Hình 4.1: Mơ hình TOYOTA YARIS 1SZ-FE 4.1.1Sơ đồ chân ECU động cơ 4.1.1Sơ đồ chân ECU động cơ
31
4.1.2 Vị trí chân các cảm biến
Hình 4.3: Sơ đồ chân các cảm biến 4.1.3 Sơ đồ mạch điện động cơ TOYOTA YARIS 1SZ-FE 4.1.3 Sơ đồ mạch điện động cơ TOYOTA YARIS 1SZ-FE
32
4.1.4 Ý nghĩa các chân ECU
Ký hiệu Tên gọi
#10,#20, #30, #40 Tín hiệu các kim phun IGT1, 2, 3, 4 Tín hiệu đánh lửa
IGF Tín hiệu hồi tiếp đánh lửa
E01, E02 , E03 Nối mát
E1 Mass ECU
E2 Mass các cảm biến
OVC+, OCV- Tín hiệu điều khiển van dầu VVT-i
EVP Bộ bay hơi
FAN1, FAN2 Quạt làm mát động cơ
STP Công tắc đèn báo dừng
ALT Tín hiệu máy phát điện
RSO Van điều khiển tốc độ cầm chừng
NE+, NE- Tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu
G2 Tín hiệu cảm biến vị trí trục cam
CASE Công tắc báo mức dầu động cơ
HT Bộ sấy cảm biến oxy
OX1, OX2 Cảm biến oxy
THA Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khơng khí THW Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát
33
Bảng 4.1: Ý nghĩa tên viết tắt trên ECU
ELS Tín hiệu phụ tải điện
SIL Tín hiệu chuẩn đốn OBD-II
FC Tín hiệu điều khiển bơm tiếp vận
IGSW Công tắc đánh lửa
+B Dương cung cấp cho ECU sau rơle chính
KNK Tín hiệu cảm biến kích nổ
PSP Cảm biến trợ lực lái
VTA Tín hiệu cảm biến vị trí cánh bướm ga VG, EVG Tín hiệu cảm biến đo gió
VC Điện áp 5V
STA Tín hiệu khởi động
AC Điều hịa khơng khí
SPD Tín hiệu tốc độ xe
TACO Tín hiệu tốc độ động cơ
W Đèn check engine
M-REL Relay EFI chính
34
4.1.5 Mạch điện báo tốc độ động cơ
Hình 4.5: Sơ đồ mạch điện báo tốc độ động cơ
- Tín hiệu tốc độ động cơ từ ECU đi ra chân TACO được dùng là tín hiệu kích dẫn transistor T1 làm đóng ngắt cuộn sơ cuộn sơ cấp U1 biến áp khuếch đại.
- Điện áp cấp cho cuộn sơ cấp khuếch đại 12 V, theo hệ số khuếch đại của biến áp cho trước, điện áp ra của TACO sẽ nâng lên xấp xỉ 200 - 300 V tùy thuộc tốc độ động cơ (tần số đóng ngắt của tín hiệu sơ cấp).
- Sau khi được khuếch đại tín hiệu ra có đặc tính tương đương đặc tính tín hiệu cuộn sơ cấp đánh lửa.
4.1.6 Các u cầu sử dụng mơ hình
- Sinh viên phải được học về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ TOYOTA trước khi thao tác trên mơ hình.
- Sinh viên phải nhận biết được cấu tạo tổng qt của mơ hình.
Điện áp sử dụng cho mơ hình là 12 V, chú ý khơng được phép lắp ắc quy vào động cơ sai cực tính.
- Sử dụng nhiên liệu xăng khơng chì.
- Chú ý u cầu làm mát và bơi trơn trên động cơ.
- Đặc biệt quan tâm đến vấn đề chống cháy nổ và an toàn lao động khisử dụng mơ hình.
35
4.2 Vận hành động cơ 1SZ-FE
4.2.1 Kiểm tra áp suất cuối kì nén
Mục đích:
Kiểm tra áp suất cuối kỳ nén nhằm xác định áp suất trong từng xylanh ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của động cơ.
Kiểm tra áp suất phải luôn được thực hiện trước khi điều chỉnh bất kỳ hư hỏng nào của động cơ.
Chuẩn bị:
- Ắc quy đủ điện áp (9 - 14 V), kiểm tra hệ thống khởi động. - Dụng cụ tháo bugi.
- Đồng hồ đo áp suất cuối kỳ nén. - Động cơ cần đo áp suất.
Phương pháp Đo khô:
- Tháo hết bugi, lắp ắc quy vào, tháo relay chính ( mục đích cho bơm ngừng hoạt động)
- Lắp đồng hồ đo áp suất vào chỗ bugi đã tháo (không dùng cờ lê lực). - Mở lớn bướm ga, bật khóa STA.
- Đọc và ghi nhận giá trị áp suất lớn nhất trên đồng hồ. - Lặp lại các bước cho từng xylanh.
- So sánh áp suất đo được của tất cả xylanh.
- Nếu giá trị áp suất chênh lệch giữa các xylanh 10% là bình thường. - Nếu lớn hơn 10% thì xác định nguyên nhân.
- Động cơ xăng: 12,50 kgf/cm2 = 178 psi. Tối thiểu 9 kgf/cm2 = 128 psi (1 psi = 0,07 kgf/cm2).
Đo ướt:
- Nhằm để xác định độ mòn giới hạn cho phép của séc măng, xylanh và xúpáp, nếu áp suất nén trong các xylanh thấp.
36
- Thực hiện tương tự như đo khô, nhưng ta nhỏ vài giọt dầu nhờn vào xylanh ta tiến hành đo.
- Nếu áp suất đo được lớn hơn áp suất đo khơ thì có thể do séc măng mòn, xylanh mòn.
- Nếu áp suất khơng tăng có thể do xúpáp mịn. Kết quả đo khô:
Bảng 4.2: Kết quả đo khô
Đơn vị: (kgf/cm2) Máy
Lần đo
1 2 3 4
Lần 1, 2, 3 15 13,5 13,5 14
Kết quả đo ướt:
Bảng 4.3: Kết quả đo ướt
Đơn vị: (kgf/cm2) Máy Lần đo 1 2 3 4 Lần 1 18,5 13,5 15,5 15 Lần 2, 3 18 14 15,5 16 Tình trạng động cơ:
- Trị số áp suất của các xy lanh điều quá cao hơn tiêu chuẩn của nhà chế tạo, nguyên nhân là do buồng đốt có nhiều muội than hoặc bề mặt nắp máy bị mài quá nhiều làm cho tỉ số nén tăng.
- Kết quả đo ướt áp suất cuối kỳ nén của các xy lanh điều tăng so với đo khơ, chứng tỏ các séc măng, xylanh mịn (cịn trong giới hạng cho phép.
- Tỉ số nén cao, buồng đốt có nhiều muội than dẫn đến kích nổ ở 3600 vịng/phút
37
4.2.2 Kiểm tra áp suất bơm nhiên liệu
Chuẩn bị:
- Đồng hồ đo áp suất nhiên liệu. - Accu (12 - 14 V).
Phương pháp đo:
- Tháo ống dây đồng hồ ra.
- Gắn ống dây đo áp suất nhiên liệu vào bơm xăng của mơ hình 1SZ-FE. - Lắp ắc quy vào mơ hình động cơ 1SZ-FE.
- Kiểm tra hệ thống, bật khóa ON.
- Bật khóa STA, đọc kết quả áp suất ổn định trên đồng hồ. - Ghi nhận kết quả đọc được.
Bảng 4.4: Kết quả đo áp suất bơm nhiên liệu Đơn vị:(kgf/cm2) Đơn vị:(kgf/cm2)
Áp suất đo được Giá trị chuẩn của nhà sản xuất
2,8 2,7 - 3,5
Hình 4.6: Áp suất bơm nhiên liệu mơ hình 1SZ-FE
Tình trạng:
- Lọc, van điều áp hoạt động tốt. Áp suất bơm nhiên liệu hoạt động bình thường. - Khi tắt máy (ECU khơng cịn nhận tín hiệu NE và ngắt tín hiệu đột ngột làm điện áp điều khiển bơm tăng lên đột ngột) áp suất tăng vọt lên 3,2 kgf/cm2 . Sau 5 s áp suất giảm xuống 1,5 kgf/cm2 và sau đó giảm về 0.
38
4.2.3 Kiểm tra nồng độ khí thải bằng thiết bị KEG 500
Hình 4.7: Thiết bị đo khí thải KEG-500
Chuẩn bị:
- Thiết bị kiểm tra khí thải động cơ xăng KEG-500. - Máy tính có cài đặt phần mềm kiểm tra khí thải. - Động cơ cần kiểm tra khí thải.
- Accu 12 V. Phương pháp đo:
- Đo nồng độ HC và CO bằng thiết bị đo khí thải, đo trực tiếp trên động cơ. - Kết nối máy KEG-500 với máy tính có cài đặt phần mềm kiểm tra khí xả. - Đo động cơ ở 3 chế độ:
Tốc độ cầm chừng.
Chạy ổn định ở 2500 vòng/phút. Chế độ gia tốc.
39
Bảng 4.5: Tiêu chuẩn khí thải TCVN 6438:2001
Kết quả đo:
Bảng 4.6: Kết quả kiểm tra khí thải bằng thiết bị KEG-500
Qua kết quả đo được, ta thấy thành phần khí thải CO (%), HC (ppm) của động cơ so với giá trị tiêu chuẩn khí thải TCVN 6438:2001 về tiêu chuẩn khí thải thì động cơ cịn đảm bảo yêu cầu sử dụng.
4.3 Kiểm tra tín hiệu của các cảm biến
Phương tiện kiểm tra bằng máy đo sóng:
- Thiết bị phân tích tổng hợp động cơ SOE3000B. - Thiết bị phân tích tín hiệu RIGOL DS1052E.
4.3.1 Kiểm tra cảm biến đo gió
40
Hình 4.8: Tín hiệu cảm biến đo gió ở tốc độ idle
Nhận xét:
- Để xác định tải, ECU dựa vào tín hiệu áp suất trên đường ống nạp hoặc tín hiệu lượng khí nạp.
- Cảm biến gió là cảm biến cơ bản, thiếu cảm biến này động cơ vẫn có thể hoạt động ở chế độ khơng tải, nhưng khi tăng tải đột ngột động cơ sẽ ngừng hoạt động.
4.3.2 Cảm biến vị trí trục khuỷu (Tín hiệu NE)
Đo chân NE+, NE-.
Hình 4.9: Tín hiệu cảm biến NE
Nhận xét:
- Tín hiệu NE xuất ra 34 xung dạng hình sin cho mỗi vịng quay. - Điện áp là 10,75 V.
41
- Cảm biến góc quay trục khuỷu là cảm biến cơ bản, thiếu cảm biến này động cơ sẽ không hoạt động.
4.3.3 Cảm biến vị trí trục cam (Tín hiệu G)
Đo chân G2, NE-.
Hình 4.10: Tín hiệu cảm biến truc cam
Nhận xét:
- Tín hiệu G2 xuất ra 3 xung dạng hình sin cho mỗi vịng quay. - Điện áp là 5,25 V.
- Báo cho ECU biết vị trí điểm chết trên.
4.3.4 Cảm biến vị trí bướm ga (Tín hiệu IDL, VTA)
Đo chân VTA, mass.
Hình 4.11: Tín hiệu chân VTA của cảm biến bướm ga
42
Khi cánh bướm ga mở, con trượt trượt dọc theo điện trở và tạo ra điện áp tăng dần tuyến tính ở cực VTA tương ứng với góc mở cánh bướm ga.
- Tốc độ idle: điện áo 0,8 V. - Tốc độ 6000 vòng/ phút: 1,4 V.
4.3.5 Cảm biến kích nổ (Tín hiệu KNK)
Đo chân KNK, mass.
Hình 4.12: Tín hiệu cảm biến kích nổ
Nhận xét:
- Khi xảy ra kích nổ: điện áp tín hiệu 0,732 V.
- ECU động cơ nhận tín hiệu KNK và làm trễ thời điểm đánh lửa nhằm ngăn chặn hiện tượng kích nổ xảy ra, đến lúc ECU động cơ nhận thấy tiếng gõ kết thúc thì nó sẽ điều chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại sau khoảng thời gian nhất định.
4.3.6 Cảm biến Oxy (Tín hiệu Oxy)
43
Hình 4.13: Tín hiệu cảm biến oxy
- ECU sử dụng tín hiệu này của cảm biến oxy để tăng hay giảm lượng phun nhằm giữ cho tỷ lệ xăng và khơng khí ln đạt gần lý tưởng ở mọi chế độ làm việc của động cơ.
4.4 Kiểm tra các bộ phận chấp hành 4.4.1 Van VVT-i
Đo chân OCV+, E2.
Hình 4.14: Tín hiệu OCV+ khiđộng cơ chưa nổ máy (bật ON)
Nhận xét:
44
- Thời gian mở van: 0,525 ms. - Chu kì: 5,150 ms.
Hình 4.15: Tín hiệu OCV+ khi động cơ ở chế độ idle
Nhận xét: Tốc độ idle:
- Thời gian mở van: 1,250 ms. - Chu kì: 5,150 ms.
45
Hình 4.16: Tín hiệu OCV+ khi động cơ ở tốc độ 4000 vòng/phút
Nhận xét:
Khi động cơ ở tốc độ 4000 vòng/phút: - Thời gian mở van: 0,425 ms.
- Chu kì: 5,150 ms.
4.4.2 Van ISC
Đo chân RSO, mass.
Hình 4.17: Tín hiệu RSO cơng tắc máy ở vị trí ON
Nhận xét: Công tắc ON: - Điện áp: 9,8 V. - Tần số: 245 Hz. - W ( độ rộng xung): 2,6 ms. Tốc độ Idle: - Tần số: 245 Hz. - W ( độ rộng xung): 3ms. 4.4.3 Kim phun
46
Hình 4.18: Tín hiệu điều khiển kim phun
Nhận xét:
- Kim phun được điều khiển bởi ECU động cơ.
- Điện áp chân #1 bằng điện áp bình ắc quy khi kim phun đóng. - Điện áp chân #1 gần bằng 0V khi kim phun mở phun nhiên liệu.
47
4.4.4 Tín hiệu đánh lửa
Kiểm tra chân IGT, mass.
Hình 4.19: Tín hiệu IGT, IGF (ở chế độ idle)
Tín hiệu IGT:
- Độ rộng xung trong khoảng 3 - 4 ms.
- Tín hiệu điện áp phát ra cao nhất là 4,083 V.
Khi đã xác định được thời điểm đánh lửa, ECU động cơ gửi tín hiệu IGT đến IC đánh lửa. Trong khi tín hiệu IGT được chuyển đến để bật IC đánh lửa, dòng điện sơ cấp chạy vào cuộn dây đánh lửa này. Trong khi tín hiệu IGT tắt đi, dòng điện sơ cấp đến cuộn dây đánh lửa sẽ bị ngắt.
Tín hiệu IGT được bật ON ngay trước khi thời điểm đánh lửa được bộ vi xử lý trong ECU động cơ tính tốn, và sau đó tắt đi. Khi tín hiệu IGT bị ngắt, các bugi sẽ đánh lửa.
Tín hiệu IGF:
- Tín hiệu điện áp phát ra cao nhất là 4,333 V.
Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu IGF nó xác định rằng việc đánh lửa đã xảy ra.(Tuy nhiên điều này khơng có nghĩa là thực sự đã có đánh lửa). Nếu ECU động
48
cơ khơng nhận được tín hiệu IGF, chức năng chẩn đoán sẽ vận hành và một DTC được lưu trong ECU động cơ và chức năng an toàn sẽ hoạt động và làm ngừng phun nhiên liệu.
4.5 Kiểm tra một số chân còn lại từ hộp ECU 4.5.1 Tín hiệu chân ALT 4.5.1 Tín hiệu chân ALT
Đo chân ALT, mass.
- 0 V khi bật ON động cơ chưa hoạt động.
- 12 V khi động cơ đang hoạt động để nạp điện cho ắc quy và một số thiết bị điện khác đang hoạt động.
4.5.2 Tín hiệu chân FC
Đo chân FC, mass.
- 0 V khi bơm nhiên liệu làm việc.
- 12 V khi bơm nhiên liệu ngưng làm việc..
4.5.3 Tín hiệu chân TACO
Đo chân TACO, mass.
Hình 4.20: Tín hiệu TACO
49
- Tín hiệu TACO có dạng xung vuông giống với IGT là tín hiệu quan trọng để báo tốc độ động cơ.
4.5.4 Tín hiệu chân FAN1
Đo chân FAN1, mass.
Hình 4.21: Sơ đồ mạch diện quạt làm mát
Khi động cơ đang hoạt động (hoặc khóa điện bật ON) điện áp chân FAN1 và E1 động cơ:
- Điện áp có giá trị 9 - 14 V. Quạt chưa quay.
- Điện áp có giá trị 0 V. Quạt quay (cảm biến nhiệt độ nước gửi tín hiệu về ECU động cơ cần được làm mát)
4.6 Phân tích các yếu tố ảnh đến phương pháp điều khiển đánh lửa trên động cơ TOYOTA YARIS 1SZ-FE TOYOTA YARIS 1SZ-FE
4.6.1 Hiệu chỉnh ổn định không tải
Van điều chỉnh tốc độ không tải ISC làm thay đổi lượng khơng khí dẫn đến thay đổi lượng phun, thay đổi tốc độ động cơ cũng như thay đổi thời điểm đánh lửa
Khi động cơ ở chế độ khơng tải thì sẽ dao động ở tốc độ không tải chuẩn, ECU động cơ sẽ điều chỉnh thời điểm đánh lửa để ổn định tốc độ động cơ. Nếu tốc độ động cơ giảm xuống thấp hơn tốc độ chuẩn ECU sẽ điều chỉnh cho góc đánh lửa sớm lên, và khi tốc độ động cơ quá cao ECU động cơ sẽ làm giảm góc đánh lửa sớm.
50
4.6.2 Ảnh hưởng của tốc độ động cơ đến góc đánh lửa
Bảng 4.7: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ động cơ đến góc đánh lửa
Do hạn chế kinh phí và thời gian có hạn nên chúng em chỉ khảo sát đến 3600 vịng/phút.
Hình 4.22: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của tốc độ động cơ đến góc đánh lửa
Nhận xét:
- Do tỉ số nén cao, buồng đốt có nhiều muội than, sử dụng nhiên liệu xăng 92 có trị số octan thấp hơn tiêu chuẩn nhà sản xuất dẫn đến kích nổ ở 3600 vịng/phút.
- Góc đánh lửa thay đổi theo tốc độ động cơ.
- Tốc độ động cơ càng nhanh góc đánh lửa sớm càng lớn.
- Đến mức tốc độ 3600 vòng/phút góc đánh lửa muộn lại để bảo vệ động cơ.
4.6.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến góc đánh lửa sớm và điện áp chân THW
Tiến hành cho động cơ chạy ở một mức ga cố định ở mức 2950 vòng/ phút, xét sự thay đổi nhiệt độ nước làm mát đến góc đánh lửa sớm và điện áp chân THW.
51
Bảng 4.8: Khảo sát ảnh hưởng điện trở của cảm biến THW đến góc đánh lửa và điện áp chân THW
Hình 4.23: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng điện trở của cảm biến THW đến góc