PHÂN TÍCH các yếu tố ẢNH HƯỞNG đến PHƯƠNG PHÁP điều KHIỂN ĐÁNH lửa TRÊN ĐỘNG cơ TOYOTA YARIS 1SZ FE

PHÂN TÍCH các yếu tố ẢNH HƯỞNG đến PHƯƠNG PHÁP điều KHIỂN ĐÁNH lửa TRÊN ĐỘNG cơ TOYOTA YARIS 1SZ FE PHÂN TÍCH các yếu tố ẢNH HƯỞNG đến PHƯƠNG PHÁP điều KHIỂN ĐÁNH lửa TRÊN ĐỘNG cơ TOYOTA YARIS 1SZ FE PHÂN TÍCH các yếu tố ẢNH HƯỞNG đến PHƯƠNG PHÁP điều KHIỂN ĐÁNH lửa TRÊN ĐỘNG cơ TOYOTA YARIS 1SZ FE

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHƯƠNG PHÁP

ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ

TOYOTA YARIS 1SZ-FE

Họ và tên sinh viên: VƯƠNG THÀNH AN

NGUYỄN VĂN NGUYÊN Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ Khóa: 2010 - 2014

Tháng 6 năm 2014

PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA YARIS 1SZ-FE

Tác giả

VƯƠNG THÀNH AN NGUYỄN VĂN NGUYÊN

Khóa luận được đề trình để đáp ứng Yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành Công nghệ kỹ thuật ôtô

Giáo viên hướng dẫn:

Thạc sĩ: NGUYỄN TRỊNH NGUYÊN

Kỹ sư: NGUYỄN ĐĂNG KHOA

ii

LỜI CẢM ƠN

Sau gần bốn năm học tại trường Trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh dưới sự giảng dạy và chỉ bảo tận tình của các thầy cô chúng em đã tiếp thu được một lượng kiến thức cũng như kinh nghiệm bổ ích giúp chúng em hoàn thiện bản thân

để trở thành những người kỹ sư trong tương lai Bước ra ngưỡng cửa đại học sẽ là một thế giới rộng lớn với nhiều thử thách đang chờ đón, những bài học của thầy cô sẽ là hành trang giúp chúng em vững bước để trở thành những công dân tốt, đem bàn tay, khối óc của mình góp phần xây dựng xã hội Những thành công của chúng em sau này đều in đậm công lao của các thầy cô Xin gửi đến quý thầy cô lòng kính trọng và sự biết ơn sâu sắc của chúng em

Nhóm thực hiện đề tài chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Ths Nguyễn Trịnh Nguyên, Ks Nguyễn Đăng Khoa đã tận tình hướng dẫn cho chúng em trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện Đồng thời cung cấp cho chúng em những tài liệu, dụng cụ, thiết bị để chúng em có thể hoàn tất đề tài này

Xin chân thành cảm ơn quí thầy cô của trường Trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh Đặc biệt là quý thầy trong bộ môn công nghệ kỹ thuật ôtô đã tận tình chỉ dẫn, trực tiếp giúp đỡ và tạo điều kiện, môi trường làm việc tốt cho chúng

em hoàn tất tốt đề tài này

Cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình và đóng góp ý kiến của các bạn lớp DH10OT đã giúp chúng mình hoàn thành đề tài này

Xin chân thành cảm ơn! Vương Thành An Nguyễn Văn Nguyên

TÓM TẮT

1 Tên đề tài:

- Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp điều khiển đánh lửa trên động

cơ TOYOTA YARIS 1SZ-FE

2 Thời gian và địa điểm

- Từ ngày 3/3 đến ngày 7/6/2014

Tại xưởng thực hành thí nghiệm Bộ môn công nghệ ôtô thuộc khoa Cơ khí Công nghệ, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh

-3 Mục đích của đề tài

- Khái quát hệ hệ thống đánh lửa

- Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp điều khiển đánh lửa

4 Phương tiện và phương pháp

- Phương pháp lý thuyết: tham khảo tài liệu

- Phương pháp thực hiện: vận hành động cơ dùng thiết bị SOE 3000B, RIGOL DS1052E phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp điều khiển đánh lửa trên động cơ

5 Kết quả đạt được

- Thiết kế chế tạomô hình động cơ TOYOTA YARIS 1SZ-FE

- Phân tích được các yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp đánh lửa

- Khái quát những điều kiện để động cơ hoạt động

iv

MỤC LỤC

Trang

TRANG TỰA i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH SÁCH CÁC BẢNG ix

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích đề tài 2

1.3 Các bước thực hiện 2

Chương 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Khái quát về hệ thống điều khiển động cơ 3

2.2 Giới thiệu động cơ 5

2.3 Hệ thống đánh lửa trên động cơ 1SZ-FE 6

2.3.1 Khái quát chung 6

2.3.2 Cấu tạo một số thiết bị của hệ thống đánh lửa trực tiếp lắp trên động cơ 1SZ-FE 8

2.3.3 Nguyên lý và mạch điện của các cảm biến trên động cơ 1SZ-FE 14

2.3.4 Bộ điều khiển điện tử ECU 22

2.3.5 Điều khiển đánh lửa 23

Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

3.1 Địa điểm thực hiện 29

3.2 Phương tiện 29

3.3 Phương pháp 29

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

4.1 Mô hình hoàn thành 30

4.1.1 Sơ đồ chân ECU động cơ 30

4.1.2 Vị trí chân các cảm biến 31

4.1.3 Sơ đồ mạch điện động cơ TOYOTA YARIS 1SZ-FE 31

4.1.4 Ý nghĩa các chân ECU 32

4.1.5 Mạch điện báo tốc độ động cơ 34

4.1.6 Các yêu cầu sử dụng mô hình 34

4.2 Vận hành động cơ 1SZ-FE 35

4.2.1 Kiểm tra áp suất cuối kì nén 35

4.2.2 Kiểm tra áp suất bơm nhiên liệu 37

4.2.3 Kiểm tra nồng độ khí thải bằng thiết bị KEG 500 38

4.3 Kiểm tra tín hiệu của các cảm biến 39

4.3.1 Kiểm tra cảm biến đo gió 39

4.3.2 Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE) 40

4.3.3 Cảm biến vị trí trục cam (G2) 41

4.3.4 Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) 41

4.3.5 Cảm biến kích nổ (KNK) 42

4.3.6 Cảm biến Oxy 42

4.4 Kiểm tra các bộ phận chấp hành 43

4.4.1 Van VVT-i 43

4.4.2 Van ISC 45

4.4.3 Kim phun 45

4.4.4 Tín hiệu đánh lửa 47

4.5 Kiểm tra một số chân còn lại từ hộp ECU 48

4.6 Phân tích các yếu tố ảnh đến phương pháp điều khiển đánh lửa trên động cơ TOYOTA YARIS 1SZ-FE 49

4.7 Chẩn đoán và khắc phục hư hỏng theo tín hiệu đèn check 54

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

5.1 Kết luận 59

5.2 Kiến nghị 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

PHỤ LỤC 61

Phụ lục 1: Kiến thức bổ sung Chương 2 62

2.3.5.2 Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động 62

vi

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

A/C: Air Conditioning

ADC: Analog- to Digital Converter

A/F: Air per Fuel

CKP: Crankshaft Position

CMP: Camshaft Position

DLC: Data Line Connector

ECU: Engine Control Unit

EFI: Electronic Fuel Injection

IGF: Ignition Feedback

IGSW: Ignition Switch

ISCV: Idle Speed Control Valve

KNK: Knock

M-REL: Main relay

MIL: Malfunction Indicator Lamp

RPM: Round Per Minute

STA: Start

TCM: Transmission Control Module

THA: Temperature Heat Air

THW: Temperature Heat Water

TPS: Throttle Position Sensor

VVT-i: Variable Valve Timing With Intelligence

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện tử động cơ 1SZ-FE 7

Hình 2.2: Sơ đồ tín hiệu IGT và IGF 8

Hình 2.3: Sơ đồ điện của IC đánh lửa bôbin đơn 9

Hình 2.4: Vai trò của IC đánh lửa trên động cơ 1SZ-FE 10

Hình 2.5: Cấu tạo cuộn đánh lửa có IC đánh lửa 11

Hình 2.6: Dòng điện trong cuộn sơ cấp 12

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của loại bugi 13

Hình 2.7: Cấu tạo bugi đầu dài lắp trên động cơ 1SZ-FE 14

Hình 2.8: Cấu tạo cảm biến trục khuỷu và cảm biến trục cam 15

Hình 2.9: Tín hiệu cảm biến NE và cảm biến G 16

Hình 2.10: Cấu tạo cảm biến kích nổ 16

Hình 2.11: Cấu tạo và sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát 17

Hình 2.12: Cấu tạo và sơ đồ điện cảm biến nhiệt độ khí nạp 18

Hình 2.13: Cấu tạo cảm biến lưu lượng kiểu dây nóng 18

Hình 2.14: Sơ đồ cấu tạo và điều khiển của cảm biến đo lưu lượng không khí 19

Hình 2.15: Cấu tạo và mạch điện cảm biến oxy 20

Hình 2.16: Cấu tạo và sơ đồ điện cảm biến vị trí bướm ga 21

Hình 2.17: Sơ đồ khối của các hệ thống trong máy tính với microprocessor 23

Hình 2.18: Góc đánh lửa sớm và quá trình cháy 24

Hình 2.19: Sơ đồ tín hiệu IGT thời điểm đánh lửa ban đầu 25

Hình 2.20: Sơ đồ tín hiệu IGT thời điểm đánh lửa sau khi khởi động 25

Hình 2.21: Góc đánh lửa sớm thực tế 26

Hình 2.22: Bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ 26

Hình 2.23: Xác định thời điểm đánh lửa 27

Hình 4.1: Mô hình TOYOTA YARIS 1SZ-FE 30

Hình 4.2: Sơ đồ chân ECU 30

Hình 4.3: Sơ đồ chân các cảm biến 31

viii

Hình 4.5: Sơ đồ mạch điện báo tốc độ động cơ 34

Hình 4.6: Áp suất bơm nhiên liệu mô hình 1SZ-FE 37

Hình 4.7: Thiết bị đo khí thải KEG-500 38

Hình 4.8: Tín hiệu cảm biến đo gió ở tốc độ idle 40

Hình 4.9: Tín hiệu cảm biến NE 40

Hình 4.10: Tín hiệu cảm biến truc cam 41

Hình 4.11: Tín hiệu chân VTA của cảm biến bướm ga 41

Hình 4.12: Tín hiệu cảm biến kích nổ 42

Hình 4.13: Tín hiệu cảm biến oxy 43

Hình 4.14: Tín hiệu OCV+ khi động cơ chưa nổ máy (bật ON) 43

Hình 4.15: Tín hiệu OCV+ khi động cơ ở chế độ idle 44

Hình 4.16: Tín hiệu OCV+ khi động cơ ở tốc độ 4000 vòng/phút 45

Hình 4.17: Tín hiệu RSO công tắc máy ở vị trí ON 45

Hình 4.18: Tín hiệu điều khiển kim phun 46

Hình 4.19: Tín hiệu IGT, IGF (ở chế độ idle) 47

Hình 4.20: Tín hiệu TACO 48

Hình 4.21: Sơ đồ mạch diện quạt làm mát 49

Hình 4.22: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của tốc độ động cơ đến góc đánh lửa 50

Hình 4.23: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng điện trở của cảm biến THW đến góc đánh lửa và điện áp chân THW 51

Hình 4.24: Khe hở điện cực và điện cực bugi 52

Hình 4.25: Hình dáng điện cực và đặc tính phóng điện 53

Hình 4.26: Biểu tượng đèn “check engine” trên tableau 54

Hình 4.27: Đèn Check Engine không báo lỗi 55

Hình 4.28: Đèn Check Engine báo lỗi 55

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của loại bugi 13

Bảng 4.1: Ý nghĩa tên viết tắt trên ECU 33

Bảng 4.2: Kết quả đo khô 36

Bảng 4.3: Kết quả đo ướt 36

Bảng 4.4: Kết quả đo áp suất bơm nhiên liệu 37

Bảng 4.5: Tiêu chuẩn khí thải TCVN 6438:2001 39

Bảng 4.6: Kết quả kiểm tra khí thải bằng thiết bị KEG-500 39

Bảng 4.7: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ động cơ đến góc đánh lửa 50

Bảng 4.8: Khảo sát ảnh hưởng điện trở của cảm biến THW đến góc đánh lửa và điện áp chân THW 51

Bảng 4.9: Bảng mã chẩn đoán hư hỏng của động cơ 1SZ-FE 58

Ngành công nghiệp nước ta mới có những bước đầu non trẻ trong những năm trở lại đây nên ngành công nghiệp ôtô cũng đang trong tình trạng phát triển chậm bởi vậy đây là ngành cần có sự hỗ trợ cửa các cấp các ngành

Ngày nay, ôtô không chỉ đáp ứng nhu cầu đi lại, chuyên chở một cách thuần túy như trước đây mà còn phải đáp ứng tính kinh tế, công suất, tốc độ, mẫu mã Đặc biệt hiện nay vấn đề khí xả được mọi người quan tâm và đặt lên tầm quan trọng hàng đầutrước sự nóng lên của trái đất

Trong ôtô thì hệ thống đánh lửa là một trong những hệ thống đóng vai trò quan trọng quyết định tới công suất tối ưu của động cơ và giảm lượng khí sót chưa được đốt cháy giảm thải ô nhiễm môi trường

Vì vậy, đề tài: “Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp điều khiển đánh lửa trên động cơ TOYOTA YARIS 1SZ-FE.” được thực hiện nhằm phần nào bổ sung thêm tài liệu tham khảo, giúp sinh viên hiểu rõ được tổng quát về hệ thống đánh lửa, đồng thời cũng phần nào giúp các kỹ thuật viên hiểu được cơ bản nguyên lý hoạt động và một số lưu ý trong khi bảo dưỡng, chẩn đoán, sửa chữa hệ thống đánh lửa bằng điện tử mới này trên ôtô

1.2 Mục đích đề tài

Dưới sự hướng dẫn của thầy Ths Nguyễn Trịnh Nguyên, Ks Nguyễn Đăng Khoa giúp em thực hiện đề tài “Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp điều khiển đánh lửa trên động cơ TOYOTA YARIS 1SZ-FE.” với mục đích:

- 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 sinh viên có điều kiện quan sát mô hình một cách trực quan, nhận biết được hình dạng và vị trí các chi tiết, cảm biến được sử dụng trong hệ thống đánh lửa trên động cơ TOYOTA YARIS 1SZ-FE

- Có thể chẩn đoán một cách nhanh chóng chính xác các hư hỏng của hệ thống đánh lửa trên động cơ TOYOTA YARIS 1SZ-FE

- Góp phần hiện đại hóa phương tiện trong giảng dạy thực hành

1.3 Các bước thực hiện

- Tham khảo tài liệu

- Thiết kế khung đỡ và gá đặt động cơ

- Thiết kế khung đặt bảng táp lô, ECU, khóa điện và các rờ le

- Thiết kế thùng xăng, pô động cơ

- Thiết kế gá đỡ ắc quy và khung đặt két nước làm mát

- Đấu dây cho các hệ thống

- Tiến hành nổ máy thử nghiệm

- Tiến hành đo đạc, kiểm tra và ghi nhận các thông số bằng thiết bị RIGOL

DS1052E và thiết bị phân tích tổng hợp động cơ SOE3000B

-Viết thuyết minh, hoàn thành đề tài

3

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Khái quát về hệ thống điều khiển động cơ

Động cơ xăng sinh công qua chu trình giãn nở của hỗn hợp xăng và không khí

Ba yếu tố chủ yếu của động cơ xăng để sinh công là: hỗn hợp hòa khí (xăng và không khí) tốt, nén tốt, đánh lửa tốt

Để đạt được 3 yếu tố này trong cùng một lúc, điều quan trọng là sự điều khiển chính xác để tạo được hỗn hợp hòa khí và thời điểm đánh lửa Trước năm 1981, chỉ có

hệ thống điều khiển động cơ là EFI (Phun nhiên liệu bằng điện tử), sử dụng máy tính

để điều khiển lượng phun nhiên liệu Ngoài EFI này, ngày nay còn có các hệ thống khác được điều khiển bằng máy tính như ESA (Đánh lửa sớm bằng điện tử), các hệ thống điều khiển VVT-i, ISC (Điều khiển tốc độ chạy không tải), hệ thống chẩn đoán, v.v…

Để máy tính làm việc, cần có một hệ thống toàn diện bao gồm các thiết bị đầu vào và đầu ra Trên một ôtô, các cảm biến như cảm biến nhiệt độ nước hoặc cảm biến lưu lượng khí nạp tương ứng với thiết bị đầu vào Và các bộ chấp hành như các kim phun hoặc các IC đánh lửa tương ứng với thiết bị đầu ra Máy tính điều khiển động cơ được gọi là ECU động cơ (hoặc ECM: Môđun điều khiển động cơ) Các cảm biến, các

bộ chấp hành và ECU động cơ gắn liền với các dây dẫn điện Chỉ sau khi ECU động

cơ xử lý các tín hiệu vào từ các cảm biến và truyền các tín hiệu điều khiển đến các bộ chấp hành mới có thể điều khiển được toàn bộ hệ thống như là một hệ thống điều khiển bằng máy tính

- Hệ thống EFI (Phun nhiên liệu điện tử): Hệ thống EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để phát hiện các tình trạng hoạt động của động cơ và xe ôtô ECU tính toán lượng phun nhiên liệu thích hợp nhất và điều khiển các kim phun để phun khối lượng nhiên liệu thích hợp Trong thời gian xe chạy bình thường, ECU động cơ xác định

khối lượng phun nhiên liệu để đạt được tỷ lệ hòa khí theo lý thuyết, nhằm đảm bảo

công suất, mức tiêu thụ nhiên liệu và mức khí xả thích hợp trong cùng một lúc Ở các

thời điểm khác, như trong thời gian hâm nóng, tăng tốc, giảm tốc hoặc các điều kiện

làm việc với tải trọng cao, ECU động cơ phát hiện các điều kiện đó bằng các cảm biến

khác nhau và sau đó hiệu chỉnh khối lượng phun nhiên liệu nhằm đảm bảo một hỗn

hợp hòa khí thích hợp nhất ở mọi thời điểm

- Hệ thống ESA (Đánh lửa sớm bằng điện tử): Hệ thống ESA phát hiện các

điều kiện của động cơ căn cứ vào các tín hiệu do các cảm biến khác nhau cung cấp, và

điều khiển các bugi đánh lửa ở thời điểm thích hợp Căn cứ vào tốc độ động cơ và tải

trọng của động cơ, ESA điều khiển chính xác góc đánh lửa sớm để động cơ có thể

tăng công suất, làm sạch khí xả, và ngăn chặn kích nổ một cách có hiệu quả

- Hệ thống ISC (điều khiển tốc độ không tải): Hệ thống ISC điều khiển tốc độ

không tải sao cho nó luôn luôn thích hợp ở các điều kiện thay đổi (hâm nóng, phụ tải

điện, v.v ) Để giảm thiểu mức tiêu thụ nhiên liệu và tiếng ồn, một động cơ phải hoạt

động ở tốc độ càng thấp càng tốt trong khi vẫn duy trì một chế độ chạy không tải ổn

định Hơn nữa, tốc độ chạy không tải phải tăng lên để đảm bảo việc hâm nóng và khả

năng làm việc thích hợp khi động cơ lạnh hoặc đang sử dụng máy điều hòa không khí

- Hệ thống điều khiển VVT-i: Van điều khiển dầu phối khí trục cam chọn

đường dầu đến bộ điều khiển VVT-i tương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động cơ

Bộ điều khiển VVT-i quay trục cam nạp tương ứng với vị trí nơi mà đặt áp suất dầu

vào, để làm sớm, làm muộn hoặc duy trì thời điểm phối khí ECU động cơ tính toán

thời điểm đóng mở xúpáp tối ưu dưới các điều kiện hoạt động khác nhau theo tốc độ

động cơ, lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga và nhiệt độ nước làm mát để điều khiển

van điều khiển dầu phối khítrục cam Hơn nữa, ECU dùng các tín hiệu từ cảm biến vị

trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu để tính toán thời điểm phối khí thực tế và

thực hiện điều khiển phản hồi để đạt được thời điểm phối khí chuẩn

- Hệ thống chẩn đoán: ECU động cơ có một hệ thống chẩn đoán ECU luôn luôn giám sát các tín hiệu đang đ(Đèn báo hư hỏng) Nếu cần ECU có thể truyền tín hiệu của các DTC này bằng cách

5

2.2 Giới thiệu động cơ

Động cơ 1SZ-FE gồm 4 xylanh đặt thẳng hàng, thứ tự kì nổ 1-3-4-2

Là động cơ đánh lửa trực tiếp (4 bôbin), IC đặt trong bộ bôbin

Hệ thống điều khiển xúpáp thông minh VVT-i

Cung cấp nhiên liệu EFI

Hiện nay thách thức quan trọng nhất của các nhà sản xuất ôtô đối mặt là phải cung cấp những chiếc xe hoạt động với công suất cao và hiệu suất nhiên liệu tối ưu trong khi vẫn đảm bảo thải sạch và sự thoải mái cho người ngồi trên xe Nhận thức được tình trạng ấm lên của trái đất là mối đe dọa thật sự cho chúng ta càng thử thách các nhà sản xuất Để ngăn chặn nguy cơ này chúng ta cần giảm lượng khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính và để giảm khí CO2 sinh ra chúng ta cần nhanh chóng chế tạo ra những động cơ thải ra ít CO2 hơn những động cơ truyền thống

Vấn đề này được giải quyết với động cơ động cơ phun xăng điện tử 1SZ-FE của TOYOTA Nhiên liệu được phun trực tiếp vào đường ống nạp trước kì nạp nhằm tăng công suất và giúp động cơ cháy triệt để

Để đốt cháy được xăng thì xăng và không khí phải được hòa trộn để hình thành

ra hỗn hợp nhiên liệu đúng và cùng với sự chính xác về thời điểm phun thì hỗn hợp nhiên liệu sẽ được nén lại giữa các cực của bugi đúng thời điểm đánh lửa Động cơ phun xăng phun xăng điện tử đạt được công nghệ này giúp điều khiển chính xác thời điểm đánh lửa hỗn hợp nhiên liệu

2.3 Hệ thống đánh lửa trên động cơ 1SZ-FE

2.3.1 Khái quát chung

Hệ thống đánh lửa trên động cơ 1SZ-FE là hệ thống đánh lửa điện tử loại DIS ( Direct ignition system) là một hệ thống phân phối trực tiếp điện cao áp đến các bugi từ các cuộn đánh lửa mà không dùng bộ chia bao gồm: ECU, các cảm biến tín hiệu, bugi

và các cuộn đánh lửa

7

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện tử động cơ 1SZ-FE

Các bộ phận chính trên sơ đồ hệ thống đánh lửa động cơ 1SZ-FE:

- Các cảm biến: Có nhiệm vụ nhận biết các hoạt động khác nhau của động cơ

và phát ra các tín hiệu gửi đến ECU hay còn gọi là nhóm tín hiệu vào

- ECU: Có nhiệm vụ xử lý và tính toán các thông số đầu vào từ đó phát ra các tín hiệu điều khiển đầu ra

- Các cơ cấu chấp hành: Trực tiếp điều khiển đánh lửa thông qua các tín hiệu điều khiển nhận được từ ECU

Nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa:

- ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến đầu vào, sau đó xử lý các tín hiệu nhận được và so sánh với chương trình đã được lập trình trong ECU để truyền tín hiệu điều khiển đến từng máy trong động cơ, tín hiệu sẽ được truyền đến từng máy theo thứ

tự làm việc của động cơ đảm bảo việc tối ưu hóa hoạt động của động cơ Với tín hiệu được nhận trực tiếp từ ECU điều khiển, vậy nên đảm bảo luôn luôn được chính xác đối với sự hoạt động của các máy trên động cơ

Hình 2.2: Sơ đồ tín hiệu IGT và IGF

- ECU động cơ tính toán thời điểm đánh lửa tối ưu theo các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau và truyền tín hiệu IGT đến IC đánh lửa Tín hiệu IGT được bật ON ngay trước khi thời điểm đánh lửa được bộ vi xử lý trong ECU động cơ tính toán, và sau đó tắt đi (chuyển sang trạng thái OFF) Khi tín hiệu IGT bị ngắt, các bugi sẽ đánh lửa

- Tín hiệu IGF được gửi đến ECU động cơ khi dòng sơ cấp vượt quá một trị số

đã định Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu IGF nó xác định rằng việc đánh lửa đã xảy ra (Tuy nhiên điều này không có nghĩa là thực sự đã có đánh lửa) Nếu ECU động cơ không nhận được tín hiệu IGF, chức năng chẩn đoán sẽ vận hành và một DTC được lưu trong ECU động cơ và chức năng an toàn sẽ hoạt động và làm ngừng phun nhiên liệu

2.3.2 Cấu tạo một số thiết bị của hệ thống đánh lửa trực tiếp lắp trên động cơ 1SZ-FE

2.3.2.1 IC đánh lửa

Mô tả:

- IC đánh lửa là mạch điện tử được tích hợp từ các linh kiện điện tử như transistor, diot, tụ điện, các con trở, … để điều khiển đóng ngắt dòng sơ cấp và tạo ra

tín hiệu ngược IGF về cho ECU động cơ

- IC đánh lửa thực hiện một cách chính xác sự đóng và ngắt dòng sơ cấp đi vào

9

- Mạch IC đánh lửa trên động cơ 1SZ-FE mà ta đang khảo sát có bốn chân giao tiếp, đó là các chân: +B, E02, IGT, IGF Trong đó, chân +B nối với ắc quy, chân E02 nối mass, chân IGT và IGF nối với ECU động cơ Hình vẽ sau thể hiện sơ đồ điện của

một IC đánh lửa bôbin đơn

Hình 2.3: Sơ đồ điện của IC đánh lửa bôbin đơn

Ngoài ra IC đánh lửa còn có chức năng điều khiển dòng không đổi Khi dòng

sơ cấp đạt đến một trị số đã định, IC đánh lửa sẽ khống chế cường độ cực đại bằng cách điều chỉnh dòng Việc điều khiển dòng điện sơ cấp ở một giá trị xác định sẽ làm tăng tuổi thọ cho biến áp đánh lửa và đảm bảo điện áp đánh lửa tạo ra ổn định

Khoảng thời gian để dòng điện tăng và duy trì ổn định trong cuộn sơ cấp gọi là góc ngậm điện (góc Dwell) Trên động cơ 1SZ-FE mà ta đang khảo sát ECU động cơ

sẽ thực hiện việc điều chỉnh góc ngậm điện bằng cách điều chỉnh thời gian ngắt xung IGT

Hình 2.4: Vai trò của IC đánh lửa trên động cơ 1SZ-FE 2.3.2.2 Cuộn đánh lửa (Bôbin đánh lửa)

Mô tả:

- Cuộn đánh lửa là biến áp cao thế đặc biệt dùng để biến xung thế hiệu thấp (12V) thành các xung điện thế cao (12000…40000 V) đảm bảo cho việc đánh lửa trong động cơ

- Động cơ 1SZ-FE sử dụng bôbin đơn cho từng máy, các IC đánh lửa cũng được bố trí ngay trên các cuộn đánh lửa tạo thành cụm chi tiết có cấu tạo rất nhỏ gọn

- Các cuộn sơ cấp và thứ cấp được quấn quanh lõi, số vòng quay của cuộn thứ cấp lớn hơn rất nhiều so với cuộn sơ cấp Một đầu cuộn sơ cấp được nối với IC đánh lửa, còn một đầu của cuộn thứ cấp được nối với bugi Các đầu còn lại của các cuộn được nối với dòng cấp từ ắc quy thông qua giắc cắm

11

Hình 2.5: Cấu tạo cuộn đánh lửa có IC đánh lửa

Hoạt động của cuộn đánh lửa đơn (bôbin đơn)

1 Dòng điện trong cuộn sơ cấp:

- Khi động cơ chạy, tín hiệu từ các cảm biến sẽ được ECU tính toán và phát ra tín hiệu đánh lửa IGT Tín hiệu IGT sẽ đóng mạch sơ cấp và sẽ có dòng từ ắc quy chạy qua IC đánh lửa vào cuộn sơ cấp

Hình 2.6: Dòng điện trong cuộn sơ cấp

2 Ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp:

- Động cơ tiếp tục chạy, ECU sẽ ngắt tín hiệu IGT (OFF), IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dòng điện từ ắc quy vào cuộn sơ cấp Kết quả là từ thông của cuộn sơ cấp bắt đầu giảm vì vậy tạo ra một sức điện động theo chiều chống lại sự giảm từ thông hiện có Hiệu ứng tự cảm tạo ra một thế điện động khoảng 500 V trong cuộn sơ cấp, hiệu ứng cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộn thứ cấp tạo ra một sức điện động khoảng 30 kV Thế điện động này làm cho bugi phát ra tia lửa điện

- Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì điện thế thứ cấp càng lớn

2.3.2.3 Bugi

Bugi đánh lửa có nhiệm vụ nhận các xung điện cao thế từ cuộn thứ cấp truyền đến và bật tia lử điện cao thế để đốt cháy hỗn hợp khí - nhiên liệu trong xylanh Đây là chi tiết quan trọng, quyết định sự làm việc ổn định và hiệu quả của hệ thống đánh lửa

Do tiếp xúc với buồng đốt nên trong quá trình làm việc bugi chịu tác động của 3 tải trọng:

13

- Tải trọng cơ khí: Phát sinh do áp suất khí cháy dưới dạng xung áp suất, áp suất cực đại tác động lên bugi có thể đến 50 ÷ 60 kg/cm2, đồng thời bugi cũng phải

thường xuyên chịu sự rung động do xe gây ra

- Tải trọng nhiệt: Phát sinh do sự thay đổi tải trọng nhiệt trong mỗi xylanh sau một chu kì làm việc Khi hỗn hợp khí - nhiên liệu cháy nhiệt độ khoảng 18000C ÷

22000C, còn trong kỳ hút nhiệt độ khoảng 50 ÷ 800C

- Tải trọng điện: Do các xung điện truyền đến trong thời điểm đánh lửa, xung

áp điện khoảng 15 ÷ 40 kV hoặc cao hơn nữa

Việc sử dụng bugi đầu dài sẽ cải thiện vị trí và hình dáng áo nước làm mát tốt hơn so với sử dụng loại bugi đầu ngắn

Do phải chịu các loại tải trọng trên nên về mặt cấu tạo và vật liệu cũng có những yêu cầu đặc biệt để đảm bảo cho hệ thống đánh lửa làm việc hiệu quả

Bugi dùng trên động cơ 1SZ-FE là loại bugi đầu dài do hãng DENSO sản xuất

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của loại bugi

Hình 2.7: Cấu tạo bugi đầu dài lắp trên động cơ 1SZ-FE

Bugi là chi tiết phản ánh tình trạng làm việc của động cơ Việc quan sát bugi sau một thời gian làm việc sẽ giúp cho người kỹ thuật viên rất nhiều trong việc chẩn đoán động cơ

2.3.3 Nguyên lý và mạch điện của các cảm biến trên động cơ 1SZ-FE

2.3.3.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến vị trí trục cam

Trên động cơ 1SZ-FE sử dụng hai cảm biến này: một lắp ở trục khuỷu để xác định tốc độ định tốc độ động cơ (NE) và một lắp tại trục cam để xác định vị trí của piston (G)

Cấu tạo chung:

15

Hình 2.8: Cấu tạo cảm biến trục khuỷu và cảm biến trục cam

- Cảm biến vị trí khuỷu và cảm biến vị trí trục cam dạng điện từ trên xe TOYOTA loại nam châm đứng yên Mỗi cảm biến gồm có roto để khép mạch từ và cuộn dây cảm ứng mà lõi gắn với một nam châm vĩnh cửu đứng yên Số răng trên roto

và số cuộn dây cảm ứng thay đổi tùy thuộc vào loại động cơ

Hoạt động của cảm biến vị trí trục khuỷu:

- Đĩa tạo tín hiệu NE được làm liền với puly trục khuỷu và có 34 răng Chuyển động quay của đĩa tạo tín hiệu sẽ làm thay đổi khe hở không khí giữa các răng của đĩa

và cuộn dây nhận tín hiệu NE, điều đó tạo ra tín hiệu NE

- Tín hiệu sinh ra thay đổi theo vị trí của răng, và nó được ECU đọc xung điện thế sinh ra, nhờ đó mà ECU nhận biết vị trí trục khuỷu và tốc động cơ ECU sẽ xác định lượng nhiên liệu phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản dựa vào tín hiệu này

- Loại tín hiệu NE này có thể nhận biết được cả tốc độ động cơ và góc quay trục khuỷu tại vị trí răng thiếu của đĩa tạo tín hiệu, nhưng không xác định được điểm chết trên của kỳ nén hay kỳ thải

Hoạt động của cảm biến vị trí trục cam:

- Đĩa tạo tín hiệu G được làm liền với puly trục cam và có 3 răng (4 răng đối xứng nhưng đã được xén mất 1 răng, khuyết 1 răng để giúp ECU phân biệt được thời

kỳ làm việc của động cơ) Chuyển động quay của đĩa tạo tín hiệu sẽ làm thay đổi khe

hở không khí giữa các răng của đĩa và cuộn nhận tín hiệu G, điều đó tạo ra tín hiệu G

Hình 2.9: Tín hiệu cảm biến NE và cảm biến G

Cảm biến vị trí trục cam giúp xác định được điểm chết trên của kỳ nén hay kỳ thải, để ECU xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun xăng

2.3.3.2 Cảm biến kích nổ

Cấu tạo:

Hình 2.10: Cấu tạo cảm biến kích nổ

- Cảm biến kích nổ trong động cơ 1SZ-FE là loại phẳng (không cộng hưởng)

có cấu tạo để phát hiện rung động trong phạm vi từ 6 - 15 kHz Bên trong cảm biến có một điện trở phát hiện hở mạch Và một phần tử điện áp các phần tử điện áp tạo ra điện áp khi áp suất hoặc sự rung động tác động lên chúng Phần tử áp điện trong cảm biến kích nổ có tần số hoạt động hòa hợp với tần số kích nổ động cơ

Nguyên lý hoạt động:

- Cảm biến kích nổ được gắn vào thân máy và truyền tín hiệu KNK tới ECU động cơ khi phát hiện sự kích nổ của động cơ ECU động cơ nhận tín hiệu KNK và làm trễ thời điểm đánh lửa nhằm ngăn chặn hiện tượng kích nổ xảy ra, đến lúc ECU

17

2.3.3.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cấu tạo:

Hình 2.11: Cấu tạo và sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát

1 Điện trở, 2 Thân cảm biến, 3 Lớp cách điện, 4 Giắc cắm dây , 5 Khối cảm biến, 6 Điện trở nhiệt, 7 Khối điều khiển, 8 Khối điện trở giới hạn dòng

Nguyên lý hoạt động:

- Khi động cơ hoạt động, cảm biến nhiệt độ nước làm mát thường xuyên theo dõi và báo cho ECU biết tình hình nhiệt độ nước làm mát động cơ Nếu nhiệt độ nước làm mát của động cơ thấp (động cơ vừa mới khởi động) thì ECU sẽ ra lệnh cho hệ thống phun thêm xăng khi động cơ còn nguội Cũng thông tin về nhiệt độ nước làm mát, ECU sẽ thay đổi điểm đánh lửa thích hợp với nhiệt độ động cơ

- Khi ECU tính toán nhiệt độ nước làm mát thấp hơn - 400C hoặc lớn hơn

1400C lúc này ECU sẽ báo hỏng và ECU nhập chế độ dự phòng với nhiệt độ quy ước

là 800C

- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và điện trở R được mắc nối tiếp Khi giá trị điện trở của cảm biến thay đổi theo sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát, điện áp tại cực THW cũng thay đổi theo Dựa trên tín hiệu này ECU tăng lượng phun nhiên liệu nhằm nâng cao khả năng ổn định khi động cơ nguội

2.3.3.4 Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cấu tạo:

- Cảm biến nhiệt độ khí nạp lắp bên trong cảm biến lưu lượng khí nạp

Hình 2.12: Cấu tạo và sơ đồ điện cảm biến nhiệt độ khí nạp

1 Nhiệt điện trở, 2 Vỏ cảm biến, 3 Khối cảm biến, 4 Điện trở nhiệt

5 ECU, 6 Điện trở giới hạn dòng

- Cảm biến nhiệt độ khí nạp sử dụng một nhiệt điện trở, điện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ khí nạp, có đặc điểm là điện trở của nó giảm khi nhiệt độ khí nạp tăng và ngược lại điện trở của nó tăng khi nhiệt độ khí nạp giảm

Nguyên lý hoạt động:

- Cảm biến nhiệt độ khí nạp có một nhiệt điện trở được mắc nối tiếp với điện trở được gắn trong ECU động cơ sao cho điện áp của tín hiệu được phát hiện bởi ECU động cơ sẽ thay đổi theo các thay đổi của nhiệt điện trở này, khi nhiệt độ của khí nạp thấp, điện trở của nhiệt điện trở lớn tạo nên một tín hiệu điện áp cao trong tín hiệu của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

2.3.3.5 Cảm biến đo gió

Cấu tạo:

Hình 2.13: Cấu tạo cảm biến lưu lượng kiểu dây nóng

19

Nguyên lý hoạt động:

- Dòng điện chạy vào dây sấy làm cho nó nóng lên Khi không khí chạy qua, dây sấy được làm nguội tương ứng với khối lượng không khí nạp, bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ dây sấy không đổi, dòng điện đó sẽ tỉ lệ thuận với lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó ta xác định được lượng không khí nạp Trong trường hợp này, dòng điện có thể chuyển thành điện áp và gửi đến ECU

Mạch điện cảm biến đo lưu lượng khí

Hình 2.14: Sơ đồ cấu tạo và điều khiển của cảm biến đo lưu lượng không khí

- Cảm biến lưu lượng khí nạp có một dây sấy được ghép vào mạch cầu Mạch cầu này có đặc tính là các điện thế tại điểm A và B bằng nhau khi tích của điện trở theo đường chéo bằng nhau (Ra + R3)*R1 = Rh*R2

- Khi dây sấy (Rh) được làm mát bằng không khí nạp, điện trở giảm dẫn đến sự hình thành độ chênh giữa các điện thế của các điểm A và B Một bộ khuyếch đại xử lý phát hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặt vào mạch này (làm tăng dòng điện chạy qua dây sấy) Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây sấy lại tăng lên dẫn đến việc tăng tương ứng trong điện trở cho đến khi điện thế của các điểm A và B trở nên bằng nhau (các điện áp của các điểm A và B trở nên cao hơn) Bằng cách sử dụng các đặc tính của loại mạch cầu này, cảm biến lưu lượng khí nạp có thể đo được khối lượng khí nạp bằng cách phát hiện điện áp ở điểm B

- Trong hệ thống này nhiệt độ của dây sấy (Rh) được duy trì liên tục ở nhiệt độ không đổi cao hơn nhiệt độ của không khí nạp, bằng cách sử dụng nhiệt điện trở (Ra)

Do đó có thể đo được khối lượng khí nạp một cách chính xác mặc dù nhiệt độ khí nạp thay đổi, ECU động cơ không cần phải hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu đối với nhiệt độ không khí nạp

- Ngoài ra khi nhiệt độ không khí giảm ở các độ cao lớn, khả năng làm nguội của không khí giảm xuống so với cùng thể tích khí nạp ở mức nước biển Do đó mức làm nguội cho dây sấy này giảm xuống Vì khối khí nạp được phát hiện cũng giảm xuống, nên không cần phải hiệu chỉnh mức bù cho độ cao lớn

- Khi ECU phát hiện thấy cảm biến lưu lượng bị hỏng một mã nào đó, ECU sẽ chuyển vào chế độ dự phòng Khi ở chế độ dự phòng, thời điểm đánh lửa được tính toán bằng ECU, dựa vào tốc độ động cơ và vị trí của bướm ga Chế độ dự phòng tiếp tục cho đến khi hư hỏng được sửa chữa

2.3.3.6 Cảm biến nồng độ oxy (Cảm biến lamda)

Cấu tạo:

- Bộ sấy và một phần tử chế tạo bằng ZrO2 (đi oxyt Ziconium) gọi là Ziconia

Cả mặt trong và mặt ngoài của phần tử này được phủ một lớp mỏng platin Không khí bên ngoài được dẫn vào bên trong của cảm biến, còn bên ngoài phải tiếp xúc với khí

xả

Hình 2.15: Cấu tạo và mạch điện cảm biến oxy

sự chênh lệch lớn về nồng độ oxy giữa bên trong và bên ngoài cảm biến nên điện áp

do phần tử ZrO2 là lớn (xấp xỉ 1 V)

- Lớp platin (phủ lên phần tử gốm) có tác dụng như một chất xúc tác và làm cho oxy trong khí xả phản ứng tạo thành CO Ðiều đó làm giảm lượng oxy và tăng độ nhạy của cảm biến ECU sử dụng tín hiệu này của cảm biến oxy để tăng hay giảm lượng phun nhằm giữ cho tỷ lệ xăng và không khí luôn đạt gần lý tưởng ở mọi chế độ làm việc của động cơ

2.3.3.7 Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính

Cấu tạo:

Hình 2.16: Cấu tạo và sơ đồ điện cảm biến vị trí bướm ga

Nguyên lý hoạt động:

- Một điện áp không đổi 5 V từ ECU cung cấp đến cực VC Khi cánh bướm ga

mở, con trượt trượt dọc theo điện trở và tạo ra điện áp tăng dần ở cực VTA tương ứng với góc mở cánh bướm ga Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp điểm cầm chừng nối cực IDL với cực E2

2.3.4 Bộ điều khiển điện tử ECU

Bộ điều khiển điện tử ECU là tổ hợp vi mạch và các bộ phận dùng để nhận biết các tín hiệu từ các cảm biến, lưu trữ các thông tin, tính toán và đưa ra các thông tin xử

lý đến các cơ cấu chấp hành Chính vì vậy mà động cơ luôn đảm bảo được về mặt công suất, tính kinh tế về nhiên liệu, độ nhạy và hoạt động ổn định trong các điều kiện làm việc Đặc biệt ECU còn có chức năng chẩn đoán nên giúp cho thợ sửa chữa xác định một cách nhanh chóng và chính xác các hư hỏng hoặc vùng hư hỏng trên động cơ

cũng như trên ôtô do đó rút ngắn được thời gian chẩn đoán và sửa chữa

Bên trong ECU các linh kiện điện tử được sắp xếp và bố trí trong mạch in, các linh kiện bán dẫn như các transistor được sắp xếp ở tầng dưới và gắn trên các thanh kim loại để giải nhiệt tốt Bên ngoài ECU trang bị các đầu nối để giao tiếp với các

cảm biến và các bộ phận khác của động cơ

2.3.4.1 Bộ nhớ tín hiệu vào

Các tín hiệu của các cảm biến sau khi qua bộ xử lý tín hiệu được chuyển vào bộ

nhớ của ECU Bộ nhớ của ECU bao gồm:

- Bộ nhớ ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ này dùng để lưu trữ các thông tin thường trực như các thông số của động cơ gồm dung tích xylanh, tỉ số nén và các thông số dùng để kiểm tra Bộ nhớ này chỉ đọc chứ không thể sửa đổi các thông tin trên đó, các thông tin được cài đặt từ trước và không bị mất đi khi tắt máy hoặc mất nguồn điện

- Bộ nhớ RAM (Random Access Memory): Đây là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, dùng để lưu các thông tin mới trong bộ nhớ Các thông tin lưu trữ trong RAM gồm: Các dữ liệu về tình trạng hoạt động hiện tại của động cơ, các thông tin hoặc hệ thống cần thiết mà bộ xử lý máy tính ghi tạm thời khi khởi động Khi động cơ ngừng hoạt động thì các thông tin trong bộ nhớ RAM này cũng bị mất

- Bộ nhớ PROM (Programmable Read Only Memory): Cấu trúc cơ bản thì giống như bộ nhớ ROM nhưng các dữ liệu mới được nạp ở nơi sử dụng chứ không phải ở nơi sản xuất

23

- Bộ nhớ KAM (Keep Alive Memory): Bộ nhớ này dùng để lưu trữ các thông tin mới (thông tin tạm thời) Bộ nhớ KAM vẫn được duy trì lưu trữ các thông tin khi động cơ đã tắt hoặc tắt khoá điện

Để đảm bảo được vấn đề này một phần của bộ nhớ được cấp nguồn điện độc lập từ ắc quy nên những thông tin được cập nhật trong vùng nhớ này theo yêu cầu của

bộ vi xử lý không bị mất đi khi tắt khoá điện

Thông tin lưu trữ trong vùng nhớ này gọi là thông tin hiệu chỉnh ví dụ như các

thông tin về tình trạng hư hỏng mà bộ xử lý phát hiện khi động cơ đang hoạt động

2.3.4.2 Bộ xử lý trung tâm (Bộ vi xử lý)

Hình 2.17: Sơ đồ khối của các hệ thống trong máy tính với microprocessor

Bộ vi xử lý có nhiệm vụ nhập các thông tin dữ liệu mới sau đó lưu và so sánh với các thông tin được lưu trong bộ nhớ đầu vào và sau đó mới xuất các thông tin này đến bộ nhớ tín hiệu ra Bộ vi xử lý hoạt động tương tự như một máy tính điện tử thông qua các chương trình đã được thiết lập từ trước do đó không cần người điều khiển

2.3.4.3 Đường truyền sử dụng mạng CAN

Chuyển các lệnh và số liệu trong máy theo hai chiều

ECU với những thành phần nêu trên có thể tồn tại dưới dạng IC hoặc nhiều IC, ngoài ra người ta còn phân loại theo độ dài từ các RAM

2.3.5 Điều khiển đánh lửa

Năng lượng nhiệt được biến thành động lực có hiệu quả cao nhất khi áp lực nổ cực đại được phát sinh vào thời điểm trục khuỷu ở vị trí 100 sau điểm chết trên (ATDC) Động cơ không tạo ra áp lực nổ cực đại vào thời điểm đánh lửa, nó phát ra

áp suất cực đại chậm một chút, sau khi đánh lửa Vì vậy, phải đánh lửa sớm, sao cho

áp suất cực đại được tạo ra vào thời điểm 100 ATDC Thời điểm đánh lửa để động cơ

có thể sản ra áp suất cực đại phải thường xuyên thay đổi, tuỳ thuộc vào điều kiện làm việc của động cơ Vì thế, hệ thống đánh lửa phải có khả năng thay đổi góc đánh lửa sớm để động cơ tạo ra áp lực nổ một cách có hiệu quả nhất, phù hợp với điều kiện làm việc của động cơ

Hình 2.18: Góc đánh lửa sớm và quá trình cháy

Quá trình đánh lửa của động cơ được điều chỉnh bởi ECU, quá trình đánh lửa diễn ra qua hai giai đoạn (hai điều khiển cơ bản)

Điều khiển khi khởi động, việc đánh lửa xảy ra tại một góc cố định của trục khuỷu nào đó không tính đến chế độ hoạt động của động cơ Nó được gọi là “góc thời điểm đánh lửa ban đầu”

2.3.5.1 Điều khiển đánh lửa khi khởi động

Điều khiển đánh lửa khi khởi động được thực hiện ngay lập tức sau khi nhận tín hiệu NE sau tín hiệu G (G1 hay G2) Thời điểm đánh lửa này được gọi là “ thời

25

Trong quá trình khởi động, khi tốc độ động cơ vẫn thấp hơn tốc độ xác định, do tín hiệu áp suất đường ống nạp (PIM) hay tín hiệu lưu lượng khí nạp (VS, KS hay VG) không ổn định, thời điểm đánh lửa được cố định tại thời điểm đánh lửa ban đầu Thời điểm đánh lửa ban đầu này được đặt trực tiếp bằng IC dự phòng trong ECU động

cơ Thông thường góc đánh lửa sớm được chọn nhỏ hơn 100 Với góc đánh lửa này động cơ được khởi động dễ dàng ngay cả khi nguội, đồng thời tránh sự nổ dội Việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ khi khởi động là không cần thiết vì thời gian khởi động rất ngắn

Hình 2.19: Sơ đồ tín hiệu IGT thời điểm đánh lửa ban đầu

Khi có tín hiệu khởi động, mạch chuyển đổi trạng thái sẽ nối đường IGT sang

vị trí ST Khi đó, xung IGT được được điều khiển bởi IC dự phòng thông qua hai tín hiệu G và NE Nếu động cơ đã nổ, đường IGT sẽ được nối sang vị trí after ST (sau khởi động) và việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm được thực hiện bởi ECU

2.3.5.2 Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động

Hình 2.20: Sơ đồ tín hiệu IGT thời điểm đánh lửa sau khi khởi động

Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động được thực hiện trong quá trình hoạt động bình thường

Các hiệu chỉnh khác nhau được thêm vào góc thời điểm đánh lửa ban đầu và góc đánh lửa sớm cơ bản của quá trình hoạt động bình thường

Quá trình đánh lửa của động cơ được thực hiện dựa vào các tín hiệu như trên,

và thể hiện qua sơ đồ khối sau

Hình 2.21: Góc đánh lửa sớm thực tế

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

Hình 2.22: Bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ

hc cb

Hình 2.23: Xác định thời điểm đánh lửa

- Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh ( ) là góc đánh lửa sớm được cộng thêm hoặc hcgiảm bớt khi ECU nhận được các tín hiệu khác nhau như nhiệt độ động cơ, nhiệt độ khí nạp, tín hiệu kích nổ, tín hiệu tốc độ xe… Vì vậy góc đánh lửa sớm thực tế được tính bằng góc đánh lửa sớm ban đầu cộng với góc đánh lửa sớm cơ bản và góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh để đạt được góc đánh lửa sớm lý tưởng theo từng chế độ hoạt động của động cơ

Sau khi xác định được góc đánh lửa sớm, bộ xử lý trung tâm (CPU- centrol processing unit) sẽ đưa ra xung điện áp điều khiển đánh lửa (IGT) quá trình dịch chuyển xung IGT trong CPU về phía trước của điểm chết trên khi có sự hiệu chỉnh về góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh ( ) ngoài ra, xung IGT có thể được xén trước khi gửi hctín hiệu đến igniter

Sự điều chỉnh góc đánh lửa của động cơ được thể hiện qua sơ đồ sau:

Thời điểm góc đánh lửa sớm khi khởi động được điều khiển như sơ đồ trên, với góc đánh lửa sớm sau khi khởi động để điều chỉnh góc đánh lửa sớm chịu ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh, sự ảnh hưởng này phụ thuộc vào sự thay đổi của các tín hiệu hiệu chỉnh truyền về để ECU xử lý ECU sau khi nhận được tín hiệu hiệu chỉnh sẽ điều chỉnh để có góc hiệu chỉnh cho phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ

Các hiệu chỉnh khác nhau (dựa trên các tín hiệu cảm biến có liên quan) được thêm vào thời điểm đánh lửa ban đầu và thêm vào góc đánh lửa sớm cơ bản (được xác định bởi tín hiệu áp suất đường ống nạp hay tín hiệu lượng khí nạp và tín hiệu tốc độ động cơ)

- Xác định góc thời điểm đánh lửa ban đầu (Xem ở phần PHỤ LỤC 1 trang 62)