CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI - CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA - CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THI CÔNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ TOYOTA INNOVA - CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 1.Kết quả đạt được của đề tài Thiết kế lắp đặt vận hành thành công mô hình điện điều khiển động cơ Toyota Innova. Vận dụng được các kiến thức đã học vào đồ án tốt nghiệp. Đồ án có thể sử dụng làm mô hình giảng dạy cho sinh viên ngành ô tô.Phương án dựng mô hình Có nhiều dạng mô hình để thực hiện đồ án nhưng để thuận tiện trong quá trình lắp rắp, thực hành trên mô hình, nhóm em đã chọn mô hình thiết kế hình chữ L để thuận tiện hơn trong quá trình vận hành và bảo vệ đồ án. Bản vẽ khung mô hình 1.Giới thiệu động cơ 1TR-FE trên ô tô Toyota Innova 1.
Kết cấu động cơ Hình 1. Cách bố trí xupap, trục cam trên động cơ 1:Con đội thủy lực; 2:Trục cam; 3:Xupap; 4:Vòi phun. 11 Động cơ 1TR-FE là động cơ 4 xy lanh thẳng hàng có hệ thống cam kép (DOHC) gồm bốn xupap cho mỗi xylanh hai xupap nạp và hai xupap thải đặt lệch nhau một góc 22,850.với các góc phối khí: Nạp Mở 520~00 BTDC Đóng 120~640 ABDC Xả Mở 440 BTDC Đóng 80 ABDC Bảng 1. Thời điểm phối khí Do có con đội thủy lực nên luôn duy trì khe hở xupap bằng “0” nhờ áp lực của dầu và lực của lò xo.
+ Nắp quy lát được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, các trục cam đều được phân bố trên đầu quy lát. + Thân máy cũng giống các động cơ cổ điển nhưng hoàn thiện hơn. Lốc máy được chế tạo bằng thép đúc có dạng gân tăng cứng nhằm giảm rung động và tiếng ồn. + Piston: được làm bằng hợp kim nhôm có kết cấu đặc biệt đỉnh piston vát hình nón cụt.
Rãnh piston trên cùng có tráng lớp ôxit axit, phần đuôi piston có tráng nhựa. Cỡ piston Điều kiện tiêu chuẩn Tiêu chuẩn 85,951 đến 95,986mm Bảng 1. Kích thước piston tiêu chuẩn + Sécmăng: có 3 Séc-măng loại có ứng suất thấp séc-măng khí số 1 được xử lý PVD(Physical Vapor Deposition - là phương pháp bay hơi lắng đọng vật lý), séc-măng khí số 2 được mạ crôm và Séc-măng dầu 12 Hình 1. Cấu tạo piston, sec-măng 1:Piston; 2:Séc-măng khí số 1; 3:Séc-măng khí số 2; 4:Séc-măng dầu.
Khe hở cho phép của các séc-măng cho dưới bảng: Séc-măng Điều kiện tiêu chuẩn Số 1 0,22 đến 0,34mm Số 2 0,45 đến 0,57mm Dầu 0,1 đến 0,4mm Bảng 1. Khe hở cho phép của sec-măng + Thanh truyền: được đúc bằng thép hợp kim có đường kính đầu to: φ52,989 đến φ53,002mm. Kết cấu thanh truyền: Hình 1. Kết cấu thanh truyền 1:Thân thanh truyền; 2:Bu lông thanh truyền; 3:Nắp đầu to.
13 +Trục khuỷu: có kết cấu khá đặc biệt, bên trong có đường dầu đi bôi trơn các bạc lót và cổ trục. Đường kính cổ trục tiêu chuẩn: ϕ59,981 đến ϕ 59,994mm, đường kính các cổ biên tiêu chuẩn: ϕ52,989 đến ϕ53,002mm. Kết cấu trục khuỷu 1:Rãnh then lắp đĩa xích; 2:Chốt khuỷu; 3:Lỗ dầu; 4:Má khuỷu; 5:Cổ trục chính. Sơ đồ nguyên lý Hệ thống đánh lửa Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng điện tử ECU đánh lửa trực tiếp.
Mỗi xilanh có một bugi loại đầu dài và một cuộn dây đánh lửa được điều khiển bằng mạch bán dẫn dùng transitor. Sơ đồ hệ thống đánh lửa động cơ 1TR-FE 14 1. Cầu chì dòng cao; 2. Cuộn đánh lửa số 1; 5.
Cuộn đánh lửa số 2; 6. Cuộn đánh lửa số 3; 7. Cuộn đánh lửa số 4; 8. Bọc chống nhiễu; 9.
Cảm biến vị trí trục khuỷu; 10. Cảm biến vị trí trục cam; 11. Bộ lọc ồn. ECU căn cứ vào tín hiệu nhận được từ các cảm biến và căn cứ vào góc đánh lửa cơ sở đã ghi sẵn trong bộ nhớ cũng như trong các thông số hiệu chỉnh để xác định góc đánh lửa sớm cho động cơ.
Động cơ 1TR-FE lắp trên xe Innova của hãng Toyota là loại động cơ xăng thế hệ mới, 4 xy lanh thẳng hàng, dung tích xylanh 2,0 lít trục cam kép DOHC 16 xupap dẫn động bằng xích thông qua con đội thuỷ lực với hệ thống van nạp biến thiên thông minh VVT-i. Động cơ có công suất 100Kw/5600v/p có hệ thống đánh lửa trực tiếp điều khiển bằng điện tử và hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp điều khiển bởi ECU. Hệ thống cung cấp nhiên liệu Hình 1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 1TR-FE 15 1-Bình Xăng; 2-Bơm xăng điện; 3-Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm; 4- Lọc Xăng; 5-Bộ lọc than hoạt tính; 6-Lọc không khí; 7-Cảm biến lưu lượng khí nạp; 8-Van điện từ; 9-Môtơ bước; 10-Bướm ga; 11-Cảm biến vị trí bướm ga; 12-Ống góp nạp; 13-Cảm biến vị trí bàn đạp ga;14-Bộ ổn định áp suất;15-Cảm biến vị trí trục cam; 16-Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu; 17-Ống phân phối nhiên liệu; 18-Vòi phun; 19-Cảm biến tiếng gõ; 20-Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 21-Cảm biến vị trí trục khuỷu; 22-Cảm biến ôxy.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng – đánh lửa Hệ thống điều khiển phun xăng – đánh lửa điện tử trên động cơ 1TR- FE về cơ bản được chia thành ba bộ phận chính: - Các cảm biến : có nhiệm vụ nhận biết các hoạt động khác nhau của động cơ và phát ra các tín hiệu gửi đến ECU hay còn gọi là nhóm tín hiệu vào. - ECU : có nhiệm vụ xử lý và tính toán các thông số đầu vào từ đó phát ra các tín hiệu điều khiển đầu ra. - Các cơ cấu chấp hành : Trực tiếp điều khiển lượng phun thông qua các tín hiệu điều khiển nhận được từ ECU. Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm cánh gạt qua bình lọc nhiên liệu để lọc sách các tạp chất sau đó tới bộ giảm rung, bộ phận này có nhiệm vụ hấp thụ các dao động nhỏ của nhiên liệu sự phun nhiện liệu gây ra.
Sau đó qua ống phân phối, ở cuối ống phân phối có bộ ổn định áp suất nhằm điều khiển áp suất của dòng nhiên liệu và giữ cho nó luôn ổn định. Tiếp đến nhiên liệu được đưa tới vòi phun dưới sự điều khiển của ECU vòi phun sẽ mở ra nhiên liệu được phun vào buồng cháy để động cơ hoạt động. Nhiên liệu thừa sẽ được đưa theo đường hồi trở về bình nhiên liệu. Các vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào ống nạp tùy theo các tín hiệu phun của ECU.
Các tín hiệu phun của ECU sẽ được quyết định sau khi nó nhận được các tín hiệu từ các cảm biến và nhiên liệu sẽ được ECU điều chỉnh phù hợp với tình trạng hoạt động của động cơ. Khi nhiên liệu được phun vào xylanh – Hệ thống đánh lửa sẽ tạo ra tia lửa điện tại đầu bugi và đốt cháy lượng hòa khí. Góc đánh lửa sớm sẽ được điều chỉnh phù hợp vào khả năng vận hành của động 16 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Hệ thống cảm biến và các tín hiệu đầu vào 2.
Bộ tạo tín hiệu G và NE a. Đặc điểm Tín hiệu G và NE được tạo ra bởi cuộn nhận tính hiệu, bao gồm một cảm biến vị trí trục cam hoặc cảm biến vị trí trục khuỷu và đĩa tín hiệu hoặc rô tô tín hiệu. Hai tín hiệu này được gửi về ECU động cơ để nhận biết vị trí trục cam, góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ. Hai tín hiệu này không chỉ rất quan trọng đối với các hệ thống cung cấp nhiên liệu mà còn quan trọng đối với cả hệ thống đánh lửa.
Yêu cầu Các cảm biến vị trí trục cam và tốc độ động cơ phải đảm đảo các yêu cầu sau: - Đảm bảo đo chính xác vị trí của trục cam, tốc độ của động cơ. - Có cấu tạo dễ tháo lắp thay thế hoặc bảo dưỡng sửa chữa. Phân loại Các loại được sử dụng thông dụng hiện nay: - Bộ tạo tín hiệu G và NE loại đặt chung trong bộ chia điện. - Loại cảm biến vị trí trục cam đặt trên trục cam để tạo tín hiệu G.
- Loại cảm biến tốc độ động cơ đặt trên trục khuỷu để tạo tín hiệu 2.Cảm biến tốc độ ô tô a. Đặc điểm 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 sử dụng khác. Yêu cầu Các cảm biến tốc độ xe phải đảm đảo các yêu cầu sau: - Đảm bảo đo chính xác tốc độ của ô tô.
- Có cấu tạo dễ tháo lắp thay thế hoặc bảo dưỡng sửa chữa. Phân loại Các loại cảm biến tốc độ xe thông dụng: - Cảm biến tốc độ xe loại phần tử điện từ. - Cảm biến tốc độ xe loại công tắc lưỡi gà. - Cảm biến tốc độ xe loại cảm biến quang điện.
Tín hiệu STA (Máy khởi động) Tín hiệu STA được dùng để phát hiện xem có phải động cơ đang quay khởi động không. Vai trò chính của tín hiệu này là để được sự chấp thuận của ECU động cơ nhằm tăng lượng phun nhiên liệu trong khi động cơ đang quay khởi động. 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.
Tín hiệu NSW chủ yếu được sử dụng để điều khiển hệ thống ISC. Hộp điều khiển điện tử 2. Đặc điểm ECU tiếp nhận tín hiêu từ các cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa ra tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành luôn đảm bảo thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phân hội từ các cảm biến.
Hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ đem lai sự chính xác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu. 18 ECU cũng đảm bảo công suất tối đa ở các chế độ hoạt động của động cơ và giúp chẩn đoán động cơ khi có sự cố xảy ra. Hệ thống điều khiển động cơ bao gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, tốc độ cầm chừng, quạt làm mát, góc phối cam, ga tự động (cruise control)….