Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô: Thi Công Mô Hình Động Cơ Honda K20A

Đồ án tốt nghiệp về thi công mô hình động cơ Honda K20A là một dự án quan trọng… 120 trang · Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh · 2024.

• Tác giả: Nguyễn Xuân Huy
• Người hướng dẫn: KS. Nguyễn Tấn Lộc
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Thi Công Mô Hình Động Cơ Honda K20A
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Nhiệm vụ của đề tài
• 1.4. Giới hạn đề tài
• 1.5. Đối tượng nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Bố cục trình bày
• 2. CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT ĐỘNG CƠ HONDA K20A
• 2.1. Giới thiệu động cơ Honda K20A
• 2.2. Thông số kỹ thuật động cơ Honda K20A
• 2.3. Điểm nổi bật của động cơ Honda K20A
• 2.4. Hệ thống i-VTEC
• 2.4.1. Cấu tạo của hệ thống VTEC
• 2.4.2. Nguyên lý hoạt động của VTEC

Tóm tắt

I. Tổng quan về Đồ Án Tốt Nghiệp Thi Công Mô Hình Động Cơ Honda K20A

Đồ án tốt nghiệp về thi công mô hình động cơ Honda K20A là một dự án quan trọng trong ngành công nghệ kỹ thuật ô tô. Đề tài này không chỉ giúp sinh viên nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn thực hành trực tiếp trên mô hình động cơ thực tế. Việc nghiên cứu và thi công mô hình động cơ Honda K20A sẽ mang lại cái nhìn sâu sắc về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ, từ đó nâng cao khả năng ứng dụng trong thực tiễn.

1.1. Lý do chọn đề tài thi công mô hình động cơ Honda K20A

Động cơ Honda K20A được biết đến với hiệu suất cao và độ tin cậy. Việc chọn đề tài này giúp sinh viên hiểu rõ hơn về công nghệ động cơ hiện đại, đồng thời đáp ứng nhu cầu thực tiễn trong ngành công nghiệp ô tô.

1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

Mục tiêu chính là tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ Honda K20A. Nhiệm vụ bao gồm nghiên cứu các cảm biến, hệ thống điều khiển và thi công mô hình động cơ.

II. Vấn đề và Thách thức trong Thi Công Mô Hình Động Cơ Honda K20A

Thi công mô hình động cơ Honda K20A gặp phải nhiều thách thức, từ việc hiểu rõ cấu tạo đến việc lắp ráp các bộ phận. Những vấn đề này đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức vững vàng và kỹ năng thực hành tốt. Việc nắm bắt các nguyên lý hoạt động của động cơ cũng như các hệ thống điều khiển là rất quan trọng để đảm bảo mô hình hoạt động hiệu quả.

2.1. Những khó khăn trong việc lắp ráp mô hình động cơ

Quá trình lắp ráp mô hình động cơ Honda K20A yêu cầu sự chính xác cao. Các bộ phận như cảm biến, hệ thống điện và cơ khí cần được kết nối đúng cách để đảm bảo hoạt động ổn định.

2.2. Thách thức trong việc hiểu nguyên lý hoạt động

Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động của động cơ và các hệ thống điều khiển là một thách thức lớn. Sinh viên cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng để có thể áp dụng vào thực tế.

III. Phương Pháp Thi Công Mô Hình Động Cơ Honda K20A Hiệu Quả

Để thi công mô hình động cơ Honda K20A hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu và thực hành khoa học. Việc kết hợp lý thuyết với thực tiễn sẽ giúp sinh viên nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết. Các bước thực hiện cần được lên kế hoạch rõ ràng và chi tiết.

3.1. Các bước chuẩn bị trước khi thi công

Trước khi bắt đầu thi công, cần chuẩn bị đầy đủ tài liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết. Việc này giúp tiết kiệm thời gian và đảm bảo quá trình thi công diễn ra suôn sẻ.

3.2. Quy trình thi công mô hình động cơ

Quy trình thi công bao gồm việc lắp ráp các bộ phận, kiểm tra kết nối và hiệu chỉnh các thông số kỹ thuật. Mỗi bước cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo mô hình hoạt động chính xác.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu Mô Hình Động Cơ Honda K20A

Kết quả nghiên cứu từ mô hình động cơ Honda K20A không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về động cơ mà còn có thể áp dụng vào thực tiễn. Việc thi công mô hình giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về các hệ thống điều khiển và cảm biến, từ đó nâng cao khả năng giải quyết vấn đề trong ngành công nghiệp ô tô.

4.1. Kết quả đạt được từ mô hình động cơ

Mô hình động cơ Honda K20A đã hoạt động ổn định, cho thấy sự thành công trong việc áp dụng lý thuyết vào thực tiễn. Các cảm biến và hệ thống điều khiển hoạt động hiệu quả, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.

4.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô

Kết quả từ mô hình có thể được áp dụng vào việc bảo trì, sửa chữa và nâng cấp động cơ trong thực tế. Điều này giúp sinh viên có thêm kinh nghiệm quý báu cho sự nghiệp sau này.

V. Kết Luận và Tương Lai của Đề Tài Thi Công Mô Hình Động Cơ Honda K20A

Đồ án thi công mô hình động cơ Honda K20A đã mang lại nhiều giá trị cho sinh viên trong việc hiểu biết về động cơ và các hệ thống điều khiển. Tương lai của đề tài này có thể mở rộng ra nhiều lĩnh vực khác nhau trong ngành công nghiệp ô tô, từ nghiên cứu đến ứng dụng thực tiễn.

5.1. Kết luận về quá trình thực hiện đồ án

Quá trình thực hiện đồ án đã giúp sinh viên nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết. Mô hình động cơ Honda K20A đã được thi công thành công, chứng minh khả năng ứng dụng của lý thuyết vào thực tiễn.

5.2. Tương lai của nghiên cứu động cơ Honda K20A

Nghiên cứu về động cơ Honda K20A có thể tiếp tục mở rộng, bao gồm việc cải tiến công nghệ và phát triển các hệ thống điều khiển mới. Điều này sẽ góp phần nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của động cơ trong tương lai.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp ô tô giữ vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế và khoa học kỹ thuật toàn cầu. Tại Việt Nam, dung lượng thị trường ô tô được dự báo đạt mức 700.000 xe/năm vào năm 2025 và vượt mốc 1 triệu xe/năm vào năm 2030. Nhu cầu tiêu dùng gia tăng thúc đẩy các hãng sản xuất liên tục nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ điều khiển điện tử nhằm tối ưu hóa hiệu suất, nâng cao tính an toàn và giảm thiểu khí thải. Trong số các thế hệ động cơ đốt trong hiện đại, dòng động cơ K20A của tập đoàn Honda (được trang bị trên các dòng xe như Honda Civic Type R JDM giai đoạn 2001–2006, Acura RSX 2001–2006, Honda CR-V 2001–2006 và Honda FR-V 2001–2007) nổi bật nhờ tích hợp hệ thống điều khiển van biến thiên thông minh i-VTEC (Intelligent Variable Valve Timing and Lift Electronic Control).

Nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo thực hành và trực quan hóa các hệ thống điều khiển điện tử trên ô tô hiện đại, đề tài "Thi công mô hình động cơ Honda K20A" được thực hiện tại Bộ môn Động cơ, Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm 4 nội dung:

1. Tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cảm biến trong hệ thống điều khiển động cơ Honda K20A.
2. Hiểu rõ các mạch điện, sơ đồ nguyên lý và cách thức vận hành của hệ thống điều khiển.
3. Nghiên cứu hệ thống nhiên liệu, hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng, hệ thống khởi động, hệ thống cung cấp điện và hệ thống đánh lửa của động cơ Honda K20A.
4. Thi công hoàn thiện mô hình thực hành động cơ Honda K20A phục vụ công tác giảng dạy.

Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định qua 4 hạng mục:

1. Nghiên cứu tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ Honda K20A.
2. Thu thập và hệ thống hóa tài liệu kỹ thuật liên quan đến hệ thống điều khiển động cơ K20A.
3. Tìm hiểu, phân tích các cảm biến và cơ cấu chấp hành trên động cơ.
4. Phân tích các sự cố kỹ thuật và đưa ra giải pháp xử lý trực tiếp trên mô hình động cơ Honda K20A.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Động cơ Honda K20A cùng toàn bộ các cảm biến (CMP, CKP, MAP, IAT, ECT, TPS, Oxy, A/F, KS), mô-đun điều khiển động cơ và hộp số (PCM), hệ thống phun xăng điện tử PGM-FI, hệ thống cam biến thiên i-VTEC (gồm VTEC và VTC), hệ thống đánh lửa trực tiếp, hệ thống điều khiển cầm chừng IAC, hệ thống nạp thay đổi chiều dài IMT và hệ thống mã lỗi chẩn đoán DTC.
• Phạm vi không gian và thời gian: Đề tài được triển khai thực hiện tại xưởng thực hành Bộ môn Động cơ, Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM từ ngày 10/02/2024 đến ngày 20/05/2024.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đề tài xây dựng trên nguyên lý hoạt động của động cơ xăng 4 kỳ, 4 xi-lanh thẳng hàng dung tích 2.0L, sử dụng cơ cấu phân phối khí trục cam đôi DOHC kết hợp công nghệ i-VTEC. Hệ thống i-VTEC được cấu thành từ hai công nghệ độc lập:

• Công nghệ VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control): Điều khiển thời điểm và độ nâng van bằng điện tử thông qua cơ cấu 3 vấu cam trên mỗi xi-lanh kết hợp chốt gài thủy lực để chuyển đổi giữa chế độ vòng tua thấp và vòng tua cao.
• Công nghệ VTC (Variable Timing Control): Điều chỉnh liên tục góc lệch pha trục cam nạp thông qua bộ chấp hành cánh gạt và van điều khiển dầu thủy lực nhằm tối ưu hóa góc trùng điệp của xupap theo tải trọng và tốc độ động cơ.

Bên cạnh đó, cơ sở lý thuyết điều khiển điện tử dựa trên kiến trúc mô-đun điều khiển PCM (Powertrain Control Module) với 5 cụm giắc cắm (Cụm A, B, C, D, E). PCM tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến:

• Cảm biến vị trí trục cam (CMP) và cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) hoạt động dựa trên hiệu ứng Hall và điện trở từ (MRE) để xuất tín hiệu xung vuông biên độ từ 1V đến 4V.
• Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (MAP) sử dụng chip silicon áp điện đặt trong buồng chân không chuẩn.
• Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) và cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT) sử dụng nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm (NTC).
• Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) dạng biến trở tuyến tính không tiếp điểm cầm chừng IDL.
• Cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu (A/F), cảm biến ôxy và cảm biến kích nổ (KS).

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

• Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: Khai thác, biên dịch và hệ thống hóa tài liệu kỹ thuật của hãng Honda kết hợp giáo trình chuyên ngành kỹ thuật ô tô.
• Phương pháp thực nghiệm kỹ thuật: Thực hiện đo kiểm thông số điện trở, điện áp nguồn, tín hiệu xuất và thông mạch trên các chân cảm biến, rơ le, kim phun, bô bin bằng đồng hồ vạn năng và mạch đèn LED thử xung.
• Phương pháp thiết kế và thi công kỹ thuật: Phục hồi hệ thống dây điện nguyên bản, đấu nối rơ le chính, tích hợp bảng công tắc chẩn đoán sự cố (công tắc PAN), kết nối giắc chẩn đoán OBD-II (DLC) và định vị toàn bộ hệ thống lên khung giá mô hình.

Nguồn dữ liệu sử dụng: Sổ tay hướng dẫn kỹ thuật chính hãng của Honda (Honda Service Manual), sơ đồ mạch điện động cơ K20A, tài liệu đào tạo chuyên ngành tại xưởng và số liệu đo đạc thực tế từ quá trình thi công mô hình.

---

Thiết kế và thi công mô hình

Quá trình thi công mô hình động cơ Honda K20A được tiến hành qua các bước kỹ thuật cụ thể:

1. Kiểm tra tình trạng cảm biến và cơ cấu chấp hành: Tiến hành đo thông số điện trở và kiểm tra tín hiệu điện áp tại các cảm biến MAP, CKP, CMP, ECT, IAT, TPS và cảm biến A/F để xác định tính tương thích kỹ thuật trước khi lắp đặt cố định.
2. Sửa chữa và lắp ráp cụm công tắc PAN: Tháo cụm bảng công tắc tạo sự cố giả lập (PAN), hàn lại các chân tiếp điểm bị oxy hóa hoặc đứt gãy, sau đó gắn cố định lên bảng điều khiển của mô hình nhằm phục vụ công tác dạy học và kiểm tra chẩn đoán lỗi.
3. Đấu nối giắc chẩn đoán DLC (Data Link Connector): Kết nối hệ thống đường truyền tín hiệu từ các chân tương ứng trên PCM về giắc chẩn đoán OBD-II 16 chân trên bảng taplo, cho phép kết nối máy chẩn đoán chuyên dụng để đọc, xóa mã lỗi DTC và giám sát dữ liệu thời gian thực.
4. Tái lập và đấu nối cụm dây nguồn PCM:
   • Đi lại toàn bộ hệ thống dây dẫn nối về các giắc cắm A, B, C, D, E của hộp PCM.
   • Xử lý mạch rơ le điều khiển chính: Nối mass cho chân điều khiển MRLY của PCM để đóng tiếp điểm rơ le chính (PGM-FI Main Relay), cấp nguồn điện dương quy chuẩn qua các chân IGP1 và IGP2 cho PCM, hệ thống kim phun và bô bin đánh lửa.
5. Kiểm tra tín hiệu vận hành bằng thiết bị đo kiểm và LED hiển thị:
   • Sử dụng mạch đèn LED để kiểm tra tín hiệu xung đánh lửa (IGPLS) tại từng bô bin độc lập.
   • Kiểm tra tín hiệu xung từ cảm biến vị trí trục cam nạp (CMP), cảm biến vị trí trục cam xả (TDC) và cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP).
6. Hoàn thiện thẩm mỹ và an toàn mô hình: Bọc toàn bộ các cụm dây điện bằng ống luồn dây chuyên dụng, cố định hệ thống dây dẫn vào thân máy và khung đỡ, lắp đặt ắc quy và bảng đồng hồ hiển thị hoàn chỉnh.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan đề tài

Trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ sự phát triển của công nghiệp ô tô và nhu cầu trang bị học cụ trực quan. Xác định 4 mục tiêu nghiên cứu, 4 nhiệm vụ trọng tâm, giới hạn phạm vi nghiên cứu vào hệ thống điện - điều khiển động cơ Honda K20A, đối tượng nghiên cứu và kết cấu 6 chương của báo cáo.

Chương 2. Khái quát động cơ Honda K20A

Giới thiệu thông số kỹ thuật động cơ K20A (động cơ xăng 4 xi-lanh thẳng hàng DOHC, dung tích 2.0 lít). Phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống biến thiên xupap thông minh i-VTEC, bao gồm cơ cấu chuyển đổi vấu cam VTEC (cơ cấu 3 vấu cam nạp trên mỗi xi-lanh kết hợp chốt gài thủy lực điều khiển bằng van điện từ) và cơ cấu xoay trục cam liên tục VTC (bộ dẫn động cánh gạt ở đầu trục cam nạp điều khiển bằng áp suất dầu từ van từ VTC để thay đổi góc trùng điệp xupap).

Chương 3. Các cảm biến trên động cơ Honda K20A

Phân tích chi tiết chức năng, cấu tạo, mạch điện và nguyên lý hoạt động của hệ thống cảm biến trên động cơ:

• Cảm biến vị trí trục cam (CMP nạp và TDC xả) và cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP): Đều sử dụng IC hiệu ứng Hall tích hợp nam châm vĩnh cửu và phần tử điện trở từ (MRE), phát ra dạng sóng xung vuông chuyển đổi từ sự biến thiên từ thông để PCM xác định góc quay và điểm chết trên.
• Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP): Sử dụng buồng chân không chuẩn và chip silicon áp điện, cấp nguồn 5V (VCC1), chân tín hiệu MAP và mát SG1.
• Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) và nhiệt độ nước làm mát (ECT): Cấu trúc nhiệt điện trở âm NTC, điện áp tín hiệu giảm khi nhiệt độ tăng.
• Cảm biến vị trí bướm ga (TPS): Dạng biến trở xoay tuyến tính không tiếp điểm IDL, điện áp tăng tuyến tính theo độ mở bướm ga.
• Cảm biến oxy / A/F và cảm biến kích nổ (KS) loại áp điện.

Chương 4. Hệ thống điều khiển động cơ Honda K20A

Trình bày sơ đồ bố trí và chức năng của các chân thuộc 5 cụm giắc cắm (A, B, C, D, E) trên PCM. Phân tích nguyên lý điều khiển của các phân hệ:

• Hệ thống phun xăng điện tử PGM-FI: Kiểm soát thời điểm phun, thời gian mở kim phun, chế độ cắt nhiên liệu khi giảm tốc/quá vòng tua và điều khiển rơ le bơm xăng qua tín hiệu IMOFPR.
• Hệ thống đánh lửa trực tiếp: Điều khiển thời điểm đánh lửa sớm và cấp xung kích hoạt IGPLS đến từng bô bin độc lập.
• Các hệ thống phụ trợ: Hệ thống điều khiển quạt làm mát theo tín hiệu nhiệt độ nước ECT; hệ thống khởi động và nạp điện; hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng qua van IAC (Idle Air Control); hệ thống điều chỉnh chiều dài đường nạp IMT (Intake Manifold Tuning) và bảng tổng hợp danh mục mã lỗi chẩn đoán DTC.

Chương 5. Thi công trên mô hình

Ghi nhận toàn bộ quy trình thực nghiệm thi công tại xưởng:

• Kiểm tra các cảm biến MAP, CKP, A/F.
• Xử lý mạch cấp nguồn PCM và đấu nối mass cho chân MRLY để kích hoạt relay chính cấp nguồn IGP1, IGP2.
• Phục hồi và hàn lại hệ thống giắc tiếp điểm cụm công tắc PAN.
• Đấu nối giắc chẩn đoán DLC và bố trí lại toàn bộ các bó dây dẫn nối về PCM.
• Dùng đèn LED kiểm tra các xung tín hiệu đánh lửa bô bin, xung cảm biến CMP nạp, TDC xả và CKP.
• Bọc bảo vệ đường dây và hoàn thiện tổng thể mô hình động cơ.

Chương 6. Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các hạng mục công việc đã hoàn thành: xây dựng bộ tài liệu thuyết minh kỹ thuật chi tiết về động cơ Honda K20A và thi công hoàn thiện mô hình động cơ vận hành ổn định phục vụ giảng dạy. Đưa ra các hạn chế về điều kiện đo tải động thực tế và kiến nghị phương hướng phát triển mô hình cho các khóa sau.

---

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các mục tiêu và nhiệm vụ kỹ thuật được giao. Kết quả cụ thể được tổng hợp qua bảng thông số và đặc tính kỹ thuật của hệ thống cảm biến trên động cơ Honda K20A:

Tên cảm biến	Ký hiệu	Loại cảm biến / Nguyên lý	Điện áp cấp / Đặc tính tín hiệu	Chức năng điều khiển chính
Vị trí trục cam	CMP / TDC	Hiệu ứng Hall / MRE	Cấp nguồn ổn áp; Tín hiệu xung vuông (1V - 4V)	Xác định góc cam, vị trí kỳ nén xi-lanh 1, điều khiển VTEC
Vị trí trục khuỷu	CKP	Hiệu ứng Hall	Tín hiệu xung vuông theo tốc độ trục khuỷu	Đo tốc độ vòng tua (rpm), điều khiển góc phun và góc đánh lửa sớm
Áp suất khí nạp	MAP	Bán dẫn áp điện (Piezoresistive)	Nguồn 5V (VCC1); Điện áp ra tăng theo áp suất	Tính toán lưu lượng khí nạp, quyết định lượng phun cơ bản
Nhiệt độ khí nạp	IAT	Nhiệt điện trở âm (NTC)	Nguồn 5V qua điện trở cầu phân áp; Điện trở giảm khi nhiệt độ tăng	Hiệu chỉnh tỷ lệ hòa khí và góc đánh lửa theo nhiệt độ khí nạp
Nhiệt độ nước làm mát	ECT	Nhiệt điện trở âm (NTC)	Nguồn 5V qua điện trở phân áp; Điện áp giảm khi nhiệt độ tăng	Hiệu chỉnh phun nhiên liệu, góc đánh lửa, quạt làm mát và cầm chừng
Vị trí bướm ga	TPS	Biến trở tuyến tính	Nguồn 5V (VCC); Điện áp tăng theo góc mở bướm ga	Nhận biết tải trọng động cơ, chế độ không tải (IDL) và tăng tốc

Sản phẩm kỹ thuật đạt được:

• 01 Bản thuyết minh đồ án tốt nghiệp tổng hợp chi tiết nguyên lý, sơ đồ chân giắc PCM, quy trình đo kiểm cảm biến và mã lỗi DTC trên động cơ K20A.
• 01 Mô hình học cụ động cơ Honda K20A hoàn chỉnh, hệ thống dây điện được định tuyến chuẩn xác, có tích hợp bảng công tắc PAN tạo pan sự cố và cổng giao tiếp chẩn đoán DLC phục vụ thực hành đọc mã lỗi bằng thiết bị quét.

Đóng góp kỹ thuật:

• Chuẩn hóa tài liệu kỹ thuật chuyên sâu về dòng động cơ Honda i-VTEC K20A phục vụ học tập tại bộ môn.
• Cung cấp mô hình thực nghiệm trực quan, hỗ trợ sinh viên rèn luyện kỹ năng đọc sơ đồ mạch điện, đo kiểm tín hiệu xung bằng LED/đồng hồ và chẩn đoán pan bệnh trên hệ thống điều khiển động cơ ô tô.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

• Do điều kiện thời gian và trang thiết bị tại xưởng, đề tài tập trung chủ yếu vào việc phục hồi hệ thống điện điều khiển và thi công mô hình tĩnh phục vụ chẩn đoán, chưa tiến hành thử nghiệm mô hình ở các chế độ đầy tải hoặc kiểm tra đặc tính công suất và suất tiêu hao nhiên liệu trên bệ thử chuyên dụng (Dynamometer).
• Việc kiểm tra tín hiệu xung của cảm biến và bô bin chủ yếu sử dụng phương pháp mạch đèn LED thử nghiệm và đồng hồ vạn năng, chưa khảo sát toàn diện dạng sóng dao động ký (Oscilloscope) ở dải vòng tua cao.

Hướng phát triển tiếp theo:

• Ứng dụng máy hiện sóng chuyên dụng để ghi nhận và xây dựng thư viện đồ thị xung chuẩn cho toàn bộ các cảm biến và cơ cấu chấp hành trên động cơ K20A.
• Mở rộng nghiên cứu giao tiếp mạng CAN bus trên hệ thống điều khiển PCM của Honda.
• Thiết kế thêm các module pan bệnh điện tử phức tạp hơn trên hệ thống điều khiển van biến thiên i-VTEC và hệ thống kiểm soát khí thải.

---

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật cho:

• Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ khí Động lực phục vụ các học phần: Hệ thống điện - điện tử ô tô, Hệ thống điều khiển động cơ xăng (PGM-FI/EFI), Thực hành chẩn đoán và sửa chữa ô tô.
• Giảng viên chuyên ngành ô tô sử dụng mô hình và thuyết minh làm học cụ trực quan để giảng dạy cấu tạo động cơ DOHC i-VTEC, hướng dẫn thực hành đo kiểm cảm biến và cài đặt pan sự cố trong các bài kiểm tra thực hành.
• Kỹ thuật viên sửa chữa ô tô cần tra cứu sơ đồ chân giắc PCM, nguyên lý phân phối khí VTEC/VTC và bảng mã lỗi DTC trên các dòng xe Honda trang bị động cơ dòng K.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống i-VTEC trên động cơ Honda K20A hoạt động dựa trên sự kết hợp của những cơ cấu nào?
   Hệ thống i-VTEC trên K20A là sự kết hợp giữa hệ thống VTEC (điều khiển thời điểm và độ nâng van bằng 3 vấu cam trên mỗi xi-lanh kết hợp chốt gài thủy lực) và hệ thống VTC (điều khiển liên tục vị trí góc quay của trục cam nạp thông qua bộ chấp hành cánh gạt thủy lực và van điều khiển dầu điện từ).

2. Cảm biến vị trí trục cam (CMP) và trục khuỷu (CKP) trên động cơ K20A sử dụng nguyên lý nào và tín hiệu xuất ra có đặc điểm gì?
   Cả hai cảm biến đều sử dụng cảm biến kiểu hiệu ứng Hall kết hợp IC tích hợp phần tử điện trở từ (MRE). Tín hiệu xuất ra gửi về PCM có dạng xung vuông, mức điện áp thấp xấp xỉ 1V và mức điện áp cao xấp xỉ 4V, giúp PCM tính toán chính xác tốc độ quay và vị trí điểm chết trên.

3. Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) trên động cơ K20A có đặc điểm cấu tạo gì khác biệt so với các loại truyền thống?
   Động cơ Honda K20A sử dụng cảm biến TPS kiểu tuyến tính không có tiếp điểm cầm chừng IDL rời. Cảm biến gồm 3 chân (VCC cấp nguồn 5V, TPS xuất tín hiệu điện áp tăng dần theo góc mở bướm ga và SG2 nối mass cảm biến). Ở chế độ không tải, PCM tự động lấy giá trị điện áp TPS ở mức thấp nhất để xác định trạng thái cầm chừng IDL.

4. Trong quá trình thi công mạch nguồn PCM trên mô hình, nhóm tác giả đã xử lý rơ le chính như thế nào để cấp điện cho hệ thống?
   Nhóm tác giả đã tiến hành đấu nối mass cho chân điều khiển MRLY của PCM để đóng mạch cuộn dây rơ le chính (PGM-FI Main Relay), từ đó cấp nguồn dương tiêu chuẩn qua hai chân IGP1 và IGP2 để cấp nguồn hoạt động cho PCM, kim phun và các bô bin đánh lửa.

5. Cụm công tắc PAN trên mô hình có chức năng kỹ thuật gì?
   Cụm công tắc PAN là bảng công tắc ngắt/nối tiếp điểm được hàn nối trực tiếp vào các đường dây tín hiệu của cảm biến và cơ cấu chấp hành, cho phép người dạy ngắt mạch có chủ đích nhằm tạo ra các pan bệnh giả lập để sinh viên thực hành chẩn đoán, đo kiểm và đọc mã lỗi DTC bằng máy scan OBD-II qua giắc DLC.

---

Kết luận

Đồ án "Thi công mô hình động cơ Honda K20A" đã hoàn thành việc nghiên cứu toàn diện cấu tạo, nguyên lý vận hành của các hệ thống điều khiển điện tử và cảm biến trên dòng động cơ DOHC i-VTEC của Honda. Nhóm tác giả đã triển khai thành công việc phục hồi hệ thống dây điện, đấu nối nguồn PCM, tích hợp bảng tạo pan sự cố và giắc chẩn đoán OBD-II lên khung giá mô hình thực hành. Sản phẩm đồ án cung cấp một tài liệu kỹ thuật có hệ thống và một thiết bị học cụ trực quan phục vụ công tác giảng dạy, thực hành chẩn đoán kỹ thuật ô tô tại Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI. Lý do chọn đề tài. Mục tiêu của đề tài.

Nhiệm vụ của đề tài. Giới hạn đề tài. Đối tượng nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Bố cục trình bày. KHÁI QUÁT ĐỘNG CƠ HONDA K20A. Giới thiệu động cơ Honda K20A. Thông số kỹ thuật động cơ Honda K20A.

Điểm nổi bật của động cơ Honda K20A. Hệ thống i-VTEC. CÁC CẢM BIẾN TRÊN ĐỘNG CƠ HONDA K20A. Cảm biến vị trí trục cam (CMP).

Cấu tạo cảm biến vị trí trục cam kiểu Hall. Hiệu ứng Hall. Nguyên lí hoạt động. Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP).

Nguyên lí hoạt động. Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (MAP). Nguyên lí hoạt động. Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT).

Nguyên lí hoạt động. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (ECT). Nguyên lý hoạt động. Cảm biến vị trí bướm ga (TPS).

Nguyên lý hoạt động. Cảm biến ôxy ( Sensor 2 ). Nguyên lý hoạt động. Nguyên lí hoạt động.

Cảm biến kích nổ (KS). Nguyên lí hoạt động. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ HONDA K20A. PCM/PCM Honda K20A.

Mạch nguồn cung cấp cho PCM. Nguyên lý hoạt động. Sơ đồ các chân của PCM/PCM. Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử (PGM-FI).

Thời điểm và thời gian phun nhiên liệu. Điều khiển cắt nhiên liệu. Kiểm soát bơm nhiên liệu. Mạch điều khiển kim phun.

Hệ thống điều khiển quạt làm mát. Mạch điều khiển quạt làm mát. Hệ thống khởi động. Hệ thống cung cấp điện.

Hệ thống đánh lửa. Tổng quan về hệ thống. Cấu tạo của hệ thống. Thời điểm đánh lửa sớm.

Nguyên lí hoạt động. Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng IAC. Vận hành hệ thống. Van điều khiển tốc độ cầm chừng (IAC).

Hệ thống điều chỉnh đường ống nạp. Nguyên lý hoạt động. Mã lỗi DTC trên động cơ K20A. THI CÔNG TRÊN MÔ HÌNH.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Kết quả đạt được. Hạn chế của đề tài.92 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .93 V DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU DANH STT TỪ VIẾT DANH TỪ TIẾNG ANH DANH TỪ TIẾNG VIỆT TẮT 1 PCM Electronic Control Unit Bộ điều khiển động cơ và hộp số 2 PGM-FI Programmed Fuel Injection Hệ thống phun xăng điều khiển theo chương trình 3 M/C Microprocessor Bộ vi xử lý 4 AFSHTC Air fuel ratio sensor heater Cảm biến A/F dùng bộ xông control nóng 5 CKP Crankshaft position sensor Cảm biến vị trí trục khuỷu 6 IMTVPS Intake manifold tuning Cảm biến vị trí van điều valve position sensor chỉnh đường ống nạp 7 Rpm Revolutions per minute Số vòng quay động cơ 8 KS Knock sensor Cảm biến kích nổ 9 SG Sensor Ground Mass cảm biến 10 TPS Throttle position sensor Cảm biến vị trí bướm ga 11 VSS Vehicle speed sensor Cảm biến tốc độ xe 12 MAP Manifold Absolute Cảm biến áp suất tuyệt đối Pressure đường ống nạp 13 VCC Voltage at the common Điện áp không đổi 5V collector 14 LG Logic ground Mass 15 CMP Camshaft position sensor Cảm biến vị trí trục cam 16 IGPLS Ignition coil pulse Xung cuộn dây đánh lửa VI VTC oil control solenoid 17 VTC Van điều khiển nhớt valve 18 INF Tín hiệu hồi tiếp Variable Valve Timing & Hệ thống điều khiển mở và 19 VTEC Lift Electronic Control nâng xú pap 20 ECT Engine coolant temperature Nhiệt độ nước làm mát 21 ALT Alternator Máy phát điện 22 A/T Automatic transmission Hộp số tự động 23 IAT Intake air temperature Nhiệt độ khí nạp 24 IMT Intake manifold tuning Điều chỉnh đường khí nạp Automatic 25 ATF Dầu hộp số tự động Transmission Fluid 26 CCS Cruise control signal Tín hiệu kiểm soát hành trình Immobilizer fuel pump relay 27 IMOFPR Rơ le bơm (chống trộm) 28 SLC Shift Lock control Điều khiển khóa số 29 FTP Fuel tank pressure Áp suất thùng nhiên liệu 30 ELD Electrical load detector Tín hiệu tải điện 31 PSP Power steering pressure Tín hiệu áp suất trợ lực lái 32 TSS Turbine Shaft Speed Tốc độ trục tua bin 33 OSS Output shaft speed Tốc độ trục đầu ra 34 VTC Variable Timing Control Điều khiển thời điểm phân phối khí VII 35 TCM Transmission Control PCM hộp số Module 36 TCC Torque Converter Clutch Biến mô thủy lực 37 JDM Japanese Internal Market Thị trường Nội địa Nhật Bản VIII DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2. Honda Civic Type R 2001-2006.

Trục cam với 3 vấu cam nạp trên 1 xy lanh. Cấu tạo hệ thống VTEC. Cấu tạo bộ dẫn động VTC. Bộ dẫn động VTC khi động cơ chưa hoạt động.

Sơ đồ hệ thống VTC. Van từ điều khiển dầu VTC vận hành quay sớm. Van từ điều khiển dầu VTC vận hành quay trễ. Cảm biến vị trí trục cam (CMP).

Cảm biến vị trí trục cam kiểu Hall. Nguyên lý của hiệu ứng Hall khi không có từ thông qua phần tử Hall. Nguyên lý hiệu ứng Hall khi có từ thông qua phần tử Hall. Sơ đồ mạch điện khuếch đại tín hiệu điện áp Hall.

Nguyên lí hoạt động cảm biến vị trí trục cam kiểu Hall. Cảm biến vị trí trục khuỷu và điện áp tạo ra của cảm biến. Cảm biến MAP. Cấu tạo cảm biến MAP.

Sơ đồ mạch điện cảm biến MAP. Cảm biến IAT. Mạch điện cảm biến IAT. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ.

Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga kiểu tuyến tính không có tiếp điểm IDL. Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga.

Cảm biến Ôxy. Vị trí cảm biến ôxy. Mạch điều khiển cảm biến ôxy. Vị trí cảm biến A/F.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến A/F. Mạch điều khiển cảm biến kích nổ. Cấu tạo cảm biến kích nổ và tín hiệu điện áp tạo ra. Mạch nguồn cung cấp cho PCM/PCM.

Sơ đồ các chân của PCM. Cụm A của PCM/PCM. Cụm B của PCM/PCM. Sơ đồ các chân cụm C của PCM.

Sơ đồ các chân cụm D của PCM. Sơ đồ các chân cụm E của PCM. Nguyên lí hoạt động mạch điện điều khiển kim phun. Hệ thống làm mát trên động cơ K20A.

Nguyên lí hoạt động mạch điều khiển quạt làm mát. Mạch điện hệ thống khởi động động cơ Honda K20A. Mạch điện hệ thống cung cấp điện động cơ Honda K20A. Thành phần hệ thống đánh lửa trên Honda K20A.

Nguyên lí hoạt động hệ thống đánh lửa. Sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng. Sơ đồ mạch điều khiển van IAC kiểu một cuộn dây. Sơ đồ nguyên lý hoạt động van IAC kiểu một cuộn dây.

Mạch điện van IACV trên động cơ Honda K20A. Sơ đồ hệ thống điều chỉnh đường ống nạp. Kiểm tra cảm biến. Kiểm tra cảm biến MAP.

Kiểm tra cảm biến CKP. Kiểm tra cảm biến điện áp chân tín hiệu cảm biến CKP. Mạch điện cảm biến A/F. Mạch nguồn cung cấp cho PCM.

Tháo cụm công tắc PAN để kiểm tra. Hàn lại các công tắc PAN. Lắp cụm công tắc PAN lên mô hình. Mạch điện giắc chuẩn đoán DLC.

Các cụm dây nối về PCM. Đi lại dây nối về PCM. Các cụm dây được nối lại sau khi thi công. Mạch rơ le sau khi nối mass.

Điện áp chân IGP2 khi nối mass cho chân MRLY. Điện áp chân IGP1 khi nối mass cho chân MRLY. Thứ tự Bô Bin trên động cơ. Kiểm tra các chân Bô Bin.

Dùng LED kiểm tra tín hiệu đánh lửa. Dùng LED kiểm tra tín hiệu cảm biến vị trí trục cam nạp (CMP). Dùng LED kiểm tra tín hiệu cảm biến vị trí trục cam thải (TDC). Dùng LED kiểm tra tín hiệu cảm biến CKP.

Bọc ống các cụm dây. Mô hình động cơ sau khi đã thi công. 90 XI DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2. Thông số kỹ thuật động cơ Honda K20A.

Tín hiệu các chân cụm A của PCM. Tín hiệu các chân cụm B của PCM/PCM. Tín hiệu các chân cụm C của PCM. Tín hiệu các chân cụm D của PCM.

Tín hiệu các chân cụm E của PCM. Danh mục mã lỗi DTC. 70 XII Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.

Lý do chọn đề tài Hiện nay, ngành công nghiệp ô tô là một trong những ngành có tiềm năng phát triển mạnh mẽ nhất trên thế giới, đặc biệt đối với những nước đang phát triển như Việt Nam. Như báo Hà Nội mới đưa tin: “ Cũng như nhiều dự báo, thị trường ô tô Việt Nam có thể đạt được 700.000 xe/năm vào năm 2025, và trên 1 triệu xe vào năm 2030. Đây là khoảng thời gian lý tưởng cho ngành công nghiệp ô tô Việt Nam phát triển ”. Với nhu cầu tiêu dùng rông lớn, các hãng xe đang luôn không ngừng cải tiến các tính năng, nâng cao tiện nghi, tính năng an toàn nhằm đảm bảo an toàn và đáp ứng nhu cầu tiêu thụu trên thị trường.

Nền công nghiệp ô tô trong suốt khoảng thời gian qua đã có những bước tiến và thay đổi nhanh chóng, chỉnh chu về cả hình dáng bên ngoài và cả sức mạnh của động cơ bên trong. Trong ngành công nghiệp ô tô đã có nhiều sự kiện nhằm khẳng định đẳng cấp thương hiệu, không thể không kể đến sự ra đời của động cơ K20A của dòng xe Honda Civic. Động cơ K20A ra đời nâng tầm hiệu suất, cải thiện khả năng vận hành và đặt nền tảng cho những huyền thoại của dòng xe này. Tại một tạp chí nước ngoài Speedhunters đã ghi nhận lời khen từ những khách hàng như sau: “K20 đại diện cho một điểm thú vị trong dòng thời gian tổng thể của quá trình phát triển động cơ, nơi bạn có được lợi ích từ công nghệ đốt trong hiệu quả, đáng tin cậy mà không có nhược điểm của một động cơ ”.

Cho đến này động cơ K20A của Honda vẫn được coi là một trong những động cơ tốt nhất trên thế giới và được ưa chuộng rộng rãi trên toàn thế giới. Nhằm hiểu rõ sâu hơn về động cơ này nên nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài “Thi công mô hình động cơ Honda K20A” để nghiên cứu về các cảm biến có trên động cơ, biết rõ được các sơ đồ nguyên lý các mạch điều khiển cũng như cách vận hành của động cơ này. Mục tiêu của đề tài - Tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cảm biến của hệ thống điều khiển động cơ Honda K20A.