III. KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ
3.1. Giới thiệu về động cơ
3.1.2. Đặc điểm chung của động cơ
Động cơ 2GR- FE là động cơ xăng, 4 kỳ, lắp trên xe ôtô Camry 2007 của hãng Toyota là động cơ kiểu hiện đại, phù hợp với các loại xe tính cơ động trên mọi địa hình, các hệ thống trong động cơ đều được điều khiển điện tử băng ECU động cơ điều khiển, hệ thống điều khiển của đông cơ được thể hiện qua sơ đồ sau. ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến xử lý và truyền tín hiệu điều khiển.
Động cơ có 6 xilanh, bố trí chữ V6 góc nghiêng 60o, dung tích công tác là 3500 cm3, thứ tự nổ 1- 2- 3- 4- 5- 6. Tất cả các cụm, chi tiết cần được bảo dưỡng, điều chỉnh thường xuyên nên đều được bố trí tại các vị trí dễ thao tác. Động cơ cùng với hộp số và hộp số phụ được lắp thành cụm động lực đặt dọc xe.
Động cơ có hai trục cam trên nắp máy, gồm 24 xupap (mỗi máy có 4 xupap, hai nạp và hai thải). Trục cam đặt trên nắp máy cho phép làm giảm khối lượng các chi tiết trung gian chuyển động tịnh tiến (không có đũa đẩy) đảm bảo hoạt động ổn định cho cơ cấu phân phối khí ngay cả tại số vòng quay cao. Trục cam được dẫn động bằng xích từ trục khuỷu. Với trục cam kép DHOC (Double overhead camshafts), hệ thống VVT- i kép điều khiển đóng mở van nạp xả thông minh, điều khiển đánh lửa thông minh. Hệ thống nạp ACIS, đóng mở bướm ga là bướm ga điện tử ETCS- i.
3.1.2.1. Hệ thống điều khiển động cơ.
Tín hiệu đầu vào ECU động cơ Bộ phận chấp hành
32
Cảm biến lưu lượng khí nạp Cảm biến nhiệt độ khí nạp Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cảm biến trục khuỷu Cảm biến bàn đạp chân ga Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến tiếng gừ
Cảm biến VVT trục cam nạp Cảm biến VVT trục cam xả Công tắc đèn phanh Đồng hồ công tơ mét
Công tắc khởi động trung gian
Cảm biến tỉ lệ khí- Nhiên liệu Cảm biến 1 thân máy 1 Cảm biến 1 thân máy 2 Cảm biến oxy có dây sấy
Cảm biến 1 thân máy 1 Cảm biến 1 thân máy 2 Cảm biến trợ lực lái Hộp mã ID Rơ le chính EFI Accqui
DLC3DLC CANH CANL
VG # 01
THA ~
THW # 06
NE IG 1~ IG 6
VPA/VAP2 VTA1/VTA2 NKN1/NKN2 M + VCV1/VCV2
VCB1/VCB2 OC1 +
STP OC2 +
SPD
OB1 + IGSW OB2 +
ACIS NSW
AICV
A1A
A2A FC RFC OX1B
OX2B
PSW ACCR IMI
IMO
+B,B2, MREL STAR BATT, +BM
HA1A
TACH HA2A
TC
HT1B HT2B
PRG ACM
EFI
Vòi phun số 1 đến vòi phun số 6 ESA
Cuộn đánh lửa và IC đánh lửa ETCS- 1
Mô tơ điều khiển bướm ga VVT- I (trục cam nạp) Van điều khiển dầu trục cam bên trái Van điều khiển dầu trục cam bên phải
VVT- I (trục cam xả) Van điều khiển dầu trục cam bên trái Van điều khiển dầu trục cam bên phải
ACIS
Van điện tử điều khiển ACIS Hệ thống điều khiển khí nạp
Van điện tử VSV Hệ thống điều khiển bơm xăng
Rơ le hở mạch
Điều khiển quạt làm mát: ECU quạt
Điều khiển khởi động - ECU chính thân xe
- Rơ le ACC Rơ le cắt máy khởi động Công tắc khởi động trung gian Rơ le máy khởi động
ECU hộp số tự động Điều khiển bộ sấy tỉ lệ Khí- NL
Điều khiển bộ sấy cảm biến oxy
Điều khiển khí xăng bay hơi: Van VSV Điều khiển chân động cơ: Van VSV
Đồng hồ táp lô: Đèn báo động cơ Cảm biến túi khí trung tâm
ECU điều hòa ECU điều khiển trượt
ECU thân xe
Mạng CAN Công tắc khóa điện
ECU chính thân xe Rơ le IG2
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
Hệ thống điều khiển động cơ là hệ thống điều khiển điện tử. ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến, xử lý và truyền tín hiệu điều khiển các hệ thống trong động cơ, với việc sử dụng điều khiển điện tử trên động cơ nhằm đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của động cơ, đồng thời nâng cao được công suất của động cơ.
3.1.2.2. Cơ cấu phân phối khí.
Để đảm bảo công suất cực đại của động cơ, cần phải hút càng nhiều hỗn hợp khí- nhiên liệu vào xylanh và thải ra càng nhiều khí cháy càng tốt. Vì thế, hỗn hợp khí- nhiên liệu và quán tính khí cháy được tính đến trong quá trình thiết kế tăng tối đa thời gian mở xu páp. Đối với động cơ 2GR- FE thời điểm đóng mở xu páp nạp và xả thay đổi trong khoảng (Xu páp nạp mở -3o ~ 37o BTDC, xu páp nạp đóng 71o ~ 31o ABTC.
Xu páp xả mở 60o ~ 25o BBDC, xu páp xả đóng 4o ~ 39o ATDC.
Cơ cấu phối khí bao gồm: Cò mổ loại con lăn, cơ cấu điều chỉnh khe hở xu páp thủy lực và hệ thống điều khiển xu páp thông minh VVT-i, trục cam kép DOHC, 24 xu páp, dẫn động bằng xích.
Cò mổ: Cò mổ loại con lăn dùng 1 vòng bi kim giúp giảm ma sát, do đó cải thiện được tính kinh tế nhiên liệu.
2 1
THW # 06
NE IG 1~ IG 6
VPA/VAP2 VTA1/VTA2 NKN1/NKN2 M + VCV1/VCV2
VCB1/VCB2 OC1 +
STP OC2 +
SPD
OB1 + IGSW OB2 +
ACIS NSW
AICV
A1A
A2A FC RFC OX1B
OX2B
PSW ACCR IMI
IMO
+B,B2, MREL STAR BATT, +BM
HA1A
TACH HA2A
TC
HT1B HT2B
PRG ACM W CAN + CAN -
Hình 3-2 Kết cấu cò mổ 1. Ổ bi kim, 2. Cò mổ.
Cơ cấu điều chỉnh khe hở thủy lực: Duy trì khe hở xu páp luôn bằng “0” tại một điểm, nó thay thế cho những con đội thông thường để giảm tiếng ồn xu páp không phải diều chỉnh khe hở xu pápnhờ áp lực của dầu và lực lò xo.
Hoạt động của con đội thủy lực tùy theo chế độ hoạt động của động cơ tại thời kỳ nạp hoặc xả. Tại thời kỳ nạp khe hở của xu páp luôn bằng không do lò xo piston đẩy piston lên phía. Dầu có áp cũng đẩy viên bi ép vào lò xo viên bi và dàu chảy vào buồng làm việc.
2 3
5 4 67 1
Hình 3-3 Kết cấu con đội thủy lực
1. Piston đẩy, 2. Buồng áp suất thấp, 3. Đường dầu, 4.Lò xo 5. Buồng dầu áp suất cao, 6.Lò xo van bi, 7.Van bi.
Lúc làm việc cam quay sẽ nén bộ pitton đẩy và dầu trong buồng áp suất cao, Sau đó cò mổ bị nén xuống xu páp, đồng thời quay quanh bộ điều chỉnh khe hở thủy lực, khi piston đẩy lên, van một chiều mở ra và dầu điền đầy vào khoảng không gian mới, nên khe hở xu páp luôn luôn được giữ bằng không.
3.1.2.3. Hệ thống nạp và xả khí.
+, Hệ thống nạp:
Hệ thống nạp của động cơ là hệ thống AIC lắp trên vỏ bọc lọc gió. ECU động cơ sẽ điều khiển đường khí nạp phù hợp với tải và tốc độ của động cơ nhằm nâng cao hiệu suất và giảm tiếng ồn nạp.
Buồng nạp khí bằng nhựa: Buồng nạp khí có van ACIS, van được hợp nhất với đường ống nạp bằng mối hàn laze. Van quay điện từ ACIS điều khiển trực tiếp bằng ECU cải thiện tính năng của động cơ phù hợp điều kiện tốc độ và tải trọng.
Hình 3-5 Kết cấu của buồng nạp khí
1. Van quay điện từ ACIS, 2. Mối hàn laze, 3. Buồng nạp 4. Nam châm, 5. Stato, 6. Trục.
1
2 3 6
5
4
1 2 Ne
3 4
Hình 3-6 Sơ đồ điều khiển trực tiếp của van ACIS 1. Mô tơ quay cần, 2. Cần điều khiển van khí nạp, 3. Bướm ga
4. Cảm biến vị trí bướm ga.
ECU
3 1
2
4 Hình 3-4 Kết cấu và sơ đồ nguyên lý hệ thống AIC
1. VSV, 2. Bộ chấp hành, 3. Van điều khiển khí nạp, 4. Bình chân không.
Hoạt động của van ACIS được điều khiển trực tiếp từ ECU động cơ, ECU động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý thông tin và điều khiển van cho lượng khí vào phù hợp với các chế độ hoạt động của động cơ.
+, Hệ thống xả:
Hệ thống xả với đôi ống xả kết hợp với cơ cấu dài sẽ giảm tối đa tiếng ồn trong khi động cơ chạy ở vùng tốc độ thấp.
3.1.2.4. Hệ thống nhiên liệu.
Hệ thống nhiên liệu động cơ 2GR-FE đóng vai trò rất quan trọng, đảm bảo sự hoạt động của động cơ, là một trong những hệ thống của hệ thống điều khiển điện tử trong động cơ, như hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ, tạo ra sự tương trợ lẫn nhau, kim phun hoạt động như các kim phun của các xe đời mới, kim phun có 12 lỗ có tác dụng tạo nhiên liệu phun ra tơi dẫn đến dễ hòa trộn với không khí tạo hỗn hợp cháy tốt cho quá trình cháy. Khả năng điều khiển tốt, công suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu.
Lượng không khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc không khí và được đo bởi cảm biến lưu lượng không khí. Tỷ lệ hỗn hợp được ECU nhận biết qua tín hiệu từ cảm biến tỷ lệ Khí- Nhiên liệu. Có cảm biến ôxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ôxy dư, điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn.
Hình 3-7 Sơ đồ điều khiển phun nhiên liệu động cơ 2GR-FE
1. Bình Xăng, 2. Bơm xăng điện, 3. Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm, 4. Lọc Xăng, 5. Bộ lọc than hoạt tính, 6. Lọc không khí, 7. Cảm biến lưu lượng khí nạp 8. Van điện từ, 9. Môtơ bước, 10. Bướm ga, 11. Cảm biến vị trí bướm ga, 12. Ống góp nạp, 13. Cảm biến vị trí bàn đạp ga, 14. Bộ ổn định áp suất, 15.Cảm biến vị trí trục cam, 16. Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu, 17. Ống phân phối nhiên liệu, 18. Vòi
phun, 19. Cảm biến tiếng gừ, 20. Cảm biến nhiệt độ nước làm mỏt, 21. Cảm biến vị trí trục khuỷu, 22. Cảm biến ôxy.
Hệ thống nhiên liệu không đường hồi, ống phân phối bằng nhựa, ống phải và trái được nối với nhau bằng ống nhựa.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ 2GR- FE được lắp trên xe Camry theo sơ đồ
3.1.2.5. Hệ thống bôi trơn.
Hệ thống bôi trơn cung cấp dầu máy đến các chi tiết chuyển động quay và trượt của động cơ sao cho chúng có thể làm việc êm dịu. Nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc làm mát.
Hệ thống bôi trơn gồm có các chi tiết chính sau: Bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống... dầu sẽ từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thành xylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về cácte.
7 8
9
10
11 2
5 6
1 2 3 4 5 7 6
8
Hình 3-9 Sơ đồ cung cấp nhiên liệu trên xe Camry
1. Ống dẫn dầu, 2. Kim phun, 3, 5. Giắt nối nhanh, 4. bơm nhiên liệu 6. Vỏ chứa, 7. Thùng xăng, 8. Bộ giảm chấn mạnh.
1
3 4 1
7 8
9
10
11 2
5 6
3 4
Hình 3-8 Sơ đồ đường ống dẫn nhiên liệu.
1,9. Bộ phận giảm rung động, 2. Bộ điều hòa áp suất, 3. Lọc nhiên kiệu 4. Bơm nhiên liệu, 5. Tổng bơm nhiên liệu, 6. Bình xăng, 7. Ống phân phối nạp
nhiên liệu, 8. Vòng kẹp, 10. Vòng đàn hồi, 11. Ống nối mềm.
Hình 3-10 Kết cấu lọc dầu bôi trơn
1. Phần tử lọc, 2. Nắp lọc dầu, 3. bulông xả dầu.
Hệ thống bôi trơn dùng lọc dầu, phần tử lọc có thể thay thế được, đảm bảo được sự thay thế dễ dàng. Đảm bảo cho dầu bôi trơn luôn luôn đảm bảo, cung như luôn đảm bảo được dầu bôi trơn.
3.1.2.6. Hệ thống làm mát.
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu kín, tuần hoàn cưỡng bức, bao gồm áo nước, xylanh và nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió,đường ống.
Hình 3-11 Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ 2GR- FE
1. Thùng rót nước, 2.Nắp két nước, 3. Van hằng nhiệt, 4. Cửa ra nước dẫn lưu 5. Cửa nước ra, 6. Hộp bướm ga, 7. Nắp máy, 8. Thân máy, 9. Van bộ sưởi
10. Bộ sưởi, 11. Bơm nước, 12. Cửa nước vào, 13. Két làm mát.
Hệ thống làm nước sử dụng nước sạch có pha dung dich phụ gia chống gỉ. Bơm li tâm 11 được dẫn động từ trục khuỷu qua dây đai, dẫn nước tuần hoàn trong hệ thống. Quạt gió được điều khiển bằng ECU, ECU điều khiển áp suất dầu tác dụng lên môtơ thủy lực dẫn đến việc điều khiển tốc độ quạt làm mát được liên tục (vô cấp)
1 2
3
10 9
8 7 5 6
3 4 2
1
12 11 13
tương ứng với hoạt động của động cơ.
Theo cách này, tiếng ồn của quạt và tải trọng tác dụng tác dụng lên động cơ sẽ giảm hơn khi so sánh với các kiểu làm mát khác.
Nước làm mát từ két vào bộ sưởi qua van hằng nhiệt vào bơm nước, rồi vào thân máy, áo nước xung quanh xilanh, lên nắp máy làm mát các chi tiết xung quanh buồng cháy, sau đó về lại két nước và bộ sưởi, từ nắp máy nước cũng được đưa lên làm mát hộp bướm ga rồi về lại van hằng nhiệt.
Van hằng nhiệt 3 có tác dụng: Khi nhiệt độ nước làm mát còn thấp, van hằng nhiệt đóng và van chuyển dòng mở. Nước làm mát được bơm vào thân máy và nắp qui lát bởi bơm nước sau đó chảy qua mạch chuyển dòng và trở về bơm nước. Khi nước làm mát nóng lên van hăng nhiệt đóng và van chuyển dòng đóng. Nước nóng chảy vào két làm mát và nó được làm nguội đi sau đó chảy qua van hăng nhiệt trở về bơm nước.
Ngoài các hệ thống điều khiển tượng tự như các động cơ đời mới, hệ thống điều khiển động cơ của động cơ 2GR- FE có thêm một số hệ thống khác như sau:
+ Hệ thống điều khiển điện tử cân bằng chân động cơ.
- Là hệ thống chân máy ba điểm, như sơ đồ bố trí.
- Chân máy phía trước được điều khiển chủ động bằng điện tử, còn hai chân bên phải và trái là loại thủy lực nâng cao được cả tính năng lái và sự tính tiện nghi.
- Sử dụng một cảm biến giảm tốc sẽ phát hiện sự rung động của động cơ và liờn tục theo dừi tỡnh trạng của chõn mỏy. Với việc sử dụng một cảm biến giảm tốc
Hình3.10 . Sơ đồ bố trí các bộ phận cân bằng thân máy.
1. Thanh xoắn, 2. Móc nối thanh xoắn, 3. Chân máy phải 4. Chân máy trước 5. Chân máy trái
4
Hình3.10 . Sơ đồ bố trí các bộ phận cân bằng thân máy.
1 2 3
4
5
21 3
5
Hình 3-11 Sơ đồ bố trí các bộ phận cân bằng thân máy 1. Thanh xoắn, 2. Móc nối thanh xoắn, 3. Chân máy phải
4. Chân máy trước 5. Chân máy trái 4
+ Hệ thống điều khiển VVT- i kép (Thay đổi thời điểm phối khí thông minh)..
Hệ thống điều khiển VVT- i được sử dụng cho cả trục cam nạp và cam xả. các cảm biến VVT là loại MRE, sẽ phát ra 6 xung tín hiệu số trên mỗi vòng quay của trục khuỷu. Tín hiệu số không đổi ngay cả khi tốc độ động cơ thấp, Cơ chế phát hiện vị trí trục cam bằng cách so sánh tín hiệu Ne với thời điểm thay đổi của tín hiệu Cao/Thấp do các răng rô to trục cam phát ra, hoặc căn cứ trên số lượng các tín hiệu Ne trong khi tín hiệu cao/thấp được phát ra.
1. Tín hiệu điều khiển trục cam xả OCV* (RH), 2. Tín hiệu điều khiển trục cam nạp OCV* (RH), 3. Cảm biến VVT xả (RH), 4. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 5.
Tín hiệu điều khiển trục cam nạp OCV* (LH), 6. Cảm biến VVT xả (LH),7. Tín hiệu điều khiển trục cam xả OCV* (LH), 8. Cảm biến VVT nạp (LH),9. Cảm biến vị trí
trục khuỷu, 10. Cảm biến VVT nạp (LH).
Hình 3-13 Sơ đồ điều khiển hệ thống VVT- i 1
2 3 4
Tốc độ khí Cảm biến vị trí bướm ga.
Tín hiệu tốc độ xe.
5 6 7 8 9 10
ECU động cơ
ĐC ECU ĐC
Hình 3-12 Kết cấu và sơ đồ điện cảm biến giảm tốc
1. Hộp điều khiển hoạt động chân máy, 2. Cảm biến giảm tốc, 3. Nút cao su 4. buồng chất lỏng chính, 5. Màng ngăn, 6. Bơm.
1
2
3 4
5 6