Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Mô Hình Động Cơ Nổ 1NZ-FE

Đồ án nghiên cứu môn học đồ án tốt nghiệp thiết kế xây dựng mô hình động cơ nổ 1nz fe, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán kỹ thuật.

• Tác giả: Đinh Duy Linh
• Người hướng dẫn: Phạm Văn Thức
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Thiết Kế Mô Hình Động Cơ Nổ 1NZ-FE Cho Sinh Viên Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp.HCM

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.2. Nội dung đề tài
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Sơ lược về dòng xe Toyota Vios 2007
• 2.2. Giới thiệu về động cơ 1NZ_FE
• 2.3. Thông số kỹ thuật xe Toyota Vios 2007
• 2.4. Đặc điểm nổi bật của động cơ 1NZ_FE
• 2.5. Hệ thống phân phối khí VVT-I
• 2.5.1. Cấu tạo VVT-I
• 2.5.2. Nguyên lí hoạt động VVT-I
• 2.6. Hệ thống điều khiển động cơ
• 3. CHƯƠNG III: TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ 1NZ_FE
• 4. CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ XÂY DỰNG MÔ HÌNH
• 4.1. Thiết kế thi công mô hình động cơ
• 4.2. Bản vẻ thiết kế khung bố trí động cơ
• 4.3. Thiết kế Part gá động cơ
• 4.4. Thiết kế bàn đạp ga và hệ thống nhiên liệu
• 4.5. Bản vẻ thiết kế bảng điều khiển động cơ
• 4.6. Tiến hành thi công
• 4.6.1. Thi công mô hình khung động cơ
• 4.6.2. Thi công hệ thống nhiên liệu
• 4.6.3. Thi công hệ thống ống giảm thanh
• 4.6.4. Thi công nước làm mát
• 4.6.5. Mô hình tổng thể
• 5. CHƯƠNG V: KẾT LUẬN
• 5.1. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Thiết Kế Mô Hình Động Cơ Nổ 1NZ FE

Thiết kế mô hình động cơ nổ 1NZ-FE là một phần quan trọng trong chương trình đào tạo sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô. Mô hình này không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ mà còn tạo điều kiện cho việc thực hành và nghiên cứu. Động cơ 1NZ-FE được sử dụng rộng rãi trong các dòng xe Toyota, mang lại nhiều giá trị cho việc giảng dạy.

1.1. Động Cơ 1NZ FE Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động

Động cơ 1NZ-FE là động cơ xăng 4 xy lanh thẳng hàng, dung tích 1.5L, sử dụng công nghệ VVT-i. Cấu tạo của động cơ bao gồm các bộ phận chính như trục khuỷu, trục cam, và hệ thống nhiên liệu. Nguyên lý hoạt động của động cơ dựa trên chu trình nạp, nén, đốt và xả.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Mô Hình Động Cơ Trong Giảng Dạy

Mô hình động cơ nổ 1NZ-FE giúp sinh viên có cái nhìn trực quan về các hệ thống trong động cơ. Việc thực hành trên mô hình giúp sinh viên củng cố kiến thức lý thuyết và phát triển kỹ năng thực hành cần thiết cho nghề nghiệp sau này.

II. Thách Thức Trong Thiết Kế Mô Hình Động Cơ Nổ 1NZ FE

Thiết kế mô hình động cơ nổ 1NZ-FE không chỉ đơn thuần là việc lắp ráp các bộ phận mà còn đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về nguyên lý hoạt động và các yếu tố kỹ thuật liên quan. Các thách thức bao gồm việc đảm bảo tính chính xác trong thiết kế và khả năng hoạt động của mô hình.

2.1. Khó Khăn Trong Việc Tìm Kiếm Tài Liệu

Việc tìm kiếm tài liệu chính xác và đầy đủ về động cơ 1NZ-FE là một thách thức lớn. Nhiều tài liệu có thể không cập nhật hoặc không đầy đủ thông tin cần thiết cho việc thiết kế mô hình.

2.2. Đảm Bảo Chất Lượng Mô Hình

Để mô hình hoạt động hiệu quả, cần phải chú ý đến chất lượng của các linh kiện và quy trình lắp ráp. Sự sai sót trong bất kỳ bước nào cũng có thể dẫn đến việc mô hình không hoạt động như mong đợi.

III. Phương Pháp Thiết Kế Mô Hình Động Cơ Nổ 1NZ FE Hiệu Quả

Để thiết kế mô hình động cơ nổ 1NZ-FE hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu và thiết kế hiện đại. Việc sử dụng phần mềm thiết kế như AutoCAD và SolidWorks sẽ giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế.

3.1. Sử Dụng Phần Mềm Thiết Kế Hiện Đại

Phần mềm AutoCAD và SolidWorks cho phép tạo ra các bản vẽ 2D và 3D chính xác, giúp sinh viên dễ dàng hình dung và thực hiện các bước thiết kế mô hình động cơ.

3.2. Quy Trình Lắp Ráp Mô Hình

Quy trình lắp ráp mô hình cần được thực hiện theo các bước rõ ràng, từ việc chuẩn bị linh kiện đến lắp ráp và kiểm tra. Điều này đảm bảo mô hình hoạt động đúng cách và đạt hiệu quả cao nhất.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Mô Hình Động Cơ Nổ 1NZ FE

Mô hình động cơ nổ 1NZ-FE không chỉ phục vụ cho việc giảng dạy mà còn có thể được ứng dụng trong các nghiên cứu và phát triển công nghệ mới. Việc nghiên cứu và cải tiến mô hình sẽ giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy và học tập.

4.1. Nghiên Cứu Và Phát Triển Công Nghệ

Mô hình động cơ có thể được sử dụng để nghiên cứu các công nghệ mới trong ngành ô tô, từ đó giúp sinh viên nắm bắt được xu hướng phát triển của ngành.

4.2. Tạo Điều Kiện Cho Thực Hành

Mô hình động cơ cung cấp cho sinh viên cơ hội thực hành trực tiếp, từ đó giúp họ phát triển kỹ năng và tự tin hơn trong công việc sau này.

V. Kết Luận Về Thiết Kế Mô Hình Động Cơ Nổ 1NZ FE

Thiết kế mô hình động cơ nổ 1NZ-FE là một bước quan trọng trong việc đào tạo sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô. Mô hình này không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về động cơ mà còn tạo điều kiện cho việc thực hành và nghiên cứu.

5.1. Tương Lai Của Mô Hình Động Cơ Trong Giáo Dục

Mô hình động cơ sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong giáo dục, giúp sinh viên nắm bắt kiến thức và kỹ năng cần thiết cho nghề nghiệp trong tương lai.

5.2. Khuyến Khích Nghiên Cứu Và Sáng Tạo

Việc thiết kế và phát triển mô hình động cơ sẽ khuyến khích sinh viên tham gia vào các nghiên cứu và sáng tạo, từ đó đóng góp vào sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I : Giới thiệu đề tài Chương II : Tổng quan về động cơ 1NZ_FE Chương III : Thiết kế thi công mô hình động cơ Chương IV : Tổng quan về điện trên động cơ Chương V : Kết luận 2 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Sơ lược về dòng xe Toyota Vios 2007. Xe Toyota Vios 2007 [1] Toyota Vios là dòng xe Sedan lần đầu tiên được ra mắt tại Thailand vào năm 2002. Sau hơn 20 năm kinh doanh và hoạt động trên thị trường, Vios đã trãi qua 4 lần nâng cấp và phát triễn.

Toyota Vios 2007 là dòng xe sản xuất vào thế hệ thứ 2, trước đó thế hệ thứ nhất là đời 2002-2006. Với phiên bản 1.5G nâng cấp và 1.5E trang bị động cơ 1.5L I4 1NZ- FE, DOHC tích hợp công nghệ điều khiển van biến thiên thông minh VVT-i, công suất cực đại 107 mã lực tại vòng tua 6,000 vòng/phút, mô-men xoắn cực đại 14.m tại vòng tua 4,200 vòng/phút.5G sử dụng hộp số tự động 4 cấp còn phiên bản 1.5E được lắp hộp số tay 5 cấp.5G có nội thất và tay lái bọc da, hàng ghế sau có thể gập theo tỷ lệ 60:40, các phím điều khiển âm thanh được tích hợp trên tay lái. Hệ thống âm thanh 1 đĩa tương thích định dạng MP3 và WMA nối với 6 loa được trang bị cho cả 2 phiên bản. 3 Ở thế hệ này, kích thước xe được nới rộng hơn so với thế hệ cũ với chiều dài cơ sở 2,550 mm, chiều dài tổng thể 4,300 mm, chiều rộng 1,700 mm, chiều cao 1,460 mm.

Động cơ được trang bị là động cơ xăng với 3 lựa chọn 1.5L 1NZ-FE và 1. Giới thiệu về động cơ 1NZ_FE. Động cơ 1NZ_FE [2] Động cơ 1NZ_FE được lắp đặt và sử dụng rộng rãi trong nhiều dòng xe khác nhau của hãng xe Toyota ví dụ như: Vios, Yaris, Vitz… 2. Thông số kỹ thuật xe Toyota Vios 2007.

- Hệ thống van điều khiển với cam đôi trên thân máy (DOHC) - Sử dụng nhiên liệu xăng, hệ thống đánh lửa điện tử - Dung tích công tác 1.5 (lít) - Đường kính, hành trình piston 75 x 84.7 (mm) - Hệ thống nhiên liệu điện tử EFI. - Tỉ số nén 10.5 - Công suất cực đại 107 bhp tại 6000 vòng/phút - Momen xoắn cực đại 14.m 4200 vòng/phút - Số van 16 - Điều khiển biến thiên VVT-I - Tiêu chuẩn Euro 4 4 * Trọng lượng: - Trọng lượng không tải: 1055-1110 (kg) - Trọng lượng toàn tải: 1520 (kg) * Kích thước: Bảng 2. Kích thước của xe [1] Chiều dài tổng thể (mm) 4300 Chiều rộng tổng thể (mm) 1700 Chiều cao tổng thể (mm) 1460 Chiều dài cơ sở (mm) 2550 Khoảng cách sáng gầm tối thiểu 150 Thể tích khoang hành lí (lít_SAE) 475 Dung tích bình nhiên liệu (lít) 42 Khoảng cách 2 bánh trước (mm) 1470 Khoảng cách 2 bánh sau (mm) 1460 2. Đặc điểm nổi bật của động cơ 1NZ_FE 2.

Hệ thống phân phối khí VVT-I. Hệ thống VVT-I [3] Hệ thống phân phối khí VVT-I được viết tắt Variable Valve Timing – Intelligent hay còn gọi là thời điểm phối khí thay đổi thông minh. Hệ thống VVT-I được Toyota sản xuất lắp đặt hầu hết trên các dòng xe của mình giúp tăng hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải. Hệ thống VVT-I được điều khiển bằng điện tử giúp thay đổi thời điểm đóng mở các van nạp bằng cách điều chỉnh mối quan hệ chuyển động trục cam, dây đai hoặc xích với trục cam nạp.

5 VVT-I dùng áp suất thủy lực để chỉnh vị trí trục cam từ đó thay đổi thời điểm phối khí sau thời điểm đóng van xả và mở van nạp trình khớp với nhau. VVT-I có ý nghĩa với động cơ đốt trong dòng khí nạp và xã ra từ buồng đốt tự điều khiển bởi các van xupap. Thời điểm đóng mở các van này ảnh hưởng rất lớn đến quá trình đốt cháy và sinh công tuy nhiên thời điểm đóng mở và độ mở van lại giống nhau ở tất cả tốc độ và điều kiện vận hành động cơ nó không thể thay đổi linh hoạt theo từng tình huống điều này gây ra lãng phí rất lớn. Mục đích của VVT-I là để khắc phục tình huống trên giảm thiểu khí thải, thải ra môi trường hơn.

Cấu tạo VTT-I. Hệ thống VVT-I được thiết kế điều khiển truc cam nạp trong phạm vi 40 độ (của góc trục khuỷu). Để cung cấp thời gian van phù hợp tối ưu với điều kiện động cơ, điều này nhận ra mômen xoắn thích hợp trong tất cả phạm vi tốc độ cũng như khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải. Chia làm hai phần gồm: Hệ thống VVT-i và Hệ thống chấp hành của VVT-i A) Hệ thống VVT-I gồm: - Bộ xử lý trung tâm ECU - Bơm dầu và đường dẫn dầu - Bộ điều khiển phối khí Van điều khiển dầu trục cam Cảm biến bướm ga Cảm biến trục cam Cảm biến nhiệt độ nước làm Đồng hồ đo lưu lượng mát không khí Cảm biến vị trí trục khuỷu Hình 2.

Cấu tạo của hệ thống VVT-I. [4] 6 - Hệ thống cảm biến: cảm biến vị trí cam VVT, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến nhiệt độ nước làm mát. B) Hệ thống chấp hành của VVT-i gồm: - Bộ điều khiển VVT-i xoay trục cam nạp - Áp suất dầu tạo lực xoay cho bộ điều khiển VVT-i - Van điều khiển đường đi của dầu Ngoài ra, hệ thống VVT-i còn được kết hợp đồng bộ với bướm ga điện tử, kim phun nhiên liệu 12 lỗ, bộ chia điện cùng các bugi loại Iridium. Khi xe di chuyển với tải trọng nhẹ, nhiệt độ thấp: Thời điểm phối khí trục cam nạp được làm trễ và độ trùng lập xupap giảm đi để giảm khí xả chạy ngược về phía nạp.

Khi xe tải vừa, tốc độ xe thấp khi ở tải vừa và nặng: Thời điểm phối khí trục cam nạp được làm sớm và độ trùng lập xupap tăng lên, để tăng lên tuần hoàn khí thải (ERG). Điều này cải thiện ô nhiễm khí thải và tiêu hao nhiên liệu. Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xupap nạp được đẩy sớm lên để giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp. Trục cam nạp Thân VVT Chốt khóa Cánh quạt Áp suất dầu Dừng lại Đang hoạt động Hình 2.1 Cấu tạo hệ thống VVT-I [4] 7 Ống lót Lò xo Pittong Hồi dầu Hồi Cuộn dây Ống chỉ Đường dầu đến Hình 2.2 Cấu tạo hệ thống VVT-I [4] 2.

Nguyên lí hoạt động VVT-I. Van điều khiển dầu phối khí trục cam chọn đường dầu đến bộ điều khiển VVT-i tương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động cơ. Bộ điều khiển VVT-i quay trục cam nạp tương ứng với vị trí nơi mà đặt áp suất dầu vào, để làm sớm, làm muộn hoặc duy trì thời điểm phối khí. ECU động cơ tính toán thời điểm đóng mở xupap tối ưu dưới các điều kiện hoạt động khác nhau theo tốc độ động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga và nhiệt độ nước làm mát để điều khiển van điều khiển dầu phối khí trục cam.

Hơn nữa, ECU dùng các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu để tính toán thời điểm phối khí thực tế và thực hiện điều khiển phản hồi để đạt được thời điểm phối khí chuẩn. Làm sớm thời điểm phối khí: Khi van điều khiển dầu phối khí trục cam được đặt ở vị trí như trên hình vẽ bằng ECU động cơ, áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí để quay trục cam nạp về chiều làm sớm thời điểm phối khí. Van điều khiển dầu phối khí trục cam chọn đường dầu đến bộ điều khiển VVT-i tương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động cơ. Bộ điều khiển VVT-i quay trục cam nạp tương ứng với vị trí nơi mà đặt áp suất dầu vào, để làm sớm, làm muộn hoặc duy trì thời điểm phối khí.

ECU động cơ tính toán thời điểm đóng mở xupap tối ưu dưới các điều kiện hoạt động khác nhau theo tốc độ động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga và nhiệt độ nước làm mát để điều khiển van điều khiển dầu phối khí trục cam. Hơn nữa, ECU dùng các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu để tính toán thời điểm 8 phối khí thực tế và thực hiện điều khiển phản hồi để đạt được thời điểm phối khí chuẩn. Làm sớm thời điểm phối khí: Khi van điều khiển dầu phối khí trục cam được đặt ở vị trí như trên hình vẽ bằng ECU động cơ, áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí để quay trục cam nạp về chiều làm sớm thời điểm phối khí. Làm muộn thời điểm phối khí: Khi ECU đặt van điều khiển thời điểm phối khí trục cam ở vị trí như chỉ ra trong hình vẽ, áp suất dầu tác dụng lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời điểm phối khí để làm quay trục cam nạp theo chiều quay làm muộn thời điểm phối khí.

Giữ: ECU động cơ tính toán góc phối khí chuẩn theo tình trạng vận hành. Sau khi đặt thời điểm phối khí chuẩn, van điều khiển dầu phối khí trục cam duy trì đường dầu đóng như được chỉ ra trên hình vẽ để giữ thời điểm phối khí hiện tại. Hệ thống điều khiển động cơ.1 Ưu nhược điểm của động cơ 1 NZ-FE * Ưu điểm: Là động cơ xăng không chì có 4 xy lanh thẳng hàng, dung tích xylanh 1.5L, trục cam kép DOHC 16 xu pap dẫn động bằng xích, hệ thống van nạp thông minh VVT-i Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS được sử dụng trong động cơ này để đạt được hiệu suất cao, êm ái, tiết kiệm nhiên liệu và thải sạch hơn Chi phí bảo dưỡng rẻ, phụ tùng dễ dàng tìm kiếm và thay thế Động cơ nhỏ gọn thích hợp cho trang bị trên các dòng xe phổ thông và gia đình, động cơ 1NZ-FE được Toyota trang bị trên dòng xe Vios qua nhiều đời xe, thích hợp làm mô hình động cơ phục vụ trong công tác giảng dạy và học tập của sinh viên ngành ô tô * Nhược điểm: Là động cơ bố trí xi lanh hình chữ I nằm ngang, dung tích xi lanh nhỏ nên công suất động cơ còn bị giới hạn, động cơ khá ồn, rung lắc và trọng tâm cao Vận hành chưa thực sự êm ái và hoạt động không bền bỉ, chưa êm bằng một số loại động cơ khác. Sơ lược hệ thống điều khiển động cơ Hình 2.6: Vị trí các cảm biến trên động cơ 1NZ-FE [4] 2.1 Các loại cảm biến của động cơ 1NZ-FE và vị trí các hộp trên xe.

Động cơ 1NZ-FE gồm có các cảm biến: 1.