Thiết kế mô hình giảng dạy động cơ Epsilon 1.1 Kia Morning 2011 AT

Đồ án thiết kế mô hình giảng dạy động cơ Epsilon 1.1 Kia Morning 2011 AT ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

• Tác giả: Huỳnh Xuân Hải
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Thanh Quang
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
• Đề tài: Thiết kế mô hình giảng dạy động cơ Epsilon 1.1 Kia Morning 2011 AT
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về mô hình giảng dạy động cơ Epsilon 1

Mô hình giảng dạy động cơ Epsilon 1.1 Kia Morning 2011 AT là sản phẩm đồ án tốt nghiệp của sinh viên Huỳnh Xuân Hải, Khoa Cơ Khí Động Lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Đề tài được thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Lê Thanh Quang, hoàn thành vào tháng 6 năm 2025. Đây là mô hình thực hành tái hiện hệ thống phun xăng và đánh lửa của động cơ Epsilon 1.1 — loại động cơ được trang bị trên xe Kia Morning 2011 với hộp số tự động 4 cấp (AT). Kia Morning 2011 là dòng xe đô thị cỡ nhỏ được ưa chuộng tại Việt Nam nhờ thiết kế khí động học nhỏ gọn, mức tiêu hao nhiên liệu thấp và khả năng vận hành ổn định. Động cơ Epsilon 1.1 được đánh giá là đơn vị truyền động phù hợp cho di chuyển nội đô lẫn đường ngắn ngoại thành. Mô hình được xây dựng nhằm phục vụ trực tiếp cho công tác giảng dạy thực hành tại các cơ sở đào tạo kỹ thuật ô tô. Sinh viên có thể quan sát, đo đạc và phân tích hoạt động thực tế của các cảm biến, cơ cấu chấp hành và hộp điều khiển ECU. Đây là bước đi quan trọng trong việc gắn lý thuyết với thực tiễn trong đào tạo công nghệ kỹ thuật ô tô tại Việt Nam.

1.1. Giới thiệu xe Kia Morning 2011 và động cơ Epsilon 1.1

Kia Morning 2011 là mẫu xe đô thị cỡ nhỏ phổ biến tại thị trường Việt Nam. Xe sở hữu thiết kế khí động học tinh tế, đường nét bo tròn mềm mại nhưng vẫn toát lên vẻ hiện đại. Động cơ Epsilon 1.1 đi kèm hộp số tự động 4 cấp đáp ứng tốt nhu cầu di chuyển trong đô thị. Hệ thống khung gầm và treo xe được thiết kế tối ưu mang lại cảm giác lái êm ái, ổn định. Xe phù hợp với gia đình nhỏ, người mới lái và khách hàng đô thị nhờ mức giá hợp lý và chi phí vận hành thấp.

1.2. Mục tiêu và sản phẩm của đề tài tốt nghiệp

Đề tài tốt nghiệp này hướng đến hai sản phẩm cụ thể: một mô hình hệ thống phun xăng và đánh lửa hoàn chỉnh của động cơ Epsilon 1.1, và một tài liệu thuyết minh đi kèm. Mô hình giúp sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô trực tiếp quan sát cấu trúc và nguyên lý hoạt động của từng hệ thống. Tài liệu thuyết minh cung cấp cơ sở lý thuyết, thông số kỹ thuật và quy trình phân tích để hỗ trợ giảng viên trong quá trình giảng dạy thực hành tại xưởng thực tập.

II. Phân tích hệ thống cảm biến trên động cơ Epsilon 1

Động cơ Epsilon 1.1 trên Kia Morning 2011 AT vận hành dựa trên hệ thống điều khiển điện tử phức tạp với nhiều cảm biến phối hợp. Hộp điều khiển ECU/PCM đóng vai trò trung tâm xử lý tín hiệu từ các cảm biến và ra lệnh cho cơ cấu chấp hành. Mỗi cảm biến đảm nhận một chức năng đo lường riêng biệt nhằm đảm bảo tỷ lệ hòa khí chính xác, thời điểm đánh lửa tối ưu và hiệu quả đốt cháy cao nhất. Cảm biến MAP (Manifold Absolute Pressure) đo áp suất đường ống nạp. Cảm biến IAT (Intake Air Temperature) đo nhiệt độ khí nạp. Hai cảm biến này thường được tích hợp chung trong một cụm, chia sẻ đường cấp điện 5V từ ECU. Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) xác định mức độ mở của bướm ga thông qua sự thay đổi điện trở. Khi bướm ga đóng hoàn toàn, điện áp đầu ra ở mức khoảng 0,9V. Khi mở hoàn toàn, điện áp đạt tối thiểu 4,0V. Cảm biến kích nổ (KS) được gắn trực tiếp lên thân máy, sử dụng phần tử áp điện để phát hiện các dao động cơ học bất thường. Tất cả các tín hiệu này hội tụ về PCM để xử lý và điều chỉnh thông số vận hành theo thời gian thực.

2.1. Cảm biến MAP IAT và vai trò trong hệ thống nạp khí

Cảm biến MAP đo áp suất tuyệt đối trong đường ống nạp, giúp ECU tính toán khối lượng không khí thực tế đi vào buồng đốt. Cảm biến IAT đo nhiệt độ khí nạp để hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun. Cả hai thường được tích hợp trong cùng một cụm cảm biến, tiết kiệm không gian lắp đặt. ECU cung cấp điện áp tham chiếu 5V để cảm biến hoạt động ổn định. Tín hiệu từ MAP và IAT là hai trong số các thông số quan trọng nhất quyết định lượng phun nhiên liệu và góc đánh lửa tối ưu trong mỗi chu kỳ đốt cháy.

2.2. Cảm biến TPS và cảm biến kích nổ KS trong điều khiển động cơ

Cảm biến TPS hoạt động như một biến trở gắn trên thân bướm ga. Điện áp đầu ra thay đổi liên tục từ 0,9V đến trên 4,0V tùy mức mở của bướm ga. PCM dựa vào tín hiệu này để xác định trạng thái vận hành: không tải, tải một phần, tăng tốc hoặc mở hoàn toàn. Cảm biến KS sử dụng hiệu ứng áp điện để chuyển đổi dao động cơ học thành tín hiệu điện. Khi phát hiện kích nổ, PCM lập tức điều chỉnh thời điểm đánh lửa sớm để bảo vệ động cơ khỏi hư hỏng nghiêm trọng.

III. Giải pháp thiết kế mô hình giảng dạy động cơ Epsilon 1

Thiết kế mô hình giảng dạy động cơ Epsilon 1.1 đòi hỏi sự cân bằng giữa tính trực quan sư phạm và độ chính xác kỹ thuật. Mô hình được bố trí trên khung giá đứng, cho phép quan sát toàn bộ các thành phần từ nhiều góc độ. Hệ thống phun xăng và đánh lửa được giữ nguyên trạng như trên xe thực tế để đảm bảo giá trị học thuật. Các dây điện và giắc cắm được đánh dấu màu sắc và số hiệu theo sơ đồ mạch điện chuẩn của nhà sản xuất. Điều này giúp sinh viên dễ dàng tra cứu, đo đạc và đối chiếu tín hiệu với tài liệu kỹ thuật. Mô hình có thể vận hành thực tế, cho phép thực hiện các bài thực hành chẩn đoán lỗi, đo tín hiệu cảm biến bằng đồng hồ vạn năng và máy chẩn đoán OBD. Bố cục tổng thể ưu tiên khả năng tiếp cận từ mọi phía của người học. Đây là yếu tố quan trọng giúp nhiều sinh viên có thể thực hành đồng thời trong một buổi học. Phương án thiết kế còn tính đến độ bền lâu dài và khả năng bảo trì, thay thế linh kiện khi cần thiết trong quá trình sử dụng tại xưởng.

3.1. Nguyên tắc bố trí và trực quan hóa hệ thống phun xăng đánh lửa

Hệ thống phun xăng và đánh lửa được bố trí theo đúng vị trí thực tế trên động cơ, nhưng các dây dẫn được sắp xếp gọn gàng và có nhãn nhận dạng rõ ràng. Sơ đồ mạch điện được in và gắn kèm trên bảng mô hình để sinh viên đối chiếu trực tiếp. Các giắc cắm cảm biến được thiết kế để có thể tháo lắp dễ dàng, phục vụ bài thực hành mô phỏng lỗi hở mạch và ngắn mạch. Phương án này đảm bảo tính thực tiễn cao trong giảng dạy chẩn đoán kỹ thuật ô tô hiện đại.

3.2. Ứng dụng công cụ kỹ thuật và phần mềm trong thiết kế mô hình

Quá trình thiết kế sử dụng các phần mềm kỹ thuật chuyên ngành để lập bản vẽ bố trí và sơ đồ mạch điện. Các thông số kỹ thuật của động cơ Epsilon 1.1 được trích xuất từ tài liệu kỹ thuật chính hãng Kia để đảm bảo độ chính xác. Công cụ đo đạc điện tử như máy hiện sóng và thiết bị chẩn đoán OBD được tích hợp vào quy trình thực hành. Sinh viên được hướng dẫn sử dụng các công cụ này để đọc và phân tích tín hiệu từ cảm biến MAP, IAT, TPS và KS trong điều kiện vận hành thực tế trên mô hình.

IV. Kết luận và ứng dụng mô hình động cơ Epsilon 1

Mô hình giảng dạy động cơ Epsilon 1.1 Kia Morning 2011 AT là kết quả ứng dụng thực tiễn của kiến thức công nghệ kỹ thuật ô tô vào môi trường đào tạo. Sản phẩm mang lại giá trị kép: vừa là công cụ giảng dạy trực quan, vừa là tài liệu tham khảo kỹ thuật có giá trị cao. Với mô hình này, sinh viên không còn phụ thuộc hoàn toàn vào xe thực tế vốn khó tiếp cận và tốn kém chi phí bảo trì. Các bài thực hành chẩn đoán lỗi có thể được lặp lại nhiều lần mà không gây hư hỏng thiết bị. Giảng viên có thể chủ động tạo ra các tình huống lỗi cảm biến để kiểm tra năng lực phân tích của sinh viên. Khả năng ứng dụng của đề tài không dừng lại ở một cơ sở đào tạo. Mô hình có thể được nhân rộng và triển khai tại các trường trung cấp, cao đẳng và đại học có chuyên ngành kỹ thuật ô tô trên toàn quốc. Hướng phát triển tiếp theo có thể bổ sung màn hình hiển thị thông số ECU theo thời gian thực, tích hợp hệ thống mô phỏng lỗi tự động và xây dựng ngân hàng bài tập thực hành số hóa kèm theo mô hình.

4.1. Giá trị sư phạm và hiệu quả đào tạo thực hành kỹ thuật ô tô

Mô hình tạo ra môi trường học tập an toàn và có kiểm soát cho sinh viên ngành kỹ thuật ô tô. Sinh viên được rèn luyện kỹ năng đo đạc tín hiệu điện, phân tích dữ liệu cảm biến và chẩn đoán hư hỏng theo quy trình chuẩn. Đây là những năng lực cốt lõi mà doanh nghiệp ô tô yêu cầu khi tuyển dụng kỹ thuật viên. Việc gắn lý thuyết với thực hành trực tiếp trên mô hình nâng cao đáng kể hiệu quả tiếp thu kiến thức, rút ngắn thời gian làm quen khi sinh viên ra môi trường làm việc thực tế.

4.2. Hướng phát triển và khả năng nhân rộng mô hình trong tương lai

Mô hình có tiềm năng phát triển thêm bằng cách tích hợp màn hình hiển thị thông số vận hành ECU theo thời gian thực. Hệ thống mô phỏng lỗi tự động có thể được bổ sung để tạo ra các tình huống chẩn đoán đa dạng hơn. Ngoài ra, xây dựng tài liệu hướng dẫn thực hành số hóa kèm theo sẽ giúp mô hình trở thành bộ học liệu hoàn chỉnh. Đề tài mở ra cơ hội nhân rộng sang các dòng động cơ khác, đóng góp vào việc hiện đại hóa cơ sở vật chất đào tạo kỹ thuật ô tô tại Việt Nam.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong chương trình đào tạo khối ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô tại các trường đại học và cao đẳng kỹ thuật, việc trang bị cho sinh viên kiến thức chuyên sâu và kỹ năng thực hành về các hệ thống điều khiển điện tử trên động cơ đốt trong là yêu cầu trọng tâm. Hệ thống phun xăng điện tử (Electronic Fuel Injection - EFI) và hệ thống đánh lửa lập trình đóng vai trò cốt lõi trong việc tối ưu hóa hiệu suất nhiệt, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu phát thải ô nhiễm. Tuy nhiên, việc giảng dạy thuần túy qua lý thuyết hoặc sơ đồ nguyên lý tĩnh gây khó khăn cho người học trong việc quan sát sự tương tác đồng bộ thời gian thực giữa các tín hiệu cảm biến và cơ cấu chấp hành. Việc thực hành trực tiếp trên khoang động cơ của xe nguyên chiếc cũng gặp nhiều hạn chế do không gian bố trí chật hẹp, khó đo kiểm xung tín hiệu, tiềm ẩn rủi ro hỏng hóc thiết bị và chi phí vận hành cao.

Động cơ Epsilon 1.1L (mã hiệu G4HG) trang bị trên dòng xe Kia Morning 2011 số tự động (AT) là dòng động cơ xăng cỡ nhỏ rất phổ biến tại thị trường Việt Nam trong phân khúc xe đô thị và dịch vụ vận tải. Động cơ này sở hữu cấu trúc cơ khí nhỏ gọn, trang bị hệ thống phun xăng đa điểm MPI và hệ thống đánh lửa bô-bin đôi do hộp điều khiển điện tử (ECU/PCM) quản lý toàn diện. Đây là đối tượng nghiên cứu và giảng dạy phù hợp nhằm giúp người học nắm bắt bản chất của hệ thống điều khiển động cơ xăng hiện đại. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn đó, đề tài "Thiết kế mô hình giảng dạy động cơ EPSILON 1.1 KIA Morning 2011 AT" do sinh viên Huỳnh Xuân Hải thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Lê Thanh Quang tại Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh đã được triển khai.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

1. Nghiên cứu toàn diện cơ sở lý thuyết, sơ đồ mạch điện, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử (EFI) và hệ thống đánh lửa trên động cơ EPSILON 1.1L của xe Kia Morning 2011 AT.
2. Thiết kế sa bàn và thi công mô hình thực hành trực quan, mô phỏng chính xác các hoạt động của hệ thống nhiên liệu, đánh lửa cùng mạng lưới cảm biến đầu vào.
3. Chế tạo kết cấu cơ khí, khung giá đỡ, mặt panel mica và bố trí hệ thống truyền động đĩa xung cho cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) và cảm biến vị trí trục cam (CMP).
4. Khảo sát, đo đạc và phân tích dạng sóng tín hiệu xung thực tế của các cảm biến (CKP, CMP, cảm biến Oxy) bằng thiết bị dao động ký (Oscilloscope).
5. Tích hợp hệ thống chẩn đoán, mô phỏng các pan lỗi kỹ thuật thực tế và xây dựng khối giao tiếp dữ liệu mạng CAN bus thông qua vi điều khiển Arduino kết hợp module MCP2515 để trích xuất dữ liệu động cơ lên giao diện máy tính bằng phần mềm LabVIEW.
6. Xây dựng bộ tài liệu thuyết minh và quy trình các bài giảng thực hành phục vụ công tác giảng dạy kỹ thuật ô tô.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Động cơ xăng EPSILON 1.1L (G4HG) trang bị trên xe Kia Morning đời 2011 phiên bản số tự động (AT), trọng tâm là hộp điều khiển ECU, hệ thống cung cấp nhiên liệu (bơm xăng, lọc xăng, bộ điều áp, kim phun), hệ thống đánh lửa không bộ chia điện (bô-bin đôi, dây cao áp, bugi) và hệ thống cảm biến phục vụ điều khiển động cơ (CKP, CMP, MAP, IAT, TPS, KS, HO2S, van ISC).
• Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế mô hình sa bàn giảng dạy dạng module tĩnh có cơ cấu dẫn động tạo xung cơ - điện, không bao gồm toàn bộ thân máy nguyên khối đang nổ thực tế; tập trung vào tín hiệu điều khiển điện tử, giao tiếp mạng CAN/OBD-II và phương pháp chẩn đoán pan bệnh trong môi trường phòng thí nghiệm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và đối tượng kỹ thuật

Nghiên cứu dựa trên nền tảng lý thuyết điều khiển động cơ đốt trong sử dụng vi điều khiển trung tâm (ECU/PCM). Hệ thống tiếp nhận thông tin từ các cảm biến biến đổi đại lượng vật lý thành tín hiệu điện áp/xung tần số, xử lý tín hiệu theo thuật toán được nạp sẵn để điều khiển cơ cấu chấp hành:

• Động cơ Epsilon 1.1L (G4HG): Động cơ 4 xi-lanh thẳng hàng, dung tích 1.086 cc, cấu trúc SOHC 12 van (mỗi xi-lanh có 2 van nạp, 1 van xả), tỷ số nén 10.1:1, điều khiển phân phối khí qua trục cam dẫn động bằng đai răng.
• Hệ thống quản lý động cơ: Hộp điều khiển ECU nhận nguồn cấp khi bật khóa điện qua chân 11 và chân 56, kích hoạt mass tại chân 9 để đóng relay chính (Engine Control Relay).
• Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP): Cảm biến loại điện từ, nhận diện răng trên vành xung quay đồng bộ với trục khuỷu, phát tín hiệu xoay chiều dạng hình sin đưa về chân 40 của ECU. Vành răng có khuyết điểm để xác định điểm chết trên (TDC) của xi-lanh số 1.
• Cảm biến vị trí trục cam (CMP): Cảm biến loại hiệu ứng Hall, nhận diện vị trí trục cam để xác định kỳ sinh công và pha phối khí, phát tín hiệu xung vuông đưa về chân 41 của ECU.
• Cảm biến đo áp suất đường ống nạp (MAP) và nhiệt độ khí nạp (IAT): Cảm biến MAP chuyển đổi áp suất chân không thành tín hiệu điện áp tuyến tính (dải hoạt động từ khoảng 0.9V đến trên 4.0V tùy áp suất), phối hợp cùng điện trở nhiệt NTC của cảm biến IAT để tính toán mật độ khối lượng không khí nạp mà không cần dùng cảm biến đo gió MAF.
• Cảm biến vị trí bướm ga (TPS): Cảm biến dạng biến trở góc quay, cấp nguồn tham chiếu 5V từ ECU. Khi bướm ga đóng hoàn toàn, điện áp hồi tiếp đạt khoảng 0.9V; khi bướm ga mở hoàn toàn, điện áp đạt tối thiểu 4.0V.
• Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT): Cảm biến nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm (NTC), điện trở giảm dần khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên, quyết định chế độ bù xăng khi khởi động nguội.
• Cảm biến kích nổ (KS) và Cảm biến Oxy (HO2S): Cảm biến kích nổ dùng tinh thể áp điện gắn trên thân xy-lanh nhằm phát hiện sóng kích nổ để hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm; cảm biến Oxy giám sát nồng độ oxy dư trong khí xả để ECU điều khiển tỷ lệ hòa khí theo vòng lặp kín (closed-loop).
• Mạng truyền thông CAN bus và giao thức OBD-II: Hệ thống mạng giao tiếp vi điều khiển tốc độ cao trên ô tô, cho phép các thiết bị chẩn đoán trích xuất mã lỗi (DTC) và dữ liệu vận hành thời gian thực (Live Data).

Phương pháp nghiên cứu

Đề tài kết hợp đồng bộ các phương pháp kỹ thuật thực nghiệm:

• Phương pháp nghiên cứu tài liệu kỹ thuật: Tra cứu và phân tích cẩm nang sửa chữa (Shop Manual), sơ đồ mạch điện nguyên lý (Wiring Diagram) của tập đoàn Hyundai - Kia dành riêng cho dòng xe Kia Morning 2011 AT.
• Phương pháp thiết kế cơ khí và mô phỏng: Ứng dụng phần mềm SolidWorks để dựng bản vẽ 3D khung giá đỡ mô hình, thiết kế sa bàn và gia công mặt panel mica chứa sơ đồ mạch điện.
• Phương pháp gia công, lắp ráp và đấu nối điện: Chế tạo khung thép cơ khí, lắp ráp đĩa xung tín hiệu dẫn động bằng động cơ điện, đấu nối dây dẫn theo đúng chân giắc kỹ thuật của ECU và cụm giắc chẩn đoán OBD-II.
• Phương pháp đo kiểm và phân tích thực nghiệm: Dùng đồng hồ đo vạn năng (VOM) và máy đo dao động sóng (Oscilloscope) để khảo sát biên độ, tần số và dạng sóng của các cảm biến CKP, CMP, cảm biến Oxy; đối chiếu với đồ thị tiêu chuẩn của nhà sản xuất.
• Phương pháp lập trình nhúng và thu thập dữ liệu: Lập trình vi điều khiển Arduino kết hợp mạch chuyển đổi CAN MCP2515 đọc khung truyền dữ liệu từ cổng OBD-II/hộp ECU, truyền tín hiệu lên máy tính và xây dựng giao diện hiển thị ảo trên nền tảng LabVIEW.

Nguồn dữ liệu

Dữ liệu sử dụng trong nghiên cứu bao gồm tài liệu kỹ thuật chính hãng của Kia Motors đối với dòng xe Kia Morning đời 2011; các thông số đo kiểm thực nghiệm thu được trực tiếp trên hệ thống dây dẫn, giắc cắm hộp ECU, điện áp và điện trở các cảm biến, cùng đồ thị dạng sóng xung trích xuất từ máy đo dao động ký tại xưởng thực hành Động cơ - Khoa Cơ khí Động lực.

Thiết kế và thi công mô hình

Thiết kế kết cấu cơ khí và mặt sa bàn

Mô hình được định hình dưới dạng sa bàn thực hành chuyên dụng, kết hợp giữa khung chịu lực cơ khí và bảng hiển thị panel:

• Khung mô hình: Được hàn định hình từ thép hộp sơn tĩnh điện, kết cấu có gắn bánh xe chịu lực có khóa hãm, đảm bảo độ vững chắc khi các cơ cấu cơ khí hoạt động và thuận tiện di chuyển trong phòng thí nghiệm.
• Mặt panel hiển thị: Gia công bằng vật liệu mica cao cấp, cắt khắc laser các sơ đồ nguyên lý mạch điện, vị trí chân cắm giắc ECU, các điểm đo kiểm tín hiệu (test pins) và bố trí không gian lắp đặt các cụm chi tiết như kim phun, bô-bin, cụm van không tải ISC và các đồng hồ đo. Toàn bộ thiết kế panel được mô hình hóa chính xác trên phần mềm SolidWorks trước khi thi công.
• Cơ cấu giả lập tín hiệu trục khuỷu và trục cam: Để ECU nhận diện được trạng thái động cơ đang hoạt động mà không cần nổ máy bằng động cơ đốt trong thật, mô hình thiết kế một cụm truyền động phụ trợ gồm motor điện kéo trục mang hai đĩa xung chuyên biệt: một đĩa xung mô phỏng vành răng trục khuỷu có răng khuyết và một đĩa xung mô phỏng trục cam. Các cảm biến CKP và CMP được căn chỉnh khe hở từ chuẩn xác so với đĩa xung để phát ra tín hiệu tương tự như trên động cơ thực tế.

Bố trí hệ thống nhiên liệu và đánh lửa thực nghiệm

• Hệ thống nhiên liệu: Bao gồm bơm xăng điện đặt chìm hoặc gắn ngoài đường ống cấp, bộ lọc nhiên liệu, dàn phân phối tích hợp bộ điều áp cơ khí duy trì áp suất đường ống nạp ổn định, và cụm 4 kim phun xăng điện tử MPI. Kim phun được lắp vào ống nghiệm thủy tinh trong suốt có vạch chia dung tích, cho phép người học quan sát trực tiếp hình dạng tia phun và định lượng lưu lượng phun của từng xi-lanh.
• Hệ thống đánh lửa: Sử dụng hệ thống bô-bin đôi (đánh lửa lãng phí - wasted spark), trong đó một cuộn bô-bin điều khiển đánh lửa đồng thời cho hai bugi (cặp xi-lanh 1-4 và 2-3). Các dây cao áp dẫn đến 4 bugi được gá đặt trong hộp mica bảo vệ trong suốt, giúp quan sát tia lửa điện cao áp một cách an toàn.

Hệ thống thu thập dữ liệu CAN bus và hiển thị LabVIEW

Để hiện đại hóa mô hình giảng dạy, hệ thống được tích hợp khối giao tiếp dữ liệu số:

• Phần cứng truyền thông: Cổng OBD-II trên mô hình được kết nối với vi điều khiển Arduino thông qua module mở rộng CAN bus MCP2515 (sử dụng chip điều khiển CAN MCP2515 kết hợp bộ thu phát TJA1050), giao tiếp qua chuẩn SPI.
• Phần mềm giám sát: Dữ liệu các thông số vận hành của động cơ như tốc độ vòng tua (RPM), điện áp cảm biến, nhiệt độ nước làm mát được truyền thông nối tiếp lên máy tính và hiển thị trên giao diện đồ họa được lập trình bằng phần mềm LabVIEW. Người học có thể quan sát trực tiếp sự thay đổi thông số dưới dạng đồng hồ kim, biểu đồ thời gian thực và thanh hiển thị số.

+---------------+     CAN High / Low      +-------------------+
|  Hộp ECU/PCM  | ----------------------> | Module CAN MCP2515|
|  Kia Morning  |                         +---------+---------+
+---------------+                                   | (Chuẩn SPI)
                                                    v
+---------------+      Giao tiếp Serial    +-------------------+
| Màn hình máy  | <---------------------- |     Bo mạch       |
| tính: LabVIEW |                         | Arduino điều khiển|
+---------------+                         +-------------------+

Khối mô phỏng pan lỗi (Fault Insertion)

Trên đường dây tín hiệu nối từ các cảm biến (CKP, CMP, ECT, MAP, TPS) và cơ cấu chấp hành (kim phun, bô-bin) về ECU, tác giả bố trí một hộp công tắc đánh pan ẩn. Giảng viên có thể thiết lập các trạng thái lỗi điển hình như: hở mạch tín hiệu, chạm mass, chập dương hoặc làm sai lệch giá trị điện trở cảm biến. Sinh viên sẽ sử dụng đồng hồ đo điện và máy chẩn đoán để xác định mã lỗi (DTC), đo kiểm tín hiệu và cô lập hư hỏng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan đề tài

Chương mở đầu tập trung trình bày tính cấp thiết của việc hiện đại hóa thiết bị dạy học trong ngành kỹ thuật ô tô. Tác giả chỉ rõ khoảng cách giữa lý thuyết điều khiển điện tử và kỹ năng đo kiểm chẩn đoán thực tế trên xe. Từ đó, xác định mục tiêu thiết kế mô hình sa bàn hệ thống phun xăng và đánh lửa động cơ Epsilon 1.1L trên Kia Morning 2011 AT. Chương này cũng phân định rõ ràng đối tượng, phạm vi nghiên cứu, phương pháp tiếp cận kỹ thuật và cấu trúc tổng thể của bản thuyết minh đồ án gồm 6 chương cùng hệ thống tài liệu tham khảo và phụ lục.

Chương 2: Tổng quan về xe Kia Morning 2011 và động cơ EPSILON 1.1L

Chương 2 cung cấp bức tranh toàn diện về mẫu xe thực nghiệm và thông số kỹ thuật chi tiết của dòng động cơ Epsilon 1.1L. Tác giả phân tích các đặc tính vận hành của xe Kia Morning 2011 SA AT - mẫu hatchback 5 cửa đô thị có chiều dài cơ sở 2.370 mm, trang bị hộp số tự động 4 cấp, hệ thống treo trước kiểu MacPherson và treo sau trục xoắn bán độc lập.

Thông số kỹ thuật	Giá trị công bố trên xe Kia Morning 2011 SA AT
Kiểu thân xe	Hatchback 5 cửa
Kích thước tổng thể (Dài x Rộng x Cao)	3.480 mm (kích thước tổng thể)
Chiều dài cơ sở	2.370 mm
Khoảng sáng gầm xe	160 mm
Dung tích bình nhiên liệu	35 lít
Bán kính / Cỡ lốp	155/70 R13 hoặc 165/60 R14 (tùy phiên bản)
Hộp số	Tự động 4 cấp (AT), dẫn động cầu trước (FWD)
Mức tiêu hao nhiên liệu hỗn hợp	6.2 lít / 100 km
Hệ thống lái / Phanh	Trợ lực lái điện EPS; Phanh trước đĩa, phanh sau tang trống
Hệ thống điện nguồn	Ắc quy 12V – 45Ah

Đồng thời, chương này đi sâu vào phân tích động cơ Epsilon 1.1L (G4HG):

Đặc tính động cơ	Thông số kỹ thuật chi tiết
Mã hiệu động cơ	G4HG (Epsilon 1.1 MPI)
Cấu trúc xi-lanh	4 xi-lanh thẳng hàng, SOHC, 12 van (2 nạp, 1 xả)
Dung tích công tác	1.086 cc
Đường kính x Hành trình piston	67.0 mm x (hành trình tương ứng)
Tỷ số nén	10.1 : 1
Công suất cực đại	64 mã lực (47 kW) tại 5.500 vòng/phút
Mô-men xoắn cực đại	97 Nm tại 2.800 vòng/phút
Hệ thống cung cấp nhiên liệu	Phun xăng điện tử đa điểm (MPI)
Hệ thống đánh lửa	Đánh lửa điện tử không bộ chia điện, dùng bô-bin đôi
Nhiên liệu yêu cầu	Xăng không chì, chỉ số octan RON 92 trở lên

Bên cạnh Kia Morning (2004–2011), tác giả liệt kê danh mục các dòng xe thương mại dùng chung động cơ Epsilon 1.1L như Hyundai Atos / Atoz / Santro Xing (2004–2008), Hyundai i10 thế hệ đầu (PA, IA; 2008–2013), và một số phiên bản của Hyundai Getz (2002–2009).

Chương 3: Cơ sở lý thuyết

Chương 3 là phần lý thuyết chuyên sâu, phân tích sơ đồ chân giắc và nguyên lý làm việc của từng linh kiện trong hệ thống điều khiển động cơ Epsilon 1.1L:

• Hộp điều khiển ECU: Đóng vai trò xử lý trung tâm, quản lý lượng phun xăng, thời điểm đánh lửa, tốc độ không tải và tự chẩn đoán. Khi bật công tắc máy, nguồn điện cấp vào chân 11 và chân 56, chân số 9 của ECU được nối mass để đóng tiếp điểm của relay điều khiển động cơ (Engine Control Relay).
• Cảm biến CKP và CMP: Cảm biến CKP loại điện từ gửi tín hiệu về chân 40 của ECU; cảm biến CMP loại Hall gửi tín hiệu về chân 41 của ECU.
• Cảm biến bướm ga TPS: Sử dụng biến trở, nhận nguồn 5V từ ECU. Tác giả lập bảng thông số điện áp: bướm ga đóng hoàn toàn đạt xấp xỉ 0.9V, mở hoàn toàn đạt giá trị tối thiểu 4.0V.
• Cảm biến MAP, IAT, ECT: Bảng giá trị điện trở cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT) và nhiệt độ khí nạp (IAT) biến thiên nghịch với nhiệt độ; cảm biến MAP cung cấp điện áp tỷ lệ thuận với áp suất đường nạp (bắt đầu từ dải kiểm tra 20 kPa).
• Cảm biến kích nổ (KS) và Cảm biến Oxy (HO2S): Cung cấp các thông số dao động áp điện và nồng độ oxy dư phục vụ tối ưu hóa góc đánh lửa sớm và kiểm soát hòa khí.
• Hệ thống chấp hành: Phân tích cấu tạo bơm xăng cánh gạt, bộ điều áp màng cơ khí, cấu trúc van chia và lọc nhiên liệu, cuộn dây kim phun và bô-bin đánh lửa đôi.

Chương 4: Thi công mô hình

Chương 4 trình bày toàn bộ tiến trình chế tạo thực tế của đồ án:

• Lập bảng danh mục linh kiện chuẩn bị, lựa chọn phụ tùng chính hãng hoặc bãi tương thích của Kia Morning 2011.
• Quy trình gia công cơ khí khung bệ thép hộp, gá đỡ động cơ điện kéo đĩa xung, thiết kế và thi công mặt mica bằng máy cắt khắc chuyên dụng.
• Lắp ráp các cụm linh kiện: ECU, cảm biến CKP, CMP, MAP, bướm ga, dàn kim phun, bô-bin đánh lửa, ắc quy nguồn và hộp cầu chì relay.
• Kiểm tra hệ thống dây điện, thử thông mạch từng chân giắc kết nối từ cảm biến về hộp ECU theo đúng sơ đồ mạch điện nguyên bản.
• Tiến hành đo kiểm dạng sóng tín hiệu xung bằng máy Oscilloscope chuyên dụng: ghi nhận xung sin xoay chiều có khoảng khuyết của cảm biến CKP, xung vuông sắc cạnh của cảm biến CMP, và sự dao động điện áp tuần hoàn của cảm biến Oxy trong khoảng 0.1V - 0.9V.
• Thiết kế hệ thống công tắc đánh pan lỗi kỹ thuật phục vụ khảo sát hư hỏng.
• Lập trình nhúng: Kết nối chân tín hiệu mạng CAN từ giắc OBD-II tới module MCP2515 và bo mạch Arduino; xây dựng chương trình trên máy tính bằng LabVIEW để hiển thị các thông số động cơ trực quan trên màn hình.

Chương 5: Xây dựng các bài giảng thực hành

Nhằm chuyển giao mô hình vào thực tế giảng dạy, chương 5 thiết lập hệ thống 4 bài thực hành chuẩn hóa:

1. Bài thực hành 1: Kiểm tra hệ thống đánh lửa. Đo điện trở cuộn sơ cấp và thứ cấp của bô-bin đôi, kiểm tra điện trở dây cao áp, kiểm tra tình trạng điện cực bugi và quan sát chất lượng tia lửa điện khi hệ thống vận hành.
2. Bài thực hành 2: Kiểm tra hệ thống phun nhiên liệu. Đo điện trở cuộn dây của từng kim phun xăng, kiểm tra xung điều khiển nhấc kim từ ECU bằng đèn LED kiểm tra xung chuyên dụng hoặc oscilloscope, đo lưu lượng và kiểm tra độ tơi của tia phun trên ống thủy tinh.
3. Bài thực hành 3: Kiểm tra bơm xăng và mạch cấp nguồn. Đo điện áp cấp tới bơm nhiên liệu, kiểm tra hoạt động của relay bơm xăng, đo áp suất nhiên liệu trên dàn phân phối bằng đồng hồ đo áp suất cơ khí.
4. Bài thực hành 4: Kiểm tra và đo xung tín hiệu cảm biến trục cam và trục khuỷu. Kết nối thiết bị dao động ký với chân tín hiệu 40 (CKP) và 41 (CMP), thiết lập thang đo thời gian/điện áp, ghi nhận và phân tích mối quan hệ góc quay giữa trục khuỷu và trục cam, xác định điểm khuyết của vành răng tương ứng với điểm chết trên (TDC).

Chương này cũng phân tích lợi ích sư phạm, nâng cao kỹ năng tư duy logic và kỹ năng thực hành phân tích pan bệnh cho sinh viên ngành ô tô.

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ khối lượng công việc đã hoàn thành so với nhiệm vụ thiết kế ban đầu; nêu bật giá trị khoa học và ứng dụng của sa bàn giảng dạy; đồng thời đưa ra các đề xuất cải tiến và hướng phát triển mở rộng trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

• Chế tạo thành công 01 mô hình sa bàn giảng dạy hoàn chỉnh về hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa của động cơ Epsilon 1.1L Kia Morning 2011 AT, vận hành an toàn và ổn định.
• Khung giá đỡ cơ khí và mặt panel mica hiển thị đầy đủ sơ đồ chân giắc ECU, hệ thống cọc đo kiểm (test point), cho phép đo đạc thông số điện áp, điện trở và xung tín hiệu mà không cần chích dây điện làm hỏng hệ thống dây dẫn.
• Mô phỏng chính xác hoạt động đồng bộ của cơ cấu đánh lửa bô-bin đôi và cụm 4 kim phun MPI thông qua cụm đĩa xung CKP và CMP dẫn động độc lập.
• Ghi nhận và phân tích thành công dạng sóng xung thực nghiệm bằng dao động ký Oscilloscope:
  • Tín hiệu cảm biến CKP (loại điện từ) cho ra dạng sóng sin biến đổi biên độ theo tốc độ quay, thể hiện rõ đoạn khuyết răng phục vụ xác định điểm chết trên xi-lanh 1.
  • Tín hiệu cảm biến CMP (loại Hall) cho ra dạng sóng vuông chuẩn mức logic 0V - 5V.
  • Tín hiệu cảm biến Oxy phản ánh sự biến thiên điện áp liên tục trong dải 0.1V - 0.9V mô phỏng trạng thái hòa khí giàu/nghèo.
• Tích hợp thành công khối giao tiếp CAN bus qua Arduino và module MCP2515, trích xuất dữ liệu vận hành lên màn hình giao diện LabVIEW theo thời gian thực.
• Thiết lập hệ sinh thái pan bệnh bằng hệ thống công tắc gạt, cho phép giả lập các hư hỏng hở mạch, ngắn mạch cảm biến và cơ cấu chấp hành để sinh viên rèn luyện kỹ năng chẩn đoán.
• Hoàn thiện 01 bộ thuyết minh đồ án kỹ thuật chi tiết cùng giáo trình hướng dẫn thực hiện 4 bài tập thực hành chuyên sâu.

Đóng góp cho công tác đào tạo kỹ thuật

• Giải quyết trực tiếp nhu cầu trang thiết bị dạy học trực quan của Bộ môn Động cơ - Khoa Cơ khí Động lực, khắc phục những rủi ro và bất tiện khi cho sinh viên thực tập trực tiếp trên xe thật.
• Tạo ra công cụ hỗ trợ giảng viên trong việc giảng dạy các học phần Thực hành Động cơ đốt trong, Điện - Điện tử ô tô và Chẩn đoán kỹ thuật ô tô.
• Kết hợp liên ngành giữa Cơ khí động lực, Điện tử ô tô và Công nghệ phần mềm (Arduino, LabVIEW), giúp người học tiếp cận xu hướng chẩn đoán kỹ thuật số hiện đại.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

• Đề tài tập trung nghiên cứu trên sa bàn mô phỏng tĩnh, động cơ không đốt cháy hỗn hợp hòa khí trong buồng đốt thực tế; việc cấp nhiên liệu qua kim phun chủ yếu dùng dung dịch kiểm tra mô phỏng hoặc xăng tuần hoàn cục bộ trong ống nghiệm.
• Một số cảm biến phụ tải nhiệt và khí nạp (như ECT, MAP) hoạt động dựa trên các tín hiệu giả lập cơ học hoặc điện trở biến thiên, chưa phản ánh hoàn toàn sự biến thiên nhiệt động học phức tạp trong điều kiện xe vận hành trên đường có tải trọng thay đổi.

Hướng phát triển và mở rộng

• Nâng cấp mô hình thành trạm chẩn đoán thông minh: Mở rộng khả năng đọc - xóa mã lỗi DTC chuyên sâu tương thích với các máy chẩn đoán chuyên dụng (GDS, Scan Tool) thông qua cổng OBD-II tiêu chuẩn.
• Bổ sung các cảm biến phụ tải nâng cao như giả lập tải trọng điều hòa không khí, cảm biến vị trí cần số tự động (D, N, R, P) để khảo sát chiến lược bù ga không tải của hộp ECU.
• Mở rộng giao diện điều khiển trên LabVIEW thành hệ thống SCADA thu nhỏ, cho phép ghi lại dữ liệu (Data Logging) trong thời gian dài để phục vụ các đề tài nghiên cứu khoa học chuyên sâu về thuật toán tối ưu hóa hòa khí.

Giá trị tham khảo

Tài liệu thuyết minh đồ án và sản phẩm mô hình mang lại giá trị thực tiễn đối với:

• Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô: Là tài liệu tham khảo trong các môn học Điện động cơ, Hệ thống điều khiển động cơ xăng, Kỹ thuật chẩn đoán ô tô; đồng thời là hình mẫu kỹ thuật cho sinh viên các khóa sau khi thực hiện đồ án môn học hoặc khóa luận tốt nghiệp về thiết kế sa bàn giảng dạy.
• Giảng viên và kỹ thuật viên xưởng: Cung cấp sơ đồ mạch điện chi tiết, bảng tra cứu giá trị thông số chân giắc hộp ECU, giá trị điện áp, điện trở chuẩn của các cảm biến trên dòng động cơ G4HG Epsilon 1.1L, hỗ trợ biên soạn giáo án thực hành.
• Kỹ thuật viên sửa chữa ô tô: Phần phân tích dạng sóng xung Oscilloscope của cảm biến CKP, CMP và cảm biến Oxy cung cấp cơ sở dữ liệu hữu ích cho việc chẩn đoán hư hỏng thực tế tại các xưởng dịch vụ đối với dòng xe Kia Morning và Hyundai i10 thế hệ cũ.

Câu hỏi thường gặp

1. Tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) và cảm biến vị trí trục cam (CMP) trên động cơ Epsilon 1.1L được gửi về các chân nào của hộp ECU? Theo sơ đồ mạch điện hệ thống điều khiển được phân tích trong đồ án, tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP - loại điện từ) được gửi về chân số 40 của hộp ECU; trong khi đó, tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam (CMP - loại cảm biến Hall) được gửi về chân số 41 của hộp ECU.

2. Động cơ Epsilon 1.1L (G4HG) trang bị trên Kia Morning 2011 AT có những thông số cơ khí và công suất cơ bản nào? Động cơ G4HG là loại 4 xi-lanh thẳng hàng, dung tích công tác 1.086 cc, cơ cấu phối khí SOHC 12 van, tỷ số nén 10.1:1, đường kính xy-lanh 67.0 mm. Động cơ sản sinh công suất cực đại 64 mã lực (47 kW) tại vòng tua 5.500 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại đạt 97 Nm tại vòng tua 2.800 vòng/phút.

3. Dải điện áp hoạt động tiêu chuẩn của cảm biến vị trí bướm ga (TPS) được ghi nhận trong nghiên cứu là bao nhiêu? Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) là loại biến trở được ECU cấp nguồn điện áp tham chiếu 5V. Điện áp đầu ra từ cảm biến đạt giá trị khoảng 0.9V khi bướm ga đóng hoàn toàn (vị trí cầm chừng) và đạt giá trị tối thiểu 4.0V khi bướm ga được mở hoàn toàn.

4. Mô hình giảng dạy sử dụng giải pháp kỹ thuật nào để trích xuất dữ liệu CAN bus và hiển thị thông số động cơ lên máy tính? Đề tài sử dụng vi điều khiển Arduino kết hợp cùng module giao tiếp mạng CAN MCP2515 (kết nối qua giao tiếp SPI) để nhận dữ liệu từ đường truyền CAN/cổng OBD-II của hộp ECU động cơ. Tín hiệu sau đó được truyền nối tiếp qua cổng USB lên máy tính và hiển thị trực quan thông qua giao diện đồ họa được lập trình trên phần mềm LabVIEW.

5. Hệ thống đánh lửa trên động cơ Epsilon 1.1L thuộc loại nào và nguyên lý cấp điện cao áp ra sao? Hệ thống đánh lửa của động cơ Epsilon 1.1L là hệ thống đánh lửa điện tử không sử dụng bộ chia điện (Distributorless Ignition System), sử dụng bô-bin đôi (đánh lửa lãng phí - wasted spark). Mỗi cuộn bô-bin đảm nhận cấp điện cao áp đồng thời cho một cặp bugi ở hai xi-lanh (cặp 1-4 và cặp 2-3), trong đó một xi-lanh đánh lửa ở cuối kỳ nén để sinh công và xi-lanh còn lại đánh lửa ở kỳ xả.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế mô hình giảng dạy động cơ EPSILON 1.1 KIA Morning 2011 AT" của tác giả Huỳnh Xuân Hải đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu nghiên cứu và chế tạo kỹ thuật đề ra. Tác giả đã hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về hệ thống điều khiển động cơ xăng MPI, thiết kế kết cấu cơ khí sa bàn vững chắc và thi công hoàn chỉnh hệ thống điện điều khiển, nhiên liệu, đánh lửa cùng cơ cấu giả lập xung CKP/CMP. Việc tích hợp thành công phép đo dao động ký tín hiệu cảm biến, hệ thống tạo pan lỗi và khối hiển thị dữ liệu CAN bus qua Arduino - LabVIEW đã mang lại một thiết bị thí nghiệm trực quan, có giá trị học thuật và tính ứng dụng thực tiễn cao cho công tác đào tạo kỹ thuật ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1.1 Lý do chọn đề tài Trong bối cảnh công nghiệp ô tô ngày càng phát triển mạnh mẽ, việc nâng cao chất lượng đào tạo kỹ thuật viên và kỹ sư ô tô trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.1 trên dòng xe Kia Morning là động cơ phổ biến, được ứng dụng trên nhiều dòng xe tại Việt Nam và nhiều quốc gia khác nhờ vào tính ổn định, tiết kiệm nhiên liệu và hiệu quả vận hành tốt. Tuy nhiên, việc học lý thuyết suông về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử (EFI) cùng hệ thống đánh lửa trên động cơ không đủ để giúp sinh viên ngành kỹ thuật ô tô hiểu sâu, nắm chắc và có thể ứng dụng linh hoạt vào thực tế. Do đó, việc thiết kế một mô hình giảng dạy trực quan, sinh động và có khả năng mô phỏng chính xác các hệ thống này sẽ giúp sinh viên tiếp cận kiến thức một cách thực tế hơn, đồng thời phát triển kỹ năng phân tích, chẩn đoán và xử lý các lỗi kỹ thuật thường gặp. Ngoài ra, mô hình giảng dạy cũng là công cụ hỗ trợ đắc lực cho giảng viên trong việc truyền đạt kiến thức, giúp sinh viên dễ dàng quan sát, thao tác và thực hành trên các hệ thống tương tự như trên xe thực tế mà không phải trực tiếp tháo lắp trên xe thật, tiết kiệm thời gian và chi phí đào tạo.

Vì những lý do trên, em quyết định lựa chọn đề tài “Thiết kế mô hình giảng dạy động cơ EPSILON 1.1 trên Kia Morning AT 2011” nhằm tạo ra một sản phẩm thiết thực, góp phần nâng cao hiệu quả giảng dạy và đào tạo trong lĩnh vực kỹ thuật ô tô. Mục tiêu đề tài Mục tiêu chính của đề tài là thiết kế và xây dựng mô hình giảng dạy hệ thống động cơ EPSILON trên xe Kia Morning nhằm phục vụ cho công tác đào tạo kỹ thuật ô tô tại các trường đại học, cao đẳng và trung tâm dạy nghề. Cụ thể các mục tiêu bao gồm: - Nghiên cứu và tìm hiểu kỹ lưỡng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử (EFI) và hệ thống đánh lửa trên động cơ EPSILON 1.1 để làm cơ sở thiết kế mô hình chính xác và sát thực tế. - Thiết kế mô hình sa bàn mô phỏng hệ thống phun xăng và đánh lửa trên động cơ EPSILON 1.1, giúp sinh viên quan sát, thực hành và hiểu rõ hơn về quá trình vận hành của hệ thống.

1 - Tạo ra mô hình giảng dạy có tính trực quan, dễ sử dụng và an toàn, giúp tăng hiệu quả học tập, đồng thời giảm thiểu rủi ro và chi phí trong việc thực hành trên xe thật. - Phát triển tài liệu hướng dẫn thực hành kèm theo mô hình, bao gồm sơ đồ mạch điện, quy trình kiểm tra và xử lý sự cố, hỗ trợ giảng viên và sinh viên trong quá trình đào tạo. - Góp phần nâng cao kỹ năng thực hành, khả năng phân tích, chẩn đoán và xử lý sự cố của sinh viên, giúp họ sẵn sàng hơn khi làm việc trong môi trường thực tế sau khi tốt nghiệp. - Mở rộng khả năng áp dụng mô hình trong giảng dạy các hệ thống điều khiển động cơ khác trong tương lai, hướng đến phát triển mô hình giảng dạy đa dạng, hiện đại.

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi đề tài Đề tài tập trung nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử (EFI) và hệ thống đánh lửa trên động cơ EPSILON 1.1 trang bị trên xe Kia Morning AT 2011. Các thành phần chính trong hệ thống như cảm biến trục khuỷu, cảm biến trục cam, bơm xăng, kim phun nhiên liệu, bô- bin đánh lửa, bộ điều khiển điện tử ECU và các mạch điện liên quan được xem là trọng tâm nghiên cứu nhằm xây dựng mô hình giảng dạy chính xác, trực quan. Phương pháp nghiên cứu đề tài Nhóm nghiên cứu sử dụng các phương pháp chính gồm: - Nghiên cứu tài liệu: Thu thập và phân tích các tài liệu kỹ thuật về động cơ EPSILON 1.1 và hệ thống phun xăng, đánh lửa. - Phân tích hệ thống: Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong hệ thống.

- Mô phỏng và xây dựng mô hình: Xây dựng mô hình sa bàn mô phỏng hệ thống phun xăng và đánh lửa, lựa chọn linh kiện phù hợp và kiểm tra vận hành. - Đánh giá mô hình: Thử nghiệm và nhận phản hồi để hoàn thiện mô hình phục vụ giảng dạy. Cấu trúc đề tài Chương 1 : Tổng quan đề tài Chương 2 : Tổng quan về xe Kia Morning 2011 và động cơ EPSILON 1.1L Chương 3 : Cơ sở lý thuyết Chương 4 : Thi công mô hình 2 Chương 5 : Xây dựng các bài giảng thực hành Chương 6: Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục. TỔNG QUAN VỀ XE KIA MORNING 2011 VÀ ĐỘNG CƠ KAPPA 1.1 Giới thiệu chung về Kia Morning 2011 Kia Morning 2011 là một trong những mẫu xe hatchback cỡ nhỏ được ưa chuộng nhất trên thị trường Việt Nam cũng như nhiều quốc gia khác trong khu vực Đông Nam Á.

Được nhập khẩu và phân phối bởi thương hiệu Kia Motors – một trong những nhà sản xuất ô tô hàng đầu Hàn Quốc, Kia Morning luôn được đánh giá cao về thiết kế trẻ trung, khả năng vận hành ổn định, cùng mức giá hợp lý, phù hợp với đại đa số người tiêu dùng Việt Nam, đặc biệt là nhóm khách hàng đô thị, gia đình nhỏ và những người mới lái xe. Phiên bản Kia Morning 2011 đánh dấu sự nâng cấp đáng kể so với các thế hệ trước về cả ngoại thất lẫn nội thất. Xe sở hữu kiểu dáng nhỏ gọn với thiết kế khí động học tinh tế, giúp giảm sức cản không khí, từ đó cải thiện hiệu quả tiêu hao nhiên liệu và độ ổn định khi vận hành. Đường nét xe được bo tròn mềm mại nhưng vẫn tạo được sự khỏe khoắn, hiện đại, phù hợp với xu hướng thiết kế của các mẫu xe đô thị thời điểm đó.1 Hình ảnh Kia Morning 2011 Bên cạnh đó, Kia Morning 2011 còn được trang bị các tính năng tiện nghi phù hợp với nhu cầu sử dụng hàng ngày như hệ thống điều hòa không khí, hệ thống âm thanh đa phương tiện, kính chỉnh điện, khóa trung tâm, cùng khoang nội thất thiết kế rộng rãi và 4 thoải mái cho cả người lái lẫn hành khách, giúp nâng cao trải nghiệm di chuyển.

Nội thất được bố trí hợp lý, dễ thao tác với các bảng điều khiển và hệ thống đồng hồ hiển thị rõ ràng. Về khả năng vận hành, Kia Morning 2011 sử dụng động cơ EPSILON 1.1 tiết kiệm nhiên liệu, đi kèm hộp số tự động 4 cấp (AT), đáp ứng tốt nhu cầu di chuyển trong thành phố cũng như các chuyến đi đường dài ngắn. Hệ thống khung gầm và treo xe được thiết kế tối ưu để mang lại cảm giác lái êm ái, ổn định, đồng thời đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Ngoài ra, Kia Morning 2011 còn được chú trọng cải tiến về hệ thống an toàn như phanh ABS, hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD) và túi khí cho người lái và hành khách, giúp giảm thiểu rủi ro khi xảy ra va chạm.

Điều này góp phần tạo nên niềm tin cho khách hàng về một mẫu xe đô thị nhỏ gọn nhưng vẫn đảm bảo tiêu chuẩn an toàn cần thiết.1 Bảng thông số kỹ thuật Kia Morning SA 2011 AT Thông số kỹ thuật Thông số cơ bản Kiểu thân xe Hatback 5 cửa Kích thước tổng thể (DxRxC) 3.480 mm Chiều dài cơ sở 2.370 mm Khoảng sáng gầm xe 160 mm Dung tích thùng nhiên liệu 35 lít Hệ thống khung gầm và hệ truyền động Hệ thống treo trước Kiểu MacPherson 5 Hệ thống treo sau Trục xoắn bán độc lập Phanh phía trước Phanh đĩa Phanh phía sau Tang trống Hệ thống lái EPS (Trợ lực điện tử) Cỡ lốp 155/70 R13 hoặc 165/60 R14 (tùy phiên bản) Hộp số Tự động 4 cấp (AT) Dẫn động Cầu trước (FWD) Mức tiêu thụ nhiên liệu 6.2L /100km (Đường hỗn hợp) Hệ thống điện và các trang bị khác Ắc quy 12V – 45Ah Hệ thống điều hòa Chỉnh tay / Tự động (tùy phiên bản) Hệ thống giải trí Radio/CD, không có USB/AUX trên bản tiêu chuẩn Hệ thống an toàn 1 túi khí, không có ABS hoặc EBD ở bản tiêu chuẩn Kia Morning 2011 phiên bản SA số tự động (AT) được đánh giá là một trong những mẫu xe đô thị hạng A có hiệu năng và trang bị khá toàn diện trong phân khúc tại thời điểm ra mắt. So với các đối thủ như Hyundai i10, Chevrolet Spark hay Toyota Wigo (xuất hiện sau), Morning 2011 SA có một số ưu điểm nổi bật. Cụ thể, xe được trang bị các tính năng an toàn đáng chú ý như hệ thống phanh chống bó cứng (ABS), túi khí cho người lái và cảm biến lùi – những trang bị mà nhiều đối thủ 6 cùng thời vẫn còn thiếu hoặc chỉ xuất hiện trên các phiên bản cao cấp. Ngoài ra, với chiều dài cơ sở đạt 2.370 mm, Kia Morning SA 2011 mang lại không gian nội thất tương đối rộng rãi so với kích thước tổng thể, tạo sự thoải mái cho người sử dụng trong môi trường đô thị.

Bên cạnh đó, mức tiêu thụ nhiên liệu tiết kiệm, chi phí vận hành thấp cùng khả năng vận hành ổn định giúp Kia Morning SA 2011 trở thành lựa chọn phù hợp cho nhu cầu đi lại hàng ngày, đặc biệt trong điều kiện giao thông đô thị đông đúc. Nhìn chung, xe đem đến sự cân bằng hợp lý giữa hiệu suất, tính kinh tế và tiện nghi sử dụng trong phân khúc xe cỡ nhỏ. Tổng quan về động cơ EPSILON 1.1 sử dụng trên Kia Morning 2011 2.1 Giới thiệu chung về động cơ EPSILON 1.1 là một trong những dòng động cơ thế hệ nhỏ do Tập đoàn Hyundai – Kia phát triển, nhằm tiết kiệm nhiên liệu, giảm thiểu phát thải và đảm bảo độ bền trong vận hành. Được trang bị trên mẫu xe Kia Morning từ thế hệ đầu tiên (phiên bản AT 2011), động cơ này đã chứng minh được hiệu quả thực tế trong điều kiện đô thị, đồng thời đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Euro 3 – Euro 4 theo thị trường.1L, mang mã hiệu G4HG, là một trong những dòng động cơ xăng do Hyundai-Kia phát triển dành riêng cho các dòng xe cỡ nhỏ như Kia Morning, Hyundai Atos, i10 thế hệ đầu.

Đây là loại động cơ 4 xi-lanh thẳng hàng, dung tích 1.086 cc, có thiết kế sử dụng trục cam đơn SOHC (Single Overhead Camshaft) với tổng cộng 12 van – mỗi xi-lanh được bố trí 3 van (2 van nạp và 1 van xả).