Thiết Kế, Thi Công Mô Hình Hệ Thống Phun Xăng Đánh Lửa Trực Tiếp Trên Toyota Innova 2016.Docx

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN 1 LỜI CẢM ƠN 2 TÓM TẮT ĐỒ ÁN 3 MỤC LỤC 4 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 8 DANH MỤC CÁC BẢNG 9 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH 10 LỜI MỞ ĐẦU 14 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 20 1 1 Tầm quan trọng c[.]

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Tầm quan trọng của hệ thống phun xăng và đánh lửa

Khoa học và công nghệ đang ngày càng phát triển Những hệ thống điều khiển bằng cơ khí trên ô tô đã và đang được thay thế bằng những hệ thống điều khiển bằng điện và điện tử do độ chính xác và linh hoạt của chúng Trong đó có cả hệ thống phun xăng và đánh lửa.

Phần lớn những xe ô tô đang lăn bánh hiện nay đều sử dụng động cơ đốt trong 4 kỳ (động cơ xăng và động cơ Diesel) Bốn kỳ này bao gồm: kỳ nạp, kỳ nén, kỳ nổ và kỳ xả Trong đó kỳ nổ là kỳ tạo ra công suất giúp động cơ hoạt động và duy trì cả ba kỳ còn lại nhờ việc tích trữ năng lượng vào bánh đà. Để kỳ nổ xảy ra được thì lượng hòa khí (không khí được hòa trộn với nhiên liệu theo tỷ lệ thích hợp) phải được đốt cháy Đối với động cơ xăng thì hòa khí được tạo ra ở phía sau bướm ga và phía trước xupap nạp nhờ và hệ thống phun xăng EFI Hòa khí sẽ được đốt cháy bên trong buồn đốt nhờ vào tia lửa điện do bugi tạo ra Nên đối với động cơ xăng nhiệt độ và áp suất trong buồn đốt ở cuối kỳ nén không cao bằng động cơ Diesel Nhưng ngược lại động cơ xăng ngoài hệ thống phun nhiên liệu còn phải có thêm hệ thống đánh lửa mới có thể đốt cháy được hòa khí Nên việc phát triển hệ thống phun xăng và đánh lửa là một điều rất cần thiết hiện nay mà các hãng xe đang hướng đến. Đối với hệ thống đánh lửa, hệ thống đánh ngày trước (hệ thống đánh lửa bằng vít lửa) góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng cơ khí nên đã không còn phù hợp ở thời điểm hiện tại Thay vào đó các hãng đã thay thế bằng hệ thống đánh lửa trực tiếp. Đối với hệ thống cung cấp xăng bằng bộ chế hòa khí đã quá lỗi thời Thay vào đó các hãng đã phát minh ra hệ thống phun xăng điện tử (EFI).

Có thể thấy hệ thống phun xăng điện tử và hệ thống đánh lửa trực tiếp là những hệ thống hiện đại và thông dụng hiện nay Nên nhóm đã quyết định thực hiện mô hình của cả hai hệ thống này để có thể tìm hiểu và quan sát được nguyên lý, cấu tạo củng như cách hoạt động của chúng.

Sơ lược nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng và đánh lửa

Trên Toyota Innova 2016 hệ thống phun xăng và đánh lửa muốn hoạt động được thì cần phải có một bộ điều khiển trung tâm (ECU) và các con cảm biến tín hiệu đầu vào.

Khi khởi động xe hoặc khi xe đang chạy, các cảm biến đầu vào sẽ có nhiệm vụ gửi những tín hiệu đầu vào về cho ECU động cơ bao gồm những thông tin: khối lượng không khí nạp, nhiệt độ không khí nạp, tốc độ động cơ, góc trục khuỷu, tốc độ xe, độ mở bướm ga và bàn đạp ga, hiện tượng kích nổ, nhiệt độ nước làm mát, lượng oxy trong đường ống xả… nhờ những thông tin này ECU sẽ tiến hành phân tích, xử lý và đưa ra những tín hiệu điều khiển đến các bộ phận chấp hành cụ thể ở đây là bobine và kim phun.

Nhiệm vụ của hệ thống phun xăng đánh lửa trên động cơ xăng

Hệ thống phun xăng có nhiệm vụ phun xăng vào đường ống nạp để hòa trộn một lượng xăng và không khí tạo thành hòa khí trong đường ống nạp và đi vào bên trong xy lanh động cơ Hệ thống phun xăng trên những xe hiện đại có khả năng tự điều chỉnh thời điểm phun và thời gian phun xăng để phù hợp với những điều kiện làm việc khác nhau của động cơ.

Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ tạo ra dòng điện cao áp qua khe hở bugi để tạo ra tia lửa điện nhằm có thể dễ dàng đốt cháy hòa khí Hệ thống đánh lửa phải đốt cháy hòa khí một cách triệt để nhất để phát huy công suất tối đa và hạn chế ô nhiễm môi trường.

Phân loại hệ thống phun xăng

Hệ thống EFI được chia làm 3 loại chính: a Hệ thống phun xăng đơn điểm

Hệ thống phun xăng đơn điểm (Single Point Injection - SPI): Hệ thống này chỉ dùng một vòi phun trung tâm duy nhất thay thế cho bộ chế hoà khí Vòi phun nhiên liệu được đặt ngay trước bướm ga và tạo thành khí hỗn hợp trên đường nạp Hệ thống có cấu tạo khá đơn giản, chi phí chế tạo rẻ, thường chỉ xuất hiện ở những xe nhỏ.

Hình 1 1 Hệ thống phun xăng đơn điểm (Single Point Injection - SPI) b Hệ thống phun xăng 2 điểm

Hệ thống phun xăng hai điểm (BiPoint Injection - BPI) được nâng cấp từ hệ phun nhiên liệu đơn điểm Hệ thống này sử dụng thêm một vòi phun đặt sau bướm ga nhằm tăng cường nhiên liệu cho hỗn hợp Thông thường hệ thống BPI ít được sử dụng do không cải thiện nhiều so với SPI.

Hình 1 2 Hệ thống phun xăng hai điểm (BiPoint Injection - BPI) c Phun xăng đa điểm

Hệ thống phun xăng đa điểm (MultiPoint Injection - MPI): Mỗi xi-lanh được trang bị một vòi phun riêng biệt đặt ngay trước xupap Hệ thống vòi phun được lấy tín hiệu từ góc quay trục khuỷu để xác định thời điểm phun chính xác.

Hình 1 3 Hệ thống phun xăng đa điểm (MultiPoint Injection - MPI)

Phân loại hệ thống đánh lửa

d Hệ thống đánh lửa bằng vít

Kiểu hệ thống đánh lửa này có cấu tạo cơ bản nhất Trong kiểu hệ thống đánh lửa này, dòng sơ cấp và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng cơ Dòng sơ cấp của bô bin được điều khiển cho chạy ngắt quãng qua tiếp điểm của vít lửa Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm tốc và chân không điều khiển thời điểm đánh lửa Bộ chia điện sẽ phân phối điện cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi.

Hình 1 4 Hệ thống đánh lửa bằng vít

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này tiếp điểm của vít lửa cần được điều chỉnh thường xuyên hoặc thay thế Một điện trở phụ được sử dụng để giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp, cải thiện đặc tính tăng trưởng dòng của cuộn sơ cấp, và giảm đến mức thấp nhất sự giảm áp của cuộn thứ cấp ở tốc độ cao. e Kiểu bán dẫn

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này transistor điều khiển dòng sơ cấp, để nó chạy một cách gián đoạn theo đúng các tín hiệu điện được phát ra từ bộ phát tín hiệu Góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng cơ như trong kiểu hệ thống đánh lửa bằng vít hoặc có thể dùng các cảm biến vị trí như loại quang, Hall.

Hình 1 5 Hệ thống đánh lửa bán dẫn f Kiểu kiểu bán dẫn có ESA (Đánh lửa Sớm bằng điện tử)

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này không sử dụng bộ đánh lửa sớm chân không và li tâm Thay vào đó, chức năng ESA của Bộ điều khiển điện tử (ECU) sẽ điều khiển góc đánh lửa sớm.

Hình 1 6 Hệ thống ESA g Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)

Thay vì sử dụng bộ chia điện, hệ thống này sử dụng bô bin đơn hoặc đôi cung cấp điện cao áp trực tiếp cho bugi Thời điểm đánh lửa được điều khiển bởi ESA của ECU động cơ Trong các động cơ gần đây, hệ thống đánh lửa này chiếm ưu thế.

Hình 1 7 Hệ thống đánh lửa trực tiếp

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ

Hệ thống điều khiển động cơ Toyota Innova

Trên Toyota Innova động cơ được điều khiển bởi hộp ECU ECU sẽ tiếp nhận những tín hiệu đầu vào từ các cảm biến sau đó sẽ tiến hành xử lý và cuối cùng sẽ gửi tín hiệu để điều khiển các bộ chấp hành.

- Những cảm biến tín hiệu đầu vào gồm: Cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng và nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến oxy, cảm biến kích nổ, cảm biến tốc độ xe.

- Bộ xử lý trung tâm là hộp ECU

- Những cơ cấu chấp hành gồm: bobin, kim phun, bơm xăng, bướm ga.

Hình 2 1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển động cơ Toyota Innova

Hình 2 2 Hộp ECU động cơ Toyota Innova

Hình 2 3 Sơ đồ chân giắc của hộp ECU

Hình 2 4 Sơ đồ khối cấu trúc của ECU

Bộ phận xử lý chủ yếu của ECU là CPU (Central Processing Unit) CPU xử lý những tín hiệu đầu vào nhờ những thuật toán và số liệu, chương trình có sẵn được lưu trong ROM và RAM Sau khi số liệu được xử lý thì CPU sẽ xuất ra những tín hiệu điều khiển đến ngõ ra.

Các số khối này được giao tiếp và trao đổi thông tin với nhau thông qua đường truyền giao tiếp BUS.

2.1.2 Mạch nguồn cung cấp cho hộp ECU a Mạch nguồn dương cấp cho ECU

Hình 2 5 Mạch cấp nguồn dương cho ECU

Khi bật khoá điện ON, điện áp ắc quy sẽ được cấp đến cực IGSW của ECM Tín hiệu ra “MREL” của ECM sẽ cho dòng điện chạy qua cuộn dây của rơle MAIN làm đóng các tiếp điểm của rơle MAIN và cấp nguồn đến cực +B của ECM

ECM động cơ có 3 mạch nối mass cơ bản

•Nối mass để điều khiển ECM động cơ(E1): Cực E1 này là cực tiếp mass của ECM động cơ và thường được nối với buồng nạp khí của động cơ

•Nối mass cho các cảm biến (E2,E21): Các cực E2 và E21 là các cực tiếp mass của các cảm biến, và chúng được nối với cực E1 trong ECM động cơ Chúng tránh cho các cảm biến không bị phát hiện các trị số điện áp lỗi bằng cách duy trì điện thế tiếp mass của cảm biến và điện thế tiếp mass của ECM động cơ ở cùng một mức

•Nối mass để điều khiển bộ chấp hành (E01,E02): Các cực E01và E02 là các cực tiếp mass cho bộ chấp hành, như cho các bộ chấp hành, van ISC và bộ sấy cảm biến tỉ lệ không khí – nhiên liệu Cũng giống như cực E1, E01 và E02 được nối gần buồng nạp khí của động cơ. b Mạch nối mass của ECU

Hình 2 6 Mạch nối mass của ECU

1 Kiểm tra ECM (điện áp +B)

• Đo điện áp của các giắc cắm ECM Điện áp tiêu chuẩn:

Nối dụng cụ đo Điều kiện tiêu chuẩn

2 Kiểm tra dây điện (ECM – Mát thân xe)

• Đo điện trở của giắc cắm phía dây điện Điện trở tiêu chuẩn:

3 Kiểm tra ECM (điện áp IGSW)

• Rút giắc G1 của khóa điện

• Đo điện trở của công tắc Điện trở tiêu chuẩn:

Nối dụng cụ đo Trạng thái của công tắc Điều kiện tiêu chuẩn

5 (AM2) - 6 (IG2) LOCK 10 kΩ trở lên

5 Kiểm tra ECM (điện áp MREL)

2.1.3 Cảm biến lưu lượng khí nạp a Chức năng

Cảm biến lưu lượng khí (MAFS) được đặt nằm giữa cụm máy lọc không khí và thân van tiết lưu MAF sử dụng một yếu tố cảm biến loại phim nóng để đo lượng khí nạp vào động cơ. b Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: a Cấu tạo

Mạch này có cấu tạo sao cho dây sấy platin và cảm biến nhiệt độ tạo thành một mạch cầu, và transistor công suất được điều khiển sao cho điện thế của A và B luôn bằng nhau để duy trì nhiệt độ định trước

Hình 2 7 Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp

Hình 2 8 Vị trí cảm biến MAF trên xe b Nguyên lý hoạt động

Dòng điện chạy vào dây sấy làm cho nó nóng lên Khi không khí chạy qua, dây sấy được làm nguội tương ứng với khối lượng không khí nạp, bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ dây sấy không đổi, dòng điện đó sẽ tỉ lệ thuận với lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó ta xác định được lượng không khí nạp Trong trường hợp này, dòng điện có thể chuyển thành điện áp và gửi đến ECU động cơ

Cảm biến lưu lượng khí nạp có một dây sấy được ghép vào mạch cầu Mạch cầu này có đặc tính là các điện thế tại điểm A và B bằng nhau khi tích của điện trở theo đường chéo bằng nhau (Ra + R3) *R1=Rh*R2

Khi dây sấy (Rh) được làm mát bằng không khí nạp, điện trở tăng lên dẫn đến sự hình thành độ chênh giữa các điện thế của các điểm A và B Một bộ khuyếch đại xử lý phát hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặt vào mạch này (làm tăng dòng điện chạy qua dây sấy) Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây sấy lại tăng lên dẫn đến việc tăng tương ứng trong điện trở cho đến khi điện thế của các điểm A và B trở nên bằng nhau (các điện áp của các điểm A và B trở nên cao hơn) Bằng cách sử dụng các đặc tính của loại mạch cầu này, cảm biến lưu lượng khí nạp có thể đo được khối lượng khí nạpbằng cách phát hiện điện áp ở điểm B

Trong hệ thống này nhiệt độ của dây sấy (Rh) được duy trì liên tục ở nhiệt độ không đổi cao hơn nhiệt độ của không khí nạp, bằng cách sử dụng nhiệt điện trở (Ra).

Do đó có thể đo được khối lượng khí nạp một cách chính xác mặc dù nhiệt độ khí nạp thay đổi, ECU động cơ không cần phải hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu đối với nhiệt độ không khí nạp

Ngoài ra khi nhiệt độ không khí giảm ở các độ cao lớn, khả năng làm ngưội của không khí giảm xuống so với cùng thể tích khí nạp ở mức nước biển Do đó mức làm nguội cho dây sấy này giảm xuống Vì khối khí nạp được phát hiện cũng giảm xuống, nên không cần phải hiệu chỉnh mức bù cho độ cao lớn

Khi ECU phát hiện thấy cảm biến lưu lượng bị hỏng một mã nào đó, ECU sẽ chuyển vào chế độ dự phòng Khi ở chế độ dự phòng, thời điểm đánh lửa được tính toán bằng ECU, dựa vào tốc độ động cơ và vị trí của bướm ga Chế độ dự phòng tiếp tục cho đến khi hư hỏng được sửa chữa

Hình 2 9 Sơ đồ mạch điện cảm biến lưu lượng khí nạp

1 Kiểm tả ECM (điện áp VG)

• Đo điện áp của giắc cắm ECM

GỢI Ý: Cần số phải ở vị trí N và tắt điều hòa Điện áp tiêu chuẩn:

Nối dụng cụ đo Điều kiện Điều kiện tiêu chuẩn

C15-24 (VG) – C15-32 (E2G) Động cơ chạy không tải Từ 0.5 đến 3.0 V

2 Kiểm tả cảm biến lưu lượng khí nạp (nguồn cấp)

Rút giắc A29 của cảm biến MAF

• Đo điện áp của giắc cắm phía dây điện Điện áp tiêu chuẩn:

A29-3 (VCVG) - Mát thân xe Từ 4.5 đến 5 v

Hình 2 10 Kiểm tra nguồn cấp của cảm biến MAF

3 Kiểm tra dây điện (Cảm biến lưu lượng khí nạp – ECM)

• Rút giắc A29 của cảm biến MAF

• Đo điện trở của các giắc phía dây điện Điện trở tiêu chuẩn:

A29-1 (VG) hay C15-24 (VG) - Mát thân xe 10 kΩ trở lên

2.1.4 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp a Chức năng

Cơ sở lý thuyết về hệ thống đánh lửa trực tiếp

Hệ thống đánh lửa trên động cơ có nhiệm vụ biến dòng điện một chiều có hiệu điện thế thấp 12V thành các xung điện thế cao từ (15.000V đến 40.000V) đủ để tạo nên tia lửa điện cao thế để đốt cháy hổn hợp khí nhiên liệu trong xy lanh của động cơ xăng ở thời điểm thích hợp với các chế độ làm việc của động cơ và theo một thứ tự nổ nhất định. b Yêu cầu

Hệ thống đánh lửa phải đảm bảo hệ thống đánh lửa đủ lớn để phóng qua khe hở giữa các điện cực của nến đánh lửa.

Tia lửa điện cao thế phải có năng lượng đủ lớn để đốt cháy hổn hợp khi khởi động cũng như các chế độ làm việc khác của động cơ.

Thời điểm đánh lửa phải ứng với các góc đánh lửa sớm hợp lí nhất cho mọi chế độ làm viêc của động cơ. c Quá trình đánh lửa trong động cơ xăng

Công suất động cơ đạt giá trị lớn nhất phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố, tốc độ cháy của xăng, lượng xăng tham gia vào thành phần hỗn hợp, tỷ số nén, góc đánh lửa sớm hợp lý…nhìn chung để động cơ đạt công suất lớn nhất thí cần có áp suất hỗn hợp khí sau khi piston qua điểm chết tên có giá trị lớn nhất. Để có điều đó cần đốt cháy hổn hợp (đánh lửa) trước khi piston đến điểm chết trên Vì nhiên liệu không thể cháy hết ngay khi xuất hiện tia lửa điện mà phải cháy trong một khoảng thời gian nhất định.

Qua thực nghiệm người ta chứng minh được rằng: công suất cực đại của động cơ chỉ có được nếu như áp suất trong xy lanh ở thời điểm sau điểm chết trên 10 - 15 0 theo góc quay của trục khuỷu tức đạt giá trị lớn nhất, là quá trính cháy đã kết thúc.

Nếu đánh lửa sớm quá thì quá trình cháy sẽ xảy ra gọn trong kỳ nén của động cơ. Piston sẽ chịu một lực va đập ngược chiều với chiều chuyển động của nó do áp suất khí nén gây nên do đó cản trở chuyển động của trục khuỷu làm cho công suất của động cơ giảm.

Nếu đánh lửa muộn quá thì quá trình cháy có thể xảy ra trong kỳ xả, nhiên liệu không cháy hết Trong trường hợp này động cơ sẽ rất nóng (có thể cháy rớt ở ống xả) vì diện tích vùng cháy tăng, nhiệt độ truyền qua nước làm mát tăng dẫn đến công suất động cơ giảm.

Thời điểm đánh lửa đặc trưng cho góc đánh lửa sớm, nó được tính bằng góc quay của trục khuỷu động cơ, kể từ khi có tia lửa điện đến khi piston đến điểm chết trên. Người ta chứng minh được rằng: công suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ đạt giá trị tốt nhất khi góc đánh lửa sớm 5 – 10 0 tuỳ theo động cơ. d Điều khiển góc đánh lửa

Hình 2 38 Bản đồ góc đánh lửa sớm lý tưởng Trong các hệ thống đánh lửa trước đây, việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm được thực hiện bằng phương pháp cơ khí với cơ cấu ly tâm và áp thấp Đường đặc tính đánh lửa sớm tối ưu rất đơn giãn và không chính xác. Đối với hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử, góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh gần sát với đặc tính lý tưởng Kết hợp hai đặc tính đánh lửa sớm theo tốc độ và theo tải động cơ ta có bản độ góc đánh lửa sớm lý tưởng với khoảng 1000 đến 4000 điểm đánh lửa sớm được chọn lựa đưa vào bộ nhớ.

Một chức năng khác của ECU Trong việc điều khiển đánh lửa là sự điều chỉnh góc ngậm điện (dwell angle control) Góc ngậm điện phụ thuộc vào hai thông số là hiệu điện thế ắc quy và tốc độ động cơ Khi khởi động chẳng hạn, hiệu điện thế ắc quy bị giảm do sụt áp, vì vậy, ECU sẽ điều khiển tăng thời gian ngậm điện nhằm mục đích tăng dòng điện trong cuộn sơ cấp Ở tốc độ thấp, do thời gian tích lũy năng lượng quá dài (góc ngâm điện lớn) gây lãng phí năng lượng nên ECU sẽ điều khiển xén bớt xung điện áp điều khiển để giảm bớt thời gian ngậm điện nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng và tránh nóng bobine [6]

Góc đánh lửa sớm thực tế khi động cơ hoạt động được xác định bằng công thức sau:

Trong đó:  - góc đánh lửa sớm thực tế

 bd - góc đánh lửa sớm ban đầu

 cb - góc đánh lửa sớm cơ bản

 hc - góc đánh lửa sớm điều chỉnh

Hình 2 39 Góc đánh lửa sớm thực tế Dựa vào tốc độ (tín hiệu NE) và tải của động cơ (từ tín hiệu áp suất trên đường ống nạp), ECU sẽ đọc giá trị của góc đánh lửa sớm, cơ bản được lưu trữ trong bộ nhớ. Sau khi xác dịnh được góc đánh lửa sớm, bộ xử lí trung tâm CPU sẽ đưa ra xung điện áp dể điều khiển đánh lửa IGT mô tả quá trình dịch chuyển xung IGT trong CPU về phía trước của tử điểm thượng khi có sự hiệu chỉnh về góc đánh lửa sớm cơ bản cb và góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh hc ngoài ra, xung IGT có thể được xén trước khi gởi qua bobine tích hợp [7] a Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 2 40 Cấu tạo hệ thống đánh lửa

Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp không sử dụng bộ chia điện, thay vào đó trong hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng một bô bin cùng với một IC đánh lửa độc lập cho mỗi xy-lanh Việc điều khiển thời điểm đánh lửa được thực hiện thông qua ECU của động cơ, ECU sẽ nhận được các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, tính toán thời điểm đánh lửa, truyền tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa Thời điểm đánh lửa được tính toán liên tục theo điều kiện của động cơ, dựa trên giá trị thời điểm đánh lửa tối ưu đã được lưu giữ trong ECU Hệ thống đánh lửa trực tiếp ngày nay thường sử dụng là loại hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng 1 bô bin cho mỗi xy lanh và mỗi bugi được nối vào đầu dây của cuộn dây thứ cấp, dòng điện áp cao sinh ra trong cuộn dây thứ cấp được cấp trực tiếp đến bugi đó Tia lửa điện của bugi sẽ phóng ra từ điện cực trung tâm đến điện cực nối mát Khi bật khóa điện rơ le sẽ đóng mạch, nguồn từ ắc uy được cung cấp đến chân (+B) của các cuộn đánh lửa ECM sẽ xác nhận thời điểm đánh lửa và truyền tín hiệu đánh lửa (IGT) đến từng cuộn đánh lửa, khi có tín hiệu (IGT) IC trong cuộn đánh lửa sẽ điều khiển transitor công suất và lúc này có dòng điện sơ cấp trong cuộn đánh lửa khi ECM ngắt tín hiệu điều khiển (IGT) lúc này transitor công suất trong IC đánh lửa sẽ điều khiển ngắt dòng điện sơ cấp do đó cuộn dây thứ cấp sẽ cảm ứng ra sung điện áp cao Điện áp này được cấp đến các bugi để tạo ra tia lửa điện bên trong xylanh Khi ECM ngắt dòng sơ cấp, IC đánh lửa sẽ gửi một tín hiệu xác nhận (IGF) cho từng xylanh đến ECM

Hình 2 41 Nguyên lý của hệ thống đánh lửa

Hình 2 42 Sơ đồ hệ thống đánh lửa

1 Kiểm tra cuộn dây đánh lửa (cuộn cấp)

•Rút giắc của cuộn đánh lửa C27, C28 C29 và C30

•Đo điện trở của các giắc phía dây điện Điện trở tiêu chuẩn:

C27-4 (GND) - Mát thân xe Dưới 1 Ω

•Đo điện áp của giắc cắm phía dây điện Điện áp tiêu chuẩn:

Hình 2 43 Kiểm tra nguồn cấp cuộn dây đánh lửa

2 Kiểm tra dây điện (cuộn dây đánh lửa – ECM)

•Rút giắc của cuộn đánh lửa C27, C28, C29 và C30

•Đo điện trở của các giắc phía dây điện Điện trở tiêu chuẩn:

C27-2 hay C14-12 (IGF1) - Mát thân xe 10 kΩ trở lên

C27-3 hay C14-16 (IGT1) - Mát thân xe 10 kΩ trở lên

3 Kiểm tra ECM (tín hiệu IGT1, IGT2, IGT3, IGT4)

•Trong khi đang quay khởi động, hãy kiểm tra dạng sóng của giắc ECM bằng máy đo hiện sóng

E12-17 (IGT1) - E12-3 (E1) Dạng sóng đúng như trong hình vẽ E12-16 (IGT2) - E12-3 (E1) Dạng sóng đúng như trong hình vẽ E12-15 (IGT3) - E12-3 (E1) Dạng sóng đúng như trong hình vẽ E12-14 (IGT4) - E12-3 (E1) Dạng sóng đúng như trong hình vẽ E12-23 (IGF1) - E12-3 (E1) Dạng sóng đúng như trong hình vẽ Đặt đơn vị đo Điều kiện

2 V/DIV., 20 msec./DIV Chạy không tải

2.2.3 Chức năng điều khiển đánh lửa của ECU Động cơ trên ôtô có khả năng thích ứng rất cao Từ lúc khởi động và Trong suốt quá trình làm việc, chế độ làm việc của động cơ liên tục thay đổi Tuỳ từng chế độ làm việc của động cơ mà ECU làm việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm đúng với bản đồ góc đánh lửa sớm lý tưởng ở chế độ khởi động, chế độ cầm chừng, chế độ hâm nóng sau khởi động… đảm bảo hiệu suất động cơ cao nhất.

Hình 2 44 Sơ đồ điều khiển thời điểm đánh lửa của ECU a Chế độ khởi động

Hình 2 45 Góc đánh lửa sớm khi khởi độngGóc đánh lửa được đặt ở một giá trị nhất định, không thay đổi trong suốt quá trình khởi động, giá trị góc đánh lửa sớm phụ thuộc vào IC dự phòng trong ECU đã lưu trữ các số liệu về góc đánh lửa sớm Thông thường, góc đánh lửa sớm được chọn nhỏ hơn 10 0 để dễ dàng ngay cả khi nguội, đồng thời tránh sự nổ dội.[9] b Chế độ sau khi khởi động

Hình 2 46 Góc đánh lửa sau khi khởi động Khi khởi động xong, góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh theo công thức:

Trong đó: hc - góc đánh lửa hiệu chỉnh là tổng tất cả các góc đánh lửa theo các điều kiện làm việc của động cơ:

- Hiệu chỉnh theo nhiệt độ nước làm mát

- Hiệu chỉnh theo sự ổn định của động cơ trong chế độ cần chừng.

- Hiệu chỉnh theo sự kích nổ

- Hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp.

Cơ sở lý thuyết về hệ thống phun xăng điện tử

Đối với hãng TOYOTA hệ thống điều khiển kết hợp của động cơ được gọi chung là TCCS (Toyota Computor Cotroled System) hệ thống điều khiển bằng máy tính của TOYOTA.

Hình 2 50 Sơ đồ khối TCCS của Toyota

2.3.2 Yêu cầu của tỷ lệ xăng và không khí

Hệ thống tự chẩn đoán

EFIESA a Tỷ lệ khí hỗn hợp lý tưởng

Hệ thống nhiên liệu của động cơ xăng có chức năng làm thay đổi tỷ lệ xăng – không khí để có được hỗn hợp khí tối ưu cho từng chế độ làm việc khác nhau của động cơ Thông thường tỷ lệ hỗn hợp lý tưởng giữa xăng và không khí là 1 gram xăng sẽ hòa trộn với 14,7 gram không khí tỷ lệ 1/14,7.

Gọi là lý tưởng bởi vì lượng oxy trong khí hỗn hợp này hoàn toàn thích ứng với lượng Hydrocacbon trong xăng giúp cho quá trình cháy của khí hỗn hợp được hoàn chỉnh nhất Sẽ xảy ra tình trạng nhiều xăng đối với tỷ lệ 1/14 (dư xăng) cũng như quá thừa oxy đối với tỷ lệ hỗn hợp 1/16 (thiếu xăng).

Hình 2 51 Bầu xúc tác hóa khử (catalytic converter) Nhằm giảm tình trạng ô nhiễm mỗi trường, ô tô thế hệ mới được trang bị bầu xúc tác hóa khử (catalytic converter) Để bộ này có thể hoạt động hiệu quả đòi hỏi phải duy trì tỷ lệ khí hỗn hợp ở mức tỷ lệ lý tưởng 1/14,7.

Việc thay đổi tỷ lệ khí hỗn hợp nhằm mục đích luôn luôn nạp đủ nhiên liệu vào xy lanh thích ứng với mọi chế độ hoạt động khác nhau của ô tô Ví dụ như khởi động trời lạnh, hay lúc động cơ đang nguội phải cần đến một tỷ lệ khí hỗn hợp rất giàu xăng.[1] b Hệ số dư không khí Để chỉ rõ mức độ sai biệt giữa tỷ lệ xăng – không khí cung cấp thực thế cho động cơ so với tỷ lệ hỗn hợp lý tưởng (1/14,7), người ta chọn hệ số dư λ Và đối với tỷ lệ hỗn hợp lý tưởng thì λ=1

Hình 2 52 Ảnh hưởng của λ đối với P và be a: Giàu xăng – thiếu không khí; b: Nghèo xăng – dư không khí

-λ = 1 Lượng không khí nạp bằng lượng không khí lý tưởng.

-λ < 1 Thiếu không khí nạp hay hỗn hợp giàu xăng Công suất động cơ tăng, λ trong khoảng 0,85 – 0,95.

-λ > 1 Dư không khí nạp, hay khí hỗn hợp nghèo xăng λ trong khoảng 1,05 –1,3 Công suất động cơ giảm, đồng thời hiệu suất tiêu hao nhiên liệu giảm.

-λ > 1,3 Hỗn hợp quá nghèo xăng, không thể tiếp tục cháy được.

-λ = 0,95 – 0,85 Hỗn hợp cháy tốt phát huy công suất tối đa cho động cơ Lượng không khí thiếu so với lý tưởng khoảng 5 – 15%.

-λ = 1,1 – 1,2 Suất tiêu hao nhiên liệu bé tối đa Dư không khí khoảng 20%. -λ ≈ 1,1 – 1,2 Suất tiêu hao nhiên liệu bé tối đa Dư không khí khoảng 20%. -λ ≈ 1,0 Hệ số dư không khí này sẽ cho tỷ lệ khí hỗn hợp lý tưởng và cho phép động cơ vận hành ổn định ở chế độ chạy cầm chừng

-λ = 0,85 – 0,75 Thiếu khoảng 15 – 25% không khí Động cơ nổ chuyển tiếp tốt, chuyển tiếp có nghĩa là thay đổi chế độ làm việc từ chế độ này sang chế độ khác, ví dụ như thay đổi từ chạy cầm chừng không tải sang có tải một phần.[1]

Hình 2 53 Sơ đồ khối của hệ thống phun xăng điện tử

Hệ thống phun nhiên liệu trên Toyota Innova được điều khiển hoàn toàn trực tiếp bởi ECU động cơ Những tính hiệu cảm biến đầu vào sẽ gửi tín hiệu về ECU động cơ và ECU sẽ tính toán lượng phun và thời điểm phun thích hợp.

Hình 2 54 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu

1 Bình xăng; 2 Bơm xăng; 3 Cụm bơm xăng; 4 Lọc xăng; 5 Bộ lọc than hoạt tính;

6 Lọc không khí; 7 Cảm biến lưu lượng khí nạp; 8 Van điện từ; 9 Motor bước; 10. Bướm ga; 11 Cảm biến vị trí bướm ga; 12 Ống nạp; 13 cảm biến vị trí bàn đạp ga;

14 Bộ ổn định áp suất; 15 Cảm biến vị trí trục cam; 16 Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu; 17 Ống phân phối nhiên liệu; 18 Vòi phun; 19 Cảm biến kích nổ; 20 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; Cảm biến vị trí trục khuỷu; 22 Cảm biến Oxy

Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm cánh quạt qua bình lọc nhiên liệu để lọc sạch các tạp chất sau đó tới bộ giảm rung, bộ phận này có nhiệm vụ hấp thụ các dao động nhỏ của nhiên liệu sự phun nhiên liệu gây ra Sau đó qua ống phân phối, ở cuối ống phân phối có bộ ổn định áp suất nhằm điều khiển áp suất của dòng nhiên liệu và giữ cho nó luôn ổn định Tiếp đến nhiên liệu được đưa tới vòi phun dưới sự điều khiển của ECU vòi phun sẽ mở ra nhiên liệu được phun vào buồng cháy để động cơ hoạt động nhiên liệu thừa sẽ được đưa theo đường hồi trở về bình nhiên liệu Các vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào ống nạp tùy theo các tín hiệu phun của ECU. Các tín hiệu phun của ECU sẽ được quyết định sau khi nó nhận được các tín hiệu từ các cảm biến để phù hợp với chế độ hoạt động của động cơ.

Các tín hiệu của cảm biến:

- Cảm biến lưu lượng khí nạp: Cho biết khối lượng khí được nạp vào

- Cảm biến nhiệt độ khí nạp: Cho biết nhiệt độ của khối khí đang được nạp vào

- Cảm biến vị trí bướm ga: Cho biết độ mở chính xác của bướm ga

- Cảm biến Oxy: Cho biết nồng đồ oxy trong khí xả đang dư hay thiếu

- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát: Cho biết tình trạnh nhiệt độ của động cơ

- Cảm biến vị trí trục khuỷu: Cho biết tốc độ của động cơ và góc của trục khuỷu

- Cảm biến vị trí tục cam: Cho biết được khi nào piston máy 1 hoặc các máy khác đi đến điểm chết trên

- Cảm biến kích nổ: Cho biết động cơ có bị kích nổ hay không

Hình 2 55 Sơ đồ khối hoạt động của hệ thống EFI

2.3.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số bộ phận chính a Bơm xăng a Công dụng

Bơm xăng có công dụng đưa nhiên liệu từ thùng chứa qua lọc xăng đến với ống phân phối và đến từng kim phun

Bơm xăng củng giúp tạo áp suất cho đường nhiên liệu Và ở ống phân phối sẽ có van điều áp, nếu áp suất xăng vượt mức quy định thì van sẽ mở ra cho xăng chảy về thùng chứa. b Cấu tạo

Hình 2 56 Cấu tạo và vị trí của bơm xăng Bơm xăng có cấu tạo đơn giản gồm:

- Tua bin cánh quạt: có nhiệm vụ tạo lực hút để hút nhiên liệu từ thùng chứa

- Motor điện: có nhiệm vụ làm quay tua bin cánh quạt để hút nhiên liệu

- Van kiểm soát một chiều: tránh cho nhiên liệu đi ngược vào bơm làm hư bơm c Hoạt động của bơm xăng

* Khi khóa điện On (động cơ chưa nổ)

Lúc này khóa điện ở vị trí IG, ECU chưa nhận được tín hiệu đề (STA) hay tín hiệu từ cảm biến trục khuỷu (NE) nên ECU sẽ không xuất mass ra chấn FC Cho nên bơm xăng vẫn chưa hoạt động.

Khi bật công tắc sang vị trí ST thì sẽ có tín hiệu STA đến ECU ECU hiểu là đang đề máy nên ECU sẽ xuất mass ra chấn FC Và mạch bơm xăng kín và bơm xăng sẽ hoạt động.

* Khi động cơ đang nổ

Lúc này khóa điện vẫn ở vị trí IG, nhưng động cơ đang chạy đồng nghĩa việc sẽ có tín hiệu NE gửi về ECU nên ECU vẫn xuất mass ra chân FC và bơm được hoạt động.

* Khi động cơ bị tắt máy đột ngột

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN XE TOYOTA INNOVA 2016

Yêu cầu mô hình

- Mô hình phải có tính thẩm mỹ, gọn gàng, dễ quan sát

- Phải có nơi để đo kiểm mạch điện khi hệ thống hoạt động

- Mô hình không quá cồng kềnh để tiện cho việc di chuyển

- Kết cấu mô hình vững chắc, phải đảm bảo không đổ ngã trong quá trình vận chuyển và trưng bày

Phương án thiết kế khung bảng

Phương án 1: Thiết kế khung bảng đứng

- Thiết kế đơn giản, lắp đặt các chi tiết dễ dàng: do được lắp đặt trên cùng một mặt phẳng nên việc lắp đặt các chi tiết tương đối dễ dàng.

- Ít tốn diện tích và thuận tiện cho việc di chuyển: Phần chân của khung nhỏ nên sẽ không tốn nhiều diện tích nên thuận tiện cho việc vận chuyển.

- Người xem dễ quan sát quá trình hoạt động của mô hình: mặt bảng đứng vuông góc với tầm nhìn và phần chân tương đối cao nên mô hình rất dễ quan sát.

- Các chi tiết nếu không được bố trí kỹ càng thì sẽ không chắc chắn: phần bảng đứng nên trọng lực của các chi tiết sẽ tác động chủ yêu lên phần pad giữ, nếu không lắm đặt cẩn thận có thể các chi tiết bị bung, rớt do chính sức nặng của nó.

- Mô hình có trọng tâm cao dễ bị đổ ngã: phần chân của mô hình cao và nhỏ, các chi tiết được lắp ráp trên cao nên trọng tâm của mô hình sẽ được dồn lên phần trên dẫn đến dễ đổ ngã.

- Kết cấu không vững chắc: do không có nhiều thanh chịu lực, tải trọng tập trung toàn bộ xuống 2 chân.

Phương án 2: Thiết kế khung bảng nằm

- Có thể quan sát rõ ràng các chi tiết từ trên cao: phần khung có độ cao vừa phải và các chi tiết được trình bày trên một mặt phẳng nằm ngang nên được quan sát dễ dàng.

- Trọng tâm thấp và mô hình không thể bị đổ ngã: kết cầu của phần khung này có trọng tâm rất thấp và phần chân rộng và vững chắc nên rất khó đổ ngã.

- Là phương án thiết kế tốn nhiều diện tích nhất: do phần khung đặt nằm ngang nên sẽ rất tốn diện tích.

- Khó khăn trong việc di chuyển: khung có diện tích mặt bàn lớn và dàn chân lớn dẫn đến khó khăn trong việc vận chuyển.

- Khó khăn trong việc đấu dây điện: độ cao của khung thấp nên việc đi dây bên dưới mặt bảng sẽ gây nhiều trở ngại và bất tiện.

- Khi ngồi thì khó có thể quan sát được mô hình: do phần bảng đặt nằm ngang nên khi ngồi có thể một số chi tiết trên mô hình sẽ bị che khuất.

Phương án 3: Thiết kế khung bảng nghiêng

- Dễ dàng quan sát quá trình hoạt động của mô hình: do thiết kế nằm nghiêng nên dễ dàng quan sát từ nhiều góc độ khác nhau mà các chi tiết vẫn không bị che khuất

- Lắp đặt các thiết bị đơn giản: các thiết bị được lắp đặt trên cùng một mặt phẳng nên việc sắp xếp và lắp đặt các thiết bị trở nên dễ dàng hơn

- Thiết kế nghiêng giúp cho các chi tiết và chân bảng chắc chắn hơn khó bị đổ ngã: Thiết kế này sẽ không dồn trọng tâm của mô hình lên quá cao, kết hợp với dàn chân vững chắc nên mô hình rất khó đỗ ngã.

- Quá trình làm khung củng không mất nhiều thời gian: việc lắp đặt khung củng không quá phức tạp do khung có kết cấu đơn giản.

- Tốn diện tích hơn sao với bảng đứng: do khung bảng đứng có dàn chân và phần khung sườn nhỏ hơn so với khung bảng nghiêng

- Tốn nhiều sắt hơn bảng đứng: do kết cấu các thanh sắt nhiều hơn bảng đứng

+ Lựa chọn phương án thiết kế khung:

Qua quá trình lựa chọn nhóm đã chọn phương án thứ 3: Thiết kế bảng nghiêng. Bởi vì bảng nghiêng là sự kết hợp của bảng đứng và bảng nằm Nó loại bỏ được những khuyết điểm và có được những ưu điểm từ hai loại bảng còn lại.

Phương án này sẽ sử dụng sắt V để làm khung và tấm Alu để làm mặt bảng bố trí các thiết bị.

3.2.2 Dự đoán nguyên vật liệu làm khung và bảng

Bảng 3 1 Bảng dự đoán nguyên vật liệu làm khung đỡ

STT Tên vật liệu Đơn vị Số lượng

- Lý do chọn sắt V lỗ làm khung: Bởi vì giá cả hợp lý với điều kiện kinh tế của nhóm, sắt V lỗ củng dễ dàng lắp ráp và có trọng lượng nhẹ nên dễ vận chuyển.

- Lắp thêm bánh xe để mô hình dễ dàng di chuyển.

- Láy do chọn tấm Alu làm mặt bảng: Do có độ dày vừa phải, trọng lượng nhẹ,dẻo dai, giá thành hợp lý và bề mặt có độ phẳng tốt.

Phương án bố trí các thiết bị và đấu nối dây điện

phía bên trên, sử dụng các giắc cắm trên bảng.

Hình 3 4 Bố trí thiết bị và dây điện nổi trên mặt bảng

- Dễ dàng trong việc bố trí thiết bị và nối dây điện bởi vì tất cả đều nằm phía trên

- Dễ dàng kiểm tra mạch điện

- Không cần đục khoét nhiều lỗ

- Tính thẩm mỹ không cao, các bộ phận có thể bị che khuất do có quá nhiều dây điện phía trên

- Độ bền không cao do dây điện nằm ở mặt trước nên dễ bị tác động dẫn đến hư hỏng

- Rất khó khăn trong việc di chuyển

Phương án 2: Đặt các thiết bị phía trước bảng và đấu nối dây điện phía sau bảng

Hình 3 5 Bố trí thiết bị nổi trên mặt bảng và dây điện nằm sau bảng

- Phương án này sẽ có tính thẩm mỹ cao hơn

- Dễ dàng đi chuyển không lo dây bị đứt

- Dễ quan sát, không bị che khuất do chỉ có các bộ phận nằm ở phía trước

- Rất khó trong việc đo đạc và kiểm tra các mạch điện điều khiển

- Do dây dẫn nằm sau nên không thể biết đường điện của các cảm biến và các bộ chấp hành

Phương án 3: Đặt các bộ phận phía trước, đấu nối dây điện phía sau nhưng mặt trước sẽ có bản vẽ đường điện đi đến từng bộ phận và sẽ có Domino nối điện trung gian giữa hộp ECU và các bộ phận khác.

Hình 3 6 Bố trí thiết bị nổi trên mặt bảng và dây điện nằm sau bảng có kết hợp in mạch điện trên bảng và có giắc domino để đo kiểm

- Có tính thẩm mỹ cao

- Dễ dàng quan sát quá trình mô hình hoạt động

- Dễ dàng đo điện của các khi tiết khi chúng hoạt động

- Mạch điện được thể hiện rõ ở bản vẽ mặt trước nên rất thuận tiện cho người xem

- Phương án này rất ít nhược điểm, chỉ còn nhược điểm nhỏ đó là khoan thêm một vài lỗ để sử dụng thanh Domino nối giắc điện

+ Lựa chọn phương án bố trí thiết bị và đấu nối dây điện:

Nhóm lựa chọn phương án số 3 Bởi vì đây là phương án tối ưu nhất trong 3 phương án đã được đề ra, hầu như nó không có nhược điểm lớn nào Dễ dàng, thuận tiện cho người xem bởi vì phương án này sẽ thể hiện rõ từng đường dây điện của hệ

105 thống ở mặt trước và có nơi để đo kiểm các thiết bị lúc đang hoạt động.

Phương án thiết kế sau cùng của nhóm

Sau khi đã lựa chọn được các phương án thiết kế và bố trí mô hình Nhóm đã thống nhất và đề ra phương án sau cùng:

Hình 3 7 Ý tưởng khung đỡ có hai mặt phẳng để trình bày mô hình

Khung đỡ sẽ có thiết kế dạng mặt nghiêng kèm theo một mặt bảng phụ đặt nằm ngang và có 4 chân đứng Mặt bảng chính để bố trí các thiết bị sẽ là mặt bảng nghiêng, mặt bảng phụ nằm ngang sẽ được dán sơ đồ mạch điện và là phần để các công cụ hỗ trợ trong quá trình mô hình hoạt động như: đồng hồ VOM, điều tốc motor,

* Ý tưởng bố trí các bộ phận

Hình 3 8 Ý tưởng bố trí phần bảng chính mô hình

Bề mặt mô hình sẽ được bố trí theo nội dung sau: phần trên cùng sẽ là tên đề tài, logo trường, thông tin của GVHD và các thành viên trong nhóm Phía dưới bên trái sẽ là hộp ECU điều khiển và các cầu chì, ổ khóa, relay , phía bên phải sẽ bố trí các cảm biến và các bộ phận chấp hành Phần mặt bảng chính sẽ được in sơ đồ mạch điện của từng hệ thống.

* Ý tưởng đấu nối dây điện

Hình 3 9 Ý tưởng đấu nối dây điện qua domino trung gian

Về phần đấu nối dây điện: tất cả các dây điện sẽ được nhóm đấu nối âm phía sau của bảng Và phía trước sẽ có phần domino làm giắc nối trung gian của các dây từ ECU đi ra đến các cảm biến, các bộ phận chấp hành, cầu chì, relay Các domino này củng có tác dụng khác đó là dùng để làm giắc trung gian để đo kiểm khi hệ thống hoạt động.

THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN TOYOTA INNOVA 2016

Thiết kế, xây dựng mô hình trên bản vẽ

Hình 4 1 Thiết kế khung đỡ trên phần mềm AutoCAD

Hình 4 2 Thiết kế khung 3D trên phân mềm AutoCAD

Hình 4 3 Bản vẽ khung đỡ của mô hình

Các mạch điện cơ bản trong mô hình

a Mạch cấp nguồn cho ECU

Hình 4 4 Mạch cấp nguồn cho ECU Chân BATT luôn được cấp nguồn thường trực từ ắc quy Khi On chìa khóa ở vị trí IG sẽ có điện nóng 12v đến chân IGSW => ECU xuất ra nguồn điện 12v ra chân MREL => cuộn dây của Main relay có dòng điện đi qua tạo từ trường hút tiếp điểm đóng => Lúc này có dòng điện 12v từ cầu chì EFI qua Main relay và đến chân +B => ECU được cấp nguồn.

Hình 4 5 Mạch điều khiển bơm xăng Bơm xăng sử dụng nguồn cấp từ Relay bơm xăng, mà Relay bơm xăng thì lấy nguồn từ Main relay nên bơm xăng chỉ được cấp nguồn chìa ta On chìa.

ECU điều khiển bơm xăng bằng cách cấp mass ra chân FC => cuộn relay bơm xăng có dòng điện đi qua nên sinh ra từ trường hút tiếp điểm đóng => có dòng điện 12v đi từ Main relay => relay bơm xăng => qua bơm xăng => về mass => bơm xăng hoạt động. c Mạch điều khiển phun nhiên liệu

ECU điều khiển kim phun bằng cách cấp mass ra các chân # của kim phun.

Thời gian và thời điểm phun sẽ do ECU tính toán và quyết định.

ECU tính toán lượng phun và thời điểm phun nhờ vào tín hiệu các cảm biến đầu vào.

Hình 4 6 Mạch điều khiển phun nhiên liệu

Hình 4 7 Kim phun và giắc điện của kim phun

- Chân 1: là chân nguồn 12V được cấp bởi cầu chì INJ (15A)

- Chân 2: là chân điều khiển kim phun được nối về ECU, khi ECU nối mass cho chân này thì kim phun hoạt động

Thời gian phun và thời điểm phun sẽ được ECU động cơ quyết định để phù hợp với tình hình môi trường bên ngoài và phù hợp với nhiều chế độ lái khác nhau. d Mạch điều khiển đánh lửa

Hình 4 8 Mạch điều khiển đánh lửa ECU điều khiển bobine đánh lửa bằng cách cấp xung tín hiệu IGT ra cho các bobine Xung này có điện áp ~ 5v.

Khi ECU cấp xung IGT thì các IC đánh lửa sẽ nối mass cho cuộn sơ cấp của bobine, khi ECU ngắt tín hiệu IGT đột ngột thì cuộn sơ cấp sẽ bị mất mass đột ngột từ thông sẽ giảm, lúc này sinh ra một sức điện động để chống lại sự giảm từ thông đó. Sức điện động này lên đến vài chục nghìn vôn và nó đi qua khe hở bugi tạo ra tia lửa điện.

Hình 4 9 Bobine và giắc chân của bobine

- Chân 1: +B là chân nguồn, được cấp nguồn 12V từ cầu chì INJ (15A) sau khi

- Chân 2: IGF là chân tín hiệu phản hồi đánh lửa, giúp ECU nhận biết xem bobine có hoạt động hay không

- Chân 3: IGT là chân tín hiệu điều khiển đánh lửa, chân này được ECU điều khiển để bobine phát ra tia lửa điện

- Chân 4: GND là chân nối mass của cảm biến e Mạch điện cảm biến lưu lượng khí nạp

Hình 4 10 Cảm biến lưu lượng khí nạp và các giắc chân

Hình 4 11 Mạch điện cảm biến lưu lượng khí nạp trên xe

- Chân 1: +B là chân cấp nguồn cho cảm biến (12V)

- Chân 2: E2G là chân mass của cảm biến

- Chân 3: VG là chân tín hiệu của cảm biến lưu lượng khí nạp đưa về ECU

- Chân 4: THA là chân tín hiệu của cảm biến nhiệt độ khí nạp đưa về ECU

- Chân 5: E2 là chân mass của cảm biến f.Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 4 12 Sơ đồ mạch điện và giắc chân cảm biến nhiệt độ nước

- Chân 1: E2 là chân mass của cảm biến

- Chân 2: THW là chân tín hiệu của cảm biến đưa về ECU g Mạch điện cảm biến vị trí bướm ga

Hình 4 13 Sơ đồ mạch điện và giắc chân của cảm biến vị trí bướm ga

- Chân 1 và chân 2: M- và M+ là hai chân điều khiển motor bướm ga hoạt động

- Chân 3: E2 là chân mass của cảm biến.

- Chân 4: VTA2 là chân tín hiệu của cảm biến đưa về ECU

- Chân 5: VC là chân cấp nguồn 5V cho cảm biến

- Chân 6: VTA1 là chân tín hiệu của cảm biến đưa về ECU h Mạch điện cảm biến oxy

Hình 4 14 Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy

- Chân 1: HT1A là chân sấy của cảm biến

- Chân 2: +B là chân cấp nguồn cho bộ sấy

- Chân 3: OX1A là chân tín hiệu cảm biến

- Chân 4: E2 là chân mass của cảm biến i.Mạch điện cảm biến bàn đạp ga

Hình 4 15 Sơ đồ mạch điện cảu cảm biến bị trí bàn đạp ga

- Chân 1: VCP2 chân cấp nguồn cho cảm biến số 2

- Chân 2: EPA2 chân nối mass cho cảm biến số 2

- Chân 3: VPA2 chân tín hiệu cảm biến số 2 gửi về ECU

- Chân 4: VCPA chân cấp nguồn cho cảm biến số 1

- Chân 5: EPA chân nối mass cho cảm biến số 1

- Chân 6: VPA chân tín hiệu cảm biến số 1 gửi về ECU k Cảm biến vị trí trục cam và trục khuỷu

Hình 4 16 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam và trục khuỷu

- Chân 1 của cảm biến vị trí trục cam (G2) là chân tín hiệu gửi về hộp ECU của cảm biến này chân này có tín hiệu dạng xung hình sin.

- Chân 1 của cảm biến vị trí trục khuỷu (NE+) là chân tín hiệu gửi về hộp Ecu của cảm biến này chân này củng có tín hiệu dạng xung hình sin.

- Chân 2 của cả 2 cảm biến là chân chung (NE-) được nối về hộp ECU

Kế hoạch thi công mô hình

STT Thời gian Nội dung

1 Tuần 1 Lên danh sách và tìm mua các bộ phận, thiết bị để phục vụ quá trình làm mô hình.

2 Tuần 2 Tiến hành xác định chân, đo kiểm và vệ sinh các thiết bị

STT Thời gian Nội dung

3 Tuần 3 Thiết kế bản vẽ khung đỡ, bản vẽ bố trí mô hình và mua sắt tiến hành làm khung đỡ cho mô hình

4 Tuần 4 Lắp đặt các thiết bị lên bảng và tiến hành đấu nối dây điện

5 Tuần 5 Thử nghiệm mô hình và đo kiểm các thiết bị khi mô hình đang hoạt động

6 Tuần 6 Điều chỉnh mô hình

7 Tuần 7 Hoàn thiện toàn bộ mô hình và khung đỡ mô hình

8 Tuần 8 Hoàn thiện bài thuyết minh và tiến hành làm bài powerpoint

Quá trình thi công, thực hiện phần khung

Sau khi có bản vẽ thiết kế khung mô hình, nhóm đã tính toán số lượng sắt, lượng bulong để vừa đủ để làm khung đỡ và bảng, không gây hao tổn kinh phí.

Số lượng vật tư và những công cụ hỗ trợ quá trình làm khung đỡ cho bảng được nhóm liệt kê bên dưới.

Bảng 4 2 Các thiết bị, công cụ, vật tư phục vụ trong quá trình làm khung

STT Tên Hình ảnh Đơn vị Số lượng

Hình 4 17 Quá trình làm khung

* Dán decal cho mặt bảng

- Lột keo của decal và tiến hành xịt nước pha với một ít xà phòng lên bề mặt keo và bề mặt bảng.

- Dán decal lên mặt bảng và canh chỉnh cho khớp với bảng.

- Xịt nước pha với một ít xà phòng lên bề mặt tấm decal và dùng dụng cụ gạt nước gạt từ trung tâm tấm decal ra các hướng khác nhau để đẩy nước bên dưới lớp decal ra ngoài, sau khi gạt hết nước lớp keo sẽ từ từ khô lại và bám chặt vào mặt bảng.

Hình 4 18 Dán decal cho mặt bảng

Hình 4 19 Khung đỡ sau khi lắp đặt xong

Quá trình thi công, lắp đặt mô hình

Bảng 4 3: Thiết bị lắp ráp mô hình

STT Tên vật liệu Hình ảnh Đơn vị Số lượng

4 Ống phân phối nhiên liệu Cái 1

7 Cảm biến vị trí trục cam Cái 1

8 Cảm biến bị trí trục khuỷu

9 Đĩa xung trục cam Cái 1

10 Đĩa xung trục khuỷu Cái 1

11 Cảm biến lưu lượng khí nạp Cái 1

12 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cái 1

15 Bàn đạp chân ga Cái 1

Domino nối dây điện Cái 3

STT Tên vật liệu Hình ảnh Đơn vị Số lượng

4.5.2 Xác định các chân ECU và cảm biến a Xác định chân hộp ECU:

Hình 4 20 Xác định giắc chân hộp ECU

Sử dụng sơ đồ chân giắc của hộp trên phân mềm Toyota Tis để xác định các chân giắc của hộp

Bảng 4 4: Các chân giắc của hộp ECU

Vị trí chân Tên Vị trí chân Tên Vị trí chân Tên

Vị trí chân Tên 23 IGF

35 WFSE 21 A1A+ b Xác định chân các cảm biến và các bộ phận chấp hành

Sử dụng sơ đồ chân giắc của hãng trên phân mềm Toyota Tis để xác định chính xác các chân của cảm biến và các bộ phận chấp hành

Bảng 4 5: Xác định các giắc chân thiết bị

STT Tên thiết bị Hình ảnh giắc chân hãng cung cấp

Hình ảnh giắc chân nhóm xác định

Cảm biến lưu lượng khí nạp

Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến vị trí trục khuỷu

Cảm biến vị trí trục cam

Cảm biến vị trí bàn đạp ga

4.5.3 Đo kiểm các thiết bị xem có bị hư hỏng không

- Kiểm tra relay bằng cách cấp nguồn cho cuộn của relay, nghe xem relay có nhảy hay không.

- Kiểm tra cầu chì bằng cách quan sát cầu chì và đo thông mạch cầu chì bằng đồng hồ VOM.

- Kiểm tra kim phun bằng cách đo điện trở của kim phun, điện trở nằm trong mức từ 9 - 24Ω là bình thường.

- Kiểm tra bobine bằng cách: cấp nguồn và mass cho bobine, đưa một xung có điện áp nhỏ vào chân IGT của bobine rồi ngắt đột ngột, nếu bobine đánh lửa thì còn sử dụng được.

- Kiểm tra các cảm biến bằng cách đấu nối đúng các chân cảm biến vào ECU và đo điện áp chân tín hiệu của các cảm biến xem có nằm trong khung giới hạn không.

- Kiểm tra bơm xăng bằng cách cấp nguồn và mass vào đúng chân của bơm xăng, nếu bơm xăng hoạt động là còn tốt.

- Tương tự đối với bướm ga và bàn đạp ga ta củng đấu dây vào ECU, điều khiển bàn đạp ga xem bướm ga có mở tuyến tính theo chân ga hay không.

4.5.4 Lắp đặt các thiết bị lên bảng

Hình 4 21 Bobine và bugi sau khi được lắp đặt

Hình 4 22 Kim phun sau khi được lắp đặt

Hình 4 23 Các cảm biến oxy, lưu lượng, nhiệt độ nước lắp vào bảng

Hình 4 24 Cảm biến vị trí trục cam, khuỷu, bơm xăng, bàn đạp ga lắp vào bảng

Hình 4 25 Quá trình lắp đặt các thiết bị lên bảng

Bảng 4 6: Các thiết bị gắn thêm

STT Tên Thông số kỹ thuật Hình ảnh Công dụng

Có công dụng dẫn động quay đĩa xung trục cam và trục khuỷu

Tạo gió thổi vào cảm biến lưu lượng khí nạp của mô hình.

Cặp Puly và dây đai

Cặp puly tạo tỷ số truyên 2:1 giống như trên xe

- Puly 20 răng lắp cho đĩa xung trục khuỷu

- Puly 40 răng lắp cho đĩa xung trục cam

- Màu ánh sáng: đỏ Được đấu song song với kim phun, để thể hiện hoạt động phun nhiên liệu của kim phun.

Dùng để điều khiển tốc độ của quạt và tốc độ của đĩa xung ở từ1ng dãy tốc độ khác nhau.

-Chất liệu: Nhựa cách điện

- Số chân nối: 12 Để làm mối nối trung gian giữ các chân của ECU và các chân của cảm biến, các bộ chấp hành.

Nhóm đấu nối mạch điện theo sơ đồ của hãng trên phần mềm Toyota Tis để đảm bảo tính chính xác nhất của mạch điện.

Trong quá trình đầu nối dây điện nhóm đã sử dụng những công cụ hỗ trợ bên dưới để thuận tiện và dễ dàng hơn trong việc nối dây.

Bảng 4 7: Các công cụ hỗ trợ trong quá trình đấu nối dây

STT Tên Hình ảnh Công dụng

1 Kìm tuốt dây điện Để tuốt các đầu dây điện, có tính chuyên nghiệp hơn và thuận tiện hơn trong việc tuốt dây điện

Bảo vệ các mối nối dây, tránh làm chạm các dây dẫn với nhau

Có tác dụng tương tự như ống co nhiệt, nhưng linh

3 Băng keo điện hoạt hơn với những chi tiết không thể sử dụng ống co nhiệt

Dùng để kết nối dây dẫn vào domino điện để dễ dàng trong việc tháo lắp.

Hình 4 26 Mô hình sau khi đã hoàn thiện

THỬ NGHIỆM VÀ ĐIỀU CHỈNH

Cấp nguồn cho mô hình

Sử dụng bình ắc quy 12V-6Ah cấp nguồn trực tiếp cho mô hình

Hình 5 1 Bình ắc quy 12V-6Ah

Cho mô hình hoạt động

Hình 5 2 Đo điện áp chân BATT

- Đo điện áp chân BATT ra 11.81V Chân BATT là chân cấp nguồn 12V thường trực để nuôi bộ nhớ của ECU.

- Dù Bật hay tắt chìa khóa chân BATT vẫn có 12V.

5.2.2 Bật chìa khóa đó kiểm mạch nguồn hệ thống

* Đo điện áp chân IGSW

Hình 5 3 Đo điện áp chân IGSW

- Sau khi bật chìa tiến hành đo điện áp chân IGSW ra 11.8V.

- Nguồn này là nguồn sau khóa lấy từ cầu chì IGN (7.5A)

Hình 5 4 Đo điện áp chân +B

- Đo điện áp chân +B ra 11.76V.

- Chân +B là chân cấp nguồn chính cho ECU, nguồn này được cấp từ main relay.

* Đo điện áp chân VC

Hình 5 5 Đo điện áp chân VC

- Đo điện áp chân VC ra 5.05V.

- Chân VC là chân nguồn 5V do ECU xuất ra cấp nguồn cho một số cảm biến.

5.2.3 Đo kiểm các chân tín hiệu của cảm biến

* Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 5 6 Đo điện áp chân THW

- Đo điện áp chân THW ra 1.784V ở mức nhiệt độ 30 o C.

- Chân THW là chân gửi tín hiệu điện áp về hộp của cảm biến nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ nước càng cao thì điện áp gửi về hộp sẽ càng giảm.

Hình 5 7 Đo điện áp chân A1A+

- Đo điện áp chân A1A+ ở điều kiện đặt ngoài mô trường chân A1A+ có điện áp 3.353V.

- Chân này là chân tín hiệu mà cảm biến oxy gửi về hộp ECU.

* Cảm biến lưu lượng khí nạp

Hình 5 8 Đo điện áp chân VG

- Đo điện áp chân VG ở điều kiện bình thường ra 0.686V Khi cho quạt gió thổi vào cảm biến điện áp chân VG tăng lên 2.257V.

- Chân VG là chân tín hiệu gửi về hộp ECU của cảm biến lưu lượng khí nạp.

* Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Hình 5 9 Đo kiểm chân THA

- Đo điện áp chân THA ở nhiệt độ 30 o C ra 1.7V.

- Chân THA là chân gửi tín hiệu điện áp về hộp của cảm biến nhiệt độ khí nạp.

* Cảm biến vị trí bướm ga

Hình 5 10 Đo điện áp chân VTA1

Hình 5 11 Đo điện áp chân VTA2

- Điện áp chân VTA1 khi chưa đạp ga là 0.87V

- Điện áp chân VTA1 khi đạp hết ga là 4.14V

- Điện áp chân VTA2 khi chưa đạp ga là 2.484V

- Điện áp chân VTA2 khi đạp hết ga là 5.01V

- Chân VTA1 và chân VTA2 là chân tín hiệu điện áp gửi về ECU của cảm biến vị trí bướm ga.

* Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Hình 5 12 Đo kiểm chân VPA

Hình 5 13 Đo điện áp chân VPA2

- Điện áp chân VPA khi chưa đạp ga là 0.843V

- Điện áp chân VPA khi đạp hết ga là 4.33V

- Điện áp chân VPA2 khi chưa đạp ga là 1.644V

- Điện áp chân VPA2 khi đạp hết ga là 5.01V

- Chân VPA và VPA2 là chân gửi tín hiệu điện áp về hộp ECU của cảm biến vị trí bàn đạp ga.

Mô tả hoạt động của các bộ phận chấp hành

* Hoạt động của bơm xăng

Hình 5 14 Bơm xăng đang hoạt động

- Sau khi On chìa bơm xăng sẽ bơm vài giây rồi ngắt.

- Khi tiến hành quay 2 đĩa xung bơm xăng sẽ bơm liên tục.

- Khi 2 đĩa xung ngừng quay hoặc khi Off chìa, bơm xăng sẽ ngưng hoạt động

* Hoạt động của bobine và bugi

Hình 5 15 Bobine và bugi số 3 đang hoạt động

- Khi On chìa Bobine và bugi sẽ chưa hoạt động

- Khi tiến hành quay 2 đĩa xung bobine và bugi sẽ đánh lửa

- Tùy theo tốc độ đĩa xung mà bobine và bugi sẽ đánh lửa nhanh hay chậm

- Khi Off chìa hoặc ngưng quay 2 đĩa xung bobine và bugi sẽ ngưng hoạt động

* Hoạt động của kim phun

Hình 5 16 Kim phun số 1 đang hoạt động

- Khi On chìa kim phun sẽ chưa hoạt động

- Khi tiến hành quay 2 đĩa xung kim phun sẽ bắt đầu phun

- Tùy theo tốc độ đĩa xung mà kim phun sẽ phun nhanh hay chậm

- Khi Off chìa hoặc ngưng quay 2 đĩa xung kim phun sẽ ngưng hoạt động

* Hoạt động của bướm ga

Hình 5 17 Bướm ga đang hoạt động

- Khi On chìa bướm ga chưa hoạt động

- Khi bàn đạp ga được đạp bướm ga mới bắt đầu hoạt động, tùy theo bàn đạp ga được đạp nhiều hay ít mà độ mở bướm ga sẽ thay đổi tuyến tính theo

- Khi nhả bàn đạp ga hoặc Off chìa bướm ga sẽ ngưng hoạt động

Những hư hỏng và cách điều chỉnh, khắc phục

Bảng 5 1: Những hư hỏng và cách khắc phục

Biểu hiện Nguyên nhân Cách điều chỉnh, khắc phục

Không đánh lửa toàn bộ 4 bobine

Do bị mất nguồn Chung hoặc mass chung của cả

- Kiểm tra dây nguồn chung hoặc mass chung của cả 4 bobine, nếu phát hiện dây bị đứt, hở thì tiến hành thay dây mới.

- Kiểm tra cầu chì INJ cấp nguồn cho 4 bobine.

- Kiểm tra đường dây dẫn về ECU của cảm biến vị trí trục khuỷu Thay thế dây nếu phát hiện dây bị đứt, hở

- Kiểm tra xem cảm biến vị trí trục khuỷu còn hoạt động hay đã chết Nếu chết thì thay cảm biến mới.

Do hộp ECU bị hư hỏng

Kiểm tra xem hộp có xuất tín hiệu IGT cho 4 bobine không Nếu các hệ thống, cảm biến khác đều bình thường nhưng hộp không xuất tín hiệu IGT thì hộp bị hư, tiến hành thay hộp ECU mới.

Không đánh lửa một hoặc một vài bobine

IGT đến từng bobine có vấn đề

Kiểm tra đường dây IGT từ ECU đến bobine không đánh lửa Nếu phát hiện hư hỏng thì cần thay mới dây dẫn.

Do lắp đặt chân cảm biến Ne không đúng

Kiểm tra xem chân của cảm biến Ne (cảm biến vị trí trục khuỷu) đã lắp đúng chưa nếu bị sai chân tiến hành đảo lại chân của cảm biến.

Do hộp ECU hư hỏng

Nếu tất cả các hệ thống, cảm biến khác đều hoạt động bình thường, mà hộp không xuất tín hiệu IGT đến một hoặc một vài máy thì hộp ECU đã bị hỏng, tiến hành thay hộp ECU mới.

Do chết bobine hoặc bugi

Tiến hành đảo bobine hoặc bugi để kiểm tra xem chúng có bị hư hay không Nếu phát hiện hư hỏng thì thay mới.

4 kim phun không hoạt động

- Kiểm tra dây nguồn chung của cả 4 kim phun, nếu phát hiện dây bị đứt, hở thì tiến hành thay dây mới.

- Kiểm tra cầu chì INJ cấp nguồn cho 4 bobine, nếu phát hiện hư hỏng thì tiến hành thay thế.

Kiểm tra đường dây tín hiệu IGF về ECU, nếu phát hiện đứt, hở ở các dây này thì tiến hành thay mới.

- Kiểm tra đường dây dẫn của cảm biến vị trí trục khuỷu về hộp ECU, nếu phát hiện hư hỏng thì tiến hành thay thế dây dẫn.

- Kiểm tra xem cảm biến vị trí trục khuỷu còn hoạt động hay đã chết. Nếu chết thì thay cảm biến mới.

Một hoặc một số kim phun không hoạt động

Dây nguồn riêng đến từng kim phun bị hư hoặc các dây từ kim phun nối vào ECU bị hư

- Kiểm tra các dây nguồn riêng của từn kim phun, nếu phát hiện hư hỏng tiến hành thay thế.

- Kiểm tra dây điện từ kim phun nối đếnECU, nếu phát hiện hư hỏng tiến hành thay thế.

Tín hiệu cảm biến Ne gửi về hộp bị sai

Kiểm tra giắc chân cảm biến vị trí trục khuỷu, nếu phát hiện sai chân tiến hành đảo giắc cắm lại cho đúng. Tua máy cao kim phun không hoạt động

Kiểm tra tín hiệu gửi về hộp của các cảm biến trong hệ thống Nếu phát hiện bị mất tín hiệu của cảm biến nào thì tiến hành kiểm tra cảm biến và dây dẫn của cảm biến đó.

Bướm ga không mở khi đạp bàn đạp ga

Mất tín hiệu bàn đạp chân ga

- Kiểm tra cảm biến bàn đạp chân ga, thử đạp ga và đo điện áp ở các chân VPA và VPA2 xem có thay đổi không.

- Kiểm tra dây nguồn, mass và các dây tín hiệu của cảm biến xem có hư hỏng hay không.

Motor bướm ga không hoạt động

- Kiểm tra xem có nguồn 12V vào chân +BM của ECU không, chân này là chân cấp nguồn cho motor bướm ga.

- Kiểm tra dây dẫn của chân 1(M-) và chân 2(M+) của cảm biến vị trí bướm ga xem có bị hư hỏng hay không.

- Đo điện trở của motor bướm ga xem có nằm trong phạm vi cho phép hay không, nếu vượt phạm vi này thì motor bướm ga đã hư.

Định dạng
Số trang	150
Dung lượng	37,41 MB