đồ án tốt nghiệp mô hình tạo pan hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử trên xe toyota vios 2010

DANH MUC CAC CHU VIET TAT A/F Air —Fuel Ratio Ti s6 khong khi —nhién liéu B+ Battery Positive Voltage Điện áp ắc quy accu DIS Direct Ignition System Hệ thông đánh lửa trực tiếp DOHC Dou

Hình 3.9 Nguyên lý và đặc tính làm việc của cảm biến đo gió 55c cc2zzcxez 19 Hình 3.10 Sơ đồ mạch điện cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt - 5 s22 2 crx2 20

Hình 3.11 Cầu tạo cảm biến áp suất khí nạp — MAP 5c sctE2E21211111E21 1xx 21 Hình 3.12 So dé cau tao cam bién loai di6n tlhe.c.ccccccccccccccccccecececscececevesesesesessssevevsesees 22 x1 Hinh 3.13 So dé nguyén ly cam bién load di8n tro cece ccccceecc esc esseeceeceeseessessessesseeeees 22 Hình 3.14 Đĩa của cảm biến loại quang (động cơ 6 xilanh) 5c scccEzz22czxczx2 23 Hình 3.15 Sơ đồ mạch điện của cảm biến loại đU8NE 2c 22 2221122122121 z2 24

Hình 3.16 Sơ đồ hiệu ứng Hall 52-51 2 11E1EE1E212111111111211211 1121121111 101211 ra 24

Hình 3.17 Cấu tạo cảm biến loại Hall 2 2 S121 21 55315 53551515151111111551555151E12151552xxe 24 Hỡnh 3.18 Sơ đồ nguyờn lý hoạt động cảm biến loại Haẽl - 2-55 s2 22222 25

Hình 3.19 Cấu tạo và đặc tính làm việc của cảm biến vị trí bướm ga loại tiếp điểm 25

Hình 3.20 Sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí bướm 0 26

Hình 3.21 Cấu tạo cảm biến loại tuyến tit ieee Q11 1112220111111 1111115511111 1 11155111111 cay 27 Hình 3.22 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm — 27 Hình 3.23 Sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Haill 28

Hình 3.24 Cảm biến bàn đạp ga kiểu tuyến tính - 5-5 SE EE121111171271221212 te 29 Hình 3.25 Cấu tạo và sơ đồ mạch điện của cảm biến bàn đạp ga kiểu Hall 29

Hình 3.26 Kết cấu và sơ đồ mạch của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 30

Hình 3.27 Đường đặc tính tuyến của cảm biến nhiệt độ nước làm mát - 30

Hình 3.28 Kết cấu và sơ đồ mạch cảm biến D7 31 Hình 3.29 Duong dac tinh cam bien OXY csccceessessessesseseesseteeesseseetsessesssesetees 32 Hình 3.30 Kết cấu và sơ đồ mạch điện cảm biến kích nỗ - 222222525 252525252525252 33

Hình 3.31 Đường đặc tính và biểu đồ sóng cảm biến kích nô -5-5sc5s2zczxczx2 33 Hình 3.32 Mạch nguồn ECM trên Toyota Vios 2010 - 5c 1 22121111112112212121cEx 34 Hình 3.33 Sơ đồ dòng điện đi khi đóng khóa điện D8 5 s2 111111 2x2 xe 35 Hình 3.34 Sơ đồ dòng điện đi khi tiếp điểm relay IG2 đóng - ¿5 cscczzxerx2 36 Hình 3.35 Sơ đồ dòng điện đi khi chân MREL được điều khiên - 25555: 36 Hình 3.36 Sơ đồ dòng điện đi khi tiếp điểm relay EFI đóng lại -55-5sczzczs2 37 Hình 3.37 Sơ đồ chân giắc A20 5:21 211 11111111111 1121221110121 2111101 37 xH

Hình 3.38 Sơ đồ chân giắc C23 5-51 111E11111211211111 11 1121121110101 0121 121tr 39 Hình 3.39 Hình ảnh và kí hiệu cầu chì 2: 222S22£EE2E122522712221271122212722222 22.2 42

Hình 3.40 Hình ảnh và kí hiệu dây chảy 0 2 022111211122 11 1111111111112 k2 42 Hình 3.41 Cơ chế hoạt động của cảm biến trục khuỷu trên xe Toyota Vios 2010 43

Hình 3.42 Sơ đồ mạch điện và giắc điện cảm biến trục khuỷu 2-5sccs2zczzczx2 43

Hình 3.43 Sơ đồ mạch điện cảm biến trục cam trên Toyota Vios 2010 44

Hình 3.44 Vị trí và hình dạng xung phát ra của cảm biến CPS -5-5scc2zzxcrx2 44 Hình 3.45 Thời gian điều chỉnh phun khi khởi động -5- 55222222 c£Ez£xzzxt 45 Hình 3.46 Thời gian điều chỉnh phun khi khởi động - 2: 25s 2E2E2E2EzEzzczx2 46 Hình 3.47 Chân FC điều khiến bơm xăng 52-5 SE 1E11E112112111111 711211211 1x 47

Hình 3.48 Sơ đồ mạch relay C/OPN và mô tơ bơm xăng 2s s2 222cc 47 Hình 3.49 Sơ đồ điều khiển mass kim phun - 2-5 St TS 1211112127122121127121121 1 ctx 47 Hình 3.50 Sơ đồ mạch điều khiển kim phun - 5-5 5c SE 21112212712212112111 21c 48

Hình 3.51 Tín hiệu IGT và IGE -5+22S2EE122211222122211271127112711211122112112 2 c6 49

Hình 3.52 Thời điểm đánh lửa thực tế trên Toyota Vios 2010 e.eằ 50

Hình 3.53 Mạch cấp nguồn IC đánh lửa trên Toyota Vios 2010 cccscscxez 50 Hình 3.54 Cầu tạo IC đánh lửa trên Toyota Vios 2010 5 s2 2221111211 1xx 51

Hình 3.56 Sơ đồ mạch đánh lửa trén Toyota Vios 2010 c.ceccccsccsccsesseesessesesessessesseees 31

Hinh 4.1 Ban thiết kế mô hình cssesseessesssessessseseessreseusssesseseesesessnessetens 52

Hinh 4.2 Quá trình thị công mô hình - 2c 2221221221151 1131521151151 111 112111121111 181 112 53

Hình 4.3 Mô hình PAN o.oo cccccccccccscesssesssessseesssessvessresssresssessseeritetaresereseseesseranesaneeee 54 Hình 4.4 Chân giắc và hình ảnh thực tế ECM - 5-5 S1E11122112112112111112 2e 55 Hình 4.5 Chân giắc và hình ảnh thực tế kim phun s2 St 2s2E22E21E712E12222222 2x2 55 Hình 4.6 Chân giắc và hình ảnh thực tế bobine đánh lửa 2 se sczzc2E2zzzzxez 56

Hình 4.7 Chân giắc và hình ảnh thực tế cảm biến trục cam 22 222 S2E25252 555252552 56 xill Hình 4.8 Chân giắc và hình ảnh thực tế cảm biến trục khuỷu -7sc5s2zczzczs2 56 Hỡnh 4.9 Bộ điều tốc và mụ fỉ :-2222+:22221111222111122221.1211111211 ve 57 Hinh 4.10 Relay va cau Chin ccccccccccccccccccccessessessessesssessessesssesseseesssssesseeseeseeseeseessessseeees 57

Hinh 4.11 Cac pan trên mô hỉnh - - 2 2c 221211211211 251 1511111121151 111111 1111 0121111 81 d2 57 Hinh 4.12 Mô phỏng vị trí đánh pan Ignition Coll Ì - 2 22222222222 *2czcsszss2 58 Hinh 4.13 M6 phong vị trí đánh pan Ignition Coil 2.0 ee 2212212222112 xs+2 59 Hinh 4.14 M6 phong vị trớ đỏnh pan Iứgmition CoIẽ 3 - 5 2 2222222222212 xse2 60 Hinh 4.15 Mụ phỏng vị trớ đỏnh pan Igmition CoIẽ 4 - 5c 2: 2212212222212 xse2 61 Hinh 4.16 Mô phỏng vị trí đánh pan InJector Ì - :- 5: 5c 2222222222221 13121 25 2se2 62 Hinh 4.17 Mô phỏng vị trí đánh pan InJector 2 5: 22 22 222223221221 12111121 21252 63 Hinh 4.18 Mô phỏng vị trí đánh pan InJector 3 2: 2c 222222221 221221 151212122 64 Hinh 4.19 Mô phỏng vị trí đánh pan InJector 4 2: 2: 2c 222223221 121121151 212122 65 Hinh 4.20 Mô phỏng vị trí đánh pan Power ECÌM - - c1 1212 1121192112 re 66 Hinh 4.21 Mô phỏng vị trí đánh pan Crankshaft Position Sensor :- c5: 67 Hình 5.I Sơ đồ chân giắc bonine Ì - - s9 E121111E11E1121121111112112112111 x1 68 Hình 5.2 Sơ đồ chân giắc bonine 2 - 5s t EE121111112112112111112112112111 page 69 Hình 5.3 Sơ đồ chân giắc bonine 3 5 1c s9 E12111111121121121111112112111111 11a 70 Hình 5.4 Sơ đồ chân giắc bonine 4 5: s EE121111112112112111211 2121121111211 grrg 71 Hình 5.5 Sơ đồ chân giắc điều khiển kim phun L 52-5221 2222122122222 xe 72 Hình 5.6 Sơ đồ chân giắc điều khiển kim phun 2 - 52-52 2 EE122121121221 xe 73 Hình 5.7 Sơ đồ chân giắc điều khiển kim phun 3 52-52212222 xe 74 Hình 5.8 Sơ đồ chân giắc điều khiển kim phun 4 s2 5221 2SEE2122111211221 xe 75

Bang 3.1 Kí hiệu giắc chân A20 dùng điều khiển phun xăng — đánh lửa 38 Bảng 3.2 Kí hiệu giắc chân C23 dùng điều khiển phun xăng — đánh lửa 39

Bang 3.3 Relay va cau chì sử dụng trong mạch điều khiến phun xăng — đánh lửa 42

1.1 Ly do chon dé tai

Ngày nay, ô tô là phương tiện được sử dụng rộng rãi và thông dụng, do nền công nghiệp đang phát triển mạnh nên các trang thiết bị và hệ thống trên xe cũng được cải tiễn rất nhiều nhằm đảm bảo độ tin cậy đối với người dùng Thực tế hiện nay mật độ ô tô di chuyên trên đường ngày cảng cao các lỗi về điều khiển động cơ ngảy cảng cao khiến ùn tắc giao thông là vẫn đẻ cần thiết xử lý nhất hiện nay Điều này đang trong tình trạng báo động vì thế hiện nay hệ thống điều khiển động cơ ngày cảng cải tiến, tiêu chuẩn về sử dụng hệ thống điều khiển động cơ được kiểm tra nghiêm ngặt

Hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử có vai trò quan trọng trong quá trình hoạt động của động cơ dùng nhiên liệu xăng Ngày nay do sự phát triển của công nghệ, hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử đang phát triển rất nhanh và công nghệ ngảy cảng phức tạp, để đáp ứng được yêu cầu sửa chữa tốt thì người kỹ sư phải được đào tạo một cách khoa học, có hệ thống đề đáp ứng nhu cầu hiện nay Trong đó việc tham khảo tài liệu giúp người kỹ sư có cơ sở và thông số kỹ thuật trong quá trình sửa chữa Thực hành thực tế giúp người kỹ sư tự tin hơn khi bước vào nghề Nhưng đo hiện nay nguồn tài liệu tham khảo về hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử còn hạn chế, chưa cụ thê rõ ràng, do đó em quyết định chọn đề tài “A⁄ô hình tạo pan hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử trên xe Toyota Vios ” đề giúp nguồn tài liệu được phong phú, thực tế hơn

1.2 Mục tiêu nghiên cứu Đề tài “Mô hình tạo pan hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử trên xe Toyota Vios” nhằm nghiên cứu về các pan của hệ thống đánh lửa và phun xăng xem khi những pan đó xảy ra thì xe và cụ thê là các chỉ tiết, các bộ phận liên quan xảy ra hiện tượng gì

Từ đó đánh giá về tình trạng hư hỏng, những hư tôn có thê xảy ra cho các chỉ tiết, bộ phận liên quan đến pan đó

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

Tính hiệu quả của “Ä⁄ô hình tạo pan hệ thông đánh lửa và phun xăng điện tử trên xe Toyota Vios” trong việc giảng dạy các mô-đun về chân đoán, sửa chữa hệ thống phun

2.1 Giới thiệu 2.1.1 Xe Toyota Vios

Hãng xe được thành lập chính thức vào năm 1937 ở quận Aiichi, Nhật Bản Cải tên Toyota được đặt theo tên của người sáng lập hãng xe đó là Sakichi Toyoda, nhưng cũng biến đối một chút

Những cột mốc quan trọng:

— Năm 1947 cho ra mắt mẫu xe đầu tiên là SA

— _ Năm 1950 thành lập công ty bán hàng độc lập Toyota Motor Sales Co., (hoạt động đến 1982 thì dừng)

— _ Năm 1957 chiếc xe mang thương hiệu Toyota Crown đầu tiên đã được xuất qua thị trường Mỹ

— Năm 1984 Toyota hợp tác với General Motors để nắm quyền điều hành nhà máy sản xuất ở Fremont, California

— Năm 1989 ra mat dong xe hang sang Lexus

— Năm 1997 mẫu xe Hybrid Toyota Prius là mẫu ô tô bán chạy nhất thế giới

— — Năm 2007 mẫu xe Toyota Camry được vĩnh dự nhận giải xe ô tô của năm

Logo Toyota có 3 hình bầu dục được lồng vào nhau, 2 hình nhỏ phía trong hình chữ “T” là chữ cái đầu tiên trong Toyota Với 3 hình bầu dục đại điện cho sự quan tâm khách hàng, chất lượng sản phẩm và không ngừng phát triển

Hình 2.1 Logo của hãng xe Toyota

— Toyota Vios: Đây là dòng xe luôn đứng đầu số lượng xe bán ra hàng ở thị trường

Việt trong những năm gần đây Vậy lý do nào đã luôn khiến Vios đứng đầu trong danh sách đó Đầu tiên, phải kê đến đây là mẫu xe Sedan hạng B có giá khá rẻ so với các đối thủ trên thị trường Mặt khác xe không trang bị quá nhiều thiết bị điện tử hiện đại như Mazda, Beijing Vậy nên với những người không muốn xe mình thường xuyên bị “hư vặt” thì sẽ chọn Vios Cũng chính lý do này mà các bên kinh doanh cho thuê xe, các hãng taxI, thường lựa chọn VIos

Vios 2006 mang vẻ bề ngoài mang hơi hướng của Camry Xe sở hữu cụm đèn pha trước và lưới tản nhiệt trông khá bắt mắt Đuôi xe không được thiết kế bằng phắng mà tạo thành một đường lượn mêm mại chạy từ cụm đèn hậu xuông thanh cản sau

Hình 2.2 Mẫu xe Toyota Vios 2006

Vios 2008 đưa thêm phiên bản hộp số tự động bốn cấp (model G) bên cạnh hộp số tay năm cấp (model E) Động cơ của Vios mới vẫn là VVT-i 1.5L với ưu điểm là khả năng tiết kiệm nhiên liệu và độ bền bi nồi tiếng của Toyota Vios 2008 thể hiện rõ rang sự vượt trội so với các mẫu xe sedan hạng nhỏ đang có mặt trên thị trường (kế cả các model lắp ráp lẫn nhập khâu)

Vios 2010 mẫu xe hạng nhỏ theo phong cách trẻ trung, sắc nét và tích cực hơn Tuy nhiên hốc gió của Vios mới theo kiêu hình thang xuôi và rộng nên ham hồ hơn Cum đèn đuôi hình bình hành, ôm dọc theo thân giống như Camry thế hệ cũ Bên cạnh kiểu dáng mới có thiết kế trẻ trung và năng động hơn, Vios cũng đã được gia tăng kích thước đáng kê về chiêu đài và chiêu cao mang đên không gian thoải mái cho người dùng

Vios 2015 phiên ban Vios G va Vios E được trang bị động cơ 1.5L DOHC, trong khi đó Vios J su dung d6ng co VVT-i 1,3 lit, DOHC

Hinh 2.5 Mau xe Toyota Vios 2015

Van áp dụng ngôn ngữ thiết kế Keen Look, nhưng Toyota Vios 2023 được tỉnh chỉnh một số chỉ tiết giúp mẫu xe này sở hữu những đặc điểm thiết kế tương tự đàn anh AItis, đặc biệt khá giống với một chiếc Camry “mini” nếu nhìn từ trực diện phía trước

2.1.2.2 Quá trình phát triển của hệ thống đánh lửa

Hệ thống đánh lửa vít lửa: hệ thống đánh lửa đầu tiên được sử dụng cho ô tô

Cau tạo của hệ thống này khá đơn giản và thô sơ gồm: khóa điện, ắc quy, điện trở phụ, bô bí cao áp, cuộn dây sơ cấp, cuộn dây thứ cấp, cam ngắt điện, tiếp điểm, tụ điện, bugi, roto Khi hoạt động, khoá điện đóng lại (bật ON), động cơ quay sẽ kéo trục bộ chia điện (đen cô) quay theo, cam ngắt điện sẽ điều khiến đóng mở tiếp điểm, rô to quay sẽ phân phối dòng điện cao áp đến mỗi bugi theo thứ tự nô của xy lanh của động cơ

Dây cao áp Dây cao áp

Bộ đánh lửa som |i tam

} Cac tiép của bộ a mach diém Điện trở _ Bộ đánh lừa sớm chân không Hình 2.7 Hệ thống đánh lửa vít lửa

Hệ thống đánh lửa bán dẫn: khi khóa điện đóng và Rôto của cảm biến không quay thì khóa nên xuất hiện dòng điện điều khiến Khi rôto của cảm biến quay và gờ cao của rô to chưa di chuyên qua lõi thép của cuộn dây thì sẽ phát ra những xung điện xoay chiều Nửa xung (+) sẽ tạo ra dòng điện điều khiển Tranzito mở Khi gờ cao của rô to đã di chuyên qua lõi thép của cảm biến, tín hiệu điện áp tác động lên tranzito không còn nên tranzito đóng lại Dòng điện qua cuộn đây sơ cấp bị cắt, từ trường trong bé bin bi mất đột ngột Do hiện tượng tự cảm tương hỗ nên trong cuộn dây thứ cấp sinh ra một sức điện động cao áp có hiệu điện thé tir 12- 18kV Dong dién cao ap nay qua con quay chia điện và dây cao áp đến các bugi đánh lửa theo thứ tự nô của động cơ đề đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu

3.1 Giới thiệu chung về hệ thông phun xăng và đánh lửa

3.1.1 Bộ điều khiến điện tử (ECM) 3.1.1.1 Tổng quan về hệ thống điều khiến điện tử

Hệ thống điều khiển động cơ theo chương trình bao gồm các cảm biến kiểm soát liên tục tỉnh trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECM tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa ra tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành Cơ câu chấp hành luôn bảo đảm thừa lệnh ECMI và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến

Hoạt động của hệ thông điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu ECM cũng đảm bảo công suất tôi đa ở các chế độ hoạt động của động cơ và giúp chân đoán động cơ khi có sự cô Xây Ta Điều khiển động cơ bao gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, tốc độ cầm chừng, quạt làm mát, góc phối cam, ga tự động (Cruise Control) Ngoài ra, trên các động cơ diesel ngày nay thường sử dụng hệ thông nhiên liệu bằng dién tu (EDC — Electronic Diesel Control hoac CRI - Common Rail Injection)

Bộ điều khiến, máy tính, ECM hay hộp đen là những tên gọi khác nhau của mach điều khiển điện tử Nhìn chung, đó là bộ tô hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tín hiệu, trữ thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gửi đi các tín hiệu điều khiên thích hợp

ECM được đặt trong một vỏ kim loại để giải nhiệt tốt và được bố trí ở nơi ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ âm

Các linh kiện điện tử của ECMI được sắp xếp trong một mạch in Các linh kiện công suất của tầng cuối — nơi điều khiến các cơ cấu chấp hành - được gắn với khung kim loại của ECM với mục đích giải nhiệt Sự tổ hợp các chức năng trong IC (bộ tạo xung, bộ chia xung, bộ dao động điều khiển việc chia tan số) giúp ECM dat dé tin cậy cao

Một đầu ghim đa chấu dùng nối ECM với hệ thống điện trên xe, với các cơ cầu chấp hành và các cảm biên.

— B6nho: Bo nhé trong ECM chia ra lam 4 loat:

+ ROM (Read Only Memory): Dung trữ thông tin thường trực Bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không thê ghi vào được

+ RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi v1 xử lý

+ PROM (Programmable Read Only Memory): Cấu trúc cơ bản giống nh ROM nhưng cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ không phải nơi sản xuất nhu ROM

+ KAM(Keep Alive Memory): KAM dùng để lưu trữ những thông tin mới (những thông tin tạm thời) cung cấp đến bộ vi xử lý

— Bộ vi xử lý (microprocessor): Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết định Nó là "Bộ não của ECM

— Đường truyền —- BUS: Chuyên các lệnh và số liệu trong máy tính theo 2 chiều

— Cấu trúc bộ điều khiến điện tử: Bộ phận chủ yếu của nó là bộ vi xử lý

(Microprocessor) hay còn gọi là CPU (Control Processing Unit), CPU lựa chon các lệnh và xử lý số liệu từ bộ nhớ ROMI và RAM chứa các chương trình, dữ liệu và ngõ vào ra (I/O) điều khiển nhanh số liệu từ các cảm biến và chuyên dữ liệu đã xử lý đến các cơ cấu thực hiện

— Mạch giao tiếp ngõ vào gồm có Bộ chuyên đổi A/D (Analog To Digital Converter), B6 dém (Counter), B6 nhớ trung gian (Buffer), Bộ khuếch đại (Amplifer), Bộ ôn áp (Voltage Regulator)

— Mạch giao tiếp ngõ ra: Những tín hiệu được điều khiên từ bộ vi xử lý sẽ được gửi đến các transistor công suất điều khiến relay, solenoid, mô tơ Ngoài ra, các transistor nay có thê được bố trí bên trong hoặc bên ngoài ECM

3.1.2 Các loại hệ thống phun xăng và đánh lửa 3.1.2.1 Các loại hệ thống phun xăng

— Phân loại theo điểm phun

+ Hệ thống phun xăng đơn điểm (phun một điểm): Kim phun đặt ở cô ống góp hút chung cho toàn bộ các xI lanh của động cơ, bên trên bướm ga.

— Hệ thống đánh lửa tiếp điểm: Hệ thống đánh lửa tiếp điểm hay còn gọi là hệ thông đánh lửa dùng má vít là hệ thống đánh lửa đầu tiên được sử dụng cho ô tô Cầu tạo của hệ thông này khá đơn giản và thô sơ gồm: khóa điện, ắc quy, điện trở phụ, bô bí cao áp, cuộn dây sơ cấp, cuộn dây thứ cấp, cam ngắt điện, tiếp điểm, tụ điện, bugi, roto

Hệ thống này khá ôn định, dễ sửa chữa va dé dang lắp đặt Tuy nhiên, là thế hệ đầu tiên nên hoạt động chưa được linh hoạt khi động cơ chuyên chế độ hoạt động

— Hệ thống đánh lửa bán dẫn: Hệ thống đánh lửa này có nhiều cải tiền hơn và cầu tạo cũng phức tạp hơn Có hai loại hệ thống đánh lửa bán dẫn:

+ Loại có tiếp điểm có kết cầu đơn giản, dễ sửa chữa, giá thành rẻ, thích nghi tốt với các chế độ hoạt động nhưng chỉ sử dụng cho động cơ thấp tốc

+ Loại không có tiếp điểm bao gồm 2 loại Kiểu cảm ứng có tuôi thọ cao hơn, điều chỉnh góc đễ dàng, hoạt động ôn định nhưng có cấu tạo khá phức tạp, cần thêm một số mạch điện bô sung và giá thành khá cao Kiểu quang điện cũng có tuổi thọ khá cao, tăng chất lượng đánh lửa nhưng khá khó sửa chữa

+ Nhìn chung, hệ thống đánh lửa bán dẫn trên ô tô vượt trội hơn nhiều so với hệ thống đánh lửa tiếp điểm Hệ thống này thường được dùng cho các ô tô đời mới có tốc độ động cơ từ trung bình trở xuống

— Hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện: Hệ thông này hoạt động linh hoạt, gồm nhiều thiết bị hiện đại mang đến tính chính xác cao trong quá trình đánh lửa Do cầu tạo nhiều bộ phận nên nguyên lý hoạt động khá phức tạp

— Hé thong danh liva lap trình không có bộ chia điện: Được gọi với tên khác như hệ thống đánh lửa trực tiếp, đây là hệ thống đánh lửa hiện đại nhất hiện nay Hệ thống nay co nhiéu tinh nang hon hé thông đánh lửa lập trình có bộ chia điện Đồng thời, độ chính xác và hiệu quả hoạt động của hệ thống này cũng đạt mức cao.

— Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt: Bộ đo gió kiểu trượt bao gồm cánh đo gió được giữ bằng một lò xo hoàn lực, cánh giảm chấn, buồng giảm chấn, cảm biến không khí nạp, vít chỉnh cam chừng, mạch rẽ phụ, điện áp kế kiểu trượt được gan đồng trục với cánh đo gió và một công tắc bơm xăng

Hình 3.1 Mặt bên trong của cảm biến đo gió cánh trượt 1 Cánh giảm chấn; 2 Khoang giảm chấn; 3 Đường gió phụ; 4 Cánh đo gio;

5.Vit điều chính hỗn hợp không tải Lượng gió vào động cơ nhiều hay ít tùy thuộc vảo vị trí cánh bướm ga va tốc độ động cơ Khi gió nạp đi qua bộ đo gió từ lọc gió nó sẽ mở dẫn cánh đo Khi lực tác động lên cánh đo cân bằng với lực lò xo thì cánh đo sẽ đứng yên Cánh đo và điện áp kế được thiết kế đồng trục nhằm mục đích chuyên góc mở cánh đo gió thành tín hiệu điện áp nhờ điện áp kế

Có hai loại cảm biến đo gió cảnh trượt chỉ khác nhau về bản chất mạch điện

Loại I: Điện áp VS tăng khi lượng khí nạp tăng chủ yếu dùng cho L-Jetronic đời cũ Loại này được cung cấp điện áp ắc quy 12V tại đầu VB VC có điện áp không đổi

16 nhưng nhỏ hơn Điện áp ở đầu VS tăng theo góc mở của cánh đo gió Điện ap ac qui

Công tắc bơm xăng VB‹›E2

Góc mở cánh đo gió À

( Thẻ tích không khí nạp)

Hình 3.2 Mạch điện và đường đặc tuyến cảm biến đo gió loại điện áp tăng Loại 2: Điện áp VS giảm khi lượng khí nạp tăng Loại này ECMI sẽ cung cấp điện áp 5V đến cực VC Điện áp ra VS thay đối và giảm theo góc mở của cánh đo

Cong tac bom xăng a T VC++E2

Góc mở cánh do gid —

(Thé tích không khi nạp)

Hình 3.3 Mạch điện và đường đặc tuyến cảm biến đo gió loại điện áp giảm

— Cảm biến đo gió kiểu Karman

+ Cảm biến đo gió kiểu Karman quang: Cảm biến Karman quang có cấu tạo như hình 3.4, bao gồm một trụ đứng đóng vai trò của bộ tạo dòng xoáy, được đặt ở giữa đòng khí nạp

Hình 3.4 Bộ đo gió kiểu Karman quang

1 Photo — transistor; 2 Đèn led; 3 Gương (được tráng nhôm); 4 Mạch đếm dòng xoáy; 5 Lưới ồn định; 6 Vật tạo xoáy; 7 Cảm biến áp suất khí trời; 8 Dòng xoáy

Khi dòng khí đi qua, sự xoáy lốc sẽ được hình thành phía sau bộ tạo xoáy còn gọi là cac dong xody Karman Cac dong xoay Karman di theo rãnh hướng làm rung một gương mỏng được phủ nhôm làm thay đôi hướng phản chiếu từ đèn LED đến photo - transistor Khi lượng gió vào ít, tam guong rung it va photo - transistor sẽ đóng mở ở tần số f thấp Ngược lại, khi lượng gió vào nhiều, gương rung nhanh và tần số f cao

Gióvàoít Lưulượng Gió vào nhiều

Bộ tạo xoáy gió trung bình

Hình 3.5 Cầu tao va dang xung Karman quang + Cảm biên đo gió kiêu Karman siêu âm: Bộ đo gió Karman kiêu siêu âm được sử dụng trong hệ thông LU-Jetronic (Mitsubishi, Hyundai) có cấu trúc tạo xoáy, việc đo tân sô xoáy lôc được thực hiện thông qua sóng siêu âm

Sóng siêu âm i i œaœôl "| fo 1107 Ngắn ceece

Hình 3.6 Cầu tạo cảm biên đo gió Karman kiêu siêu âm

Khi dòng khí đi qua cục tạo xoáy dạng cột với mặt cắt hình tam giác, nó sẽ tạo ra hai dòng xoáy ngược chiều nhau: một dòng theo chiều kim đồng hồ và dòng kia ngược chiều kim đồng hồ (đòng xoáy Karman) Tần số xuất hiện dòng xoáy tỉ lệ thuận với lưu lượng khí nạp tức phụ thuộc vào độ mở của cánh bướm ga Khi không có dòng khí đi qua thì cục tạo xoáy không thê phát ra dòng xoáy Karman, vì thể sóng siêu âm được lan từ bộ phận phát sóng (loa) đến bộ nhận sóng (micro) trong một thời gian có định T được dùng làm thời gian chuân dé so

Xung đã hiệu chinh Hình 3.7 Bộ phát sóng và dạng xung

Sóng siêu âm khi gặp dòng xoáy theo chiều kim đồng hồ đi qua sẽ truyền đến bộ nhận nhanh hơn tức thời gian dé sóng siêu âm đi qua đường kính d của ông nạp T¡ ngắn hơn thời gian chuẩn T

Trong trường hợp sóng siêu âm gặp dòng xoáy ngược chiều kim đồng hồ, thời gian để bộ nhận sóng nhận được tín hiệu từ bộ phát là T› lớn hơn thời gian chuẩn T Như vậy, khi không khí đi vào xilanh, do các dòng xoáy thuận và nghịch chiều kim đồng hồ liên

19 tục đi qua giữa bộ phát và bộ nhận nên thời gian đo được sẽ thay đối Cứ môi lần thời gian sóng truyền thay đôi từ Ta đến T, bộ chuyên đôi sẽ phát ra l xung vuông Khi gió vào nhiều, sự thay đối về thời gian sẽ nhiều hơn và bộ điều chỉnh phát xung sẽ phát ra xung vuông với tần số lớn hơn Ngược lại, khi gió vào ít, ECM sẽ nhận được các xung vuông có mật độ thưa hơn Như vậy thể tích gió đi vào đường ống nạp tỉ lệ thuận với tần số phát xung của bộ điều chỉnh

- có nhiều không khí đi qua Khi có ít không khí đi qua

Khi tải thay đôi, áp suất tuyệt đối trong đường ống nạp sẽ thay đôi và MAP sensor sẽ chuyên thành tín hiệu điện thế báo về ECMI để tính ra lượng không khí đi vào xilanh

Sau đó, dựa vào giá trị này ECM sẽ điều khiển thời gian mở kim phun và thời điểm đánh lửa

21 Buông chân không c Cảm biên áp suất

Chip silic đường ông nạp

PIM rc ae, đường ống nap Chip silic áp suất đường ống nạp

Hình 3.11 Câu tạo cảm biến áp suất khí nạp - MAP

Khi áp suất đường ống nạp thay đối, giá trị của điện trở áp điện sẽ thay đôi Các điện trở áp điện được nói thành cầu Wheatstone Khi màng ngăn không bị biến dạng (tương ứng với trường hợp động cơ chưa hoạt động hoặc tải lớn), tất cả bốn điện trở áp điện đều có giá trị bằng nhau và lúc đó không có sự chênh lệch điện áp giữa 2 đầu cầu

Khi áp suất đường ống nạp giảm, mảng silicon bị biến dạng dẫn đến giá trị điện trở áp điện cũng bị thay đối và làm mất cân bằng cầu Wheastone Kết quả là giữa 2 đầu cầu sẽ có sự chênh lệch điện áp và tín hiệu này được khuếch đại để điều khiển mở transistor 6 ng6 ra cua cam biến có cực C treo Độ mở của transistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp dẫn tới sự thay đôi điện áp báo về ECM

3.1.3.3 Cảm biến téc dé déng co (Crankshaft Position Sensors) va vi tri piston (Camshaft Position Sensors)

— Cảm biến loại điện từ: Loại cảm biến điện từ có cấu tạo chính là một cuộn dây điện từ và một nam châm vĩnh cửu, nó như l máy phát điện mimi, khi hoạt động nó tạo ra 1 xung điện áp hình sin gửi về ECM Cảm biến loại điện từ thường được đặt ở bánh da hoặc buly trục khuyu

Hình 3.12 Sơ đồ cấu tạo cảm biến loại điện từ

1 Vỏ cảm biến; 2 Day tin hiệu ra; 3 Vỏ bảo vệ đây; 4 Nam châm vĩnh cứu; 3 Cuộn day cam ứng; 6 Vấu cực; 7 Bánh răng kích từ; Œ Khe ở không khi

Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý cảm biến loại điện từ

Khi răng của roto không nằm đối diện cực từ, thì từ thông đi qua cuộn dây cảm ứng sẽ có giá trị thấp và khe hở không khí lớn nên có từ trở cao Khi một răng đến gần cực từ của cuộn dây, khe hở không khí giảm dần khiến từ thông tăng nhanh Như vậy, nhờ sự biến thiên từ thông, trên cuộn dây sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng Khi răng roto đối diện với cực từ của cuộn dây, từ thông đạt giá trị cực đại nhưng điện áp ở hai đầu cuộn dây bằng không Khi răng roto di chuyên ra khỏi cực từ, khe hở không khí tăng dần làm từ thông giảm sinh ra một sức điện động theo chiều ngược lại

— Cảm biến loại quang: Cảm biến quang bao gồm một đĩa nhôm mỏng, một bộ cảm biến được bố trí trong delco và được dẫn động bởi trục cam Trên đĩa, ở phía ngoài người ta gia công các rãnh có số rãnh là 4, 6, 360 tùy theo từng loại động cơ, nó được dùng cho cảm biến góc độ trục khuyu Phía trong đĩa được bố trí I, 4, 6 rãnh dùng

23 cho cam bién vi tri piston, ranh dai nhat dung dé xác định vị trí xilanh số 1 Đĩa được kết nối chặt với trục và được dẫn động bởi trục cam Bộ quang học bao gồm hai Led bồ trí ở phía trên đĩa và hai điết quang được bố trí ở bên đưới đĩa tương ứng với các rãnh trong và ngoài trên đĩa

Ranh dài xác định vị trí xilanh l; tín hiệu Ne có 360 rãnh cách nhau 1: tín hiệu GŒ có 6 rãnh cách nhau 600

Lỗ xác định ĐCT Lễ càm biến xy lanh sô 1 _ 7 „ góc quay trục khuỷu (Lễ dài nhất) A 5

Lỗ cảm biến vị trí piston (6 lỗ cách nhau 60 độ)

Hình 3.14 Đĩa của cảm biến loại quang (động cơ 6 xilanh)

Khi có điện nguồn cung cap, cac Led sẽ sáng Khi đĩa chuyên động các rãnh trên đĩa sẽ chắn ánh sáng hoặc cho anh sang qua dia dé đến các điốt quang

Khi điết quang nhận ánh sáng thì nó sẽ cho dòng điện từ nguồn 5V đi theo chiều ngược của điốt thông thường để đến OpAmp, kết quả OpAmp sẽ cấp điện áp 5V về ECM

Khi đĩa chăn ánh sáng, đit quang không nhận được ánh sáng từ Led nên nó ngưng dan, do vậy điện áp cung cấp về ECM từ OpAmp là 0V Như vậy, tín hiệu gửi về ECM từ cảm biến có dạng xung vuông

Nếu đĩa cảm biến có 360 rãnh cho tín hiệu Ne và 6 rãnh cho tín hiệu G, thì trong một chu kỳ hoạt động của động cơ sẽ có 360 xung vuông gửi về ECM cho tín hiệu Ne và 6 xung vuông cho tín hiệu G

Hình 3.15 Sơ đồ mạch điện của cảm biến loại quang

— _ Cảm biến loại Hall: Nguyên lý hoạt động dựa theo hiệu ứng Hall Khi cấp nguồn điện đên IC Hai] và có từ trường của nam châm vĩnh cửu đi qua nó thì IC sẽ cho ra một điện áp Khác với cảm biên vị trí bướm ga, nam châm vĩnh cửu của tín hiệu G va Ne được bồ trí cô định ệ Từ trường (mật độ của từ thụng)

Hình 3.16 Sơ đồ hiệu ứng Hall

Người ta dùng các răng cảm biến đề dẫn từ qua Hall hoặc đĩa quay có các rãnh được dẫn động bởi trục bộ chia điện để chắn từ hoặc cho từ trường của nam châm vĩnh cửu qua IC Hall

Hình 3.17 Câu tạo cảm biến loại Hall 1 Vỏ cảm biến; 2 Day tin hiéu ra (+B, -B và tín hiệu); 3 IC; 4 Nam châm vĩnh cửu;

5 Phân tử Hall; 6 Bánh răng kích từ; G Khe ở không khi

Khi có điện nguồn cung cấp đến IC Hall và có từ thông đi qua nó thì IC Hall sẽ cho một tín hiệu điện áp đến OpAmp OpAmp cho ra tín hiệu điện áp cao và Led sẽ sáng Khi không có từ thông qua IC Hall, OpAmp cho tin hiệu điện áp là 0V

Như vậy, tín hiệu điện áp của tín hiệu G và NE gửi về ECM có dạng xung vuông, số xung phụ thuộc vào số rãnh bồ trí trên đĩa quay trên trục bộ chia điện

Hình 3.18 Sơ đồ nguyên lý hoạt động cảm biến loại Hall 3.1.3.4 Cảm biến vị trí cánh bướm ga (Throttle Position Sensor)

— Kiểu phần tử Hall: Nguyên lý làm việc dựa vào hiệu ứng Hall Trong cảm biến người ta bố trí hai IC Hall cố định Nguồn cung cấp là 5V từ ECM đến cực VCPA Khi đạp ứa, qua trục truyền động sẽ làm cho cỏc nam chõm quay xung quanh IC Hall, lam cho từ thông qua Hall thay đôi, tín hiệu điện áp xác định góc bàn đạp ga VPA và VPA2 được gửi về ECM Khi góc mở bướm ga càng lớn thì lượng từ thông qua Hall càng tăng, tín hiệu điện áp gửi về ECM tăng theo quy luật đường thăng

Hình 3.25 Câu tạo và sơ đồ mạch điện của cảm biến ban dap ga kiéu Hall 3.1.3.6 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (Coolant Temperature Sensor)

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát xác định nhiệt độ nước làm mát của động cơ

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát gồm một nhiệt điện trở được đặt bên trong một ống đồng mỏng, có ren lắp ghép

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 3.26 Kết cầu và sơ đồ mạch của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 1: Giắc cắm; 2: Chất cách điện; 3: Thân cảm biến; 4: Điện trở nhiệt Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đối theo nhiệt độ) tới cảm biến rồi trở về ECM về mass Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyên tín hiệu tương tự - số (bộ chuyên đôi ADC — Analog to Digital Converter)

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giả trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ chuyển đôi ADC lớn Tín hiệu điện áp được chuyền đôi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý đề thông báo cho ECMI biết động cơ đang lạnh Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECMI biết là động cơ đang nóng

-4 12 68 104 140 176 212 °F Hình 3.27 Đường đặc tính tuyến của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 3.1.3.7 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (Intake Air Temperature)

Cảm biến nhiệt độ không khí nạp dùng để xác định nhiệt độ của không khí nạp vào

31 động cơ Cũng giống như cảm biến nhiệt độ nước, nó gồm một biến trở nhiệt được gắn trong bộ đo gió Mật độ không khí sẽ thay đổi theo nhiệt độ Nếu nhiệt độ không khi cao thì hàm lượng oxy trong không khí giảm, khi nhiệt độ không khí lạnh thì hàm lượng oxy trong không khí tăng Vì thế dù lượng không khí được đo bởi bộ đo gió như nhau nhưng tùy vào nhiệt độ của không khí mà lượng phun sẽ khác nhau

ECM xem nhiệt độ 20°C là mức chuẩn, nếu nhiệt độ khí nạp lớn hơn 20°C thì ECM sẽ điều khiển giảm lượng xăng phun, nếu nhiệt độ khí nạp nhỏ hơn 20°C ECM điều khiên tăng lượng xăng phun Với phương pháp này tỷ lệ hỗn hợp sẽ được đảm bảo theo nhiệt độ môi trường Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp Đặc tính và sơ đồ đâu dây với ECM của cảm biến nhiệt độ khí nạp về cơ bản là giống nhau như cảm biến nhiệt độ nước

3.1.3.8 Cảm biến Oxy (Oxygen Sensor)

Cảm biến nồng độ oxy nhận biết tỷ lệ không khí - nhiên liệu đậm hoặc nhạt hơn tỷ lệ lý thuyết, giúp cho động cơ có lắp đặt bộ TWC (bộ lọc khí xả 3 thành phần) đạt được hiệu quả lọc khí xả tốt nhất cần phải duy trì tỷ lệ không khí - nhiên liệu nằm trong khoảng gần với tỷ lệ lý thuyết

Hình 3.28 Kết cấu và sơ đồ mạch cảm biến oxy 1: Lớp bảo vệ; 2: Rãnh không khí, 3:Điện cực Platin ngoài; 4: Vỏ bảo vệ;

3: Lớp cách điện; 6: Phân tử Zirlcon, 7:Điện cực Platin trong; Š: Cực dương; 9:

32 Được đặt trong đường ống xả bao gồm một phân tử chế tạo bằng ZrO› (dioxit zirconium - một loại vật liệu gốm) Cả mặt trong và mặt ngoải của phần tử này được phủ một lớp mỏng platin Không khí bên ngoài được dẫu vào bên trong của cảm biến còn phần bên ngoải của nó tiếp xúc với xả

| -~—————— ——> Điện áp của cảm biên

Hình 3.29 Đường đặc tính cảm biến oxy

Nếu nồng độ oxy trên bề mặt trong của phần tử ZrOa chênh lệch lớn so với trên bề mặt ngoài tại nhiệt độ cao (400°C), phần tử ZrO› sẽ sinh ra một điện áp khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu nhạt Do đó điện áp của ZrO; tạo ra là thấp (gần bằng 0V) ngược lại, nếu hỗn hợp không khí - nhiên liệu đậm, oxy trong khí xả gần như không còn Điều đó tạo ra sự chênh lệch lớn về oxy ở bên trong và bên ngoài cảm biến và điện áp do phần tir ZrO> tạo ra là lớn (xấp xỉ 1V)

Lớp platin (phủ lên phần tử gốm) có tác dụng như một chất xúc tác và làm cho oxy trong khí xả phản ứng tạo thành CO, điều đó làm giảm độ oxy và làm tăng độ nhạy của cảm biến Dựa trên tín hiệu phát ra từ cảm biến này, ECM động cơ tăng hay giảm lượng phun đề duy trì tỷ lệ không khí - nhiên liệu luôn gần với giá trị lý thuyết

3.1.3.9 Cảm biến kích nỗ (Knoeck Sensor)

Cảm biến kích nỗ dùng đề nhận biết xung kích nô phát ra trong động cơ và gửi tín hiệu này tới ECM động co dé ECM điều khiển làm trễ thời gian đánh lửa nhằm ngăn chặn hiện tượng kích nô

Cảm biến kích nỗ là một phần tử áp điện, nó sẽ tạo ra điện áp khi có áp suất hoặc sự rung động tác động lên chúng Phần tử áp điện trong cảm biến kích

33 no co tan so hoat dong hia hop với tân sô kích nỗ động cơ

Hình 3.30 Kết cấu và sơ đồ mạch điện cảm biến kích nỗ 1: Cọc nối từ giắc; 2: Đệm kín; 3: Thanh dân tín hiệu; 4: Thân cảm biến;

5: Phét kín;6: Màng nhận tiếng gõ: 7: Phân tử điện áp Ẽ Ignition ignftion

† tow

Tiêu đề	Mô hình tạo pan hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử trên xe Toyota Vios 2010
Tác giả	Lý Quốc Trung, Sầm Ngô Phương Quang, Trần Đặng Tân Tiến, Nguyễn Đức Thành
Người hướng dẫn	ThS. Trần Minh Kết
Trường học	Trường Đại học Văn Lang
Chuyên ngành	Công nghệ kỹ thuật ô tô
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	104
Dung lượng	20,41 MB