THI CÔNG MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ 1GFE

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN II PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN III LỜI CẢM ƠN IV TÓM TẮT V DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IX DANH MỤC BẢNG BIỂU X DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ XI CHƯƠNG 1 1 TỔNG QUAN 1 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1 1.2. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 1.5. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN 2 1.6. KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU 2 1.7 Giới thiệu về Dộng cơ 1GFE 3 1.7.1 Lịch sử phát triển của công ty TOYOTA: 3 1.7.2 LEXUS – Thương hiệu xe sang trọng của TOYOTA: 4 1.7.3 Tổng quát về mẫu xe LEXUS IS 200: 5 1.7.4 Thông số cơ bản của động cơ LEXUS IS 200 (động cơ 1GFE): 6 CHƯƠNG 2 8 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8 2.1. Các mạch điều khiển cơ bản 9 2.1.1. Mạch nguồn: 9 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN II PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN III LỜI CẢM ƠN IV TÓM TẮT V DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IX DANH MỤC BẢNG BIỂU X DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ XI CHƯƠNG 1 1 TỔNG QUAN 1 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1 1.2. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 1.5. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN 2 1.6. KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU 2 1.7 Giới thiệu về Dộng cơ 1GFE 3 1.7.1 Lịch sử phát triển của công ty TOYOTA: 3 1.7.2 LEXUS – Thương hiệu xe sang trọng của TOYOTA: 4 1.7.3 Tổng quát về mẫu xe LEXUS IS 200: 5 1.7.4 Thông số cơ bản của động cơ LEXUS IS 200 (động cơ 1GFE): 6 CHƯƠNG 2 8 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8 2.1. Các mạch điều khiển cơ bản 9 2.1.1. Mạch nguồn: 9 2.1.2. Mạch bơm xăng: 9 2.1.3. Mạch Khởi Động: 12 2.2. Cơ cấu chống mắc sai cực accu 13 2.2.1. Cấu tạo và chức năng: 14 2.2.2. Nguyên lý hoạt động: 14 2.3. Hệ thống các cảm biến trên động cơ Toyota 1G FE 14 2.3.1. Cảm biến vị trí trục khuỷu Ne: 14 2.3.2 Cảm biến vị trí trục cam (bộ tạo tín hiệu G2): 16 2.3.3. Cảm biến đo áp suát tuyệt đối đường ống nạp (MAP): 18 2.3.4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp: 20 2.3.5. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW): 22 2.3.6. Cảm biến vị trí bướm ga (loại tuyến tính): 26 2.3.7. Cảm biến kích nổ: 28 2.3.8. Cảm biến oxy: 31 2.3.9 Công tắc áp suất dầu: 34 2.4. Các cơ cấu chấp hành: 35 2.4.1. Hệ thống đánh lửa: 35 2.4.2. Hệ thống phun nhiên liệu: 41 2.5. Một số hệ thống điều khiển thông minh trên động cơ 1FFE: 47 2.5.1. Hệ thống điêug khiển xupap thông minh ( VVTi : Variable Valve Timing system Intelligent): 47 2.5.2. Hệ thống ISC (điều khiển tốc độ cầm chừng): 53 2.5.3. Hệ thống thay đổi chiều dài đường ống nạp (ACOUSTIC CONTROL INDUCTION SYSTEM): 59 2.5.4. Hệ thống chẩn đoán (OBD): 61 CHƯƠNG 3 73 THI CÔNG ĐỘNG CƠ 73 3.1 Phần sa bàn 73 3.1.1 Thiết kế sa bàn: 73 3.1.2 Thi công sa bàn: 74 3.2 Phần động cơ: 79 3.2.1 Tân trang động cơ: 79 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN II PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN III LỜI CẢM ƠN IV TÓM TẮT V DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IX DANH MỤC BẢNG BIỂU X DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ XI CHƯƠNG 1 1 TỔNG QUAN 1 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1 1.2. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 1.5. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN 2 1.6. KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU 2 1.7 Giới thiệu về Dộng cơ 1GFE 3 1.7.1 Lịch sử phát triển của công ty TOYOTA: 3 1.7.2 LEXUS – Thương hiệu xe sang trọng của TOYOTA: 4 1.7.3 Tổng quát về mẫu xe LEXUS IS 200: 5 1.7.4 Thông số cơ bản của động cơ LEXUS IS 200 (động cơ 1GFE): 6 CHƯƠNG 2 8 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8 2.1. Các mạch điều khiển cơ bản 9 2.1.1. Mạch nguồn: 9 2.1.2. Mạch bơm xăng: 9 2.1.3. Mạch Khởi Động: 12 2.2. Cơ cấu chống mắc sai cực accu 13 2.2.1. Cấu tạo và chức năng: 14 2.2.2. Nguyên lý hoạt động: 14 2.3. Hệ thống các cảm biến trên động cơ Toyota 1G FE 14 2.3.1. Cảm biến vị trí trục khuỷu Ne: 14 2.3.2 Cảm biến vị trí trục cam (bộ tạo tín hiệu G2): 16 2.3.3. Cảm biến đo áp suát tuyệt đối đường ống nạp (MAP): 18 2.3.4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp: 20 2.3.5. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW): 22 2.3.6. Cảm biến vị trí bướm ga (loại tuyến tính): 26 2.3.7. Cảm biến kích nổ: 28 2.3.8. Cảm biến oxy: 31 2.3.9 Công tắc áp suất dầu: 34 2.4. Các cơ cấu chấp hành: 35 2.4.1. Hệ thống đánh lửa: 35 2.4.2. Hệ thống phun nhiên liệu: 41 2.5. Một số hệ thống điều khiển thông minh trên động cơ 1FFE: 47 2.5.1. Hệ thống điêug khiển xupap thông minh ( VVTi : Variable Valve Timing system Intelligent): 47 2.5.2. Hệ thống ISC (điều khiển tốc độ cầm chừng): 53 2.5.3. Hệ thống thay đổi chiều dài đường ống nạp (ACOUSTIC CONTROL INDUCTION SYSTEM): 59 2.5.4. Hệ thống chẩn đoán (OBD): 61 CHƯƠNG 3 73 THI CÔNG ĐỘNG CƠ 73 3.1 Phần sa bàn 73 3.1.1 Thiết kế sa bàn: 73 3.1.2 Thi công sa bàn: 74 3.2 Phần động cơ: 79 3.2.1 Tân trang động cơ: 79 3.2.2 Đi dây dẫn điện: 80 3.2.3 Vận hành thử, sử lý lỗi: 93 3.3 Thi công hộp tạo Pan: 94 3.3.2 Thiết kế bộ tạo Pan: 94 3.3.2 Nguyên lí chung của bộ tạo Pan: 94 3.3.3 Các đặt điểm và cách tìm pan : 95 3.4 Các yêu cầu khi sử dụng mô hình: 101 CHƯƠNG 4 103 KẾT LUẬN 103 4.1. Kết luận: 103 4.2. Đề nghị: 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 PHỤ LỤC 107

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Xuất phát từ chủ trương nâng cao chất lượng giáo dục và đổi mới phương pháp dạy và học, việc giảng dạy cần có những mô hình minh họa và vật thật để tăng khả năng truyền đạt và kích thích tính tự học của sinh viên Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh luôn chú trọng trang bị đồ dùng dạy học, đặc biệt là những đồ dùng tự thiết kế Việc thiết kế và chế tạo đồ dùng dạy học không chỉ giúp tiết kiệm kinh phí cho nhà trường mà còn phát huy tính sáng tạo và đam mê nghiên cứu khoa học của giáo viên và sinh viên trong trường.

Việc chế tạo mô hình động cơ phục vụ cho giảng dạy nhận được sự quan tâm lớn từ Khoa Cơ Khí Động Lực, đặc biệt là bộ mô hình Động Cơ Trong phân xưởng Động Cơ, số lượng sản phẩm mô hình động cơ rất phong phú, tuy nhiên mô hình động cơ phun xăng và đánh lửa trực tiếp vẫn chưa được phổ biến.

Xuất phát từ các yêu cầu thực tiễn, đề tài “Thiết kế thi công mô hình động cơ Toyota 1G-FE” được triển khai nhằm mang lại cho sinh viên cơ hội tiếp xúc với thực tế động cơ Toyota 1G-FE và trang bị kiến thức về các hệ thống điều khiển điện tử mới đang được ứng dụng trên ô tô, bao gồm hệ thống cung cấp nhiên liệu phun xăng, hệ thống đánh lửa trực tiếp với bobin đơn cho từng xilanh, hệ thống điều khiển xupáp thông minh (VVT-i) và hệ thống thay đổi chiều dài đường ống nạp (ACIS).

GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài chỉ giới hạn ở việc thiết kế, hoàn thiện mô hình từ một động cơ 1G –

FE đã có sẵn và thiết kế hệ thống đánh PAN trên mô hình động cơ TOYOTA 1G –

1.3 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

 Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên hướng dẫn sinh viên trong quá trình thực tập

 Giúp cho sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào bài học thực hành

Sinh viên có điều kiện có thể quan sát mô hình một cách trực quan, từ đó dễ dàng cảm nhận hình dạng và vị trí của các chi tiết lắp đặt trên động cơ Toyota 1G-FE Việc quan sát trực tiếp giúp nắm bắt cấu trúc tổng thể và cách bố trí các thành phần, từ đó tăng hiệu quả học tập, phân tích và bảo dưỡng động cơ một cách hiệu quả hơn.

Chương trình giúp sinh viên kiểm tra và đo đạc các thông số của hệ thống phun xăng, hệ thống đánh lửa trực tiếp, hệ thống điều khiển xupap thông minh và hệ thống thay đổi chiều dài đường ống nạp, từ đó nắm bắt nguyên lý hoạt động, đánh giá độ tin cậy và hiệu suất của từng bộ phận, và nâng cao kỹ năng thực nghiệm qua các bài tập đo đạc, phân tích dữ liệu và so sánh kết quả vận hành của động cơ.

 Góp phần hiện đại hóa phương tiện và phương pháp dạy thực hành trong giáo dục - đào tạo

 Sửa chữa, cải tiến mô hình ĐỘNG CƠ TOYOTA 1G – FE

 Chế tạo bộ tạo PAN, biên soạn tài liệu hướng dẫn tìm PAN

 Thiết kế, chế tạo cơ cấu chống mắc sai cực accu.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để đề tài được hoàn thành, chúng tôi kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu, nổi bật là tham khảo tài liệu và thu thập các thông tin liên quan Chúng tôi học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè và phân tích các mô hình giảng dạy cũ để rút ra bài học thực tiễn và nhận diện các khoảng trống nghiên cứu Từ những nguồn dữ liệu này, chúng tôi hình thành ý tưởng mới, xây dựng đề cương của đề tài và thiết kế mô hình giảng dạy phù hợp với mục tiêu nghiên cứu và nhu cầu của người học.

Song song với nó, chúng tôi còn kết hợp cả phương pháp quan sát và thực nghiệm để có thể chế tạo được mô hình.

CÁC BƯỚC THỰC HIỆN

 Thiết kế khung đỡ động cơ và gá đặt động cơ

 Thiết kế sa bàn và cách bố trí các chi tiết trên sa bàn

 Thiết kế hệ thống tạo PAN

 Thiết kế cơ cấu chống mắc sai cực accu

 Thiết kế các chi tiết phụ

 Tiến hành đo đạc, kiểm tra, thu thập các thông số

 Nghiệm thu các thông số kiểm tra

KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU

Đề tài được thực hiện trong vòng 7 tuần, các công việc được bố trí như sau:

 Thu thập tài liệu, xác định nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, xác định mục tiêu nghiên cứu, phân tích tài liệu liên hệ

Giới thiệu về Dộng cơ 1G-FE

1.7.1 Lịch sử phát triển của công ty TOYOTA:

Toyota Motor Corporation (Toyota Jidosha Kabushiki-gaisha) là một tập đoàn đa quốc gia có trụ sở tại Nhật Bản Ban đầu, công ty nghiên cứu và thử nghiệm động cơ 2 xi-lanh nhưng cuối cùng đã dùng động cơ 65 mã lực do Chevrolet cung cấp, với khung gầm (chassis) và hộp số tương tự mẫu Chrysler Airflow Động cơ đầu tiên của hãng được sản xuất vào năm 1934 (Type A); ô tô và xe tải đầu tiên ra mắt vào năm 1935 (mẫu A1 và G1) và mẫu thiết kế ô tô thứ hai vào năm 1936 (mẫu AA) Đến năm 1937, công ty ô tô Toyota được tách ra.

Chiếc Toyota KB, một chiếc 4x4 được sản xuất năm 1941, là một chiếc xe tải

2 tấn giống như chiếc KC trước chiến tranh

Toyota bắt đầu sản xuất một mẫu xe tải cho dân thường với tên gọi Land Cruiser Những chiếc Land Cruiser đầu tiên có thiết kế giống chiếc Jeep

Vào năm 1955, Toyota bắt đầu sản xuất chiếc xe sang trọng đầu tiên của hãng, mở ra một cột mốc quan trọng trong lịch sử ô tô Nhật Bản Đến năm 1958, Toyota chính thức mở rộng sang thị trường Mỹ bằng việc xuất khẩu các mẫu Land Cruiser và Toyopet, bắt đầu bán hàng tại thị trường này và giới thiệu thương hiệu Toyota đến người tiêu dùng Mỹ.

Năm 1959, Toyota mở một nhà máy tại Brazil, đánh dấu nhà máy đầu tiên của hãng ở ngoài Nhật Bản Đến năm 1967, Toyota đã đạt được sự tăng trưởng bền vững tại Mỹ và giới thiệu mẫu xe Corona sedan, phản ánh chiến lược mở rộng toàn cầu của hãng.

4 cửa của hãng là đối thủ chính của chiếc Volkswagen Bettle

Trong ngành sản xuất ô tô, chiến lược đặt tên xe giữa các hãng có sự khác biệt rõ rệt: các nhà sản xuất Đức thường dùng ký tự và số để đánh dấu mô hình, còn Toyota vẫn duy trì các tên gọi truyền thống khi chúng vẫn thành công và phù hợp với xe Điểm nổi bật là Land Cruiser (từ năm 1950), Corolla (1966), Celica (1970), Camry (1983) và 4Runner (1984) đã trở thành những tên xe dễ nhớ gắn liền với thương hiệu Toyota Ngược lại, một số tên xe đã bị ngừng sử dụng như Corona (vì vấn đề han gỉ nghiêm trọng) và Cressida (do sự xuất hiện của Lexus), cũng như các mẫu xe pickup như T100, HiLux và minivan như Van, Previa bị loại bỏ.

Năm 1966, Toyota mua Hino, một công ty chuyên sản xuất xe tải, mở rộng quy mô sản xuất và mạng lưới phân phối của tập đoàn Năm 1967, Toyota nắm quyền kiểm soát Daihatsu, nhưng việc mua toàn bộ công ty chỉ được hoàn tất vào năm 1999, cho thấy quá trình sáp nhập diễn ra qua nhiều thập kỷ Denso là một công ty con của Toyota sau chiến tranh thế giới thứ hai và hiện đứng vững như một trong những nhà cung cấp linh kiện hàng đầu cho tập đoàn.

1.7.2 LEXUS – Thương hiệu xe sang trọng của TOYOTA:

Lexus (Nhật: レクサス Rekusasu) là phân khúc xe hơi hạng sang của nhà sản xuất ô tô Nhật

Bản Toyota Lexus được ghép hai từ “Luxury” và

“Elegance” Ngoài ra, Lexus còn được ghép từ các chữ cái đầu của cụm từ Luxury Export to US

Lexus là dòng xe sang trọng được xuất khẩu sang Mỹ, thể hiện chiến lược tập trung vào thị trường ô tô lớn nhất thế giới Đó là lý do vì sao Lexus có trụ sở đặt tại thị trường xe hơi lớn nhất thế giới Các mẫu xe Lexus được giới thiệu lần đầu tiên tại các triển lãm ô tô quốc tế và nhanh chóng ghi dấu ấn tại Mỹ, giúp hãng mở rộng quy mô sang các thị trường toàn cầu.

Tại Hoa Kỳ vào năm 1989, Lexus nhanh chóng trở thành thương hiệu xe hơi hạng sang bán chạy nhất Đến năm 2006, Lexus đã có mặt tại 68 quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới.

Lexus khởi nguồn từ một dự án phát triển mẫu sedan flagship của Toyota bắt đầu từ năm 1983, nhờ nỗ lực này mà thương hiệu Lexus ra đời với mẫu xe đầu tiên là LS, ra mắt năm 1989 và đánh dấu sự xuất hiện của dòng xe mang thương hiệu Lexus Trong những năm tiếp theo, hãng bổ sung thêm các mẫu sedan, coupe, mui trần và xe thể thao đa dụng, mở rộng danh mục sản phẩm Đến năm 2005, RX Hybrid ra mắt và nhiều mẫu hybrid khác được giới thiệu sau đó, đánh dấu sự đột phá về công nghệ tiết kiệm nhiên liệu của Lexus Năm 2007, Lexus cho ra đời phân khúc xe biểu diễn F marque với sự ra mắt của mẫu sedan thể thao IS, khẳng định hướng đi hiệu suất cao cho dòng xe sang.

Kể từ khi ra đời, Lexus luôn sản xuất chủ yếu tại Nhật Bản, với các trung tâm sản xuất ở vùng Chūbu và Kyūshū, đặc biệt tại nhà máy Tahara của Toyota ở tỉnh Aichi và nhà máy Kyūshū tại Miyata, Fukuoka Chiếc Lexus đầu tiên được lắp ráp ngoài Nhật Bản là RX 330, được sản xuất tại Ontario, Canada vào năm 2003 Sau một cuộc tái cơ cấu công ty từ năm

2001 tới 2005, Lexus đã tự chịu trách nhiệm mọi khâu sản xuất từ thiết kế cho đến cơ khí

Kể từ năm 1989, Lexus đã xây dựng danh tiếng với chất lượng đáng tin cậy và dịch vụ chăm sóc khách hàng ưu việt J.D Power and Associates đã bốn mươi lần chọn Lexus là dòng xe đáng tin cậy nhất tại Mỹ, minh chứng cho sự tin tưởng lâu dài của người tiêu dùng đối với thương hiệu này.

Hình 1.1 Logo của thương hiệu

Trong năm 2008, các cuộc thăm dò về độ tin cậy của các hãng xe được thực hiện với sự tham gia của hơn 53.000 chủ sở hữu ô tô Kết quả cho thấy những vấn đề phổ biến mà người dùng gặp phải trong 3 năm đầu kể từ khi mua xe, từ đó đánh giá mức độ đáng tin cậy của từng hãng và ảnh hưởng đến quyết định mua xe của người tiêu dùng.

1.7.3 Tổng quát về mẫu xe LEXUS IS 200:

Vào năm 1999, Lexus đã tạo nên một kỳ tích khi cho ra mắt IS 200, một mẫu xe ở châu Á có khả năng cạnh tranh đáng kể Mẫu xe này có thể sánh ngang với BMW 318i và Mercedes C180 — hai biểu tượng uy tín và được ưa chuộng nhất tại châu Âu.

Hình 1.2 Mẫu xe LEXUS IS 200

Lexus IS 200 là mẫu xe sang nổi bật với thiết kế tiết kiệm nhiên liệu, mang đến khoang nội thất rộng rãi cho 5 người và động cơ mạnh mẽ Với chiều dài chỉ khoảng 4,4 mét, xe có khả năng di động linh hoạt và dễ dàng xoay sở trên đường phố đông đúc Hệ thống treo được tối ưu bởi sự kết hợp của điều chỉnh độ cứng lò xo và vị trí giảm chấn, giúp chuyến đi êm ái, thoải mái và thích ứng tốt với mọi ổ gà, chỗ lồi của mặt đường.

Lexus IS 200 có thiết kế đột phá với động cơ 4 xi-lanh thẳng hàng có dung tích nhỏ và hộp số tự động 4 cấp, tối ưu cho các pha Start-Stop của lái xe thành phố, đồng thời xe chuyển số một cách trơn tru và gần như không nhận thấy ở tốc độ thấp.

Mẫu xe hạng sang này được trang bị hệ thống an toàn và điều khiển hiện đại nhằm tăng cường an toàn cho người dùng Các trang bị nổi bật gồm túi khí hành khách phía trước SRS, túi khí bên, hệ thống phanh ABS chống bó cứng, hệ thống phân phối lực phanh EBD và hệ thống kiểm soát lực kéo.

Các mạch điều khiển cơ bản

Hình 2.2 Sơ đồ mạch nguồn

Mạch nguồn là các mạch điện cung cấp điện cho ECU của động cơ, và các thiết bị khác Mạch nguồn bao gồm accu, khóa điện, rơle chính EFI…

Rơle chính EFI được điều khiển trực tiếp từ khóa điện Khi khóa điện bật ON, dòng điện chạy qua cuộn dây của rơle chính EFI và làm cho tiếp điểm đóng lại, cung cấp điện cho các cực +B và +B1 của ECU Cực E1 của ECU được nối âm accu Điện áp của ắc quy luôn cấp cho cực BATT của ECU; mạch cấp nguồn này không đi qua công tắc máy và không phụ thuộc vào việc động cơ có hoạt động hay không, nhằm đảm bảo các mã chuẩn đoán và dữ liệu khác trong bộ nhớ của ECU không bị xóa khi khóa điện ở vị trí OFF Khi tháo cầu chì ra trong khoảng 15 giây thì các dữ liệu trong bộ nhớ sẽ bị xóa.

Bơm nhiên liệu chỉ hoạt động khi khởi động xe hoặc khi động cơ đang nổ máy Ngay cả khi khóa điện được bật ở vị trí ON, bơm nhiên liệu sẽ không làm việc nếu động cơ chưa được khởi động.

Bơm xăng khi khóa điện vị trí ON Bơm xăng khi khóa điện vị trí START

Hình 2.3 Mạch điều khiển khi bơm xăng

Khi khởi động động cơ, tín hiệu STA (tín hiệu máy khởi động) được truyền từ hệ thống khởi động đến ECU ECU nhận và xử lý tín hiệu này, điều khiển transistor ON và làm cho relay đóng mạch, cấp nguồn cho bơm nhiên liệu Nhờ đó, dòng điện chạy tới bơm nhiên liệu và bơm sẽ hoạt động để cung cấp nhiên liệu cho quá trình khởi động động cơ.

Sau khi động cơ khởi động, ECU nhận tín hiệu NE từ cảm biến vị trí trục khuỷu và kích hoạt transistor để bơm nhiên liệu tiếp tục hoạt động, đảm bảo cung cấp nhiên liệu liên tục cho động cơ.

Hình 2.4 Mạch điều khiển khi bơm xăng khi động cơ đang nổ

Khi khóa điện bật ON, nếu động cơ bị chết máy và tín hiệu NE bị mất, ECU động cơ sẽ điều khiển transistor ở trạng thái OFF, làm cho rơ-le ngắt mạch và bơm nhiên liệu ngừng hoạt động.

Hình 2.5 Mạch điều khiển khi bơm xăng khi động cơ bị tắt máy

2.1.2.2 Hệ thống ngắt bơm nhiên liệu khi túi khí nổ:

Hình 2.6 Mạch điều khiển khi bơm xăng khi túi khí nổ

ECU động cơ khi phát hiện tín hiệu phồng lên của túi khí từ cụm cảm biến túi khí trung tâm sẽ ngắt rơ-le mở mạch để ngừng hoạt động của bơm nhiên liệu; sau đó, để loại bỏ sự điều khiển ngắt bơm này, khoá điện được đưa về vị trí OFF, khiến bơm nhiên liệu hoạt động trở lại.

Khi khởi động, tín hiệu từ cực ST của contact máy được gởi về cực STA của ECU động cơ Tín hiệu STA dùng để:

 Làm giàu hỗn hợp khi khởi động và sau khởi động

 Điều chỉnh góc đánh lửa sớm

 Điều chỉnh tốc độ cầm chừng

 Điều khiển bơm nhiên liệu

Hình 2.7 trình bày sơ đồ mạch điện tín hiệu khởi động ôtô sử dụng hộp số tự động (A/T) Tín hiệu khởi động được điều khiển thông qua contact tay số bố trí trên hộp số Contact tay số đóng (On) khi tay số ở một vị trí cho phép khởi động, đảm bảo an toàn cho hệ thống khởi động và ngắt tín hiệu khi tay số ở những vị trí không cho phép.

Bảng 2.1 Điện áp của cực STA và E1

Cực Điều kiện Điện áp

Cơ cấu chống mắc sai cực accu

Hình 2.8 Sơ đồ chống mắc sai cực accu

2.2.1 Cấu tạo và chức năng:

Việc mắc sai cực accu, tức đảo cực âm và cực dương của mạch nguồn trên xe, có thể gây hư hại nghiêm trọng cho các thiết bị điện và hệ thống điện ô tô, thậm chí dẫn tới cháy nổ hoặc các sự cố nguy hiểm khác Hậu quả của đảo cực là làm hỏng pin ắc quy, gây chập điện và hư hỏng các linh kiện điện tử trên xe Do đó, cần kiểm tra kỹ trước khi kết nối và tuân thủ nguyên tắc an toàn điện để bảo vệ xe và người dùng.

Khác với các cơ cấu mắc mạch thông thường, cơ cấu chống mắc sai cực được lắp thêm một diode vào rơ-le nguồn của mạch Diode này ngăn dòng điện chạy vào ECU khi accu được mắc sai cực.

Khi mắc đúng cực accu, diode sẽ dẫn điện từ cực dương của pin accu đến cuộn dây rơle nguồn và về mass, làm cho tiếp điểm rơle đóng lại, cho phép dòng điện tới rơle EFI và cung cấp nguồn cho ECU tại cực BATT.

Khi mắc sai cực ắc quy, diode bảo vệ sẽ không dẫn điện, do đó không có dòng điện chạy qua cuộn dây rơ le nguồn và mạch nguồn không được cấp Điều này giúp bảo vệ ECU và các hệ thống điện trên xe bằng cách ngăn nguồn cấp khi kết nối sai cực.

Hệ thống các cảm biến trên động cơ Toyota 1G - FE

2.3.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu Ne:

Tín hiệu NE là tín hiệu dùng để xác định góc quay của trục khuỷu và tốc độ động cơ, được bố trí ở đầu trục khuỷu nên còn gọi là cảm biến vị trí trục khuỷu ECU động cơ dùng tín hiệu NE và tín hiệu G2 để tính toán thời điểm phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản, từ đó tối ưu hóa thời điểm phun nhiên liệu và góc đánh lửa nhằm cải thiện hiệu suất và sự vận hành ổn định của động cơ.

Hình 2.9 Vị trí của cảm biến vị trí trục khuỷu trên động cơ

2.3.1.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động:

Tín hiệu NE là cảm biến loại cuộn dây điện từ được hình thành từ khe không khí giữa cảm biến vị trí trục khuỷu và các răng trên vòng rotor; cảm biến này bao gồm nam châm vĩnh cửu, vấu tín hiệu và cuộn dây được bố trí gần các răng tín hiệu của rotor, rotor cảm biến được gắn ở đầu trục khuỷu Số răng của rotor cảm biến tín hiệu NE là 33 răng, gồm 32 răng nhỏ và 1 răng lớn; răng lớn này có thể được sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu, nhưng nó không thể xác định xem đó là TDC của chu kỳ nén hay TDC của kỳ xả.

Hình 2.10Sơ đồ mạch cảm biến NE và tín hiệu NE

Khi rotor quay, sự biến thiên từ thông qua cuộn dây làm phát sinh sức điện động ở dạng xung xoay chiều; tín hiệu điện áp này được gửi về ECU để xử lý và điều khiển hệ thống động cơ một cách chính xác.

ECU động cơ kết hợp tín hiệu NE và tín hiệu G để xác định đầy đủ, chính xác góc của trục khuỷu

2.3.2 Cảm biến vị trí trục cam (bộ tạo tín hiệu G 2 ):

Tín hiệu G2 từ cảm biến vị trí trục cam được dùng để xác định đúng thời điểm phun nhiên liệu và thời điểm đánh lửa so với điểm chết trên xy lanh số 1 ở cuối kỳ nén Việc căn chỉnh thời điểm phun và đánh lửa dựa trên tín hiệu G2 giúp tối ưu hoá chu kỳ làm việc của động cơ, cải thiện hiệu suất đốt cháy và giảm khí thải.

ECU dùng tín hiệu này để xác định thời điểm phun và thời điểm đánh lửa

Hình 2.11 Vị trí cảm biến trục cam trên động cơ

Cảm biến từ gồm một cuộn dây và một nam châm vĩnh cửu được lắp trên khung từ và kèm theo rotor cảm biến Rotor cảm biến có một răng Khi rotor quay, sự thay đổi từ thông qua cuộn dây sinh ra điện động dạng xung xoay chiều, tạo ra tín hiệu G2 được gửi về ECU để xử lý.

Hình 2.12 Sơ đồ mạch cảm biến vị trí trục cam và tín hiệu G2

Trong hệ thống quản lý đánh lửa và điều khiển động cơ, tín hiệu G2 được kết hợp với tín hiệu NE từ cảm biến vị trí trục khuỷu để xác định điểm chết ở kỳ nén của mỗi xi lanh Việc xác định đúng điểm chết cho từng xi lanh cho phép tối ưu hóa thời điểm đánh lửa và định vị trục khuỷu chính xác, từ đó nâng cao hiệu suất và tính ổn định của động cơ.

Hình 2.13 Vị trí các chân giắc nối cảm biến G, Ne và ECU

Bảng 2.2 Trị số điện trở cảm biến G và NE

Bảng 2.3Thông số lỗi cảm biến G vả NE

Mã lỗi Nội dung Kiểm tra

P0335 - Không có tín hiệu cảm biến Ne gửi tới ECU

- Không có tín hiệu cảm biến Ne ở tốc độ động cơ ≥ 600 vòng/phút gửi tới ECU

- Hở hoặc ngắn mạch cảm biến Ne

• Không có tín hiệu cảm biến G tới ECU trong khi trục cam đang quay

• Sai lệch trục cam / trục khuỷu được phát hiện ở tốc độ ≥ 600 vòng/phút

- Hở hoặc ngắn mạch cảm biến G

2.3.3 Cảm biến đo áp suát tuyệt đối đường ống nạp (MAP):

Cảm biến chân không, hay còn gọi là cảm biến áp suất trong đường ống nạp (MAP – Manifold Air Pressure), là thiết bị đo áp suất tuyệt đối của khí nạp để xác định lưu lượng khí nạp cho động cơ; nó hoạt động bằng cách kiểm tra mức độ chân không trong đường nạp, từ đó cung cấp tín hiệu cho hệ thống quản lý động cơ để điều chỉnh lượng nhiên liệu và hiệu suất đốt Cảm biến được bố trí bên ngoài đường nạp, có thiết kế gọn nhẹ, giúp không làm cản trở luồng không khí nạp so với các cảm biến khác.

Việc gắn một IC vào cảm biến áp suất đường nạp cho phép cảm biến nhận biết áp suất đường nạp bằng tín hiệu PIM Dựa trên tín hiệu PIM, ECU xác định thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản của động cơ.

Hình 2.14 Vị trí cảm biến MAP trên động cơ 2.3.3.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động:

Cảm biến được cấu thành từ một màng silicon có bề dày ở mép ngoài khoảng 0,25 mm và ở tâm khoảng 0,025 mm, kết hợp với buồng chân không và một IC Một mặt của màng silicon tiếp xúc với áp suất chân không trong đường ống nạp, mặt còn lại của nó nằm ở bên trong buồng chân không và được duy trì ở một áp suất thấp cố định bên trong cảm biến.

Hình 2.15 Cấu tạo cảm biến MAP

Nguyên lý đo của cảm biến dựa trên mối quan hệ giữa độ chân không trong đường ống nạp và lưu lượng không khí nạp Khi lưu lượng không khí nạp giảm, độ chân không trong đường ống nạp tăng và ngược lại Độ chân không này được chuyển thành tín hiệu điện áp nhờ IC tích hợp bên trong cảm biến, sau đó gửi về ECU để xác định lưu lượng không khí nạp.

Hình 2.16 Hình dạng màng silicon thay đổi theo áp suất

Khi áp suất trong đường ống nạp thay đổi sẽ làm cho hình dạng của màng silicon thay đổi theo và trị số điện trở của nó sẽ thay đổi Khi điện trở thay đổi thì tín hiệu điện áp từ IC gửi về ECU thay đổi theo áp suất trong đường ống nạp Điện áp từ ECU luôn cung cấp cho IC không đổi là 5 vôn Khi áp suất trong đường ống nạp càng lớn thì tín hiệu điện áp từ chân PIM gởi về ECU càng cao và ngược lại

Các cực của cảm biến

PIM : Điện áp tín hiệu xác định lưu lượng không khí nạp

Hình 2 17 Mạch điện cảm biến MAP

Hình 2.18 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp và áp suất đường ống nạp

Trong hệ thống cảm biến, tín hiệu điện áp đạt mức cao nhất khi áp suất đường nạp ở mức lớn nhất, chẳng hạn khi công tắc máy ở trạng thái ON, động cơ ở trạng thái OFF, hoặc khi bướm ga được mở rộng một cách đột ngột Ngược lại, tín hiệu điện áp thấp nhất là khi cánh bướm ga đóng hoặc giảm tốc.

2.3.4 Cảm biến nhiệt độ khí nạp:

Cảm biến nhiệt độ khí nạp (MAT/THA) được bố trí ngay tại lọc không khí, có nhiệm vụ xác định mật độ của không khí nạp vào động cơ khi nhiệt độ không khí thay đổi ECU χρησιμοποι uses tín hiệu từ cảm biến này kết hợp với cảm biến lưu lượng không khí nạp để xác định khối lượng không khí nạp vào động cơ.

Hình 2.19 Vị trí của cảm biến nhiệt độ khí nạp trên động cơ

Phần chính của cảm biến là một chất bán dẫn có trị số nhiệt điện trở âm (NTC), tức là khi nhiệt độ không khí nạp thấp thì điện trở của cảm biến cao và ngược lại Chuẩn làm việc của cảm biến là 20°C; khi nhiệt độ không khí nạp cao hơn 20°C thì ECU điều khiển giảm lượng phun nhiên liệu, còn khi nhiệt độ không khí nạp thấp hơn 20°C thì ECU điều khiển tăng lượng phun nhiên liệu để tối ưu tỷ lệ nạp và hiệu suất động cơ.

Các chân của cảm biến:

THA : Xác định nhiệt độ khí nạp

Hình 2.20 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp

Khi mạch điện của cảm biến bất thường thì ECU sẽ định một giá trị cố định là

20 0 C để động cơ tiếp tục hoạt động và bật đèn check sáng Lượng nhiên liệu phun thay đổi theo nhiệt độ không khí nạp là không lớn lắm

Bảng 2.4 Phương pháp kiểm tra tín hiệu THA

Mã Nội dung Kiểm tra

P0110 Hỏng mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp - Mạch cảm biến

- Cảm biến nhiệt độ khí nạp

P0112 Mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp tín hiệu đầu vào thấp

P0113 Mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp tín hiệu đầu vào cao

2.3.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW):

Cảm biến này đo nhiệt độ nước làm mát để xác định nhiệt độ động cơ Dựa trên dữ liệu từ cảm biến, ECU sẽ điều khiển các thành phần và tham số liên quan như hệ thống làm mát, hệ thống phun nhiên liệu và các chế độ vận hành của động cơ để tối ưu hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu và đảm bảo an toàn nhiệt độ cho động cơ.

Hình 2.21 Vị trí của cảm biến nhiệt độ nước làm mát trên động cơ

Các cơ cấu chấp hành

Hệ thống đánh lửa sử dụng điện cao áp do cuộn đánh lửa tạo ra để phát tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu đã được nén trong xylanh, từ đó sinh công và động lực cho động cơ Nhờ hiện tượng tự cảm và cảm ứng tương hỗ, cuộn dây tạo ra điện áp cao cần thiết cho quá trình đánh lửa Cuộn sơ cấp tạo ra điện thế ở mức hàng trăm vôn, trong khi cuộn thứ cấp tạo ra điện thế lên tới hàng chục ngàn vôn.

Hình 2.41 Cấu tạo cảm biến áp suất dầu

Hình 2.42 Hệ thống đánh lửa trực tiếp

Trong hệ thống đánh lửa điện tử của động cơ, ECU xác định thời điểm đánh lửa tối ưu dựa trên dữ liệu từ các cảm biến đầu vào và bộ nhớ trong, nhằm cung cấp thời điểm đánh lửa gần với thời điểm tối ưu Sau khi xác định thời điểm đánh lửa, ECU gửi tín hiệu IGT tới IC đánh lửa Khi tín hiệu IGT mất đi, IC đánh lửa ngắt dòng điện ở cuộn sơ cấp và sinh ra điện áp cao từ 7 kV đến 35 kV ở cuộn thứ cấp, điện áp này được gửi tới bugi để tạo tia lửa và đốt cháy nhiên liệu trong động cơ.

2.4.1.1 Điều khiển thời điểm đánh lửa:

2.4.1.1.1 Điều khiển tốc độ động cơ:

Khi tốc độ động cơ thay đổi, góc đánh lửa sớm cũng cần được điều chỉnh cho phù hợp Nếu động cơ tăng tốc mà vẫn giữ nguyên thời điểm đánh lửa, thời điểm đánh lửa sớm sẽ bị trễ so với khi ở tốc độ thấp, dẫn tới áp suất nổ cực đại không tối ưu và hiệu suất đốt cháy giảm.

ECU nhận biết sự thay đổi tốc độ động cơ từ tín hiệu của cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến vị trí trục cam Dựa trên các tín hiệu này, ECU tính toán thời điểm đánh lửa và gửi tín hiệu tới IC đánh lửa, điều khiển hệ thống đánh lửa một cách chính xác để tối ưu hiệu suất động cơ.

2.4.1.1.2 Điều khiển theo tải trọng của động cơ:

Khi tải trọng của động cơ tăng, lượng không khí được nạp vào động cơ cũng tăng Vì vậy, với thời điểm đánh lửa cố định, thời điểm mà động cơ sản sinh áp suất nổ cực đại sẽ xuất hiện sớm hơn khoảng 10 độ sau điểm chết trên (TDC).

2.4.1.1.3 Điều khiển chống kích nổ:

Việc sử dụng xăng có chỉ số octane quá thấp hoặc động cơ quá nóng có thể gây hiện tượng kích nổ trong xylanh, điều này gây hại cho động cơ và làm giảm tuổi thọ máy Khi kích nổ xảy ra thường xuyên, ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa sớm để ngăn ngừa hiện tượng này Tín hiệu kích nổ được ECU nhận biết bằng cảm biến kích nổ (knock sensor) gắn ở thân động cơ, cho phép hệ thống quản lý động cơ điều chỉnh kịp thời.

Hình 2.43Đặc tính đánh lửa theo điều khiển kích nổ

2.4.1.2 Cấu tạo, nguyên lí hoạt động, các bộ phận chính của hệ thông đánh lửa:

Hệ thống đánh lửa trực tiếp gồm IC đánh lửa và bobin đánh lửa ghép thành một cụm duy nhất Mỗi xylanh có một bobin đánh lửa nối trực tiếp tới bugi của xylanh đó, giúp tín hiệu đánh lửa được truyền nhanh và ổn định hơn, tăng hiệu quả đốt cháy và tối ưu hóa hiệu suất động cơ.

Việc rút ngắn khoảng cách dẫn điện cao áp bằng cách nối trực tiếp cuộn đánh lửa với bugi giúp giảm thiểu tổn thất điện áp và nhiễu điện từ, từ đó tăng đáng kể độ tin cậy và ổn định của hệ thống đánh lửa, đồng thời cải thiện hiệu quả hoạt động của động cơ.

 Khi ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến và xác định thời điểm đánh lửa tối ưu (ECU cũng điều khiển góc đánh lửa sớm)

 ECU động cơ gửi tín hiệu IGT đến IC lửa Tín hiệu IGT được gửi đến IC đánh lửa theo thứ tự thì nổ của động cơ

 Dòng sơ cấp của cuộn đánh lửa bị mất đột ngột, sẽ sinh ra dòng cao áp

 Tín hiệu IGF được gửi đến ECU động cơ khi dòng sơ cấp vượt qua một giá trị xác định

 Dòng cao áp phát ra từ cuộn thứ cấp sẽ được đưa đến bugi và tạo tia lửa

Bô bin tạo ra điện áp cao đủ để phóng tia hồ quang giữa hai điện cực của bugi Các cuộn sơ cấp và thứ cấp được quấn quanh lõi, trong đó số vòng của cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp khoảng 100 lần Một đầu của cuộn sơ cấp được nối với IC đánh lửa, một đầu của cuộn thứ cấp được nối với bugi; các đầu còn lại của các cuộn được nối với ắc quy để cung cấp nguồn cho hệ thống.

Dòng điện trong cuộn sơ cấp: Khi động cơ chạy, dòng điện từ accu chạy qua

IC đánh lửa kích hoạt cuộn sơ cấp đúng theo tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra Kết quả là các đường sức từ trường được sinh ra quanh cuộn dây có lõi ở giữa, tạo điều kiện truyền điện áp và kích hoạt bugi một cách hiệu quả.

Dòng điện trong cuộn sơ cấp Ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp

Hình 2.44 Nguyên lí hoạt động của bôbin

Ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp: khi động cơ tiếp tục chạy, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp, phù hợp với tín hiệu IGT do ECU động cơ phát ra Kết quả là từ thông của cuộn sơ cấp giảm đột ngột, từ đó tạo ra một sức điện động chống lại sự giảm từ thông hiện có, thông qua tự cảm của cuộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp Hiệu ứng tự cảm tạo ra một thế điện động khoảng 500 V trong cuộn sơ cấp, và hiệu ứng cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp tạo ra khoảng 30 kV Sức điện động này làm cho bugi phát ra tia lửa Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì điện thế thứ cấp càng lớn.

IC đánh lửa thực hiện điều khiển dòng sơ cấp một cách chính xác dựa trên tín hiệu đánh lửa IGT do ECU động cơ phát ra Khi tín hiệu IGT chuyển từ ngắt sang dẫn, IC đánh lửa bắt đầu cấp dòng điện vào cuộn sơ cấp; sau đó nó gửi một tín hiệu khẳng định IGF cho ECU tương ứng với cường độ của dòng sơ cấp IGF được phát ra khi dòng sơ cấp đạt đến trị số IF1 Khi dòng sơ cấp vượt quá IF2, hệ thống sẽ xác định rằng lượng dòng cần thiết đã chạy qua và phát IGF để trả về điện thế ban đầu Nếu ECU không nhận được IGF, nó sẽ quyết định có sự cố trong hệ thống đánh lửa Để ngăn ngừa quá nhiệt, ECU sẽ ngừng phun nhiên liệu và lưu giữ sai sót này trong chức năng chẩn đoán Trong chế độ điều khiển dòng không đổi, khi dòng sơ cấp đạt đến trị số đã định, IC đánh lửa sẽ khống chế cường độ bằng cách điều chỉnh dòng.

Hình 2.45 trình bày tín hiệu thời điểm đánh lửa IGT và cơ chế điều khiển góc đóng tiếp điểm Để điều chỉnh khoảng thời gian đóng của dòng sơ cấp (góc đóng) theo tốc độ động cơ, hệ thống sẽ giảm thời gian này khi tốc độ tăng lên; ở một số động cơ hiện đại, chức năng kiểm soát này được thực hiện qua tín hiệu IGT Khi tín hiệu IGT chuyển từ dẫn sang ngắt, IC đánh lửa sẽ ngắt dòng sơ cấp Lúc dòng sơ cấp bị ngắt, điện thế hàng trăm volt xuất hiện trong cuộn sơ cấp và hàng chục ngàn volt trong cuộn thứ cấp, tạo điều kiện cho bugi phóng tia lửa.

Bugi có chức năng đốt cháy hỗn hợp không khí và nhiên liệu

Một số hệ thống điều khiển thông minh trên động cơ 1F-FE

2.5.1 Hệ thống điêug khiển xupap thông minh ( VVT-i : Variable Valve

Cơ cấu này điều chỉnh thời điểm đóng mở van nạp để lượng hỗn hợp khí và nhiên liệu được cấp vào buồng đốt phù hợp với tốc độ động cơ, từ đó tăng hiệu suất làm việc của động cơ.

Với hệ thống VVT-i, thời điểm phối khí của xupap nạp được điều khiển tối ưu theo từng chế độ vận hành, giúp tăng hiệu suất động cơ và tiết kiệm nhiên liệu Trong các động cơ xăng thông thường, việc điều chỉnh liên tục thời điểm mở xupap nạp cho phép động cơ thích ứng với tải và vòng tua, từ đó cải thiện lực kéo và giảm khí thải ở dải vận hành rộng Quá trình này được thực hiện bằng cách thay đổi thời điểm đóng/mở của xupap nạp thông qua bộ điều khiển và cơ cấu biến thiên, mang lại phản ứng ga nhạy bén và hiệu suất ổn định ở mọi điều kiện hoạt động.

VVT-i là hệ thống điều chỉnh thời điểm mở van nạp, sử dụng một bộ điều khiển gắn ở đầu trục cam nạp và hoạt động nhờ áp lực dầu bôi trơn của động cơ dưới sự điều khiển chính xác của ECU Hệ thống này giúp động cơ tăng công suất và tiết kiệm nhiên liệu, đồng thời giảm khí thải và đáp ứng các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường ngày càng khắt khe.

Hệ thống VVT-i sử dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp một góc tương đối so với bánh răng cam nhằm đạt được thời điểm phối khí tối ưu Việc điều chỉnh góc xoay giúp van nạp mở đúng thời điểm, từ đó cải thiện công suất và tiết kiệm nhiên liệu ở nhiều vòng tua máy Nhờ tối ưu hóa thời điểm phối khí, động cơ vận hành mượt mà hơn và giảm lượng khí thải ra môi trường.

Hình 2.56 Tổng quát về hệ thống VVT-i 2.5.1.1 Các chế độ làm việc:

Ở nhiệt độ thấp và khi động cơ vận hành ở tốc độ thấp hoặc tải nhẹ, thời điểm phối khí của trục cam nạp được làm trễ và độ trùng điệp xupap giảm đi, nhằm giảm khí xả chạy ngược về phía nạp Nhờ đó, chế độ không tải được ổn định hơn và hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu cũng như khả năng khởi động của động cơ được cải thiện.

Ở tải trung bình, hoặc khi tốc độ động cơ ở mức thấp và trung bình ở tải nặng, thời điểm phối khí được đẩy sớm lên và đồng thời thời điểm đóng xupap nạp được đẩy lên nhằm giảm hiện tượng quay ngược khí nạp vào đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp.

Ở chế độ vận hành ở tốc độ cao và tải nặng, thời điểm phối khí được làm sớm và tăng góc trùng điệp xupap, đồng thời thời điểm đóng xupap nạp được đẩy sớm lên để giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp Ngoài ra, điều khiển phản hồi được sử dụng để giữ thời điểm phối khí xupap nạp thực tế ở đúng thời điểm tính toán bằng cảm biến vị trí trục cam.

Hình 2.57 Đặc tính làm việc của hệ thống VVT-i 2.5.1.2 Cấu tạo:

Hệ thống VVT-i sử dụng cảm biến vị trí trục khuỷu và các cảm biến VVT (cảm biến điều khiển phối khí hoặc cảm biến vị trí trục cam) để tính toán lượng dịch chuyển của trục cam Tín hiệu phản hồi từ các cảm biến là rất quan trọng cho ECM/ECU để xác định trục cam di chuyển theo hướng nào và bao xa, đồng thời phục vụ cho công tác chẩn đoán hệ thống.

Thiết bị điều khiển phối khí liên tục bằng cơ khí, còn được gọi là bộ phận điều khiển hoặc bộ chấp hành, là thiết bị dùng để điều khiển trục cam từ chế độ khởi động cho đến tốc độ cao Bên trong bộ chấp hành chuyển các tín hiệu điều khiển thành chuyển động cơ học, điều chỉnh thời điểm và lượng phối khí nhằm tối ưu hóa hoạt động của động cơ Việc sử dụng hệ thống này giúp cải thiện khả năng khởi động, quản lý vòng quay ở tốc độ cao và nâng cao hiệu suất vận hành của động cơ.

Van dầu điều khiển bộ chấp hành được ECU điều khiển, nhằm đưa áp lực dầu động cơ tới phía mở của bộ chấp hành VVT-i Khi ECU gửi tín hiệu điều khiển, van dầu sẽ mở hoặc đóng để điều chỉnh áp suất dầu đến cơ cấu chấp hành, cho phép mở sớm hay mở muộn tùy điều kiện vận hành Việc này tối ưu thời gian mở van và góc mở, tăng hiệu suất động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải Hệ thống VVT-i hoạt động nhờ sự phối hợp giữa van dầu, bộ chấp hành và ECU, đảm bảo điều chỉnh thời gian mở van theo tải và tốc độ động cơ.

Bộ điều khiển VVT-i bao gồm một vỏ dẫn động bằng xích cam và các cánh gạt được cố định trên trục cam nạp Áp suất dầu từ hệ thống làm sớm hoặc làm muộn trục cam nạp sẽ xoay các cánh gạt của bộ điều khiển VVT-i theo chu vi nhằm thay đổi liên tục thời điểm phối khí của trục cam nạp Khi động cơ dừng, trục cam nạp trở về trạng thái muộn nhất để đảm bảo khả năng khởi động Nếu áp suất dầu không đến bộ điều khiển VVT-i ngay sau khi động cơ khởi động, chốt hãm sẽ cố định các cơ cấu bên trong nhằm tránh tiếng gõ.

Hình 2.58 Cấu tạo của bộ điều khiển VVT-i 2.5.1.2.2 Van điều khiển dầu phối khí trục cam:

Van điều khiển dầu phối khí trục cam hoạt động dựa trên sự điều khiển của ECU động cơ để điều chỉnh vị trí của van phân phối dầu và cấp áp suất dầu tới bộ điều khiển VVT-i, nhằm làm sớm hay làm muộn thời điểm phối khí Quá trình này giúp tối ưu hiệu suất động cơ và tiết kiệm nhiên liệu bằng cách thay đổi thời điểm mở các xupáp nạp và xupáp xả theo tải và vòng tua máy Khi động cơ dừng, thời điểm phối khí của xupáp nạp được giữ ở góc muộn tối đa.

Hình 2.59 Cấu tạo của van điều khiển dầu phối khí trục cam

Van điều khiển dầu phối khí trục cam (VVT-i) nhận tín hiệu từ ECU động cơ để điều chỉnh áp suất dầu cấp tới bộ điều khiển VVT-i, từ đó làm sớm, làm muộn hoặc duy trì thời điểm phối khí ECU động cơ tính toán thời điểm đóng mở xupáp tối ưu dựa trên các điều kiện hoạt động như tốc độ động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga và nhiệt độ nước làm mát để điều khiển van dầu phối khí trục cam Hơn nữa, ECU dùng các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu để tính toán thời điểm phối khí thực tế và thực hiện điều khiển phản hồi nhằm đạt được thời điểm phối khí chuẩn.

Hình 2.60 Khi trục cam quay về phía mở sớm

Khi nhận được tín hiệu điều khiển từ ECU, van điều khiển dầu OCV được kích hoạt Dầu áp lực cao được cấp tới phía bên trái của piston, đẩy piston dịch chuyển sang phải Nhờ sự xoắn của các răng cong bên trong đường kính piston, trục cam quay về phía mở sớm so với bánh đai cam.

Hình 2.61 Khi mở trễ xupap nạp

Khi ECU gửi tín hiệu đến van OCV, dầu được bơm vào cơ cấu VVT-i, khiến piston di chuyển sang trái và quay trục cam để điều chỉnh thời điểm mở trễ của xupap nạp.

Định dạng
Số trang	129
Dung lượng	9,62 MB