Thiết kế chế tạo mô hình giảng dạy động cơ 1MZ FE camry 2002

TỔNG QUAN

Lý do chọn đề tài

Khoa học và công nghệ đang phát triển nhanh chóng, đặc biệt trong ngành ôtô Các quốc gia phát triển và đang phát triển đều chú trọng đầu tư vào ngành công nghiệp ôtô, vì sự phát triển này không chỉ thúc đẩy ngành ôtô mà còn tạo ra diện mạo mới cho nhiều lĩnh vực khác như cơ khí chế tạo, điện tử, điện, trang trí nội thất, cơ điện tử, điều khiển tự động và điện lạnh.

Việc phát triển ngành công nghiệp ôtô có tầm quan trọng lớn đối với nền kinh tế Việt Nam, vì vậy giảng dạy ngành cơ khí ôtô tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã được thực hiện hơn 35 năm qua Sự ứng dụng công nghệ trong ôtô ngày càng gia tăng, đòi hỏi phương pháp dạy học cũng cần phải đổi mới để phù hợp với sự phát triển này Việc phát huy tính tích cực của người học và khuyến khích tự học, kết hợp với sự hướng dẫn của giáo viên, đang được áp dụng rộng rãi Sự thay đổi này không chỉ cải thiện cách giảng dạy mà còn nâng cao chất lượng giáo dục thông qua việc áp dụng công nghệ và phương tiện kỹ thuật mới Đây là chủ trương của nhà nước nhằm đổi mới nội dung và phương pháp dạy học, chú trọng vào chất lượng hơn là số lượng Đặc biệt, trong ngành cơ khí ôtô, nghiên cứu và chế tạo mô hình phục vụ cho công tác dạy và học là nhu cầu cấp thiết của xã hội.

Để nâng cao chất lượng dạy và học, chúng tôi đã thiết kế mô hình động cơ 1MZ-FE của Toyota Camry 2002, kết hợp công nghệ mới và tính trực quan hóa trong giảng dạy Mô hình này bao gồm phần động cơ và sa bàn với hệ thống điện đầy đủ, nhằm giúp sinh viên dễ dàng tiếp thu kiến thức và nâng cao hiệu quả học tập.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

 Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên hướng dẫn sinh viên trong quá trình thực tập.

 Giúp cho sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào bài học thực hành.

Sinh viên có cơ hội quan sát mô hình một cách trực quan, giúp họ dễ dàng cảm nhận hình dạng và vị trí các chi tiết lắp đặt trong hệ thống phun xăng điện tử SFI.

 Giúp sinh viên kiểm tra và đo đạc các thông số của hệ thống phun xăng, đánh lửa trên động cơ 1MZ-FE Toyota Camry 2002.

 Góp phần hiện đại hóa phương tiện và phương pháp dạy thực hành trong giáo dục-đào tạo.

 Giúp sinh viên tiếp thu bài tốt hơn.

 Tổng quan về động cơ 1MZ-FE Toyota Camry 2002.

 Hệ thống điều khiển động cơ 1MZ-FE Toyota Camry 2002.

 Thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy động cơ

Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành đề tài, chúng tôi đã áp dụng nhiều phương pháp nghiên cứu, đặc biệt là tham khảo tài liệu và thu thập thông tin liên quan Chúng tôi học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô và bạn bè, cũng như nghiên cứu các mô hình giảng dạy cũ để tìm ra ý tưởng mới cho đề cương Bên cạnh đó, chúng tôi còn sử dụng phương pháp quan sát và thực nghiệm nhằm chế tạo mô hình và biên soạn tài liệu hướng dẫn một cách dễ hiểu nhất.

Giới hạn của đề tài

Việc thiết kế, thi công và thu thập tài liệu cần nhiều thời gian, kinh phí và kiến thức chuyên môn Vì vậy, đề tài này chỉ tập trung giải quyết một số vấn đề cụ thể.

 Thiết kế, thi công mô hình.

 Tổng quan về động cơ 1MZ-FE Toyota Camry 2002.

 Hệ thống điều khiển động cơ 1MZ-FE Toyota Camry 2002.

Các bước thực hiện

- Thiết kế khung đỡ động cơ và gá đặt động cơ.

- Thiết kế sa bàn và cách bố trí các chi tiết trên sa bàn.

- Thiết kế các chi tiết phụ.

- Tiến hành đo đạc, kiểm tra, thu thập các thông số.

- Nghiệm thu các thông số kiểm tra.

Kế hoạch nghiên cứu

Đề tài được thực hiện trong vòng 14 tuần, các công việc được bố trí như sau:

- Thu thập tài liệu, xác định nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, xác định mục tiêu nghiên cứu, phân tích tài liệu liên hệ.

- Chỉnh sửa của giáo viên hướng dẫn.

GIỚI THIỆU MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ 1MZ-FE

Cấu tạo mô hình hệ thống điện điều khiển động cơ 1MZ-FE Toyota Camry 2002

Mô hình gồm 3 phần chính:

Khung mô hình được thiết kế để lắp đặt các chi tiết như động cơ, thùng nhiên liệu, két nước, sa bàn và ECM Kích thước của khung tuân theo tiêu chuẩn của xưởng động cơ, giúp việc bố trí động cơ trên mô hình trở nên thuận lợi và dễ dàng sắp xếp trong xưởng Thiết kế này không chỉ đảm bảo tính thẩm mỹ mà còn tạo sự thống nhất giữa các mô hình trong xưởng Hơn nữa, khung mô hình còn hỗ trợ sinh viên trong việc di chuyển một cách an toàn trong quá trình thực tập.

Mô hình được thiết kế theo kích thước tiêu chuẩn của xưởng động cơ, đảm bảo tính thẩm mỹ và sự thống nhất với các mô hình khác trong xưởng.

Hình 2.1: Hình chiếu trục đo khung gá đặt động cơ

Hình 2.2: Hình chiếu đứng khung gá đặt động cơ

Hình 2.4: Mô hình từ phảiHình 2.3: Hình chiếu bằng khung gá đặt động cơ

Hình 2.5: Mô hình từ trái

Bảng chân giắc ECM được thiết kế trực quan, tương ứng với các chân trong ECM, giúp người học dễ dàng kiểm tra các thông số như điện trở và điện áp Hơn nữa, hộp rơle cũng được sắp xếp trên bề mặt sa bàn để thuận tiện cho việc thực hành.

Hình 2.6: Mô hình từ trên

Các bộ phận chính của sa bàn:

1 Táp lô bao gồm các đồng hồ và các đèn báo.

2.1.3 Phần động cơ, ECM và hộp rờ le Động cơ 1MZ-FE trên xe Camry đời 2002 được thiết kế nhỏ gọn với hệ thống phun xăng độc lập SFI kết hợp với hệ thống đánh lửa trực tiếp (Direct Ignition System) mỗi cuộn dây tích hợp IC đánh lửa cho mỗi xy lanh.

Trên động cơ có các bộ phận sau:

 Cảm biến đo gió loại dây nhiệt ( Mass Air Flow Meter).

 Cảm biến vị trí cánh bướm ga (Throttle Position Sensor).

 Cảm biến vị trí bàn đạp ga (Accelerator Pedal Position Sensor).

 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (Intake Air Temperature Sensor).

 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (Engine Coolant Temperature Sensor).

 Cảm biến vị trí van EGR ( EGR Valve Position Sensor).

 Cảm biến Oxy 2 nhánh 1 (Heated Oxygen Sensor 2 bank 1).

 Cảm biến Oxy 2 nhánh 2 (Heated Oxygen Sensor 2 bank 2).

 Cảm biến kích nổ (Knock Sensor).

 Cảm biến tỉ lệ hòa khí 1 nhánh 1 (Air Fuel Ration Sensor 1 bank 1).

 Cảm biến tỉ lệ hòa khí 2 nhánh 1(Air Fuel Ration Sensor 1 bank 1).

 Cảm biến vị trí trục khuỷu (Crankshaft Position Sensor)

 Cảm biến vị trí trục cam (Camshaft Position Sensor).

 Cảm biến tốc độ xe (Vehicle Speed Sensor)

 Cảm biến áp suất hơi nhiên liệu (Vapor Pressure Sensor).

 Cảm biến nhiệt độ khí EGR (EGR Temperature Sensor).

 Các cơ cấu chấp hành:

 Hệ thống đánh lửa sớm điện tử và bugi.

 Hệ thống điều khiển bướm ga thông minh.

 Hệ thống điều khiển nạp khí.

 Hệ thống tuần hoàn khí xả.

 Hệ thống điều khiển chiều dài đường ống nạp ACIS.

 Hệ thống điều khiển bơm nhiên liệu.

 Hệ thống điều khiển sấy cảm biến hòa khí.

 Hệ thống điều khiển sấy cảm biến oxy.

 Hệ thống kiểm soát bốc hơi nhiêu liệu.

 Đèn báo lỗi “check engine”.

 Các van điện từ của hệ thống VVT-i và hộp số tự động.

Ngoài ra trên động cơ còn có các bộ phận khác như: các đường ống nhiên liệu, đường ống nước làm mát, máy phát điện,

Sơ đồ mạch điện

Hình 2.8: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 1MZ-FE

Tổng quan về ECM và sơ đồ chân ECM

ECM (Electronic Control Module) kiểm soát và điều khiển các hệ thống khí thải, nhiên liệu, đánh lửa và nhiều hệ thống khác trên xe bằng cách sử dụng tín hiệu đầu vào từ các thiết bị khác nhau Nó xử lý các tín hiệu này và chuyển đổi thành tín hiệu đầu ra để điều khiển hoạt động của động cơ, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho mọi điều kiện hoạt động ECM cũng có chức năng chạy dự phòng (Fail-Safe) để sử dụng trong trường hợp cảm biến hoặc công tắc gặp lỗi, cho phép xe vẫn hoạt động dựa trên các giá trị đã được lập trình sẵn Khi phát hiện lỗi trong hệ thống, ECM sẽ thông báo bằng cách nháy sáng đèn MIL (Malfunction Indicator Light).

ECM có khả năng tự chẩn đoán và khi hệ thống điều khiển động cơ gặp sự cố, nó sẽ xuất mã lỗi DTC (Data Trouble Code) thông qua việc chẩn đoán cầm tay hoặc sử dụng máy quét.

Hình 2.9: Sơ đồ chân ECM thực tế

Hình 2.10:Sơ đồ chân ECM

Bảng 2.1: Bảng giải thích ý nghĩa từng chân

BATT Dương thường trực của ECM

IGSW Tín hiệu báo bật công tắc IG

+B Dương cấp cho ECM sau rờ le chính

+B2 Dương cấp cho ECM sau rờ le chính

+BM Dương cấp cho mô tơ điều khiển bướm ga

FC Tín hiệu điều khiển rờ le bơm xăng

VC Điện áp 5V cung cấp cho các cảm biến

VTA1 Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga (dùng điểu khiển động cơ)

VTA2 là tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga, được sử dụng để phát hiện hư hỏng VPA là tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp ga, có vai trò điều khiển động cơ VPA2 cũng là tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp ga, nhưng chủ yếu dùng để chẩn đoán hư hỏng Cuối cùng, VCPA cung cấp nguồn cho cảm biến vị trí bàn đạp ga, phục vụ cho việc điều khiển động cơ.

VCPA2 Nguồn cảm biến vị trí bàn đạp ga (dùng chuẩn đoán hư hỏng) M+, M- Tín hiệu điều khiển mô tơ bướm ga

VG Tín hiệu cảm biến đo khối lượng gió

NE+ Tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu

NE- Mass tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu và trục cam

G22+ Tín hiệu cảm biến vị trí trục cam

THA Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp

THW Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát

STA Tín hiệu khởi động

IGT 1, 2, 3, 4, 5, 6 Tín hiệu điều khiển đánh lửa máy 1, 2, 3, 4, 5, 6

IGF1 Phản hồi tín hiệu đánh lửa

ACIS Tín hiệu điều khiển chiều dài đường ống nạp

AICV Van điều khiển hệ thống nạp khí

KNK 1,2 Tín hiệu cảm biến kích nổ 1,2

EKNK 1,2 Mass tín hiệu cảm biến kích nổ 1,2

TACH Tín hiệu tốc độ động cơ

SIL Tín hiệu chuẩn đoán OBD II

STP Công tắc đèn phanh

MREL Tín hiệu điều khiển rờ le chính EFI

EGR Van tuần hoàn khí xả

THG Cảm biến nhiệt độ EGR

EGLS Cảm biến vị trí EGR

SPD Tín hiệu tốc độ xe

HT1 Tín hiệu sấy dây cảm biến oxy 1

HT2 Tín hiệu sấy dây cảm biến oxy 2

TC Chân TC của DLC3

E2 Mass của các cảm biến

E03 Mass dây sấy cảm biến oxy

E04 Mass dây sấy cảm biến A/F nhánh phải

E05 Mass dây sấy cảm biến A/F nhánh trái

EPA Mass cảm biến vị trí bàn đạp ga (dùng điều khiển động cơ)

EPA2 Mass cảm biến vị trí bàn đạp ga (dùng chuẩn đoán hư hỏng)

E2G Mass của cảm biến đo gió dây nhiệt

ME01 Mass bướm ga điện tử

2.3.3 Tên, kí hiệu chân ECM và bảng giá trị điện áp:

Bảng 2.2: Bảng kí hiệu chân ECM và bảng giá trị điện áp:

Tên và kí hiệu Điều kiện Điện áp chuẩn (V)

BATT(E7-2)-E1(E8-1) Luôn luôn 9-14 +BM(E7-6)-ME01(E8-4) Luôn luôn 9-14 IGSW(E6-9)-E1(E8-1) Luôn luôn 9-14

ON, bướm ga đóng hoàn toàn

ON, bướm ga mở hoàn toán

ON, bướm ga đóng hoàn toàn

ON, bướm ga mở hoàn toán

Chạy cầm chừng Dạng xung

Chạy cầm chừng, công tắc A/C OFF

ON, bàn đạp ga hết cở

On, nhả bàn đạp ga

VCPA(E6-26)-EPA(E6-28) Công tắc máy

VCPA2(E6-27)-EPA2(E6-29) Công tắc máy

Dạng xung (xem biểu đồ) G22+(E8-27)-NE-(E10-34)

Dạng xung (xem biểu đồ)

Chạy cầm chừng, nhiệt độ khí nạp ở

STA(E9-9)-E1(E8-1) Đang quay 9.0 hoặc hơn

ON Chạy cầm chừng Dạng xung

Dạng xung (xem biểu đồ)

IGF1(E10-23)-E1(E8-1) Chạy cầm Dạng xung

KNK1(E9-1)-E1(E8-1) Chạy cầm chừng Dạng xung

KNK2(E9-2)-E1(E8-1) Chạy cầm chừng Dạng xung

TACH(E6-5)-E1(E8-1) Chạy cầm chừng Dạng xung

SIL(E6-18)-E1(E8-1) Trong quá trình chạy Dạng xung

ON, nhả bàn đạp ga

HAFR(E9-5)-E05(E9-7) Chạy cầm chừng Dưới 3

Chạy cầm chừng, nhiệt độ khí EGR

ON, áp suất chân không đạt 0 kPa đến van EGR

ON, áp suất chân không đạt 17.3 kPa đến van EGR

Duy trị tốc độ động cơ 2.500v/ph khoảng 90 giấy sau khi làm ấm

Duy trị tốc độ động cơ 2.500v/ph khoảng 90 giây sau khi làm ấm

ON, lái xe chạy chậm

2.3.4 Tổng quan về hộp rờ le

Hộp rờ le được thiết kế trong khung động cơ cùng với ECM, đảm bảo an toàn và bảo vệ khỏi hư hỏng do điều kiện môi trường Hộp rờ le bao gồm nhiều loại rờ le như rờ le EFI, rờ le bơm, rờ le an toàn, rờ le đề, rờ le quạt, cùng với các cầu chì như cầu chì tổng, cầu chì quạt và cầu chì EFI.

2.3.5 Biểu đồ dạng xung của các tín hiệu

2.3.5.1 Biểu đồ 1- Tín hiệu IGT và IGF

Hình 2.12:Tín hiệu IGT và IGFHình 2.11: Hộp rờ le động cơ 1MZ-FE

2.3.5.2 Biểu đồ 2- Tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu và vị trí trục cam

Hình 2.13: Tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu và trục cam

2.3.5.3 Biểu đồ 3- Tín hiệu kim phun

Hình 2.14: Tín hiệu kim phun

2.3.5.4 Biểu đồ 4-Tín hiệu cảm biến oxy

Hình 2.15: Tín hiệu cảm biến oxy

2.3.5.5 Biểu đồ 5-Tín hiệu cảm biến kích nổ

Hình 2.16: Tín hiệu cảm biến kích nổ

2.3.5.6 Biểu đồ 6-Tín hiệu cảm biến tốc độ xe

Hình 2.17: Tín hiệu cảm biến tốc độ xe

2.3.5.7 Biểu đồ 7-Tín hiệu chân M+ với chần ME01 của ECM

Hình 2.18: Tín hiệu chân M+ với chần ME01 của ECM

2.3.5.8 Biểu đồ 8-Tín hiệu chân M- với chân ME01 của ECM

Hình 2.19: Tín hiệu chân M- với chần ME01 của ECM

2.3.5.9 Biểu đồ 9-Van điều khiển ngắt mở chân không

Hình 2.20: Van điều khiển ngắt mở chân không

2.3.5.10 Biểu đồ 10-Tín hiệu tốc độ động cơ

Hình 2.21: Tín hiệu tốc độ động cơ

2.3.5.11 Biểu đồ 11-Tín hiệu van điều khiển dầu phối khí trục cam

Hình 2.22: Tín hiệu van điều khiển dầu phối khí trục cam

2.3.5.12 Biểu đồ 12-Tín hiệu điều khiển mạng can giữa 2 cưc CANH-E1

Hình 2.23: Tín hiệu điều khiển mạng can giữa 2 cực CANH-E1

2.3.5.13 Biểu đồ 13-Tín hiệu điều khiển mạng can giữa 2 cực CANL-E1

Hình 2.24: Tín hiệu điều khiển mạng can giữa 2 cực CANL-E1

2.3.6 Sơ đồ giắc nối và cảm biến

2.3.6.1 Cảm biến lưu lượng gió loại MAF (giắc cái)

Hình 2.25: Cảm biến lưu lượng gió loại MAF

2.3.6.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (giắc cái)

Hình 2.26: Cảm biến nhiệt độ khí nạp

2.3.6.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (giắc cái)

Hình 2.27: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

2.3.6.4 Cảm biến vị trí bướm ga (giắc cái)

Hình 2.28: Cảm biến vị trí bướm ga

2.3.6.5 Cảm biến OXY (giắc cái)

2.3.6.6 Cảm biến kích nổ (giắc cái)

Hình 2.30: Cảm biến kích nổ

2.3.6.7 Cảm biến vị trí trục khuỷu (giắc cái)

Hình 2.31: Cảm biến vị trí trục khuỷu

2.3.6.8 Cảm biến vị trí trục cam (giắc đực)

Hình 2.32: Cảm biến vị tri trục cam

2.3.6.9 Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Hình 2.33: Cảm biến vị trí bàn đạp ga

2.3.6.10 Giắc nối IC đánh lửa (giắc cái)

Hình 2.34: Giắc nối IC đánh lửa

Vị trí và sơ đồ các bộ phận của hệ thống điện điều khiển động cơ trên xe

2.4.1 Vị trí các bộ phận hệ thống điều khiển động cơ

Hình 2.35:Vị trí tổng quát các bộ phận trên động cơ

2.4.2 Sơ đồ các bộ phận của hệ thống điều khiển động cơ

Hình 2.36:Sơ đồ tổng quát các bộ phận trên động cơ

Hướng dẫn sử dụng mô hình động cơ 1MZ-FE Toyota Camry 2002

2.5.1 Yêu cầu khi sử dụng:

 Sinh viên phải được học về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điện điều khiển động cơ trước khi thao tác trên mô hình.

 Sinh viên phải tham khảo phần cấu tạo tổng quan mô hình.

 Có thái độ nghiêm túc trong học tập, những điều chưa biết hoặc chưa nắm rõ nguyên lý hoạt động của các hệ thống thì không được tự ý làm.

 Điện áp sử dụng cho mô hình là 12V, chú ý khi lắp accu vào động cơ phải đúng cực tính.

 Đặc biệt quan tâm tới vấn đề phòng chống cháy nổ và an toàn lao động khi sử dụng mô hình.

 Biết cách sử dụng các thiết bị kiểm tra như đồng hồ vạn năng VOM, máy đo sóng…

2.5.2 Các thao tác khi sử dụng:

 Khi công tắc ở vị trí IG thì đèn “check engine” phải sáng.

 Khi động cơ hoạt động thì đèn “check engine” phải tắt.

Khi kiểm tra hư hỏng hệ thống điều khiển động cơ và các cảm biến, cần chú ý đến mạch cấp nguồn, mạch nối đất và số chân Điều quan trọng là không được nhầm lẫn các chân giữa các hệ thống khác nhau.

 Sau khi khởi động, động cơ hoạt động ta có thể tiến hành kiểm tra các đơn nguyên học tập.

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 1MZ-FE TOYOTA CAMRY 2002

Mô tả chung

3.1.1 Tổng quan Động cơ V6 1MZ-FE được dùng trên các xe Toyota Camry 2002, Lesux RX300, thuộc loại động cơ V6, 6 xy lanh xếp thành hình chữ V, lệch nhau 60 0 Dung tích xy lanh 3 lít, với 2 trục cam được bố trí trên nắp máy (DOHC), 24 van xả và van nạp ( 2 van xả và 2 van nạp cho mỗi xy lanh ) Công suất 160 mã lực, 3.0V có tốc độ tối đa

225 km/h và đạt tới 100 km/h trong vòng 8,7 giây.

Động cơ được trang bị sáu xy lanh, được đánh số từ 1 đến 6, với các xy lanh bên phải là 1, 3, 5 và bên trái là 2, 4, 6 Thứ tự đánh lửa diễn ra theo trình tự 1-2-3-4-5-6 Đỉnh xy lanh và pít tông được làm từ hợp kim nhôm, giúp tăng khả năng chịu nhiệt độ cao, trong khi các bugi được bố trí ở trung tâm các buồng đốt Động cơ này còn tích hợp nhiều tính năng mới, góp phần nâng cao hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí thải.

Hệ thống điều khiển cánh bướm ga thông minh ETCS-i (Electronic Throttle

Hệ thống điều khiển nạp khí AICV.

Hệ thống điều khiển mở xu páp thông minh VVT-i (Variable Vale Timing- intelligient).

Hệ thống điều khiển chiều dài đường ống nạp ACIS (Acoustic Control Indicator System).

3.1.2 Thông số kỹ thuật động cơ 1MZ-FE

Bảng 3.1: Bảng thông số kỹ thuật động cơ 1MZ-FE

Tên gọi Tính năng kỹ thuật

Số xylanh và kiểu động cơ 6 xylanh kiểu V

Cách bố trí van 24-van DOHC, dẫn động bằng đai và xích

Kiểu buồng đốt Loại Pentroof

Kiểu ống góp hút xả Đối xứng

Hệ thống nhiêu liệu SFI (Sequential Fuel Infection)

Thể tích công tác cm 3 (cu.in.) 2995(182.8)

Khoảng chạy và đường kính xylanh mm (in.) 87.5x83.0

Công suất cực đại(SAE-

Mô men xoắn cực đại 283 N.m 4400 v/ph

Mở 46 0 BBDC Đóng 2 0 ATDC Thứ tự đánh lửa 1-2-3-4-5-6

Chỉ số octan lý thuyết 91 hoặc cao hơn

Trọng lượng động cơ Kg 158

Loại dầu theo độ nhớt API, SJ, SL, EC hoặc ILSAC

Hệ thống điều khiển điện động cơ

Hệ thống điều khiển động cơ được phân thành ba nhóm chính: cảm biến, ECM và cơ cấu chấp hành ECM đảm nhiệm nhiều chức năng quan trọng, bao gồm điều khiển EFI, ESA, ISC, cùng với các chức năng an toàn, dự phòng và những chức năng khác.

3.2.2 Các cảm biến của hệ thống phun xăng 1MZ-FE

3.2.2.1 Cảm biến lưu lượng gió loại dây nhiệt (Mass Air Flow Sensor)

Hình 3.1: Hình dạng cảm biến đo gió dây nhiệt

Bộ đo lưu lượng khí nạp được đặt trên đường không khí nạp như hình vẽ.

Hình 3.2: Sơ đồ mạch điện cảm biến MAF

Dòng điện chạy qua dây sấy làm nóng cảm biến, trong khi không khí đi qua làm mát dây, phụ thuộc vào khối lượng không khí nạp vào Bằng cách điều chỉnh dòng điện để giữ nhiệt độ dây ổn định, có thể đo lượng khí nạp qua dòng điện, sau đó chuyển đổi thành điện áp gửi về ECM Cảm biến lưu lượng khí nạp loại dây sấy đo trực tiếp khối lượng không khí, có thiết kế gọn nhẹ, sức cản thấp và không có cơ cấu cơ khí, đảm bảo độ bền cao.

Cách kiểm tra cảm biến

 Kiểm tra điện áp cấp cho cảm biến

- Tháo giắc nối của bộ đo gió

- Bật công tắc ở chế độ ON

- Đo điện áp giữa 2 chân +B2 và E2 Điện áp chuẩn là: 11.7 V

 Kiếm tra điện áp chân VG của cảm biến

- Đặt máy VOM ở chế độ đo điện áp, lắp giắc gim.

- Đo điện áp chân VG và chân E2 tương tự. Điện áp tiêu chuẩn : 0.3V-3.0V

3.2.2.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (Intake Air Temperature Sensor)

Hình 3.3: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ khí nạp, ký hiệu THA, được lắp đặt trong bộ đo gió và có chức năng xác định mật độ không khí nạp vào động cơ khi nhiệt độ thay đổi Tín hiệu từ cảm biến này được ECM kết hợp với cảm biến lưu lượng không khí nạp để tính toán khối lượng không khí nạp vào động cơ.

Cảm biến chính sử dụng chất bán dẫn với trị số nhiệt điện trở âm, cho phép điều chỉnh lượng phun nhiên liệu dựa trên nhiệt độ không khí nạp Khi nhiệt độ không khí nạp thấp hơn 20°C, điện trở của cảm biến cao, dẫn đến ECM gia tăng lượng phun nhiên liệu Ngược lại, khi nhiệt độ không khí nạp vượt quá 20°C, ECM sẽ giảm lượng phun để tối ưu hóa hiệu suất động cơ.

Khi mạch điện của cảm biến bị bất thường thì ECM sẽ định một giá trị cố định là

20 0 C để động cơ tiếp tục hoạt động và bật đèn Check sáng Lượng nhiên liệu phun thay đổi theo nhiệt độ không khí nạp là không lớn lắm.

Nguồn điện cho cảm biến là 5V, được cung cấp qua một điện trở Khi điện trở của cảm biến thay đổi, điện áp từ cực THA cũng sẽ thay đổi theo nguyên lý cầu phân áp.

 Kiểm tra điện trở của cảm biến nhiệt độ khí nạp

- Bật công tắc máy ở chế độ OFF

- Tháo giắc cảm biến nhiệt độ khí nạp

- Đặt máy VOM ở chế độ đo Ohm

- Đặt 2 đầu đo vào 2 chân của cảm biến Điện trở : 1.5kΩ-1.8kΩ

 Kiểm tra điện áp chân THA của động cơ

- Khởi động động cơ ở chế độ chạy cầm chừng (20Hình 3.4: Biểu đồ mô tả cảm biến 0 -80 0 C)

- Đặt máy VOM ở chế độ đo điện áp.

- Đo điện áp chân THA và chân E2 trên sa bàn như hình. Điện áp chuẩn: 0,5-3.4V

3.2.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (Engine Coolant Temperature sensor)

 Hình dạng của cảm biến và vị trí của cảm biến

Hình 3.5: Hình dạng cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 3.6: Sơ đồ mạch điện cảm biến THW

Nhiệt điện trở âm được lắp đặt trong cảm biến nhiệt độ nước, có giá trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ của nước Cấu trúc của cảm biến này cùng với chân kết nối đến ECM tương tự như cảm biến nhiệt độ khí nạp.

 Kiểm tra tín hiệu điện áp giữa THW và E2 của giắc nối động cơ

- Để động cơ chạy ở chế độ cầm chừng.

- Dùng VOM đo điện áp giữa các cực THW và E2 của giắc nối dây ECM động cơ rồi so sánh với bảng giá trị sau : Điện áp: 0.5V-1.45V

 Kiểm tra điện trở của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

- Bật công tắc máy ở chế độ OFF

- Tháo giắc cảm biến nhiệt độ nước làm mát

- Đặt máy VOM ở chế độ đo Ohm

- Đặt 2 đầu đo vào 2 chân của cảm biến Điện trở : 1.5kΩ-1.8kΩ

3.2.2.4 Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle Position Sensor)

 Hình dạng của cảm biến

Hình 3.7: Hình dạng cảm biến vị trí bướm ga

 Vị trí của cảm biến

Cảm biến vị trí bướm ga được gắn ngay thân bướm ga như hình trên.

Cảm biến vị trí bướm ga, gắn trên thân bướm ga, bao gồm hai cảm biến: một để phát hiện góc mở và một để tự chẩn đoán lỗi Điện áp từ các chân VTA1 và VTA2 thay đổi từ 0-5V tương ứng với góc mở bướm ga, cho phép ECM điều chỉnh góc mở hiện tại dựa vào tín hiệu này Dựa trên các tín hiệu từ VTA1 và VTA2, ECM điều khiển mô tơ bướm ga để điều chỉnh góc mở phù hợp với điều kiện lái xe Trong trường hợp cảm biến gặp lỗi, ECM sẽ ngắt nguồn mô tơ bướm ga, khiến bướm ga hoàn toàn đóng lại nhờ vào lò xo hồi lực.

 Kiểm tra điện trở của cảm biến:

- Bật khóa điện sang vị trí OFF

- Tháo giắc nối cảm biến vị trí bướm ga

- Đo điện trở giữa VC và E2 của cảm biến

Hình 3.8: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga

 Kiểm tra điện áp nguồn cấp cho cảm biến:

- Tháo giắc nối của cảm biến

- Bật khóa điện sang vị trí ON

- Dùng Vôn kế đo điện áp giữa cực VC và E2 trên giắc cảm biến Điện áp chuẩn: 4.5÷5.5V

 Kiểm tra điện áp ra của cảm biến:

- Bật khóa điện sang OFF

- Nối lại giắc cắm cảm biến

- Bật khóa điện sang vị trí ON

- Xoay cánh bướm ga đồng thời dùng Vôn kế đo và ghi lại điện áp ra giữa 2 cực VTA1 và VTA2 với E2 của cảm biến

Vị trí chân Điện áp

Nhả bàn đạp ga 0.4-1.0 2.0-2.9 Đạp bàn đạp ga 3.2-4.8 4.6-5.0 Điện áp tại chân VTA1 thay đổi liên tục khi ta xoay trục bướm ga.

3.2.2.5 Cảm biến vị trí bàn đạp ga ( Accelerator Pedal Position Senser)

Vị trí chân Góc mở bướm ga Điện trở (kΩ)

Hình 3.9: Hình dạng cảm biến vị trí bàn đạp ga

 Vị trí của cảm biến

Cảm biến được bố trí trên sa bàn thuận tiện cho việc đóng mở bướm ga.

Hình 3.10: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga

Hình 3.11: Mô tả cảm biến vị trí bàn đạp ga

Cảm biến vị trí bàn đạp ga được lắp trên khung bàn đạp và bao gồm hai cảm biến: một để phát hiện vị trí và một để tự chẩn đoán lỗi Cảm biến này gửi tín hiệu từ chân VPA1 và VPA2 đến ECM với mức điện áp từ 0-5V, tương ứng với góc mở của bàn đạp ga ECM sử dụng thông tin từ VPA1 và VPA2 để điều chỉnh góc mở bàn đạp ga và điều khiển mô tơ Trong trường hợp có lỗi, ECM sẽ ngắt nguồn cung cấp cho mô tơ bướm ga, khiến bướm ga đóng hoàn toàn nhờ vào lò xo hồi lực.

 Kiểm tra điện áp tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp ga

- Bật công tắc máy ON

- Đặt đồng hồ VOM ở chế độ đo Ohm

- Đo chân tín hiệu VPA, VPA2 với EPA, EPA2 của cảm biến Đang nhả bàn đạp ga Điện áp: VPA-EPA ~0.72V

VPA2-EPA2~1.6V Đang đạp bàn đạp ga Điện áp: VPA-EPA ~3.91V

 Kiểm tra điện áp ra bằng VOM trên sa bàn

- Dùng VOM đo điện áp giữa 2 chân VCPA và EPA, VCP2 và EPA2 trên sa bàn như hình. Điện áp : 4,5 – 5,5 V

 Kiểm tra cảm biến vị trí bàn đạp ga

- Tháo giắc nối cảm biến vị trí bàn đạp ga

- Sử dụng VOM đo điện trở của cảm biến Điện trở được đo ở điều kiện nhiệt độ là 20 0 C

3.2.2.6 Cảm biến vị trí trục khuỷu NE+ (Crankshaft Position Sensor) và cảm biến vị trí trục cam G22+ (Camshaft Position Sensor)

Hình 3.12: Hình dạng cảm biến G-Ne

 Vị trí của cảm biến trục khuỷu

Hình 3.13: Vị trí cảm biến Ne

Hình 3.14: Sơ đồ mạch điện cảm biến G-Ne

Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE) bao gồm nam châm vĩnh cửu, lõi sắt và cuộn dây cảm biến điện từ, với bộ tạo tín hiệu NE có 34 răng, trong đó có 2 răng khuyết, được gắn trên pu li trục khuỷu Thiết bị này phát ra tín hiệu quay trục khuỷu sau mỗi 10 độ, giúp xác định tốc độ động cơ và sử dụng răng khuyết để xác định điểm chết trên.

Hình 3.15: Mô tả cảm biến Ne

Cảm biến vị trí trục cam (tín hiệu G) được cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu, lõi sắt và cuộn dây cảm biến điện từ, lắp đặt trên nắp quy lát bên trái Bộ phận tạo tín hiệu rô tô cảm biến điện từ tích hợp trên nhánh trái của trục cam xả Khi trục khuỷu quay 2 vòng, trục cam quay 1 vòng và cảm biến phát ra 1 xung, cung cấp thông tin cho ECM để xác định thời điểm phun xăng và đánh lửa.

Cách kiểm tra cảm biến

 Kiểm tra điện trở cảm biến trục khuỷu

- Tháo giắc nối cảm biến

- Dùng VOM đo điện trở giữa 2 chân NE+ và E2

- Dùng VOM đo điện trở giữa 2 chân NE- và E2 Điện trở: >1MΩ

 Kiểm tra điện trở cảm biến trục cam

- Dùng VOM đo điện trở giữa 2 chân G22+ và E2 Điện trở: >1MΩ

3.2.2.7 Cảm biến OXY (Oxygen Sensor)

 Hình dạng và vị trí của cảm biến

Hình 3.17: Hình dạng và vị trí cảm biến Oxy

Hình 3.18: Sơ đồ mạch điện cảm biến Oxy

Cảm biến oxy đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa chức năng làm sạch khí xả của động cơ có TWC Bộ xúc tác 3 tác dụng giúp lọc các khí độc hại như CO, HC và NOx, đồng thời duy trì tỉ lệ hòa khí lý tưởng Cảm biến này phát hiện nồng độ oxy trong khí xả và gửi tín hiệu phản hồi đến bộ điều khiển để điều chỉnh tỉ lệ hòa khí, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho động cơ Cảm biến được lắp đặt trên đường ống xả.

Khi tỉ lệ hòa khí nghèo, nồng độ oxy trong khí xả cao, cảm biến oxy báo cho ECM với điện áp 0,45V và báo cho ECM về điều kiện giàu ECM sẽ kiểm tra mức điện áp từ cảm biến và điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu cho phù hợp Cảm biến được trang bị dây sấy để làm nóng phần tử zirconia, với nhiệt độ được điều khiển bởi ECM, nhằm tăng độ nhạy của cảm biến khi nhiệt độ khí xả thấp.

 Kiểm tra điện áp ra của cảm biến trên sa bàn

- Đo điện áp giữa chân HT1, HT2 với chân E2 trên sa bàn. Điện áp : 9 – 14 V

 Kiểm tra điện trở của cảm biến

- Dùng VOM đo điện trở giữa 2 chân HT và +B của cảm biến oxy Điện trở : 11 – 16 Ω

3.2.2.8 Cảm biến kích nổ (Knock Sensor)

Hình 3.19: Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ

Hiện tượng kích nổ xảy ra khi có màng lửa phụ xuất hiện trong buồng đốt động cơ vào cuối kỳ nổ, với tốc độ cháy cao va đập với các màng lửa khác và màng lửa chính do bu gi tạo ra Sự va đập này tạo ra sóng phản xạ tác động lên thành vách xi lanh và đỉnh pít tông, dẫn đến hiện tượng cộng hưởng và hình thành sóng xung kích có tần số rung động từ 6-13 kHz Kích nổ làm áp suất trong buồng đốt tăng đột ngột, gây hư hỏng cho pít tông, thanh truyền và trục khuỷu, đồng thời gia tăng nhiệt độ và ứng suất nhiệt của các chi tiết, giảm độ bền và hiệu suất cháy, làm tăng quá trình hình thành muội than và giảm công suất động cơ.

Hình 3.20: Mô tả cảm biến kích nổ

Cảm biến kích nổ, được lắp đặt trên thân hoặc nắp máy, có nhiệm vụ phát hiện sóng xung kích do hiện tượng kích nổ trong động cơ Khi phát hiện, cảm biến gửi tín hiệu KNK đến ECM động cơ, từ đó ECM sẽ nhận tín hiệu và điều chỉnh thời điểm đánh lửa để ngăn chặn hiện tượng kích nổ Mỗi loại động cơ sẽ sử dụng cảm biến kích nổ phù hợp với mức độ kích nổ mà nó tạo ra.

Cảm biến kích nổ sử dụng phần tử áp điện được chế tạo từ tinh thể thạch anh, tạo ra điện áp khi chịu áp lực Phần tử này có kích thước và tần số riêng phù hợp với tần số rung của động cơ trong trường hợp xảy ra hiện tượng kích nổ, tạo ra hiệu ứng cộng hưởng Khi kích nổ xảy ra, tinh thể thạch anh chịu áp lực lớn nhất và phát sinh điện áp nhỏ hơn 2,4V Tín hiệu điện áp này giúp ECM động cơ nhận diện hiện tượng kích nổ và tự động điều chỉnh giảm góc đánh lửa cho đến khi tình trạng này chấm dứt Khi không còn kích nổ, ECM có khả năng điều chỉnh lại thời điểm đánh lửa sớm.

 Kiểm tra điện trở cảm biến kích nổ.

- Đo điện trở giữa 2 chân KNK1, KNK2 với chân E1 của ECM trên sa bàn Điện trở chuẩn: 1.7Ω

 Kiểm tra hở mạch điện trở của cảm biến kích nổ.

- Tháo giắc nối cảm biến kích nổ.

- Dùng VOM đo 2 chân của cảm biến. Điện trở chuẩn : ∞

3.2.2.9 Cảm biến nhiệt độ khí thải EGR (EGR Temperature Sensor)

Hình 3.21: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí thải EGR

Định dạng
Số trang	122
Dung lượng	7,62 MB