đồ án môn học đồ án động cơ đốt trong nghiên cứu hệ thống đánh lửa động cơ 1nz fe trên xe toyota vios 2007

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.11 MB, 109 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ1NZ-FE TRÊN XE TOYOTA VIOS 2007

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Lớp: 21DOTD2

Giảng viên hướng dẫn: Phạm Văn Kiên

SVTH: Nguyễn Bùi Minh Hiển Mã SV: 2182504842 Lớp:21DOTD2

SVTH: Vũ Phi Long Mã SV: 2182505493 Lớp:21DOTD2

SVTH: Mai Tuấn Kiệt Mã SV: 2182505324 Lớp:21DOTD2

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

1.3 Nội dung đề tài...1

1.4. Phương pháp nghiêm cứu...2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...3

2.1 TOYOTA VIOS – Lịch sử phát triển dòng xe VIOS ( 2002- 2016)...3

2.2 Giới thiệu tổng quan về động cơ 1NZ-FE trên xe ô tô...8

2.2.1. Thông số kĩ thuật động cơ 1NZ-FE của xe Vios...8

2.2.2 Đặc điểm kết cấu các cụm chi tiết chính trên động cơ FE...11

1NZ-2.2.2.1. Cơ cấu trục khuỷu-thanh truyền-piston...11

2.2.2.2 Nhóm thân máy-nắp máy...12

2.2.2.3 Cơ cấu phân phối khí...13

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

2.4.1.2. Cấu tạo bugi...19

2.4.1.3. Vật liệu bugi...20

2.4.1.4. Đặc tính nhiệt của bugi...20

2.4.2. Hệ thống điều khiển ECU...22

2.4.2.1. Vai trò của ECU điều khiển...22

2.4.2.2 . Cấu tạo của ECU...23

2.4.2.3 Điều khiển đánh lửa...24

2.4.3. Biến áp đánh lửa (bobin)...25

2.4.4 Các cảm biến...26

2.4.4.1. Cảm biến tốc độ động cơ NE...27

2.4.4.2. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT (Coolant Temperature Sensor)...27

2.4.4.3. Cảm biến nhiệt độ khí nạp THA (Intake Air TemperatureSensor)...27

2.4.4.4. Cảm biến vị trí bướm ga TPS (Throttle position sensor)...27

2.4.4.5. Cảm biến lưu lượng khí nạp MAF...28

2.4.4.6 Cảm biến kích nổ KNK...28

2.5 Các thông số cơ bản của HTĐL...28

2.5.1 Hiệu điện thế thứ cấp cực đại...28

2.5.2 Hiệu điện thế đánh lửa Uđl...28

2.5.8. Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện...31

2.6 Lý thuyết chung về hệ thống đánh lửa trên ô tô...32

2.6.1. Giai doạn tăng dịng sơ cấp khi KK’ đóng...33

2.6.2. Q trình ngắt dịng sơ cấp...35

2.6.3. Q trình phóng điện ở điện cực bugi...36

2.7 Quá trình phát triển hệ thống đánh lửa trên Ơ Tơ...37

2.7.1. Kiểu điều khiển bằng vít...38

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

2.7.2 Kiểu bán dẫn...38

2.7.3 Kiểu bán dẫn có ESA (Đánh lửa Sớm bằng điện tử)...39

2.7.4 Kiểu bán dẫn có tiếp điểm điều khiển...40

2.7.5 Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)...40

2.7.6 Hệ thống đánh lửa sử dụng bugi laser...41

2.7.6.1Cấu tạo chung của hệ thống đánh lửa bằng tia laser...41

2.7.6.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ phát tia laser...42

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 1NZ-FE LẮP TRÊN XE TOYOTA VIOS...43

I. Hệ thống đánh lửa động cơ 1NZ-FE...43

3.1 Cấu tạo, sơ đồ tổng quát và nguyên lý hoạt động...43

3.2 Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa động cơ 1NZ-FE:....45

3.3 Cấu tạo các bộ phận của hệ thống đánh lửa...47

3.3.1 Các cảm biến tạo tín hiệu ngõ vào...47

3.3.2 Bộ điều khiển ECU B...55

3.3.3 Các cơ cấu chấp hành...56

3.4 Hệ thống điều khiển đánh lửa...63

3.4.1 Sơ đồ mạch điều khiển...63

3.4.2 Chức năng các thành phần...65

3.4.3 Điều khiển đánh lửa...66

3.5 Các hư hỏng thường gặp và chuẩn đoán...71

3.5.1. Chẩn đoán và khắc phục hư hỏng theo tín hiệu đèn check...71

3.5.2. Chẩn đốn hư hỏng theo máy quét mã lỗi...75

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH KIỂM TRA, CHẨN ĐỐN VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ơ TƠ...77

4.1 Quy trình kiểm tra hệ thống đánh lửa...77

4.2 Khai thác hệ thống đánh lửa bằng thiết bị chuẩn đoán....82

4.2.1. Chẩn đốn hư hỏng hệ thống đánh lửa theo tình trạng động cơ...82

4.2.2. Cách kết nối và lựa chọn chương trình chuẩn đốn ...87

4.2.3. Khai thác hệ thống đánh lửa trên xe vios bằng thiết bị carman scan...90

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN...97

TÀI LIỆU THAM KHẢO

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI1.1: Đặt vấn đề

Với sự phát triển nhanh và mạnh của thị trường ô tô Việt Nam, một yêu cầu đặt ra đó là làm thế nào để khai thác hiệu quả nhất mộtchiếc ơ tơ. Trong đó đánh lửa trực tiếp là một vấn đề rất cần thiết. Một vấn đề đặt ra là làm thế nào chúng ta có thể hiểu rõ bản chất, đặc điểm cấu tạo và sự vận hành của các hệ thống đánh lửa. Do đó em tiến hành chọn đề tài về “Khảo sát hệ thống đánh lửa trực tiếp của động cơ 1NZ-FE. Xây dựng mơ hình hệ thống phun xăng đánh lửa trực tiếp trên xe Toyota Vios 2007’’.

1.2: Mục tiêu đề tài

• Thấy rõ vai trị quan trọng trong việc tạo ra tia lửa điện để đốt cháyhỗn hợp nhiên liệu vào đúng thời điểm.

• Tìm hiểu nắm vững nguyên lý làm việc và từ đó thấy được ưu

nhược điểm của các hệ thống đánh lửa trong các động cơ châm cháycưỡng bức.

• Thấy được tầm quan trọng trong việc thay thế hệ thống đánh lửa điều khiển tiếp điểm cơ khí bằng hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử trên các loại xe đời mới hiện nay.

• Tìm hiểu và nắm vững nguyên lý hoạt động của các cảm biến sử dụng trong hệ thống đánh lửa trên động cơ 1NZ-FE.

• Có thể chẩn đốn một cách chính xác và nhanh chóng các hư hỏngtrong hệ thống đánh lửa của động cơ 1NZ-FE nói riêng và các động cơ hiện đại tương đương nói chung.

• Nắm được lịch sử ra đời và phát triển của các hệ thống đánh lửa. • Biết được cấu tạo, sơ đồ mạch điện,nguyên lý hoạt động và phươngpháp thay đổi thời điểm đánh lửa phù hợp nhất.

• Nắm được các lưu ý cơ bản trong kiểm tra, bảo dưỡng, chẩn đoán và sửa chữa hệ thống

1.3: Nội dung đề tài

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

- Đồ án sẽ giới thiệu sơ lược về sự hình thành và phát triển của mẫuxe Toyota vios 2007 và giới thiệu về hệ thống đánh lửa đang được sửdụng trong các loại phương tiện ô tô hiện nay. Bên cạnh đó chúng em sẽ khảo sát và nghiên cứu về nguyên lí hoạt động của hệ thống đánh lửa, hiểu rõ hơn về quá trình hình thành và phát triển của hệ thống này

1.4: Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình thực hiện đề tài em sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:

• Tra cứu tài liệu, giáo trình kĩ thuật, sách vở. Đặc biệt là cuốn cẩm nang sửa chữa của hãng Toyota.

• Nghiên cứu tìm kiếm thơng tin trên mạng

• Tham khảo ý kiến của Thầy cô giảng viên trong khoa. Nghiên cứu trực tiếp trên xe

• Tổng hợp và phân tích các nguồn dữ liệu thu thập được, từ đó đưa ra những đánh giá và nhận xét của riêng mình.

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 TOYOTA VIOS – Lịch sử phát triển dòng xe Vios (2002-2016)

- Năm 2002, hãng xe Nhật Toyota giới thiệu ra thị trường châu Á, cụ thể là khu vựcĐông Nam Á và Trung Quốc, một mẫu sedan bốn cửa cỡ nhỏ được thiết kế dành riêngcho thị trường này. Ở thời điểm đó, ít ai ngờ mẫu xe hạng B này có thể đạt đượcnhững thành cơng nằm ngồi mong đợi trong suốt gần hai thập kỷ về sau. Quay trở lạithời điểm 17 năm trước, mẫu xe sedan hạng B được Toyota chính thức giới thiệu lầnđầu vào năm 2002 nhằm thay thế Toyota Tercel (còn mang tên gọi khác là Soluna tạicác thị trường Đông Nam Á như Thái Laan, Indonesia, Malaysia và cả Singapore).Toyota từng cho biết, hãng quyết định chọn cái tên Vios bởi cái tên này được bắtnguồn từ chữ “Vio” trong tiếng Latin, mang ý nghĩa tiến lên phía trước. Bản thân Vioscũng là cái tên đơn giản, dễ đọc, dễ nhớ, mang trong mình biểu tượng của một mẫu xesedan bền bỉ sẽ không ngừng cải tiến, ở thời điểm ấy, đó là những gì hãng xe Nhật gửigắm cho “tân binh” của mình.

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

* 2002 – Khởi đầu đầu hứa hẹn

- Trên thực tế, “gà đẻ trứng vàng” của Toyota vốn không được “sinh ra” ở quê nhàNhật Bản mà chào đời ở một quốc gia Đông Nam Á trong một dự án hợp tác củaToyota. Chiếc Vios đầu tiên chính thức xuất xưởng tại nhà máy Toyota Geteway PlantThái Lan vào năm 2002. Do được sản xuất tại Thái Lan nên đây cũng chính là đấtnước được Toyota chọn làm điểm ra mắt Vios đầu tiên trên thế giới. Sau đó, Viosđược giới thiệu tại 1 quốc gia Đơng Nam Á khác là Indonesia trước khi về Việt Nam.

Toyota Vios 1.5 E 2002

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

- Ban đầu, định hướng của Toyota là thuần thúy tập trung phát triển Vios thành mẫu

xe dành cho thị trường châu Á – Thái Bình Dương, đặc biệt là Đông Nam Á nhưngkhá bất ngờ, mẫu xe hạng B nhanh chóng chinh phục người dùng tồn cầu nhờ độ thựcdụng, khả năng vận hành bền bỉ, tiết kiệm nhiên liệu và giá trị sử dụng cao.

- Thế hệ đầu tiên mở đầu cho những thành công của Vios cho đến tận ngày nay

mang mã hiệu NCP42, chủ yếu dựa trên Toyota Plazt – tên gọi khác của Toyota Yaristại Thái Lan. Tồn tại trong 4 năm (từ 2002 cho đến năm 2007), nhưng tiềm năng củathế hệ đầu tiên đã đủ cơ sở để Toyota kỳ vọng về sự thành công của mẫu xe này trongnhững năm tiếp theo.

-Ở thời kỳ này, vẻ bề ngoài mang hơi hướng của Camry, hãng xe Nhật hy

vọng Vios có thể tạo dựng được thành công như Camry hay Altis lúc bấy giờ nhưng

mọi thứ còn vượt xa mong đợi của hãng xe Nhật. Xe sở hữu cụm đèn pha trước và lướitản nhiệt trông khá bắt mắt. Đuôi xe không được thiết kế bằng phẳng mà tạo thành mộtđường lượn mềm mại chạy từ cụm đèn hậu xuống thanh cản sau.

Toyota Vios 1.5 E (MT) 2002

- Điểm độc đáo của nội thất xe là bảng đồng hồ thay vì đặt thẳng với vơ-lăng thì

được chuyển ra chính giữa, ngay phía trên bảng điều khiển trung tâm. Xe Vios thế hệ

đầu trang bị động cơ cam kép với hệ thống điện tử điều khiển van nạp biến thiên i 1.5L sản sinh ra công suất 107 mã lực ở mức 6.000 vòng/phút.

- Tháng 8/2003, Toyota Vios có mặt ở thị trường Việt Nam và nhanh chóng chiếm

giữ thứ hạng cao ở phân khúc sedan hạng nhỏ và ngay lập tức thu được những thành

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

công đầu tiên khi trở thành cái tên quen thuộc với người Việt. Thực tế, Toyota nhận rađược “sức mạnh” của Vios với sự thành công ở các thị trường khác trong khu vực.

* Từ thế hệ thứ 2 đến ngôi vị xe bán chạy nhất Đông Nam Á

- Đến mùa hè năm 2007, Vios thế hệ thứ 2 chính thức được Toyota trình làng mùahè năm nay trong một diện mạo và đẳng cấp hoàn toàn mới. Sự kiện này đã được báochí khu vực Đơng Nam Á hết sức quan tâm, cũng từ thế hệ này Vios chính thức bước

sang phiên bản toàn cầu model Toyota Vios cũ chủ yếu nhắm đến thị trường Đông

Nam Á. Vios thế hệ thứ hai được lắp ráp tại Nhà máy Toyota Gateway của Thái Lanvà Nhà máy Santa Rosa, Laguna của Philippines.

- Tại Mỹ, Canada, Trung Đông và Úc, Vios được bán trên thị trường với tên gọiYaris sedan, thay thế cho chiếc Echo sedan. Tại Nhật Bản, Vios thế hệ thứ 2 từng cótên gọi khách “Toyota Belta”. So với Vios thế hệ cũ, Vios 2007 được xem là một cuộclột xác: kiểu dáng thiết kế hoàn toàn mới cả ngoại lẫn nội thất, tiện nghi lẫn các trangthiết bị an toàn đều được nâng cấp.

Toyota Vios 1.5 E (MT) 2007

- Một trong những điểm mới được người tiêu dùng rất quan tâm ở Vios 2007 là việcđưa thêm phiên bản hộp số tự động bốn cấp (model G) bên cạnh hộp số tay năm cấp

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

(model E). Động cơ của Vios mới vẫn là VVT-i 1.5L với ưu điểm là khả năng tiếtkiệm nhiên liệu và độ bền bỉ nổi tiếng của Toyota.

- Vios 2007 thể hiện rõ ràng sự vượt trội so với các mẫu xe sedan hạng nhỏ đang cómặt trên thị trường (kể cả các model lắp ráp lẫn nhập khẩu). Đối tượng của dòng xenày thường là những người lần đầu mua xe hơi nhưng muốn sở hữu ngay một mẫu xethời trang của một thương hiệu uy tín và giá trị cao.

- Dẫu không thay đổi lớn, nhưng sau khi nâng cấp, Vios lại tạo ra một “cơn sốt”mới. Kết quả là sau đó, Vios liên tiếp dẫn đầu doanh số tại 1 số thị trường, trong đó cóViệt Nam trước khi trở thành mẫu xe bán chạy nhất ở Đông Nam Á năm 2009.

- Đến năm 2010, Vios lại có phiên bản nâng cấp nhẹ giữa dịng đời tại Việt Nam.Về cơ bản, Toyota chỉ biến đổi đôi chút ngoại thất, thêm bản mới 1.5C để tạo thêm lựachọn cho người tiêu dung, giữ nguyên hệ truyền động. Chiếc 1.5C nằm giữa Vios 1.5Evà Vios Limo vốn dành cho taxi. Mục tiêu của Toyota Việt Nam là hướng 1.5C tớikhách hàng mua xe lần đầu. Dẫu không thay đổi lớn, nhưng sau khi nâng cấp, Vios lạitạo ra sức hút mãnh liệt hơn. Kết quả là sau đó, Vios liên tiếp dẫn đầu doanh số tại 1 sốthị trường, trong đó có Việt Nam.

- Thế hệ thứ 3 của Toyota Vios chính thức trình làng tồn cầu tại Thái Lan vàotháng 3/2013 tại Triển lãm Ơ tơ Bangkok nhưng đến năm 2014 mới chính thức ra mắtthị trường Việt. Mẫu xe hạng nhỏ tiếp tục được Toyota dần nhào nặn theo phong cáchtrẻ trung, sắc nét và tích cực hơn với những ảnh hưởng lớn từ dịng Yaris 2012. Tuynhiên hốc gió của Vios mới theo kiểu hình thang xi và rộng hơn hẳn Yaris nên hầmhố hơn. Cụm đèn đi hình bình hành, ơm dọc theo thân giống như Camry thế hệcũ. Bên cạnh kiểu dáng mới có thiết kế trẻ trung và năng động hơn, Vios cũng đã đượcgia tăng kích thước đáng kể về chiều dài và chiều cao mang đến không gian thoải máicho người dùng. Thế hệ mới tại nước ngoài được “cách tân” từ trong ra ngoài khi sửdụng hệ thống động cơ 2NR-FE hoàn toàn mới.

- Nhưng phải đến năm 2014, Vios thế hệ thứ 3 hồn tồn mới mới chính thức vềViệt Nam với các phiên bản Vios 1.5G số tự động và hai phiên bản số sàn Vios 1.5Evà Vios Limo. Ngồi ra, để tăng thêm lựa chọn cho nhóm khách hàng cá nhân, TMVcòn cung cấp thêm phiên bản Vios 1.3J số sàn. Tuy nhiên khi ra mắt thế hệ mới, Vios

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

tại Việt Nam vẫn tiếp tục sử dụng thế hệ động cơ cũ dù ở các thị trường khác đều đượcđồng loạt nâng cấp động cơ. Cụ thể, Vios G và Vios E được trang bị động cơ 1.5LDOHC, trong khi đó Vios J sử dụng động cơ VVT-i 1,3 lít, DOHC.

- Về nội thất, bảng đồng hồ thiết kế dạng 3D nay đã quay về xuất hiện phía sau vơlăng thay vì đặt giữa bảng táp lơ. Một điều đáng chú ý ở Vios 2014 là không gian bêntrong đã rộng rãi hơn, khoảng cách giữa hai hàng ghế rộng và khoảng để chân thoảimái là một yếu tố ghi điểm khác.

Hai năm sau, phiên bản facelift 2016 của Toyota Vios chính thức ra mắt. Đây là phiênbản nâng cấp nhẹ của mẫu sedan hạng B, sau lần nâng cấp lớn năm 2014.Thiết kếngoại thất của mẫu xe vẫn giữ nguyên.Thay đổi lớn nhất nằm ở hệ thống động cơ.Vios 2016 sử dụng động cơ 2NR-FE mới, vẫn giữ nguyên dung tích 1.5L đối với cácphiên bản G CVT, E CVT và E MT, 4 xi-lanh thẳng hàng, , cơng suất 107 mã lực tại6.000 vịng/phút và mơ-men xoắn cực đại 140 Nm tại 4.200 vòng/phút.

- Toyota quả thực chính là đại diện của câu nói “cái gì khơng hỏng thì khơng cần phảisửa”. Sau hơn 10 năm trung thành với thế hệ động cơ cũ thì Vios tại Việt Nam cũng đãđược Toyota thay bằng thế hệ động cơ mới. Trên phiên bản 1.5G và 1.5E CVT mớiđược trang bị hộp số vô cấp CVT với 7 cấp số ảo, thay thế cho hộp số tự động 4 cấp từđời trước. Ngồi động cơ, Toyota cịn nâng cấp tay lái trợ lực điện, tăng cường cáchâm.

- Và cũng giống như lần, sau khi nâng cấp, Vios tiếp tục tạo ra được sức hút rất lớn,qua đó nhanh chóng nâng doanh số lên rất cao. Trong đó, kỷ lục của thế hệ này tại thịtrường Việt Nam là 77.817 chiếc vào năm 20 trước

2.2 Giới thiệu tổng quan về động cơ 1NZ-FE trên xe ô tô

2.2.1. Thông số kĩ thuật động cơ 1NZ-FE của xe ViosBảng 2.1 Trọng lượng và kích thước xe

Trọng lượng tồn tải 1450kgTrọng lượng khơng tải 950kgDài x rộng x cao toàn

4285mm x 1700mm x1460

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Chiều rộng cơ sở 1480mmKhoảng sáng gầm xe 150mm

Bảng 2.2 Động cơ

Kiểu 4 xilanh thẳng hàng, 16 van, cam kép DOHC có VVT-I,dẫn động xích

Dung tích cơng tác 1597cm3Đường kính xilanh D 78mmHành trình piston 83,6mm

Cơng suất tối đa 77 kwMomen xoắn tối đa 145 N.mHệ thống phun nhiên

EFIChỉ số Octan của nhiênliệu RON

Cơ cấu phân phối khí 16 xuppap dẫn động bằng xích,có VVT-iThời

25mmĐường kính nấm xupap

27,8mmĐường kính nấm xupap

24,7mm

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Hình 2.1. Sơ đồ mạch điện điểu khiển động cơ xe Toyota Vios ( động cơ 1NZ-FE)

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

2.2.2 Đặc điểm kết cấu các cụm chi tiết chính trên động cơ 1NZ-FE

2.2.2.1. Cơ cấu trục khuỷu-thanh truyền-piston

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

lắp với nhau bằng bulong thanh truyền, mặt phẳng lắp ghép vng góc với đường tâmthanh truyền. Bulong thanh truyền là loại bulong chỉ chịu lực kéo, có mặt gia cơng đạtđộ chính xác cao để định vị

− Piston có buồng đốt hiệu quả cao và tiết kiệm nhiên liệu

Hình 2.4: Piston

2.2.2.2 Nhóm thân máy-nắp máy

Hình 2.5: Nắp máy1-Đường nạp , 2-Đường thải

- Nắp máy được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, các trục cam đều dược phân bố trênđầu nắp máy. Lắp đặt kim phun trong cửa nạp khí của nắp máy kết quả là sự tiếp xúccủa nhiên liệu đập vào thành cửa nạp được tối thiểu hóa và kinh tế hóa nhiên liệu đượcnâng cao. Áo nước được lắp đặt giữa cửa xả và lỗ bugi trên nắp máy để giữ nhiệt độ

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

đồng đều cho thành buồng cháy, điều này làm nâng cao chất lượng làm mát cho buồngcháy và khu vực xung quanh bugi.

- Thân máy được làm bằng hợp kim nhơm mà mục đích của việc này là giảm khốilượng cho động cơ. Bơm nước xoáy lốc và đường hút đến bơm được cung cấp đếnthân máy. Đặt tâm trục khuỷu lệch với đường tâm xilanh. Đường tâm xylanh đượcdịch chuyển 12mm về phía đường nạp. Như vậy tác dụng của lực ngang khi áp suấtkhí thể lớn nhất sẽ giảm. Sử dụng ống lót xylanh thành mỏng, khoảng cách giữa 2xilanh là 8mm nên chiều dài động cơ ngắn hơn.

Hình 2.6: Thân máy

1-Đường tâm trục khuỷu, 2-Đường tâm các xilanhA-Phía đầu động cơ, B-Phía đường thải, C-Phía đường hút

2.2.2.3 Cơ cấu phân phối khí:

Hình 2.7: Sơ đồ bố trí cơ cấu phân phối khí

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

1-tay căng xích, 2-thiết bị kéo căng, 3-bộ điều khiển phối khí thơng minh (vvt-i),4-xích dẫn động trục cam, 5-trục cam nạp, 6-trục cam thải, 7-bộ phận dẫn hướng xích

- Động cơ 1NZ-FE sử dụng hệ thống phân phối khí thơng minh VVT-I, hệ thốngnày sử dụng áp suất dầu thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phốikhí. Điều này làm tăng cơng suất động cơ, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm khíthải độc hại ra mơi trường. Ở mỗi xilanh có 2 xuppap nạp và 2 xuppap thải, cácxupspap được đóng mở trực tiếp bởi 2 trục cam. Các trục cam dẫn động bằng xích,bước xích là 8mm diều này giúp cho khơng gian bố trí được gọn hơn.

2.2.2.4 Hệ thống bơi trơn

Hình 2.8: Sơ đồ hệ thống bôi trơn

- Hệ thống bơi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến bôi trơn các bề mặt masat,làm giảm tổn thất ma sát, làm mát ổ trục, tẩy rửa các bề mặt ma sát và bao kín khe hởgiữa piston và xylanh, giữa xéc măng với piston , ngồi ra trong động cơ 1NZFE dầubơi trơn cịn tham gia điều kiển trục cam. Loại dầu bôi trơn sử dụng trên động cơ 1NZ-FE thường là API SM, SL hay ILSAC

- Dầu bôi trơn từ cacte thông qua vỉ lọc, bơm dầu, bầu lọc dầu rồi đến ống dãn dầuchính, sau đó dầu sẽ đi bôi trơn các bộ phận công tác như sơ đồ.

2.2.2.5 Hệ thống làm mát

- Hệ thống làm mát được thiết kế để giử các chi tiết trong động cơ ở nhiệt độ ổnđịnh, thích hợp với mọi điều kiện làm việc của động cơ. Động cơ 1NZ-FE có hệ thống

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

làm mát kiểu kín, tuần hồn theo áp suất cưỡng bức, trong đó bơm nước tạo áp lực đẩynước lưu thơng vòng quanh động cơ.

- Hệ thống bao gồm: áo nước xilanh, nắp máy, két nước, bơm nước, van hằngnhiệt , quạt gió và các đường ống dẫn nước. Nếu nhiệt độ nước làm mát vượt quá nhiệtđộ cho phép thì van hằng nhiệt sẽ mở để nước lưu thông qua két nước để giải nhiệtbằng gió. Hệ thống làm mát sử dụng nước làm mát siêu bền chính hiệu Toyota SLLC (là dung dịch pha sẵn 50% dung dịch chất làm mát và 50% nước sạch)

- Khi nhiệt độ động cơ lớn hơn nhiệt độ làm viếc của van hằng nhiệt thì van sẽ mởra cho nước từ động cơ qua két làm mát, tại đây nước sẽ đưuọc làm mát bằng gió rồivề lại bơm. Như vậy nước sẽ được tuần hoàn cưỡng bức trong quá trình làm việc củađộng cơ.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

2.2.2.6 Hệ thống đánh lửa

Hình 2.10: Sơ đồ hệ thống đánh lửa

- Động cơ 1NZ-FE trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp điều khiển bằng điện tử. Hệthống đánh lửa trực tiếp không sử dụng bộ chia điện giúp cho thời điểm đánh lửa đượcchính xác hơn, giảm sự sụt thế điện áp và có độ tin cậy cao. Ở mỗi xylanh được trangbị 1 bơbin đơn. Khi ngắt dịng chạy qua cuộn sơ cấp thì sẽ tạo ra diên áp cao ở cuộnthứ cấp tác động đến bugi và tạo ra tia lửa điện. ECM sẽ luân phiên bật và tắt transitorbên trong cuộn dây đánh lửa làm cho các dòng sơ cấp ngắt đóng ln phiên nhau vàcho phép dịng điện tạo ra tia lửa đốt cháy trong các xilanh theo thứ tự nổ của động cơ.ECM sẽ xác định cuộn dây đánh lửa nào sẽ được điều khiển bằng các tín hiệu từ cáccảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến góc quay trục khuỷu. Ngồi ra nó cịn dị tìm vịtrí của trục cam để tạo ra sự đánh lửa vào thời điểm thích hợp nhất ứng với tình trạnghoạt động của động cơ.

2.2.2.7 Hệ thống nhiên liệu

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Hình 2.11: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu

1-Tín hiệu từ cảm biến lưu lượng khí nạp; 2-Tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga; Tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam; 4-Tín hiệu từ cảm biến oxy; 5-Tín hiệu từ cảmbiến nhiệt độ nước làm mát;6-Tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu; 7-Tín hiệu từ cảm

3-biến túi khí; 8-Bình chứa nhiên liệu; 9-Bơm xăng ; 10-Bầu lọc xăng; 11-Bộ điều áp;12-Bộ giảm rung; 13-Ống phân phối; 14-Vòi phun nhiên liệu.

- Hệ thống nhiên liệu động cơ 1NZ-FE đóng vai trị rất quan trọng, nó khơng đơnthuần là hệ thống phun nhiên liệu độc lập, mà nó cịn liên kết với các hệ thống đó là hệthống điều khiển điên tử (ECU), hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ,tạo ra sự tối ưu hóa cho quá trình hoạt động của động cơ, kim phun 12 lỗ được sử dụngđể nâng cao tính phun sương của nhiên liệu, điều khiển cắt nhiên liệu khi túi khí hoạtđộng. Đường ống nhiên liệu với các giắc đấu nối nhanh để nâng cao khả năng sửachữa. Bình xăng làm bằng chất liệu dẻo 6 lớp với 4 loại vật liệu có bột lọc than hoạttính trong bình.

- Lượng khơng khí nạp được lọc sạch khi qua bộ lọc khơng khí và được đo bởi cảmbiến lưu lượng khơng khí. Tỷ lệ hịa trộn được Ecu tính tốn và hịa trộn theo tỉ lệthích hợp nhất. Có cảm biến oxy ở đường ống thải để nhận biết lượng oxy dư, điềukhiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn.

2.2.2.8 Hệ thống khởi động

- Hệ thống khởi động sử dụng trên động cơ là hệ thồng khởi động điện được điềukhiển bằng ECU. Ngay khi cơng tắc điện xoay sang vị trí start, chức năng điều khiểnmáy khởi động sẽ điều khiển mô tơ khởi động mà không cần giữ tay ở vị trí start. Khi

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

ECU nhận được tín hiệu từ ổ khóa điện, hệ thống sẽ theo dõi tín hiệu tốc độ động cơ(Ne) để vận hành máy khởi động tới khi động cơ đã được xác định đã khởi động. Khitốc độ động cơ đạt tới tốc độ 500v/p, hệ thống sẽ đánh giá là động cơ đã khởi độngthành cơng.

Hình 2.12: Sơ đồ điều khiển máy khởi động

1-Ắc quy; 2-Máy khởi động; 3-Cơng tắc khóa điện; 4-Rơ le cắt dịng; 5-Cơng tắc đềsố 0; 6-ECU động cơ; 7-Rơ le máy khởi động; a-tín hiệu tốc độ động cơ và tín hiệu

2.3.2 Yêu cầu

- Tia lửa mạnh: Trong hệ thống đánh lửa, tia lửa được phát ra giữa các điện cực củacác bugi để đốt cháy hỗn hợp hịa khí. Hịa khí bị nén có điện trở lớn, nên cần phải tạora điện thế hàng chục ngàn vôn để đảm bảo phát ra tia lửa mạnh, có thể đốt cháy hỗnhợp hịa khí.

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

- Thời điểm đánh lửa chính xác: Hệ thống đánh lửa phải ln ln có thời điểmđánh lửa chính xác vào cuối kỳ nén của các xy lanh và góc đánh lửa sớm phù hợp vớisự thay đổi tốc độ và tải trọng của động cơ.

- Có đủ độ bền: Hệ thống đánh lửa phải có đủ độ tin cậy để chịu đựng được tácđộng của rung động và nhiệt của động cơ. Hệ thống đánh lửa sử dụng điện cao áp dobô bin tạo ra nhằm phát ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp hịa khí đã được nén ép.Hỗn hợp hịa khí được nén ép và đốt cháy trong xi lanh. Sự bốc cháy này tạo ra độnglực của động cơ. Nhờ có hiện tượng tự cảm và cảm ứng tương hỗ, cuộn dây tạo ra điệnáp cao cần thiết cho đánh lửa. Cuộn sơ cấp tạo ra điện thế hàng trăm vơn cịn cuộn thứcấp thì tạo ra điện thế hàng chục ngàn vôn.

2.4 Các thành phần của hệ thống đánh lửa

2.4.1 Bugi đánh lửa

2.4.1.1 Điều kiện làm việc của bugi

- Bugi là bộ phận tạo tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp làm việc trong xy lanh, khinhận được các xung điện cao thế từ bộ chia điện truyền đến.

Bugi là chi tiết khá đơn giản song điều kiện làm việc lại đặc biệt khắc nghiệt.Khi làm việc nó chịu tác dụng của ba loại tải trọng là:

- Tải trọng cơ khí: do các xung áp suất của khí cháy sinh ra trong xy lanh (với giátrị có thể tới (5 ÷ 6 [MPa]), do rung xóc của bản thân động cơ gây ra.

- Tải trọng nhiệt: sinh ra do sự thay đổi đột ngột nhiệt độ trong xy lanh: từ (40OC ÷60OC) trong kỳ hút, tới (500OC ÷ 700OC) trong kỳ xả và (1800OC ÷ 2500OC) trongkỳ nổ.

- Tải trọng điện: do các xung điện cao thế truyền đến trong thời điểm đánh lửa.Tính tốn thiết kế hệ thống đánh lửa

.1. 2. Cấu tạo bugi

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Hình 2.13. Kết cấu bugi IK20

1. Đầu nối; 2. Gân vỏ; 3. Điện cực giữa; 4. Sứ cách điện; 5,9. Chất làm kín dẫnđiện;6. Đệm làm kín; 7. Vỏ bugi; 8. Điện trở; 10. Vịng làm kín; 11. Đệm đồng;

12. Lõi điện cực; 13. Phần ren vặn vào thân máy; 14. Điện cực trung tâm;15. Điện cực bên.

(98% Al2O3) và Bo-Korunt (95% Al2O3+0,16%B2O3).

* Hiện nay, để tăng độ bền của bugi, người ta sử dụng các hợp kim chống mòn rất tốtgắn lên đầu điện cực trung tâm như: iridium, platin. Khi sử dụng các kim loại này, tacó thể giảm đường kính điện cực trung tâm xuống cịn 0,4 [mm]. Điều này giúp cho sự

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

đánh lửa diễn ra dễ dàng hơn và tia lửa điện được tạo ra cũng mạnh hơn do tăng đượckhe hở điện cực.

2.4.1.4. Đặc tính nhiệt của bugi

- Để bugi làm việc bình thường thì nhiệt độ phần sứ dưới của bugi cần phải nằmtrong khoảng (500OC ÷ 600OC), đó là nhiệt độ tự tẩy muội.

- Nếu nhiệt độ phần sứ dưới của bugi < 450OC thì nhiên liệu và dầu bơi trơn lẫntrong nó sẽ khơng cháy hết hồn tồn mà đọng lại ở các điện cực dưới dạng muội thandẫn điện, làm giảm chất lượng cách điện của bugi, tức là xuất hiện điện trở rò làmgiảm U2 và chất lượng đánh lửa. Nếu muội nhiều thì dịng điện rị lớn sẽ làm mất tialửa hoặc tia lửa không liên tục, làm giảm công suất động cơ và tăng suất tiêu hao nhiênliệu.

Ngược lại, nếu nhiệt độ phần sứ dưới của bugi lớn hơn (700OC ÷ 800OC) thì nhiênliệu có thể tự bốc cháy do tiếp xúc với bugi trước khi có tia lửa điện.

- Nhiệt độ của bugi phụ thuộc nhiệt lượng sinh ra trong buồng cháy, vào hình dạngvà kích thước của nó. Cùng làm việc trên một động cơ, những bugi có kết cấu và kíchthước khác nhau sẽ có nhiệt độ khác nhau.

- Như vậy có thể nói: các bugi có kết cấu và kích thước khác nhau sẽ có đặc tínhnhiệt khác nhau.

- Mỗi bugi có kết cấu và kích thước khác nhau sẽ có đặc tính nhiệt khác nhau.Mà mỗi động cơ lại có tỷ số nén, cơng suất và số vịng quay khác nhau, do đó nhiệtlượng sinh ra trong buồng cháy của chúng khác nhau, nên để đảm bảo cho nhiệt độphần sứ dưới của bugi nằm trong giới hạn cần thiết, cần phải sử dụng các bugi có đặctính nhiệt thích hợp.

- Đặc tính nhiệt của bugi phụ thuộc chủ yếu vào chiều dài phần sứ dưới, điều kiệnlàm mát nó và được đánh giá thông qua một đại lượng, gọi là trị số bén lửa.

- Đây là trị số quy ước bằng khoảng thời gian (tính theo giây) làm việc của bugitrên động cơ thử nghiệm đặc biệt ở chế độ xác định, cho đến khi xảy ra hiện tượng tựbén lửa. Trị số bén lửa càng cao thì khả năng thốt nhiệt của bugi càng lớn.

- Tính tốn thiết kế hệ thống đánh lửa:

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Hình 2.14. Phân phối dòng nhiệt và nhiệt độ theo chiều cao bugi

- Các bugi có phần sứ dưới dài, nhận được nhiều nhiệt, đường truyền nhiệt dài nênthốt nhiệt chậm, có trị số bén lửa từ (100 ÷ 260 [đơn vị]) được gọi là bugi nóng, thíchhợp cho động cơ có tỷ số nén thấp, cơng suất và số vịng quay nhỏ.

- Các bugi có phần sứ dưới ngắn, nhận ít nhiệt, đường truyền nhiệt ngắn nên thốtnhiệt nhanh, có trị số bén lửa từ (280 ÷ 500 [đơn vị]) được gọi là bugi nguội, dùngthích hợp cho động cơ có tỷ số nén cao, cơng suất và số vịng quay lớn.

2.4.2. Hệ thống điều khiển ECU.

.2 .1. Vai trò của ECU điều khiển.

- Thật sự, có thể nghĩ rằng ECU (hay cịn gọi là hộp đen) chính là “bộ não” điềukhiển chi phối tất cả mọi hoạt động của động cơ thông qua việc tiếp nhận dữ liệu cáccảm biến trên động cơ hoặc ơ tơ, sau đó được truyền về ECU xử lý tín hiệu và đưa ra“mệnh lệnh” buộc các cơ cấu chấp hành phải thực hiện như việc điều khiển nhiên liệu,góc đánh lửa, góc phối cam, ga tự động, lực phanh ở mỗi bánh...

- Mặc khác, cơ cấu chấp hành phải luôn bảo đảm thừa lệnh ECU và đáp ứng các tínhiệu phản hồi từ các cảm biến nhằm đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết.

- Bên cạnh đó, nhằm giảm tối đa chất độc hại trong khí thải và cải thiện lượng tiêuhao nhiên liệu, đảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ hoạt động của động cơ. Hơn hết,ECU can thiệp và xử lý nhanh những tính huống mất kiểm sốt của người khi gặp tìnhhuống nguy hiểm và điều đặc biệt giúp việc chuẩn đoán “bệnh” của động cơ một cáchnhanh chóng.

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

- Tóm lại, ECU ngày nay trên những mẫu ơ tơ hiện đại có thể hiểu đó là bộ tổ hợpvi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tín hiệu, trữ thơng tin, tính tốn, gửi đi cáctín hiệu thích hợp và quyết định chức năng làm việc của xe sao cho hiệu quả nhất trongcác tình huống khác nhau.

- Vai trò của ECU đối với hệ thống đánh lửa thì nhờ vào cảm biến tốc độ động cơvà vị trí piston – cơng dụng của cảm biến này sẽ giúp ECU xác định thời điểm đánhlửa và thời điểm phun xăng tối ưu nhằm cải thiện hiệu suất và khả năng tiêu thụ nhiênliệu.

Ngoài ra với những cảm biến khác như vị trí bướm ga xác định lưu lượng khơng khínạp, gửi đến ECU tính tốn lượng nhiên liệu phun thích hợp với từng chế độ tải, songsong đó với các dữ liệu về tốc độ động cơ, tải, nhiệt độ… nhờ các cảm biến mã hoá tínhiệu đưa vào ECU xử lý và tính tốn để đưa ra góc đánh lửa sớm tối ưu theo từng chếđộ hoạt động của động cơ. Với những ưu điểm nổi bật, ngày nay hệ thống đánh lửa vớicơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử kết hợp với phun xăng đã thay thếhoàn toàn hệ thống đánh lửa bán dẫn thông thường.

.2 .2 . Cấu tạo của ECU.

Hình 2.15. Hệ thống điều khiển ECU

- ECU cấu thành từ 3 bộ phận chính: bộ nhớ trong ECU, bộ vi xử lý (bộ não củaECU) và đường truyền – BUS.

* Bộ nhớ trong ECU: bao gồm 4 thành viên đãm nhiệm chức năng riêng biệt: RAM,

ROM, PROM, KAM

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

– ROM (Read Only Memory): Dùng trữ thông tin thường trực. Bộ nhớ này chỉ đọcthông tin đã được lập trình sẵn, chứ khơng thể ghi vào được. Do đó, ROM chính là nơicung cấp thơng tin cho bộ vi xử lý.

– RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, dùng để lưu trữthông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý. RAM có thể đọc và ghicác số liệu theo địa chỉ bất kỳ.

– PROM (Programmable Read Only Memory): Cấu trúc cơ bản giống như ROMnhưng cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ không phải nơi sản xuất nhưROM. PROM cho phép sữa đổi chương trình điều khiển theo những đòi hỏi khácnhau.

– KAM (Keep Alive Memory): KAM dùng để lưu trữ những thông tin mới (nhữngthông tin tạm thời) cung cấp đến bộ vi xử lý. KAM vẫn duy trì bộ nhớ cho dù động cơngưng hoạt động hoặc tắt công tắc máy. Tuy nhiên, nếu tháo nguồn cung cấp từ acquyđến máy tính thì bộ nhớ KAM sẽ bị mất.

* Bộ vi xử lý: (Microprocessor)

- Từ việc tiếp nhận thông tin tín hiệu ở các cảm biến trên động cơ thơng qua các bộnhớ trong ECU, tín hiệu lập tức gửi đến Bộ vi xử lý, lúc này nó có chức năng tính tốnvà đưa ra mệnh lệnh cho bộ phận chấp hành thích hợp. Có thể nói, đây là bộ phận quantrọng nhất của ECU

* Đường truyền – BUS: Dùng để chuyển các lệnh và số liệu trong ECU. Có thể hiểu

nơm na rằng để thơng tin có thể truyền từ bộ vi xử lý gửi đến các cơ cấu chấp hànhnhanh nhất có thể, đường truyền đóng một vai trị khơng nhỏ. Trước đây, máy tínhđiều khiển động cơ dùng loại 4, 8, hoặc 16 bit phổ biến nhất là loại 4 và 8 bit. Máytính 4 bit chứa rất nhiều lệnh vì nó thực hiện các lệnh logic tốt hơn. Tuy nhiên, máytính 8 bit làm việc tốt hơn với các phép đại số, và chính xác hơn 16 lần so với loại 4bit. Vì vậy, hiện nay để điều khiển các hệ thống khác nhau trên ơtơ với tốc độ thựchiện nhanh và chính xác cao, người ta sử dụng máy tính 8 bit, 16 bit hoặc 32 bit.

2.4.2.3 Điều khiển đánh lửa.

- Hệ thống đánh lửa điều khiển theo chương trình có góc đánh lửa sớm được điềukhiển bằng một chương trình tính tốn được thiết lập trong một máy tính điện tử, đượcbố trí trên xe gọi là ECU. Góc đánh lửa sớm được tính tốn thơng qua các tiến hiệu từ

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

ECU từ các cảm biến ghi nhận từ động cơ, từ các tín hiệu này bộ xử lý của ECU sẽtính tốn đưa ra góc đánh lửa sớm tối ưu phù hợp với điều kiện làm việc hiện tại củađộng cơ.

- Việc điều khiển đánh lửa theo chương trình được chia làm hai giai đoạn cơ bản:điều khiển đánh lửa khi khởi động và điều khiển đánh lửa sau khi khởi động.

* Điều khiển đánh lửa khi khởi động:

Hình 2.16. Điều khiển đánh lửa ở chế độ khởi động.

- Điều khiển đánh lửa khi khởi động được thực hiện ngay sau khi ECU nhận đượctín hiệu NE. Thời điểm đánh lửa này tương ứng với góc thời điểm đánh lửa ban đầu, bđ

= 5 ̊ ÷ 15 ̊ được lưu sẵn trong bộ nhớ. Khi có tín hiệu khởi động mạch chuyển đổi trạngthái (có thể nằm trong hoặc ngồi ECU) sẽ nối đường IGT sang vị trí ST. Khi đó xungIGT đực điều khiển bởi Backup IC (IC dự phòng) thơng qua hai tín hiệu G và NE. Nếuđộng cơ đã nổ thì IGT sẽ được nối sang vị trí After ST (sau khởi động) và việc điềuchỉnh góc đánh lửa sớm được thực hiện bởi ECU.

* Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động:

- Sau khi dộng cơ khởi động, ECU sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến và hiệu chỉnhgóc đánh lửa sớm tùy theo chế dộ làm việc của động cơ. Các hiệu chỉnh khác nhau(dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến có liên quan) được them vào góc thời điểm đánhlửa ban đầu và thêm vào góc thời điểm đánh lửa cơ bản.

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

Hình 2.17. Điều khiển đánh lửa sau khởi động.

- Góc đánh lửa sớm sau khi khởi động được xác định như sau:đl = bđ + cb + hc (1.1)

đl: Góc đánh lửa sớm thực tếbđ: Góc đánh lửa sớm ban đầucb: Góc đánh lửa sớm cơ bảnhc: Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh

2.4.3. Biến áp đánh lửa (bobin)

- Biến áp đánh lửa là loại biến áp cao thế đặc biệt , nhiệm vụ của biến áp là biếnnhững xung điện thế hiệu thấp (6,12 hay 24 V) thành các xung điện cao thế (12000…24000V) để tạo ra tia lửa phục vụ việc đánh lửa cho động cơ

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

- Cuộn dây sơ cấp được quấn trên ống, các tơng cách điện bao ngồi cuộn thứcấp .Số vịng của cuộn sơ cấp khơng nhiều (khoảng 250…400 vịng) đường kính dâylớn hơn khoảng 0,72…0,86mm.

- Tất cả cuộn dây và lõi thép được bao ngồi bởi hợp chất khn, ống xilanh đượclàm từ nhựa exopy bên trong được đổ đầy dầu biến thế, dầu có khả năng nóng chảy ởnhiệt độ cao và tạo bọt khí, điều này giúp cho các cuộn dây được thoát nhiệt tốt.

2.4.4 Các cảm biến

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

2.4.4 . 1. Cảm biến tốc độ động cơ NE

- Cảm biến tốc độ động cơ (Engine speed; Crankshaft Angle Sensor hay cịn gọi làtín hiệu NE), để báo tốc độ động cơ để tính tốn hoặc tìm góc đánh lửa tối ưu và lượngnhiên liệu sẽ phun cho từng xylanh. Cảm biến này cũng được dùng vào mục đích điềukhiển tốc độ cầm chừng hoặc cắt nhiên liệu ở chế độ cầm chừng cưỡng bức.

- Cảm biến vị trí xylanh và cảm biến tốc độ động cơ có nhiều dạng khác nhau như:cảm biến điện từ (loại nam châm quay hoặc đứng yên), cảm biến quang, cảm biến Hall… Dưới đây là sơ đồ mạch điện từ sử dụng hai sensor: một lắp ở trục khuỷu để xácđịnh tốc độ động cơ (Ne) và một lắp tại trục cam để xác định vị trí của piston (G)2.4.4 . 2. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT (Coolant Temperature Sensor)

- Dùng để xác định nhiệt độ động cơ, có cấu tạo là một điện trở nhiệt (Thermistor)hoặc Diode.

- Điện áp 5V đưa qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị khơng đổi theo nhiệtđộ) tới cảm biến rồi trở về ECU về mass. Như vậy nhiệt điện trở và điện trở chuẩntrong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộchuyển đổi tín hiệu tương tự - số (Bộ chuyển đổi ADC_Analog to Digital Converter). - Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộchuyển đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp được biến đổi thành một dãy xung vuông vàđược giải mã bằng bộ vi xử lý để thông báo cho ECU biết động cơ đang lạnh. Khiđộng cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECUbiết là động cơ đang nóng.

2.4.4 . 3. Cảm biến nhiệt độ khí nạp THA (Intake Air Temperature Sensor)

- Cảm biến nhiệt độ khí nạp dung để xác định nhiệt độ khí nạp. Cũng giống nhưcảm biến nhiệt độ nước làm mát, nó gồm một điện trở được gắn trong bộ đo gió hoặctrên đường ống nạp. Có đặc tính tương tự như cảm biến nhiệt độ nước.

2.4.4 . 4. Cảm biến vị trí bướm ga TPS (Throttle position sensor)

- Cảm biến vị trí bướm ga có nhiệm vụ xác định độ mở của bướm ga và gửi thôngtin về bộ xử lý trung tâm giúp điều chỉnh lượng phun nhiên liệu tối ưu theo độ mởbướm ga. Trên các dòng xe sử dụng hộp số tự động, vị trí bướm ga là thơng số quantrọng để kiểm sốt q trình chuyển số.

Có 3 loại cảm biến vị trí bướm ga:

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

- Loại tiếp điểm- Loại tuyến tính- Loại phần tử Hall

2.4.4 . 5. Cảm biến lưu lượng khí nạp MAF

- Cảm biến lưu lượng khí nạp là một trong những cảm biến quan trọng nhất vì nóđược sử dụng trong EFI kiểu L để phát hiện khối lượng hoặc thể tích khơng khí nạp.Tín hiệu của khối lượng hoặc thể tích của khơng khí nạp được dùng để tính thời gianphun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản.

- Có ba loại cảm biến đo lưu lượng khí nạp: Kiểu cánh, kiểu dây sấy và kiểu gióxốy quang học Karman.

- Hiện nay hầu hết các xe sử dụng cảm biến lưu lượng khí nạp khí kiểu dây nóng vìnó đo chính xác hơn, trọng lượng nhẹ hơn và độ bền cao hơn.

2.4.4..6 Cảm biến kích nổ KNK

- Hộp ECU sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến kích nổ để điều chỉnh thời điểm đánh lửasao cho hạn chế lại độ rung của động cơ (tiếng gõ) nhằm điều chỉnh thời điểm đánhlửa trễ đi, ngăn chặn hiện tượng kích nổ, giúp động cơ hoạt động hiệu quả nhất. Thànhphần áp điện trong cảm biến kích nổ được chế tạo bằng tinh thể thạch anh, là vật liệukhi có áp lực sẽ sinh ra điện áp.

- Cảm biến kích nổ thường gắn trên thân xy-lanh hoặc nắp máy

2.5 Các thông số cơ bản của HTĐL.

2.5.1 Hiệu điện thế thứ cấp cực đại.

- Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m là hiệu điện thế cực đại đo được ở hai đầucuộn đây thứ cấp khi tách dây cao áp ra khỏi bugi. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại phảiđủ lớn để có khả năng tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của bugi, đặc biệt lúckhởi động.

2.5.2 Hiệu điện thế đánh lửa Uđl.

- Hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó q trình đánh lửa xảy ra, được gọi là hiệu điệnthế đánh lửa (Uđl). Hiệu điện thế đánh lửa là một hàm phụ thuộc vào nhiều yếu tố,

tuân theo định luật Pashen.

Uđl = P . δT. K [V ] (1.2)

Trong đó: Uđl: Hiệu điện thế đánh lửa [V].

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

P: Áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa [N/m2].δ: Khe hở bugi [m].

T: Nhiệt độ ở điện cực trung tâm bugi tại thời điểm đánh lửa [ 0C ].K: Hằng số phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp hịa khí.

Hình 2.19: Sự phụ thuộc của hiệu điện thế đánh lửa vào tốc độ và tải của động cơ1. Toàn tải, 2. Vừa tải, 3. Toàn tải, 4. khởi động và cầm chừng.

- Ở chế độ khởi động lạnh, hiệu điện thế đánh lửa khoảng 20 đến 30% do nhiệt độcực bougine thấp.

- Khi động cơ tăng tốc, Uđl tăng, do áp suất nén tăng, nhưng sau đó nhiệt độ giảmtừ từ do nhiệt độ điện cực bougie tăng và áp suất nén giám do quá trình nạp xấu đi.Hiệu điện thế đánh lửa cực đại ở chế độ khởi động và tăng tốc, có giá trị cực tiểu ở chếđộ ổn định khi cơng suất cực đại.

n: Số vịng quay của động cơ.

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

No: Chỉ số ôctan của xăng.2 . 5.4. Hệ số dự trữ Kdt.

- Hệ số dự trữ là tỉ số giữa hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m và hiệu điện thế đánhlửa Uđl. Mục đích cần có hệ số dự trữ dể đảm bảo rằng hiệu điện thế đánh lửa luônluôn đạt trong giới hạn yêu cầu.

Kdt=U2m/Udl (1.4)

- Hệ số dự trữ của những động cơ có hệ thống đánh lửa thường là bé hơn 1,5. Hệthống đánh lửa của những động cơ xăng hiện đại với hệ thống đánh lửa điện tử, hệ sốdự trữ có giá trị khá cao (Kdt=1,5÷2), đáp ứng được việc tăng tỷ số nén, tăng số vòngquay và tăng khe hở bougie.

2.5.5. Năng lượng dự trữ Wdt.

- Năng lượng dự trữ Wdt là năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường trong cuộn dâysơ cấp của bobine. Để đảm bảo tia lửa có đủ năng lượng đốt cháy hồn tồn khí, hệthống đánh lửa phải đảm bảo được năng lượng đánh lửa trên cuộn sơ cấp của bobine ởmột giá trị xác định.

Δt (1.6)

Trong đó: S: Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.∆u2: Độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.

∆t : thời gian biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.

Tốc độ biến thiên của hiệu điên thế thứ cấp càng lớn thì tia lửa điện xuất hiện tại điệncực bougine càng nhanh, nhờ đó khơng bị rị rỉ qua muội than trên điện cực bugine,năng lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm.

2.5.7. Tần số và chu kỳ đánh lửa.

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

- Đối với động cơ 4 kỳ, số tia lửa điện xảy ra trong một giây hay còn gọi là tần sốđánh lửa, được xác định bởi công thức:

- Tần số đánh lửa f tỉ lệ với số vòng quay của trục khuỷu động cơ và số xylanh. Khităng số vòng quay của động cơ và số xylanh, tần số đánh lửa f tăng do đó chu kỳ đánhlửa T giảm xuống. Vì vậy, khi thiết kế cần chú ý đến hai thông số chu kỳ và tần sốđánh lửa để đảm bảo, ở vòng quay cao nhất của dộng cơ tia lửa vẫn mạnh.

2.5.8. Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện.

- Thông thường, tia lửa điện bao gồm hai thành phần là phần diện dung và phầnđiện cảm. Năng lượng của tia lửa được tính theo cơng thức:

Wp= WC+ WL (1.10)Trong đó:

2 (1.11)WL = L2. I22

2 (1.12)

WP: Năng lượng của tia lửa.

WC: Năng lượng của thành phần tia lửa có điện dung.WL: Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm.C2: Điện dung ký sinh tại mạch thứ cấp của bougine (F)U : Hiệu điện thế đánh lửa.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

L2: Độ tự cảm của mạch thứ cấp.i2: Cường độ dòng điện mạch thứ cấp.

- Tùy thuộc vào loại hệ thống đánh lửa mà năng lượng tia lửa có đủ hai thành phầnđiện cảm va điện dung hoặc chỉ có một thành phần.

- Thời gian phóng điện giữa hai điện cực của bougine tùy thuộc vào loại hệ thốngđánh lửa. Tuy nhiên, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo năng lượng tia lửa đủ lớn vàhời gian phóng điện đủ dài để đốt cháy được hịa khí ở mọi chế độ hoạt động của độngcơ.

2.6 Lý thuyết chung về hệ thống đánh lửa trên ô tô.

- Hệ thống đánh lửa sau khi có nhiệm vụ biến đổi dịng điện một chiều thế hiệuthấp (hoặc xoay chiều với xung điện thấp) thành dòng điện với thế hiệu cao có nănglượng đủ lớn thì sẽ sinh ra tia lửa để phóng qua khe hở giữa hai điện cực của bugi đốtcháy hỗn hợp nhiên liệu. Qua nghiên cứu người ta xác định tia lửa này có hai phần rõrệt:

- Phần điện dung: Tia lửa có màu xanh, xảy ra ở thời điểm đầu khi đánh lửa, nhiệtđộ khoảng 10000C, cường độ dịng điện rất lớn (từ 500÷1200 A) thời gian xuất hiệnngắn < 10-6 s, tần số cao 106 ÷ 107 hz, có tiếng nổ lách tách và gây ra nhiễu xạ vôtuyến. Tia lửa này xuất hiện làm điện thế U2 trên cuộn thứ cấp giảm nhanh cịnkhoảng 1500 ÷ 2000v. Tia lửa này có tác dụng đốt cháy nhiên liệu trong buồng cháyđộng cơ.

* Năng lượng của phần điện dung:

W = C . Udl2

2 [ w.s] (1.13)

Trong đó: C - Điện dung thứ cấp của biến áp đánh lửa.

Uđl - Điện thế đủ lớn để tạo tia lửa phóng qua giữa hai điện cực bugi.

- Phần điện cảm: Là phần "đi lửa" do mạch điện có thành phần điện cảm củacuộn dây sinh ra. Tia lửa điện cảm có màu vàng hoặc tím nhạt, cường độ dịng điệnnhỏ khoảng 80÷100 mA nguyên nhân do sự tụt áp của U2 ở giai đoạn trước đó.

- Tia lửa điện cảm có tác dụng làm động cơ khởi động tốt hơn khi động cơ cònnguội. Do nhiên liệu lúc này khó bay hơi, tia lửa này có tác dụng làm nhiên liệu bayhơi hết và đốt cháy kiệt nhiên liệu.

* Năng lượng của tia lửa điện cảm:

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

2.6.1. Giai doạn tăng dòng sơ cấp khi KK’ đóng.

Hình 2.20: Sơ đồ ngun lý hệ thống đánh lửa

Trong sơ đồ trên gồm có:Rf: Điện trở phụ.

R1: Điện trở cuộn sơ cấp.

L1, L2: Độ tự cảm của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp.

T: Transistor công suất được điều khiển nhờ tín hiệu từ cảm biến hoặc vít lửa.Ta có thể chuyển sơ đồ mạch điện sơ cấp thành sơ đồ tương đương như sau.

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

Hình 2.21: Sơ đồ tương đương mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa

- Khi transistor dẫn, sẽ có dịng sơ cấp i1 chạy theo mạch:

(+)Accu→ Rf →L1 → T → mass. Dòng điện i1 tăng từ từ do sức điện động tựcảm sinh ra trên cuộn sơ cấp L1 chống lại sự tăng của cường độ dòng điện.Ở giai đoạn này mạch thứ cấp của hệ thống đánh lửa gần như không ảnh hưởngđến q trình tăng dịng ở mạch sơ cấp. Hiệu điện thế và cường độ dòng điện xuấthiện ở mạch thứ cấp khơng đáng kể nên ta có thể coi như mạch thứ cấp hở. Vì vậy ởgiai đoạn này ta có sơ đồ tương đương được trình bày trên hình 2.13. Trên sơ đồ, giátrị điện trở trong của accu được bỏ qua, trong đó:

R∑ = R1+Rf (1.15)

U = Ua - ∆UT (1.16)

Ua : Hiệu điện thế của accu

∆UT: Độ sụt áp trên transistor công suất ở trạng thái dẫn bão hịahoặc độ sụt áp trên vít lửa

Hình 2.22 Q trình tăng dịng sơ cấp i1

</div>