Kết cấu Động cơ Đốt trong chủ Đề tìm hiểu các công nghệ trang bị trên Động cơ ô tô toyota vios 2007

1.1.3 Hệ thống điều khiển thời điểm phối khí VVT-i 1.1.3.1Cấu tạo hệ thống Bộ điều khiển này gồm có phần vỏ được dẫn động bởi xích cam và các bộ cánh van cùng với trục cam nạp... Hình 1.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC

-o0o -BÀI TIỂU LUẬN MÔN: KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CHỦ ĐỀ: TÌM HIỂU CÁC CÔNG NGHỆ TRANG BỊ TRÊN ĐỘNG CƠ Ô TÔ TOYOTA VIOS 2007 GVHD: HÀ THANH LIÊM

Nhóm: 1 KCĐCĐT

Lớp: DHOT16E - 420300343104

Sinh Viên Thực Hiện:

1_ Ngô Văn Phương - 20078541 5_Nguyễn Bá Xuân Kỳ - 20079431

2_ Mai Huy Hoàng Anh - 20075021 Phan Tấn Thành - 20082061 6_ 3_ Lê Văn Hượng - 20081681 7_Nguyễn Trọng Phúc - 20049271

4_Nguyễn Hoàng Việt - 20082661

TP.HCM, ngày tháng năm 2021

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

TP.HCM, ngày tháng năm 2021 Giảng Viên

HÀ THANH LIÊM

Mục Lục

Mức độ hoàn thành ( % )

Ngô Văn Phương

20078541

Nguyễn Bá Xuân Kỳ

20079431

Phan Tấn Thành

20082061

Mai Huy Hoàng Anh

20075021

Nguyễn Trọng Phúc

20049271

Lê Văn Hượng

20081681

Nguyễn Hoàng Việt

20082661

LỜI MỞ ĐẦU

Ôtô đã trở thành một phương tiện vận chuyển thông dụng và hữu hiệu trong bất cứ ngành nghề nào của nền kinh tế quốc dân như: Khai thác tài nguyên, dich vụ công cộng, xây dựng cơ bản, quân sự, và đặc biệt là nhu cầu ngày càng cao của con người… Một chiếc ô tô hiện đại ngày ngay phải đáp ứng được các nhu cầu về tính tiện nghi, an toàn, kinh tế, thẩm mỹ và thân thiện với môi trường, v.v…

Các nhà chế tạo ôtô nói chung và hãng xe TOYOTA nói riêng đã không ngừng cải

tiến và hoàn thiện chúng bằng việc đưa kỹ thuật điều khiển điện tử tiên tiến nhằm

đáp ứng những nhu cầu đó TOYOTA VIOS ra đời từ năm 2003 và từ đó đến nay

nó đã phát triển qua nhiều thế hệ Ngày 21/09/2007 vừa qua, VIOS 2007 mới đã chính thức có mặt tại thị trường Việt Nam So với VIOS thế hệ cũ, VIOS 2007 mới được cải tiến với phong cách trẻ trung, thiết kế hoàn toàn mới cả ngoại lẫn nội thất, tiện nghi lẫn các trang thiết bị an toàn đều được đáp ứng Trong đề tài này, nhóm thực hiện đề tài xin trình bày chuyên đề về động cơ 1NZ–FE trên xe TOYOTA VIOS 2007 Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc chắn nội

dung và hình thức của đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến quý báu của Quý Thầy Cô để đề tài được hoàn thiện hơn

GIỚI THIỆU CHUNG PHẦN 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 1NZ-FE TRÊN XE TOYOTA VIOS 2007

Mô tả các tính năng của động cơ 1NZ FE

Thiết kế nguyên bản của cụm trợ lực 1NZ-FE trên ô tô có kiểu bố trí nằm ngang, cung cấp cho hệ dẫn động cầu trước Động cơ này là một khối công suất bốn xi-lanh thẳng hàng Đầu xi xi-lanh và bản thân khối xi xi-lanh được làm bằng hợp kim nhôm Các ống lót xi lanh được làm bằng hợp kim gang mỏng Bề mặt nhám tạo kết nối chắc chắn và đáng tin cậy với khối nhôm

KÍCH THƯỚC XE

Rộng x dài x cao mm 1695x4285x1435 mm

Trọng lượng tải cho phép 1480 kg

ĐỘNG CƠ

Loại động cơ Xăng

Cơ chế phân phối khí DOHC VVT-i

Số lượng van trên mỗi xi lanh 4

KHUNG VÀ LỐP XE

Loại hệ thống treo McPherson

Hệ thống treo sau loại Xoắn

Các sự cố có thể xảy ra và cách khắc phục:

Các động cơ thuộc dòng 1NZ-FE có những điểm yếu riêng, đó là:

việc kéo dài chuỗi thời gian

- Sự cố xảy ra khi quãng đường đi được trên 150.000 km Với tuổi thọ sử dụng của bộ nguồn, đây không phải là một chỉ báo xấu Nhưng chuỗi có thể không

phải lúc nào cũng là nguyên nhân gây ra điều này Có lẽ nguyên nhân là do bộ

ổn định xích bị hỏng Đừng quên về bộ căng dây, có thể chuỗi thời gian chỉ nên được thắt chặt và tiếng ồn sẽ biến mất

1.Khái quát động cơ 1NZ-FE

 Động cơ 4 xilanh thẳng hàng, 16 xupap, trục cam kép DOHC, dẫn động xích

 Hệ thống VVT-i với tiêu chuẩn khí xả (LEV) STEP IV

Hình 1 Mô hình đ ng c 1NZ-FE ộ ơ

1.1 Giới thiệu động cơ 1NZ-FE

Hình 1.1 Động cơ 1NZ – FE nhìn từ bên ngoài

1.1.1 Giới thiệu chung

Động cơ 1NZ-FE được sử dụng rộng rãi trên các loại xe của TOYOTA như:

Loại xe Thị trường

Toyota Yaris / Echo

(2002)

Các nước Châu Á, Mỹ, Úc Scion xA/ist Mỹ, Nhật

Scion xB Mỹ, Nhật

Toyota Vios Các nước Đông Nam Á, Trung Quốc

Toyota Raum Nhật

Toyota Porte Nhật

Toyota Platz Nhật, Bắc Mỹ, Canada, Úc

Toyota Belta Bắc Mỹ, Úc, Nam Á, Châu Âu

Toyota Auris Châu Âu, Nhật, Nam Phi

Toyota Allion Nhật

Toyota Sienta Nhật

Toyota WiLL Mỹ

Toyota Probox Nhật

Toyota Ractis Nhật

Toyota Vitz Châu Âu, Mỹ, Bắc Mỹ, Nhật, Úc, New Zeeland, Nam

Phi.

1.1.2 Đặc tính kỹ thuật

Bảng thông số kỹ thuật động cơ TOYOTA 1NZ-FE

Kiểu 4-cylinder, In-line, 16-valve,

DOHC, VVT-i

Đường kính hành trình Piston (mm) 84.7

Đường kính bệ Xu Páp (mm) Nạp: 30.5

Xả: 25.5

Tỷ số nén 10.5: 1

Công suất cực đại SAE-NET (HP / rpm) 80 / 6,000

Mômen xoắn cực đại SAE-NET [N·m / rpm] 141 / 4,200

Thời điểm phối khí

Xupáp nạp Mở -7° ~ 33 BTDC°

Đóng 52° 12 ABDC~ °

Xupáp xả

Mở 42° BBDC Đóng 2° ATDC Dầu bôi trơn API SM, SL, hay ILSAC Thời gian tănng tốc từ 0 – 100Km/h 10 giây

Loại nhiên liệu Xăng A91 - không chì Trị số Ốc tan nhiên liệu 87 hay hơn

Hệ thống nạp nhiên liệu EFI (Phun nhiên liệu điện tử)

Valve Timing (Thời gian đóng mở van)

 Các điểm đặc biệt:

 Động cơ mạnh với trục cam kép và trang bị hệ thống VVT-i danh tiếng của Toyota giúp động cơ đạt công suất cao hơn, tiết kiệm nhiên liệu, đạt hiệu quả cao hơn ở những điều kiện đường xá khác nhau và bảo vệ môi trường

Hình 1.3 Hệ thống VVT-i

 Hệ thống VVT-i (Variable Valve Timing-intelligent), DIS (Direct Ignition System) và ETCS-i (Electronic Throttle Control System-intelligent) được

sử dụng trên động cơ này để nhận ra hiệu suất cao, yên tĩnh, tiết kiệm nhiên liệu và khí thải sạch

1.1.3 Hệ thống điều khiển thời điểm phối khí (VVT-i)

1.1.3.1Cấu tạo hệ thống

Bộ điều khiển này gồm có phần vỏ được dẫn động bởi xích cam và các bộ cánh van cùng với trục cam nạp

Hình 1.4 Cấu tạo hệ thống điều khiển VVT-i

1.1.3.2 Sơ đồ vị trí của hệ thống

Hình 1.5 Sơ đồ bố trí hệ thống điều khiển VVT-i

1.1.3.3 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thay đổi thời điểm phối khí

ECU động cơ sẽ tính ra thời điểm mở xupap tối ưu tương ứng với tín hiệu của các cảm biến như sau:

Hình 1.6 Sơ đồ điều khiển hệ thống VVT-i

1.4 Mô tả, thành phần và cấu trúc của hệ thống

1.4.1 Mô tả

- Bình thường thời điểm phối khí là cố định, do đó hiệu suất và công suất của động cơ không phải lúc nào cũng đạt tốt nhất Đối với động cơ 1NZ-FE sử dụng hệ thống điều khiển thời điểm phối khí thông minh, tăng được mô men ở tốc độ thấp và tốc độ trung bình, tốc độ cầm chừng ổn đinh, tiết kiêm nhiên liệu, giảm ô nhiễm, công suất động cơ tối ưu

- Hệ thống điều khiển thời điểm phối khí thông minh điều khiển thời điểm đóng

mở của xu páp thay đổi liên tục căn cứ vào tải và tốc độ của động cơ ECU điều khiển thời điểm đóng mở của xu páp bằng cách điều khiển van OCV để xoay trục cam sớm hoặc trễ

- Thời điểm đóng mở của xu páp thay đổi theo các yếu tố như: tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ, tín hiều từ bộ đo gió, cảm biến vị trí bướm ga, tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát… ECU sử dụng các tín hiều từ các cảm biến so sánh với góc phân phối khí thực tế đang hoạt độngn để điều chỉnh lại thời điểm đóng mở của các xu pap sao cho mô men và công suất của động cơ đạt tối ưu nhất

1.4.2 Các thành phần của VVT-i

- Cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến vị trí trục cam xác định vị trí của trục cam đang hoạt dộng thực tế

- Cảm biến số vòng quay dộng cơ, khói lượgn không khí nạp và cảm biến vị trí bướm ga xác dịnh thời điểm cần hiệu chỉnh cho phù hợp với tải và số vòng quay động

cơ thay đổi

- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và tín hiệu tốc độ xe là thông số hiệu chỉnh

để trục cam đạt được vị trí tối ưu nhất

- Căn cứ tín hiệu từ các cảm biến, ECU sẽ cho ra dạng xung phù hợp đến van dầu OCV để điều khiển trục cam ở vị trí thích hợp nhất Góc xoay của trục cam có thể đạt đến 50 so với vị trí trục khuỷu.0

- Dầu sử dụng trong hệ thống là dầu bôi trơn động cơ

1.4.3 Cấu trúc

Hệ thống VVT-I bao gồm bộ điều khiển VVT, mạch dầu, OCV

Hình 1.7 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển thay đổi thời điểm phối khí

Van điều khiển dầu OCV:

- Van điều khiển dầu OCV (Oil Control Valve) hay còn gọi là van điều khiển thời điểm của trục cam được điều khiển bởi ECU, van dầu dùng để phân phối dầu đến

bộ điều khiển VVT-i

Hình 1.8 Van điều khiển đường dầu OCV

- Cấu trúc của van bao gồm một cuộn dây được điều khiển từ ECU, một van dùng để phân phối dầu đễn bộ điều khiển VVT-i ECU sẽ thay đổi bề rộng xung đến cuộn dây để thay đổi vị trí của piston để phân phối dầu phù hợp với chế độ tải và tốc

độ của động cơ Vị trí của van được xác định bởi lực từ và lực đàn hồi của lò xo

Hình 1.9 Cấu tạo van điều khiển dầu OCV

- Khi ECU gia tăng bề rộng xung, lực từ làm van di chuyển thắng lực căng lò

xo để mở dầu cung cấp đến bề mặt làm sớm Để làm trễ thời điểm, ECU giảm bề rộng xung, lực đẩy của lò xo làm van di chuyển về vị tris trễ Khi trục cam ở vị trí mong muốn, ECU sẽ điều khiển van ở vị trí giữ

Bộ điều khiển VVT-i:

- Bộ điều khiển thời điểm mở cửa cam bao gồm một vỏ được dẫn động vởi trục cam nạp và một van lắp cố định với trục cam nạp Áp suất dầu từ phía làm trục cam xoay sớm hay trễ sẽ làm xoay van của bộ điều khiển VVT-i để thay đổi thời điểm mở sớm và đóng trễ của các xupap nạp

- Khi động cơ dừng, trục cam xoay về phía thời điểm mở trễ nhất để đảm bảo khả năng khởi động lại Khi khởi động áp suất dầu không được cung cấp đến bộ điều khiển VVT-i, chốt hãm sẽ khóa các cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển để tránh va đập

 Các chế độ làm việc

Căn cứ vào các tín hiệu nhiệt độ nước làm mát, lưu lượng không khí nạp, vị trí bướm ga và tốc độ của động cơ, ECU nhận biết điều kiện làm việc của động cơ, tính toán cho ra chế độ làm việc cho hệ thống gồm



 Chế độ điều khiển sớm:

ECU tính toán thời điểm mở sớm của trục cam căn cứ vào các tín hiệu nhiệt độ nước làm mát, lưu lượng không khí nạp, cảm biến vị trí bướm ga và tốc độ động cơ

Hình 1.10 Làm sớm thời điểm phối khí

Khi ECU điều khiển mở sớm, áp suất dầu được cung cấp từ van dầu đễn bộ điều khiển VVT-I, đến khoang cánh gạt về phía sớm để xoay trục cam về phía điều khiể xupap mở sớm



 Chế độ điều khiển trễ:

Khi ECU điều khiển mở trễ, áp suất dầu được cung cấp từ van dầu đễn bộ điều khiển VTT-I, đến khoang cánh gạt và phía trễ để xoay trục cam về phía điều khiển xupap mở trễ

Hình 1.11 Làm trễ thời điểm phối khí



 Chế độ giữ cố định:

Khi ECU xác định được thời điểm mở sớm của cam nạp là tối ưu nhất ứng với chế độ hoạt động nào đó, nó sẽ điều khiển van dầu khóa dầu cung cấp đến bộ điều khiển VVT-I để giữa nguyên góc phân phối khí hiện tại

Hình 1.12 Giữ thời điểm phối khí

1.4.4 Kiểm tra cụm van dầu đièu khiển phối khí trục cam

Bước 1: Đo điện trở theo giá trị cho trong bảng Nếu không đúng thì thay thế

cụm van điều khiển dầu phối khí trục cam

Bước 2: Kiểm tra hoạt động Nếu không đúng thì thay thế cụm van điều khiển

dầu phối khí trục cam

Các Tính Năng Của Động Cơ 1NZ-FE

Động cơ 1NZ-FE đã có thể đạt được hiệu suất sau đây thông qua việc áp

dụng các mặt hàng được liệt kê dưới đây

(1)Hiệu suất cao và tiết kiệm nhiên liệu

(2)Tiếng ồn và độ rung thấp

(3)Thiết kế nhẹ và nhỏ gọn

(4)Khả năng phục vụ tốt

(5)Phát thải sạch

Động cơ

thích hợp

Một khối xi lanh làm bằng nhôm được sử dụng (X)

Một trục khuỷu được sử dụng (X) (X) (X) Hình dạng nhỏ hơn hình côn được sử dụng cho

Cơ

chế

van

Một chuỗi thời gian và bộ căng chuỗi được sử

dụng

(X) (X) (X)

Hệ thống VVT-i được sử dụng (X) (X)

Đa dạng lượng tiêu thụ làm bằng nhựa được sử

dụng

(X)

Cơ thể ga không liên kết được sử dụng (X) (X)

thống

nạp và

xả

Một đa tạp ống xả bằng thép không gỉ được sử

dụng

(X)

Hai TWC (Bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều)

được sử dụng

(X)

Một bố cục khí thải phía sau được sử dụng để

nhận ra sự kích hoạt sớm của chất xúc tác (X)

Hệ thống

nhiên liệu

Kim phun loại 12 lỗ được sử dụng (X) (X)

Hệ thống không trả lại nhiên liệu được sử dụng (X) (X) (X) Đầu nối nhanh được sử dụng để kết nối ống

nhiên liệu với các đường ống nhiên liệu (X)

Hệ thống

đánh lửa

Các bugi loại tầm xa được sử dụng (X)

DIS (Hệ thống đánh lửa trực tiếp) làm cho việc

điều chỉnh thời gian đánh lửa không cần thiết (X) (X) (X)

Hệ

thống

điều

khiển

động cơ

ETCS-i (Electronic Throttle Control

System-intelligent) được sử dụng (X) (X) Cảm biến không tiếp xúc được sử dụng trong

cảm biến vị trí ga và cảm biến vị trí bàn đạp ga (X)

Chức năng giữ tay quay được sử dụng (X)

Hệ thống kiểm soát khí thải bay hơi được sử

dụng

(X) Việc sử dụng cảm biến tỷ lệ nhiên liệu không

khí cho phép kiểm soát chính xác (X)