sử dụng phần mềm techstream trong chẩn đoán động cơ

Phần mềm Techstream là một công cụ chẩn đoán hữu ích để giúp kỹ thuật viên chẩn đoán hoạt động của động cơ, qua đó kiểm tra và sửa chữa những hư hỏng này.. Trong quá trình nghiên cứu và

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Lý do chọn đề tài

Ô tô được coi là phương tiện chính để di chuyển hằng ngày không thể thiểu ở đa số các quốc gia trên thế giới, số lượng sở hữu ô tô ngày càng tăng lên Cũng vì thế mà nhu cầu sửa chữa và bảo dưỡng ngày càng tăng cao, đặc biệt là các hư hỏng liên quan đến hệ thống điều khiển động cơ Để giúp kỹ thuật viên chẩn đoán hoạt động của động cơ và tìm cách khắc phục, các hãng xe trên thế giới đã nỗ lực nghiên cứu phát triển các phần mềm phục vụ cho việc chẩn đoán và sửa chữa nhờ đó nâng cao chất lượng dịch vụ

Với đồ án tốt nghiệp này, nhóm chúng em mong muốn tìm hiểu và áp dụng phần mềm Techstream trong chẩn đoán hoạt động của động cơ (Toyota).

Mục tiêu nghiên cứu

Sử dụng phần mềm Techstream để chẩn đoán hoạt động của động cơ (Toyota)

Từ các lỗi được phát hiện tiến hành tìm hiểu nguyên nhân và tìm cách khắc phục lỗi phát hiện.

Nội dung nghiên cứu

Đề tài thực hiện “Sử dụng phần mềm Techstream trong chẩn đoán động cơ” cụ thể của dòng xe của Toyota sẽ nghiên cứu các nội dung sau:

 Hệ thống chẩn đoán trên động cơ

 Tổng quan về phần mềm Techstream

 Tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ

 Mô phỏng lỗi trong hệ thống điều khiển động cơ đốt trong

Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành đồ án và đạt được các mục tiêu ban đầu của đề tài, nhóm chúng em đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

Phạm vi nghiên cứu

Chẩn đoán tình trạng hoạt động của động cơ (Toyota) thông qua phần mềm chuyên dụng Techstream.

Kế hoạch thực hiện

Đề tài được thực hiện và bố trí như sau:

 Thu thập tài liệu, xác định nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, xác định mục tiêu nghiên cứu, phân tích tài liệu liên quan

PHẦN MỀM TECHSTREAM

Tổng quan về hệ thống chẩn đoán trên động cơ

Chẩn đoán trên xe hay OBD là một thuật ngữ chung đề cập đến khả năng tự chẩn đoán và báo cáo của xe Hệ thống OBD có thể cung cấp trạng thái hoạt động hoặc thông tin của các hệ thống con của xe cho người lái xe hoặc kỹ thuật viên sửa chữa Nếu phát hiện ra vấn đề, hệ thống chẩn đoán lỗi hệ thống sẽ sáng đèn báo trục trặc hoặc MIL Nó hỗ trợ kỹ thuật viên nhanh chóng xác định và sửa chữa các trục trặc trong xe

OBD I: Được sử dụng đầu tiên vào năm 1980 với mục đích chẩn đoán lỗi cho các dòng xe khác nhau Vấn đề của hệ thống OBD I này là chưa có sự đồng nhất Mỗi hãng xe lại phát triển cho riêng mình một loại tiêu chuẩn về khí thải Do đó OBD I bị phụ thuộc rất nhiều vào vấn đề này

 OBD I hiện chỉ được sử dụng để đọc mã lỗi trên những dòng xe đời cũ, ví dụ như Toyota Zace, Mazda Premacy, Daewoo Lanos, Kia Carnival…

 Tuy còn nhiều vấn đề nhưng chúng ta không thể phủ nhận những đóng góp lớn OBD I mang lại trong việc sửa chữa xe Tính hệ thống cơ bản của hệ thống OBD I giúp cho việc chẩn đoán của các kỹ thuật viên có độ chính xác cao hơn và tiết kiệm được nhiều thời gian hơn

Hệ thống OBD I đặt nền tảng cho sự ra đời của OBD II với sự cải tiến hơn, không còn những bất cập về giắc kết nối, chuẩn giao tiếp cũng như quy định bảng mã lỗi

OBD II: Đầu những năm 1990, Hiệp hội kỹ sư ô tô (SAE) và Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO) đã ban hành một bộ tiêu chuẩn mô tả việc trao đổi thông tin kỹ thuật số giữa ECU và một công cụ quét chẩn đoán Tất cả các phương tiện tuân thủ OBD II được yêu cầu sử dụng đầu nối chẩn đoán tiêu chuẩn (SAE J1962) và giao tiếp qua một trong các giao thức truyền thông chuẩn OBD II

 OBD II là một hệ thống máy tính chẩn đoán lỗi động cơ được tích hợp trên tất cả các xe ô tô từ năm 1996 (Mỹ) và 2001 (Châu Âu và Nhật Bản) Cũng giống như hệ thống OBD I, bộ phận ECU nhận tính hiệu từ các cảm biến đầu vào, xử lý thông tin và đưa ra các

4 chỉ báo thông qua đèn cảnh báo trên bảng điều khiển ô tô Hệ thống OBD II giám sát hoạt động của những bộ phận quan trọng trên động cơ, kể cả việc điều khiển lượng khí xả độc hại của xe Ra đời vào cuối những năm 90 của thế kỷ XX, hệ thống OBD II được ví như một đại sứ bảo vệ môi trường của ngành công nghiệp ô tô trên thế giới

 Không có điểm gì khác về cấu tạo, hệ thống OBD II cũng có ECU, chỉ khác là nó có thể có nhiều hơn một bộ điều khiển trung tâm, cổng chẩn đoán DLC3, đèn MIL và hệ thống dây dẫn Các thiết bị chẩn đoán mã lỗi sẽ được cắm vào cổng DLC3 để kết nối với ECU thông qua các đường giao tiếp Từ đó truy cập được và hệ thống dữ liệu, kỹ thuật viên sẽ biết chính xác chiếc xe đang gặp các vấn đề như thế nào thông qua các mã lỗi

2.1.2 Định dạng tiêu chuẩn OBD II

Hình 2.1 Định dạng tiêu chuẩn OBD II

Mã lỗi của hệ thống chẩn đoán ô tô OBD II phải tuân theo định dạng tiêu chuẩn do Hiệp hội kỹ sư ô tô (SAE) đặt ra Sau đây là tóm tắt về định dạng chuẩn hóa DTC:

 Được lưu khi xác nhận có lỗi một hoặc hai hành trình

 Vẫn hoạt động trong 40 chu kỳ không có lỗi

 Freeze Frame được lưu trữ

 Vẫn còn trong lịch sử cho đến khi được xóa

Chữ số đầu tiên biểu thị nhóm khu vực thành phần

 Ví dụ: P = Hệ truyền động, B = Thân xe,

Chữ số thứ hai biểu thị SAE được giám sát hoặc nhà sản xuất cụ thể

 Ví dụ: 0 = SAE được giám sát, 1 = nhà sản xuất cụ thể, 2 = SAE giám sát, 3= nhà sản xuất cụ thể và dành riêng cho SAE

Chữ số thứ ba biểu thị nhóm mã lỗi con

 Ví dụ: 0 = tổng hệ thống, 1 = đo nhiên liệu và không khí,

Chữ số thứ tư và thứ năm cho biết khu vực hoặc thành phần liên quan

2.1.3 Công cụ và tài nguyên chẩn đoán

Có nhiều công cụ khắc phục hư hỏng có thể được sử dụng để xác định và khắc phục chính xác các vấn đề về khả năng lái xe gồm:

 Kinh nghiệm khắc phục hư hỏng

 Tài liệu dịch vụ hệ thống thông tin kỹ thuật (TIS), sách hướng dẫn sửa chữa, sơ đồ nối dây điện và bản tin dịch vụ kỹ thuật

Bộ công cụ chẩn đoán TIS Techstream, tùy thuộc vào loại xe đang chẩn đoán và mối quan tâm của khách hàng, công cụ này cực kỳ có giá trị để thu thập số lượng lớn dữ liệu chẩn đoán trong một khoảng thời gian tương đối ngắn Để khắc phục các vấn đề liên quan đến hệ thống điều khiển động cơ, Techstream cho phép thực hiện nhanh chóng các chức năng sau:

 Đọc và xác định mã lỗi (DTC)

 Hiển thị luồng dữ liệu nối tiếp chứa cảm biến, bộ truyền động và thông tin chẩn đoán

 Lưu trữ và phát lại dữ liệu ảnh chụp nhanh

 Hiển thị trạng thái và kết quả của giám sát OBD II

 Kiểm tra cảm biến và các cơ cấu chấp hành một cách linh hoạt bằng cách sử dụng Active Test

Nếu Techstream không thể giao tiếp với các hệ thống được điều khiển bằng ECU khi kết nối với DLC3, trong khi công tắc máy được bật và Techstream bật thì có vấn đề ở phía xe hoặc phía dụng cụ

 Nếu Techstream được kết nối với một xe khác mà kết nối bình thường thì ta nên kiểm tra mạch điện đường dây liên kết dữ liệu chẩn đoán (Bus-line) hoặc ECU của xe

 Nếu Techstream được kết nối với một phương tiện khác mà vẫn không thể kết nối thì vấn đề có thể nằm ở chính Techstream

Các chức năng của thông dụng của Techstream trong chẩn đoán động cơ:

 Đọc và xác định mã lỗi

 Hiển thị dữ liệu của các cảm biến, các cơ cấu chấp hành và thông tin chẩn đoán

 Lưu trữ lại các dữ liệu được ghi sẵn trong snapshot

 Hiển thị các tình trạng và kết quả của hệ thống giám sát

 Sử dụng Active Test kiểm tra các cảm biến, các cơ cấu chấp hành có hoạt động đúng hay không

2.1.4 Quy trình chẩn đoán sáu bước

Hình 2.3 Quy trình chẩn đoán sáu bước Các bước trong quá trình chẩn đoán:

Bước 1: Xác nhận những phản hồi từ phía khách hàng

 Phân tích các hư hỏng từ những gì mà khách hàng phản hồi

 Xác định các triệu chứng trên xe Tuy nhiên có một số xe có cấu tạo đặc trưng từ nhà sản xuất nhưng khách hàng nhầm tưởng là lỗi, vì thế chúng ta cần giải thích cho khách hàng hiểu

Bước 2: Xác định các triệu chứng liên quan

 Kiểm tra mã lỗi (DTC), xem các dữ liệu hiện hành

 Kiểm tra điện áp ắc quy điện áp tiêu chuẩn là từ 11V đến 14V Tham khảo sách hướng dẫn sửa chữa (RM) để biết thông số kỹ thuật của xe Nếu điện áp ắc quy dưới 11V, chúng ta cần sạc lại hoặc thay ắc quy trước khi tiếp tục

 Xem lịch sử sửa chữa

Bước 3: Phân tích triệu chứng

 Sử dụng sơ đồ mã lỗi để chẩn đoán

 Dựa vào các triệu chứng hư hỏng ở trong sơ đồ triệu chứng hư hỏng của sách hướng dẫn sửa chữa (RM) để chẩn đoán

Tổng quan về phần mềm Techstream

Hình 2.4 Đọc mã lỗi Quá trình đọc mã lỗi (Check DTC) gồm:

Bước 2: Lưu trữ các mã lỗi (DTC, Freeze Frame, )

Bước 3: Xóa mã lỗi để biết được triệu chứng hư hỏng đang hiện hành, tránh đọc nhầm mã đã được sửa chữa ở quá khứ

Bước 4: Sau khi xóa mã lỗi sẽ có các trường hợp có thể xảy ra như:

 Có mã lỗi: Khi chúng ta đã xóa lỗi rồi nhưng vẫn xuất hiện mã lỗi, lúc này ta sử dụng biểu đồ mã lỗi trong sách hướng dẫn sửa chữa (RM) để chẩn đoán và sửa chữa hư hỏng

 Có triệu chứng nhưng không có mã lỗi: Khi xe vẫn có triệu chứng hư hỏng nhưng hệ thống tự chẩn đoán không xác định được thì lúc này chúng ta sử dụng bảng triệu chứng của sách hướng dẫn sửa chữa (RM) để chẩn đoán và sửa chữa hư hỏng

 Không có triệu chứng và không có mã lỗi: Là những lỗi xuất hiện không thường xuyên, có xuất hiện lỗi nhưng lại hết Đối với những lỗi này chúng ta cần mô phỏng lại những trường hợp này để xem lỗi có xuất hiện hay không

Ngoài ra, mã lỗi nên được so sánh với triệu chứng của vấn đề để xem liệu chúng có liên quan hay không Vì lý do này, mã lỗi phải được kiểm tra trước và sau khi xác nhận các triệu chứng, nghĩa là có tồn tại các triệu chứng, có vấn đề hay không để xác định tình trạng hệ thống hiện tại

Biết nơi để tìm thông tin thích hợp giúp tiết kiệm thời gian và giúp đảm bảo sửa chữa chính xác và kịp thời Chúng ta nên làm quen với các nguồn thông tin sau:

 Hệ thống thông tin kỹ thuật (TIS)

 Hướng dẫn sửa chữa (RM)

 Sơ đồ nối dây điện (EWD)

 Bản tin Dịch vụ (SB)

Nếu mã lỗi xuất hiện sau khi hoàn tất quy trình đọc mã lỗi, hãy sử dụng sách hướng dẫn sửa chữa RM cho quy trình chẩn đoán mã lỗi Có rất nhiều thông tin quan trọng trong phần khắc phục hư hỏng mã lỗi của sách hướng dẫn sửa chữa RM, chẳng hạn như: Mô tả hệ thống, mô tả giám sát, chiến lược giám sát, điều kiện kích hoạt điển hình, ngưỡng trục trặc điển hình, sơ đồ nối dây và quy trình kiểm tra Nghiên cứu kỹ thông tin này trước khi bắt đầu chẩn đoán có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về vấn đề và nguyên nhân của nó

2.2.2 Đọc và xác định mã lỗi

2.2.2.1 Các biểu tượng trên màn hình chẩn đoán mã lỗi

Hình 2.5 Màn hình mã lỗi TIS Techstream hiển thị tất cả thông tin mã lỗi cụ thể của ECU trên một màn hình, bao gồm tên mã và mô tả, đồng thời chỉ định nó là mã lỗi hiện tại, đang chờ xử lý, lịch sử hoặc cố định Các con số bên dưới tương ứng với chú thích số trong hình minh họa

1 Các cột này hiển thị mã lỗi dưới dạng mã lỗi hiện tại, đang chờ xử lý, lịch sử hoặc cố định

2 Sử dụng nút tẩy để xóa mã lỗi, snapshot, Freeze Frame data,

3 Để truy cập dữ liệu Freeze Frame, ta nhấp vào biểu tượng bông tuyết bên cạnh mã lỗi hoặc đánh dấu mã lỗi và nhấp vào nút bông tuyết ở cuối màn hình

4 Sử dụng để lưu trữ các mã lỗi, Freeze Frame Data, Monitor Information vào tab dữ liệu lưu trữ Nếu mã lỗi không được lưu trữ từ màn hình mã lỗi hoặc màn hình giám sát

12 thì mã lỗi hiện tại, trạng thái và kết quả giám sát sẽ không được lưu vào tab dữ liệu lưu trữ và không thể truy cập được sau này

Mã lỗi chẩn đoán được đặt khi ECM phát hiện trục trặc trong bộ phận hoặc hệ thống được giám sát Có hai loại mã lỗi:

 Mã lỗi một hành trình

 Mã lỗi hai hành trình

2.2.2.2 Đèn MIL Đèn MIL (Malfunction Indicator Light) là bộ phận phát ra tín hiệu cho chủ xe biết hệ thống đang gặp phải hư hỏng cần sửa chữa

Trip được định nghĩa là một hành trình truyền động, vận hành động cơ có chứa tất cả các điều kiện cần thiết để thực hiện một kiểm tra cụ thể Một số mã lỗi có thể yêu cầu chu trình khởi động, trong khi những mã lỗi khác chỉ yêu cầu chu trình đánh lửa bật

Một hành trình theo hệ thống OBD II bao gồm một lần khởi động động cơ sau khoảng thời gian tắt động cơ, với thời gian di chuyển của xe đủ để cho phép các trình tự giám sát của hệ thống giám sát OBD II hoàn thành các kiểm tra của chúng Xe phải được lái trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau để thực hiện tất cả các bài kiểm tra

Tiêu chuẩn OBD II định nghĩa chu kỳ khởi động là một khoảng thời gian xe vận hành, sau khi động cơ được bật, trong đó nhiệt độ nước làm mát đạt khoảng 80 đến 87℃ ECM xác định khởi động nguội bằng cách so sánh nhiệt độ nước làm mát động cơ (ECT) và nhiệt độ khí nạp (IAT)

Hình 2.6 Đèn MIL trên một hành trình

Có một số mã lỗi sẽ được thiết lập trong một hành trình Mã lỗi một hành trình sẽ lưu trữ một mã có thể quan sát được trên màn hình mã lỗi, thiết lập Freeze Frame và bật đèn MIL Ngoài ra, tùy thuộc vào năm sản xuất, mã lỗi sẽ được lưu trữ cố định

Hình 2.7 Đèn MIL trên hai hành trình

Khi phát hiện lỗi liên quan đến khí thải trên hai hành trình lần đầu tiên, mã lỗi liên quan đến lỗi đó sẽ được lưu dưới dạng mã đang chờ xử lý Nếu lỗi xảy ra lần nữa ở hành trình thứ hai thì mã lỗi sẽ được lưu dưới dạng mã lỗi hiện hành, mã lỗi cố định và đèn MIL sáng Ngoài ra, mã lỗi và Freeze Frame được ghi lại trong bộ nhớ Mã đang chờ xử lý sẽ bị xóa nếu quá trình kiểm tra giám sát không phát hiện ra lỗi trong cùng điều kiện ở hành trình tiếp theo

CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

Tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ ECM

3.1.1 Mạch phân phối điện của ECM

Hình 3.1 Hệ thống điều khiển động cơ (ECM)

Hệ thống điều khiển điện tử của động cơ bao gồm:

 Cảm biến đầu vào: Cảm biến phát hiện các tình trạng động cơ khác nhau Các cảm biến chuyển đổi các điều kiện vận hành của động cơ chẳng hạn như nhiệt độ, vòng/phút, vị trí bướm ga và các yếu tố khác thành tín hiệu điện mà ECM liên tục theo dõi

 ECM : ECM sử dụng dữ liệu đầu vào của cảm biến và lập trình bên trong nó để xác định đầu ra nào cần thiết để vận hành động cơ và hệ thống giám sát khí thải ECM cũng có thể điều khiển các chức năng khác của xe như điều khiển hộp số Lập trình ECM bổ sung thực hiện kiểm tra tự chẩn đoán và lưu trữ mã lỗi chẩn đoán nếu phát hiện thấy hư hỏng Mỗi hệ thống điều khiển ECM có thể được phân loại theo mối quan hệ của nó với nhu cầu vận hành động cơ cơ bản:

1 Hệ thống cảm ứng không khí

4 Hệ thống giám sát khí thải

 Bộ chấp hành : Thiết bị truyền động điều khiển hoạt động của các thành phần hệ thống ECM điều khiển hoạt động của nhiều thiết bị điện khác nhau (relay, động cơ, cuộn dây và đèn báo) Khi hoạt động của bộ truyền động thay đổi điều kiện vận hành của động cơ, dữ liệu cảm biến sẽ phản ánh những thay đổi này trở lại ECM phản hồi và liên tục điều chỉnh hoạt động của bộ truyền động theo yêu cầu

3.1.2 Mạch nguồn và Mass của ECM

Hình 3.2 Mạch nguồn và Mass Mạch nguồn là các mạch điện cung cấp điện cho ECM của động cơ Các mạch điện này bao gồm: Cầu chì, công tắc máy, relay chính EFI,…

Mạch nguồn được xe ô tô sử dụng thông thường có hai loại:

 Loại điều khiển bằng công tắc máy: Dùng cho các xe đời cũ chỉ cần bật công tắc máy nguồn sẽ được cấp qua relay

 Loại điều khiển bằng ECM động cơ: Dùng cho các xe đời mới cuộn dây relay được đấu mass sẵn (mạch âm chờ) chờ ECM cấp dương cho chân M-REL

Mạch nguồn phải tra đúng theo sơ đồ thiết kế của xe, vì mỗi xe có động cơ có thể khác nhau nên hệ thống điều khiển động cơ khác nhau

Nguồn điện cũng cần thiết để ECM giao tiếp với máy tính bên ngoài Techstream thông qua liên kết giao tiếp chẩn đoán (DLC3) Các quy định hiện hành của hệ thống chẩn đoán Obd II yêu cầu phải có DLC tiêu chuẩn

ECM sử dụng hai loại bộ nhớ:

 Volatile Memory: Thông tin bị mất khi mất điện như mã lỗi và các giá trị hiện tại về thời điểm đánh lửa, Fuel Trim,… ECM duy trì Volatile Memory bằng nguồn ắc quy Khi ngắt kết nối ắc quy, ECM có thể phải học lại các đặc tính vận hành của từng phương tiện đã được lưu trong Volatile Memory

 Non-Volatile Memory: Thông tin vẫn còn ngay cả khi mất điện Lập trình ECM cơ bản là một ví dụ về Non-Volatile Memory và vẫn duy trì ngay cả khi ngắt kết nối ắc quy

ECM có nhiều mass và nó thường là đường nối mass cho các cảm biến và bộ chấp hành Các kết nối nối mass sạch sẽ, chắc chắn cũng quan trọng như các kết nối nguồn để hệ thống điều khiển động cơ hoạt động hiệu quả Mass thường được xác định bằng chữ (ví dụ: E, GND, Ground, ) Nhiều dây nối mass từ ECM thường được gắn vào sườn xe

ECM gửi điện áp ra 5 V không đổi từ mạch ổn áp 5 V trên đường tín hiệu điều khiển điện áp (VC hoặc VCC) Điện áp này được sử dụng bởi nhiều cảm biến bao gồm cảm biến áp suất và vị trí

Nếu có hư hỏng trong mạch ổn áp 5 V hoặc ngắn mạch VC, nguồn điện cấp cho bộ vi xử lý sẽ bị ngắt, làm cho ECM ngừng hoạt động và động cơ bị chết máy

Tình trạng đoản mạch VC chạm mass có thể xảy ra ở nhiều vị trí và nó thường bị nhầm với ECM bị lỗi Triệu chứng rõ ràng nhất của việc VC chạm mass là thiếu giao tiếp giữa Techstream và ECM/ECU của xe Đèn MIL có thể sáng hoặc không sáng và xe có thể khởi động hoặc không.

Cảm biến lưu lượng khí nạp

3.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 3.4 Cảm biến lưu lượng khí nạp Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF): Chuyển đổi thể tích không khí hút vào động cơ thành tín hiệu điện áp Tín hiệu này ảnh hưởng đáng kể đến việc tính toán tải động cơ của ECM Tải trọng động cơ xác định lượng nhiên liệu cần phun, khi nào đốt cháy hỗn hợp không khí, nhiên liệu và khi nào cần chuyển số

Cảm biến MAF được đặt trực tiếp trong luồng khí nạp, giữa bộ lọc không khí và bướm ga

Nguyên lý hoạt động: Không khí đi qua làm mát dây sấy, do đó điện trở của dây sấy tăng, làm cho dòng điện chạy qua dây sấy tăng lên để duy trì nhiệt độ không đổi Bằng cách kiểm tra dòng điện qua dây sấy, ECM sẽ xác định được lượng không khí nạp vào động cơ

 Một điện trở nhiệt có điện trở thay đổi theo nhiệt độ

 Một bộ điều khiển điện tử

 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT)

Nhiệt điện trở đo nhiệt độ của không khí đi vào Dây nhiệt được duy trì ở nhiệt độ không đổi nhờ mạch điều khiển điện tử

 Lưu lượng không khí tăng lên sẽ khiến dây sấy mất nhiệt nhanh chóng

 Bộ điều khiển điện tử sẽ bù lại bằng cách gửi thêm dòng điện qua dây sấy

Bộ điều khiển điện tử phát ra tín hiệu điện áp (thường là VG) tỷ lệ với dòng điện dây sấy, cho phép ECM xác định tải động cơ

3.2.2 Mạch điện của cảm biến lưu lượng khí nạp

Hình 3.5 Mạch điện cảm biến lưu lượng khí nạp

Mặc dù đầu ra cảm biến MAF nằm trong khoảng từ 0 đến 5 V nhưng nó cần có điện áp ắc quy đầy để đáp ứng dòng điện cao của dây sấy platinum Điện áp ắc quy được cung cấp cho cảm biến MAF bằng Relay EFI MAIN Cảm biến MAF có các thiết bị đầu cuối sau:

 + B là điện áp ắc quy cho cảm biến MAF

 VG là mạch tín hiệu cảm biến MAF

 E2G là mass của cảm biến MAF

Cảm biến IAT có các thiết bị đầu cuối sau:

 THA cung cấp điện áp 5V từ ECM thông qua một điện trở có giá trị cố định tới cảm biến IAT

 E2 là mass của cảm biến IAT.

Misfire

Hình 3.6 Misfire Để theo dõi tình trạng misfire, ECM sử dụng cả cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) và cảm biến vị trí trục cam (CMP) Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) được sử dụng để đo sự thay đổi tốc độ quay của trục khuỷu Ở kỳ sinh công, trục khuỷu tăng tốc Nếu xy-lanh bị misfire, trục khuỷu sẽ giảm tốc Cảm biến vị trí Trục cam (CMP) được sử dụng để xác định các xy-lanh bị misfire cụ thể

Khi động cơ không nổ máy, nồng độ hydrocarbon (HC) cao sẽ đi vào khí thải Nồng độ HC cao có thể làm tăng mức phát thải khí thải Nồng độ HC cao cũng có thể làm tăng nhiệt độ của bộ trung hòa khí xả 3 thành phần (TWC), điều này có thể gây hư hỏng TWC Để ngăn chặn sự gia tăng lượng khí thải này và hạn chế khả năng hư hỏng do nhiệt TWC, ECM sẽ giám sát tỷ lệ misfire

Bộ giám sát misfire hoạt động trong điều kiện vận hành và lái xe bình thường của động cơ và được ECM sử dụng để xác định xem động cơ có gặp trục trặc đến mức thải ra các chất ô nhiễm vào khí quyển hay không

Misfire được tính khi sự thay đổi tốc độ quay của trục khuỷu vượt quá ngưỡng xác định trước Khi nhiệt độ của TWC đạt đến điểm suy giảm nhiệt, ECM sẽ nhấp nháy đèn MIL ECM theo dõi từng lần misfire, cộng chúng lại và tính trung bình theo thời gian để xác định xem tỷ lệ misfire có đủ cao để khiến xe vượt quá giới hạn các tiêu chuẩn phát thải hay không, nếu có ECM sẽ bật đèn MIL và thiết lập mã lỗi Bộ giám sát misfire động cơ là một bộ giám sát liên tục

Có hai loại giám sát tình trạng misfire: Loại A và B

Giám sát misfire Loại A là misfire nghiêm trọng đến mức làm hỏng bộ lọc khí thải

 ECM sẽ nhấp nháy đèn MIL nếu việc misfire dẫn đến nhiệt độ xúc tác là 1832℉ (1000 ℃) trở lên

 ECM sẽ nhấp nháy đèn MIL trong hành trình đầu tiên khi phát hiện thấy hư hỏng nhưng đèn MIL sẽ không sáng ổn định (mã lỗi được lưu trữ) cho đến khi đáp ứng các điều kiện trên hành trình thứ 2

 Thời lượng của giám sát tình trạng misfire loại A dựa trên 200 vòng quay trục khuỷu

 Giám sát tình trạng misfire loại B là misfire ít nghiêm trọng hơn loại A do suy giảm chất thải Misfire loại B sẽ không làm hỏng bộ lọc khí thải

ECM sẽ bật đèn MIL sau hai hành trình liên tiếp mà phát hiện được hư hỏng Thời lượng của giám sát tình trạng loại B dựa trên 1000 vòng quay trục khuỷu

Hình 3.7 Bộ đếm đánh lửa

Bộ đếm đánh lửa (tham số đánh lửa) biểu thị số sự kiện đánh lửa báo cáo cho TIS Techstream đã xảy ra trong chu kỳ đánh lửa hiện tại Chu kỳ đánh lửa là 1000 vòng đối với hầu hết các xe đời 1998 trở về trước và 200 vòng đối với hầu hết các xe đời 1999 trở về sau

Mẫu 1998 trở về trước: TIS Techstream sẽ hiển thị quá trình tuần hoàn của bộ đếm đánh lửa ở các mức khác nhau dựa trên số lượng xy-lanh Mỗi xy-lanh trong động cơ bốn thì sẽ bắn 500 lần trong 1000 vòng quay Do đó, động cơ bốn xy-lanh sẽ tạo ra 2000 lần đánh lửa trong 1000 vòng quay, động cơ sáu xy-lanh sẽ tạo ra 3000 lần đánh lửa trong 1000 vòng quay và động cơ tám xy-lanh sẽ tạo ra 4000 lần đánh lửa trong 1000 vòng quay Mẫu 1999 trở về sau: TIS Techstream sẽ hiển thị quá trình tuần hoàn của bộ đếm đánh lửa ở các mức khác nhau dựa trên số lượng xy-lanh Mỗi xy-lanh trong động cơ bốn thì sẽ cháy 100 lần trong 200 vòng quay Do đó, động cơ bốn xy-lanh sẽ tạo ra 400 lần đánh lửa trong 200 vòng quay, động cơ sáu xy-lanh sẽ tạo ra 600 lần đánh lửa trong 200 vòng quay và động cơ tám xy-lanh sẽ tạo ra 800 lần đánh lửa trong 200 vòng quay

Hình 3.8 Data List Misfire Data List Misfire cung cấp thông tin chọn lọc liên quan đến xy-lanh mất lửa Data List Misfire từ các phương tiện có cổng kết nối USB-II và CAN-OBD II sẽ khác nhau

 Ignition Trig Count: Đại diện cho bộ đếm đánh lửa và cho biết có bao nhiêu sự kiện đánh lửa ở tất cả các xy-lanh đã xảy ra trong chu kỳ 200 vòng quay hiện tại (xe 1999 trở về sau) Khi bộ đếm đánh lửa đang quay, bộ giám sát tình trạng misfire đang hoạt động và báo cáo cho TIS Techstream

 Cylinder # Misfire Count: Thông số cho biết số lần (0–100) xy-lanh đã bị misfire trong chu kỳ bộ đếm đánh lửa hiện hành Giá trị trên 0 biểu thị xy-lanh mất lửa Đối với động cơ sáu và tám xy-lanh, ECM không được đặt các mã lỗi xy-lanh đánh lửa cụ thể ở động cơ có RPM cao và chỉ có thể đặt mã lỗi P0300 trong tình trạng này

 Misfire Margin (CAN OBD II vehicles): Các thông số này cho biết tỷ lệ phần trăm khả năng xảy ra misfire sẽ không xảy ra Tỷ lệ phần trăm âm cho thấy đang xảy ra hiện tượng misfire Tỷ lệ phần trăm dương cao cho thấy khả năng xảy ra misfire thấp trong điều kiện hiện tại

 Cat OT MF F/C: Chất xúc tác OT MF F/C là viết tắt Catalyst Over Temperature Misfire Fuel Cut Lịch sử và tham số xy-lanh riêng lẻ sẽ được được bật khi xảy ra hiện tượng misfire loại A và các kim phun nhiên liệu đã bị tắt

Hình 3.9 Giám sát Misfire Các giám sát misfire đếm số lần misfire cho tất cả các xy-lanh, từng xy-lanh và theo dõi số lần misfire trung bình từ các hành trình trước đó

Mỗi lần đếm đại diện cho một xy-lanh bị misfire Kiểm tra cung cấp số lần misfire từ hành trình trước Điều này được đặt lại về 0 sau khi động cơ đã bắt đầu

MISFIRE RATE: Tổng số vụ misfire cho tất cả các xy-lanh

MISFIRE RATE 1: Số lần đếm misfire cho xy-lanh 1

Cảm biến Oxy và A/F

3.4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến Oxy

Hình 3.13 Vị trí cảm biến Oxy với động cơ có xy lanh thẳng hàng

Như hình 3.13 chúng ta có thể thấy trên động cơ thông thường sẽ có hai cảm biến Oxy (đối với động cơ có xy-lanh thẳng hàng), còn đối với những động cơ khác V6, V8 thì số lượng cảm biến Oxy sẽ khác

Vị trí của cảm biến Oxy đối với xe xy-lanh thẳng hàng: Một cảm biến Oxy sẽ nằm trước bộ lọc khí thải (Catalyst Converter) và một cảm biến Oxy nằm sau bộ lọc khí thải

Cả hai cảm biến này về cấu tạo thì cơ bản là giống nhau nhưng về chức năng là hoàn toàn khác nhau

Cảm biến Oxy thứ nhất nằm trước bộ lọc khí thải, thường gọi là cảm biến Oxy 1 Chức năng chính của nó là nhận biết được lượng Oxy còn sót lại trong khí thải để báo về ECM dưới dạng điện áp, ECM sẽ căn cứ mức điện áp báo về biết được tỉ lệ hòa khí có đúng không, quá trình cháy có hiệu quả không, từ đó điều chỉnh lại bằng cách điều chỉnh lượng phun nhiên liệu

Cảm biến Oxy thứ hai giống hoàn toàn với cảm biến Oxy thứ nhất nhưng chức năng của nó là để giám sát hoạt động của bộ lọc khí thải Nó cũng sẽ đo lượng Oxy còn lại sau khi qua bộ lọc khí thải Nếu bộ lọc khí thải làm việc tốt thì thường những khí độc ví dụ

NOx, CO, HC sẽ phản ứng với Oxy vì vậy, nếu như bộ lọc khí thải hoạt động tốt thì khí thải sau khi qua bộ lọc khí thải thì lượng Oxy còn lại rất thấp

Hình 3.14 Vị trí cảm biến Oxy Đối với động cơ chữ V có sẽ có hai hàng xy-lanh:

 Cảm biến O2 trước bộ lọc khí thải được ECM sử dụng để điều chỉnh tỷ lệ không khí/nhiên liệu ở vị trí B1S1 (Bank 1 Sensor 1) và B2S1 (Bank 2 Sensor 1)

 Cảm biến O2 sau bộ lọc khí thải được sử dụng để giám sát và giám sát hiệu suất của bộ lọc khí thải và ở vị trí B2S2 (Bank 2 Sensor 2) và B1S2 (Bank 1 Sensor 2)

Hình 3.15 Cấu tạo cảm biến Oxy

Có hai loại cảm biến Oxy:

Loại làm bằng Ziconia (ZrO2): Loại được làm bằng Ziconia và được phủ 1 lớp Platin ở bề mặt tiếp xúc với khí xả, có đường dẫn không khí đi vào bên trong lõi cảm biến Bề mặt làm việc của cảm biến tiếp xúc trực tiếp với khí xả, trong lõi của cảm biến có đường đưa không khí từ ngoài vào, sự chênh lệch về nồng độ Oxy giữa 2 bề mặt của cảm biến sẽ tạo ra một điện áp (từ 0.1 – 0.9 V)

 Cảm biến Oxy làm việc trên dựa vào độ chênh lệch nồng độ Oxy giữa hai bề mặt của cảm biến Cảm biến sẽ làm việc tốt ở nhiệt độ 400℃, cho nên người ta bố trí một dây sấy trong cảm biến để giúp cảm biến nhanh đạt đến nhiệt độ làm việc khi động cơ nguội

 Cảm biến Oxy sẽ có một chân nối về mass còn một chân sẽ nối vỡi chân Ox của ECU Tín hiệu điện áp gửi về ECU thông qua chân Ox sẽ được so sánh với điện áp lý tưởng của của cảm biến Oxy là 0.45 V

Loại làm bằng Titanium: Loại này làm bằng titanium, loại này ít dùng vì giá thành rất đắt (phản ứng nhanh hơn, không còn đưa không khí đi vào lõi của cảm biến, độ bền cao hơn), loại này thay đổi điện trở theo nồng độ Oxy trong khí thải

Hình 3.16 Khảo sát tín hiệu điện áp của cảm biến Oxy Nếu nồng độ Oxy trong khí thải thấp dẫn đến sự chênh lệch nồng độ Oxy cao do quá trình cháy làm cháy hết Oxy từ đó điện áp phát ra cao và lớn hơn 0.45 V (khoảng 0.6 – 0.9 V) Có thể thấy lúc này hỗn hợp không khí/nhiên liệu đang giàu (ít gió, giàu xăng)

Nếu hỗn hợp không khí/nhiên liệu đạt trang thái lý tưởng nghĩa là điện áp của cảm biến Oxy phát ra là 0.45 V tương ứng với tỷ lệ A/F là 14.7/1

Nếu nồng độ Oxy trong khí thải cao dẫn đến sự chênh lệch nồng độ Oxy thấp do có lượng lớn Oxy không tham gia vào quá trình cháy từ đó điện áp phát ra thấp và thấp hơn 0.45 V (khoảng 0.1 – 0.4 V) Có thể thấy lúc này hỗn hợp không khí/nhiên liệu đang nghèo (nhiều gió, ít xăng)

Hình 3.17 Đường đặc tính của cảm biến Oxy Quan sát trên đường đặc tính của cảm biến Oxy chúng ta có thể thấy: Nếu trong khí thải có lượng Oxy ít tương ứng với hỗn hợp A/F giàu thì điện áp sinh ra gần với 1 V Còn tại mức lý tưởng điện áp thay đổi rất nhanh ở mức 0.45 V tương ứng với tỷ lệ A/F là 14.7/1 Còn khi hỗn hợp nghèo thì điện áp giảm nhanh về gần 0.1 V

Qua đường đặc tính chúng ta có thể thấy rằng cảm biến Oxy chỉ xác định được hỗn hợp A/F giàu hay nghèo, còn mức độ giàu bao nhiêu hay nghèo bao nhiêu thì cảm biến Oxy không xác định rõ được Cảm biến Oxy thường chỉ đo được tỉ lệ hòa khí trong dãy từ 12/1 đến 17/1

Hình 3.18 Bộ sấy trong cảm biến Oxy Cảm biến Oxy không thể tạo ra tín hiệu điện áp chính xác cho đến khi đạt nhiệt độ làm việc là trên 750 ℉ (400 ℃) Nó phải đạt đến nhiệt độ đó một cách nhanh chóng và duy trì ở nhiệt độ đó để hoạt động hiệu quả Để giúp cảm biến Oxy đạt đến nhiệt độ hoạt động nhanh chóng khi động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng thì nhà sản xuất đã trang bị cho cảm biến Oxy một bộ sấy Lấy nguồn điện +B sau công tắc máy và một chân chạy về ECM là chân HT ( dùng để điều khiển bộ sấy trong cảm biến Oxy)

Hệ thống nhiên liệu

Hình 3.25 Fuel Trim Fuel Trim là sự hiệu chỉnh nhiên liệu bù thêm vào hoặc giảm bớt đi của ECM nhằm giữ cho tỉ lệ hòa khí luôn đạt được tỉ lệ tiêu chuẩn 14.7 /1

Quá trình này diễn ra liên tục khi cảm biến Oxy phát hiện quá nhiều Oxy, ECM sẽ giả định rằng hỗn hợp không khí/nhiên liệu đang nghèo (nhiều không khí, ít nhiên liệu) và thêm nhiều nhiên liệu hơn Khi có quá ít Oxy trong khí thải ECM sẽ giả định rằng hỗn hợp không khí/nhiên liệu đang giàu (ít không khí, nhiều nhiên liệu), ECM sẽ làm giảm lượng nhiên liệu Ta có thể hiểu cơ bản là bù nhiên liệu

Tỷ lệ A/F hay hệ số lamda 14,7/1 (14,7g không khí trên 1g nhiên liệu) là tối ưu nhất Với tỉ lệ không khí/nhiên liệu lý tưởng được đảm bảo, quá trình cháy trong động cơ sẽ tối ưu Các sản phẩm độc hại sau quá trình cháy như CO, HC sẽ ở mức thấp nhất Hàm lượng

NOx lại khác, nó phụ thuộc vào nhiệt độ buồng đốt

Hình 3.26 Close Loop Theo lý thuyết thì tỉ lệ hòa khí tối ưu hoàn hảo nhất khi động cơ hoạt động ở chế độ vòng lặp khép kín Close Loop là 14.7/1 Nếu như tỉ lệ này nhỏ hơn 14.7 /1 ví dụ khoảng 12/1 có nghĩa ít không khí ít hơn tiêu chuẩn nên hỗn hợp giàu Hỗn hợp giàu này giúp cho động cơ có thể sản sinh ra nhiều công suất hơn, mạnh hơn, bốc hơn nhưng cũng gây tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn và lượng khí thải sinh ra nhiều hơn

Ngược lại nếu như tỉ lệ hòa khí lớn hơn 14.7/1 ví dụ khoảng 16/1, nghĩa là nhiều không khí hơn tiêu chuẩn nên hỗn hợp nghèo Động cơ cháy nghèo sẽ gây tình trạng quá nhiệt động cơ, quá nhiệt có thể dẫn đến kích nổ gây mất công suất động cơ, khi mất công suất (xe yếu và lì) người lái thường có thói quen đạp ga nhiều hơn, mà càng đạp ga thì xe cũng không cải thiện công suất được bao nhiêu do xe đang kích nổ mà sẽ càng tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn

Như vậy hỗn hợp quá giàu hay quá nghèo đều không tốt đối với động cơ và gây tiêu hao nhiên liệu và dĩ nhiên ECM sẽ điều chỉnh điều này nhờ vào tín hiệu của cảm biến A/F gửi về và Fuel Trim sẽ phản ánh điều đó cho chúng ta biết Hiểu một cách đơn giản, nghĩa là khi động cơ đang nghèo Fuel Trim sẽ bù nhiên liệu vào, còn khi động cơ đang giàu Fuel Trim sẽ giảm nhiên liệu đi

3.5.2 Short Term Fuel Trim và Long Term Fuel Trim

Hình 3.27 Short Term Fuel Trim và Long Term Fuel Trim Short Term Fuel Trim (STFT) là thông số thể hiện sự bù nhiên liệu khi động cơ mới khởi động Giá trị này thay đổi nhanh và có thể xoay quanh một giá trị tùy thuộc vào tải trọng, tốc độ, nhiệt độ động cơ Nếu như biểu đồ của nó giống dạng hình sin là tốt Các giá trị thường nằm trong khoảng – 10 đến + 10 %, mặc dù giá trị này có thể nhảy lên tới 25 % hoặc hơn

 Sử dụng máy quét chẩn đoán sẽ hiển thị STFT dưới dạng phần trăm với “–” hoặc

“+” trong chế độ dữ liệu trực tiếp Live Data Ví dụ: Nếu xe bị rò rỉ chân không nhỏ, ta sẽ thấy STFT tăng lên (từ +10 đến 15%) khi không tải và giảm xuống (từ +3 đến 5%) ở tốc độ cao hơn

Long Term Fuel Trim (LTFT) là thông số thể hiện sự bù nhiên liệu dài hạn để cân bằng hỗn hợp nhiên liệu trong một khoảng thời gian xác định trước Giá trị này chính xác hơn về cách thức hỗn hợp nhiên liệu được điều chỉnh để bù cho những thay đổi về tỷ lệ

A/F xảy ra bên trong động cơ Về bản chất LTFT chính là giá trị trung bình trong một khoảng thời gian của STFT, vì vậy LTFT sẽ phụ thuộc vào STFT Bởi sau một khoảng thời gian dài nó mới cập nhật cho nên nó sẽ rất ít thay đổi

 Long Term Fuel Trim là phần bù dài hạn của tỷ lệ không khí/nhiên liệu cơ bản Ví dụ, nếu theo thời gian, động cơ dần dần phát triển một lỗ rò rỉ chân không nhỏ, nó làm cho động cơ chạy nghèo hơn (nhiều không khí và ít nhiên liệu hơn) Về lâu dài, máy tính động cơ ECM sẽ bù đắp tình trạng này bằng cách điều chỉnh mức LTFT để phun thêm nhiên liệu Mức LTFT cũng được hiển thị dưới dạng phần trăm với dấu “–” hoặc “+” trong một công cụ quét chẩn đoán Ví dụ, mức LTFT ở mức +5% có nghĩa là ECM hoặc PCM đã thêm một lượng nhiên liệu, mặc dù 5% được coi là trong phạm vi bình thường

3.5.3 Chẩn đoán hệ thống nhiên liệu

ECM thực hiện từ ước tính ban đầu về thời gian phun Đầu vào quan trọng nhất của ECM liên quan đến thời gian phun cơ bản là tín hiệu RPM của động cơ (NE) và lượng không khí được xác định bởi cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF) Để giúp tăng độ chính xác và tinh chỉnh phép tính ban đầu, ECM sẽ sử dụng các hiệu chỉnh phun để phù hợp với các điều kiện vận hành khác nhau Điều này tạo nên thời gian phun ban đầu và được biểu thị bằng giá trị cắt giảm nhiên liệu 0% trên TIS Techstream Nếu điện áp cảm biến khí thải đúng như ECM mong đợi thì thời gian phun ban đầu sẽ không thay đổi và tỷ lệ hao hụt nhiên liệu sẽ duy trì ở mức 0%

Hình 3.28 Closed Loop và Open Loop

Khi ECM đang điều chỉnh thời gian phun dựa trên phản hồi của cảm biến khí thải, nó được gọi là điều khiển nhiên liệu “Closed Loop” Khi ECM bỏ qua thông tin cảm biến khí thải, nó được gọi là “Open Loop” Trạng thái vòng lặp có thể thay đổi vì nhiều lý do và có thể được hiển thị theo nhiều cách khác nhau trên Techstream

Trong điều kiện bình thường, ECM sẽ ở trạng thái Open Loop cho đến khi cảm biến Oxy hoặc A/F (S1) đạt đến nhiệt độ hoạt động Khi cảm biến Oxy hoặc A/F (S1) đạt đến nhiệt độ làm việc, ECM sẽ chuyển sang chế độ Closed Loop Xe được trang bị cảm biến A/F (S1) sẽ đi vào chế độ Closed Loop nhanh hơn nhiều so với xe được trang bị cảm biến Oxy (S1)

Hình 3.29 Các thông số và giá trị của Fuel Trim Nếu giá trị Fuel Trim là dương, mã lỗi (P0171,P0174) ECM kết luận rằng động cơ đang chạy có hỗn hợp không khí/nhiên liệu nghèo dựa trên kết quả đọc của cảm biến khí thải và tăng thời gian phun trong chu kỳ phun, cháy tiếp theo

Cảm biến nhiệt độ

3.6.1 Tổng quan cảm biến nhiệt độ

Hình 3.36 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ ECM điều chỉnh nhiều hệ thống khác nhau dựa trên nhiệt độ Điều quan trọng để các hệ thống này hoạt động bình thường là động cơ phải đạt đến nhiệt độ vận hành và nhiệt độ được báo hiệu chính xác đến ECM Ví dụ, để phun lượng nhiên liệu thích hợp, ECM phải biết nhiệt độ động cơ chính xác

Hai cảm biến nhiệt độ chính được sử dụng để điều khiển động cơ là ECT và IAT

 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (ECT) cảm biến phản ứng với những thay đổi về nhiệt độ nước làm mát động cơ và thường được đặt trong đường dẫn nước làm mát ngay trước bộ điều nhiệt Tín hiệu cảm biến ECT rất quan trọng đối với nhiều chức năng của ECM bao gồm phun nhiên liệu, thời điểm đánh lửa, thời điểm van biến thiên và chuyển số

 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (IAT) Cảm biến phát hiện nhiệt độ của luồng không khí đi vào động cơ Nó thường được tích hợp vào cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF) nằm trong ống nạp khí Các tín hiệu cảm biến IAT được ECM sử dụng để điều khiển thêm hoặc hiệu chỉnh quy trình chẩn đoán động cơ và phun nhiên liệu

Hình 3.37 Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ Mặc dù cảm biến ECT và IAT đo nhiệt độ khác nhau nhưng chúng hoạt động theo cùng một cách Tín hiệu điện áp từ cảm biến sẽ cho ECM biết nhiệt độ ở cảm biến là bao nhiêu Khi cảm biến nóng lên, tín hiệu điện áp giảm Sự giảm tín hiệu điện áp này là do điện trở cảm biến giảm

Cảm biến nhiệt độ được mắc nối tiếp với một điện trở có giá trị cố định bên trong ECM ECM cung cấp điện áp 5V cho mạch và đo sự thay đổi điện áp giữa điện trở có giá trị cố định và cảm biến nhiệt độ:

 Khi cảm biến nguội, điện trở của nó cao và tín hiệu điện áp cao

 Khi cảm biến nóng lên, điện trở của nó giảm và tín hiệu điện áp giảm

3.6.2 Chẩn đoán và kiểm tra cảm biến nhiệt độ

Hình 3.38 Chẩn đoán và kiểm tra cảm biến nhiệt độ Mục đích của quy trình chẩn đoán cảm biến nhiệt độ là để cô lập và xác định các lỗi cảm biến trái ngược với các lỗi mạch và ECM Mạch cảm biến nhiệt độ được kiểm tra:

 Mạch hở: Mạch hở (điện trở cao) sẽ đọc nhiệt độ lạnh nhất có thể (-40°C)

 Đoản mạch: Đoản mạch (điện trở thấp) sẽ đọc nhiệt độ cao nhất có thể (140℃)

Lưu ý rằng ở đầu trên của thang đo nhiệt độ/điện trở, điện trở cảm biến thay đổi rất ít Điện trở tăng thêm trong mạch ở nhiệt độ cao hơn có thể khiến ECM cho rằng số đọc lạnh hơn nhiệt độ thực tế khoảng 20°C–30°C

Data List Techstream có thể giúp tiết lộ những kết quả đọc không chính xác như vậy Các mã lỗi của cảm biến nhiệt độ nước làm mát:

 Có thể xảy ra vì một trong những lý do sau: Ngắn mạch trong mạch cảm biến, hở mạch của cảm biến, hư hỏng cách điện của các dây cảm biến, hư hại cho các yếu tố bên trong cảm biến

 Khắc phục hư hỏng lỗi P0115: Sửa chữa hoặc thay thế dây đi từ ECU đến cảm biến, sửa chữa hoặc thay thế đầu nối điện của cảm biến, thay thế cảm biến bằng một cái mới Lỗi P0115 không phải là lỗi nghiêm trọng và ngay cả khi nó xuất hiện, chiếc xe có

70 thể được sử dụng Tuy nhiên, những khó khăn gây ra trong hoạt động của động cơ sẽ đòi hỏi hư hỏng phải được giải quyết càng sớm càng tốt

 Lỗi P0116 cho biết tín hiệu nằm ngoài phạm vi (phạm vi/hiệu suất của mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ) Nó xảy ra khi các số đọc điện áp từ cảm biến nhiệt độ đến ECU không thay đổi từ thời điểm khởi động động cơ ở trạng thái nguội sang trạng thái ấm Kết quả là tín hiệu vượt quá giới hạn cho phép Các chỉ số từ Cảm biến nhiệt độ nước làm mát đến ECU không thay đổi trong quá trình vận hành động cơ từ khi khởi động đến khi động cơ làm việc ổn định Các chỉ báo từ cảm biến vẫn giữ nguyên kể từ thời điểm dừng động cơ và sau đó khởi động Thường thì “thủ phạm” của lỗi là cảm biến nhiệt độ hoặc bộ điều chỉnh nhiệt bị hỏng Nếu các lỗi P0115, P0117 hoặc P0118 được ghi cùng với lỗi P0116, thì có khả năng là hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến nhiệt độ

 Khắc phục hư hỏng lỗi P0116: Thông thường, để loại bỏ lỗi P0116, cần phải sửa chữa hoặc thay thế bộ điều nhiệt (khi nó đi qua chất làm mát) Ta cũng cần kiểm tra cảm biến nhiệt độ và thay thế nó nếu cần thiết Bản thân lỗi P0116 không phải là nghiêm trọng, do đó, khi nó xuất hiện trong bộ nhớ của ECU, ta có thể thực hiện Tuy nhiên, sẽ có vấn đề khi khởi động khi trời lạnh và cho đến khi động cơ ấm lên

 Lỗi P0117 được gọi là cảm biến nhiệt độ nước làm mát, tín hiệu đầu ra thấp (ECT Sensor Circuit Low Input) Lỗi này xảy ra khi điện áp dưới 0.14 V được cung cấp từ cảm biến đến ECU, đây là giá trị ngưỡng (đối với một số, giá trị của điện áp tới hạn có thể khác nhau)

 Lý do gây ra lỗi p0117: Đứt một hoặc hai dây đi từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát đến ECU, ngắn mạch giữa hai dây tín hiệu của cảm biến, hoặc ngắn mạch tiếp âm, hư hỏng của cảm biến nhiệt độ, làm hỏng đầu nối điện của cảm biến.Trong trường hợp lỗi P0117 – Mức thấp của cảm biến nhiệt độ nước làm mát, trong hầu hết các trường hợp, nguyên nhân là do ngắn mạch trong hệ thống dây điện hoặc oxy hóa các tiếp điểm trong các đầu nối

 Khắc phục hư hỏng lỗi p0117: Thông thường, vấn đề nằm ở các dây bị lỗi, sửa chữa hoặc thay thế dây cảm biến, làm sạch hoặc thay thế đầu nối điện của cảm biến, thay thế cảm biến cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cũng như các lỗi tương tự khác, mã lỗi P0117 không nghiêm trọng Với nó, động cơ sẽ hoạt động ở chế độ khẩn cấp, nhưng động cơ có thể được sử dụng

Cảm biến vị trí

3.7.1 Tổng quan cảm biến vị trí

Hình 3.39 Cảm biến vị trí Hai cảm biến vị trí phổ biến nhất là:

 Cảm biến vị trí bướm ga (TPS): Cho biết vị trí của bướm ga

 Cảm biến vị trí bàn đạp ga (APPS): Cho biết vị trí của bàn đạp ga

Cảm biến vị trí có thể là loại cơ học (tiếp xúc) hoặc loại điện tử (không tiếp xúc) Để đảm bảo độ tin cậy, nhiều cảm biến đời mới tạo ra nhiều đầu ra, cho phép ECM kiểm tra kỹ tín hiệu của chúng

Hình 3.40 Nguyên lý hoạt động của loại đầu ra đơn TPS TPS được gắn trên thân ga và chứa một biến trở Có ba thiết bị đầu cuối cảm biến:

 5 V được cung cấp cho TPS từ cực VC của ECM

 Tín hiệu điện áp TPS được cung cấp cho thiết bị đầu cuối VTA

 Dây nối mass từ TPS đến cực E2 của ECM sẽ hoàn thành mạch điện

Tay quay luôn tiếp xúc với điện trở và chuyển động cùng với bướm ga Điện áp khả dụng tại điểm tiếp xúc giữa tay quay và điện trở được truyền qua dây VTA tới ECM và được hiểu là vị trí bướm ga

 Khi không hoạt động, tay quay ở xa cực VC và điện trở cao Do đó, điện áp khả dụng ở cực VTA thấp (khoảng 0.6 đến 0.9 V)

Khi bướm ga mở rộng, tay quay gần với cực VC và điện trở thấp Do đó, điện áp khả dụng ở cực VTA cao (khoảng 3.5 đến 4.7 V)

Hình 3.41 Nguyên lý hoạt động của loại đầu ra kép TPS không tiếp xúc

Tín hiệu đầu ra từ TPS không tiếp xúc tương tự như tín hiệu từ TPS loại tiếp điểm Tuy nhiên, đúng như tên gọi, TPS loại không tiếp xúc không sử dụng tay quay và điện trở để xác định vị trí của bướm ga.TPS không tiếp xúc là cảm biến Hall Hai IC Hall được gắn trên thân ga và được bao quanh bởi một nam châm

Khi bướm ga hoạt động, trục bướm ga gắn nam châm sẽ di chuyển xung quanh IC Hall, gây ra những thay đổi trong từ trường xung quanh IC Hall IC Hall chuyển đổi những thay đổi này thành tín hiệu điện và đưa chúng tới ECM (thường là VTA1 và VTA2) Giống như loại tiếp điểm đầu ra kép TPS, hai tín hiệu duy nhất cho phép ECM so sánh đầu ra và phát hiện lỗi, đồng thời không cung cấp tín hiệu dự phòng Cảm biến điện tử này có độ bền cao hơn cảm biến loại tiếp xúc vì không phụ thuộc vào sự tiếp xúc vật lý giữa các bộ phận

3.7.2 Chẩn đoán cảm biến vị trí

Hình 3.42 Chẩn đoán cảm biến vị trí Bước đầu tiên trong chẩn đoán cảm biến vị trí phải luôn là kết nối Techstream và quan sát Data List trong khi vận hành cảm biến

Kiểm tra Sổ tay hướng dẫn sửa chữa thích hợp để kiểm tra mạch cảm biến vị trí bằng DVOM Một số đầu nối ECM được bịt kín và không được thăm dò phía sau

 Kiểm tra điện áp giữa cực VC và mass (thường là E2) của đầu nối ECM:Kết quả này xác nhận rằng ECM đang cung cấp điện áp chính xác Thực hiện kiểm tra này nếu không đo được 5 V ở cực VC ở đầu nối TPS Nếu quan sát thấy điện áp 5 V ở đầu nối ECM thì vấn đề nằm ở bộ dây điện Nếu không quan sát thấy điện áp 5 V, ECM có thể bị lỗi

 Ngắt kết nối đầu nối cảm biến và đo điện áp giữa cực VC và mass: Việc đọc này xác nhận rằng mạch đã hoàn tất và ECM đang cung cấp điện áp chính xác Nếu không, vấn đề có thể là ở mạch điện hoặc ECM

 Kiểm tra điện áp giữa dây tín hiệu (thường là VTA) và mass (thường là E2) của đầu nối ECM: Số đọc này xác định xem mạch hoặc ECM có bị lỗi hay không Nếu số đọc điện áp nằm trong thông số kỹ thuật thì ECM có thể bị lỗi (Lỗi mạch hoặc cảm biến không

75 liên tục cũng có thể gây ra mối lo ngại này.) Nếu số đọc điện áp không nằm trong thông số kỹ thuật, thì có sự hở hoặc ngắn mạch trong bộ dây và đầu nối giữa ECM và TPS trên đường VTA hoặc E2

Nhiều Sách hướng dẫn sửa chữa kiểu mới cung cấp thông số điện trở giữa các cực tương tự của đầu nối TPS và đầu nối ECM Ngắt kết nối các đầu nối TPS và ECM và sử dụng DVOM để đo điện trở của dây giữa các đầu nối được chỉ định Các số đọc này sẽ xác nhận tính toàn vẹn của mạch hoặc tình trạng hở mạch.

Hệ thống điều khiển van biến thiên VVT, VVT-i

3.8.1 Tổng quan về hệ thống VVT,VVT-i

Hình 3.43 Cấu tạo hệ thống VVT-i Cụm từ VVT-i (Variable Valve Timing – Intelligent), có nghĩa là hệ thống điều khiển van biến thiên thông minh được phát triển trên các xe của Toyota VVT-i là phiên bản cải tiến và thay thế cho công nghệ VVT trước đây có chức năng điều khiển thời gian mở và

76 đóng van nạp để phù hợp với điều kiện vận hành của động cơ Trước đây, công nghệ VVT hoạt động dựa trên cơ chế điều khiển thủy lực hai giai đoạn Tuy nhiên hiện nay VVT-i đã được cải tiến bằng việc sử dụng điều khiển điện tử, mang lại hiệu suất và độ chính xác cao hơn

 Bộ xử lý trung tâm ECM: Đây là nơi thu thập các dữ liệu khi chiếc xe đang chạy nhằm đưa ra những điều chỉnh đóng, mở van nạp hợp lý

 Bơm dầu và đường dẫn dầu

 Bộ điều khiển phối khí

 Bộ chia điện cùng các bugi Iridium

 Cảm biến vị trí trục cam

 Cảm biến lưu lượng khí nạp

 Cảm biến vị trí trục khuỷu

 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cấu tạo hệ thống chấp hành của VVT-i:

 Bộ điều khiển xoay trục cam nạp

 Áp suất dầu tạo lực xoay cho bộ điều khiển,

 Van điều khiển đường đi của dầu

Hình 3.45 Nguyên lý hoạt động của hệ thống VVT-i

Hệ thống điều khiển van biến thiên được thiết kế để điều khiển các trục cam nạp và xả trên một số hệ thống nhằm cung cấp thời gian điều phối van phù hợp tối ưu với điều kiện động cơ Điều này cải thiện mô-men xoắn ở mọi dải tốc độ cũng như tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải Thời điểm trục cam thay đổi tùy theo điều kiện vận hành của động cơ như lượng khí nạp, vị trí bướm ga và nhiệt độ nước làm mát động cơ ECM kiểm tra thời điểm phối khí thực tế dựa trên đầu vào từ cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu

Hệ thống cảm biến bướm ga và cảm biến lưu lượng khí nạp sẽ truyền dữ liệu về cho bộ xử lý trung tâm ECM Từ các dữ liệu này, ECU sẽ tính toán thông số phối khí theo yêu cầu chủ động Trong khi đó, cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ truyền dữ liệu để ECM hiệu chỉnh Cảm biến vị trí cam VVT và cảm biến vị trí trục khuỷu truyền dữ liệu để ECM nắm được tình trạng phối khí thực tế diễn ra

Trên cơ sở hiệu chỉnh và thực tế, ECM tính toán đưa ra lệnh phối khí tối ưu Quá trình tính toán của ECM chỉ diễn ra trong vài phần nghìn giây Theo lệch của ECM, các van điện của hệ thống thuỷ lực sẽ được đóng hoặc mở

Bộ điều khiển VVT-i dẫn động bởi xích cam và có cánh gạt lắp cố định trên trục cam nạp Áp suất dầu được gửi từ phía làm sớm hoặc phía làm muộn trục cam khiến các cánh gạt xoay Từ đó giúp đóng, mở hệ thống van nạp vào đúng thời điểm phù hợp

Hình 3.46 Hệ thống VVT-i làm việc theo 3 chế độ tuỳ tình trạng vận hành Đối với hệ thống VVT-i làm việc theo 3 chế độ tuỳ tình trạng vận hành:

 Chỉnh thời điểm phối khí sớm: ECM điều khiển dầu mở để áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí, khiến trục cam nạp quay về chiều làm sớm thời điểm phối khí

 Chỉnh thời điểm phối khí muộn: ECM điều khiển dầu mở để áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời điểm phối khí, khiến trục cam nạp quay về chiều làm muộn thời điểm phối khí

 Giữ nguyên thời điểm phối khí: Khi ECM tính toán và đặt thời điểm phối khí chuẩn, van điều khiển dầu sẽ duy trì đường dầu đóng để giữ nguyên thời điểm phối khí hiện tại

Hình 3.47 Chẩn đoán VVT Khi cố gắng xác định nguyên nhân gây ra hư hỏng hệ thống VVT, hãy kiểm tra dữ liệu Freeze Frame và lặp lại các điều kiện

Kiểm tra hoạt động Active Test có thể được thực hiện để kiểm tra hệ thống VVT Các xét nghiệm hoạt động khác nhau sẽ có sẵn tùy thuộc vào hệ thống VVT Thông thường, khi thay đổi thời điểm đóng van ở trạng thái không tải trong quá trình kiểm tra đang hoạt động, động cơ sẽ chạy không ổn định hoặc có thể chết máy

Kiểm tra lịch sử bảo dưỡng xe Nếu xe đã được sửa chữa trước đây, hãy kiểm tra xem dây đai định thời, các bộ phận,…Được lắp đặt không đúng cách hay chưa

THỰC NGHIỆM

Data List

Đối tượng thực nghiệm: Động cơ Toyota Camry 2AR-FE

Ta có thể đọc các giá trị của các cảm biến, công tắc, bộ truyền động,…Của động cơ xe được hiển thị trên hệ thống chẩn đoán của phần mềm Techstream mà không cần phải tháo rời bất kỳ một bộ phận nào trên động cơ Quan sát các dữ liệu trong Data List giúp chúng ta có thể chẩn đoán hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ, từ đó chúng ta sẽ tiết kiệm được thời gian chẩn đoán và tăng hiệu suất chẩn đoán Để có thể đọc được các giá trị trong Data List của Techstream ta thực hiện các bước sau:

 Làm nóng động cơ để động cơ ở nhiệt độ làm việc

 Kết nối Techstream với DLC3

 Bật công tắc máy ở vị trí ON, động cơ tắt

 Nhập các menu sau: Powertrain / Engine và ECT / Data List

Khi chúng ta bật công tắc máy, động cơ tắt thì có thể thấy các thông số ở trạng thái tĩnh và các thông số được xác định trước khi động cơ được khởi động Quan sát ta có thể thấy không có thay đổi về tốc độ hoặc tải động cơ, hầu hết các thông số đầu ra và thời gian phun đều có giá trị là 0

Chúng ta có thể kiểm tra một số hệ thống ở chế độ cầm chừng, ví dụ: Hệ thống VVT, hệ thống nhiên liệu, misfire,…Ngoài ra, ta có thể so sánh dữ liệu trước và sau khi thực hiện Active Test để xem tình trạng hoạt động của các hệ thống điều khiển động cơ

Khi động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng thì các thông số trong Data List đã bắt đầu thay đổi từ dữ liệu tĩnh sang Data List giúp chúng ta chẩn đoán tình trạng làm việc của động cơ khi ở chế độ không tải Khối lượng phun tăng lên, bên cạnh đó thời gian phun cũng tăng để phù hợp với chế độ làm việc của động cơ Đồng thời các thông số như cảm

81 biến MAF, cảm biến A/F, Oxy,…Cũng thay đổi theo để phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.

Chức năng Active Test

Việc sử dụng Techstream để thực hiện Active Test cho phép vận hành relay, bộ truyền động và các hạng mục khác mà không cần tháo bất kỳ bộ phận nào Việc kiểm tra chức năng có thể rất hữu ích vì hoạt động không liên tục có thể được phát hiện trước khi các bộ phận hoặc hệ thống dây điện bị xáo trộn Quan sát các dữ liệu trong Active Test giúp chúng ta có thể phát hiện lỗi và kịp thời khắc phục, từ đó chúng ta sẽ tiết kiệm được thời gian chẩn đoán và đem lại hiệu suất chẩn đoán cao hơn Thông tin Data List có thể được hiển thị trong khi thực hiện Active Test

 Làm nóng động cơ để động cơ ở nhiệt độ làm việc

 Kết nối Techstream với DLC3

 Bật công tắc máy ở vị trí ON, động cơ tắt

 Nhập các menu sau: Powertrain / Engine và ECT / Active Test

 Theo hiển thị trên Techstream, ta hãy thỏa các điều kiện yêu cầu trong Actice Test và sau đó thực hiện Active Test

Bảng 4.1 Các chức năng của Active Test

Các mục kiểm tra Chi tiết kiểm tra Lưu ý chẩn đoán

Chi tiết kiểm tra: Kiểm soát thể tích phun

Tình trạng xe: Tốc độ động cơ