Đồ án cơ khí khai thác kĩ thuật hệ thống đánh lửa trên xe toyota vios

Nguyên lý tạo nên điện cao thế tương tự như ở hệ thống đánh lửa thường dùng ắc quy, chỉ khác là dòng điện trong cuộn dây sơ cấp sinh ra là do sức điện động cảm ứng xuất hiện trong cuộn d

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 6

1.1: Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống đánh lửa 6

1.1.1: Nhiệm vụ 6

1.1.2: Yêu cầu 6

1.2 Phân loại hệ thống đánh lửa 6

1.2.1 Hệ thống đánh lửa thường 6

1.2.2 Hệ thống đánh lửa Manhêtô 8

1.2.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn 9

1.2.3.1Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển 9

1.2.3.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn không có tiếp điểm 10

a Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến điện từ 10

b Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang 11

1.2.4 Hệ thống đánh lửa điện tử 13

1.2.4.1 Hệ thống đánh lửa gián tiếp 13

1.2.4.2 Hệ thống đánh lửa trực tiếp 14

a Hệ thống đánh lửa sử dụng bobin đôi 14

b Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn 15

1.3 Giới thiệu chung về xe VIOS 22

1.3.1 Khái quát chung về xe VIOS 22

1.3.2 Động cơ xe 24

1.3.3 Thông số kỹ thuật về xe VIOS 25

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN XE TOYOTA VIOS 27

2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa trực tiếp trên xe Toyota Vios 27

2.1.1.1 Vị trí lắp đặt 38

2.1.1.2Cuộn đánh lửa có IC 39

a Cấu tạo 40

b Nguyên lý hoạt động 41

c Hoạt động của IC đánh lửa 42

2.1.1.3 Buji 45

2.1.1.4 Bộ sử lý và điều khiển trung tâm ECU 46

a Vai trò của ECU (ELECTRIC CONTROL UNIT) 47

b Sự điều khiển thời điểm đánh lửa 47

c Điều khiển góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh 49

d Nguyên lý hoạt động 52

CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ CHẨN ĐOÁN 53

3.1: Giới thiệu chung về thiết bị chẩn đoán 53

3.1.1: Các thiết bị kết nối và giao thức 53

3.1.2: Các loại máy chẩn đoán 57

3.2: Khai thác kỹ thuật chung thiết bị chẩn đoán 60

3.2.1: Cấu trúc của máy chẩn đoán CARMAN SCAN VG 60

a Kết cấu của thân máy chính 60

b Bảng menu chính 65

c Lựa đoán chọn chương trình chuẩn 67

d Chương trình chuẩn đoán (Diagnosis Program) 70

2.2.3: Các chức năng của máy CARMAN SCAN VG 77

CHƯƠNG 4 KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN XE TOYOTA VIOS 79

4.1.Những hư hỏng của hệ thống 79

4.1.2 Kiểm tra buji 80

4.2: Khai thác hệ thống đánh lửa bằng thiết bị chuẩn đoán 82

4.2.1 Cách kết nối và lựa chọn chương trình chẩn đoán 82

a Kết nối tới ô tô 82

b Lựa chọn chương trình chẩn đoán 83

4.2.2 Khai thác hệ thống đánh lửa trên xe vios bằng thiết bị carman scan 86

4.2.3 Xây dựng một số bài thực hành trên thiết bị 94

4.2.3.1 Vô hiệu hóa cảm biến vị trí bướm ga để chẩn đoán 94

3.3.3.2 Vô hiệu hóa cảm biến vị trí trục cam để chẩn đoán 95

4.3: Giới thiệu một số mã lỗi, các nguyên nhân gây ra lỗi, và khoanh vùng khu vực

hư hỏng 96 4.4: Một số lưu ý khi sử dụng thiết bị chẩn đoán trên xe ô tô 102 4.4.4: Các bước cơ bản xác định lỗi động cơ bằng thiết bị chuẩn đoán khi vào Garage 102 4.4.2: Việc đọc lỗi không thành công có thể do một số lý do sau 103

KẾT LUẬN 105

LỜI MỞ ĐẦU

Chiếc ô tô không còn xa lạ với tất cả mọi người, nó có tính cơ động cao và phạm vi hoạt động rộng Do vậy, trên toàn thế giới ô tô đóng vai trò rất quan trọng, phục vụ cho sự phát triển kinh tế xã hội và an ninh quốc phòng

Năm 1885, đánh dấu sự ra đời của chiếc ô tô đầu tiên do Kral Benz chế tạo Năm 1891, ô

tô điện ra đời ở Mỹ

Năm 1892, Rudolf Diesel cho ra đời động cơ Diesel và chế tạo hàng loạt

Cuộc cách mạng ô tô thực sự bắt đầu năm 1896 khi Henry Ford hoàn thiện và cho lắp ráphàng loạt lớn

Cho tới nay, ô tô không ngừng được chế tạo và phát triển, ngành ô tô đã trở thành ngành công nghiệp đa ngành

Ở Việt Nam, ngành ô tô đã trở thành ngành công nghiệp trọng điểm và đạt được nhiều bước tiến vượt bậc với nhiều nhà máy lắp ráp, các trung tâm dịch vụ bảo dưỡng, sửa chữa

và trung tâm phụ tùng lớn của nhiều hãng xe lớn như Toyota, Ford, GM, Mazda,

Hyundai, Kia, Misubishi, Mecxedec Benz, Renault, Vì vậy nguồn nhân lực cho ngành

ô tô rất lớn, đòi hỏi phải có trình độ và khả năng làm việc trong môi trường công nghiệp Nên việc đào tạo nguồn nhân lực rất được chú trọng

Sau ba năm học tập tại trường, em đã được các thầy cô trang bị cho những kiến thức cơ bản về chuyên ngành Để tổng kết và đánh giá quá trình rèn luyện em được khoa cơ khí

và bộ môn ô tô giao cho nhiệm vụ hoàn thành đồ án môn học với nội dung: “ Khai thác kĩthuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota Vios” Với kinh nghiệm ít ỏi và kiến thức còn hạn

chế nhưng với sự tận tình chỉ bảo của thầy Lê Quang Thắng em đã hoàn thành được đồ

án này Đồ án gồm có 4 chương, bao gồm:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA.

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE TOYOTA VIOS

CHƯƠNG 3 THIẾT BỊ CHUẨN ĐOÁN OBD II

CHƯƠNG 4 : KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

Mặc dù đã hết sức cố gắng và được sự chỉ bảo tận tình của thầy Lê Quang Thắng và các

bạn nhưng do khả năng của bản thân em có hạn nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, em mong nhận được sự chỉ đạo và góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án

của em được hoàn thiện hơn.

Em xin trân thành cảm ơn thầy Lê Quang Thắng đã tận tình chỉ bảo, các thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này

Vĩnh Yên, ngày tháng … năm 2019

VŨ ĐÌNH THỦY

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA1.1: Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống đánh lửa.

Trong một số trường hợp, hệ thống đánh lửa còn dùng để hỗ trợ khởi động tạo điều kiện khởi động động cơ được dễ dàng ở nhiệt độ thấp

1.1.2: Yêu cầu.

Hệ thống đánh lửa phải đáp ứng các yêu cầu chính sau:

Phải đảm bảo thế hiệu đủ để tạo ra được tia lửa điện phóng qua khe hở giữa các điện cực của buji

Tia lửa điện phải có năng lượng đủ lớn để đốt cháy được hỗn hợp làm việc trong mọi điềukiện làm việc của động cơ

Thời điểm đánh lửa phải tương ứng với góc đánh lửa sớm hợp lý nhất ở mọi chế độ làm việc của động cơ

Độ tin cậy làm việc của hệ thống đánh lửa phải tương ứng với độ tin cậy làm việc của động cơ

Kết cấu đơn giản, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ

1.2 Phân loại hệ thống đánh lửa

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa thường.

1- cam; 2- cần tiếp điểm; 3- bobin đánh lửa; 4- bộ chia điện5- buji; R- điện trở; C- tụ điện; W1- cuộn sơ cấp; W2- cuộn thứ cấp

+ Khi KK’ đóng: trong mạch sơ cấp xuất hiện dòng điện sơ cấp i1 Dòng này tạo nên một

từ trường khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa

+ Khi KK’ mở: mạch sơ cấp bị ngắt, dòng i1 và từ trường do nó tạo nên mất đi Do đó, trong cả hai cuộn dây sẽ xuất hiện các sức điện động tự cảm tỷ lệ thuận với tốc độ biến thiên của từ thông Bởi vì cuộn W2 có số vòng dây lớn nên sức điện động cảm ứng sinh ratrong nó cũng lớn, đạt giá trị khoảng 12000 ÷ 24000V Điện áp cao này truyền từ cuộn thứ cấp qua rô to của bộ chia điện 4 và các dây dẫn cao áp đến các biji đánh lửa 5 theo thứ tự nổ của động cơ Khi thế hiệu thứ cấp đạt giá trị Udl thì sẽ xuất hiện tia lửa điện phóng qua khe hở buji đốt cháy hỗn hợp làm việc trong xi lanh

Vào thời điểm tiếp điểm mở, trong cuộn W1 cũng xuất hiện một sức điện động tự cảm khoảng 200 ÷ 300V Nếu như không có tụ điện C mắc song song với tiếp điểm KK’, thì sức điện động sẽ gây ra tia lửa mạnh phóng qua tiếp điểm, làm cháy rỗ các má vít, đồng thời làm cho dòng sơ cấp và từ trường của nó mất đi chậm hơn và vì thế thế hiệu thứ cấp

1.2.2 Hệ thống đánh lửa Manhêtô.

Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manheto

Hình 1.3 Sơ đồ mạch điện của Manheto.

1 – lõi thép; 2 – cuộn sơ cấp; 3 – cuộn thứ cấp; 4 – má cực; 5 – kim đánh lửa phụ;

6 – điện cực bộ chia điện; 7 – rô to;8,9 – bánh răng; 10 – buji; 11 – rô to namchâm; 12 – cam;13 – tiếp điểm chính; 14 – tiếp điểm động; 15 – công tắc điện; 16

– cam

Nguyên lý tạo nên điện cao thế tương tự như ở hệ thống đánh lửa thường dùng ắc quy, chỉ khác là dòng điện trong cuộn dây sơ cấp sinh ra là do sức điện động cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây khi nam châm quay tương tự như ở máy phát xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu.

Các quá trình vật lý xảy ra trong Manheto cũng tương tự như trong hệ thống đánh lửa thường, tức là cũng có thể chia làm ba giai đoạn và mô tả bằng những phương trình toán học giống nhau

1.2.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn

1.2.3.1Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển

Hình 1.4 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển

B, C, E - Các cực của transistor SW - Công tắcW1, W2 - Cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp Rb, Rf - Các điện trở; K – Khóa điện;

→ Chiều dòng điện, Z – Đến buji

Dòng sơ cấp: I1 = Ic + Ib = Ie Dòng điện này tạo nên từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.

Khi tiếp điểm KK’ mở dòng sơ cấp và từ thông do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa

Tại thời điểm KK’ mở, trong cuộn sơ cấp cũng xuất hiện sức điện động E1 = (200 ÷ 300)V, làm hỏng transistor Để giảm E1 người ta phải dùng biến áp có Kba lớn và L1 nhỏ hoặc dùng các mạch bảo vệ cho transistor

Trên thực tế, để giảm dòng điện qua tiếp điểm người ta dùng nhiều transistor mắc nối tiếp

1.2.3.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn không có tiếp điểm

a Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến điện từ

Hình 1.5 Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ

T 1 , T 2 , T 3 – Các transistor

R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 – Các điện trở

C –Tụ điện; D – Diode; W 1 – Cuộn sơ cấp;

W 2 – Cuộn thứ cấp; IG/SW – Công tắc; 1 – Ắc quy;

2 – Cuộn dây cảm biến; 3 – Bobin; 4 – Đến buji

Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện các dòng điện sau:

Dòng I1: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R1 đến R2 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR2 trên cực B của T1 Tuy nhiên UR2 chưa đủ để làm cho T1 mở.

Dòng I2: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R4 đến R5 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR5 trên cực B của T3, T3 dẫn, xuất hiện dòng điện sơ cấp đi từ (+) AQ đến IG/SW đến bobin đến T3 đến (-) AQ Dòng điện này tạo nên từ thông khép kín mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa

Khi trên cuộn dây cảm biến không có tín hiệu điện áp hoặc điện áp âm thì T1 ngắt, T2 ngắt, T3 vẫn tiếp tục dẫn

Khi trên cuộn dây cảm biến có tín hiệu điện áp dương, kết hợp với điện áp đệm UR2, làm cho T1 dẫn, T2 dẫn, T3 ngắt Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thông do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa

b Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang

Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang

T 1 , T 2 , T 3 , T 4 , T 5 – Các transistor R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R f – Các điện trở

D 1 , D 2 , D 3 – Các diode

dây của biến áp đánh lửa.

Khi rotor quay, tại vị trí đĩa cảm quang ngăn dòng ánh sáng tử LED D1 sang transistor T1,T1 ngắt, T2 ngắt, T3 ngắt, T4 ngắt, T5 vẫn tiếp tục dẫn

Tại vị trí đĩa cảm quang cho dòng ánh sáng tử LED D1 sang transistor T1, T1 dẫn, T2 dẫn, T3 dẫn, T4 dẫn, T5 ngắt Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thông do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa

c Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall

IG/SW – Công tắc; C 1 , C 2 – Các tụ điện; T 1 , T 2 , T 3 – Các

transistor R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R f – Các điện trở

D 1 , D 2 , D 3 , D 4 , D 5 – Các diode; 1 - Ắc quy; 2 – Bobin; 3 – Đến buji

Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện dòng điện I1 đi từ (+) AQ qua IG/SW đến D1 đến R1, cung cấp điện cho cảm biến Hall

Khi rotor quay tại vị trí cánh chắn xen giữa nam châm và phần tử Hall thì điện áp đầu ra của cảm biến Ura ≈ 12V, T1 dẫn,T2 dẫn, T3 dẫn Lúc này dòng sơ cấp đi theo mạch sau: (+) AQ qua IG/SW đến Rf đến bobin đến T3 đến (-) AQ Dòng điện này tạo nên từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa

Khi cánh chắn rời khỏi vị trí giữa nam châm và phần tử Hall thì điện áp đầu ra của cảm biến Hall Ura≈ 0V, T1 ngắt, T2 ngắt, T3 ngắt Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thông do nósinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất

hiện tia lửa.

1.2.4 Hệ thống đánh lửa điện tử

1.2.4.1 Hệ thống đánh lửa gián tiếp

Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống đánh lửa gián tiếp

T1, T2 – Các transistor; W1, W2 – Cuộn sơ cấp, cuộn

thứ cấp G – Cảm biến vị trí trục khuỷu; NE – Cảm biến

tốc độ động cơ 1 - Ắc quy; 2 – Công tắc; 3 – Tín hiệu

phản hồi;

4 – Kiểm soát góc ngậm điện; 5 – Các cảm biến khác; 6 – Đến buji

Hệ thống đánh lửa này là một trong số các kiểu hệ thống đánh lửa điều chỉnh theo một chương trình trong bộ nhớ của ECU Sau khi nhận các tín hiệu từ các cảm biến như cảm biến tốc độ động cơ NE, cảm biến vị trí trục khuỷu G, cảm biến nhiệt độ khí nạp… ECU

sẽ tính toán và phát ra tín hiệu đánh lửa tối ưu đến IC đánh lửa

để điều khiển việc đánh lửa Việc phân phối điện cao thế đến các buji theo thứ tự làm

+ Gây nhiễu vô tuyến trên mạch thứ cấp.

+ Khi động cơ có tốc độ cao và số xi lanh lớn thì dễ xảy ra đánh lửa đồng thời ở hai dây cao áp kề nhau

+ Bộ chia điện cũng là chi tiết dễ hư hỏng nên cần phải thường xuyên theo dõi và bảo dưỡng

+ Không có sự đánh lửa giữa hai dây cao áp gần nhau Hệ thống đánh lửa trực tiếp bao gồm hai loại:

a Hệ thống đánh lửa sử dụng bobin đôi.

HÌnh 1.9 Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đôi.G1, G2 – Cảm biến vị trí trục khuỷu; Ne – Cảm biến tốc độ động cơ T1, T2 – Các

transistor; 1 - Ắc quy; 2 – Công tắc;

3 – Buji; 4 – Cuộn đánh lửa; 5 – Các cảm biến khácGiả sử đến thời điểm đánh lửa thích hợp cho máy nổ số 1, piston của máy số 1 và máy số

4 đều đến gần điểm chết trên nhưng do máy số 4 đang trong kỳ thải nên vùng môi chất

lúc này chứa nhiều ion, tạo thành môi trường dẫn điện nên buji ở máy số 4 sẽ không đánhlửa Còn máy số 1 đang trong kỳ nén nên sẽ đánh lửa ở buji máy số 1 Việc đánh lửa ở buji của máy số 2 và 3 cũng tương tự.

Với hệ thống đánh lửa này, tuy đã có nhiều ưu điểm nhưng vẫn còn tồn tại dây cao áp từ bobin đôi đến các buji Do đó vẫn còn tổn thất năng lượng trên dây cao áp

b Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn

G – cảm biến vị trí trục khuỷu; Ne – cảm biến tốc độ động cơ; T1, T2, T3 – các

transistor;

1 – các cuộn đánh lửa; 2 – đến bujiVới hệ thống đánh lửa sử dụng bobin đơn, mỗi bobin dùng cho một buji IC đánh lửa, bobin và buji được tích hợp vào một kết cấu gọn nhẹ, không còn dây cao áp Điều này làm hạn chế rất nhiều năng lượng mất mát, tránh làm nhiễu sóng vô tuyến và làm giảm tần số hoạt động của bobin nên hệ thống này được sử dụng rất nhiều trên những động cơ hiện đại trong thời gian gần đây

Góc đánh lửa sớm và điều chỉnh góc đánh lửa sớm

Góc đánh lửa sớm

Góc đánh lửa sớm và góc quay của trục khuỷu động cơ tính từ thời điểm xuất hiện tia lửa

3

Nhiệt độ nước làm mát động cơ.

Nhiệt độ môi trường

Số vòng quay của động cơ

Chỉ số octan của xăng

Ở các đời xe cũ, góc đánh lửa sớm chỉ điều khiển theo hai thông số: tốc độ và tải của động cơ Tuy nhiên hệ thống đánh lửa ở một số xe có trang bị thêm van nhiệt và sử dụng

bộ phận đánh lửa sớm theo hai chế độ nhiệt độ Trên các xe đời mới, góc đánh lửa sớm được điều khiển tối ưu theo chương trình phụ thuộc vào thông số nêu trên

Góc đánh lửa sớm thực tế khi động cơ hoạt động được xác định bằng công thức:

Sự thay đổi góc đánh lửa sớm phụ thuộc vào số vòng quay trong hầu hết các động cơ được thực hiện nhờ bộ điều chỉnh ly tâm.\

Hình 1.12 Quan hệ giữa góc đánh lửa sớm và số vòng quay trục khuỷu.

Tốc độ cháy của hỗn hợp phụ thuộc vào thành phần của nó và được xác định bằng hệ số

dư lượng không khí α và được xác định theo biểu thức:

Khi α = 1 : hỗn hợp lý tưởng Khi α > 1 : hỗn hợp nhạt

Khi α < 1 : hỗn hợp đậm

Thành phần hỗn hợp ảnh hưởng lớn đến việc chọn góc đánh lửa sớm tối ưu Hỗn hợp quáđậm hoặc quá nhạt đều không bốc cháy được Tốc độ cháy của hỗn hợp đạt giá trị lớn và góc đánh lửa sớm sẽ nhỏ nhất ứng với giá trị α = 0,8 ÷ 0,9 Khi giảm hoặc tăng α thì θs đều tăng

Hình 1.13 Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp đến góc đánh lửa sớm

Sự tăng tỉ số nén làm tăng nhiệt độ và áp suất ở cuối kì nén, do đó làm tăng tốc độ cháy của hỗn hợp Vì thế sự tăng tỉ số nén làm giảm góc đánh lửa sớm

Hình 1.14 Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm đến sự thay đổi áp suất trong xy lanh động

cơ

θ- góc quay trục khuỷu ;θ i – góc cháy trễ;θ s - góc đánh lửa sớm ;

c’- thời điểm đánh lửa; c 1 - thời điểm nhiên liệu bốc cháy

Hình 1.15 Quan hệ giữa góc đánh lửa sớm và tải trọng ở các số vòng quay khác nhau.

Nếu buji đánh lửa quá muộn thì quá trình cháy sẽ kéo dài trên hành trình giãn

nở vì nhiên liệu bốc cháy trong điều kiện không gian công tác của xy lanh tăng và tác dụng của vận động rối yếu dần Tốc độ tăng áp suất trung bình wtb và áp suất cháy cực đại pz có trị số nhỏ Buji đánh lửa quá sớm làm cho quá trình cháy diễn ra trong piston đang đi lên ĐCT làm tốn công nén, đồng thời áp suất lớn nhất cũng nhỏ

Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm

Động cơ trên ô tô có khả năng thích ứng rất cao Từ lúc khởi động và trong suốt quá trìnhlàm việc của động cơ liên tục thay đổi Tùy từng chế độ làm việc của động cơ mà ECU

thực hiện việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm đúng với bản đồ góc đánh lửa sớm lý tưởng ởchế độ khởi động, chế độ cầm chừng, chế độ hâm nóng sau khởi động…đảm bảo hiệu suất động cơ cao nhất cũng như giảm ô nhiễm và tiêu hao nhiên liệu.

- Chế độ khởi động.

Góc đánh lửa sớm được đặt ở một giá trị nhất định, không thay đổi trong suốt quá trình khởi động Gía trị của góc đánh lửa sớm phụ thuộc vào back-up IC trong ECU đã lưu trữ các số liệu về góc đánh lửa

Hình 1.16 Điều khiển đánh lửa ở chế độ khởi động

G – Cảm biến vị trí trục khuỷu; NE – Cảm biến tốc độ động cơ; 1 – Back – up; 2 – Bộ vi

xử líThông thường, góc đánh lửa sớm được chọn nhỏ hơn 10o Với góc đánh lửa này, động cơ được khởi động dễ dàng ngay cả khi nguội, đồng thời tránh sự nổ dội Việc hiệu chỉnh theo nhiệt độ góc đánh lửa sớm khi khởi động không cần thiết vì thời gian khởi động rất ngắn

Khi có tín hiệu khởi động, mạch chuyển đổi trạng thái sẽ nối đường IGT sang vị trí ST Khi đó xung IGT được điều khiển bởi back – up IC thông qua hai tín hiệu G và NE Nếu động cơ đã nổ, đường IGT sẽ được nối sang vị trí After ST và việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm sẽ được thực hiện bởi ECU

Hiệu chỉnh theo nhiệt độ nước làm mát động cơ.

Hiệu chỉnh theo sự ổn định của động cơ trong chế độ cầm chừng

Hiệu chỉnh theo sự kích nổ

Hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp

Hiệu chỉnh theo các điều kiện khác

Tùy loại động cơ mà một số chức năng hiệu chỉnh của ECU có hoặc không Ví dụ chức năng hiệu chỉnh góc đánh lửa theo sự kích nổ, theo sự trượt của xe cũng chỉ có ở các loại

xe sang

Để ngăn ngừa các trường hợp xấu ảnh hưởng đến hoạt động và tuổi thọ của động cơ do đánh lửa quá sớm hoặc quá trễ, ECU chỉ thực hiện việc chỉnh góc đánh lửa sớm (bao gồmθcb + θhc) trong giới hạn từ 10o đến 45o trước điểm chết trên

Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ Tùy thuộc vào nhiệt độ của động cơ được nhận biết từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát mà góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh tăng hoặc giảm cho thích hợp với điều kiện cháy của hòa khí trong buồng đốt Khi nhiệt

độ của động cơ nằm trong khoảng -20 đến 60oC thì góc đánh lửa được hiệu chỉnh sớm hơn từ 0 ÷ 15o Nếu nhiệt độ động cơ nhỏ hơn -20oC thì góc đánh lửa sớm cũng chỉ được cộng thêm 15o Sở dĩ phải tăng góc đánh lửa sớm khi động cơ nguội là vì ở nhiệt độ thấp tốc độ cháy chậm, nên phải kéo dài thời gian để nhiên liệu cháy hết nhằm tăng hiệu suất động cơ

Khi nhiệt độ động cơ nằm trong khoảng 60o ÷ 100o, ECU không thực hiện sự hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ

Hình 1.17 Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ

↑ - tăng; ↓ - giảm

Trong trường hợp động cơ quá nóng (>110o) sẽ dễ gây ra hiện tượng kích nổ và tăng hàm lượng NOx trong khí thải, vì vậy ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa xuống một góc tối

đa là 5o

Hiệu chỉnh phản hổi tỉ lệ khí – nhiên liệu

Trong quá trình phản hồi tỉ lệ khí – nhiên liệu, tốc độ động cơ thay đổi theo sự tăng hay giảm lượng phun nhiên liệu Động cơ đặc biệt nhạy cảm với những thay đổi tỷ lệ khí – nhiên liệu khi nó chạy không tải, nên để chế độ không tải ổn định ECU động cơ sẽ làm sớm thời điểm đánh lửa để phù hợp với tỷ lệ khí – nhiên liệu Góc thời điểm đánh lửa được làm sớm lên tối đa khoảng 5o bởi hiệu chỉnh này

Các tín hiệu liên quan đến hiệu chỉnh này:

+ Cảm biến oxy

+ Vị trí bướm ga

+ Tốc độ xe

- Hiệu chỉnh tránh kích nổ

Để nhận biết và tránh được sự kích nổ trên các xi lanh động cơ, trên động cơ được trang

bị cảm biến kích nổ, cảm biến này ghi nhận lại sự kích nổ thông qua sự rung động cơ sau

đó chuyển thành các xung tín hiệu dưới dạng tín hiệu điện và chuyển đến ECU của động cơ

Khi động cơ hoạt động bình thường thì các xung tín hiệu dao động rất nhỏ, khi xảy ra hiện tượng kích nổ các xung này sẽ dao động với biên độ lớn và truyền tới ECU của động

cơ, ECU sẽ hiệu chỉnh và giảm góc đánh lửa sớm

- Quá trình kiểm soát kích nổ được thực hiện theo một chu trình kín, hiện tượng kích nổ chỉ xảy ra ở một vài xi lanh Vì vậy dựa vào thời điểm kích nổ và vị trí trục khuỷu mà ECU nhận biết được xi lanh nào đã cháy và xảy ra hiện tượng kích nổ

Ở chế độ cầm chừng tốc độ động cơ bị dao động do tải của động cơ thay đổi, việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm có tác dụng làm ổn định tốc độ của động cơ.

Hình 1.18 Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm ở chế độ cầm chừng

tăng; ↓ - giảm

Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tín hiệu từ công tắc cánh bướm ga báo về ECU cho biết động cơ đang làm việc ở chế độ cầm chừng Kết hợp với tín hiệu tốc độ động cơ (NE) và tốc độ xe, ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa sớm và ngược lại Góc hiệu chỉnh tối đa trong trường hợp này là ± 5o Khi tốc độ tăng cao, ECU sẽ không hiệu chỉnh Trên một số loại động cơ, việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm này phụ thuộc vào điều kiện

sử dụng điều hòa hoặc chỉ hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm khi tốc độ cầm chừng bị giảm xuống dưới mức quy định

1.3 Giới thiệu chung về xe VIOS

1.3.1 Khái quát chung về xe VIOS

Toyota Vios là phiên bản Sedan cỡ nhỏ ra đời năm 2003 để thay thế cho dòng Soluna ở thị trường Đông Nam Á và Trung Quốc Thế hệ đầu là một phần trong dự án hợp tác giữacác kỹ sư Thái Lan và những nhà thiết kế Nhật Bản của công ty Toyota và được sản xuất tại nhà máy Toyota Gateway, tỉnh Chachoengsao, Thái Lan Thế hệ thứ 2 ra đời năm

2007 Nhưng không chỉ dừng lại ở thị trường Châu Á, những chiếc Sedan này dần được Toyota ra mắt tại các thị trường khác

động cơ 1.5 lít trừ ở Philippines Người dân nước này ưa chuộng phiên bản sử dụng động

cơ nhỏ hơn với dung tích 1.3 lít

Phiên bản đầu tiên được chế tạo dựa trên mẫu Toyota Platz Nhờ cải tiến về ngoại thất, những chiếc Vios mang một dáng vẻ khác biệt, đặc biệt là phiên bản 2006

Phiên bản này được chỉnh sửa khá nhiều với lưới tản nhiệt, đèn pha, đèn hậu được làm mới cùng với vành đúc và nội thất mới

Thế hệ thứ 2 ( từ năm 2007 đến nay) Kiểu thiết kế: Sedan 4 chỗ

Động cơ 1.5 lít

Chiếc Vios mới là sự tái hiện lại mẫu Toyota Belta sedan ra mắt năm 2005 Toyota Belta còn có tên khác là Toyota Yaris (tên này chỉ có ở Mỹ, Nhật, Australia), Toyota Echo (tên gọi tại Canada) và Toyota Vitz Nếu Vios chỉ có phiên bản sedan thì Belta có thêm phiên bản hachtback

Toyota Vios 2007 vẫn sử dụng động cơ cũ (năm 2003) I4, ký hiệu 1NZ-FE 1.5L DOHC tích hợp công nghệ điều khiển van biến thiên VVT-i Công suất cực đại của

động cơ là 107 mã lực, mô men xoắn tối đa 144 Nm Tuy nhiên, khung gầm thiết kế hoàntoàn mới

Phiên bản Vios mới 1.5E 5 số sàn được nâng cấp từ Vios 2003 1.5G 5 số sàn, còn phiên bản 1.5G mới 4 số tự động lần đầu tiên được ra mắt tại thị trường Việt Nam

Toyota Vios 2007 có kích thước lớn hơn xe đời cũ Trang bị an toàn và tiện nghi có nhiềucải tiến Về ngoại thất, thay đổi lớn nhất là lưới tản nhiệt có cấu trúc hình chữ V, cụm đènhậu nhô ra ngoài, đèn xi nhan tích hợp trên gương, vành hợp kim thiết kế mới,

1.3.2 Động cơ xe

- Loại động cơ : 1NZ-FD 4 xi lanh , thẳng hàng , 16 van

- Với trục cam kép (DOHC) và hệ thống điều khiển van nạp thông minh(VVT-i) chức năng “Cranking hold” sẽ duy trì mô tơ khởi động ở trạng thái hoạt động không cần phải giữ chìa ở vị trí start

- ECU động cơ tích hợp chức năng điều khiển hộp số HCTình

Hình 2: Động cơ 1NZ-FD

1.3.3 Thông số kỹ thuật về xe VIOS

Kích thước: (dài x rộng x cao) 4300 x 1700 x 1460 (mm)

HÌnh 1.3 Kích thước xe vios

Thông số Toyota Vios

Kích thước tổng thể D x R x C (mm) 4.300 x 1.700 x 1.470

Kích thước tổng thể bên trong D x R x

Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm) 1.480 / 1.470

Khối lượng không tải (kg) 1.110 - G CVT/ 1.105 - E CVT/ 1.075

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN XE TOYOTA VIOS.

2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa trực tiếp trên xe Toyota

Vios.

* Nguyên lý kết cấu các cảm biến

a Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE).

Cảm biến này phát hiện góc quay trục khuỷu và tốc độ động cơ

Tín hiệu NE được tạo ra bởi khe hở không khí giữa cảm biến và các răng trên chu vi của

rô to tín hiệu NE lắp trên trục khuỷu Tùy loại mà cảm biến có 12, 24, 34 răng và có hai răng khuyết Khu vực có hai răng khuyết được sử dụng để phát hiện góc quay trục khuỷu,nhưng nó không phát hiện được điểm chết trên của kỳ nén hoặc xả

ECU kết hợp hai tín hiệu NE và G để xác định chính xác góc quay trục khuỷu

Không có tín hiệu này động cơ không thể hoạt động

b.Cảm biến vị trí trục cam (tín hiệu G).

Cảm biến này phát hiện góc quay chuẩn và thời điểm của trục cam

Cấu tạo tương tự cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam có đĩa tín hiệu G có các răng, khi trục cam quay khe hở không khí giữa các vấu nhô ra trên trục cam thay đổi, sinh ra tín hiệu G Tín hiệu được truyền đi như một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động cơ Kết hợp với tín hiệu NE để ECU xác định đúng thời gian phun nhiên liệu, thời điểm đánh lửa

c Cảm biến lưu lượng khí nạp (tín hiệu VG).

Phát hiện khối lượng khí nạp.

Là loại dây sấy, được lắp vào đường nạp để đo trực tiếp lưu lượng không khí nạp

Hoạt động:

Dòng điện chạy vào dây sấy và làm cho nó nóng lên Khi có luồng khí thổi qua sẽ làm nguội dây sấy Bằng cách điều chỉnh dòng điện vào dây sấy để nhiệt độ dây sấy không đổi, dòng điện đó sẽ tỷ lệ thuận với khối lượng không khí nạp Sau đó có thể đo khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó Tín hiệu được truyền đến ECU động cơ bằng tín hiệu VG

các điểm A,B trở nên cao hơn) Bằng cách sử dụng mạch cầu này cảm biến lưu lượng khínạp có thể đo khối lượng khí nạp bằng tín hiệu điện áp tại điểm B.

Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall (tín hiệu VTA) Cảm biến bày phát hiện vị trí của bướm ga

Được lắp trên cổ họng gió Biến đổi vị trí của bướm ga thành tín hiệu điện áp và truyền

về ECU động cơ

Loại phần tử Hall:

Gồm mạch IC Hall, phần tử Hall và các nam châm quay quanh chúng Các nam châm quay cùng bướm ga Khi các nam châm quay thì từ thông gây ra bởi sự thay đổi vị trí các nam châm tạo ra điện áp của hiệu ứng Hall Tín hiệu này được truyền đến ECU thành tín hiệu mở bướm ga.

Hiệu ứng Hall:

Hiệu ứng Hall làm chênh điện thế tại vị trí xảy ra dòng điện vuông góc với từ trường, khi một từ trường được đặt vuông góc với dòng điện chạy trong dây dẫn Điện áp được tạo ra bởi độ chênh điện thế này thay đổi theo tỷ lệ mật độ từ thông đặt vào Cảm biến dùng

Cảm biến này phát hiện nhiệt độ của nước làm mát.

Cảm biến nhiệt độ nước được gắn một nhiệt điện trở bên trong Nhiệt độ càng thấp, trị số điện trở càng lớn và ngược lại Sự thay đổi giá trị điện trở này được sử dụng để phát hiện các thay đổi về nhiệt độ nước làm mát

Khi nhiệt độ của nước làm mát thấp, phải tăng tốc độ động cơ, góc đánh lửa sớm, nhằm cải thiện khả năng làm việc và hâm nóng, vì thế nó không thể thiếu được với hệ thống điều khiển động cơ

KNK) Cảm biến này phát hiện tiếng gõ

động cơ

Được gắn vào thân máy.gồm phần tử áp điện tạo ra một điện áp AC khi tiếng gõ gây ra rung động trong thân máy và làm biến dạng phần tử này Tần số tiếng gõ của động cơ giới hạn từ 6 đến 13khz tùy loại động cơ

Cảm biến phát hiện nồng độ ô xy trong khí xả.

Cảm biến ô xy phát hiện nồng độ ô xy trong khí xả nhằm duy trì tỷ lệ không khí nhiên liệu lý thuyết

Cảm biến được lắp trong đ ường ống xả Gồm có 1 phần tử ziconi oxit (ZrO2),bên trong

và bên ngoài đ ược bọc bằng 1 lớp platin mỏng Không khí được dẫn vào bên trong cảm biến và bên ngoài cảm biến tiếp xúc với khí xả ở nhiệt độ cao phần tử ziconi tạo ra một điện áp như là sự chênh lệch lớn giữa nồng độ ô xy phía trong và phía ngoài phần tử ziconi này Platin đóng vai trò là chất xúc tác gây ra phản ứng hóa học giữa ô xy và cacbon monoxit (CO) trong khí xả Khi hỗn hợp không khí- nhiên liệu nghèo phải có ô

xy trong khí xả sao cho chỉ có một chênh lệch nhỏ về nồng độ ô xy bên trong và ngoài cảm biến, phần tử ziconi chỉ tạo ra điện áp gần Ov Khi tỷ lệ không khí nhiên liệu giàu, hầu nhƣ không có ô xy trong khí xả vì vậy có sự chệnh lệch lớn giữa ô xy bên trong và bên ngoài cảm biến, phần tử ziconi phát ra giá trị điện áp xấp xỉ 1V Căn cứ vào tìn hiệu

Ox do cảm biến truyền đến, ECU sẽ tăng hoặc giảm luợng phun nhiên liệu để duy trì tỷ lệkhông khí nhiên liệu lý thuyết

Cảm biến phát hiện nồng độ ô xy trong khí xả

Cấu tạo.

Sơ đồ cấu tạo hệ thống đánh lửa trực tiếp trên xe Toyota Vios.

Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa trực tiếp trên xe Toyota Vios.

2.1.1.1 Vị trí lắp đặt.

ECU (ECM) động cơ Vios lắp trong khoang động cơ

Vị trí cuộn đánh lửa và buji

2.1.1.2Cuộn đánh lửa có IC

Vị trí lắp đặt trên động cơ

Cuộn đánh lửa có IC Toyota Vios.

a Cấu tạo.

Công dụng: cuộn đánh lửa tạo ra điện áp cao đủ để phóng tia hồ quang giữa hai điện cực của buji Các cuộn sơ cấp và thứ cấp được quấn quanh lõi sắt từ Số vòng của cuộn thứ cấp lớn hơn số vòng của cuộn sơ cấp khoẳng 100 lần

Một đầu của cuộn sơ cấp được nối với IC đánh lửa, còn một đầu của cuộn thứ cấp được nối với buji Các đầu còn lại của các cuộn được nối với ắc quy