ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
MỤC LỤC
MỤC LỤC 01
LỜI NÓI ĐẦU 04
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 05
1.1. Hiện trạng các mô hình đào tạo tại trường Cao đẳng công nghệ và kỹ thuật
ô tô 05
1.2 Tổng quan hệ thống phun xăng, đánh lửa điện
tử 08
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG- ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ
TRÊN Ô TÔ( TÌM HIỂU VỀ CẢM BIẾN) 11
2.1. Các cảm biến trên hệ thống phun xăng điện
tử 11
2.2. Các cảm biến trên hệ thống đánh lửa điện tử 28
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA VÀ PHUN XĂNG
ĐIỆN
TỬ 34
3.1. Mục đích, yêu cầu đối với mô hình .
34
3.2. Các thiết bị phục vụ quá trình xây dựng mô hình 34
3.3. Trình tự các bước xây dựng mô hình 37
KẾT
LUẬN 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO 50
.
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
LỜI NÓI ĐẦU
Xuất phát từ thực tế trang thiết bị, mô hình học cụ đào tạo của nhà trường
còn thiếu và chưa đồng bộ và sự chỉ đạo của quân ủy trung ương: “ đổi mới toàn
thuật ô tô.
1.1.1. Sự phát triển công nghệ ô tô trên thế giới, hiện trạng ô tô trong quân
đội và các mô hình đào tạo của trường cao đẳng công nghệ và kỹ thuật ô tô.
Ngày nay công nghệ thông tin và kỹ thuật điện tử có sự phát triển mạnh
mẽ, việc nghiên cứu và ứng dụng các kỹ thuật hiện đại này trên ô tô ngày càng
nhiều và không ngừng được cải tiến, thay đổi sau mỗi loạt sản xuất và nó là xu
hướng phát triển của tương lai. So với những chiếc xe hơi được sản xuất từ trước
những năm 80 về trước, ôtô hiện đại khá phức tạp, mọi hệ thống trên ô tô đều
được tối ưu hoá với những hệ thống điều khiển, kiểm soát bằng điện tử để đạt
được mục đích cao nhất là tiết kiệm nhiên liệu, tăng công suất của xe, tăng tuổi
thọ của xe, giảm ô nhiễm môi trường và tính tiện nghi cho người sử dụng. Ở
Việt Nam, hiện nay số lượng ôtô hiện đại được sử dụng ngày càng nhiều, và
Quân đội không nằm ngoài xu thế đó.
Đối với lực lượng thợ sửa chữa, nhân viên chuyên môn, sỹ quan chỉ huy kỹ
thuật trong Quân đội, các công nghệ mới áp dụng trên ôtô còn rất mới mẻ. Vì
vậy, để một đội ngũ thợ sửa chữa, nhân viên chuyên môn, sỹ quan chỉ huy kỹ
thuật đào tạo ra có thể nắm bắt ngay được các công nghệ mới thì việc cập nhật
hoá các kiến thức mới là việc hết sức cần thiết, đặc biệt là lực lượng giáo viên
giảng dạy kỹ thuật trong các nhà trường Quân đội.
.
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
5
Sơn tây, ngày tháng 01 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Đinh Công Tráng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
Trường cao đẳng công nghệ và kỹ thuật ô tô có truyền thống phát triển trên
60 năm là đơn vị anh hùng lực lượng vũ trang, là nơi chuyên đào tạo các nhân
viên chuyên môn kỹ thuật, thợ sửa chữa ô tô có chất lượng cao, đảm bảo nhiệm
vụ kỹ thuật cho các quân binh chủng trong toàn quân.
xe mới của chuyên ngành cơ khí ô tô. Do đó nhóm sinh viên lựa chọn đề tài
“Xây dựng mô hình hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa điện tử” trên ô tô.
Mô hình hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa điện tử” nhằm:
- Thuận tiện cho công tác giảng dạy và học tập của sinh viên.
- Tăng tính trực quan, thực tế cho người học, đồng thời hiểu được tổng
quan toàn bộ hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử và nắm vững được cấu tạo,
nguyên lý làm việc của các cảm biến trên hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử
trên động cơ ô tô.
- Thực hành kiểm tra, chẩn đoán được hư hỏng của hệ thống phun xăng và
đánh lửa điện tử trên mô hình.
1.1.3 Giới hạn của đề tài
.
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
Hiện nay công nghệ phun xăng và đánh lửa điện tử được áp dụng phổ biến
trên các ô tô con, gồm nhiều hãng phát triển và phân ra làm nhiều loại hệ thống
phun xăng và đánh lửa điện tử khác nhau.
Trong các hệ thống đó thì hệ thống phun xăng điện tử đa điểm và đánh lửa
điện tử trực tiếp có nhiều tính năng nổi trội, ưu việt hơn cả và là hướng phát
triển của tương lai, nên nhóm đề tài lựa chọn xây dựng mô hình “hệ thống
phun xăng điện tử đa điểm và đánh lửa điện tử trực tiếp”.
Trên hệ thống phun xăng điện tử và hệ thống đánh lửa điện tử thì các cảm
biến giữ vai trò đặc biệt quan trọng quyết định đến khả năng làm việc, tính chính
xác, hiệu quả của hệ thống. Vì vậy ngoài nhiệm vụ chung, tham gia cùng nhóm
đề tài xây dựng mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử, nhiệm vụ
riêng của đề tài là tìm hiểu lý thuyết về “ đặc điểm cấu tạo và làm việc của các
cảm biến trong hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa điện tử trên ô tô”.
1.2 Tổng quan hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử
1.2.1 Tổng quan về hệ thống phun xăng
b. Yêu cầu.
Một hệ thống đánh lửa làm việc tốt phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động thứ cấp đủ mạnh để phóng
điện qua khe hở điện cực bugi trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ.
- Tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và thời gian để đốt cháy hoàn toàn
hỗn hợp.
- Góc đánh lửa sớm phải đúng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ.
- Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong điều kiện
nhiệt độ cao và độ rung xóc lớn .
- Sự mài mòn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép.
c. Phân loại
Hiện nay, trên hầu hết các loại ô tô đều sử dụng hệ thống đánh lửa bán dẫn
vì loại này có ưu thế là tạo được tia lửa mạnh ở điện cực bugi, đáp ứng tốt các
yêu cầu làm việc của động cơ, tuổi thọ cao…Quá trình phát triển, hệ thống đánh
.
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
lửa điện tử được chế tạo, cải tiến với nhiều loại khác nhau, song có thể chia ra
làm hai loại chính như sau:
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp.
Trong hệ thống này, các linh kiện điện tử được tổ hợp thành một cụm mạch
được gọi là igniter. Bộ phận này có nhiệm vụ đóng ngắt mạch sơ cấp nhờ các tín
hiệu đánh lửa (tín hiệu điện áp) đưa vào. Hệ thống đánh lửa bán dẫn loại này
còn chia làm hai loại là:
+ Hệ thống đánh lửa bán dẫn có vít điều khiển: vít điều khiển có cấu tạo
giống như hệ thống đánh lửa thường nhưng chỉ làm nhiệm vụ điều khiển đóng
mở.
+ Hệ thống đánh lửa không có vít điều khiển: công suất được điều khiển
bằng một cảm biến đánh lửa.
Ngoài ra còn có các tín hiệu vào từ cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến tốc độ
xe, cảm biến oxy. Sau khi nhận tín hiệu từ hiệu từ các cảm biến ECU sẽ xử lý đưa ra
xung điều khiển đến Igniter để điều khiển đánh lửa. Trong các loại tín hiệu vào trên,
tín hiệu số vòng quay - vị trí cốt máy và tín hiệu tải là tín hiệu quan trọng nhất.
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG- ĐÁNH LỬA
ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ( TÌM HIỂU VỀ CẢM BIẾN)
Ở chương này nhiệm vụ lý thuyết của đề tài là tìm hiểu về đặc điểm cấu
tạo và làm việc của các cảm biến trên hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa
điện tử.
Trên hệ thống phun xăng điện tử và hệ thống đánh lửa điện tử thì các cảm
biến giữ vai trò đặc biệt quan trọng quyết định đến khả năng làm việc, tính chính
xác, hiệu quả của hệ thống chúng gồm nhiều loại có đặc điểm cấu tạo khác nhau.
2.1. Các cảm biến trên hệ thống phun xăng điện tử
2.1.1. Sơ đồ bố trí chung hệ thống phun xăng điện tử.
Một bơm nhiên liệu điện cung cấp đủ nhiên liệu dưới áp suất không đổi đến
các vòi phun. Các vòi phun sẽ phun 1 lượng nhiên liệu định trước vào đường
ống nạp theo các tín hiệu từ ECU động cơ. ECU nhận các tín hiệu từ nhiều cảm
biến thông báo về sự thay đổi các chế độ hoạt động của động cơ như:
.
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
- Áp suất đường ống nạp (PIM) hay lượng khí nạp (VS, KS và VG).
- Góc quay trục khuỷu (G)
- Tốc độ động cơ (NE)
- Tăng tốc/ Giảm tốc (VTA)
- Nhiệt độ nước làm mát (THW)
- Nhiệt độ khí nạp (THA)
ECU sử dụng các tín hiệu này để xác định khoảng thời gian phun cần thiết
nhằm đạt được hoà khí với tỉ lệ tối ưu phù hợp từng điều kiện hoạt động của
13
Hình 2.4: Vị trí lắp cảm biến trên động cơ ô tô camry 2.4
Cảm biến vị
trí trục cam
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
Cảm biến tốc độ động cơ được sử dụng để nhận biết tốc độ động cơ, gửi tín
hiệu điện tới ECU. Tín hiệu tốc độ động cơ dùng để tính toán hoặc tìm góc đánh
lửa tối ưu và lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xilanh. Cảm biến này cũng được
dùng vào mục đích điều khiển tốc độ cầm chừng hoặc cắt nhiên liệu ở chế độ
cầm chừng cưỡng bức.
b. Cấu tạo:
Gồm một cảm biến và một đĩa tạo tín hiệu hình tròn có 12 răng hoặc 24
răng hoặc 36 răng
Hình 2.5: Cấu tạo cảm biến tốc độ động cơ
1-Cuộn dây; 2- Thân cảm biến; 3-Lớp cách điện; 4-Giắc cắm
c. Làm việc:
Chuyển động quay của đĩa tạo ra tín hiệu NE trên trục khuỷu, làm thay đổi
khe hở không khí giữa các vấu lồi của đĩa và cuộn nhận tín hiệu NE. Sự thay đổi
khe hở không khí tạo ra lực điện từ trong cuộn dây nhận tín hiệu tạo ra tín hiệu
NE.
Tín hiệu NE tạo ra trong cuộn dây nhận tín hiệu bởi đĩa tạo tín hiệu giống
như tín hiệu G nhưng đĩa tạo tín hiệu NE có 12 răng (đĩa tạo tín hiệu G có 1
răng) và như vậy 12 tín hiệu NE tạo ra trong mỗi vòng quay.
d. Mạch điện:
.
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
Hình 2.6: Sơ đồ mạch điện của cảm biến tốc độ động cơ.
e. Vị trí lắp cảm biến
d. Mạch điện:
Hình 2.9: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát
e. Vị trí lắp cảm biến:
.
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
Hình 2.10: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát, động cơ TOYOTA CAMRY- 2AZ
2.1.2.4. Bộ cảm biến chân không tuyệt đối trong ống góp hút MAP(cảm biến
áp suất)
a. Công dụng:
Dùng để đo khối lượng không khí nạp vào xy lanh động cơ thông qua sự
thay đổi áp suất trên đường ống nạp.
b. Cấu tạo:
Đây là loại cảm biến quan trọng sử dụng trong hệ thống phun xăng điện tử
loại D-EFI, nó được bố trí trên ống góp hút, thông với độ chân không bên trong
ống góp hút ở vùng phía sau bướm ga. Cảm biến sẽ theo giõi, ghi nhận sự thay
đổi liên tục của độ chân không trong đường ống nạp, biến đổi thành tín hiệu điện
áp cung cấp cho ECU.
Cấu tạo gồm một chip Silicon gắn liền với buồng chân không được duy trì
độ chân không chuẩn, tất cả được đặt trong bộ cảm biến. Một phía của chíp tiếp
xúc với áp suất đường ống nạp, phía kia tiếp xúc với độ chân không trong buồng
chân không.
.
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
17
Hình 2.11: Cấu tạo bộ cảm biến chân không tuyệt đối trong ống góp hút MAP
Cảm biến Nhiệt
độ nước làm mát
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
Gồm một biến trở được lắp đồng trục với tấm đo, bên trong có buồng
giảm chấn và tấm giảm. Trên đường khí tắt có vít chỉnh không tải.
c. Làm việc :
Khi không khí đi từ lọc gió qua cảm biến lưu lượng khí nạp, nó sẽ đẩy mở
tấm đo cho đến khi lực tác dụng cân bằng với lò xo. Biến trở được lắp đồng trục
với tấm đo, sẽ chuyển hoá lượng khí nạp thành tín hiệu điện áp(VS) đưa đến
ECU. Buồng giảm chấn và tấm giảm chấn có tác dụng ngăn không cho tấm đo
rung động khi lượng khí nạp thay đổi đột ngột.
Cảm biến lưu lượng loại cánh có hai kiểu tín hiệu điện áp: loại VS giảm khi
lượng khí nạp lớn, loại VS tăng khi lượng khí nạp tăng.
d. Mạch điện:
+ Loại 1: ECU động cơ cấp điện áp không đổi 5V đến cực VC của cảm
biến lưu lượng khí nạp. Điện áp ra tại cực VS sẽ báo chính xác góc mở của tấm
đo và báo chính xác lượng khí nạp.
Hình 2.14: Sơ đồ mạch điện và đường đặc tính của cảm biến kiểu cánh loại
+ Loại 2:
loại này cực VB được cấp điện bởi ăc quy.
Do không được cấp điện áp không đổi 5V từ ECU nên lượng khí nạp được
xác định :
Lượng khí nạp =
VSVC
EVB
EVSEVC
EVB
−
−
=
−−−
− 2
)2()2(
Ta có:
d
V
kf .=
+ Tín hiệu dùng để: Bằng cách đo được tần số của xoáy, có thể xác định
được lượng khí nạp. ECU dùng tín hiệu này để tính toán thời gian phun.
Tín hiệu lượng khí nạp (KS) là một tín hiệu xung như hình. Khi lượng khí
nạp thấp, tín hiệu này có tần số thấp, khi lượng khí nạp nhiều, tín hiệu có tần số
cao.
- Mạch điện :
Hình 2.17: Mạch điện cảm biến đo khí nạp loại xoáy quang học Karman
b. Loại xoáy Karman kiểu sóng siêu âm
- Cấu tạo :
Các bộ phận chính của thiết bị này giống như kiểu thiết bị đo gió Karman kiểu
chùm sáng vừa mô tả ở trên. Tuy nhiên không có đèn led, không có gương phản chiếu
và photo-tranzito. Các bộ phận trên được thay thế bằng máy phát sóng siêu âm(1) và
thiết bị thu sóng (2). Trong hoạt động đo gió, sóng siêu âm đi xuyên qua và thẳng góc
với dòng xoáy Karman đến thiết bị thu sóng (2). Thiết bị sẽ thu các sóng siêu âm này
và được bộ khuếch đại (3) biến đổi nắn chỉnh thành các xung vuông để cung cấp cho
.
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
21
Với: f: tần số xoáy Karman.
V: tốc độ dòng không khí.
d : đường kính của thanh tạo xoáy.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
ECU động cơ. Hộp ECU đọc các xung vuông này sẽ biết được lượng không khí đang
nạp vào xy lanh động cơ
- Làm việc :
Tần số hình thành dòng xoáy Karman tỷ lệ thuận với mức độ mở lớn bé của
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
Hình 2.18: Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt
1-Thân cảm biến; 2-Đầu cắm; 3-Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 4-Dây sấy platin
c. Nguyên lý làm việc:
Dòng điện chạy qua dây sấy làm cho nó nóng lên. Khi không khí chạy qua
dây sấy, nó sẽ được làm mát phụ thuộc vào khối lượng không khí nạp vào. Bằng
cách điều khiển dòng điện chạy qua dây sấy để giữ cho nhiệt độ của dây không
đổi có thể đo được lượng khí nạp bằng cách đo dòng điện.
Trong cảm biến lượng khí nạp thực tế, dây sấy được mắc trong mạch cầu.
mạch cầu có điện thế tại điểm A,B bằng nhau khi tích điện trở tính theo đường
chéo là bằng nhau. Khi không khí đi qua dây sấy Rh bị làm lạnh, điện trở giảm,
kết quả là tạo ra chênh lệch điện thế giữa hai điểm A,B. Một bộ khuyếch đại
nhận biết sự chênh lệch này làm cho điện áp cấp đến mạch tăng, làm cho nhiệt
độ dây sấy lại tăng, kết quả là điện trở tăng cho đến khi điện thế trong mạch cầu
cân bằng trở lại.
Với tính năng này của mạch cầu, cảm biến có thể đo được khối lượng khí
nạp nhờ nhận biết điện áp tại điểm B. Trong hệ thống này, nhiệt độ dây sấy
được thường xuyên duy trì không đổi cao hơn nhiệt độ của khí nạp bằng cách
dùng một nhiệt trở Ra.
Như vậy, khối lượng khí nạp có thể đo một cách chính xác mà không cần
phải hiệu chỉnh phun theo nhiệt độ hay theo áp suất khí nạp.
d. Mạch điện:
.
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
A
B
- Công tắc cháy sạch LSW để hiệu chỉnh cháy sạch.
- Cực L1, L2, L3 điều khiển ECT; ACC1, ACC2 để nhận biết sự giảm tốc.
- Mạch điện:
.
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
25
(a) (b)
(c)
(d)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: THS NGUYỄN HỒNG QUÂN .
Hình 2.22: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga loại có tiếp điểm
b. Loại tuyến tính
- Cấu tạo:
Bao gồm hai tiếp điểm trượt, tại mỗi đầu của nó có lắp các tiếp điểm để tạo
tín hiệu IDL và VTA.
Hình 2.22: Sơ đồ cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính
Một điện áp không đổi 5V được cấp cho cực VC từ ECU động cơ, khi tiếp
điểm trượt dọc theo điện trở tương ứng với góc mở của bướm ga, một điện áp
được cấp đến cực VTA tỉ lệ với góc mở này. Khi bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp
điểm cho tín hiệu IDL, nối cực IDL và E2.
- Mạch điện:
Hình 2.23: mạch điện và đường đặc tính, cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính
2.1.2.9.Cảm biến oxy
.
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
26
Đóng
Mở
Điện trở
Con trượt (tiếp điểm cho tín hiệu
Mặt trong ZnO2 tiếp xúc với không khí, mặt ngoài tiếp xúc oxy trong khí xả. ở
mỗi mặt ZnO2 được phủ lớp điện cực bằng patin để dẫn điện. lớp platin này rất
mỏng và xốp để oxy dễ khuếch tán vào. Khi khí thải chứa lượng oxy ít do hỗn
.
SV: ĐINH CÔNG TRÁNG LỚP CƠ KHÍ Ô TÔ K-45
27
Copyright: Tài liệu đại học ©