THUYẾT TRÌNH NHÓM 1

Hệ thống VVT-i được giới thiệu vào năm 1996, thay đổi thời điểm của xupap nạp bằng cách điều chỉnh mối quan hệ giữa trục cam điều khiển λ1 đối với mỗi hãngdây đai, vị trí bánh răng hoặc

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 VVTi 2

1.1 Cấu tạo của hệ thống VVT-i trên ô tô 4

1.1.1 a) Bộ điều khiển VVT-i 5

1.1.2 b) Van điều khiển dầu phối khí trục cam 5

a) Làm sớm thời điểm phối khí 8

b) Làm muộn thời điểm phối khí 9

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 11

KIỂU L-JETRONIC 11

2.1 Giới thiệu chung 11

2.1.1 Sơ đồ bố trí chung của hệ thống 12

2.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động của các bộ phận và cụm chi tiết 12

A Hệ thống cung cấp nhiên liệu 12

1 Bơm xăng 12

2 Lọc xăng 13

3 Bộ điều áp nhiên liệu 14

4 Kim phun chính 15

5 Vòi phun khởi động lạnh 16

B Hệ thống cung cấp khí nạp 18

1 Cảm biến đo gió 18

2 Van khí phụ 19

C Hệ thống điều khiển điện tử 19

1 Cảm biến tốc độ động cơ 19

2 Tín hiệu khởi động lạnh 20

3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 21

2.2.1 Nguyên tắc cơ bản của HTPXĐKĐT 25

A Tổ chức phun 25

B Thời điểm phun 25

C Áp suất phun 27

D Các chế độ đặc biệt của động cơ 27

2.3 Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử kiểu L3-J 29

2.3.1 Sơ đồ nguyên lý 30

2.4 Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử kiểu LH-J 31

2.4.1 Sơ đồ hệ thống: 31

MỞ ĐẦU

Công nghiệp ô tô là một ngành quan trọng trên thế giới Các nhà chế tạo luôn muốn có được một động cơ đốt trong luôn đảm bảo được tính hiệu quả và tính kinh tế cao Và để đạt được một loại động cơ như thế thì người ta cần

nghiên cứu đến những yếu tố ảnh hưởng đến tính hiệu quả và tính kinh tế của động cơ Trong khi đó, hệ thống phân phối khí cổ điển còn nhiều hạn chế Để khắc phục những hạn chế đó, một ý tưởng được các kỹ sư đưa ra là tìm cách tác động để thời điểm mở van, độ mở và khoảng thời gian mở biến thiên theo từng vòng tua khác nhau sao cho chúng mở đúng lúc, khoảng mở và thời gian mở đủ

để lấy đầy hòa khí vào buồng đốt Để tăng hệ số nạp thêm (λ1) đối với mỗi hãngλ1) đối với mỗi hãng

xe người ta điều có một công nghệ nhằm thay đổi góc phân phối khí sao cho phùhợp với mọi chế độ làm việc của động cơ

Hệ thống VVT-i là một kỹ thuật thay đổi thời điểm phối khí được phát triển bởi TOYOTA Hệ thống VVT-i đã thay thế hệ thống VVT đơn giản vào năm 1991 trên động cơ 4A-GE 20 xupap Hệ thống VVT-i được giới thiệu vào năm 1996, thay đổi thời điểm của xupap nạp bằng cách điều chỉnh mối quan hệ giữa trục cam điều khiển (λ1) đối với mỗi hãngdây đai, vị trí bánh răng hoặc dây xích)

Hệ thống VVT-i thiết kế cùng hệ thống phun xăng của hãng Toyota hoạt động theo nguyên lý điện - thủy lực Cơ cấu này tối ưu hóa góc phối khí của trụccam nạp dựa trên chế độ làm việc của động cơ phối hợp với các thông số điều khiển chủ động

CHƯƠNG 1 CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ VTT-i 1.1 Giới thiệu chung

Hệ thống VVT-i là thiết kế phun xăng của hãng Toyota theo nguyên lý điện

- thủy lực Cơ cấu này tối ưu hóa góc phối khí của trục cam nạp dựa trên chế độ làm việc của động cơ phối hợp với các thông số điều khiển chủ động

VVT-i là viết tắt của Variable Valve Timing – Intelligent hay còn gọi là Thời điểm phối khí thay đổi thông minh

Hình 1.1 : Động cơ được áp dụng VVTi của TOYOTA

1.1.1 Sơ đồ bố trí chung của hệ thống

Hình 1.2 : Sơ đồ hệ thống VVTi

1.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận và cụm chi tiết.

A Cấu tạo của hệ thống VVT-i trên ô tô

Bộ chấp hành của hệ thống VVT-i bao gồm bộ điều khiển VVT-i dùng để xoay trục cam, áp suất dầu dùng làm lực xoay cho bộ điều khiển VVT-i và van điều khiển dầu phối khí trục cam để điều khiển đường đi của dầu

Hình 1.3: Cơ cấu chấp hành VVT-i

1 Bộ điều khiển VVT-i

Bộ điều khiển bao gồm 1 vỏ được dẫn động bởi xích cam và các cánh gạt được cố định trên trục cam nạp Áp suất dầu gửi từ phía làm sớm hay làm muộn trục cam nạp sẽ xoay các cánh gạt của bộ điều khiển VVT-i theo hướng chu vi

để thay đổi liên tục thời điểm phối khí của trục cam nạp

Khi động cơ ngừng, trục cam nạp chuyển động đến trạng thái muộn nhất để duy trì khả năng khởi động Khi áp suất dầu không đến bộ điều khiển VVT-i ngay lập tức sau khi động cơ khởi động, chốt hãm sẽ hãm các cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển VVT-i để tránh tiếng gõ

Ngoài loại trên, cũng có một loại mà piston dọc chuyển theo hướng trục giữa

1.2 Nguyên lý điêu khiển điện tử và các chế độ làm việc

1.2.1 Nguyên lý điêu khiển điện tử

Hiệu suất làm việc của động cơ phụ thuộc rất nhiều vào hoạt động cung cấp nhiên liệu Hệ thống điện tử điều khiển van nạp biến thiên VVT-i (λ1) đối với mỗi hãngvariable valve timing with intelligence) được thiết kế với mục đích nâng cao mô-men xoắn của động cơ, cắt giảm tiêu thụ nhiên liệu và khí thải độc hại Các bộ phận của hệ thống gồm: Bộ xử lý trung tâm ECU 32 bit; bơm và đường dẫn dầu; bộ điều khiển phối khí (λ1) đối với mỗi hãngVVT) với các van điện; các cảm biến: VVT, vị trí bướm ga,lưu lượng khí nạp, vị trí trục khuỷu, nhiệt độ nước Ngoài ra, VVT-i thường được thiết kế đồng bộ với cơ cấu bướm ga điện tử ETCS-i, đầu phun nhiên liệu

12 lỗ (λ1) đối với mỗi hãngloại bỏ sự hỗ trợ bằng khí) và bộ chia điện bằng điện tử cùng các bugi đầuiridium

Trong quá trình hoạt động, các cảm biến vị trí trục khuỷu, vị trí bướm ga và lưu lượng khí nạp cung cấp các dữ liệu chính về ECU để tính toán thông số phối

khí theo yêu cầu chủ động Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ cung cấp

dữ liệu hiệu chỉnh, còn các đầu đo VVT và vị trí trục khuỷu thì cung cấp các thông tin về tình trạng phối khí thực tế Trên cơ sở các yếu tố chủ động, hiệu chỉnh và thực tế, ECU sẽ tổng hợp được lệnh phối khí tối ưu cho buồng đốt

Lệnh này được tính toán trong vài phần nghìn giây và quyết định đóng (λ1) đối với mỗi hãngmở) các van điện của hệ thống thủy lực Áp lực dầu sẽ tác động thay đổi vị trí bộ điều khiển phối khí, mở các xu-páp nạp đúng mức cần thiết vào thời điểm thích hợp Như vậy, thay cho hệ thống cam kiểu cũ với độ mở xu-páp không đổi, VVT-i đãđiều chỉnh vô cấp hoạt động của các van nạp Độ mở và thời điểm mở biến thiêntheo sự phối hợp các thông số về lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga, tốc độ và

nhiệt độ động cơ Ngoài ra, còn một cảm biến đo nồng độ oxy dư đặt ở cụm góp

xả cho biết tỷ lệ % nhiên liệu được đốt Thông tin từ đây được gửi về ECU và

cũng được phối hợp xử lý khi hiệu chỉnh chế độ nạp tối ưu nhằm tiết kiệm xăng

và bảo vệ môi trường

Vị trí bướm ga được người lái quyết định 80% thông qua pê-đan gắn cảm biến góc đạp chân ga, 20% còn lại chịu sự chi phối của các cảm biến khác Hệ

1.2.2 Các chế độ làm việc

A Làm sớm thời điểm phối khí

Khi van điều khiển dầu phối khí trục cam được đặt ở vị trí như trên hình vẽ bằng ECU động cơ, áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí để quay trục cam nạp về chiều làm sớm thời điểm phối khí

B Làm muộn thời điểm phối khí

Khi ECU đặt van điều khiển thời điểm phối khí trục cam ở vị trí như chỉ ra trong hình vẽ, áp suất dầu tác dụng lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời điểm phối khí để làm quay trục cam nạp theo chiều quay làm muộn thời điểm phối khí

C Giữ

ECU động cơ tính toán góc phối khí chuẩn theo tình trạng vận hành Sau khi đặt thời điểm phối khí chuẩn, van điều khiển dầu phối khí trục cam duy trì đường dầu đóng như được chỉ ra trên hình vẽ để giữ thời điểm phối khí hiện tại

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ

KIỂU L-JETRONIC 2.1 Giới thiệu chung

L-Jetronic là hệ thống phun xăng đa điểm, điều khiển bằng điện tử Lượng xăng phun vào được điều khiển theo lượng không khí nạp vào trong xi lanh động cơ nhờ bộ xử lí và điều khiển trung tâm ECU

Chữ L-J viết tắt bằng tiếng Đức là Luft (λ1) đối với mỗi hãngkhông khí) và Jection (λ1) đối với mỗi hãngphun) Hệ thống phun xăng kiểu L-Jetronic được đưa vào sử dụng lần đầu tiên vào năm

1973, bắt đầu từ kiểu L-Jetronic người ta đã sử dụng phương pháp đo lưu lượng không khí nạp bằng lưu lượng kế và sử dụng cảm biến lambda để kiểm soát thành phần hỗn hợp cháy theo sơ đồ vòng lặp kín để giảm thiểu các thành phần độc hại trong khí thải của động cơ

2.1.1 Sơ đồ bố trí chung của hệ thống

Sơ đồ bố trí của hệ thống phun xăng L-J được giới thiệu trên hình:2.5

2.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động của các bộ phận và cụm chi tiết

A Hệ thống cung cấp nhiên liệu

1 Bơm xăng

Là loại bơm điện kiểu bi gạt, kích từ bằng nam châm vĩnh cửu

Hình 2.6: bơm xăng điện

Trong bơm có van giới hạn áp suất 2 và van 1 chiều 5 Khi áp suất trong dàn ống cao quá mức qui định, van 2 mở cho xăng quay ngược về thùng chứa Van 6giúp cho luôn giữ một lượng xăng nhất định trong dàn ống phun để tránh không khí lọt vào trong ống phun cũng như đảm bảo vòi phun hoạt động ngay khi mới khởi động

2 Lọc xăng

Lọc xăng có tác dụng lọc sạch cặn bẩn, tạp chất bảo đảm xăng sạch cung cấp cho vòi phun hoạt động tránh hiện tượng tắc, kẹt, đóng không kín của vòi phun Lọc xăng được lắp với đường ra của bơm Thường được sử dụng bằng màng giấy, có cỡ lọc khoảng 10 micromet

Lọc xăng có cấu tạo cho xăng đi theo một chiều nên khi lắp phải theo đúng chiều, nếu không sẽ làm cản trở lượng xăng qua lọc Phần tử lọc thường được làm bằng giấy, vỏ bằng thép hoặc nhựa

Sau một khoảng thời gian làm việc thì phải thay lọc mới Thường xe chạy được từ 33.000 đến 40.000 km thì phải thay lọc mới

Hình 2.8: Lọc xăng

3 Bộ điều áp nhiên liệu

Bộ điều áp xăng có tác dụng điều chỉnh áp suất xăng đến các vòi phun phù hợp theo điều kiện làm việc của động cơ Được lắp với một đầu của dàn phân phối

Ta biết rằng: lượng xăng phun vào động cơ phụ thuộc vào thời gian mở vòi phun và áp suất phun

Bộ điều áp có tác dụng ổn định áp suất nhiên liệu trong giàn ống phun, nhờ vậy điều khiển lượng xăng phun ra được đơn giản hơn, chỉ phụ thuộc vào thời gian mở vòi phun do ECU quyết định

4 Kim phun chính

Vòi phun hoạt động bằng điện từ, có tác dụng phun xăng nó phun nhiên liệu dựa trên tín hiệu do ECU cung cấp tạo nên hoà khí cấp cho động cơ hoạt động Vòi phun được lắp vào đường ống nạp hoặc nắp máy phía trước xupáp nạp Với hệ thống phun xăng L-Jetronic mỗi một xi lanh có một vòi phun riêng, được lắp chặt với ống phân phối

 Vòi phun thường có hai loại:

 Loại dùng điện áp thấp (λ1) đối với mỗi hãngđiện áp 5V) lắp vào mạch phải nối qua điện trở phụ

 Loại dùng điện áp cao (λ1) đối với mỗi hãngđiện áp 12V) lắp vào mạch trực tiếp

Điều khiển vòi phun có hai dạng:

- Dạng điều khiển bằng thay đổi điện áp

- Dạng điều khiển bằng thay đổi dòng điện

Khi có tín hiệu từ ECU điều khiển đến cuộn dây điện từ tạo lực từ hút thân kim lên làm cho lỗ kim mở xăng được phun qua lỗ kim theo dạng hạt nhỏ, dạng sương mù (λ1) đối với mỗi hãnggiúp cho tạo hoà khí dễ cháy)

Lượng phun được điều khiển thông qua thời gian phát ra tín hiệu Do hành trình của kim van không đổi nên việc phun nhiên liệu diễn ra liên tục khi mà vankim còn mở

 Độ nâng kim phun thường bằng 0,1 mm

 Tốc độ mở của kim thường từ 1 đến 1,5 m/s

Khi vòi phun chưa hoạt động, không có dòng điện chạy qua cuộn dây 3, lò

xo ấn van kim 7 đóng kín vào bệ van Khi ECU gửi tín hiệu điện đến cuộn dây, làm từ hoá cuộn dây, do đó lõi từ 5 bị hút lên, van kim mở ra, xăng được phun rangoài

5 Vòi phun khởi động lạnh

Vòi phun khởi động lạnh có tác dụng phun thêm một lượng xăng tạo hoà khí đậm đặc, làm cho máy dễ nổ khi ở trạng thái máy nguội

Hình 2.: Vòi phun khởi động lạnh

Đây cũng là van điện từ hoạt động theo nguyên lý như vòi phun chính nhưng tín hiệu điều khiển thông qua công tắc nhiệt thời gian Khi bật công tắc, dòng điện từ ắc quy qua rơ le vào công tắc nhiệt thời gian khởi động lạnh

Nếu nhiệt độ động cơ nhỏ hơn nhiệt độ mở của công tắc nhiệt (λ1) đối với mỗi hãngto = 35oC) thì công tắc nhiệt đóng, vòi phun phụ mở, xăng được phun thêm tạo hoà khí đậm đặc, máy dễ nổ và sau khi động cơ hoạt động thì công tắc nhiệt ngắt mạch, vòi phun ngừng hoạt động

B Hệ thống cung cấp khí nạp

1 Cảm biến đo gió

Cảm biến đo gió là thiết bị tạo tín hiệu cơ bản nhất gửi cho ECU, qua đó xác định được lượng gió nạp vào xi lanh động cơ

Hình 2 : Cảm biến đo gió

Nguyên lý hoạt động:

Khi luồng gió nạp được hút qua, tác dụng vào cánh gạt làm cánh gạt quay đi một góc tương ứng, một biến trở được lắp đồng trục với trục cánh gạt cũng quaytheo Khi áp lực gió tác dụng vào cánh gạt cân bằng với lực căng của lò xo thì biến trở ở một vị trí xác định

Lượng gió vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào vận tốc của động cơ và vị

Để tránh hiện tượng đó người ta bố trí thêm một cánh giảm chấn, cánh này tạo với thân của cảm biến một buồng giảm chấn để tránh dao động của cánh quay Trên cảm biến đo ngoài đường gió chính còn thiết kế thêm mạch gió phụ (λ1) đối với mỗi hãng3) và có thể vi chỉnh đường gió này bằng vít chỉnh (λ1) đối với mỗi hãng5).

2 Van khí phụ

 Loại lò xo lưỡng kim

Van khí phụ được lắp song song với bướm ga, có tác dụng cung cấp thêm mộtlượng khí cần thiết vào động cơ, khi nhiệt độ động cơ còn thấp

Hình 2 : cấu tạo van khí phụ

Nguyên lý hoạt động

Mặc dù vị trí bướm ga không thay đổi (λ1) đối với mỗi hãngở vị trí V không tải) nhưng lượng khí nạp vào động cơ nhiều, ECU sẽ hiệu chỉnh phun, nhiên liệu được phun nhiều hơn giúp cho động cơ làm việc ổn định khi mới khởi động ở chế độ không tải nhanh Khi nhiệt độ động cơ đạt giá trị định mức van khí tự động đóng lại đưa động cơ về hoạt động ở chế độ không tải chuẩn

Khi động cơ hoạt động ở V không tải mà nhiệt độ máy thấp thanh lưỡng kim (λ1) đối với mỗi hãng3) mở cánh van (λ1) đối với mỗi hãng4) Lượng khí nạp đi tắt qua bướm ga cung cấp thêm cho động

cơ, lượng gió này vẫn được cảm biến đo gió xác định nên lượng xăng phun vào nhiều hơn giúp động cơ làm việc ổn định

Khi nhiệt độ động cơ đạt tới giá trị tiêu chuẩn thì lúc này dòng điện đốt nóng

C Hệ thống điều khiển điện tử

Hình 2 :công tắc nhiệt

Công tắc nhiệt, sử dụng thanh lưỡng kim dãn nở bằng nhiệt để đóng ngắt tiếp điểm Do vậy bản thân công tắc được lắp ở nơi có ảnh hưởng nhiệt nhiều nhất

Thông thường mỗi loại công tắc được thiết kế có một giá trị nhiệt độ mở tiếpđiểm, nếu nhiệt độ của công tắc nhỏ hơn nhiệt độ mở thì công tắc đóng mạch Dây đốt tạo nhiệt bằng điện có tác dụng giới hạn khoảng thời gian tiếp điểm đóng để tránh tình trạng xăng thừa khi khởi động

Nếu nhiệt độ của máy nhỏ hơn nhiệt độ 350C thì khi bật công tắc dòng điện vào dây tạo nhiệt sau 8 giây công tắc sẽ ngắt mạch

3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 2 : Cảm biến nhiệt độ nước làm mátCảm biến được lắp ngay tại ngăn nước làm mát động cơ có tác dụng đo nhiệt

độ động cơ và báo tín hiệu này đến ECU để hiệu chỉnh lượng xăng phun Cảm biến này nhận biết nhiệt độ nước làm mát bằng một nhiệt điện trở bên trong.Nhiên liệu sẽ bốc hơi kém khi nhiệt độ thấp Vì lý do này, khi nhiệt độ nước làm mát thấp, điện trở của nhiệt điện trở tăng lên và tín hiệu điện áp cao được đưa đến ECU

Dựa trên tín hiệu này ECU sẽ tăng lượng phun nhiên liệu vào làm cải thiện

giống như cảm biến nhiệt độ nước, nó bao gồm một nhiệt điện trở và được lắp trong cảm biến lưu lượng khí (λ1) đối với mỗi hãngvới hệ thống dùng cảm biến đo gió loại cánh quay) Cảm biến nhiệt độ khí nạp có thể được lắp trên vỏ lọc gió (λ1) đối với mỗi hãngvới hệ thống dùng cảm biến đo gió loại đo áp suất đường nạp).

Thể tích và mật độ không khí may đổi theo nhiệt độ, thậm chí nếu thể tích không khí đo được bằng cảm biến lưu lượng khí giống nhau

Do vậy lượng nhiên liệu phun vào phải thay đổi theo nhiệt độ khí nạp Thôngthường ECU lấy 200C là nhiệt độ tiêu chuẩn, khi nhiệt độ khí cao hơn nó sẽ giảm lượng nhiên liệu và tăng lượng phun khi nhiệt độ thấp hơn

Theo cách này sẽ đảm bảo tỉ lệ không khí – nhiên liệu phù hợp mà không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường Đặc tính và sơ đồ đấu dây của cảm biến nhiệt độ khí nạp cơ bản giống cảm biến nhiệt độ nước

5 Cảm biến vị trí bướm ga

Hình 2 : Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến vị trí bướm ga được lắp một đầu của trục bướm ga và được trục bướm ga dẫn động Cảm biến bướm ga đưa ra 2 tín hiệu đến ECU đó là tín hiệu không tải IDL và tín hiệu toàn tải PSW