Chuyên đề động cơ phun xăng trực tiếp

Tổng quan về hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE.... Cấu tạo của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE .... Sơ đồ khối của hệ thống phun xăng trực tiếp

Trang 1

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Tp Hồ Chí Minh, tháng 2/2023

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

CHUYÊN ĐỀ ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG TRỰC TIẾP

GVHD: TS PHAN NGUYỄN QUÍ TÂM SVTH: NGÔ THÀNH MINH NGUYỄN SỸ ĐỨC

S K L 0 1 2 0 9 4

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

SVTH: NGUYỄN SỸ ĐỨC MSSV: 18145344

GVHD: TS PHAN NGUYỄN QUÍ TÂM

Trang 9

LỜI CẢM ƠN

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn các quý thầy, cô khoa Cơ khí Động lực, những người đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho nhóm chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường Từ những nền tảng kiến thức được dạy trong suốt khóa học của quý thầy,

cô đã giúp nhóm chúng em hoàn thành đồ án này

Hơn hết nhóm gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Phan Nguyễn Quí Tâm là người thầy

đã tận tình hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án, tạo điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ nhóm rất nhiều về mặt tinh thần cũng như kiến thức để vượt qua những khó khăn trong quá trình thực hiện đồ án này

Bên cạnh đó nhóm chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã hết lòng ủng hộ, giúp đỡ và góp ý cho nhóm trong suốt quá trình thực hiện Do đó, nhóm rất mong nhận được những sự đóng góp, ý kiến quý báu của quý thầy, cô để hoàn thiện đồ án được tốt hơn

Trân trọng !

TPHCM, ngày tháng 02 năm 2023

Nhóm sinh viên thực hiện

Ngô Thành Minh Nguyễn Sỹ Đức

Trang 10

TÓM TẮT

Đồ án này trình bày lý thuyết tổng quan về lịch sử phát triển, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ưu, nhược điểm của hệ thống phun xăng trực tiếp Sự phát triển hiện nay của công nghệ phun xăng trực tiếp, quá trình đốt cháy, hiện tượng siêu kích nổ, sự phát thải bụi mịn

và cặn kim phun Nhóm nghiên cứu, trình bày cấu tạo, sơ đồ mạch điện, bộ điều khiển điện

tử và các cảm biến của hệ thống phun xăng trực tiếp của các động cơ 1UR-FSE, 3GR-FSE

và 3S-FSE trên hãng xe Toyota, hệ thống mã lỗi, quy trình kiểm tra, sửa lỗi của hệ thống phun xăng trực tiếp

Trang 11

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ix

DANH MỤC CÁC HÌNH x

DANH MỤC CÁC BẢNG xviii

Chương 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

1.3 Phạm vi nghiên cứu 1

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5 Nội dung thực hiện 2

1.6 Kế hoạch thực hiện 2

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI 4

2.1 Lịch sử phát triển của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng 4

2.2 Hệ thống phun xăng 6

2.2.1 Yêu cầu của hệ thống phun xăng 6

2.2.2 Phân loại hệ thống phun xăng 7

2.3 Hệ thống phun xăng trực tiếp 7

2.3.1 Định nghĩa 7

2.3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng trực tiếp 8

2.3.3 Cấu tạo của hệ thống phun xăng trực tiếp 13

2.3.4 Ưu và nhược điểm của hệ thống phun xăng trực tiếp 18

Chương 3 SỰ PHÁT TRIỂN HIỆN NAY CỦA CÔNG NGHỆ PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI 20

3.1 Hệ thống đốt cháy của GDI 20

3.1.1 Sự phát triển trong hệ thống đốt cháy của GDI 20

3.1.2 Kim phun nhiên liệu được sử dụng trong hệ thống GDI 22

3.1.3 Quá trình cháy phân tầng 23

3.2 Hiện tượng cháy sớm và siêu kích nổ trong động cơ GDI 24

3.2.1 Đặc điểm của hiện tượng siêu kích nổ trong động cơ GDI 24

Trang 12

3.2.2 Cơ chế gây ra hiện tượng siêu kích nổ trong động cơ GDI 24

3.2.3 Biện pháp làm giảm khả năng xảy ra hiện tượng cháy sớm và siêu kích nổ 26

3.3 Khí thải bụi than và bụi mịn 28

3.3.1 Sự hình thành và cách làm giảm bụi than trong xylanh 28

3.3.2 Sự phát thải hạt bụi mịn 29

3.3.3 Biện pháp giảm thải bụi mịn 31

3.4 Cặn kim phun 32

3.4.1 Đặc điểm của cặn kim phun 32

3.4.2 Ảnh hưởng của cặn kim phun đến hiệu suất động cơ 32

3.4.3 Biện pháp giảm thiểu cặn kim phun 33

Chương 4 HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP D-4S CỦA ĐỘNG CƠ 1UR-FSE TRÊN XE TOYOTA LEXUS LS460 35

4.1 Tổng quan về hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE 35

4.2 Cấu tạo của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE 36

4.2.1 Sơ đồ khối của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE 36

4.2.2 Bơm nhiên liệu áp suất thấp 37

4.2.3 Bơm nhiên liệu áp suất cao 39

4.2.4 Ống phân phối nhiên liệu áp suất thấp (đối với phun vào ống nạp) 41

4.2.5 Ống phân phối nhiên liệu áp suất cao (đối với phun trực tiếp) 42

4.2.6 Van giảm áp 43

4.2.7 Kim phun nhiên liệu áp suất thấp 44

4.2.8 Kim phun nhiên liệu áp suất cao 44

4.3 Sơ đồ mạch điện của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE [8] 46

4.3.1 ECM của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE 52

4.3.2 Trình điều khiển kim phun EDU của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE 54

4.4 Các cảm biến của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE 56 4.4.1 Cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt có tích hợp cảm biến nhiệt độ khí nạp 56

4.4.2 Cảm biến áp suất nhiên liệu 57

4.4.3 Cảm biến vị trí trục cam 58

4.4.4 Cảm biến vị trí trục khuỷu 60

4.4.5 Cảm biến VVT 61

4.4.6 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 63

Trang 13

4.4.7 Cảm biến vị trí bướm ga 64

4.4.8 Cảm biến kích nổ 65

4.4.9 Điện trở phát hiện ngắn/hở mạch 67

4.4.10 Cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu và cảm biến oxy 67

Chương 5 HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP D-4 CỦA ĐỘNG CƠ 3GR-FSE TRÊN XE TOYOTA LEXUS GS300 70

5.1 Tổng quan về hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3GR-FSE 70

5.2 Cấu tạo của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3GR-FSE 71

5.2.1 Sơ đồ khối của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3GR-FSE 71

5.2.4 Ống phân phối nhiên liệu áp suất cao 76

5.2.7 Kim phun nhiên liệu khởi động lạnh 78

5.3 Sơ đồ mạch điện của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3GR-FSE [10] 80

5.3.1 ECM của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3GR-FSE 84

5.3.2 Trình điều khiển kim phun EDU của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3GR-FSE 86

5.4 Các cảm biến của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3GR-FSE 87

5.4.3 Cảm biến VVT 90

5.4.6 Cảm biến đo gió dây nhiệt có tích hợp cảm biến nhiệt độ khí nạp 94

5.4.7 Cảm biến áp suất nhiên liệu 95

5.4.9 Cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu và cảm biến oxy 98

Chương 6 HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP D-4 CỦA ĐỘNG CƠ 3S-FSE TRÊN XE TOYOTA VISTA SV50 100

6.1 Tổng quan về hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3S-FSE 100

6.2 Cấu tạo hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3S-FSE 101

Trang 14

6.2.1 Sơ đồ khối hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3S-FSE 101

6.2.4 Ống phân phối nhiên liệu áp suất cao 104

6.2.7 Kim phun nhiên liệu khởi động lạnh 106

6.3 Sơ đồ mạch điện của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3S-FSE [13] 107

6.3.1 ECM của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3S-FSE 109

6.3.2 Trình điều khiển kim phun EDU của động cơ 3S-FSE 111

6.4 Các cảm biến của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3S-FSE 113

6.4.1 Cảm biến đo gió loại áp suất 113

6.4.2 Cảm biến áp suất ống phân phối nhiên liệu áp suất cao 114

6.4.8 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 119

6.4.9 Cảm biến Oxy 120

Chương 7 HỆ THỐNG MÃ LỖI VÀ QUY TRÌNH KIỂM TRA, SỬA LỖI CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP D-4S CỦA ĐỘNG CƠ 1UR-FSE TRÊN XE TOYOTA LEXUS LS460 122

7.1 Lỗi kim phun nhiên liệu áp suất cao và trình điều khiển kim phun 122

7.1.1 Mô tả các mã lỗi 122

7.1.2 Quy trình kiểm tra và sửa lỗi 128

7.2 Lỗi rơle bơm nhiên liệu áp suất thấp 132

7.2.1 Mô tả mã lỗi 132

7.3 Lỗi cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu 134

7.4 Lỗi cảm biến oxy 140

Trang 15

7.5 Lỗi áp suất nhiên liệu trong hệ thống nhiên liệu áp suất cao 144

7.6 Lỗi cảm biến nhiệt độ khí nạp 146

7.7 Lỗi cảm biến đo gió 150

7.8 Lỗi bướm ga 153

7.9 Lỗi cảm biến vị trí bàn đạp ga 155

Chương 8 HỆ THỐNG MÃ LỖI VÀ QUY TRÌNH KIỂM TRA, SỬA LỖI CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP D-4 CỦA ĐỘNG CƠ 3GR-FSE TRÊN XE TOYOTA LEXUS GS300 161

8.1 Lỗi kim phun nhiên liệu áp suất cao và trình điều khiển kim phun 161

8.2 Lỗi áp suất nhiên liệu trong hệ thống nhiên liệu áp suất cao 169

8.3 Lỗi cảm biến nhiệt độ khí nạp 172

8.4 Lỗi bướm ga 175

8.5 Lỗi cảm biến vị trí bàn đạp ga 177

Trang 16

8.6 Lỗi cảm biến vị trí trục khuỷu 182

8.6.2 Quy trình kiểm tra kiểm tra và sửa lỗi 182

8.7 Lỗi cảm biến đo gió 185

8.8 Lỗi cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu 188

8.9 Lỗi cảm biến oxy 193

Chương 9 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 198

9.1 Kết luận 198

9.2 Kiến nghị 199

TÀI LIỆU THAM KHẢO 200

Trang 17

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

1 DI Direct Injection Phun trực tiếp

2 DISI Direct Injection Spark Ignition Cháy đánh lửa phun trực tiếp

3 DTC Diagnostic Trouble Code Mã lỗi chẩn đoán

4 ECM Engine Control Module Bộ điều khiển động cơ

5 EDU Electronic Driver Unit Trình điều khiển kim phun

6 EFI Electronic Fuel Injection Phun xăng điện tử

7 ESA Electronic Spark Advance Đánh lửa điện tử

8 FPI Fuel Port Injection Phun nhiên liệu vào ống nạp

9 FPRV Fuel Pressure Regular Valve Van điều áp

10 FSI Fuel Stratified Injection Phun phân tầng nhiên liệu

11 GDI Gasoline Direct Injection Phun xăng trực tiếp

12 GPF Gasoline Particulate Filter Bộ lọc hạt xăng

13 IDE Injection Direct Essence Phun nhiên liệu trực tiếp

14 MPI Multi Point Injection Phun đa điểm

15 MRE Magnetic Resistance Element Phần tử điện trở từ

16 SPI Single Point Injection Phun đơn điểm

17 VVT Variable Valve Timing Van biến thiên

18 λ Lamda Tỷ lệ không khí – nhiên liệu

Trang 18

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Phun xăng trực tiếp [4] 8

Hình 2.2: Chế độ nạp phân tầng [5] 9

Hình 2.3: Chế độ nạp đồng nhất [5] 10

Hình 2.4: Phun trực tiếp dẫn hướng theo tường [5] 11

Hình 2.5: Phun trực tiếp dẫn hướng theo dòng khí nạp [5] 11

Hình 2.6: Phun trực tiếp dẫn hướng bằng tia phun [5] 12

Hình 2.7: Phần nhiên liệu áp suất thấp [5] 13

Hình 2.8: Phần nhiên liệu áp suất cao [5] 13

Hình 2.9: Sơ đồ khối cấu tạo hệ thống phun xăng trực tiếp 14

Hình 2.10: Cấu tạo bơm cao áp của hệ thống phun xăng trực tiếp [4] 14

Hình 2.11: Van điều chỉnh áp suất nhiên liệu 15

Hình 2.12: Cảm biến áp suất nhiên liệu ống rail [4] 16

Hình 2.13: Ống rail nhiên liệu áp suất cao của hệ thống phun xăng trực tiếp [5] 16

Hình 2.14: Cấu tạo kim phun áp suất cao của hệ thống phun xăng trực tiếp 17

Hình 2.15: Đồ thị so sánh công suất và momen xoắn của động cơ GDI và MPI [4] 18

Hình 3.1: Loại kim phun đặt phía bên (a) và loại kim phun đặt ở trung tâm (b) [6] 20

Hình 3.2: Hệ thống phun xăng kết hợp GDI và PFI [6] 21

Hình 3.3: Hình dạng tia phun lần lượt của vòi mở ngoài (a), vòi nhiều lỗ (b) và vòi khe (c) [6] 22

Hình 3.4: Kim phun piezo (a) và kim phun solenoid (b) [5] 22

Hình 3.5: Chất thải bụi mịn của các quá trình cháy khác nhau [6] 23

Hình 3.6: Sự hình thành kích nổ do điểm cháy trước ban đầu [6] 25

Hình 3.7: Vệt áp suất của quá trình kích nổ [6] 25

Hình 3.8: Sự ảnh hưởng của áp suất nhiên liệu tới kích thước các hạt [6] 29

Hình 3.9: Sự phân bố kích thước số hạt của các động cơ khác nhau [6] 29

Hình 3.10: So sánh sự phân số kích thước số hạt của động cơ GDI và PFI [6] 30

Hình 3.11: Cách bố trí bộ lọc hạt xăng (GPF) và bộ xúc tác khí thải TWC [6] 31

Hình 3.12: Cặn kim phun bám trên vòi kim phun [6] 32

Trang 19

Hình 4.1: Sơ đồ tổng quan hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE [7]

36

Hình 4.2: Xe Toyota Lexus LS460 sản xuất năm 2017 36

Hình 4.3: Sơ đồ khối hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE [7] 37

Hình 4.4: Cấu tạo của bơm nhiên liệu áp suất thấp của động cơ 1UR-FSE [7] 38

Hình 4.5: Sơ đồ khối hệ thống nhiên liệu áp suất thấp của động cơ 1UR-FSE [7] 38

Hình 4.6: Cấu tạo của bơm nhiên liệu áp suất cao của động cơ 1UR-FSE [7] 39

Hình 4.7: Sơ đồ khối thống nhiên liệu áp suất cao của động cơ 1UR-FSE [7] 40

Hình 4.8: Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp của động cơ 1UR-FSE [7] 40

Hình 4.9: Ống phân phối nhiên liệu áp suất thấp của động cơ 1UR-FSE [7] 42

Hình 4.10: Mặt cắt ống phân phối nhiên liệu áp suất thấp [7] 42

Hình 4.11: Ống phân phối nhiên liệu áp suất cao của động cơ 1UR-FSE [7] 43

Hình 4.12: Van giảm áp 44

Hình 4.13: Kim phun nhiên liệu áp suất thấp của động cơ 1UR-FSE [7] 44

Hình 4.14: Kim phun nhiên liệu áp suất cao của động cơ 1UR-FSE [7] 45

Hình 4.15: Sơ đồ mạch điện hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE 51 Hình 4.16: Sơ đồ vị trí ECM của động cơ 1UR-FSE [7] 52

Hình 4.17: Sơ đồ mạch điện trình điều khiển kim phun EDU số 1 của động cơ 1UR-FSE 54

Hình 4.18: Sơ đồ mạch điện trình điều khiển kim phun EDU số 2 của động cơ 1UR-FSE 55

Hình 4.19: Cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt có tích hợp cảm biến nhiệt độ khí nạp của động cơ 1UR-FSE [7] 57

Hình 4.20: Sơ đồ mạch điện cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt có tích hợp cảm biến nhiệt độ khí nạp của động cơ 1UR-FSE [8] 57

Hình 4.21: Cảm biến áp suất nhiên liệu (a) và đường đặc tính của cảm biến (b) [7] 58

Hình 4.22: Sơ đồ mạch điện cảm biến áp suất nhiên liệu của động cơ 1UR-FSE [8] 58

Hình 4.23: Cảm biến vị trí trục cam của động cơ 1UR-FSE [7] 59

Hình 4.24: Đồ thị xung cảm biến vị trí trục cam của động cơ 1UR-FSE [7] 59

Hình 4.25: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam của động cơ 1UR-FSE [8] 59

Hình 4.26: Cảm biến vị trí trục khuỷu của động cơ 1UR-FSE [7] 60

Trang 20

Hình 4.27: Sơ đồ nguyên lý cảm biến vị trí trục khuỷu của động cơ 1UR-FSE [7] 60

Hình 4.28: Đồ thị xung cảm biến vị trí trục khuỷu của động cơ 1UR-FSE [7] 61

Hình 4.29: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khủyu của động cơ 1UR-FSE [8] 61

Hình 4.30: Cảm biến VVT của động cơ 1UR-FSE [7] 62

Hình 4.31: Đồ thị xung cảm biến VVT của động cơ 1UR-FSE [7] 62

Hình 4.32: Sơ đồ mạch điện cảm biến VVT của động cơ 1UR-FSE [8] 62

Hình 4.33: Cảm biến vị trí bàn đạp ga của động cơ 1UR-FSE [7] 63

Hình 4.34: Sơ đồ nguyên lý (a) và đường đặc tính (b) cảm biến vị trí bàn đạp ga của động cơ 1UR-FSE [7] 63

Hình 4.35: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga của động cơ 1UR-FSE [8] 64

Hình 4.36: Cảm biến vị trí bướm ga của động cơ 1UR-FSE [7] 64

Hình 4.37: Sơ đồ nguyên lý (a) và đường đặc tính (b) cảm biến vị trí bướm ga của động cơ 1UR-FSE [7] 65

Hình 4.38: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga của động cơ 1UR-FSE [8] 65

Hình 4.39: Cảm biến kích nổ dạng phẳng của động cơ 1UR-FSE [7] 66

Hình 4.40: Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ của động cơ 1UR-FSE [8] 66

Hình 4.41: Sơ đồ mạch của điện trở phát hiện ngắn/hở mạch [7] 67

Hình 4.42: Sơ đồ nguyên lý của cảm biến tỉ lệ không khí - nhiên liệu và cảm biến oxy của động cơ 1UR-FSE [7] 68

Hình 4.43: Đường đặc tính của cảm biến tỉ lệ không khí-nhiên liệu và cảm biến oxy của động cơ 1UR-FSE [7] 68

Hình 4.44: Cấu tạo của cảm biến tỉ lệ không khí-nhiên liệu và cảm biến oxy của động cơ 1UR-FSE [7] 69

Hình 4.45: Sơ đồ mạch điện cảm biến tỉ lệ không khí - nhiên liệu (a) và cảm biến oxy (b) của động cơ 1UR-FSE [8] 69

Hình 5.1: Sơ đồ tổng quan hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3GR-FSE [9] 71 Hình 5.2: Xe Toyota Lexus GS300 sản xuất năm 2017 71

Hình 5.3: Sơ đồ khối của hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3GR-FSE [9] 72

Hình 5.4: Cấu tạo của bơm nhiên liệu áp suất thấp của động cơ 3GR-FSE [9] 73

Hình 5.5: Sơ đồ mạch điện hệ thống điều khiển bơm nhiên liệu áp suất thấp của động cơ 3GR-FSE [9] 73

Trang 21

Hình 5.6: Bơm nhiên liệu áp suất cao của động cơ 3GR-FSE [9] 74

Hình 5.7: Sơ đồ khối hệ thống nhiên liệu áp suất cao của động cơ 3GR-FSE [9] 75

Hình 5.8: Nguyên lý hoạt động của bơm nhiên liệu áp suất cao của động cơ 3GR-FSE [9] 76

Hình 5.9: Ống phân phối nhiên liệu áp suất cao của động cơ 3GR-FSE [9] 77

Hình 5.10: Van giảm áp của động cơ 3GR-FSE [9] 77

Hình 5.11: Kim phun nhiên liệu áp suất cao của động cơ 3GR-FSE [9] 78

Hình 5.12: Kim phun nhiên liệu khởi động lạnh của động cơ 3GR-FSE [9] 79

Hình 5.13: Sơ đồ mạch điện hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3GR-FSE 83

Hình 5.14: Sơ đồ vị trí ECM của động cơ 3GR-FSE [9] 84

Hình 5.15: Sơ đồ mạch điện trình điều khiển kim phun EDU của động cơ 3GR-FSE [9] 87 Hình 5.16: Cảm biến vị trí trục khuỷu của động cơ 3GR-FSE [9] 88

Hình 5.17: Đồ thị xung của cảm biến vị trí trục khuỷu của động cơ 3GR-FSE [9] 88

Hình 5.18: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu của động cơ 3GR-FSE [10] 88

Hình 5.19: Cảm biến vị trí trục cam của động cơ 3GR-FSE [9] 89

Hình 5.20: Đồ thị xung của cảm biến vị trí trục cam của động cơ 3GR-FSE [9] 89

Hình 5.21: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam của động cơ 3GR-FSE [10] 90

Hình 5.22: Cảm biến VVT nạp và thải của động cơ 3GR-FSE [9] 91

Hình 5.23: Sơ đồ mạch điện cảm biến VVT nạp và thải của động cơ 3GR-FSE [10] 91

Hình 5.24: Cảm biến vị trí bàn đạp ga của động cơ 3GR-FSE [9] 92

Hình 5.25: Đường đặc tính của cảm biến vị trí bàn đạp ga của động cơ 3GR-FSE [9] 92

Hình 5.26: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga của động cơ 3GR-FSE [10] 92

Hình 5.27: Cảm biến vị trí bướm ga của động cơ 3GR-FSE [9] 93

Hình 5.28: Sơ đồ nguyên lí (a) và đường đặc tính (b) của cảm biến vị trí bướm ga của động cơ 3GR-FSE [9] 93

Hình 5.29: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga của động cơ 3GR-FSE [10] 94

Hình 5.30: Cảm biến đo gió dây nhiệt có tích hợp cảm biến nhiệt độ khí nạp của động cơ 3GR-FSE [9] 95

Hình 5.31: Sơ đồ mạch điện cảm biến đo gió tích hợp cảm biến nhiệt độ khí nạp của động cơ 3GR-FSE [10] 95

Hình 5.32: Cảm biến áp suất nhiên liệu (a) và đường đặc tính của cảm biến (b) [9] 96

Trang 22

Hình 5.33: Sơ đồ mạch điện cảm biến áp suất nhiên liệu của động cơ 3GR-FSE [10] 96 Hình 5.34: Cảm biến kích nổ của động cơ 3GR-FSE [9] 97 Hình 5.35: Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ của động cơ 3GR-FSE [10] 97 Hình 5.36: Đường đặc tính của cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu và cảm biến oxy của động cơ 3GR-FSE [9] 98 Hình 5.37: Sơ đồ mạch điện cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu (a) và cảm biến oxy (b) của động cơ 3GR-FSE [10] 99 Hình 6.1: Sơ đồ khối hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3S-FSE [13] 101 Hình 6.2: Cấu tạo bơm nhiên liệu áp suất thấp của động cơ 3S-FSE [13] 102 Hình 6.3: Cấu tạo bơm nhiên liệu áp suất cao của động cơ 3S-FSE [13] 103 Hình 6.4: Nguyên lý hoạt động bơm nhiên liệu áp suất cao của động cơ 3S-FSE [13] 103 Hình 6.5: Ống phân phối nhiên liệu áp suất cao của động cơ 3S-FSE [13] 104 Hình 6.6: Van hồi nhiên liệu của động cơ 3S-FSE [13] 105 Hình 6.7: Kim phun nhiên liệu áp suất cao của động cơ 3S-FSE [13] 106 Hình 6.8: Kim phun nhiên liệu khởi động lạnh của động cơ 3S-FSE [13] 106 Hình 6.9: Sơ đồ mạch điện của động cơ 3S-FSE [13] 109 Hình 6.10: Sơ đồ khối vị trí ECM và EDU của động cơ 3S-FSE [13] 109 Hình 6.11: Sơ đồ chân ECM của động cơ 3S-FSE [13] 110 Hình 6.12: Sơ đồ chân EDU của động cơ 3S-FSE [13] 111 Hình 6.13: Sơ đồ mạch điện EDU của động cơ 3S-FSE [13] 112 Hình 6.14: Cảm biến áp suất đường ống nạp của động cơ 3S-FSE [13] 113 Hình 6.15: Sơ đồ mạch điện cảm biến áp suất đường ống nạp của động cơ 3S-FSE [13] 114 Hình 6.16: Cảm biến áp suất nhiên liệu (a) và đường đặc tính của cảm biến (b) [13] 114 Hình 6.17: Cảm biến vị trí trục cam của động cơ 3S-FSE [13] 115 Hình 6.18: Sơ đồ nguyên lý (a) và đường đặc tính (b) của cảm biến vị trí trục cam của động

cơ 3S-FSE [13] 115 Hình 6.19: Cảm biến vị trí trục khuỷu của động cơ 3S-FSE [13] 116 Hình 6.20: Sơ đồ nguyên lý (a) và đường đặc tính (b) của cảm biến vị trí trục khuỷu của động cơ 3S-FSE [13] 116 Hình 6.21: Cảm biến vị trí bướm ga của động cơ 3S-FSE [13] 117

Trang 23

Hình 6.22: Sơ đồ nguyên lý (a) và đường đặc tính (b) của cảm biến vị trí bướm ga của động

cơ 3S-FSE [13] 117 Hình 6.23: Sơ đồ nguyên lý (a) và đường đặc tính (b) của cảm biến vị trí bàn đạp ga của động cơ 3S-FSE [13] 118 Hình 6.24: Cảm biến kích nổ của động cơ 3S-FSE [13] 118 Hình 6.25: Sơ đồ nguyên lý cảm biến kích nổ của động cơ 3S-FSE [13] 119 Hình 6.26: Cảm biến nhiệt độ khí nạp của động cơ 3S-FSE [13] 119 Hình 6.27: Sơ đồ nguyên lý (a) và đường đặc tính (b) của cảm biến nhiệt độ khí nạp của động cơ 3S-FSE [13] 120 Hình 6.28: Cảm biến Oxy của động cơ 3S-FSE [13] 121 Hình 6.29: Đường đặc tính (a) và sơ đồ nguyên lý (b) của cảm biến Oxy của động cơ 3S-FSE [13] 121 Hình 7.1: Sơ đồ mạch điện kim phun cao áp và trình điều khiển kim phun của động cơ 1UR-FSE [11] 127 Hình 7.2: Sơ đồ chân giắc cắm E16 và E28 lần lượt của trình điều khiển kim phun số 1 và

2 của động cơ 1UR-FSE [11] 128 Hình 7.3: Sơ đồ chân giắc cắm H1, H2 và H3, H4 lần lượt của trình điều khiển kim phun

số 1 và 2 của động cơ 1UR-FSE [11] 129 Hình 7.4: Sơ đồ chân rơle trình điều khiển kim phun EDU 1 và EDU 2 của động cơ 1UR-FSE [11] 131 Hình 7.5: Sơ đồ mạch điện của rơle bơm nhiên liệu áp suất thấp của động cơ 1UR-FSE [11] 132 Hình 7.6: Vị trí chân E1 và FPR lần lượt của giắc cắm E3 và A14 của ECM của động cơ 1UR-FSE [11] 133 Hình 7.7: Sơ đồ chân rơle bơm nhiên liệu áp suất thấp của động cơ 1UR-FSE [11] 133 Hình 7.8: Sơ đồ mạch điện cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu của động cơ 1UR-FSE [11] 136 Hình 7.9: Sơ đồ chân cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu của động cơ 1UR-FSE [11] 136 Hình 7.10: Vị trí chân +B của giắc cắm E47 và E48 lần lượt của cảm biến tỷ lệ không khí

- nhiên liệu dãy 1 và 2 của động cơ 1UR-FSE [11] 137

Trang 24

Hình 7.11: Sơ đồ chân của giắc cắm E47 và E48 lần lượt của cảm biến tỷ lệ không nhiên liệu dãy 1 và 2 (a) và chân của giắc cắm E3 và E4 của ECM (b) của động cơ 1UR-FSE [11] 139 Hình 7.12: Sơ đồ mạch điện của cảm biến oxy dãy 1 và 2 của động cơ 1UR-FSE [11] 141 Hình 7.13: Sơ đồ chân cảm biến oxy của động cơ 1UR-FSE [11] 141 Hình 7.14: Vị trí chân +B của giắc cắm L50 và L49 lần lượt của cảm biến oxy dãy 1 và 2 của động cơ 1UR-FSE [11] 142 Hình 7.15: Sơ đồ chân giắc cắm L50 và L49 của cảm biến oxy dãy 1 và 2 (a) và chân giắc cắm A13 của ECM (b) của động cơ 1UR-FSE [11] 143 Hình 7.16: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp của động cơ 1UR-FSE [11] 148 Hình 7.17: Sơ đồ chân giắc cắm E13 và E22 của cảm biến đo gió của động cơ 1UR-FSE [11] 148 Hình 7.18: Sơ đồ chân giắc cắn E1 của ECM của động cơ 1UR-FSE [11] 149 Hình 7.19: Sơ đồ mạch điện cảm biến đo gió của động cơ 1UR-FSE [11] 151 Hình 7.20: Vị trí chân +B của giắc cắm E13 và E22 lần lượt của cảm biến đo gió dãy 1 và

khí-2 của động cơ 1UR-FSE [11] 151 Hình 7.21: Sơ đồ chân giắc cắm E13 và E22 của cảm biến đo gió dãy 1 và 2 (a) và chân giắc cắm E1 của ECM (b) của động cơ 1UR-FSE [11] 152 Hình 7.22: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga của động cơ 1UR-FSE [11] 157 Hình 7.23: Sơ đồ chân giắc cắm A36 của cảm biến vị trí bàn đạp ga (a) và chân giắc cắm A14 của ECM (b) của động cơ 1UR-FSE [11] 158 Hình 7.24: Sơ đồ chân giắc cắm A14 của ECM của động cơ 1UR-FSE [11] 159 Hình 8.1: Sơ đồ mạch điện của kim phun cao áp và trình điều khiển kim phun của động cơ 3GR-FSE [12] 164 Hình 8.2: Sơ đồ chân giắc cắm E52 của EDU của động cơ 3GR-FSE [12] 165 Hình 8.3: Sơ đồ chân giắc cắm I1 và J1 của EDU của động cơ 3GR-FSE [12] 165 Hình 8.4: Sơ đồ chân giắc cắm E8, E6, E45 của ECM và E51 của EDU của động cơ 3GR-FSE [12] 167 Hình 8.5: Sơ đồ vị trí chân INJF và E1 của ECM (a) và đồ thị xung của điện áp giữa hai chân INJF và E1 (b) của động cơ 3GR-FSE [12] 169 Hình 8.6: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp của động cơ 3GR-FSE [12] 173

Trang 25

Hình 8.7: Sơ đồ chân THA và E2 của giắc cắm E42 của cảm biến đo gió của động cơ FSE [12] 174 Hình 8.8: Sơ đồ chân THA và E3 giắc cắm E6 của ECM của động cơ 3GR-FSE [12] 174 Hình 8.9: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga của động cơ 3GR-FSE [12] 179 Hình 8.10: Sơ đồ chân giắc cắm A36 của cảm biến vị trí bàn đạp ga (a) và giắc cắm A7 của ECM (b) của động cơ 3GR-FSE [12] 180 Hình 8.11: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu của động cơ 3GR-FSE [12] 182 Hình 8.12: Sơ đồ chân cảm biến vị trí trục khuỷu của động cơ 3GR-FSE [12] 183 Hình 8.13: Sơ đồ chân giắc cắm E3 của cảm biến vị trí trục khuỷu (a) và E8 của ECM (b) của động cơ 3GR-FSE [12] 184 Hình 8.14: Sơ đồ mạch điện cảm biến đo gió của động cơ 3GR-FSE [12] 185 Hình 8.15: Vị trí chân +B của giắc cắm E42 của cảm biến đo gió của động cơ 3GR-FSE [12] 186 Hình 8.16: Sơ đồ chân giắc cắm E6 của ECM của động cơ 3GR-FSE [12] 186 Hình 8.17: Sơ đồ chân giắc cắm E42 của cảm biến đo gió (a) và E6 của ECM (b) của động

3GR-cơ 3GR-FSE [12] 187 Hình 8.18: Sơ đồ mạch điện cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu của động cơ 3GR-FSE [12] 189 Hình 8.19: Sơ đồ chân cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu của động cơ 3GR-FSE [12] 190 Hình 8.20: Sơ đồ chân giắc cắm E45 của ECM của động cơ 3GR-FSE [12] 191 Hình 8.21: Sơ đồ chân giắc cắm E68 và E65 của cảm biến tỷ lệ không khí-nhiên liệu (a)

và E45 của ECM (b) của động cơ 3GR-FSE [12] 192 Hình 8.22: Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy của động cơ 3GR-FSE [12] 194 Hình 8.23: Sơ đồ chân cảm biến oxy của động cơ 3GR-FSE [12] 194 Hình 8.24: Sơ đồ chân giắc cắm A7 và E7 của ECM của động cơ 3GR-FSE [12] 195 Hình 8.25: Sơ đồ chân giắc cắm L34 và L57 của cảm biến oxy (a) và A7 của ECM (b) của động cơ 3GR-FSE [12] 196

Trang 26

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Các chân của ECM của động cơ 1UR-FSE 52 Bảng 4.2: Các chân của trình điều khiển kim phun EDU số 1 của động cơ 1UR-FSE 54 Bảng 4.3: Các chân của trình điều khiển kim phun EDU số 2 của động cơ 1UR-FSE 55 Bảng 5.1: Các chân của ECM của động cơ 3GR-FSE 84 Bảng 5.2: Các chân của trình điều khiển kim phun EDU của động cơ 3GR-FSE 86 Bảng 6.1: Thông số kỹ thuật của động cơ 3S-FSE [13] 100 Bảng 6.2: Các chân của ECM của động cơ 3S-FSE [13] 110 Bảng 6.3: Các chân của EDU của động cơ 3S-FSE [13] 112 Bảng 7.1: Mô tả các mã lỗi của kim phun nhiên liệu áp suất cao và trình điều khiển kim phun của động cơ 1UR-FSE [11] 122 Bảng 7.2: Tín hiệu lỗi INJ của kim phun cao áp và trình điều khiển kim phun của động cơ 1UR-FSE [11] 127 Bảng 7.3: Điện áp tiêu chuẩn của trình điều khiển kim phun số 2 [11] 128 Bảng 7.4: Điện áp tiêu chuẩn của trình điều khiển kim phun số 1 [11] 128 Bảng 7.5: Điện trở tiêu chuẩn của chân giắc cắm H1 và H2 (Trình điều khiển kim phun số 1) của động cơ 1UR-FSE [11] 130 Bảng 7.6: Điện trở tiêu chuẩn của chân giắc cắm H3 và H4 (Trình điều khiển kim phun số 2) của động cơ 1UR-FSE [11] 130 Bảng 7.7: Điện áp tiêu chuẩn của chân rơle trình điều khiển kim phun số 1 và 2 của động

cơ 1UR-FSE [11] 131 Bảng 7.8: Mô tả mã lỗi rơle bơm nhiên liệu áp suất thấp của động cơ 1UR-FSE [11] 132 Bảng 7.9: Điện áp tiêu chuẩn của chân FPR của động cơ 1UR-FSE [11] 133 Bảng 7.10: Điện trở tiêu chuẩn của chân rơle bơm nhiên liệu áp suất thấp của động cơ 1UR-FSE [11] 134 Bảng 7.11: Mô tả các mã lỗi của cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu của động cơ 1UR-FSE [11] 134 Bảng 7.12: Điện trở tiêu chuẩn của chân cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu dãy 1 của động cơ 1UR-FSE [11] 137

Trang 27

Bảng 7.13: Điện trở tiêu chuẩn của chân cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu dãy 2 của động cơ 1UR-FSE [11] 137 Bảng 7.14: Điện áp tiêu chuẩn của chân +B của cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu dãy

1 của động cơ 1UR-FSE [11] 138 Bảng 7.15: Điện áp tiêu chuẩn của chân +B của cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu dãy

2 của động cơ 1UR-FSE [11] 138 Bảng 7.16: Điện trở tiêu chuẩn giữa chân giắc cắm E47 và E48 của cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu và giắc cắm E3 và E4 của ECM khi kiểm tra hở mạch của động cơ 1UR-FSE [11] 139 Bảng 7.17: Điện trở tiêu chuẩn giữa chân giắc cắm E47 và E48 của cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu và giắc cắm E3 của ECM khi kiểm tra ngắn mạch của động cơ 1UR-FSE [11] 139 Bảng 7.18: Mô tả các mã lỗi của cảm biến oxy dãy 1 và 2 của động cơ 1UR-FSE [11] 140 Bảng 7.19: Điện trở tiêu chuẩn của chân cảm biến oxy dãy 1 của động cơ 1UR-FSE [11] 142 Bảng 7.20: Điện trở tiêu chuẩn của chân cảm biến oxy dãy 2 của động cơ 1UR-FSE [11] 142 Bảng 7.21: Điện áp tiêu chuẩn chân +B của giắc cắm L50 của cảm biến oxy dãy 1 của động

cơ 1UR-FSE [11] 143 Bảng 7.22: Điện áp tiêu chuẩn chân +B của giắc cắm L49 của cảm biến oxy dãy 2 của động

cơ 1UR-FSE [11] 143 Bảng 7.23: Điện trở tiêu chuẩn giữa chân giắc cắm L50 và L49 của cảm biến oxy và chân giắc cắm A13 của ECM khi kiểm tra hở mạch của động cơ 1UR-FSE [11] 144 Bảng 7.24: Điện trở tiêu chuẩn của chân giắc cắm L50 và L49 của cảm biến oxy và chân giắc cắm A13 của ECM khi kiểm tra ngắn mạch của động cơ 1UR-FSE [11] 144 Bảng 7.25: Mô tả các mã lỗi áp suất nhiên liệu ống rail của động cơ 1UR-FSE [11] 144 Bảng 7.26: Mô tả các mã lỗi cảm biến nhiệt độ khí nạp của động cơ 1UR-FSE [11] 146 Bảng 7.27: Mô tả các mã lỗi cảm biến đo gió của động cơ 1UR-FSE [11] 150 Bảng 7.28: Điện áp tiêu chuẩn của chân +B của cảm biến đo gió dãy 1 và 2 của động cơ 1UR-FSE [11] 151

Trang 28

Bảng 7.29: Điện trở tiêu chuẩn giữa chân giắc cắm E13 và E22 của cảm biến đo gió và chân giắc cắm E1 của ECM khi kiểm tra hở mạch của động cơ 1UR-FSE [11] 152 Bảng 7.30: Điện trở tiêu chuẩn giữa chân giắc cắm E13 và E22 của cảm biến đo gió và chân giắc cắm E1 của ECM khi kiểm tra ngắn mạch của động cơ 1UR-FSE [11] 153 Bảng 7.31: Mô tả các mã lỗi bướm ga của động cơ 1UR-FSE [11] 153 Bảng 7.32: Mô tả các mã lỗi của cảm biến vị trí bàn đạp ga của động cơ 1UR-FSE [11] 155 Bảng 7.33: Điện áp tiêu chuẩn của cảm biến vị trí bàn đạp ga của động cơ 1UR-FSE [11] 157 Bảng 7.34: Điện trở tiêu chuẩn giữa chân giắc cắm A36 của cảm biến vị trí bàn đạp ga và chân giắc cắm A14 của ECM khi kiểm tra hở mạch của động cơ 1UR-FSE [11] 158 Bảng 7.35: Điện trở tiêu chuẩn giữa chân giắc cắm A36 của cảm biến vị trí bàn đạp ga và chân giắc cắm A14 của ECM khi kiểm tra ngắn mạch của động cơ 1UR-FSE [11] 159 Bảng 7.36: Điện áp tiêu chuẩn chân giắc cắm A14 của ECM của động cơ 1UR-FSE [11] 159 Bảng 8.1: Mô tả các mã lỗi của kim phun cao áp và trình điều khiển kim phun của động cơ 3GR-FSE [12] 161 Bảng 8.2: Điện áp nguồn tiêu chuẩn của EDU của động cơ 3GR-FSE [12] 165 Bảng 8.3: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân giắc cắm I1 và J1 của EDU của động cơ 3GR-FSE [12] 166 Bảng 8.4: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân giắc cắm ECM và EDU khi kiểm tra hở mạch của động cơ 3GR-FSE [12] 167 Bảng 8.5: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân giắc cắm ECM và EDU khi kiểm tra ngắn mạch của động cơ 3GR-FSE [12] 168 Bảng 8.6: Mô tả các mã lỗi áp suất nhiên liệu ống rail của động cơ 3GR-FSE [12] 169 Bảng 8.7: Mô tả các mã lỗi cảm biến nhiệt độ khí nạp của động cơ 3GR-FSE [12] 172 Bảng 8.8: Mô tả các mã lỗi bướm ga của động cơ 3GR-FSE [12] 175 Bảng 8.9: Mô tả các mã lỗi cảm biến vị trí bàn đạp ga của động cơ 3GR-FSE [12] 177 Bảng 8.10: Điện áp tiêu chuẩn của cảm biến vị trí bàn đạp ga của động cơ 3GR-FSE [12] 179

Trang 29

Bảng 8.11: Điện trở tiêu chuẩn giữa chân giắc cắm A36 của cảm biến vị trí bàn đạp ga và giắc cắm A7 của ECM khi kiểm tra hở mạch của động cơ 3GR-FSE [12] 180 Bảng 8.12: Điện trở tiêu chuẩn giữa chân giắc cắm A36 của cảm biến vị trí bàn đạp ga và giắc cắm A7 của ECM khi kiểm tra ngắn mạch của động cơ 3GR-FSE [12] 181 Bảng 8.13: Mô tả các mã lỗi cảm biến vị trí trục khuỷu của động cơ 3GR-FSE [12] 182 Bảng 8.14: Điện trở tiêu chuẩn của cảm biến vị trí trục khuỷu của động cơ 3GR-FSE [12] 183 Bảng 8.15: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân của giắc cắm E3 của cảm biến vị trí trục khuỷu và E8 của ECM khi kiểm tra hở mạch của động cơ 3GR-FSE [12] 184 Bảng 8.16: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân của giắc cắm E3 của cảm biến vị trí trục khuỷu và E8 của ECM khi kiểm tra ngắn mạch của động cơ 3GR-FSE [12] 184 Bảng 8.17: Mô tả các mã lỗi cảm biến đo gió của động cơ 3GR-FSE [12] 185 Bảng 8.18: Điện áp tiêu chuẩn chân +B của cảm biến đo gió của động cơ 3GR-FSE [12] 186 Bảng 8.19: Điện áp tiêu chuẩn chân VG của ECM của động cơ 3GR-FSE [12] 187 Bảng 8.20: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân của giắc cắm E42 của cảm biến đo gió và E6 của của ECM khi kiểm tra hở mạch của động cơ 3GR-FSE [12] 187 Bảng 8.21: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân của giắc cắm E42 của cảm biến đo gió và E6 của của ECM khi kiểm tra ngắn mạch của động cơ 3GR-FSE [12] 188 Bảng 8.22: Mô tả các lỗi cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu của động cơ 3GR-FSE [12] 188 Bảng 8.23: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu dãy 1 của động cơ 3GR-FSE [12] 190 Bảng 8.24: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu dãy 2 của động cơ 3GR-FSE [12] 190 Bảng 8.25: Điện áp tiêu chuẩn giữa các chân giắc cắm E45 của ECM của động cơ 3GR-FSE [12] 191 Bảng 8.26: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân giắc cắm E68, E65 của cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu và E45 của ECM khi kiểm tra hở mạch của động cơ 3GR-FSE [12] 192 Bảng 8.27: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân giắc cắm E68, E65 của cảm biến tỷ lệ không khí - nhiên liệu và E45 của ECM khi kiểm tra ngắn mạch của động cơ 3GR-FSE [12] 192

Trang 30

Bảng 8.28: Mô tả các mã lỗi cảm biến oxy của động cơ 3GR-FSE [12] 193 Bảng 8.29: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân cảm biến oxy dãy 1 của động cơ 3GR-FSE [12] 195 Bảng 8.30: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân cảm biến oxy dãy 2 của động cơ 3GR-FSE [12] 195 Bảng 8.31: Điện áp tiêu chuẩn giữa các chân giắc cắm A7 và E7 của ECM của động cơ 3GR-FSE [12] 195 Bảng 8.32: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân giắc cắm L34 và L57 của cảm biến oxy và A7 của ECM khi kiểm tra hở mạch của động cơ 3GR-FSE [12] 196 Bảng 8.33: Điện trở tiêu chuẩn giữa các chân giắc cắm L34 và L57 của cảm biến oxy và A7 của ECM khi kiểm tra hở mạch của động cơ 3GR-FSE [12] 197

Trang 31

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Lý do chọn đề tài

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các ngành công nghiệp luôn cải tiến và phát triển ngày một tốt hơn để đáp ứng nhu cầu ngày càng khắc khe của con người và xã hội Ngành công nghiệp sản xuất ô tô cũng không phải là ngoại lệ và được xem là một trong những ngành cốt lõi trong nền công nghiệp của nhiều quốc gia Hiện nay, động cơ đốt trong vẫn chiếm vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô dù thế giới đang có

xu hướng sử dụng động cơ điện để thay thế

Môi trường ngày càng ô nhiễm, nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt, những điều này đã tác động lớn đến sự phát triển của ngành ô tô trong những năm qua Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng đã không ngừng được nghiên cứu, cải thiện và phát triển để đảm bảo những yêu cầu về giảm khí thải, giảm ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nhiên liệu Từ hệ thống bộ chế hòa khí đơn giản bằng cơ khí, sau đó đã phát triển lên hệ thống phun xăng điện tử EFI Nhằm tối ưu việc sử dụng nhiên liệu, năng cao hiệu suất của động cơ, các kỹ sư đã phát triển và cho ra đời hệ thống phun xăng trực tiếp GDI Từ lúc được đưa vào sử dụng cho đến nay, hệ thống phun xăng trực tiếp GDI liên tục được cải tiến ngày càng tốt hơn để phát huy những ưu điểm và đồng thời khắc phục những nhược điểm của hệ thống nhằm đáp ứng nhu cầu hiện nay của xã hội Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI được coi là hệ thống hiện đại nhất của công nghệ phun xăng điện tử và được sử dụng ngày càng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất ô tô

Vì vậy, được sự phân công của Bộ môn Động cơ ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô khoa

Cơ khí động lực – Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh, nhóm chúng em đã

chọn và thực hiện đề tài: “ Chuyên đề động cơ phun xăng trực tiếp” với sự hướng dẫn

của thầy Phan Nguyễn Quí Tâm

1.2 Mục tiêu của đề tài

Tìm hiểu tổng quan về lịch sử phát triển, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng trực tiếp

Tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp cụ thể của các động cơ trên các xe khác nhau

1.3 Phạm vi nghiên cứu

Tổng quan về hệ thống phun xăng trực tiếp

Trang 32

Tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE trên xe Toyota Lexus LS460

Tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3GR-FSE trên xe Toyota Lexus GS300

Tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3S-FSE trên xe Toyota Vista SV50

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp tìm kiếm và thu thập nội dung

Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết

Phương pháp tra cứu và tham khảo các nguồn tài liệu trên internet về hệ thống phun xăng trực tiếp

Phương pháp tham khảo các tài liệu liên quan

Hướng dẫn trực tiếp từ giảng viên

1.5 Nội dung thực hiện

Nghiên cứu và tìm hiểu tổng quan về hệ thống phun xăng trực tiếp

Tìm hiểu về sự phát triển của hệ thống phun xăng trực tiếp hiện nay

Tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE trên xe Toyota Lexus LS460

Tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3GR-FSE trên xe Toyota Lexus GS300

Tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động cơ 3S-FSE trên xe Toyota Vista SV50

1.6 Kế hoạch thực hiện

Đề tài được thực hiện từ 03/11/2022 đến 13/02/2023, các công việc được thực hiện như sau:

- Từ 03/11/2022 đến 13/11/2022: Tìm hiểu tổng quan về hệ thống phun xăng trực tiếp

- Từ 14/11/2022 đến 27/11/2022: Tìm hiểu về sự phát triển hiện nay của công nghệ phun xăng trực tiếp

- Từ 28/11/2022 đến 11/12/2022: Tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp D-4S của động cơ 1UR-FSE trên xe Toyota Lexus LS460

Trang 33

- Từ 12/12/2022 đến 25/12/2022: Tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động

cơ 3GR-FSE trên xe Toyota Lexus GS300

- Từ 26/12/2022 đến 08/01/2023: Tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp D-4 của động

cơ 3S-FSE trên xe Toyota Vista SV50

- Từ 30/01/2023 đến 13/02/2023: Hoàn thiện quyển thuyết minh đồ án và tài liệu thuyết trình đồ án

Trang 34

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI

2.1 Lịch sử phát triển của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng

Vào năm 1860, Lenoir gắn động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng và bộ chế hòa khí đơn giản (đã được cải tiến từ động cơ của Jean Joseph, một kỹ sư người Bỉ xin cấp bằng sáng chế chiếc xe động cơ đốt trong tác động kép, đánh lửa điện sử dụng nhiên liệu khí than năm 1860) vào một chiếc xe ba bánh và thực hiện thành công chuyến đi mang tính lịch sử với quãng đường 50 dặm

Vào cuối thế kỷ 19 một kỹ sư người pháp ông Stévaan đã nghĩ ra cách phân phối nhiên liệu khi dùng một máy nén khí Sau đó một thời gian người Đức đã cho phun nhiên liệu vào buồng đốt, nhưng việc này không đạt được hiệu quả cao nên không được thực hiện Đến năm 1887 người Mỹ đã có đóng góp to lớn trong việc khai triển hệ thống phun xăng vào sản xuất, áp dụng trên động cơ tĩnh tại

Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun xăng trên động cơ 4 thì tĩnh tại (nhiên liệu dùng trên động cơ máy là dầu hoả nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất thấp), với sự đóng góp này đã đưa ra một công nghệ chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu máy bay ở Đức

Đến năm 1966 hãng BOSCH đã thành công trong việc chế tạo hệ thống phun xăng cơ khí [5] Trong hệ thống này nhiên liệu được phun liên tục vào trước xupáp nạp nên có tên

là K-Jetronic(K- konstant-liên tục, Jetronic-phun) K-jetronic được đưa vào sản xuất và ứng dụng trên các xe của Hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng cho việc phát triển

hệ thống phun xăng thế hệ sau này

Vào năm 1981 hệ thống K-jetronic được cải tiến thành hệ thống KE-Jetronic và được sản xuất hàng loạt vào năm 1984 và được trang bị trên các xe của hãng Mercedes Dù đã được thành công lớn trong ứng dụng hệ thống K-Jetronic và KE-Jetronic trên ô tô, nhưng các kiểu này có khuyết điểm là bảo dưỡng sửa chữa khó và giá thành chế tạo rất cao Vì vậy các kỹ sư đã không ngừng nghiên cứu và đưa ra các loại khác như Mono-jetronic, L-Jetronic, Motronic

Đến năm 1984 người Nhật mua bản quyền của hãng BOSCH đã ứng dụng hệ thống phun xăng L-Jetronic và D-jetronic trên các xe của hãng Toyota gọi là EFI (Electronic Fuel Injection) Đến năm 1987 hãng Nissan dùng L-Jetronic thay cho bộ chế hoà khí của xe

Trang 35

Nissan Sunny Song song với việc phát triển của hệ thống phun xăng, hệ thống điều khiển đánh lửa theo chương trình ESA (Electronic Spark Advance) cũng đã được sử dụng vào những năm đầu thập kỷ 80 và loại tích hợp, tức điều khiển cả phun xăng và đánh lửa của hãng BOSCH đặt tên là Motronic

Vào năm 1955, Mercedes – Benz đầu tiên ứng dụng phun xăng trực tiếp vào buồng cháy của động cơ 6 cylinder (Mercedes – Benz 300SL) với thiết bị bơm tạo áp suất phun của Bosch [5] Tuy nhiên, việc ứng dụng này bị quên lãng do vào thời điểm đó các thiết bị điện tử chưa được phát triển và ứng dụng nhiều cho động cơ ô tô, nên việc điều khiển phun nhiên liệu của động cơ thuần tuý bằng cơ khí và việc tạo hỗn hợp phân lớp cho động cơ chưa được nghiên cứu như ngày nay Vì vậy, so với quá trình tạo hỗn hợp ngoài động cơ thì quá trình tạo hỗn hợp trong buồng đốt cũng không khả quan hơn nhưng kết cấu và giá thành thì cao hơn nhiều

Mãi đến năm 1996, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật điện tử, động cơ xăng ứng dụng phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt được Mitsubishi Motors đưa trở lại thị trường tại Nhật với tên mới đó là GDI (Gasoline direct injection) [5] và tiếp theo đó xuất hiện tại châu Âu vào năm 1998 Mitsubishi đã áp dụng kỹ thuật này sản xuất hơn 400.000 động cơ cho dòng xe 4 chỗ đến trước năm 1999

Vào năm 1996 hãng Mitsubishi lần đầu tiên giới thiệu kiểu phun xăng trực tiếp vào buồng cháy GDI trên dòng xe Galant Legnum, và là một bước tiến kỳ diệu trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu Với công nghệ GDI, khi động cơ hoạt động ở chế độ tải trọng nhỏ hỗn hợp xăng và không khí được hòa trộn ở trạng thái loãng tới mức khó tưởng tượng, còn khi ở chế độ tải trọng trung bình và lớn thì xăng được phun vào buồng cháy làm hai lần: Lần phun đầu tiên gọi là lần phun mồi được phun ở đầu quá trình nạp, còn lần phun chính được thực hiện ở cuối quá trình nén

Tiếp theo sau là hàng loạt các hãng nổi tiếng như Peugeot, Daimler Chrysler (với sự cho phép của Mitsubishi) cũng đã áp dụng kỹ thuật này cho các dòng động cơ vào khoảng năm 2000 – 2001 Volkswagen/Audi cũng cho ra mắt động cơ GDI vào năm 2001 nhưng dưới tên gọi FSI (Fuel Stratified Injection) BMW cũng cho đã cho ra đời động cơ GDI V12

Các nhà sản xuất xe hàng đầu như General Motors cũng đã áp dụng kỹ thuật GDI cho động cơ của mình để cho ra đời dòng xe mới vào những năm 2002 Và sau cùng đó là

Trang 36

Toyota cũng phải từ bỏ việc tạo hỗn hợp ngoài động cơ để chuyển sang tạo hỗn hợp trong buồng đốt và đã ra mắt thị trường với động cơ 2GR – FSE V6 vào đầu năm 2006

Kể từ 1998, động cơ GDI được sản xuất tương đối rộng rãi với nhiều dòng như:

- Toyota: dùng hệ thống GDI D-4 với động cơ 1AZ-FSE, 3GR-FSE (trên xe Lexus GS300) Đặc biệt với động cơ 1UR-FSE V8 (trên xe Lexus LS460) dùng công nghệ phun nhiên liệu tiên tiến hơn đó là kết hợp giữa phun trực tiếp và phun gián tiếp trên cùng một xylanh (một kim phun gián tiếp kiểu cũ với áp suất thấp và một kim phun trực tiếp áp suất cao), hệ thống này được gọi là D-4S

- Renault: Động cơ 2.0 IDE (Injection Direct Essence) lắp trên xe Megane, Laguna

- Volkswagen gọi công nghệ GDI là FSI (Fuel Stratified Injection) với các dòng động cơ: Lupo 1.4L FSI 16 soupape I4 105 HP, 2.0L FSI 16 soupape turbo tăng áp Về sau xu thế của Volkswagen khi sản xuất là dùng công nghệ FSI

- Peugeot với dòng động cơ: EW10D 2.0L 16 soupape 140 HP mua bản quyền công nghệ từ Mitsubishi Motor, lắp trên xe Peugeot 406

- BMW ban đầu ứng dụng công nghệ GDI cho động cơ N73 V12, tuy nhiên còn nhiều khiếm khuyết như áp suất phun nhiên liệu thấp, không thể đưa động cơ về chế độ nghèo xăng Về sau hãng khắc phục bằng động cơ N52 I6 Động cơ N52 I6 được Peugeot hợp tác với BMW lắp trên xe Mini Cooper S

- GM với động cơ: Ecotec 2.2L 155 HP lắp trên xe Opel, Vauxhall Vectra, Signum

- Mercedes – Benz phát triển động cơ dùng công nghệ GDI và lắp trên CLS 350

- Mazda (gọi là DISI – Direct Injection Spark Ignition), với các động cơ lắp trên Mazda

6, Mazda 3, xe thể thao Mazda CX-7

2.2 Hệ thống phun xăng

2.2.1 Yêu cầu của hệ thống phun xăng

Tỷ lệ không khí và nhiên liệu phải thích hợp với các chế độ làm việc của động cơ Hạt nhiên liệu cung cấp phải nhỏ và phần lớn phải ở dạng hơi

Hỗn hợp phải đồng nhất trong xylanh và như nhau trong mỗi xylanh

Thời gian hình thành hỗn hợp phải đáp ứng tốt khi động cơ làm việc ở số vòng quay cao

Điều khiển nhiên liệu khi giảm tốc nhằm tiết kiệm nhiên liệu và giải quyết được vấn

đề ô nhiễm môi trường

Trang 37

Hỗn hợp được cung cấp phải phù hợp với sự ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất môi trường và nhiệt độ của động cơ

Lượng nhiên liệu sử dụng phải có chất lượng tốt

Lượng khí thải phải được kiểm tra để hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun vào cho chính xác

2.2.2 Phân loại hệ thống phun xăng

2.2.2.1 Phân loại theo điểm phun [1]

Hệ thống phun xăng đơn điểm (Single Point Injection - SPI): Kim phun đặt ở ống góp chung cho toàn bộ các xylanh của động cơ

Hệ thống phun xăng đa điểm (Multi Point Injection - MPI): Mỗi xylanh của động cơ được bố trí một kim phun trước xupap nạp

2.2.2.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển kim phun [1]

Phun xăng điện tử: Được trang bị các cảm biến để nhận biết chế độ hoạt động của động

cơ (các sensors) và bộ điều khiển trung tâm (computer) để điều khiển chế độ hoạt động của động cơ ở điều kiện tối ưu

Phun xăng thủy lực: Được trang bị các bộ phận di động bởi áp lực của gió hay của nhiên liệu Điều khiển thủy lực sử dụng cảm biến cánh bướm ga và bộ phân phối nhiên liệu

để điều khiển lượng xăng phun vào động cơ Có một vài loại xe trang bị hệ thống này Phun xăng cơ khí: Được điều khiển bằng cần ga, bơm cơ khí và bộ điều tốc để kiểm soát lượng nhiên liệu phun vào động cơ

2.3 Hệ thống phun xăng trực tiếp

Trang 38

2.3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng trực tiếp

Khác với động cơ xăng thông thường, đối với động cơ Diesel, nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng đốt động cơ dưới áp lực rất cao trong kỳ nén, do nhiên liệu phun dưới

áp suất cao như vậy hòa trộn với không khí được nén tới nhiệt độ cao => hòa khí tự động bốc cháy và sinh công mà không cần tia lửa điện đốt cháy như trên động cơ xăng Cũng lấy từ ý tưởng đó, thay vì phun nhiên liệu trước xupap nạp như những động cơ phun xăng

đa điểm MPI (Multi Point Injection) thông thường, động cơ GDI phun nhiên liệu trực tiếp vào trong buồng đốt của động cơ hoàn toàn giống như động cơ Diesel, chỉ có một yếu tố khác biệt là có thêm tia lửa điện để đốt cháy hòa khí Lý do là vì xăng có hệ số tự cháy rất thấp không thể nào tự cháy giống như Diesel được mà phải cần sự trợ giúp của tia lửa điện

2.3.2.1 Chế độ nạp của hệ thống phun xăng trực tiếp

Hình 2.1: Phun xăng trực tiếp [4]

Trang 39

N2O, N2O3, N2O4) thải ra môi trường lớn nên van luân hồi khí xả sẽ được tăng lên kịp thời

để giảm nồng độ NOx Vì hỗn hợp hoà khí quá loãng không thể đánh lửa bằng bugi (do thiếu nhiên liệu), nên chế độ nạp cần phải được phân tầng Để đạt được mức nạp như vậy, động cơ nạp phân tầng sẽ phun nhiên liệu trong giai đoạn sau của hành trình nén Một

“khoang xoáy” ở trên cùng của piston thường được sử dụng để dẫn nhiên liệu vào vùng bao quanh bugi Kỹ thuật này cho phép sử dụng hỗn hợp siêu nghèo không thể thực hiện được với bộ chế hòa khí hoặc phun nhiên liệu ống góp thông thường Chế độ nạp phân tầng (còn được gọi là chế độ “đốt cháy siêu nghèo”) được sử dụng ở mức tải thấp, nhằm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và lượng khí thải Tuy nhiên, chế độ này sẽ bị tắt đối với tải cao hơn, với động cơ chuyển sang chế độ đồng nhất với tỷ lệ nhiên liệu không khí theo phương pháp phân tầng λ = 1 đối với tải vừa phải và tỷ lệ nhiên liệu không khí đậm hơn ở tải cao hơn

- Nạp đồng nhất: Ở chế độ tải cao, nhiên liệu được phun trong kỳ nạp giúp hòa khí đạt được sự đồng nhất như hình 2.3 Ở chế độ này, động cơ hoạt động với tỷ lệ hòa khí hơi giàu hoặc cân bằng Ở chế độ nạp đồng nhất, động cơ hoạt động với hỗn hợp không khí - nhiên liệu đồng nhất (λ = 1), nghĩa là có một hỗn hợp (gần như hoàn hảo) giữa nhiên liệu

và không khí trong xylanh [2] Nhiên liệu được phun vào ngay khi bắt đầu hành trình nạp

để tạo cho nhiên liệu vào có thời gian hòa trộn với không khí nhiều nhất, để tạo thành hỗn hợp không khí - nhiên liệu đồng nhất Chế độ này cho phép sử dụng chất xúc tác ba thành phần thông thường để xử lý khí thải

Hình 2.2: Chế độ nạp phân tầng [5]

Trang 40

2.3.2.2 Chế độ phun nhiên liệu

Các kỹ thuật phổ biến để tạo ra sự phân bổ nhiên liệu mong muốn trong toàn bộ buồng đốt là phun dẫn hướng bằng tia phun, dẫn hướng bằng không khí và dẫn hướng qua tường

Xu hướng trong những năm gần đây là hướng tới phun dẫn hướng tia phun, vì hiện đang mang lại hiệu quả sử dụng nhiên liệu cao hơn

- Phun trực tiếp dẫn hướng theo tường (Wall Guide): Ở chế độ phun này, khoảng cách giữa bugi và vòi phun tương đối cao Để đưa nhiên liệu đến gần bugi, nhiên liệu được phun vào một hốc xoáy trên đỉnh piston, dẫn về phía bugi Các cổng hút gió xoáy hoặc xáo trộn đặc biệt hỗ trợ quá trình này Thời điểm phun phụ thuộc vào tốc độ piston do đó ở tốc độ piston cao hơn, thời điểm phun và thời điểm đánh lửa cần phải được nâng cao rất chính xác Khi nhiệt độ động cơ thấp, một phần của nhiên liệu trên piston tương đối lạnh sẽ nguội

đi rất nhiều, đến mức không thể cháy sạch hoàn toàn được Khi chuyển từ tải động cơ thấp sang tải động cơ trung bình (do đó nâng thời điểm phun), một phần nhiên liệu có thể bị phun ra sau khoang xoáy, cũng dẫn đến quá trình đốt cháy không hoàn toàn Do đó, các động cơ có hệ thống phun trực tiếp dẫn hướng tường có thể bị phát thải hydrocacbon cao

Hình 2.3: Chế độ nạp đồng nhất [5]

Tiêu đề	Chuyên Đề Động Cơ Phun Xăng Trực Tiếp
Tác giả	Ngô Thành Minh, Nguyễn Sỹ Đức
Người hướng dẫn	TS. Phan Nguyễn Quí Tâm
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	231
Dung lượng	14,18 MB