hệ thống để các em có cái nhìn tổng quát định hướng những việc mà mình sẽ làm sau khi tôt nghiệp, bằng những mô hình thu nhỏ các em có thể thực tập trên đó nâng cao được kỹ năng, cũng cố và khẳng định lại những kiến thức đã học lý so với thực tế không có gì là quá xa lạ, quá mới với các em Tuy nhiên mô hình phục vụ cho công tác giảng dạy ở khoa rất hạn chế, có thể nói là rất ít. Mô hình sẽ giúp cho sinh viên lĩnh hội kiến thức một cách chủ động, nhiệt tình. Mô hình sẽ giúp cho sinh viên nắm được kiến thức trong thời gian ngắn nhất, nhờ có mô hình thực tế sẽ kích thích sự sáng tạo trong môi sinh viên. Đó cũng chính là mục tiêu mà người dạy cần mỗi sinh viên đạt tới Một trong những hệ thống quan trọng nhất của động cơ là hệ thống phun xăng, đánh lửa. Nhờ có 2 hệ thống này mà động cơ có thể nổ máy được thiếu một trong 2 hệ thống này thì động cơ không thể nổ được. Hơn nữa trên động cơ thì chủ yếu các cảm biến cũng sẽ làm nhiệm vụ là nhận biết chế độ hoạt động của động cơ để hộp ECU có thể đưa ra góc đánh lửa sớm, thời điểm phun nhiên liệu và lưu lượng phun nhiên liệu để giúp cho động cơ hoạt động với hiệu suất cao nhất và kinh tế nhất có thể do đó mà 2 hệ thống phun xăng và đánh lửa trên động cơ đóng vai trò quan trọng Do đó từ những lý do đã nêu ở trên, là giảng viên trẻ trong bộ môn nên cũng mong muốn được góp phần nhỏ bé của mình để phát triển bộ môn ngày một phát triển nên em chọn đề tài: Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ôtô. 2. Mục đích Giúp sinh viên của bộ môn tiếp cận những công việc sau khi ra trường sinh viên có thể làm được. Tiếp cận được những công nghệ mới của ngành ô tô do sinh viên đã có được những kiến thức cơ bản nền tảng đã được trang bị khi còn ngồi trên ghế nhà trường. Giúp sinh viên của bộ môn nâng cao kỹ năng thực hành 3. Ý nghĩa khoa học của đề tài Đề tài có ý nghĩa thực tiễn là sử dụng mô hình để giảng dạy thực tập cho sinh viên, sinh viên có thể tự tìm hiểu và thí nghiệm trên mô hình để giúp học các môn lý thuyết chuyên ngành về điện, điện tử ô tô hiệu quả hơn Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ôtô CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN Cơ sở vật chất mà nhà trường giành cho bộ môn là quá ít so với số lượng sinh viên hàng năm tốt nghiệp. Hơn nữa kiến thức về những công nghệ điều khiển ô tô thì ngày một hiện đại, cải tiến không ngừng. Như chúng ta điều biết để học sinh lĩnh hội kiến thức một cách chủ động tích cực và nhớ lâu thì chúng ta không chỉ trình bày những lý thuyết đơn thuần bằng phấn bảng mà chúng ta cần kết hợp với vật thật . Bằng những nghiên cứu cho thấy việc dạy học thông qua mô hình là rất hiệu quả và là phương pháp dạy mới đối với sinh viên ngành kỹ thuật Ngành công nghiệp ô tô phát triển rất nhanh chóng nên những hệ thống điều khiển bằng cơ khí không tối ưu hóa được quá trình điều khiển do điều khiển không linh hoạt, chậm và ít chính xác đã được thay thế bằng những hệ thống điều khiển bằng điện, điện tử. Có rất nhiều hệ thống điện, điện tử trên ô tô nhưng 2 hệ thống rất quan trọng trên động cơ đó là hệ thống phun xăng, đánh lửa. Hai hệ thống này cũng được các công ty sản xuất ô tô đặc biệt là các chuyên gia về phát triển công nghệ mới lưu ý và không ngừng cải thiện chúng. Hệ thống đánh lửa được phát triển từ hệ thống đánh lửa thường (hệ thống đánh lửa bằng vít lửa) góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng cơ khí (ly tâm, áp thấp) cho tới hệ thống đánh lửa bán dẫn và cho tới hiện nay là hệ thống đánh lửa trực tiếp. Vì vậy để sinh viên có thể tiếp cận ngay được với những hệ thống đánh lửa hiện đại và thông dụng hiện nay khi còn ngồi trên ghế nhà trường .Do đó tác giả đã lấy hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobine đôi để thực hiện Tương tự hệ thống phun xăng cũng vậy hệ thống nhiên liệu động cơ xăng sử dụng bộ chế hòa khí không còn được sử dụng rộng nữa vì những nhược điểm cơ bản của hệ thống điều khiển bằng cơ khí đơn thuần mà thay vào đó phổ biến hiện nay đó là hệ thống phun xăng điện tử mà hãng xe TOYOTA của Nhật Bản thường viết tắt EFI (Electronic Fuel Injection). Đây là hệ thống mà đã khắc phục phần lớn những nhược điểm mà hệ thống nhiên liệu bộ chế hoà khí trước kia. Một hệ thống mà phần lớn các xe trên thị trường đang sử dụng. Vì vậy tác giả chọn hệ thống phun xăng điện tử đã thực hiện mô hình này. Có thể nói nhờ có 2 hệ thống này mà học sinh có thể Trang 1 Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ôtô nắm được, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cảm biến trong động cơ, các bộ phận cấu thành nên một hệ thống điều khiển quá trình điều khiển phun xăng và đánh lửa qua đó cũng sẽ thực hành được những bài tập cơ bản trên mô hình cuối cùng qua mô hình này sinh viên sẽ biết kiểm tra đánh giá một bộ phận của hệ thống cũng như toàn bộ hệ thống còn hoạt động được không. Đây là tổng hợp những nội dung kiến thức của nhiều môn học chuyên ngành mới có thể đạt được. Đó cũng chính là mục tiêu chính mà đề tài mang tới cho sinh viên. Trang 2 [...]... phổ biến là Hệ thống phun xăng (EFI) điều khiển bằng bộ vi xử lý (CPU) được điều khiển kết hợp bởi ECU của các hệ thống khác trên động cơ như: Hệ thống điều khiển thời điểm đánh lửa sớm điện tử ESA (Electronic Spark Advance), hệ thống điều khiển tốc độ khơng tải ISC (Idle Speed Control), hệ thống tự Trang 6 Xây dựng mơ hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ơtơ chẩn đốn, hệ thống kiểm sốt... và đánh lửa trực tiếp trên xe Camry 2000 sử dụng cảmCảm biến áp suất nạp lượng phun cơ bản phụ thuộc vào tín biến áp suất khí Phun đường nạp hiệu này n Động cơ Vòi phun Xác định độ chân khơng đường ống nạp ECU Điều khiển lượng phun Nhiên liệu Trang 8 Xây dựng mơ hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ơtơ Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ thống D -EFI Song song với sự phát triển của hệ thống phun xăng, ... điều chỉnh góc đánh lửa sớm đúng với bản đồ góc đánh lửa sớm lý tưởng ở chế độ khởi Trang 24 Xây dựng mơ hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ơtơ Điều khiển đánh lửa khi khởi động Điều khiển thời điểm đánh lửa Điều khiển góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh động, chế độ cầm chừng, chế độ hâm nóng sau khởi động… đảm bảo hiệu suất động cơ cao nhất Góc thời điểm đánh lửa ban đầu Góc đánh lửa sớm cơ bản... hc - góc đánh lửa sớm điều chỉnh θbd θcb θ θhc Hình 3.2: Góc đánh lửa sớm thực tế Dựa vào tốc độ (tín hiệu NE) và tải của động cơ (từ tín hiệu áp suất trên đường ống nạp), ECU sẽ đọc giá trị của góc đánh lửa sớm, cơ bản được lưu trữ trong bộ nhớ 5V IGT IGT I GT Hình 3.3: Xung điều khiển đánh lửa IGT Trang 23 Xây dựng mơ hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ơtơ Sau khi xác dịnh được góc đánh. .. Trang 22 Xây dựng mơ hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ơtơ cao hơn giá trị ấn định, bộ phận hạn chế dòng sẽ làm việc và giữ cho dòng điện sơ cấp khơng thay đổi cho đến thời điểm đánh lửa Góc đánh lửa sớm thực tế khi động cơ hoạt động được xác định bằng cơng thức sau: θ Trong đó: = θ bd +θ cb+ θ hc θ - góc đánh lửa sớm thực tế θ bd - góc đánh lửa sớm ban đầu θ cb - góc đánh lửa sớm cơ... Tốc độ tiêu chuẩn khác nhau tùy thuộc vào tải Trang 16 Xây dựng mơ hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ơtơ Bơm nhiên liệu TBĐK-ECU Cơ cấu chấp hành (vòi phun) ĐTĐK(các chế độ làm việc của động cơ) -Cảm biến ô xy -Tín hiệu khởi động - c quy -Bộ đo áp suất khí nạp -Tốc độ động cơ -Nhiệt độ nước làm mát -Nhiệt độ khí nạp -Vò trí bướm ga Hình 2.13: Sơ đồ tự động điều khiển phản hồi ở chế độ... thời gian phun thực tế TBĐK (ECU) lượng phun cơ bản U hiệu chỉnh và -Tín hiệu khởi động (STA) -Nhiệt độ nước làm mát(THW) -Tốc độ động cơ (NE) -Góc quay trục khủyu (G) -Nhiệt độ khí nạp (THA) - iện áp ắc quy (+B) Cơ cấu chấp hành (vòi phun) ĐTĐK (chế độ khởi C động) Bơm nhiên liệu Trang 11 Xây dựng mơ hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ơtơ Hình 2.6: Sơ đồ tự động điều khiển lượng phun khi... khiển hệ thống phanh ABS( cảm biến tốc độ, cảm biến giảm tốc,…), điều khiển hệ thống treo( cảm biến tốc độ, cảm biến độ cao, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lực qn tính,…), điều khiển hệ thống trợ lực lái (cảm biến tốc độ xe, cảm biến góc lái,…).v.v… Trang 9 Xây dựng mơ hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ơtơ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ Các cảm biến HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU Nhiên liệu -CB... lửa điện đến khi piston đến điểm chết trên Người ta chứng minh được rằng : cơng suất NE và suất tiêu hao nhiên liệu Ge của động cơ đạt giá trị tốt nhất khi góc đánh lửa sớm 5 – 10 0 tuỳ theo động cơ Trang 21 Xây dựng mơ hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ơtơ 3.1.4 Điều khiển góc đánh lửa Trong các hệ thống đánh lửa trước đây, việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm được thực hiện bằng phương pháp.. .Xây dựng mơ hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ơtơ CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ 2.1 Cơ sở khoa học của việc thay thế bộ chế hồ khí bằng hệ thống phung xăng EFI 2.1.1 Khái niệm về hệ số dư lượng khơng khí (α) Hệ số dư lượng khơng khí đặc trưng cho mức độ sai lệch giữa tỷ lệ xăng và khơng khí cung cấp thực tế cho động cơ Lượng . hiểu và thí nghiệm trên mô hình để giúp học các môn lý thuyết chuyên ngành về điện, điện tử ô tô hiệu quả hơn Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên tô CHƯƠNG 1 TỔNG. độ chân không đường ống nạp Điều khiển lượng phun Nhiên liệu Phun n Không khí Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên tô Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ thống D -EFI Song song. lái,…).v.v… Trang 9 Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên tô Hình 2.4: Sơ dồ khối của hệ thống EFI 2.3 Điều khiển quá trình phun xăng Điều khiển lượng phun cơ bản Lượng phun cơ bản