THUYẾT TRÌNH NHÓM 1

• Trong cơ cấu chuyển vấu cam, ECU động cơ điều khiển chuyển đổi giữa 2 vấu cam nhờ van điều khiển dầu VVTL dựa trên các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến vị trí trụ

HỆ THỐNG VTT-I TRÊN XE TOYOTA

I.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

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG

CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG

NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN

NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN

CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC

Làm sớm thời điểm phối khí

Làm sớm thời điểm phối khí

Thời điểm làm muộn phối khí

Giữ

HỆ THỐNG VTTL TRÊN XE TOYOTA

KHÁI QUÁT CHUNG

• Hệ thống VVTL-i dựa trên hệ thống VVT-i và áp dụng một cơ cấu chuyển đổi vấu cam để thay đổi hành trình của xupap nạp và xả Điều này cho phép đạt được công suất cao mà không ảnh hưởng đến tính kinh tế của nhiên liệu hay ô nhiễm khí xả

• Cấu tạo và hoạt động của hệ thống VVTL-i về cơ bản giống như hệ thống VVT-i Việc chuyển đổi giữa hai vấu cam có biên dạng khác nhau dẫn đến làm thay đổi hành trình của xupap

• Trong cơ cấu chuyển vấu cam, ECU động cơ điều khiển chuyển đổi giữa 2 vấu cam nhờ van điều khiển dầu VVTL dựa trên các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến vị trí trục khuỷu

KHÁI QUÁT CHUNG

CẤU TẠO

• Trục cam nạp và xả có các vấu cam với 2 hành trình khác nhau cho từng xylanh, và ECU động cơ chuyển những vấu cam này thành vấu cam hoạt động bằng áp suất dầu

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Hoạt động của van điều khiển (tốc độ thấp và trung bình)

• Áp suất dầu không tác dụng lên

chốt chặn Do đó, chốt chặn bị

đẩy bằng lò xo hồi theo hướng

nhả khóa Như vậy, chốt đệm sẽ

lặp lại chuyển động tịnh tiến vô

hiệu hóa Nó sẽ dẫn động xupap

bằng cam tốc độ thấp và trung

bình.

• Lúc này bên trong cò mổ,

áp suất dầu đẩy chốt

hiện rằng vấu cam đã

được chuyển sang vấu

cam tốc độ cao dựa trên

tín hiệu từ công tắc áp

suất dầu

Hoạt động của van điều khiển(tốc độ cao)

HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ ĐIỀU

KHIỂN ĐIỆN TỬ L-J

11.Vòi phun khởi động lanh.

1.Thùng xăng

2 Bơm xăng 3.Lọc xăng 4.Ống phân phối.

5.Van ổn áp.

9.Vòi phun chính.

HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU

1 Đường xăng vào

2 Van 1 chiều điều tiết áp suất

Bơm xăng là loại bơm điện dùng con lăn (dạng bi đũa) hoặc bơm ly tâm

sử dụng điện áp một chiều 12V Khi có điện vào Stato làm rô to quay con lăn quay theo, hút và đẩy xăng qua cửa ra của bơm, đạt áp suất từ 2,5 đến 3,0 bar Phần động cơ điện của bơm được làm mát nhờ có dòng xăng đi qua.

- Van giới hạn áp suất (2) có tác dụng giới hạn áp suất của bơm, nếu áp suất bơm lớn hơn quy định thì van sẽ mở cho xăng quay về buồng.

- Van một chiều (5) có tác dụng giữ áp suất xăng trong dàn phân phối mặc dù khi bơm không làm việc sẵn sàng cho lần khởi động sau

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

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 m.

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

1.Phần tử lọc

2 Vỏ 3.Lưới đồng.

LỌC XĂNG

1 Đường xăng vào

2 Đường xăng hồi

BỘ ĐIỀU ÁP XĂNG

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

- Bơm xăng làm việc tạo một áp suất trong hệ thống, khi áp suất vượt quá áp suất tiêu chuẩn thì lò xo (6) bị ép lại màng van (3) mở xăng qua đường xăng (2) về thùng làm cho áp suất xăng ở dàn phân phối giảm

- Khi bơm không làm việc, áp suất trong mạch giảm, lò xo (6)

ép màng van (3) đóng đường về giữ áp suất xăng trong dàn phân phối giúp cho lần sau khởi động động cơ được dễ dàng.

- Độ chân không của đường nạp được dẫn vào buồng phía lò

xo (6) có tác dụng ổn định lượng phun khi thay đổi tải

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

VÒI 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 này mỗi một xi lanh có một vòi phun riêng, được lắp chặt với ống phân phối

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

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 (giúp 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 van kim còn mở

Độ nâng kim phun thường bằng 0,1 mm

Thời gian mở của kim thường từ 1 đến 1,5 m/s

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

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

1-Đường xăng vào

2-Giắc nối điện

3-Lõi tạo từ nâng kim

4-Cuộn dây tạo từ.

5-Cửa phun

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 khoá dòng điện từ ắc quy qua rơ le vào công tắc nhiệt thời gian khởi động lạnh.

Nếu nhiệt độ máy nhỏ hơn nhiệt độ mở của công

tắc nhiệt (t = 35C) thì công tắc nhiệt đóng, vòi

phun phụ mở, xăng được phun thêm tạo hoà khí đậm đặc, máy dễ nổ và sau thì công tắc nhiệt ngắt mạch, vòi phun ngừng hoạt độn

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

1. Cảm biến đo gió.

CẢM BIẾN ĐO GIÓ

Cảm biến đo gió dùng cho dòng L - Jetronic thông

thường được chia làm 4 loại chính đó là: Cảm biến

cánh quay, Cảm biến dòng xoáy Karman (gồm 2 loại: Gương treo và siêu âm), Cảm biến dây nóng và máng nóng Và Cảm biến áp suất Đây 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

* Cảm biến loại cánh quay.

- Loại này đo lưu lượng khí nạp

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 quay

theo 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

1-Vành răng điều chỉnh lực căng

lò xo của cánh đo gió 2-Lò xo hồi vị cánh đo gió 3-Đế biến trở

4-Vi mạch 5-Càng tiếp điện 6-Thanh quét 7-Cần đẩy công tắc

Lượng gió vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào vận

tốc của động cơ và vị trí mở của bướm ga Biến trở xoay

sẽ làm thay đổi tín hiệu điện áp (Us), tín hiệu này được

gửi đến ECU điều khiển theo mối quan hệ QlUs

Tính chất đập mạch của dòng khí nạp, điều kiện hoạt

động của động cơ luôn thay đổi theo điều kiện hoạt

động nên lượng khí nạp Ql thay đổi Như vậy quán

tính của cánh đo sẽ làm cho cánh đo bị dao động, tín

hiệu của cảm biến bị sai lệch.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

1-Giắc nối điện 2-Cuộn dây sấy 3-Thanh lưỡng kim.

4-Cánh van.

* Loại lò xo lưỡng kim

Van khí phụ được lắp song song với bướm ga,

có tác dụng cung cấp thêm một lượng khí cần

thiết vào động cơ, khi nhiệt độ động cơ còn

thấp

VAN KHÍ PHỤ

Khi động cơ hoạt động ở V không tải mà nhiệt độ máy thấp thanh lưỡng kim (3) mở cánh van (4) 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

Nguyên lý hoạt động.

Mặc dù vị trí bướm ga không thay đổi (ở 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 nhiệt độ động cơ đạt tới giá trị tiêu chuẩn thì lúc này dòng điện đốt nóng thanh lưỡng kim (3) làm cho cánh van (4) dần dần đóng lại Khi van (4) đóng hoàn toàn thì động cơ sẽ làm việc ở chế độ không tải chuẩn

VAN KHÍ PHỤ

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Tín hiệu này sẽ quyết định thời

điểm phun, và được tính theo tần

số đánh lửa cao áp ở hệ thống

đánh lửa, cụ thể là suất điện

động tự cảm của cuộn dây sơ cấp

của bô bin khi xuất hiện tia lửa

điện cao áp Tín hiệu này có thể

tín hiệu vòng được lấy từ đầu số

1 của bô bin hoặc bộ chia điện.

CẢM BIẾN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ

1- Giác nối dây điện 2- Vỏ kim loại.

3- Thanh lưỡng kim 4- Dây đốt nóng.

5- Tiếp điểm công tắc.

* Công tắc nhiệt thời gian khởi động lạnh.

TÍN HIỆU KHỞI ĐỘNG LẠNH

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

Nếu nhiệt độ của máy nhỏ hơn nhiệt độ 35 0 C thì khi bật công tắc dòng điện vào dây tạo nhiệt sau

8 giây công tắc sẽ ngắt mạch

Thông thường mỗi loại công tắc được thiết kế

có một giá trị nhiệt độ mở tiếp điểm, 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

TÍN HIỆU KHỞI ĐỘNG LẠNH

1 Giắc nối điện.

2 Vỏ.

3 Nhiệt điện trở.

Cảm 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

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT

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

làm cải thiện khả năng tải của động cơ trong quá trình hoạt

động của động cơ khi lạnh Ngược lại, khi nhiệt độ nước làm

mát cao, tín hiệu điện áp thấp được gửi đến ECU làm giảm

lượng phun nhiên liệu

Cảm biến nhiệt độ khí nạp có tác dụng đo nhiệt độ khí nạp

Nó có kết cấu, nguyên lý cũng giống như cảm biến nhiệt độ

nước, nó bao gồm một nhiệt điện trở và được lắp trong cảm

biến lưu lượng khí (với hệ thống dùng cảm biến đo gió loại

cánh quay) Cảm biến nhiệt độ khí nạp có thể được lắp trên vỏ

lọc gió (với hệ thống dùng cảm biến đo gió loại đo áp suất

đường nạp).

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

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.

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ KHÍ NẠP

Do vậy lượng nhiên liệu phun vào phải thay đổi theo nhiệt

độ khí nạp Thông thường ECU lấy 20 0 C 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.

1- Công tắc toàn tải (Pv) 2- Cam đóng mở công tắc 3- Trục điều khiển bướm ga.

4- Công tắc không tải (Po).

5 Giắc tín hiệu ra.

1- Công tắc toàn tải (Pv) 2- Cam đóng mở công tắc 3- Trục điều khiển bướm ga.

4- Công tắc không tải (Po).

5 Giắc tín hiệu ra.

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

1 Phần tử ZrO 2

2 Điện cực Platin.

3,4 Các cực ra của tín hiệu 5.Đường ống xả.

6.Vỏ cảm biến

CẢM BIẾN LAMBDA

Cảm biến nồng độ ôxy nhận biết tỉ lệ không khí - nhiên

liệu đậm hoặc nhạt hơn tỉ lệ hoà khí lý thuyết Cảm biến

này được đặt trong đường ống xả bao gồm một phần tử

bằng ZrO 2 (đioxit Ziconium - một loại vật liệu gốm) Cả mặt

trong và ngoài của phần tử này được tráng một lớp mỏng

Platin Không khí bên ngoài được dẫn vào trong cảm biến

còn phần bên ngoài của nó tiếp xúc với khí xả Nếu nồng

độ ôxy trên bề mặt trong của phần tử ZrO 2 chênh lệch so

với bề mặt bên ngoài tại nhiệt độ cao (khoảng 400 0 C), phần

tử ZrO 2 sẽ sinh ra một điện áp Khi hỗn hợp nhiên liệu

nhạt, có rất nhiều ôxy trong khí xả do vậy sự chênh lệch

nhỏ giữa nồng độ ôxy trong và ngoài cảm biến.

Lớp Platin phủ trên mặt phần tử gốm có tác dụng như là một chất xúc tác làm cho ôxy trong khí xả phản ứng tạo thành CO, như vậy lượng ôxy giảm làm tăng độ nhạy của cảm biến

CẢM BIẾN LAMBDA

Do đó điện áp mà phần tử ZrO 2 tạo ra là thấp

(gần bằng 0V) Ngược lại, nếu hỗn hợp đậm, ôxy

trong khí xả gần như không còn Điều đó tạo ra

sự chênh lệch lớn về nồng độ ôxy ở trong và

ngoài cảm biến điện áp do phần tử ZrO 2 tạo ra là

lớn (xấp xỉ 1V) ECU nhận tín hiệu này để thay

đổi lượng nhiên liệu phun vào, ổn định tỉ lệ hoà

khí gần với tỉ lệ lý thuyết.

ECU có hai chức năng chính: Điều khiển thời điểm

phun và điều khiển lượng phun nhiên liệu

1) Tín hiệu phun cơ bản: Tín hiệu này được xác định bằng tín hiệu tốc độ động cơ và

tín hiệu lượng khí nạp.

2) Các tín hiệu hiệu chỉnh lượng phun: Các tín hiệu này nhận từ các cảm biến khác,

ngoài ra còn có một mạch khuếch đại công suất để kích hoạt vòi phun.

ECU ( ELECTRIC CONTROL UNIT)

Chức năng điều khiển lượng phun sẽ quyết định bao

nhiêu lượng nhiên liệu đượ phun vào các xi lanh Điều

đó được xác định bằng

Tín hiệu tốc độ

động cơ

L ợng phun cơ

bản

Hiệu chỉnh

l ợng phun

Hiệu chỉnh theo nhiệt

độ khí nạp

Hiệu chỉnh theo

điện áp

Cảm biến l u l ợng khí (Vc Vs)

Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Làm đậm khi khởi động

Làm đậm sau khi khởi động

Làm đậm khi hâm nóng động cơ

CÁC CHẾ ĐỘ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG

1 CHẾ ĐỘ CHẠY ẤM MÁY

Chạy ấm máy, nhờ van lưỡng kim mở đường phụ đưa thêm không khí không tải rút ngắn thời gian chạy ấm máy Cùng lúc ấy qua tín hiệu về ECU tự động điều khiển phun thêm xăng và thay đổi góc đánh lửa tối ưa đảm bảo thành phần hoà khí và chất lượng cháy tốt nhất Máy nóng dần lên van lưỡng kim càng đóng nhỏ bớt đường thông

CÁC CHẾ ĐỘ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG

2 CHẾ ĐỘ CẦM CHỪNG NHANH

Chế độ cầm chừng nhanh được tự động điều khiển bởi van khí phụ và

bộ định lượng – phân phối nhiên liệu Khi nhiệt độ động cơ thấp van khí phụ mở lớn làm cho lượng không khí đi tắt qua bướm ga lớn và do lượng không khí này phải đi qua bộ đo lưu lượng không khí làm cho piston điều khiển đi lên, gia tăng lượng nhiên liệu vào vòi phun, kết quả là tăng lượng hỗn hợp khí mới vào xy lanh, tốc độ cầm chừng động cơ tăng lên Khi nhiệt độ động cơ tăng, thanh lưỡng kim bị nung nóng cong xuống đóng van khí phụ (nhiệt độ đạt 80 – 90oC van khí phụ đóng hoàn toàn) piston điều khiển đi xuống giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào vòi phun d) Chế

độ tải trung bình Chế độ tải trung bình được thực hiện bằng cách thay đổi

độ dốc của phễu không khí Độ dốc của phễu không khí ở chế độ tải

trung bình bé hơn so với chế độ tải bé và đầy tải Do vậy, với một độ

nâng bé của tấm cảm biến ở vị trí (2) thì tiết diện mở giữa phễu không khí và tấm cảm biến lớn, nên lượng không khí nạp vào nhiều, hỗn hợp loãng.