Đồ án Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ... KHOA ...  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE Giáo viên hướng dẫn: ............................................ Sinh viên thực hành: ............................................ Lớp:......................................................................... MSSV: ................................................................... Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 1 PHẦN MỞ ĐẦU Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------- ------------------- Tp HCM, ngày…… tháng 01 năm 2008. Giáo viên hướng dẫn PGS. TS. ĐỖ VĂN DŨNG Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 3 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------- --------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Tp. HCM, ngày…… tháng 01 năm 2008. Giáo viên phản biện ThS. NGUYỄN VĂN LONG GIANG Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 4 LỜI CẢM ƠN Nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn Thầy Đỗ Văn Dũng đã cung cấp tài liệu cũng như tận tình chỉ dạy, hướng dẫn trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện đề tài này. Xin chân thành cám ơn các thầy trong Khoa Cơ Khí Động Lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật đã tận tình chỉ dẫn, trực tiếp giúp đỡ và tạo cho chúng em điều kiện làm việc tốt trong suốt quá trình thực hiện đề tài này. Cảm ơn sự đóng góp ý kiến của các bạn sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực để nhóm thực hiện chúng tôi hoàn thành tốt đề tài này. Xin trân trọng cám ơn. Nhóm sinh viên thực hiện Đặng Thành Chơn Nguyễn Trọng Nhân Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 5 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU Nhận xét của giáo viên hướng dẫn----------------------------------------------- 2 Nhận xét của giáo viên duyệt ----------------------------------------------------- 3 Lời cảm ơn -------------------------------------------------------------------------- 4 Mục lục ------------------------------------------------------------------------------ 5 NỘI DUNG CHƯƠNG I: DẪN NHẬP ------------------------------------------------------10 1. Lý do chọn đề tài -----------------------------------------------------10 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu----------------------------------10 3. Phương pháp nghiên cứu --------------------------------------------11 4. Các bước thực hiện---------------------------------------------------11 5. Kế hoạch nghiên cứu ------------------------------------------------11 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU MÔ HÌNH --------------------------------12 I. Cấu tạo mô hình ---------------------------------------------------------12 II. Sơ đồ mạch điện---------------------------------------------------------16 III. Sơ đồ chân ECU---------------------------------------------------------18 IV. Các yêu cầu khi sử dụng mô hình-------------------------------------21 CHƯƠNG III: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI ĐỘNG CƠ 3S-FSE -------------------------------------------- 22 A Mô tả chung ----------------------------------------------------------------22 B Hệ thống điều khiển điện tử GDI ---------------------------------------24 I. Tổng quát ----------------------------------------------------------------24 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 6 II. Các cảm biến hệ thống phun xăng 3S – FSE -----------------------25 1. Vị trí các cảm biến bố trí trên xe----------------------------------25 2. Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp ---------------25 3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ---------------------------------28 4. Cảm biến vị trí bướm ga ------------------------------------------29 5. Cảm biến vị trí bàn đạp ga-----------------------------------------30 6. Cảm biến ôxy --------------------------------------------------------30 7. Cảm biến tốc độ động cơ và vị trí piston G và NE -------------32 8. Cảm biến kích nổ ---------------------------------------------------33 III. Các mạch điều khiển cơ bản-------------------------------------------36 1. Mạch nguồn----------------------------------------------------------36 2. Mạch điều khiển bơm ----------------------------------------------37 3. Mạch khởi động -----------------------------------------------------38 IV. Điều khiển phun nhiên liệu --------------------------------------------39 1. Bơm cao áp ----------------------------------------------------------39 2. Điều khiển phun nhiên liệu ----------------------------------------40 3. Mạch dẫn động kim phun------------------------------------------42 V. Điều khiển đánh lửa ----------------------------------------------------43 1. Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa ------------------------------43 2. Tín hiệu igt thời điểm đánh lửa -----------------------------------44 3. Tín hiệu xác nhận đánh lửa IGF ----------------------------------44 VI. Hệ thống chuẩn đoán OBD II ---------------------------------------45 1. Mô tả------------------------------------------------------------------45 2. Kiểm tra đèn báo hiệu ----------------------------------------------45 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 7 3. Phát hiện mã lỗi -----------------------------------------------------45 VII. Hệ thống VVT-i--------------------------------------------------------48 1. Cấu tạo ---------------------------------------------------------------48 2. Hoạt động ------------------------------------------------------------49 3. Dạng xung điều khiển ----------------------------------------------50 VIII. Hệ thống luân hồi khí thải EGR ------------------------------------51 1. Motor bước điều khiển van EGR ---------------------------------51 2. Sơ đồ mạch điện van EGR-----------------------------------------52 3. Tác dụng EGR bên trong của hệ thống VVT-i------------------52 CHƯƠNG IV: BÀI GIẢNG THỰC HÀNH --------------------------- 54 4. Kiểm tra điện áp ----------------------------------------------------55 5. Kiểm tra mạch cấp nguồn -----------------------------------------59 6. Kiểm tra bơm tiếp vận ---------------------------------------------62 7. Kiểm tra kim phun -------------------------------------------------66 8. Kiểm tra kim phun khởi động lạnh ------------------------------69 9. Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát ----------------------74 10. Kiểm tra cảm biến nhiệt độ không khí nạp ---------------------77 11. Kiểm tra cảm biến ôxy --------------------------------------------80 12. Kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga -------------------------------83 13. Kiểm tra cảm biến vị trí bàn đạp ga -----------------------------86 14. Kiểm tra cảm biến áp suất trên đường ống nạp -----------------89 15. Kiểm tra mạch tín hiệu G, NE ------------------------------------93 16. Kiểm tra mạch tín hiệu đánh lửa ----------------------------------96 17. Kiểm tra bơm cao áp -----------------------------------------------99 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 8 18. Kiểm tra bộ khuếch đại điện áp EDU -------------------------- 102 19. Kiểm tra hệ thống thay đởi góc phối khí VVT-i-------------- 106 20. Kiểm tra van xoáy SCV------------------------------------------ 108 21. Kiểm tra hệ thống tuần hoàn khí xả EGR --------------------- 110 22. Chẩn đoán OBDII trên động cơ 3S-FSE----------------------- 113 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 9 NỘI DUNG Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 10 CHƯƠNGI: DẪN NHẬP 1. Lý do chọn đề tài  Bước vào thế kỷ thứ 21 với tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ và nhu cầu học của mọi người ngày càng cao, phần lớn học sinh đều có thể vào học hệ đại học hoặc cao đẳng, kể cả những người đi làm trở lại học đại học, cao đẳng với các chuyên ngành nâng cao ngày càng đông như hiện nay. Do vậy, đổi mới phương pháp dạy học là yêu cầu cấp bách, dựa trên những quan điểm phát huy tính tích cực người học, đề cao vai trò tự học của người học, kết hợp với sự hướng dẫn của giáo viên đang được áp dụng rộng rãi. Sự phát triển này đã làm thay đổi không chỉ cách giảng mà còn thay đổi cả quá trình tổ chức dạy học, ứng dụng cộng nghệ dạy học, phương tiện kỹ thuật dạy học trong giảng dạy...do đó khắc phục nhược điểm của phương pháp cũ, tạo ra chất lượng của phương pháp mới cho giáo dục – đào tạo, đây cũng là chủ trương của nhà nước đề ra: đổi mới mạnh mẽ nội dung và phương pháp dạy học, học tập, chú trọng chất lượng không chạy theo số lượng...Đặc biệt đối với các ngành cơ khí ôtô, việc nghiên cứu và chế tạo mô hình phục vụ cho công tác dạy và học là nhu cầu cấp thiết của xã hội.  Ngoài ra, nhằm cập nhật những công nghệ mới và tăng tính trực quan hóa trong giảng dạy và học tập, với mục đích nâng cao chất lượng dạy và học. Mô hình này được thiết kế và chế tạo gồm phần động cơ và phần sa bàn với đầy đủ hệ thống điện của động cơ. Song song đó còn có các bài giảng mẫu được thiết kế dưới dạng phiếu thực hành giúp cho việc giảng dạy và học tập trên mô hình đạt kết quả cao nhất. Chính vì lẽ đó, người nghiên cứu như chúng tôi quyết định thiết kế, chế tạo mô hình đông cơ phun xăng trực tiếp (GDI) với mong muốn giúp các bạn sinh viên dễ dàng tiếp thu để việc học có hiệu quả cao hơn. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu. a. Mục tiêu  Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên hướng dẫn sinh viên trong quá trình thực tập.  Giúp cho sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào bài học thực hành.  Sinh viên có điều kiện quan sát mô hình một cách trực quan, dễ cảm nhận được hình dạng và vị trí các chi tiết lắp đặt trên hệ thống phun xăng trực tiếp GDI  Giúp sinh viên kiểm tra và đo đạc các thông số của hệ thống phun xăng, đánh lửa trên động cơ 3S-FSE.  Góp phần hiện đại hóa phương tiện và phương pháp dạy thực hành trong giáo dục-đào tạo. Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 11  Giúp sinh viên tiếp thu bài tốt hơn. b. Nhiệm vụ.  Thiết kế, chế tạo mô hình động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE.  Sơ lược về phun xăng trực tiếp và các hệ thống điều khiển GDI  Thiết kế các bài giảng thực hành phục vụ cho việc giảng dạy và thực hành trên mô hình này. 3. Phương pháp nghiên cứu  Để đề tài được hoàn thành chúng tôi đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu. Trong đó đặc biệt là phương pháp tham khảo tài liệu, thu thập các thông tin liên quan, học hỏi kinh nghiệm của thầy cô, bạn bè, nghiên cứu các mô hình giảng dạy cũ,… từ đó tìm ra những ý tưởng mới để hình thành đề cương của đề tài, cũng như cách thiết kế mô hình. Song song với nó, chúng tôi còn kết hợp cả phương pháp quan sát và thực nghiệm để có thể chế tạo được mô hình và biên soạn các bài thực hành mẫu một cách hiệu quả 4. Các bước thực hiện  Tham khảo tài liệu.  Thiết kế khung đỡ động cơ và gá đặt động cơ.  Thiết kế sa bàn và cách bố trí các chi tiết trên sa bàn.  Thiết kế các chi tiết phụ.  Tiến hành đo đạc, kiểm tra, thu thập các thông số.  Nghiệm thu các thông số kiểm tra.  Thiết kế các bài giảng thực hành cho mô hình.  Viết báo cáo. 5. Kế hoạch nghiên cứu Đề tài được thực hiện trong vòng 7 tuần, các công việc được bố trí như sau:  Giai đoạn 1: - Thu thập tài liệu, xác định nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, xác định mục tiêu nghiên cứu, phân tích tài liệu liên hệ. - Thiết kế mô hình. - Thi công.  Giai đoạn 2: - Viết thuyết minh. - Hoàn thiện đề tài. Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 12 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU MÔ HÌNH I. CẤU TẠO MÔ HÌNH: Hình 2-1:Mô hình nhìn từ trước Hình 2-2: Mô hình nhìn từ trên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 13 1/. Phần sa bàn: Hình 2-3: Sa bàn - 1- ECU - 2- Bảng chân ECU - 3- Relay IG2, relay PUMP, relay EFI, relay INJ, relay FAN, relay ST - 4- OBD II (check connector) - 5- EDU 2/. Phần động cơ: Mô hình được gắn động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE. Trên động cơ gồm có: Hình 2-4: Động cơ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 14 - Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính với hai tín hiệu VTA và VTA2. - Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại tuyến tính với hai tín hiệu VPA và VPA2. - Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. - Cảm biến nhiệt độ không khí nạp. - Cảm biến ôxy có dây nung HT. - Cảm biến nhiệt độ nước báo về tableau. - Cảm biến áp lực nhớt báo về tableau. - Cảm biến áp lực nhiên liệu PR - Cảm biến áp suất trên đường ống nạp PIM - Cảm biến vị trí trục khuỷu NE - Cảm biến vị trí trục cam G - Cảm biến vị trí van xoáy SCVP - Motor bướm ga điện tử M+, M- - Ly hợp bướm ga CL+, CL- - Van xoáy SCV+, SCV- - Van hồi nhiên liệu FP+, FP- - VVT-i OSV+, OSC- - Van tuần hoàn khí xả EGR1, EGR2, EGR3, EGR4 - 04 kim phun trên động cơ. - Kim phun khởi động lạnh INJS. - Quạt làm mát động cơ - Bơm tiếp vận - Bơm cao áp - Ac quy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 15 - Bàn đạp ga. - Đường nhiên liệu đến và về. - Thùng xăng - Lọc xăng. Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 16 II. SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 17 Hình 2-5: Sơ đồ đấu dây động cơ 3S-FSE Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 18 III. SƠ ĐỒ VỊ TRÍ CHÂN ECU: Hình 2-6: Sơ đồ chân ECU Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 19 Kí hiệu Tên gọi E01 E02 #1 #2 #3 #4 INJF BATT +B +B1 STA THA THW FC VC PIM IGF IGT1,2,3,4 G22 NE- NE+ OX E1 E2 M+, M- CL+, CL- Mass của kim phun Mass của kim phun Tín hiệu phun máy 1 Tín hiệu phun máy 2 Tín hiệu phun máy 3 Tín hiệu phun máy 4 Tín hiệu hồi tiếp phun xăng Dương thường trực của ECU Dương cung cấp cho ECU sau rơle chính Dương cung cấp cho ECU sau rơle chính Tín hiệu khởi động Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ không khí nạp Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát Tín hiệu điều khiển bơm xăng Điện áp 5V cung cấp cho các cảm biến Tín hiệu MAP sensor gởi về ECU Tín hiệu hồi tiếp đánh lửa Tín hiệu đánh lửa của máy 1,2,3,4 Tín hiệu báo vị trí xi lanh Mass của tín hiệu vị trí xi lanh và tốc độ động cơ Tín hiệu tốc độ động cơ Tín hiệu cảm biến ôxy Mass của ECU Mass của các cảm biến Tín hiệu điều khiển motor bướm ga Tín hiệu điều khiển ly hợp từ motor bướm ga Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật_Khoa CKĐ Đồ án tốt nghiệp Động cơ phun xăng trực tiếp GDI 3S-FSE 20 SCV+, SCV- FP+, FP- IREL OSV+, OSV- EGR1,2,3,4 INJS HT PSSW PB PR KNK VTA, VTA2 SCVP VPA, VPA2 FC FAN SIL L IGSW MREL TACH ELS Tín hiệu điều khiển van xoáy Tín hiệu điều khiển van áp suất bơm cao áp Tín hiệu điều khiển relay kim phun Tín hiệu điều khiển van dầu VVT-i Tín hiệu điều khiển motor van EGR Tín hiệu điều khiển kim phun khởi động lạnh Tín hiệu điều khiển bộ sấy cảm biến oxy Tín hiệu trợ lực lái Tín hiệu áp suất chân không bầu trợ lực phanh (servo) Tín hiệu áp suất nhiên liệu