1. Lý do chọn đề tài Trên ô tô mọi hệ thống đều có quan hệ mật thiết với nhau và đều có tính quan trọng không thể thiếu. Nhưng quan trọng nhất, thể hiện được sức mạnh của xe và đảm bảo tính bảo vệ môi trường là khối động cơ. Các hãng xe không ngừng cải tiến động cơ để đạt được công suất tối đa, tiết kiệm nhiên liệu và không gây ô nhiễm môi trường. Hãng Toyota là một trong những hãng rất được ưa chuộng tại thị trường Việt Nam, đang cho ra những sản phẩm ô tô với khối động cơ đảm bảo các tính chất đó. Xe Toyota Land Cruiser là một trong những sản phẩm đó, thích hợp để nghiên cứu ứng dụng vào thực tế. Để vận hành được xe và động cơ làm việc tối ưu ở mọi chế độ tải khác nhau, mọi điều kiện hoạt động thì cần có hệ thống điều khiển động cơ. Hệ thống này có vai trò phát hiện được điều kiện hoạt động của xe tự động điều khiển động cơ qua hệ thống phun xăng và đánh lửa. Đây là hệ thống rất thông minh và rất quan trọng trên xe, do đó đề tài tác giả chọn là “Nghiên cứu hệ thống điều khiển động cơ 3URFE trên xe Toyota Land Cruiser 2016”. 2. Mục đích nghiên cứu Giới thiệu tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ. Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ trên xe Toyota Land Crusiser 2016. Tìm hiểu hiện tượng, nguyên nhân và cách chẩn đoán xử lý hư hỏng cho hệ thống điều khiển động cơ trên xe Toyota Land Crusiser 2016. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điều khiển động cơ 3URFE trên xe Toyota Land Crusiser 2016. Phạm vi nghiên cứu: Đề tài này chỉ nghiên cứu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều khiển động cơ 3URFE trên xe Toyota Land Crusiser 2016. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Đề tài giúp cho sinh viên năm cuối có thể củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành, cũng như những kiến thức ngoài thực tế xã hội, đề tài còn giúp cho sinh viên nâng cao khả năng tự tìm tòi, sáng tạo. Đề tài “Nghiên cứu hệ thống điều khiển động cơ 3URFE trên xe Toyota Land Cruiser 2016” Giúp cho tác giả tìm hiểu sâu hơn về hệ thống điều khiển động cơ. Những kết quả thu được sau khi hoàn thành có thể làm tài liệu giúp cho việc chuẩn đoán và sửa chữa hệ thống điều khiển động cơ.
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xii MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài .1 Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .1 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TRÊN Ô TÔ 1.1 Tổng quan hệ thống điều khiển lập trình cho động 1.1.1 Lịch sử phát triển động phun xăng 1.1.2 Ưu điểm hệ thống phun xăng 1.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình thuật toán điều khiển 1.2.1 Sơ đồ cấu trúc khối chức 1.2.2 Thuật toán điều khiển lập trình 1.3 Tổng quan hệ thống điện điện tử ô tô .11 1.3.1 Hệ thống điện ôtô gồm có 11 1.3.2 Các ký hiệu màu dây sơ đồ mạch điện .15 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 3UR-FE TRÊN XE TOYOTA LAND CRUISER 2016 17 2.1 Tổng quan động 3UR-FE xe Toyota Land Cruiser 2016 17 2.1.1 Giới thiệu xe Toyota Land Cruiser 2016 17 2.1.2 Động 3UR-FE .18 2.1.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động 3UR-FE .19 2.1.4 Sơ đồ vị trí hệ thống điều khiển động 3UR-FE 23 2.2 Các cảm biến tín hiệu đầu vào động 3UR-FE 24 2.2.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu 24 2.2.2 Cảm biến vị trí trục cam 25 2.2.3 Cảm biến đo khơng khí nạp .26 2.2.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 29 i 2.2.5 Cảm biến vị trí bướm ga 31 2.2.6 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 32 2.2.7 Cảm biến kích nổ .34 2.2.8 Cảm biến tỷ lệ khơng khí nhiên liệu (A/F) 35 2.2.9 Cảm biến oxy 36 2.3 Bộ điều khiển trung tâm .38 2.3.1 Cấu tạo .38 2.3.2 Nguyên lý hoạt động điều khiển động ECM 39 2.3.3 Mạch cấp nguồn – Mạch VC – Mạch nối đất 41 2.4 Hệ thống nhiên liệu xe Toyota Land Crurser 2016 .43 2.4.1 Hệ thống điều khiển bơm nhiên liệu 43 2.4.1 Cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử 45 2.4.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống phun xăng điện tử 47 2.5 Hệ thống đánh lửa điện tử trực tiếp 48 2.5.1 Cấu tạo hệ thống đánh lửa trực tiếp 48 2.5.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống đánh lửa trực tiếp .52 2.7 Hệ thống ETCS-i 53 2.8 Hệ thống điều khiển góc phân phối khí thơng minh (VVT-i) 57 2.9 Hệ thống thay đổi chiều dài hiệu dụng đường ống nạp ACIS 62 2.9.1 Cấu tạo hệ thống ACIS 62 2.9.2 Hoạt động hệ thống ACIS 63 2.10 Hệ thống phun khí 64 2.10.1 Bơm phun khí 65 2.10.2 Van chuyển mạch không khí 65 2.10.3 Cảm biến áp suất khơng khí 66 2.10.4 Mạch điều khiển phun khí .68 2.11 Chức kiểm soát khởi động 68 2.12 Hệ thống kiểm soát nhiên liệu bay (EVAP) 71 2.12.1 Chức thành phần 72 2.12.2 Cấu trúc hoạt động thành phần 73 2.12.3 Hoạt động hệ thống EVAP .75 CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN, SỬA CHỮA HỆ THỐNG 85 ii ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 3UR-FE .85 3.1 Bố trí hệ thống điện xe Toyota Land Cruises 2016 .85 3.2 Hiện tượng nguyên nhân hư hỏng 88 3.3 Kiểm tra sửa chữa hư hỏng tín hiệu khởi động mạch nguồn 91 3.3.1 Mạch tín hiệu máy khởi động 91 3.3.2 Mạch nguồn .92 3.4 Kiểm tra sửa chữa hư hỏng cảm biến 94 3.4.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu 94 3.4.2 Cảm biến vị trí trục cam 96 3.4.3 Cảm biến lưu lượng nhiệt độ khơng khí nạp 98 3.4.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động .100 3.4.5 Cảm biến vị trí bướm ga 101 3.4.6 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 103 3.4.7 Cảm biến kích nổ .105 3.4.8 Cảm biến tỷ lệ không khí nhiên liệu A/F 107 3.4.9 Cảm biến oxy 110 3.5 Kiểm tra sửa chữa hệ thống nhiên liệu .112 3.5.1 Kiểm tra sửa chữa mạch điều khiển bơm nhiên liệu .112 3.5.2 Kiểm tra sửa chữa mạch phun nhiên liệu 114 3.6 Kiểm tra sửa chữa hệ thống đánh lửa 115 3.7 Chẩn đoán hệ thống điều khiển động 117 3.7.1 Sử dụng máy chẩn đoán 117 3.7.2 Mã lỗi hệ thống điều khiển động 3UR-FE 121 KẾT LUẬN .128 TÀI LIỆU THAM KHẢO 129 iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình cho động Hình 1.2: Sơ đồ khối chức hệ thống điều khiển phun xăng .6 Hình 1.3: Thuật tốn điều khiển động 10 Hình 1.4: Hệ thống khởi động .11 Hình 1.5: Hệ thống nạp .11 Hình 1.6: Hệ thống đánh lửa .12 Hình 1.7: Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu 12 Hình 1.8: Hệ thống đo đạt kiểm tra 13 Hình 1.9: Hệ thống điều hịa khơng khí 13 Hình 1.10: Hệ thống gạt nước rửa kính .14 Hình 1.11: Hệ thống nâng hạ kính 14 Hình 2.1: Xe LAND CURISER 2016 17 Hình 2.2: Động 3UR-FE 18 Hình 2.3: Kết cấu chung đơng 18 Hình 2.4: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động 3UR-FE (1) 20 Hình 2.5: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động 3UR-FE (2) 21 Hình 2.6: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động 3UR-FE (3) 22 Hình 2.7: Sơ đồ vị trí hệ thống điều khiển động 3UR-FE 23 Hình 2.8: Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu 24 Hình 2.9: Sơ đồ cảm biến vị trí trục khuỷu 24 Hình 2.10: Xung tín hiệu NE 25 Hình 2.11: Cảm biến vị trí trục cam 25 Hình 2.12: Xung cảm biến vị trí trục cam 26 Hình 2.13: Cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp .27 Hình 2.14: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp 27 Hình 2.15: Đặt tuyến cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp 27 Hình 2.16: Cảm biến lưu lượng khơng khí nạp 28 Hình 2.17: Nguyên lý hoạt động cảm biến lưu lượng khơng khí nạp 28 Hình 2.18: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động 30 Hình 2.19: Đường đặt tính sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát 30 Hình 2.20: Đường đặt tuyến cảm biến nhiệt độ nước làm mát động .30 iv Hình 2.21: Vị trí cảm biến vị trí bướm ga 31 Hình 2.22: Cấu tạo sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga .31 Hình 2.23: Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga 32 Hình 2.24: Cảm biến vị trí bàn đạp ga 32 Hình 2.25: Cấu tạo sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga 33 Hình 2.26: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ điện áp vị trí bàn đạp ga 33 Hình 2.27: Cảm biến kích nổ 34 Hình 2.28: Hoạt động cảm biến kích nổ 34 Hình 2.29: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ điện áp tần số 34 Hình 2.30: Sơ đồ cảm biến kích nổ .35 Hình 2.31: Cấu tạo cảm biến A/F 35 Hình 2.32: Sơ đồ cảm biến A/F 36 Hình 2.33: Cấu tạo cảm biến oxy 37 Hình 34: Sơ đồ cảm biến oxy 37 Hình 2.35: Đặt tính cảm biến A/F oxy 38 Hình 2.36: Sơ đồ cấu trúc chung ECM 39 Hình 2.37: Hoạt động điều khiển ECM 40 Hình 2.38: Mạch nguồn điều khiển ECM 41 Hình 2.39: Mạch VC 42 Hình 2.40: Sơ đồ mạch nối đất 42 Hình 2.41: Cấu tạo hệ thống nhiên liệu xe 43 Hình 2.42: Sơ đồ điều khiển bơm nhiên liệu .44 Hình 2.43: Giao tiếp giữ ECU bơm nhiên liệu ECM .44 Hình 2.44: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng 45 Hình 2.45: Cấu tạo hệ thống nhiên liệu SFI 46 Hình 2.46: Cấu tạo kim phun nhiên liệu .47 Hình 2.47: Sơ đồ điều khiển bơm nhiên liệu .47 Hình 2.48: Hoạt động Bôbin 49 Hình 2.49: Hoạt động IC đánh lửa 50 Hình 2.50: Cấu tạo bugi 51 Hình 2.51: Làm mát bugi nước 51 Hình 2.52: Hệ Thống đánh lửa trực tiếp .52 v Hình 2.53: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa trực tiếp 53 Hình 2.54: Cấu tạo cổ họng gió 54 Hình 2.55: Sơ đồ nguyên lý hệ thống ETCS-i 55 Hình 2.56: Sơ đồ hệ thống ETCS-i .56 Hình 2.57: Hệ thống điều khiển góc phân phối khí thơng minh 58 Hình 2.58: Sơ đồ điều khiển VVT-i 58 Hình 2.59: Cấu tạo điều khiển VVT-i 59 Hình 2.60: Cấu tạo van điều khiển dầu phối khí trục cam 60 Hình 2.61: Hoạt động điều khiển mở sớm trục cam nạp 60 Hình 2.62: Hoạt động điều khiển mở sớm trục cam xả 61 Hình 2.63: Hoạt động điều khiển mở muộn trục cam nạp 61 Hình 2.64: Hoạt động điều khiển mở muộn trục cam xả 61 Hình 2.65: Cấu tạo van điều khiển khí nạp 62 Hình 2.66: Cấu tạo hệ thống ACIS .62 Hình 2.67: Hoạt động trạng thái đóng 63 Hình 2.68: Hoạt động trạng thái mở 63 Hình 69: Hệ thống phun khí .64 Hình 2.70: Cấu tạo bơm phun khí .65 Hình 2.71: Van chuyển mạch khơng khí .66 Hình 2.72: Cảm biến áp suất khơng khí 66 Hình 2.73: Bơm khơng khí bật van chuyển mạch đóng 66 Hình 2.74: Bơm khơng khí bật van chuyển mạch mở 67 Hình 2.75: Bơm khơng khí tắt van chuyển mạch đóng .67 Hình 2.76: Bơm khơng khí tắt van chuyển mạch mở 67 Hình 2.77: Mạch điều khiển phun khí 68 Hình 2.78: Hệ thống kiểm soát khởi động 69 Hình 2.79: Hoạt động hệ thống kiểm soát khởi động 70 Hình 2.80: Cấu tạo hệ thống EVAP 71 Hình 81: Bố trí thành phần hệ thống EVAP .73 Hình 2.82: Van tiếp nhiên liệu 74 Hình 2.83: Đầu vào nhiên liệu đầu vào khơng khí 74 Hình 2.84: Mơ-đun bơm 75 vi Hình 2.85: Sơ đồ điều khiển bơm .75 Hình 2.86: Kiểm sốt luồng lọc 76 Hình 2.87: Phục hồi nhiên liệu tiếp nhiên liệu 76 Hình 2.88: Biểu đồ thời gian .77 Hình 2.89: Đo áp suất khí 78 Hình 2.90: Biểu đồ thời gian giai đoạn đo áp suất khí .79 Hình 2.91: Bơm chân khơng kiểm tra rò rỉ 80 Hình 2.92: Biểu đồ thời gian bơm chân khơng kiểm tra rị rỉ .80 Hình 2.93: Kiểm tra rò rỉ hệ thống EVAP 81 Hình 2.94: Biểu đồ thời gian kiểm tra rò rit hệ thống EVAP 82 Hình 2.95: Điều khiển van VSV 82 Hình 2.96: Biểu đồ thời gian điều khiển van VSV .83 Hình 2.97: Bơm chân khơng kiểm tra rị rỉ 83 Hình 2.98: Biểu đồ thời gian bơm chân không kiểm tra rị rỉ .84 Hình 3.1: Sơ đồ vị trí giắc xe Toyota Land Cruises 2016 (1) 85 Hình 3.2: Sơ đồ vị trí giắc xe Toyota Land Cruises 2016 (2) 85 Hình 3.3: Sơ đồ vị trí giắc xe Toyota Land Cruises 2016 (3) 86 Hình 3.4: Sơ đồ vị trí giắc xe Toyota Land Cruises 2016 (4) 86 Hình 3.5: Sơ đồ vị trí giắc xe Toyota Land Cruises 2016 (5) 87 Hình 3.6: Sơ đồ vị trí giắc xe Toyota Land Cruises 2016 (6) 87 Hình 3.7: Sơ đồ mạch khởi động 91 Hình 3.8: Sơ đồ mạch nguồn .93 Hình 3.9: Giắc A38 ECM .94 Hình 3.10: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu 94 Hình 3.11: Giắc cảm biến vị trí trục khuỷu (C114) .95 Hình 3.12: Hình lắp cảm biến vị trí trục khuỷu 95 Hình 3.13: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam 96 Hình 3.14: Giắc cảm biến vị trí trục cam (C99) 96 Hình 3.15: Hình lắp cảm biến vị trí trục cam 97 Hình 3.16: Sơ đồ mạch điện cảm biến lưu lượng khơng khí nạp 98 Hình 3.17: Giắc cảm biến đo gió (C50) 98 Hình 3.18: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát động 100 vii Hình 3.19: Giắc cảm biến nhiệt độ nước làm mát động (C18) 100 Hình 3.20: Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát động 101 Hình 3.21: Cảm biến vị trí bướm ga 101 Hình 3.22: Giắc cảm biến vị trí bướm ga (C3) 102 Hình 3.23: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga 103 Hình 3.24: Giắc cảm biến vị trí bàn đạp ga (A31) 103 Hình 3.25: Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ 105 Hình 3.26: Giắc cảm biến kích nổ (U3,U4,U5,U6) 105 Hình 3.27: Sơ đồ mạch điện cảm biến tỷ lệ không khí nhiên liệu A/F 107 Hình 3.28: Giắc cảm biến A/F (C22,C23) 108 Hình 3.29: Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy .110 Hình 3.30: Giắc cảm biến oxy (C20,C56) 110 Hình 3.31: Giắc Bơm xăng ECU điều khiển bơm (N1,N14) .112 Hình 3.32: Sơ đồ mạch điều khiển bơm nhiên liệu 113 Hình 3.33: Sơ đồ mạch điều khiển phun xăng 114 Hình 3.34: Giắc kim phun nhiên liệu 115 Hình 3.35: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa 116 Hình 3.36: Giắc bơ bin đánh lửa .116 Hình 3.37: Chọn chức chẩn đoán .117 Hình 3.38: Khai báo hãng xe .118 Hình 3.39: Chọn nơi sản xuất 118 Hình 3.40: Chọn cổng kết nối 119 Hình 3.41: Chọn hệ thống cần kiểm tra 119 Hình 3.42: Chọn mục kiểm tra động hộp số 120 Hình 3.43: Chọn phân tích mã DTC 120 Hình 3.44: Màn hình phân tích mã lỗi 121 viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.2: Ký hiệu màu dây sơ đồ mạch điện .15 Bảng 2.1: Thông số kỷ thuật động 19 Bảng 2.2: Điều khiển bơm nhiên liệu giai đoạn 45 Bảng 2.3: Hoạt động giám sát kiểm tra rò rỉ .77 Bảng 3.1: Hiện tượng nguyên nhân hư hỏng 88 Bảng 3.2: Đọc giá trị 91 ix MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trên ô tô hệ thống có quan hệ mật thiết với có tính quan trọng khơng thể thiếu Nhưng quan trọng nhất, thể sức mạnh xe đảm bảo tính bảo vệ mơi trường khối động Các hãng xe không ngừng cải tiến động để đạt công suất tối đa, tiết kiệm nhiên liệu không gây ô nhiễm môi trường Hãng Toyota hãng ưa chuộng thị trường Việt Nam, cho sản phẩm ô tô với khối động đảm bảo tính chất Xe Toyota Land Cruiser sản phẩm đó, thích hợp để nghiên cứu ứng dụng vào thực tế Để vận hành xe động làm việc tối ưu chế độ tải khác nhau, điều kiện hoạt động cần có hệ thống điều khiển động Hệ thống có vai trị phát điều kiện hoạt động xe tự động điều khiển động qua hệ thống phun xăng đánh lửa Đây hệ thống thông minh quan trọng xe, đề tài tác giả chọn “Nghiên cứu hệ thống điều khiển động 3UR-FE xe Toyota Land Cruiser 2016” Mục đích nghiên cứu Giới thiệu tổng quan hệ thống điều khiển động Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển động xe Toyota Land Crusiser 2016 Tìm hiểu tượng, ngun nhân cách chẩn đốn xử lý hư hỏng cho hệ thống điều khiển động xe Toyota Land Crusiser 2016 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điều khiển động 3UR-FE xe Toyota Land Crusiser 2016 Phạm vi nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chẩn đoán, bảo dưỡng sửa chữa hệ thống điều khiển động 3UR-FE xe Toyota Land Crusiser 2016 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đề tài giúp cho sinh viên năm cuối củng cố kiến thức, tổng hợp nâng cao kiến thức chuyên ngành, kiến thức thực tế xã hội, đề tài giúp cho sinh viên nâng cao khả tự tìm tịi, sáng tạo Đề tài “Nghiên cứu hệ ... Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động 3UR- FE (1) 20 Hình 2.5: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động 3UR- FE (2) 21 Hình 2.6: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển động 3UR- FE (3) 22 Hình... phát điều kiện hoạt động xe tự động điều khiển động qua hệ thống phun xăng đánh lửa Đây hệ thống thông minh quan trọng xe, đề tài tác giả chọn “Nghiên cứu hệ thống điều khiển động 3UR- FE xe Toyota. .. đoán xử lý hư hỏng cho hệ thống điều khiển động xe Toyota Land Crusiser 2016 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điều khiển động 3UR- FE xe Toyota Land Crusiser 2016 Phạm