MỤC LỤC
MỤC LỤC........................................................................................................................................................................................i
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT..........................................................................................................................1
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................................................................................................2
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ............................................................................................................................................................3
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................................................................................. 5
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ...............................................................................................................................................................7
Lý do chọn đề tài.............................................................................................................................................................................7
Mục tiêu...........................................................................................................................................................................................7
Bố cục đề tài....................................................................................................................................................................................8
Phương pháp nghiên cứu đề tài......................................................................................................................................................8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô TÔ............................................................................9
1.1 Phân loại hệ thống đánh lửa.....................................................................................................................................................9
1.2 Tổng quan về hệ thống đánh lửa............................................................................................................................................11
1.3 Nhiệm vụ của hệ thống đánh lửa.............................................................................................................................................12
1.4 Phân loại..................................................................................................................................................................................13
1.5 Hệ thống đánh lửa trực tiếp trên ô tô.......................................................................................................................................14
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1.................................................................................................................................................................17
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN XE TOYOTA INNOVA 2018.......18
2.1 Các bộ phận trong hệ thống đánh lửa trên xe Toyota Innova 2018.........................................................................................19
2.1.1 Khối chấp hành......................................................................................................................................................................20
2.1.2 Các cảm biến sử dụng trong hệ thống đánh lửa trực tiếp.....................................................................................................26
2.1.3 Khối xử lý trung tâm ECU: Electronic Control Unit ...............................................................................................................34
2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa trực tiếp trên xe TOYOTA INNOVA 2018..............................................................36
2.2.1 Cấu tạo sơ đồ mạch...............................................................................................................................................................36
2.2.2 Nguyên lý hoạt động............................................................................................................................................................. 39
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2..................................................................................................................................................................40
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA........................................................................................................41
3.1 Giới thiệu phần mềm mô phỏng mạch điện:.............................................................................................................................41
3.2 Giới thiệu về phần mềm CodeVision....................................................................................................................................... 42
3.3 Thuật toán hệ thống đánh lửa..................................................................................................................................................43
3.4 Các linh kiện được sử dụng.....................................................................................................................................................44
3.5 Viết chương trình mô phỏng....................................................................................................................................................46
3.6 Kết quả mô phỏng....................................................................................................................................................................46
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3.................................................................................................................................................................47
KẾT LUẬN.....................................................................................................................................................................................48
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................................................................ 49
PHỤ LỤC I ....................................................................................................................................................................................50
PHỤ LỤC II ...................................................................................................................................................................................60
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta ngày càng phát triển và hội nhập. Ô tô hiện nay đóng góp một vai trò cực kì quan trọng trong nền kinh tế nước ta.. Nền công nghiệp nước ta đang đứng trước cơ hội tiếp cận những đổi mới, đặc biệt có ngành Công nghiệp ô tô.
Ngày nay, ngành công nghiệp ô tô đang có những chuyển biến và có nhưng tiến bộ vượt bậc về nhiều góc độ khác nhau. Đi kèm với sự tiến bộ đó, một vấn đề cấp thiết được đặt ra là khai thác sử dụng ô tô như thế nào để hiệu quả nhất. Trong đó đánh lửa là một vấn đề cực kì quan trọng. Qua 4 năm theo học tại nhà trường, cùng với sự phân công, em đã bắt tay vào thực hiện đề tài : “Nghiên cứu hệ thống đánh lửa trực tiếp trên ô tô Toyota Innova 2018”. Trong quá trình nghiên cứu đồ án, dù đã cố gắng hết sức cùng với đó là sự chỉ bảo nhiệt tình của quý thầy cô nhưng do thời gian hạn hẹp cùng với nhiều hạn chế của bản thân nên đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Vậy nên em kính mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để đồ án tốt nghiệp này của em đạt được yêu cầu tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự giảng dạy, chỉ bảo của thầy: ThS. ………………. đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày . . . tháng . . . năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………..
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Lý do chọn đề tài:
Động cơ đốt trong đã được phát minh và có hơn 100 lịch sử. Từ khi được sử dụng trên ô tô, máy kéo nó đã trở thành một nguồn động lực chính có tầm quan trọng khá lớn trong ngành công nghệ ô tô. Vấn đề lớn được đặt ra lúc này là sự ô nhiễm môi trường, sự nóng lên toàn cầu được cả thế giới đang quan tâm, từ đó các nhà thiết kế luôn quan tâm, tìm cách để ngày càng cải tiến, tăng hiệu suất làm việc, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu, có mức độ an toàn sử dụng và giảm mức độ độc hại trong khí thải động cơ. Chính vì thế nên các hệ thống trên động cơ không ngừng cải tiến, một trong số đó chính là hệ thống đánh lửa.
Mục tiêu:
Đồ án có thể dùng làm tư liệu tham khảo về hệ thống đánh lửa.
Việc hoàn thành đồ án giúp em hoàn thiện được chương trình bậc Đại học..
Nhằm củng cố lại những kiến thức đã được tiếp thu, giúp em hiểu thêm về những công nghệ cao mà ngành công nghệ ô tô đang ứng dụng trên các loại xe.
Hiểu rõ được việc tạo ra tia lửa điện nhằm đốt cháy hỗn hợp hòa khí vào đúng thời điểm quan trọng như thế nào.
Nghiên cứu, tiếp thu nắm vững đặc điểm cấu tạo, cách thức hoạt động và rút ra các cái nhìn tổng quan về ưu nhược các hệ thống đánh lửa có trên ô tô từ trước đến nay.
Bố cục đề tài:
Nội dung của đề tài bao gồm:
* Tổng quan về đề tài nghiên cứu.
* Chương 1: Tổng quan chung về hệ thống đánh lửa.
* Chương 2: Hệ thống đánh lửa trực tiếp trên xe Toyota Innova 2018.
* Chương 3: Chuẩn đoán, sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống đánh lửa trên xe Toyota Innova 2018.
* Chương 4: Mô phỏng mạch điều khiển đánh lửa
Phương pháp nghiên cứu đề tài:
Trong thời gian nghiên cứu, tìm hiểu, một số phương pháp em đã sử dụng như:
- Tham khảo ý kiến, góp ý của Thầy hướng dẫn.
- Tìm kiếm thông tin trong các tài liệu của các trường, giáo trình kỹ thuật,, tài liệu khai thác, bảo dưỡng sửa chữa.
- Tra cứu các phương tiện thông tin đại chúng như trên Internet, bài báo….
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô TÔ
1.1 Phân loại hệ thống đánh lửa
Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng vít:
Loại hệ thống đánh lửa bằng vít này có cấu tạo đơn giản và cơ bản nhất. Ở trên hệ thống đánh lửa này,cơ cấu cơ khí sẽ điều khiển thời điểm đánh lửa và điều khiển dòng điện sơ cấp để dòng điện chạy ngắt quãng qua các tiếp điểm. Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm sẽ điều khiển thời điểm đánh lửa. Bộ chia điện có nhiệm vụ phân phối dòng điện áp cao tới các bugi.
Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn: Transistor trong hệ thống này có công dụng điều khiển dòng điện sơ cấp.Bộ phát tín hiệu dùng để phát ra các tín hiệu để dòng sơ cấp chạy gián đoạn. Góc đánh lửa sớm cũng được điều khiển bằng cơ cấu cơ khí hoặc bằng các cảm biến vị trí loại Hall.
Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS): Thay vì sử dụng bộ chia điện thì hệ thống này có 2 loại: một loại sử dụng bô bin đơn và loại còn lại sử dụng bô bin đôi để truyền dòng điện cao áp trực tiếp tới bugi. ECU động cơ có nhiệm vụ tính toán và điều chỉnh thời điểm. Loại này đang được sử dụng phổ biến trên các xe ngày nay.
1.2 Tổng quan về hệ thống đánh lửa
Đối với hệ cơ đốt trong, hòa khí được đốt cháy tạo ra áp lực đẩy piston đi xuống . Lượng nhiệt sinh ra biến thành động lực có hiệu quả cao nhất khi áp lực nổ đạt cực đại được tạo ra vào thời điểm mà trục khuỷu có vị trí tại góc αº sau ĐCT.[2]
Lực phát sinh không đạt cực đại tại thời điểm đánh lửa, mà sẽ tới sau đó trễ pha sau.
1.4 Phân loại
Là một bộ phận không thể thiếu đối với động cơ xăng nên hệ thống đánh lửa trong những năm qua đã không ngừng thay đổi, cải tiến để đem lại cho động cơ hoạt động đạt hiệu quả. Hiện tại, có rất nhiều loại hệ thống đánh lửa tồn tại trên thế giới. Người ta thường căn cứ vào cách thức hoạt động, cấu tạo mà hệ thống đánh lửa được phân loại như sau:
- Phân loại HTĐL theo phương pháp tích lũy năng lượng
+ Hệ thống đánh lửa điện cảm (IT – Transistor Ignition system)
+ Hệ thống đánh lửa bằng điện dung (CDI – Capacitor Discharged Ignition system)
- Phân loại HTĐL theo phương pháp điều khiển bằng cảm biến
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa (breaker)
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện tử (Electromagnetic sensor) gồm 2 loại: loại nam châm đứng yên và nam châm quay.
- Phân loại HTĐL theo cách phân bố điện cao áp
+ Hệ thống đánh lửa trực tiếp (Distributorless Igniton Syste)
+ Hệ thống đánh lửa dùng bộ chia điện delco (Distributor Ignition System)
- Phân loại HTĐL theo kiểu ngắt mạch sơ cấp
+ Hệ thống đánh lửa vít lửa (Conventional Ignition System)
+ Hệ thống đánh lửa Transistor (Transistot Ignition System)
+ Hệ thống đánh lửa Thyristor
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Chương 1 đã khái quát được những điều cơ bản mà một hệ thống đánh lửa cần c:
1. Nêu ra được nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại các hệ thống đánh lửa từ trước đến nay.
2. Các cơ sở lý thuyết về hệ thống đánh lửa.
3. Khái quát về hệ thống đánh lửa trực tiếp được sử dụng phổ biến trên các xe hiện nay.
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN XE TOYOTA INNOVA 2018
Thông số kỹ thuật Toyota Innova 2018.[10]:
2.1 Các bộ phận trong hệ thống đánh lửa trên xe Toyota Innova 2018
TOYOTA INNOVA 2018 được trang bị động cơ 1TR-FE sử dụng hệ thống đánh lửa trực tiếp có cuộn đánh lửa cùng một IC đánh lửa độc lập cho mỗi xy lanh. Chính vì vậy, không cần sử dụng đến bộ chia điện và dây cao áp, vì thế có thể giảm sự tổn thất năng lượng và tăng độ bền bỉ của hệ thống.
2.1.1 Khối chấp hành
2.1.1.1 Cuộn đánh lửa
Trong hệ thống đánh lưa trực tiếp (DIS) trên động cơ 1TR-FE sử dụng tích hợp IC và Bobine đánh lửa thành một khối. Thiết bị này bao gồm có cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp kết hợp thành một cụm và IC đánh lửa. Trước kia, dòng điện cao áp sẽ được dẫn đến xy lanh động cơ bằng dây điện cao áp . Nhưng với các động cơ hiện đại ngày nay thì cuộn đánh lửa trang bị liền với bugi của từng xy lanh nhờ việc trang bị cuộn đánh lửa có kết hợp cùng với IC đánh lửa. Dòng điện cao áp được thu ngắn lại làm giảm tổn thất điện và tăng khả năng chỗng nhiễu điện từ trên các dây. Chính vì vậy mà độ HTĐL trực tiếp có độ tin cậy cao hơn so với các hệ thống khác.
a. Bobine đánh lửa
Bobine đánh lửa của HTĐL trực tiếp có kết cấu và cơ chế làm việc tương tự như HTĐL bán dẫn. Tuỳ thuộc vào mỗi loại HTĐL trực tiếp khác nhau mà cấu tạo của bobine cũng có sự phúc tạp khác nhau. Tuy nhiên thì bobine vẫn được cấu tạo bởi hai cuộn dây là cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Số vòng dây của cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp khoảng 100 lần [8]. Một đầu của cuộn dây sơ cấp sẽ được nối vớ IC đánh lửa đầu còn lại được nối với điên áp (+) từ acquy.
Nguyên tắc hoạt động: Quá trình đánh lửa được chia thành 2 giai đoạn:
* Giai đoạn 1: Dòng điện trong chạy trong cuộn sơ cấp
Khi động cơ chạy, tín hiệu từ các cảm biến sẽ được ECU tính toán và phát ra tín hiệu đánh lửa IGT. Khi nhận được tín hiệu IGT, IC đánh lửa sẽ đóng mạch sơ cấp và sẽ có dòng điện (+) từ Ắc quy chạy qua IC đánh lửa vào cuộn sơ cấp. Sau đó các đường sức từ đã được tạo ra xung quanh cuộn dây có lõi trong trung tâm.
* Giai đoạn 2: Ngắt dòng điện vào cuộn dây sơ cấp
ECU có vai trò ngắt tín hiệu IGT, lúc này IC đánh lửa ngắt ngay dòng điện từ Ắc quy vào cuộn sơ cấp. Từ thông trong cuộn sơ cấp giảm dần, vì vậy sẽ sinh ra một sức điện động để chống lại sự giảm từ thông đang xảy ra. Hiện tượng tự cảm tạo ra một hiệu thế điện động khoảng 500V trong cuộn dây sơ cấp, hiện tượng cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộn dây thứ cấp sản sinh ra một sức điện động trong khoảng 30kV [8].
b. IC đánh lửa
IC đánh lửa sẽ hoạt động một cách chính xác việc ngắt dòng sơ cấp đi vào cuộn đánh lửa và kết hợp với tín hiệu đánh lửa (IGT) được phát ra bởi ECU động cơ. Khi tín hiệu IGT chuyển từ OFF sang ON thì IC đánh lửa sẽ bắt đầu cho dòng điện đi vào cuộn sơ cấp.
2.1.1.2 Bugi đánh lửa
Bugi đánh lửa sau khi nhận xung điện cao thế được gửi từ bô bin đánh lửa có nhiệm vụ phóng tia lửa điện qua khe hở bugi để đốt cháy hòa khí có trong xy lanh. Bugi chính là bộ phận quyết định đến sự làm việc có trơn chu và hiệu quả hay không. Vì trong quá trình làm viêc bugi có tiếp xúc trực tiếp với buồng đốt nên phải chịu tác động lớn của 3 tải trọng:
- Tải trọng cơ khí: do có các xung áp suất của hòa khí khi cháy sinh ra trong xi lanh và do rung xóc của chính bản thân động cơ đã gây ra
- Tải trọng nhiệt: do sự thay đổi nhiệt trong mỗi xy lanh sau mỗi chu kì làm việc: từ 40OC đến 60 OC trong kỳ nạp ,kỳ xả có thể tới 500OC-700OC và có thể đạt tới 1800OC- 2500OC trong kỳ nổ.[7]
* Cấu tạo của bugi:
Cấu tạo của bugi như hình 2.7
2.1.2 Các cảm biến sử dụng trong hệ thống đánh lửa trực tiếp
2.1.2.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu - Crankshaft Position Sensor
- Vị trí của cảm biến trục khuỷu : cảm biến nằm ở đầu máy, đuôi bánh đà hoặc giữa lốc máy.
- Chức năng: Cảm biến vị trí trục khuỷu sử dụng để phát hiện vị trí của trục khuỷu và tốc độ động cơ.
- Cấu tạo: Bộ phận chính và quan trọng của cảm biến vị trí trục khuỷu là một nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây cảm ứng. Bộ tạo tín hiệu có 34 răng ở chu vi của rô to tín hiệu NE và một khu vực có 2 răng khuyết [3].
2.1.2.2 Cảm biến vị trí trục cam-Camshaft Position Sensor
- Vị trí của cảm biến : ngang bên cạnh và bên trên nắp giàn cò
- Chức năng: Cảm biến vị trí trục cam giữ vai trò rất quan trọng trong hệ thống điều khiển động cơ. ECU sử dụng tín hiệu từ cảm biến trục cam để xác định điểm chết trên của các máy, đồng thời cũng xác định thêm cả vị trí của trục cam để có thể xác định chính xác thời điểm đánh lửa của bugi (với động cơ xăng) và thời điểm phun nhiên liệu của kim phun (động cơ phun dầu điện tử Common rail) cho phù hợp.
- Cấu tạo: Cấu tạo của cảm biến vị trí trục cam cũng tương tự như cảm biến vị trí trục khuỷu. Khi trục cam quay, khe hở không khí giữ các vấu nhô ra trên trục cam và cảm biến này sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở trục cam sinh ra một điện áp trong cuộn dây nhận tín hiệu đã được gắn vào cảm biến. Sinh ra tín hiệu điện áp G.
2.1.1.4 Cảm biến vị trí bướm ga -Throttle Position Sensor
- Vị trí của cảm biến:Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên trục bướm ga.
- Chức năng: Cảm biến này đóng vai trò xác định độ mở của bướm ga bằng cách cách chuyển đổi vị trí góc mở bướm ga thành tín hiệu điện áp để gửi về bộ xử lý trung tâm ECU.
- Cấu Tạo: gồm 2 con trượt, ở mỗi con trượt có 2 tiếp điểm để trượt trên điện trở than.
E2: Cực mát
IDL: Tín hiệu không tải
VTA: Tín hiệu ra của cảm biến
VC: Điện áp ổn áp 5V từ ECU.
2.1.2.6 Cảm biến ô xy - Oxygen Sensor
- Vị trí của cảm biến : thường lắp ở lỗ có ren ngay trước bộ xúc tác của khí thải động cơ
- Chúc năng: Cảm biến ô xy theo dõi, ghi nhận lượng oxi còn sót lại trong khí thải để gửi về ECU động cơ. Nếu lượng oxi còn nhiều chứng tỏ hỗn hợp hòa khínghèo xăng, ECU sẽ điều chỉnh phun thêm xăng. Nếu lượng oxi còn hạn chế, điều đóchứng tỏ khí hỗn hợp hòa khí đang giàu xăng, ECU sẽ điều chỉnh để giảm bớt lưu lượng xăng phun.
- Cấu tạo: Thân cảm biến thường được lắp trong một chân có ren. Cảm biến oxy có một phần tử làm bằng một loại gốm zicroni ôxit (ZiO2), một lớp platin mỏng bọc bên ngoài và bên trong của phần tử zicroni. Không khí xung quanh được đưa vào bên trong cảm biến này, và phía bên ngoài của cảm biến sẽ lộ ra tiếp xúc với khí thải. Ở nhiệt độ cao (khoảng 400oC hoặc cao hơn) [3], phần tử zicroni oxit tạo ra một điện áp do sự chênh lệch lớn giữa nồng độ oxy ở phía bên trong và bên ngoài của phần tử nguyên tố zirconi này.
2.1.3 Khối xử lý trung tâm ECU: Electronic Control Unit
2.1.3.1 Tổng quan
ECU động cơ sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến, sau đó tính toán thời điểm đánh lửa sao cho tối ưu nhất theo tình trạng hoạt động của động cơ, và gửi tín hiệu đánh lửa tới IC đánh lửa. ECU động cơ được tạo bởi một bằng mạch điện tử gồm rất nhiều linh kiện điện tửđãđược lập trình và có cấu tạo như một chiếc máy thính với đầy đủ các bộ phận như CPU, RAM , ROM và các bộ phận khác như bộ lọc nhiễu bộ chuyển đổi tín hiệu từ điện sang tín hiệu số và ngược lại.
2.1.3.2 Nguyên lý làm việc của ECU
ECU tiếp nhận tất cả các tín hiệu của cảm biếm dưới dạng điện áp hoặc là dạng sung điện áp rồi lọc và biến đổi thành tín hiệu số tương ứng để so sánh và kiểm tra với các tín hiệu gốc đã được lập trình sẵn trong ECU sau đó ECU sẽ đưa ra các tín hiệu điều khiển tòan bộ động cơ ở dạng số sau khi đi qua bộ chuyển đổi ngược lại tín hiệu điên để đưa tới các cơ cấu trấp hành để điếu khiển đông cơ hoạt động trơn chu nhất..
2.1.3.4 Tín hiệu IGF
Tín hiệu IGF là tín hiệu phản hồi của IC đánh lửa gửi đến ECU động cơ báo hiệu hệ thống đánh lửa đã hoạt động. IC đánh lửa sẽ gửi tín hiệu IGF đến ECU động cơ. Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu IGF nó sẽ hiểu là việc đánh lửa đã xảy ra. Khi động cơ không nhận được tín hiệu IGF từ một IC đánh lửa nào đó thì các chức năng chẩn đoán sẽ tự khởi động, khi đó hệ thống sẽ kết luận rằng bugi máy không có tín hiệu IGF truyền tới ECU là đang không đánh lửa và một điểm chết trên sẽ được lưu trữ trong ECU động cơ và chức năng an toàn sẽ được khởi động làm tạm ngừng vòi phun nhiên liệu.
2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa trực tiếp trên xe TOYOTA INNOVA 2018
2.2.1 Cấu tạo sơ đồ mạch
Cấu tạo sơ đồ mạch của hệ thống đánh lửa gồm 3 phần:
- Phần 1: Nguồn cung cấp điện và các tín hiệu đầu vào: khi bật khóa điện ON mạch sẽ được cung cấp điện. Trước khi dòng điện đi vào hệ thống sẽ phải đi qua một cầu chì 15A để bảo vệ hệ thống. Cùng với đó là các tín hiệu được truyền từ các cảm biến.
- Phần 2: Bộ điều khiển đánh lửa (ECU). ECU tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến gửi về đã được chuyển đổi thành điệp áp, sau đó ECU có nhiệm vụ tính toán để xác định thời điểm đánh lửa sao cho phù hợp và truyền đi tín hiệu đánh lửa IGT tới bộ chấp hành.
2.2.2 Nguyên lý hoạt động
Bộ xử lý trung tâm ECU động cơ có vai trò xác định thời điểm đánh lửa của từng bugi dựa vào các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam và tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu và các tín hiệu từ các cảm biến khác. Sau khi đã xác định được thời điểm đánh lửa thì ECU động cơ sẽ gửi tín hiệu IGT dưới dạng xung tới IC đánh lửa theo thứ tự đánh lửa của động cơ. Trong lúc tín hiệu IGT đang được truyền đến để bật IC đánh lửa thì dòng điện đã được cấp sẵn vào cuộn sơ cấp.
Khi động cơ hoạt động, dòng điện từ ắc quy chạy qua IC đánh lửa đi vào cuộn sơ cấp, cùng thời điểm với tín hiệu đánh lửa IGT do ECU động cơ gửi tới.
Khi có dòng điện chạy vào cuộn sơ cấp, sinh ra các đường sức từ xung quanh cuộn dây có lõi ở trung tâm.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Chương 2 đã nêu ra được các thông số cơ bản của động cơ 1TR-FE trên xe Toyota Innova 2018, trình bày được cấu tạo chức năng của các bộ phận cấu thành lên hệ thống đánh lửa trực tiếp. Từ đó đưa ra được nguyên lý làm việc của hệ thống.
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA
Mô phỏng mạch điều khiển đánh lửa trong hệ thống đánh lửa trực tiếp theo tín hiệu vị trí trục khuỷu động cơ.
3.1 Giới thiệu phần mềm mô phỏng mạch điện:
Để mô phỏng mạch điều khiển hệ thống đánh lửa, em chọn sử dụng phần mềm Proteus. Phần mềm Proteus được sử dụng để vẽ mạch điện điện tử.
Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các họ vi điều khiển như PIC, AVR, … Phần mềm mô phỏng mạch điện tử của Lancenter Electronics, mô phỏng cho hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho cả các MCU như PIC, 8051, AVR, Motorola.
ISIS đã được nghiên cứu và phát triển trong hơn 12 năm và có hơn 12000 người dùng trên khắp thế giới. Sức mạnh của nó là có thể mô phỏng hoạt động của các hệ vi điều khiển mà không cần thêm phần mềm phụ trợ nào. Sau đó, phần mềm ISIS có thể xuất file sang ARES hoặc các phần mềm vẽ mạch in khác.
3.2 Giới thiệu về phần mềm CodeVision
CodevisionAVR là một trình biên dịch chéo C, môi trường phát triển tích hợp và bộ tạo chương trình tự động được thiết kế cho họ các vi điều khiển AVR của Atmel.
Chương trình có thể chạy trên các hệ điều hành 2000, XP, Vista và Windows 7 32/64 bit.
Bên cạnh các thư viện tiêu chuẩn C, CodevisionAVR còn có các thư viện dành riêng cho:
- Alphanumeric LCD modules
- Philips I2C bus
- National Semiconductor LM75 Temperature Sensor
- Maxim/Dallas Semiconductor DS1621 Thermometer/Thermostat
- Maxim/Dallas Semiconductor DS2430 and DS2433 EEPROMs
- SPI
- Thiết lập truy cập bộ nhớ ngoài
- Chip reset source identification
- Khởi tạo các cổng Output/Input
- Khởi tạo các ngắt ngoài (External Interrputs)
- Khởi tạo Timers/Counters
- Khởi tạo Watchdog Timer
- Khởi tạo USART (UART)
- Khởi tạo Analog Comparator
3.3 Thuật toán hệ thống đánh lửa
Thuật toán hệ thống đánh lửa như hình 3.1.
3.4 Các linh kiện được sử dụng
* Vi điều khiển ATMega16:
Điện áp hoạt động: 4,5-5,5V. [9]
Tốc độ: 0 – 16MHz [9]
Atmega16 cung cấp 16K byte có thể lập trình trong hệ thống. Độ bền 10.000 chu kì ghi/ xoá. [9]
* Màn hình LCD LM016L:
Là màn hình 16x2 cho phép hiển thị 16 kí tự trên 2 dòng.
* Biến trở Pot-Hg: được sử dụng để thay đổi tốc độ vòng quay của motor, tương tự như cảm biến vị trí bướm ga để thay đổi tốc độ động cơ.
* Máy biến áp TRAN-2P2S: tương ứng với bobin đánh lửa.
* Transistor 2N3990: sử dụng để mô phỏng đóng cắt mạch điện thứ cấp.
* LED: giả lập cho Bugi đánh lửa.
3.5 Viết chương trình mô phỏng
Code chương trình được đính kèm ở PHỤ LỤC I
3.4 Kết quả mô phỏng
Sau khi xây dựng xong mô hình và thuật toán, nạp code và mạch và tiến hành chạy và kiểm tra.
- Nhận xét :
Vi điều khiển đã tính toán được tín hiệu vị trí từ cảm biến trcuj cam và trục khuỷu gửi về các thông số vị trí trục khuỷu và trục cam (được thể hiện bằng số xung ) được hiển thị trên màn LCD. Động cơ đánh lửa theo thứ tự 1-3-4-2 (đèn LED sáng theo thứ tự D1 – D3 – D4 – D2).
- Đánh giá độ chính xác của mô hình :
Mô hình sử dụng vi điều khiển Atemega16 với bộ nhớ cao, bộ vi xử lí được lập trình tính toán nhanh chóng chính xác, sau khi nạp chương trình điều khiển vào đã cho ra kết quả khá chính xác. Khi thông số vị trí trục cam được hiển thị trên LCD đúng kết thúc 1 chu kì 12 xung ở trục cam là 1 kì – 180 °.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Mô phỏng hệ thống đánh lửa trực tiếp trên ứng dụng Proteus thể hiện rõ nguyên lý hoạt động của mạch, các cảm biến, ECU,… Từ đó giúp chúng ta hiểu rõ hơn về hệ thống này. Trong quá trình hoàn thiện “Chương 3: mô phỏng mạch điều khiển đánh lửa“ còn gặp nhiều khó khăn thực tế phát sinh khi mô phỏng tạo mạch nên mạch của chúng em đạt độ chính xác chưa cao. Tuy nhiên trong quá trình khai thác và sử dụng không thể tránh khỏi những hư hỏng và những sự cố không mong muốn. Vì vậy người sử dụng cần phải bảo dưỡng thường xuyên và khi xe có hiện tượng không ổn định trong hệ thống nên đưa ngay tới xưởng sửa chữa để khắc phục một cách nhanh nhất. Những hư hỏng và cách khắc phục cũng như quá trình bảo dưỡng hệ thống đánh lửa trực tiếp trên xe TOYOTA INNOVA được thể hiện trong phần tiếp theo.
KẾT LUẬN
Thông qua đồ án tốt nghiệp này đã phần nào giúp em hiểu biết hơn về hệ thống đánh lửa trên xe ô tô nói chung và đặc biệt là hệ thống đánh lửa trực tiếp trên xe được trang bị trên xe Toyota Innova 2018. Qua việc hoàn thành đồ án “Nghiên cứu hệ thống đánh lửa trực tiếp trên ô tô Toyota Innova 2018” em đã bổ sung thêm nhiều kiến thức chuyên ngành về hệ thống đánh lửa.
Tổng quan hệ thống đánh lửa trên ô tô.
* Hệ thống đánh lửa trực tiếp trang bị trên xe Toyota Innova
* Nhận biết được hư hỏng, xây dựng quy trình chuẩn đoán, bảo dưỡng, sửa chữa.
Trong quá trình làm đồ án do trình độ và kiến thức thực tế còn rất nhiều hạn chế, nên khó có thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự nhận xét, góp ý của quý thầy cô giáo và bạn bè để em có thể hoàn thiện bản thân mình hơn.
Em xin trân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Thành Bắc và các cộng sự. (2017), Giáo trình Hệ thống điện - điện tử ô tô cơ bản, Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, Hà Nội.
2. Nguyễn Văn Chất (2009), Giáo trình trang bị điện ô tô, NXB Giáo Dục, Hà Nội.
3. Đinh Ngọc Ân và Hồ Xuân Năng (2020), Cảm biến và cơ cấu chấp hành trong hệ thống cơ điện tử ô tô, NXB Khoa Học Tự Nhiên & Công Nghệ, Hà Nội.
4. PGS TS Đỗ Văn Dũng (2013), Điên động cơ & điều khiển động cơ, NXB ĐH Quốc Gia TP.HCM, TP. Hồ Chí Minh.
5. Phạm Quốc Huy (2017), Giáo trình bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống đánh lửa - phun xăng điện tử, NXB Lâm Đồng, Lâm Đồng.
6. Jack Erjavec và Rob Thompson (2015), AUTOMOTIVE TECHNOLOGY A Systems Approach, United States of America.
7. Lê Văn Anh (Chủ biên), Nguyễn Thanh Quang và Nguyễn Tuấn Nghĩa (2017), "Giáo trình Nguyên lý động cơ đốt trong", NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.
PHỤ LỤC I
Lập trình hệ thống đánh lửa trực tiếp:
PHỤ LỤC II
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PROTEUS VÀ SỬ DỤNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN XE TOYOTA INNOVA 2018
A. Hướng dẫn sử dụng phần mềm Proteus
- Các bước cài đặt phần mềm:
Bước 1: Chạy setup của phần mềm sau khi tải về -> Nhấn Next
Bước 2: Tích chọn I accept the terms of this agreement -> Next
Bước 3: Chọn Use a locally installed lincense key –> Next
Bước 4: Nhấn chọn Next
Bước 9 : Tùy chọn Shortcut
Bước 10 : Install Đợi trình setup trong khoảng vài phút !
- Sử dụng phần mềm
Giao diện chung của phần mềm
Bằng cách nhấn New Project trên khung cửa sổ Start
B. Hướng dẫn mô phỏng hệ thống đánh lửa trực tiếp trên xe TOYOTA Innova 2018
Bước 1: Vào ứng dụng CodeVisionAVR
Bước 3: Vào phần mềm mô phỏng Proteus Professional
Bước 5: Nạp file hex vào Atmega 16 để chạy
Sau đó ấn nút Start chạy và xem kết quả
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"