năm với những giai đoạn thăng trầm để tiến tới sự hoàn thiện và tiện nghi hơn nhưtăng công suất động cơ, tăng tính kinh tế nhiên liệu, đảm bảo tính năng an toàn tăngtính tiện nghi và bảo
Trang 1MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ 3
DANH MỤC BẢNG BIỂU 4
LỜI NÓI ĐẦU 5
PHẦN I: MỞ ĐẦU 6
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 6
1 Lý do chọn đề tài 6
2 Mục tiêu của đề tài 6
3 Mục đích của đề tài 7
4 Phương pháp nghiên cứu 7
5 Giới hạn của đề tài 8
PHẦN II: NỘI DUNG 9
Chương 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 9
1.1 KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 9
1.1.1 Chức năng hệ thống đánh lửa 9
1.1.2 Nhiệm vụ của hệ thống đánh lửa 9
1.1.3 Yêu cầu của hệ thống đánh lửa trên ôtô 9
1.1.4 Phân loại hệ thống đánh lửa 10
1.2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 11
1.2.1 Hệ thống đánh lửa thường (có tiếp điểm) 11
1.2.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm 12
1.2.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm 13
1.2.4 Hệ thống đánh lửa điện tử 14
1.2.5 Hệ thống đánh lửa CDI ( Capacitor Discharge Ignition ) 16
1.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 16
Chương 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ 2AZ - FE 18
2.1 Giới thiệu về động cơ TOYTA 2AZ-FE 18
2.2 Cấu tạo và vi trí hệ thống đánh lửa trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE 19
Trang 23.1 Cấu tạo các bộ phận chính 31
3.1 1.Bugi 31
3.1.2 Bôbin 31
3.1.3 IC đánh lửa 33
3.1.4 ECU ( Electronic Control Unit) 33
3.2 Các cảm biến của hệ thống 36
3.2.1 Cảm biến vị trí trục cam (bộ tạo tín hiệu G) 36
3.2.2 Cảm biến vị trí trục khuỷu ( bộ tạo tín hiệu NE ) 37
3.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ( tín hiệu THW) 38
3.2.4 Cảm biến lưu lượng khí nạp( tín hiệu VG ) 39
3.2.5 Cảm biến tiếng gõ động cơ (tín hiệu KNK ) 43
Chương 4: QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE CAMRY 44
4.1 Các hư hỏng của hệ thống đánh lửa 44
4.2 Quy trình kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống đánh lửa 45
4.2.1 Quy trình kiểm tra hư hỏng của hệ thống đánh lửa 45
4.2.2 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa các bộ phận của hệ thống đánh lửa 47
4.2.3 Tóm tắt các phán đoán hư hỏng thuộc hệ thống đánh lửa 52
4.2.4 Bảng mã chẩn đoán hư hỏng (DTC) hệ thống đánh lửa động cơ 2AZ-FE 54
PHẦN III: KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 62
I KẾT LUẬN 62
II KIẾN NGHỊ 62
Tài liệu tham khảo 63
Trang 3DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa thường 11
Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm 12
Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn 13
Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA 14
Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp 15
Hình 1.6: Sơ đồ kết cấu hệ thống đánh lửa trực tếp( loại 1) 15
Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống đánh lửa CDI trên xe máy 16
Hình 2.1: Các chi tiết và vị trí của nó trên động cơ trong hệ thống đánh lửa 2AZ-FE 19
Hinh 2.2: Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE 20
Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 2AZ-FE 21
Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE 21
Hình 2.5:Tín hiệu IGT và IGF 22
Hình 2.6: Khi phát tín hiệu IGT 23
Hình 2.7: Khi ngắt tín hiệu IGT 24
Hình 2.8: Bản đồ miền điều khiển ESA 25
Hình 2.9: Sự điều khiển của ESA 25
Hình 2.10: Điều khiển thời điểm đánh lửa 26
Hình 2.12: Điều khiển đánh lửa khi khởi động 27
Hình 2.13: Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động 27
Hình 2.15: Hiệu chỉnh để hâm nóng 28
Hình 2.16: Hiệu chỉnh khi quá nhiệt độ 29
Hình 2.17:Hiệu chỉnh tốc độ chạy không tải ổn định 29
Hình 2.18: Hiệu chỉnh kích nổ 30
Hình 3.1: Cấu tạo bugi 31
Hình 3.2: Kiểu chân giắc và cấu tạo của bô bin 32
Hình 3.3: Sơ đồ đấu dây bôbin 32
Trang 4Hình 3.7: (a)Kết cấu, (b)Kiểu chân giắc 36
Hình 3.8:(a) Kết cấu cảm biến vị trí trục khuỷu, (b)Tín hiệu xung từ cảm biến 37
Hình 3.10: (a)Kết cấu, (b)Kiểu chân giắc 38
(c)Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát 38
Hình 3.12:Đường đặc tính của cảm biến 39
Hình 3.13: Kiểu chân giắc cảm biến lưu lượng khí nạp 40
Hình 3.14: Cấu tạo bên trong của cảm biến vị trí bướm ga 41
Hình 3.15: (a)Mạch điện, (b) kiểu chân giắc cảm biến vị trí bướm ga 41
Hình 3.16: Đường đặc tuyến của cảm biến vị trí bướm ga 42
Hình 3.17:Cấu tạo cảm biến kích nổ 43
Hình 3.18: (a)Mạch điện cảm biến kích nổ, (b)Kiểu chân giắc cảm biến kích nổ 43
Hình 4.1: Kiểm tra bugi 48
Hình 4.2: Thử bugi 49
Hình 4.3:Kiểm tra dây cao áp và cấu tạo của dây cao áp 50
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1:Thông số động cơ 2AZ-FE 18
Bảng 2: Các hư hỏng hệ thống đánh lửa 52
Bảng 3: Mã chuẩn đoán hư hỏng (DTC) 54
LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô là một trong những phương tiện giao thông quan trọng đối với sự phát triển của nền kinh tế- xã hội hiện nay Lịch sử ra đời và phát triển của nó đã trải qua nhiều
Trang 5năm với những giai đoạn thăng trầm để tiến tới sự hoàn thiện và tiện nghi hơn nhưtăng công suất động cơ, tăng tính kinh tế nhiên liệu, đảm bảo tính năng an toàn tăngtính tiện nghi và bảo mật Các hãng xe đã áp dụng các tiến bộ khoa học vào nhữngchiếc ô tô của mình như điều khiển điện tử, kỹ thuật bán dẫn, công nghệ nano….Từ
đó nhiều hệ thống hiện đại ra đời: Hệ thống phun xăng điện tử (EFI), hệ thống phundiesel điện tử CRDI, hệ thống đánh lửa lập trình ESA, hệ thống phanh ABS, hệthống đèn tự động, sử dụng bộ chìa 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 nghệtiên tiến này để không những tạo tiền đề cho nền công nghiệp ô tô mà còn phục vụcho công tác bảo dưỡng, sửa chữa
Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chuyên ngành “Công nghệ kỹ thuật ô tô”tại trường 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 hoàn thành đề tài đáp ứngđược yêu cầu đưa ra Song trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, với khả năng vàkinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy chúng em rấtmong sự đóng góp, chỉ bảo của các thầy cô để đề tài của chúng em được hoàn thiệnhơn và đó chính là những kinh nghiệm nghề nghiệp cho chúng em sau khi ra trường.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:
Đoàn Văn Linh
Trang 6PHẦN I: MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
1 Lý do chọn đề tài
Với một sự phát triển nhanh và mạnh của thị trường ô tô Việt Nam Một yêu cầuđược đặt ra, đó là làm thế nào để khai thác được hiệu quả nhất động cơ của ô tô, nhất
là về phần điều khiển, để có thể đánh giá và sử dụng hết được những tính năng của
nó, đem lại chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật (ít tiêu hao nhiên liệu, sự ô nhiễm, công suấtđộng cơ) cao nhất… Đó là một nhiệm vụ được đặt ra cho một nước đang hội nhậpvới thế giới như Việt 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 CAMRY của hãng TOYOTA”.
Trong phạm vi giới hạn của Đề tài, khó mà có thể nói hết được tất cả các công việccần phải làm để khai thác hết tính năng về phần điều khiển đánh lửa động cơ xe ô tô.Tuy nhiên, 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 khoảngthời gian lâu nhất
Xe Toyota Camry
Trang 72 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
có thể có một cái nhìn khái quát về các công việc có thể tiến hành để khai thác cóhiệu quả nhất hệ thống đánh lửa động cơ 2AZ-FE lắp trên xe CAMRY của hãngTOYOTA
Qua tìm hiểu, ta có thể nắm được tổng quan về kết cấu các bộ phận của hệ thốngđánh lửa động cơ 2AZ-FE của Toyota Camry, nắm được cấu tạo chi tiết và sự hoạtđộng của từng bộ phận trong hệ thống đánh lửa trên động cơ Từ đó ta có thể rút rađược những nguyên nhân hư hỏng và cách sửa chữa khi hệ thống gặp sự cố, ngoài ra
ta cũng có thể thấy được những ưu nhược điểm của hệ thống đánh lửa trên động cơ2AZ-FE
Nhờ những hiểu biết này, những người kỹ sư về ô tô có thể đưa ra những lờikhuyên cho người sử dụng cần phải làm như thế nào để sử dụng, khai thác hệ thốngđánh lửa động cơ Toyota Camry 2AZ-FE một cách hiệu quả nhất, trong thời gianlâu nhất giúp động cơ hoạt động được với tính kinh tế và năng suất cao nhất Cuốicùng, nắm vững và khai thác hiệu quả hệ thống đánh lửa động cơ Toyota Camry2AZ-FE,trên cơ sở nền tảng đó chúng ta sẽ có thể khai thác tốt các loại hệ thốngđánh lửa kiểu mới hơn, được ra đời sau này và có các hệ thống tiên tiến hơn Khaithác và sử dụng tốt hệ thống đánh lửa động cơ 2AZ-FE cũng là một cách để chúng tabảo 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
là một cơ hội rất lớn để có thể củng cố các kiến thức mà mình đã được học Ngồi ra,sinh viên còn có thể biết thêm những kiến thức thực tế mà trong nhà trường khó cóthể truyền tải hết được, đó thực sự là những kiến thức mà mỗi sinh viên rất cần khicông tác sau này
Ngồi ra, thực hiện luận văn cũng là dịp để sinh viên có thể nâng cao các kỹ năngnghề nghiệp, khả năng nghiên cứu độc lập và phương pháp giải quyết các vấn đề.Bản thân sinh viên phải không ngừng vận động để có thể giải quyết những tìnhhuống phát sinh, điều đó một lần nữa giúp cho sinh viên nâng cao các kỹ năng vàkiến thức chuyên ngành
Trang 84 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 cẩmnang khai thác, bảo dưỡng sửa chữa của chính hãng Toyota
- Tìm kiếm thông tin trên mạng Internet, các website trong và ngòai nước So sánh
và chắt 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 kểđến các Thầy trong khoa CNKT Ô Tô của trường ĐHCN Hà Nội , các kỹ sư, chuyênviên kỹ thuật về ô tô tại các Trung tâm bảo hành, các xưởng sửa chữa, và cả nhữngngười có kinh 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 đánhgiá và nhận 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 hoạtđộng bộ phận chính trong hệ thống, từ đó có đưa ra nguyên lý hoạt động chung vàcách sửa chữa hư hỏng của hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE trên xeCAMRY
Trang 9PHẦN II: NỘI DUNG Chương 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
1.1 KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
1.1.1 Chức năng hệ thống đánh lửa
Trong động cơ xăng hòa khí sau khi được đưa vào trong xylanh và được trộnđều nhờ xoáy lốc của dòng khí, sẽ được Piston nén lại ở một thời điểm thích hợpcuối kỳ nén, hệ thống đánh lửa sẽ cung cấp một tia lửa điện cao thế, đốt cháy hòa khí
và sinh công cho động cơ Như vậy, chức năng của hệ thống đánh lửa là tạo ra tia lửađốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt của động cơ
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,một chiều có hiệu điện thế thấp 12V hoặc 24V thành các xung điện thế cao khoảngvài chục kV.Các xung hiệu điện thế cao này sẽ được phân bố đến bugi của cácxylanh đúng thời điểm để tạo tia lửa điện cao thế đốt cháy hòa khí
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 thờiđiểm chính xác 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 quakhe 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 hoàntoàn hòa khí Vì ngay cả khi bị nén ép với áp suất cao, không khí có điện trở, nên cầnphải tạo ra điện thế hàng chục ngàn vôn để đảm bảo phát tia lửa mạnh, có thể đốtcháy hỗn hợp không khí nhiên liệu
Thời điểm đánh lửa chính xác: Hệ thống đánh lửa phải luôn có thời điểm đánhlửa chính xác để phù hợp với sự thay đổi tốc độ và tải trọng của động cơ Góc đánhlửa sớm phải 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 độtin cậy để chịu đựng được trong các điều kiện nhiệt độ cao và độ rung xóc lớn Hệ
Trang 10cháy 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 vàcảm ứng tương hỗ, cuộn dây tạo ra điện áp cao cần thiết cho đánh lửa Cuộn sơ cấptạo ra điện thế hàng trăm vôn còn cuộn thứ cấp thì tạo ra điện thế hàng chục ngànvôn
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 nhiềuloại khác nhau Dựa vào cấu tạo, hoạt động, phương pháp điều khiển, người ta phânloại hệ thống 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 2loại:
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 IgnitionSystem)
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 )
Trang 11Hệ 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 xuấtđộng cơ nói riêng và sản xuất ôtô nói chung đã đạt được nhiều thành tựu cao trongmọi lĩnh vực, từ công nghệ chế tạo chi tiết cơ khí đến sự đột phá trong công nghệ chếtạo vật liệu mới Với sự trợ giúp đắc lực của lĩnh vực công nghiệp điện tử và điện tựđộng, hệ thống đánh lửa ngày nay đã trở nên hoàn hảo Động cơ ngày nay đều đượctrang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp với hệ thống đánh lửa sớm bằng điện tử đượcđiều khiển hoàn taonf bằng máy tính dựa vào các tín hiệu từ nhiều cảm biến khácnhau Nhờ đó, có thể xác định chính xác tình trạng của động cơ và đưa ra tín hiệuđiều 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
Trang 12Trong 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
đó ngoài nguồn điện ra còn có khóa điện, cuộn dây sơ cấp, bô bin với điện trở phụ và
bộ cắt điện
+ Mạch điện áp cao có cuộn dây thứ cấp trong bôbin, dây dẫn cao thế, bộ chiađiện, 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
`
Trang 13Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm khác với hệ thống đánh lửa thường làgiữa bobin 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 điểmcủa cắt điện được mắc vào mạch của cực gốc (cực điều khiển) của tranzito Khi tiếpđiểm đóng, dòng điện có cường độ không lớn(0,75A) đi qua tiếp điểm, lúc đó ở cựcđiều khiển phát sinh điện thế và tranzito cho dòng điện chay qua tới cuộn sơ cấp củabobin Do cường độ của cực gốc không lớn nên sự mòn tiếp điểm do tia lửa điện sinh
ra thực tế không 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
Trang 141.2.4 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 dụng con quay tạo tín hiệu đánh lửa mà nó được tạo tín hiệu nhờ ECU động cơ thôngqua 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
đó ngoài 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 cácbugi
+ Ngoài ra còn có các cảm biến cấp tín hiệu đầu vào cho ECU và đưa ra tín hiệuđiều khiển TRANSISTOR đóng hoặc thông giúp cuộn sơ cấp được nối mát, khi đóbugi sẽ được đánh lửa theo tín hiệu điều khiển của ECU
Trang 151.2.4.2 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 sửdụng nữa Thay vào đó, hệ thống ĐLTT cung cấp một bô bin cùng với một IC đánhlửa độc lập cho mỗi xy-lanh Vì hệ thống này không cần sử dụng bộ chia điện hoặcdây cao áp nên nó có thể giảm tổn thất năng lượng trong khu vực cao áp và tăng độbền Đồng thời nó cũng giảm đến mức tối thiểu nhiễu điện từ, bởi vì không sử dụngtiếp điểm trong khu vực cao áp Chức năng điều khiển thời điểm đánh lửa đượcthực hiện thông qua việc sử dụng ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử)
Trang 16Hình 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 toánthời điểm đánh lửa, truyền tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa Thời điểm đánh lửađược tính toán liên tục theo điều kiện của động cơ, dựa trên giá trị thời điểm đánhlửa tối ưu đã được lưu giữ trong máy tính, dưới dạng một bản đồ ESA So với điềukhiển đánh lửa cơ học của các hệ thống thông thường thì phương pháp điều khiểnbằng ESA có độ chính xác 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 W N - Cuộn nguồn
3-Bugi W ĐK - Cuộn điều khiển
W 1 -Cuộn sơ cấp D 1 , D 2 - Điôt thường
W 2 –Cuộn thứ cấp D ĐK - Điôt điều khiển
C T – 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 hướngxấu đi, dẫn tới hay hỏng hóc và giảm độ tin cậy Quá trình thay đổi ấy có thể kéo dàitheo thời gian ( hay hành trình sử dụng ) và phụ thuộc vào nhiều yếu tố
Trang 17- Chất lượng của vật liệu, công nghệ chế tạo, lắp ghép, sự không đồng nhất trongchế tạo.
- Điều kiện sử dụng: môi trường sử dụng, trình độ người sử dụng, điều kiện bảoquản, 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 hệthống nhiên liệu cung cấp nhiên liệu quá nhiều, khi đó đánh lửa không nhận đủ nhiệt
để khử các cặn carbon, sóng điện áp cao sẽ nối tắt qua các cặn này, thay vì phóngqua khe đánh lửa của bugi Bougie làm việc quá nóng sẽ tiêu hủy các điện cực nhanhchóng và làm rộng khe đánh lửa, do đó, tia lửa không thể phóng qua và sự mất lửaxảy 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.làm ảnh hưởng tới quá trình đánh lửa
- Khoảng lắp bougie là khoảng cách từ mặt tựa đệm lót ở vỏ bugi ( hoặc đỉnh tựamặt côn ) đến cuối các đường ren Nếu khoảng này quá dài, bugi sẽ sâu vào buồngđốt gây cản trở sự khuấy trộn hỗn hợp, va đập với van hoặc piston Bugi có khoảnglắp không đủ không thể đốt hỗn hợp một cách chính xác Vì vậy, các bugi được sửdụng cho động cơ phải có khoảng cách thích hợp, đúng với tiêu chuẩn của nhà chếtạo
- Nếu hệ thống đánh lửa sử dụng bộ chia điện có tiếp điểm: Tiếp điểm bị mònhoặc cháy rỗ cũng làm ảnh hưởng rất lớn tới quá trình đánh lửa
Trang 18Chương 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG
ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ 2AZ - FE
2.1 Giới thiệu về động cơ TOYTA 2AZ-FE
Bảng 1:Thông số động cơ 2AZ-FE
Kiểu động cơ 4 kỳ 4 xylanh thẳng hàng ( I4)
Dung tích công tác của
Hệ thống làm mát của
Kiểu tuần hoàn cưỡng bức dưới ápsuất của bơm nước và có van hằngnhiệt ngay cả khi xe phanh hãmđột ngột
Hệ thống bôi trơn
Kiểu cưỡng bức và vung té có lọcdầu toàn phần, dùng để đưa dầubôi trơn và làm mát các bề mặt masát của các chi tiết chuyển động
Đường kính xylanh/ hành
trình làm việc piston 86/86 mm
Tỷ số nén
Trang 19Trục khuỷu được đỡ bởi 5 ổ đỡ của thân máy Các bạc ổ đỡ đều làm bằng hợpkim nhôm.
Nắp máy được làm bằng hợp kim nhôm, có các cửa hút, cửa xả ở hai bên, buồngcháy hình nệm
Thân máy được làm bằng gang Tất cả có 4 xylanh Chiều dài mỗi ống gần gấpđôi chiều dái mỗi piston Bên trên xylanh là nắp máy, bên dưới xylanh là trục khuỷu
có 5 ổ đỡ Ngoài ra bên thân máy còn có nước được dẫn từ bơm nước lên làm mátxylanh
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 độvòng quay động cơ
Trục cam được dẫn động bằng xích Trục cam có 5 ổ đỡ nằm giữa các con độicủa từng xylanh và ở phía đầu xylanh số 1 Việc bôi trơn các ổ trục cam được thựchiện nhờ có đường dầu từ nắp máy
2.2 Cấu tạo và vi trí hệ thống đánh lửa trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE
Hình 2.1: Các chi tiết và vị trí của nó trên động cơ trong hệ thống đánh lửa 2AZ-FE
Trang 20Hinh 2.2: 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)
2.3.1Nguyên lý làm việc hệ thống đánh lửa trên động cơ TOYOTA FE
Trên động cơ 2AZ-FE được trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp với mỗi bugimột bôbin đánh lửa Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu gửi về, trong đó quantrọng nhất là các xung G, xung NE và tín hiệu của cảm biến đo gió, bộ xử lý củaECU sẽ tính toán và chọn ngay ra một điểm trên bề mặt lập trình, tức là chọn ngaymột góc đánh lửa sớm tối ưu ở tốc độ và mức tải đó (chương trình đánh lửa sớmESA- Electronic Spark Advance) Rồi thông qua một bóng điều khiển trong ECUxuất xung IGT (ignition timing) tới IC đánh lửa Khi IC đánh lửa nhận được xungIGT ở đầu vào mạch transisitor, mạch này
Trang 21Hình 2.3: 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 Ccủa IC đánh lửa Khi đó xuất hiện dòng sơ cấp trong bôbin tạo ra từ trường , từtrường tồn tại trong bôbin cho tới khi bóng Transistor OFF, khi đó từ trường 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 đốtcháy hòa khí
Hình 2.4: 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
Trang 222.3.2 Tín hiệu IGT và IGF
Hình 2.5: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 cảmbiến khác nhau và truyền tín hiệu IGT đến IC đánh lửa Tín hiệu IGT được bật ONngay trước khi thời điểm đánh lửa được bộ vi xử lý trong ECU động cơ tính toán, vàsau 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 hiệuthời điểm đánh lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra Kết quả là các đường sức từtrường được tạo ra xung quanh cuộn dây có lõi ở trung tâm
Trang 23Hình 2.6: 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
sơ cấp giảm đột ngột Vì vậy, tạo ra một một sức điện động theo chiều chống lại sựgiảm từ thông hiện có, thông qua tự cảm của cộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ kèmtheo của cuộn thứ cấp hiệu ứng tự cảm tạo ra một thế điện động khoảng 500V trongcuộn sơ cấp, và hiệu ứng cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộn thứ cấp tạo ra mộtsuất điện động khoảng 30 kV Sức điện động này làm cho bugi phát ra tia lửa.Dòng
sơ cấp lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì điệ thế thứ cấp càng lớn
Trang 24Hình 2.7: Khi ngắt tín hiệu IGTb) 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 dòngđiện sơ cấp Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu IGF nó xác định rằng việc đánhlửa đã xảy ra (Tuy nhiên điều này không có nghĩa là thực sự đã có đánh lửa) NếuECU động cơ không nhận được tín hiệu IGF, chức năng chẩn đoán sẽ vận hành vàmột DTC được lưu trong ECU động cơ và chức năng an toàn sẽ hoạt động và làmngừng phun nhiên liệu
Trang 252.3.3 Sự điều khiển của ESA
Hình 2.8: Bản đồ miền điều khiển ESA
Khái quát về việc điều khiển thời điểm đánh lửa:
Hình 2.9: Sự điều khiển của ESA.
Trang 26Hình 2.10: Điều khiển thời điểm đánh lửa
Góc thời điểm đánh lửa ban đầu được xác định như sau: Khi ECU động cơ nhậnđược tín hiệu NE (điểm B), sau khi nhận tín hiệu G (điểm A), ECU xác định rằngđây là góc thời điểm đánh lửa ban đầu khi trục khuỷu đạt đến 50, 70, hoặc 100 BTDC(khác nhau giữa các kiểu động cơ)
Hình 2.11: Xác định thời điểm đánh lửa.
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 tốithiểu và tối đa
Điều
khiển
đánh
lửa
Trang 27Việc 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 ổnđịnh, nên không thể sử dụng tín hiệu VG hoặc PIM làm các tín hiệu điều chỉnh Vìvậy, thời điểm đánh lửa được đặt ở góc thời điểm đánh lửa ban đầu Góc thời điểmđánh lửa ban đầu được điều chỉnh
trong IC dự trữ ở ECU động cơ
Ngoài ra, tín hiệu NE được dùng để
xác 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 2.12: 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 trongkhi động cơ đang chạy sau khi khởi động Việc điều chỉnh này được thực hiện bằngcách tiến hành các hiệu chỉnh khác nhau đối với góc thời điểm đánh lửa ban đầu vàgóc đánh lửa sớm cơ bản
Thời điểm đánh lửa = góc
thời điểm đánh lửa ban đầu +
góc đánh lửa sớm + góc đánh
lửa sớm hiệu chỉnh
Khi thực hiện việc điều chỉnh
đánh lửa sau khởi động, tín hiệu
IGT được bộ vi xử lý tính toán
và truyền qua IC dự trữ này
Trang 28Góc đánh lửa sớm cơ bản: Góc đánh lửa sớm cơ bản được xác định bằng cách
dùng tín hiệu NE, tín hiệu VG hoặc tín hiệu PIM Tín hiệu NE và VG được dùng đểxác định góc 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
Hình 3.12:Đường đặc tính của cảm biến 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 PIMdựa vào các dữ liệu được lưu trong ECU động cơ Tuỳ theo kiểu động cơ, 2 góc đánhlửa sớm cơ bản được lưu giữ trong ECU động cơ Các dữ liệu của một trong các gócnày được dùng để xác định góc đánh lửa sớm dựa trên chỉ số octan của nhiên liệu,nên có thể chọn các dữ liệu phù hợp với nhiên liệu được người lái sử dụng Ngoài ra,một số kiểu xe có khả năng đánh giá chỉ số octan của nhiên liệu, sử dụng tín hiệuKNK để tự động thay đổi các dữ liệu để xác định thời điểm đánh lửa
2.3.4 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 thời điểm đánh lửa sớm lên xấp xỉ 15 bằng
chức năng hiệu chỉnh này trong suốt thời gian ở
các điều kiện cực kỳ lạnh
Hình 2.15: Hiệu chỉnh để hâm nóng
Trang 29Đối 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)
Hình 2.16: Hiệu chỉnh khi quá nhiệt độ 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 cơđược 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 thờiđiểm đánh lửa sớm lên theo góc
đã được xác định trước Nếu tốc độ
động cơ vượt 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 2.17:Hiệu chỉnh tốc độ chạy không tải ổn định.
Trang 30c) Hiệu chỉnh kích nổ
Nếu kích nổ xảy ra trong động cơ, cảm biến kích nổ biến đổi độ rung tạo ra bởikích nổ thành tín hiệu điện áp (tín hiệu KNK) và chuyển nó đến ECU động cơ ECUđộng cơ sẽ xác định xem kích nổ này mạnh, vừa phải hoặc yếu từ độ lớn của tín hiệuKNK Sau đó nó hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa bằng cách làm muộn đi theo độ lớncủa tín hiệu KNK Nói khác đi, khi kích nổ mạnh, thời điểm đánh lửa bị muộn nhiều,
và khi kích nổ yếu, thời điểm đánh lửa chỉ bị muộn một chút Khi hết kích nổ ở động
cơ, ECU động cơ ngừng làm muộn thời điểm đánh lửa và làm nó sớm lên một chúttại thời điểm được xác định trước Việc làm sớm này được tiến hành cho đến khikích nổ lại xảy ra, và sau đó khi kích nổ xảy ra, việc điều chỉnh lại được thực hiện lạibằng cách làm muộn thời điểm đánh lửa Góc của thời điểm đánh lửa được làmmuộn tối đa là 10 theo cách hiệu chỉnh
này Một số kiểu động cơ thực hiện
việc hiệu chỉnh này gần tới phạm vi
trọng tải hoàn toàn của động cơ, và
các kiểu động cơ khác chỉ tiến hành
việc hiệu chỉnh này trong thời gian có
trọng tải cao
Hình 2.18: Hiệu chỉnh kích nổ
Trang 31Chương 3: ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ CỦA CÁC CỤM HỆ
THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ 2AZ-FE
3.1 Cấu tạo các bộ phận chính
3.1 1.Bugi
Về lý thuyết thì khá đơn giản, nó là công cụ để nguồn điện phát ra hồ quang qua mộtkhoảng trống (giống như tia sét) Nguồn điện này phải có điện áp rất cao để tia lửa cóthể 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 trong
quá trình làm việc Một số xe đòi hỏi phải sử
dụng loại bugi nóng Loại bugi này được thiết kế
có chất sứ bao bọc tiếp xúc với kim loại ít hơn do
vậy việc trao đổi nhiệt kém hơn và nến nóng hơn
và làm sạch bụi bẩn tốt hơn Bugi lạnh thì ngược
lại, thiết kế với vùng trao đổi nhiệt lớn hơn vì vậy
sẽ nguội hơn khi hoạt động
Hình 3.1: Cấu tạo bugi
3.1.2 Bôbin
Bôbin tạo ra điện áp cao đủ để phóng tia hồ quang giữa 2 điện cực của bugi.Các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được quấn quanh lõi Số vòng của cuộn thứ cấp lớhơn cuộn sơ cấp khoảng 100 lần Một đầu của cuộn dây sơ cấp được lối với IC đánhlửa để được điều khiển tiếp mát, một đầu của cuộn dây thứ cấp được lối với bugi.Các đầu còn lại của các cuộn được lối với ắc quy