Sau một thời gian, cố gắng và nổ lực của em trong việc tham khảo, nghiên cứu các tài liệu chuyên ngành oto và sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn thực tập tốt nghiệp em đã hoàn thành bài luận văn này.
Trang 1Luận văn tốt nghiệp SVTH: Phan Cao Trung Hậu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH
VIỆN CƠ KHÍ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP
ĐỘNG CƠ 1NZ-FE Ô TÔ TOYOTA VIOS
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG
ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN Ô TÔ
Chuyên ngành: CƠ KHÍ ÔTÔ
Giảng viên hướng dẫn : TS Trần Văn Trung
MSSV: 1751010059 Lớp: CO17CLCB
TP Hồ Chí Minh, 2022
Trang 2Lời cảm ơn
Sau một thời gian, cố gắng và nổ lực của em trong việc tham khảo, nghiên cứu các
tài liệu chuyên ngành oto và sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn thực tập tốt
nghiệp em đã hoàn thành bài luận văn này
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến các thầy ở khoa cơ khí đã truyền đạt vốn
kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường Nhờ có những
lời hướng dẫn, dạy bảo của các thầy cô nên đề tài nghiên cứu của em mới có thể hoàn
thiện tốt đẹp
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy TS Trần Văn Trung người đã trực
tiếp giúp đỡ, quan tâm, hướng dẫn em hoàn thành tốt bài luận văn này trong thời gian
qua Bước đầu đi vào thực tế của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ nên không tránh
khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các
thầy để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn đồng thời có điều
kiện bổ sung, nâng cao ý thức của mình Em xin chân thành cảm ơn!
Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022
Sinh viên thực hiện
Phan Cao Trung Hậu
Trang 3Tóm tắt luận văn
Với đề tài: “Khai thác hệ thống đánh lửa động cơ 1 NZ-FE ô tô Toyota Vios Nghiên cứu chế tạo hệ thống phun xăng đánh lửa trực tiếp trên ô tô.” em xin được
trình bày bài luận văn tốt nghiệp của em gồm các phần sau đây:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ trên trên ôtô
Lịch sử phát triển của hệ thống, tổng quan về chức năng, các bộ phận chính và kết cấu của hệ thống điều khiển động cơ
Chương 2: Hệ thống thống đánh lửa trên động cơ 1NZ-FE Toyota Vios
Trình bày tổng quan và chi tiết về hệ thống đánh lửa trên toyota vios và các cảm biến trên động cơ 1NZ-FE
Chương 3: Khai thác hệ thống điều khiển trên động cơ 1 NZ-FE Toyota Vios
Kiểm tra chuẩn đoán các chi tiết của hệ thống
Chương 4: Xây dựng mô hình hệ thống phun xăng đánh lửa
Chương 5:Kết luận và hướng phát triển
Tài liệu tham khảo
Trang 4MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN I TÓM TẮT LUẬN VĂN II
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN ĐỘNG CƠ ÔTÔ 1
1.1 L ỊCH SỬ ĐỘNG CƠ 1NZ FE Ô TÔ TOYOTA VIOS 1
1.1.2.G IỚI THIỆU ĐỘNG CƠ 1NZ-FE 3
1.2 T ỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 5
1.2.1 Mô tả hệ thống 5
1.2.2 Chức năng của hệ thống điều khiển động cơ 5
1.3 C ÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 6
1.3.1 Các bộ phận chính 6
1.3.2 Kết cấu của hệ thống điều khiển động cơ 7
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 1 NZ-FE TOYOTA VIOS 8
2.1 T ỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP 8
2.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống đánh lửa 8
2.1.1.2 Yêu cầu hệ thống đánh lửa 8
2.1.1.3 Quá trình phát triển hệ thống đánh lửa 8
2.2 H Ệ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ 1NZ-FE TOYOTA VIOS 14
2.2.1 Mô tả hệ thống 14
2.2.2 Nguyên lý làm việc hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 1NZ-FE 16
2.2.2.1 Nguyên lý làm việc 16
3.4.3 Kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng các chi tiết của hệ thống 22
3.4.3.1 Kiểm tra IC 22
3.4.3.2 Kiểm tra cụm bobin và IC 22
3.4.3.3 Kiểm tra tín hiệu IGT 23
3.4.3.4 Kiểm tra tín hiệu IGF 26
3.4.3.5 Kiểm tra bugi 26
3.4.3.6 Kiểm tra chẩn đoán tổng thể hệ thống 29
3.4.4 Nguyên nhân hư hỏng thường gặp và cách khắc phục 31
2.2 H Ệ THỐNG CÁC CẢM BIẾN 33
2.2.1 Cảm biến áp suất trên đường ống nạp 33
2.2.2 Cảm biến vị trí trục cam G2 34
2.2.3 Cảm biến vị trí trục khuỷ 34
2.2.4 Cảm biến vị trí bướm ga 35
2.2.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 37
2.2.6 Cảm biến Oxy 38
2.1.7 Cảm biến tiếng gõ 40
2.2.8 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 41
2.2.9 Cảm biến lưu lượng khí nạp 42
2.3 B Ộ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM 45
Trang 52.3.1 Bộ phận và cấu trúc chung của ECU 45
2.3.2 Các thành phần và chức năng của từng bộ phận chính 46
2.3.3 Mạch cấp nguồn - Mạch VC -Mạch nối đất ECU 49
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN ĐỘNG CƠ 1NZ-FE 54
3.1 K IỂM TRA CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG 54
3.1.1 Kiểm tra hoạt động của bơm nhiên liệu 54
3.1.2 Kiểm tra rơle bơm 54
3.1.3 Kiểm tra kim phun 58
3.1.4 Kiểm tra cảm biến áp suất trên đường ống nạp 61
3.1.5 Kiểm tra cảm biến vị trí trục cam 63
3.1.6 Kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu 65
3.1.7 Kiểm tra cảm biến bướm ga 66
3.1.8 Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát 68
3.1.9 Kiểm tra cảm biến oxy 70
3.1.10 Kiểm tra cảm biến tiếng gõ 72
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHUN XĂNG, ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ 75
4.1 M ỤC ĐÍCH , YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÔ HÌNH 75
4.1.1 Mục đích: 75
4.1.2 Yêu cầu: 75
4.2 C ÁC THIẾT BỊ PHỤC VỤ QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG MÔ HÌNH 75
4.2.1 Máy cắt (mài) cầm tay MAKITA 75
4.2.2 Máy khoan cầm tay Makita 76
4.2.3 Máy hàn điện Jasic arc 200 77
4.2.4 Dụng cụ phục vụ quá trình làm mô hình 79
4.3 T RÌNH TỰ CÁC BƯỚC XÂY DỰNG MÔ HÌNH 79
4.3.1 Xây dựng ý tưởng 79
4.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho mô hình 79
4.3.3 Thiết kế khung mô hình 80
4.3.4 Hướng dẫn sử dụng mô hình 88
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 89
5.1 K ẾT LUẬN 89
5.2 H ƯỚNG PHÁT TRIỂN 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO 90
Trang 6DANH SÁCH HÌNH ẢNH Trang
Hình 1 Động cơ 1NZ – FE nhìn từ bên ngoài 3
Hình 2 Các bộ phận trong hệ thống điều khiển động cơ 5
Hình 3 Sơ đồ các bộ phận trong hệ thống điều khiển động cơ 6
Hình 4.Tổng quan sơ đồ cấu trúc điều khiển 7
Hình 5 Hệ thống đánh lửa bằng vít 9
Hình 6 Hệ thống đánh lửa bán dẫn 10
Hình 7 Sơ đồ hệ thống đánh lửa sớm bằng điện tử 11
Hình 8 Sơ đồ mạch điện điều khiển hệ thống đánh lửa ESA 12
Hình 9.Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA 13
Hình 10 Hệ thống đánh lửa DIS 13
Hình 11 Các thành phần của hệ thống đánh lửa trực tiếp 15
Hình 12 Hệ thống đánh lửa trực tiếp 16
Hình 13 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa trực tiếp 16
Hình 14 Hoạt động của bôbin 18
Hình 15 Hoạt động của IC đánh lửa 19
Hình 16 Các điều khiển của IC đánh lửa 20
Hình 17 Sơ đồ mạch điện tín hiệu đánh lửa 21
Hình 18 Kết cấu Bugi đánh lửa 21
Hình 19 Mạch kiểm tra IC 22
Hình 20 Kiểm tra cụm bobin và IC 23
Hình 21 : Kiểm tra đánh lửa trực tiếp 23
Hình 22 Kiểm tra tín hiệu IGT bằng led 24
Hình 23 Kiểm tra tín hiệu IGT bằng VOM 24
Hình 24 Xung IGT 25
Hình 25 Kiểm tra tín hiệu IGT bằng máy hiện sóng 26
Hình 26 : Hình dáng và vị trí bugi 26
Hình 27 Kiểm tra tia lửa của bugi 30
Hình 28 Cấu tạo cảm biến MAP 33
Hình 29 Sơ đồ mạch điện cảm biến MAP 34
Hình 30 Cảm biến vị trí trục cam 34
Hình 31 Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu 35
Hình 32 Sơ đồ mạch cảm biến vị trí trục khuỷu 35
Hình 33 Hình dáng và vị trí cảm biến vị trí bướm ga 36
Hình 34 Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga 36
Hình 35 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga 37
Hình 36 Cảm biến nhiệt độ nước 37
Hình 37 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt 38
Hình 38 Cấu tạo cảm biến oxy 39
Hình 39 Đặc tính của cảm biến 39
Hình 40 Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy 40
Trang 7Hình 41 Cấu tạo cảm biến tiếng gõ 40
Hình 42.Vị trí cảm biến trên động cơ 40
Hình 43 Sơ đồ mạch điện cảm biến tiếng gõ 41
Hình 44 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp 42
Hình 45 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp 42
Hình 46 Cấu tạo cảm biến lưu lượng kiểu dây nóng 42
Hình 47 Sơ đồ kết cấu và điều khiển của cảm biến đo lưu lượng không khí 43
Hình 48 Sơ đồ mạch cấp nguồn 49
Hình 49 Kiểm tra điện áp cấp cho ECU động cơ 50
Hình 50 Kiểm tra rơle EFI chính 51
Hình 51 Sơ đồ công tắc 52
Hình 52 Sơ đồ mạch VC 52
Hình 53 Mạch cấp nguồn 5V 52
Hình 54 Sơ đồ mạch nối đất 53
Hình 55 Sơ đồ mạch điện bơm xăng 54
Hình 56 Kiểm tra hoạt động của rơ le bơm 55
Hình 57 Tháo ống nhiên liệu 55
Hình 58 Kiểm tra điện trở của rơ le bơm 56
Hình 59 Kết nối đồng hồ đo áp suất với ống nhiên liệu 56
Hình 60 Kết nối bơm xăng với nguồn Accu 57
Hình 61 Kiểm tra áp suất nhiên liệu 57
Hình 62 Áp suất nhiên liệu ở tốc độ không tải 57
Hình 63 Áp suất nhiên liệu sau khi tắt máy 58
Hình 64 Nối lại đường ống nhiên liệu 58
Hình 65 Lắp kim phun vào dụng cụ chuyên dùng để kiểm tra lượng phun 59
Hình 66 Dùng ắc quy điều khiển kim phun 59
Hình 67 Sơ đồ mạch điện đấu đèn LED để kiểm tra kim phun 60
Hình 68 Kiểm tra chùm tia phun của kim phun 61
Hình 69 Sự rò rỉ nhiên liệu ở đầu kim phun 61
Hình 70 Hình dáng và vị trí cảm biến MAP 61
Hình 71 Kiểm tra điện áp nguồn cấp cho cảm biến 62
Hình 72 Tháo ống chân không ra khỏi đường ống nạp 62
Hình 73 Kiểm tra điện áp ra cảm biến 63
Hình 74 Giắc cảm biến trục cam 63
Hình 75 Giắc nối và vị trí giắc trên hộp ECU 64
Hình 76 Kiểm tra điện trở cảm biến vị trí trục khuỷu 65
Hình 77 Dạng xung tín hiệu NE 66
Hình 78 Hình dáng và vị trí cảm biến vị trí bướm ga 66
Hình 79 Kiểm tra điện trở cảm biến vị trí bướm ga 67
Hình 80 Hình dáng và vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát 68
Hình 81 Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát 69
Hình 82 Mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát 70
Trang 8Hình 83.Hình dáng và vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp 70
Hình 84.Đo điện trở bộ sấy cảm biến 71
Hình 85 Kiểm tra điện áp cảm biến oxy 71
Hình 86 Hình dáng và vị trí cảm biến tiếng gõ 72
Hình 87 Kiểm tra cảm biến 72
Hình 88.Dạng sóng của tín hiệu KNK 73
Hình 89 Hình dáng và vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp 73
Hình 90 Đo điện trở cảm biến 74
Hình 91 Cấu tạo máy mài cầm tay MAKITA 76
Hình 92 Cấu tạo máy khoan cầm tay Makita 77
Hình 93.Cấu tạo Máy hàn điện Jasic arc 200 78
Hình 94 Hình dáng khung mô hình 81
Hình 95.Xác định vị trí sắp xếp các chi tiết trên khung 82
Hình 96 Tổng thể mô hình nhìn từ phía trước 83
Hình 97 Giàn béc phun và đèn tín hiệu để đo lượng xăng phun 83
Hình 98 Bố trí dàn bugi, bobine và IC đánh lửa 84
Hình 99 : Cơ cấu dẫn động và các đĩa tạo xung tín hiệu G và NE 84
Hình 100 : Cảm biến vị trí trục khuỷu và đĩa tạo xung tín hiệu NE 85
Hình 101 Cảm biến vị trí trục cam và đĩa tạo xung tín hiệu G 85
Hình 102 Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp 86
Hình 103 Cảm biến kích nổ KS 86
Hình 104.Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 87
Hình 105 Cảm biến vị trí bướm ga và mô tơ bướm ga 87
Hình 106 ECU động cơ Huynhdai Grand I10 88
Trang 9Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN ĐỘNG CƠ ÔTÔ
1.1 Lịch sử động cơ 1NZ-FE ô tô toyota vios
1.1.1 Tổng quan về Toyota vios tại Việt Nam
Quá trình hình thành và phát triển xe
Năm 2003, Toyota Vios được tập đoàn Toyota giành riêng cho thị trường Châu Á, cụ thể là khu vực Đông Nam Á và Trung Quốc Đó là một mẫu xe sedan bốn cửa hạng nhỏ thay thế cho Toyota Soluna
Ở châu Á, Toyota Vios được gọi với những tên gọi khác như: Platz, Echo (2003 - 2007), Belta (2007), Yaris (2005)
Và được giới thiệu lần đầu tiên ở Thái Lan và từ đó đến nay nó đã trải qua 4 thế hệ Thế hệ thứ nhất (2002-2006)
Năm 2003, Vios lần tiên phong được ra mắt tại Nước Ta Và sự Open của mẫu xe hạng B này đã khuấy động thị trường xe hơi Việt Cái tên Vios đã trở nên quen thuộc với người Việt từ đó Thực tế, Toyota nhận ra được “ sức mạnh ” của Vios với sự thành công xuất sắc ở những thị trường khác trong khu vực
Thế hệ thứ hai (2007-2013)
Một trong những điểm mới được người tiêu dùng rất quan tâm ở Vios 2007 là việc đưa thêm phiên bản hộp số tự động bốn cấp (model G) bên cạnh hộp số tay năm cấp (model E) Động cơ của Vios mới vẫn là VVT-i 1.5L với ưu điểm là khả năng tiết kiệm nhiên liệu và độ bền bỉ nổi tiếng của Toyota.Dẫu không thay đổi lớn, nhưng sau khi nâng cấp, Vios lại tạo ra một “cơn sốt” mới Kết quả là sau đó, Vios liên tiếp dẫn đầu doanh số tại
1 số thị trường, trong đó có Việt Nam trước khi trở thành mẫu xe bán chạy nhất ở Đông Nam Á năm 2009
Thế hệ thứ ba (2014-2017)
Vios thế hệ thứ 3 hoàn toàn mới chính thức về Việt Nam với các phiên bản Vios 1.5G
số tự động và hai phiên bản số sàn Vios 1.5E và Vios Limo Ngoài ra, để tăng thêm lựa chọn cho nhóm khách hàng cá nhân, TMV còn cung cấp thêm phiên bản Vios 1.3J số sàn Tuy nhiên khi ra mắt thế hệ mới, Vios tại Việt Nam vẫn tiếp tục sử dụng thế hệ động cơ cũ dù ở các thị trường khác đều được đồng loạt nâng cấp động cơ Cụ thể, Vios
G và Vios E được trang bị động cơ 1.5L DOHC, trong khi đó Vios J sử dụng động cơ VVT-i 1,3 lít, DOHC
Năm 2016 của Toyota Vios chính thức ra mắt phiên bản nâng cấp nhẹ của mẫu sedan hạng B, sau lần nâng cấp lớn năm 2014.Thiết kế ngoại thất của mẫu xe vẫn giữ nguyên.Thay đổi lớn nhất nằm ở hệ thống động cơ Vios 2016 sử dụng động cơ 2NR-
FE mới, vẫn giữ nguyên dung tích 1.5L đối với các phiên bản G CVT, E CVT và E MT,
Trang 104 xi-lanh thẳng hàng, , công suất 107 mã lực tại 6.000 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại 140 Nm tại 4.200 vòng/phút
• Thế hệ thứ tư (2018- đến nay)
Về thiết kế, Toyota Vios 2018 được điều chỉnh và kích thước đôi chút cụ thể chiều dài, rộng cao lần lượt là: 4425 x 1730 x 1475 Năm 2018 Vios được phát triển theo ngôn ngữ thiết kế “Keen Look” hoàn toàn mới với diện mạo phóng khoáng và phá cách hơn hướng đến đối tượng khách hàng trẻ trung
Hệ thống điện điều khiển động cơ
EFI L-EFI với cảm biến đo lưu lượng khí nạp dây sấy (MAF) Hệ thống
điều khiển phun nhiên độc lập
ESA Điều khiển đánh lửa sớm điện tử, hiệu chỉnh theo tiếng gõ động cơ ETCS-i Bướm ga dẫn động bằng mô tơ điện do ECU đông cơ điều khiển VVT-i Thay đổi tối ưu thời điểm mở của xu páp nạp theo trạng thái động
cơ
Điều khiển cắt điều
hòa
Điều khiển máy nén ON - OFF tùy thuộc và trạng thái động cơ
Điều khiển quạt
làm mát
Điều khiển quạt làm mát hai chế độ tùy vào nhiệt độ nước làm mát
và bộ điều khiển điều hòa Điều khiển bơm xăng Điều khiển bơm hoạt động khi xe chạy bình thường, cắt bơm xăng
khi túi khí SRS bị kích hoạt Điều khiển sấy
ECU động cơ điều khiển dòng khí bay hơi trong bộ lọc than hoạt
tính phù hợp với trạng thái động cơ Điều khiển máy khởi
Trang 111.1.2.Giới thiệu động cơ 1NZ-FE
Giới thiệu chung
Động cơ 1NZ -FE được sử dụng rộng rãi trên các loại xe của TOYOTA như:
và phát tín hiệu báo hư hỏng
An toàn Khi phát hiện hư hỏng, ECM động cơ sẽ dừng hoặc điều khiển
động cơ với thông số mặc định trong bộ nhớ
Toyota Belta Bắc Mỹ, Úc, Nam Á, Châu Âu
Hình 1 Động cơ 1NZ – FE nhìn từ bên ngoài
Trang 12Đặc tính kỹ thuật
Công suất cực đại SAE-NET (HP / rpm) 80 / 6,000
Mômen xoắn cực đại SAE-NET [N·m / rpm] 141 / 4,200
Thời điểm phối khí
Thời gian tănng tốc từ 0 – 100Km/h 10 giây
Hệ thống nạp nhiên liệu EFI (Phun nhiên liệu điện tử)
Trang 131.2 Tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ
1.2.1 Mô tả hệ thống
Các chức năng của hệ thống điều khiển động cơ bao gồm EFI, ESA,ISC, ETCS-i, VVT-i,…chúng điều khiển các tính năng cơ bản của động cơ, chức năng chẩn đoán, rất hữu ích khi sửa chữa, chức năng dự phòng và an toàn chỉ hoạt động khi có trục trặc trong các hệ thống điều khiển này Ngoài ra, còn có các thiết bị điều khiển phụ trên động cơ như hệ thống điều khiển cắt số truyền tăng, hệ thống điều khiển khí nạp, hệ thống kiểm
soát hơi nhiên liệu v.v Các chức năng này đều được điều khiển bằng ECU động cơ
Hình 2 Các bộ phận trong hệ thống điều khiển động cơ
1.2.2 Chức năng của hệ thống điều khiển động cơ
Ngày nay với sự ra đời và phát triển mạnh của khoa học - công nghệ tự động điều khiển đã làm cơ sở và nền tảng cho việc thiết lập các hệ thống điều khiển theo chương trình trên động cơ 1NZ-FE đã giải quyết được các vấn đề hiện đang đặt ra như: công suất, suất tiêu hao nhiên liệu, khí thải…
Trang 14- Chức năng của hệ thống điều khiển động cơ:
+ Chức năng chuẩn đoán
+ Chức năng an toàn
+ Chức năng dự phòng
+ EFI (phun xăng điện tử)
+ ESA (đánh lửa sớm điện tử)
+ ISC (điều khiển tốc độ không tải)
Trang 151.3.2 Kết cấu của hệ thống điều khiển động cơ
Nhiệt độ khí nạp
Vị trí bướm ga
Tín hiệu khởi động
Cảm biến oxy
Điện áp accu
Các cảm biến khác
Hệ thống nhiên liệu
E C U
Trang 16Chương 2: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 1 NZ-FE TOYOTA VIOS 2.1 Tổng quan về hệ thống đánh lửa trực tiếp
2.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống đánh lửa
2.1.1.1 Nhiệm vụ hệ thống đánh lửa
Hệ thống đánh lửa được sử dụng trên động cơ xăng có 2 nhiệm vụ chính
Một là biến đổi biến đổi dòng điện có điện áp thấp 12v thành xung điện cao áp 12kv tới 24kv và tạo ra tia lửa giữa 2 cực của bugi để đốt cháy hỗn hợp xăng và không khí vào đúng thời điểm yêu cầu để động cơ làm việc được tối ưu nhất Hệ thống đánh lửa phải tạo ra tia lửa chính xác trong hàng nghìn lần/phút trên mỗi xi lanh của động cơ Nếu sự đánh lửa bị ngưng trệ trong khoảng một giây, động cơ sẽ hoạt động yếu thậm chí dẫn đến ngưng hoạt động
2.1.1.2 Yêu cầu hệ thống đánh lửa
Tạo ra điện áp lớn để phóng điện qua khe hở bugi trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ
Tạo ra tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và đủ thời gian để sự cháy bắt đầu Vì trong hệ thống đánh lửa tia lửa được phát ra giữa điện cực của bugi để đốt cháy hổn hợp xăng và không khí Nhưng do hòa khí bị nén với áp suất cao nên có điện trở lớn vì vậy cần có điện thế hàng chục nghìn vôn để đảm bảo phát ra tia lửa mạnh Để có thể đốt cháy hổn hợp trong mọi điều kiện hoạt động của động cơ
Góc đánh lửa sớm phải đúng trong mọi chế độ làm việc của động cơ Các phụ kiện của
hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong mọi điều kiện nhiệt độ cao và rung xóc lớn
Sự mài mòn điện cực bougie phải nằm trong khoảng thời gian cho phép
2.1.1.3 Quá trình phát triển hệ thống đánh lửa
Trên thị trường hiện nay có sử dụng rất nhiều hệ thống đánh lửa Những kiểu đánh lửa đời đầu có cấu tạo đơn giản, càng về sau thì chức năng càng được củng cố nên cấu tạo có phần phức tạp hơn Sau đây là những kiểu hệ thống đánh lửa thường gặp:
- Hệ thống đánh lửa bằng vít
- Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn
- Hệ thống đánh lửa sớm bằng điện tử ESA
- Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS
Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng vít
Kiểu hệ thống đánh lửa bằng vít có cấu tạo cơ bản nhất và ra đời sớm nhất (được
sử dụng từ đời 1974 trở về trước) Trong kiểu đánh lửa này, dòng sơ cấp và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng cơ Dòng sơ cấp của bô bin được điều khiển cho chạy
Trang 17ngắt quãng qua tiếp điểm của vít lửa Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm và chân không giúp điều khiển thời điểm đánh lửa Bộ chia điện sẽ phân phối dòng điện cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi Hệ thống đánh lửa bằng vít có cấu tạo từ nhiều phần như:
- Bộ tạo cao áp: Cuộn đánh lửa
- Bộ phát hiện thời điểm đánh lửa: Bộ chia điện
- Bộ hiệu chỉnh: Bộ đánh lửa sớm li tâm và bộ đánh lửa sớm chân không
Hình 5 Hệ thống đánh lửa bằng vít + Bộ chia điện: Bộ chia điện là một thiết bị quan trọng trong hệ thống đánh lửa
Nó có nhiệm vụ tạo ra những xung điện ở mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa và phân phối dòng điện cao áp đến các xy lanh theo thứ tự nổ của động cơ đúng thời điểm Bộ chia điện có thể chia làm ba bộ phận: Bộ phận tạo xung điện, bộ phận chia điện cao thế
và cơ cấu điều chỉnh góc đánh lửa
+ Bộ điều chỉnh góc đánh lửa ly tâm: Tên gọi đầy đủ là bộ điều chỉnh góc đánh
lửa sớm theo số vòng quay kiểu ly tâm Bộ điều chỉnh này làm việc tự động và phụ thuộc vào tốc độ của động cơ Có cấu tạo gồm: Giá đỡ quả văng được lắp chặc với trục của bộ chia điện; hai quả văng được đặt trên giá và có thể xoay quanh chốt quay của quả văng đồng thời cũng là giá móc lò xo; các lò xo một đầu móc vào chốt còn đầu kia mắc vào giá trên quả văng và luôn luôn kéo các quả văng về phía trục Trên mỗi quả văng có một chốt và bằng hai chốt này bộ điều chỉnh ly tâm được gài vào hai rãnh trên thanh ngang của phần cam
+ Bộ điều chỉnh góc đánh lửa chân không: Có tên gọi đầy đủ là bộ điều chỉnh theo
góc đánh lửa sớm theo phụ tải động cơ kiểu chân không Cơ cấu này cũng làm việc tự
Trang 18động phụ thuộc vào mức tải của động cơ Bộ điều chỉnh góc đánh lửa chân không có cấu tạo gồm: Một hộp kín bằng cách ghép hai nửa lại với nhau Màng đàng hồi ngăn cách giữa hai buồng, một buồng luôn luôn thông với khí quyển và luôn chịu áp suất của khí quyển, còn buồng kia thông với lỗ ở phía bướm ga bằng ống nối và chịu ảnh hưởng của
sự thay đổi áp suất ở phía dưới bướm ga
Trong kiểu hệ thống đánh lửa này tiếp điểm của vít lửa cần được điều chỉnh thường xuyên hoặc thay thế Một điện trở phụ được sử dụng có nhiệm vụ giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp, cải thiện đặc tính tăng trưởng dòng của cuộn sơ cấp, và giảm đến mức thấp nhất sự giảm áp của cuộn thứ cấp ở tốc độ cao
Kiểu bán dẫn
Hệ thống đánh lửa bán dẫn có vít điều khiển hiện nay đã ít được sản xuất Tuy nhiên, hiện nay nước ta vẫn còn nhiều loại xe cũ dùng loại này Trong kiểu hệ thống đánh lửa này, transistor sẽ điều khiển dòng sơ cấp và để nó chạy một cách gián đoạn theo đúng các tín hiệu điện được phát ra từ bộ phát tín hiệu Góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng cơ giống như trong kiểu hệ thống đánh lửa bằng vít hoặc có thể dùng các cảm biến vị trí như loại quang, Hall Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn chia làm hai loại: Kiểu bán dẫn có tiếp điểm và kiểu phi tiếp điểm Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn có cấu tạo từ các phần như:
- Bộ tạo cao áp: Cuộn đánh lửa
- Bộ phát hiện thời điểm đánh lửa: Bộ chia điện
- Bộ hiệu chỉnh: Bộ đánh lửa sớm li tâm và bộ đánh lửa sớm chân không
Hình 6 Hệ thống đánh lửa bán dẫn
Trang 19Sức điện động cảm ứng trong cuộn dây ở hệ thống đánh lửa thường có giá trị 200 – 400V Do vậy, không thể dùng bô bin của các hệ thống đánh lửa thường cho một số sơ
đồ của hệ thống đánh lửa bán dẫn vì transitor sẽ không chịu nổi điện áp cao đặt vào giữa các cực E – C của transitor khi nó ở trạng thái khóa Trong các hệ thống đánh lửa bán dẫn thường người ta sử dụng các bô bin có hệ số biến áp lớn và có độ tự cảm L1 nhỏ hơn loại thường hoặc người ta có thể mắc thêm các mạch bảo vệ cho transitor
Hệ thống đánh lửa sớm bằng điện tử ESA
Hệ thống này gồm những dòng xe được sản xuất từ năm 1989 - 1996 Trong kiểu
hệ thống đánh lửa này người ta sẽ dựa vào các tín hiệu như: tốc độ động cơ, vị trí trục khuỷu, vị trí bướm ga, tốc độ động cơ,…mà bộ điều khiển ECU sẽ điều khiển để tạo ra tia lửa mạnh vào đúng thời điểm đánh lửa Chức năng ESA của Bộ điều khiển điện tử (ECU) sẽ điều khiển góc đánh lửa sớm
Khi pit-tông chuyển động đến điểm chết trên, hệ thống đánh lửa cung cấp một điện thế rất cao cho bugi của từng xi lanh Đầu của mỗi bugi có một khe hở, nơi mà điện thế phải lọt qua để chạm vào nguồn mát, do đó tạo ra ra tia lửa điện Điện thế cung cấp cho bugi vào khoảng giữa 15.000V - 40.000V, thậm chí cao hơn Nhiệm vụ của hệ thống đánh lửa là sản sinh ra dòng điện cao áp từ nguồn chỉ 12V và đưa nó đến từng xy lanh theo thứ tự nổ của động cơ tại thời điểm yêu cầu
Hình 7 Sơ đồ hệ thống đánh lửa sớm bằng điện tử
Trang 20- ECU động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, tính toán thời điểm đánh
lửa tối ưu, và gửi tín hiệu đánh lửa tới IC đánh lửa
- IC đánh lửa nhận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy dòng sơ cấp
- Bô bin, với dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp
- Bộ chia điện sẽ phân phối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi
- Bugi nhận dòng cao áp và đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp hòa khí
ECU động cơ xác định thời điểm đánh lửa dựa vào tín hiệu góc quay trục khuỷu (G), tín hiệu tốc độ động cơ (NE) và các tín hiệu từ các cảm biến khác Khi đã xác định được thời điểm đánh lửa, ECU động cơ gửi tín hiệu IGT đến IC đánh lửa.Trong khi tín hiệu IGT được chuyển đến để bật IC đánh lửa, dòng điện sơ cấp chạy vào cuộn dây đánh lửa này Trong khi tín hiệu IGT tắt đi, dòng điện sơ cấp và từ thông giảm đột ngột Trên cuộn thứ cấp của bô bin sẽ sinh ra một hiệu điện thế vào khoảng từ 15KV đến 40KV Đồng thời, tín hiệu IGF được gửi đến ECU động cơ
Các thành phần chính của hệ thống đánh lửa bán dẫn ESA gồm có: bugi, bôbin, bộ chia điện và IC đánh lửa và các cảm biến liên quan khác
Hình 8 Sơ đồ mạch điện điều khiển hệ thống đánh lửa ESA
Trang 21Hình 9.Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA
Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)
Hệ thống đánh lửa trực tiếp là hệ thống đánh lửa hiện đại nhất, được áp dụng trên
ô tô từ những năm 80 của thế kỷ trước đến nay Thay vì sử dụng bộ chia điện, hệ thống này sử dụng bô bin đơn hoặc đôi cung cấp điện cao áp trực tiếp cho bugi Thời điểm đánh lửa được điều khiển bởi ESA của ECU động cơ Ngày nay, hệ thống đánh lửa này đang rất được ưa chuộng và sử dụng phổ biến trên các dòng xe mới như: Innova, Vios, Camry, Honda Civic,…
Hình 10 Hệ thống đánh lửa DIS
Trang 22Vì hệ thống đánh lửa DIS được ra đời sau nên có nhiều ưu điểm hơn các thế hệ đánh lửa trước như: Thay vì sử dụng bộ chia điện hoặc dây cao áp thì hệ thống này cung cấp một
bô bin cùng với một IC đánh lửa độc lập cho mỗi xy-lanh nên nó có thể giảm tổn thất năng lượng trong khu vực cao áp và tăng độ bền Đồng thời nó cũng giảm đến mức tối thiểu nhiễu điện từ, vì không sử dụng tiếp điểm trong khu vực cao áp Chức năng điều khiển thời điểm đánh lửa được thực hiện thông qua việc sử dụng ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử) ECU của động cơ nhận được các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, sau
đó sẽ tính toán thời điểm đánh lửa, truyền tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa Thời điểm đánh lửa được tính toán liên tục theo điều kiện của động cơ, dựa trên giá trị thời điểm đánh lửa tối ưu đã được lưu giữ trong máy tính, dưới dạng một bản đồ ESA So với điều khiển đánh lửa cơ học của các hệ thống thông thường thì phương pháp điều khiển bằng ESA có độ chính xác cao hơn và không cần phải đặt lại thời điển đánh lửa Kết quả cho thấy hệ thống này giúp tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất đầu ra
2.2 Hệ thống đánh lửa động cơ 1NZ-FE TOYOTA VIOS
2.2.1 Mô tả hệ thống
Hệ thống đánh lửa của động cơ 1NZ-FE là hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS) bô bin và
IC đánh lửa được lắp đặt trực tiếp ở đầu bugi tạo thành một cụm chi tiết, do có kết cấu như vậy nên ở hệ thống đánh lửa không có dây cao áp do đó giảm được tổn thất năng lượng, và tăng được khả năng chống nhiễu Hệ thống này có một số ưu điểm:
+ Góc đánh lửa sớm được điều khiển tối ưu cho từng chế độ hoạt động của động cơ + Góc ngậm điện luôn luôn được điều chỉnh theo tốc độ của động cơ và theo tín hiệu điện áp của động cơ, đảm bảo điện áp thứ cấp có giá trị cao ở mọi thời điểm
+ Động cơ điều khiển dễ dàng, cầm chừng êm dịu, tiết kiệm nhiên liệu và giảm độc hại của khí thải
+ Công suất và đặc tính động học của động cơ được cải thiện rõ rệt
+ Có khả năng điều khiển chống kích nổ cho động cơ
+ Ít hư hỏng, tuổi thọ cao
Như vậy về cấu tạo hệ thống DIS giống với các hệ thống đánh lửa điện tử khác, cũng gôm các bộ phận chính: bugi, bô bin, IC đánh lửa Hệ thống đánh lửa này khác với hệ thống đánh lửa thông thường là nó không có bộ chia điện, sử dụng từng IC và cuộn đánh lửa cho từng bugi, các IC và bô bin này được đặt ngay trên mỗi bugi
Trang 23Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp, bộ chia điện sẽ không được sử dụng nữa mà hệ thống này cung cấp một bô bin và một IC đánh lửa cho mỗi xy lanh Từ đó hệ thống này
có thể giảm tổn thất năng lượng trong khu vực cao áp và tăng độ bền Vì hệ thống đánh lửa này không sử dụng tiếp điểm trong khu vực cao áp nên có thể giảm được tối thiểu các nhiễu điện từ
ECU sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến để tính toán thời điểm đánh lửa và truyền đến IC Sau đó ESA sẽ điều khiển đánh lửa Thời điểm đánh lửa được tính toán liên tục theo điều kiện của động cơ, dựa trên giá trị thời điểm đánh lửa tối ưu đã được lưu giữ trong máy tính, dưới dạng một bản đồ ESA So với điều khiển đánh lửa khác thì phương pháp điều khiển đánh lửa bằng ESA có độ chính xác cao hơn và không cần phải đặt lại thời điểm đánh lửa Hệ thống này có ưu điểm giúp tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất phát ra Hệ thống đánh lửa trực tiếp bao gồm các bộ phận sau đây:
Hình 11 Các thành phần của hệ thống đánh lửa trực tiếp
Trang 242.2.2 Nguyên lý làm việc hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 1NZ-FE
2.2.2.1 Nguyên lý làm việc
Hình 12 Hệ thống đánh lửa trực tiếp
Hình 13 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa trực tiếp
Sau đây là một thí dụ về vận hành dựa trên DIS của động cơ 1NZ-FE, dùng bô bin kết hợp với IC đánh lửa:
- ECU động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau và xác định thời điểm đánh lửa tối ưu (ECU của động cơ cũng có tác động đến việc điều khiển đánh lửa sớm)
Trang 25- ECU động cơ gửi tín hiệu IGT đến bô bin có IC đánh lửa Tín hiệu IGT được gửi đến
IC đánh lửa theo đúng thứ tự đánh lửa (1-3-4-2)
- Cuộn đánh lửa, với dòng sơ cấp được ngắt đột ngột, sẽ sinh ra dòng cao áp
- Tín hiệu IGF được gửi đến ECU động cơ khi dòng sơ cấp vượt quá một trị số đã định
- Dòng cao áp phát ra từ cuộn thứ cấp sẽ được dẫn đến bugi và gây đánh lửa
Tín hiệu IGT:
ECU sẽ cho ra tín hiệu điều khiển thời điểm đánh lửa IGT căn cứ vào sự tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến Tín hiệu IGT do ECU phát ra trước điểm chết trên (TDC) ở quá trình nén, nó dạng xung vuông Trong một chu kỳ làm việc của độ ng cơ ECU cung cấp 4 tín hiệu IGT, mỗi xung cách nhau một góc độ là 180° tính theo góc quay trục khuỷu Hay nói cách khác, số xung của tín hiệu IGT do ECU cung cấp bằng với số xy
lanh của động cơ, xung này cách xung kia tính theo góc quay trục khuỷu trong một chu kỳ là 720 / i (Với i là số xy lanh của động cơ)
Tín hiệu IGT sẽ được cung cấp đến bộ đánh lửa (Igniter) và Igniter sẽ điều khiển dòng điện đi qua cuộn sơ cấp Khi xung tín hiệu IGT mất thì dòng điện đi qua cuộn sơ cấp
bị ngắt, làm cảm ứng trong c uộn thứ cấp một sức điện động có điện áp cao, điện áp
này sẽ được cung cấp đến bugi đã định trước
Tín hiệu IGF
IC đánh lửa gửi tín hiệu IGF tới ECU nhờ đó mà ECU biệt được việc đánh lửa
có thực sự diễn ra hay không để điều khiển đánh lửa
Tín hiệu IGF được tạo ra phụ thuộc vào sự đóng, ngắt của transistor công suất trong IC đánh lửa
2.2.2.2 Cấu tạo
Hệ thống đánh lửa của ô tô đều có cấu tạo từ ba bộ phận chủ đạo: Bô bin, bugi và
IC đánh lửa Sau đây ta sẽ tìm hiểu sâu thêm về các bộ phận trên
a Bô bin
Bô bin giúp tạo ra điện áp cao đủ để phóng tia hồ quang giữa hai điện cực của bugi Số vòng của cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp khoảng 100 lần nhằm tạo sự chênh lệch điện thế Một đầu của cuộn sơ cấp được nối với IC đánh lửa, còn một đầu của cuộn thứ cấp được nối với bugi Các đầu còn lại của các cuộn được nối với ắc quy Hoạt động của bô bin như sau:
Trang 26➢ Dòng điện trong cuộn sơ cấp
Khi động cơ hoạt động, dòng điện chạy từ ắc quy qua IC đánh lửa vào cuộn sơ cấp, phù hợp với tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra Kết quả là các đường sức từ trường được tạo ra xung quanh cuộn dây quấn quanh lõi sắt
Hình 14 Hoạt động của bôbin
➢ Ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp:
IC đánh lửa sẽ lập tức ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp, phù hợp với tín hiệu IGT
do ECU động cơ phát ra, làm từ thông của cuộn sơ cấp giảm đột ngột Vì vậy, tạo ra một suất điện động có chiều chống lại sự giảm từ thông hiện có thông qua tự cảm của cuộn
sơ cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp Hiệu ứng tự cảm tạo ra một thế điện động khoảng 500V trong cuộn sơ cấp Hiệu ứng cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộn thứ cấp tạo ra một sức điện động khoảng 30 kV Sức điện động này làm cho bugi phát ra tia lửa Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì điện thế thứ cấp càng lớn
Trang 27đoán Tuy nhiên, ECU động cơ không thể phát hiện các sai sót trong mạch thứ cấp vì nó chỉ kiểm soát mạch sơ cấp để nhận tín hiệu IGF.Trong một số kiểu động cơ, tín hiệu IGF được xác định thông qua điện thế sơ cấp
Hình 15 Hoạt động của IC đánh lửa
Trang 28➢ Điều khiển dòng không đổi:
Khi dòng sơ cấp đạt đến một trị số đã định, IC đánh lửa sẽ khống chế cường độ
cực đại bằng cách điều chỉnh dòng
➢ Điều khiển góc đóng tiếp điểm:
Để điều chỉnh quãng thời gian (góc đóng) tồn tại của dòng sơ cấp, thời gian này cần phải giảm xuống khi tốc độ của động cơ tăng lên (chức năng kiểm soát này được thực hiện thông qua tín hiệu IGT) Khi tín hiệu IGT chuyển từ dẫn sang ngắt, 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 được tạo ra trong cuộn thứ cấp, làm cho bugi phóng tia lửa điện
Hình 16 Các điều khiển của IC đánh lửa
Trang 29Hình 17 Sơ đồ mạch điện tín hiệu đánh lửa
c Bugi
Bugi có nhiệm vụ tạo ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu (xăng và không khí), nó là công cụ để nguồn điện phát ra hồ quang qua một khoảng trống (giống như tia sét) Nguồn điện này phải có điện áp rất cao để tia lửa có thể phóng qua khoảng trống và tia lửa mạnh Thông thường, điện áp giữa hai cực của bugi khoảng từ 40.000 đến 100.000 vôn
➢ Cấu tạo của bugi
Bugi dùng trên động cơ 1NZ-FE là loại bugi
đầu dài do hãng DENSO sản xuất
Thông số kỹ thuật :
- Chiều dài khoảng 26.5 mm
- Khe hở bugi (mm) : 1.0 – 1.1
- Kỳ bảo dưỡng : 192000km
Hình 18 Kết cấu Bugi đánh lửa
Trang 30Sự nổ của hỗn hợp hòa khí do tia lửa từ bugi được gọi chung là sự bốc cháy Tuy
nhiên, sự bốc cháy không phải xảy ra tức khắc, mà diễn ra như sau: Tia lửa xuyên qua hỗn hợp hòa khí từ điện cực trung tâm đến điện cực nối mát Kết quả là phần hỗn hợp hòa khí dọc theo tia lửa bị kích hoạt, phản ứng hoá học (ôxy hoá) xảy ra, và sản sinh ra nhiệt để hình thành “nhân ngọn lửa” Nhân ngọn lửa này lại kích hoạt hỗn hợp hòa khí bao quanh, và phần hỗn hợp này lại kích hoạt chung quanh nó Cứ như thế nhiệt của nhân ngọn lửa được mở rộng ra trong một quá trình lan truyền ngọn lửa để đốt cháy hỗn hợp hòa khí Nếu nhiệt độ của các điện cực quá thấp hoặc khe hở giữa các điện cực quá nhỏ, các điện cực sẽ hấp thụ nhiệt toả ra từ tia lửa Kết quả là nhân ngọn lửa bị tắt và động cơ không nổ Hiện tượng này được gọi là sự dập tắt điện cực Nếu hiệu ứng dập
tắt điện cực này lớn thì nhân ngọn lửa sẽ bị tắt
Dòng điện từ nguồn điện chạy qua cuộn sơ cấp của bôbin, đột ngột, dòng điện bị ngắt đi tại thời điểm đánh lửa do má vít (đang đóng kín mạch điện thì đột ngột mở ra) Khi dòng điện ở cuộn sơ cấp bị ngắt đi, từ trường điện do cuộn sơ cấp sinh ra giảm đột ngột Theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, cuộn thứ cấp sinh ra một dòng điện để chống lại
sự thay đổi từ trường đó Do số vòng của cuộn thứ cấp lớn gấp rất nhiều lần số vòng dây cuộn sơ cấp nên dòng điện ở cuộn thứ cấp có điện áp rất lớn (có thể đến 100.000 vôn) Dòng điện cao áp này được bộ chia điện đưa đến nến bugi qua dây cao áp
3.4.3 Kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng các chi tiết của hệ thống
3.4.3.1 Kiểm tra IC
IC có thể được kiểm tra như sau: mắc mạch điện như hình vẽ Sau đó ta nhịp điện vào chân T của IC Nếu kiểm tra thấy đèn led nháy thì IC còn tốt Nếu đèn không sáng hoặc sáng luôn thì IC đã bị hỏng
Lưu ý là không được kích diện vào chân T của IC quá lâu có thể làm cháy IC
Hình 19 Mạch kiểm tra IC
3.4.3.2 Kiểm tra cụm bobin và IC
Cách kiểm tra như sau: mắc mạch điện như hình vẽ bên dưới Để dây cao áp cách mát khoảng 1.3mm Sau đó nhịp điện vào chân T của IC Nếu có tia lửa điện cao áp→Bô
Trang 31bin và igniter còn tốt Nếu không thì tiếp tục kiểm tra từng bộ phận như đã trình bày ở phần trước để biết được bộ phận nào hỏng
Hình 20 Kiểm tra cụm bobin và IC
3.4.3.3 Kiểm tra tín hiệu IGT
➢ Kiểm tra tín hiệu IGT bằng led
Tiến hành kiểm tra theo các bước sau:
Bước 1: Mắc Led vào mạch điện theo sơ đồ (mắc song song với đầu ra IGT của ECU động cơ)
Bước 2: Xoay Contact máy ON
Hình 21 : Kiểm tra đánh lửa trực tiếp
Trang 32Hình 22 Kiểm tra tín hiệu IGT bằng led
Bước 3: Kiểm tra tín hiệu Led
Bước 4: Nếu Led chớp tắt liên tục thì điều đó chứng tỏ có tín hiệu IGT Nếu Led không chớp thì không có tín hiệu IGT Khi đó kiểm tra lại tín hiệu G, Ne, đường dây nguồn cho ECU động cơ Nếu cần thiết thì có thể thay mới ECU động cơ
➢ Kiểm tra tín hiệu IGT bằng đồng hồ VOM
Tín hiệu IGT được kiểm tra bằng đồng hồ theo các bước sau:
Hình 23 Kiểm tra tín hiệu IGT bằng VOM
- Xoay Contact máy ON
- Đấu vôn kế theo hình vẽ
- Khởi động động cơ
- Kiểm tra điện áp và so sánh với thông số cho của nhà chế tạo
➢ Kiểm tra tín hiệu IGT bằng máy đo xung
Trang 33Thiết bị kiểm tra xung tín hiệu IGT có rất nhiều dạng khác nhau nhưng về cơ bản thì phương pháp kiểm tra giống nhau Tiến hành kiểm tra tín hiệu IGT được thực hiện theo các bước sau:
- Kiểm tra mạch điện cung cấp nguồn cho ECU động cơ
- Sử dụng máy đo xung tín hiệu để kiểm tra:
- Nối một đầu dây (màu đen) của máy đo xung với mát
- Nối đầu dây (màu đỏ) còn lại vào đầu ra của ECU tại cực IGT
- Cung cấp nguồn và khởi động máy đo xung tín hiệu
- Chọn thang đo xung
- Khởi động động cơ
- Kiểm tra xung tín hiệu hiển thị trên màn hình của máy đo xung Xung tín hiệu IGT
có dạng xung vuông
Hình 24 Xung IGT
- Nếu trên màn hình không hiển thị xung tín hiệu thì tiến hành kiểm tra điện nguồn ECU và tín hiệu G và Ne Nếu công việc kiểm tra tốt mà vẫn không có tín hiệu thì
do ECU động cơ bị hư, cần thay mới
Trang 34Hình 25 Kiểm tra tín hiệu IGT bằng máy hiện sóng
3.4.3.4 Kiểm tra tín hiệu IGF
Bước 1: Tháo giắc nối đến igniter
Bước 2: Xoay Contact máy ON
Bước 3: Kiểm tra điện áp tại cực IGF của giắc nối igniter: giá trị khoảng 5 Volt Nếu
không có, kiểm tra đường dây tín hiệu IGF và mạch nguồn cung cấp cho ECU
Bước 4: Nối lại giắc điện đến igniter
Bước 5: Dùng thiết bị kiểm tra xung IGF khi khởi động(có thể dùng led, đồng hồ, máy
hiện sóng) Nếu không có thì thay thế mới igniter
3.4.3.5 Kiểm tra bugi
➢ Vị trí
➢ Qui trình kiểm tra
Hình 26 : Hình dáng và vị trí bugi
Trang 35Bước 1: Tắt khóa điện
Bước 2: Tháo dây cao áp ra khỏi bugi
Bước 3: Tháo bugi ra khỏi động cơ bằng SST
Bước 4: Kiểm tra phần sứ cách điện của bugi
Bước 5: Kiểm tra sự gãy bể của đệm chặn
Bước 6: Kiểm tra khả năng cách điện của phần sứ cách điện
i Kiểm tra bugi và tia lửa điện
Bước 1: Ngắt dây cao áp ra khỏi bugi, dùng ống tuýp 16 mm tháo bugi
Bước 2: Dùng dụng cụ làm sạch bugi hay bàn chải, làm sạch bugi, kiểm tra độ
mòn của điện cực, hỏng ren và hỏng phần cách điện của bugi Khe hở
điện cực chính xác là 0,8 mm (bugi DENSO: QJ16AR-U, NGK:
BCRE527Y)
Bước 3: Dùng ống tuýp 16 lắp bugi vào Mômen siết 200 kgf.cm
Bước 4: Nối dây cao áp vào bugi
ii Kiểm tra tình trạng bugi
• Bugi có màu vàng nâu
- Động cơ hoạt động bình thường
- Tỷ lệ không khí-nhiên liệu đúng theo tiêu chuẩn kỹ thuật
- Các thành phần cơ học ổn định
• Bugi có màu đen và khô
Hỗn hợp giàu hoặc chạy cầm chừng quá mức
Trang 36• Bugi có màu đen và ướt
Có dầu nhớt lọt vào xilanh
• Bugi có màu trắng
Động cơ hoạt động quá nhiệt
• Bugi bị mòn cực trung tâm
Bugi có khoảng nhiệt không phù hợp
• Bugi có khe hở quá lớn
Sử dụng bugi trong thời gian quá dài mà không thay thế
iii Kiểm tra khe hở bugi
Trang 37• Dùng dụng cụ đo khe hở kiểm tra khe hở bugi
Khe hở: 1.0 ÷ 1.1 mm
iv Kiểm tra bugi bằng máy thử bugi
Bước 1: Lắp ống dẫn máy nén vào máy thử bugi
Bước 2: Lắp bugi vào máy thử đúng vị trí
Bước 3: Nhấn nút thổi gió nén trên máy thử để làm sạch bugi
Bước 4: Sau khi làm sạch bugi, cho máy thử làm việc để kiểm tra tia lửa, quan sát tia lửa bugi phát ra: tia lửa màu xanh sáng chói trong điều kiện áp suất qui định
3.4.3.6 Kiểm tra chẩn đoán tổng thể hệ thống
i Kiểm tra chẩn đoán tổng thể
Cách kiểm tra như sau:
Bước 1: Sau khi tiến hành kiểm tra chi tiết Ta lắp đầy đủ các bộ phận của hệ thống lại Bước 2: Tháo tất cả giắc nối của vòi phun để không có phun nhiên liệu
Bước 3: Tháo bugi số 1 ra Sau đó nối lại bugi vào dây cao áp, tiếp đất cho bugi
Bước 4: Kiểm tra xem bugi có đánh lửa hay không khi quay khởi động động cơ
Bước 5: Nếu tia lửa dài, mập, màu xanh ổn định thì hệ thống đánh lửa tốt
Bước 6: Lắp bugi số 1 lại và khởi động động cơ
Bước 7: Nếu động cơ nổ êm, không rung giật thì hệ thống đánh lửa tốt
Trang 38ii Quy trình kiểm tra chẩn đoán hệ thống đánh lửa
Trước hết , kiểm tra thứ tự cắm dây phin tới các bugi và cắm lại cho đúng nếu phát hiện nhầm lẫn
Sau đó, khởi động động cơ nếu động cơ không nổ hay có hiện tượng bỏ máy, hoạt động không ổn định, cần kiểm tra mạch điện và các bộ phận của hệ thống đánh lửa theo nguyên tắc từ ngọn về gốc, tức là từ bugi ngược về ắc quy
Quy trình kiểm tra như sau:
Hình 27 Kiểm tra tia lửa của bugi
Trang 393.4.4 Nguyên nhân hư hỏng thường gặp và cách khắc phục
Hiện tượng hư hỏng Nguyên nhân Cách khắc phục
Máy khởi động kéo
động cơ quay bình
thường nhưng không
nổ (bugi không có tia
lửa điện hoặc có tia
lửa điện nhưng yếu)
- Mất điện trên mạch sơ cấp
- Dây nối bobin đánh lửa bị lỏng, tuột hoặc chạm mát
- Các đầu nối trong mạch điện
- Thay mới nếu hỏng
- Thay mới cảm biến
- Thay chi tiết mới
Khi khởi động động
cơ, có hiện tượng nổ ở
ống xả nhưng động cơ
không nổ được
- Góc đánh lửa sai nhiều
- Nắp chia điện ướt hoặc bám nhiều hơi nước
- Nắp chia điện bị lọt điện
- Cắm sai thứ tự dây phin
- Đặt lửa lại
- Sấy khô nắp chia điện
- Thay nắp chia điện mới
- Kiểm tra nắp chia điện, con quay chia điện và dây phin
- Kiểm tra, sửa chữa
Động cơ chạy nhưng
có hiện tượng nổ ở
ống xả
- Góc đánh lửa sớm sai
- Lọt điện cao áp
- Dùng không đúng loại bugi
- Kiểm tra, điều chỉnh lại
- Kiểm tra nắp chia điện, con quay và dây cao áp
- Thay đúng loại bugi
Trang 40- Dùng không đúng loại bugi
- Cơ cấu điều chỉnh tự động góc đánh lửa sớm hỏng
- Điều chỉnh lại
- Thay bugi đúng loại
- Sửa chữa hoặc thay mới