LUẬN VĂN

Phân tích đặc điểm cấu tạo
và khai thác kỹ thuật thiết bị
KFZ-2005D tại phòng mô
phỏng và kết nối máy tính với
các thiết bị năng lượng

Phạm Tiến Mạnh

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
1

LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật. Nghành công
nghệ ô tô cũng đạt được những tiến bộ vượt bậc. Việc áp dụng những công nghệ
hiện đại để nâng cao tính năng kĩ thuật cũng như hiệu quả kinh tế luôn là những ưu
tiên hàng đầu của các nhà sản xuất ô tô.
Nghành công nghiệp ô tô của việt nam phát triển chậm hơn so với các nước
trên thế giới, nhưng hiện nay những công nghệ hiện đại của ngành công nghiệp này
đã được sử dụng trong quá trình sản xuất xe ở việt nam. Như công nghệ đánh lửa
điện tử, phun xăng điện tử…Việc áp dụng những công nghệ này có rất nhiều ưu
điểm về tính kinh tế cũng như tính năng kĩ thuật của động cơ thể hiện qua công suất
động cơ nhạy cảm với điều khiển, tiết kiệm nhiên liệu, lượng khí độc hại thoát ra
ngoài môi trường được kiểm soát chặt chẽ.

Phạm Tiến Mạnh Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
3

Hệ thống chiếu
sáng tín hi ệu
Bàn máy tính Mô hình
KFZ -2006D
Mô hình
KFZ-2005D

H 1.1: Sơ đồ mặt bằng phòng thực hành
1.1.2 Chức năng và nhiệm vụ
Phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng thuộc bộ
môn kĩ thuật ô tô, khoa cơ khí trường đại học Nha Trang. Tại đây được trang bị

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
4

những thiết bị hiện đại nhằm phục vụ cho học sinh, sinh viên, nghiên cứu sinh, và
cán bộ kĩ thuật. Với việc ứng dụng những thành tựu của khoa học kĩ thuật và công
nghệ thông tin vào những mô hình học cụ giúp cho việc học tập và nghiên cứu tại
phòng trở lên sát với thực tế hơn. Trang thiết bị tại phòng đều áp dụng công nghệ
hiện đại và tiên tiến nhất hiện nay của ngành công nghệ kĩ thuật ô tô. Ví như mô
hình KFZ – 2005D, KFZ- 2006D, KFZ – 2003D, mô hình phun xăng điện tử đa
điểm, mô hình đánh lửa điều khiển điện tử, mô hình phun xăng đa chức năng…
1.1.3 Một số thiết bị tại phòng

H 1.2: Mô hình chiếu sáng

H 1.3: Mô hình phun xăng đa điểm


H 1.9 :Động cơ Toyota 3S - FE
Thông qua việc kết nối với máy tính ta có thể khởi động động cơ ngay trên
máy tính mà không cần khởi động trên động cơ. KFZ -2005D được trang bị trên
phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng của bộ môn kỹ
thuật ôtô, với thiết bị này chúng ta có thể kiểm tra các hư hỏng của các cảm biến sử
dụng trên động cơ như cảm biến ôxy, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ
nước làm mát, cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp … thiết bị có thể hỗ
trợ việc chuẩn đoán hư hỏng của một số bộ phận khác trên động cơ. Ngoài ra qua
thiết bị ta có thể vẽ được một số đường đặc tuyến của các cảm biến trên động cơ.
1.2.2 Hệ thống phun xăng
1.2.2.1 Khái niệm phun xăng điện tử
Hệ thống phun xăng điện tử (Electronic Fuel Injection – EFI) bao gồm một
loạt các cảm biến liên tục đo đạc các thông số hoạt động của động cơ đốt trong như
lưu lượng khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ nước làm mát, nồng độ khí oxy trong
khí thải.

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
8H 1.10: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phun xăng điện tử Bosch Motronic
Các thông số do cảm biến cung cấp: Q
a
: Lưu lượng khí nạp, N: Tốc độ động
cơ, n(pc): Vị trí bướm ga, T
m
: Nhiệt độ động cơ, T
a
: Nhiệt độ khí nạp
U

1.2.2.3 Quá trình hình thành và phát triển của hệ thống phun xăng
1927 Hãng Bosch đưa vào sản xuất một loại bơm phun xăng dùng cho động
cơ cao tốc nhiều xilanh. Một số nhà chế tạo bắt đầu quan tâm đến việc ứng dụng
quá trình phun xăng vào động cơ ôtô. Những nghiên cứu do viện nghiên cứu hàng
không Đức thực hiện, với sự cộng tác của các hãng B.M.W,Daimler Benz và Bosch,
đã dẫn đến việc hoàn chỉnh một hệ thống phun xăng có dẫn động cơ khí.
1937 HTPX trên được ứng dụng rộng rãi trên động cơ máy bay, đặc biệt là
loại máy bay Messerchmitt đã phá kỉ lục về tốc độ máy bay hồi đó và được nước
đức quốc xã sử dụng rất nhiều trong chiến tranh thế giới lần thứ hai.
1943 Kĩ sư người Pháp J.B.Retel hoàn tất một HTPX dùng cho động cơ ôtô
chạy bằng cồn.

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
10

Từ sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, những nghiên cứu về phun xăng được
tiến hành có hệ thống hơn trên thế giới, đặc biệt ở Mỹ (Stromberg,Bendix),
Anh(Rolls Royce) và Đức (Bosch,B.M.W,Mercedes-Benz).
1950 Ngoài động cơ máy bay, HTPX bắt đầu được ứng dụng cho xe du lịch
cao cấp công suất lớn và xe đua, nhất là ở Mỹ.
1960 Động cơ phun xăng bắt đầu trang bị cho xe ôtô sản xuất hàng loạt:
Peugeot 404 (HTPX cơ khí Kugelfischer), Lancia Flavia, Tri-umph 2000 .Tuy nhiên
HTPX cơ khí lúc bấy giờ còn tỏ ra khá phức tạp, đắt tiền và tế nhị trong việc sử
dụng.
1967 Những kĩ thuật mới trong quá trình phun xăng được phát triển mạnh,
nhất là HTPX liên tục kiểu cơ khí kết hợp với hệ thống điều khiển điện tử.
Hãng Bosch lần đầu tiên đưa vào sản xuất hàng loạt HTPX D- Jetronic. Hệ
thống này đầu tiên áp dụng cho động cơ Volkswagen 1600 type 3 xuất sang Mỹ, sau đó
dùng trên xe chạy ở châu Âu như Citroen DS21 và DS23, Renault 17TS và Volvo 144.
1971-1980 Kỹ thuật ngày càng được nghiên cứu và hoàn thiện. Hàng loạt xe

- Ở động cơ phun xăng sức cản trên đương nạp được giảm bớt do bỏ bộ chế
hòa khí. Kết cấu đường nạp có thể được tối ưu hóa để nạp đầy tối đa động cơ trong
mọi chế độ vận hành .
- Bộ điều khiển điện tử của một số HTPX hiện đại (Bosch Motronic,Marelli
Weber, Pierburg Ecojet M, Siemens Fenic 4 ) còn chỉ huy đồng thời đánh lửa, nhờ
đó cho phép tối ưu hóa cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa để tăng hiệu suất của
động cơ.
- Việc dùng hệ thống phun xăng sẽ tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc tăng
áp động cơ.
2) Động cơ nhạy cảm với điều khiển hơn và làm việc tốt hơn ở các chế độ không ổn
định
- Các quá trình điều khiển bằng điện – điện tử có quán tính rất nhỏ.
- Hiệu quả gia tốc tức thời do xăng được phun ngay trước cửa xupap nạp.
- Rút ngắn và tối ưu hóa quá trình khởi động và sấy nóng động cơ.
- Cải thiện sự làm việc của động cơ ở chế độ không tải.
3) Khí thải bớt độc hại hơn

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
12

- Do xăng được phun ra dưới dạng sương mù nên hỗn hợp nhiên liệu khí
được chuẩn bị tốt hơn, phân phối đều hơn trong các xilanh nên cháy tốt hơn .
-Vệc sử dụng cảm biến lambda kết hợp với bộ xúc tác khí thải cho phép đạt
được hỗn hợp chuẩn ở các chế độ làm việc mong muốn của động cơ và giảm đến
mức cho phép các thành phần độc hại trong khí xả .
4) Hoạt động tốt trong mọi điều kiện địa hình và thời tiết , không phụ thuộc vào tư
thế của xe (lên xuống dốc cao , vào cua gấp )
Tuy vậy HTPX cũng có một số hạn chế so với bộ chế hòa khí cổ điển là :
Cấu tạo phức tạp, độ nhạy cao, yêu cấu khắt khe về chất lượng nhiên liệu và
không khí (lọc phải rất tốt), sửa chữa bảo dưỡng khó đòi hỏi chuyên môn cao, giá

Hệ thống này còn có các tên gọi khác như : SPI (single point injection), CI
(central injection), Mono – Jetronic. Đây là loại phun trung tâm. Kim phun được bố
trí phía trên cánh bướm ga và nhiên liệu được phun bằng một hoặc hai kim phun.
Nhược điểm của loại này là tốc độ dịch chuyển của hòa khí tương đối thấp do nhiên
liệu được phun ở xa vị trí xupap nạp và khả năng thất thoát trên đường ống nạp.
b) Loại phun đa điểm (Multi-Port Injection- MPI)
Đây là hệ thống phun nhiên liệu đa điểm với mỗi kim phun cho từng xilanh
được bố trí gần xupap hút (cách khoảng 10 – 15 mm). Ống góp hút được thiết kế
sao cho đường đi của không khí từ bướm ga đến xilanh khá dài, nhờ vậy nhiên liệu
phun ra được hòa trộn tốt với không khí nhờ xoáy lốc. Nhiên liệu cũng không còn
thất thoát trên đường ống nạp. Hệ thống phun xăng đa điểm ra đời đã khắc phục
được những nhược điểm của hệ thống phun xăng đơn điểm.

H 1.12: Hệ thống phun xăng đa điểm

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
14

c) Phun trực tiếp (Gasonline Direct Injection – GDI)
Phun trực tiếp là phun nhiên liệu trực tiếp vào xilanh. Mỗi đầu phun có thể
cung cấp nhiên liệu theo hai cách : Đồng nhất hoặc phân tầng. Đối với kiểu nạp trực
tiếp đồng nhất, đầu phun phun nhiên liệu trong nửa đầu chu trình nạp lúc này nhiên
liệu sẽ được trộn với không khí từ ngoài vào, hợp khí được nén lại. Phương pháp
nạp đồng nhất cung cấp hỗn hợp khí giàu và có công suất cao hơn.
Trong phương pháp phân tầng, đầu phun phun nhiên liệu vào cuối giai đoạn
nén nhiên liệu sẽ được phun gần vào bugi và trộn với không khí đã nén sẵn tạo
thành hỗn hợp cháy. Phương pháp này tạo ra hỗn hợp nghèo, do vậy tiết kiệm nhiên
liệu và giảm khí thải .
d) Phun trực tiếp phức hợp
DS-4 là công nghệ phun trực tiếp phức hợp, đó là sự kết hợp giữa hai

lượng khí độc hại thoát ra ngoài môi trường.
Các thông số cơ bản của động cơ
Tên thông số Giá trị Đơn vị
Dung tích xilanh 1998 Cm
3
Mô men xoắn cực đại

169(ở tốc độ 4400 vòng/phút)

Nm
Công suất cực đại 90 (ở tốc độ 5600 vòng/phút) Kw
Tốc độ cực tiểu 700 Vòng/phút

Góc đánh lửa
10
(Trước điểm chết trên)
Độ

2.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
2.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng điện tử

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
16H 2.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phun xăng điện tử KFZ-2005D
Các cảm biến sẽ cung cấp thông tin dưới dạng các tín hiệu điện liên quan đến
các thông số làm việc của động cơ, các tín hiệu nay được gửi đến ECU, sau khi
ECU xử lý các thông tin này, bộ điều khiển trung tâm sẽ xác định lượng xăng cần
cung cấp cho động cơ theo một chương trình tính toán sẵn đã được lập trình sẵn và


Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
17

H 2.2: Hình dáng bên ngoài

H2.4: Cấu tạo phần biến trở của cảm biến
1. Vành răng 5. Càng đóng tiếp điểm bơm xăng
2. Lò xo hoàn lực cánh đo gió 6. Thanh quét
3. Đế băng trượt
4. Tấm phít gắn điện trở thay đổi điện
áp
7.Vít điều chỉnh lực căng lò xo của cánh đo
gió
1
2
3
4

được
chuyển đến ECU theo mối quan hệ QlU
s

Vì vận tốc của động cơ luôn thay đổi theo điều kiện hoạt động nên lượng khí
nạp Ql thay đổi theo làm cánh đo gió bị rung động dẫn đến tín hiệu U
s
thay đổi gây
ảnh hưởng đến độ chính xác. Để ngăn ngừa dao động cánh đo gió, người ta thiết kế
một cánh giảm chấn liền với cánh đo gió để dập tắt độ rung.
Bộ đo gió có hai mạch gió: Mạch gió chính đi qua cánh đo gió và mạch gió
rẽ đi qua vít chỉnh CO. Lượng gió qua mạch rẽ tăng sẽ làm giảm lượng gió qua cánh
đo gió. Vì thế góc mở của cánh đo gió sẽ nhỏ lại và ngược lại.
Vì lượng xăng phun cơ bản phụ thuộc vào góc mở của cánh đo gió, nên tỉ lệ
xăng có thể thay đổi bằng cách điều chỉnh gió qua mạch gió rẽ. Nhờ vít chỉnh tỉ lệ
Lọc gió
Cảm biến lưu
lươngkhí nạp

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
19

hỗn hợp ở mức cầm chừng thông qua vít chỉnh CO nên thành phần %CO trong khí
thải sẽ được điều chỉnh tuy nhiên, điều này chỉ thực hiện ở tốc độ cầm chừng vì khi
cánh đo gió đã mở lớn, lượng gió qua mạch rẽ ảnh hưởng rất ít đến lượng gió qua
mạch chính.

H 2.6: Sơ đồ mạch điện của cảm biến lưu lượng gió
2.2.2.2. Cảm biến vị trí piston và tốc độ động cơ
Cảm biến vị trí piston (TDC sensor hay còn gọi là cảm biến G) báo cho ECU

Trên động cơ Toyota cảm biến được lắp trên delco để xác định tốc độ động
cơ và vị trí trục piston.
Trên hình trình bày cấu tạo của cảm biến vị trí piston và tốc độ động cơ dạng
điện từ trên xe Toyota loại nam châm đứng yên. Mỗi cảm biến gồm có một rotor để
khép mạch từ và cuộn dây cảm ứng mà lõi gắn với một nam châm vĩnh cửu.
1 2
4

3

B
ộ chia điệnPhạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
21

B+
++
b
ộ chuyển
đ
ổi A/D

bộ ổn áp
đi
ện trở
chuẩn
c
ảm biến

H 2.10: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí pít tông và cảm biến tốc độ động cơ
2.2.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát:
H 2.11: Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
22

Mục đích: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát dùng để xác định nhiệt độ động cơ
Nguyên lý làm việc:
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát bao gồm một điện trở nhiệt là một phần tử
cảm nhận thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Nó được làm bằng vật liệu bán dẫn nên có
hệ số nhiệt điện trở âm. Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và khi nhiệt độ giảm thì
nhiệt độ tăng. Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức
hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có sự khác nhau. Sự thay đổi giá trị
điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điệ áp gửi đến ECU trên nền tảng cầu phân áp.
Điện áp qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) tới cảm
biến rồi trở về ECU rồi về mát. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm
biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi
tín hiệu tượng tự - số.
Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến
bộ biến đổi ADC lớn.Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông
H 2.15: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp
1. Đầu ghim, 2.Điện trở
Sơ đồ mach điện :

H 2.16: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp
Vị trí lắp đặt: Cảm biến nhiệt độ khí nạp được lắp trong cảm biến lưu lượng khí nạp
2.2.2.5 Cảm cảm biến vị trí bướm ga

V
cc
= 5V
ADC CPU
1

2

H 2.17: Cấu tạo của cảm biến
vị trí bướm
1.Công tắc toàn tải.
2.Phiến quay.
3. Trục bướm ga.
4.Công tắc chạy chậm không