ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZFE TOYOTA CAMRY

MỤC LỤC


2

CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu
A/F
ABS
B+
CPU
DC
DLI
ECU
EFI
ESA
ETCS
FL
G
IC
IG
KNK
NE
PROM
ROM
SEN
THW
VG
VTA
VVT-i

Diễn giải
Tỷ số khơng khí - nhiên liệu
Hệ thống chống phanh bó cứng
Điện áp ắc quy
Bộ vi xử lý trung tâm
Dòng một chiều
Đánh lửa khơng có bộ chia điện
Bộ điều khiển trung tâm
Hệ thống phun xăng điện tử
Đánh lửa sớm điện tử
Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử
Cầu chì trên đường dây
Cảm biến vị trí trục cam
Mạch tích hợp
Đánh lửa
Cảm biến tiếng gõ động cơ
Cảm biến vị trí trục khuỷu
Bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình lại
Bộ nhớ chỉ đọc
Cảm biến
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến lưu lượng khí nạp
Cảm biến vị trí bướm ga
Hệ thống phối khí tự động-thơng minh

Đơn vị
_
_
V
_

V
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_


3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống đánh lửa thường
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm
Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn
Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA
Hình 1.5. Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp
Hình 1.6. Sơ đồ kết cấu hệ thống đánh lửa trực tếp
Hình 1.7. Sơ đồ hệ thống đánh lửa CDI trên xe máy

Hình 2.1. Các chi tiết và vị trí trên động cơ trong hệ thống đánh lửa 2AZ-FE
Hình 2.2. Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE
Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 2AZ-FE
Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE
Hình 2.5. Tín hiệu IGT và IGF
Hình 2.6. Khi phát tín hiệu IGT
Hình 2.7. Khi ngắt tín hiệu IGT
Hình 2.8. Bản đồ miền điều khiển ESA
Hình 2.9. Sự điều khiển của ESA
Hình 2.10. Điều khiển thời điểm đánh lửa
Hình 2.11. Xác định thời điểm đánh lửa
Hình 2.12. Điều khiển đánh lửa khi khởi động.
Hình 2.13. Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động.
Hình 2.14. Điều khiển tín hiệu IDL bật ON.
Hình 2.15. Hiệu chỉnh để hâm nóng
Hình 2.16. Hiệu chỉnh khi q nhiệt độ.
Hình 2.17. Hiệu chỉnh tốc độ chạy khơng tải ổn định.
Hình 2.18. Hiệu chỉnh kích nổ
Hình 2.19. Cấu tạo bugi
Hình 2.20. Kiểu chân giắc và cấu tạo của bơ bin
Hình 2.21. Sơ đồ đấu dây bơbin
Hình 2.22. Sơ đồ tín hiệu điều khiển đánh lửa
Hình 2.23. Sơ đồ khối hoạt động của ECU
Hình 2.24. Sơ đồ khối các hệ thống trong ECU với bộ vi xử lý
Hình 2.25. Cảm biến trục cam


4
Hình 2.26. Cảm biến trục khuỷu
Hình 2.27. Mạch cảm biến vị trí trục khuỷu và chân giắc

Hình 2.28. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và giắc cắm
Hình 2.29. Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Hình 2.30. Kết cấu cảm biến lưu lượng khí nạp
Hình 2.31. Đường đặc tính của cảm biến lưu lượng khí nạp
Hình 2.32. Kiểu chân giắc cảm biến lưu lượng khí nạp
Hình 2.33. Cấu tạo bên trong của cảm biến vị trí bướm ga
Hình 2.34. Mạch điện và kiểu chân giắc
Hình 2.35. Đường đặc tuyến của cảm biến vị trí bướm ga
Hình 2.36. Cấu tạo cảm biến kích nổ
Hình 2.37. Mạch điện và kiểu chân giắc
Hình 3.1. Sơ đồ mạch điện
Hình 3.2. Chân giắc
Hình 3.3. Khối kết nối
Hình 3.4. Màu dây
Hình 3.5. Dây bảo vệ
Hình 3.6. Giắc nối
Hình 3.7. Điểm nối
Hình 3.8. Cách tháo lắp giắc
Hình 3.9. Kiểm tra giắc
Hình 3.10. Sửa chữa giắc
Hình 3.11. Sửa chữa dây điện
Hình 3.12. Kiểm tra hở mạch
Hình 3.13. Kiểm tra điện trở
Hình 3.14. Kiểm tra điện trở
Hình 3.15. Kiểm tra điện áp
Hình 3.16. Kiểm tra ngắn mạch
Hình 3.17. Kiểm tra điện trở
Hình 3.18. Kiểm tra điện trở
Hình 3.19. Kiểm tra điện trở
Hình 3.20. Phương pháp rung

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU


5


6

LỜI NĨI ĐẦU
Ơ tơ là một trong những phương tiện giao thông quan trọng đối với sự
phát triển của nền kinh tế - xã hội. Hiện nay ô tô ngày càng hoàn thiện và tiện
nghi hơn và được áp dụng nhiều tính năng hiện đại như tăng cơng suất động
cơ, tiết kiệm nhiên liệu và đặc biệt là giảm ô nhiễm môi trường. Các hãng xe
đã áp dụng các tiến bộ khoa học vào những chiếc ơ tơ của mình như điều
khiển điện tử, hệ thống đánh lửa trực tiếp, hệ thống phun xăng điện tử, hệ
thống đánh lửa lập trình ….
Trong đó hệ thống đánh lửa đóng vai trị rất quan trọng trong động cơ
xăng ngày nay. Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận
tình của giáo viên hướng dẫn, em thực hiện đề tài “NGHIÊN CỨU HỆ
THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE TOYOTA CAMRY”.
Đây là một đề tài rất thiết thực nhưng cịn nhiều khó khăn. Song trong
q trình làm đồ án tốt nghiệp, với khả năng và kinh nghiệm cịn hạn chế nên
khơng thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy em rất mong sự đóng góp, chỉ bảo của
các thầy cơ để đề tài của em được hồn thiện hơn và đó chính là những kinh
nghiệm nghề nghiệp cho chúng em sau khi ra trường.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa, đặc
biệt là thầy TS.Bùi Văn Chinh đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em để đề tài
em được hoàn thành.
Em xin trân trọng cảm ơn!

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Tùng


7
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE ÔTÔ
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
1.1.1. Chức năng, nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống đánh lửa
1.1.1.1. Chức năng hệ thống đánh lửa
Trong động cơ xăng hịa khí sau khi được đưa vào trong xylanh và được
trộn đều nhờ xốy lốc của dịng khí, sẽ được Piston nén lại. ở một thời điểm
thích hợp cuối kỳ nén, hệ thống đánh lửa sẽ cung cấp một tia lửa điện cao thế,
đốt cháy hịa khí và sinh cơng cho động cơ. Như vậy, chức năng của hệ thống
đánh lửa là tạo ra tia lửa đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt của
động cơ.
1.1.1.2. Nhiệm vụ của hệ thống đánh lửa
Hệ thống đánh lửa trên động cơ có nhiệm vụ biến thiên nguồn điện xoay
chiều, một chiều có hiệu điện thế thấp 12V hoặc 24V thành các xung điện thế
cao khoảng vài chục kV.Các xung hiệu điện thế cao này sẽ được phân bố đến
bugi của các xylanh đúng thời điểm để tạo tia lửa điện cao thế đốt cháy hịa
khí.
1.1.1.3. u cầu của hệ thống đánh lửa trên ôtô
Các yếu tố quan trọng của động cơ xăng là: Hỗn hợp khơng khí nhiên
liệu tốt, nén ép tốt, và đánh lửa tốt. Hệ thống đánh lửa tạo ra một tia lửa
mạnh, và các thời điểm chính xác để đốt cháy hỗn hợp khơng khí - nhiên liệu.
Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động thứ cấp đủ lớn để phóng điện
qua khe hở bougie trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ.
Tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và thời gian phóng để đốt cháy
hồn tồn hịa khí. Vì ngay cả khi bị nén ép với áp suất cao, khơng khí có điện

trở, nên cần phải tạo ra điện thế hàng chục ngàn vơn để đảm bảo phát tia lửa
mạnh, có thể đốt cháy hỗn hợp khơng khí nhiên liệu.
Thời điểm đánh lửa chính xác: Hệ thống đánh lửa phải ln có thời điểm
đánh lửa chính xác để phù hợp với sự thay đổi tốc độ và tải trọng của động
cơ. Góc đánh lửa sớm phải đúng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ.
Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt và có đủ độ bền
và độ tin cậy để chịu đựng được trong các điều kiện nhiệt độ cao và độ rung
xóc lớn. Hệ thống đánh lửa sử dụng điện cao áp do cuộn đánh lửa tạo ra nhằm


8
phát ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp khơng khí và nhiên liệu đã được nén
ép. Hỗn hợp khơng khí nhiên liệu được nén ép và đốt cháy trong cylinder.
Sự bốc cháy này tạo ra động lực của động cơ. Nhờ có hiện tượng tự cảm và
cảm ứng tương hỗ, cuộn dây tạo ra điện áp cao cần thiết cho đánh lửa. Cuộn
sơ cấp tạo ra điện thế hàng trăm vơn cịn cuộn thứ cấp thì tạo ra điện thế hàng
chục ngàn vôn.
1.1.2. Phân loại hệ thống đánh lửa
Ngày nay hệ thống đánh lửa cao áp được trang bị trên động cơ ơtơ có rất
nhiều loại khác nhau. Dựa vào cấu tạo, hoạt động, phương pháp điều khiển,
người ta phân loại hệ thống đánh lửa theo các cách phân loại sau
a) Phân loại theo nguồn điện sơ cấp:
- Hệ thống đánh lửa dùng man-hê-tô;
- Hệ thống đánh lửa dùng acqui.
b) Phân loại theo phương pháp tích lũy năng lượng:
- Hệ thống đánh lửa điện cảm;
- Hệ thống đánh lửa điện dung.
c) Phân loại theo phương pháp điều khiển bằng cảm biến:
- Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa;
- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ.

+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến Hall;
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến quang;
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến từ trở.
d) Phân loại theo cách phân bố điện cao áp:
- Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện – Delco;
- Hệ thống đánh lửa trực tiếp hay khơng có Delco.
e) Phân loại theo phương pháp điều khiển góc đánh lửa sớm:
- Hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng cơ
khí;
- Hệ thống đánh lửa với bộ điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử.
f) Phân loại theo kiểu ngắt mạch sơ cấp:
- Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa;
- Hệ thống đánh lửa sử dụng Transistor;
- Hệ thống đánh lửa sử dụng Thyristor.
Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, cơng nghệ sản
xuất động cơ nói riêng và sản xuất ôtô nói chung đã đạt được nhiều thành tựu


9
cao trong mọi lĩnh vực, từ công nghệ chế tạo chi tiết cơ khí đến sự đột phá
trong cơng nghệ chế tạo vật liệu mới. Với sự trợ giúp đắc lực của lĩnh vực
công nghiệp điện tử và điện tự động, hệ thống đánh lửa ngày nay đã trở nên
hoàn hảo. Động cơ ngày nay đều được trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp với
hệ thống đánh lửa sớm bằng điện tử được điều khiển hoàn toàn bằng máy tính
dựa vào các tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau. Nhờ đó, có thể xác định
chính xác tình trạng của động cơ và đưa ra tín hiệu điều khiển một cách chính
xác nhất.
1.2. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
1.2.1. Hệ thống đánh lửa thường

Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống đánh lửa thường
1, Ắc quy
2, Khóa điện
3, Điện trở phụ
4, Bô bin
5, Con quay chia điện

6, Tụ điện
7, Cam quay
8, Tiếp điểm
9, Bugi
10, Bộ điều khiển góc đánh lửa chân khơng

Trong hệ thống đánh lửa thường có 2 mạch : mạch điện áp thấp và điện áp
cao.
+ Trong mạch điệp áp thấp dùng điện của ắc quy hoặc của máy phát điện. Trong đó
ngồi nguồn điện ra cịn có khóa điện, cuộn dây sơ cấp, bơ bin với điện trở phụ và
bộ cắt điện.
+ Mạch điện áp cao có cuộn dây thứ cấp trong bơbin, dây dẫn cao thế,bộ chia điện,
bugi đánh lửa.


10
1.2.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm

Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp
điểm
Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm khác với hệ thống đánh lửa
thường là giữa bobin và tiếp điểm của bộ cắt điện có mắc hộp chuyển mạch
kiểu tranzito.

Cuộn sơ cấp của bobin được mắc vào mạch góp của bộ khuếch đại, tiếp
điểm của cắt điện được mắc vào mạch của cực gốc) của tranzito. Khi tiếp
điểm đóng, dịng điện có cường độ khơng lớn(0,75A) đi qua tiếp điểm, lúc đó
ở cực điều khiển phát sinh điện thế và tranzito cho dòng điện chay qua tới
cuộn sơ cấp của bobin. Do cường độ của cực gốc khơng lớn nên sự mịn tiếp
điểm do tia lửa điện sinh ra thực tế khơng có và thời gian sử dụng của tiếp
điểm chỉ chịu mòn cơ học.


11
1.2.3. Hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng tiếp điểm

Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn
Về cấu tạo hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng cịn sử dụng tiếp điểm đóng
ngắt mạch sơ cấp nên cải thiện được chất lượng tia lửa và tuổi thọ hệ thống.
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn ta cũng có thể chia làm 2 mạch : mạch điện hạ
thế và mạch cao thế.
+ Mạch điện hạ thế dùng điện áp của ắc quy hoặc của máy phát điện trên
động cơ Trong đó ngồi nguồn điện ra cịn có khóa điện, cuộn dây sơ cấp, bô
bin với điện trở phụ và IC đánh lửa.
+ Mạch điện cao thế có cuộn dây thứ cấp trong bô bin, dây cao áp, bộc chia
điện và các bugi trên xy lanh.
1.2.4. Hệ thống đánh lửa điện tử
1.2.4.1 Hệ thống đánh lửa điện tử có bộ chia điện
Về cấu tạo hệ thống đánh lửa này khác các hệ thống đánh lửa trên là
không sử dụng con quay tạo tín hiệu đánh lửa mà nó được tạo tín hiệu nhờ
ECU động cơ thơng qua các tín hiệu vào từ những cảm biến liên quan qua đó
tính tốn được thời điểm đánh lửa phù hợp hơn với tải trọng động cơ.

12

Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn cũng được chia làm 2 mạch
+ Trong mạch điệp áp thấp dùng điện của ắc quy hoặc của máy phát điện.
Trong đó ngồi nguồn điện ra cịn có khóa điện, cuộn dây sơ cấp, bô bin và
IC đánh lửa.
+ Mạch điện áp cao có cuộn dây thứ cấp, dây dẫn điện áp cao, bộ chia điện
và các bugi.
+ Ngồi ra cịn có các cảm biến cấp tín hiệu đầu vào cho ECU và đưa ra tín
hiệu điều khiển TRANSISTOR đóng hoặc thơng giúp cuộn sơ cáp được nối
mát, khi đó bugi sẽ được đánh lửa theo tín hiệu điều khiển của ECU .
1.2.4.2 Hệ thống đánh lửa điện tử khơng có bộ chia điện

Hình 1.5. Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp


13
Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp, bộ chia điện khơng cịn được sử dụng
nữa. Thay vào đó, hệ thống đánh lửa trực tiếp cung cấp một bô bin cùng với
một IC đánh lửa độc lập cho mỗi xy-lanh. Vì hệ thống này không cần sử dụng
bộ chia điện hoặc dây cao áp nên nó có thể giảm tổn thất năng lượng trong
khu vực cao áp và tăng độ bền. Đồng thời nó cũng giảm đến mức tối thiểu
nhiễu điện từ, bởi vì khơng sử dụng tiếp điểm trong khu vực cao áp. Chức
năng điều khiển thời điểm đánh lửa được thực hiện thông qua việc sử dụng
ESA(đánh lửa sớm bằng điện tử).

Hình 1.6. Sơ đồ kết cấu hệ thống đánh lửa trực tếp
ECU của động cơ nhận được các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, tính
tốn thời điểm đánh lửa, truyền tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa. Thời điểm

đánh lửa được tính tốn liên tục theo điều kiện của động cơ, dựa trên giá trị
thời điểm đánh lửa tối ưu đã được lưu giữ trong máy tính, dưới dạng một
bản đồ ESA. So với điều khiển đánh lửa cơ học của các hệ thống thông
thường thì phương pháp điều khiển bằng ESA có độ chính xác cao hơn và
không cần phải đặt lại thời điểm đánh lửa.
1.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA.
Trong q trình sử dụng ơtơ, trạng thái kỹ thuật của ôtô dần thay dổi theo
hướng xấu đi, dẫn tới hay hỏng hóc và giảm độ tin cậy. Quá trình thay đổi ấy
có thể kéo dài theo thời gianvà phụ thuộc vào nhiều yếu tố.


14
- Chất lượng của vật liệu, công nghệ chế tạo, lắp ghép, sự không đồng nhất
trong chế tạo.
- Điều kiện sử dụng: mơi trường sử dụng, trình độ người sử dụng, điều kiện
bảo quản, trang thiết bị và môi trường sửa chữa, nhiên liệu dầu mỡ bôi trơn..
- Sự mài mịn vật liệu giữa các bề mặt có chuyển động tương đối.
- Sự xuất hiện các vết nứt nhỏ hay hỏng ren do trong quá trình bảo dưỡng
thay thế bougie hoặc chịu tải thay đổi, thường gọi là mỏi.
- Sự hư hỏng kết cấu chi tiết do bị quá tải tức thời, đột xuất.
- Muội than tích tụ ở đầu đánh lửa của bugi, bugi làm việc quá nguội hoặc hệ
thống nhiên liệu cung cấp nhiên liệu quá nhiều, khi đó đánh lửa khơng nhận
đủ nhiệt để khử các cặn carbon, sóng điện áp cao sẽ nối tắt qua các cặn này,
thay vì phóng qua khe đánh lửa của bugi. Bougie làm việc quá nóng sẽ tiêu
hủy các điện cực nhanh chóng và làm rộng khe đánh lửa, do đó, tia lửa khơng
thể phóng qua và sự mất lửa xảy ra.
- Cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp bị ngắn mạch.
- Do hỏng các cảm biến như cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục
cam. làm ảnh hưởng tới quá trình đánh lửa.
- Khoảng lắp bougie là khoảng cách từ mặt tựa đệm lót ở vỏ bugi đến cuối các

đường ren. Nếu khoảng này quá dài, bugi sẽ sâu vào buồng đốt gây cản trở sự
khuấy trộn hỗn hợp, va đập với van hoặc piston. Bugi có khoảng lắp khơng đủ
khơng thể đốt hỗn hợp một cách chính xác. Vì vậy, các bugi được sử dụng cho
động cơ phải có khoảng cách thích hợp, đúng với tiêu chuẩn của nhà chế tạo.
- Nếu hệ thống đánh lửa sử dụng bộ chia điện có tiếp điểm: Tiếp điểm bị mòn
hoặc cháy rỗ cũng làm ảnh hưởng rất lớn tới quá trình đánh lửa.


15
1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG I
Ngành ô tô hiện nay ngày càng phát triển nhờ vào khoa học kĩ thuật hiện
đại, tiên tiến nên yêu cầu về hệ thống đánh lửa ngày càng nhỏ gọn, tiết kiệm
nhiên liệu, hiệu suất cao…. Đảm bảo đánh lửa chính xác với mọi trường hợp
hoạt động của động cơ. Vì vậy hệ thống đánh lửa trực tiếp được phát triển và
sử dụng phổ biến trên các hãng xe như Toyota, Mazda, Nissan, Mercedes….
Nó cùng với các hệ thống khác kết hợp với nhau để đảm bảo tình trạng hoạt
động của xe ổn định nhất. Nhiệm vụ quan trọng của hệ thống đánh lửa là đánh
lửa chính xác, tạo tia lửa mạnh để đốt cháy hết hịa khí, giúp tiết kiệm nhiên
liệu và góp phần giảm ô nhiễm môi trường. Phần nghiên cứu tiếp theo sẽ đi
sâu hơn về hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 2AZ-FE Toyota Camry.


16
CHƯƠNG II
ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG
ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 2AZ-FE TOYOTA CAMRY
2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 2AZ-FE.
Nội dung
Kiểu động cơ

Giá trị

Ghi chú

4 kỳ 4 xylanh thẳng hàng ( I4)

Dung tích cơng tác của
2362cm3
xylanh
Cơng suất lớn nhất

150 mã lực

ở tốc độ
vịng/ phút

Mơ men xoắn lớn nhất

22,2 kGm

ở 3800 vịng/ phút

Kiểu cung cấp nhiên liệu

Phun xăng điện tử EFI

Hệ thống làm mát của

Kiểu tuần hoàn cưỡng bức dưới áp
suất của bơm nước và có van hằng

nhiệt ngay cả khi xe phanh hãm đột
ngột

Hệ thống bôi trơn

Kiểu cưỡng bức và vung té có lọc
dầu tồn phần, dùng để đưa dầu bơi
trơn và làm mát các bề mặt ma sát
của các chi tiết chuyển động.

Đường kính xylanh/ hành
86/86 mm
trình làm việc piston
Tỷ số nén
Thứ tự nổ

1–3–4–2

Bảng 2.1. Các thống số của động cơ 2AZ-FE

5600


17
- Trục khuỷu được đỡ bởi 5 ổ đỡ của thân máy. Các bạc ổ đỡ đều làm bằng
hợp kim nhơm.
- Nắp máy được làm bằng hợp kim nhơm, có các cửa hút, cửa xả ở hai bên,
buồng cháy hình nệm.
- Thân máy được làm bằng gang. Tất cả có 4 xylanh. Chiều dài mỗi ống gần
gấp đôi chiều dái mỗi piston. Bên trên xylanh là nắp máy, bên dưới xylanh là

trục khuỷu có 5 ổ đỡ. Ngồi ra bên thân máy cịn có nước được dẫn từ bơm
nước lên làm mát xylanh.
- Nến điện được bố trí bên phải buồng cháy.
- Các lò xo nấm hút làm bằng thép và lị xo có khả năng chịu tải ở mọi chế độ
vòng quay động cơ.
- Trục cam được dẫn động bằng xích. Trục cam có 5 ổ đỡ nằm giữa các con
đội của từng xylanh và ở phía đầu xylanh số 1. Việc bôi trơn các ổ trục cam
được thực hiện nhờ có đường dầu từ nắp máy.
2.2. NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TOYOTA 2AZ-FE.

Hình 2.1. Các chi tiết và vị trí trên động cơ trong hệ thống đánh lửa 2AZ-FE


18

Hình 2.2. Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE
1 . Tín hiệu vị trí trí trục khủy.
mát.
2 . Tín hiệu lưu lượng khí nạp.
3 . Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga

4 . Tín hiệu nhiệt độ nước làm
5 . Tín hiệu vị trí trục cam.
6 . Tín hiệu kích nổ.

Qua những hình ảnh về bố trí và sơ đồ điều khiển hệ thống đánh lửa ta
kết luận hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE thuộc loại hế thống đánh lửa
trực tiếp sử dụng mỗi bugi một boobin có tích hợp IC đánh lửa(loại 1 trên
hình 1.5).
2.2.1. Nguyên lý làm việc hệ thống đánh lửa trên động cơ TOYOTA 2AZFE

Trên động cơ 2AZ-FE được trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp với mỗi
bugi một bôbin đánh lửa. Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu gửi về, trong
đó quan trọng nhất là các xung G, xung NE và tín hiệu của cảm biến đo gió,


19
bộ xử lý của ECU sẽ tính tốn và chọn ngay ra một điểm trên bề mặt lập
trình, tức là chọn ngay một góc đánh lửa sớm tối ưu ở tốc độ và mức tải đó
(chương trình đánh lửa sớm ESA). Rồi thơng qua một bóng điều khiển trong
ECU xuất xung IGT tới IC đánh lửa. Khi IC đánh lửa nhận được xung IGT ở
đầu vào mạch transisitor, mạch này

Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 2AZ-FE
điều khiển bóng Transistor ON để nối mát cho cuộn sơ cấp W1 của bôbin qua
chân C của IC đánh lửa. Khi đó xuất hiện dịng sơ cấp trong bơbin tạo ra từ
φ

trường , từ trường
đó từ trường

φ

φ

tồn tại trong bơbin cho tới khi bóng Transistor OFF, khi

biến thiên cực nhanh và cảm ứng ra xung cao áp ở cuộn dây

thứ cấp W2 của bôbin. Xung cao áp này được đưa đến bugi theo thứ tự nổ của
động cơ tạo tia lửa điện đốt cháy hịa khí.

20

Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE
1. Tín hiệu tốc độ động cơ.
2. Tín hiệu vị trí trí trục khủy.
3. Tín hiệu lưu lượng khí nạp.

4. Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga.
5. Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát.
6. Tín hiệu kích nổ.

2.2.2. Tín hiệu IGT và IGF

Hình 2.5. Tín hiệu IGT và IGF
a) Tín hiệu IGT.
ECU động cơ tính tốn 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


21
động cơ tính tốn, và sau đó tắt đi. Khi tín hiệu IGT bị ngắt, các bugi sẽ đánh
lửa.
Dịng điện từ ắc quy chạy qua IC đánh lửa vào cuộn sơ cấp, phù hợp với
tín hiệu thời điểm đánh lửa(IGT) do ECU động cơ phát ra. Kết quả là các
đường sức từ trường được tạo ra xung quanh cuộn dây có lõi ở trung tâm.

Hình 2.6. Khi phát tín hiệu IGT

Khi động cơ tiếp tục chạy, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dịng điện vào
cuộn sơ cấp, phù hợp với tín hiệu IGT do ECU động cơ phát ra. Kết quả là từ
thông của cuộn sơ cấp giảm đột ngột. Vì vậy, tạo ra một một sức điện động
theo chiều chống lại sự giảm từ thơng hiện có, thơng qua tự cảm của cuộn sơ
cấp và cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộn thứ cấp hiệu ứng tự cảm ạo ra
một thế điện động khoảng 500V trong cuộn sơ cấp, và hiệu ứng cảm ứng
tương hỗ kèm theo của cuộn thứ cấp tạo ra một suất điện động khoảng 30 kV.
Sức điện động này làm cho bugi phát ra tia lửa.Dòng sơ cấp lớn và sự ngắt
dòng sơ cấp càng nhanh thì điệ thế thứ cấp càng lớn.


22

Hình 2.7. Khi ngắt tín hiệu IGT
b) Tín hiệu IGF
IC đánh lửa gửi một tín hiệu IGF đến ECU động cơ bằng cách dùng lực
điện động ngược được tạo ra khi dòng sơ cấp đến cuộn đánh lửa bị ngắt hoặc
bằng giá trị dòng điện sơ cấp. 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 khơng 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.
2.2.3. Hệ thống đánh lửa sớm điện tử

Hình 2.8. Bản đồ miền điều khiển ESA


23
Khái quát về việc điều khiển thời điểm đánh lửa:

Góc thời điểm
Điều
đánh
khiển
lửa ban
đánhđầu
lửa
khi khởi động
Điều
Góc thời điểm đánh lửa ban
đầu
khiển
đánh
Góc đánh lửa sớm ban
đầu
Điều
khiển
lửa
đánh lửa sau
Hiệu chỉnh để hâm nóng
khi khởi
chỉnh
Hiệu chỉnh để chạyĐiều
khơng
tải ổn
động
góc đánh lửa
định
Hình 2.9. Sự điều khiển của ESA Hiệu hỉnh tiếng gõ sớm hiệu
Hiệu chỉnh khác chỉnh

Điều chỉnh góc đanh lửa sớm tối
thiểu thời
và tốiđiểm
đa đánh lửa
Hình 2.10. Điều khiển

Góc thời điểm đánh lửa ban đầu được xác định như sau: Khi ECU động
cơ nhận được tín hiệu NE (điểm B), sau khi nhận tín hiệu G(điểm A), ECU
xác định rằng đây là góc thời điểm đánh lửa ban đầu khi trục khuỷu đạt đến 50
, 70, hoặc 100 BTDC(khác nhau giữa các kiểu động cơ).

Hình 2.11. Xác định thời điểm đánh lửa


24
- Việc điều khiển thời điểm đánh lửa gồm có hai việc điều khiển cơ bản.
a) Điều khiển đánh lửa khi khởi động
Khi khởi động, tốc độ của động cơ thấp và khối lượng khơng khí nạp chưa ổn định, nên khơng thể sử dụng tín hiệu VG hoặc PIM làm các tín hiệu
điều chỉnh. Vì vậy, thời điểm đánh lửa được đặt ở góc thời điểm đánh lửa ban
đầu. Góc thời điểm đánh lửa ban đầu được điều chỉnh trong IC dự trữ ở ECU
động cơ. Ngồi ra, tín hiệu NE được dùng để xác định khi động cơ đang được
khởi động, và tốc độ của động cơ là 500
vòng/phút hoặc nhỏ hơn cho biết rằng
việc khởi động đang xảy ra.
Tuỳ theo kiểu động cơ, có một số
loại xác định động cơ đang khởi động khi
ECU động cơ nhận được tín hiệu máy
khởi động(STA).
b) Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động Hình 2.12. Điều khiển đánh lửa khi
khởi động.

Điều chỉnh đánh lửa sau khi khởi
động là việc điều chỉnh được thực hiện trong khi động cơ đang chạy sau khi
khởi động. Việc điều chỉnh này được thực hiện bằng cách tiến hành các hiệu
chỉnh khác nhau đối với góc thời điểm đánh lửa ban đầu và góc đánh lửa sớm
cơ bản.
Thời điểm đánh lửa = góc thời điểm đánh lửa ban đầu + góc đánh lửa sớm +
góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.
Khi thực hiện việc điều chỉnh đánh lửa sau khởi động, tín hiệu IGT được
bộ vi xử lý tính tốn và
truyền qua IC dự trữ này.

Góc đánh lửa sớm
cơ bản: Góc đánh lửa
sớm cơ bản được xác
định bằng cách dùng tín
hiệu NE, tín hiệu VG

Hình 2.13. Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động


25
hoặc tín hiệu PIM. Tín hiệu NE và VG được dùng để xác định góc đánh lửa
sớm cơ bản và được lưu giữ trong bộ nhớ của ECU động cơ.
c) Điều khiển khi tín hiệu IDL bật ON
Khi tín hiệu IDL bật ON, thời điểm
đánh lửa là sớm theo tốc độ của
động cơ. Trong một số kiểu động
cơ góc đánh lửa sớm cơ bản thay
đổi khi máy điều hịa khơng khí bật
ON hoặc tắt OFF (Xem khu vực

đường nét đứt ở bên trái). Ngoài ra,
trong các kiểu này, một số kiểu có
góc đánh lửa sớm là 00 trong thời Hình 2.14. Điều khiển tín hiệu IDL bật
ON.
gian máy chạy ở tốc độ khơng tải
chuẩn.
d) Điều khiển khi tín hiệu IDL bị ngắt OFF
Thời điểm đánh lửa được xác định theo tín hiệu NE và VG hoặc tín hiệu PIM
dựa vào các dữ liệu được lưu trong ECU động cơ. Tuỳ theo kiểu động cơ, 2
góc đánh lửa sớm cơ bản được lưu giữ trong ECU động cơ. Các dữ liệu của
một trong các góc này được dùng để xác định góc đánh lửa sớm dựa trên chỉ
số octan của nhiên liệu, nên có thể chọn các dữ liệu phù hợp với nhiên liệu
được người lái sử dụng. Ngoài ra, một số kiểu xe có khả năng đánh giá chỉ số
octan của nhiên liệu, sử dụng tín hiệu KNK để tự động thay đổi các dữ liệu để
xác định thời điểm đánh lửa.
2.2.4. Điều khiển góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh
a) Hiệu chỉnh để hâm nóng
Góc đánh lửa sớm được sử dụng
cho thời điểm đánh lửa khi nhiệt độ
nước làm mát thấp nhằm cải thiện khả
năng làm việc. Một số kiểu động cơ tiến
hành hiệu chỉnh sớm lên tương ứng với
khối lượng khơng khí nạp. Góc của thời
điểm đánh lửa sớm lên xấp xỉ 15 bằng
chức năng hiệu chỉnh này trong suốt

Hình 2.15. Hiệu chỉnh để hâm nóng