MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................................ i

LỜI CẢM ƠN.. ...........................................................................................................................ii

MỤC LỤC...................................................................................................................................iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT..........................................................................................................v

DANH SÁCH CÁC HÌNH............................................................................................................v

DANH SÁCH CÁC BẢNG..........................................................................................................x

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI......................................................................................1

1.1. Lý do chọn đề tài..................................................................................................................1

1.2. Mục tiêu của đề tài...............................................................................................................1

1.3. Đối tượng nghiên cứu..........................................................................................................1

1.4. Phạm vi nghiên cứu.............................................................................................................1

1.5. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................................1

1.6. Phạm vi ứng dụng................................................................................................................2

1.7. Nội dung đồ án.....................................................................................................................2

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT...............................................................................................3

2.1. Máy khởi động.....................................................................................................................3

2.1.1. Chức năng và nhiệm vụ....................................................................................................3

2.1.3. Nguyên lí hoạt động..........................................................................................................7

2.1.4. Ly hợp máy khởi động......................................................................................................8

2.2. Máy phát điện.....................................................................................................................11

2.2.1. Nhiệm vụ, chức năng của máy phát điện........................................................................11

2.2.2. Cấu tạo của máy phát điện. ...........................................................................................12

2.2.3. Nguyên lý máy phát điện.................................................................................................15

2.3. Hệ thống điều khiển động cơ..............................................................................................18

2.3.1. Mô tả hệ thống.................................................................................................................18

2.3.3. Các cảm biến...................................................................................................................20

2.3.4. Các tín hiệu......................................................................................................................41

2.3.5. Biến trở............................................................................................................................42

2.3.6. Các loại khác...................................................................................................................43

2.4. Hệ thống phun xăng điện tử...............................................................................................43

2.4.1. Hệ thống nạp khí.............................................................................................................43

2.4.2. Hệ thống nhiên liệu.........................................................................................................44

2.5. Hệ thống đánh lửa trực tiếp...............................................................................................54

2.5.1. Nhiệm vụ và chức năng..................................................................................................54

2.5.2. Các thành phần của hệ thống đánh lửa..........................................................................54

2.5.3. Tính hiệu IGT VÀ IGF......................................................................................................61

2.2.4. Nguyên lí làm việc của hệ thống đánh lửa trên động cơ................................................63

CHƯƠNG 3. MÔ HÌNH ĐIỆN ĐỘNG CƠ.................................................................................65

3.1. Giới thiệu mô hình hệ thống điện động cơ.........................................................................65

3.1.1. Công dụng của mô hình..................................................................................................65

3.1.2. Thông số kĩ thuật của mô hình........................................................................................65

3.1.3. Yêu cầu đối với mô hình.................................................................................................65

3.1.4. Phương án thiết kế..........................................................................................................65

3.1.5. Các chi tiết được sử dụng trong mô hình........................................................................65

3.2. Chế tạo mô hình.................................................................................................................69

3.3. Các lưu ý khi sử dụng mô hình..........................................................................................70

3.4. Vận hành mô hình..............................................................................................................70

3.5. Các bài tập thực hành ứng dụng trên mô hình. ................................................................70

3.5.1. Mục tiêu...........................................................................................................................70

3.5.2. Dụng cụ...........................................................................................................................70

3.5.3. An toàn............................................................................................................................70

3.5.4. Yêu cầu về thái độ..........................................................................................................70

3.5.5. Thực hành bài tập...........................................................................................................71

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN.....................................................96

4.1. Kết luận..............................................................................................................................96

4.2. Hướng phát triển Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình điện động cơ..............................97

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................98

LỜI CẢM ƠN

Đây thực sự là một vinh dự và niềm tự hào khi chúng em là sinh viên của khoa Công nghệ kỹ thuật Ô tô. Trong thời gian học tập và rèn luyện tại trường, chúng em đã có thêm nhiều kiến thức và kỹ năng cần thiết để tự tin bước đi với chuyên ngành mình đã chọn. Chúng em rất biết ơn quý thầy, cô trường nói chung và khoa Công nghệ kỹ thuật Ô tô nói riêng đã dành hết tâm huyết để truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho chúng em.

Hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ trong việc ứng dụng ngày càng nhiều những thành tựu công nghệ đối với ngành Ô tô. Việc trang bị các thiết bị điện tử hiện đại trên Ô tô ngày nay rất phổ biến. Nhận thức được điều đó, nhóm quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống điện động cơ” để làm đề tài tốt nghiệp cho nhóm. Mô hình hệ thống điện động cơ sẽ là một công cụ hỗ trợ trong việc nghiên cứu học tập của sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật Ô tô và công tác giảng dạy.

Đồ án tốt nghiệp này là cơ hội để nhóm có thể tổng hợp lại kiến thức đã được tích lũy sau một thời gian dài học tập. Ngoài việc vận dụng kiến thức thì đây cũng là điều kiện để bản thân có thể nâng cao kỹ năng tìm kiếm, nghiên cứu tài liệu chuyên ngành.

Trong quá trình thực hiện đề tài nhóm đã gặp không ít khó khăn, hạn chế về mặt thời gian và kinh phí, nhưng với sự quan tâm, tận tình chỉ dẫn, hỗ trợ nhiệt tình của thầy Lê Văn Cường cùng với sự cố gắng, quyết tâm của cả nhóm nên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống điện động cơ” đã kịp hoàn thành tiến độ.

Một lần nữa, nhóm xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy: NGƯT.PGS.TS……………... đã hỗ trợ nhóm thực hiện đề tài. Dù có cố gắng và nỗ lực thực hiện đề tài nhưng kiến thức thực tế cũng như thời gian thực hiện có hạn nên đề tài không tránh khỏi những hạn chế. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng các bạn sinh viên để đề tài được hoàn thiện tốt hơn.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1. Lý do chọn đề tài

Với nhu cầu sử dụng ô tô ngày càng tăng, thì các dịch vụ liên quan đến ô tô cũng sẽ tăng theo. Đặc biệt là dịch vụ bảo dưỡng và sữa chữa các hệ thống, các chi tiết trong ô tô. Trong đó là các hư hỏng về hệ thống điện động cơ lại càng phức tạp, đòi hỏi có kinh nghiệm và trình độ cao.

Việc học tập và tìm hiểu các hệ thống trực tiếp trên xe sẽ khó khăn đối với các bạn Sinh viên mới bước đầu làm quen với công việc thực tập tại xưởng. Với mong muốn giúp các bạn sinh viên có thể dễ đàng tiếp cận kiến thức và có khả năng thực hành thành thạo các mạch điện trong chương trình thực tập. Để hiểu sâu hơn về vấn đề trên, hôm nay nhóm chúng tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên  cứu, thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống điện động cơ.”.

1.2. Mục tiêu của đề tài

“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình Điện động cơ” nhằm hệ thống kiến thức lý thuyết hệ thống điện động cơ. Từ đó nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình có tính chất tin cậy, vận hành ổn định để phục vụ công tác đào tạo ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô tại trường Đại học Bình Dương với những bài tập thực hành được thiết kế giảng dạy trên mô hình.

1.4. Phạm vi nghiên cứu

Do hạn chế về mặc thời gian, kinh phí và điều kiện thực tế có giới hạn nên phạm vi nghiên cứu chỉ tập trung vào những hệ thống sau: Hệ thống điều khiển động cơ xăng, hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống đánh lửa, hệ thống khởi động và hệ thống nạp.

1.5. Phương pháp nghiên cứu

Để đề tài được hoàn thành chúng tôi đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu. Trong đó đặc biệt là phương pháp tham khảo tài liệu, thu thập các thông tin liên quan, học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô bạn bè…từ đó tìm ra những ý tưởng mới để hình thành đề cương của đề tài. Đồng thời nhóm còn kết hợp phương pháp quan sát và thực nghiệm để có thể hoàn thiện đề tài.

1.6. Phạm vi ứng dụng

Sản phẩm của Đề tài là Mô hình hệ thống điện động cơ, phù hợp cho ứng dụng trong việc học tập và nghiên cứu đối với Sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô trường Đại học Bình Dương.

1.7. Nội dung đồ án

Gồm 4 Chương:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Hệ thống điện động cơ trên xe ô tô

Chương 3: Mô hình hệ thống điện động cơ

Chương 4: Kết luận và hướng phát triển

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT

2.1. Máy khởi động    

2.1.1. Chức năng và nhiệm vụ

Để khởi động động cơ, máy khởi động làm quay trục khuỷu thông qua vành răng. Máy khởi động phải tạo ra momen lớn từ nguồn điện hạn chế từ ắc quy, đồng thời phải gọn nhẹ.

2.1.2. Cấu tạo máy khởi động

a. Công tắc từ

Công tắc từ hoạt động như là một công tắc chính của dòng điện chạy tới motor và điều khiển bánh răng bendix bằng cách đẩy nó vào ăn khớp với vành răng khi bắt đầu khởi động và kéo nó ra sau khi khởi động. Cuộn hút được quấn bằng dây có đường kính lớn hơn cuộn giữ và lực điện từ nó tạo ra lớn hơn lực điện từ được tạo ra bởi cuộn giữ.

b. Phần ứng và ổ bi

Phần ứng tạo ra lực làm quay motor và ổ bi cầu đỡ cho lõi ( phần ứng ) quay ở tốc độ cao.

d. Chổi than và giá đỡ chổi than

Chổi than được tì vào cổ góp giúp phần ứng bởi các lò xo để cho dòng điện đi từ cuộn dây tới phần ứng theo một chiều nhất định. Chổi than được làm từ hỗn hợp đồng – cacbon nên có tính dẫn điện và chịu mài mòn tốt. Các lò xo chổi than nén vào phần cổ góp phần ứng và làm cho phần ứng dừng lại ngay sau khi máy khởi động bị ngắt.

Nếu các lò xo yếu hoặc chổi than bị mòn thì có thể làm cho tiếp điểm giữa chổi than và cổ góp không đủ để dẫn điện. Điều này làm cho điện trở ở chỗ tiếp xúc tăng lên làm giảm dòng điện cung cấp cho motor và dẫn đến giảm moment.

- Bộ truyền giảm tốc:

Bộ truyền giảm tốc truyền lực quay của motor tới bánh răng bendix và làm tăng moment xoắn bằng cách làm chậm tốc độ của motor.

Bộ truyền giảm tốc làm giảm tốc độ quay của motor với tỉ số là 1/3 – 1/4 và nó có một li hợp khởi động bên trong.

- Li hợp khởi động:

Li hợp khởi động truyền chuyển động quay của motor tới động cơ qua bánh răng bendix.

Để bảo vệ máy khởi động khỏi bị hỏng bởi số vòng quay cao được tạo ra khi động cơ đã được khởi động, người ta bố trí li hợp khởi động. Đó là li hợp khởi động loại một chiều có các con lăn.

2.1.4. Ly hợp máy khởi động

a. Hoạt động:

- Khi khởi động

Khi bánh răng li hợp ( bên ngoài ) quay nhanh hơn trục then ( bên trong ) thì con lăn li hợp bị đẩy vào chỗ hẹp của rãnh và do đó lực quay của bánh răng li hợp được truyền tới trục then.

- Sau khi khởi động động cơ

Khi trục then ( bên trong ) quay nhanh hơn bánh răng li hợp ( bên ngoài ), thì con lăn li hợp bị đẩy ra chỗ rộng của rãnh làm cho bánh răng li hợp quay không tải.

b. Cơ cấu ăn khớp

Các mặt đầu của bánh răng bendix và vành răng đi vào ăn hớp với nhau nhờ tác động hút của công tắc từ và ép lò xo dẫn động lại. Sau đó tiếp điểm chính được bật lên và lực quay của phần ứng tăng lên. Một phần lực quay được chuyển thành lực đẩy bánh răng bendix nhờ then xoắn. 

2.2. Máy phát điện

2.2.1. Nhiệm vụ, chức năng của máy phát điện

Máy phát điện trên ô tô là một bộ phận rất quan trọng. Với vai trò cung cấp năng lượng điện cho các thiết bị tiêu thụ trên xe như: hệ thống đèn, hệ thống đánh lửa, nạp cho ắc quy…

Nó có những chức năng chính sau đây:

+ Tạo ra điện áp: Động cơ quay, truyền chuyển động quay đến máy phát điện thông qua dây đai. Rotor của máy phát điện là một nam châm điện. Từ trường tạo ra sẽ tương tác lên dây quấn trong stator làm phát sinh ra điện.

+ Điều chỉnh điện áp đầu ra: Tiết chế điều chỉnh điện áp sinh ra. Nó đảm bảo hiệu điện thế của dòng điện đi đến các thiết bị là hằng số ngay cả khi tốc độ máy  phát điện thay đổi.

2.2.2. Cấu tạo của máy phát điện

a. Rotor :

- Chức năng : Tạo ra từ trường và xoay để tạo ra sức điện động trong cuộn dây stator

+ Các thành phần chính : Cuộn dây rotor, cực từ, trục

+ Chổi than và vòng tiếp điện

b. Stator:

- Chức năng: Tạo ra điện thế xoay chiều 3 pha nhờ sự thay đổi từ thông khi rotor quay.

- Các thành phần chính: Lõi stator, cuộn dây stator, đầu ra.

Nhiệt sinh ra lớn nhất ở stator so với các thành phần khác của máy phát, vì vậy dây quấn phải phủ lớp chịu nhiệt.

e. Quạt

+ Vai trò của quạt: Khi quạt quay, không khí được hút qua các lỗ trống làm mát cuộn rotor, stator và bộ chỉnh lưu làm giảm nhiệt độ của các bộ phận này ở mức cho phép.

+ Đặc điểm:

Có hai quạt hút từ hai phía để cung cấp đủ lượng gió cần thiết.

Không khí mát được hướng vào cuộn stator, nơi phát sinh ra nhiều nhiệt nhất.

2.2.3. Nguyên lý máy phát điện

Trong những máy phát điện ô tô người ta sử dụng cuộn dây và nam châm làm phát sinh ra dòng điện trong cuộn dây. Sức điện động sinh ra trên cuộn dây càng lớn khi số vòng dây quấn càng nhiều, nam châm càng mạnh và tốc độ quay của nam châm càng nhanh.

Khi nam châm được mang lại gần cuộn dây, từ thông xuyên qua cuộn dây tăng lên. Ngược lại, khi đưa cuộn dây ra xa, đường sức từ xuyên qua cuộn dây giảm xuống.

2.3. Hệ thống điều khiển động cơ

2.3.1. Mô tả hệ thống

Hệ thống điều khiển động cơ gồm có ba nhóm các cảm biến (và các tín hiệu đầu ra của cảm biến), ECU động cơ và các bộ chấp hành. Phần này giải thích các cảm biến (các tín hiệu), sơ đồ mạch điện và sơ đồ nối mát, và các điện áp cực của cảm biến.

2.3.2. Mạch nguồn và điện áp của cảm biến

Mạch nguồn là các mạch điện cung cấp điện cho ECU của động cơ. Các mạch điện này bao gồm cầu chì, khoá điện, rơle chính EFI.

Mạch nguồn được xe ô tô sử dụng thực sự gồm có 2 loại sau đây:

+ Loại chìa khóa điện điều khiển trực tiếp relay chính

+ Loại hộp ECU điều khiển relay chính.

a. Mạch nguồn điều khiển bằng ECU động cơ

Mạch nguồn trong hình minh họa là loại trong đó hoạt động của rơle chính EFI được điều khiển bởi ECU động cơ. Loại này, việc đóng hoặc ngắt của Main relay được ECU động cơ điều khiển. Do đó main relay vẫn sẽ còn cung cấp điện cho ECU động cơ trong vài giây sau khi tắt khóa điện OFF.

Hoạt động: Khi bật khóa điện ON, điện áp của ắc quy được cấp đến cực IGSW của ECU động cơ và mạch điều khiển rơle chính EFI trong ECU động cơ truyền một tín hiệu đến cực M-REL của ECU động cơ, bật mở rơle chính EFI. Tín hiệu này làm cho dòng điện chạy vào cuộn dây, đóng tiếp điểm của rơle chính EFI và cấp điện cho cực +B của ECU động cơ.

b. Mạch nối mát

ECU động cơ có 3 mạch nối mát cơ bản sau đây:

+ Cực E1 này là cực tiếp mát của ECU động cơ.

+ Cực E2 là các cực tiếp mát của cảm biến.

2.3.3. Các cảm biến

a. Cảm biến lưu lượng khí nạp

- Nhiệm vụ

Cảm biến đo gió có nhiệm vụ xác định lưu lượng, khối lượng của không khí khi đi vào động cơ, từ đó ECU sẽ tính toán lượng nhiên liệu cần phun để đảm bảo tỷ lệ hoà khí tối ưu.

- Phân loại

+ Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt.

+ Cảm biến đo gió kiểu Karman.

+ Cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt.

- Nguyên lí hoạt động

Dòng điện chạy vào dây sấy (bộ sấy) làm cho nó nóng lên. Khi không khí chạy quanh dây này, dây sấy được làm nguội tương ứng với khối không khí nạp. Bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ của dây sấy không đổi, dòng điện đó sẽ tỷ lệ thuận với khối không khí nạp. Sau đó có thể đo khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó. Trong trường hợp của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy, dòng điện này được biến đổi thành một điện áp, sau đó được truyền đến ECU động cơ từ cực VG.

b. Cảm biến vị trí bướm ga

- Nhiệm vụ

Cảm biến vị trí bướm ga đo độ mở của cánh bướm ga (VTA)  gửi về ECU. Khi đó, ECU sử dụng tín hiệu này kết hợp với tốc độ động cơ để nhận biết tải của động cơ, từ đó hiệu chỉnh lượng phun nhiên liệu, thời điểm đánh lửa, điều khiển tốc độ cầm chừng và điều khiển một số hệ thống khác như hệ thống trục cam thông minh,…

- Cấu tạo

+ Kiểu phần tử Hall:

Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall

+ Mạch IC Hall làm bằng các phần tử Hall và

+ Các nam châm quay quanh chúng.

+ Các nam châm được lắp ở trên trục bướm ga và quay cùng với bướm ga.

d. Cảm biến vị trí trục khuỷu

- Nhiệm vụ

Cảm biến vị trí trục khuỷu có nhiệm vụ đo tín hiệu tốc độ của trục khuỷu, vị trí trụ khuỷu gửi về ECU và ECU sử dụng tín hiệu đó để tính toán góc đánh lửa sớm, thời gian phun nhiên liệu cơ bản cho động cơ.

- Phân loại

+ Cảm biến vị trí trục khuỷu loại biến từ.

+ Cảm biến vị trí trục khuỷu loại Hall.

+ Cảm biến vị trí trục khuỷu loại quang.

- Nguyên lí hoạt động:

Khi trục khuỷu quay thì các vấu cực của vành thép từ sẽ quét qua đầu cảm biến làm cho từ trường biến thiên. Và tạo ra một tín hiệu dòng xoay chiều ( AC) trong cuộn dây cảm biến và được truyền đến ECU. Từ đó, ECU sử dụng tín hiệu này để tính toán tốc độ vị trí của trục khuỷu để tính toán thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu.

c. Cấu tạo

Kiểu hiệu ứng điện từ: Gồm có cuộn dây điện từ, lõi nam châm vĩnh cửu và bánh răng kích từ.

g. Cảm biến nhiệt độ không khí nạp

-  Nhiệm vụ

Cảm biến nhiệt độ khí nạp để xác định nhiệt độ của không khí nạp vào động cơ. ECU nhận tín hiệu của cảm biến sau đó thực hiện hiệu chỉnh để cải thiện khả năng làm việc của động cơ.

- Cấu tạo

Phần chính của cảm biến là một điện trở có trị số nhiệt điện trở âm. Khi nhiệt độ không khí tăng thì điện trở giảm và ngược lại.

-  Nguyên lí làm việc

Khi không khí đi qua ống dẫn khí nạp, không khí sẽ làm mát cảm biến nhiệt độ. Điện trở của cảm biến sẽ thay đổi theo nhiệt độ của không khí. Mạch điện tử sẽ chuyển đổi tín hiệu điện từ cảm biến nhiệt độ thành tín hiệu điện áp.

ECU sẽ nhận tín hiệu điện áp này và sử dụng để điều chỉnh lượng nhiên liệu cần phun. Khi nhiệt độ không khí tăng lên, điện trở của cảm biến sẽ giảm xuống. ECU sẽ nhận tín hiệu này và phun thêm nhiên liệu vào động cơ để đảm bảo tỷ lệ hoà khí tối ưu.

k. Cảm biến tốc độ xe

- Nhiệm vụ,

Cảm biến tốc độ của xe phát hiện tốc độ thực của xe đang chạy. Cảm biến này truyền tín hiệu SPD và ECU động cơ sử dụng tín hiệu này chủ yếu để điều khiển hệ thống ISC và tỷ lệ không khí-nhiên liệu trong lúc tăng tốc hoặc giảm tốc cũng như các loại sử dụng khác.

- Phân loại

+ Loại công tắc lưỡi gà

+ Loại cảm biến quang

+ Loại cảm biến từ

+ Loại MRE (Phần tử điện trở từ)

-  Nguyên lí hoạt động

Điện trở MRE sẽ thay đổi theo chiều của lực từ đặt vào MRE. Khi chiều của lực từ thay đổi theo vòng quay của nam châm gắn vào vòng từ tính này, đầu ra của MRE sẽ có một dạng sóng Ac như thể hiện ở hình minh họa. Bộ so trong cảm biến này biến đổi dạng sóng AC này thành tín hiệu số và truyền nó đi.

q. Cảm biến áp suất ống nạp

- Chức năng và nhiệm vụ

Xác định lưu lượng khí nạp bằng cách đo áp suất trong đường ống nạp. Khi động cơ khởi động, cảm biến sẽ nhận các thông tin áp suất trong đường ống nạp rồi chuyển chúng thành tín hiệu gửi về ECU để ECU tính toán và hiệu chỉnh thời gian phun cơ bản.

- Cấu tạo

Cảm biến bao gồm một chip Silic kết hợp với buồng chân không và một con IC. Một mặt của màng silic bố trí tiếp xúc với độ chân không trong đường ống nạp và mặt khác của nó bố trí ở trong buồng chân không được duy trì một áp thấp cố định trước nằm trong cảm biến.

2.3.4. Các tín hiệu

a. Tín hiệu STA (Máy khởi động) / Tín hiệu NSV (công tắc khởi động trung gian)

Tín hiệu STA được dùng để phát hiện xem có phải động cơ đang quay khởi động không. Vai trò chính của tín hiệu nhằm thông báo cho ECU động cơ biết chế đô ̣khởi đông nhằm tăng lượng phun nhiên liệu cho động cơ (ở chế đô ̣khởi động). Từ sơ đồ mạch ta thấy, tín hiệu STA là một điện áp giống như điện áp cấp đến máy khởi động.

b. Tín hiệu NSW (công tắc khởi động trung gian)

Tín hiệu này chỉ được dùng trong các xe có hộp số tự động, và thường dùng để phát hiện vị trí của cần chuyển số. ECU động cơ dùng tín hiệu này để xác định xem cần gạt số có ở vị trí "P" hoặc "N"không hay ở vị trí khác.

2.3.6. Các loại khác

a. Công tắc đèn phanh

Tín hiệu từ công tắc đèn phanh được sử dụng để phát hiện hoạt động của phanh. Điện áp của tín hiệu STP cũng là điện áp cung cấp cho đèn phanh. Điện áp của tín hiệu STP cũng là điện áp cung cấp cho đèn phanh như thể hiện ở hình minh họa.

b. Công tắc li hợp

Công tắc ly hợp ở dưới bàn đạp khớp ly hợp và phát hiện xem bàn đạp khớp ly hợp có phải là đang được đạp xuống hoàn toàn.

c. Công tắc áp suất dầu

Tín hiệu của công tắc áp suất dầu được sử dụng để xác định áp suất dầu động cơ thấp. Tín hiệu áp suất dầu này được sử dụng để điều khiển hệ thống ISC.

Khi áp suất dầu thấp, việc bôi trơn và làm mát các bộ phận của động cơ sẽ bị cản trở. Do đó, ECU động cơ sẽ tăng tốc độ chạy không tải, v.v..., để hồi phục áp suất dầu đến mức bình thường.

2.4. Hệ thống phun xăng điện tử

2.4.1. Hệ thống nạp khí

- Bướm ga và van điều khiển tốc độ không tải

Thân bướm ga được kết nối, bằng điện tử hoặc qua dây cáp, với bàn đạp ga hay được điều khiển thông qua hệ thống điều khiển bướm ga điện tử.

Khi đạp ga, van tiết lưu hay còn gọi là van bướm ga sẽ mở ra cho phép nhiều không khí vào động cơ hơn, dẫn đến tăng công suất và tốc độ động cơ.

Khi có hệ thống điều khiển bướm ga điện tử một tín hiệu điện sẽ được gửi. ECU sẽ tính toán và điều khiển tín hiệu để vận hành van bướm ga, duy trì tốc độ xe mong muốn của người lái.

- Vai trò của các cảm biến

+ Cảm biến lưu lượng khí nạp

Cảm biến này phát hiện khối lượng không khí nạp hoặc áp suất của ống nạp.

+ Cảm biến áp suất đường ống nạp

Cảm biến này phát hiện góc quay trục khuỷu và tốc độ của động cơ.

+ Cảm biến nhiệt độ nước

Cảm biến này phát hiện nhiệt độ của nước làm mát.

+ Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến này phát hiện góc mở của bướm ga.

+ Cảm biến oxy

Cảm biến này phát hiện nồng độ của oxy trong khí xả.

2.4.2. Hệ thống nhiên liệu

a. Khái quát hệ thống phun nhiên liệu

- Mô tả

Hệ thống EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để phát hiện tình trạng của động cơ và điều kiện chạy của xe. Từ đó, ECU động cơ tính toán lượng phun nhiên liệu tối ưu và làm cho các kim phun phun nhiên liệu.

- Các loại EFI

Có hai loại hệ thống EFI được phân loại theo phương pháp phát hiện lượng không khí nạp.

+ L-EFI (Loại điều khiển lưu lượng không khí):

Loại này sử dụng một cảm biến lưu lượng khí nạp để phát hiện lượng không khí chạy vào đường ống nạp. Có hai phương pháp phát hiện: Một loại trực tiếp đo khối không khí nạp, và một loại thực hiện các hiệu chỉnh dựa vào thể tích không khí.

+ D-EFI (Loại điều khiển áp suất đường ống nạp) :

Loại này đo áp suất trong đường ống nạp để phát hiện lượng không khí nạp theo tỷ trọng của không khí nạp.

c. Nguyên lí hoạt động của từng bộ phận

- Bơm nhiên liệu

Bơm nhiên liệu được lắp trong bình nhiên liệu và được kết hợp với bộ lọc nhiên liệu, bộ điều áp, bộ đo nhiên liệu,…Một số xe bơm nhiên liệu lắp ở ngoài thùng nhiên liệu.

- Bộ điều áp

Bộ điều áp này điều chỉnh áp suất nhiên liệu vào vòi phun ở 324 kPa (3.3 kgf/cm2). (Các giá trị này có thể thay đổi tuỳ theo kiểu của động cơ)

Ngoài ra, bộ điều áp còn duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu cũng như cách thức duy trì ở van một chiều của bơm nhiên liệu.

- Bộ giảm rung động

Bộ giảm rung này dùng một màng ngăn để hấp thụ một lượng nhỏ xung của áp suất nhiên liệu sinh ra bởi việc phun nhiên liệu và độ nén của bơm nhiên liệu.

2.5. Hệ thống đánh lửa trực tiếp

2.5.1. Nhiệm vụ và chức năng

a. Chức năng

Hệ thống đánh lửa trên động cơ ô tô có nhiệm vụ biến nguồn điện một chiều có điện thế thấp (12V) thành các xung điện cao thế (từ 15.000V đến 40.000V). Các xung điện thế cao này sẽ được đưa đến bugi của đúng xylanh và đúng thời điểm để tạo tia lửa điện cao thế đốt cháy hỗn hợp không khí và nhiên liệu (hòa khí)

b. Nhiệm vụ

+ Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động thứ cấp đủ lớn để phóng điện qua khe hơ bugi trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ.

+ Tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và thời gian phóng để sự cháy bắt đầu.

+ Góc đánh lửa sớm phải đúng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ.

2.5.2. Các thành phần của hệ thống đánh lửa

a. ECU

ECU động cơ xác định thời điểm đánh lửa dựa vào tín hiệu G, tín hiệu NE và các tín hiệu từ các cảm biến khác.

Khi đã xác định được thời điểm đánh lửa, ECU động cơ gửi tín hiệu IGT đến IC đánh lửa.

Trong khi tín hiệu IGT được chuyển đến để bật IC đánh lửa, dòng điện sơ cấp chạy vào cuộn dây đánh lửa này. Trong khi tín hiệu IGT tắt đi, dòng điện sơ cấp đến cuộn dây đánh lửa sẽ bị ngắt.

b. Bô Bin đánh lửa

- Chức năng

Bô bin đánh lửa (bobine) là bộ phận có nhiệm vụ tạo ra dòng điện áp cao, giúp bigi ô tô có thể phóng tia lửa điện để tiến hành quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và khí ở buồn đốt động cơ. Nhờ quá trình đốt cháy này, piston chuyển động, giúp trục khuỷu chuyển động sinh ra công.

- Nguyên lý hoạt động

Khi động cơ hoạt động, ECU động cơ phát ra tín hiệu thời điểm đánh lửa, ắc quy theo lệch sẽ cho dòng điện chạy qua IC đánh lửa rồi đi vào cuộn cơ cấp. Ở lõi trung tâm hình thành các đường sức từ.

d. Bugi

- Nhiệm vụ

Bugi đóng vai trò là nơi xuất hiện tia lửa ban đầu để đốt cháy hòa khí, nó ảnh hưởng trực tiếp đến công suất của động cơ, lượng tiêu hao năng lượng cũng như độ nhiễm của khí thải.

- Cấu tạo

Bugi sử dung loại sứ cách điện để cách ly nguồn cao áp giữa các điện cực, nó phải đảm bảo để tia lửa phóng ra đúng ở hai đầu của điện cực. Ngoài ra, Sứ là vật đẫn điện rất kém, vì vậy rất nóng trong quá trình làm việc. Sức nóng đã giúp làm sạch bụi than khỏi điện cực.

- Hiện nay bugi gồm cái loại sau:

Phân loại theo khả năng tản nhiệt người ta chia ra hai loại: Bugi loại nóng và bugi loại lạnh.

+ Bugi loại nóng - hot plug: loại này khả năng tản nhiệt kém, dễ bị nóng lên, thường sử dụng trên các động cơ tải thấp và tốc độ thấp.

+ Bugi loại lạnh - cold plug: loại này có khả năng tản nhiệt nhanh, dễ làm nguội, thường sử dụng trên các động cơ tải cao và tốc độ cao.

- Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE):

Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu và tốc độ của động cơ. Hệ thống cảm biến vị trí trục khuỷu bao gồm đĩa tín hiệu cảm biến và cuộn nhận tín hiệu. Đĩa tín hiệu có 34 răng và được lắp trên trục khuỷu. Cuộn nhận tín hiệu được làm từ cuộn dây dồng, một lõi sắt và nam châm.

2.5.3. Tính hiệu IGT VÀ IGF

a. Tín hiệu IGT

ECU động cơ tính toán thời điểm đánh lửa tối ưu theo các tính hiệu từ các cảm biến khác nhau và truyền tín hiệu IGT đến IC đánh lửa. Tín hiệu IGT được bật ON ngay trước khi thời điểm đánh lửa được bộ vi xử lý trong ECU động cơ tính toán và sau đó tắt đi. Khi tín hiệu IGT bị ngắt, các bugi sẽ đánh lửa.

Dòng điện từ ắc quy chạy qua IC đánh lửa vào quận sơ cấp phù hợp với tính hiệu thời điểm đánh lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra. Kết quả là các đường sức từ trường được tạo ra xung quanh cuộn dây có lõi ở trung tâm.

b. Tín hiệu IGF

IC đánh lửa gởi tín hiệu IGF đến ECU động cơ bằng cách dùng lực điện động ngược tạo ra khi dòng sơ cấp đến cuộn đánh lửa bị ngặt hoặc bằng giá trị dòng điện sơ cấp:

Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu EGT, chức năng chuẩn đoán sẽ vận hành và một DTC được lưu trong ECU động cơ và chức năng an toàn sẽ hoạt động làm ngừng phun nhiên liệu.

CHƯƠNG 3. MÔ HÌNH ĐIỆN ĐỘNG CƠ

3.1. Giới thiệu mô hình hệ thống điện động cơ

3.1.1. Công dụng của mô hình

Mô hình thể hiện rõ những bộ phận của một hệ thống điện động cơ trên xe ô tô ra bên ngoài một cách chi tiết, từ đó giúp cho việc giảng dạy được thuận lợi hơn.

3.1.2. Thông số kĩ thuật của mô hình

Dựa vào kích thước của các chi tiết của hệ thống điện động cơ nên từ đó ta thiết kế khung lắp đặt có kích thước là 250 x 50 x 170 (cm) ( dài x rộng x cao). Thiết kế mặt mô hình để khắc lazer 3 tấm 250 x 20 x 127 (cm) ( dài x rộng x cao).  Chất liệu chính của mô hình được làm bằng thép được phủ sơn.

3.1.4. Phương án thiết kế

Đo đạc kích thước để đảm bảo mọi thông số kĩ thuật đều chuẩn xác. Xác định vị trí các chi tiết và vẽ lại mặt bằng trên phần mềm CAD. In hiện trạng lên mặt mô hình bằng giấy A0 sau đó gắn những chi tiết của hệ thống điện động cơ lên. Để di chuyển mô hình dễ dàng nên đã trang bị các bánh xe. Ở phía sau sẽ được trang bị cửa đóng mở để đảm bảo an toàn các dây điện của mô hình điện động cơ.

3.1.5. Các chi tiết được sử dụng trong mô hình

Các chi tiết được sử dụng trong mô hình như bảng 3.1.

3.2. Chế tạo mô hình

Dựa vào kích thước đã chọn như trên và trọng lượng của hệ thống điện động cơ, ta tiến hành chế tạo mô hình, gồm các bước sau:

+ Chế tạo phần khung mô hình.

+ Chế tạo giá đỡ mô hình.

+ Sơn khung mô hình.

+ Vệ sinh và sơn các chi tiết hệ thống điện động cơ.

+ Lắp các hệ thống lên mô hình.

+ Cuối cùng ta được mô hình.

3.4. Vận hành mô hình

Lắp Accu vào mô hình động cơ phải đúng cực.

Bật chìa khóa tới vị trí ON để khởi động.

Sau khi khởi động, mô hình điện động cơ hoạt động. Khi đó, ta có thể tiến hành kiểm tra theo các bài tập thực hành.

3.5. Các bài tập thực hành ứng dụng trên mô hình

3.5.1. Mục tiêu

+ Trình bày được nguyên lý hoạt động của sơ đồ mạch điện.

+ Thực hiện được các thao tác kiểm tra các chi tiết trong mạch điện.

+ Đọc và hiểu được vị trí của giắc điện trên sơ đồ mạch điện.

+ Nắm vững được kiến thức về quy trình tìm Pan.

3.5.3. An toàn

+ Không được lắp sai các đầu dây cáp cực Accu.

+  Phải tắt công tắc máy trước khi tháo lắp các bộ phận.

+ Sử dụng đồng hồ VOM đúng ở thang cần đo.

3.5.5. Thực hành bài tập

a. Kiểm tra mạch nguồn hộp ECU

Công việc thực hiện:

Kiểm tra rơ le EFI.

+ Tháo rơle EFI chính ra khỏi hộp cầu chì. Dùng đồng hồ VOM, thang đo điện trở, kiểm tra điện trở cuộn dây (chân 1 và 2) giá trị điện trở đo được khoảng 70 Ω. Tại chân 3 và 5 (tiếp điểm) giá trị điện trở đo được là ∞.

+ Nếu có điện trở, cấp nguồn 12 V vào cuộn dây của rơle. Đo điện áp tại chân số 4 hoặc đo thông mạch (rơ le đóng mạch) của chân số 3 và 5.

+ Lắp lại rơle vào hộp cầu chì

b. Kiểm tra cảm biến lưu lượng khí nạp MAF

Công việc thực hiện:

Kiểm tra lưu lượng khí nạp

+ Kiểm tra điện áp nguồn cung cấp cho cảm biến

+ Rút giắc cắm ra khỏi cảm biến.

+ Dùng đồng hồ thang đo DC, nấc đo 20 V, đặt que đo tại +B và Mass. Điện áp đo được bằng điện áp ắc quy

Kiểm tra nhiệt độ không khí nạp

Kiểm tra tín hiệu điện áp giữa hai cực THA và E2 của giắc nối ECU.

+ Bật khóa điện ở vị trí ON.

+ Dùng đồng hồ Vôn đo điện áp giữa hai cực THA và E2 của giắc nối ECU. so sánh với bảng giá trị chuẩn

d. Kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga

Công việc thực hiện:

Kiểm tra điện trở cảm biến

+ Tắt khóa điện OFF.

+ Tháo giắc nối cảm biến vị trí bướm ga.

+ Xoay trục cảm biến, đồng thời dùng VOM kiểm tra điện trở cảm biến

e. Kiểm tra cảm biến Oxy

Công việc thực hiện:

Kiểm tra điện trở bộ sấy của cảm biến

+ Tắt khóa điện OFF.

+ Tháo giắc nối cảm biến oxy.

g. Kiểm tra bơm nhiên liệu và mạch điều khiển bơm nhiên liệu

Công việc thực hiện:

Kiểm tra điện trở bơm nhiên liệu.

Kiểm tra các thành phần của mạch điều khiển bơm nhiên liệu

Kiểm tra Role mở mạch

+ Tháo rơle mở mạch.

+ Dùng VOM kiểm tra sự thông mạch giữa các chân của rơle như hình vẽ.

+ Sau khi kiểm tra thông mạch, cấp nguồn 12V vào chân số 1 và số 3 của rơle để kiểm tra hoạt động của rơle.

j. Kiểm tra IC Bobin

Công việc thực hiện

Kiểm tra điện trở bobine.

+ Tắt khóa điện.

+ Tháo dây giắc nối IC-bobine ra.

+ Dùng VOM đo điện trở cuộn thứ cấp của bobine.

l. Kiểm tra máy phát điện ô tô

Công việc thực hiện:

Kiểm tra cụm rôto máy phát

+ Kiểm tra bằng quan sát Kiểm tra cổ góp xem có bị bẩn hay cháy không

q. Kiểm tra máy khởi động ô tô

Công việc thực hiện:

Kiểm tra thông mạch/cách điện của roto.

+ Kiểm tra bằng quan sát Kiểm tra cuộn dây rôto và cổ góp xem có bị bẩn hay cháy không.

+ Vệ sinh Làm sạch cụm rôto bằng giẻ và chổi.

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN

4.1 Kết luận

Sau thời gian sự nổ lực nghiên cứu về đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình điện động cơ” để tài đã hoàn thành theo đúng yêu cầu của giáo viên hướng dẫn. Nội dung đề tài là một tài liệu mang tính hệ thống, cơ bản nhưng khá đầy đủ, đáp ứng được nhu cầu đặt ra của tài liệu giảng dạy thực hành về hệ thống điện điều khiển động cơ.

Đề tài đạt được một số kết quả nhất định đem lại nhiều ý nghĩa về mặt khoa học cũng như thực tiễn. Nội dung đề tài mang tính thực tế như : Sinh viên có thể tự mình thực hành theo các module của từng bài, hỗ trợ cho công việc giảng dạy của giảng viên…

Các nội dung liên quan đến tìm hiểu cơ sở lý thuyết hệ thống điện động cơ, lựa chọn thiết bị vật tư phù hợp để thiết kế, chế tạo mô hình hợp lý và logic, thêm vào đó việc nghiên cứu tài liệu sửa chữa để biên soạn các bài tập thực hành cũng được tiến hành. Kết quả chính của đề tài có thể được tóm tắt:

- Thiết kế và chế tạo thành công mô hình hệ thống điện động cơ hoạt động ổn định như trên xe thực tế phù hợp với yêu cầu phục vụ cho việc nghiên cứu và học tập Sinh viên ngành Công nghệ Ô tô tại trường Đại học Bình Dương.

- Xây dựng được các bài tập thực hành ứng dụng trên mô hình.

Hoàn thành thuyết trình đồ án, biên soạn và tổng hợp tất cả nội dung có liên quan đến đề tài “ Nghiên cứu và chế tạo hệ thống điện động cơ”. Với sự hỗ trợ nhiệt tình của thầy : NGƯT.PGS.TS……………... cùng với kiến thức bản thân chúng tôi, mô hình hệ thống điều khiển điện động cơ đã đáp ứng đủ nhu cầu dạy và học. Chúng tôi đã trình bày được một cái nhìn khái quát hơn thật hơn về quá trình phun xăng đánh lửa trực tiếp bằng tín hiệu thông qua ECU điều khiển,  bố trí sơ đồ mạch điện, các thiết bị điện tử, tín hiệu, các cảm biến động cơ hợp lý. Thiết kế mô hình đảm bảo tính an toàn đối với người sử dụng, ngoài ra có thể sửa chữa bảo dưỡng lắp ráp trực tiếp trên mô hình.

Bên sự thành công đó mô hình tôi còn nhiều hạn chế: Chỉ là giả lập mô hình điểu khiển điện động cơ với các thiết bị cảm biến đã củ, chưa đáp ứng được hết những thiết bị các cảm biến đời mới hiện nay trên động cơ ô tô.

4.2. Hướng phát triển Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình điện động cơ.

Từ các kết quả mà nhóm đã đạt được sau khi thực hiện và các hạn chế của đề tài thì đề tài vẫn còn nhiều nội dung cần phát triển để sản phẩm hoàn chỉnh hơn. Do đó, nhóm xin đề xuất một số hướng phát triển cho đề tài như sau:

- Nghiên cứu, thực hiện các mạch điện điều khiển thông qua hộp điều khiển BCM: Hệ thống phun xăng đánh lửa, các cảm biến .....

- Thiết kế thêm bảng tạo Pan lỗi nhằm đa dạng các bài tập thực hành ứng dụng trên mô hình đáp ứng tốt hơn nhu cầu học tập học tập nghiên cứu của sinh viên.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. PGS. TS Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện thân xe và điều khiển tự động trên ô tô, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh, 2007.

[2]. Body Electrical Toyota Camry.

[3.] ThS. Ngô Văn Hợp, Giáo trình thực tập hệ thống điện điện tử ô tô, Trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải, 2016.

[4]. Bùi Chí Thành “Hệ thống điện thân xe”. Tài liệu lưu hành nội bộ khoa Công nghệ  Động Lực - Trường Đại Học Công Nghiệp TP. Hồ Chí Minh.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ TÀI LIỆU"