TỔNG QUAN
Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
Trước tình hình cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch và ô nhiễm môi trường từ khí thải động cơ, nhu cầu sử dụng ô tô ngày càng tăng cao, đòi hỏi động cơ phải có công suất lớn hơn Do đó, thiết kế ô tô hiện nay phải giải quyết hai vấn đề quan trọng: nâng cao công suất động cơ và bảo vệ môi trường, đồng thời tiết kiệm nhiên liệu Ngành công nghiệp ô tô đã có những tiến bộ đáng kể trong công nghệ tính toán và thiết kế hệ thống điều khiển động cơ đốt trong để đáp ứng những yêu cầu này.
Hệ thống van biến thiên (Variable Valve Timing - VVT) là một bước tiến quan trọng trong công nghệ động cơ, cho phép thay đổi góc phối khí tùy thuộc vào tốc độ và tải trọng của động cơ, thay thế phương thức nạp liệu truyền thống Hệ thống này tối ưu hóa góc phối khí của trục cam nhờ vào các cảm biến như cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, và cảm biến nhiệt độ nước làm mát Tín hiệu từ các cảm biến được gửi về ECU, giúp quyết định việc mở hoặc đóng van điều khiển dầu phối khí trục cam, từ đó điều chỉnh thời điểm phối khí Thiết kế này không chỉ tăng công suất động cơ mà còn giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường do khí thải.
Hệ thống VVT mang lại nhiều lợi ích đáng chú ý, bao gồm tăng công suất động cơ từ 7-10% và giảm tiêu hao nhiên liệu từ 4-5% Ngoài ra, hệ thống này còn giúp giảm ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ, so với các động cơ không trang bị VVT Chính vì những ưu điểm này, VVT đã trở thành trang bị phổ biến trên hầu hết các xe ô tô hiện đại Các hãng xe như Toyota, Honda và Mitsubishi sử dụng các biến thể khác nhau của hệ thống này, như VVT-i, VTEC và MIVEC.
Việc tích hợp công nghệ điều khiển điện - điện tử với hệ thống thủy lực đã đáp ứng được những yêu cầu khắt khe về ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu Tuy nhiên, điều này cũng làm cho hệ thống trở nên phức tạp hơn, gây khó khăn trong nghiên cứu, bảo dưỡng và sửa chữa Người sử dụng cần chú ý hơn đến việc quản lý hệ thống cung cấp điện, bao gồm máy phát điện và ắc quy.
Cùng với sự phát triển không ngừng của công nghệ ô tô, công tác đào tạo ngành công nghệ ô tô tại các trường học và trung tâm đào tạo cũng được cải tiến về chương trình và trang thiết bị hiện đại, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội về chất lượng đào tạo Việc giảng dạy ngành này cần có tính trực quan cao, với mô hình và hình ảnh mô phỏng đóng vai trò quan trọng trong quá trình học tập của sinh viên Thông qua các mô hình kết hợp mô phỏng, người học dễ dàng nhận diện các chi tiết và hoạt động của hệ thống ô tô, đồng thời phát triển khả năng tự học và tìm kiếm kiến thức Hơn nữa, mô hình còn giúp sinh viên thực hành sửa chữa hiệu quả trước khi tiến hành sửa chữa thực tế trên xe.
Đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình và bài giảng tích hợp cho động cơ phun xăng có hệ thống VVT-i” được thực hiện nhằm nâng cao hiệu quả đào tạo ngành công nghệ ô tô, tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên và sinh viên trong quá trình giảng dạy và nghiên cứu.
Ba động cơ phun xăng tích hợp hệ thống VVT-i không chỉ nâng cao hiệu suất hoạt động mà còn hiện đại hóa phương tiện và cải tiến phương pháp dạy thực hành trong lĩnh vực đào tạo công nghệ ô tô.
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.2.1 Tình hình nghiên cứu về hệ thống VVT trên thế giới:
Hiện nay, nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt, trong khi nhiên liệu thay thế còn hạn chế Tình trạng ô nhiễm môi trường do khí thải động cơ ngày càng nghiêm trọng Do đó, nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường là tiêu chí hàng đầu của các hãng chế tạo ô tô.
Trong những năm gần đây, động cơ ô tô đã trải qua nhiều cải tiến, đặc biệt là trong hệ thống điều khiển Nhiều nghiên cứu khoa học đã được thực hiện nhằm tối ưu hóa động cơ đốt trong, tập trung vào công nghệ điều khiển để nâng cao hiệu quả cháy, cải thiện quá trình nạp và thải Những nỗ lực này không chỉ nhằm tăng công suất động cơ mà còn giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường.
M ộ t s ố nghiên c ứu đáng chú ý trên thế gi ớ i:
Công trình nghiên cứu “Mô hình pha cháy cho việc điều khiển động cơ SI sử dụng nhiên liệu xăng-ethanol với hệ thống van biến thiên” của Hall, Ray W Herrick tại Purdue University vào năm 2012, tập trung vào việc sử dụng ethanol, một nguồn năng lượng tái tạo, như một giải pháp thay thế hiệu quả cho nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt Ethanol được pha trộn với xăng và ứng dụng trên động cơ xăng trang bị hệ thống VVT, giúp kiểm soát lượng hỗn hợp nhiên liệu nạp vào xy lanh nhằm nâng cao hiệu suất động cơ Nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của tỷ lệ pha trộn ethanol và ảnh hưởng của nó đến thời gian cháy, từ đó đề xuất một mô hình vật lý có khả năng ghi nhận quá trình cháy của hỗn hợp nhiên liệu, đồng thời điều chỉnh để đạt giá trị tối ưu ngay cả khi có sự thay đổi về nhiên liệu.
4 lý theo định hướng này đã được xác nhận rộng rãi tại hơn 500 địa điểm trên phạm vi động cơ hoạt động hỗn hợp xăng và ethanol.
Nghiên cứu “Hệ thống điều khiển van biến thiên ADRC cho động cơ xăng” của YuYan Ying và Xie Hui Gao từ Đại học Thiên Tân, Trung Quốc (2011) trình bày việc áp dụng bộ điều khiển ADRC nhằm loại bỏ các tác động gây nhiễu cho hệ thống van biến thiên (VVT) trên ô tô Mục tiêu chính là sử dụng băng thông để xử lý các tín hiệu nhiễu Các mô phỏng hệ thống VVT được thực hiện trên nền tảng AMESim / Simulink để kiểm tra hiệu suất của ADRC Đặc biệt, ADRC chỉ cần hai thông số điều chỉnh, giúp đơn giản hóa quá trình thực hiện và điều chỉnh trong thực tế.
Công trình nghiên cứu "Tối ưu hóa thiết kế đường ống nạp và van biến thiên động cơ xăng dựa trên mã AMESim" của Han Wenyan tại Trường Nghiên cứu Ô tô, Đại học Tongji, Thượng Hải, Trung Quốc (2011) tập trung vào việc cải thiện hiệu suất động cơ xăng Nghiên cứu sử dụng mô phỏng để đánh giá mức tiêu hao nhiên liệu và mô men xoắn ở chế độ tốc độ thấp và trung bình Bằng cách tối ưu hóa thời gian mở van và chiều dài đường ống nạp, tác giả đã chỉ ra rằng mô men xoắn và mức tiêu thụ nhiên liệu có thể được cải thiện đáng kể nhờ vào các hiệu ứng khí động học Kết quả cho thấy việc tối ưu hóa thiết kế không chỉ giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu mà còn nâng cao hiệu suất động cơ ở các tốc độ này.
The research study titled "An Investigation for Improving Power Performance by VVT Effect of Spark Ignition Engine through WAVE Simulation" was conducted by Ganbold, T at the School of Mechanical Engineering, MUST, Ulaanbaatar, Mongolia in 2010 This study focuses on enhancing the power performance of spark ignition engines by utilizing Variable Valve Timing (VVT) effects, analyzed through WAVE simulation techniques.
Nghiên cứu này thực hiện mô phỏng động cơ phun xăng với hệ thống van biến thiên (VVT) bằng phần mềm WAVE của Ricardo Kết quả mô phỏng cho thấy hiệu suất động cơ được cải thiện nhờ vào việc điều chỉnh thời gian đóng mở van biến thiên, đồng thời giúp dự đoán xu hướng mô men xoắn Bài viết cũng phân tích tác động của thời gian đóng mở hệ thống van biến thiên đến lực, mô men xoắn và lượng khí còn sót lại trong động cơ.
Nghiên cứu “Air Path Estimation for a Turbocharged SI Engine with Variable Valve Timing” của Leroy - Fancais du Petrole, Rueil-Malmaison năm 2007, tập trung vào việc giảm phát thải ô nhiễm từ động cơ xăng trong bối cảnh tiêu chuẩn ngày càng nghiêm ngặt Nghiên cứu này khám phá một động cơ phun xăng trang bị hệ thống truyền động van biến thời gian, nhằm kiểm soát tỷ lệ không khí/nhiên liệu vào động cơ Hệ thống này hoạt động như một sự xáo trộn, ảnh hưởng đến dòng chảy không khí qua các van đầu vào, và có thể được ước tính từ các đo lường thời gian thực Bài báo đề xuất hai phương pháp kiểm soát khối không khí hút vào động cơ và so sánh kết quả mô phỏng sau khi chứng minh hội tụ trong hai trường hợp khác nhau.
Công trình nghiên cứu “Modeling, simulation and control of an automotive gasoline engine” của Scattolini tại Politecnico di Milano năm 2006 tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất động cơ xăng hiện đại thông qua việc sử dụng các thiết bị truyền động như van biến thiên thời gian (VVT), van tiết lưu điện (ETC) và van tuần hoàn khí xả (EGR) Những thiết bị này không chỉ giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu và khí thải ô nhiễm, mà còn đặt ra thách thức trong việc kiểm soát động cơ do tính chất đa biến của vấn đề Nghiên cứu đã áp dụng một mô hình định hướng để quản lý hoạt động của động cơ xăng trang bị các công nghệ tiên tiến này.
6 và ghi nhận lại các dữ liệu thực tế của nó Kết quả mô phỏng cho thấy những lợi ích tích cực của phương pháp này
Nghiên cứu “Tối ưu hóa kinh tế nhiên liệu cho động cơ PFI với VVT-VCR” của Zhengmao Ye từ Đại học Wayne State, Detroit, MI, năm 2004, tập trung vào việc cải thiện hiệu suất nhiên liệu và giảm phát thải cho động cơ xăng Thí nghiệm được thực hiện trên xe thử nghiệm với hệ thống phun xăng điện tử và van biến thiên Mục tiêu là phát triển chương trình với tỷ lệ nén biến thiên (VCR) kết hợp với công nghệ VVT nhằm tối ưu hóa tiêu thụ nhiên liệu trong điều kiện đô thị Các thông số về tốc độ và tải trọng khi xe không có VVT và VCR được sử dụng làm tiêu chuẩn so sánh Nghiên cứu phân tích tác động của VVT và VCR để xác định mức cải thiện tiêu hao nhiên liệu nhờ vào sự tích hợp giữa tỷ lệ nén và công nghệ điều khiển van Kết quả cho thấy hai công nghệ này có thể phối hợp hiệu quả, giúp giảm tiêu hao nhiên liệu trong một số chế độ hoạt động, chứng minh rằng động cơ có thể tiết kiệm nhiên liệu tối đa thông qua sự kết hợp này, được đánh giá bằng phương pháp tối ưu thuật toán di truyền.
Công trình nghiên cứu “An Assessment of Intake and Exhaust Philosophies for Variable Valve Timing” của G B Parvate-Patil, H Hong và B Gordon tại Concordia University năm 2003 đã chỉ ra rằng hệ thống van biến thiên VVT có tác động đáng kể đến hiệu suất động cơ và lượng khí thải của động cơ xăng Khác với động cơ xăng truyền thống, nơi thời gian đóng mở van nạp và van xả là cố định, công nghệ VVT cho phép điều chỉnh thời gian và giai đoạn đóng mở van một cách linh hoạt Kết quả là hiệu suất tổng thể của động cơ được cải thiện đáng kể Để đánh giá đầy đủ các lợi ích từ VVT, nhiều thử nghiệm khác nhau đã được thực hiện.
Nghiên cứu này tập trung vào công nghệ hút và xả của hệ thống VVT, cùng với tác động của nó đến chu trình áp suất - thể tích của động cơ Để thực hiện, một động cơ có hệ thống VVT đã được mô phỏng bằng phần mềm GT-Power Các ảnh hưởng của hệ thống VVT được phân tích và đánh giá từ mô phỏng, sau đó so sánh với các thử nghiệm thực tế nhằm xem xét tính chính xác và hiệu quả của công nghệ này.
1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước: Ở Việt Nam việc chế tạo các mô hình học cụ được thực hiện nhiều ở các trường đào tạo nghề nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, phù hợp với yêu cầu của xã hội Các công ty chế tạo mô hình học cụ hàng năm cũng cung cấp ra thị trường một số lượng lớn các mô hình học cụ thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau Đối với ngành ô tô, có thể nói mô hình đóng vai trò rất quan trọng trong việc giảng dạy cần phải có sự trực quan nhiều Bên cạnh đó sự phát triển của hệ thống van biến thiên đã đem lại nhiều lợi ích như ít tiêu hao nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, tăng công suất động cơ Đây chính là lý do tại sao hiện nay hầu hết các xe ô tô đều bố trí hệ thống này Do đó việc đưa hệ thống này vào giảng dạy là nhiệm vụ bắt buộc trong đào tạo ngành công nghệ ô tô Trong những năm qua đã có một số công trình nghiên cứu về thiết kế, chế tạo mô hình động cơ có hệ thống van biến thiên đã được công bố như:
Kỹ sư Lương Quốc Sỹ đã thực hiện thiết kế và cải tiến hệ thống điều khiển trên mô hình động cơ phun xăng VVT-i (Toyota) tại Trường Đại học Nông Lâm vào năm 2010 Nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng bài thực hành thí nghiệm liên quan đến hệ thống điều khiển này Tuy nhiên, đề tài gặp hạn chế do chưa tích cực hóa người học, thiếu thiết kế mô phỏng hệ thống VVT-i và các hệ thống khác, dẫn đến khó khăn trong việc nghiên cứu cấu trúc và hoạt động một cách trực quan Điều này đã ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng thực hành sửa chữa động cơ VVT-i.
Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu khoa học của Thạc sỹ Nguyễn Văn Long Giang và Huỳnh Quốc Việt tập trung vào việc thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống điều khiển động cơ Toyota Yaris tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Đây là một đề tài nghiên cứu cấp trường được thực hiện vào năm 2009, với mục tiêu chính là phát triển mô hình phục vụ cho việc giảng dạy tại trường.
Trong thời gian qua, việc trang bị mô hình động cơ hiện đại tại các trường đào tạo nghề gặp nhiều khó khăn do giá thành thiết bị ngoại nhập cao Nghiên cứu và chế tạo mô hình phục vụ giảng dạy vẫn ở quy mô nhỏ, chủ yếu do nhu cầu cấp thiết, dẫn đến việc tự thiết kế và thi công trên thiết bị sẵn có Một số công ty trong nước đã chế tạo thiết bị dạy học về động cơ xăng với hệ thống VVT-i, nhưng chủ yếu chỉ phục vụ cho việc giảng dạy cấu tạo và nguyên lý hoạt động cơ bản Các mô hình này thiếu chức năng cần thiết, không cho phép sinh viên quan sát chế độ hoạt động của hệ thống VVT-i trên động cơ, gây hạn chế trong việc học tập và nghiên cứu.
1.3 Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu
Vận dụng kiến thức về động cơ phun xăng điện tử VVT-i và phần mềm mô phỏng Macromedia Flash, bài viết này thiết kế mô hình dạy học tích hợp, mô phỏng hệ thống điện điều khiển động cơ, đồng thời biên soạn các bài giảng tích hợp cho động cơ phun xăng VVT-i Mục tiêu là nâng cao hiệu quả dạy học và giúp người học hiểu rõ hơn về công nghệ động cơ hiện đại.
- Bổ sung thêm trang thiết bị hiện đại trong đào tạo ngành công nghệ ô tô
- Tạo điều kiện cho người học tiếp cận được công nghệ mới trên động cơ ô tô hiệnđại phục vụ cho công tác học tập và nghiên cứu
Mô hình kết hợp mô phỏng nâng cao hiệu quả dạy và học, giúp người học dễ dàng tìm hiểu về hệ thống VVT-i, hệ thống điều khiển tốc độ không tải (ISC), cũng như các mạch điện điều khiển và cảm biến trên động cơ Bên cạnh đó, mô hình này còn tạo điều kiện cho người học thực hành sửa chữa một cách hiệu quả.
Mô hình 9 động cơ phun xăng tích hợp hệ thống VVT-i không chỉ nâng cao hiệu quả đào tạo ngành công nghệ ô tô tại các trường dạy nghề mà còn giúp sinh viên tiếp cận công nghệ hiện đại Việc áp dụng công nghệ này trong giảng dạy sẽ trang bị cho học viên những kiến thức và kỹ năng cần thiết, đáp ứng nhu cầu của thị trường lao động.
- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình động cơ phun xăng có hệ thống VVT-i phục vụ cho công tác giảng dạy
Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Macromedia Flash nhằm mô phỏng hoạt động của hệ thống VVT-i, bao gồm các cảm biến, mạch điện điều khiển và một số hệ thống khác trên động cơ.
- Nghiên cứuthiết kế một số bài giảng tích hợp thực tập điện động cơ phun xăngcho động cơ phun xăng có hệ thống VVT-i.
Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu
1.4.1 Nhiệm vụ của đề tài:
- Thiết kế, chế tạo mô hình động cơ phun xăng có hệ thống VVT-i
Ứng dụng phần mềm Macromedia Flash được sử dụng để thiết kế mô phỏng kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống VVT-i trên động cơ phun xăng Nó bao gồm các cảm biến, mạch điện điều khiển, hệ thống điều khiển không tải và hệ thống khởi động, giúp người dùng hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của động cơ này.
- Biên soạn bộ tài liệu giảng dạy thực tập điện động cơ phun xăng cho động cơ phun xăng có hệ thống VVT-i
Hiện nay, hầu hết các xe ô tô Toyota đều được trang bị hệ thống VVT-i, Dual VVT-i hoặc VVT-iE Bài viết này tập trung nghiên cứu lý thuyết về động cơ phun xăng VVT-i của Toyota, với động cơ Toyota Yaris 1SZ-FE làm mô hình do thiết kế gọn nhẹ và dễ di chuyển Mục tiêu là xây dựng bài giảng tích hợp cho động cơ này, kết hợp lý thuyết dạy học tích hợp và sử dụng phần mềm Macromedia Flash để mô phỏng hệ thống điện điều khiển động cơ.
Phương pháp nghiên cứu
- Tham khảo các tài liệu, các bài báo trong và ngoài nước về động cơ phun xăng Toyota Yaris 1SZ-FE
Nghiên cứu phần mềm Macromedia Flash nhằm hỗ trợ thiết kế mô phỏng hệ thống VVT-i, bao gồm các cảm biến, mạch điện điều khiển và một số hệ thống khác trên động cơ.
Nghiên cứu các mẫu mô hình hiện có giúp tạo ra ý tưởng mới cho thiết kế và chế tạo mô hình động cơ Mô hình cần đảm bảo tính thẩm mỹ, thể hiện đầy đủ các chi tiết của động cơ, đồng thời dễ quan sát và thuận tiện cho việc thao tác sửa chữa trong quá trình thực hành.
Tham khảo các mẫu thiết kế bài giảng thực hành sửa chữa ô tô là cần thiết để biên soạn những bài giảng thực tập về điện động cơ phun xăng, đặc biệt cho các động cơ phun xăng trang bị hệ thống VVT-i.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan về hệ thống VVT-i
Trong bối cảnh giá nhiên liệu toàn cầu và tại Việt Nam liên tục tăng cao do nguồn nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt, người sử dụng xe ô tô và xe gắn máy đang gặp nhiều khó khăn Ô nhiễm môi trường cũng là một thách thức lớn, buộc các nhà sản xuất ô tô phải chú trọng hơn đến vấn đề này Để đáp ứng các yêu cầu ngày càng khắt khe từ thị trường, Toyota, một trong những hãng sản xuất ô tô hàng đầu thế giới, đã không ngừng cải tiến sản phẩm, đặc biệt là trong lĩnh vực động cơ đốt trong Một trong những cải tiến đáng chú ý là hệ thống phân phối khí VVT-i (Variable Valve Timing with intelligent), ra đời năm 1996, thay thế hệ thống truyền thống với nhiều nhược điểm Hệ thống VVT-i cho phép điều chỉnh thời điểm và độ nâng của xu-páp linh hoạt theo điều kiện làm việc của động cơ, sử dụng áp suất thủy lực điều khiển bằng điện tử để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu, từ đó góp phần bảo vệ môi trường.
Hệ thống điều khiển động cơ ECU nhận tín hiệu từ cảm biến, giúp cải thiện quá trình nạp và thải Nhờ đó, nó tăng cường công suất động cơ, nâng cao tính kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Việc áp dụng các bộ phận thay đổi thời điểm và quy luật nâng của xu-páp giúp hệ thống phân phối khí hiện đại hoạt động tối ưu, mang lại hiệu suất tiêu hao nhiên liệu thấp và khả năng gia tốc nhanh chóng từ tốc độ thấp lên cao Động cơ sử dụng hệ thống này không chỉ giảm thiểu ô nhiễm mà còn đạt công suất cao, cho phép ô tô vận hành êm ái trong thành phố và dễ dàng chuyển đổi giữa các tốc độ Tuy nhiên, hệ thống phân phối khí hiện đại cũng tồn tại một số nhược điểm như yêu cầu độ chính xác cao trong chế tạo các chi tiết, sự phức tạp trong hệ thống điều khiển, cùng với khó khăn trong bảo trì, sửa chữa và chi phí cao.
Hình 2.1: Hệ thống VVT-i trên động cơ Toyota
2.1.1 Ảnh hưởng của góc trùng điệp đến công suất, tiêu hao nhiên liệu và khí thải trên động cơ
Trên các động cơ truyền thống, góc trùng điệp của cam nạp và cam xả thường không thay đổi khi động cơ hoạt động ở tốc độ cầm chừng, tải nặng hoặc khi vận tốc thay đổi Tuy nhiên, động cơ trang bị hệ thống van biến thiên thông minh cho phép điều chỉnh góc này linh hoạt hơn.
Chọn góc trùng điệp tối ưu cho cam động cơ phụ thuộc vào chế độ vận hành, với việc mở rộng góc trùng điệp ở các chế độ tải trọng khác nhau góp phần tái tuần hoàn khí cháy vào buồng đốt qua ống chân không Bộ tuần hoàn khí xả EGR giúp giảm lượng HC và NOx, trong đó NOx giảm nhờ giảm nhiệt độ cháy, còn HC giảm do hiện tượng cháy không hoàn toàn và khí thải tuần hoàn Giá trị góc trùng điệp tối ưu thay đổi theo điều kiện động cơ và tải trọng, từ đó ảnh hưởng tích cực đến hiệu suất, tiêu hao nhiên liệu và khí xả của động cơ.
Hình 2.2: Ảnh hưởng của góc trùng điệp đến khí xả động cơ
Giảm góc trùng điệp khi động cơ chạy không tải giúp quá trình đốt cháy trở nên ổn định hơn, cho phép động cơ hoạt động ở tốc độ không tải thấp hơn, từ đó cải thiện hiệu quả kinh tế nhiên liệu trong chế độ chờ.
Hình 2.3: Ảnh hưởng của góc trùng điệp đến tiêu hao nhiên liệu
Hình 2.4: Ảnh hưởng của hệ thống VVT-i đến công suất động cơ
2.1.2 Sơ đồ tổng thể hệ thống VVT-i trên động cơ
Hình 2.5:Sơ đồ tổng thể hệ thống VVT-i
Hệ thống VVT-i bao gồm ba thành phần chính: Bộ điều khiển VVT-i, nằm ở đầu trục cam, tạo ra sự khác biệt về thời gian giữa trục cam và trục khuỷu thông qua thiết bị truyền động thủy lực; Van điều khiển dầu (OCV), điều chỉnh áp suất dầu đến bộ điều khiển VVT-i theo lệnh từ ECU; và ECU, tính toán thời điểm mở van tối ưu dựa trên điều kiện vận hành của động cơ Thông thường, thời điểm phối khí được cố định.
Hệ thống VVT-i được phát triển bởi các kỹ sư ô tô, cho phép điều khiển cam theo hai giai đoạn Với tính năng này, cam nạp được tối ưu hóa và có khả năng điều khiển lên tới 60 độ.
2.1.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống VVT-i
Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý hệ thống VVT-i
Trong quá trình hoạt động, các cảm biến như vị trí trục khuỷu, vị trí bướm ga và lưu lượng khí nạp cung cấp dữ liệu quan trọng cho ECU để tính toán thông số phối khí một cách chủ động Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ và tín hiệu tốc độ cung cấp thông tin hiệu chỉnh, trong khi các đầu đo VVT và vị trí trục khuỷu cung cấp dữ liệu về tình trạng phối khí thực tế Dựa trên các yếu tố này, ECU tổng hợp lệnh phối khí tối ưu cho buồng đốt trong vài phần nghìn giây, quyết định việc đóng mở các van điện của hệ thống thủy lực Áp lực dầu tác động đến vị trí bộ điều khiển phối khí, làm cho trục cam xoay một góc tương đối, từ đó thay đổi thời điểm phối khí Độ mở và thời điểm mở của van biến thiên theo sự phối hợp của các thông số như lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga, tốc độ và nhiệt độ động cơ.
Hình 2.7: Thời điểm phối khí hệ thống VVT-i
Hệ thống được thiết kế để điều khiển thời điểm phối khí bằng cách xoay trục cam trong phạm vi 40 độ so với góc quay của trục khuỷu Mục tiêu là đạt được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoạt động của động cơ, dựa trên tín hiệu từ các cảm biến.
Khi nhiệt độ và tốc độ thấp ở tải nhẹ, thời điểm phối khí của trục cam nạp được điều chỉnh trễ lại, giúp giảm độ trùng lặp của xu-páp Điều này làm giảm hiện tượng khí xả chạy ngược lại phía nạp, từ đó ổn định chế độ không tải và cải thiện tính tiết kiệm nhiên liệu cũng như khả năng khởi động của động cơ.
Khi tải trung bình hoặc khi tốc độ thấp và trung bình ở tải nặng, việc điều chỉnh thời điểm phối khí sớm và tăng độ trùng lặp xu-páp giúp tăng tuần hoàn khí thải nội bộ và giảm mất mát do bơm Điều này không chỉ cải thiện ô nhiễm khí xả mà còn nâng cao tính tiết kiệm nhiên liệu Đồng thời, việc đẩy thời điểm đóng xu-páp nạp sớm cũng giúp giảm hiện tượng quay ngược khí nạp, từ đó cải thiện hiệu quả nạp.
Điều khiển phản hồi giúp duy trì thời điểm phối khí của xu-páp nạp chính xác theo thời gian tính toán, nhờ vào cảm biến vị trí trục cam.
2.1.5 Bộ chấp hành của hệ thống VVT-i
Bộ điều khiển VVT-i được lắp đặt ở đầu trục cam nạp, bao gồm các thành phần như bánh răng trong kết nối với trục cam nạp, bánh răng ngoài kết nối với puli cam, và piston liên kết giữa hai bánh răng thông qua các then hoa xiên Áp suất dầu cung cấp lực xoay cho bộ điều khiển VVT-i, trong khi van điều khiển dầu phối phí trục cam đảm nhiệm việc điều chỉnh hướng đi của dầu.
Hình 2.8: Bộ điều khiển VVT-i
Bộ điều khiển VVT-i gồm một vỏ được dẫn động bởi xích cam và các cánh gạt cố định trên trục cam nạp Áp suất dầu từ phía làm sớm hoặc làm muộn sẽ xoay các cánh gạt, giúp điều chỉnh liên tục thời điểm phối khí của trục cam nạp.
Giới thiệu hệ thống van biến thiên trên một số xe thông dụng tại Việt Nam
Khác với hệ thống VVT-i của Toyota, Honda đã phát triển công nghệ VTEC nhằm kết hợp hiệu quả giữa tiết kiệm nhiên liệu và công suất tối đa Kỹ sư Kenichis Nagahiro đã thiết kế hai loại biên dạng cam cho động cơ, một cho tốc độ thấp với vấu cam nhỏ giúp tiết kiệm nhiên liệu, và một cho tốc độ cao để tối ưu hóa công suất Nguyên lý hoạt động của VTEC cho phép động cơ chuyển đổi linh hoạt giữa hai chế độ, mang lại sự êm dịu và hiệu suất vượt trội.
2.2.1.2 Cấu tạo của hệ thống
Hình 2.22 : Cấu tạo hệ thống VTEC
2.2.1.3 Hoạt động của hệ thống
Khi động cơ hoạt động với tốc độ thấp, dầu điều khiển không được cung cấp đầy đủ đến các piston thủy lực, dẫn đến tình trạng cò mổ thứ nhất và cò mổ thứ hai tách rời khỏi cò mổ giữa.
Trong hệ thống điều khiển của động cơ, cò mổ thứ nhất và thứ hai được điều khiển bởi cam tốc độ thấp (A và B) để tác động lên các xu-páp, trong khi cò mổ giữa không bị ảnh hưởng Hình 2.23 minh họa rõ sự phân chia tác động này.
1 Piston thủy lực thứ nhất
2 Piston thủy lực thứ hai
8 Cam tốc độ thấp (A và B) Hình 2.23: Vị trí cam ở tốc độ thấp
Khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao, ECU cung cấp điện để mở van điện từ dựa trên tín hiệu từ các cảm biến như cảm biến số vòng quay động cơ, cảm biến tốc độ xe và cảm biến nhiệt độ nước làm mát Điều này khiến dầu điều khiển đẩy các piston di chuyển, liên kết các cò mổ thành một khối duy nhất, được điều khiển bởi vấu cam trung tâm.
3 Piston thủy lực thứ nhất
4 Piston thủy lực thứ hai
6 Cam tốc độ cao(C) (cam trung tâm)
Hình 2.24: Vị trí cam ở tốc độ cao
Honda đã phát triển năm loại hệ thống động cơ VTEC, bao gồm: VTEC SOHC với một trục cam, VTEC-E tiết kiệm nhiên liệu, VTEC DOHC với hai trục cam, VTEC với xilanh không tải, và công nghệ i-VTEC thông minh Mặc dù cấu trúc của các mô đun này khác nhau, chúng đều tương đồng về nguyên lý hoạt động, sử dụng trục cam có vấu kép Trong đó, một vấu hoạt động ở tốc độ thấp và một vấu hoạt động ở tốc độ cao, giúp điều chỉnh thời gian mở và độ mở của xu-páp tùy thuộc vào tốc độ động cơ.
Hệ thống VTEC trên động cơ Honda có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm khả năng điều chỉnh đồng thời ba thông số quan trọng: thời điểm, độ nâng và thời gian nâng van Nhờ vào việc tăng biên độ và thời gian nâng van, công suất động cơ được cải thiện đáng kể so với động cơ không có hệ thống VTEC Động cơ này dễ dàng sử dụng như động cơ truyền thống, cung cấp công suất cao phù hợp với từng chế độ làm việc, cho phép tăng tốc nhanh từ tốc độ thấp đến cao và vận hành êm ái trong thành phố nhờ vào cam tốc độ thấp Bên cạnh đó, hệ thống VTEC còn mang lại hiệu suất tối ưu ở tốc độ cao và tiết kiệm nhiên liệu.
2.2.2 Hệ thống MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system ) của hãng Mitsubishi
MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system )tên viết tắt của công nghệ động cơ với xu-páp nạp biến thiên được phát triển bởi hãng
Hệ thống của Mitsubishi có khả năng điều chỉnh hành trình và thời gian đóng mở các xu-páp thông qua hai loại vấu cam khác nhau Ở tốc độ thấp, vấu cam nhỏ giúp động cơ hoạt động ổn định, giảm khí thải và tăng mômen xoắn Khi vấu cam lớn được kích hoạt, tốc độ động cơ tăng, các xu-páp mở rộng hơn và thời gian mở dài hơn, từ đó tăng lượng khí nạp vào buồng cháy, nâng cao công suất và mômen xoắn của động cơ.
Hệ thống MIVEC của Mitsubishi, ra mắt lần đầu vào năm 1992 trên động cơ 4G92, tối ưu hóa hiệu suất động cơ ở tốc độ thấp và trung bình, đồng thời nâng cao công suất ở vòng tua cao MIVEC chủ động điều khiển thời điểm và khoảng thời gian đóng mở xu-páp, sử dụng các ECU để tự động hoán đổi các vấu cam dựa trên tín hiệu đầu vào như tốc độ động cơ, số vòng quay trục khuỷu, nhiệt độ nước làm mát và độ mở bướm ga ECU sẽ gửi tín hiệu để kích hoạt hoặc hủy chế độ MIVEC, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho động cơ.
Hình 2.26: Hệ thống MIVEC trên động cơ 4G92 của Mitsubishi
Hệ thống bao gồm hai cam với biên dạng khác nhau, phục vụ cho hai chế độ hoạt động của động cơ Cam tốc độ thấp có biên dạng nhỏ, được sử dụng ở dải tốc độ thấp, trong khi cam tốc độ cao có biên dạng lớn hơn, hoạt động ở dải tốc độ cao Các vấu cam tốc độ thấp cùng với trục cò mổ dẫn động các xu.
Hệ thống bao gồm 30 páp nạp được sắp xếp đối xứng qua cam tốc độ cao ở giữa Mỗi páp nạp được điều khiển bởi cam tốc độ thấp và trục cò mổ Để chuyển sang cam tốc độ cao, tay đòn chữ T được ép vào các khe trên trục cò mổ của cam tốc độ thấp, cho phép cam tốc độ cao di chuyển cùng với cam tốc độ thấp Khi đó, hành trình của các páp nạp sẽ thay đổi nhờ vào sự dẫn động của cam tốc độ cao.
Hình 2.27: Kết cấu hệ thống MIVEC
2.2.2.2 Hoạt động của hệ thống Ở dải tốc độ thấp, tay đòn chữ T trượt ra khỏi khe một cách tự do, cho phép các cam tốc độ thấp dẫn động các xu-páp Ở dải tốc độ này thời gian đóng mở các xu-páp nạp và xả trùng nhau tăng đểtăng sự ổn định ở chế độ không tải
Hệ thống MIVEC hoạt động ở dải tốc độ cao nhờ áp suất thủy lực đẩy piston thủy lực lên, khiến tay đòn chữ T trượt vào các khe cò mổ Điều này cho phép chuyển đổi sang chế độ vận hành với các cam tốc độ cao.
Tại 31 tốc độ, thời điểm đóng xu-páp nạp được điều chỉnh chậm lại nhằm giảm áp lực ngược, đồng thời cải thiện hiệu suất khí nạp Điều này không chỉ giúp tăng công suất động cơ mà còn giảm hệ số ma sát.
Tính ưu việt của hệ thống MIVEC là đã điều khiển tối ưu bốn chế độ như sau:
Để tối ưu hóa hiệu suất nhiên liệu trong các điều kiện làm việc, cần tăng thời gian đóng xu-páp trùng nhau nhằm giảm tổn thất bơm Đồng thời, việc làm chậm thời điểm mở xu-páp xả cũng giúp tăng tỷ số nén, từ đó nâng cao tính kinh tế của nhiên liệu.
Khi yêu cầu công suất tối đa với tốc độ và tải trọng cao, thời điểm đóng xu-páp nạp được điều chỉnh chậm lại nhằm đồng nhất hóa không khí nạp với thể tích nạp lớn nhất.
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG CÓ HỆ THỐNG VVT-I BẰNG PHẦN MỀM
Khái quát về phần mềm Macromedia Flash
Trong công tác giảng dạy hiện nay, phương tiện dạy học đóng vai trò quan trọng trong việc giúp người học hiểu nhanh và nhớ lâu Người thầy không chỉ đơn thuần giảng giải mà còn trở thành đạo diễn, tổ chức và kích thích sự tham gia của học sinh, khuyến khích họ học tích cực để phát triển nhân cách Sự phát triển của các phương tiện dạy học như băng video, máy vi tính và hệ thống đa phương tiện đã đổi mới phương pháp giảng dạy, giúp cá nhân hóa việc học Phần mềm dạy học, như PowerPoint và Violet, là công cụ trực quan hiệu quả, kích thích tính độc lập và sáng tạo của người học, đồng thời hỗ trợ phân hóa trong giảng dạy Điểm nổi bật của các phần mềm này là khả năng tích hợp hình ảnh động và tĩnh, tạo ra bài giảng sinh động hơn và nâng cao hiệu quả giảng dạy.
Giáo viên hiện nay gặp nhiều khó khăn trong việc ứng dụng công nghệ thông tin vào giảng dạy do thiếu nguồn tư liệu Multimedia như tranh, ảnh, phim Phần mềm Flash đã khắc phục những nhược điểm này bằng cách tạo hình ảnh động cho các quá trình cần mô tả Ưu điểm của Flash là khả năng hiển thị trên hầu hết các hệ điều hành máy tính và cả tivi Việc thiết kế mô hình động mô tả hoạt động của các hệ thống ô tô bằng Flash sẽ giúp học sinh tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn, từ đó nâng cao hứng thú học tập và niềm tin vào khoa học.
Khi làm việc với Flash, bạn có thể tạo đoạn phim bằng cách vẽ hoặc nhập ảnh và sắp xếp chúng trên Stage, đồng thời điều khiển chuyển động qua Timeline Để tạo vùng chuyển cảnh, bạn có thể sử dụng các Action nhằm phản hồi các sự kiện một cách đặc biệt Sau khi hoàn thành, đoạn phim có thể được xuất ra dưới dạng Flashplayer độc lập với Flash.
3.2 Quy trình thiết kế mô phỏng trên phần mềm Macromedia Flash 8
Bước 1: Khởi động Flash Có thể thực hiện theo 2 cách:
+ Cách 1: Đưa chuột vào biểu tượng Macromedia trên màn hình
+ Cách 2: Nhấn chuột vào Start -> Program -> Macromedia -> Macromedia Flash 8
Hình 3.1: Giao diện khởi động phần mềm Macromedia Flash 8
->Sau đó trong ô Create New chọn Flash Document ta có giao diện như sau:
Hình 3.2: Giao diện làm việc phần mềm Macromedia Flash 8
Kích chuột vào Modify -> Document (Ctrl+J) rồi chọn màu ở BackgroundColor - >
Hình 3.3: Chọn màu nền trong Flash 8
Bước 3: Tạo các hình ảnh Bitmap (hình ảnh rời rạc phục vụ cho đoạn phim)
Nhấn chuột vào Insert -> New symbol (Ctrl+F8)
Trên thẻ Name đặt tên cho Bitmap
Trên thẻ Type chọn thuộc tính cho Bitmap ->OK sau đó thực hiện vẽ các hình ảnh cần thiết bằng cách sử dụng các công cụ vẽ trên Tools
Hình 3.4: Tạo hình ảnh Bitmap
Một số công cụ thường sử dụng:
Selection tool (V): Di chuyển và lựa chọn Bitmap
Line tool (N): Vẽ đường thẳng
Oval tool (O): Vẽ đường tròn, elip…
Pencil tool (Y): Vẽ nét nhỏ tự do
Brush tool (B): Cọ, dùng vẽ nét to
Free Transform tool (Q): Thay đổi kích cỡ và xoay Bitmap
Stroke Color: Màu nét vẽ
Fill Color: Màu của vùng trong nét vẽ kín, màu nét vẽ to
Options: Dùng cho Pencil và Brush chọn nét vẽ
Bước 4: Sau khi tạo đủ các Bitmap thì nhấn chuột vào Scene để trở về giao diện chính của vùng làm việc
+ Cách 1: Đưa chuột vào 1 Layer bất kì, nhấn chuột phải rồi chọn Insert Layer + Cách 2: Đưa Chuột vào biểu tượng tạo Layer mới
Bước 6: Đặt tên cho Layer
Kích đúp vào Layer, chọn tên cho Layer (tên phù hợp với đối tượng hình ảnh xuất ra) -> Enter
Bước 7: Tạo đoạn Frame tương ứng thời gian xuất ra:
Nhấn chuột vào Frame tương ứng với thời gian dự định xuất hình ảnh đó ra (cứ 12 Frame tương ứng với 1 giây), rồi nhấn F5
Bước 8: Làm việc trên mỗi Layer:
+ Nhấn chuột vào vị trí đầu tiên của đoạn Frame (ví dụ Frame 1)
Để lấy thư viện Bitmap, bạn hãy kích chuột vào Window -> Library (Ctrl+L) Sau đó, di chuyển chuột đến tên của Bitmap mà bạn muốn sử dụng, kéo và thả nó vào vùng làm việc tại vị trí mong muốn trên Layer tương ứng.
Để tạo sự gắn kết liên tục trong các chuyển động nhỏ của hình ảnh, hãy nhấn chuột phải vào đoạn Frame cần làm việc (ví dụ Frame 1) và chọn "Create Motion Tween" Sau đó, nhấn vào Frame mà bạn muốn chỉnh sửa.
Hình 3.5: Tạo sự chuyển động lien tục của đối tượng mô phỏng
(ví dụ Frame 30)-> F6-> dùng chuột di chuyển đối tượng tuỳ ý Khi đó chúng ta sẽ có một chuyển động của đối tượng đó
Chú ý: Mỗi một đối tượng chuyển động phải được đặt trên một layer
Nếu không tuân thủ điều này thì chuyển động của đối tượng này giống chuyển động của đối tượng kia
Bước 9: Xử lý hình ảnh:
Để thực hiện việc xử lý hình ảnh trong đoạn Frame, bạn cần đưa chuột vào vị trí đầu và chọn thuộc tính ban đầu cho hình ảnh trong hộp Properties Sau đó, nhấn chuột vào vị trí cuối cùng của đoạn Frame để chọn thuộc tính kế tiếp cho hình ảnh Quy trình này cũng áp dụng tương tự cho tất cả các Bitmap khác.
Hình 3.6: Xử lý hình ảnh đối tượng mô phỏng
* Chú ý: Với các Layer khác nhau, chọn các đoạn Frame thích hợp với thời gian hiển thị hình ảnh tương ứng
Để kiểm soát việc phát và dừng đoạn phim, bạn cần tạo lệnh dừng tại Frame 1 và Frame cuối cùng Điều này đảm bảo rằng đoạn phim chỉ bắt đầu khi nhấn nút Play và sẽ dừng lại sau khi xem xong.
300) ta tiến hành như sau:
- Tạo một Layer mới đặt tên là lenhdung
Hình 3.7: Tạo lệnh dừng đoạn phim mô phỏng
- Tại Layer lenhdung -> Nhấn chuột vào Frame 1 -> mở Action- Frame và gõ câu lệnh như sau: stop();-> Frame 1-> chuột phải -> Copy Frame-> Frame 300-> chuột phải -> Paste Frame
Bước 11: Tạo nút điều khiển
+ Insert -> Newsymbol -> Button Có thể đặt tên là “Nút”
+ Thông thường người ta đặt tên cho nút để dễ sử dụng: Play, Continue, Playagain bằng cách viết tên rồi kéo vào hình ảnh nút
+ Đưa chuột lên Layer, nhấn F6 để chọn 4 thuộc tính Up, Over, Down và Hit
* Cách 2: Sử dụng nút nhấn có sẵn trong thƣ viện
- Tạo một Layer riêng đặt tên là nut
To access the Button library in Flash, open the menu by navigating to Window/Common Libraries/Buttons Once the Button library appears, simply drag and drop your desired button into the top-left corner of the workspace.
- Chọn 3 nút nhấn bất kì : Stop , Play , Playagain
- Nhấp vào nút Stop/Mở Action và gõ câu lệnh như sau:
- Nhấp vào nút Play/Mở Action và gõ câu lệnh như sau:
- Nhấp vào nút Playagain/Mở Action và gõ câu lệnh như sau:
(trong dấu () ghi số thứ tự của Frame mà hình ảnh bắt đầu chạy và chữ trong câu lệnh phải có màu xanh)
Bước 12: Kiểm tra lại đoạn phim bằng cách nhấn tổ hợp phím Ctrl+ Enter Bước 13: Tạo một File hoàn chỉnh
Chọn File -> Export -> Export Movie
Hình 3.8: Save và định dạng đoạn phim mô phỏng
-> Trong ô File name đặt tên cho movie rồi nhấn nút save
Khi xuất file, định dạng mặc định là Flash movie (*swf) Để chuyển đổi sang định dạng khác, bạn cần chọn trong ô "save as type" trước khi nhấn nút "save".
3.3 Thiết kế mô phỏng hệ thống điện điều khiển động phun xăng 1SZ-FE
3.3.1 Thiết kế mô phỏng giao diện chính Để thuận tiện cho giáo viên và học sinh khi nghiên cứu hoạt động của các hệ thống, các cảm biến cũng như các mạch điện điều khiển trên động cơ trong quá trình giảng dạy và học tập, các hệ thống điều khiển, các cảm biến và mạch điện được thể hiện trên một giao diện chung Với cách thiết kế này giáo viên và học sinh có thể tự chọn các mục mà mình cần tìm hiểu một cách nhanh chóng và hiệu quả nhất
Hình 3.9: Giao diện mô phỏng hệ thống điện điều khiển động cơ 1SZ-FE
3.3.2 Thiết kế mô phỏng van điều khiển dầu và hệ thống VVT-i Đây có thể được xem là phần khó mô phỏng nhất so với các hệ thống khác trên động cơ do hệ thống có kết cấu tương đối phức tạp, hiện nay việc tham khảo về mô phỏng hệ thống này trên các tài liệu, mạng internet là không có Tuy nhiên đây là một hệ thống quan trọng trên các xe ô tô hiện đại hiện nay, người học cần phải hiểu rõ về cơ chế hoạt động của nó nhằm phục vụ tốt cho công tác sửa chữa hệ thống.Vì vậy, người viết đã cố gắng thiết kế mô phỏng hoạt động của van điều khiển dầu, hệ thống VVT-i một cách trực quan nhất Thông qua mô phỏng này, người học dễ dàng tìm hiểu kết cấu cũng như hoạt động của van điều khiển dầu VVT-i và hệ thống VVT-i một cách tốt nhất
Hình 3.10: Mô phỏng hệ thống VVT-i
Hình 3.11: Mô phỏng van điều khiển dầu VVT-i
3.3.3 Thiết kế mô phỏng các cảm biến tín hiệu đầu vào Để điều khiển hoạt động của động cơ, trên động cơ 1SZ-FE bố trí một loạt các cảm biến tín hiệu đầu vào như cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt (MAF); cảm biến vị trí bướm ga (loại 3 dây); cảm biến nhiệt độ động cơ; cảm biến oxy; cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam Để giúp người học hiểu rõ về các cảm biến này tác giả tiến hành thiết kế mô phỏng kết cấu, hoạt động, dạng xung tín hiệu của các cảm biến nhằm phục vụ tốt hơn trong quá trình nguyên cứu lý thuyết cũng như chẩn đoán hư hỏng qua thiết bị chẩn đoán
Hình 3.12: Mô phỏng cảm biến vị trí trục cam
Hình 3.13: Mô phỏng cảm biến vị trí trục khuỷu
Hình 3.14: Mô phỏng cảm biến kích nổ ( Ngoài ra còn một số cảm biến khác đã được mô phỏng, người đọc có thể tham khảo trên giao diện chính)
3.3.4 Thiết kế mô phỏng các mạch điện điều khiển động cơ
Các mạch điện điều khiển trên động cơ có vai trò quan trọng, vì việc đấu dây sai có thể khiến động cơ không hoạt động và gây hư hỏng nghiêm trọng Để phục vụ cho công tác giảng dạy hiệu quả, việc thiết kế mô phỏng cần phải chính xác và đúng theo sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ thực tế.
Hình 3.15: Mô phỏng mạch điều khiển bơm xăng
Hình 3.16: Mô phỏng mạch cấp nguồn
Hình 3.17: Mô phỏng mạch điều khiển kim phun
Hình 3.18: Mô phỏng mạch điều khiển quạt làm mát
Hình 3.19: Mô phỏng mạch điều khiển đánh lửa
3.3.5 Thiết kế mô phỏng các hệ thống khác trên động cơ
Bài viết trình bày về việc thiết kế mô phỏng hệ thống VVT-i và các cảm biến, mạch điện điều khiển trên động cơ Ngoài ra, tác giả còn thực hiện mô phỏng các hệ thống khác như hệ thống khởi động và đặc biệt là hệ thống điều khiển tốc độ không tải Điều này rất cần thiết, đặc biệt là cho các động cơ đời cũ đang được sử dụng trong giảng dạy thực hành tại một số trường dạy nghề hiện nay, nơi mà những hệ thống này chưa được tích hợp.
Hình 3.20: Mô phỏng hệ thống điều khiển không tải ISC
Hình 3.21: Mô phỏng hệ thống khởi động động cơ
Việc thiết kế mô phỏng các hệ thống, cảm biến và mạch điện điều khiển động cơ bằng phần mềm Macromedia Flash đã tạo sự hứng thú cho cả người dạy và người học, giúp truyền thụ và tiếp thu kiến thức một cách sinh động và chính xác Sự kết hợp giữa mô hình thực và mô phỏng không chỉ nâng cao chất lượng giảng dạy mà còn tiết kiệm chi phí, tăng hiệu quả đào tạo, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội đối với ngành công nghệ ô tô hiện nay.
