TỔNG QUAN
Lý do chọn đề tài
Ngành công nghiệp ô tô đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy nền kinh tế quốc dân, đáp ứng nhu cầu giao thông vận tải và phát triển sản xuất, kinh doanh thương mại Ngoài ra, đây cũng là một lĩnh vực mang lại lợi nhuận cao nhờ vào việc sản xuất các sản phẩm có giá trị vượt trội.
Nhằm nâng cao chất lượng giáo dục và đổi mới phương pháp dạy học, Nhà nước đã khuyến khích việc sử dụng mô hình minh họa và vật thật để cải thiện khả năng truyền đạt và khuyến khích tính tự học của sinh viên Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM luôn chú trọng trang bị đồ dùng dạy học, đặc biệt là các sản phẩm tự thiết kế Việc chế tạo đồ dùng dạy học không chỉ giúp tiết kiệm chi phí cho nhà trường mà còn phát huy tính sáng tạo và đam mê nghiên cứu khoa học của giáo viên và sinh viên.
Khoa Cơ Khí Động Lực đang chú trọng vào việc chế tạo mô hình động cơ phục vụ giảng dạy, đặc biệt là bộ mô Động Cơ Mặc dù có nhiều sản phẩm mô hình động cơ trong phân xưởng Động Cơ, nhưng mô hình động cơ phun xăng và đánh lửa trực tiếp vẫn chưa được phổ biến.
Đề tài “MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ TOYOTA 4E-FE” được thực hiện nhằm đáp ứng nhu cầu học tập thực tế cho sinh viên, giúp họ tiếp xúc trực tiếp với động cơ Toyota 4E-FE Bên cạnh đó, đề tài còn trang bị cho sinh viên kiến thức về các hệ thống điều khiển điện tử trên ô tô, bao gồm hệ thống nhiên liệu, hệ thống đánh lửa, cũng như vị trí, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các cảm biến.
Giới hạn đề tài
- Tìm hiểu thông số, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của động cơ 4E - FE
- Vệ sinh, làm mới các chi tiết trên động cơ
- Thay thế, bổ sung những chi tiết trên động cơ còn thiếu
- Hoàn thiện mô hình và kiểm tra hoạt động của động cơ.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
- Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên hướng dẫn sinh viên trong quá trình thực tập
- Giúp cho sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào bài học thực hành
Sinh viên có cơ hội khảo sát mô hình một cách trực quan, giúp họ dễ dàng nhận biết hình dạng và vị trí các chi tiết lắp đặt trên động cơ Toyota 4E - FE.
- Giúp sinh viên kiểm tra và đo đạc các thông số của hệ thống nhiên liệu, hệ thống đánh lửa trực tiếp…
- Góp phần hiện đại hóa phương tiện và phương pháp dạy thực hành trong giáo dục - đào tạo
- Hoàn thiện mô hình động cơ Toyota 4E – FE
- Đạt được kiến thức cơ bản về hệ thống điều khiển động cơ
- Nghiên cứu trong phạm vi giảng dạy của sinh viên
- Nghiên cứu từ các tài liệu, giáo trình đang được dùng làm phương tiện giảng dạy cho sinh viên
Nghiên cứu đề tài được thực hiện với quy mô lớn, tận dụng các trang thiết bị hiện đại có sẵn trong nhà trường cùng với việc khai thác nguồn lực bên ngoài để hoàn thiện đề tài một cách hiệu quả.
Để đạt được mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, nhóm đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm nghiên cứu lý thuyết, thu thập tài liệu, học hỏi từ thầy cô và bạn bè, cũng như nghiên cứu các mô hình giảng dạy truyền thống.
Kế hoạch thực hiện đề tài của nhóm được chia thành 2 giai đoạn:
- Nghiên cứu tài liệu, xác định nhiệm vụ, đối tượng và mục tiêu nghiên cứu
- Chuẩn bị dụng cụ và các thiết bị cần thiết
- Hoàn chỉnh tập thuyết minh
HOÀN CHỈNH MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ TOYOTA 4E-FE
Giới thiệu chung
Động cơ 4E-FE được sử dụng rộng rãi trên các loại xe của TOYOTA như:
Toyota Starlet Nhật, New Zealand, các nước Châu Âu
Toyota Corolla Nhật, Các nước Châu Á, Châu Âu, Bắc Mỹ
Toyota Corolla II Nhật, Các nước Châu Á, Châu Âu
Bảng 2.1: Các loại xe Toyota sử dụng động cơ 4E-FE
Hình 2.1: Động cơ Toyota 4E-FE
Thông số kỹ thuật động cơ 4E-FE
Số xylanh và cách bố trí 4 xylanh thẳng hàng
Dung tích xylanh 1.3L Đường kính xylanh 74.00mm
Công suất tối đa 74/6600(kW/rpm)
Momen xoắn cực đại 117/4000(Nm/rpm)
Kiểu cơ cấu phân phối khí DOHC
Nhiên liệu Xăng không chì
Tiêu chuẩn dầu bôi trơn SG hoặc SF
Hệ thống nhiên liệu EFI
Hệ thống đánh lửa Đánh lửa sử dụng bộ chia điện
Bugi DENSO: K16R-U, NGK: BPR5EYA
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật động cơ 4E-FE
Kiểm tra chi tiết trên động cơ
Kiểm tra điện áp của các cảm biến và các cơ cấu chấp hành có đúng với giá trị tiêu chuẩn hay không
Không nối sai các cực ắc quy khi kiểm tra điện áp
Nếu xảy ra các hiện tượng bất thường thì phải ngắt nguồn kịp thời
Sử dụng đồng hồ đo VOM phải đúng thang đo
Kiểm tra các mối nối tránh hiện tượng chạm mass
Chỉnh VOM ở thang đo V – DC
Điện áp ắc quy phải trên 11 V
Dây điện và các dụng cụ đặc biệt
Tiến hành đo các cực trên mạch và so sánh kết quả với bảng kiểm tra điện áp sau: Đầu nối Điều kiện Điện áp (volt)
VTA - E2 Contact On, bướm ga đóng 0.5 – 1
Contact On, bướm ga mở hoàn toàn 4.5 – 5
THW - E2 Không tải, nhiệt độ nước 80°C 0.2 – 1.0
THA - E2 Khóa điện mở ON, nhiệt độ khí nạp là 20°C 0.5 - 3.4
STA - E1 Động cơ quay khởi động > 6
VCC- E2 Khóa điện mở ON 4.5 - 5.5
IGF - E1 Cầm chừng Xung điện
Ne+-Ne- Cầm chừng Xung điện
2.3.2 Kiểm tra mạch cấp nguồn
Phát hiện các hư hỏng của mạch điện, kiểm tra hoạt động của khóa điện, relay chính
Không được lắp sai các cực ắc quy
Sử dụng đồng hồ đo phải đúng thang đo
Sơ đồ mạch cấp nguồn:
Hình 2.2: Sơ đồ mạch cấp nguồn cho ECU
B1 Kiểm tra điện áp giữa cực +B và E1
Bật khóa điện ở vị trí ON và sử dụng đồng hồ VOM để đo điện áp giữa các cực +B và E1 của ECU động cơ Sau đó, so sánh kết quả đo được với giá trị điện áp tiêu chuẩn là 9-14V.
Dùng đồng hồ VOM đo điện trở giữa cực +B và IG:
Khóa điện bật ON, +B- IG = 0
Khóa điện tắt OFF, +B- IG = ∞
Dùng đồng hồ VOM đo điện trở cực B+ và ST
Khóa điện ở vị trí ST, +B-ST = 0
Khóa điện ở vị trí tắt OFF, +B-ST = ∞
Hình 2.3: Cấu tạo relay chính
Dùng đồng hồ VOM kiểm tra điện trở giữa cực 1 và 2 của rơ le chính, điện trở giữa cực 1 và 2 : 60 - 90 Ω
Kiểm tra điện trở cực 3 và 4: ∞
Kiểm tra hoạt động của rơ le chính
Cấp nguồn 12 V cho các cực 1 và 2:
Dùng đồng hồ kiểm tra sự thông mạch giữa cực 3 và 4, điện trở cực 3-4: 0 Ω
2.3.3 Kiểm tra cảm biến MAP
Kiểm tra hoạt động của cảm biến áp suất đường ống nạp còn hoạt động tốt hay không
Xác định các chân của cảm biến
Xác định đúng các chân cảm biến trước khi cấp nguồn
Khi xảy ra sự cố bất thường phải tiến hành tắt công tắc máy
Các dụng cụ tháo lắp cần thiết: cờ lê, khoá vòng miệng, tua vít, kiềm
Tháo giắc nối của cảm biến áp suất đường ống nạp
B1: Xác định các cực của Cảm biến
Hình 2.4: Sơ đồ các cực của cảm biến MAP
Dùng đồng hồ chân không tạo các giá trị theo nhà chế tạo
Cấp nguồn cho cảm biến: VC – E2 (5V)
Đo độ sụt áp tại cực PIM
Hình 2.5: Giá trị điện áp cảm biến MAP
2.3.4 Kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga TPS
Xác định được các chân của cảm biến
Kiểm tra hoạt động của cảm biến ở các chế độ vận hành còn tốt hay không
Xác định đúng các chân của cảm biến trước khi cấp nguồn
Khi xảy ra sự cố cần tiến hành phải tiến hành tắt công tắc máy
Sơ đồ mạch điện, dây điện và các dụng cụ cần thiết
Hình 2.6: Sơ đồ mạch điện cảm biến vi trí bướm ga
Để xác định các cực của cảm biến, cần đo giá trị điện trở giữa từng cặp cực trong quá trình xoay trục bướm ga từ vị trí đóng sang mở Cặp cực có giá trị không thay đổi là VC - E2.
+ Cặp cực có giá trị tăng từ nhỏ đến lớn: VTA - E2
+ Cặp cực có giá trị giảm từ lớn đến nhỏ: VTA - VC
Kiểm tra điện trở của VTA-E2 từ vị trí ga đóng đến ga mở cho thấy điện trở tăng đều Khi đo điện áp, cấp nguồn Vc (5V) - E2 (mass), điện áp tại cực VTA-E2 ở vị trí ga đóng dao động từ 0,5-1V, trong khi ở vị trí ga mở, điện áp cần tăng đều đạt tối đa từ 4,5 đến 5V.
Bảng giá trị điện áp của cảm biến vị trí bướm ga TPS
Tên cặp cực Điện áp (V)
VTA – E2 Bướm ga đóng hoàn toàn 0.5 - 1
Bướm ga mở hoàn toàn 4.5 - 5
2.3.5 Kiểm tra cảm biến nhiệt độ khí nạp
Kiểm tra khả năng hoạt động của cảm biến
Kiểm tra tín hiệu từ cảm biến có gửi về ECU động cơ hay không
Không lắp sai các đầu dây cáp ắc quy
Trước khi tháo giắc ra khỏi cảm biến để kiểm tra cần phải tắt công tắc máy
Khi kiểm tra phải cẩn thận tránh xảy ra hiện tượng chạm mass
Đồng hồ kiểm tra: Đồng hồ VOM, nhiệt kế, nước nóng, …
Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp
Hình 2.7: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp
Kiểm tra nguồn 5V từ ECU cấp cho cảm biến
Rút giắc cảm biến, đo điện trở giữa cực THA và E2 và so sánh với bảng giá trị chuẩn
Cắm giắc cảm biến, đo điện áp giữa cực THA và E2 và so sánh với bảng giá trị chuẩn
Bảng giá trị tiêu chuẩn cảm biến nhiệt độ khí nạp THA
Cực Nhiệt độ (°C) Điện trở (KΩ) Điện áp (V)
2.3.6 Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Kiểm tra khả năng hoạt động của cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Kiểm tra tín hiệu từ cảm biến có gửi về ECU động cơ hay không
Không được lắp sai các cực của ắc quy
Phải tắt công tắc máy trước khi tháo giắc ra khỏi cảm biến
Cẩn thận kiểm tra tránh hiện tượng chạm mạch
Đồng hồ đo VOM, nhiệt kế, nước nóng,
Hình 2.8: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Kiểm tra nguồn 5V cấp cho cảm biến
Kiểm tra điện trở cảm biến theo nhiệt độ của nước làm mát:
Nung nóng cảm biến với nước nóng và kiểm tra điện trở cảm biến so với bảng giá trị tiêu chuẩn bên dưới
ECU sẽ làm việc ở chế độ tiêu chuẩn là 80oC khi cảm biến nhiệt độ nước làm mát có vấn đề
Bảng giá trị tiêu chuẩn của cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT
Nhiệt độ nước làm mát (°C) Điện trở cảm biến (KΩ) Điện áp THW – E2 (V)
Kiểm tra điện áp cực THW-E2
Bảng giá trị điện áp giữa cực THW và E2
Cực Điều kiện Điện áp (V)
Contact mát ON – Cảm biến hở mạch 5V Contact mát ON – Cảm biến ngắn mạch 0V
Thay thế các chi tiết hư hỏng trên động cơ
2.4.1 Thay thế cá bugi hỏng
Hình 2.9: Thay thế các bugi hỏng
2.4.2 Thay thế đèn ở đồng hồ taplo
Hình 2.10: Thay thế các đèn hỏng của đồng hồ taplo
2.4.3 Thay thế cầu chì hỏng
Hình 2.11: Thay thế cầu chì hỏng
Hình 2.12: Thay thế các relay hỏng
Vận hành động cơ
- Kiêm tra nước làm mát của động cơ
- Kiểm tra nhớt làm mát
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ
- Cấp nguồn cho động cơ bằng ắc qui 12V
- Bật công tắc máy khởi động động cơ
- Kiểm tra đèn check Engine trên đồng hồ táp lô có báo lỗi hay không
- Kiểm tra các đường ống nhiên liệu và nước làm mát có sự rò rỉ nào không
Sửa lỗi
Mã lỗi 33: Idle air control (IAC) valve – malfunction
2.6.1 Kiểm tra và vệ sinh van điều khiển cầm chừng (IACV)
Hình 2.13: Vệ sinh van IAC
Hình 2.14: Vệ sinh bướm ga
2.6.2 Sửa lỗi trên ECU động cơ
Thay thế điện trở hỏng của chân RSO
Hình 2.15: Mặt trước ECU động cơ
Hình 2.16: Mặt sau ECU động cơ
Bố trí lại đường dây điện trên mô hình động cơ
Hình 2.17: Bố trí lại đường dây điện
Hoàn thiện mô mình động cơ
Hình 2.18: Phía trước mô hình
Hình 2.19: Phía sau mô hình
Hình 2.20: Bên trái mô hình
Hình 2.21: Bên phải mô hình
HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 4E-FE
Khái quát về ECU
ECU (Electronic Control Unit) đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển điện tử bằng cách xác định lượng phun nhiên liệu, thời điểm phun và lượng không khí nạp vào, phù hợp với điều kiện lái xe ECU thực hiện điều này dựa trên các tín hiệu từ cảm biến và công tắc khác nhau Ngoài ra, ECU còn chuyển tiếp các tín hiệu để điều khiển các bộ chấp hành.
Các chức năng của ECU động cơ bao gồm điều khiển hệ thống phun nhiên liệu điện tử (EFI), điều khiển hệ thống lái điện (ESA), điều khiển tốc độ không tải (ISC), chức năng chẩn đoán, các chức năng an toàn và dự phòng, cùng với những chức năng khác.
Các giắc cắm từ ECU
Hình 3.1: Sơ đồ vị trí giắc cắm thực tế ECU động cơ 4E-FE
Hình 3.2: Sơ đồ vị trí giắc cắm ECU động cơ 4E-FE
Ký hiệu Tên gọi Vị trí chân trên ECU
+B Nguồn cung cấp cho ECU B9
BATT Nguồn cung cấp thường xuyên cho ECU B2
STA Tín hiệu máy khởi động A11
IGT Tín hiệu thời điểm đánh lửa A6
IGF Tín hiệu hồi tiếp đánh lửa A7
NE Tín hiệu số vòng quay động cơ A21
NE- Cực âm tín hiệu số vòng quay động cơ A9
VCC Điện áp 5V không đổi A18
VTA Tín hiệu độ mở bướm ga A17
PIM Tín hiệu áp suất đường ống nạp A4
THA Tín hiệu cảm biến nhiệt độ không khí nạp A5
THW Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát A3
OX Tín hiệu cảm biến oxy A10
VF Điện áp phản hồi B16
FC Điều khiển bơm nhiên liệu B4
RSC Đóng van cuộn dây quay A1
RSO Mở van cuộn dây quay A14
TE1 Cực kiểm tra động cơ No.1 A2
TE2 Cực kiểm tra động cơ No.2 A15
ACT Tín hiệu hệ thống A/C B14
NSW Công tắc khởi động trung gian B8
KNK Tín hiệu cảm biến tiếng gõ A23
W Cực báo kiểm tra động cơ B10
Bảng 3.1.2: Ký hiệu và vị trí các cực của ECU
3.1.3 Sơ đồ mạch điện điều khiển
Hình 3.3: Sơ đồ mạch diều khiển động cơ 4E-FE
3.1.4 Điện nguồn cung cấp cho ECU
Mạch nguồn là các mạch điện cung cấp điện cho ECU của động cơ Các mạch điện này bao gồm khoá điện, rơle chính EFI
Hình 3.4: Sơ đồ mạch cấp nguồn cho ECU
Sơ đồ trên minh họa mạch cấp nguồn cho ECU, trong đó rơle chính EFI được điều khiển trực tiếp bởi khoá điện Khi khoá điện được bật ở chế độ ON, dòng điện sẽ chạy vào cuộn dây của rơle chính EFI, dẫn đến việc tiếp điểm rơle đóng lại Nhờ đó, dòng điện từ ắc quy sẽ cung cấp nguồn cho cực +B của ECU động cơ.
ECU động cơ có ba mạch nối mát cơ bản sau:
- Nối mass để điều khiển ECU động cơ (E1)
- Cực E1 này là cực tiếp mass của ECU động cơ và thường được nối với buồng nạp khí của động cơ
- Nối mass cho cảm bỉến (E2)
- Các cực E2 là các cực tiếp mass của cảm biến, và nó được nối với cực El trong ECU động cơ
Các cảm biến được bảo vệ khỏi việc phát hiện các trị số điện áp lỗi nhờ vào việc duy trì điện thế tiếp mát của cả cảm biến và ECU động cơ đồng thời.
- Nối mass để điều khiển bộ chấp hành (E01, E02)
Các cực E01 và E02 đóng vai trò là cực tiếp mass cho bộ chấp hành, van ISC, và bộ sấy cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu Tương tự như cực E1, E01 và E02 được kết nối gần buồng nạp khí của động cơ.
+ E1: các cực ECU nối với âm ắc quy
+ E01 và E02: các cực nối mass của các bộ chấp hành như kim phun, van ISC, điện trở cảm biến ôxy
Hình 3.5: Sơ đồ mạch nối mass
Các cảm biến trên động cơ 4E-FE
3.2.1 Cảm biến chân không MAP
Hình 3.6: Vị trí cảm biến chân không MAP
Cảm biến chân không, hay cảm biến áp suất trong đường ống nạp MAP (Manifold Absolute Pressure Sensor), là thiết bị xác định lưu lượng khí nạp thông qua việc kiểm tra độ chân không trong đường ống Với thiết kế gọn nhẹ, cảm biến này được lắp đặt bên ngoài đường ống nạp, không gây cản trở cho dòng khí nạp như các loại cảm biến khác Nhờ việc tích hợp IC vào cảm biến, nó có khả năng cảm nhận áp suất trong đường ống nạp thông qua tín hiệu PIM.
ECU xác định được thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản trên cơ sở của tín hiệu PIM
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Cảm biến bao gồm một màng silicon có độ dày 0.25mm ở mép và 0.025mm ở trung tâm, kết hợp với buồng chân không và một IC Một mặt của màng silicon tiếp xúc với độ chân không trong ống nạp, trong khi mặt còn lại được đặt trong buồng chân không với áp suất cố định trước đó.
Hình 3.7: Cấu tạo cảm biến MAP
Cảm biến đo lưu lượng không khí nạp hoạt động dựa trên mối quan hệ giữa độ chân không trong đường ống nạp và lưu lượng không khí Khi lưu lượng không khí nạp giảm, độ chân không trong ống nạp sẽ tăng lên và ngược lại Độ chân không này được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp bởi một IC bên trong cảm biến và gửi về ECU để xác định chính xác lưu lượng không khí nạp.
Hình 3.8: Hình dạng màng silicon thay đổi theo áp suất
Khi áp suất trong đường ống nạp thay đổi, hình dạng của màng silicon cũng sẽ thay đổi, dẫn đến sự biến đổi của trị số điện trở Sự thay đổi này làm tín hiệu điện áp từ IC gửi về ECU biến động theo áp suất trong đường ống nạp ECU luôn cung cấp điện áp ổn định là 5 vôn cho IC Khi áp suất trong đường ống nạp tăng, tín hiệu điện áp từ chân PIM gửi về ECU cũng sẽ tăng theo, và ngược lại.
Các cực của cảm biến
VC: Nguồn 5V cấp từ ECU
PIM: Điện áp tín hiệu xác định lưu lượng không khí nạp
Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp và áp suất đường ống nạp
Hình 3.9: Mạch điện cảm biến MAP
Tín hiệu điện áp của cảm biến đạt mức cao nhất khi áp suất trong đường ống nạp ở mức tối đa, điều này xảy ra khi công tắc máy bật, động cơ tắt hoặc khi bướm ga mở rộng đột ngột Ngược lại, tín hiệu điện áp sẽ giảm xuống mức thấp nhất khi cánh bướm ga đóng hoặc khi giảm tốc.
3.2.2 Cảm biến vị trí bướm ga
Hình 3.11: Vị trí cảm biến bướm ga trên mô hình
Cảm biến vị trí bướm ga được gắn trên trục của cánh bướm ga, có chức năng chuyển đổi góc mở của bướm ga thành điện áp Tín hiệu này, được gọi là độ mở bướm ga (VTA), sẽ được truyền đến ECU động cơ để điều khiển hoạt động của động cơ một cách hiệu quả.
ECU sử dụng thông tin vị trí cánh bướm ga để biết:
- Chế độ làm việc của động cơ: cầm chừng, bướm ga mở một phần, bướm ga mở rộng
- Trạng thái tải động cơ và kiểm soát khí thải
- Sự hiệu chỉnh tỉ lệ hòa khí
- Hiệu chỉnh sự tăng công suất
- Điều khiển cắt nhiên liệu
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Cảm biến vị trí bướm ga trên động cơ 4E-FE là loại tuyến tính, cho phép xác định liên tục vị trí mở của bướm ga theo quy luật đường thẳng, từ đó nâng cao độ chính xác trong việc nhận biết góc mở của bướm ga.
Hình 3.12: Sơ đồ mạch điện đường đặc tính cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga bao gồm một điện trở và một con trượt, với nguồn điện áp 5V từ ECU cấp vào hai đầu điện trở Khi cánh bướm ga mở ra, con trượt di chuyển trên điện trở, dẫn đến sự thay đổi tín hiệu điện áp Tín hiệu điện áp VTA từ con trượt gửi về ECU, cho phép xác định chính xác độ mở của cánh bướm ga; điện áp ra sẽ cao hơn khi con trượt gần vị trí VC.
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp đặt trên thân bướm ga, có chức năng chuyển đổi góc quay của cánh bướm ga thành tín hiệu điện áp Khi bướm ga mở, tín hiệu điện áp sẽ tăng lên, với mức điện áp ở tốc độ cầm chừng dao động từ 0.6 đến 0.9 V, cho phép ECM nhận biết bướm ga đang ở trạng thái đóng Ngược lại, khi bướm ga mở rộng, tín hiệu điện áp sẽ nằm trong khoảng từ 3.5 đến 4.7 V.
Cảm biến NE của động cơ 4E-FE được bố trí trong bộ chia điện
Tín hiệu NE được sử dụng để xác định tốc độ động cơ, sau đó gửi thông tin về ECU để điều chỉnh góc đánh lửa sớm và lượng nhiên liệu phun.
NE còn điều khiển tốc độ cầm chừng, điều khiển relay bơm…
Hình 3.13: Vị trí cảm biến NE
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Tín hiệu NE là một loại cảm biến cuộn dây điện từ, được tạo ra bởi khe không khí giữa cảm biến và các răng trên rotor Cảm biến này bao gồm nam châm vĩnh cửu, vấu tín hiệu và cuộn dây, được bố trí gần răng tín hiệu của rotor Rotor cảm biến được gắn vào trục quay của bộ chia điện.
Hình 3.14: Sơ đồ mạch điện cảm biến NE
Khi rotor quay, từ thông trong cuộn dây sẽ thay đổi, tạo ra sức điện động dạng xung xoay chiều Tín hiệu này sau đó được gửi về ECU Cảm biến nhiệt độ không khí nạp THA đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp (THA) được lắp đặt tại lọc không khí nhằm xác định mật độ không khí vào động cơ khi nhiệt độ thay đổi Tín hiệu từ cảm biến này được ECU kết hợp với cảm biến lưu lượng không khí nạp để tính toán khối lượng không khí nạp vào động cơ.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Cảm biến sử dụng chất bán dẫn với trị số nhiệt điện trở âm, cho phép điều chỉnh điện trở dựa trên nhiệt độ không khí nạp Khi nhiệt độ không khí nạp cao hơn 20°C, ECU sẽ giảm lượng phun nhiên liệu, ngược lại, nếu nhiệt độ thấp hơn 20°C, ECU sẽ tăng lượng phun Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ và tiết kiệm nhiên liệu.
Hình 3.15: Vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp THA
Khi mạch điện của cảm biến gặp sự cố, ECU sẽ thiết lập giá trị cố định là 20°C để đảm bảo động cơ vẫn hoạt động, đồng thời kích hoạt đèn cảnh báo check engine Sự thay đổi lượng nhiên liệu phun dựa trên nhiệt độ không khí nạp là không đáng kể.
Hình 3.16: Cấu tạo và mạch điện cảm biến THA
3.2.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát THW
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Các cơ cấu chấp hành
Hình 3.23: Sơ đồ mạch điện hệ thống khởi động
Khi công tắc ở vị trí ST và tay số ở vị trí P, dòng điện sẽ được truyền đến ECU qua cực STA, đi qua cuộn dây rơ le ST và trở về mặt đất, từ đó điều khiển rơ le đóng lại Khi rơ le đóng, dòng điện từ ắc quy sẽ chảy qua tiếp điểm rơ le ST đến máy khởi động.
Tín hiệu khởi động STA đóng vai trò quan trọng trong quá trình khởi động, không chỉ xác định thời điểm khởi động mà còn điều khiển thời gian phun, góc đánh lửa sớm và tốc độ cầm chừng.
3.3.2 Hệ thống phun nhiên liệu điện tử (EFI)
Hệ thống phun nhiên liệu có mục đích cung cấp lượng nhiên liệu chính xác vào thời điểm đã được tính toán Dựa vào tín hiệu từ cảm biến, ECU sẽ điều khiển việc mở hoặc đóng kim phun Đảm bảo hệ thống phân phối nhiên liệu hoạt động hiệu quả, tiết kiệm và an toàn là điều cần thiết.
Nguyên lý hoạt động của ECU là nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến và van điều khiển Khi đến thời điểm phun nhiên liệu, ECU sẽ cấp dòng điện cho kim phun, khiến kim phun nhấc lên và phun nhiên liệu vào đường ống nạp nhờ áp suất trong đường ống nhiên liệu.
Hệ thống nhiên liệu bao gồm các thành phần quan trọng như thùng nhiên liệu, bơm nhiên liệu, lọc nhiên liệu, đường ống, bộ dập dao động, ống phân phối, kim phun và bộ điều áp, tất cả đều đóng vai trò thiết yếu trong việc cung cấp và quản lý nhiên liệu cho động cơ.
Hình 3.24: Cấu tạo bơm xăng
Bơm nhiên liệu 12V được dẫn động bằng động cơ điện, hút nhiên liệu từ thùng xăng và cung cấp dưới áp suất nhất định đến lọc nhiên liệu Sau đó, nhiên liệu đi qua bộ dập dao động trước khi vào ống phân phối Lượng nhiên liệu thừa sẽ trở về thùng chứa qua bộ điều áp Tại ống phân phối, nhiên liệu được cung cấp đến các kim phun trên đường ống nạp động cơ Dưới áp suất nhiên liệu, khi van kim mở, nhiên liệu sẽ được phun gián đoạn vào đường ống nạp với chu kỳ nhất định Áp suất nhiên liệu do bơm cung cấp dao động từ 3,5 đến 6,0 kg/cm2, trong khi áp suất trong hệ thống được kiểm soát ở mức 2,7 đến 3,2 kg/cm2 nhờ bộ điều áp.
Bơm được bố trí bên trong thùng nhiên liệu Ưu điểm là cách âm tốt, luôn được làm mát và khuyết điểm là bảo dưỡng, thay thế khó khăn
Cánh bơm quay từ mô tơ để nén nhiên liệu, trong khi van một chiều đóng lại khi bơm dừng nhằm duy trì áp suất trong đường ống nhiên liệu, giúp khởi động dễ dàng hơn Thiếu áp suất dư có thể dẫn đến hiện tượng hóa hơi nhiệt ở nhiệt độ cao, gây khó khăn trong việc khởi động.
Van an toàn mở ra khi áp suất phía cửa ra quá cao, nhằm ngăn chặn áp suất nhiên liệu trở nên quá cao này
Bơm nhiên liệu chỉ hoạt động khi khởi động động cơ hoặc khi động cơ đang nổ máy Ngay cả khi khóa điện ở vị trí ON, bơm nhiên liệu sẽ không hoạt động nếu động cơ chưa được khởi động.
Hình 3.25: Bơm xăng khi công tắc ở vị trí ON
Hình 3.26: Bơm xăng khi công tắc ở vị trí OFF
Khi khởi động động cơ, tín hiệu STA được gửi đến ECU, giúp ECU điều khiển tranzito ON Điều này làm cho relay mở mạch ON, cho phép dòng điện chạy vào bơm nhiên liệu, từ đó kích hoạt bơm hoạt động.
Sau khi khởi động, ECU động cơ nhận tín hiệu NE từ cảm biến vị trí trục khuỷu, giúp tranzito duy trì hoạt động liên tục của bơm nhiên liệu.
Hình 3.27: Mạch điều khiển bơm xăng khi động cơ đang nổ
Khi khóa điện được bật ON, nếu động cơ ngừng hoạt động và tín hiệu NE mất, ECU sẽ điều khiển tranzito OFF, dẫn đến việc Relay mở mạch OFF và làm ngừng hoạt động của bơm nhiên liệu.
Hình 3.28: Mạch điện điều khiển bơm xăng khi động cơ tắt máy
Lọc nhiên liệu là thiết bị quan trọng giúp loại bỏ các tạp chất có trong nhiên liệu, đảm bảo hệ thống nhiên liệu hoạt động hiệu quả Sau khi được lọc, nhiên liệu sẽ được cung cấp đến bộ dập dao động để tiếp tục quá trình.
Bộ dập dao động thường được lắp đặt tại đường nhiên liệu vào ống phân phối, có chức năng giảm thiểu các xung nhiên liệu do bơm tạo ra và sự đóng mở của các kim.
Trong quá trình phun nhiên liệu, bộ dập dao động đóng vai trò quan trọng với cấu trúc chính gồm một màng và một lò xo Bộ phận này giúp hấp thụ các xung dao động áp suất trong hệ thống, đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định.
3.3.2.4 Bộ điều áp Được bố trí trên ống phân phối, có chức năng giữ cho áp suất phun của kim phun là không đổi
Cấu trúc của bộ điều áp bao gồm một màng chia thành hai phần: buồng trên chứa nhiên liệu và van điều áp, trong khi buồng dưới chứa lò xo và được tác động bởi độ chân không sau bướm ga.