Thuyết minh đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ ô tô đề tài khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe toyota landcruiser 2007

Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007

MỤC LỤC

1


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007

LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, là sự gia tăng của khí thải gây
ơ nhiễm mơi trường. Khí thải do xe ô tô sử dụng nhiên liệu xăng gây ra cũng đóng góp
một lượng lớn khí thải độc hại. Mặt khác nguồn nguyên liệu dầu thô khai thác từ tự nhiên
dùng để điều chế xăng cũng dần cạn kiệt. Đó là hai lý do quan trọng thúc đẩy các hãng
chế tạo ô tô cho ra đời động cơ phun xăng điện tử. Mục đích để nâng cao hiệu suất cháy
của nhiên liệu xăng và hạn chế lượng khí thải độc hại sinh ra trong q trình cháy. Để
làm được điều đó hệ thống phải có một hệ thống giám sát (cảm biến) và chấp hành hoạt
động chính xác, kịp thời. Khi có sự sai hỏng của hệ thống sẽ ảnh hưởng đến mức tiêu hao
nhiên liệu và sinh ra nhiều khí thải độc hại trong q trình cháy khơng hồn tồn.
Với các dòng xe hiện đại được trang bị nhiều thiết bị điện tử thì việc chẩn đốn càng
trở nên khó khăn. Do vậy trên xe ô tô phải được trang bị hệ thống tự chẩn đốn tình trạng
kỹ thuật của xe. Nhằm báo cho người sử dụng biết được những hư hỏng hiện tại của xe.
Vấn đề tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường là vấn đề cấp thiết, em đựơc khoa
giao cho đề tài: "Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota
Landcruiser 2007” Thơng qua q trình nghiên cứu và khảo sát sự điều khiển của q
trình đánh lửa chúng ta có thể biết được thời điểm đánh lửa và xung đánh lửa,từ những
xung đó có thể chẩn đốn được những hư hỏng của các cảm biến, đồng thời cũng biết được
tình trạng làm việc của động cơ.
Trong quá trình thực hiện đồ án do trình độ và hiểu biết cịn hạn chế. Nhưng được
sự chỉ bảo tận tình của các thầy trong khoa, đặc biệt là thầy giáo ……………………….
hướng dẫn, đề tài của em đã đựoc hoàn thành đúng thời hạn. Tuy vậy đề tài vẫn cịn nhiều

thiếu sót, kính mong các thầy giáo đóng góp để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
, ngày

tháng năm 2022
Sinh viên

2


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống đánh lửa.
1.1.1. Nhiệm vụ
Hệ thống đánh lửa (HTĐL) có nhiệm vụ biến dòng điện một chiều thế hiệu thấp
(6, 12 hay 24) hoặc các xung điện xoay chiều thế hiệu thấp thành các xung điện cao thế
(12000 ÷ 24000V) đủ để tạo nên tia lửa (phóng qua khe hở bugi) đốt cháy hỗn hợp làm
việc trong các xi lanh của động cơ vào những thời điểm thích hợp và tương ứng với trình
tự xi lanh và chế độ làm việc của động cơ.
Trong một số trường hợp, hệ thống đánh lửa còn dùng để hỗ trợ khởi động tạo
điều kiện khởi động động cơ được dễ dàng ở nhiệt độ thấp.
1.1.2. Yêu cầu
Một hệ thống đánh lửa tốt phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- HTĐL phải sinh ra dòng thứ cấp đủ lớn để tạo ra tia lửa điện phóng điện qua khe
hở bugi trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ.
- Tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và thời gian phóng để sự cháy bắt đầu.
- 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 trong điều kiện nhiệt độ
cao và độ rung xóc lớn.
- Sự mài mòn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép.

- Độ tin cậy làm việc của hệ thống đánh lửa phải tin cậy tương ứng với chê độ làm
việc của động cơ.
- Kết cấu đơn giản, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ.
1.1.3. Phân loại
Hệ thống đánh lửa gồm những loại sau:
+) Hệ thống đánh lửa tiếp điêm.
+) Hệ thống đánh lửa bán dẫn.
+) Hệ thống đánh lửa điện tử.
+) Hệ thống đánh lửa Manheto.
3


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
+) Hệ thống đánh lửa vô lăng MANHETIC
+) Hệ thống đánh lửa điện dung.
+) Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện.
+) Hệ thống đánh lửa khơng có bộ chia điện.
+) Hệ thống đánh lửa điện tử có điều khiển bằng ECU (đánh lửa trự tiếp).
1.2. Các loại hệ thống đánh lửa
1.2.1. Hệ thống đánh lửa thường
Biến áp đánh lửa có hai cuộn dây: cuộn sơ cấp W 1 có khoảng 250 ÷ 400 vịng,
cuộn thứ cấp W2 có khoảng 19000 ÷ 26000 vịng.
Cam 1 của bộ chia điện được dẫn động quay từ trục phân phối, làm nhiệm vụ đóng
mở tiếp điểm KK’, tức là nối ngắt mạch sơ cấp của biến áp đánh lửa.

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa thường.
1- cam; 2- cần tiếp điểm; 3- bobin đánh lửa; 4- bộ chia điện
5- bugi; R- điện trở; C- tụ điện; W1- cuộn sơ cấp; W2- cuộn thứ cấp
+ Khi KK’ đóng: trong mạch sơ cấp xuất hiện dịng điện sơ cấp i 1. Dòng này tạo nên một
từ trường khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.

+ Khi KK’ mở: mạch sơ cấp bị ngắt, dịng i 1 và từ trường do nó tạo nên mất đi. Do đó,
trong cả hai cuộn dây sẽ xuất hiện các sức điện động tự cảm tỷ lệ thuận với tốc độ biến
thiên của từ thơng. Bởi vì cuộn W2 có số vịng dây lớn nên sức điện động cảm ứng sinh ra
trong nó cũng lớn, đạt giá trị khoảng 12000 ÷ 24000V. Điện áp cao này truyền từ cuộn
thứ cấp qua rô to của bộ chia điện 4 và các dây dẫn cao áp đến các bigi đánh lửa 5 theo
thứ tự nổ của động cơ. Khi thế hiệu thứ cấp đạt giá trị U dl thì sẽ xuất hiện tia lửa điện
phóng qua khe hở bugi đốt cháy hỗn hợp làm việc trong xi lanh.
Vào thời điểm tiếp điểm mở, trong cuộn W 1 cũng xuất hiện một sức điện động tự
cảm khoảng 200 ÷ 300V. Nếu như khơng có tụ điện C mắc song song với tiếp điểm KK’,
thì sức điện động sẽ gây ra tia lửa mạnh phóng qua tiếp điểm, làm cháy rỗ các má vít,
4


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
đồng thời làm cho dòng sơ cấp và từ trường của nó mất đi chậm hơn và vì thế thế hiệu
thứ cấp cũng sẽ khơng lớn.
Khi có tụ C dòng sơ cấp và sức điện động tự cảm e 1 được dập tắt nhanh chóng,
khơng gây ra tia lửa ở tiếp điểm và U2 tăng lên.
1.2.2. Hệ thống đánh lửa Manhêtơ

Hình 1.2. Hệ thống mạch từ của Manheto.

Hình 1.3. Sơ đồ mạch điện của Manheto.
1 – lõi thép; 2 – cuộn sơ cấp; 3 – cuộn thứ cấp; 4 – má cực;
5 – kim đánh lửa phụ; 6 – điện cực bộ chia điện; 7 – rô to;
8,9 – bánh răng; 10 – bugi; 11 – rô to nam châm; 12 – cam;
13 – tiếp điểm chính; 14 – tiếp điểm động; 15 – công tắc điện; 16 – cam
Nguyên lý tạo nên điện cao thế tương tự như ở hệ thống đánh lửa thường dùng ắc
quy, chỉ khác là dòng điện trong cuộn dây sơ cấp sinh ra là do sức điện động cảm ứng
5

Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
xuất hiện trong cuộn dây khi nam châm quay tương tự như ở máy phát xoay chiều kích
thích bằng nam châm vĩnh cửu.
Các q trình vật lý xảy ra trong Manheto cũng tương tự như trong hệ thống đánh
lửa thường, tức là cũng có thể chia làm ba giai đoạn và mơ tả bằng những phương trình
tốn học giống nhau.
1.2.3. Hệ thống đánh lửa bán dẫn
1.2.3.1. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển

Hình 1.4. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển.
B, C, E - Các cực của transistor;
SW - Công tắc;

W1, W2 - Cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp;

Rb, Rf - Các điện trở; K – Khóa điện;
→ Chiều dịng điện, Z – Đến buji
Khi bật cơng tắc máy IG/SW thì cực E của transistor được cấp nguồn dương, cực
C của transistor được nối trực tiếp với nguồn âm.
Khi tiếp điểm KK’ đóng: cực B của transistor được nối với nguồn âm, U BE< 0,
xuất hiện dòng Ib, transistor dẫn làm xuất hiện dòng sơ cấp đi theo mạch: Từ (+) ắc quy
đến Rf đến W1 đến cực E đến cực B đến Rb đến KK’ và sau đó đến (-) ắc quy.
Dòng sơ cấp: I1 = Ic + Ib = Ie. Dịng điện này tạo nên từ thơng khép mạch qua lõi
thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.
Khi tiếp điểm KK’ mở dòng sơ cấp và từ thơng do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm
ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa.

6

Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
Tại thời điểm KK’ mở, trong cuộn sơ cấp cũng xuất hiện sức điện động E 1 = (200
÷ 300)V, làm hỏng transistor. Để giảm E 1 người ta phải dùng biến áp có K ba lớn và L1 nhỏ
hoặc dùng các mạch bảo vệ cho transistor.
Trên thực tế, để giảm dòng điện qua tiếp điểm người ta dùng nhiều transistor mắc
nối tiếp.
1.2.3.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng có tiếp điểm
a. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến điện từ

Hình 1.5. Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ.
T1, T2, T3 – Các transistor;
R1, R2, R3, R4, R5 – Các điện trở
C –Tụ điện; D – Diode; W 1 – Cuộn sơ cấp;
W2 – Cuộn thứ cấp; IG/SW – Công tắc;
1 – Ắc quy; 2 – Cuộn dây cảm biến;

3 – Bobin;

4 – Đến bugi

Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện các dòng điện sau:
- Dòng I1: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R1 đến R2 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR2 trên
cực B của T1. Tuy nhiên UR2 chưa đủ để làm cho T1 mở.
- Dòng I2: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R4 đến R5 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR5 trên
cực B của T3, T3 dẫn, xuất hiện dòng điện sơ cấp đi từ(+) AQ đến IG/SW đến bobin đến
T3 đến (-) AQ. Dịng điện này tạo nên từ thơng khép kín mạch qua lõi thép và hai cuộn
dây của biến áp đánh lửa.

7


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
- Khi trên cuộn dây cảm biến khơng có tín hiệu điện áp hoặc điện áp âm thì T 1 ngắt, T2
ngắt, T3 vẫn tiếp tục dẫn.
- Khi trên cuộn dây cảm biến có tín hiệu điện áp dương, kết hợp với điện áp đệm U R2, làm
cho T1 dẫn, T2 dẫn, T3 ngắt. Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thơng do nó sinh ra bị mất
đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa.
b. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang

Hình 1.6. Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang.
T1, T2, T3, T4, T5 – Các transistor
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, Rf – Các điện trở
D1, D2, D3 – Các diode
IG/SW – Công tắc; 1 - Ắc quy; 2 – Bô bin; 3 – Đến bugi
Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện các dòng điện sau:
- Dòng I1: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R6 đến R1 đến D1.
- Dòng I2: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R7 đến R8 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR8 trên
cực B của T5, T5 dẫn, xuất hiện dòng sơ cấp đi từ: (+) AQ qua IG/SW đến R f đến bobin
đến T5 đến (-) AQ. Dòng điện này tạo nên từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn
dây của biến áp đánh lửa.
Khi rotor quay, tại vị trí đĩa cảm quang ngăn dòng ánh sáng tử LED D 1 sang
transistor T1, T1 ngắt, T2 ngắt, T3 ngắt, T4 ngắt, T5 vẫn tiếp tục dẫn.

8


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
Tại vị trí đĩa cảm quang cho dòng ánh sáng tử LED D 1 sang transistor T1, T1 dẫn,

T2 dẫn, T3 dẫn, T4 dẫn, T5 ngắt. Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thơng do nó sinh ra bị
mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa.
c. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall

Hình 1.7. Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall.
IG/SW – Công tắc; C1, C2 – Các tụ điện; T1, T2, T3 – Các transistor
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, Rf – Các điện trở
D1, D2, D3, D4, D5 – Các diode; 1 - Ắc quy; 2 – Bobin; 3 – Đến bugi
Khi bật cơng tắc máy sẽ xuất hiện dịng điện I 1 đi từ (+) AQ qua IG/SW đến D1
đến R1, cung cấp điện cho cảm biến Hall.
Khi rotor quay tại vị trí cánh chắn xen giữa nam châm và phần tử Hall thì điện áp
đầu ra của cảm biến Ura≈ 12V, T1 dẫn,T2 dẫn, T3 dẫn. Lúc này dòng sơ cấp đi theo mạch
sau: (+) AQ qua IG/SW đến Rf đến bobin đến T3 đến (-) AQ. Dòng điện này tạo nên từ
thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.
Khi cánh chắn rời khỏi vị trí giữa nam châm và phần tử Hall thì điện áp đầu ra của
cảm biến Hall Ura≈ 0V, T1 ngắt, T2 ngắt, T3 ngắt. Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thơng
do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và
xuất hiện tia lửa.
1.2.4. Hệ thống đánh lửa điện tử
1.2.4.1. Hệ thống đánh lửa gián tiếp
9


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
5
W1

5V

3

W2

4

IGF
IGT

W2

G
NE

2

1

6

Hình 1.8. Sơ đồ hệ thống đánh lửa gián tiếp.
T1, T2 – Các transistor; W1, W2 – Cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp
G – Cảm biến vị trí trục khuỷu; NE – Cảm biến tốc độ động cơ
1 - Ắc quy; 2 – Công tắc; 3 – Tín hiệu phản hồi;
4 – Kiểm sốt góc ngậm điện; 5 – Các cảm biến khác; 6 – Đến bugi
Hệ thống đánh lửa này là một trong số các kiểu hệ thống đánh lửa điều chỉnh theo
một chương trình trong bộ nhớ của ECU. Sau khi nhận các tín hiệu từ các cảm biến như
cảm biến tốc độ động cơ NE, cảm biến vị trí trục khuỷu G, cảm biến nhiệt độ khí nạp…
ECU sẽ tính tốn và phát ra tín hiệu đánh lửa tối ưu đến IC đánh lửa để điều khiển việc
đánh lửa. Việc phân phối điện cao thế đến các bugi theo thứ tự làm việc và các chế độ
tương ứng của các xi lanh thông qua bộ chia điện.

- Ưu điểm: thời điểm đánh lửa chính xác, loại bỏ được các chi tiết dễ hư hỏng như: bộ ly
tâm, chân không.
- Nhược điểm:
+ Tổn thất nhiều năng lượng qua bộ chia điện và trên dây cao áp.
+ Gây nhiễu vô tuyến trên mạch thứ cấp.
+ Khi động cơ có tốc độ cao và số xi lanh lớn thì dễ xảy ra đánh lửa đồng thời ở hai dây
cao áp kề nhau.
+ Bộ chia điện cũng là chi tiết dễ hư hỏng nên cần phải thường xuyên theo dõi và bảo
dưỡng.
1.2.4.2. Hệ thống đánh lửa trực tiếp
10


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
- Ưu điểm:
+ Khơng có dây cao áp hoặc dây cao áp rất ngắn nên giảm được năng lượng mất mát,
giảm điện dung ký sinh và giảm nhiễu sóng vơ tuyến.
+ Khơng cịn bộ phân phối điện cao áp nên khơng cịn khe hở trên đường dẫn cao áp.
+ Bỏ được các chi tiết dễ hư hỏng và phải chế tạo bằng vật liệu cách điện tốt như bộ phân
phối, chổi than, nắp bộ chia điện.
+ Không có sự đánh lửa giữa hai dây cao áp gần nhau.
Hệ thống đánh lửa trực tiếp bao gồm hai loại:
a. Hệ thống đánh lửa sử dụng bobin đơi
3

5

T1

ECU

2

T2

G1
G2
Ne

4

1

Hình 1.9. Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đôi.
G1, G2 – Cảm biến vị trí trục khuỷu; Ne – Cảm biến tốc độ động cơ
T1, T2 – Các transistor; 1 - Ắc quy; 2 – Công tắc;
3 – Bugi; 4 – Cuộn đánh lửa;5 – Các cảm biến khác
Giả sử đến thời điểm đánh lửa thích hợp cho máy nổ số 1, piston của máy số 1 và
máy số 4 đều đến gần điểm chết trên nhưng do máy số 4 đang trong kỳ thải nên vùng môi
chất lúc này chứa nhiều ion, tạo thành môi trường dẫn điện nên bugi ở máy số 4 sẽ khơng
đánh lửa. Cịn máy số 1 đang trong kỳ nén nên sẽ đánh lửa ở bugi máy số 1. Việc đánh
lửa ở bugi của máy số 2 và 3 cũng tương tự.
Với hệ thống đánh lửa này, tuy đã có nhiều ưu điểm nhưng vẫn cịn tồn tại dây cao
áp từ bobin đơi đến các bugi. Do đó vẫn cịn tổn thất năng lượng trên dây cao áp.
11


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
b. Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn

3

+

B
T1

2

1
G

E
C
U

B+
T2

B+
Ne

T3

Hình 1.10. Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn.
G – cảm biến vị trí trục khuỷu; Ne – cảm biến tốc độ động
cơ;
T1, T2, T3 – các transistor;
1 – các cuộn đánh lửa; 2 – đến bugi
Với hệ thống đánh lửa sử dụng bobin đơn, mỗi bobin dùng cho một bugi. IC đánh
lửa, bobin và bugi được tích hợp vào một kết cấu gọn nhẹ, khơng cịn dây cao áp. Điều

này làm hạn chế rất nhiều năng lượng mất mát, tránh làm nhiễu sóng vơ tuyến và làm
giảm tần số hoạt động của bobin nên hệ thống này được sử dụng rất nhiều trên những
động cơ hiện đại trong thời gian gần đây.
1.3. Giới thiệu chung về xe TOYOTA LANDCRUISER 2007
Ra đời vào năm 1951, do nhu cầu sử dụng xe đa dụng quân đội hạng nhẹ, Toyota đã
phát triển dòng xe Toyota Jeep là mẫu xe đầu tiên thành công trong cuộc chinh phục
chặng thứ 6 đỉnh núi Phú Sĩ. Sau đó 2 năm, với qui mơ sản xuất hàng loạt và chiến lược
xây dựng hình ảnh cơng ty trên thị trường nước ngồi, Toyota đã đổi tên dịng xe này
thành “Land Cruiser” cho phù hợp với đặc tính chạy đường trường trên toàn cầu của loại
xe này (trong tiếng Anh “Land” là đất khô, “Cruiser” mang ý nghĩ như là một con tàu
vượt đại dương lớn).
12


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
Từ năm 1957, Toyota bắt đầu mở rộng phát triển thị trường toàn cầu và lượng xe
xuất khẩu tăng mạnh, vượt hơn nửa doanh số bán hàng nội địa tại Nhật Bản. Tiên phong
dẫn bước Toyota ra nhập thị trường xe hơi toàn cầu, Land Cruiser đã nhanh chóng thu hút
khách hàng bởi sự mạnh mẽ và độ bền bỉ của nó. Cho tới năm 1965, Land Cruiser vẫn là
mẫu xe Toyota duy nhất xuất khẩu vào thị trường Mỹ và đã sau đó là mẫu xe bán rất chạy
tại thị trường Trung và Nam Mỹ, Châu Phi, Trung Đông và Đông Nam Á.
Sự thay đổi và cải tiến mẫu mã từng năm đã củng cố và tăng doanh số xuất khẩu
của Toyota. Khi mẫu xe Land Cruiser 100 ra đời vào năm 1998, mẫu xe này nhanh chóng
trở thành một trong những chiếc xe hai cầu đáng tin cậy nhất trên thế giới.
Tất cả các thế hệ Land Cruiser đều thống nhất những mục tiêu phát triển cơ bản
gồm: mục tiêu đầu tiên là luôn luôn vượt trên sự mong đợi của khách hàng toàn cầu về độ
tin cậy, sự bền bỉ cũng như khả năng chạy đường trường. Mục tiêu thứ hai là ln có sự
cải tiến, tiến bộ kỹ thuật cùng lúc tăng cường sự hài lòng cho khách hàng.
Và sự cam kết cho những mục tiêu này chính là chìa khóa then chốt tạo ra một
chiếc xe có thương hiệu mạnh trên trường quốc tế. Hiện nay, doanh số bán ra nước ngoài

của loại xe này đã vượt trên 90%, và Land Cruiser đã có mặt tại hầu hết các khu vực trên
thế giới. Với sự ra đời của phiên bản Land Cruiser 200 mới, Toyota đảm bảo rằng dòng
xe hai cầu này sẽ tiếp tục chinh phục mọi địa hình trên mọi lãnh thổ.
Với lịch sử phát triển 57 năm, Land Cruiser là mẫu xe có vịng đời dài nhất của
Toyota. Hơn nửa thế kỷ trước, khi lần đầu tiên giới thiệu chiếc Toyota Jeep BJ, ít ai có
thể biết rằng mẫu xe này lại có nhiều phiên bản như vậy: phiên bản 70 chạy đường
trường, phiên bản Prado sử dụng trong thành phố (tên gọi sau này là phiên bản 120) tới
phiên bản 100 wagon và mới đây nhất là phiên bản Land Cruiser 200.
Tiếp nối các giá trị truyền thống: mạnh mẽ, tin cậy và bền bỉ, phiên bản 70 cịn có
tiến triển rõ rệt cho Land Cruiser. Cấu trúc cơ bản của xe được duy trì, cải tiến với vô số
chi tiết nhỏ đã giúp Land Cruiser đi tiên phong trong sự đổi mới.
- 1999-2007 (Phiên bản 100): Mục tiêu thống lĩnh toàn cầu
Phiên bản 100 rất được ưa thích ngay trong lần giới thiệu đầu tiên, tiếp nối thành
cơng đỉnh cao của phiên bản xe địa hình 80 vốn đã nổi tiếng. Thậm chí cịn vượt xa về sự
13


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
sang trọng, phiên bản 100 đã nhanh chóng thống lĩnh tồn cầu.
1.3.1. Thơng số xe TOYOTA LANDCRUISER 2007
Bảng 1: Bảng các thơng số xe Toyota LANDCRUISER 2007
THƠNG SỚ CƠ BẢN
Dịng xe

Crossover SUV

Mức tiêu thụ nhiên liệu

19 lít/100 km

Năm sản xuất

2007

Số cửa

5

Số chỗ ngồi

7

Hộp số

Số tự động

Kiểu dẫn động

4WD

Nhiên liệu

xăng

Hệ thống nạp nhiên liệu

Phun xăng điện tử EFI
THÔNG SỚ KỸ TḤT

×

×

4760 x1855x1880

Dài rộng cao (mm)
Chiều dài cơ sở (mm)

2790

Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm)

1585/1585

Khoảng sáng gầm xe (mm)

225

Trọng lượng khơng tải (kg)

2290

Trọng lượng tồn tải (kg)

3300

Dung tích bình nhiên liệu (l)

87

Bảng 2: Bảng các thông số động cơ xe Toyota LANDCRUISER 2007
Kiểu xe
Động cơ
Số xy lanh và bố trí

Landcruiser 2007
1GR-FE
6 xy lanh chữ V

Cơ cấu xu páp

24 xu páp DOHC, dẫn động xích,
Dual VVT-i

Dung tích xy lanh [cm3]

3956
14


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
×

×

Đường kính xy lanh Hành trình xi lanh [mm]
Tỉ số nén
Công suất tối đa [Hp/rpm]
Mômem xoắn tối đa [Nm/rpm]
VVT-i

Khe hở xu páp
Đĩa căng xích cam
Lọc dầu
Van ACIS
Điều khiển hệ thống nạp khí AIC

94 83
10,8
240 HP/5200 rpm
383 Nm/3800 rpm
VVT-i kép
Tự động điều chỉnh
Có cao su
Loại thay thế phần tử lọc
Van quay điện từ
Có

Puli máy phát

Có ly hợp 1 chiều

Quạt làm mát
ECU động cơ

Quạt điện điều khiển vô cấp
Bố trí trong khoang động cơ

1.3.2. Đặc điểm chung của động cơ trên xe TOYOTA LANDCRUISER 2007
Toyota Landcruiser 2007 được trang bị động cơ 1GR- FE là động cơ sử dụng nhiên
liệu xăng, 4 kỳ, là động cơ kiểu mới, phù hợp với các loại xe tính cơ động trên mọi địa

hình, các hệ thống trong động cơ đều được điều khiển điện tử bằng ECU động cơ điều
khiển. ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến xử lý và truyền tín hiệu điều khiển.
Động cơ có 6 xilanh, bố trí chữ V6 góc nghiêng 60 0, dung tích cơng tác là

3500

cm3, thứ tự nổ 1-2-3-4-5-6. Tất cả các cụm, chi tiết cần được bảo dưỡng, điều chỉnh
thường xuyên nên đều được bố trí tại các vị trí dễ thao tác. Động cơ cùng với hộp số và
hộp số phụ được lắp thành cụm động lực đặt dọc xe.
Động cơ có hai trục cam trên nắp máy DOHC, gồm 24 xu páp (mỗi máy có 4

xu

páp, hai nạp và hai thải). Trục cam đặt trên nắp máy cho phép làm giảm khối lượng các
chi tiết trung gian chuyển động tịnh tiến (khơng có đũa đẩy) đảm bảo hoạt động ổn định
cho cơ cấu phân phối khí ngay cả tại số vịng quay cao. Trục cam được dẫn động bằng
xích từ trục khuỷu. Với trục cam kép DHOC (Double overhead camshafts), hệ thống
VVT- i kép điều khiển đóng mở van nạp xả thông minh, điều khiển đánh lửa thông minh.
Hệ thống nạp ACIS, đóng mở bướm ga là bướm ga điện tử ETCS- i. Với những đặc điểm
nổi bật trên thì Toyota Landcruiser đã chiếm được ưu thế vượt trội về mặt động học, động
lực học. Chinh phục mọi địa hình.
Cùng với đó, Land Cruiser cịn sử dụng hộp số bán tự động 5 cấp AI-Shift Control,
tuỳ theo điều kiện mặt đường và yêu cầu của người lái, nó có sẽ tự động phán đoán để
việc chuyển số trở nên tối ưu nhất, giúp quá trình điều khiển và phản ứng tăng tốc mượt
15


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
mà, bình ổn. Tiếng động cơ nhỏ, êm ái nên khi ngồi trong xe, hành khách rất khó có thể
cảm nhận được rung chấn và tiếng nổ của động cơ.

1.3.2.1. Hệ thống điều khiển động cơ

Hình 2-1 Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ
1. Cảm biến lưu lượng khí nạp, 2. Cảm biến nhiệt độ khí nạp,3. Cảm biến nhiệt độ động
cơ, 4. Cảm biến vị trí bướm ga, 5. Cảm biến vị trí trục cam, 6. Cảm biến vị trí trục
khuỷu, 7-1,7-2. Cảm biến kích nổ, 8-1,8-2.Van điều chỉnh họng gió, 9-1,9-2,10-1,10-2.
Cảm biến oxy, *1.Kim phun; *2.Bơbin; *3.Cơ cấu điều khiển; *4.Van điều khiển khí nạp
ECU dùng trong các xe trang bị EFI kiểu thông thường bắt đầu được xuất khẩu ở
Nhật Bản năm 1979 là loại mạch tương tự, loại này điều khiển lượng phun nhiên liệu dựa
trên khoảng thời gian cần thiết để phóng và nạp một tụ điện.
Điều khiển bằng vi xử lý được bắt đầu vào năm 1982, là điểm khởi đầu của hệ thống điều
khiển động cơ dùng TCCS. Tuy nhiên, ngày nay hệ thống điều khiển động cơ không chỉ
điều khiển EFI mà còn bao gồm ESA: điều khiển thời điểm đánh lửa, ISC: điều khiển tốc
độ không tải và các hệ thống nâng cao khác như chẩn đoán, dự phịng và an tồn.
Hệ thống điều khiển động cơ là hệ thống điều khiển điện tử. ECU nhận các tín hiệu
từ các cảm biến, xử lý và truyền tín hiệu điều khiển các hệ thống trong động cơ, với việc
16


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
sử dụng điều khiển điện tử trên động cơ nhằm đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của
động cơ, đồng thời nâng cao được công suất của động cơ.
2.3.2.2. Hệ thống khởi động

Hình 2-2 Sơ đồ điều khiển hệ thống khởi động động cơ 1GR-FE
Hệ thống khởi động bằng điện với phương pháp điều khiển gián tiếp bằng rơle điện
từ. Để tránh khả năng không kịp tách bánh răng ra khi động cơ đã nổ, người ta làm kiểu
truyền động một chiều bằng khớp truyền động hành trình tự do loại cơ cấu cóc.

Hình 2-3 Kết cấu máy khởi động

17


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
1. Bánh răng máy khởi động, 2. Cuộn giữ, 3. Cuộn kéo, 4. Vành tiếp điểm, 5. Ắc quy.
Khi người lái bật khóa điện, dịng điện sẽ đi vào cuộn kéo mà lõi thép của nó được
nối với cần gạt. Cuộn dây có điện trở thành nam châm hút lõi thép sang phải, đồng thời
làm quay cần gạt dịch chuyển bánh răng truyền động vào ăn khớp với bánh đà. Khi bánh
răng của khớp truyền động đã vào ăn khớp với bánh đà, thì vành tiếp điểm cũng nối các
tiếp điểm, đưa dòng điện vào các cuộn dây của máy khởi động. Máy khởi động quay, kéo
trục khuỷu của động cơ quay theo. Khi động cơ đã nổ thì người lái nhả khóa điện, các chi
tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của lò xo hồi vị.
2.3.2.3. Hệ thống nhiên liệu
* Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ 1GR-FE:
Hệ thống nhiên liệu động cơ 1GR-FE đóng vai trị rất quan trọng, đảm bảo sự hoạt
động của động cơ, là một phần của hệ thống điều khiển điện tử trong động cơ, như hệ
thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ, tạo ra sự tương trợ lẫn nhau, kim phun
hoạt động như các kim phun của các xe đời mới, kim phun có nhiều lỗ có tác dụng tạo
nhiên liệu phun ra tơi dẫn đến dễ hịa trộn với khơng khí tạo hỗn hợp cháy tốt cho q
trình cháy. Khả năng điều khiển tốt, công suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu.

18


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007

Hình 2-4 Sơ đồ điều khiển hệ thống phun xăng điện tử EFI
Hệ thống bình xăng đơi với hai bình chính phụ thơng nhau có khả năng tự chuyển
nhiên liệu từ bình xăng phụ sang bình xăng chính giúp gia tăng đáng kể hành trình .
2.2.4. Hệ thống làm mát

Hình 2-5 Hệ thống làm mát động cơ

19


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007

Hình 2-6 Sơ đồ hệ thống làm
1. Bình đựng nước làm mát, 2. Két nước, 3. Van hằng nhiệt, 4. Bơm nước làm mát, 5. Khối xy lan

*Đặc điểm chính của hệ thống làm mát động cơ 1GR-FE là:
+ Van hằng nhiệt kiểu giản nở theo nhiệt độ lắp ở đường vào của hệ thống làm
mát. Tốc độ quạt làm mát điều khiển bởi bộ điều khiển quạt thơng qua tín hiệu từ ECU.
Hệ thống cũng có khả năng làm thay đổi tốc độ quạt phù hợp với điều kiện làm việc của
động cơ để làm giảm tiếng ồn và sự tiêu thụ điện năng.
+ Tín hiệu gửi đến bộ điều khiển quạt từ ECU là dạng tín hiệu chu kỳ điều khiển,
dựa trên thơng tin từ những cảm biến sau: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW), cảm biến
tốc độ xe (Vss), điện thế ắc quy (B+), cơng tắc ga điều hịa (ON/OFF), cơng tắc (A/C).
2.2.5. Hệ thống bôi trơn

20


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
Hệ thống bôi trơn cung cấp dầu máy đến các chi tiết chuyển động quay và trượt
của động cơ sao cho chúng có thể làm việc êm dịu. Nó cũng đóng một vai trị quan trọng
trong việc làm mát.
Hệ thống bơi trơn gồm có các chi tiết chính sau: Bơm dầu, bầu lọc dầu, cạc te dầu,
các đường ống...Dầu sẽ từ cạc te được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu

dọc thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ
phun lên thành xy lanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự
chảy về cạc te.
Bơm dầu sử dụng trong động cơ là loại bơm bánh răng ăn khớp trong. Dưới đây là
sơ đồ kết cấu của bơm.

Hình 2-11 Kết cấu của bơm bánh răng
Hệ thống bôi trơn dùng lọc dầu, phần tử lọc có thể thay thế được, đảm bảo được sự
thay thế dễ dàng.

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU VÀ TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ
THỐNG ĐÁNH LỬA XE TOYOTA LAND CRUISER 2007
2.1. Kết cấu hệ thông đánh lửa trên xe TOYOTA LAND CRUISER 2007
2.1.1. Hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 1GR-FE
Hệ thống đánh lửa trên động cơ 1GR-FE là hệ thống đánh lửa điều khiển theo
chương trình loại DIS (Direct Ignition System). Sử dụng bơ bin đơn cho từng bugi, bao
gồm: ECU, các cảm biến tín hiệu, cơ cấu chấp hành.
*Các bộ phận chính trên sơ đồ hệ thống đánh lửa động cơ 1GR-FE

21


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
- 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 cịn gọi là nhóm tín hiệu vào.
- ECU: Có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa tín hiệu
điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành luôn đảm bảo thừa lệnh ECU và đáp
ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến. Ngồi ra ECU cũng giúp chẩn đốn động cơ
khi có sự cố xảy ra.
- Cơ cấu chấp hành: gồm bơ bin và bu gi. Trong đó bơ bin đánh lửa nhận được tín

hiệu điều khiển từ ECU và biến dòng điện thế hiệu thấp thành thế hiệu cao đến bugi thực
hiện việc đánh lửa.
Nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa: ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến
đầu vào, sau đó xử lý, tính tốn các tín hiệu nhận được. Sau khi xử lý xong ECU sẽ đưa
ra tín hiệu điều khiển đến từng xy lanh để thực hiện việc đánh lửa theo đúng thứ tự làm
việc của xy lanh.

Hình 4-1 Sơ đồ tín hiệu IGT và IGF
Từ sơ đồ trên ta thấy rõ hoạt động của quá trình đánh lửa xảy ra khi ECU truyền tín
hiệu đánh lửa tới IC đánh lửa. Sau khi quá trình đánh lửa xảy ra thì ECU lại nhận được
tín hiệu phản hồi IGF từ các cảm biến. Khi động cơ hoạt động bình thường thì quá trình
xảy ra đều đặn. Khi có sự cố thì hệ thống ngắt tín hiệu vịi phun để động cơ ngừng hoạt
động đảm bảo an toàn

22


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007

Hình 4-2 Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện tử động cơ 1GR-FE
2.1.2. Các bộ phận chính của hệ thống đánh lửa trên xe TOYOTA LAND CRUISER
2007
2.1.2.1. Bộ Các cảm biến
2.1.2.1.1.Cảm biến vị trí trục cam
a. Nhiệm vụ
Cảm biến vị trí trục cam được sử dụng để nhận biết vị trí tử điểm thượng hoặc
trước tử điểm thượng của piston, rồi gửi tín hiệu điện tới ECU. Công dụng của cảm biến
này là để ECU xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun.
23

Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007

24


Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
b. Cấu tạo

Hình 2.2.Cấu tạo cảm biến trục cam.
1-Cuộn dây; 2- Thân cảm biến; 3- Lớp cách điện; 4- Giắc cắm
c. Mạch điện

Hình 2.3.Sơ đồ mạch điện của cảm biến trục cam.
2.1.2.1.2. Cảm biến tốc độ động cơ
a. Nhiệm vụ
Cảm biến tốc độ động cơ được sử dụng để nhận biết tốc độ động cơ, gửi tín hiệu
điện tới ECU. Tín hiệu tốc độ động cơ dùng để tính tốn hoặc tìm góc đánh lửa tối ưu và
lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xilanh.Cảm biến này cũng được dùng vào mục đích
điều khiển tốc độ cầm chừng hoặc cắt nhiên liệu ở chế độ cầm chừng cưỡng bức.
b. Cấu tạo

Hình 2.4. Cấu tạo cảm biến tốc độ động cơ.
25