Nghiên cứu về hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE lắp trên dòng xe CAMRYcủa hãng TOYOTA

Lịch sử ra đời và phát triển của nó đã trải qua nhiều năm vớinhững giai đoạn thăng trầm để tiến tới sự hoàn thiện và tiện nghi hơn như tăng công suấtđộng cơ, tăng tính kinh tế nhiên liệu

LỜI NÓI ĐẦU

Ô tô là một trong những phương tiện giao thông quan trọng đối với sự phát triển củanền kinh tế- xã hội hiện nay Lịch sử ra đời và phát triển của nó đã trải qua nhiều năm vớinhững giai đoạn thăng trầm để tiến tới sự hoàn thiện và tiện nghi hơn như tăng công suấtđộng cơ, tăng tính kinh tế nhiên liệu, đảm bảo tính năng an toàn tăng tính tiện nghi vàbảo mật Các hãng xe đã áp dụng các tiến bộ khoa học vào những chiếc ô tô của mìnhnhư điều khiển điện tử, kỹ thuật bán dẫn, công nghệ nano….Từ đó nhiều hệ thống hiệnđại ra đời: Hệ thống phun xăng điện tử (EFI), hệ thống phun diesel điện tử CRDI, hệthống đánh lửa lập trình ESA, hệ thống phanh ABS, hệ thống đèn tự động, sử dụng bộchìa khóa nhận dạng…

Ở Việt Nam, với ngành công nghiệp ô tô còn non trẻ thì hầu hết những công nghệ về ô

tô đều đến từ các nước trên thế giới Chúng ta cần phải tiếp cận với công nghệ tiên tiếnnày để không những tạo tiền đề cho nền công nghiệp ô tô mà còn phục vụ cho công tácbảo dưỡng, sửa chữa

Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chuyên ngành “Công nghệ kỹ thuật ô tô” tạitrường Đại Học , chúng em đươc khoa tin tưởng giao cho đề tài tốt nghiệp

“Nghiên cứu về hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE lắp trên dòng xe CAMRYcủa hãng TOYOTA” đây là một đề tài rất thiết thực nhưng còn nhiều khó khăn Với sự cố

gắng của chúng em và dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy cùng với sự giúp đỡ

của các thầy cô trong Khoa Cơ khí Động lực, các bạn trong lớp chúng em đã hoànthành đề tài đáp ứng được yêu cầu đưa ra Song trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, vớikhả năng và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy chúng

em rất mong sự đóng góp, chỉ bảo của các thầy cô để đề tài của chúng em được hoànthiện hơn và đó chính là những kinh nghiệm nghề nghiệp cho chúng em sau khi ratrường

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa, đặc biệt là thầy

đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em để đề tài chúng em được hoàn

thành

Chúng em xin trân trọng cảm ơn !

Sinh viên thực hiện:

.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

MỤC LỤC 4

PHẦN I: MỞ ĐẦU 11

1 Lý do chọn đề tài 11

2 Mục tiêu của đề tài 11

3 Mục đích của đề tài 12

4 Phương pháp nghiên cứu 12

5 Giới hạn của đề tài 13

PHẦN II: NỘI DUNG 14

CHƯƠNG I: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬ TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA 2AZ-FE 14

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 14

1.1.1 Chức năng nhiệm vụ yêu cầu phân loại 14

1.1.1.1 Chức năng hệ thống đánh lửa 14

1.1.1.2 Nhiệm vụ của hệ thống đánh lửa 14

1.1.1.3 Yêu cầu của hệ thống đánh lửa trên ôtô 14

1.1.1.4 Phân loại hệ thống đánh lửa 15

a) Phân loại theo nguồn điện sơ cấp 15

b) Phân loại theo phương pháp tích lũy năng lượng 15

c) Phân loại theo phương pháp điều khiển bằng cảm biến 15

d) Phân loại theo cách phân bố điện cao áp 15

e) Phân loại theo phương pháp điều khiển góc đánh lửa sớm 15

f) Phân loại theo kiểu ngắt mạch sơ cấp 15

1.2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 16

1.2.1 Hệ thống đánh lửa thường (có tiếp điểm) 16

1.2.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm 17

1.2.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm 18

1.2.4 Hệ thống đánh lửa điện tử 18

1.2.4.1 Hệ thống đánh lửa điện tử có bộ chia điện (ESA có bộ chia điện ) 18

1.2.4.2 Hệ thống đánh lửa điện tử không có bộ chia điện ( đánh lửa trực tiếp) 19

1.2.5 Hệ thống đánh lửa CDI ( Capacitor Discharge Ignition ) 21

1.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 21

1.4 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE 22

1.4.1 Giớ thiệu về động cơ TOYTA 2AZ-FE 22

1.4.2 Hệ thống đánh lửa trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE 23

1.4.2.1 Nguyên lý làm việc hệ thống đánh lửa trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE 24 1.4.2.2 Tín hiệu IGT và IGF 26

a) Tín hiệu IGT 26

b) Tín hiệu IGF 28

1.4.2.3 Sự điều khiển của ESA 28

a) Điều khiển đánh lửa khi khởi động 30

b) Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động 30

c) Điều khiển khi tín hiệu IDL bật ON 31

d) Điều khiển khi tín hiệu IDL bị ngắt OFF 31

1.4.2.4 Điều khiển góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh 31

a) Hiệu chỉnh để hâm nóng 31

b) Hiệu chỉnh khi quá nhiệt độ 32

c) Hiệu chỉnh để tốc độ chạy không tải ổn định 32

c) Hiệu chỉnh kích nổ 32

1.4.3 Kết cấu các bộ phận 33

1.4.3.1 Bugi 33

1.4.3.2 Bôbin 34

1.4.3.3 IC đánh lửa 35

1.4.3.4 ECU ( Electronic Control Unit) 35

1.4.3.5 Cảm biến vị trí trục cam (bộ tạo tín hiệu G) 37

1.4.3.6 Cảm biến vị trí trục khuỷu ( bộ tạo tín hiệu NE ) 39

1.4.3.7 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ( tín hiệu THW) 40

1.4.3.8 Cảm biến lưu lượng khí nạp( tín hiệu VG ) 41

1.4.3.9 Cảm biến vị trí bướm ga (tín hiệu VTA) 42

1.4.3.9 Cảm biến tiếng gõ động cơ (tín hiệu KNK ) 44

CHƯƠNG II 46

SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE 46

2.1 KIẾN THỨC CHUNG VỀ CHẨN ĐOÁN 46

2.1.1 Khái niệm độ tin cậy 46

2.1.2 Lý thuyết cơ bản về chẩn đoán 46

2.1.3 Khái niệm về tự chẩn đoán 47

2.1.4 Nguyên lý hình thành hệ thống tự chẩn đoán 47

2.1.5 Các loại thông số dùng trong chẩn đoán 48

2.1.6 Cách đọc sơ đồ mạch điện 49

2.1.7 Cách kiểm tra giắc nối và cầu chì 52

2.1.7.1 Cách kiểm tra cầu chì 52

2.1.7.2 Hướng dẫn kiểm tra giắc nối 53

a) Tháo lắp giắc nối (hình 2.8) 53

b) Kiểm tra giắc nối (hình 2.9) 53

c) Sửa chữa các cực của giắc nối (hình 2.10) 54

d) Làm việc với dây điện (hình 2.11) 54

2.1.8 Cách kiểm tra mạch điện 54

2.1.8.1.Kiểm tra cơ bản 55

a) Kiểm tra hở mạch 55

b) Kiểm tra điện trở 55

c) Kiểm tra điện áp 56

d) Kiểm tra ngắn mạch 56

e) Kiểm tra thay thế ECU 57

2.2 THÔNG SỐ SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ 2AZ-FE 59

2.3 KIỂM TRA SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ 2AZ –FE 60

2.3.1 Quy trình kiểm tra cơ bản 60

2.3.2 Mô phỏng triệu trứng khi cân thiết 61

2.3.2.1 Phương pháp rung (hình 2.21) 62

2.3.2.2 Phương pháp nhiệt 62

2.3.3 Hệ thống chẩn đoán M-OBD 62

2.3.3.1.Chế độ thường và chế độ kiểm tra 63

2.3.3.2 Thuật toán phát hiện 2 hành trình 63

2.3.3.3 DLC3 (giắc nối truyền dữ liệu 3) 63

2.3.3.4 Kiểm tra điện áp ắc quy 64

2.3.3.5 Kiểm tra đèn MIL 64

2.3.4 Kiểm tra bugi 67

a) Kiểm tra điện cực (hình 2.26) 67

b) Phương pháp kiểm tra xen kẽ 68

c) Kiểm tra hư hỏng ở phần ren và phần cách điện của bugi 68

d) Kiểm tra khe hở bugi (hình 2.28) 68

e) Làm sạch các bugi (hình 2.29) 68

2.3.5 Quy trình phát mã 69

2.3.5.1 Kiểm tra DTC dùng máy chẩn đoán 69

2.3.5.2 Kiểm tra DTC không dùng máy chẩn đoán 69

2.3.6 Xóa mã chẩn đoán 70

2.3.6.1 Xóa mã dùng máy chẩn đoán 70

2.3.6.2 Xóa mã không dùng máy chẩn đoán 70

2.3.7 Bảng mã chẩn đoán hư hỏng (DTC) hệ thống đánh lửa động cơ 2AZ-FE 70

2.4 KIỂM TRA SỬA CHỮA THEO MÃ DTC 75

2.4.1 Mã P0100 mạch lưu lương hay khối lượng khí nạp; P0102 mạch lưu lương hay khối lượng khí nạp-tín hiệu vào thấp; P0103 mạch lưu lượng hay khối lượng khí nạp-tín hiệu vào cao 75

2.4.2 Mã P0115 hỏng mạch nhiệt độ nước làm mát động cơ; P0117 mạch nhiệt độ nước làm mát động cơ–tín hiệu vào thấp; P0118 mạch nhiệt độ nước làm mát động cơ - tín hiệu vào cao 83

2.4.3 Mã P0116 mạch nhiệt độ nước làm mát động cơ phạm vi/hỏng tính năng 88

2.4.4 Mã P0120 hỏng mạch cảm biến vị trí bàn đạp ga/công Tắc "A"; P0122 mạch cảm biến vị trí bàn đạp/bướm ga/công tắc"A"-tín hiệu thấp; P0123 mạch cảm biến vị trí bàn đạp/bướm ga/công tắc"A"-tín hiệu cao; P0220 mạch cảm biến vị trí bàn đạp/ bướm ga/công tắc"B"; P0222 mạch cảm biến vị trí bàn đạp/bướm ga/công tắc "B"-tín hiệu thấp; P0223 mạch cảm biến vị trí bàn đạp/bướm ga/công tắc "B"-"B"-tín hiệu cao; P2135 mối liên hệ điện áp của cảm biến vị trí bàn đạp/bướm ga/công tắc "A"/"B" 90

2.4.5 Mã P0327 mạch cảm biến tiếng gõ 1 đầu vào thấp (thân máy 1 hay cảm biến đơn); P0328 mạch cảm biến tiếng gõ 1 đầu vào cao (thân máy 1 hay cảm biến đơn) 96

2.4.6 Mã P0335 mạch cảm biến vị trí trục khuỷu "A"; P0339 mạch cảm biến vị trí trục khuỷu "A" chập chờn 100

2.4.7 Mã P0340 mạch "A" cảm biến vị trí trục cam (thân máy 1 hay cảm biến đơn) .105

3.4.8 Mã P0351 mạch sơ cấp/thứ cấp của cuộn đánh lửa"A"; P0352 mạch sơ cấp/thứ cấp của cuộn đánh lửa"B"; P0353 mạch sơ cấp/thứ cấp của cuộn đánh lửa"C" ; P0354 mạch sơ cấp/thứ cấp của cuộn đánh lửa"D" 110

2.4.9 Mã P0560 điện áp hệ thống 115

2.4.10 P0604 lỗi bộ nhớ Ram điều khiển bên trong; P0606 ECM/bộ vi xử lý PCM; P0607 tính năng mođun điều khiển; P0657 mạch điện áp nguồn bộ chấp hành/hở

119

3.4.11 P2120 mạch cảm biến vị trí bàn đạp/bướm ga/công tắc "D"; P2122 mạch cảm biến vị trí bàn đạp/bướm ga/công tắc"D"-tín hiệu thấp; P2123 mạch cảm biến vị trí bàn đạp/bướm ga/công tắc"D"-tín hiệu cao; P2125 mạch cảm biến vị trí bàn đạp ga/bướm ga/công tắc"E"; P2127 mạch cảm biến vị trí bàn đạp/bướm ga/công tắc "E"-tín hiệu thấp; P2128 mạch cảm biến vị trí bàn đạp/bướm ga/công tắc"E"-tín hiệu cao; P2138 sự tương quan giữa điện áp của cảm biến vị trí bàn đạp/bướm ga/công tắc "D"/"E" 120

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ TOYOTA 2AR – FE 127

3.1 MỤC ĐÍCH CỦA MÔ HÌNH 127

3.2 NHỮNG THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ 2AR-FE 127

3.3 XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN PHƯƠNG ÁN VÀ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ TOYOTA 2AR-FE 127

Để đảm bảo các yêu cầu đã đề ra, ta đi vào nghiên cứu các phương án xây dựng và lắp đặt mô hình đang được áp dụng phổ biến trên thị trường hiện nay 127

3.3.1 Các phương án đã được xây dựng 128

a) Phương án 1:(hình 4.1) 128

b) Phương án 2 (hình 4.2) 129

c) Phương án 3: 130

3.3.2.Kết luận lựa chọn phương án lắp đặt 132

3.3.3 Thiết kế lắp đặt mô hình 132

3.3.3.1 Thiết kế khung 132

a) Bản vẽ chi tiết của mô hình 132

3.3.3.2 Thiết kế maket 135

PHẦN III: KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 137

I KẾT LUẬN 137

II KIẾN NGHỊ 137

BẢNG CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT Cụm từ viết tắt Ý nghĩa

A/F Tỷ số không khí - nhiên liệu

A/T, ATM Hộp số tự động (hộp số dọc hoặc ngang)

DLC Giắc nối truyền dữ liệu số 3

ECAM Hệ thống đo lường và điều khiển động cơ

ECT Hộp số tự động điều khiển điện tử

ETCS-i Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử-thông minh

INT Gián đoạn

nhất… Đó là một nhiệm vụ được đặt ra cho một nước đang hội nhập với thế giới nhưViệt Nam.

Đó cũng là lý do mà em chọn Đề tài tốt nghiệp của mình là ““Nghiên cứu về hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE lắp trên dòng xe CAMRYcủa hãng TOYOTA”.

Trong phạm vi giới hạn của Đề tài, khó mà có thể nói hết được tất cả các công việc cầnphải làm để khai thác hết tính năng về phần điều khiển đánh lửa động cơ xe ô tô Tuynhiên, đây sẽ là nền tảng cho việc lấy cơ sở để khai thác những động cơ tương tự sau này,làm thế nào để sử dụng một cách hiệu quả nhất, kinh tế nhất trong khoảng thời gian lâunhất

Xe Toyota Camry

2 Mục tiêu của đề tài

Như đã trình bày ở phần trên, mục tiêu của Đề tài này là làm thế nào để chúng ta cóthể có một cái nhìn khái quát về các công việc có thể tiến hành để khai thác có hiệu quảnhất hệ thống đánh lửa động cơ 2AZ-FE lắp trên xe CAMRY của hãng TOYOTA

Qua tìm hiểu, ta có thể nắm được tổng quan về kết cấu các bộ phận của hệ thống đánhlửa động cơ 2AZ-FE của Toyota Camry, nắm được cấu tạo chi tiết và sự hoạt động củatừng bộ phận trong hệ thống đánh lửa trên động cơ Từ đó ta có thể rút ra được nhữngnguyên nhân hư hỏng và cách sửa chữa khi hệ thống gặp sự cố, ngoài ra ta cũng có thểthấy được những ưu nhược điểm của hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE

Nhờ những hiểu biết này, những người kỹ sư về ô tô có thể đưa ra những lời khuyêncho người sử dụng cần phải làm như thế nào để sử dụng, khai thác hệ thống đánh lửađộng cơ Toyota Camry 2AZ-FE một cách hiệu quả nhất, trong thời gian lâu nhất giúp

động cơ hoạt động được với tính kinh tế và năng suất cao nhất Cuối cùng, nắm vững vàkhai thác hiệu quả hệ thống đánh lửa động cơ Toyota Camry 2AZ-FE,trên cơ sở nền tảng

đó chúng ta sẽ có thể khai thác tốt các loại hệ thống đánh lửa kiểu mới hơn, được ra đờisau này và có các hệ thống tiên tiến hơn Khai thác và sử dụng tốt hệ thống đánh lửa động

cơ 2AZ-FE cũng là một cách để chúng ta bảo vệ môi trường sống của chính chúng ta, bảo

vệ sức khỏe cộng đồng

3 Mục đích của đề tài

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài này, bản thân sinh viên nhận thấy đây làmột cơ hội rất lớn để có thể củng cố các kiến thức mà mình đã được học Ngồi ra, sinhviên còn có thể biết thêm những kiến thức thực tế mà trong nhà trường khó có thể truyềntải hết được, đó thực sự là những kiến thức mà mỗi sinh viên rất cần khi công tác sau này Ngồi ra, thực hiện luận văn cũng là dịp để sinh viên có thể nâng cao các kỹ năng nghềnghiệp, khả năng nghiên cứu độc lập và phương pháp giải quyết các vấn đề Bản thânsinh viên phải không ngừng vận động để có thể giải quyết những tình huống phát sinh,điều đó một lần nữa giúp cho sinh viên nâng cao các kỹ năng và kiến thức chuyên ngành

Cuối cùng, việc hòan thành luận văn tốt nghiệp sẽ giúp cho sinh viên có thêm tinhthần trách nhiệm, lòng say mê học hỏi, sáng tạo Và đặc biệt quan trọng là lòng yêu nghềnghiệp

4 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài em có sử dụng một số phương phápnghiên cứu sau:

- Tra cứu trong các tài liệu, giáo trình kỹ thuật, sách vở, đặc biệt là các cuốn cẩm nangkhai thác, bảo dưỡng sửa chữa của chính hãng Toyota

- Tìm kiếm thông tin trên mạng Internet, các website trong và ngòai nước So sánh vàchắt lọc để sử dụng những thông tin cần thiết và đáng tin cậy

- Tham khảo ý kiến của các Giảng viên trong ngành cơ khí ô tô Trong đó phải kể đến cácThầy trong khoa Cơ Khí Ô Tô của trường ĐHSPKT Hưng Yên , các kỹ sư, chuyên viên

kỹ thuật về ô tô tại các Trung tâm bảo hành, các xưởng sửa chữa, và cả những người cókinh nghiệm lâu năm trong việc sử dụng và bảo quản xe…

- Tổng hợp và phân tích các nguồn dữ liệu thu thập được, từ đó đưa ra những đánh giá vànhận xét của riêng mình

5 Giới hạn của đề tài

Do thời gian làm luận văn có hạn nên chỉ nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộphận chính trong hệ thống, từ đó có đưa ra nguyên lý hoạt động chung và cách sửa chữa

hư hỏng của hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE trên xe CAMRY

PHẦN II: NỘI DUNGCHƯƠNG I: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬ TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA 2AZ-FE

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

1.1.1 Chức năng nhiệm vụ yêu cầu phân loại

1.1.1.1 Chức năng hệ thống đánh lửa

Trong động cơ xăng hòa khí sau khi được đưa vào trong xylanh và được trộn đềunhờ xoáy lốc của dòng khí, sẽ được Piston nén lại ở một thời điểm thích hợp cuối kỳnén, hệ thống đánh lửa sẽ cung cấp một tia lửa điện cao thế, đốt cháy hòa khí và sinhcông cho động cơ Như vậy, chức năng của hệ thống đánh lửa là tạo ra tia lửa đốt cháyhỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt của động cơ

1.1.1.2 Nhiệm vụ của hệ thống đánh lửa.

Hệ thống đánh lửa trên động cơ có nhiệm vụ biến thiên nguồn điện xoay chiều, mộtchiều có hiệu điện thế thấp 12V hoặc 24V thành các xung điện thế cao khoảng vài chụckV.Các xung hiệu điện thế cao này sẽ được phân bố đến bugi của các xylanh đúng thờiđiểm để tạo tia lửa điện cao thế đốt cháy hòa khí

1.1.1.3 Yêu cầu của hệ thống đánh lửa trên ôtô.

Các yếu tố quan trọng của động cơ xăng là: Hỗn hợp không khí nhiên liệu tốt, nén

ép tốt, và đánh lửa tốt Hệ thống đánh lửa tạo ra một tia lửa mạnh, và các thời điểm chínhxác để đốt cháy hỗn hợp không khí - nhiên liệu

Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động thứ cấp đủ lớn để phóng điện qua khe

hở bougie trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ

Tia lửa trên bougie phải đủ năng lượng và thời gian phóng để đốt cháy hoàn toànhòa khí Vì ngay cả khi bị nén ép với áp suất cao, không khí có điện trở, nên cần phải tạo

ra điện thế hàng chục ngàn vôn để đảm bảo phát tia lửa mạnh, có thể đốt cháy hỗn hợpkhông khí nhiên liệu

Thời điểm đánh lửa chính xác: Hệ thống đánh lửa phải luôn có thời điểm đánh lửachính xác để phù hợp với sự thay đổi tốc độ và tải trọng của động cơ Góc đánh lửa sớmphải đúng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ

Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt và có đủ độ bền và độ tincậy để chịu đựng được trong các điều kiện nhiệt độ cao và độ rung xóc lớn Hệ thốngđánh lửa sử dụng điện cao áp do cuộn đánh lửa tạo ra nhằm phát ra tia lửa điện để đốtcháy hỗn hợp không khí và nhiên liệu đã được nén ép Hỗn hợp không khí nhiên liệuđược nén ép và đốt cháy trong cylinder

Sự bốc cháy này tạo ra động lực của động cơ Nhờ có hiện tượng tự cảm và cảmứng tương hỗ, cuộn dây tạo ra điện áp cao cần thiết cho đánh lửa Cuộn sơ cấp tạo ra điệnthế hàng trăm vôn còn cuộn thứ cấp thì tạo ra điện thế hàng chục ngàn vôn.

1.1.1.4 Phân loại hệ thống đánh lửa.

Ngày nay hệ thống đánh lửa cao áp được trang bị trên động cơ ôtô có rất nhiều loạikhác nhau Dựa vào cấu tạo, hoạt động, phương pháp điều khiển, người ta phân loại hệthống đánh lửa theo các cách phân loại sau:

a) Phân loại theo nguồn điện sơ cấp

- Hệ thống đánh lửa dùng man-hê-tô

- Hệ thống đánh lửa dùng acqui

b) Phân loại theo phương pháp tích lũy năng lượng.

- Hệ thống đánh lửa điện cảm ( Transistor Ignition System )

- Hệ thống đánh lửa điện dung ( Capacitor Discharged Ignition System )

c) Phân loại theo phương pháp điều khiển bằng cảm biến.

- Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa ( breaker )

- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ ( Electromagnetie Sensor ) Gồm 2 loại: Loại nam châm đứng yên và loại nam châm quay

- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến Hall

- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến quang

- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến từ trở

d) Phân loại theo cách phân bố điện cao áp.

- Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện - Delco ( Distributor Ignition System )

- Hệ thống đánh lửa trực tiếp hay không có Delco ( Distributorless Ignition System)

e) Phân loại theo phương pháp điều khiển góc đánh lửa sớm.

- Hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng cơ khí

( Mechanical Spark - Advance )

Hệ thống đánh lửa với bộ điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử ( ESA Electronic Spark Advance )

-f) Phân loại theo kiểu ngắt mạch sơ cấp.

- Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa ( Conventional Ignition System )

- Hệ thống đánh lửa sử dụng Transistor

- Hệ thống đánh lửa sử dụng Thyristor ( CDI )

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ sản xuất động cơnói riêng và sản xuất ôtô nói chung đã đạt được nhiều thành tựu cao trong mọi lĩnh vực,

từ công nghệ chế tạo chi tiết cơ khí đến sự đột phá trong công nghệ chế tạo vật liệu mới.Với sự trợ giúp đắc lực của lĩnh vực công nghiệp điện tử và điện tự động, hệ thống đánhlửa ngày nay đã trở nên hoàn hảo Động cơ ngày nay đều được trang bị hệ thống đánh lửatrực tiếp với hệ thống đánh lửa sớm bằng điện tử được điều khiển hoàn taonf bằng máytính dựa vào các tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau Nhờ đó, có thể xác định chính xáctình trạng của động cơ và đưa ra tín hiệu điều khiển một cách chính xác nhất

1.2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

1.2.1 Hệ thống đánh lửa thường (có tiếp điểm)

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống đánh lửa thường

1, Ắc quy 6, Tụ điện

2, Khóa điện 7, Cam quay

3, Điện trở phụ 8, Tiếp điểm

4, Bô bin 9, Bugi

5, Con quay chia điện 10, Bộ điều khiển góc đánh lửa chân không

Trong hệ thống đánh lửa thường có 2 mạch : mạch điện áp thấp và điện áp cao

+ Trong mạch điệp áp thấp dùng điện của ắc quy hoặc của máy phát điện Trong đóngoài nguồn điện ra còn có khóa điện, cuộn dây sơ cấp, bô bin với điện trở phụ và bộ cắtđiện.

+ Mạch điện áp cao có cuộn dây thứ cấp trong bôbin, dây dẫn cao thế,bộ chia điện,bugi đánh lửa

1.2.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm

Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm khác với hệ thống đánh lửa thường là giữabobin và tiếp điểm của bộ cắt điện có mắc hộp chuyển mạch kiểu tranzito

Cuộn sơ cấp của bobin được mắc vào mạch góp của bộ khuếch đại, tiếp điểm củacắt điện được mắc vào mạch của cực gốc (cực điều khiển) của tranzito Khi tiếp điểm

đóng, dòng điện có cường độ không lớn(0,75A) đi qua tiếp điểm, lúc đó ở cực điều khiểnphát sinh điện thế và tranzito cho dòng điện chay qua tới cuộn sơ cấp của bobin Docường độ của cực gốc không lớn nên sự mòn tiếp điểm do tia lửa điện sinh ra thực tếkhông có và thời gian sử dụng của tiếp điểm chỉ chịu mòn cơ học.

1.2.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm

+ Mạch điện cao thế có cuộn dây thứ cấp trong bô bin, dây cao áp, bộc chia điện vàcác bugi trên xylanh

1.2.4 Hệ thống đánh lửa điện tử

1.2.4.1 Hệ thống đánh lửa điện tử có bộ chia điện (ESA có bộ chia điện )

Về cấu tạo hệ thống đánh lửa này khác các hệ thống đánh lửa trên là không sử dụngcon quay tạo tín hiệu đánh lửa mà nó được tạo tín hiệu nhờ ECU động cơ thông qua các tín hiệu vào từ những cảm biến liên quan qua đó tính toán được thời điểm đánh lửa phù hợp hơn với tải trọng động cơ

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA

- Hệ thống đánh lửa bán dẫn cũng được chia làm 2 mạch

+ Trong mạch điệp áp thấp dùng điện của ắc quy hoặc của máy phát điện Trong đóngoài nguồn điện ra còn có khóa điện, cuộn dây sơ cấp, bô bin và IC đánh lửa

+ Mạch điện áp cao có cuộn dây thứ cấp, dây dẫn điện áp cao, bộ chia điện và các bugi + Ngoài ra còn có các cảm biến cấp tín hiệu đầu vào cho ECU và đưa ra tín hiệu điềukhiển TRANSISTOR đóng hoặc thông giúp cuộn sơ cáp được nối mát, khi đó bugi sẽđược đánh lửa theo tín hiệu điều khiển của ECU

1.2.4.2 Hệ thống đánh lửa điện tử không có bộ chia điện ( đánh lửa trực tiếp)

Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp

Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp (ĐLTT), bộ chia điện không còn được sử dụngnữa Thay vào đó, hệ thống ĐLTT cung cấp một bô bin cùng với một IC đánh lửa độclập cho mỗi xy-lanh Vì hệ thống này không cần sử dụng bộ chia điện hoặc dây cao ápnên nó có thể giảm tổn thất năng lượng trong khu vực cao áp và tăng độ bền Đồng thời

nó cũng giảm đến mức tối thiểu nhiễu điện từ, bởi vì không sử dụng tiếp điểm trong khuvực cao áp Chức năng điều khiển thời điểm đánh lửa được thực hiện thông qua việc sửdụng ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử)

Hình 1.6 Sơ đồ kết cấu hệ thống đánh lửa trực tếp( loại 1)

ECU của động cơ nhận được các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, tính toán thờiđiểm đánh lửa, truyền tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa Thời điểm đánh lửa được tínhtoán liên tục theo điều kiện của động cơ, dựa trên giá trị thời điểm đánh lửa tối ưu đãđược lưu giữ trong máy tính, dưới dạng một bản đồ ESA So với điều khiển đánh lửa cơhọc của các hệ thống thông thường thì phương pháp điều khiển bằng ESA có độ chínhxác cao hơn và không cần phải đặt lại thời điểm đánh lửa.

1.2.5 Hệ thống đánh lửa CDI ( Capacitor Discharge Ignition )

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống đánh lửa CDI trên xe máy

1-Man-hê-tô 4- khóa điện

2-Biến áp đánh lửa WN - Cuộn nguồn

3-Bugi WĐK- Cuộn điều khiển

W1-Cuộn sơ cấp D1, D2- Điôt thường

W2 –Cuộn thứ cấp DĐK - Điôt điều khiển

CT – Tụ điện

1.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA.

Trong quá trình sử dụng ôtô, trạng thái kỹ thuật của ôtô dần thay dổi theo hướng xấu

đi, dẫn tới hay hỏng hóc và giảm độ tin cậy Quá trình thay đổi ấy có thể kéo dài theo thờigian ( hay hành trình sử dụng ) và phụ thuộc vào nhiều yếu tố

- Chất lượng của vật liệu, công nghệ chế tạo, lắp ghép, sự không đồng nhất trong chếtạo.

- Điều kiện sử dụng: môi trường sử dụng, trình độ người sử dụng, điều kiện bảo quản,trang thiết bị và môi trường sửa chữa, nhiên liệu dầu mỡ bôi trơn

- Sự mài mòn vật liệu giữa các bề mặt có chuyển động tương đối

- Sự xuất hiện các vết nứt nhỏ hay hỏng ren do trong quá trình bảo dưỡng thay thếbougie hoặc chịu tải thay đổi, thường gọi là mỏi

- Sự hư hỏng kết cấu chi tiết do bị quá tải tức thời, đột xuất

- Muội than tích tụ ở đầu đánh lửa của bugi, bugi làm việc quá nguội hoặc hệ thốngnhiên liệu cung cấp nhiên liệu quá nhiều, khi đó đánh lửa không nhận đủ nhiệt để khử cáccặn carbon, sóng điện áp cao sẽ nối tắt qua các cặn này, thay vì phóng qua khe đánh lửacủa bugi Bougie làm việc quá nóng sẽ tiêu hủy các điện cực nhanh chóng và làm rộngkhe đánh lửa, do đó, tia lửa không thể phóng qua và sự mất lửa xảy ra

- Cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp bị ngắn mạch

- Do hỏng các cảm biến như cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam làmảnh hưởng tới quá trình đánh lửa

- Khoảng lắp bougie là khoảng cách từ mặt tựa đệm lót ở vỏ bugi ( hoặc đỉnh tựa mặtcôn ) đến cuối các đường ren Nếu khoảng này quá dài, bugi sẽ sâu vào buồng đốt gâycản trở sự khuấy trộn hỗn hợp, va đập với van hoặc piston Bugi có khoảng lắp không đủkhông thể đốt hỗn hợp một cách chính xác Vì vậy, các bugi được sử dụng cho động cơphải có khoảng cách thích hợp, đúng với tiêu chuẩn của nhà chế tạo

- Nếu hệ thống đánh lửa sử dụng bộ chia điện có tiếp điểm: Tiếp điểm bị mòn hoặccháy rỗ cũng làm ảnh hưởng rất lớn tới quá trình đánh lửa

1.4 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE

1.4.1 Giớ thiệu về động cơ TOYTA 2AZ-FE

Kiểu động cơ 4 kỳ 4 xylanh thẳng hàng ( I4)

Dung tích công tác của

vòng/ phút

Mô men xoắn lớn nhất 22,2 kGm ở 3800 vòng/ phút

Kiểu cung cấp nhiên liệu Phun xăng điện tử EFI

Hệ thống làm mát của

Kiểu tuần hoàn cưỡng bức dưới ápsuất của bơm nước và có van hằngnhiệt ngay cả khi xe phanh hãm độtngột

Hệ thống bôi trơn

Kiểu cưỡng bức và vung té có lọcdầu toàn phần, dùng để đưa dầu bôitrơn và làm mát các bề mặt ma sátcủa các chi tiết chuyển động

đỡ Ngoài ra bên thân máy còn có nước được dẫn từ bơm nước lên làm mát xylanh

Nến điện được bố trí bên phải buồng cháy

Các lò xo nấm hút làm bằng thép và lò xo có khả năng chịu tải ở mọi chế độ vòng quay động cơ

Trục cam được dẫn động bằng xích Trục cam có 5 ổ đỡ nằm giữa các con đội của từng xylanh và ở phía đầu xylanh số 1 Việc bôi trơn các ổ trục cam được thực hiện nhờ

có đường dầu từ nắp máy

1.4.2 Hệ thống đánh lửa trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE

Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE

1 Tín hiệu vị trí trí trục khủy 4 Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát.

2 Tín hiệu lưu lượng khí nạp 5 Tín hiệu vị trí trục cam.

3 Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga 6 Tín hiệu kích nổ.

Qua những hình ảnh về bố trí và sơ đồ điều khiển hệ thống đánh lửa ta kết luận hệ

thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE thuộc loại hế thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi

bugi một boobin có tích hợp IC đánh lửa (loại 1 trên hình 1.5)

1.4.2.1 Nguyên lý làm việc hệ thống đánh lửa trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE

Trên động cơ 2AZ-FE được trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp với mỗi bugi mộtbôbin đánh lửa Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu gửi về, trong đó quan trọng nhất làcác xung G, xung NE và tín hiệu của cảm biến đo gió, bộ xử lý của ECU sẽ tính toán vàchọn ngay ra một điểm trên bề mặt lập trình, tức là chọn ngay một góc đánh lửa sớm tối

ưu ở tốc độ và mức tải đó (chương trình đánh lửa sớm ESA- Electronic Spark Advance).Rồi thông qua một bóng điều khiển trong ECU xuất xung IGT (ignition timing) tới ICđánh lửa Khi IC đánh lửa nhận được xung IGT ở đầu vào mạch transisitor, mạch này

Hình 1.8 Các chi tiết và vị trí của nó trên động cơ trong hệ thống đánh lửa 2AZ-FE

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 2AZ-FE

điều khiển bóng Transistor ON để nối mát cho cuộn sơ cấp W1 của bôbin qua chân C của

IC đánh lửa Khi đó xuất hiện dòng sơ cấp trong bôbin tạo ra từ trường φ , từ trường

φ tồn tại trong bôbin cho tới khi bóng Transistor OFF, khi đó từ trường φ biến

thiên cực nhanh và cảm ứng ra xung cao áp ở cuộn dây thứ cấp W2 của bôbin Xung cao

áp này được đưa đến bugi theo thứ tự nổ của động cơ tạo tia lửa điện đốt cháy hòa khí

Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE

1 Tín hiệu tốc độ động cơ 4 Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga

2 Tín hiệu vị trí trí trục khủy 5 Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát.

3 Tín hiệu lưu lượng khí nạp 6 Tín hiệu kích nổ.

1.4.2.2 Tín hiệu IGT và IGF

Hình 1.12 Tín hiệu IGT và IGF.

a) Tín hiệu IGT

ECU động cơ tính toán thời điểm đánh lửa tối ưu theo các tín hiệu từ các cảm biếnkhác nhau và truyền tín hiệu IGT đến IC đánh lửa Tín hiệu IGT được bật ON ngay trướckhi thời điểm đánh lửa được bộ vi xử lý trong ECU động cơ tính toán, và sau đó tắt đi.Khi tín hiệu IGT bị ngắt, các bugi sẽ đánh lửa

Dòng điện từ ắc quy chạy qua IC đánh lửa vào quận sơ cấp, phù hợp với tín hiệu thờiđiểm đánh lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra Kết quả là các đường sức từ trường đượctạo ra xung quanh cuộn dây có lõi ở trung tâm

Hình 1.13 Khi phát tín hiệu IGT

Khi động cơ tiếp tục chạy, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dòng điện vào cuộn sơcấp, phù hợp với tín hiệu IGT do ECU động cơ phát ra Kết quả là từ thông của cuộn sơcấp giảm đột ngột Vì vậy, tạo ra một một sức điện động theo chiều chống lại sự giảm từthông hiện có, thông qua tự cảm của cộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộnthứ cấp hiệu ứng tự cảm ạo ra một thế điện động khoảng 500V trong cuộn sơ cấp, và hiệuứng cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộn thứ cấp tạo ra một suất điện động khoảng 30

kV Sức điện động này làm cho bugi phát ra tia lửa.Dòng sơ cấp lớn và sự ngắt dòng sơcấp càng nhanh thì điệ thế thứ cấp càng lớn

Hình 1.14 Khi ngắt tín hiệu IGT

b) Tín hiệu IGF

IC đánh lửa gửi một tín hiệu IGF đến ECU động cơ bằng cách dùng lực điện độngngược được tạo ra khi dòng sơ cấp đến cuộn đánh lửa bị ngắt hoặc bằng giá trị dòng điện

sơ cấp Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu IGF nó xác định rằng việc đánh lửa đã xảy

ra (Tuy nhiên điều này không có nghĩa là thực sự đã có đánh lửa) Nếu ECU động cơkhông nhận được tín hiệu IGF, chức năng chẩn đoán sẽ vận hành và một DTC được lưutrong ECU động cơ và chức năng an toàn sẽ hoạt động và làm ngừng phun nhiên liệu

1.4.2.3 Sự điều khiển của ESA

Khái quát về việc điều khiển thời điểm đánh lửa:

Hình 1.15 Bản đồ miền điều khiển ESA

Hình 1.16 Sự điều khiển của ESA.

Hình 1.17 Điều khiển thời điểm đánh lửa

Góc thời điểm đánh lửa ban đầu được xác định như sau: Khi ECU động cơ nhận đượctín hiệu NE (điểm B), sau khi nhận tín hiệu G (điểm A), ECU xác định rằng đây là gócthời điểm đánh lửa ban đầu khi trục khuỷu đạt đến 50, 70, hoặc 100 BTDC (khác nhaugiữa các kiểu động cơ)

Điều khiển đánh lửa khi khởi động

Góc thời điểm đánh lửa ban đầu

Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động

Góc thời điểm đánh lửa ban đầuGóc đánh lửa sớm ban đầu

Điều chỉnh góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh

Hiệu chỉnh để hâm nóngHiệu chỉnh để chạy không tải ổn định

Hiệu hỉnh tiếng gõHiệu chỉnh khácĐiều chỉnh góc đanh lửa sớm tối thiểu và tối đa

Điều

khiển

đánh

lửa

Việc điều khiển thời điểm đánh lửa gồm có hai việc điều khiển cơ bản

a) Điều khiển đánh lửa khi khởi động

Khi khởi động, tốc độ của động cơ thấp và khối lượng không khí nạp chưa ổn định,nên không thể sử dụng tín hiệu VG hoặc PIM làm các tín hiệu điều chỉnh Vì vậy, thờiđiểm đánh lửa được đặt ở góc thời điểm đánh lửa ban đầu Góc thời điểm đánh lửa banđầu được điều chỉnh trong IC dự trữ ở ECU động cơ Ngoài ra, tín hiệu NE được dùng đểxác định khi động cơ đang được khởi động,

và tốc độ của động cơ là 500 vòng/phút hoặc

nhỏ hơn cho biết rằng việc khởi động đang

xảy ra

Tuỳ theo kiểu động cơ, có một số loại

xác định động cơ đang khởi động khi ECU

động cơ nhận được tín hiệu máy khởi động

(STA)

Hình 1.19 Điều khiển đánh lửa khi khởi động.

b) Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động

Điều chỉnh đánh lửa sau khi khởi động là việc điều chỉnh được thực hiện trong khiđộng cơ đang chạy sau khi khởi động Việc điều chỉnh này được thực hiện bằng cách tiếnhành các hiệu chỉnh khác nhau đối với góc thời điểm đánh lửa ban đầu và góc đánh lửasớm cơ bản

Thời điểm đánh lửa = góc thời điểm đánh lửa ban đầu + góc đánh lửa sớm + góc đánhlửa sớm hiệu chỉnh

Khi thực hiện việc điều chỉnh đánh lửa sau khởi động, tín hiệu IGT được bộ vi xử lýtính toán và truyền qua IC

tín hiệu NE, tín hiệu VG hoặc tín hiệu PIM Tín hiệu NE và VG được dùng để xác địnhgóc đánh lửa sớm cơ bản và được lưu giữ trong bộ nhớ của ECU động cơ

c) Điều khiển khi tín hiệu IDL bật ON

Khi tín hiệu IDL bật ON, thời

điểm đánh lửa là sớm theo tốc độ của

động cơ Trong một số kiểu động cơ

góc đánh lửa sớm cơ bản thay đổi khi

máy điều hòa không khí bật ON hoặc

tắt OFF (Xem khu vực đường nét đứt

ở bên trái) Ngoài ra, trong các kiểu

này, một số kiểu có góc đánh lửa

sớm là 00 trong thời gian máy chạy ở

tốc độ không tải chuẩn

d) Điều khiển khi tín hiệu IDL bị ngắt OFF

Thời điểm đánh lửa được xác định theo tín hiệu NE và VG hoặc tín hiệu PIM dựavào các dữ liệu được lưu trong ECU động cơ Tuỳ theo kiểu động cơ, 2 góc đánh lửa sớm

cơ bản được lưu giữ trong ECU động cơ Các dữ liệu của một trong các góc này đượcdùng để xác định góc đánh lửa sớm dựa trên chỉ số octan của nhiên liệu, nên có thể chọncác dữ liệu phù hợp với nhiên liệu được người lái sử dụng Ngoài ra, một số kiểu xe cókhả năng đánh giá chỉ số octan của nhiên liệu, sử dụng tín hiệu KNK để tự động thay đổicác dữ liệu để xác định thời điểm đánh lửa

1.4.2.4 Điều khiển góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh

a) Hiệu chỉnh để hâm nóng

Góc đánh lửa sớm được sử dụng

cho thời điểm đánh lửa khi nhiệt độ

nước làm mát thấp nhằm cải thiện khả

năng làm việc Một số kiểu động cơ

tiến hành hiệu chỉnh sớm lên tương ứng

với khối lượng không khí nạp Góc của

Hình 1.21 Điều khiển tín hiệu IDL bật

bằng chức năng hiệu chỉnh này trong suốt thời gian ở các điều kiện cực kỳ lạnh

Đối với một số kiểu động cơ, tín hiệu IDL hoặc tín hiệu NE được sử dụng như một tín hiệu liên quan đối với việc hiệu chỉnh này

b) Hiệu chỉnh khi quá nhiệt độ

Khi nhiệt độ của nước làm nguội

quá cao, thời điểm đánh lửa được làm

muộn đi để tránh kích nổ và quá nóng Góc

thời điểm đánh lửa được làm muộn tối đa

là 5 bằng cách hiệu chỉnh này

Một số kiểu động cơ cũng sử dụng các

tín hiệu sau đây để hiệu chỉnh

- Tín hiệu lượng không khí nạp (VG

hoặc PIM)

- Tín hiệu tốc độ động cơ (NE)

- Tín hiệu vị trí bướm ga (IDL)

c) Hiệu chỉnh để tốc độ chạy không tải ổn định.

Nếu tốc độ của động cơ khi chạy không thay đổi từ tốc độ chạy không tải mụctiêu, ECU động cơ sẽ điều chỉnh thời điểm đánh lửa để làm cho tốc độ của động cơ được

ổn định

ECU động cơ liên tục tính toán tốc độ trung bình của động cơ, nếu tốc độ củađộng cơ giảm xuống dưới tốc độ mục tiêu của động cơ, ECU động cơ sẽ làm thời điểmđánh lửa sớm lên theo góc đã được xác định trước Nếu tốc độ động cơ v ượt quá tốc

độ chạy không tải mục tiêu, ECU

động cơ sẽ làm muộn thời điểm đánh

lửa theo góc đã xác định trước Góc

của thời điểm đánh lửa có thể thay đổi

đến mức tối đa là 50 bằng cách hiệu

chỉnh này

Hình 1.23 Hiệu chỉnh khi quá nhiệt độ.

Hình 1.24 Hiệu chỉnh tốc độ chạy không tải

ổn định.

c) Hiệu chỉnh kích nổ

Nếu kích nổ xảy ra trong động cơ,

cảm biến kích nổ biến đổi độ rung tạo

ra bởi kích nổ thành tín hiệu điện áp

(tín hiệu KNK) và chuyển nó đến

ECU động cơ ECU động cơ sẽ xác

định xem kích nổ này mạnh, vừa phải

hoặc yếu từ độ lớn của tín hiệu KNK

Sau đó nó hiệu chỉnh thời điểm đánh

lửa bằng cách làm muộn đi theo độ

lớn của tín hiệu KNK Nói khác đi,

khi kích nổ mạnh, thời điểm đánh lửa bị muộn nhiều, và khi kích nổ yếu, thời điểm đánhlửa chỉ bị muộn một chút Khi hết kích nổ ở động cơ, ECU động cơ ngừng làm muộn thờiđiểm đánh lửa và làm nó sớm lên một chút tại thời điểm được xác định trước Việc làmsớm này được tiến hành cho đến khi kích nổ lại xảy ra, và sau đó khi kích nổ xảy ra, việcđiều chỉnh lại được thực hiện lại bằng cách làm muộn thời điểm đánh lửa Góc của thờiđiểm đánh lửa được làm muộn tối đa là 10 theo cách hiệu chỉnh này Một số kiểu động cơthực hiện việc hiệu chỉnh này gần tới phạm vi trọng tải hoàn toàn của động cơ, và cáckiểu động cơ khác chỉ tiến hành việc hiệu chỉnh này trong thời gian có trọng tải cao

1.4.3 Kết cấu các bộ phận

1.4.3.1 Bugi

Về lý thuyết thì khá đơn giản, nó là công cụ

để nguồn điện phát ra hồ quang qua một

khoảng trống (giống như tia sét) Nguồn

điện này phải có điện áp rất cao để tia lửa có

thể phóng qua khoảng trống và tia lửa

mạnh Thông thường, điện áp giữa hai cực

của nến điện khoảng từ 40.000 đến 100.000

vôn Bugi phải cách ly được điện thế cao để

tia lửa xuất hiện đúng theo vị trí đã định

trước của các điện cực của nến, mặt khác nó

phải chịu đựng được điều kiện khắc nghiệt

trong xilanh như áp suất và nhiệt độ rất cao,

hơn nữa nó phải được thiết kế để các bụi

than không bám lại trên các bề mặt điện cực

Hình 1.25 Hiệu chỉnh kích nổ

phải sử dụng loại bugi nóng Loại bugi này được thiết kế có chất sứ bao bọc tiếp xúc vớikim loại ít hơn do vậy việc trao đổi nhiệt kém hơn và nến nóng hơn và làm sạch bụi bẩntốt hơn Bugi lạnh thì ngược lại, thiết kế với vùng trao đổi nhiệt lớn hơn vì vậy sẽ nguộihơn khi hoạt động

Hình 1.27 Kiểu chân giắc và cấu tạo của bô bin

Hình 1.28 Sơ đồ đấu dây bôbin

1.4.3.3 IC đánh lửa

IC đánh lửa thực hiện một cách chính xác sự ngắt dòng sơ cấp đi vào bôbin theo tínhiều đánh lửa IGT do ECU động cơ phát ra Khi tín hiệu IGT chuyển từ ngắt sang dẫn, ICđánh lửa bắt đầu cho dòng điện vào cuộn sơ cấp Sau đó, IC đánh lửa truyền một tín hiệukhẳng định ( IGF) cho ECU phù hợp với cường độ của dòng sơ cấp Tín hiêu khẳng định(IGF) được phát ra khi dòng sơ cấp đạt đến trị số xác định IF1 Khi dòng sơ cấp vượt quátrị số quy định IF2 thì hệ thống sẽ xác định rằng lượng dòng cần thiết đã chạy qua và chophát tín hiệu IGF thay đổi theo từng kiểu động cơ.Nếu ECU không nhận được tín hiệuIGF, nó sẽ quyết định rằng đã có sai sót trong hệ thống đánh lửa Để ngăn ngừa sự quánhiệt ECU sẽ cho ngừng phun nhiên liệu và lưu trữ sự sai sót này trong chức năng chẩnđoán Tuy nhiên ECU động cơ khó phát hiện được các sai sót trong mạch thứ cấp vì nóchỉ kiểm soát mạch sơ cấp để nhận tín hiệu IGF

1.4.3.4 ECU ( Electronic Control Unit)

Là bộ xử lý và điều khiển điện tử trung tâm, thực tế là bộ máy tính điện tử tiếpnhận và xử lý các tín hiệu theo một chương trình định sẵn

Cơ cấu chấp hành luôn bảo đảm thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ cáccảm biến Hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứngcần thiết, để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu

Hình 1.29 Sơ đồ tín hiệu điều khiển đánh lửa

Hình 1.30 Sơ đồ khối hoạt động của ECU

giúp chẩn đoán động cơ một cách hệ thống khi sự cố xảy ra Điều khiển động cơ bao gồm

hệ thống điều khiển nhiên liệu, góc đánh lửa, góc phối cam, ga tự động…

Bộ điều khiển, máy tính, ECU hay hộp đen là những tên gọi khác nhau của mạch điềukhiển điện tử Nhìn chung, đó là bộ tổ hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tínhiệu, trữ thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gửi đi các tín hiệu thíchhợp Các linh kiện điện tử của ECU được sắp xếp trong một mạch in Các linh kiện côngsuất của tầng cuối – nơi điều khiển các cơ cấu chấp hành được lắp với khung kim loại củaECU với mục đích giải nhiệt Sự tổ hợp các chức năng trong mạch điều khiển (bộ tạoxung, bộ chia xung, bộ dao động đa hài điều khiển việc chia tần số) giúp ECU đạt độ tincậy cao

 Cấu tạo của bộ điều khiển điện tử

- Bộ nhớ

Bộ nhớ trong ECU chia làm 4 loại:

+ ROM (Read Only Memory): Dùng trữ thông tin thường trực Bộ nhớ này chỉ đọcthông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được Thông tin của nó đã được cài đặt sẵn,ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý

+ RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, dùng để lưu trữthông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý RAM có thể đọc và ghi các

số liệu theo địa chỉ bất kỳ RAM có hai loại:

Loại RAM xóa được: Bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp

Loại RAM không xóa được: Vẫn giữ duy trì bộ nhớ cho dù khi tháo nguồn cung cấp.RAM lưu trữ những thông tin về hoạt động của các cảm biến dùng cho hệ thống tự chuẩnđoán

Bộ ghi nhận lưu trữ

Bộ điềukhiển

Tính toán đại

số và logic học

+ PROM (Programmable Read Only Memory): Cấu trúc cơ bản giống như ROMnhưng cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ không phải nơi sản xuất nhưROM PROM cho phép sữa đổi chương trình điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau + KAM (Keep Alive Memory): KAM dùng để lưu trữ những thông tin mới (nhữngthông tin tạm thời) cung cấp đến bộ vi xử lý KAM vẫn duy trì bộ nhớ cho dù động cơngưng hoạt động hoặc tắt công tắc máy Tuy nhiên, nếu tháo nguồn cung cấp từ acquyđến máy tính thì bộ nhớ KAM sẽ bị mất.

- Bộ vi xử lý (Microprocessor)

Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết định Nó là “bộ não” của ECU

- Đường truyền – BUS: Dùng để chuyển các lệnh và số liệu trong ECU

Ở những thế hệ đầu tiên, máy tính điều khiển động cơ dùng loại 4, 8, hoặc 16 bitphổ biến nhất là loại 4 và 8 bit Máy tính 4 bit chứa rất nhiều lệnh vì nó thực hiện cáclệnh logic tốt hơn Tuy nhiên, máy tính 8 bit làm việc tốt hơn với các phép đại số, vàchính xác hơn 16 lần so với loại 4 bit Vì vậy, hiện nay để điều khiển các hệ thống khácnhau trên ôtô với tốc độ thực hiện nhanh và chính xác cao, người ta sử dụng máy tính 8bit, 16 bit hoặc 32 bit

Hình 1.31 Sơ đồ khối các hệ thống trong ECU với bộ vi xử lý

1.4.3.5 Cảm biến vị trí trục cam (bộ tạo tín hiệu G)

Cảm biến vị trí trục cam bao gồm một nam châm, lõi thép và được cuộn bằng dây

đồng và được lắp trên nắp quy lát Khi trục cam quay, 3 vấu trên trục cam đi qua cảmbiến vị trí trục cam Điều này làm kích hoạt từ trường trong cảm biến và sinh ra một điện

áp trong cuộn dây đồng Trục cam quay cùng với chuyển động quay của trục khuỷu Khitrục khuỷu quay hai vòng, sinh ra điện áp 3 lần trong cảm biến vị trí trục cam Điện áp

sinh ra trong cảm biến tác dụng như một tín hiệu, cho phép ECU xác định được vị trí củatrục cam Tín hiệu này được dùng để điều khiển thời điểm đánh lửa, thời điểm phunnhiên liệu và hệ thống VVT.

Hình 1.32 (a)Kết cấu, (b)Kiểu chân giắc

(c)Kết cấu cảm biến vị trí trục cam, (d)Tín hiệu xung từ cảm biến

(d)(c)

1.4.3.6 Cảm biến vị trí trục khuỷu ( bộ tạo tín hiệu NE )

Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu và tốc

độ của động cơ Hệ thống cảm biến vị trí trục khuỷu bao gồm đĩa tín hiệu cảm biến vàcuộn nhận tín hiệu Đĩa tín hiệu có 34 răng và được lắp trên trục khuỷu Cuộn nhận tínhiệu được làm từ cuộn dây đồng, một lõi sắt và nam châm

Hình 1.33.(a) Kết cấu cảm biến vị trí trục khuỷu, (b)Tín hiệu xung từ cảm biến

Khi đĩa tín hiệu cảm biến quay và khi từng răng của nó đi qua cuộn tín hiệu, một tínhiệu xung được tạo ra Cuộn nhận tín hiệu sinh ra 34 tín hiệu ứng với một vòng quay củađộng cơ ECU nhận biết vị trí của trục khuỷu và tốc độ động cơ dựa vào tín hiệu này.Dùng những tín hiệu này để điều khiển thời gian phun nhiên liệu và thời điểm đánh lửa

(b)(a)

Hình 1.34 (a)Mạch cảm biến vị trí trục khuỷu, (b) Kiểu chân giắc của cảm biến

1.4.3.7 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ( tín hiệu THW)

Cảm biến nhiệt độ nước đã được gắn các nhiệt điện trở bên trong, mà nhiệt độ càngthấp, trị số điện trở càng lớn, ngược lại, nhiệt độ càng cao, trị số điện càng thấp Và sựthay đổi về giá trị điện trở của nhiệt điện trở này được sử dụng để phát hiện các thay đổi

về nhiệt độ của nước làm mát Điện trở được gắn trong ECU động cơ và nhiệt điện trởtrong cảm biến này được mắc nối tiếp trong mạch điện sao cho điện áp của tín hiệu đượcphát hiện bởi ECU động cơ sẽ thay đổi theo các thay đổi của nhiệt điện trở này

Khi nhiệt độ của nước làm mát động cơ thấp, phải tăng tốc độ chạy không tải, tăngthời gian phun, góc đánh lửa sớm, v.v nhằm cải thiện khả năng làm việc và để hâmnóng Vì vậy, cảm biến nhiệt độ nước không thể thiếu được đối với hệ thống điều khiểnđộng cơ

(a)

(b)

Hình 1.35 (a)Kết cấu, (b)Kiểu chân giắc

(c)Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát

1.4.3.8 Cảm biến lưu lượng khí nạp( tín hiệu VG )

Điện trở

(NTC)

(b)(a)

(c)

Cảm biến lưu lượng khí nạp gọn và nhẹ như được thể hiện trong hình minh họa làloại cắm phích được đặt vào đường không khí, và làm cho phần không khí nạp chạy quakhu vực phát hiện Như trình bày

trong hình minh họa, một dây nóng

và nhiệt điện trở, được sử dụng như

một cảm biến, được lắp vào khu vực

phát hiện Bằng cách trực tiếp đo

khối lượng không khí nạp, độ chính

xác phát hiện được tăng lên và hầu

như không có sức cản của không

khí nạp Ngoài ra, vì không có các

cơ cấu đặc biệt, dụng cụ này có độ

bền tuyệt hảo.Cảm biến lưu lượng khí nạp được thể hiện trong hình minh hoạ cũng cómột cảm biến nhiệt độ không khí nạp gắn vào

Cảm biến lưu lượng khí nạp gọn và nhẹ như được thể hiện trong hình minh họa làloại cắm phích được đặt vào đường không khí, và làm cho phần không khí nạp chạy quakhu vực phát hiện Như trình bày trong hình minh họa, một dây nóng và nhiệt điện trở,được sử dụng như một cảm biến, được

lắp vào khu vực phát hiện Bằng cách

trực tiếp đo khối lượng không khí nạp,

độ chính xác phát hiện được tăng lên

và hầu như không có sức cản của

không khí nạp Ngoài ra, vì không có

các cơ cấu đặc biệt, dụng cụ này có độ

bền tuyệt hảo.Cảm biến lưu lượng khí

nạp được thể hiện trong hình minh hoạ

cũng có một cảm biến nhiệt độ không

khí nạp gắn vào Như thể hiện trong

hình minh họa, dòng điện chạy vào dây

sấy (bộ sấy) làm cho nó nóng lên Khi

không khí chạy quanh dây này, dây sấy

được làm nguội tương ứng với khối

không khí nạp Bằng cách điều chỉnh

dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ

cho nhiệt độ của dây sấy không đổi,

dòng điện đó sẽ tỷ lệ thuận với khối

không khí nạp Sau đó có thể đo khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện

Hình 1.37.Đường đặc tính của cảm biến

lưu lượng khí nạp

Hình 1.36 Kết cấu cảm biến lưu lượng khí nạp