(Tiểu luận) đề tài nghiên cứu và phục hồi hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1nz fe

Với đề tài nghiên cứu đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu và phục hồi hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1NZ-FE” đã giúp em hiểu được phần nào về nguyên lý làm việc các nguyên lý làm việc của hệ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Đà nẵng, 8/2021

Tên đề tài: Nghiên cứu và phục hồi hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1NZ-FE Sinh viên thực hiện: Dương Minh Cường ; msv: 1711504210104

Nguyễn Đăng Ninh ; msv: 1711504210162 Nguyễn Thế Đoan ; msv: 1711504210164 Lớp: 17OTO1

Trong phạm vi đồ án, chúng em chọn đề tài nghiên cứu của nhóm chúng em là nghiên cứu và phục hồi hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1NZ-FE Bao gồm mục đích

và tính cấp thiết của đề tài, các phương án nghiên cứu phục hồi hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1NZ-FE

Với đề tài nghiên cứu đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu và phục hồi hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1NZ-FE” đã giúp em hiểu được phần nào về nguyên lý làm việc các nguyên lý làm việc của hệ thống cũng như là các chi tiết trong hệ thống nhiên liệu

Nghiên cứu về hệ thống nhiên liệu thì sẽ cơ bản là tìm hiểu về lý thuyết về nguyên lý của hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1NZ-FE, tiếp đến là cấu tạo và nguyên

lý làm việc của các chi tiết trên hệ thống đó như bơm, vòi phun, bộ lọc nhiên liệu, và các cảm biến để điều khiển hệ thống hoạt động

Tiếp đến là tìm hiểu đến quá trình chẩn đoán lỗi trên động cơ thì đầu tiên tìm hiểu về phần mềm chẩn đoán để có thể thực hiện được quá trình chẩn đoán nhanh mà hiệu quả, sau đó kiểm tra động cơ trên mô hình, vệ sinh sạch sẽ động cơ, và sử dụng các phương pháp chẩn đoán để tìm ra các lỗi hư hỏng về cảm biến, bơm, vòi phun

Sau quá trình làm đồ án thì cơ bản chúng em đã nắm được nguyên lý hoạt động

và khắc phục các lỗi cho hệ thống nhiên liệu, nhưng do quá trình làm đồ án bị ảnh hưởng bởi dịch nên chúng em vẫn chưa làm cho động cơ được hoàn thiện như dự định ban đầu

Như chúng ta đã biết, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành điện tử thì ngành động cơ ô tô cũng có những sự vươn lên mạnh mẽ Hàng loạt các linh kiện bán dẫn, thiết bị điện tử được trang bị trên động cơ ô tô nhằm mục đích tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và đặc biệt là ô nhiễm môi trường do khí thải tạo ra là ít nhất Và hàng loạt các ưu điểm khác mà động cơ đốt trong hiện đại đã đem lại cho công nghệ chế tạo ô tô hiện nay

Việc khảo sát và phục hồi về hệ thống nhiên liệu giúp em hiểu thêm rất nhiều về hệ thống này và có thể giúp em có sự hiểu biết sau khi ra trường đi làm Đây cũng chính là lí

do đã khiến em chọn đề tài này làm tốt nghiệp với mong muốn góp phần nghiên cứu sâu hơn về hệ thống nhiên liệu, để từ đó có thể đưa ra được các giải pháp về các vấn đề hư hỏng thường gặp ở hệ thống này

Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của nhóm em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy trong bộ môn chỉ bảo để đồ án của nhóm em được hoàn thiện hơn

Qua đây cho nhóm em kính gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong trường và đặc biệt các thầy trong ngành Cơ Khí Ô Tô đã tận tình dạy bảo chúng em trong suốt bốn năm học vừa qua

Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Lê Châu Thành đã nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ nhóm

em hoàn thành đồ án này

Chúng em xin cam đoan rằng đề tài “nghiên cứu và phục hồi hệ thống nhiên liệu trên đông cơ 1NZ-FE” được chúng thực hiện minh bạch, không sao chép sản phẩm nghiên cứu nào khác Mọi thứ được dựa trên sự cố gắng cũng như sự nỗ lực của các thành viên trong nhóm cùng với sự giúp đỡ không nhỏ từ ThS.GVC.Nguyễn Lê Châu Thành trong quá trình thực hiện đồ án

Các số liệu và kết quả nghiên cứu được đưa ra trong đồ án là trung thực và không sao chép hay sử dụng kết quả của bất kỳ đề tài nghiên cứu nào tương tự Các tài liệu sử dụng tham khảo trong quá trình thực hiện có nguồn gốc rõ ràng, được phép sử dụng và công bố Nếu như phát hiện rằng có sự sao chép kết quả nghiên cứu đ những đề tài khác chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Sinh viên thực hiện

TÓM TẮT

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG v

DANH SÁCH CÁC HÌNH vi

Trang MỞ ĐẦU 1

Lý do chọn đề tài 1

Mục đích chọn đề tài 1

Tính cấp thiết của đề tài 1

Giới hạn đề tài 2

Ý nghĩa đề tài 2

Phương pháp nghiên cứu 2

Chương 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Phân loại các hệ thống nhiên liệu 3

1.1.1 Hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí 3

1.1.2 Hệ thống nhiên liệu dùng phun xăng điện tử 3

1.1.3 Ưu điểm, nhược điểm của hai hệ thống 3

1.2 Tổng quan về hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1NZ-FE 4

Chương 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 5

2.1 Cấu trúc, nguyên lý 5

2.2 Các bộ phận của hệ thống nhiên liệu 7

2.2.1 Cụm bơm nhiên liệu 7

2.2.2 Lọc nhiên liệu 10

2.2.3 Ống phân phối 10

2.2.4 Bộ điều áp 11

2.2.5 Bộ giảm rung động 12

2.2.6 Vòi phun 12

2.3 Hệ thống điều khiển nhiên liệu trên động 1NZ-FE 15

2.3.1 Sơ đồ mạch điều khiển 15

2.3.2 Cảm biến lưu lượng khí nạp 16

2.3.4 Cảm biến vị trí bướm ga 20

2.3.5 Cảm biến vị trí trục khuỷu 22

2.3.6 Cảm biến vị trí trục cam 23

2.3.7 Cảm biến oxy 25

2.3.8 Cảm biến kích nổ 26

2.4 Điều khiển kim phun nhiên liệu 27

Chương 3: KIỂM TRA, PHỤC HỒI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 28

3.1 Cấu tạo mô hình 28

3.2 Tình trạng động cơ lúc ban đầu 29

3.3 Quá trình phục hồi 30

3.3.1 Vệ sinh động cơ 30

3.3.2 Vệ sinh các chân cảm biến 30

3.3.3 Kiểm tra bơm xăng 31

3.3.4 Kiểm tra đường ống dẫn nhiên liệu 32

3.4 Sử dụng phần mềm chẩn đoán 32

3.4.1 Trang bị cần sử dụng để chẩn đoán 32

3.4.2 Quá trình kết nối 32

3.4.3 Bảng mã lỗi tham khảo 35

3.5 Kiểm tra sửa chữa hệ thống nhiên liệu 36

3.5.1 Kiểm tra – sửa chữa 36

3.5.2 Kiểm tra bơm xăng 36

3.5.3 Kiểm tra kim phun 39

3.5.4 Kiểm tra cảm biến vị trí cánh bướm ga 40

3.5.5 Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát 42

3.5.6 Kiểm tra cảm biến Oxy 44

3.5.7 Kiểm tra tín hiệu Ne, G 45

3.5.8 Kiểm tra van điều áp 46

3.5.9 Kiểm tra tìm pan thông qua đèn check 47

3.6 Sau quá trình kiểm tra phục hồi 48

KẾT LUẬN 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

Bảng 1.1 Ưu, nhược điểm của các hệ thống nhiên liệu 3

Bảng 2.1 Giá trị điện trở cuộn tín hiệu của cảm biến tín hiệu NE 23

Bảng 2.2 Giá trị điện trở cuộn tín hiệu của cảm biến tín hiệu G 24

Bảng 3.1 Bảng mã lỗi chẩn đoán hư hỏng tham khảo 35

Bảng 3.2 Điện áp của cảm biến vị trí bướm ga 42

Bảng 3.3 Điện áp cảm biến nhiệt độ nước làm mát 43

Bảng 3.4 Điện trở cảm biến nhiệt độ nước làm mát 43

Bảng 3.5 Điện trở cảm biến trục cam- trục khuỷu 46

Hình 2.1 Mô phỏng hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1NZ-FE 5

Hình 2.2 Sơ đồ khối của hệ thống nhiên liệu 6

Hình 2.3 Bơm nhiên liệu 7

Hình 2.4 Mô phỏng cấu tạo bơm nhiên liệu 8

Hình 2.5 Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng 9

Hình 2.6 Bộ lọc nhiên liệu 10

Hình 2.7 Kết cấu bộ lọc nhiên liệu 10

Hình 2.8 Ống phân phối nhiên liệu 11

Hình 2.9 Cấu tạo của bộ điều áp 11

Hình 2.10 Cấu tạo và hoạt động của bộ giảm rung động 12

Hình 2.11 Mô Phỏng kết cấu kim phun 13

Hình 2.12 Một số kiểu phun 14

Hình 2.13 Sơ đồ mạch điện điều khiển vòi phun động cơ 1NZ-FE 14

Hình 2.14 Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống 15

Hình 2.15 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 16

Hình 2.16 Vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp 16

Hình 2.17 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp 17

Hình 2.18 Cảm biến nhiệt độ nước 18

Hình 2.19 Vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát trên động cơ 18

Hình 2.20 Chi tiết cảm biến nhiệt độ nước làm mát 19

Hình 2.21 Sơ đồ mạch điện cảm biến nước làm mát 19

Hình 2.22 Cảm biến vị trí bướm ga 20

Hình 2.23 Vị trí cảm biến vị trí bướm ga trên động cơ 20

Hình 2.24 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga 21

Hình 2.25 Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga 21

Hình 2.26 Cảm biến vị trí trục khuỷu 22

Hình 2.27 Vị trí cảm biến vị trí trục khuỷu trên động cơ 22

Hình 2.28 Cảm biến vị trí trục cam 23

Hình 2.29 Bố trí cảm biến vị trí trục cam trên động cơ 24

Hình 2.30 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam, trục khuỷu 24

Hình 2.31 Cảm biến Oxy 25

Hình 2.32 Cấu tạo cảm biến Oxy 25

Hình 2.33 Cảm biến kích nổ 26

Hình 3.1 Mô hình động cơ 1NZ-FE 28

Hình 3.3 Kiểm tra cảm biến 31

Hình 3.4 Kiểm tra bơm xăng 31

Hình 3.5 Kiểm tra đường ống dẫn nhiên liệu 32

Hình 3.6 Giao diện làm việc của phần mềm 33

Hình 3.7 Nhập thông tin để bắt đầu chẩn đoán lỗi 33

Hình 3.8 Giao diện chẩn đoán 34

Hình 3.9 Giao diện data list 34

Hình 3.10 Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng 37

Hình 3.11 Kiểm tra áp suất bơm 38

Hình 3.12 Sơ đồ mạch điện điều khiển kim phun 40

Hình 3.13 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga 41

Hình 3.14 Mạch điện cảm biến nước làm mát 43

Hình 3.15 Mạch điện cảm biến Oxy 44

Hình 3.16 Mạch tín hiệu G, Ne 46

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây thì công nghệ ôtô là một ngành đi đầu với xu hướng người dùng khá cao, nền khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn với nhiều thành công

Con người đã tạo ra những dòng xe cao cấp và hiện đại, cùng với sự tiện nghi và tiết kiệm chi phí thì được ưu tiên đặt lên hàng đầu, để tạo ra cảm giác thoải mái, không

lo sự cố hay là thâm hụt chi phí cho những trường hợp không đáng có

Hệ thống nhiên liệu của động cơ là một trong những yếu tố khá quan trọng và quyết định được xe của bạn có đủ điều kiện để hoạt động và tiết kiệm chi phí cho bạn hay không Chính vì vậy hôm nay nhóm chúng em sẽ đi nghiên cứu và phục hồi hệ thống nhiên liệu, được thực hiện trên động cơ 1NZ-FE

Mục đích chọn đề tài

Thấy rõ được tầm quan trọng của việc cung cấp hỗn hợp không khí và nhiên liệu, đảm bảo lưu lượng và thành phần của hỗn hợp không khí và nhiên liệu luôn phù hợp với chế độ làm việc của động cơ

Tìm hiểu nắm vững nguyên lý làm việc, cách vận hành của từng bộ phận trong

hệ thống nhiên liệu, từ bơm, đường ống dẫn nhiên liệu, vòi phun đến các cảm biến, cách nối dây điện để cho động cơ được hoạt động được

Có thể chẩn đoán một cách chính xác và nhanh tìm ra các hư hỏng trên hệ thống nhiên liệu

Hiểu được cách chẩn đoán cũng như sử dụng phần mềm trong chẩn đoán tìm lỗi cho động cơ

Tìm cách khắc phục hư hỏng, để cho động cơ được hoạt động tốt và giảm thiểu được lượng thất thoát nhiên liệu trong quá trình làm việc

Tính cấp thiết của đề tài

Cùng với sự ra đời và phát triển của động cơ đốt trong, hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ đốt trong cũng ngày càng phát triển để đảm bảo yêu cầu

về giảm khí thải, giảm ô nhiễm môi trường, tiết kiệm tối đa nhiên liệu Suốt thời gian qua, các hệ thống nhiên liệu trong xe hiện nay đã thay đổi rất nhiều, những yêu cầu cho nó ngày càng khắt khe hơn Do đó chúng em chọn đề tài

nghiên cứu là “nghiên cứu và phục hồi hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1NZ-FE”

Giới hạn đề tài

Nghiên cứu và phục hồi hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1NZ-FE là một đề tài không phải là quá khó đối với chúng em, nhưng là vì động cơ này được sản xuất cách đây khá lâu, cho nên nếu có hư hỏng sửa chữa thì tìm thiết bị khó hơn Thời gian để tiếp xúc mới động cơ trong 1 kỳ với chúng em, những người

có kinh nghiệm làm việc chưa cao, nên là có nhiều thiếu sót

Ý nghĩa đề tài

Giúp sinh viên tổng hợp được kiến thức một cách logic nhất

Giúp sinh viên tiếp cận thực tế được với động cơ

Giúp sinh viên nắm vững cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1NZ-FE, từ đó làm tiền để kiến thức cho các hệ thống khác

Có kinh nghiệm trình bày word, powerpoint một cách chu đáo nhất

Sử dụng được phần mềm để vẽ các chi tiết(AutoCAD)

Giúp sinh viên tự tin hơn trong lúc mới ra trường khi chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế với nhiều động cơ mới hơn

Phương pháp nghiên cứu

Trên cơ sở về lý thuyết về hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1NZ-FE, từ đó tìm hiểu cấu tạo các bộ phận để cấu thành hệ thống nhiên liệu, sau đó tìm hiểu đến nguyên lý của động cơ

Tiếp đến là thời gian tiếp xúc trực tiếp của mô hình, xem hệ thống nhiên liệu được lắp trên động cơ như thế nào

Kiểm tra chẩn đoán lỗi của các chi tiết bằng phương pháp thủ công lẫn chẩn đoán

Sửa các chi tiết nếu có hư hỏng

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Phân loại các hệ thống nhiên liệu

1.1.1 Hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí

1.1.2 Hệ thống nhiên liệu dùng phun xăng điện tử

Với một số bộ phận chính như sau:

1.1.3 Ưu điểm, nhược điểm của hai hệ thống

Bảng 1.1 Ưu, nhược điểm của các hệ thống nhiên liệu Dùng bộ chế hòa khí Dùng phun xăng điện tử

Ưu điểm Kết cấu đơn giản, dễ thay thế, bảo Tạo hòa khí có tỉ lệ phù hợp với

dưỡng, chi phí sửa chữa thấp chế độ làm việc của đông cơ

+ Quá trình cháy hoàn hảo, tăng hiệu suất cho động cơ

+ Động cơ vẫn làm việc bình thường khi bị nghiên

Nhược điểm Khả năng hòa trộn không khí với

nhiên liệu không cao + Thành phần hỗn hợp không đáp ứng với các chế độ làm việc của động cơ

+ Giá thành cao + Yêu cầu khắc khe về nhiên liệu

+ Chi phí sữa chữa cao

1.2 Tổng quan về hệ thống nhiên liệu trên động cơ 1NZ-FE

Hệ thống nhiên liệu động cơ 1NZ-FE đóng vai trò rất quan trọng, nó không đơn thuần là hệ thống phun nhiên liệu, mà nó hợp thành một hệ thống đó là hệ thống điều khiển điện tử (ECU), 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 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 hoà trộn được ECU tính toán và hoà trộn theo tỷ lệ phù hợp nhất Có cảm biến oxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ôxy dư, điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn

Chương 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

Sơ đồ khối của hệ thống nhiên liệu:

Hình 2.2 Sơ đồ khối của hệ thống nhiên liệu

Nguyên lý hoạt động:

Xăng được bơm đưa từ thùng chứa, qua lọc xăng theo đường ống dẫn xăng

đến ống phân phối Tại một đầu của ống phân phối có gắn bộ giảm rung động để

hấp thụ các xung rung động do kim phun gây ra, đầu còn lại được gắn với bộ

điều áp, khi độ chênh lệch áp suất trong ống phân phối và đường ống nạp hơn

một mức định trước thì bộ điều áp sẽ mở cho xăng chảy về thùng chứa theo

đường xăng hồi, nhằm giữ cho áp suất nhiên liệu trong ống phân phối luôn cao

hơn áp suất trong đường ống nạp một mức không đổi Xăng sau đó sẽ được phun

vào xylanh theo sự điều khiển của ECU

Thùng nhiên liệu

Bơm nhiên liệu

Lọc nhiên liệu

Bộ dập dao động

Ống phân phối

Các kim phun

Bộ điều áp

Đường ống hồi

Đường đi Đường nhiên liệu hồi

Các xy lanh

2.2 Các bộ phận của hệ thống nhiên liệu

2.2.1 Cụm bơm nhiên liệu

Hình 2.3 Bơm nhiên liệu

Theo tài liệu [5]:

Bơm nhiên liệu có nhiệm vụ đưa nhiên liệu từ thùng chứa theo đường ống dẫn đến ống phân phối để cung cấp cho kim phun EFI sử dụng các loại bơm xăng chạy điện, chúng có ưu điểm là có thể tạo áp suất cao hơn so với bơm cơ khí và ít gây dao động lưu lượng (áp suất) hơn Bơm hoạt động không phụ thuộc vào dẫn động cơ khí từ động cơ nên nó bắt đầu làm việc ngay khi bật công tắc khởi động Thường gặp 2 loại bơm xăng bằng điện: một loại được đặt ngay trong thùng xăng (ngập trong xăng) và một loại bơm đặt ngoài Hai loại bơm này khác nhau về mặt cấu tạo và nguyên lý làm việc, nhưng có điểm chung là đều được làm mát bằng chính nhiên liệu

Hiện nay phần lớn các động cơ ôtô sử dụng loại bơm đặt trong thùng Đây cũng là loại được dùng cho động cơ 1NZ-FE, nó ít ồn hơn và gây dao động áp suất nhỏ hơn Bơm được đặt ngập trong xăng, bao gồm một động cơ điện đặt trong một vỏ kín, phía dưới của động cơ là đĩa bơm có các cánh gạt nhiên liệu, đĩa này được lắp cố định bằng then hoa trên trục động cơ Khi động cơ làm việc,

đĩa quay và các cánh của nó gạt nhiên liệu đi từ cửa hút sang cửa đẩy Ra khỏi bơm, nhiên liệu đi qua động cơ điện và làm mát nó Trên đường ra của bơm có bố trí một van an toàn và một van một chiều Khi áp suất trong bơm vượt quá áp suất giới hạn của van an toàn thì van này sẽ mở và cho xăng chảy qua nó về thùng Van một chiều đóng ngay lại khi động cơ dừng, nhờ vậy mà luôn luôn tồn tại một áp suất dư trong hệ thống nhiên liệu cũng như cho phép tránh được hiện tượng bay hơi xăng trong hệ thống, từ đó tạo điều kiện cho việc khởi động lại được dễ dàng

Bơm cùng với lưới lọc tạo thành một cụm và được gắn phía trong thùng nhiên liệu, cấu tạo cụ thể như sau:

Hình 2.4 Mô phỏng cấu tạo bơm nhiên liệu

Nguyên lý hoạt động:

Như hình [2.5], khi động cơ quay, dòng điện chạy từ cực ST của khóa điện đến cuộn dây L2 của rơle bơm xăng, sau đó tiếp đất Do đó rơle bơm xăng bật và kết quả là dòng điện chạy đến bơm xăng Đồng thời ECU nhận được tín hiệu NE

từ cảm biến tốc độ động cơ, transistor ở bên trong ECU bật lên Kết quả là dòng điện chạy qua cuộn dây L1 của rơle này và giữ cho nó luôn bật khi động cơ đang chạy

Hình 2.5 Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng Ngoài ra, trên một số hệ thống phun xăng điện tử còn sử dụng mạch điều khiển tốc độ bơm xăng Chức năng này có tác dụng làm giảm tốc độ của bơm nhiên liệu để làm giảm độ mòn của bơm cũng như lương điện năng tại thời điểm không cần cung cấp một lượng lớn nhiên liệu cho động cơ, như khi động cơ đang chạy không tải

Khi động cơ đang chạy ở chế độ cầm chừng hay điều khiển tải nhẹ, ECU điều khiển transistor mở, có dòng điện chạy qua cuộn dây của rơle điều khiển bơm nhiên liệu, tạo lực hút đóng tiếp điểm B, cung cấp điện cho bơm xăng hoạt động qua điện trở Lúc này bơm xăng quay ở tốc độ thấp

Khi động cơ đang chạy ở tốc độ cao hay tải nặng, ECU sẽ điều khiển transistor đóng lại ngắt dòng qua cuộn dây của rơle điều khiển bơm nhiên liệu Tiếp điểm được trả về vị trí A, cung cấp dòng trực tiếp đến bơm Nhờ vậy bơm quay với tốc độ nhanh

để cung cấp lượng xăng cần thiết cho chế độ này

2.2.2 Lọc nhiên liệu

Hình 2.6 Bộ lọc nhiên liệu

Bộ lọc nhiên liệu có nhiệm vụ là: Lọc tất cả các chất bẩn và tạp chất khác ra khỏi nhiên liệu Nó được lắp tại phía có áp suất cao của bơm nhiên liệu Ưu điểm của loại lọc thấm kiểu dùng giấy là giá rẻ, lọc sạch Tuy nhiên, loại lọc này cũng

có nhược điểm là tuổi thọ thấp, chu kỳ thay thế trung bình khoảng 4500km

Hình 2.7 Kết cấu bộ lọc nhiên liệu

1: Thân lọc; 2: Lõi lọc; 3: Tấm lọc; 4: Cửa xăng ra; 5: Tấm đỡ; 6: Cửa xăng vào

Nguyên lý làm việc:

Xăng từ bơm nhiên liệu vào cửa (6) của bộ lọc, sau đó xăng đi qua phần tử lọc (2) Lõi lọc được làm bằng giấy, độ xốp của lõi giấy khoảng 10m Các tạp chất có kích thước lớn hơn 10m được giữ lại đây Sau đó xăng đi qua tấm lọc (3) các tạp chất nhỏ hơn 10m được giữ lại và xăng đi qua cửa ra (5) của bộ lọc

là xăng tương đối sạch cung cấp quá trình nạp cho động cơ

2.2.3 Ống phân phối

Ống phân phối có nhiệm vụ tiếp nhận nhiên liệu được bơm lên từ thùng, lưu trữ

và sẵn sàng cung cấp cho các kim phun Ống này thường được lắp song song và gần

với đường ống nạp, ở một đầu ống gần puly có gắn một bộ điều áp, đầu còn lại được gắn một bộ giảm rung động

Hình 2.8 Ống phân phối nhiên liệu

2.2.4 Bộ điều áp

Bộ điều áp trên ô tô có hai loại: loại thứ nhất có tác dụng giữ cho áp suất nhiên liệu vào kim phun luôn ở một mức không đổi (khoảng 3,3 kgf/cm2), đây là loại điều áp đặt ngay trong thùng xăng, áp suất được ấn định bởi một lò xo; loại thứ hai duy trì áp suất nhiên liệu ở mức cao hơn áp suất tương ứng trong đường ống nạp một giá trị không đổi (khoảng 2,9 kgf/cm2), đây là loại điều áp đặt ngoài,

áp suất được ấn định bởi một lò xo và độ chân không trong đường ống nạp

Động cơ 1NZ-FE sử dụng bộ điều áp loại đặt bên ngoài thùng nhiên liệu và

có cấu tạo như hình dưới đây:

Hình 2.9 Cấu tạo của bộ điều áp

1: Đường chân không; 2: Lò xo áp lực; 3: Chụm giữ van; 4: Màng; 5: Van; 5: Đường

xăng vào; 6: Đường xăng hồi

Nguyên lý làm việc:

Độ chênh lệch áp suất trong ống phân phối và đường ống nạp được ấn định bởi một lò xo Tuy nhiên, áp suất trong đường ống nạp thường xuyên thay đổi theo sự đóng mở của bướm ga, nếu áp suất trong ống phân phối không thay đổi tương ứng thì lượng xăng phun ra sẽ không chính xác như ECU đã tính toán (vì ngoài tiết diện lỗ phun và khoảng thời gian phun, lượng xăng phun ra còn phụ thuộc vào độ chênh áp giữa phía bên trong và bên ngoài lỗ phun) Vì vậy người

ta gắn thêm vào bộ điều áp một đường ống dẫn đến đường ống nạp, từ đó lợi dụng vào sự thay đổi của độ chân không ở đây để điều chỉnh áp suất trong ống phân phối Khi áp suất trong ống nạp giảm, độ chân không tăng sẽ hút màng của

bộ điều áp lên, làm mở van cho xăng hồi về thùng, từ đó là cho áp suất trong ống phân phối giảm tương ứng Khi áp suất ống nạp tăng trở lại, bộ điều áp sẽ đóng

để cho áp suất trong ống phân phối đạt được độ tăng tương ứng, duy trì độ chênh

Vòi phun hoạt động bằng điện từ, lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu phụ thuộc vào tín hiệu từ ECU Vòi phun được lắp vào nắp quy lát ở gần cửa nạp của từng

xy lanh qua một tấm đệm cách nhiệt và được bắt chặt vào ống phân phối xăng

Cấu tạo vòi phun:

Hình 2.11 Mô Phỏng kết cấu kim phun

1: Nhiên liệu vào; 2: Lưới lọc; 3: Cuộn dây solenoid; 4: Lò xo;

5: Piston; 6: Ti phun; 7: Lỗ phun; 8: Giắc điện

Nguyên lý làm việc:

Theo tài liệu [6]

Nhiên liệu đã được nén sẽ từ ống phân phối vào đầu kim phun, qua một lưới lọc rồi qua các khe hở đi đến chờ sẵn ở lỗ phun Một điện áp 12V được cấp sẵn tại cuộn dây solenoid nhưng chưa được nối mát Khi cần phun nhiên liệu, ECU sẽ điều khiển

mở transistor công suất bên trong ECU, cấp mass cho nguồn tại solenoid Cuộn dây được cung cấp điện tạo ra lực điện từ hút piston và ty kim đi lên, lỗ phun được mở ra

và nhiên liệu được phun ra ngoài

Hình 2.12 Một số kiểu phun Một kim phun tốt phải đáp ứng được các yêu cầu sau đây: Đo dòng nhiên liệu chính xác, chùm nhiên liệu phun phải thẳng, phạm vi hoạt động rộng (phun nhiều hay ít), chùm phun tốt, không rò rỉ, không ồn, bền Có rất nhiều loại kim phun khác nhau với chùm phun khác nhau áp dụng cho các loại động cơ khác nhau Khi thay thế hoặc lắp lại kim phun luôn sử dụng gioăng chữ O mới và phải lắp đúng vị trí

Hình 2.13 Sơ đồ mạch điện điều khiển vòi phun động cơ 1NZ-FE

Điện áp acquy cung cấp trực tiếp đến kim phun qua công tắc máy Khi transistor trong ECU mở sẽ có dòng chạy qua kim phun, qua chân #10, #20, #30,

#40 về mass Trong khi transistor mở dòng điện chay qua kim phun làm nhất ti kim và nhiên liệu được phun vào trước xupap nạp

2.3 Hệ thống điều khiển nhiên liệu trên động 1NZ-FE

2.3.1 Sơ đồ mạch điều khiển

Hình 2.14 Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống

2.3.2 Cảm biến lưu lượng khí nạp

Theo tài liệu [1]

Cảm biến lưu lượng khí nạp là một trong những cảm biến quan trọng nhất

vì nó được sử dụng trong EFI để phát hiện khối lượng hoặc thể tích không khí nạp Dòng điện chạy vào dây sấy (bộ sấy) làm cho nó nóng lên Khi không khí chạy quanh dây này, dây sấy được làm nguội tương ứng với khối không khí nạp Bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ của dây sấy không đổi, dòng điện đó sẽ tỷ lệ thuận với khối không khí nạp Sau đó có thể đo khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó Trong trường hợp của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy, dòng điện này được biến đổi thành một điện áp, sau đó được truyền đến ECU động cơ từ cực VG

Hình dạng của cảm biến:

Hình 2.15 Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Vị trí của cảm biến:

Hình 2.16 Vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp

Khi dây sấy này được làm mát bằng không khí nạp, điện trở tăng lên dẫn đến sự hình thành độ chênh giữa các điện thế của các điểm A và B Một bộ khuếch đại xử lý phát hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặt vào mạch này (làm tăng dòng điện chạy qua dây sấy (Rh) Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) lại tăng lên dẫn đến việc tăng tương ứng trong điện trở cho đến khi điện thế của các điểm A và B trở nên bằng nhau (các điện áp của các điểm A và B trở nên cao hơn)

Bằng cách sử dụng các đặt tính của loại mạch cầu này, cảm biến lưu lượng khí nạp có thể đo được khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện điện áp ở điểm B

Trong hệ thống này, nhiệt độ của dây sấy được duy trì liên tục ở nhiệt độ không đổi cao hơn nhiệt độ của không khí nạp, bằng cách sử dụng nhiệt điện trở

Do đó, vì có thể đo được khối lượng khí nạp, bằng cách chính xác mặc dù nhiệt độ khí nạp thay đổi, ECU của động cơ không cần phải hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu đối với nhiệt độ không khí nạp

Ngoài ra, khi mật độ không khí của động cơ giảm đi ở các độ cao lớn, khả năng làm nguội của không khí giảm xuống so với cùng thể tích khí nạp ở mực nước biển Do đó mức làm nguội cho dây sấy này giảm xuống Vì khối lượng khí nạp được phát hiện cũng sẽ giảm xuống, nên không cần phải hiệu chỉnh ở mức

bù cho độ cao lớn

2.3.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Theo tài liệu [2]

Hình dạng của cảm biến nước:

Hình 2.18 Cảm biến nhiệt độ nước

Vị trí của cảm biến:

Hình 2.19 Vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát trên động cơ

Dùng để xác định nhiệt độ động cơ, thường là một trụ rỗng có ren ngoài, bên

điện trở giảm và khi nhiệt độ giảm thì điện trở tăng Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp, tín hiệu này giúp ECU biết được nhiệt độ của động

cầu phân áp

Hình 2.21 Sơ đồ mạch điện cảm biến nước làm mát

Điện áp Vc 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) tới cảm biến rồi trở về ECU về mass, tạo thành một cầu phân áp Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự - số (bộ chuyển đổi A/D Converter – analog to digital converter)

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến

bộ biến đổi ADC lớn Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU biết động cơ đang

báo cho ECU biết là động cơ đang nóng, từ có đưa ra tín hiệu điều khiển thích hợp

Hình 2.24 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động:

Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên thân bướm ga Cảm biến này chuyển hóa góc mở bướm ga thành tín hiệu điện áp và gửi nó về ECU, ECU sử dụng tín hiệu này

để nhận biết mức độ tải của động cơ, từ đó hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun, thời điểm đánh lửa và điều khiển tốc độ cầm chừng

Hình 2.25 Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến vị trí bướm ga sử dụng trên động cơ 1NZ-FE là cảm biến kiểu phần tử Hall được cấu tạo gồm hai IC Hall nguồn cung cấp là 5V từ ECU đến cực VC và nam châm quay quanh nó, khi bướm ga mở thông qua trục bướm ga

sẽ làm cho các nam châm xoay theo làm cho vị trí của chúng thay đổi theo, do

đó mật độ từ thông cũng thay đổi theo, do vậy điện áp tín hiệu VTA1 và VTA2 xác định độ mở bướm ga cũng thay đổi theo Khi góc mở bướm ga càng lớn thì

lượng từ thông qua Hall càng tăng, tín hiệu điện áp gửi về ECU tăng theo quy luật đường thẳng

2.3.5 Cảm biến vị trí trục khuỷu

Theo tài liệu [4]:

Tín hiệu Ne và G được tạo ra bởi cuộn nhận tính hiệu, sử dụng nguyên lý điện từ, bao gồm một cảm biến vị trí trục cam hoặc cảm biến vị trí trục khuỷu, và đĩa tín hiệu (rotor tín hiệu) Thông tin từ hai tín hiệu này được kết hợp bởi ECU động cơ để phát hiện đầy đủ góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ

Cảm biến vị trí trục khuỷu dùng cảm biến điện từ kiểu rôto quay Cảm biến vị trí trục khuỷu được đặt tại đầu trục khuỷu, nó gồm một rôto và một cuộn nhận tín hiệu

- Cuộn nhận tín hiệu lắp cố định gồm một cuộn dây và một nam châm vĩnh cửu được lắp trên một khung từ

- Rôto được nắp ở đầu trục khuỷu có 34 răng mỗi răng ứng với 10 góc quay trục khuỷu, trên rôto có khuyết hai răng để xác định vị trí xy lanh số 1

Nguyên lý hoạt động:

Khi trục khuỷu quay làm rôto của cảm biến quay theo, khi rôto quay các răng của rôto quét qua cuộn tín hiệu làm từ thông đi qua cuộn dây thay đổi, sẽ tạo ra sức điện động trong cuộn dây dạng xung xoay chiều gửi về ECU để báo tốc độ động cơ qua đó tính toán tìm góc đánh lửa tối ưu và lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xy lanh, mỗi vòng quay của trục khuỷu sẽ có 34 xung gửi về ECU được thể hiện trên hình vẽ

Bảng 2.1 Giá trị điện trở cuộn tín hiệu của cảm biến tín hiệu NE Điện trở () (ở 20C) 1,15 đến 1,45