Hệ thống đánh lửa sử dụng điện cao áp do cuộn đánh lửa tạo ra nhằm phát ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu đã được nén và đốt cháy nó trong xylanh. Sự bốc cháy này tạo ra động lực của động cơ. Nhờ có hiện tượng tự cảm và cảm ứng tương hỗ, cuộn dây tạo ra điện áp cao cần thiết cho đánh lửa. Cuộn sơ cấp tạo ra điện thế hàng trăm vôn còn cuộn thứ cấp thì tạo ra điện thế hàng chục ngàn vôn.
Tín hiệu từ các cảm biến gửi về ECU và ECU cho ra tín hiệu điều khiển thời điểm đánh lửa IGT tới bộ đánh lửa (Igniter) và bộ đánh lửa điều khiển dòng điện qua cuộn sơ cấp của bô bin để thực hiện góc đánh lửa sớm tối ưu nhất.
Hệ thống đánh lửa phải đáp ứng 3 yêu cầu sau:
- Tia lửa phải mạnh: điện áp sinh ra từ cực thứ cấp của bô bin đủ khả năng
phóng ra mát ở khoảng cách tối thiểu là 13mm.
- Đúng thời điểm ở mọi chế độ làm việc của động cơ.
45 2.5.3.1. Mạch điện nguồn cung cấp cho ECU.
Nguồn 12V cung cấp thường xuyên cho ECU ở cực BATT qua cầu chì và roley chính EFI. Mạch nguồn này được sử dụng cho hệ thống chẩn đoán. Khi tháo cầu chì EFI trong khoảng thời gian tối thiểu 15 giây, ECU sẽ xóa mã lỗi trong bộ nhớ.
Khi ECU được cung cấp nguồn điện 12V, ECU bắt đầu hoạt động để nhận tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển các bộ chấp hành cho động cơ hoạt động.
Hình 2.32: Mạch điện nguồn cung cấp cho ECU động cơ
2.5.3.2. Cảm biến Ne
Cảm biến Ne bố trí bên trong delco. Ở động cơ này không có cảm biến G, và cảm biến Ne kiêm chức năng của cảm biến G.
Cảm biến Ne còn gọi là cảm biến số vòng quay động cơ. Khi số vòng quay động cơ càng tăng thì góc đánh lửa càng sớm và thời gian phun sẽ giảm lại để hạn chế số vòng quay tối đa của động cơ. Tín hiệu Ne còn dùng để điều khiển tốc độ cầm chừng, điều khiển roley bơm, cắt nhiên liệu khi giảm tốc…
46 2.5.3.3. Tín hiệu IGT
Điều kiện để có tín hiệu IGT: có nguồn cung cấp cho ECU (Vc = 5V) và có tín hiệu Ne gửi về ECU
2.5.3.4. Sơ đồ hệ thống đánh lửa trên động cơ
Hình 2.33: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trên động cơ
Khi contact máy ON, dòng 12V cung cấp về ECU ở cực +B. Khi động cơ hoạt động, có tín hiệu từ cảm biến NE gửi về ECU, lúc này ECU sẽ cho ra tín hiệu IGT để điều khiển thời điểm đánh lửa.
Theo sơ đồ trên, bộ vi xử lý điều khiển tín hiệu IGT bằng xung vuông. Khi có tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý, transitor ON, lúc này có nguồn 5V cung cấp ra cực IGT của ECU. Do tín hiệu điều khiển transitor bằng xung vuông nên tín hiệu IGT cũng có dạng xung vuông 0V-5V.
Khi có tín hiệu IGT từ ECU gửi về Igniter, transitor trong igniter sẽ mở và lúc này có dòng điện qua cuộn dây sơ cấp của bobin như sau: +Accu → cầu chì chính →
47
cầu chì EFI → tiếp điểm roley EFI → Dương bobin → Âm bobin → cực C của igniter
→ transitor → Mass, dòng điện khoảng 5A. Khi tín hiệu IGT mất, transitor trong igniter đóng, dòng điện qua cuộn sơ cấp mất đi, tạo ra sự thay đổi từ thông làm cảm ứng trong cuộn thứ cấp bobin một sức điện động có thể đạt tới 40KV, điện áp này được dẫn đến rotor của delco để phân phối điện đến các bugi.
2.5.4. Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng
Hình 2.34: Bướm ga và van ISC của động cơ
Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng hay còn gọi là hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC (Idle Speed Control) của động cơ 4E-FE được điều khiển bằng cách sử dụng van ISC để điều khiển lượng không khí nạp vào động cơ ở tốc độ cầm chừng.
48 2.5.4.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của van ISC
Hình 2.35: Van ISC
Hình 2.36: Cấu tạo van ISC
- Một nam châm vĩnh cửu có dạng hình trụ được đặt ở đầu trục van.
Dưới tạc dụng từ trường của nam châm điện sẽ làm cho nam châm vĩnh cửu xoay qua lại làm cho van chuyển động.
49
- Ở đầu trục van người ta bố trí 2 cuộn dây đặt đối xứng với nhau.
Khi cho dòng điện chạy qua một trong hai cuộn dây này thì lực từ của nam châm điện sẽ làm cho nam châm vĩnh cửu chuyển động
- Van được lắp ở giữa trục. khi nam châm vĩnh cửu xoay thì van sẽ
xoay theo để điều khiển lượng không khí đi tắt qua bướm ga.
2.5.4.2. Các chế độ hoạt động
Hình 2.37: Sơ đồ mạch điện hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng
Hệ thống bao gồm các tín hiệu đầu vào từ các cảm biến gửi tới ECU động cơ, sau đó ECU hiểu được điều kiện làm việc của động cơ hiện tại và đưa ra tín hiệu điều khiển cho cơ cấu chấp hành là van không tải (ISCV) để điều khiển lượng gió đi vào động cơ cho phù hợp cụ thể các chế độ như sau:
- Khi khởi động, tín hiệu STA gửi về ECU và nó sẽ điều khiển van
mở lớn căn cứ vào nhiệt độ nước làm mát để động cơ có thể khởi động dễ dàng
- Sau khi khởi động van ISC sẽ khép lại và dừng lại ở vị trí tương ứng với nhiệt độ nước làm mát của động cơ
50
- Ở tốc độ cầm chừng, nếu nhiệt độ động cơ thấp thì van mở lớn, khi
nhiệt độ động cơ tăng dần thì van khép dần và giữ độ mở ổn định khi nhiệt độ nước làm mát đạt 80°C. Đây chính là chế độ cầm chừng nhanh
- Tốc độ cầm chừng được giữ cố định căn cứ vào chuẩn trong bộ nhớ.
Nếu tốc độ động cơ bị sai lệch so với chuẩn thì ECU sẽ điều khiển van đóng hoặc mở để ổn định tốc độ cầm chừng.
- Khi ECU nhận tín hiệu từ contact tay số NSW, hệ thống điều hòa A/C, tải điện,… nó sẽ điều khiển van ISC mở để ổn định tộc độ cầm chừng của động cơ. Các thông số tải được cài đặt sẵn trong bộ nhớ.
2.5.5. Hệ thống chẩn đoán (OBD)
ECU động cơ được trang bị hệ thống chẩn đoán nhằm giúp cho người lái xe phát hiện tình trạng làm việc bình thường và không bình thường của hệ thống điện điều khiển động cơ , đồng thời giúp cho người kỹ thuật viên xác định vùng hư hỏng của hệ thống điện để dễ dàng trong công việc kiểm tra sửa chữa.
Đèn kiểm tra động cơ (Check Engine) còn gọi là đèn MIL (Malfunction Indicator Lamp) được bộ trí trên bảng tableau, ánh sáng của đèn màu cam và có biểu tượng hình của động cơ hoặc chữ Check hay Check Engine.
51
Khi bật contact máy on, đèn luôn sáng hoặc sáng khoảng 2 đến 3 giây rồi tắt tuỳ theo hãng để kiểm tra đèn có hoạt động hay không. Khi động cơ hoạt động ở số vòng quay trên 500 v/p, đèn tắt biểu thị hệ thống điện là bình thường, khi ECU động cơ phát hiện có hư hỏng trong mạch điện, nó sẽ điều khiển đèn Check sáng để cho người lái xe nhận biết.
ECU động cơ thực hiện chức năng chẩn đoán trên xe OBD, nó thường xuyên theo dõi từng cảm biến và các bộ chấp hành. Nếu phát hiện thấy hư hỏng thì nó sẽ ghi lại dưới dạng mã chẩn đoán và bật đèn MIL.
Nhiệm vụ của người kỹ thuật viên là phải xác định được vùng hư hỏng của hệ thống. Tuỳ theo hãng xe và năm sản xuất mà phương pháp xuất mã lỗi từ bộ nhớ của ECU động cơ sẽ khác nhau.
• Cách Chẩn đoán động cơ Toyota
Đèn kiểm tra động cơ được bố trí ở bảng tableau, đầu chẩn đoán đặt ở buồng máy gần giá đỡ giảm chấn trước hoặc bố trí bên dưới bảng tableau bên trái của người lái xe.
Ở các kiểu động cơ cũ trong đầu kiểm tra chỉ bố trí cực T. Thế hệ sau trong đầu kiểm tra bố trí cực TE1 và TE2.
Hình 2.39: Đầu giắc chẩn đoán
❖ Kiểm tra mã lỗi:
a) Điện áp ắc quy khoảng 12V.
b) Để tay số ở vị trí N.
c) Tắt tất cả các phụ tải trên xe.
d) Xoay con tact máy On.
e) Nối tắt cực T hoặc TE1 với E1 ở đầu kiểm tra.
f) Đọc mã lỗi trên đèn MIL. Mã được báo từ thấp đến cao
g) Tra tài liệu để xác định vùng hư hỏng.
h) Kiểm tra và sửa chữa.
i) Xoá mã lỗi bằng cách tháo cầu chì EFI hoặc cầu chì STOP trong thời gian tối
52
j) Kiểm tra lại mã lỗi.
53 CHƯƠNG 3. THI CÔNG MÔ HÌNH
3.1. Quy trình nghiên cứu, thi công mô hình 3.1.1. Các bước thực hiện đề tài 3.1.1. Các bước thực hiện đề tài
❖ Tham khảo tài liệu:
❖ Tháo rã mô hình gồm:
- Tháo bảng điện, hệ thống dây điện trên động cơ.
Hình 3.1: Bảng điện của mô hình
Hình 3.2: Tháo gỡ các chi tiết trên bảng điện
- Tháo các chi tiết trên bảng điện: hộp ECU, hộp điều khiển, hộp role,
54
- Tháo rã hệ thống điều hòa.
Hình 3.3: Hệ thống điều hòa không khí của mô hình
- Để cẩu động cơ ra khỏi khung đỡ, ta cần tháo gỡ một số chi tiết của động
cơ trước: đường ống nạp, đường ống xả, bình nhiên liệu, các đường ống dẫn nhiên liệu...
55
Hình 3.4: Cẩu động cơ ra khỏi khung đỡ
- Tháo rã động cơ.
Hình 3.5: Động cơ 4E – FE đã tháo rã
56
- Dùng máy đánh cước và máy đánh nhám để làm mất đi bề mặt sơn cũ.
Hình 3.6: Làm sạch bề mặt sơn cũ
- Hàn, sữa chữa các bánh xe của khung đỡ.
- Sơn lót, sơn màu, sơn bóng.
57
58
❖ Thi công phần động cơ:
- Vệ sinh các chi tiết trên động cơ.
Hình 3.8: Vệ sinh động cơ
Hình 3.9: Vệ sinh các chi tiết của động cơ
59
Hình 3.10: Sơn mới động cơ
- Lắp ráp, hoàn thiện động phần động cơ.
Hình 3.11: Hoàn thiện mô hình động cơ
❖ Phần bảng điện:
- Sơn lại các tấm đỡ kim loại các hộp điện và mặt sau của bảng điện.
60
- Thay thế, nối lại, sửa chữa các giắc cắm, các cảm biến đã hư hỏng.
- Bố trí gọn gàng đường dây điện.
3.2. Các yêu cầu khi sử dụng mô hình
- Trước hết chúng ta phải nắm vững được nguyên lý hoạt động, chức năng của
từng bộ phận trên mô hình.
- Biết được sơ đồ tổng quát của mô hình.
- Mô hình sử dụng nguồn điện một chiều 12-14V (ắc quy).
- Trước khi vận hành cần kiểm tra điều kiện an toàn đặc biệt khi sử dụng ECU.
Mục đích để tránh hư hỏng ECU đồng thời kiểm tra sự rò rỉ trên đường ống nhiên liệu để tránh hỏa hoạn.
❖ Khi vận hành máy ta thực hiện các bước sau:
- Chú ý vị trí các cực của accu.
- Bật công tắc máy vị trí IG.
- Khi công tắc máy ở vị trí IG thì đèn check phải sáng.
- Bật công tắc máy vị trí ST để khởi động động cơ.
- Sau khi động cơ hoạt động ta có thể đo các thông số thông qua bảng giắc đo
61 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
4.1. Kết luận:
Nhờ sự hướng dẫn tận tình của Thầy Nguyễn Tấn Lộc, sự quan tâm giúp đỡ của các thầy và bạn bè, cùng với sự nổ lực của nhóm, chúng em đã hoàn thành nội dung Đồ án Thi công mô hình ĐỘNG CƠ TOYOTA 4E - FE.
Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện, mô hình đã hoàn thành. Nó mang lại nhiều ý nghĩa về thực tiễn khoa học.
Mô hình giúp cho nhóm thực hiện hoàn thành tốt chương trình học trước khi tốt nghiệp. Góp phần củng cố kiến thức đã học đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình giảng dạy và học sau này. Đồ án này giúp sinh viên có thể hiểu rõ hơn về hệ thống điện động cơ trên ôtô và có thể dựa vào nền tản này để vận dụng vào thực tế. Từ các bài giảng giúp cho giáo viên và sinh viên khai thác tối đa mô hình, có điều kiện áp dụng những kiến thức đã học vào thực tế.
4.2. Đề nghị:
Do tình hình dịch bệnh COVID19 đang rất căng thẳng trong cả nước, nhất là ở Thành phố Hồ Chí Minh. Đề tài chỉ được thực hiện trong thời gian ngắn nên nhóm chỉ tập trung, nghiên cứu những vấn đề cơ bản xung quanh đề tài như: Thi công mô hình, gá đặt động cơ lên khung, tiến hành đi dây điện cho động cơ, soạn bài tập thuyết minh về động cơ… Kính mong quý thầy cô và các bạn sinh viên đóng góp ý kiến để đề tài này được phát triển và hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, chúng em mong muốn về sau sẽ có nhiều trường đại học, cao đẳng có hướng phát triển rộng hơn với phương thức học đi đôi với hành để sinh viên có cơ hội tìm tòi, nghiên cứu thực tế đồng thời kích thích óc sáng tạo, năng động của tuổi trẻ để cho ra những sản phẩm có khả năng ứng dụng cao, đặc biệt là trong công tác giảng dạy.
62 TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
[1] Ths. Nguyễn Tấn Lộc, Giáo trình Thực tập động cơ xăng II, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, 3-2017
[2] PGS – TS. Đỗ Văn Dũng, Điện động cơ và điều khiển động cơ, NXB Đại học quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, 2013
Tài liệu online:
- https://www.engine-specs.net/toyota/4e-
fe.html?fbclid=IwAR37hmDVxO8HzlupB-
7l4NcmmlvPVVOcAICoJI43qAt9veX653V7AdmC1HE