Trải qua nhiều cuộc cách mạng về kỹ thuật, sự bùng nổ về điện tử, …, động cơ ô tô ngày nay không chỉ đơn thuần là cỗ máy thuần cơ khí như lúc trước, nó đã được tích hợp nhiều hệ thống điều khiển điện tử nhằm tăng công suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm phác thải khí độc ra môi trường. Luận văn này tập trung đánh giá về hệ thống điện động cơ và hệ thongos kiểm soát khí thải trên xe TOYOTA AURIS. Bố cục luận văn gồm 5 chương như sau: Chương 1: Giới thiệu về xe TOYOTA AURIS. Trình bày về quá trình hình thành và được sản xuất rộng rãi. Chương 2: Hệ thống điện điều khiển động cơ 1WW. Giới thiệu động cơ Toyota Auris 1WW: Các thông số kỹ thuật của xe, sơ đồ và mạch điện nguồn cấp cho hệ thống. Chương 3: Sơ đồ chân ECU và chức năng của các cực ECU. Trình bày số chân, kí hiệu và chức năng của chân giắc A76 và chân giắc C112. Chương 4: Các cảm biến và các tín hiệu đầu vào. Trình bày cấu tao, chức năng, nguyên lý hoạt động, sơ đồ mạch điện, cách kiểm tra cảm biến của các cảm biến thông minh. Chương 5: Các bộ phận chấp hành. Khái quát về các bộ phân.trình bày chức năng, sơ đồ mạch điện, nguyên lý hoạt động, các giai đoạn của xe Toyota Auris động cơ 1WW.
Nội dung nghiên cứu
Đề tài chủ yếu nói về hệ thống điều khiển động cơ 1WW trên dòng xe TOYOTA AURIS Nội dung đề tài bao gồm:
- Giới thiệu về TOYOTA AURIS
- Hệ thống điện điều khiển động cơ:
+ ECU: sơ đồ giắc chân, chức năng các cực
+ Các cảm biến và các tín hiệu đầu vào
Mục đích nghiên cứu
GIỚI THIỆU VỀ TOYOTA AURIS
Toyota Auris là một chiếc hatchback nhỏ gọn, phát triển từ mẫu Toyota Corolla, được sản xuất và phân phối bởi hãng Toyota Ra mắt lần đầu vào năm 2006, thế hệ đầu tiên của Auris dựa trên nền tảng E150 của Corolla, trong khi thế hệ thứ hai, nhỏ gọn hơn, được gọi là Touring Sports và dựa trên nền tảng E180.
"Auris" dựa trên từ tiếng Latin có nghĩa là "gold", "aurum"
Tại châu Âu, Toyota đã từng coi Auris là sự thay thế cho mẫu Corolla hatchback Tuy nhiên, từ mẫu E210 trở đi, tên gọi Auris đã bị ngừng sử dụng và thay thế bằng tên Corolla, ngoại trừ Đài Loan, nơi vẫn giữ lại tên Auris cho phiên bản hatchback.
Thế hệ đầu tiên của Auris, được biết đến với tên gọi Toyota Blade tại Nhật Bản, mang đến sự sang trọng hơn so với Toyota Allex và Corolla RunX Tuy nhiên, Toyota Australia và Toyota New Zealand đã từ chối việc áp dụng tên Auris châu Âu cho mẫu Corolla từ Toyota Nhật Bản.
Hình 1.1: Xe Toyota Auris Blade
Mẫu xe Toyota Auris lần đầu tiên được bán tại các đại lý "Netz" tại Nhật Bản vào ngày 23 tháng 10 năm 2006, và các mẫu châu Âu ra mắt vào đầu năm 2007 Thế hệ thứ hai của Auris đã có mặt tại các đại lý Toyopet Store từ ngày 18 tháng 4 năm 2016 Tại Mỹ, Toyota Auris xuất hiện vào cuối năm 2010 và nhanh chóng nhận được đánh giá cao từ người tiêu dùng nhờ chất lượng mẫu mã và nội thất Auris kết hợp giữa Hatchback và Touring Sports, cung cấp các tùy chọn động cơ xăng, diesel và hybrid, cùng với một chiến lược cập nhật lớn về trang thiết bị an toàn, nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng của khách hàng trong phân khúc C.
Hình 1.2: Xe Toyota Auris 1.6l (Germany)
HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 1WW
Giới thiệu tổng quan về động cơ 1WW
Toyota Auris 1WW là động cơ turbo diesel DOHC, 16 van, 4 xy lanh thẳng hàng với hệ thống common rail injection
Hình 2.1: Động cơ Toyota Auris 1WW common rail injection Thông số kỹ thuật động cơ:
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật động cơ Toyota Auris 1WW
Công suất tối đa 82kW ở vòng tua 4000 rpm
Mô men cực đại 270 N.m tại vòng tua 1750- 2250 rpm
Dung tích xi lanh 1598 cc
Số xúp pắ trên từng xi lanh 4 Đường kính xi lanh 78 mm
Hệ thống tăng áp Turbocharger
Suất tiêu hao nhiên liệu
Trong thành phố: 5l/100km Đường cao tốc: 3.6-3.7l/100km
Kết hợp: 4.1-4.2l/100km Tiêu chuẩn khí thải Euro VI
Vận tốc tối đa 200km/h
Hệ thống phun Phun trực tiếp vào buồng đốt
Hệ thống kiểm soát khí thải DPNR system
Hình 2.2: Tổng qua hệ thống điều khiển động cơ Toyota Auris 1WW
Mạch điện nguồn cấp cho hệ thống điều khiển động cơ 1WW
Hình 2.3: Sơ đồ mạch nguồn cung cấp cho hệ thống điều khiển động cơ 1WW
❖ Mạch điện nguồn cấp cho ECU
Hình 2.4: Mạch điện nguồn cấp cho ECU
Luôn có dòng điện cung cấp từ dương acquy → cầu chì EFI MAIN NO.2 (7.5A)
→ cực BATT của ECU → Mass của ECU
Khi kết nối trên Instagram, dòng điện đi qua cầu chì IGN (7.5A) đến ECU tại cực IGSW ECU nhận tín hiệu điện áp 12V tại cực IGSW và cung cấp dòng điện 12V từ chân MREL đến cuộn dây EFI MAIN Relay để điều khiển relay này đóng Dòng điện từ acquy đi qua cầu chì EFI MAIN (50A), tiếp điểm EFI MAIN Relay, cầu chì EFI NO.4 (20A) và đến các cực +B, +B2 và +B3 của ECU động cơ.
SƠ ĐỒ CHÂN ECU VÀ CHỨC NĂNG CỦA CÁC CỰC ECU
Giắc A76 ECU điều khiển động cơ 1WW
Hình 3.1: Sơ đồ giắc chân A76 ECU động cơ
Bảng 3.1: Số chân, kí hiệu và chức năng của chân giắc A76 ECU động cơ 1WW
STT Kí hiệu Chức năng các cực của ECU
1 +B3 Dương từ cầu chì EFI NO.4 20A
2 +B Dương từ cầu chì EFI NO.4 20A
6 NEO Tín hiệu số vòng quay truyền về Engine stop & star ECU
9 MREL Cực điều khiển rơ le chính
10 ST1- Tín hiệu công tắc đèn phanh
12 CANN Giao tiếp với hộp quản lý năng lượng (Power Management
13 CANP Giao tiếp với hộp quản lý năng lượng (Power Management
14 +B2 Dương từ cầu chì EFI NO.4 20A
15 BATT Dương thường trực từ cầu chì EFI MAIN NO.2 7.5A
20 FANL Mass rờ le quạt số 3
21 TACH Tín hiệu số quay trục khuỷu gởi về tablo
22 EPA Chân mass cảm biến vị trí bàn đạp ga thứ 1
23 EPA2 Chân mass cảm biến vị trí bàn đạp ga thứ 2
25 CANL Mạng truyền dữ liệu LOW
26 CANH Mạng truyền dữ liệu HIGH
27 VCPA Chân nguồn 5V cấp cho cảm biến vị trí bàn đạp ga thứ 1
29 VCP2 Chân nguồn 5V cấp cho cảm biến vị trí bàn đạp ga thứ 2
30 ELS2 Tín hiệu tải điện thứ 2
31 FLH Chân điều khiển bộ lọc tích hợp xông nóng nhiên liệu
32 MHSW Tín hiệu báo xông kính
33 ELS Tín hiệu tải điện thứ 1
34 IMI Hệ thống chống trộm
36 STA Tín hiệu khởi động
37 IGSW Tín hiệu công tắc máy ở vị trí IG
39 EPFL Chân điều khiển bộ lọc tích hợp xông nóng nhiên liệu
41 CCS Chân tín hiệu thiết lập chế độ hệ thống Cruise Control
43 VPA2 Chân tín hiệu ECU nhận được từ cảm biến vị trí bàn đạp ga thứ 2
44 IMO Hệ thống chống trộm
45 FANH Mass rờ le quạt số 2
48 STP Tín hiệu công tắc đèn phanh
49 ASLM Chân tín hiệu thiết lập tốc độ Cruise control
51 SPD Tín hiệu cảm biến tốc độ xe
52 VPA Chân tín hiệu ECU nhận được từ cảm biến vị trí bàn đạp ga thứ 1
54 VPFL Chân điều khiển bộ lọc tích hợp xông nóng nhiên liệu
58 PFL Chân điều khiển bộ lọc tích hợp xông nóng nhiên liệu
59 W Điều khiển đèn chẩn đoán
60 FC Điều khiển rơ le bơm nhiên liệu
Giắc C112 ECU điều khiển động cơ 1WW
Hình 3.2: Sơ đồ giắc chân C112 ECU động cơ 1WW
Bảng 3.2: Số chân, kí hiệu và chức năng của chân giắc C112 ECU động cơ 1WW
STT Kí hiệu Chức năng các cực của ECU
16 ECBV Mass Van chân không EGR (VSV EGR)
17 HAF2 Chân xông cảm biến Oxi
18 EGM- Mass Solenoid van EGR
20 M- Chân nguồn mô tơ điều khienr bướm ga
21 VN-A Chân mass mô tơ điều khiển cánh Turbo
24 VCPE Dương 5V cấp cho cảm biến áp suất khí xả
30 PCV Mass van định lượng PCV
46 HAF1 Chân xông cảm biến A/F
48 EGM+ Dương Solenoid Van EGR
50 M+ Chân mô tơ điều khiển bướm ga
51 VN+A Chân dương mô tơ điều khiển cánh turbo
54 VCS Dương 5V cấp cho cảm biến áp suất ống rail
60 PRV Mass van áp suất nhiên liệu
61 VPIM Dương 5V cảm biến áp suất bộ tăng áp
65 VNVC Dương 5V cảm biến vị trí cánh turbo
68 G+ Tín hiệu vị trí trục cam
69 VCEG Dương 5V cấp cho van EGR
70 VCPX Dương 5V cấp cho cảm biến chênh lệch áp suất khí xả
71 EPEX Mass cấp cho cảm biến chênh lệch áp suất khí xả
74 LIN Tín hiệu báo xông máy
76 EPIM Mass cảm biến áp suất bộ tăng áp
79 THIA Tín hiệu nhiệt độ khí nạp
80 VTAI Tín hiệu vị trí cánh turbo
81 ETA Mass cảm biến vị trí bướm ga
82 THW Tín hiệu nhiệt độ động cơ
83 VCTA Dương 5V cấp cho cảm biến vị trí bướm ga
85 PEX Tín hiệu chênh lệch áp suất khí xả
86 ETEC Mass cảm biến nhiệt độ van EGR
89 ETHI Mass cảm biến nhiệt độ khí nạp
90 NE- Mass cảm biến vị trí trục khuỷu
91 ETCI Mass cảm biến nhiệt độ khí xả phía trước bộ lọc
92 THCI Dương 5V cấp cho cảm biến nhiệt độ khí xả phía trước bộ lọc
93 THF Tín hiệu nhiệt độ nhiên liệu
96 EGCU Mass hộp bugi xông máy
97 VG Dương 5V cấp cho cảm biến MAF
98 VGR Tín hiệu khối lượng cảm biến MAF
101 PC Tín hiệu áp suất ống Rail
102 E2S Mass cảm biến áp suất ống rail
103 PEXM Tín hiệu áp suất khí xả
109 THCO Tín hiệu nhiệt độ khí xả phía sau bộ lọc
110 ETCO Mass cảm biến nhiệt độ khí xả phía sau bộ lọc
111 PIM Tín hiệu cảm biến áp suất bộ tăng áp
112 VNE2 Mass cảm biến cánh Turbo
113 ETHW Mass cảm biến nhiệt độ động cơ
114 THA Tín hiệu nhiệt độ khí nạp
115 G- Mass cảm biến vị trí trục cam
116 EGLS Tín hiệu vị trí van EGR
117 VTA1 Tín hiệu vị trí bướm ga
118 THEC Tín hiệu nhiệt độ van EGR
120 OSW Tín hiệu công tắt áp suất dầu
121 NE+ Tín hiệu vị trí trục khuỷu
122 VCNE Dương 5V cmr biến vị trí trục khuỷu
124 ETHF Mass cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
125 RE1 Chân tín hiệu điều khiển A/F
127 AF1+ Tín hiệu cảm biến A/F
128 TR1 Chân tín hiệu điều khiển A/F
129 EVG Mass cảm biến nhiệt độ khí nạp
130 AF2+ Tín hiệu cảm biến Oxi
131 TR2 Chân tín hiệu điều khiển Oxi
133 AF2- Mass cảm biến Oxi
134 RE2 Chân tín hiệu điều khiển Oxi
135 EPEM Mass cấp cho cảm biến áp suất khí xả
CÁC CẢM BIẾN VÀ CÁC TÍN HIỆU ĐẦU VÀO
Cảm biến vị trí trục khuỷu
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến vị trí trục khuỷu đo tốc độ và vị trí của trục khuỷu, gửi tín hiệu về ECU ECU sử dụng tín hiệu này để tính toán góc phun dầu sớm và thời gian phun nhiên liệu cơ bản cho động cơ.
❖ Cấu tạo của cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến vị trí trục khuỷu loại cảm biến Hall bao gồm phần tử Hall, lõi nam châm vĩnh cửu và vành răng 34 răng khuyết với 2 răng để tạo xung Thiết bị này cung cấp thông tin đầu ra dưới dạng điện áp mỗi 10° vòng quay của trục khuỷu, với khoảng cách giữa các răng liền là 10° và giữa hai răng khuyết là
Hình 4.1: Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu loại Hall
Khác biệt giữa cảm biến loại Hall và loại điện từ:
Bảng 4.1: Bảng so sánh giữa cảm biến điện từ và Hall
Cảm biến điện từ gặp nhược điểm khi máy hoạt động ở tốc độ thấp, khiến nó không thể xác định chính xác tốc độ và vị trí của trục khuỷu, dẫn đến tình trạng vùng không xác định.
Hình 4.2: So sánh tín hiệu đầu ra giữa cảm biến điện từ và Hall
❖ Nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí trục khuỷu
Hướng từ trường thay đổi do hình dạng khác nhau của bánh răng kích từ khi trục khuỷu quay, dẫn đến sự thay đổi điện trở kháng của cảm biến Sự thay đổi này làm thay đổi điện áp đầu ra đến ECU, giúp ECU xác định vị trí trục khuỷu Bánh răng kích từ được thiết kế để tạo ra 64 xung cho mỗi vòng quay trục khuỷu, trong đó có 2 xung khuyết.
Hình 4.3: Sơ đồ mạch điện cảm biến trục khuỷu
VG là dương 5V cấp cho cảm biến
NE là chân tín hiệu
NE- là mass cảm biến
❖ Cách kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu loại Hall
+ Tháo giắc gim tới cảm biến
+ Kiểm tra phía đường dây:
VC – Ne- : 5V Điện áp đủ ta tiến hành kiểm tra cảm biến
+ Nối lại giắc với cảm biến
+ Đo xung Ne bằng máy đo xung : Đề máy rồi máy đo xung sẽ hiện ra các xung vuông → Tốt
+ Có thể dùng Led để kiểm tra : mắc Led vào Ne+ với mass , Led có chớp → Tốt
Hình 4.4: Đồ thị xung cảm biến trục khuỷu loại hall
Cảm biến vị trí bàn đạp ga
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến vị trí bàn đạp ga
Cảm biến bàn đạp chân ga đo độ mở của bàn đạp khi người lái nhấn vào Tín hiệu từ cảm biến được gửi đến ECU, giúp ECU điều khiển động cơ tăng tốc tương ứng với độ mở bàn đạp và chế độ lái hiện tại.
❖ Cấu tạo của cảm biến vị trí bàn đạp ga
Cảm biến vị trí bàn đạp ga sử dụng công nghệ Hall có cấu tạo từ mạch IC Hall, bao gồm các phần tử Hall và nam châm xung quanh.
Hình 4.10: Cấu tạo cảm biến vị trí bàn đạp ga loại phần tử Hall
❖ Nguyên lí hoạt động của cảm biến vị trí bàn đạp ga
Khi đạp bàn đạp ga, nam châm quay và thay đổi vị trí, dẫn đến sự thay đổi từ thông mà IC Hall phát hiện Sự thay đổi này tạo ra điện áp ra từ các cực VPA và VPA2, sau đó tín hiệu được truyền đến ECU động cơ Tín hiệu VPA xác định góc mở bàn đạp ga, trong khi tín hiệu VPA2 giúp phát hiện hư hỏng tín hiệu vị trí bàn đạp ga.
Hình 4.11: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí bàn đạp ga
Hình 4.12: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga
+ VCPA là nguồn dương 5V cấp cho cảm biến vị trí bàn đạp ga thứ nhất + EPA là mass cảm biến vị trí bàn đạp ga thứ nhất
+ VPA là tín hiệu đầu ra của cảm biến vị trí bàn đạp ga thứ nhất
+ VCP2 là nguồn dương 5V cấp cho cảm biến vị trí bàn đạp ga thứ hai + EPA2 là mass cảm biến vị trí bàn đạp ga thứ hai
+ VPA2 là tín hiệu đầu ra của cảm biến vị trí bàn đạp ga thứ hai
❖ Cách kiểm tra cảm biến vị trí bàn đạp ga loại Hall
Kiểm tra nguồn cấp cho cảm biến chân ga, bao gồm nguồn VC và mass Sử dụng VOM để đo chân tín hiệu; tín hiệu của cảm biến chân ga cần thay đổi một cách tuyến tính khi bàn đạp chân ga được đạp và nhả.
Mạch cảm biến bàn đạp ga khi gặp sự cố:
Cảm biến vị trí bàn đạp ga bao gồm hai mạch cảm biến chính và phụ Khi một trong hai mạch gặp sự cố, ECU sẽ nhận diện sự chênh lệch điện áp tín hiệu bất thường và chuyển sang chế độ dự phòng Trong chế độ này, mạch còn lại sẽ được sử dụng để tính toán góc nhấn của bàn đạp ga, giúp duy trì hoạt động của xe dưới chế độ điều khiển an toàn.
Hình 4.13: Sự cố mạch cảm biến chính bàn đạp ga
Nếu cả hai mạch cảm biến gặp sự cố, ECU sẽ nhận diện điện áp tín hiệu không bình thường và ngừng điều khiển bướm ga Khi đó, xe chỉ có thể di chuyển trong chế độ không tải.
Hình 4.14: Sự cố 2 mạch cảm biến bàn đạp ga
Cảm biến áp suất bộ tăng áp
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến áp suất tăng áp
Ghi nhận giá trị áp suất tăng áp tức thời tại điểm đo giúp ECU điều chỉnh các cánh gạt hướng dòng trong cánh Turbin, nhằm đạt được giá trị áp suất tăng áp mong muốn.
❖ Cấu tạo của cảm biến áp suất bộ tăng áp
Hình 4.19: Cấu tạo cảm biến áp suất bộ tăng áp
❖ Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất bộ tăng áp
Cảm biến áp suất tăng áp có chức năng cảm nhận áp suất không khí trong đường ống nạp thông qua một IC bên trong và phát tín hiệu PIM Dựa vào tín hiệu PIM này, ECU động cơ sẽ xác định thời gian phun nhiên liệu cơ bản, từ đó điều chỉnh lượng phun phù hợp.
Một chip silicon được gắn với buồng chân không, nơi duy trì độ chân không chuẩn, và được tích hợp trong bộ cảm biến Một bên của chip tiếp xúc với áp suất đường ống nạp, trong khi bên kia tiếp xúc với độ chân không trong buồng Khi áp suất đường ống nạp thay đổi, hình dạng của chip silicon cũng biến đổi, dẫn đến sự dao động trong giá trị điện trở của nó Sự thay đổi này được chuyển hóa thành tín hiệu điện áp thông qua IC bên trong cảm biến và sau đó được gửi đến ECU động cơ ở cực PIM, sử dụng làm tín hiệu áp suất đường ống nạp.
VC của ECU động cơ cấp nguồn không đổi 5V đến IC.
Hình 4.20: Sơ đồ mạch điện cảm biến áp suất bộ tăng áp
+ PIM chân tín hiệu cảm biến
+ VC chân nguồn 5V cấp cho cảm biến.
Cảm biến vị trí cánh hướng dòng Turbo
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến vị trí cánh hướng dòng Turbo
Cảm biến xác định vị trí cánh hướng dòng và gửi dữ liệu về ECU Sau khi tiếp nhận, ECU tính toán và điều khiển mô tơ xoay cánh gạt, điều chỉnh tốc độ cánh Turbin Kết quả là hiệu suất tăng áp thay đổi, với cảm biến áp suất bộ tăng áp cung cấp tín hiệu hồi tiếp cho ECU.
Hình 4.21: Vị trí cảm biến vị trí cánh hướng dòng
❖ Cấu tạo của cảm biến
Cảm biến vị trí cánh quạt Turbo loại phần tử Hall gồm có mạch IC Hall làm bằng các phần tử Hall và các nam châm quay quanh chúng
Hình 4.22: Sơ đồ nguyên lý cảm biến vị trí cánh hướng dòng
❖ Nguyên lý hoạt động của cảm biến
Khi cánh quạt quay, các nam châm cũng quay và thay đổi vị trí gần hoặc xa phần tử Hall IC Hall phát hiện sự thay đổi từ thông do vị trí nam châm và tạo ra điện áp hiệu ứng Hall tại cực VTA1, với giá trị điện áp trong khoảng [0.35; 4.65] (V) Tín hiệu này được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu vị trí cánh quạt bộ tăng áp.
Hình 4.23: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí cánh hướng dòng
❖ Cách kiểm tra cảm biến
B1: Kết nối máy chẩn đoán vào DLC3
B2: Công tắc máy ở vị trí ON
B4: Làm theo trình tự sau: Powertrain / Engine and ECT / Data List / Nozzle
B5: Kiểm tra và so sánh với giá trị trong đồ trị ở trên.
Cảm biến vị trí trục cam
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến vị trí trục cam
Cảm biến vị trí trục cam đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điều khiển động cơ, giúp ECU xác định điểm chết trên của máy số 1 và vị trí trục cam để điều chỉnh thời điểm đánh lửa cho động cơ xăng hoặc thời điểm phun nhiên liệu cho động cơ phun dầu điện tử Common rail Thiếu cảm biến này có thể dẫn đến khó khởi động xe, động cơ chết đột ngột, bỏ máy hoặc không đáp ứng tăng tốc, đồng thời hiển thị đèn CHECK ENGINE.
Hình 4.24: Vị trí cảm biến vị trí trục cam
❖ Cấu tạo của cảm biến vị trí trục cam:
Cảm biến vị trí trục cam loại Hall được cấu tạo từ một phần tử Hall, một nam châm vĩnh cửu và một IC tổ hợp bên trong.
Hình 4.25: Cấu tạo cảm biến vị trí trục cam loại phần tử Hall
1 Vỏ cảm biến 2 Tín hiệu ra 3 IC 4 Nam châm vĩnh cửu
5 Phần tử Hall G khe hở không khí
❖ Nguyên lý hoạt động của cảm biến vị trí trục cam
Cảm biến vị trí trục cam loại Hall bao gồm phần tử Hall, nam châm vĩnh cửu và cảm biến Khi trục cam quay, từ trường thay đổi do các hình dạng khác nhau của bánh răng kích từ, dẫn đến sự thay đổi điện trở kháng của cảm biến và điện áp đầu ra đến ECU ECU sẽ xác định vị trí trục cam dựa trên điện áp này Bánh răng kích từ được thiết kế để cảm biến gửi 3 xung cao và 3 xung thấp cho mỗi vòng quay trục khuỷu.
Hình 4.26: Hình dạng xung phát ra của cảm biến vị trí trục cam
Hình 4.27: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam
❖ Cách kiểm tra cảm biến vị trí trục cam
- Tháo giắc gim cảm biến
- Xoay công tắc máy ON
- Kiểm tra điện áp cực 3 của cảm biến: VCE1 = 5V (VCV1 = 5V)
- Điện áp tại cực 1 của cảm biến EV1+ = 5V (G2+ = 5V)
- Đo điện áp cực 5V với cực EV1- = 5V (G2- = 5V)
- Dùng máy đo xung kiểm tra xung tín hiệu tại cực EV1+ (G2+) Xung tín hiệu phải là xung vuông.
Cảm biến chênh lệch áp suất bầu lọc xúc tác
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến chênh lệch áp suất bầu lọc xúc tác
Cảm biến này đánh giá sự chênh lệch áp suất khí xả trước và sau bộ lọc xử lý DPNR catalyst, với tín hiệu đầu ra được gửi đến bộ xử lý trung tâm ECU Trong quá trình hoạt động, các hạt than và bụi bẩn từ động cơ sẽ tích tụ trong bộ lọc, dẫn đến tình trạng tắc nghẽn Khi áp suất chênh lệch tăng lên, ECU sẽ xác định tình trạng bộ lọc và điều chỉnh quá trình phun để làm sạch bộ lọc hiệu quả.
Hình 4.28: Vị trí cảm biến chênh lệch áp suất bộ lọc
❖ Cấu tạo của cảm biến:
Cảm biến này là sự kết hợp của hai cảm biến áp suất, có cấu tạo và nguyên lý tương tự như các cảm biến áp suất khác Nó tích hợp một mạch bán dẫn sử dụng hiệu ứng áp điện, cụ thể là chip silicon để phát hiện sự thay đổi áp suất khí xả, dẫn đến sự thay đổi giá trị điện trở Sau đó, tín hiệu này được khuếch đại và xuất ra điện áp cho ECU.
Hình 4.29: Cấu tạo cảm biến chênh lệch áp suất bộ lọc
❖ Nguyên lý hoạt động của cảm biến:
Chip silicon được gắn ở hai phía trước và sau bộ lọc, và khi động cơ hoạt động, áp suất đường ống xả làm biến dạng chip silicon, dẫn đến sự thay đổi giá trị điện trở Sự chênh lệch giá trị điện trở này được gửi về ECU dưới dạng điện áp, cho phép ECU so sánh và xác định sự chênh lệch áp suất giữa hai cảm biến, từ đó điều khiển các bộ chấp hành tương ứng với tình trạng hiện tại.
Hình 4.30: Sơ đồ nguyên lý cảm biến chênh lệch áp suất
Hình 4.31: Sơ đồ mạch điện cảm biến chênh lệch áp suất bầu lọc
+ VC là dương 5V cấp cho cảm biến
+ EPEX là mass cảm biến
+ PEX là chân tín hiệu cảm biến
❖ Cách kiểm tra cảm biến
B1: Kết nối máy chẩn đoán vào DLC3
B2: Công tắc máy ở vị trí ON
B4: Làm theo trình tự sau: Powertrain / Engine and ECT / Data List / DPNR Differential Pressure
B5: Kiểm tra và so sánh với giá trị trong bảng sau
Hình 4.32: Đồ thị giá trị cảm biến chênh lệch áp suất
Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu được lắp đặt tại bơm cao áp, gửi tín hiệu về ECU để xác định nhiệt độ nhiên liệu ở đầu vào của bơm Thông tin này được ECU sử dụng để điều khiển các bộ chấp hành khác nhau, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
- Điều chỉnh áp suất nhiên liệu trong ống phân phối khi nhiệt độ vượt 125C nhiên liệu còn có chức năng bôi trơn và làm mát hệ thống nhiên liệu
- Khi nhiệt độ nhiên liệu thấp, ECU điều khiển bộ xông để xông nóng nhiên liệu, điều chỉnh phun dầu nhiều, …
- Khi nhiệt độ nhiên liệu cao, ECU điều khiển quạt làm mát quay để giải nhiệt, điều chỉnh phun dầu trễ, …
❖ Cấu tạo của cảm biến
Cảm biến nhiên liệu được thiết kế dạng trụ rỗng với ren ngoài, bên trong lắp đặt một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm, nghĩa là điện trở sẽ tăng lên khi nhiệt độ giảm và giảm xuống khi nhiệt độ tăng.
Hình 4.33: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
❖ Nguyên lý hoạt động của cảm biến
Cảm biến là một loại chất bán dẫn có điện trở nhiệt âm, trong đó điện trở sẽ cao khi nhiệt độ nhiên liệu thấp và giảm khi nhiệt độ tăng Sự biến đổi điện trở này ảnh hưởng đến điện áp tại cực THF của ECU.
Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu hoạt động dựa trên sơ đồ nguyên lý như hình 4.34, trong đó điện áp 5V đi qua điện trở chuẩn có giá trị không đổi theo nhiệt độ đến cảm biến rồi trở về ECU và mass, tạo thành một cầu phân áp cùng với nhiệt điện trở trong cảm biến Điện áp tại điểm giữa cầu này sẽ được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự - số (ADC - Analog to Digital converter) để xử lý.
Hình 4.35: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
+ THF là chân tín hiệu
❖ Cách kiểm tra cảm biến
B1: Kết nối máy chẩn đoán vào DLC3
B2: Công tắc máy ở vị trí ON
B4: Làm theo trình tự sau: Powertrain / Engine and ECT / Data List / Fuel Temp B5: Kiểm tra và so sánh với giá trị trong bảng sau:
Bảng 4.2: Bảng giá trị điện trở ứng với giá trị nhiệt độ
Cảm biến nhiệt độ bầu lọc xúc tác
❖ Chức năng và nhiệm vụ cảm biến nhiệt độ bầu lọc xúc tác
Khi bộ lọc bị nghẹt, ECU điều khiển quá trình phun dầu muộn nhằm đốt cháy muội than bám trên bộ lọc Cảm biến nhiệt độ phía trước bộ lọc truyền thông tin cho ECU để thực hiện việc phun dầu làm sạch, trong khi cảm biến nhiệt độ phía sau đánh giá hiệu suất cháy và quá trình làm sạch.
❖ Cấu tạo của cảm biến:
Bao gồm hai cảm biến, được lắp ở trước và sau bộ lọc khí xả, với cùng nguyên lý, cấu tạo như nhau
Cảm biến hai giắc được kết nối với hai đầu của nhiệt điện trở âm, có đặc điểm là giá trị nhiệt điện trở giảm khi nhiệt độ tăng Việc lắp đặt hai cảm biến ở cả phía trước và phía sau bộ lọc giúp đánh giá tình trạng làm sạch của bộ lọc.
Hình 4.36: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí xả
❖ Nguyên lý hoạt động của cảm biến
Giắc của nhiệt điện trở sẽ được kết nối với ECU, nơi nó được cấu thành một cầu phân áp Giá trị hiệu điện thế của cầu phân áp này chính là tín hiệu dùng để đo nhiệt độ của khí xả.
Hình 4.37: Sơ đồ nguyên lý cảm biến nhiệt độ bầu lọc
Cảm biến đặt trước bộ lọc
Hình 4.38: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí xả (trước bộ lọc)
+ THCI là chân tín hiệu
Cảm biến đặt sau bộ lọc:
Hình 4.39: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí xả (sau bộ lọc)
+ THCI là chân tín hiệu
❖ Cách kiểm tra cảm biến
B1: Kết nối máy chẩn đoán vào DLC3
B2: Công tắc máy ở vị trí ON
B4: Làm theo trình tự sau: Powertrain / Engine and ECT / Data List / Exhaust Gas Temp B5: Kiểm tra và so sánh với giá trị trong đồ trị sau:
Hình 4.40: Đồ thị tương quan giữa nhiệt độ khí nạp và điện áp
Cảm biến nhiệt độ khí nạp
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến
Cảm biến nhiệt độ khí nạp được dùng để đo nhiệt độ khí nạp vào động cơ và gửi về hộp ECU để ECU thực hiện hiệu chỉnh:
Hiệu chỉnh lượng phun theo nhiệt độ không khí là cần thiết, vì ở nhiệt độ thấp, mật độ không khí dày đặc hơn, trong khi ở nhiệt độ cao, mật độ không khí giảm, dẫn đến ít oxy hơn.
• Nếu nhiệt độ thấp thì ECU sẽ hiệu chỉnh tăng thời gian phun nhiên liệu
• Nếu nhiệt độ cao thì ECU sẽ hiệu chỉnh giảm thời gian phun nhiên liệu
Hiệu chỉnh góc phun dầu sớm theo nhiệt độ không khí là rất quan trọng, vì khi nhiệt độ khí nạp thấp, thời gian màng lửa cháy lan ra trong buồng đốt sẽ lâu hơn so với khi nhiệt độ khí nạp cao.
• Nếu nhiệt độ thấp thì ECU sẽ hiệu chỉnh tăng góc phun dầu sớm
• Nếu nhiệt độ cao thì ECU sẽ hiệu chỉnh giảm góc phun dầu sớm
❖ Cấu tạo của cảm biến
Cảm biến hai giắc kết nối với hai đầu của một nhiệt điện trở âm, có đặc điểm là giá trị nhiệt điện trở giảm khi nhiệt độ tăng và ngược lại.
Hình 4.41: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp
❖ Nguyên lý hoạt động của cảm biến
Cảm biến nhiệt độ khí nạp, được tích hợp trong bộ đo gió, hoạt động dựa trên nguyên lý điện trở Khi nhiệt độ không khí thấp, điện trở của cảm biến sẽ cao, trong khi khi nhiệt độ không khí tăng, điện trở sẽ giảm Sự thay đổi này dẫn đến sự biến đổi điện áp tại chân cảm biến, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Hình 4.42: Sơ đồ mạch điện cảm biến khí nạp
THA là chân tín hiệu cảm biến
❖ Cách kiểm tra cảm biến
B1: Kết nối máy chẩn đoán vào DLC3
B2: Công tắc máy ở vị trí ON
B4: Làm theo trình tự sau: Powertrain / Engine and ECT / Data List / Air Temp
B5: Kiểm tra và so sánh với giá trị trong đồ trị sau:
Bảng 4.3: Bảng giá trị cảm biến nhiệt độ không khí nạp
Cảm biến A/F
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến A/F
Cảm biến oxy thông thường gặp khó khăn trong việc nhận biết tỉ lệ nhiên liệu khi động cơ hoạt động ở chế độ cần nhiều nhiên liệu (từ 12/1 đến 13.5/1) hoặc chế độ nghèo (từ 17/1 đến 22/1), dẫn đến ECU không thể điều chỉnh lượng nhiên liệu phù hợp Để khắc phục nhược điểm này, cảm biến A/F đã được phát triển, hoạt động với dải rộng và độ chính xác cao, đảm bảo hiệu suất tối ưu trong mọi điều kiện vận hành của động cơ.
❖ Cấu tạo của cảm biến A/F
Cảm biến A/F bao gồm ba bộ phận chính: Nernst cell giống như cảm biến oxy, Pump cell tạo áp điện hóa học và Monitoring chamber để giám sát Chức năng chính của cảm biến là duy trì điện áp ở Nernst cell ở mức 450 milivolts.
Hình 4.43: Cấu tạo của cảm biến A/F
Cảm biến A/F hoạt động bằng cách điều chỉnh chiều các ion oxy trong pump cell để duy trì điện áp ổn định ở mức 450 milivolts tại Nernst cell ECU sẽ theo dõi dòng điện được tạo ra để điều chỉnh tỉ lệ A/F một cách phù hợp.
Hình 4.44: Nguyên lý làm việc của cảm biến A/F
Khi khí thải đi vào lỗ thông của cảm biến A/F, nó sẽ di chuyển qua buồng khuếch tán đến Nernst cell, một cảm biến oxy sản sinh điện áp từ 100 đến 900 milivolts tùy thuộc vào lượng oxy còn lại trong khí xả Buồng giám sát Monitoring chamber giữ tỉ lệ A/F ở mức 14.7/1 tương ứng với điện áp 450 millivolt của Nernst cell Sự thay đổi điện áp trong Nernst cell được Monitoring chamber giám sát, điều khiển dòng điện trong pump cell, từ đó ECU điều chỉnh tỉ lệ không khí/nhiên liệu Dòng điện trong Nernst cell phản ánh trực tiếp tỉ lệ không khí/nhiên liệu; nếu tỉ lệ A/F là 14.7/1, dòng điện sẽ không được sản sinh trong pump cell.
Khi nồng độ oxy quá cao làm cho hòa khí nghèo, điện áp của Nernst cell sẽ giảm xuống dưới 450 millivolt Để khắc phục tình trạng sụt áp này, pump cell sẽ tạo ra dòng điện chiều dương, giúp ion oxy di chuyển ngược chiều dòng điện trong Nernst cell, từ đó giảm lượng oxy trong buồng giám sát Dòng điện này sẽ được điều chỉnh để Nernst cell duy trì điện áp 450 millivolts ECU sẽ theo dõi sự thay đổi dòng điện qua pump cell, từ đó điều chỉnh lượng phun nhiên liệu phù hợp.
Khi nồng độ oxy trong hòa khí quá thấp, điện áp của Nernst cell sẽ tăng lên hơn 450 millivolt Để điều chỉnh sự gia tăng này, pump cell sẽ tạo ra dòng điện chiều âm nhằm tăng cường lượng oxy trong buồng giám sát Dòng điện này sẽ thay đổi để duy trì điện áp của Nernst cell ở mức 450 millivolt ECU sẽ theo dõi sự biến đổi dòng điện để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu, với các dòng điện hiệu chỉnh chỉ khoảng 0.020A hoặc thấp hơn ECU cũng chuyển đổi tín hiệu dòng điện thành tín hiệu điện áp để hiển thị trên máy chẩn đoán, lý do khiến giá trị cảm biến A/F được thể hiện bằng Volt thay vì Ampere.
Hình 4.45: Dữ liệu cảm biến A/F
Hình 4.46: Sơ đồ mạch điện cảm biến A/F số 1
Hình 4.47: Sơ đồ mạch điện cảm biến A/F số 2
❖ Cách kiểm tra cảm biến
Ta sử dụng đồng hồ đo để điện trở xông nóng của cảm biến (cảm biến A/F khoảng
Cảm biến A/F không thể đo tín hiệu bằng đồng hồ, mà cần sử dụng máy chẩn đoán để phân tích danh sách dữ liệu, thường nằm ở mức khoảng 3.2V Để kiểm tra cảm biến A/F, có thể kích hoạt chức năng kiểm tra bằng máy chẩn đoán.
- Tín hiệu điện áp > 3.2V là hỗn hợp nhiên liệu đang nghèo
- Tín hiệu điện áp gần < 3.2V là hỗn hợp nhiên liệu đang giàu
B1: Kết nối máy chẩn đoán vào DLC3
B2: Công tắc máy ở vị trí ON
B3: Làm nóng động cơ bằng cách cho động cơ chạy ở số vòng quay 2500rpm trong
B4: Mở máy chẩn đoán và làm theo trình tự sau: Powertrain / Engine and ECT /
Active Test / Control the Injection Volume
B5: Kiểm tra và so sánh với giá trị trong đồ thị trên.
Cảm biến áp suất khí xả
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến áp suất khí xả
Cảm biến áp suất khí xả, lắp đặt trước van EGR, có nhiệm vụ ghi nhận áp suất của dòng khí xả Thông tin này được gửi về bộ điều khiển ECU, từ đó ECU tính toán lưu lượng khí Kết hợp với cảm biến nhiệt độ khí xả, ECU xác định khối lượng khí xả đưa vào buồng nạp và điều chỉnh van EGR để kiểm soát lượng khí xả.
❖ Cấu tạo của cảm biến áp suất khí xả
Mạch bán dẫn tích hợp sử dụng hiệu ứng áp điện, cụ thể là chip silicon, để phát hiện sự thay đổi áp suất khí xả thông qua biến đổi giá trị điện trở Thông tin này sau đó được khuếch đại và chuyển đổi thành tín hiệu điện áp gửi đến ECU.
Hình 4.48: Cấu tạo cảm biến áp suất khí xả
❖ Nguyên lý hoạt động của cảm biến
Khi động cơ hoạt động, áp suất trong ống xả làm biến dạng chip silicon, dẫn đến sự thay đổi giá trị điện trở Sự biến động này được gửi đến ECU dưới dạng điện áp thông qua cầu phân áp, từ đó ECU tính toán lưu lượng khí xả Kết hợp với tín hiệu nhiệt độ khí xả, ECU xác định được khối lượng khí xả đi qua van EGR.
Hình 4.49: Sơ đồ mạch điện cảm biến áp suất khí xả
Kết nối máy chẩn đoán vào DLC3 và tiến hành đọc dữ liệu, sau đó so sánh với giá trị của nhà sản xuất:
Hình 4.50: Đồ thị giá trị cảm biến áp suất khí xả
Cảm bin nhiệt độ van EGR
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến nhiệt độ van EGR
Cảm biến nhiệt độ van EGR đo nhiệt độ của van EGR và gửi tín hiệu về ECU Dựa vào tín hiệu nhiệt độ và áp suất khí xả, ECU tính toán khối lượng khí xả vào cửa nạp ECU cũng điều khiển bộ làm mát EGR để điều chỉnh nhiệt độ khí thải, nhằm giảm thiểu lượng khí thải NOx.
Hình 4.51: Vị trí cảm biến nhiệt độ van EGR và cảm biến vị trí van EGR
❖ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến
Cảm biến EGR có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương tự như các cảm biến đo nhiệt độ khác, bao gồm một nhiệt điện trở âm tiếp xúc trực tiếp với khí xả Nhiệt độ khí xả sẽ làm thay đổi giá trị điện trở của cảm biến, và ECU sẽ sử dụng cầu phân áp để chuyển đổi tín hiệu điện trở thành giá trị điện áp, từ đó xác định nhiệt độ của van EGR.
+ THEC là chân tín hiệu cảm biến
Hình 4.52: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ van EGR
Cảm biến vị trí van EGR
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến vị trí van EGR
Cảm biến gắn trên van EGR có chức năng xác định độ mở của van và truyền dữ liệu này đến ECU ECU sẽ xử lý thông tin và điều chỉnh độ mở của van EGR để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ.
Hình 4.53: Vị trí cảm biến vị trí van EGR
❖ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến
Cảm biến này hoạt động như một biến trở kết nối với ECU, tạo thành cầu phân áp Khi van EGR hoạt động, giá trị của biến trở sẽ thay đổi, dẫn đến sự thay đổi của tín hiệu điện áp Nhờ vào sự thay đổi này, ECU có thể xác định vị trí hiện tại của van EGR.
Hình 4.54: Nguyên lý hoạt động cảm biến vị trí van EGR
Hình 4.55: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí van EGR
+ VC là dương 5V cấp cho cảm biến
+ VTA là chân tín hiệu
+ M- và M+ là hai chân tích hợp điều khiển van EGR
❖ Cách kiểm tra cảm biến
B1: Kết nối máy chẩn đoán vào DLC3
B2: Công tắc máy ở vị trí ON
B4: Làm theo trình tự sau: Powertrain / Engine and ECT / Data List / EGR Valve B5: Kiểm tra và so sánh với bảng giá trị của nhà sản xuất.
Cảm biến khối lượng khí nạp
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến
Cảm biến MAF đo khối lượng khí nạp qua cửa hút và gửi tín hiệu đến ECU để điều chỉnh lượng khí xả thu hồi (EGR) Với khả năng đo trực tiếp khối lượng và nhiệt độ không khí nạp, cùng với thiết kế nhỏ gọn, cảm biến này đảm bảo đo lường chính xác giá trị khối lượng khí nạp mà không gây cản trở dòng khí.
❖ Cấu tạo của cảm biến
Cấu tạo gồm một dây nhiệt bằng platin có trị số nhiệt điện trở dương và một nhiệt điện trở âm được lắp trực tiếp trên đường nạp
Hình 4.56: Cấu tạo cảm biến đo khối lượng khí nạp kiểu dây nhiệt
❖ Nguyên lý hoạt động của cảm biến
Khi không khí di chuyển qua dây sấy (nhiệt điện trở dương), nó sẽ làm nguội dây, dẫn đến việc giảm điện trở và tăng cường độ dòng điện Sự gia tăng lượng khí đi qua dây sấy sẽ làm tăng giá trị dòng điện Hiệu ứng này được sử dụng để đo sự thay đổi của dây sấy.
Cảm biến khối lượng khí nạp sử dụng một mạch IC tích hợp để duy trì nhiệt độ ổn định cho dây sấy platin Khi lượng khí nạp tăng, làm cho dây sấy mát hơn, mạch IC sẽ tự động điều chỉnh dòng điện để làm nóng dây sấy trở lại mức nhiệt độ cố định đã được thiết lập.
Sự thay đổi giá trị dòng điện này được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp và được gửi về hộp điều khiển động cơ dưới chân VG
Hình 4.58: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ đo gió dây nhiệt
Trong cảm biến lưu lượng khí nạp, dây sấy được tích hợp vào mạch cầu, giúp đảm bảo rằng điện thế tại điểm A và B là bằng nhau Điều này xảy ra khi tích của điện trở theo đường chéo được cân bằng, cụ thể là ([Ra+R3] x R1 = Rh x R2).
Khi dây sấy (Rh) được làm mát bằng không khí nạp, điện trở giảm, tạo ra độ chênh lệch điện thế giữa các điểm A và B Bộ khuyếch đại phát hiện chênh lệch này và tăng điện áp vào mạch, làm tăng dòng điện qua dây sấy Điều này dẫn đến việc nhiệt độ của dây sấy tăng lên, làm tăng điện trở cho đến khi điện thế ở 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 không khí nạp thông qua việc phát hiện điện áp tại điểm B.
Hình 4.59: Sơ đồ mạch điện cảm biến đo khối lượng khí nạp kiểu dây sấy
Trong hệ thống này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) được giữ ổn định và cao hơn nhiệt độ trong đường ống nạp nhờ vào nhiệt điện trở (Ra) Điều này cho phép hệ thống đo chính xác khối lượng không khí nạp, bất chấp sự thay đổi nhiệt độ của không khí nạp.
Hình 4.60: Sơ đồ mạch điện cảm biến khối lượng khí nạp
❖ Cách kiểm tra cảm biến
+ Xoay công tắc máy ON
+ Đo điện áp tại cực 3(+B) của bộ đo gió: V
+ Đo điện áp tại cực 5 (VG): = 0.7 – 1.0V
+ Đo điện ấp cực 3 (+B) với cực 4 (E2G): V
+ Thổi không khí qua bộ đo gió Điện áp VG sẽ tăng khi lượng không khí nạp tăng Cách 2: Dùng máy chẩn đoán:
+ Kết nối với máy chẩn đoán với giắc OBD2
+ Chọn Data trên máy chẩn đoán
+ Quan sát màn hình và đọc dữ liệu lượng không khí nạp, tính bằng gam/giây + So sánh kết quả với thông số từ nhà chế tạo.
Cảm biến áp suất ống phân phối
❖ Chức năng và nhiệm vụ của cảm biến áp suất ống phân phối
Cảm biến áp suất đóng vai trò quan trọng trong hệ thống phân phối, cung cấp thông tin chính xác về áp suất tức thời trong ống phân phối và truyền tín hiệu về ECU Với độ chính xác cao và tốc độ xử lý nhanh chóng, ECU sẽ tính toán và điều khiển van định lượng SCV bên bơm cao áp để điều chỉnh áp suất trên ống phân phối một cách hiệu quả.
❖ Cấu tạo của cảm biến
Nhiên liệu đi vào cảm biến áp suất qua một đầu mở, trong khi phần cuối được bảo vệ bởi một màng cảm biến Cảm biến chủ yếu bao gồm một thiết bị bán dẫn gắn trên màng, có chức năng chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện Tín hiệu này sau đó được truyền vào mạch khuyếch đại và gửi đến ECU.
Hình 4.61: Cấu tạo cảm biến áp suất ống phân phối
Khi màng biến dạng do áp suất tăng trong hệ thống, lớp điện trở trên màng sẽ thay đổi giá trị, dẫn đến sự thay đổi điện thế của mạch cầu điện trở Biến dạng khoảng 1mm ở áp suất 1500 bar gây ra điện áp thay đổi trong khoảng 0-70mV, tùy thuộc vào áp suất tác động Điện áp này sau đó được khuyếch đại bởi mạch khuyếch đại lên đến 0.5V-4.5V.
Việc kiểm soát chính xác áp suất trong ống là thiết yếu cho hoạt động hiệu quả của hệ thống Do đó, cảm biến áp suất ống rail cần phải có sai số nhỏ trong quá trình đo Trong dải hoạt động của động cơ, độ chính xác đo đạt khoảng 2% Nếu cảm biến áp suất ống phân phối gặp sự cố, van điều khiển áp suất (SCV) sẽ được điều chỉnh theo giá trị đã được cài đặt trong ECU.
Hình 4.62: Sơ đồ mạch điện cảm biến áp suất ống phân phối
+ PCR1 là chân tín hiệu
❖ Cách kiểm tra cảm biến
B1: Kết nối máy chẩn đoán vào DLC3
B2: Công tắc máy ở vị trí ON
B4: Làm theo trình tự sau: Powertrain / Engine and ECT / Data List / Rail Pressure B5: Kiểm tra và so sánh với bảng giá trị của nhà sản xuất.
CÁC BỘ CHẤP HÀNH
Hệ thống nhiên liệu
❖ Khái quát hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp
Các bộ phận chính của hệ thống bao gồm:
+ Lọc nhiên liệu và bơm áp suất thấp,…
+ Cụm chi tiết bơm cao áp
+ Cụm chi tiết trên ống rail
Hình 5.1: Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp
5.1.1 Bơm nhiên liệu (Bơm áp suất thấp)
Hình 5.2: Sơ đồ mạch điện và giắc chân bơm áp suất thấp
❖ Nguyên lý hoạt động của bơm áp suất thấp
Bơm áp suất thấp được lắp đặt trong thùng nhiên liệu, có chức năng cung cấp nhiên liệu từ thùng chứa đến bình lọc và bơm cao áp, đảm bảo áp suất ổn định cho hệ thống.
Khi công tắc máy ở vị trí IG, tiếp điểm rơ le EFI MAIN sẽ đóng lại, cho phép quá trình khởi động diễn ra Lúc này, tín hiệu khởi động sẽ được truyền đến ECU, và ECU sẽ nối mass cho cực FC, tạo ra dòng điện đi qua cầu chì IGN 7.5A, cuộn dây FUEL PUMP Relay và về mass, điều khiển tiếp điểm FUEL PUMP Relay đóng lại Dòng điện sau đó sẽ đi qua cầu chì FUEL PUMP 30A, tiếp điểm FUEL PUMP Relay, bơm nhiên liệu và về mass, giúp bơm nhiên liệu hoạt động.
Hình 5.3: Sơ đồ mạch điện và giắc chân bộ lọc tích hợp bộ xông nóng nhiên liệu
❖ Nguyên lý hoạt động của bộ lọc nhiên liệu
Khi EFI MAIN Relay đóng, dòng điện từ acquy đi qua cầu chì EFI MAIN (50A) và tiếp điểm EFI MAIN Relay, tiếp theo là cầu chì EFI NO.2 (15A) và cuộn dây FUEL HTR Relay, dẫn đến cực FLH của ECU động cơ và mass ECU Khi đó, tiếp điểm FUEL HTR Relay đóng, cho phép dòng điện từ acquy đi qua cầu chì FUEL HTR (50A) đến bộ lọc nhiên liệu tích hợp bộ xông nóng, giúp loại bỏ bụi bẩn và tạp chất trong nhiên liệu được bơm lên bởi bơm nhiên liệu áp suất thấp.
Hình 5.4: Sơ đồ bugi xông máy
❖ Nguyên lý hoạt động của bugi xông máy
Khi công tắc máy ON, tín hiệu từ ECU truyền đến bộ điều khiển xông máy ở cực
Dòng điện từ cuộn dây Glow Plug Relay Assembly đi xuống mass, kích hoạt tiếp điểm Relay Dòng điện từ ắc quy qua cầu chì 80A GLOW cung cấp cho bộ điều khiển xông máy Bộ điều khiển này tiếp tục cung cấp điện cho các bugi xông, giúp làm nóng buồng đốt.
Khi công tắc máy ON, đèn báo xông sáng Khi đèn tắt, thời gian xông đã đủ, tiến hành đề máy
Hình 5.5: Đèn báo xông máy
Van định lượng SCV điều chỉnh lượng nhiên liệu vào bơm cao áp, ảnh hưởng đến áp suất nhiên liệu trong ống phân phối Áp suất này phụ thuộc vào tải và tốc độ động cơ, được theo dõi bởi cảm biến áp suất nhiên liệu Tín hiệu từ cảm biến được gửi về ECU, giúp ECU điều khiển van SCV phù hợp với điều kiện hoạt động của động cơ.
Van SCV có 2 kiểu: kiểu thường đóng và kiểu thường mở Ở động cơ 1WW, hãng Toyota sử dụng van SCV kiểu thường đóng và dạng cải tiến
Hình 5.6: Cấu trúc bơm cao áp HP3
Bảng 5.1: Chức năng các bộ phận trong cụm bơm cao áp
Các bộ phận Chức năng
Bơm tiếp vận có chức năng hút nhiên liệu và đẩy nó qua van định lượng, giúp điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu phù hợp với nhu cầu của động cơ Đồng thời, van điều áp đảm nhiệm vai trò giới hạn áp suất nhiên liệu ở bơm tiếp vận, ngăn chặn áp suất quá cao gây ảnh hưởng đến hệ thống nhiên liệu Cuối cùng, van định lượng SCV đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh áp suất nhiên liệu trong ống rail, giúp đảm bảo cung cấp nhiên liệu ổn định và hiệu quả cho động cơ.
Cụm chi tiết bơm cao áp
Cam Tác động lên vành cam
Vành cam Tác động lên piston nén
Piston nén thực hiện chuyển động tịnh tiến để hút và nén nhiên liệu, trong khi van phân phối chính ngăn chặn nhiên liệu từ ống rail trở về piston nén Đồng thời, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu có nhiệm vụ xác định nhiệt độ của nhiên liệu.
Hình 5.7: Cấu tạo cơ cấu bơm cao áp
Bài viết mô tả cấu tạo của hệ thống bơm cao áp, bao gồm trục cam, vành cam và hai piston bơm đối xứng Khi trục cam quay, cam tác động lên vành cam, khiến piston bơm di chuyển lên hoặc xuống Piston 1 thực hiện hành trình nén nhiên liệu trong khi piston 2 thực hiện hành trình nạp nhiên liệu, và ngược lại Việc không cho hai piston hoạt động đồng thời giúp giảm ảnh hưởng đến công suất của động cơ.
Hình 5.8: Cấu tạo tổng thể bơm cao áp HP3
Hình 5.9: Nguyên lý làm việc của bơm cao áp HP3
Bơm tiếp vận là loại bơm bánh răng nội tiếp, được tích hợp vào bơm cao áp, có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ bình chứa đến các piston nén thông qua bộ lọc và van định lượng Rô to của bơm được dẫn động bởi trục chủ động, giúp tạo ra sự quay liên tục Khi bơm hoạt động, các vùng trống bên trong bơm tăng hoặc giảm, cho phép hút nhiên liệu từ cửa hút và đẩy nhiên liệu qua cửa ra một cách hiệu quả.
Hình 5.10: Cấu tạo bơm tiếp vận
Van điều áp đảm bảo áp suất nhiên liệu từ bơm tiếp vận luôn ổn định trong khoảng giá trị cho phép Khi bơm tiếp vận quay nhanh hơn, áp suất nhiên liệu sẽ tăng Nếu áp suất này vượt quá lực lò xo, van sẽ mở ra để dẫn nhiên liệu trở về cửa hút.
Hình 5.11: Cấu tạo van điều áp
Hình 5.12: Sơ đồ mạch điện van định lượng SCV
Hình 5.13: Cấu tạo và cách vận hành của van định lượng
Khi không có dòng điện vào cuộn dây, lực đàn hồi từ lò xo đẩy van kim về bên trái, ngăn cản nhiên liệu vào piston bơm cao áp Khi dòng điện đi qua cuộn dây, lực từ sinh ra thắng lực đàn hồi, kéo van kim về bên phải, cho phép nhiên liệu từ bơm tiếp vận chảy qua van định lượng tới piston nén ECU điều chỉnh lượng nhiên liệu vào piston nén bằng cách thay đổi giá trị dòng điện vào van định lượng, làm van kim nhấc lên nhiều hay ít để đáp ứng yêu cầu vận hành.
Hình 5.14: ECU cấp dòng điều chỉnh van định lượng
❖ Khi thời gian cấp điện cho van SCV dài
Ống phân phối
Ống phân phối có chức năng chứa nhiên liệu với áp suất cao và cần đảm bảo sự ổn định của áp suất nhiên liệu Được sử dụng chung cho cả 4 kim phun, ống này còn được gọi là đường ống chung “common rail” Khi một lượng nhiên liệu bị mất đột ngột trong quá trình phun, áp suất trong ống phân phối phải được duy trì ổn định.
Hình 5.18: Cấu tạo ống phân phối
Trên ống phân phối còn lắp đặt các bộ phận sau:
+Cảm biến áp suất ống phân phối
+Van giới hạn áp suất
❖ Cảm biến áp suất ống phân phối
Chuyển đổi áp suất nhiên liệu thành tín hiệu điện và gửi về ECU
❖ Van giới hạn áp suất
Van giới hạn áp suất hoạt động như một van an toàn, mở ra khi áp suất ống phân phối vượt quá mức cho phép, giúp nhiên liệu quay trở lại thùng chứa Điều này góp phần làm giảm áp suất trong ống rail, đảm bảo an toàn cho hệ thống.
Hình 5.19: Cấu tạo van hạn chế áp suất ống phân phối
Van này là một chi tiết hoàn toàn cơ khí, gồm:
+ Phần cổ có ren ngoài để lắp vào ống phân phối
+ Đầu còn lại của van được nối với đường dầu về
Tại áp suất hoạt động bình thường, lò xo đẩy kim van vào vị trí kín ống phân phối Khi áp suất nhiên liệu vượt quá mức cho phép, lực đàn hồi của lò xo không đủ để giữ kim van đóng, dẫn đến việc kim van mở ra và nhiên liệu chảy từ ống phân phối vào thùng chứa Van kim sẽ tự động đóng lại khi áp suất trong ống phân phối trở về giá trị bình thường.
Bộ dập dao động là thiết bị kết nối ống rail với kim phun, có chức năng giảm xung áp trong ống phân phối trong quá trình phun, từ đó tạo ra áp suất nhiên liệu ổn định cho các kim phun Trong động cơ 1WW, bộ dập dao động sử dụng loại piston kết hợp với bi chặn.
Hình 5.20: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ dập dao động
Khi xung áp suất xuất hiện trong ống phân phối, sự cản trở qua van tiết lưu gây mất cân bằng áp suất giữa ống phân phối và kim phun Điều này khiến piston và bi chặn di chuyển về phía kim phun để hấp thụ các xung áp lực Khi không còn xung áp lực đáng kể, lò xo sẽ đẩy piston và bi chặn trở lại ống phân phối Nếu có rò rỉ nhiên liệu từ kim phun hoặc đường dầu, áp lực từ ống phân phối sẽ đẩy piston và bi chặn sang trái, bịt kín đường dầu đến kim phun.
Kim phun
Hình 5.21: Sơ đồ mạch điện bốn kim phun
Kim phun trong động cơ 1WW là van điện từ hoạt động với nguồn điện 80-85 V DC Bộ phận này có nhiệm vụ điều khiển việc phun dầu áp suất cao từ ống phân phối vào buồng đốt tại thời điểm tối ưu Lượng dầu phun, độ phun và đồ thị phun được điều chỉnh bởi ECU tích hợp EDU.
Hình 5.22: Khái quát về điều khiển kim phun
Sự phun dầu được điều khiển bởi van hai chiều (TWV) và van tiết lưu (Orifice), giúp điều chỉnh áp suất nhiên liệu ở buồng điều khiển để xác định thời điểm bắt đầu và kết thúc phun Van tiết lưu hạn chế tốc độ nhiên liệu vào buồng điều khiển khi xả, từ đó tăng độ nhạy của kim phun Piston điều khiển sẽ mở hoặc đóng đầu kim phun dựa vào áp suất tại buồng điều khiển và buồng chứa dầu ở đầu kim phun.
Hình 5.23: Cấu tạo kim phun
Trong quá trình hoạt động của động cơ, ECU liên tục nhận tín hiệu từ các cảm biến để tính toán thời gian và thời điểm mở kim phun ECU điều khiển kim phun bằng cách cung cấp điện áp dưới dạng xung, yêu cầu độ nhạy cao để phun nhanh và nhiều đợt vào buồng cháy Để điều khiển kim phun, nguồn DC 80-85 V được sử dụng, nhưng không thể cấp liên tục như động cơ xăng do nguy cơ chập mạch Vì vậy, ECU chỉ cấp nguồn và nối mass cho Solenoid trong tích tắc nhằm đảm bảo an toàn cho người và xe.
Khi thời gian duy trì điện áp càng lâu thì độ rộng xung càng lớn và lượng nhiên liệu sẽ được phun nhiều hơn
Hình 5.24: Nguyên lý điều khiển kim phun
❖ Giai đoạn chuẩn bị phun
Solenoid không được cung cấp nguồn từ ECU, dẫn đến việc van hai chiều đóng đường hồi nhiên liệu nhờ lực lò xo tại lỗ xả Khi đó, áp suất nhiên liệu trong buồng điều khiển tạo ra lực tác động lên piston điều khiển Lực này, kết hợp với lực lò xo của kim phun, vượt qua áp lực tại đầu van kim phun, khiến piston điều khiển đẩy xuống và đóng lỗ phun lại.
ECU điều khiển dòng điện chạy qua cuộn dây của solenoid, tạo ra lực hút để mở van hai chiều Dòng điện cần có giá trị lớn để mở nhanh, sau đó giảm xuống mức nhỏ hơn chỉ đủ để giữ van Nhiên liệu trong buồng điều khiển được hồi về bình chứa qua lỗ xả, làm giảm áp suất trong buồng và giảm lực tác dụng lên piston điều khiển Áp suất ở buồng van kim vẫn cao hơn áp suất ống phân phối, tạo lực mở van kim, cho phép nhiên liệu phun vào buồng đốt Tốc độ mở kim phun phụ thuộc vào tốc độ mở van hai chiều và sự chênh lệch giữa dòng chảy nhiên liệu hồi và nhiên liệu nạp vào buồng điều khiển qua van tiết lưu.
ECU ngắt dòng điện qua solenoid, khiến lò xo đẩy van hai chiều đóng lỗ xả Nhiên liệu được nạp vào buồng điều khiển qua van tiết lưu, làm tăng áp suất trong buồng này Áp suất này tương đương với áp suất trong đường ống, tạo ra lực tác động lên đầu piston điều khiển Lực này, kết hợp với lực lò xo kim phun, lớn hơn lực từ áp suất buồng chứa của van kim, dẫn đến việc van kim đóng lại, ngừng phun nhiên liệu vào buồng đốt Tốc độ đóng van kim phun phụ thuộc vào tốc độ nạp nhiên liệu vào buồng điều khiển qua van tiết lưu.
Hình 5.25: Các giai đoạn hoạt động của kim phun
❖ Mã hiệu chỉnh kim phun
Mỗi kim phun khi chế tạo đều có sai số về kích thước lỗ tia, đường kính piston điều khiển và điện trở cuộn dây, dẫn đến việc phun nhiên liệu không đồng đều Để khắc phục điều này, các sai số sẽ được mã hóa thành một dãy số Khi lắp đặt kim phun mới hoặc thay ECU, cần nạp mã hiệu chỉnh vào bộ nhớ ECU bằng thiết bị chẩn đoán Mã số này giúp ECU chọn chế độ điều khiển phù hợp cho kim phun, đảm bảo lượng phun luôn đồng nhất.
Hình 5.26: Mã hiệu chỉnh kim phun
Công tắc áp suất dầu
Hình 5.27: Sơ đồ mạch điện và giắc chân công tắc điều khiển áp suất dầu
❖ Nguyên lý hoạt động của công tắc áp suất nhớt
Hình 5.28: Công tắc áp suất dầu
Dầu là chất lỏng thiết yếu cho động cơ, giữ cho các bộ phận được bôi trơn và ngăn ngừa mài mòn, đồng thời duy trì nhiệt độ lý tưởng Thiếu dầu có thể gây hại nghiêm trọng cho động cơ, vì vậy việc theo dõi mức dầu là rất quan trọng Việc theo dõi này có thể gặp khó khăn nếu xe không được trang bị thiết bị phù hợp Để đảm bảo theo dõi chính xác, cần lắp đặt Công tắc áp suất dầu chất lượng cao, giúp kiểm tra PSI của hệ thống dầu Áp suất dầu cao là cần thiết cho các phương tiện, trong khi áp suất thấp có thể gây nguy hiểm.
Các mô hình cũ sử dụng đồng hồ đo để hiển thị kết quả từ công tắc áp suất, với đèn cảnh báo khi phát hiện áp suất dầu thấp Trong công nghệ chế tạo hiện đại, công tắc áp suất dầu gửi thông tin trực tiếp đến máy tính của xe Khi dữ liệu cho thấy áp suất thấp, máy tính sẽ tự động tắt động cơ để bảo vệ các bộ phận quan trọng khỏi hư hại.
Công tắc đóng vai trò quan trọng trong chiếc xe của bạn, vì vậy việc giữ nó ở trạng thái tốt nhất mọi lúc là điều cần thiết Việc thay thế công tắc bị hỏng ngay lập tức không chỉ đảm bảo hiệu suất động cơ vượt trội mà còn giúp ngăn chặn các sự cố tiềm ẩn khác.
Hệ thống kiểm soát khí thải DPNR
Để đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Euro 6 cho dòng xe Auris, Toyota đã tích hợp hệ thống kiểm soát khí thải DPNR (Diesel Particulate and NOx Reduction) vào động cơ 1WW Hệ thống này có chức năng giảm thiểu tối đa lượng NOx và muội than sinh ra trong quá trình cháy của động cơ.
Hệ thống tuần hoàn khí xả được tích hợp giúp giảm nhiệt độ trong buồng cháy bằng cách đưa một phần khí xả trở lại, từ đó giảm lượng NOx và muội than Việc này xảy ra do nhiệt độ không đủ cao để phản ứng với oxy trong buồng cháy.
Điều khiển quá trình phun sau (After-injection) giúp tăng nhiệt độ khí xả, tạo điều kiện tối ưu cho bộ lọc xúc tác hoạt động Đồng thời, kiểm soát tỉ lệ hòa khí để đảm bảo hệ thống lưu hồi khí thải EGR hoạt động hiệu quả nhất.
Hệ thống phun dầu trên đường ống thải được tích hợp nhằm nâng cao nhiệt độ đốt, giúp làm sạch muội than bám vào bầu lọc Đồng thời, việc phun dầu cũng hỗ trợ khử oxy từ các NOx, làm giàu tỷ lệ A/F, từ đó cải thiện hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Hình 5.29: Sơ đồ hệ thống kiểm soát khí thải
Hệ thống kiểm soát khí thải DPNR đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh và tối ưu hóa quá trình phun nhiên liệu vào bầu lọc DPNR, đồng thời kiểm soát nhiệt độ của bầu lọc và tỉ lệ A/F trong dòng khí xả.
Hệ thống này tối ưu hóa việc giảm khí thải NOx và muội than thông qua việc điều chỉnh tỉ lệ A/F và nhiệt độ của bầu lọc ECU thu thập dữ liệu từ cảm biến A/F, cảm biến nhiệt độ khí xả và cảm biến chênh lệch áp suất khí xả để điều khiển kim phun xả, từ đó phun nhiên liệu vào bầu lọc một cách hiệu quả.
Hình 5.30: Các bộ phận của hệ thống kiểm soát khí thải
Hệ thống này bao gồm các bộ phận chính sau
+Cảm biến chênh lệch áp suất khí xả
+Cảm biến nhiệt độ khí xả
+Kim phun trên đường ống thải
❖ Bầu lọc xúc tác DPNR
Bầu lọc được lắp trên đường ống thải giúp giảm tới 95% lượng muội than nhờ vào bộ lọc xúc tác với màng lọc gốm có hiệu quả cao và cản trở dòng khí xả thấp Đồng thời, việc phủ chất xúc tác hấp thụ NOx trên bề mặt bộ lọc cho phép giảm thiểu khí thải NOx thông qua quá trình hấp thụ hiệu quả.
Hình 5.31: Cấu tạo bầu lọc xúc tác
❖ Cảm biến chênh lệch áp suất bộ lọc xúc tác
Cảm biến chênh lệch áp suất khí xả được lắp đặt để đo sự chênh lệch áp suất giữa hai đầu bộ lọc xúc tác DPNR Khi muội than tích tụ quá nhiều, bộ lọc sẽ bị nghẹt, dẫn đến áp suất khí xả phía sau thấp hơn phía trước Cảm biến này phát hiện chênh lệch áp suất và gửi tín hiệu về ECU, giúp ECU điều khiển kim phun phun dầu vào bộ lọc nhằm đốt sạch muội than.
Hình 5.32: Vị trí cảm biến chênh lệch áp suất bầu lọc
Bộ hấp thụ NSR (NOx Storage Reduction) được lắp đặt phía trước hoặc tích hợp bên trong bộ lọc xúc tác, có nhiệm vụ hấp thụ NOx trong khí xả ECU thực hiện việc phun dầu vào bộ lọc để làm giàu hỗn hợp, từ đó tăng cường các chất thải khác như CO, HC, H2, giúp khử O2 khỏi NOx.
Hình 5.33: Nguyên lý làm việc của bộ hấp thụ NOx
❖ Cảm biến nhiệt độ bộ lọc xúc tác
Khi bầu lọc xúc tác cần làm sạch, ECU điều khiển kim phun phun nhiên liệu áp suất cao để đốt sạch muội than trong bộ lọc Cảm biến nhiệt độ phía trên được sử dụng làm tín hiệu điều khiển phun dầu, trong khi cảm biến nhiệt độ phía dưới đánh giá quá trình cháy.
Hình 5.34: Vị trí cảm biến nhiệt độ bộ lọc
❖ Kim phun đường ống xả
Kim phun này có cấu tạo tương tự như các kim phun nhiên liệu vào buồng đốt, được lắp đặt trên nắp xi lanh phía đường ống thải Với áp suất phun đạt 1MPa, nhiên liệu áp suất thấp được cung cấp từ bơm tiếp vận Kim phun nhận tín hiệu từ ECU để phun dầu và điều chỉnh tỷ lệ A/F cũng như nhiệt độ bầu lọc xúc tác theo chương trình đã được thiết lập.
Hình 5.35: Vị trí kim phun đường ống xả
Cảm biến này được ECU sử dụng để điều chỉnh tỉ lệ không khí/nhiên liệu của khí xả, nhằm giảm thiểu lượng muội than ECU sẽ điều chỉnh tỉ lệ A/F giàu hơn một chút so với bình thường, tuy nhiên tỉ lệ A/F vẫn nghèo hơn so với tỉ lệ A/F trong buồng đốt.
❖ Nguyên lý hoạt đông của hệ thống
Dòng khí xả đi qua màng lọc bằng gốm trong bộ lọc xúc tác, bộ xúc tác sẽ Oxy hóa các muội than và giảm thiểu lượng NOx:
Giảm muội than trong động cơ Diesel là một vấn đề quan trọng, vì hỗn hợp cháy nghèo với lượng oxy nhiều thường xảy ra Mặc dù việc oxy hóa muội than có thể diễn ra dễ dàng trong vùng này, nhưng hiệu quả của quá trình này không cao Để tối ưu hóa việc đốt cháy muội than, ECU sẽ điều khiển kim phun nhiên liệu phun vào ống xả, giúp đốt cháy muội than tại bộ lọc xúc tác.
Để giảm thiểu NOx, nhiên liệu cần được phun vào bầu lọc để tạo ra hỗn hợp giàu oxy Bộ hấp thụ NOx (NSR) và bộ lọc xúc tác sẽ khử NOx trong khí xả thành các Ion O+ và NO Khí NO sau đó tiếp tục được khử thành N2, trong khi muội than được oxi hóa bởi các Ion Oxy Kết quả là sự giảm thiểu cả muội than và NOx.
Hình 5.36: Nguyên lý hoạt động của hệ thống kiểm soát khí thải
Giảm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu là cần thiết vì nó tích tụ trong bộ lọc xúc tác, làm giảm khả năng xử lý NOx Để loại bỏ lưu huỳnh, ECu điều khiển kim phun phun nhiên liệu vào ống xả, tạo ra hỗn hợp khí xả giàu hơn với nhiệt độ bộ xúc tác có thể đạt 650 °C Quá trình này giúp oxy hóa lưu huỳnh, tương tự như oxy hóa muội than, và khi lưu huỳnh được loại bỏ, tốc độ chạy cầm chừng sẽ tăng lên.
Hình 5.37: Chương trình điều khiển của hệ thống DPNR
Hệ thống tuần hoàn khí xả EGR
Khi nhiệt độ cháy của động cơ đạt 2500°C, khí Nitơ trong không khí sẽ kết hợp với Oxi tạo ra các Oxyde Nitơ (NOx) như NO, NO2, N2O, N2O5 Để giảm lượng NOx, cần giảm nhiệt độ buồng đốt và lượng Oxy dư thừa Một phương pháp hiệu quả là sử dụng hệ thống tuần hoàn khí thải (EGR) để đưa một luồng khí thải nhất định trở lại buồng đốt, giúp giảm nhiệt độ và cải thiện hiệu suất cháy.
+ Khí thải có nhiệt dung riêng lớn hơn không khí cho nên nó sẽ làm giảm nhiệt độ buồng đốt nếu lượng nhiệt vẫn cao như cũ
+ Làm cho hỗn hợp hòa khí nghèo O2 đi do lượng O2 có trong khí thải rất ít
+ Làm bẩn hỗn hợp, vì vậy tốc độ cháy sẽ giảm
Hình 5.38: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tuần hoàn khí xả
Tuy nhiên, lượng khí thải này phải được kiểm soát, điều chỉnh sao cho phù hợp
Hệ thống EGR chỉ hoạt động hiệu quả trong vùng tải trung bình, vì nếu lượng khí thải đưa vào buồng đốt quá lớn sẽ khiến động cơ hoạt động không ổn định, ảnh hưởng đến công suất của động cơ.
❖ Các bộ phận chính của hệ thống
Hệ thống tuần hoàn khí xả bao gồm ba bộ phận chính:
+ Bộ tản nhiệt khí EGR
+ Cơ cấu chấp hành van đi tắt bypass
Hình 5.39: Các bộ phận của hệ thống hồi lưu khí xả
❖ Bộ tản nhiệt khí thải EGR
Bộ tản nhiệt khí EGR có chức năng cải thiện hiệu suất động cơ bằng cách làm mát khí thải trước khi tuần hoàn vào đường ống nạp, giúp giảm nhiệt độ đốt cháy Điều này không chỉ giảm thiểu lượng khí thải NOx mà còn đảm bảo điều kiện làm việc bình thường cho van EGR.
Hình 5.40: Nguyên lý làm việc của bộ tản nhiệt EGR
Các vách tản nhiệt giúp muội than được đánh nhuyễn và đốt sạch trong quá trình cháy tiếp theo, từ đó giảm thiểu gánh nặng cho bộ lọc xúc tác.
❖ Cơ cấu bộ chấp hành van đi tắt
Cơ cấu điều chỉnh chuyển động xoay của van Bypass quyết định hướng đi của khí xả, cho phép khí đi qua bộ tản nhiệt EGR khi van mở và đi thẳng tới van EGR khi van đóng Điều này giúp tăng nhanh nhiệt độ động cơ đến ngưỡng làm việc, giảm khí thải Hydro Carbon (HC) trong quá trình làm nóng động cơ và giảm áp lực làm việc của bộ lọc khí xả.
Hình 5.41: Cơ cấu van đi tắt
Van đi tắt được kết nối với van chân không (VSV) thông qua một cơ cấu truyền động ECU điều khiển van chân không này để mở hoặc đóng, cho phép áp suất chân không hoặc khí trời đi vào van, từ đó điều chỉnh sự đóng mở của van Bypass.
Trong đó: +VC là dương 5V từ ECU cấp cho cảm biến
+VTA là chân tín hiệu vị trí van EGR
+M- và M+ là hai chân điều khiển van EGR
Hình 5.42: Sơ đồ mạch điện van EGR tích hợp
Van Solenoid EGR cho phép ECU điều chỉnh lượng khí xả đi qua ống nạp vào buồng đốt, giúp giảm thiểu phát thải khí NOx Hơn nữa, van EGR còn nâng cao tuổi thọ và hiệu suất của bộ lọc muội than bằng cách đưa một lượng muội than vào động cơ trong quá trình cháy thứ cấp.
Hình 5.43: Cơ cấu van EGR
Hệ thống điều khiển tạo xoáy lốc
Hình 5.44: Sơ đồ mạch điện van tạo xoáy lốc
+ VSX là chân tín hiệu cảm biến
+ SCV + và SCV- là hai chân điều khiển Servo
+ VCX là dương 5V cảm biến
Hệ thống điều khiển xoáy lốc (Swirl Control System) có chức năng chính là điều chỉnh hình dạng dòng khí nạp vào buồng đốt, nhằm tối ưu hóa hiệu quả phối trộn với nhiên liệu Dòng khí nạp được tạo ra với lưu lượng và xoáy cuộn, giúp giảm thiểu lực cản va đập của các phần tử không khí, từ đó tăng cường khả năng nạp khí và cải thiện tỉ lệ pha trộn Kết quả là, hiệu suất cháy được nâng cao Bộ chấp hành và cảm biến của hệ thống được lắp đặt trên cổ nạp trước từng xú pắp nạp, nằm sau bướm ga.
Hình 5.45: Vị trí van điều khiển xoáy lốc
Hệ thống điều khiển xoáy lốc bao gồm 3 bộ phận chính:
Van điều khiển tạo xoáy lốc được lắp đặt trên đường ống nạp và kết nối đồng trục, giúp tạo ra dòng lốc xoáy mạnh mẽ trong buồng đốt Vị trí của van càng gần vị trí đóng, thì hiệu quả tạo lốc xoáy càng cao.
Mô tơ điều khiển van được lắp đặt trên cổ nạp hút và kết nối với trục quay qua cơ cấu truyền động Mô tơ này điều chỉnh van tạo lốc xoáy đóng hoặc mở dựa vào tín hiệu từ ECU.
+Cảm biến vị trí van tạo xoáy lốc: Cảm biến này hoạt động dựa trên hiệu ứng
Cảm biến Hall hoạt động tương tự như các loại cảm biến Hall khác, với nam châm được gắn trên trục quay Khi các van tạo xoáy lốc di chuyển, trục quay sẽ quay và phần tử Hall sẽ chuyển đổi sự thay đổi từ trường thành tín hiệu điện áp Tín hiệu này sau đó được gửi đến ECU để xử lý thông tin.
Hình 5.46: Cấu tạo cụm van xoáy lốc
Khi động cơ hoạt động trong điều kiện nhiệt độ thấp: Để cải thiện quá trình cháy,
ECU sẽ điều khiển bộ chấp hành để đóng hoàn toàn van tạo lốc xoáy, nhằm tạo ra dòng xoáy lốc mạnh trong buồng đốt Điều này giúp động cơ hoạt động với tỷ lệ hỗn hợp nghèo ngay sau khi khởi động.
Hình 5.47: Hiệu ứng dòng khí khi van đóng
Hình 5.48: Hiệu ứng dòng khí khi van mở
Hệ thống chuẩn đoán
1 Lý do chọn đề tài
Năm 2019 đánh dấu hơn 130 năm phát triển của ngành công nghệ ô tô và động cơ đốt trong, kể từ khi xuất hiện vào năm 1886 Ngày nay, động cơ ô tô đã được tích hợp nhiều hệ thống điều khiển điện tử, không chỉ tăng công suất mà còn tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải độc hại Dòng xe TOYOTA AURIS, tuy còn lạ lẫm tại Việt Nam, sở hữu hệ thống điều khiển động cơ tiên tiến, giúp đạt hiệu quả cao về động học và đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Euro VI Chính vì vậy, nhóm chúng em đã chọn đề tài “Nghiên cứu hệ thống điều khiển động cơ TOYOTA AURIS 1WW”, mặc dù không thể tìm hiểu sâu về tất cả các hệ thống điều khiển, nhưng đây sẽ là nền tảng cho việc khai thác các động cơ tương tự trong tương lai.
2 Nội dung nghiên cứu Đề tài chủ yếu nói về hệ thống điều khiển động cơ 1WW trên dòng xe TOYOTA AURIS Nội dung đề tài bao gồm:
- Giới thiệu về TOYOTA AURIS
- Hệ thống điện điều khiển động cơ:
+ ECU: sơ đồ giắc chân, chức năng các cực
+ Các cảm biến và các tín hiệu đầu vào