TỔNG QUAN
Lý do chọn đề tài
Sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã cải thiện đời sống xã hội và nâng cao nhu cầu hưởng thụ của con người, đòi hỏi các ngành công nghiệp phục vụ phải đáp ứng ngày càng khắt khe hơn Ngành công nghiệp giao thông cũng không ngoại lệ, cần nghiên cứu để đáp ứng kịp thời những nhu cầu này Trong đó, ngành công nghiệp ô tô đóng vai trò quan trọng, chủ yếu sử dụng động cơ đốt trong.
Ngành công nghiệp ô tô tại Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ, điều này tạo ra nhu cầu cấp thiết về đội ngũ nhân lực chất lượng Việc sở hữu kỹ sư và công nhân kỹ thuật có trình độ và năng lực cao là rất quan trọng để đáp ứng yêu cầu của ngành công nghiệp này.
Sinh viên ngành ô tô cần tài liệu chuẩn để phục vụ cho việc giảng dạy và học tập, nhằm nắm bắt các công nghệ ô tô đời mới Việc này không chỉ hỗ trợ giảng viên trong quá trình giảng dạy mà còn giúp sinh viên nâng cao kiến thức và kỹ năng cần thiết cho nghề nghiệp tương lai.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
Giáo viên cần tạo điều kiện thuận lợi để sinh viên nhanh chóng tiếp cận các vấn đề liên quan đến hệ thống điều khiển trên động cơ Toyota Vios 2019.
Giúp các sinh viên dễ dàng hơn trong việc kiểm tra, đo kiểm các cảm biến và các tín hiệu của hệ thống cung cấp nhiên liệu
Giúp sinh viên tìm hiểu tiếp cận dễ dàng hơn các hệ thống mới trên động cơ
Thu thập các tài liệu liên quan đến động cơ 2NR-FE (1.5L) trên xe Toyota Vios
Tìm hiểu hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ 2NR-FE (1.5L).
Phương pháp nghiên cứu
Tham khảo tài liệu, thu thập tất cả các thông tin liên quan
Quan sát hình ảnh thực tế liên quan đến hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ 2NR-FE (1.5L) trên động cơ Toyota Vios 2019
Nghiên cứu chuyên sâu hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ.
Kế hoạch nghiên cứu
Đề tài được thực hiện trong vòng 15 tuần, các công việc được bố trí như sau:
Giai đoạn 1: Thu thập tài liệu, xác định nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, xác định mục tiêu nghiên cứu
Giai đoạn 2: Nghiên cứu, phân tích và đánh giá đối tượng
Giai đoạn 3: Viết thuyết minh và hoàn thiện đề tài.
Giới thiệu về động cơ 2NR-FE
Toyota Vios là mẫu xe bán chạy nhất trong phân khúc hạng B trong nhiều năm qua Phiên bản 2019 được trang bị động cơ 2NR-FE (1.5L) với hệ thống điều phối van biến thiên thông minh kép Dual VVT-i, mang lại hiệu suất lái xe ổn định Khung gầm cứng cáp cùng khả năng giảm xóc và chống rung tốt giúp hành khách cảm thấy thoải mái và êm ái trên mọi hành trình.
Toyota Vios 2019 có 3 phiên bản E MT, E CVT và G CVT Hệ thống Dual VVT-i điều chỉnh thời gian trên cả trục cam nạp và xả
Các thông số kỹ thuật về động cơ của xe Toyota Vios 2019
Mã động cơ 2NR - FE (1.5L)
Loại 4 xi-lanh thẳng hàng, 16 van DOHC Dual
Công suất tối đa (hp/rpm) 107/ 6.000
Mô-men xoắn tối đa (Nm/rpm) 140/ 4.200
Tiêu chuẩn khí xả Euro 4
Mức tiêu thụ nhiên liệu
(Kết hợp - Đô thị - Cao tốc)
Bảng 1: Các thông số kỹ thuật về động cơ của xe Toyota Vios 2019
Mục đích
Chuẩn bị và cung cấp hỗn hợp hơi xăng và không khí cho động cơ là rất quan trọng, đảm bảo rằng số lượng và thành phần của hỗn hợp này luôn phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ xăng bao gồm các thiết bị chính như thùng xăng, bơm xăng và lọc xăng Đối với hệ thống phun nhiên liệu điện tử, các thành phần bổ sung bao gồm ống phân phối, kim phun chính, kim phun khởi động lạnh, bộ điều áp, bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu, hệ thống điều khiển kim phun và ECU.
Phân loại hệ thống nhiên liệu trên động cơ xăng
Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng được chia thành hai loại chính: bộ chế hoà khí và hệ thống phun xăng điện tử.
1.7.1 Hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hoà khí
Hình 1.1: Cấu tạo hệ thống nhiên liệu
1.7.1.2 Chức năng một số bộ phận chính
Bơm xăng: hút xăng từ thùng xăng lên bộ chế hòa khí.
Bình lọc xăng: lọc sạch cặn bẩn trong xăng.
Bầu lọc không khí: Làm sạch không khí.
Bộ chế hòa khí: hòa trộn xăng và không khí tạo thành hòa khí.
1.7.1.3 Sơ đồ khối hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hoà khí
Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hoà khí
Khi động cơ hoạt động, xăng từ thùng được bơm lên buồng phao của bộ chế hòa khí Trong quá trình pitton đi xuống, độ chân không trong xilanh được tạo ra, khiến không khí được hút qua bầu lọc khí và vào bộ chế hòa khí Tại đây, không khí sẽ hòa trộn với xăng trong buồng phao, tạo thành hỗn hợp khí trước khi đi vào xilanh qua ống nạp.
1.7.2 Hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử
Hình 1.3: Cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử
1.7.2.2 Hệ thống phun xăng có thêm một số bộ phận
Cảm biến: Tiếp nhận các thông số của động cơ (nhiệt độ, số vòng quay, …)
Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến để điều chỉnh kim phun, đảm bảo tỷ lệ hoà khí phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ.
Bộ điều chỉnh áp suất: Giữ ổn định áp suất xăng trong kim phun
Kim phun: Dạng van, điều khiển bằng tín hiệu điện
1.7.2.3 Sơ đồ khối hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử
Hình 1.4: Sơ đồ khối hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử
Khi động cơ hoạt động, bơm xăng và bộ điều chỉnh áp suất đảm bảo xăng tại kim phun luôn có áp suất ổn định Quá trình phun xăng được điều khiển bởi bộ điều khiển phun, trong khi không khí được hút vào xilanh nhờ sự chênh lệch áp suất Nhờ vào việc điều chỉnh dựa trên nhiều thông số về tình trạng và chế độ làm việc của động cơ, tỷ lệ hòa khí luôn được tối ưu hóa phù hợp với yêu cầu vận hành của động cơ.
1.7.3 Ưu điểm của hệ thống phun xăng điện tử so với sử dụng bộ chế hòa khí
Suất tiêu hao nhiên liệu được giảm thiểu nhờ việc đảm bảo chính xác hệ số thừa không khí α, tối ưu cho mọi chế độ hoạt động của động cơ và đồng đều giữa các xi lanh.
ECU sẽ tự động điều chỉnh lượng xăng phù hợp với từng chế độ vận hành của động cơ, giúp tối ưu hóa lượng nhiên liệu sử dụng Điều này dẫn đến việc tiêu thụ nhiên liệu hiệu quả hơn, tiết kiệm chi phí cho người dùng.
Ở các chế độ chuyển tiếp động cơ hoạt động tốt hơn, đảm bảo chạy không tải ổn định hơn
Khí thải được giảm thiểu độc hại nhờ vào việc tối ưu hóa thành phần hòa khí cho tất cả các chế độ hoạt động, dẫn đến chất lượng cháy tốt hơn và hiệu quả xử lý khí thải trong quá trình thải ra.
Hoạt động tốt trong mọi mọi điều kiện thời tiết, địa hình hoạt động, không phụ thuộc vào tư thế của xe
Có khả năng sử dụng các hệ thống và thiết bị tự chẩn đoán
Cấu tạo của hệ thống lọc nhiên liệu và không khí rất phức tạp, đòi hỏi tiêu chuẩn chất lượng cao để đảm bảo hiệu suất tối ưu Việc bảo trì và sửa chữa hệ thống này cần phải được thực hiện bởi những kỹ thuật viên có trình độ chuyên môn cao.
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU VÀ
KHÔNG KHÍ TRÊN ĐỘNG CƠ 2NR-FE (1.5L)
Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu
Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 2NR-FE
6 Bộ lọc than hoạt tính
8 Cảm biến lưu lượng và nhiệt độ khí nạp
13 Cảm biến vị trí bướm ga
14 Cảm biến vị trí bàn đạp ga
15 Cảm biến vị trí trục cam
16 Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu
17 Ống phân phối nhiên liệu
20 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
21 Cảm biến vị trí trục khuỷu
Nhiên liệu được bơm từ bình chứa qua lọc để đến bộ giảm rung, giúp hấp thụ dao động áp suất do phun nhiên liệu Áp suất nhiên liệu được duy trì ổn định ở mức 2.9kg/cm² nhờ bộ điều áp trong bình Các kim phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp theo tín hiệu được tính toán bởi ECU.
Cấu tạo của hệ thống cung cấp nhiên liệu
Bơm nhiên liệu, một loại bơm cánh gạt, được lắp đặt trong thùng xăng, giúp giảm tiếng ồn và rung động so với bơm trên đường ống Các thành phần chính của bơm bao gồm mô tơ, hệ thống bơm nhiên liệu, van một chiều, van an toàn và bộ lọc, tất cả được kết hợp thành một khối thống nhất.
Hình 2.2: Kết cấu của bơm xăng điện
Rôto quay dẫn động cánh bơm, giúp gạt nhiên liệu từ cửa vào đến cửa ra của bơm Quá trình này tạo ra độ chân không tại cửa vào, cho phép hút nhiên liệu vào và tạo áp suất tại cửa ra để đẩy nhiên liệu đi.
Van an toàn (2) mở khi áp suất vượt quá áp suất giới hạn cho phép (khoảng 6 kG/cm 2 )
Van một chiều có vai trò quan trọng khi động cơ ngừng hoạt động, giúp duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu Khi kết hợp với bộ ổn định áp suất, van này đảm bảo nhiên liệu không bị hoá hơi ở nhiệt độ cao, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc khởi động lại động cơ Nếu không có áp suất dư, việc khởi động lại sẽ trở nên khó khăn hơn.
2.2.1.3 Ðiều khiển bơm nhiên liệu:
Bơm nhiên liệu chỉ hoạt động khi động cơ đang chạy, giúp ngăn ngừa việc nhiên liệu bị bơm đến động cơ khi khóa điện ở chế độ ON mà động cơ chưa khởi động Hiện nay, có nhiều phương pháp điều khiển bơm nhiên liệu hiệu quả.
Khi động cơ khởi động
Dòng điện từ cực ST2 của khóa điện dẫn đến cuộn dây máy khởi động (kí hiệu ST), đồng thời tiếp tục từ cực STA của ECU thông qua tín hiệu STA.
Khi tín hiệu STA được gửi đến ECU, transistor công suất sẽ kích hoạt, cho phép dòng điện đi qua cuộn dây mở mạch (C/OPN) Điều này làm cho rơle mở mạch hoạt động, cung cấp nguồn điện cho bơm nhiên liệu, từ đó bơm bắt đầu hoạt động.
Khi động cơ đã khởi động
Sau khi động cơ khởi động, khóa điện chuyển từ vị trí Start (ST) về vị trí ON (IG2) Khi tín hiệu NE phát ra, cho thấy động cơ đang nổ máy, ECU duy trì trạng thái ON của transistor (Tr), giúp rơle mở mạch ON bơm nhiên liệu hoạt động liên tục.
Khi động cơ ngừng hoạt động, tín hiệu NE đến ECU động cơ sẽ bị tắt, dẫn đến việc transistor (Tr) ngừng hoạt động Hệ quả là dòng điện cung cấp cho cuộn dây của rơle mở mạch bị cắt, khiến cho rơle mở mạch ngừng hoạt động và dừng bơm nhiên liệu.
Hình 2.3: Sơ đồ mạch điều khiển bơm nhiên liệu
Hình 2.4: Bộ lọc nhiên liệu
Lọc nhiên liệu có chức năng loại bỏ tất cả các chất bẩn và tạp chất khỏi nhiên liệu, được lắp đặt ở phía áp suất cao của bơm nhiên liệu Ưu điểm của lọc này là giá thành rẻ và khả năng lọc sạch hiệu quả Tuy nhiên, nhược điểm của nó là tuổi thọ ngắn, với chu kỳ thay thế trung bình khoảng 4500 km.
Xăng được lọc qua lưới trước khi đến bơm nhiên liệu và bộ lọc, nơi lưới lọc bằng giấy có độ xốp từ 10 đến 15 micromet giữ lại các tạp chất lớn Sau đó, xăng tiếp tục qua tấm lọc của bộ lọc, nơi các tạp chất nhỏ khoảng 3 đến 5 micromet được giữ lại Kết quả là xăng ra khỏi bộ lọc tương đối sạch, sẵn sàng cho quá trình nạp vào động cơ.
Bộ giảm rung động giúp duy trì áp suất nhiên liệu ổn định ở mức 2,9 kg/cm² nhờ vào van điều áp, mặc dù vẫn có sự dao động nhỏ trong áp suất đường ống do quá trình phun nhiên liệu Thiết bị này hoạt động bằng cách hấp thụ các dao động thông qua một lớp màng, góp phần cải thiện hiệu suất của hệ thống.
2.2.4 Bộ ổn định áp suất (van điều áp)
Hình 2.6: Kết cấu bộ ổn định áp suất
Bộ điều chỉnh áp suất được đặt ở trong bình chứa nhiên liệu Nhiệm vụ của bộ điều áp là duy trì và ổn định áp suất trong đường ống
2.2.4.2 Nguyên lý làm việc của bộ ổn định
Khi bơm nhiên liệu hoạt động, áp suất trong đường ống tác động lên tấm màng của van điều áp Nếu áp suất này vượt quá độ cứng của lò xo, tấm màng sẽ bị ép xuống, mở van và cho phép nhiên liệu trở về bình xăng, từ đó làm giảm áp suất trong đường ống Nhờ đó, áp suất trong đường ống được duy trì ổn định tương đương với độ cứng của lò xo.
2.2.5 Kim phun xăng điện tử
Kim phun trên động cơ 2NR-FE là loại kim phun đầu dài, được trang bị tấm cao su cách nhiệt và giảm rung, giúp nâng cao hiệu suất hoạt động Các ống dẫn nhiên liệu đến kim phun được kết nối bằng giắc nối nhanh, đảm bảo quá trình cung cấp nhiên liệu diễn ra ổn định và hiệu quả.
Kim phun hoạt động dựa trên tín hiệu điện từ từ ECU, với lượng và thời điểm phun nhiên liệu được điều chỉnh phù hợp Kim phun được lắp đặt ở nắp quy lát gần cửa nạp của từng xy lanh, thông qua một tấm đệm cách nhiệt và được gắn chặt vào ống phân phối xăng.
Kim phun của xe Toyota Vios 2019 được điều khiển trực tiếp bởi ECU dựa trên tín hiệu từ các cảm biến, đảm bảo lượng phun chính xác trong quá trình khởi động Mẫu xe này chỉ được phân phối ở những thị trường có nhiệt độ môi trường không quá thấp như Trung Quốc, Việt Nam, Philippines, Malaysia và Indonesia, vì vậy hệ thống không trang bị kim phun khởi động lạnh.
2.2.5.1 Kết cấu và nguyên lý hoạt động của kim phun
Hình 2.7: Kết cấu kim phun nhiên liệu
Quy trình kiểm tra bảo dưỡng và sửa chữa
2.3.1 Các hư hỏng và cách khắc phục của hệ thống cung cấp nhiên liệu STT Hư hỏng Nguyên nhân hư hỏng Biện pháp khắc phục
1 Động cơ không khởi động
- Kim phun không phun nhiên liệu
- Bầu lọc, bình chứa, các đường ống dẫn bị tắc
- Bơm nhiên liệu không hoạt động
- Kiểm tra bình chứa, đường ống dẫn, bầu lọc
2 Động cơ nổ không đều
- Một vài kim phun bị tắc - Kiểm tra kim phun
- Tắc lỗ thông hơi chứa nhiên liệu, tắc đường ống, bầu lọc
- Kiểm tra van điều áp
- Vệ sinh các bộ phận bị kẹt, tắc
Tốc độ không tải của động cơ thấp
- Cảm biến bướm ga hỏng
- Thay thế cảm biến vị trí bướm ga
5 Thùng nhiên liệu bị hư hỏng
- Thùng bị nứt vỡ khi va chạm
6 ECU hỏng điều khiển sai
7 Khí thải có màu lạ
- Cảm biến Oxy hư hỏng
- Nhiên liệu có lẫn chất bẩn
- Kiểm tra, xúc rửa hệ thống nhiên liệu
Bảng 2: Các hư hỏng và cách khắc phục của hệ thống cung cấp nhiên liệu
2.3.2 Kiểm tra hệ thống cung cấp nhiên liệu
Dựa theo các triệu chứng của xe ta tiến hành kiểm tra các bộ phận của hệ thống nhiên liệu
2.3.2.1 Cách kiểm tra bơm nhiên liệu Kiểm tra hệ thống điện của bơm xăng:
Để kiểm tra bơm xăng, trước tiên bạn cần kiểm tra cầu chì Nếu cầu chì bị cháy, hãy thay thế bằng cầu chì mới có thông số tương tự Nếu sau khi thay cầu chì mà vẫn cháy, có thể mạch điện đang bị chập Nếu cầu chì không cháy, hãy bật chìa khóa xe và lắng nghe xem rơle bơm xăng có hoạt động hay không.
Bước 2: Sử dụng đồng hồ vạn năng VOM để kiểm tra độ sụt áp, xác định xem dây mass và dây nguồn có đủ điện áp và được kết nối đúng cách hay không Nếu kết quả kiểm tra cho thấy mọi thứ đều ổn, thì khả năng cao là bơm xăng đang gặp sự cố.
Bước 3: Kiểm tra bơm xăng: Cấp nguồn cho bơm xăng xem có chạy hay không Nếu bơm xăng không hoạt động ta thay thế bơm xăng mới
Kiểm tra áp suất nhiên liệu của bơm xăng:
Kiểm tra áp suất nhiên liệu của bơm xăng bao gồm hai bước chính: đầu tiên là kiểm tra bộ phận lọc xăng, sau đó là kiểm tra hoạt động của bơm bằng đồng hồ đo áp suất.
Kiểm tra bộ phận lọc xăng là rất quan trọng, vì nếu lọc xăng bị tắc, xe sẽ tăng tốc chậm, dễ khiến kỹ thuật viên nhầm lẫn với vấn đề của bơm xăng Do đó, nên tháo lọc xăng để kiểm tra và vệ sinh bằng súng hơi; nếu cần thiết, hãy thay mới lọc xăng để đảm bảo hiệu suất hoạt động của xe.
Để kiểm tra bơm xăng, sử dụng đồng hồ đo áp suất theo bảng hướng dẫn của thiết bị Sau khi gắn thiết bị đúng cách, khởi động động cơ và kiểm tra chỉ số trên đồng hồ Nếu áp suất đạt khoảng 3kg/cm², bơm xăng vẫn hoạt động tốt; ngược lại, nếu không đạt yêu cầu, cần kiểm tra và xem xét thay thế bơm.
2.3.2.2 Cách kiểm tra van điều áp
Đầu tiên cần kết nối đồng hồ đo áp suất vào đường ống cấp nhiên liệu
Khởi động xe và để động cơ chạy ở chế độ cầm chừng một vài phút rồi sau đó tắt động cơ
Khi quan sát đồng hồ đo áp suất trong quá trình động cơ hoạt động, cần đảm bảo rằng áp suất nhiên liệu đạt đúng thông số kỹ thuật Ngoài ra, áp suất này cũng phải duy trì ổn định ngay cả khi động cơ đã tắt.
Ghi lại thông số trên đồng hồ và so sánh với thông số chuẩn: khoảng 3kg/cm 2
Nếu áp suất nhiên liệu thấp hoặc cao hơn mức tiêu chuẩn, cần kiểm tra bơm nhiên liệu, bộ lọc nhiên liệu hoặc van điều áp có thể bị hư hỏng.
2.3.2.3 Cách kiểm tra kim phun a) Kiểm tra hoạt động của kim phun:
Kiểm tra âm thanh hoạt động phát ra từ mỗi kim phun
Khởi động động cơ và sử dụng ống nghe để kiểm tra hoạt động của kim phun Nếu không nghe thấy tiếng nhấc của kim phun, cần kiểm tra giắc nối dây, kim phun và tín hiệu phun từ ECU Đồng thời, cũng nên kiểm tra điện trở của kim phun.
Bước 1: Tháo các giắc nối đến kim phun
Bước 2: Dùng đồng hồ đo VOM đo điện trở giữa các chân của kim phun
Bước 3: So sánh giá trị đo được với giá trị tiêu chuẩn, với điện trở khoảng 14Ω Nếu không đạt yêu cầu, cần thay kim phun Tiếp theo, tiến hành kiểm tra lưu lượng phun.
Bước 2: Mở nắp capo, xác định vị trí kim phun
Bước 3: Tháo giắc cắm kim phun bằng cách rút hoặc tháo chốt cài
Bước 4: Tháo hết gioăng cao su làm kín xung quanh kim phun
Bước 5: Cho kim phun vào ống nghiệm, kiểm tra lưu lượng phun của từng kim phun
Bật công tắc ON để cấp nguồn cho bơm xăng hoạt động Kết nối điện âm và dương vào hai đầu kim phun theo đúng cách như giắc điện của kim phun trong vòng 15 giây.
Bước 7: Kiểm tra lưu lượng phun trong 15 giây, với lượng phun của mỗi kim phun dao động từ 39-49cc Sự chênh lệch lượng phun giữa các kim phun không được vượt quá 5cc Đồng thời, cần kiểm tra chùm tia phun và sự rò rỉ của kim phun để đảm bảo hiệu suất hoạt động tốt nhất.
- Nếu chùm tia phun bị lệch, phun không sương, góc độ phun không đúng thì thay mới kim phun
Khi kim phun gặp sự cố rò rỉ, áp suất dư trong hệ thống nhiên liệu sẽ giảm, dẫn đến khó khăn trong việc khởi động động cơ và xuất hiện nhiều khói đen trong quá trình vận hành.
- Kiểm tra sự rò rỉ nhiên liệu ở đầu kim phun, một phút không quá một giọt e) Kiểm tra mạch điện dẫn động kim phun:
Bước 1: Tháo giắc điện ra khỏi các kim phun
Bước 2: Bật công tắc máy về vị trí "ON”
Bước 3: Kiểm tra điện áp cung cấp đến mỗi cực của kim phun Nếu không có điện áp kiểm tra cầu chì, đường dây, rơ le, công tắc
Bước 4: Bật công tắc máy về vị trí "OFF”
Bước 5: Nối giắc điện đến các kim phun
Bước 6: Bật công tắc máy ở vị trí "ON" và kiểm tra điện áp tại các cực #10 và #20 của ECU cùng với điện áp ắc quy Nếu không có điện áp, hãy kiểm tra đường dây từ kim phun đến ECU.
Bước 7: Kết nối dây điện giữa cực #10 và #20 tại ECU, sau đó kích hoạt để kiểm tra hoạt động của từng kim phun Sử dụng thính giác hoặc cảm giác để xác định nếu kim phun không nhấc Nếu gặp vấn đề, cần kiểm tra cuộn dây điện trở của kim phun, sự tiếp xúc của giắc điện, hoặc kiểm tra xem kim phun có bị kẹt hay không.
Bước 8: Khởi động động cơ và kiểm tra tín hiệu phun của kim phun bằng cách:
- Dùng cảm giác kiểm tra sự rung động của các kim phun
Dùng Led để kiểm tra Nếu có dòng điện qua kim phun thì Led sẽ chớp, tắt Cách đấu đèn Led để kiểm tra tín hiệu phun:
Hình 2.10 Dùng LED kiểm tra kim phun
Giắc cắm kim phun bao gồm một dây mass chờ và một dây dương thường trực Để kết nối đèn LED, bạn cần nối chân dài của đèn vào dây dương và chân ngắn vào dây mass.
Hệ thống cung cấp không khí
2.4.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp không khí
Hình 2.11: Sơ đồ khối hệ thống nạp
Hệ thống nạp khí cung cấp không khí cần thiết cho quá trình cháy trong động cơ Không khí được lọc qua lọc gió, sau đó đi qua cảm biến lưu lượng khí nạp và cổ họng gió, tiếp theo là ống góp nạp và các đường ống trước khi đến các xylanh trong kỳ nạp.
2.4.2 Các bộ phận của hệ thống cung cấp không khí
Lọc không khí là quá trình quan trọng giúp làm sạch không khí trước khi vào động cơ, giảm thiểu sự mài mòn cho động cơ Đối với động cơ 2NR-FE, sử dụng bộ lọc thấm với lõi lọc bằng giấy Để duy trì hiệu suất vận hành, cần vệ sinh lọc gió sau khoảng 3.000km và thay thế lọc gió sau 20.000km, hoặc sớm hơn, khoảng 15.000km, nếu trong điều kiện không khí ô nhiễm hiện nay.
Các bộ phận tạo thành gồm: bướm ga, môtơ điều khiển bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga và các bộ phận khác
Bướm ga là thiết bị quan trọng trong động cơ, giúp điều chỉnh lượng không khí vào Cảm biến vị trí bướm ga được gắn trên trục để xác định độ mở của bướm ga, trong khi môtơ bướm ga có nhiệm vụ mở và đóng bướm ga Một lò xo hồi cũng được sử dụng để đưa bướm ga về vị trí cố định Môtơ bướm ga sử dụng công nghệ môtơ điện một chiều (DC), với độ nhạy cao và tiêu thụ năng lượng thấp.
Hình 2.12: Kết cấu cổ họng gió
4 Các bánh răng giảm tốc
5 IC HALL (cảm biến vị trí bướm ga)
ECU động cơ điều khiển dòng điện đến môtơ bướm ga, điều chỉnh góc mở của bướm ga thông qua cụm bánh răng giảm tốc Cảm biến vị trí bướm ga phát hiện góc mở thực tế và gửi thông tin phản hồi về ECU động cơ.
Khi không có dòng điện chạy qua mô tơ, lò xo hồi sẽ mở bướm ga đến vị trí cố định khoảng 70% Tuy nhiên, trong chế độ không tải, bướm ga có thể được đóng lại ở mức thấp hơn so với vị trí cố định.
Khi ECU động cơ phát hiện hư hỏng, đèn báo hư hỏng sẽ sáng trên bảng táp lô và nguồn đến mô tơ sẽ bị cắt Tuy nhiên, với bướm ga giữ ở góc mở khoảng 70%, xe vẫn có khả năng di chuyển an toàn đến điểm dừng.
2.4.2.3 Ống góp hút và đường ống nạp Ống góp hút và đường ống nạp được chế tạo bằng nhựa nhằm mục đích giảm trọng lượng và sự truyền nhiệt đến nắp quy lát
Hình 2.13: Ống góp hút và đường ống nạp
1 Ống góp hút 2 Đường ống nạp
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 2NR-FE
Cấu tạo
Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống đánh lửa trực tiếp trên xe Toyota Vios
Hình 3.2: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa-1
Hình 3.3: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa-2
Hình 3.4: Vị trí Bugi trên động cơ
Điện thế cao trong cuộn thứ cấp tạo ra tia lửa giữa điện cực trung tâm và điện cực nối đất, giúp đốt cháy hỗn hợp không khí và nhiên liệu đã được nén trong xy lanh.
Các thông số của bugi:
Bugi NGK Laser Iridium (Mã: DF6H-11B) Điện trở tiêu chuẩn 10 MΩ trở lên khi đo ở 2 điện cực
Khe hở điện cực: 1.1 mm (0.043 in) với bugi mới.
Nguyên lí hoạt động
Hình 3.6: Dòng điện trên cuộn sơ cấp của Bugi
Khi động cơ hoạt động, dòng điện từ ắc quy được truyền vào cuộn sơ cấp, tương ứng với tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT) từ ECU Điều này dẫn đến việc hình thành các đường sức từ xung quanh cuộn dây có lõi ở giữa.
Hình 3.7: Dòng điện trên cuộn thứ cấp của Bugi
Khi động cơ hoạt động, IC đánh lửa ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp theo tín hiệu IGT từ ECU, dẫn đến việc từ thông của cuộn sơ cấp giảm Sự giảm này tạo ra sức điện động chống lại, thông qua tự cảm của cuộn dây sơ cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp Hiệu ứng tự cảm tạo ra điện thế khoảng 500V trong cuộn sơ cấp, trong khi hiệu ứng cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp tạo ra điện thế khoảng 30KV, đủ để bugi phát ra tia lửa Điện thế thứ cấp tăng lên khi dòng sơ cấp lớn hơn và sự ngắt dòng sơ cấp diễn ra nhanh hơn.
3.2.1 Tín hiệu thời điểm đánh lửa IGT
Hình 3.8: Tín hiệu thời điểm đánh lửa
Khi tín hiệu IGT chuyển từ OFF sang ON, IC đánh lửa bắt đầu cho dòng điện vào cuộn sơ cấp
Điều khiển dòng không đổi: Khi dòng sơ cấp đã đạt đến một trị số xác định,
IC đánh lửa sẽ khống chế cường độ cực đại bằng cách điều chỉnh dòng
Điều khiển góc đóng tiếp điểm là quá trình điều chỉnh quãng thời gian tồn tại của dòng sơ cấp, cần giảm thời gian khi tốc độ động cơ tăng Khi tín hiệu IGT chuyển từ ON sang OFF, IC đánh lửa sẽ ngắt dòng sơ cấp Vào thời điểm dòng sơ cấp bị ngắt, điện thế hàng trăm vôn được tạo ra trong cuộn sơ cấp và hàng chục ngàn vôn trong cuộn thứ cấp, dẫn đến việc bugi phóng ra tia lửa.
3.2.2 Tín hiệu phản hồi đánh lửa IGF
Hình 3.9: Tín hiệu phản hồi đánh lửa
IC đánh lửa đảm bảo việc đóng ngắt dòng sơ cấp vào cuộn đánh lửa phù hợp với tín hiệu ON OFF từ ECU Sau đó, IC truyền tín hiệu IGF đến ECU dựa trên cường độ dòng sơ cấp Tín hiệu IGF được phát ra khi dòng sơ cấp đạt trị số IF2, và khi dòng vượt quá IF1, hệ thống xác nhận rằng đủ dòng đã chạy qua và phát tín hiệu IGF để ECU biết rằng quá trình đánh lửa đã diễn ra, mặc dù không đảm bảo rằng đánh lửa thực sự xảy ra nếu có sự cố ở bugi.
Hình 3.10: Tín hiệu phản hồi đánh lửa theo trình tự đánh lửa
Nếu ECU không nhận tín hiệu IGF, nó sẽ xác định có lỗi trong hệ thống đánh lửa và ngừng phun nhiên liệu để tránh quá nhiệt Lỗi này sẽ được lưu trữ trong chức năng chẩn đoán Tuy nhiên, ECU không thể phát hiện lỗi trong mạch thứ cấp vì chỉ kiểm soát mạch sơ cấp để nhận tín hiệu IGF.
Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống đánh lửa trực tiếp trên Toyota Vios
3.3.1 Những hư hỏng của hệ thống
- Mất điện cuộn đánh lửa
- Sai thời điểm đánh lửa
3.3.2 Quy trình kiểm tra hệ thống đánh lửa
3.3.2.1 Kiểm tra đánh lửa ngay trên xe
Quy trình kiểm tra bugi đánh lửa:
Bước 1: Tháo nắp chụp khoang động cơ
Bước 2: Ngắt 4 giắc nối vào cuộn đánh lửa
Bước 3: Tháo 4 bu lông và cuộn đánh lửa
Bước 5: Lắp bugi vào cuộn dây đánh lửa và nối giắc cuộn đánh lửa
Bước 6: Ngắt 4 giắc nối kim phun nhiên liệu
Bước 7: Tiếp mát cho bugi
Bước 8: Kiểm tra sự phát ra tia lửa ở đầu điện cực của bugi Nếu không có tia lửa, điều này cho thấy bugi không hoạt động hiệu quả và cần phải kiểm tra thêm.
- Nối mát cho bugi khi kiểm tra
- Thay cuộn đánh lửa khi nó đã bị va đập
- Không được quay khởi động động cơ lâu hơn 2 giây
- Kiểm tra điện cực: Đo điện trở cách điện Điện trở tiêu chuẩn trên 10MΩ
Hình 3.11: Kiểm tra điện cực bugi
- Nếu điện trở không như tiêu chuẩn thì làm sạch bugi và thử lại lần nữa
- Nếu không có Mega Ôm kế thì kiểm tra như sau:
Tăng ga nhanh để đạt tốc độ động cơ 4000 vòng/phút trong 5 lần
Kiểm tra bằng cách quan sát bugi
- Nếu điện cực khô, bugi hoạt động đúng chức năng Nếu điện cực bị ướt, hãy đi đến bước tiếp theo
- Kiểm tra hư hỏng ở phần ren và phần cách điện của bugi Nếu có hư hỏng, hãy thay thế bugi
Để duy trì hiệu suất động cơ, cần kiểm tra khe hở điện cực của bugi, với kích thước lý tưởng là 1.1 mm (0.043 in) Nếu phát hiện muội cacbon ướt bám trên điện cực, hãy làm sạch bugi bằng máy làm sạch và sau đó làm khô Đặc biệt, với động cơ 2NR-FE sử dụng bugi điện cực Iridium, mức độ mòn là rất ít Tuy nhiên, nên thay thế bugi sau mỗi 150.000 km và trước khi đạt 240.000 km trong quá trình vận hành.
- Nếu bugi vẫn đạt đủ tiêu chuẩn và không có hư hại ở phần ren và phần cách điện, ta tiếp tục kiểm tra bô bin đánh lửa
Chỉ nên sử dụng máy làm sạch bugi khi điện cực đã được loại bỏ hoàn toàn dầu Nếu phát hiện điện cực có dầu bám, hãy sử dụng xăng để làm sạch trước khi vận hành máy làm sạch.
3.3.2.3 Kiểm tra bô bin đánh lửa
Bước 1: Mở nắp capô và tìm bobin
Bước 2: Tháo một dây cao áp từ bugi của bobin ô tô
Bước 3: Tháo bugi bằng tuýp mở bugi
Bước 4: Tháo rơ le bơm nhiên liệu hoặc cầu chì
Bước 5: Gắn bugi vào lại dây cao áp hoặc dây điện
Bước 6: Chạm phần ren của bugi vào bất kỳ kim loại nào trên động cơ (phải đeo găng tay cách điện để đảm bảo an toàn)
Bước 7: Khởi động lại động cơ và quan sát bô bin
Hình 3.12: Kiểm tra bô bin đánh lửa
Nếu bobin đánh lửa hoạt động bình thường, khi khởi động động cơ sẽ xuất hiện tia lửa màu xanh tươi sáng xẹt qua khe hở bugi, dễ dàng nhìn thấy ngay cả trong ánh sáng ban ngày.
Các tia lửa màu cam là dấu hiệu cho thấy bobin đánh lửa không cung cấp đủ điện cho bugi, có thể do dòng điện yếu, hỏng bọc cuộn dây hoặc các kết nối bị lỗi.
Khả năng không xuất hiện tia lửa nào cho thấy bobin đánh lửa đã "chết" hoàn toàn Điều này cũng có thể chỉ ra rằng đã có sự sai sót trong quá trình kiểm tra.
CÁC CẢM BIẾN CỦA HỆ THỐNG TRÊN ĐỘNG CƠ (2NR-FE 1.5L) 53 4.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp
Kết cấu
Hình 4.1: Kết cấu cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nóng
1 nhiệt điện trở 2 Dây sấy platin
Mạch điện cảm biến đo lưu lượng khí
Hình 4.2: Sơ đồ kết cấu và điều khiển của cảm biến đo lưu lượng không khí
1 Bộ khuyếch đại 2 Ra (Nhiệt điện trở) 3 Rh (Bộ sấy)
Nguyên lý hoạt động
Dòng điện chạy qua dây sấy tạo ra nhiệt, làm nóng dây sấy Khi không khí đi qua, dây sấy sẽ bị làm nguội tương ứng với khối lượng không khí nạp Bằng cách điều chỉnh dòng điện vào dây sấy để duy trì nhiệt độ ổn định, ta có thể xác định lượng không khí nạp thông qua dòng điện Dòng điện này có thể được chuyển đổi thành điện áp và gửi đến ECU động cơ để quản lý hiệu suất.
Cảm biến lưu lượng khí nạp được trang bị một dây sấy tích hợp vào mạch cầu Mạch cầu này có đặc điểm là điện thế tại hai điểm A và B sẽ bằng nhau khi tích của điện trở theo đường chéo là tương đương, cụ thể là (Ra + R3) * R1 = Rh * R2.
Khi dây sấy (Rh) được làm mát bằng không khí nạp, điện trở tăng lên, tạo ra độ chênh lệch điện thế giữa các điểm A và B Bộ khuyếch đại xử lý phát hiện chênh lệch này và tăng điện áp trong mạch, dẫn đến tăng dòng điện qua dây sấy Quá trình này làm tăng nhiệt độ của dây sấy, từ đó làm tăng điện trở cho đến khi điện thế giữa các điểm A và B trở nên bằng nhau Nhờ vào đặc tính của mạch cầu này, cảm biến lưu lượng khí nạp có khả năng đo khối lượng khí nạp thông qua việc phát hiện điện áp ở điểm B.
Trong hệ thống này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) được duy trì ổn định và cao hơn nhiệt độ không khí nạp nhờ vào việc sử dụng nhiệt điện trở (Ra).
Do đó có thể đo được khối lượng khí nạp một cách chính xác mặc dù nhiệt độ khí nạp thay đổi
Khi nhiệt độ không khí giảm ở độ cao lớn, khả năng làm nguội của không khí cũng giảm so với thể tích khí nạp ở mực nước biển.
Mức làm nguội cho dây sấy giảm xuống do khối khí nạp cũng giảm, do đó không cần hiệu chỉnh mức bù cho độ cao lớn.
Khi ECU phát hiện cảm biến lưu lượng bị hỏng, nó sẽ chuyển sang chế độ dự phòng Trong chế độ này, ECU tính toán thời điểm đánh lửa dựa trên tốc độ động cơ và vị trí bướm ga Chế độ dự phòng sẽ kéo dài cho đến khi sự cố được khắc phục.
Cách kiểm tra
Mở nắp capô và tìm cảm biến MAF, thường nằm trên đường ống nạp giữa bộ lọc không khí và bướm ga.
Xác định vị trí các chân cảm biến trên giắc cắm theo mạch sau:
Hình 4.3: Các chân của cảm biến lưu lượng khí nạp
Trong sơ đồ kết nối, B là chân nguồn, trong khi E2G và VG đảm nhận vai trò là mass và chân tín hiệu cho cảm biến lưu lượng khí nạp Đồng thời, THA và E2 là chân tín hiệu và mass của cảm biến nhiệt độ khí nạp.
4.1.4.1 Kiểm tra tín hiệu nguồn và mass của cảm biến
Kiểm tra giắc cắm trên cảm biến bằng cách rút giắc cắm ra, đảm bảo rằng không có bụi bẩn hay hư hỏng nào Các dây dẫn bị bẩn, cháy, oxy hóa hoặc lỏng lẻo có thể làm ngăn cản cảm biến gửi tín hiệu tới ECU.
Bật đồng hồ về thang đo DC 20V
Đặt que dò màu đỏ lên chân cấp nguồn trên giắc nối và que dò màu đen lên mass, có thể đặt que dò màu đen lên chi tiết kim loại trên động cơ để đảm bảo đo lường chính xác.
Bật chìa khóa on nhưng không khởi động động cơ
Đồng hồ nên đọc được điện áp từ 10-13V, gần với điện áp ắc quy còn nếu không thì có vấn đề với giắc cắm và ECU
Tiếp theo, đưa que dò màu đen lên chân mass trên giắc cắm và đầu dò màu đỏ lên cực dương của bình ắc quy
Đồng hồ nên đọc được điện áp từ 10-13V, gần với điện áp ắc quy còn nếu không thì có vấn đề với giắc cắm và ECU
4.1.4.2 Kiểm tra thông mạch cảm biến
Xác định chân tín hiệu và chân mass trên cảm biến
Bật đồng hồ ở thang đo điện trở thấp nhất
Đặt một que dò trên chân tín hiệu và que dò còn lại lên chân mass trên giắc cắm
Đồng hồ nên chỉ mức 0Ω hoặc gần 0Ω Nếu điện trở vô cùng thì có thể bị hư hỏng bên trong cảm biến
4.1.4.3 Kiểm tra tín hiệu của cảm biến
Cắm lại giắc cắm vào cảm biến
Bật đồng hồ về thang đo DC 10V
Nổ máy và để động cơ chạy cầm chừng
Chích đầu que dò màu đỏ vào dây tín hiệu còn que dò màu đen với dây mass trên giắc cắm
Khi đo điện áp ở tốc độ cầm chừng, giá trị thường đọc được trên đồng hồ dao động từ 0.6-0.8V Nếu bạn nhận được giá trị điện áp khoảng 12V hoặc gần 12V, có khả năng bạn đã chọn sai dây, và đó có thể là dây nguồn.
Kéo cáp mở bướm ga bằng tay để tăng tốc độ động cơ lên từ 2500-3500 vòng/phút Khi đó, giá trị điện áp trên đồng hồ sẽ tăng từ 1.5-3.0V do lượng không khí vào động cơ gia tăng.
4.1.4.4 So sánh các kết quả đo
Tín hiệu đưa ra chậm hoặc không có tín hiệu thì có thể là do:
Dây sấy bị bám bụi bẩn không còn khả năng cảm nhận dòng khí
Mạch điện cảm biến có thể bị hư hỏng, do đó, việc làm sạch dây sấy là rất quan trọng Bạn nên sử dụng bình xịt chuyên dụng để vệ sinh, tránh dùng khí nén vì có thể làm đứt dây sấy.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Hình 4.4: Kết cấu cảm biến nhiệt độ khí nạp
1 Nhiệt điện trở 2 Vỏ cảm biến
4.2.2 Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp
Hình 4.5: Sơ đồ điện cảm biến nhiệt độ khí nạp
1 Khối cảm biến 2 Điện trở nhiệt 3 ECU 4 Điện trở giới hạn dòng
Cảm biến nhiệt độ khí nạp được lắp bên trong cảm biến lưu lượng khí nạp để theo dõi nhiệt độ khí nạp Thiết bị này sử dụng một nhiệt điện trở, với điện trở giảm khi nhiệt độ khí nạp tăng Sự thay đổi điện trở này sẽ được truyền đạt đến ECU thông qua sự thay đổi của điện áp.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp bao gồm một nhiệt điện trở kết nối với điện trở trong ECU động cơ Khi nhiệt độ khí nạp giảm, điện trở của nhiệt điện trở tăng, dẫn đến sự thay đổi điện áp trong tín hiệu THA mà ECU động cơ phát hiện Sự thay đổi này giúp ECU điều chỉnh hiệu suất động cơ một cách hiệu quả.
Để xác định giá trị điện trở của cảm biến theo nhiệt độ, ta sử dụng máy sấy tóc để làm nóng cảm biến và đồng thời đo sự thay đổi điện trở bằng đồng hồ đo.
Nếu kim đồng hồ đo có sự thay đổi, chứng tỏ cảm biến đang hoạt động tốt
Nếu kim đồng hồ không có sự thay đổi thì có thể cảm biến đã bị hư hỏng.
Cảm biến vị trí bướm ga
Hình 4.7: Kết cấu cảm biến vị trí bướm ga
1 Các IC Hall 2 Các nam châm 3 Bướm ga
4.3.2 Mạch điện cảm biến vị trí bướm ga
Hình 4.8: Sơ đồ điện cảm biến vị trí bướm ga
1 Các IC Hall 2 Các nam châm
Cảm biến vị trí bướm ga sử dụng công nghệ phần tử Hall, bao gồm các mạch IC Hall và nam châm được lắp đặt xung quanh Các nam châm này gắn trên trục của bướm ga và quay theo chuyển động của trục, giúp xác định chính xác vị trí bướm ga.
Khi bướm ga mở, các nam châm quay và thay đổi vị trí, dẫn đến sự thay đổi từ thông IC Hall phát hiện sự thay đổi này và tạo ra điện áp hiệu ứng Hall tại các cực VTA-E2 và VTA2-E2 Tín hiệu này được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu mở bướm ga.
Cảm biến vị trí bướm ga phát ra hai tín hiệu VTA và VTA2, với VTA dùng để xác định góc mở bướm ga và VTA2 để phát hiện hư hỏng ở VTA Điện áp tại VTA-E2 và VTA2-E2 dao động từ 0-5V, tương ứng với góc mở bướm ga ECU thực hiện các kiểm tra cần thiết để đảm bảo cảm biến vị trí bướm ga và VTA hoạt động chính xác.
ECU đánh giá góc mở bướm ga dựa trên tín hiệu từ các cực VTA và VTA2, sau đó điều khiển môtơ bướm ga để điều chỉnh góc mở phù hợp với yêu cầu của người lái.
Rút giắc điện và kiểm tra tại chân cảm biến với nguồn Vc 5V, chân mass và chân tín hiệu Khi thay đổi độ mở cánh bướm ga, giá trị điện áp tại chân tín hiệu cần thay đổi theo hướng tuyến tính và không bị gián đoạn.
Cảm biến Oxy
Hình 4.9: Kết cấu cảm biến Oxy
4.4.2 Mạch điện cảm biến Oxy
Hình 4.10: Sơ đồ mạch điện cảm biến Oxy có bộ sấy
Cảm biến Oxy có bộ sấy bao gồm bộ sấy và phần tử ZrO2 (Ziconia) được phủ một lớp platin mỏng Không khí bên ngoài được dẫn vào bên trong cảm biến, trong khi bên ngoài tiếp xúc với khí xả Tại nhiệt độ 400°C, nếu có sự chênh lệch nồng độ Oxy giữa hai mặt của phần tử ZrO2, điện áp từ 0-1V sẽ được sinh ra và truyền về ECU Khi hỗn hợp không khí nhiên liệu nhạt, nồng độ Oxy trong khí xả cao, dẫn đến điện áp thấp gần 0V Ngược lại, khi hỗn hợp đậm, nồng độ Oxy trong khí xả gần như không có, tạo ra điện áp lớn khoảng 1V do sự chênh lệch nồng độ Oxy.
Lớp Platin trên phần tử gốm hoạt động như một chất xúc tác, giúp Oxy trong khí xả phản ứng tạo thành CO, từ đó giảm lượng Oxy và tăng độ nhạy của cảm biến ECU sử dụng tín hiệu từ cảm biến Oxy để điều chỉnh lượng phun, đảm bảo tỷ lệ xăng và không khí luôn gần đạt mức lý tưởng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ.
Hình 4.11 Kiểm tra cảm biến Oxy
Khi sử dụng máy hiển thị sóng hoặc xem danh sách dữ liệu trong máy chẩn đoán, bạn có thể kiểm tra thông số của cảm biến trong quá trình động cơ hoạt động Cảm biến oxy số 1 cần dao động tín hiệu trong khoảng 0,1V-0,9V, trong khi cảm biến oxy số 2 chỉ nên thay đổi ít Nếu cảm biến số 2 liên tục thay đổi theo tín hiệu của cảm biến oxy số 1, điều này có thể chỉ ra rằng bầu catalytic đang gặp vấn đề.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Hình 4.12: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
4.5.2 Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Hình 4.13: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát
4 Khối điện trở giới hạn dòng
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và điện trở R được kết nối theo kiểu nối tiếp, cho phép điện áp tại cực THW thay đổi khi giá trị điện trở của cảm biến biến động theo nhiệt độ nước Tín hiệu này được ECU sử dụng để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu, từ đó cải thiện khả năng ổn định của động cơ khi khởi động ở nhiệt độ thấp.
Khi động cơ hoạt động, cảm biến nhiệt độ nước làm mát liên tục theo dõi và thông báo cho ECU về tình trạng nhiệt độ Nếu nhiệt độ nước làm mát thấp do động cơ mới khởi động, ECU sẽ điều chỉnh hệ thống phun xăng để tăng cường hiệu suất khi động cơ còn nguội Đồng thời, ECU cũng thay đổi điểm đánh lửa phù hợp với nhiệt độ động cơ để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Khi ECU nhận tín hiệu từ cảm biến về nhiệt độ nước làm mát thấp hơn -40°C hoặc cao hơn 140°C, ECU sẽ xác định rằng có sự cố và chuyển sang chế độ dự phòng với nhiệt độ quy ước là 80°C.
4.5.4 Cách kiểm tra Để kiểm tra hoạt động của cảm biến nhiệt độ nước làm mát, ta phải đo giá trị điện trở của cảm biến khi có sự thay đổi về nhiệt
Chúng ta dùng đồng hồ VOM, bật chế độ đo Ω
Dùng bật lửa hoặc nhúng cảm biến vào nước nóng (100 0 C)
Nếu điện trở có giá trị từ 0,2 – 0,3 Ω, thì cảm biến còn hoạt động tốt
Nếu nhúng cảm biến vào nước đá lạnh (khoảng 1 0 C) và thấy giá trị điện trở tăng từ 4,8 – 6,6 Ω, thì cảm biến hoạt động bình thường.
Cảm biến vị trí trục cam
Hình 4.14: Cảm biến vị trí trục cam
Xe Vios 2019 được trang bị hệ thống Dual VVT-i, bao gồm hai cảm biến trục cam riêng biệt cho trục cam nạp và trục cam xả Cảm biến vị trí trục cam phía nạp có các chân mạch điện ký hiệu là (VC, VVI+, VVI-), trong khi cảm biến phía xả có ký hiệu (VC2, VVE+, VVE-).
4.6.2 Mạch điện cảm biến vị trí trục cam
Hình 4.15: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam
Trên trục cam, đối diện với cảm biến vị trí, có đĩa tín hiệu G với ba răng Khi trục cam quay, khe hở không khí giữa các vấu nhô ra và cảm biến sẽ thay đổi, dẫn đến sự thay đổi điện áp tại phần tử Hall, từ đó tạo ra tín hiệu.
G Tín hiệu G này được truyền đi như một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động cơ, kết hợp nó với tín hiệu NE từ trục khuỷu để xác định điểm chết trên kì nén của mỗi xy lanh để đánh lửa và phát hiện góc quay trục khuỷu ECU động cơ dùng thông tin này để xác định thời gian phun và thời điểm đánh lửa
4.6.4 Cách kiểm tra Đối với loại cảm biến Hall trên động cơ 2NR-FE, để xác định cảm biến có bị hư hỏng hay không, ta tiến hành các bước:
Để xác định các chân của cảm biến bằng VOM kế ở thang đo Diode, hãy sử dụng que đo đỏ và đen để kiểm tra từng cặp chân Khi đo, nếu thấy giá trị điện áp khoảng 0.5V, thì que đỏ sẽ tương ứng với chân E (chân mass) và chân SIG (chân tín hiệu) của cảm biến, trong khi chân còn lại sẽ là chân nguồn B.
• B2: Dùng 1 accquy 12V, 1 điện trở 1KΩ và 1 Led, nối mạch điện theo sơ đồ để kiểm tra cảm biến:
Hình 4.16: Mạch điện dung kiểm tra
• B3: Dùng tua-vít nhấp nhả đầu cảm biến, rồi quan sát đèn Led
Nếu đèn LED sáng, điều này cho thấy cảm biến đang hoạt động bình thường Ngược lại, nếu đèn LED không sáng, cảm biến đã bị hư hỏng và cần được thay thế.
Cảm biến vị trí trục khuỷu
Hình 4.17: Cảm biến vị trí trục khuỷu
2 Dây cảm biến (nguồn, mass và tín hiệu)
Hình 4.18: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu
4.7.3 Nguyên lý hoạt động Đĩa tạo tín hiệu NE được làm liền với puly trục khuỷu và có 34 răng mỗi răng ứng với góc 10 0 , thiếu 2 răng (thiếu 2 răng vì ứng răng thiếu đó ECU sẽ xác định được đâu là điểm chết trên của xylanh thứ nhất) Chuyển động quay của đĩa tạo tín hiệu sẽ làm làm thay đổi khe hở không khí giữa các răng của đĩa và phần tử Hall, điều đó tạo ra tín hiệu NE thông qua hiệu ứng Hall ECU sẽ xác định khoảng thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản dựa vào tín hiệu này Khi răng ra xa cực nam châm thì khe hở không khí lớn, nên điện áp đo được ở phần tử Hall sẽ có giá trị âm Khi răng tiếp theo đến gần đầu cảm biến, khe hở nhỏ, nên điện áp đo được ở phần tử Hall sẽ có giá trị dương Tín hiệu sinh ra thay đổi theo vị trí của răng, và nó được ECU đọc xung điện thế sinh ra, nhờ đó mà ECU nhận biết vị trí trục khuỷu và tốc động cơ
Tín hiệu NE có khả năng nhận diện tốc độ động cơ và góc quay trục khuỷu tại vị trí răng thiếu của đĩa tạo tín hiệu, tuy nhiên, nó không thể xác định được điểm chết trên của kỳ nén hay kỳ thải.
Kiểm tra khe hở đầu cảm biến tới vành tạo xung: Đối với loại bắt ở đầu Puly sẽ có kẽ hở trong khoảng 0.5 – 1.5 mm
Khi kiểm tra xung tín hiệu đầu ra, khi bật chìa khóa ON, chân nguồn sẽ có điện áp 12V, chân mass là 0V, và chân tín hiệu đạt 5V Chân tín hiệu sẽ phát ra dạng xung vuông khi được đo bằng đồng hồ osiloscope.
Cảm biến kích nổ
Hình 4.19: Kết cấu cảm biến kích nổ
1 Thân cảm biến 2 Phần tử áp điện 3 Điện trở phát hiện hở mạch
4.8.2 Mạch điện cảm biến kích nổ
Hình 4.20: Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ
1 Phần tử áp điện 2 Điện trở phát hiện hở mạch
Cảm biến kích nổ của động cơ 2NR-FE là loại phẳng, không cộng hưởng, được thiết kế để phát hiện rung động trong dải tần từ 5-15KHz Bên trong cảm biến này có một điện trở giúp phát hiện tình trạng hở mạch.
Cảm biến kích nổ gắn trên thân máy có nhiệm vụ truyền tín hiệu KNK đến ECU động cơ khi phát hiện hiện tượng kích nổ ECU động cơ nhận tín hiệu này và điều chỉnh thời điểm đánh lửa, giúp giảm thiểu hiện tượng kích nổ.
Cảm biến này sử dụng một phần tử áp điện để tạo ra điện áp AC khi bị kích nổ, dẫn đến rung động trong thân máy và làm biến dạng phần tử.
Đo xung điện áp phát ra của chân tín hiệu khi động cơ đang nổ máy
ON chìa khóa lấy búa gõ nhẹ vào phần thân lock máy gần cảm biến để đo tín hiệu phát ra
Hình 4.21: Giá trị cảm biến kích nổ
Điện áp của cảm biến kích nổ là khoảng xấp xỉ 2,5-5 V khi có tiếng gõ.
Cảm biến vị trí bàn đạp ga
Hình 4.22: Kết cấu cảm biến vị trí bàn đạp ga
1 Mạch IC Hall 2 Nam châm
4.9.2 Mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga
Hình 4.23: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga
1 Mạch IC Hall 2 Nam châm
Cảm biến vị trí bàn đạp ga hoạt động dựa trên hiệu ứng Hall, tạo ra điện áp khi bàn đạp ga được đạp, dẫn đến sự thay đổi điện áp tại các cặp cực VPA-EPA và VPA2-EPA2 của ECU từ 0-5V tương ứng với góc mở bàn đạp Tín hiệu VPA cho biết góc mở thực tế của bàn đạp và được sử dụng để điều khiển động cơ, trong khi VPA2 thường được sử dụng để phát hiện hư hỏng của cảm biến.
ECU kiểm soát góc bàn đạp ga từ tín hiệu VPA và VPA2 phát ra và điều khiển môtơ bướm ga theo các tín hiệu này
Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga loại phần tử Hall có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương tự như cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall.
Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga sử dụng công nghệ Hall gồm các mạch IC Hall kết hợp với các phần tử Hall và nam châm Những nam châm này được gắn trên trục của bàn đạp chân ga, quay cùng với chuyển động của bàn đạp, giúp xác định chính xác vị trí của bàn đạp.
Khi đạp chân ga, các nam châm quay và thay đổi vị trí, dẫn đến sự thay đổi từ thông IC Hall phát hiện sự thay đổi này và tạo ra điện áp từ hiệu ứng Hall qua các cực VPA và VPA2 Tín hiệu này được truyền đến ECU động cơ, thể hiện tín hiệu đạp chân ga.
Kiểm tra nguồn cấp cho cảm biến chân ga (Nguồn VC và mát)
Sử dụng VOM để đo chân tín hiệu, tín hiệu cảm biến chân ga phải thay đổi tuyến tính khi đạp và nhả bàn đạp chân ga
Cảm biến bàn đạp ga sử dụng 2 tín hiệu cảm biến, khi đạp ga thì cả 2 tín hiệu cảm biến sẽ tăng dần (Loại thuận)
Bạn có thể sử dụng máy chẩn đoán để kiểm tra tín hiệu cảm biến trong phần Data List Để thực hiện, hãy bật chìa khóa và từ từ đạp bàn đạp chân ga, sau đó theo dõi tín hiệu hiển thị Điện áp chân tín hiệu khi không tải dao động từ 0,5-0,8V và sẽ tăng dần lên tới 4V khi đạp ga.
Hình 4.24: Biểu đồ giá trị cảm biến bàn đạp ga
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ ECU (Electronic Control Unit) 76
Điều khiển phun xăng
5.1.1 Khi khởi động Đối với EFI (động cơ xăng) thì xăng sẽ được phun vào xy-lanh cuối kỳ hút Ở kỳ hút của động cơ phun xăng, động cơ chỉ hút không khí, sau đó xăng mới được phun vào và được trộn lẫn với không khí trong kỳ nén
Hình 5.1: Thời gian phun trong quá trình khởi động
Thời gian phun trong quá trình khởi động bao gồm ba yếu tố chính: thời gian phun ban đầu khi khởi động, thời gian phun điều chỉnh theo nhiệt độ khí nạp và thời gian phun điều chỉnh theo điện áp.
5.1.1.1 Thời gian phun ban đầu khi khởi động
Trong quá trình khởi động động cơ, việc xác định chính xác lượng khí nạp là khó khăn do sự biến động lớn về tốc độ Để giải quyết vấn đề này, ECU sử dụng thời gian phun cơ bản được lưu trữ, phù hợp với nhiệt độ động cơ mà không tính đến lượng khí nạp Sau đó, ECU sẽ điều chỉnh thời gian phun bằng cách cộng thêm thời gian hiệu chỉnh dựa trên nhiệt độ khí nạp và điện áp ắc quy.
Hình 5.2: Hiệu chỉnh theo nhiệt độ nước làm mát
Sự hiệu chỉnh làm giàu sau khởi động ban đầu phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát Khi nhiệt độ thấp, tỷ lệ làm giàu sẽ tăng gấp đôi lượng nhiên liệu phun vào.
5.1.1.2 Thời gian phun hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp
Mật độ khí nạp thay đổi theo nhiệt độ, do đó ECU cần biết chính xác nhiệt độ khí nạp để điều chỉnh thời gian phun, nhằm duy trì tỉ lệ hòa khí yêu cầu của động cơ ECU coi 20 oC là nhiệt độ chuẩn và điều chỉnh lượng nhiên liệu dựa trên sự thay đổi nhiệt độ khí nạp so với mức này.
Hình 5.3: Hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp
Sự hiệu chỉnh dẫn đến sự tăng hoặc giảm lượng phun nhiên liệu tối đa vào khoảng 20%
5.1.1.3 Thời gian phun hiệu chỉnh theo điện áp
Hình 5.4: Hiệu chỉnh theo điện áp
Có sự trì hoãn giữa tín hiệu từ ECU đến kim phun và thời gian phun thực tế Nếu sự trì hoãn kéo dài, thời gian mở của kim phun sẽ ngắn hơn so với lượng nhiên liệu đã được tính toán, dẫn đến việc giảm lượng nhiên liệu phun không đủ cho chế độ tải của động cơ Do đó, cần điều chỉnh thời gian nhấc kim theo điện áp để đảm bảo hiệu suất động cơ.
Khi hiệu chỉnh theo điện áp, ECU bù trừ cho độ trễ bằng cách kéo dài thời gian mở kim phun Độ dài của thời gian kéo dài này phụ thuộc vào mức độ trì hoãn, trong đó điện áp bình càng thấp thì độ trễ càng lớn.
Hình 5.5: Thời gian phun thực tế sau khi khởi động
Thời gian phun nhiên liệu thực tế sau khi khởi động được xác định bởi hai đại lượng: tc+ tb=ti
- tb: Thời gian phun cơ bản
- tc: Thời gian hiệu chỉnh
- ti: Thời gian phun thực tế
5.1.2.1 Thời gian phun cơ bản
Thời gian phun cơ bản được xác định bởi thể tích của lượng khí đi vào và tốc độ động cơ:
- Ne: Tốc độ động cơ
Hệ số K được ECU điều chỉnh dựa trên giá trị tổng hợp của các cảm biến: lưu lượng khí nạp, nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm mát
5.1.2.2 Thời gian phun hiệu chỉnh
Thời gian phun hiệu chỉnh tc chịu ảnh hưởng bởi các cảm biến: nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ khí nạp, vị trí bướm ga
ECU liên tục nhận thông tin về điều kiện hoạt động của động cơ thông qua các tín hiệu từ cảm biến, từ đó tạo ra các xung hiệu chỉnh khác nhau trong thời gian phun nhiên liệu thực tế của động cơ.
Dưới đây là các hiệu chỉnh theo điều kiện hoạt động của động cơ:
Hiệu chỉnh khi đầy tải:
Khi động cơ hoạt động ở chế độ tải tối đa, lượng nhiên liệu phun vào sẽ tăng lên theo mức tải để đảm bảo hiệu suất vận hành Tín hiệu tải tối đa được xác định từ thể tích khí nạp, và sự làm giàu nhiên liệu này có thể tăng từ 10-30% tổng lượng nhiên liệu sử dụng.
Hiệu chỉnh khi tăng tốc:
Khi ECU phát hiện sự tăng tốc của động cơ thông qua tín hiệu từ cảm biến bướm ga, nó sẽ tăng lượng nhiên liệu phun vào để cải thiện hiệu suất tăng tốc của động cơ.
Hiệu chỉnh khi giảm tốc:
Khi ECU phát hiện sự giảm tốc, nó sẽ điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào để ngăn ngừa hỗn hợp quá đậm trong quá trình này.
Khi thời tiết lạnh, sự bốc hơi nhiên liệu kém có thể khiến động cơ hoạt động không ổn định nếu không được cung cấp hỗn hợp nhiên liệu giàu xăng Để khắc phục tình trạng này, khi nhiệt độ làm mát xuống thấp, cảm biến nhiệt độ sẽ gửi tín hiệu đến ECU để điều chỉnh tăng lượng nhiên liệu phun cho đến khi đạt đến nhiệt độ đã được xác định trước là 60℃.
Hình 5.6: Hiệu chỉnh khi hâm nóng
Trong quá trình giảm tốc độ, khi bướm ga đóng hoàn toàn, ECU sẽ ngắt kim phun để tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải Khi tốc độ động cơ giảm xuống dưới mức quy định hoặc khi cánh bướm ga mở, nhiên liệu sẽ được phun trở lại Đặc biệt, tốc độ động cơ khi cắt nhiên liệu và khi phun nhiên liệu trở lại sẽ cao hơn ở nhiệt độ nước làm mát thấp, như thể hiện trên đồ thị.
Hình 5.7: Đồ thị biểu điễn sự cắt nhiên liệu
Để ngăn ngừa động cơ vượt tốc, hệ thống kim phun sẽ tự động ngừng phun nhiên liệu khi tốc độ động cơ vượt quá giới hạn cho phép Khi tốc độ động cơ giảm xuống dưới mức giới hạn, quá trình phun nhiên liệu sẽ được khôi phục.
Điều khiển đánh lửa
ECU sẽ tính toán góc đánh lửa sớm và góc ngậm điện (dwell angle) nhằm tối ưu hiệu suất động cơ Các thông số như tốc độ động cơ, nhiệt độ, cảm biến tốc độ xe và cảm biến oxy được mã hóa tín hiệu và đưa vào ECU Từ đó, ECU xử lý và tính toán để xác định góc đánh lửa sớm tối ưu cho từng chế độ hoạt động của động cơ, thông qua việc gửi tín hiệu điều khiển đến igniter để điều chỉnh quá trình đánh lửa.
Góc ngậm điện là khoảng thời gian mà điện áp được cung cấp cho cuộn sơ cấp của bô bin đánh lửa, chờ tín hiệu từ ECU Thời gian này phụ thuộc vào hiệu điện thế ắc quy và tốc độ động cơ Khi khởi động, hiệu điện thế ắc quy giảm do sụt áp, khiến ECU tăng thời gian ngậm điện để tăng dòng điện trong cuộn sơ cấp Ở tốc độ thấp, thời gian tích lũy năng lượng quá dài gây lãng phí, do đó ECU sẽ giảm thời gian ngậm điện để tiết kiệm năng lượng và tránh làm nóng bô-bin.
Hình 5.8: Thời điểm đánh lửa
Thời điểm đánh lửa = góc thời điểm đánh lửa sớm ban đầu + góc đánh lửa sớm cơ bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh
5.2.1 Góc đánh lửa sớm ban đầu
Góc đánh lửa sớm ban đầu được xác định bởi vị trí trên puly thông qua cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE) và cảm biến vị trí trục cam (tín hiệu G) Trong hệ thống đánh lửa điện tử, việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm chỉ ảnh hưởng đến góc đánh lửa sớm ban đầu, thường nằm trong khoảng 5 độ đến 15 độ trước điểm chết trên.
5.2.2 Góc đánh lửa sớm cơ bản
Hình 5.9: Góc đánh lửa sớm cơ bản theo tốc độ động cơ
Góc đánh lửa sớm cơ bản được xác định dựa trên tốc độ động cơ và tải trọng của nó Ngoài ra, một số tín hiệu khác như việc bật công tắc điều hòa cũng có thể làm thay đổi góc đánh lửa sớm.
Hình 5.10: Góc đánh lửa sớm cơ bản theo tải động cơ
5.2.3 Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh
Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh là một thông số quan trọng, được điều chỉnh thêm hoặc bớt dựa trên các tín hiệu từ ECU, bao gồm nhiệt độ động cơ, nhiệt độ khí nạp, tốc độ động cơ và cảm biến kích nổ.
Trong đó, góc đánh lửa hiệu chỉnh là tổng của tất cả các góc đánh lửa theo các điều kiện làm việc của động cơ:
- Hiệu chỉnh theo nhiệt độ nước làm mát của động cơ
- Hiệu chỉnh theo sự ổn định của động cơ trong chế độ cầm chừng
- Hiệu chỉnh theo sự kích nổ
- Hiệu chỉnh theo nhiệt độ của khí nạp
Hiệu chỉnh xe cần được thực hiện theo nhiều điều kiện khác nhau, bao gồm điều kiện khí thải, chế độ ga tự động, chế độ vượt tốc và quá trình thay đổi lực kéo của động cơ khi xe gặp hiện tượng trượt.
5.2.3.1 Hiệu chỉnh theo nhiệt độ động cơ
Hình 5.11: Hiệu chỉnh theo nhiệt độ động cơ
Góc đánh lửa sớm của động cơ được điều chỉnh dựa trên nhiệt độ nước làm mát, nhằm tối ưu hóa điều kiện cháy trong buồng đốt Khi nhiệt độ động cơ từ -20°C đến 60°C, góc đánh lửa được hiệu chỉnh sớm hơn từ 0° đến 15° Nếu nhiệt độ dưới -20°C, góc đánh lửa sớm chỉ tăng thêm 15° Việc tăng góc đánh lửa khi động cơ nguội là cần thiết vì ở nhiệt độ thấp, tốc độ cháy chậm, do đó cần kéo dài thời gian để nhiên liệu cháy hết, nhằm nâng cao hiệu suất động cơ.
Khi động cơ hoạt động ở nhiệt độ quá cao (>110 o C), hiện tượng kích nổ có thể xảy ra và hàm lượng NOx trong khí thải sẽ tăng lên Để khắc phục tình trạng này, ECU sẽ điều chỉnh giảm góc đánh lửa xuống tối đa 5 o.
5.2.3.2 Hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp
Khi nhiệt độ khí nạp thấp thì thời gian màng lửa cháy lan ra trong buồng đốt sẽ chậm hơn khi nhiệt độ khí nạp cao nên:
Nếu nhiệt độ thấp thì ECU sẽ hiệu chỉnh tăng góc đánh lửa sớm
Nếu nhiệt độ cao thì ECU sẽ hiệu chỉnh giảm góc đánh lửa sớm
5.2.3.3 Hiệu chỉnh chống kích nổ
Hình 5.12: Hiệu chỉnh chống kích nổ xilanh 3 và 4 không bị kích nổ; kích nổ ở xilanh 1 và 2 a: giảm góc đánh lửa; b: tăng góc đánh lửa
Khi xảy ra hiện tượng kích nổ trong động cơ, cảm biến kích nổ sẽ chuyển đổi độ rung thành tín hiệu điện áp KNK, cho phép ECU xác định mức độ kích nổ để điều chỉnh Quá trình giảm góc đánh lửa được thực hiện từng bước nhỏ trong mỗi chu kỳ của xylanh cho đến khi hiện tượng kích nổ ngừng lại Sau khi kích nổ dừng, ECU sẽ từ từ tăng góc đánh lửa sớm để đưa góc đánh lửa trở về mức tối ưu, gần với điểm kích nổ.
5.2.3.4 Hiệu chỉnh theo sự ổn định của động cơ trong chế độ cầm chừng
Trong chế độ cầm chừng, tốc độ động cơ có thể dao động do sự thay đổi tải Việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm sẽ giúp ổn định tốc độ của động cơ.
Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, cảm biến vị trí bướm ga gửi tín hiệu đến ECU, cho biết động cơ đang ở chế độ cầm chừng Kết hợp với tín hiệu tốc độ động cơ (NE) và tốc độ xe, ECU điều chỉnh giảm góc đánh lửa sớm, với góc hiệu chỉnh tối đa là ± 5 độ Tuy nhiên, khi tốc độ xe tăng cao, ECU sẽ ngừng thực hiện hiệu chỉnh này.
Điều khiển cánh bướm ga điện tử
Động cơ 2NR-FE được trang bị hệ thống cánh bướm ga điều khiển bằng điện tử còn gọi là hệ thống ETCS-i thay cho hệ thống van ISC
Hình 5.14: Kết cấu hệ thống ETCS-i
Trong hệ thống ETCS-i, cánh bướm ga được điều khiển bởi ECU thông qua một động cơ điện một chiều nhạy bén và tiết kiệm năng lượng ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến bàn đạp ga, nhiệt độ nước làm mát và tốc độ động cơ để tối ưu hóa hoạt động của cánh bướm ga theo điều kiện làm việc.
5.3.1 Chế độ không tải, chế độ bình thường, đi đường tuyết và công suất cao
Khi motor chưa khởi động, dòng điện không chạy qua và lò xo hồi mở bướm ga ở vị trí khoảng 7 độ Trong chế độ không tải, bướm ga được đóng lại nhỏ hơn vị trí cố định, và khoảng mở của bướm ga phụ thuộc vào nhiệt độ của động cơ.
Điều khiển chế độ thường Đây là chế độ điều khiển cơ bản để duy trì sự cân bằng giữa tính dễ vận hành và chuyển động êm
Điều khiển chế độ đường tuyết
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
Điều khiển chế độ công suất cao
Chế độ hệ thống ETCS-i, như thể hiện trong Hình 5.15, có bướm ga mở lớn hơn so với chế độ bình thường, mang lại cảm giác động cơ phản ứng nhanh hơn với thao tác đạp ga, giúp xe vận hành mạnh mẽ hơn.
5.3.2 Điều khiển momen truyền lực chủ động
Hình 5.16:Hệ thống ETCS-i điều khiển momen chủ động
Chế độ điều khiển này điều chỉnh góc mở bướm ga để nhỏ hơn hoặc lớn hơn so với góc đạp của bàn đạp ga, nhằm duy trì sự tăng tốc mượt mà.
Hình ảnh minh họa cho thấy khi bàn đạp ga được giữ ở một vị trí nhất định, bướm ga mở ra gần như đồng bộ với chuyển động của bàn đạp ga trên những kiểu xe không có hệ thống điều khiển mô-men truyền lực chủ động Điều này dẫn đến gia tốc dọc xe G tăng đột ngột trong một khoảng thời gian ngắn và sau đó giảm dần.
So với các loại xe khác, xe có hệ thống điều khiển mô-men truyền lực chủ động cho phép bướm ga mở dần, giúp gia tốc dọc xe G tăng dần trong khoảng thời gian dài hơn, từ đó đảm bảo quá trình tăng tốc diễn ra êm ái hơn.
Hình 5.17:Chức năng dự phòng của hệ thống ETCS-i
Khi ECU động cơ phát hiện thấy có trục trặc trong hệ thống ETCS-i, nó bật đèn báo hư hỏng trên đồng hồ taplo để báo cho lái xe
Cảm biến vị trí bàn đạp ga có hai mạch tín hiệu cảm biến song song cho hai hệ thống chính và phụ Khi một mạch cảm biến gặp sự cố và ECU phát hiện chênh lệch điện áp bất thường giữa hai mạch, ECU động cơ sẽ tự động chuyển sang chế độ hoạt động hạn chế.
Trong chế độ hoạt động hạn chế, mạch còn lại dùng để tính toán góc mở bướm ga với độ mở thấp hơn bình thường Nếu phát hiện hư hỏng ở cả hai mạch, ECU động cơ sẽ điều chỉnh bướm ga về trạng thái không tải, khiến xe chỉ có thể vận hành trong phạm vi không tải.
Cảm biến vị trí bướm ga có hai mạch tín hiệu song song Khi một trong các mạch cảm biến bị hư hỏng và ECU động cơ phát hiện điện áp không bình thường, nó sẽ ngắt dòng điện đến motor điều khiển bướm ga, chuyển động cơ sang chế độ hoạt động hạn chế.
Bướm ga được mở ở góc cố định nhờ lò xo hồi, trong khi lượng phun nhiên liệu và thời điểm đánh lửa được điều chỉnh theo tín hiệu từ bàn đạp ga Mặc dù công suất của động cơ bị hạn chế, xe vẫn có khả năng vận hành.
Khi ECU động cơ phát hiện hư hỏng trong hệ thống motor điều khiển bướm ga, nó sẽ hoạt động tương tự như khi gặp sự cố với cảm biến vị trí bướm ga.
Hệ thống tự chẩn đoán của ECU
Hệ thống điều khiển phun xăng trên xe TOYOTA rất phức tạp, khiến việc phát hiện sự cố kỹ thuật như máy không chạy chậm, không kéo tải hoặc tốc độ không tăng trở nên khó khăn Để hỗ trợ người dùng và thợ sửa chữa, ECU được trang bị hệ thống tự chẩn đoán, ghi lại các sự cố ở những bộ phận quan trọng và bật đèn kiểm tra (Check engine lamp) để cảnh báo lái xe Khi đèn báo hiệu sáng, lái xe nên dừng xe để tiến hành chẩn đoán, tuy nhiên, phương pháp chẩn đoán có thể khác nhau giữa các hãng.
5.4.1 Chẩn đoán theo nguyên lí OBD
Hệ thống OBD là chức năng tự chẩn đoán của xe, được cung cấp bởi ECU, giúp phát hiện tình trạng xe thông qua các tín hiệu từ cảm biến ECU truyền tín hiệu đến các bộ chấp hành một cách tối ưu dựa trên tình trạng hiện tại Nó nhận tín hiệu từ cảm biến dưới dạng điện áp và xác định tình trạng hệ thống bằng cách phát hiện những thay đổi điện áp của các tín hiệu này.
ECU thường xuyên kiểm tra các tín hiệu điện áp đầu vào và so sánh chúng với các giá trị chẩn đoán được lưu trữ trong bộ nhớ, từ đó xác định các tình trạng bất thường.
5.4.2 Chẩn đoán bằng máy đọc mã lỗi GT
Hình 5.18: Hiển thị DTC trên máy chẩn đoán
Các DTC hiển thị trên màn hình máy chẩn đoán dưới dạng 5 chữ số bằng cách nối máy chẩn đoán với giắc DLC3
5.4.3 Cách đọc lỗi trên đèn check
Hệ thống ECU của động cơ được trang bị tính năng tự chẩn đoán hư hỏng, cho phép phát hiện các trục trặc trong mạng tín hiệu động cơ Khi có sự cố, đèn báo kiểm tra động cơ trên bảng điều khiển sẽ tự động sáng lên.
Hệ thống hoạt động bình thường:
Hình 5.19: Đèn báo bình thường
Hình 5.20: Hiển thị DTC qua sự nhấp nháy của đèn MIL
Khi xuất hiện lỗi, đèn sẽ nháy với khoảng dừng 0,5 giây Số lần nháy đầu tiên tương ứng với chữ số đầu tiên của mã lỗi (mã lỗi có hai chữ số), sau đó dừng lại 1,5 giây Số lần nháy thứ hai sẽ tương ứng với chữ số thứ hai của mã lỗi Nếu có từ hai lỗi trở lên, sẽ có khoảng dừng 2,5 giây giữa mỗi mã lỗi.
Hình 5.21: Đèn báo khi có lỗi được phát hiện
Sau khi tất cả các mã xuất hiện, đèn sẽ tắt trong 4,5 giây và sau đó lặp lại trình tự nếu cực TE1 và E1 vẫn được nối tắt, và cực BATT vẫn được kết nối với cực dương của ắc quy Khi tháo chân BATT ra, toàn bộ lỗi của hệ thống lưu trên ECU sẽ bị xóa, dẫn đến việc không thể đọc hết lỗi của hệ thống.
Khi các lỗi đã được sửa xong thì đối với các lỗi thông thường ta có 2 cách để xóa mã
- Nếu sử dụng máy chẩn đoán ta có thể sử dụng chức năng Erase DTC
- Ta cũng có thể xóa mã lỗi bằng cách rút bình ắc quy trong 20s hoặc hơn
Permanent DTC là những lỗi cần được kiểm tra nhiều lần trong các điều kiện khác nhau để xác nhận đã được sửa chữa Khi xóa Permanent DTC giống như xóa DTC thông thường, đèn MIL sẽ tắt, nhưng khi sử dụng máy đọc lỗi, Permanent DTC vẫn sẽ hiện lên Để xóa Permanent DTC, có hai phương pháp khác nhau.
Chạy 3 lần chu trình lái xác nhận lỗi DTC sẽ được xóa ở đầu lần chạy chu trình thứ 4
Chạy một chu trình xác nhận lỗi sau khi đã sửa chữa xong là cần thiết, sau đó sử dụng thiết bị chẩn đoán để xóa các lỗi đã được ghi nhận.
Thời gian lái xe kể từ khi động cơ nổ máy trên 10 phút
Tốc độ xe đạt trên 40 km/h trong tổng cộng trên 5 phút
Xe chạy không tải liên tục trong hơn 30s.
Sơ đồ đấu dây của ECU
Hình 5.22:Sơ đồ chân ECU - giắc B46
Hình 5.23:Sơ đồ chân ECU - giắc B47
Hình 5.24: Sơ đồ chân ECU - giắc F131
Hình 5.25: Sơ đồ đấu dây nguồn
Hình 5.26: Sơ đồ chân của ECU cho hệ thống kim phun
Hình 5.27: Sơ đồ đấu dây cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Hình 5.28: Sơ đồ mạch bơm nhiên liệu và kim phun
Hình 5.29: Sơ đồ đấu dây của cụm bướm ga, cảm biến MAF, cảm biến Oxy
Hình 5.30: Sơ đồ đấu dây cảm biến kích nổ
Hình 5.31: Sơ đồ đấu dây cảm biến vị trí trục khuỷu
Hình 5.33: Sơ đồ đấu dây các bugi
Hình 5.32: Sơ đồ đấu dây cảm biến bàn đạp ga và cảm biến trục cam
Hình 5.35: Sơ đồ chân giắc cắm-1
Hình 5.34: Sơ đồ chân giắc cắm-2