CHƯƠNG 1. Lí do chọn đề tài Công nghệ và kỹ thuật đang phát triển từng ngày, góp phần đẩy mạnh sự phát triển vượt bậc của các ngành liên quan. Trong số đó, ngành công nghiệp ô tô là một trong số những ngành được hưởng lợi lớn, bởi vì nó bao gồm nhiều lĩnh vực khác nhau như điện tử, cơ khí, lập trình, nội thất, và còn nhiều hơn thế nữa. Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, là một trong những ngôi trường hàng đầu trong lĩnh vực kỹ thuật, với thế mạnh là ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, sinh viên luôn được đào tạo với cơ sở vật chất hiện đại, thực hành trực tiếp trên các mô hình thực tế.
Đặc biệt là ở Bộ môn Động cơ, sinh viên cần được trực tiếp thực hành để nắm bắt được nguyên lý, cách thức kiểm tra, đo kiểm trong các hệ thống điều khiển động cơ. Điều này giúp sinh viên tiếp thu kiến thức và công nghệ mới một cách hiệu quả. Chúng em nhận thấy tầm quan trọng của việc thực hành song song với học lý thuyết. Vì vậy, chúng em đã chọn đề tài "Thi công và biên soạn tài liệu hướng dẫn thực tập mô hình động cơ 1MZ-FE" để thiết kế một mô hình động cơ, cũng như tài liệu giảng dạy và hướng dẫn thực hành trên động cơ 1MZ-FE Toyota Camry 2002.
Tình hình nghiên cứu Việc dạy học bằng mô hình thực tế trong giảng dạy đã trở nên phổ biển trong các thập kỷ gần đây, với sự phát triển của công nghệ và nhận thức về vai trò của nó trong giáo dục. Việc tích hợp mô hình thực tế trong giảng dạy nhằm tạo ra một môi trường học tập mà học sinh có thể áp dụng kiến thức và kỹ năng vào các tình huống thực tế, giúp họ phát triển khả năng giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo và kỹ năng thực hành. Ở nước ngoài, ứng dụng mô hình thực tế trong giảng dạy đã sớm được phát triển nhờ các nhà giáo dục và nhà nghiên cứu như Jean Piaget, John Dewey và Lev Vygotsky đã đưa ra ý tưởng về việc kết nối giữa học tập và thực tế, với mục tiêu phát triển kỹ năng thực hành và ứng dụng kiến thức trong thế giới thực. Năm 2019, một nhóm nghiên cứu sinh tại Khoa Giáo dục Kỹ thuật Ô tô, Đại học Negeri Yogyakarta, Indonesia bao gồm M.Sulistyo đã thực hiện nghiên cứu “Project Based Learning Model to Increase the Competency of Automotive Engineering Teachers Candidates”.
Nghiên cứu này nhằm tạo ra một mô hình học dựa trên dự án cho giáo dục nghề nghiệp trong việc học thực hành các khóa học về ô tô về điện thân xe[6]. 1 Tại Việt Nam, cụ thể là ở các lĩnh vực kỹ thuật ở các trường đại học, cao đẳng hay dạy nghề đều đã sớm đưa mô hình thực tế vào trong giảng dạy. Cụ thể ở trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, nhiều mô hình dạy học thực tế được đưa vào giúp sinh viên tiếp thu và thực hành tốt hơn. Trường đã đầu tư nhiều loại xe khác nhau để phục vụ nghiên cứu và giảng dạy như: Mazda Cx5, Toyota Camry,…Đặc biệt vào năm 2021, trường đã mạnh tay mua về chiếc xe Tesla Model 3 để giảng dạy sinh viên ngành ô tô, đây là loại xe hạng sang và danh tiếng nổi tiếng toàn cầu của tỉ phủ Elon Musk.
Một số mô hình động cơ giảng dạy như: mô hình Toyota Hiace 2KD-FTV, mô hình động cơ 1NZ-FE, mô hình động cơ Huyndai Diesel Common Rail D4CB do thầy Nguyễn Tấn Lộc và các thầy cô bộ môn động cơ hướng dẫn sinh viên thực hiện, mô hình hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng ISC, mô hình hệ thống chiếu sáng,mô hình hệ thống giải trí trên xe, mô hình hệ thống gập gương,…được thực hiện bởi thầy Vũ Đình Huấn, thầy Lê Quang Vũ cùng các thầy cô bộ môn điện ô tô hướng dẫn sinh viên thực hiện. Góp phần hỗ trợ sinh viên tiếp thu kiến thức nhanh chóng và rèn luyện kỹ năng thực hành. Mục tiêu nghiên cứu - Hiểu được kết cấu, cách thức vận hành của các hệ thống trên động cơ. - Nắm được các kiến thức về cấu tạo, có khả năng phân tích được các sự cố, hư hỏng trên động cơ, nguyên nhân gây ra và biết cách kiểm tra, sửa chữa.
- Thực tập chẩn đoán bằng phần mềm chẩn đoán trên động cơ. - Mô hình động cơ là phương pháp giảng dạy để giảng viên truyền đạt kiến thức trực quan, chính xác và dễ hiểu, giúp sinh viên thuận lợi trong việc học và thực hành. - Động cơ đủ điều kiện sử dụng để sinh viên có thể thực hành ngay khi vừa tiếp thu kiến thức lí thuyết. - Nâng cao chất lượng dạy và học, hiện đại hóa trong cách thức dạy học.
Đối tượng nghiên cứu - Động cơ 1MZ – FE trên xe Toyota Camry 2002. - Phần mềm chẩn đoán lỗi Techstream. Phương pháp nghiên cứu - Thực hiện việc tìm kiếm, tham khảo và thu thập các tài liệu của đề tài. 2 - Tìm hiểu các mô hình và lí thuyết của các đề tài tương tự để tìm ra hướng đi tốt nhất.
- Tham khảo, học hỏi kinh nghiệm, kiến thức và sự hướng dẫn của các thầy cô bộ môn. Nội dung đề tài - Chương 1: Tổng quan về đề tài. - Chương 2: Tổng quan về động cơ 1MZ – FE. - Chương 3: Hệ thống điều khiển động cơ.
- Chương 4: Hộp pan. - Chương 5: Các bài hướng dẫn thực hành. - Chương 6: Kết luận và đề nghị. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ 1MZ-FE Động cơ 1MZ-FE được Toyota sản xuất trong khoảng thời gian từ năm 1993 đến năm 2006.
Nó đã được sử dụng trên nhiều mẫu xe của Toyota trong thời gian đó, bao gồm Toyota Camry, Toyota Sienna, Toyota Avalon, được thiết kế để cung cấp một sức mạnh đủ để vận hành xe một cách mượt mà và hiệu quả. Nó được tích hợp với các công nghệ và hệ thống điều khiển hiện đại để đảm bảo hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu tốt. Thông số động cơ 1MZ-FE trên xe Toyota Camry 2002 - Loại động cơ: Xăng - Cấu tạo xylanh: 6 xylanh sắp xếp hình chữ V (V6) - Hệ thống van điều khiển với 2 trục cam trên thân máy: Dual Overhead Cam - Hệ thống đánh lửa điện tử - Hệ thống phun nhiên liệu đa điểm điều khiển điện tử Multi Point Injection (MPI) - Dung tích động cơ (lít): 3 - Đường kính của piston (mm): 87.5 - Hành trình của piston (mm): 83 - Tỉ số nén: 10.5 - Công suất cực đại: 181 hp ở 5300 vòng/phút - Momen xoắn cực đại: 288 N.m ở 4400 vòng/phút - Tổng số lượng xúpap: 24 - Điều khiển van biến thiên: VVT-i 2. Cấu tạo mô hình Bao gồm các bộ phận: + Khung sườn động cơ.
+ Sa bàn, táp lô. + ECM và hộp đánh pan. Phần khung: - Phần khung sắt được thiết kế để gá các bộ phận như: động cơ, bình nhiên liệu, két nước làm mát, sa bàn, ECM, hộp đánh pan, bàn đạp ga, bảng taplo, hộp cầu chì – rơle. - Phần khung được làm bằng sắt với kích thước: 150 x 110 x 108cm (dài x rộng x cao).
Mặt trước mô hình Hình 2. Mặt trái mô hình 5 Hình 2. Mặt sau mô hình Hình 2. Mặt phải mô hình 2.
Phần sa bàn - Sa bàn được thiết kế, CNC bằng vật liệu Mica trong, in UV. - Các bộ phận được bố trí trên sa bàn: + Các giắc đo điện từ ECM. + Giắc chẩn đoán OBDII. 6 + Đồng hồ đo áp suất nhiên liệu + Bảng taplo: hiển thị đèn Check Engine, đèn báo nhớt, đèn báo sạc, tốc độ động cơ, nhiệt độ nước làm mát.
+ Cảm biến bàn đạp ga và bàn đạp ga. + Hộp cầu chì – rờ le: Rơle nguồn, rơle EFI, rơle bơm, rơle quạt, rơle ST, và các cầu chì bảo vệ mạch. Sa bàn Hình 2. Đồng hồ táp lô 7 2.
Phần động cơ - Động cơ 1MZ – FE được thiết kế với hệ thống phun xăng độc lập SFI kết hợp với hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS với mỗi xy lanh có một cuộn dây tích hợp IC đánh lửa riêng biệt. - Động cơ gồm có: + Các cảm biến • Cảm biến đo gió. • Cảm biến vị trí bướm ga • Cảm biến nhiệt độ khí nạp • Cảm biến vị trí bàn đạp ga • Cảm biến nhiệt độ nước làm mát • Cảm biến vị trí van EGR • Cảm biến kích nổ • Cảm biến tỷ lệ hòa khí A/F • Cảm biến vị trí trục cam • Cảm biến vị trí trục khuỷu + Các cơ cấu chấp hành: • Hệ thống nhiên liệu • Hệ thống đánh lửa • Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử • Hệ thống điều khiển chiều dài đường ống nạp • Đèn Check Engine • Các van điện từ + Ngoài ra còn có cụm ống dẫn nhiên liệu, ống dẫn nước làm mát, máy phát điện, bộ truyền đai,… 2. ECM và hộp đánh pan - Bố trí ECM và hộp đánh pan trong thùng của mô hình như sau.
ECM Hình 2. Hộp tạo pan 9 2. Hộp cầu chì và relay Hình 2. Hộp cầu chì và relay Hình 2.
Sơ đồ mạch cầu chì và relay 2. Chi tiết về ECM và sơ đồ chân ECM là tên viết tắt của Engine Control Module, được gọi là mô-đun điều khiển động cơ, là một thiết bị điều khiển hoạt động của các hệ thống trong động cơ. ECM được sử dụng để kiểm soát và điều khiển động cơ. Nó tiếp nhận các thông tin và tín hiệu từ các cảm biến trên xe như: cảm biến nhiệt độ động cơ, cảm biến vị trí bướm 10 ga, cảm biến nhiệt độ nước làm mát,…Dựa trên các dữ liệu này, ECM tiếp nhận và xử lý và điều chỉnh một số thông số của động cơ như: thời gian phun nhiên liệu, thời điểm đánh lửa, lưu lượng khí nạp,… để động cơ vận hành một cách hiệu quả, an toàn, tối ưu hóa hiệu suất động cơ và tiết kiệm được nhiên liệu.
Ngoài ra, ECM còn ghi nhớ các lỗi, cung cấp thông báo cảnh báo lỗi qua hệ thống đèn Check Engine trên bảng điều khiển. Giúp chúng ta nhận biết, chẩn đoán lỗi và sửa chữa các lỗi của động cơ. Sơ đồ vị trí chân ECM, tên chân và kí hiệu. Sơ đồ giắc cắm ECM Hình 2.
Giắc cắm E6 11 Hình 2. Giắc cắm E7 Hình 2. Giắc cắm E8 Hình 2. Giắc cắm E9 12 Hình 2.
Giắc cắm E10 Bảng 2.