Nghiên cứu và thiết kế hệ thống phun xăng đánh lửa trên động cơ 1TRFE xe toyota innova

Động cơ là bộ phận không thể thiếu trên xe ô tô, gồm nhiều hệ thống liên kết với nhauvà được vận hành một cách tối ưu. Đối với động cơ xăng thì hệ thống phun xăng và đánhlửa là các hệ thống quan trọng trong quá trình hoạt động của động cơ.Hiện nay hệ thống phun xăng và đánh lửa được nhiều hãng xe ứng dụng rộng rãi trêncác dòng xe ô tô của mình. Trong số đó, hãng Toyota đã phát triển hệ thống phun xăngđiện tử EFI và hệ thống đánh lửa trực tiếp ESA được điều khiển bởi hộp điều khiển độngcơ ECM (hay ECU động cơ). Với cơ chế điều khiển tự động nhờ ECU động cơ, hệ thốngphun xăng điện tử cho phép lượng nhiên liệu được phun vào theo định mức phù hợp vớichế độ vận hành của động cơ, cũng như thời điểm đánh lửa được tính toán chuẩn xác thôngqua hệ thống đánh lửa trực tiếp dựa trên các tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau. Qua đóđảm bảo tối ưu quá trình cháy, tiết kiệm nhiên liệu và kiểm soát mức thấp nhất khí thải độchại thải ra môi trường.Với đề tài này, nhóm em sẽ tập trung tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động cũngnhư các số liệu kỹ thuật của các thành phần trong hệ thống phun xăng đánh lửa trên độngcơ 1TR – FE xe Toyota Innova 2012. Từ những cơ sở lý thuyết đó, nhóm em đã thiết kếmô hình về hệ thống nhằm mô phỏng một cách trực quan phục vụ cho công tác giảng dạyvà học tập ở giảng đường đại học. Sau khi hoàn thành đề tài, các tín hiệu đầu vào, bộ xử lýđiều khiển trung tâm ECU động cơ và các bộ phận chấp hành đều hoạt động theo đúngnguyên lý và đáp ứng được mục tiêu nghiên cứu của đề tài.MỤC LỤCNHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP .........................................................................iLỜI CẢM ƠN.....................................................................................................................iiiTÓM TẮT...........................................................................................................................ivMỤC LỤC ...........................................................................................................................vDANH MỤC HÌNH VẼ ......................................................................................................xDANH MỤC SƠ ĐỒ.......................................................................................................xviiDANH MỤC BẢNG ........................................................................................................xxiDANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................................xxiiCHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU .................................................................................................11.1 Giới thiệu tổng quát về đề tài.................................................................................11.2 Tính cấp thiết của đề tài .........................................................................................11.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài.....................................................................................21.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .........................................................................21.5 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................21.5.1 Cơ sở phương pháp luận .................................................................................21.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể...............................................................21.6 Cấu trúc của đề tài..................................................................................................3CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT....................................................................................42.1 Hệ thống điều khiển bằng máy tính hãng Toyota – TCCS....................................42.1.1 Khái quát hệ thống TCCS ...............................................................................42.1.2 Mô tả hệ thống TCCS .....................................................................................52.1.3 Các chức năng của hệ thống điều khiển động cơ............................................52.1.4 Cấu trúc của hệ thống điều khiển động cơ......................................................92.1.5 Các bộ phận và chức năng.............................................................................102.1.6 Sơ đồ các tín hiệu điều khiển động cơ ..........................................................122.2 Hệ thống phun xăng điện tử.................................................................................122.2.1 Tổng quan về sự phát triển của hệ thống phun xăng điện tử ........................122.2.2 Khái niệm về hệ thống phun xăng điện tử ....................................................142.2.3 Nhiệm vụ và yêu cầu.....................................................................................152.2.4 Phân loại hệ thống phun xăng điện tử...........................................................16vi2.2.5 Sự khác nhau giữa động cơ sử dụng phun xăng điện tử và bộ chế hòa khí ..192.2.6 Ưu điểm của hệ thống phun xăng điện tử so với bộ chế hòa khí..................222.3 Hệ thống đánh lửa trực tiếp..................................................................................242.3.1 Công dụng của hệ thống đánh lửa.................................................................242.3.2 Yêu cầu đối với hệ thống đánh lửa ...............................................................242.3.3 Phân loại hệ thống đánh lửa ..........................................................................252.3.4 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống đánh lửa trực tiếp .............................272.4 Giới thiệu về động cơ 1TR – FE xe Toyota Innova 2012....................................28CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ .......................................................303.1 Sơ đồ mạch điện...................................................................................................303.1.1 Mạch điện cấp nguồn ....................................................................................303.1.2 Mạch điện VC ...............................................................................................323.1.3 Mạch điện nối mass.......................................................................................323.2 Các loại cảm biến.................................................................................................333.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp (Bộ đo gió) ......................................................333.2.2 Cảm biến áp suất trên đường ống nạp (MAP sensor) ...................................423.2.3 Cảm biến vị trí bướm ga ...............................................................................433.2.4 Cảm biến vị trí bàn đạp ga ............................................................................473.2.5 Bộ tạo tín hiệu G và NE ................................................................................523.2.6 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ..................................................................603.2.7 Cảm biến nhiệt độ khí nạp ............................................................................613.2.8 Cảm biến oxy ................................................................................................633.2.9 Cảm biến tỉ lệ không khí – nhiên liệu AF....................................................673.2.10 Cảm biến hỗn hợp nghèo ..............................................................................683.2.11 Cảm biến kích nổ ..........................................................................................693.2.12 Cảm biến tốc độ xe........................................................................................703.2.13 Cảm biến bù độ cao HAC .............................................................................763.2.14 Cảm biến nhiệt độ khí thải EGR ...................................................................763.2.15 Biến trở..........................................................................................................773.3 Các loại tín hiệu đầu vào......................................................................................783.3.1 Tín hiệu công tắc nhiên liệu ..........................................................................783.3.2 Công tắc tăng tốc kick – down......................................................................78vii3.3.3 Công tắc nhiệt độ nước làm mát ...................................................................793.3.4 Công tắc ly hợp .............................................................................................793.3.5 Công tắc đèn phanh.......................................................................................803.3.6 Công tắc áp suất dầu .....................................................................................803.3.7 Tín hiệu khởi động STA................................................................................813.3.8 Tín hiệu công tắc khởi động trung gian NSW ..............................................823.3.9 Tín hiệu công tắc điều hòa AC.....................................................................823.3.10 Tín hiệu phụ tải điện .....................................................................................83CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ.......................................................844.1 Hệ thống phun xăng điện tử EFI..........................................................................844.2 Hệ thống nạp không khí.......................................................................................864.2.1 Bộ lọc không khí ...........................................................................................874.2.2 Cổ họng gió ...................................................................................................894.2.3 Buồng nạp và đường ống nạp .......................................................................944.3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu...............................................................................954.3.1 Bơm nhiên liệu ..............................................................................................964.3.2 Bộ lọc nhiên liệu .........................................................................................1034.3.3 Ống phân phối nhiên liệu ............................................................................1044.3.4 Bộ dập dao động..........................................................................................1044.3.5 Bộ điều áp....................................................................................................1044.3.6 Kim phun nhiên liệu....................................................................................1074.3.7 Kim phun khởi động lạnh............................................................................1104.4 Chức năng của ECU động cơ.............................................................................1144.4.1 Phương pháp và thời điểm phun nhiên liệu ................................................1154.4.2 Điều khiển thời điểm phun nhiên liệu.........................................................117CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP...................................................1335.1 Phương pháp đánh lửa cho động cơ xăng..........................................................1335.2 Cấu trúc hệ thống đánh lửa: ...............................................................................1355.2.1 Biến áp đánh lửa (bô bin đánh lửa).............................................................1365.2.2 Bộ chia điện và cảm biến đánh lửa .............................................................1375.2.3 Bugi .............................................................................................................1395.2.4 Module đánh lửa và bộ xử lý điện tử trung tâm ECU.................................144viii5.3 Hệ thống điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử ESA ................................1445.3.1 Giới thiệu chung..........................................................................................1445.3.2 Phán đoán dựa vào góc quay trục khuỷu (góc đánh lửa ban đầu) ..............1475.3.3 Tín hiệu IGT (thời điểm đánh lửa)..............................................................1475.3.4 Tín hiệu IGF (xác nhận đánh lửa) ...............................................................1485.3.5 Mạch điện đánh lửa .....................................................................................1495.4 Chức năng của ECU động cơ.............................................................................1545.4.1 Điều khiển thời điểm đánh lửa....................................................................1545.4.2 Điều chỉnh thời điểm đánh lửa....................................................................163CHƯƠNG 6: MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 1TR– FE XE TOYOTA INNOVA 2012................................................................................1656.1 Tiến độ hoàn thành mô hình ..............................................................................1656.2 Danh sách các thiết bị ........................................................................................1666.3 Xác định chân và đo kiểm các thiết bị 8 .........................................................1676.3.1 Sơ đồ mạch điện..........................................................................................1676.3.2 ECU động cơ...............................................................................................1756.3.3 Cảm biến lưu lượng khí nạp (A4) ...............................................................1786.3.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (W1).......................................................1816.3.5 Cảm biến vị trí bướm ga (T1) .....................................................................1836.3.6 Cảm biến vị trí bàn đạp ga (A17)................................................................1866.3.7 Cảm biến oxy có bộ sấy (H6)......................................................................1896.3.8 Cảm biến kích nổ (K1)................................................................................1916.3.9 Cảm biến vị trí trục khuỷu (C5) ..................................................................1926.3.10 Bô bin đánh lửa (I1, I2, I3, I4) ....................................................................1946.3.11 Kim phun nhiên liệu (F4, F5, F6, F7) .........................................................1966.3.12 Cảm biến vị trí trục cam (C1) .....................................................................1976.3.13 Giắc DLC3 (D3)..........................................................................................1996.4 Thiết kế mô hình ................................................................................................2006.4.1 Mục đích của việc thiết kế mô hình ............................................................2006.4.2 Yêu cầu đối với mô hình .............................................................................2016.4.3 Khung đỡ mô hình.......................................................................................2016.4.4 Bảng bố trí các thiết bị ................................................................................205ix6.4.5 Mô hình sau khi đã hoàn thiện ....................................................................210CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN...............................................................................................211TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................212

TĨM TẮT Động phận khơng thể thiếu xe ô tô, gồm nhiều hệ thống liên kết với vận hành cách tối ưu Đối với động xăng hệ thống phun xăng đánh lửa hệ thống quan trọng trình hoạt động động Hiện hệ thống phun xăng đánh lửa nhiều hãng xe ứng dụng rộng rãi dịng xe tơ Trong số đó, hãng Toyota phát triển hệ thống phun xăng điện tử EFI hệ thống đánh lửa trực tiếp ESA điều khiển hộp điều khiển động ECM (hay ECU động cơ) Với chế điều khiển tự động nhờ ECU động cơ, hệ thống phun xăng điện tử cho phép lượng nhiên liệu phun vào theo định mức phù hợp với chế độ vận hành động cơ, thời điểm đánh lửa tính tốn chuẩn xác thơng qua hệ thống đánh lửa trực tiếp dựa tín hiệu từ nhiều cảm biến khác Qua đảm bảo tối ưu trình cháy, tiết kiệm nhiên liệu kiểm sốt mức thấp khí thải độc hại thải mơi trường Với đề tài này, nhóm em tập trung tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động số liệu kỹ thuật thành phần hệ thống phun xăng đánh lửa động 1TR – FE xe Toyota Innova 2012 Từ sở lý thuyết đó, nhóm em thiết kế mơ hình hệ thống nhằm mơ cách trực quan phục vụ cho công tác giảng dạy học tập giảng đường đại học Sau hồn thành đề tài, tín hiệu đầu vào, xử lý điều khiển trung tâm ECU động phận chấp hành hoạt động theo nguyên lý đáp ứng mục tiêu nghiên cứu đề tài iv MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH VẼ x DANH MỤC SƠ ĐỒ xvii DANH MỤC BẢNG xxi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xxii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu tổng quát đề tài 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 1.6 Cấu trúc đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hệ thống điều khiển máy tính hãng Toyota – TCCS 2.1.1 Khái quát hệ thống TCCS 2.1.2 Mô tả hệ thống TCCS 2.1.3 Các chức hệ thống điều khiển động 2.1.4 Cấu trúc hệ thống điều khiển động 2.1.5 Các phận chức 10 2.1.6 Sơ đồ tín hiệu điều khiển động 12 2.2 Hệ thống phun xăng điện tử 12 2.2.1 Tổng quan phát triển hệ thống phun xăng điện tử 12 2.2.2 Khái niệm hệ thống phun xăng điện tử 14 2.2.3 Nhiệm vụ yêu cầu 15 2.2.4 Phân loại hệ thống phun xăng điện tử 16 v 2.2.5 Sự khác động sử dụng phun xăng điện tử chế hịa khí 19 2.2.6 Ưu điểm hệ thống phun xăng điện tử so với chế hịa khí 22 2.3 Hệ thống đánh lửa trực tiếp 24 2.3.1 Công dụng hệ thống đánh lửa 24 2.3.2 Yêu cầu hệ thống đánh lửa 24 2.3.3 Phân loại hệ thống đánh lửa 25 2.3.4 Ưu điểm nhược điểm hệ thống đánh lửa trực tiếp 27 2.4 Giới thiệu động 1TR – FE xe Toyota Innova 2012 28 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 30 3.1 Sơ đồ mạch điện 30 3.1.1 Mạch điện cấp nguồn 30 3.1.2 Mạch điện VC 32 3.1.3 Mạch điện nối mass 32 3.2 Các loại cảm biến 33 3.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp (Bộ đo gió) 33 3.2.2 Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP sensor) 42 3.2.3 Cảm biến vị trí bướm ga 43 3.2.4 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 47 3.2.5 Bộ tạo tín hiệu G NE 52 3.2.6 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 60 3.2.7 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 61 3.2.8 Cảm biến oxy 63 3.2.9 Cảm biến tỉ lệ khơng khí – nhiên liệu A/F 67 3.2.10 Cảm biến hỗn hợp nghèo 68 3.2.11 Cảm biến kích nổ 69 3.2.12 Cảm biến tốc độ xe 70 3.2.13 Cảm biến bù độ cao HAC 76 3.2.14 Cảm biến nhiệt độ khí thải EGR 76 3.2.15 Biến trở 77 3.3 Các loại tín hiệu đầu vào 78 3.3.1 Tín hiệu cơng tắc nhiên liệu 78 3.3.2 Công tắc tăng tốc kick – down 78 vi 3.3.3 Công tắc nhiệt độ nước làm mát 79 3.3.4 Công tắc ly hợp 79 3.3.5 Công tắc đèn phanh 80 3.3.6 Công tắc áp suất dầu 80 3.3.7 Tín hiệu khởi động STA 81 3.3.8 Tín hiệu cơng tắc khởi động trung gian NSW 82 3.3.9 Tín hiệu cơng tắc điều hịa A/C 82 3.3.10 Tín hiệu phụ tải điện 83 CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ 84 4.1 Hệ thống phun xăng điện tử EFI 84 4.2 Hệ thống nạp khơng khí 86 4.2.1 Bộ lọc khơng khí 87 4.2.2 Cổ họng gió 89 4.2.3 Buồng nạp đường ống nạp 94 4.3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 95 4.3.1 Bơm nhiên liệu 96 4.3.2 Bộ lọc nhiên liệu 103 4.3.3 Ống phân phối nhiên liệu 104 4.3.4 Bộ dập dao động 104 4.3.5 Bộ điều áp 104 4.3.6 Kim phun nhiên liệu 107 4.3.7 Kim phun khởi động lạnh 110 4.4 Chức ECU động 114 4.4.1 Phương pháp thời điểm phun nhiên liệu 115 4.4.2 Điều khiển thời điểm phun nhiên liệu 117 CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP 133 5.1 Phương pháp đánh lửa cho động xăng 133 5.2 Cấu trúc hệ thống đánh lửa: 135 5.2.1 Biến áp đánh lửa (bô bin đánh lửa) 136 5.2.2 Bộ chia điện cảm biến đánh lửa 137 5.2.3 Bugi 139 5.2.4 Module đánh lửa xử lý điện tử trung tâm ECU 144 vii 5.3 Hệ thống điều khiển góc đánh lửa sớm điện tử ESA 144 5.3.1 Giới thiệu chung 144 5.3.2 Phán đốn dựa vào góc quay trục khuỷu (góc đánh lửa ban đầu) 147 5.3.3 Tín hiệu IGT (thời điểm đánh lửa) 147 5.3.4 Tín hiệu IGF (xác nhận đánh lửa) 148 5.3.5 Mạch điện đánh lửa 149 5.4 Chức ECU động 154 5.4.1 Điều khiển thời điểm đánh lửa 154 5.4.2 Điều chỉnh thời điểm đánh lửa 163 CHƯƠNG 6: MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 1TR – FE XE TOYOTA INNOVA 2012 165 6.1 Tiến độ hồn thành mơ hình 165 6.2 Danh sách thiết bị 166 6.3 Xác định chân đo kiểm thiết bị [8] 167 6.3.1 Sơ đồ mạch điện 167 6.3.2 ECU động 175 6.3.3 Cảm biến lưu lượng khí nạp (A4) 178 6.3.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (W1) 181 6.3.5 Cảm biến vị trí bướm ga (T1) 183 6.3.6 Cảm biến vị trí bàn đạp ga (A17) 186 6.3.7 Cảm biến oxy có sấy (H6) 189 6.3.8 Cảm biến kích nổ (K1) 191 6.3.9 Cảm biến vị trí trục khuỷu (C5) 192 6.3.10 Bô bin đánh lửa (I1, I2, I3, I4) 194 6.3.11 Kim phun nhiên liệu (F4, F5, F6, F7) 196 6.3.12 Cảm biến vị trí trục cam (C1) 197 6.3.13 Giắc DLC3 (D3) 199 6.4 Thiết kế mơ hình 200 6.4.1 Mục đích việc thiết kế mơ hình 200 6.4.2 Yêu cầu mô hình 201 6.4.3 Khung đỡ mơ hình 201 6.4.4 Bảng bố trí thiết bị 205 viii 6.4.5 Mô hình sau hồn thiện 210 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN 211 TÀI LIỆU THAM KHẢO 212 ix DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Bố trí phận hệ thống điều khiển động Hình 2.2 Hệ thống phun xăng điện tử EFI Hình 2.3 Hệ thống đánh lửa sớm điện tử ESA Hình 2.4 Hệ thống điều khiển tốc độ không tải Hình 2.5 Đèn “Kiểm tra động cơ” Hình 2.6 Phân loại hệ thống phun xăng điện tử 17 Hình 2.7 Tạo hỗn hợp khơng khí – nhiên liệu chế hịa khí 19 Hình 2.8 Tạo hỗn hợp khơng khí – nhiên liệu phun xăng điện tử 19 Hình 2.9 Điều khiển phun nhiên liệu phun xăng điện tử 20 Hình 2.10 Chế độ tăng tốc chế hịa khí 20 Hình 2.11 Chế độ tăng tốc phun xăng điện tử 21 Hình 2.12 Chế độ tải cao chế hịa khí 21 Hình 2.13 Chế độ tải cao phun xăng điện tử 22 Hình 2.14 Hệ thống đánh lửa vít 25 Hình 2.15 Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn 26 Hình 2.16 Hệ thống đánh lửa ESA 26 Hình 2.17 Hệ thống đánh lửa DIS 27 Hình 2.18 Động 1TR – FE 28 Hình 3.1 Bộ đo gió kiểu cánh trượt 33 Hình 3.2 Nguyên lý hoạt động đo gió kiểu cánh trượt 34 Hình 3.3 Vít điều chỉnh hỗn hợp cầm chừng 34 Hình 3.4 Cơng tắc bơm nhiên liệu đo gió kiểu cánh trượt 35 Hình 3.5 Đường đặc tuyến đo gió kiểu cánh trượt loại điện áp VS giảm 36 Hình 3.6 Đường đặc tuyến đo gió kiểu cánh trượt loại điện áp VS tăng 37 Hình 3.7 Bộ đo gió loại Karman quang 38 Hình 3.8 Nguyên lý hoạt động đo gió loại Karman quang 38 Hình 3.9 Xung điện áp đo gió loại Karman quang 38 Hình 3.10 Bộ đo gió kiểu dây nhiệt 39 Hình 3.11 Nguyên lý hoạt động đo gió kiểu dây nhiệt 40 Hình 3.12 So sánh nhiệt độ dây nhiệt khí nạp 41 x Hình 3.13 Bộ đo gió kiểu màng nhiệt 42 Hình 3.14 Cảm biến áp suất chân không đường ống nạp 42 Hình 3.15 Đường đặc tuyến cảm biến áp suất chân không đường ống nạp [2] 42 Hình 3.16 Cảm biến vị trí bướm ga loại tiếp điểm 44 Hình 3.17 Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính 45 Hình 3.18 Cảm biến vị trí bướm ga loại có thêm vị trí tay số 45 Hình 3.19 Cảm biến vị trí bướm ga loại có thêm cơng tắc ACC1 ACC2 46 Hình 3.20 Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall 46 Hình 3.21 Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại tuyến tính 48 Hình 3.22 Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại phần tử Hall 48 Hình 3.23 Bướm ga điện tử hệ thống ETCS – i 50 Hình 3.24 Bộ tạo tín hiệu G NE loại đặt chia điện 52 Hình 3.25 Tín hiệu G 53 Hình 3.26 Tín hiệu NE 53 Hình 3.27 Bộ tạo tín hiệu G NE loại cảm biến vị trí cam 56 Hình 3.28 Cuộn nhận tín hiệu G loại tách rời 57 Hình 3.29 Tín hiệu G loại tách rời 57 Hình 3.30 Tín hiệu NE loại tách rời 58 Hình 3.31 Cảm biến vị trí trục khuỷu động 1TR – FE 59 Hình 3.32 Cảm biến vị trí trục cam động 1TR – FE 59 Hình 3.33 Tín hiệu xung cảm biến trục khuỷu trục cam động 1TR – FE [8] 59 Hình 3.34 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 60 Hình 3.35 Đường đặc tuyến cảm biến nhiệt độ nước làm mát [2] 60 Hình 3.36 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 61 Hình 3.37 Vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp động loại D – EFI 62 Hình 3.38 Cảm biến nhiệt độ khí nạp đo gió cánh trượt 63 Hình 3.39 Cảm biến nhiệt độ khí nạp đo gió Karman quang 63 Hình 3.40 Cảm biến nhiệt độ khí nạp đo gió dây nhiệt 63 Hình 3.41 Cảm biến oxy với thành phần Zirconium 64 Hình 3.42 Cảm biến oxy với thành phần Titanium 66 Hình 3.43 Đường đặc tuyến cảm biến A/F cảm biến Oxy [2] 67 Hình 3.44 Cảm biến hỗn hợp nghèo 68 xi Hình 3.45 Cấu tạo cảm biến kích nổ 69 Hình 3.46 Tín hiệu cảm biến kích nổ [2] 70 Hình 3.47 Cảm biến tốc độ xe loại công tắc lưỡi gà 71 Hình 3.48 Cảm biến tốc độ xe loại điện từ 72 Hình 3.49 Nguyên lý hoạt động cảm biến tốc độ xe loại điện từ 72 Hình 3.50 Cảm biến tốc độ xe loại quang 73 Hình 3.51 Cảm biến tốc độ xe loại MRE 73 Hình 3.52 Biến trở 77 Hình 3.53 Cơng tắc tăng tốc kick – down 78 Hình 4.1 Hệ thống nạp khơng khí 86 Hình 4.2 Bộ lọc khơng khí 87 Hình 4.3 Các loại phần tử lọc khơng khí 87 Hình 4.4 Bầu lọc khơng khí thơ 88 Hình 4.5 Bầu lọc khơng khí loại bề dầu 88 Hình 4.6 Bầu lọc khơng khí loại xốy 89 Hình 4.7 Cổ họng gió khơng có van ISC 90 Hình 4.8 Van khơng khí kiểu Wax 90 Hình 4.9 Van khơng khí kiểu lưỡng kim nhiệt 91 Hình 4.10 Cổ họng gió có van ISC 92 Hình 4.11 Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh ETCS – i 93 Hình 4.12 Cấu tạo bướm ga điện tử 94 Hình 4.13 Buồng nạp đường ống nạp 94 Hình 4.14 Hệ thống cung cấp nhiên liệu xe ô tơ 95 Hình 4.15 Cấu tạo bơm cánh quạt 97 Hình 4.16 Cấu tạo bơm lăn 98 Hình 4.17 Cấu tạo bơm phun 98 Hình 4.18 Điều khiển ngắt bơm nhiên liệu 102 Hình 4.19 Bộ lọc nhiên liệu xe tô 103 Hình 4.20 Cấu tạo dập dao động 104 Hình 4.21 Cấu tạo điều áp 105 Hình 4.22 Bộ điều áp đặt ống phân phối 105 Hình 4.23 Bộ điều áp đặt thùng nhiên liệu 106 xii Hình 4.24 Cấu tạo kim phun nhiên liệu 108 Hình 4.25 Kim phun khởi động lạnh 110 Hình 4.26 Cơng tắc nhiệt thời gian 111 Hình 4.27 Đường đặc tuyến loại điều khiển công tắc nhiệt thời gian [2] 112 Hình 4.28 Đường đặc tuyến loại điều khiển ECU công tắc nhiệt [2] 114 Hình 4.29 Phun hàng loạt [2] 115 Hình 4.30 Phun theo nhóm [2] 116 Hình 4.31 Phun theo nhóm [2] 116 Hình 4.32 Phun theo nhóm [2] 116 Hình 4.33 Phun theo thứ tự cơng tác [2] 117 Hình 4.34 Hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp 122 Hình 4.35 Hiệu chỉnh làm đậm sau khởi động 123 Hình 4.36 Hiệu chỉnh làm đậm hâm nóng động 123 Hình 4.37 Hiệu chỉnh phản hồi tỉ lệ A/F dựa vào cảm biến oxy 125 Hình 4.38 So sánh điện áp cảm biến oxy với hiệu số hiệu chỉnh 126 Hình 4.39 Động sử dụng hai cảm biến oxy 126 Hình 4.40 Tỉ số hiệu chỉnh hỗn hợp khơng khí – nhiên liệu 127 Hình 4.41 Hiệu chỉnh phản hồi tỉ lệ A/F dựa vào cảm biến hỗn hợp nghèo 128 Hình 4.42 Hiệu chỉnh phản hồi tỉ lệ A/F dựa vào biến trở 128 Hình 4.43 Điều chỉnh biến trở 129 Hình 4.44 Hiệu chỉnh bù độ cao 130 Hình 4.45 Ngắt nhiên liệu giảm tốc 130 Hình 4.46 Hiệu chỉnh điện áp 132 Hình 5.1 Các giai đoạn trình đốt cháy hỗn hợp cơng tác 134 Hình 5.2 Cấu tạo bô bin đánh lửa 136 Hình 5.3 Cấu tạo chia điện 137 Hình 5.4 Cơ cấu điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo tốc độ kiểu ly tâm 138 Hình 5.5 Cơ cấu điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo tải kiểu chân khơng 138 Hình 5.6 Bugi 140 Hình 5.7 Cơ cấu đánh lửa 140 Hình 5.8 Hình dáng điện cực bugi 141 Hình 5.9 Bugi loại lạnh 143 xiii (C5) hay NE+ (E12 – 27) Mass thân xe 10 k trở lên (C5) hay NE- (E12 – 34) Mass thân xe c Kiểm tra xung tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu Hình 6.34 Kiểm tra xung tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu [8] Điều kiện tiêu chuẩn: Nối dụng cụ đo NE+ (E12 – 27) NE- (E12 – 34) Điều kiện Khơng tải Điều kiện tiêu chuẩn Xung hình Sin Từ 0.5 đến 4.5V 6.3.10 Bô bin đánh lửa (I1, I2, I3, I4) a Kiểm tra bô bin đánh lửa (nguồn cấp) Hình 6.35 Giắc I1, I2, I3, I4 bơ bin đánh lửa [8] 194 Điều kiện tiêu chuẩn: Nối dụng cụ đo Điều kiện Điều kiện tiêu chuẩn +B (I1 – 1) GND (I1 – 4) +B (I2 – 1) GND (I2 – 4) +B (I3 – 1) GND (I3 – 4) Khóa điện ON Ngắt giắc I1, I2, I3, I4 Từ đến 14V bô bin đánh lửa +B (I4 – 1) GND (I4 – 4) GND (I1 – 4) Mass thân xe GND (I2 – 4) Mass thân xe Ngắt giắc I1, I2, I3, I4 GND (I3 – 4) bô bin đánh lửa 10 k trở lên Mass thân xe GND (I4 – 4) Mass thân xe b Kiểm tra xung tín hiệu bơ bin đánh lửa Hình 6.36 Kiểm tra xung tín hiệu bơ bin đánh lửa [8] 195 Điều kiện tiêu chuẩn: Nối dụng cụ đo Điều kiện Điều kiện tiêu chuẩn IGT1 (E12 – 17) E1 (E12 – 3) IGT2 (E12 – 16) E1 (E12 – 3) IGT3 (E12 – 15) E1 (E12 – 3) Động quay khởi động Không tải Xung dạng sóng Dùng máy đo xung IGT4 (E12 – 14) E1 (E12 – 3) IGTF (E12 – 23) E1 (E12 – 3) 6.3.11 Kim phun nhiên liệu (F4, F5, F6, F7) a Kiểm tra kim phun nhiên liệu (nguồn cấp) Hình 6.37 Giắc F4, F5, F6, F7 kim phun nhiên liệu [8] Hình 6.38 Kiểm tra kim phun nhiên liệu [8] 196 Điều kiện tiêu chuẩn: Nối dụng cụ đo Điều kiện Điều kiện tiêu chuẩn Khóa điện ON Từ đến 14V #10 (E11 – 6) – E01 (E12 – 7) #20 (E11 – 5) – E01 (E12 – 7) #30 (E11 – 2) – E01 (E12 – 7) #40 (E11 – 1) – E01 (E12 – 7) b Kiểm tra xung tín hiệu kim phun nhiên liệu: Hình 6.39 Kiểm tra xung tín hiệu kim phun nhiên liệu [8] Điều kiện tiêu chuẩn: Nối dụng cụ đo Điều kiện Điều kiện tiêu chuẩn #10 (E11 – 6) – E01 (E12 – 7) #20 (E11 – 5) – E01 (E12 – 7) Khóa điện ON #30 (E11 – 2) – E01 (E12 – 7) Không tải #40 (E11 – 1) – E01 (E12 – 7) 6.3.12 Cảm biến vị trí trục cam (C1) a Kiểm tra cảm biến vị trí trục cam 197 Xung dạng sóng Hình 6.40 Giắc C1 cảm biến vị trí trục cam [8] Điều kiện tiêu chuẩn: Nối dụng cụ đo Điều kiện Điều kiện tiêu chuẩn Ngắt giắc C1 cảm (C1) biến vị trí trục cam (C1) Từ 835 đến 1400  Từ -100C đến 500C Ngắt giắc C1 cảm (C1) biến vị trí trục cam (C1) Từ 1060 đến 1645  Từ 500C đến 1000C b Kiểm tra dây điện (cảm biến vị trí trục cam – ECU động cơ) Hình 6.41 Kiểm tra dây điện cảm biến vị trí trục cam [8] Điều kiện tiêu chuẩn: Nối dụng cụ đo (C1) G2 (E12 – 26) (C1) NE- (E12 – 34) Điều kiện Điều kiện tiêu chuẩn Ngắt giắc C1 cảm biến vị trí trục cam Ngắt giắc nối E12 ECU động 198 Dưới  (C1) G2 (E12 – 26) Mass thân xe 10 k trở lên (C1) NE- (E12 – 34) Mass thân xe c Kiểm tra xung tín hiệu cảm biến vị trí trục cam Hình 6.42 Kiểm tra xung tín hiệu cảm biến vị trí trục cam [8] Điều kiện tiêu chuẩn: Nối dụng cụ đo G2 (E12 – 26) Điều kiện Không tải NE- (E12 – 34) Điều kiện tiêu chuẩn Xung dạng sóng Từ 0.5 đến 4.5V 6.3.13 Giắc DLC3 (D3) Hình 6.43 Giắc D3 chẩn đốn DLC3 [8] 199 Hình 6.44 Kiểm tra dây điện giắc chẩn đoán DLC3 [8] Điều kiện tiêu chuẩn: Mô tả cực Điều kiện Điều kiện tiêu chuẩn Đường truyền “+” Trong truyền tín hiệu Tạo xung Mát thân xe Mọi điều kiện Dưới  Nối mát tín hiệu Mọi điều kiện Dưới  Cực dương ắc quy Mọi điều kiện Từ đến 14 V Nối dụng cụ đo SIL (D3 – 7) SG (D3 – 5) CG (D3 – 4) Mass thân xe SG (D3 – 5) Mass thân xe BAT (D3 – 16) Mass thân xe 6.4 Thiết kế mô hình 6.4.1 Mục đích việc thiết kế mơ hình Mơ hình trang thiết bị dùng học tập phục vụ công tác giảng dạy trường đại học Mơ hình mơ trực quan giúp sinh viên hiểu rõ nguyên lý hoạt động hệ thống sau học lý thuyết trang bị điện tơ Việc làm mơ hình tạo điều kiện cho sinh viên có hội học tập nghiên cứu môn học cách trực quan, hội tốt giúp sinh viên khởi bỡ ngỡ làm việc thực tế nắm bắt kiến thức tổng quát hệ thống cách nhanh hiệu Giúp giảng viên có giảng hữu ích mang tính thực tế giảng dạy với mơ hình đơn giản sinh viên hiểu đạt kết tốt trình học tập 200 Với xu hướng nhằm nâng cao khả phạm vi sử dụng, nhóm hồn thành đề tài xây dựng mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa giúp sinh viên có nhìn thực tế, tổng thể chi tiết, phận nguyên lý hoạt động chi tiết hệ thống Từ mơ hình sinh viên tiếp cận với công nghệ đặc biệt việc kiểm tra lắp ráp trực tiếp ô tô 6.4.2 Yêu cầu mơ hình − Đảm bảo tính thẩm mỹ − Thể rõ ràng, dễ hiểu nguyên lý hoạt động hệ thống − Dễ dàng sử dụng điều khiển − Kích thước nhỏ gọn, chắn − Có độ bề học cao thuận tiện cho việc di chuyển Xuất phát từ mục đích yêu cầu đề tài, nhóm em chọn kiểu bố trí mơ hình kiểu đứng bảng nghiêng có kết cấu mỹ quan đẹp, di chuyển dễ dàng, thiết bị bố trí thuận lợi cho việc kiểm tra tháo lắp trình học tập sinh viên 6.4.3 Khung đỡ mơ hình a Mơ khung đỡ mơ hình Hình 6.45 Mơ khung đỡ phần mềm SolidWorks 201 Từ mục đích yêu cầu trên, nhóm sử dụng phần mềm SolidWorks để mơ khung đỡ cách trực quan dự toán nguyên vật liệu cần thiết Với kích thước hình, nhóm thiết kế khung đỡ với tiêu chí nhỏ gọn thuận tiện việc di chuyển nên gắn thêm bánh xe bốn góc khác Bảng 6.3 Dự toán nguyên vật liệu làm khung đỡ STT Tên vật liệu Đơn vị Số lượng Sắt V lỗ m 12 Bánh xe Cái Pad góc vng Cái 12 Bu lơng tán Kg Tôn sắt m Sắt vuông nhỏ m Sắt lưới m2 b Quy trình xây dựng lắp ráp khung đỡ mơ hình Dựa vào khung đỡ thiết kế phần mềm bảng dự toán nguyên vật liệu cần thiết, nhóm tiến hành xây dựng lắp ráp khung đỡ theo quy trình sau Bảng 6.4 Vật liệu làm khung đỡ mơ hình STT Tên vật liệu Hình ảnh Mục đích Dùng để làm khung đỡ Sắt vng nhỏ hai cánh cửa phía sau mơ hình Thuận tiện việc di chuyển mơ Bánh xe hình 202 Dùng để định hình Pad góc vng khung đỡ Lắp ráp, ghép nối chi tiết lại thành Bu lông tán khối Dùng để ốp hai bên Tơn làm kín khung mơ hình Làm khung đỡ Ưu điểm: tháo lắp dễ Sắt V lỗ dàng, thuận tiện việc vận chuyển Dùng để làm cửa phía sau khung đỡ Sắt lưới thuận tiện cho việc sửa chữa, đo kiểm 203 Hình 6.50 Kích thước tổng thể bảng bố trí thiết bị Vận dụng từ kiến thức học, nhóm sử dụng phần mềm SolidWorks để hỗ trợ phần thiết kế bảng bố trí thiết bị Từ khung đỡ thiết kế sẵn trên, nhóm thiết kế bảng bố trí có kích thước tổng thể 90 x 90 (cm) Hình 6.51 Bố trí thiết bị lên bảng Nhóm bố trí thiết bị lên bảng với hộp điều khiển ECU động đặt phía trung tâm mơ hình, tiếp đến đầu nối cos để thuận tiện cho việc đo kiểm 206 Bảng 6.5 Một số thiết bị gắn thêm lên mơ hình STT Tên thiết bị Motor 775 Thơng số kỹ thuật Truyền • Tốc độ: 18000 động bánh trục vịng/phút cam trục khuỷu • 150W dây đai dẫn động Cơng dụng • Điện áp: 12V • Cơng suất: 15 – Cặp Puly Hình ảnh • Puly trục 5mm Dẫn động • 16 bánh • Dây đai 2GT – trục cam 10 mm – 400 mm trục khuỷu • Điện áp DC: 10 Module điều tốc – 60V Điều khiển • Dịng điện: – tốc độ quay 20A cặp • Điện áp đầu ra: bánh tải tuyến tính tạo xung • Cơng suất: 1200W Tạo xung Bánh trục cam cho cảm • biến trục cam Tạo xung Bánh trục khuỷu cho cảm • 32 biến trục khuỷu 208 Khung đỡ motor • Thép hợp kim Dùng để đỡ • Hình dáng motor 775 • khuyết chữ U Dùng để Xy lanh tiêm • Chất liệu nhựa hứng xăng cứng q • Dung tích trình kim • 150ml phun hoạt động Dùng để Ống khí nén dẫn động • Chất liệu nhựa hồi xăng dẻo thùng chứa Dùng để Bơm xăng bơm xăng • Điện áp 12V đến kim phun Hình 6.54 Thiết kế bình chứa xăng vị trí lắp đặt 209 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu thiết kế mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa động 1TR – FE xe Toyota Innova 2012”, nhóm em hồn thành với giúp đỡ tận tình thầy Nguyễn Văn Tình thầy khoa Trong đề tài này, nhóm sâu tập trung vào khai thác cấu tạo, nguyên lý hoạt động thiết kế mô hình hệ thống phun xăng đánh lửa động 1TR – FE xe Toyota Innova 2012 Với Chương 1: Giới thiệu tính cấp thiết phạm vi nghiên cứu đề tài, Chương 2: Cơ sở lý thuyết, Chương 3: Hệ thống điều khiển điện tử, Chương 4: Hệ thống phun xăng điện tử, Chương 5: Hệ thống đánh lửa trực tiếp, Chương 6: Mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa động 1TR – FE xe Toyota Innova 2012, Chương 7: Kết luận cuối Tài liệu tham khảo Thông qua đề tài bổ sung cho nhóm thêm nhiều kiến thức động đốt hiểu sâu hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử Đó nguồn tư liệu cho sinh viên muốn tìm hiểu thêm động đốt nói chung hệ thống phun xăng đánh lửa nói riêng tham khảo cách dễ dàng thuận tiện Mô hình cơng cụ giúp cho sinh viên lĩnh vực tơ học tập nghiên cứu cách trực quan từ kiến thức có sở lý thuyết Tuy nhiên thời gian kiến thức nhiều hạn chế, tài liệu tham khảo chưa cập nhật đầy đủ nên để nắm bắt chuyên sâu hiểu kỹ nhóm em thấy cần phải hồn thiện thêm Nhóm mong góp ý bảo từ phía giảng viên để hồn thiện kiến thức đề tài Đó sở tiền đề để nhóm tìm hiểu thêm hệ thống khác thông minh tối ưu hệ thống phun xăng trực tiếp GDI nhằm cải thiện công suất động giảm thiểu khí thải mơi trường 211 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] B H Tĩnh, "Báo Hà Tĩnh," 13 2018 [Online] Available: https://baohatinh.vn/xe/dieu-gi-giup-toyota-vios-va-innova-luon-dan-dau-doanhso-tai-viet-nam/156364.htm [Accessed 15 2023] [2] T E f A Mastery, TCCS (TOYOTA COMPUTER-CONTROLLED SYSTEM), TOYOTA MOTOR CORPORATION, 1997 [3] vohongphuc_oto, "OTO-HUI," 19 10 2010 [Online] Available: https://otohui.com/threads/lich-su-phun-xang.21960/ [Accessed 2023] [4] salefilters, "OTOFUN," 11 2012 [Online] Available: https://www.otofun.net/threads/kien-thuc-phun-xang-dien-tu.433607/ [Accessed 10 2023] [5] H Phụng, "123doc," 13 2014 [Online] Available: https://123docz.net/document/2190547-giao-trinh-thuc-tap-dong-co-xang-ii-phan3-potx.htm [Accessed 12 2023] [6] nampham1122, "OTO-HUI," 4 2020 [Online] Available: https://otohui.com/threads/phan-loai-cac-he-thong-danh-lua-cung-uu-va-nhuoc-diem-moiloai.127870/ [Accessed 20 2023] [7] O ACADEMY, "Ocsaly," 19 2023 [Online] Available: https://ocsaly.com/sixdirect-ignition-coils-in-position-advantages-and-disadvantages-of-modernignition-technology/ [Accessed 28 2023] [8] T M CORPORATION, "TOYOTA INNOVA 2012 WORKSHOP MANUAL," 2012 [9] VATC, "VATC," 26 2023 [Online] Available: https://oto.edu.vn/buom-gadien-tu-etcs-i/ [Accessed 2023] 212