Hệ thống đánh lửa trên động cơ có nhiệm vụ biến nguồn điện xoay chiều hoặc một chiều có hiệu điện thể thấp (12 hoặc 24V) thành các xung điện thể cao (từ 15.000 đến 40.000V). Các xung điện áp cao này sẽ được phân bố đến bugi của các xylanh đúng thời điểm để tạo tia lửa điện đốt cháy hòa khí.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠ KHÍ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA DÒNG XE TOYOTA XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ Ngành: Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Cơ khí tơ Giảng viên hướng dẫn: ThS Dương Minh Thái Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Kiệt MSSV: 19H1080118 Lớp: CO19CLCC TP Hồ Chí Minh, năm 2023 LỜI CẢM ƠN Trải qua bốn năm học tập Viện Cơ Khí – Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh, nhờ quan tâm giúp đỡ q Thầy Cơ, em tích lũy thêm nhiều kiến thức kinh nghiệm ngành nghề Thời gian làm luận văn tốt nghiệp vừa qua thực khoảng thời gian quý báu giúp chúng em ôn tập củng cố lại kiến thức Thầy Cô truyền đạt, bên cạnh tích lũy thêm kiến thức Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu cuối đề tài: “ KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA DỊNG XE TOYOTA XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ.” hoàn thành Em xin chân thành cảm ơn kính chúc q thầy Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh dồi sức khỏe, niềm vui nhiệt huyết với nghề giáo để góp phần vào nghiệp trăm năm trồng người Để có ngày hơm nay, quên công lao to lớn gia đình bạn bè động viên, khuyến khích chúng em tự tin sống cố gắng vươn lên học tập Trong suốt trình học tập, nghiên cứu thực tiễn chúng em đúc kết nhiều kiến thức nấc thang để chúng em bước vào sống Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Thầy Dương Minh Thái – Giảng viên hướng dẫn Đã tận tình giúp đỡ chúng em hồn thành đề tài thời gian quy định Mặc dù cố gắng nỗ lực thực đề tài, kiến thức thời gian cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận góp ý q Thầy Cơ đề chúng em có đề tài hồn thiện Cuối chúng em kính chúc tồn thể q Thầy Cơ Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh, lời chúc sức khỏe công tác tốt Tp.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2023 Sinh viên thực Nguyễn Hoàng Anh Kiệt i MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA .v 1.1 Nhiệm vụ yêu cầu hệ thống đánh lửa 1.1.1.Nhiệm vụ 1.1.2.Yêu cầu .1 1.2.Phân loại 1.2.1.Hệ thống đánh lửa thường 1.2.2.Hệ thống đánh lửa bán dẫn 1.2.3.Hệ thống đánh lửa điện tử CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA .8 2.1 Các cảm biến 2.1.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu (Ne) 2.1.2 Cảm biến vị trí trục cam (G) 2.1.3 Cảm biến vị trí bướm ga (VTA) 10 2.1.4 Cảm biến lưu lượng khí nạp (VG) 11 2.1.5 Cảm biến nhiệt độ khí nạp .13 2.1.6 Cảm biến kích nổ (KNK) 14 2.1.6 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW) 15 2.1.7 Cảm biến oxy (OX) 16 2.1.7.4 Hoạt động 17 2.1.8 Cuộn đánh lửa có IC đánh lửa 17 2.1.9 Bugi 18 2.2 Vị trí lắp đặt .19 2.3 Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa .20 2.4 Nguyên lý hoạt động 21 CHƯƠNG III: KIỂM TRA, CHUẨN ĐOÁN, SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 23 ii 3.1 Kiểm tra tổng quan hệ thống 23 3.1.1 Kiểm tra máy chẩn đoán 23 3.1.2 Kiểm tra đèn báo lỗi 24 3.1.3 Xóa lỗi 24 3.2 Kiểm tra, sửa chữa cảm biến hệ thống điện 25 3.2.1 Kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu 25 3.2.2 Kiểm tra cảm biến vị trí trục cam 28 3.2.3 Kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga 32 3.2.4 Kiểm tra cảm biến lưu lượng khí nạp 35 3.2.5 Kiểm tra cảm biến nhiệt độ khí nạp 39 3.2.6 Kiểm tra cảm biến kích nổ .44 3.2.7 Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát 47 3.2.8 Kiểm tra cảm biến oxy .52 3.2.9 Kiểm tra ECU 56 3.3 Kiểm tra hệ thống đánh lửa 63 3.3.1 Các mã lỗi hệ thông đánh lửa 63 3.3.2 Kiểm tra máy chẩn đoán 64 3.3.3 Kiểm tra ECU (kiểm tra tín hiệu IGT1, IGT2, IGT3, IGT4 IGF1) 65 3.3.4 Kiểm tra dây đầu nối (cuộn đánh lửa – ECU) 66 3.3.5 Kiểm tra cuộn đánh lửa (nguồn điện) 67 3.3.6 Kiểm tra dây kết nối (lắp cuộn đánh lửa – công tắc đánh lửa) 68 3.3.7 Thay cuộn đánh lửa 70 3.4 Kiểm tra bugi .71 3.4.1 Kiểm tra điện cực bugi 71 3.4.2 Thay Bugi 73 CHƯƠNG IV: BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 76 4.1 Kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống đánh lửa 76 iii 4.2 Kiểm tra, bảo dưởng bugi 79 CHƯƠNG V: MƠ HÌNH PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ 82 5.1 Cấu tạo chi tiết làm mơ hình .82 5.2 Mơ hình sau hoàn thành 88 5.3 Sơ đồ mạch điện .89 5.4 Ngun lý hoạt động mơ hình phun xăng đánh lửa điện tử 89 5.4.1 Nguyên lý hoạt động mạch cấp nguồn cho ECU 89 5.4.2 Nguyên lý mạch điều khiển bơm xăng 90 5.4.3 Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển đánh lửa .90 5.4.4 Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển kim phun .90 5.5 Hướng dẫn sử dụng 90 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO .92 iv MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa thường Hình 1.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến quan .3 Hình 1.4 Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ .4 Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến Hall Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống đánh lửa gián tiếp Hình 1.7 Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đôi Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn Hình 2.1 Cảm biến vị trí trục khủy (Ne) Hình 2.2 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu .8 Hình 2.3 Biều đồ xung hoạt động cảm biến Hình 2.4 Cảm biến vị trí trục cam .9 Hình 2.5 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam Hình 2.6 Biểu đồ xung hoạt động cảm biến 10 Hình 2.7 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga 10 Hình 2.8 Cấu tạo cảm biến dây nhiệt 11 Hình 2.9 Sơ đồ mạch điện cảm biến 12 Hình 2.10 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp 13 Hình 2.11 Biểu đồ nhiệt độ khí nạp 13 Hình 2.12 Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ 14 Hình 2.13 Biểu đồ xung cảm biến .14 Hình 2.14 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát 15 Hình 2.15 Biểu độ nhiệu độ nước làm mát 15 Hình 2.16 Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy .16 Hình 2.17 Cấu tạo cảm biến oxy 16 Hình 2.18 Cấu tạo cuộn đánh lửa có IC đánh lửa 17 Hình 2.19 Sơ đồ mạch điện 17 Hình 2.20 Bugi 18 Hình 2.21 Bộ xử lý điều khuyển trung tâm (ECU) nằm khoang động 19 Hình 2.22 Vị trí cảm biến, bô bin bugi gắn động 1NZ FE .19 Hình 2.23 Sơ đồ cấu tạo hệ thống đánh lửa động 1NZ FE 20 v Hình 2.24 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa động 1NZ FE .20 Hình 2.25 Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa trực tiếp động 1NZ-FE 21 Hình 2.26 Vị trí cuộn đánh lửa động 22 Hình 3.1 Kết nối máy chẩn đốn với xe 23 Hình 3.2 Đèn MIL nhấp nhấy 23 Hình 3.3 Giắc kết nối DLC3 24 Hình 3.4 Gỡ cầu chì EFI hộp cầu chì EFI 25 Hình 3.5 Đo điện trở cực cảm biến vị trí trục khuỷu 26 Hình 3.6 Đo điện trở cực giắc kết nối cảm biến vị trí trục khuỷu .26 Hình 3.7 Đo điện trở cực Ne +, Ne- giắc kết nối đầu nối E3 ECU 27 Hình 3.8 Kiểm tra, điều chỉnh khe hở cảm biến vị trí trục khuỷu 27 Hình 3.9 Tháo giắc cảm biến vị trí trục khuỷu 28 Hình 3.10 Lắp cảm biến vặn bu lông cố định 28 Hình 3.11 Đo điện trở cực cảm biến vị trí trục cam .29 Hình 3.12 Đo điện trở cực giắc kết nối cảm biến vị trí trục cam 29 Hình 3.13 Đo điện trở cực G2+, Ne- giắc kết nối đầu nối E3 ECU .30 Hình 3.14 Kiểm tra, điều chỉnh khe hở cảm biến vị trí trục cam 30 Hình 3.15 Lắp cảm biến vặn bu lông cố định 31 Hình 3.16 Kết nối giắc cảm biến vị trí trục cam 31 Hình 3.17 Kết nối dây động 31 Hình 3.18 Kết nối máy chẩn đoán với xe 32 Hình 3.19 Đo điện trở cực cảm biến vị trí bướm ga 32 Hình 3.20 Đo điện trở cực VC, E2, VTA đầu nối E3 với ECU 33 Hình 3.21 Đo điện trở cực VC, E2, VTA giắc kết nối cảm biến .34 Hình 3.22 Đo điện trở cực VC, E2, VTA giắc kết nối E3 với ECU 34 Hình 3.23 Thay cảm biến lắp vít cố định cảm biến .35 Hình 3.24 Kết nối lại giắc kết nối với cảm biến vị trí bướm ga 35 Hình 3.25 Kết nối máy chẩn đoán với xe 35 Hình 3.26 Đo điện áp cấp cho cảm biến 36 Hình 3.27 Đo điện áp cực VG E2G 37 Hình 3.28 Đo điện trở cực E2G, VG giắc cảm biến lưu lượng khí nạp 37 Hình 3.29 Đo điện trở cực E2G, VG giắc E4 ECU 37 vi Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hoàng Anh Kiệt (1): Kiểm tra đảm bảo giắc điện kết nối đến cuộn đánh lửa, ECU, cảm biến,… chắn *Sửa chữa: Nếu kết nối không chắn, tiến hành kết nối lại cho chắn (2): Kiểm tra đánh lửa cuộn đánh đánh lửa _ Khi kiểm tra thử mà khơng xuất tia lửa cuộn dây đánh lửa đánh lửa bị hỏng _Thay cuộn dây đánh lửa đánh lửa khác hoạt động thực kiểm tra lại tia lửa điện Xác định hư hỏng cuộn đánh lửa *Sửa chữa: Thay cuộn đánh lửa (3): Kiểm tra nguồn điện kết nối đến cuộn đánh lửa có IC đánh lửa Bước 1: Ngắt kết nối đầu nối cuộn dây đánh lửa Bước 2: Bật khóa, dùng Vơn kế để kiểm tra điện áp Hình 4.7 Đo điện áp cực +B GND Điện áp tiêu chuẩn Kết nối kiểm tra Điều kiện quy định +B (1) – GND (4) đến 14V (4): Kiểm tra điện trở cảm biến vị trí trục cam Hình 4.8 Đo điện trở cực cảm biến vị trí trục cam 78 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hoàng Anh Kiệt Điện trở tiêu chuẩn Nối dụng cụ đo Điều kiện kiểm tra Điều kiện quy định 1-2 Lạnh 1630 đến 2740Ω 1-2 Nóng 2056 đến 3225Ω *Sửa chữa: Nếu điện trở vượt quy định cần thay cảm biến vị trí trục cam (5): Kiểm tra điện trở cảm biến vị trí trục khuỷu Hình 4.9 Đo điện trở cực cảm biến vị trí trục khuỷu Điện trở tiêu chuẩn Nối dụng cụ đo Điều kiện kiểm tra Điều kiện quy định 1-2 Lạnh 985 đến 1600Ω 1-2 Nóng 1265 đến 1890Ω *Sửa chữa: Nếu điện trở vượt quy định cần thay cảm biến vị trí trục khuỷu 4.2 Kiểm tra, bảo dưởng bugi Quy trình thục hiện: Bước 1: Kiểm tra thời gian hoạt động bugi, số km sử dụng bugi Số km để thay bugi từ 60 000 đến 100 000 km Nếu vượt qua điều kiện quy định thay bugi Bước 2: Tháo bugi khỏi động Hình 4.10 Tháo bugi 79 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hoàng Anh Kiệt Bước 3: Kiểm tra sơ xem bugi có bị hỏng ren, hư lớp cách điện hay khơng Hình 4.11 Kiểm tra sơ bên ngồi bugi Nếu có hư hỏng thay bugi Bước 4: Kiểm tra khe hở bugi Hình 4.12 Kiểm tra khe hở bugi Khoảng cách điện cực tối đa cho bugi qua sử dụng: 1,3 mm (0,051 in) Khoảng cách điện cực tối đa cho bugi mới: 1,0 đến 1,1 mm (0,039 đến 0,043 in) Nếu khe hở lớn khoảng cách tối đa thay bugi Nếu tất bước kiểm tra đạt yêu cầu tiên hành bước Bước 5: Vệ sinh bugi Hình 4.13 Vệ sinh bugi Nếu điện cực có vết cacbon ướt, làm điện cực chất tẩy bugi sau lau khơ 80 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hồng Anh Kiệt + Áp suất khơng khí: 588kPa (6 kgf/cm2) + Thời gian: Không 20 giây Lưu ý: Chỉ sử dụng chất tẩy rửa bugi điện cực khơng có dầu Nếu điện cực có vết dầu, sử dụng xăng để làm bugi trước sử dụng chất tẩy rửa bugi 81 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hoàng Anh Kiệt CHƯƠNG V: MƠ HÌNH PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ 5.1 Cấu tạo chi tiết xây dựng mơ hình Hộp ECU Hình 5.1 ECU điều khiển mơ hình Kim phun Hình 5.2 Kim phun nhiên liệu Cuộn đánh lửa Hình 5.3 Bơ bin đơn Bugi Hình 5.4 Bugi 82 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hoàng Anh Kiệt Cảm biến trị trí trục cam Hình 5.5 Cảm biến vị trí trục cam Cảm biến vị trí trục khuỷu Hình 5.6 Cảm biến vị trí trục khuỷu Bánh tín hiệu cảm biến vị trí trục cam Hình 5.7 Bánh tín hiệu cảm biến vị trí trục cam 83 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hoàng Anh Kiệt Bánh tín hiệu vị trí trục khuỷu Hình 5.8 Bánh tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến vị trí bướm ga Hình 5.9 Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Hình 5.10 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 84 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hoàng Anh Kiệt Cảm biến kích nổ Hình 5.11 Cảm biến kích nổ Cảm biến oxy Hình 5.12 Cảm biến OXY Cảm biến MAF Hình 5.13 Cảm biến MAF 85 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hồng Anh Kiệt Bơm nhiên liệu Hình 5.14 Bơm nhiên liệu Relay bơm Hình 5.15 Relay bơm nhiên liệu Relay ECU Hình 5.16 Relay ECU 86 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hồng Anh Kiệt Cơng tắc khóa Hình 5.17 Cơng tắc khóa Cầu chì Hình 5.18 Cầu chì Điều tốc điều khiển tốc độ quay bánh Hình 5.19 Điều tốc điều chỉnh tốc độ quay 87 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hồng Anh Kiệt Mơ tơ kéo bánh quay Hình 5.20 Mơ tơ kéo bánh 5.2 Mơ hình sau hồn thành Hình 5.21 Mặt trước mơ hình Hình 5.22 Mặt sau mơ hình 88 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hồng Anh Kiệt 5.3 Sơ đồ mạch điện Hình 5.23 Sơ đồ mạch điện mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa 5.4 Ngun lý hoạt động mơ hình phun xăng đánh lửa điện tử 5.4.1 Nguyên lý hoạt động mạch cấp nguồn cho ECU Cực BATT ECU nối (+) từ trước Khi bật chìa khóa sang vị trí ON, dịng điện từ ắc quy qua khóa đến cực IG khóa đến cực ST ECU Lúc có dịng điện từ cực MREL ECU truyền đến relay EFI, tiếp điểm relay EFI đóng, có 89 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hồng Anh Kiệt dịng từ dương (+) ắc quy qua cầu chì EFI qua tiếp điểm vào cực B+ ECU cấp nguồn hoạt động 5.4.2 Nguyên lý mạch điều khiển bơm xăng Khi ta bật chìa khóa sang chế độ STA, dịng điện từ (+) ắc quy qua khóa đến cực STA hộp ECU Lúc có dòng điện âm (-) từ cực FC ECU qua relay bơm, tiếp điểm relay bơm đóng, có dịng điện từ (+) ắc quy đến bơm mass làm cho bơm hoạt động Khi cơng tắc khóa trả vị trí ON, giả lập tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu (Ne+), có dịng điện âm (-) từ cực FC ECU qua relay bơm, tiếp điểm relay bơm đóng bơm hoạt động 5.4.3 Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển đánh lửa Khi giả lập tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu (Ne) tín hiệu cảm biến vị trí trục cam (G2), ECU xác định thời điểm đánh lửa truyền tín hiệu IGT đến cuộn đánh lửa ECU điều khiển transistor IC đánh lửa đóng ngắt dịng qua cuộn sơ cấp, dòng điện qua cuộn sơ cấp bị ngắt, sinh dòng điện cao cuộn thứ cấp Điện áp truyền đến bugi gây đánh lửa khe hở điện cực Khi ECU ngắt dòng điện đến cuộn sơ cấp, phận đánh lửa gửi tín hiệu xác nhận đánh lửa IGF ECU để xác nhận đánh lửa 5.4.4 Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển kim phun Khi có tín hiệu IGF từ bô bin đánh lửa truyền về, ECU tính tốn thời điểm phun nhiên liệu Khi đến thời điểm phun nhiên liệu, tín hiệu điện âm (-) từ cực #1, #2, #3, #4 hộp ECU điều khiển nhấc kim phun để phun nhiên liệu 5.5 Hướng dẫn sử dụng Bước 1: Cấp nguồn cho mơ hình Kẹp cọc dương vào cực dương (+), kẹp cọc âm vào cực âm (-) ắc quy Bước 2: Bật khóa sang vị trí ON để cấp nguồn cho ECU, nguồn dương (+) chờ cho cuộn đánh lửa kim phun Bước 3: Vặn khóa sang chế độ STA để xem bơm hoạt động chế độ khởi động, Bước 4: Khi cơng tắc vị trí ON, vặn núm điều chỉnh tốc độ bên trái mơ hình để điều chỉnh tốc độ mô tơ bánh vị trí trục cam; trục khuỷu Bước 5: Quan sát hoạt động mơ hình 90 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hồng Anh Kiệt CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN Sau q trình làm đồ án với hướng dẫn tận tình thầy Dương Mnh Thái Đề tài luận văn: ”Khai thác hệ thống đánh lửa dịng xe TOYOTA Xây dựng mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử” Qua luận văn tốt nghiệp em hiểu biết hệ thống đánh lửa dòng xe TOYOTA, rõ hệ thống đánh lửa DSI động 1NZ-FE Biết thêm quy trình kiểm tra, dạng hư hỏng hệ thống đánh lửa Ngoài việc hiểu biết thêm kiến thức, em thao tác thực tế thực mơ hình “ Xây dựng mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử” Trong q trình thực luận văn mơ hình, em cố gắng kiến thức thời gian thực có hạn nên khơng tránh khỏi lỗi sai Kính mong thầy góp ý giúp đỡ để luận văn em hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! 91 Luận Văn Tốt Nghiệp Nguyễn Hoàng Anh Kiệt TÀI LIỆU THAM KHẢO _1NZ-FE ENGINER CONTRONL SYSTEM : Tài liệu điều khiển hệ thống động 1NZ-FE _1NZ-FE ENGINER : Tài liệu động 1NZ-FE _1NZ-FE IGNITION : Tài liệu đánh lửa động 1NZ-FE _1NZ-FE IGNITION : Tài liệu đánh lửa động 1NZ-FE _ IGNITION: Tài liệu đánh lửa động ô tô 92