(Luận văn) chuyên đề động cơ 2tr fe

TỔNG QUAN

Lý do chọn đề tài

Với sự phát triển nhanh và mạnh như thị trường ô tô Việt Nam, một yêu cầu được đặt ra là làm thế nào để khai thác được hiểu quả của một chiếc xe cao nhất Khai thác mọi chức năng, ưu điểm của từng loại động cơ để có thể sử dụng tối ưu và đem lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao nhất. Đây là lý do em chọn đề tài "Khai thác động cơ 2TR-FE" Trong phạm vi của một đề tài khó để nói hết được những việc cần làm để khai thác hết chức năng của một động cơ ô tô, tuy nhiên đây sẽ là nền tảng lấy cơ sở để có thể khai thác những động cơ tương tự một cách hiểu quả nhất, kinh tế nhất.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

- Nắm được nguyên lý làm việc của từng hệ thống trên động cơ

- Được tiếp cận động cơ thực tế, rút kinh nghiệm trong xử lý các vấn đề hư hỏng cũng như phối hợp các nhóm tìm giải pháp hiệu quả.

- Tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên có thể hướng dẫn các sinh viên chi tiết từng bài thực hành trong suốt quá trình thực tập.

- Giúp sinh viên ứng dụng ngay những kiến thức mới học vào trong thực hành vì vậy sẽ làm cho sinh viên nhớ sâu và cặn kẽ hơn.

- Tạo điều kiện cho sinh viên có cái nhìn thực tế khi làm bài thực hành trực tiếp trên động cơ, tạo môi trường giống như khi sinh viên ra ngoài đi làm.

- Tìm hiểu đặc điểm động cơ 2TR-FE.

- Tìm hiểu hệ thống nhiên liệu.

- Các tín hiệu đầu vào.

- Các bộ phận chấp hành

Phương pháp nghiên cứu

- Tham khảo tài liệu, thu thập các thông tin liên quan.

- Học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè, anh chị đi trước.

- Nghiên cứu các mô hình giảng dạy cũ.

- Quan sát và ghi lại các hình ảnh thực liên quan đến các cảm biến, hệ thống điện động cơ 2TR-FE.

Các bước thực hiện

- Viết thuyết minh hoàn chỉnh đề tài.

- Viết báo cáo bảo vệ đề tài.

Kế hoạch nghiên cứu

Trong đề tài này, nhóm thực hiện đề tài xin trình bày chuyên đề về động cơ 2TR–

FE Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc chắn nội dung và hình thức của đề tài không tránh khỏi những lỗi sai và thiếu sót Vì vậy chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến quý báu của Quý Thầy Cô để đề tài được hoàn thiện hơn. Đề tài được thực hiện và bố trí như sau:

Thu thập tài liệu, xác định nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, xác định mục tiêu nghiên cứu, phân tích tài liệu liên quan.

GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 2TR-FE

Đặc điểm động cơ 2TR-FE

Toyota 2TR-FE là động cơ xăng hút khí tự nhiên 4 kỳ 4 thì thẳng 2,7 L (2693 cc) từ gia đình Toyota TR Động cơ 2TR-FE được sản xuất tại Nhà máy Kamigo và Toyota Motor Manufacturing Indonesia.

Giải thích về ký hiệu động cơ 2TR-FE.

− “2” Ký hiệu đầu cho ta biết về thế hệ của thân động cơ, cũng là ký hiệu của thế hệ động cơ.

− “TR” là ký tự cho ta biết về chủng loại động cơ Ở đây 2TR có nghĩa là động cơ thế hệ 2, cam đôi nằm trên nắp máy, dung tích công tác 2.7l, được sản xuất vào năm 2004.

− “FE”: ký tự nằm sau dấu gạch ngang cho ta biết về đặc điểm của động cơ: “F”: Fuel Economy narrmow – angel DOHC (kiểm soát chặt chẽ góc mở cam, nâng cao tính kinh tế trong sử dụng nhiên liệu) “E”: Electronic Fuel Injection (phun xăng điện tử).

Thông số kỹ thuật động cơ 2TR-FE

Sản xuất Nhà máy Kamigo

Mã động cơ 2TR-FE

Vật liệu khối xi lanh Gang thép

Kiểu bố trí Động cơ xăng, 4 xi lanh thẳng hàng

Hệ thống nhiên liệu Hệ thống phun xăng đa điểm

Xupap trên mỗi xi lanh 4

Hành trình piston (mm) 95 Đường kính xi lanh (mm) 95

Tỷ số nén ( VVT-i cho cam nạp) 9,6:1

Tỷ số nén ( Dual VVT-i) 10,2:1

Công suất cực đại (kW/rpm) 111/4800

Mô-men xoắn cực đại (Nm/rpm) 241/3800

Tiêu chuẩn môi trường Euro 4

Nhiệt độ hoạt động của động cơ ( ℃) 85-90

Xe sử dụng động cơ 2TR-FE Toyota 4Runner

Toyota Regius Ace Toyota Hilux Surf Toyota Land Cruiser Prado

Toyota InnovaToyota HiaceToyota TacomaToyota CoasterToyota Fortuner

Thân máy

2TR-FE có thân máy làm bằng hợp kim gang, váy sâu Đường kính xi-lanh 95,0 mm và hành trình piston 95,0 mm, thể tích công tác của động cơ 2693cc Tỷ số nén là

9,6:1 hoặc 10,2:1 2TR-FE được trang bị hai trục cân bằng quay ngược chiều trong cacte để triệt tiêu lực quán tính thứ cấp.

Puli trục khuỷu có chức năng dập dao động xoắn Bu lông đầu to thanh truyền được siết theo biến dạng dẻo Động cơ được trang bị các piston bằng hợp kim nhôm với hai vòng xéc măng khí và 1 vòng xéc măng dầu Vòng xéc măng khí thứ nhất có lớp phủ vật liệu PVD để chống mài mòn và vòng xéc măng thứ hai được mạ crom.

− Thân máy được làm bằng gang, các đường gân của từng bộ phận đã được tối ưu hóa giúp tăng độ cứng đồng thời làm giảm độ rung và tiếng ồn.

− Trong thành xilanh có đường đường cắt chéo nhau 30°, dầu sẽ được giữ lại một phần trên thành xilanh nhiều hơn có tác dụng làm giảm ma sát.

− Một đường dẫn nước được thiết kế giữa các xi lanh Bằng cách

− Các nắp ổ trục trục khuỷu được siết chặt bằng cách sử dụng 2 bu lông siết theo biến dạng dẻo cho mỗi cổ trục.

Hợp kim khối xi lanh Hợp kim gang

Tỷ số nén ( VVT-i trang bị trên cam nạp) 9,6: 1

Dual VVT-i 10,2: 1 Đường kính xi lanh 95 mm

Số xéc măng (khí/dầu) 2/1

Số ổ đỡ trục chính (trục khuỷu) 5 Đường kính trong xi lanh (tiêu chuẩn) 94,990-95,003 mm Đường kính thân piston (tiêu chuẩn) 94,940-94,970 mm Đường kính trục piston (tiêu chuẩn) 21,997-22,000 mm

Khe hở xéc măng Xéc măng thứ nhất 0,020-0,075 mm

Khe hở miệng của xéc măng Xéc măng thứ nhất 0,02-0,34 mm

Xéc măng dầu 0,1-0,40 mm Đường kính cổ trục chính cổ trục Cổ trục thứ 3 59,981-59,994 mm khuỷu Cổ trục còn lại 59,987-60,000 mm Đường kính chốt khuỷu 52,989-53,002 mm

Hình 2 1 Cấu tạo thân máy

Nắp máy (nắp xi lanh)

Đầu xi lanh được làm bằng hợp kim nhôm mang lại hiệu quả làm mát tốt Động cơ có thiết kế trục cam kép với bốn xupap trên mỗi xi lanh Trục cam rỗng và được dẫn động bằng xích, được bôi trơn bằng tia dầu. Động cơ 2TR-FE có 4 xupap trên mỗi xi lanh, 2 cửa hút và 2 cửa xả Các xupap này được dẫn động bởi các cò mổ có ổ bi đũa để giảm ma sát giữa các cam và tay quay của cò mổ Động cơ được trang bị bộ điều chỉnh con đội thủy lực với độ hở xupap bằng không.

2TR-FE sử dụng hệ thống điều khiển thời điểm đóng mở xupap thông minh (VVT-i) trên trục cam nạp Năm 2015, động cơ 2TR-FE được trang bị hệ thống điều khiển xupap nạp và thải thông minh (Dual VVT-i).

Bố trí xú pap DOHC, truyền động xích

Xú pap 16 (4 xú pap mỗi xi lanh)

Chiều dài xú pap Nạp 106,26 mm

Xả 106,74 mm Đường kính thân xú pap Nạp 5,470-5,485 mm

Chiều dài tự do của lò xo xú pap 48,53 mm

Chiều cao trục cam Nạp 42,855-42,955 mm

Xả 42,854-42,954 mm Đường kính ngoài cổ trục cam Cổ trục thứ nhất 35,949-35,965 mm

Các cổ trục khác 26,959-26,975 mm

Bảng 2 3 Đặc điểm nắp máy

Hình 2 2 Cấu tạo nắp xy lanh

− Nắp máy được làm bằng hợp kim nhôm, chứa một buồng đốt kiểu vát nghiêng. Bugi đã được đặt ở trung tâm của buồng đốt để cải thiện hiệu suất chống kích nổ của động cơ.

− Góc đặt giữa xú pap xả và xú pap nạp được thu hẹp và đặt ở 22,85 o để giúp cho đầu xi lanh nhỏ gọn hơn.

− Bố trí cửa nạp và xả theo kiểu vát hình côn giúp cải thiện hiệu suất nạp và xả.

− Một buồng đốt có hình côn được sử dụng để cải thiện hiệu suất chống kích nổ và hiệu suất nạp Ngoài ra, hiệu suất động cơ và khả năng tiết kiệm nhiên liệu cũng được cải thiện.

− Ống phân phối dài được lắp vào đầu xi lanh để giảm khoảng cách từ kim phun nhiên liệu đến xu pap nạp, giúp ngăn nhiên liệu bám vào thành cửa nạp và giảm lượng khí thải.

− Các đường nước làm mát trong nắp máy đã được bố trí tối ưu hóa để đạt được hiệu suất làm mát tốt hơn.

− Một cổng phun khí, dẫn không khí trực tiếp từ cụm bơm khí đến cổng xả của mỗi xi lanh, đã thiết kế đầu cổng xả trên các mẫu xe có hệ thống phun khí.

Các-te dầu

− Các te dầu thứ nhất được làm bằng hợp kim nhôm.

− Các te dầu thứ 2 được làm bằng thép.

− Một đường dẫn dầu được tích hợp sẵn phía trong các te dầu thứ nhất giúp thuận tiện hơn cho việc lọc dầu.

− Các te dầu thứ nhất được gắn chặt vào thân máy và hộp số để tăng độ cứng.

Piston

− Piston được làm bằng hợp kim nhôm

− Đỉnh của piston được làm dạng hình côn để đạt được hiệu quả đốt cháy nhiên liệu

− Váy piston được phủ một lớp nhựa để giảm mài mòn do ma sát.

− Rãnh của vòng trên cùng đã được phủ một lớp oxit anốt để cải thiện khả năng chống mài mòn và chống gỉ.

Trục khuỷu

− Trục khuỷu được làm bằng thép rèn, có độ cứng và chống mài mòn tốt

− Có 5 cổ trục và 8 đối trọng.

− Các ổ trục trục khuỷu được làm bằng hợp kim nhôm

− Tương tự như ổ trục thanh truyền, bề mặt lót của ổ trục trục khuỷu đã được tạo rãnh siêu nhỏ và phủ nhựa để đạt được lượng khe hở dầu tối ưu, giúp hiệu suất quay của động cơ được cải thiện và giảm rung động của động cơ.

− Trong ổ trục, có các rãnh dầu bên trong.

Trục cam

− Trục cam được làm bằng hợp kim gang.

− Trong mỗi trục cam đều có đường ống để cấp dầu cho hệ thống Dual VVT-i.

− Mỗi bộ điều khiển VVT-i được lắp trước mặt trục cam nạp và xả để điều khiển thời gian đóng mở xú pap.

− Rotor cảm biến điện từ được lắp ở phía trước bộ điều khiển VVT-i nạp và trên trục cam xả để phát hiện được vị trí thực của các trục cam.

Hình 2 6 Trục cam của động cơ

HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU TRÊN ĐỘNG CƠ 2TR-FE

Đặc điểm hệ thống nhiên liệu

− Kim phun có vòi phun dài

− Kim phun có thể tháo rời, dễ dàng trong việc bảo dưỡng và thay thế

− Bơm nhiên liệu sẽ dừng hoạt động khi túi khí trung tâm được kích hoạt

Chức năng

Hệ thống nhiên liệu động cơ có chức năng cung cấp nhiên liệu cho động cơ ở những trạng thái hoạt động khác nhau Bên cạnh đó hệ thống nhiên liệu giúp loại bỏ tạp chất có trong nhiên liệu.

Vị trí, cấu tạo và nguyên lí hoạt động của hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu gồm: bình nhiên liệu, bơm nhiên liệu, bộ điều áp, bộ lọc nhiên liệu, bộ dập dao động, ống phân phối, kim phun.

− Bình nhiên liệu: là nơi chứa nhiên liệu

− Bơm nhiên liệu: tạo áp suất bơm nhiên liệu tới các vòi phun

− Bộ điều áp: điều chỉnh áp suất nhiên liệu vào vòi phun Ngoài ra, bộ điều áp còn duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu cũng như cách thức duy trì ở van một chiều của bơm nhiên liệu.

− Bộ lọc nhiên liệu: Bảo vệ hệ thống nhiên liệu khỏi các tác nhân gây hại như bụi bẩn, nước và các chất cặn trong nhiên liệu.

− Bộ dập dao động: Bộ dập dao động này dùng một màng ngăn để hấp thụ một lượng nhỏ xung của áp suất nhiên liệu sinh ra bởi việc phun nhiên liệu và độ nén của bơm nhiên liệu.

− Kim phun: kim phun phun nhiên liệu vào các đường ống nạp của các xi lanh theo tín hiệu từ ECU động cơ.

Vị trí hệ thống nhiên liệu trên xe

Hình 3 1 Vị trí hệ thống nhiên liệu trên xe

Hình 3 2 Vị trí các chi tiết của hệ thống nhiên liệu

Sơ đồ đường đi của nhiên liệu

Khi động cơ làm việc, nhờ bơm nhiên liệu và bộ điều áp, nhiên liệu ở kim phun luôn có áp suất nhất định Quá trình phun nhiên liệu của kim phun được điều khiển bởi ECU động cơ, không khí được hút vào xi lanh ở kì nạp nhờ sự chênh lệch áp suất Do quá trình phun được điều khiển bởi ECU, dựa vào tình trạng và chế độ làm việc của động cơ nên hỗn hợp nhiên liệu và không khí luôn có tỷ lệ phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.

Hình 3 3 Sơ đồ khối đường đi của hệ thống nhiên liệu

Hình 3 4 Sơ đồ thực tế đường đi của nhiên liệu

Các thành phần của hệ thống nhiên liệu

Tác dụng chính của thùng nhiên liệu đó là dùng để chứa nhiên liệu.

Hình 3 5 Cấu tạo của thùng chứa nhiên liệu

3.6.2.1 Vị trí bơm nhiên liệu

Bơm nhiên liệu ô tô được đặt ở bên trong thùng nhiên liệu Với những xe có bơm xăng đặt trực tiếp trong thùng nhiên liệu, nhà sản xuất hướng đến mục đích hạn chế tiếng ồn khi bơm hoạt động, tận dụng nhiên liệu để làm mát và bôi trơn các chi tiết bên trong bơm, giảm nguy cơ thiếu nhiên liệu khi xe quay vòng nhanh, phanh hoặc tăng tốc khiến xăng đổ dồn về một phía Nhờ đó, bơm xăng giúp xe vận hành trơn tru và liên tục hơn.

Hình 3 6 Vị trí thực tế của bơm nhiên liệu

3.6.2.2 Cấu tạo của bơm nhiên liệu

Hình 3 7 Cấu tạo bơm nhiên liệu

Modul bơm nhiên liệu bao gồm: Bơm, lọc thô, cảm biến mức nhiên liệu được thể hiện rõ qua các hình dưới đây.

Hình 3 8 Hình ảnh bơm nhiên liệu thực tế

Khi rotor động cơ điện quay làm cho cánh bơm quay theo, các cánh nhỏ bố trí ở mép ngoài sẽ đẩy nhiên liệu từ mạch hút ra mạch thoát của bơm Lượng nhiên liệu cung cấp đi qua kẻ hở của rotor và stator và đẩy van một chiều để cung cấp nhiên liệu vào hệ thống Van an toàn sẽ mở khi áp suất nhiên liệu vượt quá quy định.

Van một chiều bố trí ở đường ra của bơm, dùng để tạo một áp suất dư trong hệ thống khi động cơ dừng Điều này giúp động cơ khởi động dễ dàng Trong trường hợp dừng động cơ khi nóng, nhiệt độ nhiên liệu trong đường ống bố trí xung quanh ô tô sẽ gia tăng, áp suất dư của nhiên liệu trong hệ thống ngăn ngừa được sự tạo bọt trong nhiên liệu.

Hình 3 9 Nguyên lý hoạt động bơm nhiên liệu

3.6.2.3 Cách kiểm tra bơm nhiên liệu

• Kiểm tra điện trở của bơm nhiên liệu Đo điện trở theo các giá trị tiêu chuẩn trong bảng dưới đây

Nhiệt độ Khoảng điện trở tiêu chuẩn

Nếu kết quả đo được không nằm trong khoảng điện trở tiêu chuẩn, thay thế bơm nhiên liệu.

• Kiểm tra hoạt động của bơm nhiên liệu

Nối cực dương (+) của ắc quy với cực 1 của đầu nối và cực âm (-) với cực 2 Kiểm tra xem bơm nhiên liệu có hoạt động không.

Nếu bơm không hoạt động, hãy thay thế bơm nhiên liệu.

Hình 3 10 Kiểm tra điện trở bơm nhiên liệu Chú ý: o Cách kiểm tra này phải được thực hiện trong vòng 10 giây để tránh việc cuộn dây bị cháy. o Giữ bơm nhiên liệu càng xa ắc quy càng tốt. o Luôn bật và tắt điện áp ở phía ắc quy, không phải phía bơm nhiên liệu.

3.6.3 Lọc nhiên liệu (lọc xăng tinh)

Lọc nhiên liệu là chi tiết phụ tùng thuộc hệ thống nhiên liệu của động cơ, lọc nhiên liệu có tác dụng lọc sạch và loại bỏ các bụi bẩn của nhiên liệu trước khi cung cấp vào trong buồng đốt của động cơ ô tô.

Hình 3 11 Vị trí của lọc trên động cơ

3.6.4 Ống phân phối nhiên liệu

− Ống phân phối nhiên liệu được mạ hợp kim thép nhằm tăng khả năng chứa nhiên liệu và giảm xung nhiên liệu.

− Ống phân phối nhiên liệu, bộ điều áp, bộ dập dao động được xử lí bề mặt niken- phốt pho giúp động cơ có thể sử dụng được xăng pha ethanol.

− Bộ dập dao động giúp giảm xung động của nhiên liệu để ổn định tỷ lệ nhiên liệu không khí và giảm tiếng ồn.

− Bộ điều áp giúp áp suất nhiên liệu được ổn định

Hình 3 12 Vị trí ống phân phối trên động cơ

Hình 3 13 Hình ảnh chi tiết ống phân phối

− Kim phun nhiên liệu có 12 lỗ phun.

− Khoảng cách từ kim phun đến cửa nạp được rút ngắn, giúp nhiên liệu không bám vào thành cửa nạp và giảm lượng khí thải.

Hình 3 14 Cấu tạo kim phun 3.6.6 Cách kiểm tra kim phun

• Kiểm tra kim phun Đo điện trở theo giá trị trong bảng dưới đây.

Nhiệt độ Khoảng điện trở tiêu chuẩn

Nếu điện trở đo được không nằm trong khoảng điện trở tiêu chuẩn, hãy thay thế kim phun

• Kiểm tra lưu lượng phun

Bước 1: Tháo cực âm ắc quy.

Bước 2: Tháo các kim phun ra khỏi ống phân phối.

Bước 3: Dùng các dụng cụ chuyên dùng gá kim phun theo hướng dẫn.

Bước 4: Cho kim phun vào trong 1 ống nghiệm.

Bước 5: Cho bơm xăng hoạt động nhưng không được khởi động động cơ.

Bước 6: Kiểm tra lưu lượng nhiên liệu trong khoảng 15 giây.

− Lưu lượng phun tiêu chuẩn: 82-99 cc mỗi 15 giây

− Chênh lệch lưu lượng giữa mỗi kim phun: nhỏ hơn 17cc

Bước 7: Bật công tắc máy về vị trí “OFF”.

3.6.7 Bộ điều áp nhiên liệu

Bộ điều áp (van điều áp) là một thiết bị được làm bằng kim loại Một hệ thống van điều áp dù đơn giản cũng đều có các đường ống dẫn và phân chia lưu chất về các ống nhỏ Chính vì thế, lắp van điều áp có thể bảo vệ đường ống không bị nổ khi lưu chất bị dồn về đột ngột.

Bên cạnh đó, van điều áp còn thực hiện nhiệm vụ điều chỉnh mức áp suất nhiên liệu trong ống phân phối sao cho phù hợp Từ đó, đảm bảo nhiên liệu cung cấp vào buồng đốt sẽ có dạng tơi xốp, dễ dàng bốc hơi và tiết kiệm thời gian đốt cháy.

Hình 3 15 Vị trí các chi tiết bộ điều áp

3.6.7.1 Cấu tạo của bộ điều áp

Gồm 1 màng chia bộ điều áp thành 2 phần, buồng trên chứa nhiên liệu và van điều áp, buồng dưới chứa lò xo và được tác động bởi độ chân không sau bướm ga.

Khi động cơ hoạt động, áp suất nhiên liệu cung cấp từ bơm, qua lọc và bộ dập dao động để đi vào ống phân phối Từ ống phân phối, lượng nhiên liệu thừa sẽ đi qua bộ điều áp, nó tác động lên màng làm màng đi xuống, van điều áp mở và một lượng nhiện liệu thoát qua bộ điều áp trở về thùng nhiên liệu

Khi cánh bướm ga mở nhỏ, độ chân không sau cánh bướm ga lớn, độ chân không này tác động lên màng bộ điều áp làm màng đi lên, van điều áp mở lớn, lượng nhiên liệu thoát về thùng chứa nhiều hơn nên áp suất trong ống phân phối giảm.

Ngược lại, khi cánh bướm ga mở lớn làm cho áp suất trong đường ống nạp tăng, lò xo đẩy màng điều áp đi xuống, lượng nhiên liệu thoát qua van điều áp giảm, áp suất nhiên liệu trong ống phân phối tăng.

Tóm lại, áp suất nhiên liệu trong ống phân phối luôn thay đổi theo độ chân không trong đường ống nạp.

Hình 3 16 Cơ chế hoạt động bộ điều áp

3.6.7.3 Cách kiểm tra bộ điều áp

Bước 1: Kết nối đồng hồ đo áp suất với đường ống nhiên liệu tại vị trí chính xác.

Bước 2: Tiến hành khởi động ô tô và cho xe hoạt động vài phút ở chế độ không tải. Bước 3: Quan sát và ghi lại các thông số trên đồng hồ đo áp suất.

Bước 4: Tắt máy và đối chiếu kết quả thu được với thông số tiêu chuẩn. Áp suất nhiên liệu tiêu chuẩn: 281 đến 287 kPa

Nếu áp suất không như quy định, có thể bộ điều áp bị lỗi.

Hình 3 17 Vị trí bộ dập dao động

Bộ dập dao động được bố trí ở đường nhiên liệu vào ống phân phối Chức năng của nó là dùng để dập các xung nhiên liệu do bơm tạo nên và do sự đóng mở của các kim phun trong quá trình phun nhiên liệu Cấu trúc phần chính của bộ dập dao động gồm 1 màng và 1 lò xo để hấp thụ các xung dao động áp suất trong hệ thống.

Sơ đồ mạch điều khiển bơm nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu được điều khiển bởi ECM dựa trên lưu lượng khí nạp và tín hiệu từ các cảm biến khác nhau.

Nguyên lý hoạt động bơm nhiên liệu

Khi động cơ quay, đầu ra tín hiệu MREL dẫn động rơ le EFI-MAIN SỐ 1 hoạt động Tín hiệu từ cụm công tắc đánh lửa được đưa vào chân STA của ECM, và tín hiệu

NE được tạo ra bởi cảm biến vị trí trục khuỷu cũng được đưa vào chân NE+ ECM dựa vào tín hiệu trên để nhận biết động cơ đã hoạt động và bật transistor Tr1 trong mạch bên trong ECM Dòng điện chạy đến rơle C / OPN số 1 sau khi TR1 bật Sau đó, bơm nhiên liệu sẽ bắt đầu hoạt động Khi ECM vẫn còn nhận tín hiệu từ cảm biến NE lúc động cơ đang chạy thì ECM vẫn sẽ bật Tr1 liên tục.

Hình 3 19 Sơ đồ mạch điều khiển bơm thực tế kết hợp smartkey

Hình 3 20 Sơ đồ mạch tự ngắt bơm nhiên liệu khi có tín hiệu hoạt động từ túi khí

Bơm nhiên liệu được điều khiển bởi ECM, sử dụng rơ le mở mạch.

Kiểm soát bơm nhiên liệu có kiểm soát cắt giảm nhiên liệu trên các mẫu xe có hệ thống túi khí trung tâm Kiểm soát cắt nhiên liệu dừng bơm nhiên liệu khi bất kỳ túi khí trung tâm nào đã được triển khai.

Khi ECM phát hiện tín hiệu triển khai túi khí từ cảm biến túi khí, nó sẽ tắt rơ le mở mạch Sau khi điều khiển cắt nhiên liệu được kích hoạt Việc chuyển công tắc đánh lửa từ tắt sang BẬT sẽ hủy bỏ điều khiển cắt nhiên liệu và có thể khởi động lại động cơ.

Sơ đồ phun nhiên liệu

Các kim phun nhiên liệu nằm trên đường ống nạp, bơm nhiên liệu vào xi lanh dựa trên các tín hiệu từ ECM.

Tín hiệu từ MREL giúp relay EFI-MAIN số 1 hoạt động từ đó có điện qua cuộn dây của relay chính của bộ phun nhiên liệu Khi tiếp điểm đóng lại, các kim phun sẽ phun lần lượt theo thứ tự công tác

Hình 3 21 Sơ đồ mạch điều khiển phun nhiên liệu

HỆ THỐNG KIỂM SOÁT KHÍ THẢI

Đặc điểm hệ thống kiểm soát khí thải

− Các mẫu xe tuân thủ các quy định về chất thải EURO 2, sử dụng bầu lọc khí thải 3 thành phần TWC (Three-way catalyic converter) để giảm thiểu lượng khí xả.

− Các mẫu xe không tuân thủ theo quy định EURO 2, sử dụng hai bầu lọc khí thải

TWC để giảm lượng khí thải.

− Dựa vào tín hiệu từ cảm biến ôxy và cảm biến tỉ số không khí nhiên liệu A/F (air fuel ratio sensor), ECM điều khiển lượng nhiên liệu phun ra nằm tối ưu hóa lượng khí thải.

Chức năng

Hệ thống khí thải nằm ở gầm xe, kéo dài từ động cơ đến đuôi xe Vai trò của hệ thống khí thải là dẫn đường cho khí thải động cơ và kiểm soát áp suất thải của động cơ.

Vị trí, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống kiểm soát khí thải

ECM kiểm soát dòng khí thải bay hơi trong hộp than hoạt tính sao cho phù hợp với tình trạng động cơ

Hình 4 1 Vị trí của hệ thống kiểm soát khí thải

Hình 4 2 Vị trí các chi tiết của hệ thống

Sơ đồ hoạt động của hệ thống kiểm soát khí thải

• Mẫu xe không có hệ thống phun khí

Hình 4 3 Sơ đồ hoạt động của hệ thống kiểm soát khí thải không có phun khí

• Mẫu xe có hệ thống phun khí

Công dụng của một số bộ phận chính

ECM Xác định lượng phun nhiên liệu tối ưu dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến.

Bộ lọc khí thải 3 Giảm thiểu hàm lượng khí CO, HC và NOx trong khí kiểm soát thành phần TWC thải khí thải

Cảm biến ôxy Phát hiện nồng độ ôxy trong khí thải bằng cách đo điện áp tạo ra trong chính cảm biến.

Sử dụng động cơ 1 chiều gắn bên trong để cung cấp khí không khí cho van chuyển mạch

Van chuyển mạch Dẫn dòng không khí được bơm từ máy bơm vào ống xả

Thành phần Công dụng không khí

Bộ điều khiển Khi nhận tín hiệu từ ECM, bộ điều khiển sẽ kích hoạt bơm không khí và van chuyển mạch phun khí

Phát hiện lỗi đầu vào và đầu ra của mạch điều khiển và truyền đến ECM Điều khiển hệ thống phun khí dựa vào tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến nhiệt độ nước làm mát,

ECM cản biến lưu lượng khí nạp

Nhận tín hiệu phát hiện lỗi từ bộ điều khiển phun khí và lưu trữ một mã chuẩn đoán hư hỏng tương ứng trong bộ nhớ.

Gửi tín hiệu đến van chuyển đổi chân không (đối với hệ ECM thống kiểm soát hơi xăng EVAP) để điều khiển dòng khí xả

Hộp than hoạt tính Chứa than hoạt tính để hấp thụ hơi nhiên liệu sinh ra

Hệ thống trong bình xăng kiểm soát khí thải bay hơi

Hoạt động dựa theo các tín hiệu từ ECM khi hệ thống Van chuyển chân đang xả, để đưa hơi nhiên liệu đã được lọc bởi than không (for EVAP) hoạt tính vào đường ống nạp

Bảng 4 1 Các bộ phận chính của hệ thống kiểm soát khí thải4.5.1 Hệ thống phun khí

− Hệ thống này bao gồm một máy bơm không khí, một van chuyển đổi, một cảm biến áp suất không khí và một bộ điều khiển phun khí.

− ECM ước tính lượng không khí được bơm vào TWC dựa trên các tín hiệu từ cảm biến lượng khí nạp để điều chỉnh thời gian phun khí

4.5.2 Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu EVAP

Dựa trên các tín hiệu từ cảm biến khác nhau, ECM mở và đóng VSV (đối với EVAP) để kiểm soát khí thải bay hơi phù hợp với tình trạng động cơ, ngăn ngừa hơi xăng từ hệ thống nhiên liệu hay thùng nhiên liệu thoát ra ngoài môi trường.

4.5.3 Bộ lọc khí thải 3 thành phần TWC

Hình 4 5 Cấu tạo bộ lọc khí thải

Bộ lọc khí thải có cấu trúc gồm 3 lớp cơ bản: lớp xúc tác đầu tiên (the Reduction Catalyst), lớp xúc tác ôxy hóa (the Oxidization Catalyst) và hệ thống kiểm soát dòng khí thải.

• Lớp xúc tác đầu tiên: Đây chính là lớp lọc đầu tiên của bộ lọc khí thải Đặc biệt, nó sử dụng platinum và rhodium để giảm lượng khí Nox Nếu như phân tử

NO hay NO 2 tiếp xúc với lớp xúc tác, lúc này các nguyên tử ni tơ sẽ bị tách ra khỏi phân tử và bám lại trên bề mặt của lớp xúc tác Khi đó, các nguyên tử ni tơ sẽ kết hợp với nhau để tạo ra N 2 (2NO => N 2 + O 2 hoặc 2NO 2 => N 2 + 2O 2 ).

• Lớp xúc tác ôxy hóa: Đây là lớp lọc thứ 2 Nó giúp giảm lượng hydrocarbon và carbon monoxide bằng cách đốt cháy (ôxy hóa) chúng nhờ vào platinum và palladium Lớp thứ 2 này có khả năng làm CO và hydrocarbon phản ứng với lượng ôxy còn lại trong khí thải (2CO + O 2 => 2CO 2 ) Đồng thời, lớp này còn đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc biến đổi các khí độc hại thành ôxy.

Hơn nữa, lượng ôxy này còn được điều chỉnh bởi ECM.

• Hệ thống kiểm soát dòng khí thải: Hệ thống sử dụng các thông tin này để có thể điều chỉnh được hệ thống phun nhiên liệu Đặc điểm, có một cảm biến không khí được gắn giữa bộ lọc khí thải cùng động cơ (gần động cơ hơn) Cảm biến này sẽ thông báo cho hệ thống về lượng không khí còn sót lại trong khí thải.

Hơn nữa, ECM có thể điều chỉnh tăng hoặc giảm lượng oxy trong khí thải bằng cách điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp khí cùng với nhiên liệu Với sơ đồ kiểm soát cho phép ECM có thể đảm bảo được tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu không khí trong động cơ gần đạt mức tối ưu nhất Ngoài ra, nó còn đảm bảo lượng ôxy trong khí thải đủ để cho phép sự xúc tác ôxy hóa và đốt cháy lượng hydrocarbon và CO còn thừa sau một kỳ nổ của động cơ.

Hình 4 6 Vị trí của bộ lọc khí thải trên ống xả

− Máy bơm không khí bao gồm một động cơ 1 chiều, một cánh quạt và một cái lọc không khí.

− Hoạt động của DC motor được điều khiển bới ECM thông qua bộ điều khiển phun khí Khi quay cánh quạt của mô tơ đưa khí vào trong van chuyển đổi.

Hình 4 7 Cấu tạo máy bơm khí

4.5.5 Van chuyển đổi không khí

− Van chuyển đổi bao gồm một van giúp di chuyển dòng khí và một van lưỡi gà giúp hạn chế dòng khí thải về một hướng.

− Là một van điện từ được điều khiển bởi bộ phun khí.

− Khi van chuyển đổi hoạt động, bên trong ống xả của đông cơ sẽ có một ống phun khí giúp đẩy không khí từ bơm ra ống xả.

Hình 4 8 Vị trí, cấu tạo van chuyển đổi không khí

4.5.6 Cảm biến áp suất không khí nạp

Hình 4 9 Cấu tạo cảm biến áp suất không khí

Cảm biến áp suất đường ống nạp bao gồm một chất bán dẫn sử dụng các đặc tính của mạch silicon để thay đổi điện trở khi có áp suất tác dụng lên nó Cảm biến chuyển đổi áp suất không khí thành tín hiệu và gửi đến ECM dưới dạng khuếch đại từ đó giúp ECU tính ra được lượng phun và thời điểm đánh lửa.

Hình 4 10 Sơ đồ hoạt động của cảm biến áp suất không khí nạp

4.5.7 Bộ điều khiển phun khí

− Là một bộ relay không tiếp điểm sử dụng chất bán dẫn Khi nhận tín hiệu từ ECM, sẽ kích hoạt bơm không khí và van chuyển đổi.

− Phát hiện các lỗi ở đầu vào và ra của dòng khí và truyền tín hiệu đến ECM thông qua tín hiệu hệ số chu kỳ (Duty cycle signals) (hiểu đơn giản là tỷ lệ giữa thời gian chạy bật và tắt).

Hình 4 11 Sơ đồ liên kết bộ điều khiển phun khí với các hệ thống khác

4.5.8 Cảm biến ôxy, cảm biến A/F

• Cảm biến ôxy: Có chức năng đo lượng ôxy dư trong khí thải động cơ và truyền tín hiệu về ECM nhằm điều chỉnh tỉ lệ nhiên liệu và không khí cho phù hợp.

• Cảm biến A/F: Có khoảng làm việc rộng hơn cảm biến ôxy Nó dùng để phát hiện nồng độ oxy có trong khí thải, nhưng cấu trúc khác và có đặc tính làm việc cũng khác cảm biến ôxy Cảm biến A/F có ưu điểm là tín hiệu cảm biến rộng, phát hiện nhanh và điều chỉnh chính xác hơn cảm biến ôxy Điều này giải quyết tốt hơn về vấn đề ô nhiễm môi trường.

HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

Cấu tạo của hệ thống khởi động ô tô

Cấu tạo hệ thống khởi động ô tô bao gồm 6 phần: Ắc quy, công tắc đánh lửa, rơ le khởi động, công tắc an toàn khởi động, động cơ khởi động và cáp ắc quy Mỗi bộ phận này sẽ thực hiện nhiệm vụ khác nhau và khi phối hợp hoạt động chúng tạo nên một hệ thống hoàn chỉnh.

Là bộ phận dự trữ năng lượng đang khởi động hệ thống được đặt trong khoang máy Ắc quy là một thiết bị điện và có khả năng lưu trữ điện ở dạng hoá học và chuyển nó thành dòng điện khi cần thiết.

Mục đích của ắc quy ô tô chính là cung cấp dòng điện cho tất cả các mạch và các phần khác như hệ thống đánh lửa hay cấp dòng điện bổ sung khi nhu cầu cao hơn mức máy phát điện có thể cung cấp. Ắc quy ô tô có nhiều loại, ắc quy axit-chì được sử dụng phổ biến nhất Loại ắc quy này chứa tấm chì (Pb) ngập trong chất lỏng hỗn hợp gồm axit sunfuric (H2SO4) và nước. Khi được sạc đầy, hỗn hợp này chứa 40% axit sunfuric và 60% nước.

5.1.2 Công tắc đánh lửa (công tắc máy)

Là một thành phần của hệ thống và được xem như “cửa ngõ” của tất cả các mạch, công tắc máy có chức năng phân phối dòng điện đến các nơi cần thiết trên hệ thống khởi động ô tô.

Trên hệ thống khởi động ô tô, công tắc máy được phân bổ tại 4 vị trí sau:

− Khoá: vị trí chìa khoá được đưa vào nhưng chưa xoay Ở vị trí này, tất cả các mạch điện đều tắt và vô lăng bị khoá Chìa khóa chỉ có thể rút ra khi nó ở vị trí khoá.

− Tắt: vị trí mặc định, ở vị trí Tắt, tất cả các mạch điện đều bị “tắt” (không có dòng điện được cấp) Khi đó, vô lăng có thể xoay nhưng không thể rút chìa khoá.

− Chạy: vị trí chìa khoá vẫn còn trên ổ khoá, khi động cơ đã khởi động Lúc này, dòng điện cung cấp cho tất cả các bộ phận ngoại trừ mạch của hệ thống khởi động.

− Khởi động: ở vị trí này, dòng điện sẽ được cung cấp cho hệ thống khởi động và đánh lửa, nó được cắt khỏi tất cả các phụ kiện Đây chính là lý do vì sao cửa sổ và các phụ kiện khác ngừng hoạt động khi động cơ đang được khởi động Việc phân bổ dòng điện chính xác giúp tiết kiệm ắc quy và rút ngắn thời gian khởi động xe.

Rơ le khởi động là thiết bị cho phép một lượng điện nhỏ điều khiển một lượng lớn dòng điện.

Tuy là một bộ phận nhỏ nhưng rơ le đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hệ thống khởi động ô tô Động cơ khởi động cần sử dụng một lượng lớn dòng điện, chính xác là 250+ amps Đây là một dòng điện lớn, không thể kiểm soát trực tiếp được từ công tắc đánh lửa, do vậy, rơ le được sử dụng trong mạch để điều khiển quá trình khởi động dòng điện này.

5.1.4 Công tắc an toàn khởi động

Công tắc an toàn khởi động là một bộ phận của công tắc dãy số, có tác dụng ngăn cản hoạt động của hệ thống khởi động khi ô tô đang ở số (ở hộp số tự động) hoặc bàn đạp ly hợp không được nhấn (ở hộp số thường) Vai trò của công tắc này chính là đảm bảo ô tô không khởi động khi đang ở chế độ số tránh việc ô tô vô tình giật về phía trước hoặc phía sau, gây mất an toàn cho người lái khi khởi động. Đối với mỗi loại hộp số, công tắc an toàn sẽ được trang bị một loại riêng biệt:

- Hộp số thường sử dụng công tắc an toàn bàn đạp ly hợp.

- Hộp số tự động sử dụng công tắc vị trí trung tính đỗ xe.

5.1.5 Động cơ khởi động Được gắn ở mặt sau của vỏ động cơ hoặc trên vỏ hộp số nơi động cơ và hộp số tiếp xúc với nhau, động cơ khởi động là một bộ phận thiết yếu của hệ thống khởi động trên ô tô Nó là một thiết bị có chức năng biến đổi năng lượng điện thành cơ năng Khi hoạt động, động cơ khởi động tạo ra mô men xoắn giúp quay bánh đà của động cơ.

Bộ khởi động hoàn chỉnh bao gồm một rơ le và một động cơ DC:

− Rơ le là một công tắc điện từ nối và ngắt điện ắc quy tới động cơ khởi động Nó có chức năng như một rơ le lớn hơn, sử dụng dòng điện nhỏ để kích thích dòng điện lớn.

− DC mô tơ gồm nhiều bộ phận bao gồm: phần ứng, cổ góp, chổi than, bánh răng trụ, cơ cấu 1 chiều Các bộ phận này kết hợp để tạo thành một động cơ DC hoàn chỉnh.

Là loại dây có đường kính lớn với nhiều sợi, mang dòng điện cao (250+ amps) cần thiết để vận hành động cơ khởi động Một số cáp ắc quy có một dây nhỏ hơn được hàn vào cực dương ắc quy và được sử dụng để vận hành các thiết bị điện khác.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống khởi động

Khi bật khóa điện vị trí Start, dòng điện của ắc quy vào cuộn giữ và cuộn hút Sau đó dòng điện đi từ cuộn hút tới phần ứng thông qua cuộn cảm làm quay phần ứng với tốc độ thấp Việc tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn hút làm từ hóa lõi cực và do vậy piston của công tắc từ bị kéo vào lõi cực của nam châm điện Nhờ sự kéo này mà bánh răng dẫn động khởi động dễ bị đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh đà đồng thời tiếp điểm bật On.

Hình 5 1 Chế độ hút vào

Khi tiếp điểm rờ le đóng , không có dòng điện chạy qua cuộn giữ cuộc cảm và cuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ ắc quy Cuộn dây phần ứng sau đó bắt đầu quay với vận tốc cao và động cơ được khởi động Ở thời điểm này piston được giữ nguyên tại vị trí chỉ nhờ lực điện từ của cuộn giữ vì không có lực điện từ chạy qua cuộn hút.

Khi khóa điện được xoay từ vị trí Start sang vị trí On, dòng điện đi qua tiếp điểm rờ le bị ngắt Ở vị trí này vị lực điện từ được tạo ra bởi cuộn hút và cuộn giữ biến mất nên không giữ được piston nữa Do đó piston bị kéo lại nhờ lò xo hồi vị và rờ le bị ngắt làm cho máy khởi động dừng lại.

Hình 5 3 Chế độ trả về

Cách kiểm tra công tắc máy

Đo điện trở theo các giá trị trong bảng dưới đây:

Kết nối Chế độ Giá trị điện trở tiêu chuẩn

Mạch điều khiển khởi động

Sơ đồ khởi động không có smart key

Sơ đồ khởi động có smart key

Hình 5 6 Sơ đồ khởi động có smart key

CÁC TÍN HIỆU ĐẦU VÀO

Cảm biến lượng không khí nạp MAF

Cảm biến lượng khí nạp nằm ở giữa bộ lọc và đường ống nạp, có nhiệm vụ xác định tốc độ, khối lượng của không khí khi đi vào đường ống nạp, từ đó tính toán lượng phun cơ bản và góc đánh lửa cơ bản.

6.1.1 Vị trí của cảm biến

Cảm biến lượng khí nạp được bố trí ở giữa bộ lọc và trên đường ống nạp.

Hình 6 1 Vị trí của cảm biến lưu lượng khí nạp

6.1.2 Cấu tạo của cảm biến

Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp gồm một điện trở nhiệt, mạch điều khiển và dây nhiệt platin Chức năng chính của cảm biến lượng không khí nạp là chuyển đổi lượng không khí nạp vào động cơ thành tín hiệu điện áp gửi về ECM, giúp tính toán khối lượng không khí chính xác Nhờ đó, ECM động cơ nhận biết lượng phun nhiên liệu, thời điểm phun và thời điểm sang số hợp lý nhằm đảm bảo hiệu suất vận hành.

Hình 6 2 Cấu tạo của cảm biến lưu lượng khí nạp

Cảm biến MAF gồm 1 dây nhiệt, nhiệt điện trở và 1 mạch điện tử và cảm biến nhiệt độ không khí Khi động cơ ở trạng thái không tải, một lượng nhỏ không khí sẽ chạy xung quanh dây nhiệt Lúc này, động cơ xuất hiện một dòng điện cường độ thấp để giữ nóng dây nhiệt.

Khi nhấn ga, bướm ga mở tạo điều kiện để không khí đi qua và làm nguội dây nhiệt nhiều Lượng khí càng lớn thì cường độ dòng điện càng cao, càng tăng hiệu quả giữ nóng cho dây Lúc này, một con chip điện tử được lắp bên trong cảm biến MAF sẽ chuyển tín hiệu cường độ dòng điện thành tín hiệu điện áp gửi đến ECM Tại đây, mức nhiên liệu cần nạp sẽ được tính toán chính xác nhằm đảm bảo tỷ lệ cháy tối ưu trong buồng đốt.

Ngoài ra, Hệ thống điều khiển động cơ và hộp số PCM (Powertrain Control Mudul) cũng sử dụng các thông tin về khối lượng không khí để xác định thời điểm sang số hợp lý Nếu cảm biến MAF trục trặc, hộp số sẽ hoạt động không ổn định.

Hình 6 3 Nguyên lý hoạt động của cảm biến lưu lượng khí nạp

6.1.4 Các cực của cảm biến

Một cảm biến khối lượng không khí nạp loại dây nhiệt có 4 cực theo thứ tự từ 1-4:

Hình 6 4 Sơ đồ các chân của cảm biến lưu lượng khí nạp

+ VC: Nguồn 5V cung cấp cho cảm biến

+ VG: Tín hiệu cảm biến lượng không khí nạp

+ THA: Tín hiệu cảm biến nhiệt độ không khí nạp

+ EVG: Mát chung của cảm biến lượng và cảm biến nhiệt độ không khí nạp

6.1.5 Cách kiểm tra cảm biến

- Bật công tắc máy ở vị trí ON (không nổ máy).

- Dùng đồng hồ VOM để đọc giá trị điện áp của cảm biến MAF: Điện áp để cảm biến hoạt động bình thường nằm trong khoảng : 0.98-1.02V

- Cấp nguồn cho cảm biến, dùng miệng thổi hoặc nổ máy đạp ga

Nếu giá trị điện áp thay đổi chứng tỏ cảm biến hoạt động bình thường

6.1.6 Sơ đồ điện của cảm biến lưu lượng không khí nạp

Hình 6 5 Sơ đồ điện của cảm biến khối lượng không khí nạp

Cảm biến áp suất đường ống nạp MAP sensor

Cảm biến áp suất đường ống nạp bao gồm một chất bán dẫn sử dụng các đặc tính của mạch silicon để thay đổi điện trở khi có áp suất tác dụng lên nó Cảm biến chuyển đổi áp suất không khí thành tín hiệu và gửi đến ECM dưới dạng khuếch đại từ đó giúpECU tính ra được lượng phun và thời điểm đánh lửa.

Cảm biến được bố trí trên đường ống nạp, bên cạnh hoặc trên thân bướm ga.

Hình 6 6 Vị trí cảm biến áp suất đường ống nạp

- Cảm biến bao gồm một tấm silicon nhỏ, hai mép được làm kín cùng với mặt trong của tấm silicon tạo thành buồn chân không.

- Mặt ngoài tấm silicon tiếp xúc với áp suất đường ống nạp Hai mặt của tấm silicon được phủ thạch anh để tạo thành điện trở áp điện (Piezoresistor).

Hình 6 7 Cấu tạo của áp biến áp suất đường ống nạp

Dựa vào cấu tạo chúng ta sẽ đọc nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất đường ống nạp như sau: Khi động cơ hoạt động, độ chân không nằm ở sau bướm ga sẽ đưa đến màng silicon làm cho màng này biến dạng, đồng thời làm thay đổi điện trở của màng.

IC chuyển tín hiệu điện trở thành tín hiệu điện áp và gửi về ECM ECM dựa trên tín hiệu điện áp này để sử dụng làm thông tin nhận biết áp suất khí nạp là bao nhiêu và hiệu chỉnh lượng phun nhiên liệu.

Hình 6 8 Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất đường ống nạp

6.2.4 Các chân của cảm biến

Cảm biến áp suất đường ống nạp có 3 cực: VC, PIM, E2.

+ VC: Cung cấp nguồn 5V cho cảm biến

+ PIM: Tín hiệu điện áp xác định lượng không khí nạp

Hình 6 9 Sơ đồ các chân của cảm biến

• Cấp nguồn 5V, mát cho cảm biến Kiểm tra điện áp chân tín hiệu xấp xỉ 3.8V khi chưa nổ máy.

• Nổ máy đo tín hiệu chân tín hiệu khoảng 1.6- 1.8 V, lên ga đo tín hiệu tại dây tín hiệu sẽ thay đổi theo tín hiệu áp suất đường ống nạp (áp suất tăng thì điện áp cảm biến tăng lên, áp suất giảm điện áp cảm biến giảm theo).

• Trường hợp tháo đường ống chân không ra khỏi cảm biến, dùng bơm chân không cầm tay nối với cảm biến Đo tín hiệu điện áp phát ra theo mức độ chân không cấp đến cảm biến và so sánh với 1 bảng thông số của nhà sản xuất.

Hãng Toyota Độ chân không (mmHg) 0 10 20 30 40 50 Điện áp cực PIM (V) 3.6 3.2 2.8 2.4 2.0 1.8 Độ giảm áp ∆P (V) 0 0.3-0.5 0.7-0.9 1.1-1.3 1.5-1.7 1.9-2.1

Hình 6 10 Mối liên quan giữ tín hiệu điện áp PIM và áp suất đường ống nạp

Cảm biến kích nổ động cơ (Knock sensor)

Kích nổ là hiện tượng hỗn hợp nhiên liệu và không khí trong động cơ xăng tự cháy sau khi có tia lửa điện của bu gi, nó vô cùng nguy hiểm cho động cơ Cảm biến phát hiện kích nổ trong động cơ (Knock sensor) ra đời với mục đích đo độ rung động của động cơ, từ đó điều chỉnh thời điểm đánh lửa trễ, khắc phục hiện tượng cháy sớm làm va đập các chi tiết cơ khí gây ra tiếng gõ của động cơ.

Nằm ngay trên thân máy, thường nằm phía dưới đường ống nạp, nắp máy.

Hình 6 11 Vị trí cảm biến kích nổ động cơ

Gồm phần tử áp điện, miếng cách điện, tấm thép và điện trở xác định hở mạch, ngắn mạch.

Hình 6 12 Cấu tạo của cảm biến kích nổ động cơ

Các phần tử áp điện của cảm biến kích nổ được thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung của động cơ, nên khi có hiện tượng kích nổ chúng sẽ xảy ra hiệu ứng cộng hưởng (f = 6KHz – 13KHz).

Khi có hiện tượng kích nổ, Dao động kích nổ được truyền đến tấm thép, sự dao động của tấm thép va đập lên phần tử áp điện qua miếng cách điện làm nó phát sinh điện áp (có giá trị xấp xỉ 2,5V)

Nhờ tín hiệu được sinh ra này, ECM động cơ nhận biết hiện tượng kích nổ và điều chỉnh giảm góc đánh lửa cho đến khi không còn kích nổ Và ECM động cơ có thể điều chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại.

• Cho động cơ nổ và đo xung điện áp phát ra của chân tín hiệu.

• Vặn chìa khóa về vị trí ON, sau đó lấy búa gõ nhẹ lên động cơ (gõ vào phần thân máy gần vị trí cảm biến) và đo tín hiệu phát ra.

6.3.5 Sơ đồ điện của cảm biến

Hình 6 13 Sơ đồ điện của cảm biến kích nổ động cơ Điện trở trong cảm biến dùng để phát hiện sự hở mạch hoặc ngắn mạch của cảm biến kích nổ.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát hay còn gọi là cảm biến ECT (Engine Coolant Temperature) là một trong những cảm biến rất quan trọng giúp bảo vệ động cơ, nâng cao hiệu quả làm việc của động cơ cũng như giúp cho động cơ hoạt động ổn định. Chuẩn làm việc của cảm biến là 80 C Khi nhiệt độ nước dưới 80 C, ECU xem động cơ lạnh Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước dùng để:

• Tăng lượng phun nhiên liệu khi động cơ lạnh

• Tăng góc đánh lửa sớm khi động cơ lạnh

• Tăng tốc độ cầm chừng khi động cơ lạnh

• Điều khiển quạt làm mát

• Điều khiển hệ thống tuần hoàn khí thải

• Là thông số cơ bản khi khởi động

Cảm biến được bố trí trên thân máy.

Hình 6 14 Vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cấu tạo của cảm biến ECT có dạng trụ rỗng với ren ngoài, bên trong có lắp một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm (điện trở tăng lên khi nhiệt độ thấp và ngược lại).

Hình 6 15 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát nằm trong khoang nước của động cơ, tiếp xúc trực tiếp với nước của động cơ Vì có hệ số nhiệt điện trở âm nên khi nhiệt độ nước làm mát thấp điện trở cảm biến sẽ cao và ngược lại khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên, điện trở của cảm biến sẽ giảm xuống Sự thay đổi điện trở của cảm biến sẽ làm thay đổi điện áp đặt ở chân cảm biến. Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) đến cảm biến rồi trở về ECM về mass Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (bộ chuyển đổi ADC – Analog to Digital converter). Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECM động cơ biết động cơ đang lạnh Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECM động cơ biết là động cơ đang nóng.

Hình 6 16 Đường đặc tuyến của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

6.4.3 Cách kiểm tra Để kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát, người ta thực hiện như sau:

- Kiểm tra sự thay đổi của điện trở cảm biến so với thông số của nhà sản xuất.

- Sau đó, dùng đồng hồ VOM và bật chế độ đo Ω, cảm biến hoạt động bình thường khi:

Nhiệt độ Điện trở tiêu chuẩn

Hình 6 17 Cách kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát 6.4.4 Mạch điện của cảm biến

Hình 6 18 Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến ôxy

Cảm biến ôxy có chức năng đo lượng ôxy dư trong khí thải động cơ và truyền tín hiệu về ECM nhằm điều chỉnh tỉ lệ nhiên liệu và không khí cho phù hợp.

6.5.1 Vị trí cảm biến Được lắp đặt trên đường ống xả.

Hình 6 19 Vị trí, hình dạng của cảm biến ôxy

Thành phần chính của cảm biến ôxy gồm hợp chất Zirconium dioxit, điện cực bằng platin và bộ xông nóng cảm biến.

Hình 6 20 Cấu tạo của cảm biến ôxy

Nguyên lý hoạt động của cảm biến ôxy căn cứ trên sự so sánh hàm lượng ôxy trong không khí với hàm lượng ôxy còn sót lại trong khí thải.

Cụ thể, nếu lượng ôxy trong khí thải ít do khí hỗn hợp giàu xăng, bộ đo sẽ phát tín hiệu điện áp gửi về ECM khoảng 0.6V đến 0.9V Ngược lại nếu lượng ôxy trong khí thải nhiều do khí hỗn hợp nghèo xăng, ống đo sẽ phát tín hiệu tương đối thấp gửi về ECM vào khoảng 0.1V đến 0.4V.

Tín hiệu điện áp này sẽ được nhập vào ECM Bộ ECM đã được lập trình mạch chuẩn khoảng 0.45V (Tỉ lệ hòa khí 14.7/1).

− Nếu cảm biến ôxy cung cấp tín hiệu điện áp thấp hơn 0.45V thì đồng nghĩa khí hỗn hợp nghèo, ECM sẽ điều khiển phun thêm nhiên liệu.

− Ngược lại, cảm biến ôxy cung cấp điện áp cao hơn mức chuẩn 0.45V chứng tỏ hỗn hợp giàu, ECM sẽ điều chỉnh lượng phun nhiên liệu ra ít hơn.

Nhiệt độ làm việc tối thiếu của cảm biến ôxy là 400 C Do vậy cần phải xông nóng cảm biến khi động cơ hoạt động ở tốc độ cầm chừng và chế độ tải nhỏ Người ta dùng một nhiệt điện trở dương bố trí bên trong cảm biến ôxy để xông nóng cảm biến. Ở các chế độ làm giàu hỗn hợp như tải lớn, tăng tốc, nhiệt độ nước làm mát dưới

80 C… Cảm biến ôxy không tham gia hiệu chỉnh.

Hình 6 21 Đường đặc tính của cảm biến ôxy

6.5.4 Cách kiểm tra Đo điện trở và so sánh với bảng giá trị tiêu chuẩn dưới đây:

Nối dụng cụ đo Điện trở tiêu chuẩn

6.5.5 Sơ đồ mạch điện của cảm biến

Hình 6 22 Sơ đồ điện của cảm biến ôxy

Cảm biến A/F

Cảm biến tỉ số không khí và nhiên liệu A/F có khoảng làm việc rộng hơn cảm biến ôxy Nó dùng để phát hiện nồng độ ôxy có trong khí thải, nhưng cấu trúc khác và có đặc tính làm việc cũng khác cảm biến ôxy Cảm biến A/F có ưu điểm là tín hiệu cảm biến rộng, phát hiện nhanh và điều chỉnh chính xác hơn cảm biến ôxy Điều này giải quyết tốt hơn về vấn đề ô nhiễm môi trường.

Nằm trên đường ống xả

Có hình dạng tương tự như cảm biến ôxy.

Hình 6 23 Hình dạng của cảm biến A/F

Nhiệt độ làm việc của cảm biến từ 650 C trở lên, thời gian xông nóng cảm biến A/F loại phẳng khoảng 10 giây, loại thường khoảng 30 giây.

Cảm biến A/F được đặt trên một điện áp không đổi khoảng 0.4V và điện áp tín hiệu tỉ lệ thuận với lượng ôxy có trong khí thải.

- Điện áp cảm biến A/F càng lớn thì hỗn hợp càng nghèo (lượng ôxy lớn)

- Điện áp cảm biến A/F càng nhỏ thì hỗn hợp càng giàu (lượng ôxy ít) Đường đặc tính của cảm biến A/F khác với cảm biến oxy, phạm vi điện áp làm việc rất lớn Khi tỉ số A/F = 14.7/1 thì điện áp cảm biến là 3.3V.

Hình 6 24 Đường đặc tính của cảm biến Oxy và cảm biến A/F

6.6.4 Cách kiểm tra Đo điện trở và so sánh với bảng điện trở tiêu chuẩn dưới đây

Nối dụng cụ đo Điện trở tiêu chuẩn

Hình 6 25 Sơ đồ mạch điện của cảm biến A/F

Cảm biến vị trí trục cam (cảm biến G)

Cảm biến vị trí trục cam có tên gọi tiếng anh là Camshaft Position Sensor (CPS), nó đảm nhận một vài trò vô cùng quan trọng trong hệ thống điều khiển của động cơ.

ECM sẽ sử dụng tín hiệu nhận được từ cảm biến trục cam để xác định điểm chết trên của xy lanh số một, đồng thời có thể tính toán thời điểm đánh lửa và phun nhiên liệu thích hợp nhất.

Nằm trên nắp đậy trục cam.

Hình 6 26 Vị trí của cảm biến vị trí trục cam

Cảm biến vị trí cục cam trên động cơ 2TR-FE được trang bị cảm biến Hall: nó được cấu tạo bởi bộ phận chính là một phần từ Hall đặt ngay đầu cảm biến, một nam châm vĩnh cửu và một IC tổ hợp nằm trong cảm biến.

Hình 6 27 Cấu tạo của cảm biến vị trí trục cam

Khi trục khuỷu quay, trục cam sẽ quay thông qua dây cam dẫn động Trên trục cam có 1 vành tạo xung có các vấu cực, các vấu cực này quét qua đầu các cảm biến, khép kín mạch từ và cảm biến tạo thành 1 xung tín hiệu gửi về ECM Từ đó ECM nhận biết được điểm chết trên của xy lanh số 1 và các xy lanh khác.

Tùy thuộc vào từng loại động cơ mà số lượng vấu cam nằm trên vành tạo xung của trục cam sẽ khác nhau.

- Bật chìa khóa và kiểm tra chân dương 12V hoặc 5V, chân mát 0V, chân tín hiệu 5V.

- Sử dụng máy đo xung để xem xung có đều và đẹp hay không.

6.7.5 Sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí trục cam

Mạch điện loại điện từ của cảm biến trục cam (2 đây và không cần nguồn cấp), có những xe đời mới sử dụng thêm 1 đoạn dây nối mass bọc xung quanh 2 dây tín hiệu để hạn chế tình trạng nhiễu tín hiệu.

Hình 6 28 Sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí trục cam

Cảm biến vị trí trục khuỷu (cảm biến Ne)

Cảm biến trục khuỷu tên tiếng anh là Crankshaft Position Sensor – CPS là một trong những cảm biến quan trọng ở động cơ ô tô Chúng có nhiệm vụ thu thập dữ liệu về tốc độ trục khuỷu và vị trí trục khuỷu để gửi về ECM Từ dữ liệu này, ECM tính toán và điều khiển góc đánh lửa cũng như hiệu chỉnh thời gian phun xăng.

Cảm biến được bố trí gần puly trục khuỷu, phía trên bánh đà hoặc phía trên trục khuỷu.

Hình 6 29 Vị trí của cảm biến vị trí trục khuỷu

Cấu tạo cụ thể của từng loại được thể hiện ở hình minh họa dưới đây.

Hình 6 30 Cấu tạo của cảm biến vị trí trục khuỷu

Khi trục khuỷu quay, bánh răng kích từ quay làm từ trường của nam châm đi qua phần tử Hall thay đổi, mạch IC Hall trong cảm biến sẽ phát ra tín hiệu xung vuông gửi về ECM và bằng những lập trình có sẵn của bộ ECM, chúng sẽ phân tích đếm các xung này trên 1 đơn vị đo để xác định được vị trí và tốc độ của trục khuỷu.

Dùng đồng hồ VOM đo điện trở của cảm biến điện từ và so sánh với điện trở tiêu chuẩn dưới đây

Nối dụng cụ đo Điều kiện Khoảng điện trở tiêu chuẩn tiêu chuẩn

Trong bảng: khái niệm nóng, lạnh ý chỉ nhiệt độ của cảm biến Lạnh nghĩa là khoảng -

10 đến 50°C (14 đến 122°F) còn nóng nghĩa là khoảng 50 đến 100°C (122 đến 212°F).

6.8.5 Sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí trục khuỷu

Hình 6 31 Sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí trục khuỷu 6.9 Cảm biến bàn đạp ga APS

Các động cơ ngày nay đều sử dụng cảm biến bàn đạp ga Cảm biến bàn đạp ga, mô tơ điều khiển bướm ga và cảm biến vị trí bướm ga là một cụm, nó được gọi là hệ thống điều khiển bướm ga thông minh.

Khi đạp ga, tín hiệu góc mở bàn đạp ga gửi về ECU, ECU điều khiển motor xoay bướm ga một góc tương ứng với tín hiệu bàn đạp ga, tín hiệu từ cảm biến bướm ga xác nhận và chuyển về ECU.

Cảm biến bàn đạp ga APS

Bố trí ở cụm bàn đạp chân ga.

Cảm biến bàn đạp ga sử dụng kiểu phần tử Hall Nguyên lý tương tự cảm biến vị trí bướm ga.

Hình 6 33 Cấu tạo của cảm biến bàn đạp ga

Khi đạp ga, tín hiệu góc mở bàn đạp ga gửi về ECM, ECM điều khiển motor xoay bướm ga một góc tương ứng với tín hiệu bàn đạp ga, tín hiệu từ cảm biến bướm ga xác nhận và chuyển về ECM.

Nguyên lý dựa vào hiệu ứng Hall Trong cảm biến người ta bố trí hai IC Hall cố định, nguồn 5V cung cấp tới cực VCPA và VCP2 Khi đạp ga qua trục truyền động sẽ làm cho các nam châm quay xung quanh hai IC Hall, từ thông qua IC Hall thay đổi, tín hiệu điện áp VPA, VPA2 xác định góc mở bàn đạp ga và gửi về ECM.

Hình 6 34 Nguyên lý hoạt động của cảm biến bàn đạp ga

6.9.4 Cách kiểm tra Để kiểm các các vấn đề liên quan của cảm biến bàn đạp ga, hãy dựa vào thông số và các triệu chứng để có thể xác định Cụ thể, có thể thực hiện:

• Đầu tiên, cần kiểm tra xem hệ thống điện của cảm biến có bị đứt, chạm mass, hay các chân giắc có bị rơ lỏng, bám bụi bẩn, làm cho tín hiệu truyền về sai hay không.

• Thứ 2, Kiểm tra nguồn VC và mass của cảm biến bàn đạp ga và so sánh với thông số chuẩn của chúng.

Cảm biến Điều kiện Điện áp tiêu chuẩn

Tín hiệu cảm biến thứ nhất

Nhả hoàn toàn 0.5-1.1 V Đạp tối đa 2.6-4.5 V

Tín hiệu cảm biến thứ hai

Nhả hoàn toàn 1.2-2.0 V Đạp tối đa 3.4-4.75 V

6.9.5 Sơ đồ mạch điện cảm biến

Hình 6 35 Sơ đồ mạch điện của cảm biến bàn đạp ga

Cảm biến vị trí bướm ga TPS

Cảm biến vị trí bướm ga bố trí trên thân bướm ga và được điều khiển bởi trục bướm ga Cảm biến chuyển góc mở bướm ga thành tín hiệu điện áp, ECU dùng tín hiệu này để nhận biết tải của động cơ, từ đó hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun, góc đánh lửa sớm, tốc độ cầm chừng.

Nằm trên thân của bướm ga.

Hình 6 36 Vị trí của cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến vị trí bướm ga sử dụng loại phần tử Hall gồm một IC Hall và một nam châm quay quanh nó Kiểu phần tử Hall hay kiểu không tiếp xúc có đặc điểm tuổi thọ và độ tin cậy cao Điện áp đi ra từ IC Hall phụ thuộc vào mật độ và chiều từ trường đi qua nó Khi mật độ từ thông đi qua IC Hall càng lớn thì điện áp phát ra sẽ càng cao.

Hình 6 37 Cấu tạo của cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến kiểu phần tử Hall gồm một IC Hall và một nam châm quay quanh nó Khi bướm ga mở, thông qua trục bướm ga sẽ làm cho các nam châm xoay theo làm vị trí của chúng thay đổi, mật độ từ thông qua IC Hall cũng thay đổi Do vậy, tín hiệu VTA1 và VTA2 thay đổi theo và gửi tín hiệu về ECU.

Hình 6 38 Nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga 6.10.4 Cách kiểm tra

Với cảm biến tuyến tính và Hall: Rút giắc điện, Kiểm tra ở tại chân cảm biến cóNguồn VC 5V, Chân mát và chân tín hiệu Khi thay đổi độ mở cánh bướm ga thì giá trị điện áp tại chân tín hiệu phải thay đổi theo tuyến tính tăng dần và không bị gián đoạn tại điểm nào.

6.10.5 Sơ đồ mạch điện của cảm biến

Hình 6 39 Sơ đồ mạch điện của cảm biến cảm biến vị trí bướm ga

CÁC BỘ CHẤP HÀNH

Công dụng chính của các hệ thống

Hệ thống SFI kiểu L phát hiện trực tiếp khối lượng khí nạp bằng cảm biến khối lượng không khí loại chip silicon.

Hệ thống phun nhiên liệu là hệ thống phun đa điểm theo tuần tự.

Phun nhiên liệu có 2 loại:

− Phun đồng bộ, luôn diễn ra với cùng một thời điểm phù hợp Phun nhiên liệu tuần với thời lượng phun cơ bản và hiệu chỉnh bổ sung dựa trên tín hoàn đa điểm SFI hiệu do cảm biến cung cấp.

− Phun không đồng bộ, diễn ra tại thời điểm yêu cầu phun dựa trên các tín hiệu được cung cấp bởi các cảm biến được phát hiện, bất kể vị trí trục khuỷu.

− Phun đồng bộ được cho vào loại phun khi động cơ khởi động nguội, và phun độc lập sau khi khởi động động cơ

Hệ thống Đặc điểm các cảm biến khác nhau ECM điều chỉnh thời điểm đánh lửa để phản ứng với tiếng gõ của động cơ.

Hệ thống này lựa chọn thời điểm đánh lửa tối ưu phù hợp với tín hiệu nhận được từ các cảm biến và gửi tín hiệu đánh lửa (IGT) đến bộ đánh lửa.

Hệ thống điều khiển Kiểm soát tối ưu độ mở bướm ga nhằm phù hợp với vị trí bàn đạp bướm ga điện tử ga và tình trạng của động cơ và xe. thông minh

Hệ thống phối khí Điều chỉnh hoạt động của trục cam nạp và xả để đảm bảo thời gian thông minh kép đóng mở các xupap phù hợp với điều kiện động cơ.

(Dual VVT-i) Điều khiển bơm Hoạt động của bơm nhiên liệu được điều khiển bởi các tín hiệu từ nhiên liệu ECM. Điều khiển điều hòa

Bằng cách bật hoặc tắt cụm máy nén điều hòa không khí phù hợp với tình trạng động cơ, khả năng truyền động được duy trì. Điều khiển cảm biến Duy trì nhiệt độ của cảm A/F hoặc cảm biến ôxy ở mức thích hợp A/F và cản biến oxy để tăng độ chính xác phát hiện nồng độ ôxy trong khí thải. có sấy

ECM điều khiển VSV(van chuyển đổi chân không) để bù đắp cho Điều khiển đầu phun việc giảm áp suất âm khi hệ thống Dual VVT-i hoặc hệ thống

Hệ thống tự ngắt động cơ Brake Mô-men lái bị hạn chế khi cả bàn đạp ga và phanh đều được đạp.Override

Hệ thống đánh lửa

ECM Trong đó, nhiệm vụ chính của hệ thống đánh lửa là đốt cháy nhiên liệu và kiểm soát thời điểm đánh lửa sao cho chuẩn xác nhất.

7.2.1 Các chi tiết trong hệ thống đánh lửa

Hình 7 1 Vị trí các chi tiết của hệ thống đánh lửa

Bô bin là một bộ phận thuộc hệ thống đánh lửa của xe ô tô có nhiệm vụ sinh ra các dòng điện cao áp giúp bugi phóng tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp hòa khí trong buồng đốt của động cơ Quá trình đốt cháy này sẽ tạo ra áp suất đẩy piston dịch chuyển và truyền lực cho trục khuỷu để sinh công.

7.2.3 Cấu tạo của bô bin

Bô bin đánh lửa trên ô tô được cấu tạo từ 3 thành phần chính, gồm:

- Lõi sắt nằm giữa bô bin, được chèn chặt trong ống carton cách điện.

- Cuộn dây sơ cấp quấn quanh lõi sắt, đầu dây được nối với ắc quy và IC đánh lửa.

- Cuộn dây thứ cấp cũng quấn quanh lõi sắt với số lượng nhiều hơn cuộn sơ cấp gấp

100 lần Đầu dây thứ cấp được nối với ắc quy và bugi.

Tất cả được đặt trong ống thép có đáy bằng sứ cách điện, nắp cũng sử dụng vật liệu cách điện cao cấp.

Hình 7 2 Cấu tạo của bô bin đánh lửa

7.2.4 Nguyên lý hoạt động của bô bin đánh lửa

Bô bin được thiết kế để hoạt động như một biến áp, có nhiệm vụ sinh ra cao áp để tạo tia lửa.

Khi nổ máy động cơ, ECM động cơ sẽ phát ra tín hiệu thời điểm đánh lửa Lúc này, ắc quy sẽ cho dòng điện đi vào cuộn sơ cấp rồi qua IC để hình thành các đường sức từ. Tiếp đó, IC nhanh chóng ngắt dòng điện để giảm từ thông, tạo ra sức điện động theo chiều chống lại sự giảm từ thông đó Lúc này, cuộn thứ cấp cũng tạo ra một sức điện động khoảng 30kV, truyền tới bugi để hình thành tia lửa điện.

Bởi vì số vòng của cuộn thứ cấp nhiều gấp trăm lần so với cuộn sơ cấp nên sức điện động sinh ra bởi cuộn thứ cấp sẽ rất lớn Ngoài ra, dòng điện trong cuộn sơ cấp càng lớn thì điện thế của cuộn thứ cấp cũng càng lớn.

Bugi dùng trong động cơ 2TR-FE là loại FK20HR-A8 của hãng DENSO.

Là công cụ để nguồn điện phát ra hồ quang qua một khoảng trống (giống như tia sét). Nguồn điện này phải có điện áp rất cao để tia lửa có thể phóng qua khoảng trống và tia lửa mạnh Thông thường, điện áp giữa hai cực của nến điện khoảng từ 40.000 đến 100.000 vôn.

Bugi phải cách ly được điện thế cao để tia lửa xuất hiện đúng theo vị trí đã định trước của các điện cực của nến, mặt khác nó phải chịu đựng được điều kiện khắc nghiệt trong xilanh như áp suất và nhiệt độ rất cao, hơn nữa nó phải được thiết kế để các bụi than không bám lại trên các bề mặt điện cực trong quá trình làm việc.

Bugi sử dụng loại sứ cách điện để cách ly nguồn cao áp giữa các điện cực, nó phải đảm bảo để tia lửa phóng ra đúng ở hai đầu của điện cực chứ không phải ở bất cứ điểm nào thuộc hai cực Ngoài ra chất sứ này còn có tác dụng không để các bụi than bám vào trong quá trình sử dụng Sứ là vật liệu dẫn nhiệt rất kém, vì vậy vật liệu rất nóng trong quá trình làm việc Sức nóng đã giúp làm sạch bụi than khỏi điện cực.

− Dùng đồ hồ đo để đo giá trị điện trở của bugi

− Đo phần đầu và cuối của bugi

Giá trị điện trở tiêu chuẩn: từ 10 MΩ trở lên

Hình 7 4 Cách kiểm tra bugi

• Kiểm tra khe hở điện cực bugi

− Khoảng cách khe hở điện cực tối đa cho bugi đã sử dụng: 1,1 mm

− Khoảng cách khe hở điện cực tối đa cho bugi mới: 0,7-0,8 mm Nếu khoảng cách khe hở lớn hơn mức tối đa, hãy thay thế bugi

7.2.7 Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa

ECM động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau và xác định thời điểm đánh lửa tối ưu.

ECM động cơ gửi tín hiệu IGT đến bô bin có IC đánh lửa Tín hiệu IGT được gửi đến

IC đánh lửa theo thứ tự đánh lửa (1-3-4-2).

Tín hiệu IGF được gửi đến ECM động cơ khi dòng sơ cấp vượt quá một trị số đã định.

7.2.8 Sơ đồ điện của hệ thống đánh lửa:

Hình 7 5 Sơ đồ mạch hệ thống đánh lửa

Hệ thống van biến thiên kép thông minh Dual VVT-i

Hệ thống van biến thiên kép thông minh (Dual VVT-i) được thiết kế để điều khiển trục cam nạp và xả trong phạm vi tương ứng là 36° và 45° (của góc trục khuỷu) nhằm thay đổi thời gian đóng mở van phù hợp, tối ưu với động cơ đang vận hành các điều kiện Điều này cải thiện mô-men xoắn ở tất cả các dải tốc độ cũng như tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải.

Hình 7 6 Hệ thống Dual VVT-i

7.3.1 Cấu tạo của hệ thống van biến thiên thông minh Dual VVT-i

− Mỗi bộ điều khiển VVT-i bao gồm vỏ được dẫn động từ xích truyền động trục cam và cánh gạt được ghép nối với trục cam nạp hoặc xả.

− Áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt ở trục cam nạp và xả, gây ra chuyển động quay của cánh gạt bộ điều khiển VVT-i để thay đổi liên tục thời điểm phối khí của cam nạp và cam xả.

− Phía cam nạp có cánh 3 cánh gạt và phía cam xả có cánh 4 cánh gạt.

− Khi động cơ dừng, trục cam nạp sẽ ở trạng thái trễ nhất và trục cam xả sẽ ở trạng thái sớm nhất để đảm bảo khả năng khởi động.

− Khi áp suất dầu không đến bộ điều khiển VVT-i ngay sau khi động cơ khởi động, chốt hãm sẽ hãm chuyển động của bộ điều khiển VVT-i để tránh tiếng gõ. Sau đó, khi áp suất dầu dẫn đến bộ điều khiển VVT-i, chốt hãm sẽ được nhả ra.

− Một lò xo hỗ trợ trước được cung cấp trên bộ điều khiển VVT-i cam xả Lò xo này tác dụng mô-men xoắn theo hướng sớm khi động cơ dừng, do đó đảm bảo chốt hãm ăn khớp.

7.3.2 Bộ điều khiển Dual VVT-i

Hình 7 7 Cấu tạo bộ điều khiển VVT-i

7.3.3 Van điều khiển dầu trục cam

Hình 7 8 Van điều khiển dầu trục cam

7.3.4 Nguyên lý hoạt động của hệ thống VVT-i

Hệ thống VVT-i có 3 chế độ hoạt động tùy theo tình trạng vận hành của động cơ.

• Làm sớm thời điểm phối khí

Khi van điều khiển dầu phối khí trục cam được đặt ở vị trí như trên hình vẽ bằngECM động cơ, áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí để quay trục cam nạp về chiều làm sớm thời điểm phối khí.

Hình 7 9 Làm sớm thời điểm phối khí

• Làm muộn thời điểm phối khí

Khi ECM đặt van điều khiển thời điểm phối khí trục cam ở vị trí như chỉ ra trong hình vẽ, áp suất dầu tác dụng lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời điểm phối khí để làm quay trục cam nạp theo chiều quay làm muộn thời điểm phối khí.

Hình 7 10 Làm trễ thời điểm phối khí

• Hoạt động của bộ điều khiển khi giữ nguyên vị trí

ECM tính toán góc tiến cần thiết theo các điều kiện lái xe và sau khi đặt vị trí ổn định, chuyển van điều khiển sang vị trí trung bình cho đến khi thay đổi điều kiện bên ngoài. Ở điều điện này van đóng cả đường dầu đến và hồi.

7.3.5 Kiểm tra hệ thống Dual VVT-i

Kiểm tra cụm bánh răng phối khí trục cam

• Kiểm tra tình trạng khóa cứng của bánh răng phối khí trục cam

Kẹp trục cam lên êtô và kiểm tra rằng bánh răng phối khí trục cam đã bị hãm cứng.

− Bịt 4 đường dầu của cổ trục cam bằng băng dính như trên hình vẽ.

Gợi ý: Một trong 2 rãnh nằm trên cổ trục cam là cho thời điểm làm muộn (phía trên) và rãnh còn lại là cho thời điểm làm sớm (phía dưới) Mỗi rãnh có 2 đường dầu.

− Đâm thủng băng dính bịt phía đường dầu và cấp áp suất khí nén khoảng 150 kPa (1.5 kgf/cm2) vào 2 lỗ đã được thông (đường dầu phía sớm và phía muộn như hình vẽ).

Hình 7 11 Kiểm tra hệ thống VVT-i

− Chắc chắn rằng bánh răng phối khí trục cam quay sang phía sớm khi giảm áp suất cấp vào đường làm muộn Khi bánh răng phối khí trục cam chạm đến vị trí sớm nhất, hãy xả áp suất ở đường dầu phía làm muộn, và sau đó nhả áp suất ở đường dầu phía làm sớm.

Chú ý: Cụm bánh răng phối khí trục cam thỉnh thoảng đột ngột chuyển sang phía làm muộn, nếu xả áp suất khí phía đường dầu phía làm sớm trước Điều này sẽ dẫn đến làm gãy chốt hãm.

Hình 7 12 Điều chỉnh bánh răng phối khí trục cam

• Kiểm tra sự quay vòng

− Hãy quay cụm van điều khiển dầu phối khí ra phía trước và sau vài lần, trừ vị trí chốt hãm ở góc làm muộn nhất Hãy kiểm tra phạm vi dịch chuyển và xem nó có quay êm không.

− Tiêu chuẩn: Phạm vi dịch chuyển tốt là khoảng 22.5°

Chú ý: Hãy thực hiện phép kiểm tra này bằng tay, không được dùng khí nén.

• Kiểm tra rằng nó khoá cứng ở vị trí muộn nhất

Chắc chắn rằng cụm bánh răng phối khí trục cam bị khoá lại tại vị trí làm muộn nhất.

Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh ETCS-i

Hình 7 13 Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh

7.4.1 Giới thiệu chung hệ thống ETCS-i

ETCS-i là hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh (Electronic Throttle Control System – Intelligent) Ra đời với mục đích điều khiển bướm ga một cách khoa học và chính xác hơn để tối ưu hơn về tiết kiệm năng lượng, tối ưu hóa hiệu suất và tăng hiệu quả làm việc của xe.

Hình 7 14 Cấu tạo tổng quan hệ thống ETCS

Góc mở của bướm ga thông thường được điều khiển trực tiếp bằng dây cáp nối từ bàn đạp ga đến bướm ga để mở và đóng Trong hệ thống này, dây cáp được loại bỏ, vàECM động cơ dùng mô tơ điều khiển bướm ga để điều khiển góc mở của bướm ga đến một giá trị tối ưu nhất với mức độ đạp bàn đạp ga Ngoài ra, góc mở của bàn đạp ga được nhận biết bằng cảm biến vị trí bàn đạp ga, và góc mở của bướm ga được quyết định bởi cảm biến vị trí bướm ga, ECM động cơ và thân bướm ga Thân bướm ga bao gồm bướm ga, mô tơ điều khiển bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga và các bộ phận khác.

7.4.2 Công dụng của hệ thống ETCS-i

• Hệ thống kiểm soát bướm ga điện tử-thông minh (ETCS-i) được sử dụng nhằm tăng khả năng kiểm soát bướm ga chính xác trong tất cả các phạm vi vận hành Một cảm biến vị trí bàn đạp ga đã được trang bị trên bàn đạp ga.

• Sử dụng ECM để tính toán độ mở bướm ga phù hợp với các điều kiện lái xe tương ứng và sử dụng motor điều khiển bướm ga để điều khiển độ mở

• Điều khiển hệ thống kiểm soát tốc độ không tải (ISC)

• Nếu xảy ra tình trạng bất thường, hệ thống sẽ lập tức chuyển qua chế độ LIMP MODE (một tính năng an toàn để bảo vệ động cơ và hộp số không hư hại thêm)

Hình 7 15 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống ETCS

7.4.3 Cấu tạo và hoạt động của cổ họng gió.

Hình 7 16 Cấu tạo của thân bướm ga

Như trên hình minh họa, thân bướm ga bao gồm bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga dùng để phát hiện góc mở của bướm ga, mô tơ bướm ga để mở và đóng bướm ga và một lò xo hồi để trả bướm ga về một vị trí cố định Mô tơ bướm ga là một mô tơ điện 1 chiều (DC) có độ nhạy tốt.

ECM động cơ điều khiển độ lớn và chiều của dòng điện chạy đến mô tơ điều khiển bướm ga để điều khiển mô tơ và mở/đóng bướm ga qua một cụm bánh răng giảm tốc. Góc mở bướm ga thực tế được xác định bằng một cảm biến vị trí bướm ga và thông số đó được phản hồi về cho ECM động cơ.

Khi dòng điện không chạy qua mô tơ, lò xo hồi sẽ giữ bướm ga ở một vị trí cố định (khoảng 7 độ) Tuy nhiên, trong chế độ không tải, bướm ga được đóng lại nhỏ hơn so với vị trí cố định.

Khi ECM động cơ phát hiện thấy có trục trặc, nó bật đèn báo hư hỏng trên đồng hồ taplo đồng thời cắt nguồn đến mô tơ, nhưng do bướm ga được giữ ở góc mở khoảng 7 độ nên xe vẫn có thể chạy đến nơi an toàn.

7.4.4 Các chế độ điều khiển

ETCS-i điều khiển góc mở của bướm ga đến giá trị tối ưu nhất tùy theo mức độ nhấn của bàn đạp ga.

7.4.4.1 Điều khiển ở chế độ bình thường, chế độ công suất cao và chế độ đi đường tuyết (trơn trượt)

Hình 7 17 Góc mở bướm ga ở các chế độ vận hành khác nhau

Về cơ bản, động cơ sử dụng chế độ bình thường, nhưng có thể dùng công tắc điều khiển để chuyển sang chế độ công suất cao hay đi đường tuyết.

− Điều khiển chế độ thường: Đây là chế độ điều khiển cơ bản để duy trì sự cân bằng giữa việc dễ vận hành và chuyển động êm ái của xe

− Điều khiển chế độ công suất cao: Ở chế độ này, bướm ga mở lớn hơn so với chế độ bình thường Do đó, chế độ này mang lại cảm giác động cơ đáp ứng nhanh với thao tác đạp ga và xe vận hành mạnh mẽ hơn (chế độ này chỉ có ở một số kiểu xe)

− Điều khiển chế độ đường tuyết hoặc trơn trượt: Chế độ điều khiển này giữ cho góc mở bướm ga nhỏ hơn so với chế độ bình thường để tránh trượt khi lái xe trên đường trơn trượt.

7.4.4.2 Điều khiển momen truyền lực chủ động

Chế độ điều khiển này làm cho góc mở bướm ga nhỏ hơn hay lớn hơn so với góc đạp của bàn đạp ga để duy trì việc tăng tốc một cách êm ái.

Hình 7 18 Xe có trang bị hệ thống này vận hành một cách êm ái hơn

Hình minh họa cho thấy khi đàn đạp ga được giữ ở một vị trí đạp nhất định Đối với những dòng xe không có hệ thống điều khiển momen truyền lực chủ động, bướm ga được mở ra gần như đồng bộ với chuyển động của bàn đạp ga, như vậy trong một khoảng thời gian rất ngắn, tạo ra gia tốc dọc xe G tăng một cách đột ngột và sau đó giảm dần.

Hệ thống tự động ngắt động cơ Brake Override System

Đây là biện pháp nhằm kiểm soát tinh trạng xe tăng tốc ngoài kiểm soát do kẹt chân ga Brake override còn được gọi là bàn đạp thông minh Trong hệ thống này, các cảm biến nhận biết khi nào người lái nhấn đồng thời bàn đạp ga và bàn đạp phanh từ đó nhận ra đây không phải là tình trạng lái xe thông thường và có gì đó bất ổn xảy ra Sau đó, bộ điều khiển của xe đưa ra nhiều giải pháp khác nhau để có thể giảm tốc độ ô tô một cách an toàn Chẳng hạn như người lái xe giữ phanh trong khi xe đang tăng tốc, thì có một số cách để máy tính thực hiện thao tác hãm phanh và giảm tốc độ động cơ như:

− Điều chỉnh vị trí bướm ga

− Giảm lượng nhiên liệu đi vào động cơ

Sử dụng cảm biến bàn đạp ga, mạch công tắc đèn phanh và cảm biến tốc độ xe để phát hiện khi nào xe có thể mất kiểm soát Nếu xe đang di chuyển với tốc độ 8 km/h trở lên và bàn đạp phanh được nhấn trong nửa giây trở lên, thì hệ thống sẽ đặt động cơ ở chế độ cầm chừng để giảm tốc độ Khoảng thời gian nửa giây này giúp hệ thống không cố dừng hẳn xe khi khởi động ngang dốc hoặc khi bánh xe kẹt trong tuyết hoặc bùn.

Khi xe đang được điều khiển, việc nhấn đồng thời bàn đạp ga và bàn đạp phanh sẽ kích hoạt hệ thống tự động ngắt động cơ để hạn chế mô-men lái Các điều kiện để kích hoạt hệ thống ngắt động cơ được giải thích dưới đây.

Hình 7 20 Các điều kiện để kích hoạt hệ thống tự động ngắt động cơ

7.5.1 Lợi ích của hệ thống Brake Override

Nếu một chiếc ô tô tăng tốc mà không có lý do chính đáng, hầu hết các tài xế đều có phản ứng tự nhiên giống nhau đó là đạp phanh từ đó các lập trình viên đã dựa vào đó để tạo ra hệ thống tự động ngắt động cơ Lợi ích rõ ràng nhất của hệ thống này là tăng độ an toàn Cho dù lỗi do người lái xe hay do hệ thống điện thì Brake Override vẫn hoạt động để đảm bảo an toàn và giảm khả năng xảy ra va chạm ở tốc độ cao.

Hệ thống phun nhiên liệu đa điểm tuần hoàn SFI

7.6.1 Vị trí các chi tiết hệ thống SFI

Hình 7 21 Vị trí hệ thống SFI trên xe

Hình 7 22 Vị trí các chi tiết hệ thống SFI trên động cơ

7.6.2 Tổng quan hệ thống SFI system

Về cơ bản, hệ thống SFI (phun theo thứ tự công tác) có kim phun nhiên liệu cho mỗi xi-lanh Hỗn hợp không khí/nhiên liệu được đưa vào xi lanh qua xupap nạp ở kì nạp của pít-tông, sau đó được nén và đốt cháy Hệ thống phun nhiên liệu kiểu này, ngày nay được sử dụng rất phổ biến Đối với những người đang tìm kiếm động cơ có độ phản ứng nhanh, hiệu suất cao nhất thì một hệ thống phun đa điểm tuần tự là lựa chọn tốt nhất Mặc dù bộ chế hòa khí thực sự là giải pháp tốt nhất để tăng thêm mã lực cho xe, nhưng hệ thống SFI ít cần bảo dưỡng hơn, rất đáng tin cậy, giúp lái xe dễ dàng hơn, đồng thời giảm tiếng ồn và khí thải Phun tuần tự khác với phun đồng thời ở điểm là một hệ thống phun đồng thời sẽ kích hoạt cả 4 kim phun cùng lúc với mỗi xi lanh nhận 2 xung phun mỗi chu kỳ (trục khuỷu quay 720°) Còn hệ thống phun tuần tự chỉ nhận được 1 xung phun trong mỗi chu kỳ, được căn chỉnh thời điểm trùng với khi mở van nạp.

7.6.2.2 Ưu điểm Ưu điểm chính của hệ thống này là toàn bộ hệ thống có thời gian phản hồi nhanh với điều khiển của người lái Nhiên liệu có thể được phun ít đi hay nhiều hơn khi van nạp tiếp theo mở ra Đối với các hệ thống không sử dụng phun nhiên liệu tuần tự, toàn bộ động cơ cần phải hoàn thành một vòng quay trước khi có thể thay đổi tỷ lệ nhiên liệu trên không khí Loại phun này cũng tạo ra lượng khí thải thấp hơn nhiều và thậm chí còn tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn Bởi vì nhiên liệu được thay đổi cho từng xi-lanh, nên có khả năng đạt được hiệu suất tốt nhất có thể từ động cơ Phản ứng của bướm ga là ngay lập tức, cho phép thay đổi rất nhanh hỗn hợp nhiên liệu và không khí Do nhiên liệu được sử dụng tiết kiệm hơn nên lượng khí thải thải ra thấp hơn Điều này rất quan trọng khi các phương tiện đang được sản xuất để đáp ứng lượng khí thải nghiêm ngặt hơn.

Với hệ thống phun nhiên liệu tuần tự được thiết lập và điều chỉnh phù hợp, có thể tạo ra công suất tối đa mà động cơ có thể đạt được một cách an toàn bằng cách điều chỉnh tất cả các xi-lanh theo tỷ lệ không khí/nhiên liệu mục tiêu phù hợp và điều chỉnh thời điểm đánh lửa của xe.

Do chỉ có một kim phun cho mỗi xi-lanh nên động cơ càng lớn thì hệ thống càng đắt tiền Ví dụ như động cơ V6 sẽ cần 6 kim phun và động cơ V8 sẽ cần 8 kim phun.Các hệ thống phun tuần tự cũng đắt hơn vì chúng yêu cầu một dây nối bổ sung được sử dụng để đảm bảo rằng các kim phun phát xung tuần tự Điều khiển điện tử phức tạp hơn và yêu cầu thiết bị bổ sung để chạy đúng cách Vì hệ thống phức tạp hơn nên rất khó cài đặt và hầu hết các trình điều khiển sẽ yêu cầu cài đặt chuyên nghiệp làm tăng chi phí của hệ thống.

7.6.3 Công dụng các bộ phận của hệ thống SFI

Hệ thống SFI bao gồm các chi tiết:

• Cảm biến vị trí trục khuỷu

• Cảm biến vị trí trục cam

• Cảm biến vị trí bàn đạp ga

• Motor điều khiển bướm ga

• Cảm biến vị trí bướm ga

• Van điều khiển dầu trục cam

• Cảm biến A/F và cảm biến ôxy có xông nóng

ECM thực hiện kiểm soát tổng thể hệ thống điều khiển động ECM 1 cơ để phù hợp với các điều kiện vận hành và tương thích với các tín hiệu được cung cấp bởi cảm biến

Cảm biến này có một con chip silicon tích hợp để phát hiện lượng không khí 1 trực tiếp khối lượng khí nạp nạp

1 Xác định nhiệt độ khí nạp bằng một điện trở nhiệt bên trong không khí nạp

1 Xác định tốc độ động cơ và nhận dạng xy lanh trục khuỷu

Cảm biến vị trí Xác định vị trí của trục cam và cung cấp thông tin cho bộ xử

2 lý trung tâm để tính toán thời điểm phun nhiên liệu hợp lý trục cam nhất.

1 Xác định mức độ tác động của bàn đạp ga bàn đạp ga

1 Điều chỉnh độ mở của bướm ga phù hợp với các tín hiệu của bướm ga ECM

1 Xác định góc mở của bướm ga bướm ga

Cảm biến kích nổ 1 Xác định gián tiếp tiếng gõ động cơ nhờ vào rung động của khối xy lanh

2 Thay đổi đường dẫn dầu đến bộ điều khiển VVT-i để đáp ứng dầu trục cam các tín hiệu từ ECM

Xác định nồng độ ôxy trong khí thải như với cảm biến ôxy. Cảm biến A/F 1 Tuy nhiên, nó xác định một cách tuyến tính nồng độ ôxy trong khí thải.

Cảm biến oxy 1 Xác định nồng độ ôxy trong khí thải bằng cách đo điện áp được tạo ra trong chính cảm biến.

4 Kim phun nhiên liệu là một vòi phun hoạt động bằng điện từ liệu để phun theo tín hiệu nhận được từ ECM

Bu gi 4 Phát ra tia lửa điện áp cao từ bô bin đánh lửa bên trong xy lanh.

Bảng 7 2 Các cảm biến trong hệ thống SFI

7.6.4 Sơ đồ hệ thống SFI

Hình 7 23 Sơ đồ hệ thống SFI có tích hợp Smartkey

Hình 7 24 Sơ đồ hệ thống SFI không tích hợp Smartkey

Hệ thống điều khiển hành trình (Cruise Control)

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển hành trình Cruise Control rất đơn giản Người lái chỉ cần nhấn nút kích hoạt hệ thống được trang bị trên vô lăng Lúc này ECM sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ gửi tới, ECM sẽ tính toán để điều chỉnh góc mở bướm ga Người lái có thể nhìn tín hiệu đèn báo Cruise Control hiển thị trên bảng đồng hồ để biết chúng hoạt động hay chưa Khi hệ thống Cruise Control đã hoạt động người lái có thể buông chân ga và điều khiển tốc độ hoàn toàn bằng nút tăng giảm được trang bị trên vô lăng.

Hình 7 25 Vị trí điều chỉnh hệ thống cruise control trên vô lăng

7.7.1 Chức năng vai trò của hệ thống Cruise Control

Hệ thống điều khiển hành trình Cruise Control đóng một vai trò hết sức hữu ích trên xe Đây là một trang bị hỗ trợ hiện đại, giúp người lái giảm bớt căng thẳng mệt mỏi khi phải điều khiển xe trên đường cao tốc trong một khoảng thời gian dài Ngoài ra hệ thống Cruise Control còn giúp tiết kiệm nhiên liệu đáng kể vì khi kích hoạt hệ thống, ECU sẽ tự động tính toán lượng nhiên liệu phù hợp nhất để điều khiển xe với tốc độ đã cài đặt Từ đó, xe chỉ tiêu hao đúng mức nhiên liệu đề ra không có sự tăng giảm bất thình lình dẫn đến hao tốn nhiều hơn.

Hệ thống Cruise Control còn giúp người lái tránh được việc điều khiển xe quá tốc độ vì đơn giản xe đã được mặc định sẵn tốc độ phù hợp.

7.7.2 Ưu và nhược điểm của hệ thống Cruise Control

Hệ thống điều khiển hành trình Cruise Control được trang bị trên nhiều dòng xe hiện nay Có người cho rằng chúng là vị cứu tinh hữu ích, nhưng cũng có người không đánh giá cao tiện nghi này Chung quy lại là bởi vì chúng mang những ưu điểm và nhược điểm nhất định.

• Hệ thống Cruise Control giúp người lái giảm sự mệt mỏi khi điều khiển xe trên đường dài.

• Tiết kiệm nhiên liệu đáng kể cho xe.

• Tránh được lỗi vi phạm tốc độ.

• Xe dễ bị trượt trên đường trơn vì không có sự điều khiển chủ động của người lái

• Chỉ phù hợp trên đường cao tốc, ít xe cộ

• Không phù hợp cho những người lái chưa có nhiều kinh nghiệm ứng biến các tình huống bất chợt vì dễ gây ra tai nạn

• Không bao gồm nút cảnh báo nguy hiểm

7.7.3 Cách sử dụng hệ thống Cruise Control

Vì không được chú trọng đến tính năng này nên nhiều người chưa biết cách sử dụng hệ thống Cruise Control như thế nào Nút khởi động hệ thống Cruise Control được bố trí trên nhiều vị trí khác nhau phụ thuộc vào từng dòng xe Bạn có thể tìm thấy chúng ở trên vô lăng, sau vô lăng, bảng táp lô…

Khi đã tìm được vị trí khởi động Cruise Control bạn sẽ thấy những ký hiệu ON, OFF,SET+, SET-, RES, Cancel… tương ứng với chức năng mở, tắt, tăng, giảm, bắt đầu lại, hủy bỏ… Những nút này cũng sẽ được thiết kế tùy các dòng xe chứ không phải xe nào cũng giống nhau.

Nút SET dùng để cài đặt tốc độ theo nhu cầu của người lái và điều kiện giao thông. SET+ là tăng tốc độ, ngược lại SET- là giảm tốc độ Cancel là hủy bỏ hệ thống Cruise Control tuy nhiên bạn cũng có thể hủy tính năng này bằng cách đạp chân phanh.

7.7.4 Lưu ý khi sử dụng hệ thống Cruise Control

Hệ thống điều khiển hành trình Cruise Control rất có lợi cho người lái nhưng không phải lúc nào chúng cũng mang tới hiệu quả như mong muốn Dưới đây là những lưu ý khi sử dụng hệ thống Cruise Control.

• Không sử dụng hệ thống Cruise Control tại những đoạn đường có mật độ giao thông cao trong thành phố

• Không sử dụng hệ thống Cruise Control tại những con đường nhiều chướng ngại vật như bùn đất, hư hỏng…

• Không sử dụng hệ thống Cruise Control khi chưa có nhiều kinh nghiệm lái xe và xử lý va chạm

• Khi sử dụng hệ thống Cruise Control phải để chân hờ trên bàn đạp phanh

• Khi sử dụng hệ thống Cruise Control phải có sự tập trung cao độ đến những phương tiện giao thông xung quanh

Hệ thống làm mát động cơ

Hình 7 26 Vị trí các chi tiết hệ thống làm mát

7.8.1 Cấu tạo của hệ thống làm mát động cơ

Các bộ phận chính của hệ thống này bao gồm:

• Két nước: Là bộ phận chứa nước, có cấu tạo từ những ống nhỏ hẹp và các lá nhôm xen kẽ nhau Khi vận hành, két nước sẽ cung cấp nước làm mát cho động cơ và các lá nhôm có tác dụng tản nhiệt nhanh hơn.

• Nắp két nước: Hệ thống làm mát được đóng kín và điều áp bằng một nắp két nước làm mát.

Nắp két nước có 2 van:

+ Van áp suất: đưa nước từ két nước vào bình phụ khi áp suất trong két nước và nhiệt độ nước tăng.

+ Van chân không: có nguyên lý hoạt động ngược lại với van áp suất, hút nước từ bình phụ vào két nước để duy trì hoạt động làm mát khi nhiệt độ nước tăng cao nhưng áp suất trong két nước thấp.

Hình 7 29 Cấu tạo nắp két nước

• Van hằng nhiệt: Có vị trí được đặt giữa nắp xi lanh, kiểm soát sự lưu thông của nước làm mát giữa động cơ và két nước Động cơ mới khởi động, van hằng nhiệt sẽ đóng đường trao đổi nước giữa động cơ và két nước nhưng khi đã hoạt động một thời gian, nhiệt độ sẽ tăng hơn mức cho phép (khoảng 75-102 độ C),van hằng nhiệt sẽ mở đường trao đổi nước giữa động cơ và két nước, bắt đầu quá trình làm mát.

• Bơm nước: Được thiết kết gắn phía trước động cơ, thường là loại cánh gạt, có chức năng hút và đẩy nước đi nhờ tận dụng lực ly tâm Điều này sẽ không làm tăng áp suất trong hệ thống, vì bộ phận này có thể tích lớn nước làm mát Khi tốc độ động cơ tăng, tốc độ bơm cũng sẽ tăng theo và lượng nước cũng sẽ được vận chuyển nhiều hơn vào trong động cơ để đáp ứng vấn đề giải nhiệt cho động cơ.

Hình 7 31 Cấu tạo bơm nước

• Quạt gió: Là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống làm mát vì vậy nó có tác dụng tăng tốc độ lưu thông không khí qua két nước, giúp tăng hiệu suất làm mát của nước làm mát khi chảy từ két làm mát vào động cơ.

Hình 7 32 Cấu tạo quạt gió

Quạt có bốn cánh, được điều khiển ở tốc độ động cơ hoặc gấp đôi tốc độ động cơ và luồng không khí được hướng vào các đầu xi lanh Việc làm mát phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ động cơ chứ không phụ thuộc vào tốc độ chuyển tiếp của ô tô Quạt thường hấp thụ khoảng HP cho mỗi 15 đến 20 HP đầu ra.

• Cảm biến nhiệt độ nước làm mát: Bộ phận này có nhiệm vụ đo nhiệt độ của nước làm mát động cơ Sau đó truyền tín hiệu đến bộ xử lý trung tâm để tính toán thời gian phun nhiên liệu, tốc độ chạy không tải Tín hiệu này còn được dùng để điều khiển hệ thống kiểm soát khí xả, chạy quạt và làm mát động cơ nhanh hơn.

Hình 7 33 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát

7.8.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát trên ô tô

Hệ thống làm mát gồm các mạch nước được làm mát bên trong thân máy Các mạch này được lắp đi xung quanh thân và nắp máy đề tăng hiệu quả làm mát cao nhất Van hằng nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát, két nước để giải nhiệt nước làm mát, bơm nước để thực hiện tuần hoàn nước làm mát Do đó, hệ thống làm mát bằng có nguyên lý làm việc xảy ra theo 3 trường hợp sau:

• Trường hợp 1: Khi nhiệt độ nước làm mát nhỏ hơn so với mức nhiệt quy định Khi xảy ra trường hợp này, van hằng nhiệt của hệ thống sẽ làm nhiệm vụ đóng đường ống ngăn chặn không cho nước làm mát về két nước Mở hoàn toàn đường ống nước cho nước mát về trước bơm nước Sau đó từ bơm nước sẽ đưa nước làm mát vào động cơ để hạ nhiệt.

• Trường hợp 2: Nhiệt độ nước làm mát bằng với nhiệt độ quy định

Lúc này van hằng nhiệt sẽ làm 2 nhiệm vụ: đóng đường ống ngăn nước làm mát về két nước và mở đường ống cho nước làm mát về trước bơm nước Sau đó nước làm mát sẽ được đưa đi đến các động cơ cần làm mát.

• Trường hợp 3: Nhiệt độ làm mát nước lớn hơn nhiệt độ quy định

Van hằng nhiệt lúc này sẽ mở hoàn toàn đường ống giúp nước làm mát trở về két nước để két có thể hạ nhiệt nước xuống Đồng thời đóng đường uống nước không cho nước làm mát về trước bơm máy Cuối cùng bơm nước sẽ đưa nước làm mát đi vào làm mát động cơ.

7.8.3 Các hư hỏng thường gặp ở hệ thống làm mát trên ô tô

• Két nước bị xì, rò rỉ nước làm mát ra ngoài, nguyên nhân có thể do két nước bị va đập sau một tai nạn nào đó.

• Két nước bị nghẹt do sử dụng không đúng nước làm mát tiêu chuẩn, đây là hư hỏng thường gặp khi người sử dụng ô tô chủ quan không đồng ý sử dụng nước làm mát đúng chuẩn mà thay vào đó là sử dụng nước thường chứa nhiều tạp chất Khi động cơ hoạt động ở nhiệt độ và áp suất cao sẽ sinh ra các cặn bẩn và ghỉ sét gây nghẹt két nước.

• Hư hỏng van hằng nhiệt do sử dụng lâu ngày.

• Hư hỏng quạt làm mát két nước.

• Bị gẫy một đoạn nối ống nào đó gây rò rỉ nước.

ECM ĐỘNG CƠ

Bảng chức năng và kí hiệu của các cực ECM

8.1.1 Kí hiệu của các chân ECM

Ký hiệu Viết tắt Diễn giải

IGSW Ignition Switch Công tắc ở vị trí IG

BATT Battery Điện dương thường trực

STSW Start Switch Signal Tín hiệu vận hành Relay máy khởi động

ACCR Accessory Relay Relay các thiết bị phụ

STA Starter Relay Signal Tín hiệu relay khởi động

+BM Battery Main Nguồn của bộ chấp hành bướm ga

MREL Main Relay Cực điều khiển relay chính

IGT Ignition Timing Tín hiệu thời điểm đánh lửa

IGF Ignition Confirmation Tín hiệu xác nhận đánh lửa

NE Number Engine Số vòng quay động cơ

OX Oxygen Cảm biến ôxy

G2 Ground 2 Tín hiệu cảm biến vị trí trục cam

KNK Knock Tín hiệu cảm biến kích nổ

SPD Speed Tín hiệu cảm biến tốc độ xe

THW Thermostatic Water Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát THA Thermostatic Air Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp

VG Tín hiệu cảm biến lưu lượng khí nạp

VTA1 / ETA Valve Throttle Angle Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga / Tín hiệu mass cảm biến

TACH Tachometer Tín hiệu số vòng quay hiển thị trên táp lô

OC1+ / OC1- Oil Control Tín hiệu điều khiển dầu phối khí trục cam

(van OCV) VCTA Voltage Circuir Throttle Nguồn 5V cấp cho cảm biến vị trí bướm

VPA / EPA Voltage Pedal Angle Tín hiệu cảm biến bàn đạp ga / Tín hiệu mass cảm biến

M+/M- Motor điều khiển bướm ga

STP Stop Công tắc đèn phanh

PRG Purge Tín hiệu điều khiển van VSV

FC Fuel Control Tín hiệu điều khiển bơm nhiên liệu

CAN-H / Controler Area Network – Đường truyền mạng CAN

LIN Đường truyền mạng LIN

FANL Fan Low Điều khiển quay tốc độ chậm

FANH Fan High Điều khiển quay tốc độ nhanh

ELS1 Electric Loading Signal 1 Tín hiệu tải điện số 1

ELS2 Electric Loading Signal 2 Tín hiệu tải điện số 2

#10 Tín hiệu kim phun số 1

IGT1 Tín hiệu điều khiển bô bin số 1

Bảng 8 1 Bảng kí hiệu các chân ECM

8.1.2 Sơ đồ các chân ECM

Dành cho mẫu xe có hộp số tự động:

Hình 8 1 Sơ đồ chân ECM cho xe có hộp số tự động

Dành cho mẫu xe có hộp số thường:

Hình 8 2 Sơ đồ chân ECM cho xe có hộp số thường

8.1.3 Bảng các chân của ECM

Tình trạng hoạt chân và kí Màu dây Mô tả các chân Tình trạng hiệu động

Nguồn cung cấp thường xuyên cho

Nguồn điện của bộ chấp hành

(+BM) - W-W-B Mọi điều kiện 11-14V bướm ga C146-3 (E1)

Nguồn điện cấp cho ECM Công tắc máy

B-W-B Nguồn điện cấp cho ECM

L - Y Tín hiệu hoạt động van điều khiển

Chạy không tải Tạo xung

C146-10 dầu trục cam (cam nạp)

R - Y Tín hiệu hoạt động van điều khiển

Chạy không tải Tạo xung

C146-8 dầu trục cam (cam xả)

Tín hiệu điều khiển relay EFI main Công tắc máy

(VG) - C147- W - R Tín hiệu cảm biến lượng khí nạp Tạo xung

L - R Nguồn 5V cấp cho cảm biến Công tắc máy

C147-32 lượng khí nạp (chân VG) ON

B - R Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp nhiệt độ không

C147-22 R-BR Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước Chạy không tải, 0.2-1.0V

C147-30 Mass cảm biến nhiệt độ nước làm làm mát 80°C

Y - L Nguồn 5V cấp cho cảm biến vị trí Công tắc máy

Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga

C146-28 (để điều khiển động cơ) Công tắc máy

(ETA) ON, bàn đạp ga

Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga (VTA2) -

LG-L (phát hiện ra các lỗi của cảm biến)

(ETA) ON, bàn đạp ga

ON, bàn đạp ga được đạp hoàn toàn

Tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp ga (VPA2) -

GR-Y (để phát hiện ra các lỗi của cảm

(EPA2) ON, bàn đạp ga

LG-G Nguồn 5V cấp cho cảm biến vị trí Công tắc máy

G143-27 bàn đạp ga (chân VPA) ON

R - Y Nguồn 5V cấp cho cảm biến vị trí Công tắc máy

G143-29 bàn đạp ga (chân VPA2) ON

C147-6 Chạy không tải Tạo xung

(HA1A) - Y-W-B Điều khiển xông cảm biến A/F Công tắc máy

(A1A-) - W-W-B Điện áp cấp cho cảm biến A/F 2.9 V (*1)

C147-7 Điều khiển xông nóng cảm biến

(HT1B) - L-W-B ôxy Công tắc máy On 11-14V

W - B Tín hiệu cảm biến ôxy vòng/ ph trong

(EX1B) khi khởi động máy

(E01) Tín hiệu điều khiển kim phun nhiên liệu

Chạy không tải Tạo xung C147-1 (#40)

(KNK1) - B - W Tín hiệu cảm biến kích nổ động cơ ở 4000 vòng/ph Tạo xung

Chạy không tải (EV1+) - Tín hiệu cảm biến vị trí trục cam

R - G khi động cơ đã Tạo xung

B - W Tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu khi động cơ đã Tạo xung C146-34

C146-3 (E1) tín hiệu điều khiển đánh lửa cho

Chạy không tải Tạo xung từng bô bin

(IGF1) - Tín hiệu xác nhận đánh lửa ON

Tín hiệu điều khiển van VSV của Công tắc máy

(PRG) - L-W-B ON bộ thu hồi hơi nhiên liệu

C146-1 (E01) Chạy không tải Tạo xung

G142-23 V-W-B Tín hiệu cảm biến tốc độ xe từ Lái xe ở tốc độ Tạo xung

(SPD) - đồng hồ táp lô 20km/h

(STA) - G-W-B Tín hiệu khởi động N, công tắc máy

(PSW) - G-W-B Công tắc áp suất dầu trợ lực lái Khi quay vô lăng Dưới 1.5V C146-3 (E1)

(NSW) - L-W-B Tín hiệu cần số ở vị trí N hoặc P hoặc N

ON, cần số ở vị Dưới 3.0V trí P hoặc N

(STP) - L-W-B Tín hiệu đèn phanh

Khi nhả bàn đạp Dưới 1.5V

(ST1-) - Tín hiệu ngược của công tắc đèn

Tín hiệu điều khiển motor bướm Chạy không tải

- C146-4 W-W-B khi động cơ đã Tạo xung

Cực điều khiển relay bơm nhiên Công tắc máy

(TC) - C146- R-W-B Cực TC ( chẩn đoán) của OBD2 11-14V

(TACH) - V-W-B Tốc độ động cơ Chạy không tải Tạo xung

Nguồn 5V cho cảm biến vị trí trục Công tắc máy

(VCV1) - B-W-B 4.5-5.5V cam (cam nạp) ON

Nguồn 5V cho cảm biến vị trí trục Công tắc máy

(VCE1) - B-W-B 4.5-5.5V cam (cam xả) ON

(CANH) - B-W-B Dây giao tiếp mạng CAN Tạo xung

(CANL) - W-W-B Dây giao tiếp mạng CAN Tạo xung

7.5-14V kính sau ON kính sau OFF

Van chuyển đổi không khí cho hệ Công tắc máy

C146-3 (E1) thống phun khí thứ cấp ON

(AIRP)(*2) - Y-W-B Điều khiển bơm không khí 11-14V

Tín hiệu chẩn đoán cho hệ thống Hệ thống phun

(AIDI)(*2) - B-W-B khí thứ cấp vận Tạo xung phun khí thứ cấp

R - W Nguồn 5V cung cấp cho cảm biến Công tắc máy

C146-25 áp suất không khí ON

B - W Cảm biến áp suất không khí Công tắc máy

C147-14 Tín hiệu điều khiển van VSV của

G143-16 Tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu Chạy không tải

(NEO)(*3) - G-W-B gửi đến ECM (ECM của khi động cơ đã Tạo xung

Bảng 8 2 Bảng các chân ECM

*1: Điện áp của ECM là không đổi bất kể nguồn điện đầu ra từ cảm biến là bao nhiêu.

*2: Với bộ điều khiển phun khí

Mạch nguồn hệ thống

Khi công tắc đánh lửa được BẬT, điện áp sẽ được cấp cho chân IGSW của ECM Dòng điện từ MREL của ECM cung cấp cho cuộn dây của EFI-MAIN số 1 làm đóng tiếp điểm của EFI-MAIN số 1, từ đó cấp nguồn cho các chân + B và + B2 của ECM

ECM liên tục tạo ra điện áp nguồn 5 V từ điện áp ắc quy được cung cấp cho cực +B (BATT) để vận hành bộ vi xử lý ECM cũng cung cấp điện áp nguồn này cho các cảm biến thông qua mạch đầu ra VC.

Khi mạch VC bị đoản mạch, bộ vi xử lý trong ECM và các cảm biến được cung cấp điện bởi mạch VC sẽ ngừng hoạt động.

8.2.3 Sơ đồ mạch nguồn VC (5V)

Hình 8 5 Sơ đồ mạch nguồn VC (5V)

8.2.4 Sơ đồ mạch điện điều khiển hệ thống

Hình 8 6 Sơ đồ mạch điện điều khiển hệ thống

Tiêu đề	Chuyên Đề Động Cơ 2TR-FE
Tác giả	Nguyễn Hoàng Bảo Long, Nguyễn Thành Luân
Người hướng dẫn	KS. Nguyễn Tấn Lộc
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	187
Dung lượng	14,52 MB