Mô Hình Giảng Dạy Hệ Thống Điều Hòa Không Khí Kết Hợp Với Động Cơ EFI

Mô hình giảng dạy kết hợp hệ thống điều hòa không khí và động cơ EFI được phục hồi và nghiên cứu, mang lại hiệu quả cao trong giáo dục kỹ thuật.

• Tác giả: Nguyen Anh Vu
• Người hướng dẫn: MSc. Vu Dinh Huan
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Automotive Engineering Technology
• Đề tài: Mô Hình Giảng Dạy Hệ Thống Điều Hòa Không Khí Kết Hợp Với Động Cơ EFI
• Loại tài liệu: graduation thesis
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT
• CONTENTS
• 1. CHAPTER 1: OVERVIEW
• 1.1. Reasons to choose the topic
• 1.2. Purposes of research
• 1.3. Object of research
• 1.4. Scopes of research
• 1.5. Target of research
• 1.6. Structure of the thesis
• 2. CHAPTER 2: OVERVIEW OF 2NZ-FE ENGINE
• 2.1. Introduction to 2NZ-FE engine
• 2.2. Effectiveness of the VVT-i System
• 2.3. Camshaft Timing Oil Control Valve
• 2.4. Oil circuit specifications
• 2.5. System diagram and engine coolant specifications
• 2.6. Fuel returnless system
• 3. CHAPTER 3: ENGINE CONTROL SYSTEM
• 3.1. Engine control system diagram
• 3.2. Layout of Main Components
• 3.3. Main components of Engine Control System. Mass Air Flow Sensor (MAF)
• 3.4. Structure and Operating Principle
• 3.5. Diagnosis and Testing
• 3.6. Engine Coolant Temperature sensor (ECT)
• 3.7. Crankshaft Position Sensor (CPS)
• 3.8. Camshaft Position Sensor (CPS)
• 3.9. Accelerator Position Sensor (APS)
• 3.10. Ignition System and Electronic Throttle Control System-intelligent (ECTS-i)
• 3.11. Fuel Injection System
• 4. CHAPTER 4: AIR CONDITIONING SYSTEM
• 4.1. Overview of car air conditioning systems
• 4.2. Air conditioner install location
• 4.3. Classification of control methods
• 4.4. Automatic control method
• 4.5. Components of the air conditioning system
• 4.6. Description of components
• 4.7. Principle of operation
• 4.8. Working of Scroll Compressor
• 4.9. The connection of the compressor to the moving parts of the engine
• 4.10. Magnetic clutch components
• 4.11. Magnetic clutch structure
• 4.12. Principle of operation of magnetic clutch
• 4.13. Blower motor and fan
• 4.14. Cooler thermistor sensor. A/C room temperature sensor
• 4.15. A/C ambient temperature sensor
• 4.16. Engine coolant temperature sensor. Other Miscellaneous Components. Lines and Hoses
• 4.17. Overall Schematic of Air-conditioning Components and Controls
• 5. CHAPTER 5: AUTOMATIC AIR CONDITIONING CAMRY 2002 SYSTEM
• 5.1. Automatic Air Conditioning system. How to identify automatic systems
• 5.2. The components of automatic Air conditioning system
• 5.3. Diagram wiring Air conditioning automatic system toyota camry 2002
• 5.4. System control method
• 5.5. Compressor on/off controller
• 5.6. Blower control motor (using mosfet)
• 5.7. Idle speed controller (throttle compensation)
• 5.8. Turning off control
• 5.9. Controls A/C closed when the medium pressure is unstable
• 5.10. Detected that the compressor was stuck
• 5.11. Controls A/C closed when engine temperature is high
• 5.12. Controls fan speed
• 5.13. Controls radiator fan
• 5.14. Controls condenser fan
• 6. CHAPTER 6: CONSTRUCTION OF TEACHING MODEL
• 6.1. Introducing Autodesk Inventor Professional software
• 6.2. Design the model frame on Inventor Professional
• 6.3. Rebuild frame mode
• 6.4. Design the control panel on the model
• 6.5. Design control panel on autocad
• 6.6. Restore and check electrical circuits on the control panel
• 6.7. Construction of control panel
• 6.8. Rebuild the electronic fuel injection mechanical model with Toyota's automatic air conditioning system
• 6.9. About the 2NZ-FE Toyota engine
• 6.10. Procedure proposed when diagnosing the engine
• 6.11. Procedures for checking engine control systems
• 6.12. Check the fuel system
• 6.13. Air Intake system
• 6.14. Automatic air conditioning camry 2002
• 7. CHAPTER 7: PRACTICAL EXERCISES APPLICATION ON THE MODEL
• 7.1. Practical about EFI engine on the model
• 7.2. Check the resistance of the sensor
• 7.3. Check the voltage of details in engine
• 7.4. Practical about automotive air conditioning on the model
• 7.5. Practice refill the air conditioning system using R314a refrigerant
• 7.6. Load refrigerant into the air conditioning system
• 7.7. Practice check for refrigerant leaks in the system
• 7.8. Practice observation and listening around the system
• 7.9. Practical exercise on detecting damage to the air conditioning system using a gas pressure gauge
• 7.10. Proceed to checkout
• 7.11. The air conditioning system works stably
• 7.12. The system is clogged during the cooling cycle
• 7.13. Air gets into the system
• 7.14. Air conditioning system compressor malfunction
• 7.15. The air conditioning system lacks gas
• 7.16. Practice of measuring and checking voltage
• 7.17. Proceed to checkout
• 7.18. Some common diseases in car air conditioning systems and fixes
• 8. CHAPTER 8: CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• LIST OF ABBREVIATIONS AND SYMBOLS

Tóm tắt

I. Tổng quan về Mô Hình Giảng Dạy Hệ Thống Điều Hòa Không Khí Kết Hợp Với Động Cơ EFI

Mô hình giảng dạy hệ thống điều hòa không khí kết hợp với động cơ EFI đang trở thành một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật ô tô. Sự phát triển của công nghệ ô tô yêu cầu các kỹ sư phải hiểu rõ về cách thức hoạt động của các hệ thống tích hợp này. Mô hình này không chỉ giúp sinh viên nắm vững lý thuyết mà còn cung cấp trải nghiệm thực tiễn quý giá. Việc nghiên cứu và phục hồi mô hình giảng dạy này sẽ giúp sinh viên có cái nhìn sâu sắc hơn về sự tương tác giữa các hệ thống.

1.1. Lý do chọn chủ đề Mô Hình Giảng Dạy

Chủ đề này được chọn vì tính ứng dụng cao trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại. Việc tích hợp hệ thống điều hòa không khí với động cơ EFI không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn giảm thiểu khí thải. Mô hình giảng dạy này sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực này.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu Mô Hình Giảng Dạy

Mục tiêu chính của nghiên cứu là phát triển một mô hình giảng dạy giúp sinh viên nắm vững các nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí và động cơ EFI. Mô hình này sẽ cung cấp một nền tảng vững chắc cho việc học tập và nghiên cứu trong tương lai.

II. Vấn đề và Thách thức trong Hệ Thống Điều Hòa Không Khí Kết Hợp

Hệ thống điều hòa không khí kết hợp với động cơ EFI gặp phải nhiều thách thức trong quá trình thiết kế và vận hành. Một trong những vấn đề chính là sự đồng bộ giữa các thành phần của hệ thống. Việc tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của cả hai hệ thống là rất quan trọng để đảm bảo sự hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

2.1. Thách thức trong việc tích hợp hệ thống

Việc tích hợp hệ thống điều hòa không khí với động cơ EFI đòi hỏi phải có sự hiểu biết sâu sắc về cả hai hệ thống. Các vấn đề về tương thích và thiết kế giao diện cần được giải quyết để đảm bảo hoạt động trơn tru.

2.2. Vấn đề hiệu suất và tiết kiệm năng lượng

Một trong những thách thức lớn nhất là làm sao để hệ thống hoạt động hiệu quả mà vẫn tiết kiệm năng lượng. Việc tối ưu hóa các thông số kỹ thuật và điều kiện hoạt động là rất cần thiết để đạt được mục tiêu này.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu và Giải Pháp Chính cho Mô Hình

Nghiên cứu này áp dụng nhiều phương pháp khác nhau để phục hồi và tối ưu hóa mô hình giảng dạy. Các phương pháp này bao gồm phân tích tài liệu, thử nghiệm thực tế và đánh giá hiệu suất của hệ thống. Mục tiêu là tạo ra một mô hình hoạt động ổn định và hiệu quả.

3.1. Phân tích tài liệu và nghiên cứu hiện có

Phân tích tài liệu là bước đầu tiên trong quá trình nghiên cứu. Việc tìm hiểu các nghiên cứu trước đó giúp xác định các vấn đề và thách thức cần giải quyết trong mô hình giảng dạy.

3.2. Thực hiện thử nghiệm và đánh giá hiệu suất

Thực hiện các thử nghiệm thực tế trên mô hình giúp đánh giá hiệu suất hoạt động của hệ thống. Các thông số như nhiệt độ, áp suất và tiêu thụ năng lượng sẽ được theo dõi và phân tích để đưa ra các giải pháp tối ưu.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu

Mô hình giảng dạy này không chỉ có giá trị trong việc học tập mà còn có thể được áp dụng trong thực tiễn. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự tích hợp giữa hệ thống điều hòa không khí và động cơ EFI có thể nâng cao hiệu suất và giảm thiểu khí thải. Điều này rất quan trọng trong bối cảnh hiện nay khi mà ngành công nghiệp ô tô đang hướng tới sự bền vững.

4.1. Kết quả từ việc phục hồi mô hình

Sau khi phục hồi, mô hình đã hoạt động ổn định và cho thấy sự tương tác hiệu quả giữa hệ thống điều hòa không khí và động cơ EFI. Các thông số kỹ thuật đã được cải thiện đáng kể.

4.2. Ứng dụng trong giáo dục và đào tạo

Mô hình này có thể được sử dụng như một công cụ giảng dạy hữu ích cho sinh viên. Nó giúp sinh viên có cái nhìn thực tế về cách thức hoạt động của các hệ thống tích hợp trong ô tô.

V. Kết Luận và Tương Lai của Mô Hình Giảng Dạy

Mô hình giảng dạy hệ thống điều hòa không khí kết hợp với động cơ EFI đã chứng minh được giá trị của nó trong việc nâng cao kiến thức và kỹ năng cho sinh viên. Tương lai của mô hình này hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển và cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp ô tô.

5.1. Tóm tắt những điểm chính của nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tích hợp hệ thống điều hòa không khí và động cơ EFI là khả thi và mang lại nhiều lợi ích. Mô hình giảng dạy đã được phục hồi thành công và hoạt động hiệu quả.

5.2. Hướng phát triển trong tương lai

Trong tương lai, mô hình này có thể được mở rộng để bao gồm các công nghệ mới và tiên tiến hơn. Việc nghiên cứu và phát triển thêm sẽ giúp nâng cao hiệu quả và tính bền vững của hệ thống.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong kỹ thuật ô tô hiện đại, xu hướng tích hợp giữa hệ thống điều khiển động cơ phun xăng điện tử (EFI - Electronic Fuel Injection) và hệ thống điều hòa không khí tự động (Automatic Air Conditioning) ngày càng trở nên chặt chẽ nhằm tối ưu hóa hiệu suất nhiên liệu, giảm lượng phát thải và duy trì sự vận hành ổn định của phương tiện. Đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tiễn trong công tác đào tạo kỹ thuật, khi việc kết nối kiến thức cơ khí động cơ và nhiệt động lực học của hệ thống điều hòa trên một thiết bị trực quan là yêu cầu cấp thiết.

Đề tài đặt ra các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hệ thống điều khiển động cơ xăng phun điện tử và hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô.
2. Khảo sát hiện trạng, chẩn đoán hư hỏng và phục hồi toàn diện mô hình thực hành từ trạng thái không hoạt động sang trạng thái vận hành ổn định.
3. Thiết kế lại kết cấu khung gá và bảng điều khiển (Control Panel) bằng phần mềm chuyên dụng để phục vụ trực quan cho công tác giảng dạy.
4. Nghiên cứu cơ chế đồng bộ hóa giữa hệ thống điều hòa không khí và động cơ, đặc biệt là chức năng bù ga không tải (Idle speed-up/throttle compensation) và các chế độ ngắt máy nén bảo vệ động cơ.
5. Xây dựng quy trình đo kiểm, chẩn đoán lỗi và bộ bài tập thực hành ứng dụng trên mô hình.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Mô hình dạy học hệ thống điều hòa không khí tự động kết hợp động cơ phun xăng điện tử (Mã định danh mô hình: EFI MP ENGINE - 07, năm sản xuất: 2013/Việt Nam).
• Phạm vi kỹ thuật: Động cơ xăng Toyota 2NZ-FE 1.5L tích hợp hệ thống điều phối van biến thiên thông minh VVT-i, bướm ga điện tử ETCS-i và hệ thống điều hòa không khí tự động Toyota Camry 2002 sử dụng môi chất lạnh R134a.
• Phạm vi không gian và thời gian: Đồ án được thực hiện tại Khoa Đào tạo Quốc tế, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, hoàn thành vào tháng 01 năm 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận dựa trên nền tảng lý thuyết nhiệt động lực học ứng dụng trong chu trình làm lạnh nén hơi của hệ thống điều hòa ô tô và lý thuyết điều khiển tự động trong hệ thống phun xăng điện tử Toyota.

Các khái niệm và hệ thống kỹ thuật cốt lõi được áp dụng:

• Nguyên lý điều khiển van biến thiên VVT-i (Variable Valve Timing - intelligent): Tối ưu hóa góc trùng lặp xupap (valve overlap) trong phạm vi 40° góc quay trục khuỷu thông qua van điều khiển dầu OCV (Camshaft Timing Oil Control Valve).
• Chu trình làm lạnh nén hơi: Quá trình chuyển đổi trạng thái của môi chất R134a qua 4 thiết bị chính gồm máy nén xoắn ốc (Scroll Compressor), giàn ngưng (Condenser), van giãn nở (Expansion Valve) và giàn lạnh (Evaporator).
• Mạch điều khiển tự động A/C Amplifier: Tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến nhiệt độ (nhiệt độ phòng, nhiệt độ môi trường, cảm biến nhiệt độ giàn lạnh Cooler Thermistor, cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT) và công tắc áp suất trung cao để điều khiển đóng ngắt ly hợp từ (Magnetic Clutch), điều khiển quạt làm mát và gửi tín hiệu yêu cầu bù ga tới ECU động cơ.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và kỹ thuật:

• Phương pháp tổng quan tài liệu: Tra cứu và tổng hợp tài liệu kỹ thuật sửa chữa chính hãng của Toyota đối với động cơ 2NZ-FE và hệ thống điều hòa tự động Camry 2002.
• Phương pháp phân tích kết cấu và đo kiểm thực nghiệm: Tháo rã, kiểm tra dung sai, đo điện trở, điện áp của các cảm biến và cơ cấu chấp hành bằng đồng hồ VOM; đọc thông số vận hành qua cổng OBD-II bằng thiết bị chẩn đoán G-scan 3; đo áp suất tĩnh và động của hệ thống lạnh bằng đồng hồ áp suất chuyên dụng (Manifold Gauge Set).
• Phương pháp thiết kế cơ khí và điện: Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor Professional 2022 để thiết kế mô hình 3D/2D khung giá đỡ; sử dụng phần mềm AutoCAD để bố trí sơ đồ chân cắm và bảng điều khiển phục vụ đo kiểm.

Thiết kế và triển khai

Quá trình thiết kế và phục hồi mô hình được nhóm tác giả triển khai qua các bước kỹ thuật cụ thể:

[Khảo sát hiện trạng mô hình EFI MP ENGINE - 07]
[Thiết kế CAD: Khung gá (Inventor 2022) & Bảng Tablo (AutoCAD)]
[Gia công cơ khí, cắt hàn khung, bố trí Panel đo kiểm]
[Phục hồi động cơ 2NZ-FE & Hệ thống điều hòa Camry 2002]
[Đo kiểm, hút chân không, nạp R134a, chạy thử với G-scan 3]

1. Thiết kế và gia công cơ khí:

   • Khung gá mô hình được tính toán, dựng hình 3D và xuất bản vẽ 2D trên Autodesk Inventor Professional 2022, đảm bảo khả năng chịu tải trọng của cụm động cơ và máy nén.
   • Bảng điều khiển được vẽ chi tiết trên AutoCAD, tích hợp các giắc cắm đo điện áp/điện trở cảm biến ra bên ngoài giúp người học dễ dàng thao tác đo kiểm mà không cần can thiệp trực tiếp vào giắc nối trên xe.

2. Phục hồi cơ cấu chấp hành và hệ thống điện:

   • Hệ thống nhiên liệu: Thay mới cụm bơm xăng Denso đặt trong thùng nhiên liệu, kiểm tra điện trở kim phun (chuẩn 13.15 Ω ở 20°C), thay thế toàn bộ gioăng cao su kim phun, đo lưu lượng phun (đạt chuẩn 47 - 58 cm³/15 giây).
   • Hệ thống điều hòa không khí: Vệ sinh máy nén xoắn ốc; thay thế đường ống dẫn môi chất cao áp do phát hiện vết nứt tại vị trí giáp van giãn nở; đấu nối lại mạch điều khiển biến trở quạt gió sử dụng transistor công suất/MOSFET; kiểm tra và kết nối lại các cảm biến nhiệt độ giàn lạnh, nhiệt độ khoang xe và cụm ly hợp từ.
   • Bôi trơn và làm mát: Thay mới dầu động cơ SAE 5W-30 và lọc dầu, vệ sinh van hằng nhiệt và đường ống nước làm mát, thay nước làm mát siêu bền Toyota SLLC (Super Long Life Coolant).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Overview

Chương này trình bày lý do lựa chọn đề tài, nêu bật tính liên ngành giữa động cơ phun xăng điện tử và hệ thống điều hòa ô tô. Tác giả xác định mục tiêu nghiên cứu là phục hồi mô hình dạy học EFI MP ENGINE - 07 (sản xuất năm 2013 tại Việt Nam), đồng thời thiết lập phạm vi nghiên cứu tập trung vào phân tích tương tác điều khiển giữa động cơ Toyota 2NZ-FE và hệ thống lạnh tự động Camry 2002.

Chương 2: Overview of 2NZ-FE Engine

Chương 2 cung cấp toàn bộ thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của động cơ Toyota 1.5L 2NZ-FE và các hệ thống phụ trợ:

• Động cơ 4 xi-lanh thẳng hàng, 16 van DOHC, dung tích công tác 1497 cc, đường kính xi-lanh 75 mm, hành trình piston 84.5 mm, mô-men xoắn cực đại 139 Nm tại 4200 vòng/phút.
• Góc mở xupap nạp từ -7° đến 33° BTDC, đóng từ 52° đến 12° ABDC; xupap xả mở 42° BBDC, đóng 2° ATDC.
• Cơ chế VVT-i điều khiển xoay trục cam nạp trong phạm vi 40° góc quay trục khuỷu, giúp ổn định tốc độ không tải, tăng tính kinh tế nhiên liệu ở tải nhẹ và trung bình, cải thiện mô-men xoắn ở dải tốc độ thấp-trung bình và tăng công suất cực đại ở tốc độ cao.
• Hệ thống bôi trơn cưỡng bức với dung tích dầu 4.6 lít (khô), 3.3 lít (khi thay kèm lọc) và 3.0 lít (không thay lọc). Hệ thống làm mát trang bị van hằng nhiệt có nhiệt độ mở van từ 80–84°C, độ nâng van đạt tối thiểu 8.5 mm ở 95°C.

Chương 3: Engine Control System

Trình bày chi tiết sơ đồ, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và quy trình chẩn đoán các cảm biến cùng cơ cấu chấp hành thuộc hệ thống điều khiển động cơ:

• Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF): Loại dây nhiệt, cung cấp tín hiệu điện áp tỷ lệ với khối lượng không khí đi vào buồng đốt.
• Cảm biến vị trí trục khuỷu (CPS) và trục cam (CPS): Cảm biến điện từ với giá trị điện trở tiêu chuẩn: CPS trục khuỷu đạt 985 – 1600 Ω (khi nguội) và 1265 – 1890 Ω (khi nóng); CPS trục cam đạt 1630 – 2740 Ω (khi nguội) và 2065 – 3224 Ω (khi nóng).
• Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT), cảm biến kích nổ (Knock Sensor), cảm biến oxy (điện trở sấy 11 – 16 Ω ở 20°C) và cảm biến vị trí bàn đạp ga (APS).
• Hệ thống điều khiển bướm ga thông minh (ETCS-i), hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS) và hệ thống phun xăng điện tử không đường hồi (Returnless Fuel System).

Chi tiết / Cảm biến	Thông số điện trở tiêu chuẩn	Thông số lực siết tiêu chuẩn
Kim phun nhiên liệu	13.15 Ω (tại 20°C)	-
Cảm biến vị trí trục cam	Nguội: 1630–2740 Ω / Nóng: 2065–3224 Ω	82 kgf·cm
Cảm biến vị trí trục khuỷu	Nguội: 985–1600 Ω / Nóng: 1265–1890 Ω	76 kgf·cm
Cảm biến Oxy (Dây sấy)	11–16 Ω (tại 20°C)	449 kgf·cm
Van điều khiển dầu VVT-i (OCV)	27–33 Ω (tại 20°C)	76 kgf·cm
Điện trở quạt làm mát	1.43 Ω (tại 20°C)	-
Bugi đánh lửa	DENSO K16R-U11 / NGK BKR5EYA	184 kgf·cm

Chương 4: Air Conditioning System

Nội dung chương phân tích nguyên lý hệ thống điều hòa ô tô:

• Phân loại phương pháp điều khiển (bằng tay và tự động) và các kiểu bố trí giàn lạnh (phía trước, phía sau, hai vùng độc lập).
• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy nén xoắn ốc (Scroll Compressor), cơ cấu ly hợp điện từ (Magnetic Clutch) với cơ chế đóng ngắt theo xung điều khiển từ AC Amplifier.
• Kết cấu giàn ngưng, van giãn nở dạng khối, quạt lồng sóc giàn lạnh và các đường ống áp suất cao - thấp cùng gioăng chữ O (O-ring) làm kín.

Chương 5: Automatic Air Conditioning Camry 2002 System

Tập trung vào hệ thống điều hòa tự động của dòng xe Toyota Camry 2002:

• Sơ đồ mạch điện nguyên lý của cụm điều khiển điều hòa tự động.
• Phương thức điều khiển tốc độ quạt gió sử dụng mạch bán dẫn công suất (MOSFET fan speed controller).
• Logic điều khiển bù ga không tải (Idle speed controller): Khi bật công tắc A/C, AC Amplifier gửi tín hiệu yêu cầu tải lạnh sang Engine ECU để mở thêm bướm ga điện tử ETCS-i, ngăn chặn hiện tượng tụt vòng tua máy.
• Các chức năng bảo vệ tự động: Tự động ngắt ly hợp máy nén khi phát hiện máy nén bị kẹt (Compressor lock sensor), khi áp suất môi chất lạnh quá cao hoặc quá thấp, hoặc khi nhiệt độ nước làm mát động cơ tăng cao vượt mức cho phép.

Chương 6: Construction of Teaching Model

Mô tả quy trình thi công tái tạo mô hình giảng dạy:

• Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor Professional để dựng mô hình khung gá 3D, cắt gọt và hàn gia cố kết cấu cơ khí.
• Thiết kế bố trí bảng điều khiển (Control Panel) trên AutoCAD, lắp đặt các cổng đo kiểm tín hiệu điện áp/điện trở cho từng chân rắc cảm biến động cơ và điều hòa.
• Phục hồi các đường ống môi chất lạnh, thay thế van xạc môi chất trên đường cao áp, vệ sinh cổ hút, kim phun, thay mới bơm xăng Denso và đấu nối hoàn chỉnh cụm dây điện điều khiển động cơ.

Chương 7: Practical Exercises Application on the Model

Xây dựng tài liệu hướng dẫn thực hành và phân tích hư hỏng trên mô hình:

• Bài thực hành đo kiểm điện áp và điện trở các cảm biến động cơ.
• Quy trình hút chân không và nạp môi chất lạnh R134a qua đường cao áp và thấp áp.
• Phương pháp phát hiện rò rỉ môi chất bằng mắt quan sát (kính xem gas - sight glass) và lắng nghe âm thanh bất thường.
• Phân tích 5 trạng thái động của hệ thống điều hòa thông qua chỉ số đồng hồ đo áp suất cao áp / hạ áp:
  1. Hệ thống hoạt động bình thường: Áp suất đường thấp áp và cao áp đạt dải tiêu chuẩn ổn định.
  2. Hệ thống bị nghẹt chu trình làm lạnh: Áp suất hạ áp giảm sâu (có thể xuống mức chân không), cao áp không đạt chuẩn.
  3. Có không khí lọt vào hệ thống: Cả áp suất cao áp và hạ áp đều tăng cao do không khí không ngưng tụ được.
  4. Hỏng máy nén: Độ chênh lệch giữa đồng hồ cao áp và hạ áp rất nhỏ khi máy nén hoạt động.
  5. Hệ thống bị thiếu gas: Áp suất ở cả hai đồng hồ đều thấp hơn đáng kể so với thông số tiêu chuẩn, xuất hiện bọt khí liên tục qua kính xem gas.

Chương 8: Conclusions and Recommendations

Tổng kết các kết quả đạt được sau khi phục hồi mô hình: động cơ và hệ thống điều hòa hoạt động đồng bộ, ổn định. Tác giả kiến nghị việc áp dụng mô hình vào các bài giảng lý thuyết và thực hành chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, đồng thời đề xuất hướng phát triển mở rộng việc tạo các pan bệnh điện tử giả lập để sinh viên thực tập chẩn đoán nâng cao.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành toàn diện việc phục hồi phần cứng và xây dựng tài liệu thực hành với các kết quả cụ thể:

• Phục hồi cơ khí và hệ thống điện: Đưa mô hình thực hành EFI MP ENGINE - 07 từ trạng thái hỏng hóc sang trạng thái vận hành ổn định; động cơ 2NZ-FE nổ êm, đáp ứng tốt chân ga; hệ thống điều hòa Camry 2002 tự động làm mát sâu và duy trì ổn định.
• Tính đồng bộ hệ thống: Tích hợp thành công tín hiệu điều khiển giữa AC Amplifier và Engine ECU; chức năng bù ga không tải hoạt động chính xác (giữ tốc độ cầm chừng không tải ổn định ở mức $700 \pm 50$ vòng/phút khi đóng/ngắt lốc điều hòa).
• Đóng góp về mặt đào tạo: Tạo ra một thiết bị dạy học trực quan tích hợp bảng đo kiểm tín hiệu chuẩn hóa, đi kèm quy trình thực hành nạp gas R134a và phương pháp chẩn đoán sự cố lạnh qua bảng áp suất động.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Mô hình là sự kết hợp lai ghép giữa động cơ Toyota 2NZ-FE và hệ thống điều hòa tự động dòng xe Camry 2002, do đó hệ thống dây điện được gom cụm trên khung giá cố định, chưa thể hiện hoàn toàn không gian bố trí thực tế trong khoang động cơ xe thương mại.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  1. Lắp đặt thêm hộp tạo pan sự cố (Fault Injection Box) tích hợp công tắc ngắt mạch/nối tắt các chân cảm biến để phục vụ thi kiểm tra tay nghề chẩn đoán.
  2. Kết nối màn hình hiển thị dữ liệu trực tiếp DataStream từ Engine ECU thông qua giao thức OBD-II/CAN để phục vụ phân tích dữ liệu động trên máy tính.

Giá trị tham khảo

Tài liệu này là nguồn tư liệu thực nghiệm hữu ích cho:

• Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Nhiệt - Lạnh: Tham khảo chi tiết thông số tiêu chuẩn, lực siết bu-lông, điện trở/điện áp cảm biến của dòng động cơ Toyota 2NZ-FE (Vios/Yaris) và hệ thống điều hòa tự động Camry.
• Giảng viên và kỹ thuật viên xưởng thực hành ô tô: Sử dụng quy trình thiết kế khung gá trên Inventor/AutoCAD và các bài tập chẩn đoán áp suất gas R134a tại Chương 6 và Chương 7 làm giáo trình thực tập.

Câu hỏi thường gặp

1. Động cơ 2NZ-FE trên mô hình có những thông số cơ bản nào về dung tích, công suất và lực nén?
Động cơ có dung tích công tác 1497 cc (1.5L), 4 xi-lanh thẳng hàng, 16 van DOHC với đường kính xy lanh 75 mm và hành trình piston 84.5 mm. Mô-men xoắn cực đại đạt 139 Nm tại 4200 vòng/phút. Áp suất nén tiêu chuẩn là 15.0 kgf/cm² (áp suất tối thiểu cho phép là 11.0 kgf/cm², độ chênh lệch áp suất nén giữa các xi-lanh không vượt quá 1.0 kgf/cm²).

2. Hệ thống VVT-i trên động cơ 2NZ-FE điều khiển góc quay trục cam trong phạm vi bao nhiêu và thông qua cơ cấu nào?
Hệ thống VVT-i điều khiển góc mở trục cam nạp biến thiên liên tục trong dải 40° góc quay trục khuỷu. Việc điều chỉnh sớm (Advance), trễ (Retard) hoặc giữ nguyên (Hold) góc phối khí được thực hiện thông qua áp lực dầu bôi trơn tác động lên các cánh gạt của bộ điều khiển VVT-i Controller, dưới sự kiểm soát độ mở xung (Duty-cycle) của van điều khiển dầu trục cam (Camshaft Timing Oil Control Valve - OCV).

3. Môi chất lạnh và loại máy nén được sử dụng trên mô hình là gì?
Hệ thống điều hòa không khí trên mô hình sử dụng môi chất lạnh R134a và trang bị máy nén dạng xoắn ốc (Scroll Compressor) kết hợp cụm ly hợp điện từ (Magnetic Clutch) dẫn động bằng dây đai từ trục khuỷu động cơ.

4. Nhóm tác giả đã sử dụng những phần mềm nào để thiết kế và phục hồi mô hình?
Nhóm tác giả đã sử dụng phần mềm Autodesk Inventor Professional 2022 để thiết kế mô hình khung gá 3D/2D chịu lực và phần mềm AutoCAD để thiết kế sơ đồ bố trí hệ thống giắc đo kiểm trên bảng điều khiển (Control Panel). Thiết bị G-scan 3 được dùng cho công tác quét chẩn đoán dữ liệu động cơ.

5. Dấu hiệu nhận biết hệ thống điều hòa bị nghẹt chu trình làm lạnh hoặc có không khí lọt vào qua đồng hồ áp suất là gì?
Theo kết quả thực nghiệm tại Chương 7, khi hệ thống bị nghẹt chu trình lạnh, đồng hồ hạ áp sẽ giảm sâu (có thể rơi vào vùng áp suất chân không) và cao áp giảm. Ngược lại, khi có không khí lọt vào hệ thống, cả hai đồng hồ đo áp suất cao áp và hạ áp đều chỉ giá trị cao hơn đáng kể so với mức vận hành ổn định thông thường do không khí không thể hóa lỏng trong giàn ngưng.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của nhóm sinh viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh đã phục hồi thành công mô hình giảng dạy tích hợp giữa động cơ phun xăng điện tử 2NZ-FE và hệ thống điều hòa tự động Toyota Camry 2002. Đồ án kết hợp chặt chẽ giữa thiết kế cơ khí CAD, phục hồi hệ thống điều khiển điện tử và thực nghiệm kiểm chứng bằng thiết bị chẩn đoán chuyên dụng. Kết quả nghiên cứu cung cấp một công cụ dạy học trực quan và bộ bài tập thực hành chẩn đoán hữu ích cho công tác đào tạo kỹ thuật ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION GRADUATION THESIS AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY RESTORATION AND RESEARCH ON A COMBINED AIR CONDITIONER AND EFI ENGINE SYSTEM TEACHING MODEL INSTRUCTOR: VU DINH HUAN, MSC. STUDENTS: NGUYEN ANH VU PHAM XUAN BACH HO PHAM NAM PHONG SKL012556 Ho Chi Minh City, January 2024 HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR INTERNATIONAL EDUCATION GRADUATION THESIS RESTORATION AND RESEARCH ON A COMBINED AIR CONDITIONER AND EFI ENGINE SYSTEM TEACHING MODEL NGUYEN ANH VU – 19145134 PHAM XUAN BACH – 19145190 HO PHAM NAM PHONG – 19145184 ADVISOR: MSC.VU DINH HUAN MAJOR: AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY Ho Chi Minh City, January 8th, 2024 GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan ACKNOWLEDGEMENT This graduation project report represents the culmination of our academic endeavors, rigorous training, and immersion in the specialized educational environment provided by the Ho Chi Minh City University of Technology and Education. It stands as a testament to our dedication to acquiring knowledge and experience that will serve us in our future endeavors. We wish to extend our heartfelt gratitude to the University, particularly to MSc.

Vu Dinh Huan, for their unwavering commitment to excellence in education. Their dedicated instruction, guidance, and support have been instrumental in our academic journey. The University's provision of valuable resources, coupled with the impartation of essential knowledge and practical experiences, has significantly enriched our understanding and facilitated the completion of this report. Recognizing the inherent limitations of our current knowledge and experience, especially in the context of practical exposure during internships, we acknowledge that this report may contain imperfections.

Therefore, we earnestly welcome constructive feedback and insights from all stakeholders to address these limitations and further enhance our capabilities. In conclusion, we would like to express our sincere appreciation to all the faculty members of the Ho Chi Minh City University of Technology and Education who have supported and guided us throughout this educational journey. We extend our best wishes for your continued health, success, and dedication to shaping the future of aspiring professionals. Thank you sincerely, Nguyen Anh Vu Pham Xuan Bach Ho Pham Nam Phong i GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan ABSTRACT The growing demand for advanced automotive technologies requires the development and understanding of integrated systems such as combined air conditioning and EFI (Electronic Fuel Injection) engines.

The project seeks to recover and study a teaching model that illuminates the complex workings of this integrated system. The project adopted a systematic approach that involved restoring the teaching model to a working state. Detailed research methods, including literature review, component analysis and experimental setup, were used to explore and monitor air conditioner functions, operations and interactions. and EFI engine system.

After completion, the engine and air conditioning system were operating and stable. Research has revealed important insights into effective synchronization techniques between actuators and optimization of the integration of air conditioning systems with EFI engines. The restored teaching model serves as an important educational tool to understand the complexity and interdependence of combined air conditioning systems and EFI engines for students. ii GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan CONTENTS ACKNOWLEDGEMENT.

iii LIST OF FIGURES. xi LIST OF TABLES. xvii LIST OF ABBREVIATIONS AND SYMBOLS .xviii CHAPTER 1: OVERVIEW. Reasons to choose the topic.

Purposes of research. Object of research. Scopes of research. Target of research.

Structure of the thesis. 5 CHAPTER 2: OVERVIEW OF 2NZ-FE ENGINE. Introduction to 2NZ-FE engine. Effectiveness of the VVT-i System.

Camshaft Timing Oil Control Valve. 22 iii GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan 2. Oil circuit specifications. System diagram and engine coolant specifications.

Fuel returnless system. 31 CHAPTER 3: ENGINE CONTROL SYSTEM. Engine control system diagram. Layout of Main Components.

Main components of Engine Control System. Mass Air Flow Sensor (MAF). Structure and Operating Principle. Diagnosis and Testing.

Engine Coolant Temperature sensor (ECT). 41 iv GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan 3. Structure and Operating Principle. Diagnosis and Testing.

Structure and Operating Principle. Diagnosis and Testing. Crankshaft Position Sensor (CPS). Structure and Operating Principle.

Diagnosis and Testing. Camshaft Position Sensor (CPS). Structure and Operating Principle. Diagnosis and Testing.

Structure and Operating Principle. Diagnosis and Testing. Accelerator Position Sensor (APS). 58 v GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan 3.

Structure and Operating Principle. Diagnosis and Testing:. Shape of Bobine and Igniter. Location of Ignition System.

System description, ignition signals. Diagnosis and Testing. Electronic Throttle Control System-intelligent (ECTS-i). Diagnosis and Testing.

Fuel Injnection System. Diagnosis and Testing. 73 CHAPTER 4: AIR CONDITIONING SYSTEM. Overview of car air conditioning systems.

Air conditioner install location. Classification of control methods. Automatic control method. 79 vi GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan 4.

Components of the air conditioning system. Air conditioning system. Description of components. Principle of operation.

Working of Scroll Compressor. The connection of the compressor to the moving parts of the engine. Magnetic clutch components. Magnetic clutch structure.

Principle of operation of magnetic clutch. Principle of operation. Blower motor and fan. 98 vii GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan 4.

Cooler thermistor sensor. A/C room temperature sensor. A/C ambient temperature sensor. Engine coolant temperature sensor.

Other Miscellaneous Components.Lines and Hoses. Overall Schematic of Air-conditioning Components and Controls. 110 CHAPTER 5: AUTOMATIC AIR CONDITIONING CAMRY 2002 SYSTEM. Automatic Air Conditioning system.

How to identify automatic systems. The components of automatic Air conditioning system:. Diagram wiring Air conditiong automatic system toyota camry 2002. System control method.

Compressor on/off controller. Blower control motor ( using mosfet). Idle speed controller (throttle compensation). Turning off control.

Controls A/C closed when the medium pressure is unstable. Detected that the compressor was stuck. 125 viii GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan 5. Controls A/C closed when engine temperature is high.

Controls fan speed. Controls radiator fan. Controls condenser fan. 127 CHAPTER 6: CONSTRUCTION OF TEACHING MODEL.

Introducing Autodesk Inventor Professional software. Design the model frame on Inventor Professional. Rebuild frame mode. Design the control panel on the model.

Design control panel on autocad. Restore and check electrical circuits on the control panel. Construction of control panel. Rebuild the electronic fuel injection mechanical model with Toyota's automatic air conditioning system.

About the 2NZ-FE Toyota engine. Procedure proposed when diagnosing the engine. Procedures for checking engine control systems. Check the fuel system.

Air Intake system. Automatic air conditioning camry 2002. 146 Chapter 7: PRACTICAL EXERCISES APPLICATION ON THE MODEL. Practical about EFI engine on the model.

Check the resistance of the sensor. Check the voltage of details in engine. Practical about automotive air conditioning on the model. 157 ix GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan 7.

Practice refill the air conditioning system using R314a refrigerant. Load refrigerant into the air conditioning system. Practice check for refrigerant leaks in the system:. Practice observation and listening around the system.

Practical exercise on detecting damage to the air conditioning system using a gas pressure gauge. Proceed to checkout. The air conditioning system works stably. The system is clogged during the cooling cycle.

Air gets into the system. Air conditioning system compressor malfunction. The air conditioning system lacks gas. Practicce of measuring and checking voltage.

Proceed to checkout. Some common diseases in car air conditioning systems and fixes. 176 CHAPTER 8: CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS. 180 x GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan LIST OF FIGURES Figure 1.

Control Panel Of Teaching Model. Electronic Throttle Control System intelligence. VVT-i System Diagram. A Block Diagram of a VVT-i System.

Camshaft Timing Oil Control Valve. Timing Advance Direction of VVT-I System. Timing Retard Direction of VVT-I System. Oil Circuit of Lubrication System.

Cooling System Diagram. Fuel Pump and Components. Fuel returnless system. Ignition System Diagram.

Ignition Coil with Igniter. Engine control system diagram. Layout of Main Components. Mass Air Flow Sensor (MAF) Shape.

Mass Air Flow Sensor’s Location. Mass Air Flow Sensor’s Wiring Diagram. Connection Port of MAF. Engine Coolant Temperature sensor’s shape.

ECT sensor’s Wiring Diagram. Connection Port of ECT. Knock Sensor’s shape. 43 xi GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan Figure 3.

Location of Knock Sensor. Knock Sensor’s Wiring Diagram. Connection Port of Knock Sensor. Shape of Crankshaft Position Sensor.

Crankshaft Position Sensor’s Location. Wiring Diagram of Crankshaft Position Sensor. CPS’s Connection Port. Camshaft Position Sensor’s shape.

Location of Camshaft Position Sensor. Camshaft Position Sensor’s Wiring Diagram. Connection port of CPS. Oxygen Sensor’s shape.

Oxygen Sensor’s Location. Wiring Diagram’s Oxygen Sensor. Connection Port of Oxygen Sensor. Location of Accelerator Position Sensor.

Wiring Diagram of APS. Structure & Operating Principle of APS. Connection Port of APS. Ignition Coil of Toyota.

Location of Ignition System. Wiring Diagram of Ignition System. Connection Port of Ignition System. Electronic Throttle Control System-intelligent (ECTS-i).

Throttle Position Sensor’s Wiring Diagram. Connection Port of Throttle body. Fuel Injection System’s Wiring Diagram. Connection Port of Injector.

Air conditioning system. Operating principle of the heater. Operating principle of the air cooling system. Font style air conditoning.

Rear style air conditoning. 78 xii GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan Figure 4. Dual style air conditoning. A/C unit control manual Cadillac.

A/C control unit automatic. The operation and parts air conditoner system. Parts of scroll compressor. Arrangment of fixed and orbiting scroll.

Scroll Compressor Animation. First revolution of shaft. Second revolution of shaft. Third revolution of shaft.

Two types connection of compressor belt. Magnetic Clutch Components. Structure compressor clutch. Magnetic compressor clutch.

Clutch structure in the compressor pulley. Structure of condenser. Distribustion refrigerant in condenser. Check sight glass.

Structure expansion valve. Expansion valve close. Expansion valve open. Folded wing style.

Diagram of operator refrigerant from liquid to gas state. Conventiona and skew condenser fan. Diagram wiring basic controler fan condenser. Blower motor and fan.

Diagram wiring blower control speed fan with transitor. Cooler thermistor sensor. A/C room temperature sensor. A/C ambient temperature sensor.

Engine coolant temperature sensor. Low and High presure lines model. Material of each layer of hoses. 103 xiii GRADUATION THESIS Advisor: MSc.Vu Dinh Huan Figure 4.

Low and high size charging port size. O-ring size measurement unit. R134 refrigerant air conditioning system. Glass , gloves and chemical-resistant mask.

Air conditioning automatic system. Diagram Refrigeration Cycle. The refrigeration process. Automobile A/C schematic arrangement.

Control components of automatic air conditioning systems. Diagram wiring Air conditiong automatic system toyota camry 2002. Diagram of controlling the compressor ON and OFF. Circuit diagram Blower control fan with fan resistor (mosfet type).

Idle speed controller. Diagram of thermistor type defrost control system. Structure and schematic control pressure switch. Compressor drive system diagram.

Position water temperature sensor in engine. Diagram control radiator fan. Cooling fan operation through ECT. Wiring diagram control of the condenser fan.

Autodesk inventor professional 2022 software. 3D design model framework in Inventor Professional. 2D design of the model frame. Disassemble and install the control parts to be cut.

Make a mark on the design cutout. Original image of the unbuilt model .