Mục tiêu Nghiên cứu mô hình thực tế với đầy đủ các bộ phận động cơ, sa bàn và hệ thống điện cùng các cảm biến, tạo điều kiện thuận lợi để hiểu rõ hơn về vị trí, cấu tạo và nguyên lý h
Trang 1SVTH: ĐÀO TRUNG HIẾU MSSV: 16145380
GVHD: Th.S NGUYỄN KIM
Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2020
Trang 2SVTH: ĐÀO TRUNG HIẾU MSSV: 16145380
GVHD: Th.S NGUYỄN KIM
Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2020
Trang 3TP Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 08 năm 2020
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1 Nguyễn Thành Sơn MSSV: 16145503
(E-mail: 16145503@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0395568132)
2 Đào Trung Hiếu MSSV: 16145380
(E-mail: 16145380@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0972162068)
Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Khóa: 2016 Lớp: 161453
1 Tên đề tài
Thi công mô hình Động cơ Toyota 3S - FE
2 Nhiệm vụ đề tài
Thu thập tài liệu hệ thống điều khiển động cơ Toyota 3S – FE
Sơn và làm mới lại khung và mô hình động cơ
Thi công mạch điều khiển điện động cơ
Biên soạn các bài thực hành trên mô hình
3 Sản phẩm của đề tài
Mô hình động cơ Toyota 3S – FE
Thuyết minh + file mềm
4 Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 9/3/2020
5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 11/8/2020
Trang 4PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên Nguyễn Thành Sơn MSSV:16145503 Hội đồng:…………
Họ và tên sinh viên: Đào Trung Hiếu MSSV:16145380 Hội đồng:…………
Tên đề tài: Thi công mô hình Động cơ Toyota 3S - FE Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô Họ và tên GV hướng dẫn: Th.S Nguyễn Kim Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
2.3.Kết quả đạt được:
Trang 5
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…
5
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5
Trang 6PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thành Sơn MSSV:16145503 Hội đồng:…………
Họ và tên sinh viên: Đào Trung Hiếu MSSV:16145380 Hội đồng:…………
Tên đề tài: Thi công mô hình Động cơ Toyota 3S - FE Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô Họ và tên GV phản biện: (Mã GV)
Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
3 Kết quả đạt được:
4 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
5 Câu hỏi:
Trang 7
6 Đánh giá:
7 Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày 10 tháng 08 năm 2020
Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên)
tối đa
Điểm đạt được
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…
5
Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5
3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10
Trang 8XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Thi công mô hình Động cơ Toyota 3S - FE
Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Thành Sơn MSSV: 16145503
Đào Trung Hiếu MSSV: 16145380 Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức
Chủ tịch Hội đồng:
Giảng viên hướng dẫn:
Giảng viên phản biện:
Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2020
Trang 9LỜI CẢM ƠN
Nhận được sự phân công từ Khoa Cơ Khí Động Lực Trường Đại Học Sư Phạm
Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh và sự đồng ý của giảng viên hướng dẫn Th.S
Nguyễn Kim, nhóm chúng em đã thực hiện đề tài “ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐỘNG
CƠ TOYOTA 3S- FE” Để đề tài nghiên cứu này đạt kết quả tốt nhất, chúng em đã
nhận được rất nhiều sự hỗ trợ, giúp đỡ từ các quý Thầy trong Khoa Cơ Khí Động Lực
và đặc biệt là các Thầy trong Bộ Môn Động Cơ đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ cho nhóm chúng em Với tình cảm chân thành của mình, cho phép chúng em gửi đến quý Thầy lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất vì đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em trong quá trình nghiên cứu đề tài
Trước hết chúng em xin gửi đến các Thầy trong Khoa Cơ Khí Động Lực lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn chân thành nhất Trong suốt thời gian thực hiện đồ án, nhóm
em không thể tránh khỏi những thiếu sót nhóm chúng em rất mong nhận được sự nhận xét, góp ý của quý Thầy để nhóm hoàn thành tốt hơn bài báo cáo của mình
Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến Thầy Th.S Nguyễn Kim
Chúng em thật sự biết ơn thầy rất nhiều vì đã tận tình chỉ bảo và quan tâm trong suốt thời gian chúng em thực hiện đề tài Thầy đã hỗ trợ rất nhiều cả về cơ sở vật chất và những kiến thức, đó thật sự là những giá trị vô giá mà chúng em may mắn nhận được
từ Thầy
Cuối cùng nhóm xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ và động viên chúng em trong quá trình học tập và hoàn thành
đồ án tốt nghiệp
TP Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 08 năm 2020
Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Thành Sơn Đào Trung Hiếu
Trang 10MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC CÁC HÌNH v
DANH MỤC CÁC BẢNG viii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1
1.1 Lý do chọn đề tài 1
1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 2
1.2.1 Mục tiêu 2
1.2.2 Nhiệm vụ 2
1.3 Phương pháp nghiên cứu 2
1.4 Các bước thực hiện 2
CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH 4
2.1 Cấu tạo mô hình 4
2.2 Phần mô hình động cơ 7
2.3 Giới thiệu khái quát động cơ TOYOTA 3S-FE 8
2.4 Sơ đồ mạch điện và sơ đồ vị trí chân ECU 10
2.4.1 Sơ đồ mạch điện 10
2.4.2 Sơ đồ vị trí chân ECU 11
2.5 Yêu cầu trước khi thi công mô hình 13
CHƯƠNG 3 KHÁI QUÁT HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S-FE 14
3.1 Tổng quan hệ thống phun xăng điện tử EFI 14
3.2 Các cảm biến của hệ thống phun xăng điện tử EFI 17
3.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp 17
3.2.2 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp 20
3.2.3 Cảm biến vị trí bướm ga 22
3.2.4 Cảm biến Oxy 24
Trang 113.2.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 26
3.2.6 Tín hiệu G, Ne 28
3.3 Các mạch điều khiển cơ bản 30
3.4 Các cơ cấu chấp hành 32
3.4.1 Hệ thống nhiên liệu 32
3.4.2 Hệ thống điều khiển đánh lửa 43
3.4.3 Hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC ( Idle Speed Control ) 45
3.5 Hệ thống chẩn đoán 47
3.5.1 Mô tả 47
3.5.2 Tra đèn báo tín hiệu 47
3.5.3 Chẩn đoán mã lỗi 47
CHƯƠNG 4 CÁC BÀI HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH 49
4.1 Kiểm tra điện áp 49
4.2 Kiểm tra mạch cấp nguồn 51
4.3 Kiểm tra cảm biến lưu lượng khí nạp 53
4.4 Kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga 55
4.5 Kiểm tra cảm biến oxy 57
4.6 Kiểm tra cảm biến nhiệt độ không khí nạp 59
4.7 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 60
4.8 Kiểm tra bơm xăng 62
4.9 Kiểm tra kim phun 64
4.10 Kiểm tra hệ thống đánh lửa 66
4.11 Tìm Pan qua hệ thống tự chẩn đoán OBD 68
4.12 Pan động cơ 70
KẾT LUẬN 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO 73
Trang 12DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ECU Electronic Control Unit
EFI Electronic Fuel Injection
OBD On-Board Diagnostic
STA Starter Signal
ISC Idle Speed Control
DLC Data Link Connector
TDCL Toyota Diagnostic Communications Link
IC Integrated Circuit
IGF Ignition Fail
IGT Ignition Timing
A/F Air/ Fuel Ratio
DTC Diagnostic Trouble Codes
Trang 13DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Phần động cơ và khung nhìn từ bên trái 4
Hình 2.2: Phần động cơ và khung nhìn từ bên phải 4
Hình 2.3: Phần động cơ nhìn từ phía trên 5
Hình 2.4: Phần khung nhìn từ phía trước 5
Hình 2.5: Phần khung nhìn từ phía sau 6
Hình 2.6: Sa bàn động cơ 6
Hình 2.7: Hộp cầu chì 7
Hình 2.8: Động cơ TOYOTA 3S-FE trên xe TOYOTA CORONA 8
Hình 2.9: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ Toyota 3S-FE 10
Hình 2.10: Sơ đồ vị trí chân ECU 11
Hình 3.1: Khái quát hệ thống phun xăng điện tử EFI 15
Hình 3.2: Bộ đo gió van trượt kiểu điện áp giảm 17
Hình 3.3: Cấu tạo bộ đo gió van trượt loại điện áp giảm 18
Hình 3.4: Sơ đồ chân của bộ đo gió van trượt loại điện áp giảm 18
Hình 3.5: Đường đặc tính của bộ đo gió van trượt loại điện áp giảm 19
Hình 3.6: Vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp trong bộ đo gió 20
Hình 3.7: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ không khí nạp 20
Hình 3.8: Đồ thị đường đặc tính cảm biến nhiệt độ khí nạp 21
Hình 3.9: Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ khí nạp 21
Hình 3.10: Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính 22
Hình 3.11: Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính có tiếp điểm cầm chừng 22
Hình 3.12: Sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí bướm ga 23
Hình 3.13: Đường đặc tính cảm biến vị trí bướm ga 23
Hình 3.14: Cảm biến oxy 24
Hình 3.15: Cấu tạo cảm biến Oxy 24
Hình 3.16: Quy đổi điện áp và tỷ lệ A/F của cảm biến Oxy 25
Hình 3.17: Đường đặc tính của cảm biến Oxy 25
Trang 14Hình 3.18: Sơ đồ mạch điện cảm biến Oxy 26
Hình 3.19: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 26
Hình 3.20: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát 27
Hình 3.21: Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 27
Hình 3.22: Đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 28
Hình 3.23: Tín hiệu G, Ne 28
Hình 3.24: Sơ đồ mạch điện và xung tín hiệu của cảm biến G, Ne 29
Hình 3.25: Mạch cấp nguồn ECU điều khiển bằng khóa điện 30
Hình 3.26: Sơ đồ mạch khởi động Tín hiệu STA (Máy khởi động) 30
Hình 3.27: Sơ đồ mạch khởi động Tín hiệu NSW (Máy khởi động) 31
Hình 3.28: Sơ đồ mạch nối mass 31
Hình 3.29: Sơ đồ mạch 5V 32
Hình 3.30: Sơ đồ khối hệ thống nhiên liệu trên động cơ 3S-FE 33
Hình 3.31: Cấu tạo của bơm nhiên liệu 33
Hình 3.32: Sơ đồ mạch điều khiển bơm nhiên liệu 34
Hình 3.33: Cấu tạo bộ lọc nhiên liệu 35
Hình 3.34: Cấu tạo bộ giảm rung động 36
Hình 3.35: Bộ giảm rung động 36
Hình 3.36: Bộ điều áp 37
Hình 3.37: Cấu tạo bộ điều áp 37
Hình 3.38: Đường đặc tính hoạt động của bộ điều áp 38
Hình 3.39: Kim phun 39
Hình 3.40: Cấu tạo kim phun 39
Hình 3.41: Xung điều khiển kim phun ứng với từng chế độ làm việc của động cơ 40 Hình 3.42: Kim phun khởi động lạnh 40
Hình 3.43: Mạch điều khiển kim phun khởi động lạnh 41
Hình 3.44: Sơ đồ mạch điện điều khiển kim phun 42
Hình 3.45: Sơ đồ mạch điện điều khiển đánh lửa 43
Hình 3.46: Tín hiệu thời điểm đánh lửa IGT 44
Trang 15Hình 3.47: Tín hiệu xác nhận đánh lửa IGF 44
Hình 3.48: Van ISC kiểu van xoay 45
Hình 3.49: Cấu tạo van điều khiển cầm chừng kiểu van xoay 46
Hình 3.50: Sơ đồ mạch điện điểu khiển cầm chừng dùng van xoay 46
Hình 3.51: Đèn check engine 47
Hình 3.52: Sơ đồ cấu tạo giắc chẩn đoán 48
Hình 4.1: Mạch cấp nguồn 51
Hình 4.2: Sơ đồ cấu tạo rơle chính 52
Hình 4.3: Kiểm tra điện trở, điện áp của bộ đo gió 54
Hình 4.4: Mạch điện của cảm biến vị trí bướm ga 55
Hình 4.5: Mạch điện cảm biến Oxy 57
Hình 4.6: Dạng sóng cảm biến oxy 58
Hình 4.7: Mạch điện cảm biến nhiệt độ không khí nạp 59
Hình 4.8: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nuớc mát 61
Hình 4.9: Mạch điện điều khiển bơm nhiên liệu 62
Hình 4.10: Mạch điện relay bơm xăng 63
Hình 4.11: Mạch điện điều khiển kim phun 65
Hình 4.12: Mạch điện điều khiển đánh lửa 66
Hình 4.13: Mã lỗi trong hệ thống tự chẩn đoán 69
Hình 4.14: Bảng công tắc pan 71
Trang 16DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của động cơ Toyota 3S-FE 9
Bảng 2.2: Ký hiệu và tên gọi của các chân ECU 11
Bảng 4.1: Kiểm tra điện áp 49
Bảng 4.2: Giá trị điện trở của bộ đo gió 54
Bảng 4.3: Giá trị điện áp của bộ đo gió 54
Bảng 4.4: Giá trị điện trở của cảm biến bướm ga 56
Bảng 4.5: Giá trị điện áp của cảm biến bướm ga 56
Bảng 4.6: Giá trị tiêu chuẩn của cảm biến nhiệt độ khí nạp 60
Bảng 4.7: Giá trị điện áp giữa cực THW và E2 61
Bảng 4.8: Giá trị tiêu chuẩn của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 61
Bảng 4.9: Bảng mã hư hỏng 69
Bảng 4.10:Pan động cơ 71
Trang 17CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài
Trong xu hướng phát triển của xã hội hiện đại, Việt Nam coi công nghệ kỹ thuật ô tô là ngành quan trọng, cần ưu tiên phát triển để góp phần công nghiệp hóa đất nước Hơn thế nữa, hiện nay các hãng ô tô nước ngoài đầu tư của vào Việt Nam đang phát triển khá nhanh, do đó ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô được đưa vào danh mục các ngành “nóng” về nhu cầu lao động, và nhanh chóng trở thành xu thế lựa chọn ngành học cho các bạn trẻ
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh là nơi đào tạo ra những
kỹ sư, giáo viên kỹ thuật được trang bị đầy đủ kiến thức và đáp ứng được nhu cầu xã hội hiện nay Để có được kết quả đó, nhà trường không ngừng nâng cao và cải tiến phương pháp dạy và học Không chỉ được học lý thuyết mà còn được trực tiếp thực hành trên những mô hình rất trực quan và sinh động Được sự cho phép của nhà trường, chúng em là sinh viên năm cuối của Khoa Cơ khí Động lực nhận thấy để phục
vụ tốt hơn cho công tác giảng dạy, và tìm hiểu rõ hơn về các hệ thống trên ô tô, chúng
ta cần phải có thêm nhiều mô hình để học tập và nghiên cứu Do đó chúng em đã
chọn đề tài: Thi công mô hình động cơ TOYOTA 3S-FE, với sự hướng dẫn của
Th.S Nguyễn Kim
Ngoài ra, nhằm cập nhật những công nghệ mới và tăng tính trực quan hóa trong giảng dạy và học tập, với mục đích nâng cao chất lượng dạy và học Mô hình này được thiết kế và chế tạo gồm phần động cơ và phần sa bàn với đầy đủ hệ thống điện của động cơ Bên cạnh đó còn có các bài thực hành được thiết kế giúp cho việc giảng dạy và học tập trên mô hình đạt kết quả cao nhất Qua đó góp phần vào sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước
Trang 181.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
1.2.1 Mục tiêu
Nghiên cứu mô hình thực tế với đầy đủ các bộ phận động cơ, sa bàn và hệ thống điện cùng các cảm biến, tạo điều kiện thuận lợi để hiểu rõ hơn về vị trí, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các cơ cấu trên động cơ
Củng cố lại các kiến thức đã được học, ôn tập lại các bài thực hành trên
mô hình
Rèn luyện các kỹ năng phun sơn, hàn, mài, cắt đúng kỹ thuật
Nâng cao khả năng xử lý, kiểm tra, chẩn đoán, sửa chữa khi động cơ có vấn đề
1.2.2 Nhiệm vụ
Thu thập tài liệu về động cơ Toyota 3S – FE
Tìm kiếm các thông số tháo lắp, kiểm tra áp suất buồng đốt để xác định tình trạng động cơ
Xác định các bộ phận hư hỏng
Sơn và làm mới lại khung và mô hình động cơ
Biên soạn các bài tập thực hành phục vụ cho việc giảng dạy
1.3 Phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành được đề tài nhóm đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
Phương pháp tham khảo tài liệu do thầy cung cấp và các tài liệu giáo trình đã học, đồng thời nhóm có tham khảo một số tài liệu và video trên internet
Tham khảo ý kiến của các thầy và bạn bè để học hỏi những kinh nghiệm của thầy cô, bạn bè trong việc thi công và thiết kế mô hình
Phương pháp quan sát và thực nghiệm để có thể kiểm tra, vận hành động cơ
và biên soạn các bài thực hành một cách có hiệu quả
1.4 Các bước thực hiện
Tham khảo tài liệu liên quan đến động cơ TOYOTA 3S-FE
Kiểm tra và đo đạc để xác định hư hỏng
Trang 19 Sơn và làm mới khung và mô hình động cơ
Sửa chữa và thay thế các bộ phận hư hỏng
Thiết kế và bố trí lại sa bàn
Thiết kế các chi tiết phụ
Hoàn thiện lại mạch điện
Làm mới các điểm cực trên sa bàn
Tiến hành nổ máy thử nghiệm
Tiến hành đo đạc kiểm tra và thu thập các thông số
Nghiệm thu các thông số kiểm tra
Biên soạn các bài giảng thực hành cho mô hình
Viết thuyết minh
Trang 20CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH 2.1 Cấu tạo mô hình
Hình 2.1: Phần động cơ và khung nhìn từ bên trái
Hình 2.2: Phần động cơ và khung nhìn từ bên phải
Trang 21Hình 2.3: Phần động cơ nhìn từ phía trên
Hình 2.4: Phần khung nhìn từ phía trước
Trang 22Hình 2.5: Phần khung nhìn từ phía sau
Hình 2.6: Sa bàn động cơ
1 Giắc nối chẩn đoán (check connector)
2 Bảng chân ECU động cơ
3 Đồng hồ tableau
4 Đồng hồ đo áp suất nhiên liệu
5 Contact máy
Trang 23Hình 2.7: Hộp cầu chì
2.2 Phần mô hình động cơ
Mô hình Động Cơ gồm có các bộ phận sau:
- Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính
- Cảm biến lưu lượng khí nạp
- Cảm biến nhiệt độ khí nạp
- Cảm biến Oxy
- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
- Cảm biến áp suất nhớt
- Tín hiệu G, Ne từ bộ chia điện
- Công tắc nhiệt điều khiển quạt làm mát
- 4 kim phun nhiên liệu
- Bô bin và Igniter
- Kim phun khởi động lạnh
- Van điểu khiển tốc độ cầm chừng ISC
- ECU Động Cơ 3S-FE
- Các relay điều khiển quạt,bơm xăng, relay EFI, relay chính, relay ST
- Đầu chuẩn đoán OBD
- Công tắc máy
- Quạt làm mát
Trang 242.3 Giới thiệu khái quát động cơ TOYOTA 3S-FE
Hình 2.8: Động cơ TOYOTA 3S-FE trên xe TOYOTA CORONA
Động cơ 3S-FE là loại động cơ thẳng hàng, 4 xy lanh, dung tích 2 lít,16 valve, thứ tự số xylanh là 1-2-3-4 tính từ đằng trước, thứ tự đánh lửa 1- 3- 4- 2 Động cơ này được hãng TOYOTA phát triển năm 1986 đến năm 2000
Động cơ được dùng phổ biến trên xe Camry đời 1987 đến 1991, Celica T160/ T180/ T200, Carina ED đời 1990-1992, Carina E đời 1993-1998, Corona T170/T190, Avenis đời 1997-2000, RAV4 đời 1994-2000 và Picnic/ Ipsum đời 1996-2002 Động
cơ này cũng được dùng cho một số xe MR2 MK2 do mô men xoắn của nó phù hợp với xe hộp số tự động
Trang 25THÔNG SỐ KỸ THUẬT Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của động cơ Toyota 3S-FE
Trang 262.4 Sơ đồ mạch điện và sơ đồ vị trí chân ECU
2.4.1 Sơ đồ mạch điện
Hình 2.9: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ Toyota 3S-FE
Trang 272.4.2 Sơ đồ vị trí chân ECU
Hình 2.10: Sơ đồ vị trí chân ECU
Bảng 2.2: Ký hiệu và tên gọi của các chân ECU
Kí hiệu Tên gọi
E01 Mass của kim phun
E02 Mass của kim phun
E2 Mass của các cảm biến
STA Tín hiệu khởi động
NSW Tín hiệu điều khiển công tắc khởi động
trung gian ISC1 Tín hiệu điều khiển tốc độ cầm chừng
No.1 ISC2 Tín hiệu điều khiển tốc độ cầm chừng
No.2 IGT Tín hiệu thời điểm đánh lửa
IGF Tín hiệu xác nhận đánh lửa
G1 Tín hiệu góc trục khuỷu
NE Tín hiệu số vòng quay động cơ
VF Cực xác định tỉ số A/F
Trang 28T Đến giắc kiểm tra mã lỗi
IDL Tín hiệu tốc độ cầm chừng
OX Tín hiệu cảm biến oxy
OX2 Tín hiệu cảm biến oxy phụ
W Điều khiển đèn check ở bảng đồng hồ
tableau SPD Tín hiệu tốc độ xe
THA Tín hiệu nhiệt độ khí nạp
THW Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát
VC Điện áp 5V cung cấp cho các cảm biến BATT Dương thường trực của ECU
+B Dương cung cấp cho ECU sau rơ le
chính +B1 Dương cung cấp cho ECU sau rơ le
chính VCC Nguồn 5V cấp từ ECU
#10 Cực kim phun nối về ECU
#20 Cực kim phun nối về ECU
VTA Tín hiệu vị trí bướm ga
FC Tín hiệu điều khiển rơ le bơm
THG Tín hiệu nhiệt độ luân hồi khí thải
Trang 292.5 Yêu cầu trước khi thi công mô hình
- Sinh viên phải hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các hệ thống và các cảm biến trên động cơ Toyota 3S-FE trước khi thi công trên mô hình
- Sinh viên phải nhận biết được cấu tạo tổng quát các bộ phận trên mô hình
- Điện áp sử dụng cho mô hình là 12V (chú ý: không được phép lắp ắc quy vào động cơ sai cực tính)
- Sử dụng nhiên liệu xăng không chì
- Khi tháo các bộ phận phải sắp xếp theo thứ tự, bảo quản cẩn thẩn tránh bị mất, nhầm lẫn
- Chú ý yêu cầu làm mát và bôi trơn trên động cơ
- Đặc biệt quan tâm đến vấn đề chống cháy nổ và an toàn lao động khi sử dụng mô hình
- Không tự ý xử lý khi bị sự cố nghiêm trọng, phải thông báo ngay với thầy hướng dẫn
Trang 30CHƯƠNG 3 KHÁI QUÁT HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
EFI TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S-FE 3.1 Tổng quan hệ thống phun xăng điện tử EFI
3.1.1 Giới thiệu
Những năm của thập kỷ 60, bộ chế hòa khí được sử dụng phần lớn trong các hệ thống phân phối nhiên liệu Cho đến năm 1971, Toyota đã phát triển hệ thống phun xăng được điều khiển hoàn toàn bằng điện tử EFI Hệ thống có cấu trúc đơn giản dễ dàng trong việc bảo dưỡng và sửa chữa hơn
Hệ thống phun xăng điện tử được ra đời nhằm khắc phục những bất lợi của hệ thống phun xăng kiểu cơ khí, nó có ưu điểm loại bỏ hoàn toàn việc định lượng và phân phối nhiên liệu bằng cơ khí, đáp ứng được các nhu cầu hiện nay về việc giảm thiểu khí thải gây ô nhiêm môi trường và ít tiêu hao nhiên liệu hơn
Hệ thống phun xăng điện tử có các đặc điểm là một hệ thống phun xăng đơn điểm hoặc đa điểm, áp suất kim phun không đổi, kim phun phun gián đoạn và có chu kỳ,
để định lượng nhiên liệu phun bằng cách thay đổi thời gian mở kim phun
3.1.2 Khái quát hệ thống EFI
ECU động cơ tính toán khoảng thời gian phun cơ bản dựa vào hai tín hiệu sau: Tín hiệu của cảm biến lưu lượng khí nạp và tín hiệu tốc độ động cơ Đây là nền tảng cho việc tính toán dựa trên chương trình lưu trong bộ nhớ của ECU
Hộp ECU động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau về sự thay đổi của các chế độ hoạt động của động cơ như: Cảm biến lưu lượng khí nạp, góc quay trục khuỷu (G), tốc độ động cơ (Ne), tăng tốc- giảm tốc, nhiệt độ nước làm mát (THW), nhiệt độ khí nạp ( THA) Hộp ECU sử dụng các tín hiệu này để xác định thời điểm đánh lửa và thời gian phun cần thiết nhằm đạt được tỉ lệ nhiên liệu tối ưu phù hợp với điều kiện hoạt động của động cơ
Trang 31Hình 3.1: Khái quát hệ thống phun xăng điện tử EFI
3.1.3 Ưu điểm của hệ thống phun xăng EFI so với hệ thống phun nhiên liệu khác
a Có thể cấp hỗn hợp khí và nhiên liệu đồng đều đến từng xylanh
Do mỗi một xylanh đều có vòi phun riêng và do lượng phun được điều chỉnh chính xác bởi ECU theo sự thay đổi về tốc độ động cơ và tải trọng, nên có thể phân phối đều nhiên liệu đến từng xylanh Ngoài ra tỷ lệ hỗn hợp khí và nhiên liệu có thể điều chỉnh nhờ ECU bằng cách thay đổi thời gian mở của vòi phun Vì vậy hỗn hợp khí nhiên liệu được phân phối một cách tối ưu và đồng đều đến tất cả các xylanh
b Có thể đạt được tỷ lệ khí và nhiên liệu chính xác với tất cả các dải tốc độ động cơ
Ở hệ thống phun xăng điện tử EFI, hỗn hợp khí và nhiên liệu luôn được điều chỉnh một cách chính xác và liên tục luôn được cung cấp tại bất kỳ chế độ hoạt động nào của động cơ giúp cho việc kiểm soát khí hiểu quả hơn và ít tiêu hao nhiên liệu
c Đáp ứng kịp thời với sự thay đổi góc mở bướm ga
Khác với động cơ sử dụng chế hoà khí, Ở động cơ sử dụng hệ thống phun xăng điện tử EFI vòi phun được bố trí ở gần xy lanh và có áp suất nén vào khoảng 2 đến 3 kgf/cm2, cao hơn so với áp suất đường ống nạp và được phun qua một lỗ nhỏ nên dễ
Trang 32dàng tạo dạng sương mù Vì vậy, lượng phun thay đổi tương ứng với sự thay đổi của lượng khí nạp tuỳ theo sự đóng mở của bướm ga, nên hỗn hợp khí nhiên liệu phun vào trong các xylanh thay đổi ngay lập tức theo độ mở của bướm ga
d Hiệu chỉnh hỗn hợp khí nhiên liệu
Bù tại tốc độ thấp: Do nhiên liệu ở dạng sương mù tốt được phun ra bằng vòi phun khởi động lạnh khi động cơ khởi động nên khả năng tải tại tốc độ thấp tốt hơn Cũng như, do lượng không khí đầy đủ được hút vào qua van khí phụ, khả năng tải tốt được duy trì ngay lập tức sau khi khởi động
Cắt nhiên liệu khi giảm tốc: Trong quá trình giảm tốc, động cơ chạy với tốc độ cao ngay cả khi bướm ga đóng kín Do vậy, lượng khí nạp vào xylanh giảm xuống và
độ chân không trong đường nạp tăng lên Ở chế hoà khí, xăng bám trên thành của đường ống nạp sẽ bay hơi và vào trong xylanh do độ chân không của đường ống nạp tăng đột ngột, kết quả là một hỗn hợp quá đậm, quá trình cháy không hoàn toàn và làm tăng lượng cháy không hết (HC) trong khí xả Ở động cơ EFI, việc phun nhiên liệu bị loại bỏ khi bướm ga đóng và động cơ chạy tại tốc độ lớn hơn một giá trị nhất định, do vậy nồng độ HC trong khí xả giảm xuống và làm tiêu hao nhiên liệu
e Nạp hỗn hợp khí và nhiên liệu có hiệu quả
Ở chế hoà khí, dòng không khí bị thu hẹp tại họng khuếch tán để tăng tốc độ dòng khí, tạo nên độ chân không bên dưới họng khuếch tán
Đó là nguyên nhân hỗn hợp khí và nhiên liệu được hút vào trong xylanh trong hành trình đi xuống của piston Tuy nhiên họng khuếch tán làm cản trở dòng khí nạp
và đó là nhược điểm của động cơ Mặt khác, ở EFI một áp suất xấp xỉ 2 - 3 kgf/cm2
luôn được cung cấp đến động cơ để nâng cao khả năng phun sương của hỗn hợp khí
và nhiên liệu, do có thể làm đường ống nạp nhỏ hơn nên có thể lợi dụng quán tính của dòng khí nạp của hỗn hợp khí và nhiên liệu tốt hơn
Trang 333.2 Các cảm biến của hệ thống phun xăng điện tử EFI
3.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp
a Vị trí cảm biến trên động cơ
Hình 3.2: Bộ đo gió van trượt kiểu điện áp giảm
b Cấu tạo và chức năng
Động cơ 3S FE sử dụng bộ đo gió van trượt kiểu điện áp giảm, hình dạng và kết cấu tương tự như kiểu điện áp tăng chúng chỉ khác nhau về cách bố trí mạch điện Cảm biến lưu lượng khí nạp dùng trong động cơ để xác định lượng khí nạp, tín hiệu này được dùng để tính toán khoảng thời gian phun, góc đánh lửa sớm cơ bản
Trang 34Hình 3.3: Cấu tạo bộ đo gió van trượt loại điện áp giảm
c Nguyên lý hoạt đông
Không khí đi từ lọc gió qua cảm biến lưu lượng khí nạp, nó đẩy tấm đo mở ra cho đến khi lực tác dụng lên tấm đo cân bằng với lực của lò xo hồi
Chiết áp được nối đồng trục với tấm đo này, sẽ chuyển hóa lượng khí nạp thành tín hiệu điện áp (tín hiệu VS) gửi đến ECU Buồng giảm chấn và tấm giảm chấn có tác dụng ngăn không cho tấm đo rung động khi lượng khí nạp thay đổi đột ngột
Hình 3.4: Sơ đồ chân của bộ đo gió van trượt loại điện áp giảm
Trang 35Sơ đồ chân bộ đo gió van trượt kiểu điện áp giảm:
- VC: Nguồn 5V từ ECU cung cấp đến bộ đo gió
- E2: Mass cảm biến
- VS: Tín hiệu điện áp gửi về ECU để xác định lưu lượng không khí nạp
- THA: Tín hiệu điện áp gửi về ECU của cảm biến nhiệt độ khí nạp
- FC, E1: Tiếp điểm của bơm xăng
Khi lượng không khí nạp tăng thì con trượt dịch chuyển sang phải, tín hiệu điện
áp từ cực VS gửi về ECU sẽ giảm Điện áp ra tại cực VS sẽ luôn báo chính xác góc
mở của tấm đo, do đó báo chính xác lượng khí nạp
Hình 3.5: Đường đặc tính của bộ đo gió van trượt loại điện áp giảm
Trang 363.2.2 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp
a Vị trí cảm biến trên động cơ
Trên mô hình Động Cơ 3S-FE cảm biến nhiệt độ khí nạp được bố trí trong bộ đo
gió van trượt kiểu điện áp giảm
Hình 3.6: Vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp trong bộ đo gió
b Cấu tạo và chức năng
Cảm biến nhiệt độ không khí nạp được kí hiệu là THA, nó dùng để xác định mật
độ không khí nạp vào động cơ khi nhiệt độ không khí thay đổi ECU sẽ dùng tín hiệu này để xác định khối lượng không khí nạp vào động cơ
Phần chính của cảm biến nhiệt độ khí nạp là một chất bán dẫn có trị số nhiệt điện trở âm Khi nhiệt độ không khí nạp thấp thì điện trở của cảm biến cao và ngược lại
Hình 3.7: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ không khí nạp
Trang 37Hình 3.8: Đồ thị đường đặc tính cảm biến nhiệt độ khí nạp
c Nguyên lý hoạt động
Hình 3.9: Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ khí nạp
ECU lấy nhiệt độ 20oC làm nhiệt độ tiêu chuẩn, khi nhiệt độ không khí nạp cao hơn 20oC thì ECU sẽ điều khiển giảm lượng phun nhiên liệu và tăng lượng phun khi nhiệt độ thấp hơn 20oC
Nguồn điện cung cấp cho cảm biến là 5V, cung cấp qua một điện trở đến cực THA của cảm biến, khi điện trở của cảm biến thay đổi thì điện áp từ cực THA cũng thay đổi Từ đó bộ vi xử lý sẽ dùng tín hiệu THA để nhận biết nhiệt độ không khí nạp
Trang 383.2.3 Cảm biến vị trí bướm ga
a Vị trí cảm biến trên động cơ
Hình 3.10: Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính
b Cấu tạo và chức năng
Cảm biến vị trí bướm ga được bố trí ở thân bướm ga và được điều khiển bởi trục bướm ga, nó chuyển góc mở bướm ga thành một tín hiệu điện áp gửi về ECU, ECU
sử dụng tín hiệu này để nhận biết tải của động cơ, từ đó điều khiển lượng phun và thời điểm đánh lửa của động cơ
Hình 3.11: Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính có tiếp điểm cầm chừng
Trang 39c Nguyên lý hoạt đông
Nguồn điện từ ECU cung cấp cho cảm biến qua hai cực:
- 5V từ ECU đến cực VC của cảm biến
- 5V hoặc 12V qua một điện trở từ cực IDL của ECU đến cực IDL của cảm biến Khi bướm ga đóng hoàn toàn , cực IDL được nối với cực E2, nên điện áp tại cực IDL là 0V, tín hiệu này được ECU xác định
Khi cánh bướm ga mở, ECU dùng tín hiệu điện áp tại cực VTA để xác định từng
vị trí mở của bướm ga Tín hiệu điện áp tại cực VTA càng tăng khi bướm ga mở càng lớn Tín hiệu VTA phụ thuộc vào vị trí con trượt bên dưới, khi bướm ga mở càng lớn thì con trượt tiến gần tới cực VC, nên điện áp tại VTA gia tăng theo quy luật đường thẳng
Hình 3.12: Sơ đồ mạch điện của cảm biến vị trí bướm ga
Hình 3.13: Đường đặc tính cảm biến vị trí bướm ga
Trang 403.2.4 Cảm biến Oxy
a Vị trí cảm biến trên động cơ
Hình 3.14: Cảm biến oxy
b Cấu tạo và chức năng
Cảm biến Oxy được bố trí trên đường ống thải, nó dùng để nhận biết tỉ lệ không khí- nhiên liệu đậm hoặc nhạt hơn tỉ lệ lý thuyết Cảm biến Oxy phần chính gồm ZrO2
( Zirconium dioxyt), điện cực Platin và bộ xông cảm biến Một mặt của cảm biến tiếp xúc với khí thải và mặt còn lại tiếp xúc với khí trời
Hình 3.15: Cấu tạo cảm biến Oxy