HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ YARIS 2011

Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời kỳ hiện nay, Với tình hình xu thế chung của thế giới thì ngành Công
Nghiệp Điện- Điển tử đang rất phát triển.Thì Nghành Công Nghiệp Ô tô cũng đang
phát triển như vũ bảo thì vấn đề sử dụng nguồn nhiên liệu thiên nhiên cũng đang tăng
lên và kéo theo đó là vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải của ô tô gây nên. Do vấn
đề đó cả thể giới đã đặt ra những yêu cầu ngày càng khắc khe hơn đối với khí xả ô tô
bằng các tiêu chuẩn như Euro 1,2,3,4,5… Nhằm làm giảm thiểu tối đa ô nhiễm môi
trường. Để tồn tại thì các Hãng Ô tô đã mời các nhà khoa học về hãng mình để nghiên
cứu và tìm ra nhiều công nghệ lắp đặt trên động cơ đốt trong để nhằm giảm tối đa mức
ô nhiễm môi trường đồng thời cũng làm bớt lượng nhiên liệu tiêu thụ.Theo sự khảo sát
chung thì sau 3 tháng các hãng sẽ đưa ra một công nghệ mới.
Do trên thế giới có rất nhiều hãng xe ô tô và nhiều công nghệ mới nên do sự hạn
chế về thời gian và trình độ kiến thức của tôi còn hạn chế. Nên trong bài tiểu luận này
tôi xin trình bày tổng thể chung về hệ thống điện điều khiển động cơ xăng trên các xe
hiện đại và đi sâu tìm hiểu về hệ thống điện điều khiển Động cơ 1NZ-FE được lắp trên
động cơ TOYOTA Yaris 2011.
Sau khi đọc xong bài tiểu luận này kính mong qúy Thầy, Cô và các bạn nhiệt tình
đóng góp ý kiến để bài tiểu luận thêm hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn !

Tác giả

Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 2
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể quý Thầy cô trường Đại Học Sư
Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những
kiến thức hết sức quý báu cho chúng tôi trong suốt thời gian học tập tại trường.
Trước hết tôi xin chân thành cảm ơn qúi Thầy cô giảng dạy khoa Cơ Khí Động
Lực và nhất là Bộ môn điện đã tận tình trong giảng dạy và cung cấp những kiến thức
nền tảng để giúp chúng em hoàn thành tiểu luận tốt nghiệp này.
Xin cảm ơn Thầy hướng dẫn - Th.S Võ Xuân Thành - Người đã trực tiếp hướng
dẫn, đề ra phương hướng và truyền đạt những kiến thức quí báu nhằm giúp tôi hoàn
thành tốt đề tài tốt nghiệp này.
Cảm ơn Khoa Cơ Khí Động Lực đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để chúng tôi hoàn
thành đề tài này.
Cảm ơn tập thể lớp 12845CT2, tất cả bạn bè và người thân đã luôn động viên và
khuyến khích để đề tài có thể hoàn thành tốt đẹp.


Sinh viên thực hiện


TRẦN THÀNH DANH

Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 3
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN













Tp.HCM, Ngày… Tháng….Năm 2014
Giáo viên hướng dẫn


Thầy Võ Xuân Thành






Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 4
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN












Tp.HCM, Ngày….Tháng….Năm 2014
Giáo viên phản biện



Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 5
MỤC LỤC
PHẦN I: MỞ ĐẦU 10
1. Lý do chọn đề tài: 10
2. Nội dung nghiên cứu: 11
PHẦN II: NỘI DUNG 13
Chương I: Tổng Quan Về Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Xăng. 13
1.1 Lịch sử phát triển về hệ thống điều khiển động cơ xăng trên động cơ ô tô 13

1.2 Hệ thống điều khiển động cơ xăng 15
1.2.1 Hệ thống phun xăng. 15
1.2.1.1 Phân loại 15
1.2.1.2 Đặc điểm của hệ thống phun xăng 17
1.2.1.3 Cấu tạo của hệ thống: 17
1.2.1.4 Nguyên lý hoạt động 18
1.3.2 Hệ thống đánh lửa 18
1.3.2.1 Đặc điểm của hệ thống đánh lửa trực tiếp 18
1.3.2.2 Cấu tạo hệ thống……………………………………………………………… 19
1.3.2.3 Nguyên lý hoạt động : 20
1.3.3. Hệ thống điều khiển cam thông minh VVT-i 20
1.3.3.1 Đặc điểm của hệ thống điều khiển cam thông minh VVT-i 20
1.3.3.2 Cấu tạo của hệ thống
21
1.4 Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ tổng quát trên 1 số xe hiện đại 23
1.4.1.1 Mạch điện điều khiển động cơ 1NZ-FE Vios 2007 23
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 6
1.4.1.2 Mạch điện hệ thống đánh lửa 27
1.4.1.3 Mạch điện điều khiển quạt làm mát động cơ. 29
1.4.1.4 Mạch điện khởi động động cơ. 30
1.4.2. Mạch điện điều khiển động cơ 1ZZ-FE Corolla 2008 31
1.4.2.1 Mạch điện hệ thống nhiên liệu 35
1.4.3. Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 1KD-FTV Haice 2009( Diesel) 39
1.4.3.1 Mạch điện hệ thống nhiên liệu 42
1.4.4 Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 1TR-FE Haice 2009 ( Xăng) 44
1.4.4.1 Mạch điện hệ thống nhiên liệu 47
1.4.4.2 Mạch điện hệ thống đánh lửa 48
Chương 2: Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ 1NZ-FE Trên Xe Toyota Yaris 2011

50
1.1 Hệ thống điện tổng quát điều khiển động cơ 50
1.1.1 Vị trí bố trí các cụm bộ phận trên động cơ 53
1.1.2 Hộp điều khiển động cơ ECM 54
1.1.2.1 Nhiệm vụ của ECM 54
1.1.2.2 Cấu tạo ECM 54
1.1.2.3 Nguyên lý làm việc 59
1.2. Hệ thống phun xăng 60
1.2.1 Nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên l ý làm việc của các cảm biến 62
1.2.1.1 Cảm biến lượng oxi trong khí xả 62
1.2.1.2 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 64
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 7
1.2.1.3 Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy và nhiệt độ khí nạp 65
1.2.1.4 Cảm biến vị trí bướm ga 67
1.2.1.5 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 68
1.2.2 Nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ chấp hành 70
1.2.2.1 Bơm nhiên liệu 70
1.2.2.2 Vòi phun nhiên liệu 71
1.2.2.3 Mô tơ điều khiển bướm ga 73
1.3. Hệ thống đánh lửa 74
1.3.1 Nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cảm biến điều khiển đánh
lửa 76
1.3.1.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE) 76
1.3.1.2 Cảm biến vị trí trục cam( tín hiệu G) 77
1.3.1.3 Cảm biến tiếng gõ KNK 78
1.3.2 Nhiệm vụ , cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cơ cấu chấp hành 79
1.3.2.1 Bobine và IC tích hợp 79
1.4 Hệ thống điện điều khiển cam thông minh VVT-i 80

1.4.1 Thuật toán điều khiển 80
1.4.2 Ưu điểm của hệ thống VVT-i so với cam thường 85
Chương 3. Quy Trình Chẩn Đoán Và Sửa Chữa Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ
1NZ-FE Trên Toyota Yaris 2011 86
1.1 Mã lỗi chẩn đoán 86
1.2 Kiểm tra mã lỗi bằng máy chẩn đoán 90
1.2.1 Quy trình vào chế độ kiểm tra ( sử dụng máy chẩn đoán) 92
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 8
1.2.2 Kiểm tra mã lỗi và dữ liệu lưu tức thời bằng máy chẩn đoán. 94
1.2.3 Xóa mã lỗi 96
1.3 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa các cảm biến 96
1.3.1 Bướm ga cùng với mô tơ 96
1.3.2 Cảm biến lưu lượng khí nạp 98
1.3.3 Cảm biến nhiệt độ nước 101
1.3.4 Cảm biến vị trí trục khuỷu 102
1.3.5 Cảm biến vị trí trục cam 102
1.3.6 Cảm biến vị trí kích nổ KNK 103
1.3.7 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 104
1.3.8 Cụm van điều khiển dầu phối khí trục cam………………………………104
1.3.9 Cảm biến Oxy có bộ sấy( cho cảm biến 1) 106
1.3.10 Cảm biến Oxy có bộ sấy (cho cảm biến 2) 107
1.3.11 Kim phun 108
1.3.12 Bơm nhiên liệu 110
1.3.13 Quạt làm mát 111
1.3.14 Kiểm tra rơle quạt làm mát số 2 112
1.3.15 Kiểm tra điện trở quạt làm mát 113
1.3.16 Kiểm tra cuộn đánh lửa và thử đánh lửa 113
1.3.17 Kiểm tra bugi 116

Chương 4. Những Công Nghệ Mới Được ứng Dụng Trong Hệ Thống Điều Khiển
Động Cơ Hiện Nay Trên Xe Toyota Yaris 2011. 121
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 9
1.1 Hệ thống điều khiển chạy tự động 121
1.1.1 Vai trò của hệ thống điều khiển chạy tự động 121
1.1.2 Hoạt động của CCS 121
1.1.3 Nguyên lý điều khiển 123
1.1.4 Các bộ phận chính của CCS 124
1.2 Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp. 128
1.2.1 Mơ tả chung 128
1.2.2 Tổng qt 130
1.3 Hệ thống turbo tăng áp. 131
1.3.1 Tổng quan hệ thống 131
1.3.2 Kết cấu của turbo tăng áp 131
PHẦN III : KẾT LUẬN 135
I. Kết quả đạt được trong q trình thực hiện đề tài: 135
II. Đề xuất: 135
III Kiến nghị: 135







Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 10

PHẦN I: MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Cùng với sự phát triển của kỹ thuật, chiếc xe ngày nay ngày một tiện nghi và hiện
đại hơn đồng thời tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường. Để có được một
chiếc xe gần như hoàn hảo như vậy thì điện là một phần không thể thiếu trên những
chiếc ô tô ngày nay mà những cơ cấu cơ khí không thể làm được. Những phát triển gần
đây trên ô tô chủ yếu liên quan đến phần điện. Trên một chiếc ô tô hiện đại, phần điện
chiếm một phần đáng kể trong giá trị tổng thành của nó. Hệ thống điện và điện tử can
thiệp vào gần như tất cả các hệ thống trên một chiếc xe, từ hệ thống đơn giản có từ lâu
đời như khởi động, cung cấp điện, đánh lửa đến những hệ thống mới được nghiên cứu
ứng dụng như hệ thống điều khiển động cơ, hệ thống treo, hệ thống phanh, hệ thống
lái, Trong các hãng xe thì Toyota vẫn đang là hãng xe với nhiều dòng xe được ưa
chuộng nhất hiện nay.
Trong 6 tháng đầu năm 2014 tổng lượng xe Toyota tiêu thụ là 65.389 xe, tăng
31% so với cùng kỳ 2013. Bán chạy nhất vẫn là Toyota Fortuner, chiếc SUV mang về
cho hãng xe Nhật doanh số 3.812 chiếc trong 6 tháng đầu 2014, tính tổng cả phiên bản
máy xăng, diesel và TRD 2014 mới giới thiệu. Toyota tiếp tục khẳng định vị trí dẫn
đầu tại thị trường Việt Nam khi góp mặt tới 5/10 mẫu xe bán chạy nhất. Đứng ngay
sau Fortuner là mẫu Minivan cùng nhà Innova. Doanh số 3.708 chiếc trong 6 tháng đầu
năm 2014, quá nửa so với con số 6.014 xe toàn năm 2013. Sự phát triển tốt của hai
mẫu xe cho thấy nhu cầu lớn nhất của thị trường Việt Nam vẫn là những xe đa dụng,
phù hợp cho gia đình.
Những cái tên còn lại của Toyota trong top 10 đã quen thuộc với Vios, Altis và
Camry, Yaris đây cũng là bốn mẫu xe bán chạy nhất hiện nay.
Toyota Yaris được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1999 như là một mẫu xe chiến
lược toàn cầu, Yaris ra mắt thị trường với định hướng là một mẫu xe tạo ra những
chuẩn mực mới đối với dòng xe hạng nhỏ - thanh lịch, thông minh, mạnh mẽ. Với định
hướng đó, Yaris đã trở thành một hiện tượng toàn cầu trong phân khúc xe Hatchback
khi ra mắt, đạt được những thành công rực rỡ tại thị trường châu Âu, Bắc Mỹ và Nhật
Bản, đặc biệt là giải thưởng “Mẫu xe của năm tại thị trường châu Âu” năm 2000. Tiếp

nối những thành công đó, thế hệ thứ hai của Yaris đã được ra mắt vào năm 2005 và
được cải tiến với một số thay đổi nhỏ vào năm 2009. Yaris mới sở hữu thiết kế bề
ngoài ấn tượng hơn, không gian nội thất rộng rãi hơn, tính năng vận hành mạnh mẽ
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 11
hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn. Chính những đặc điểm nổi trội đó đã giúp Yaris có thể
vượt qua các đối thủ khác để đạt được doanh thu ấn tượng trên 5 triệu xe (tính đến năm
2010) và có mặt tại hơn 70 quốc gia trên toàn thế giới.
Toyota Yaris có thiết kế trẻ trung và phong cách, kích cỡ xe nhỏ gọn nhưng
không gian nội thất rộng rãi, thoải mái và đầy tiện dụng, tính năng điều khiển nhẹ
nhàng, êm ái, sắp xếp ghế ngồi linh hoạt và an toàn ưu việt.

Chiếc xe thật hài hòa với các chi tiết dường như được thiết kế một cách hoàn hảo
dành cho những khách hàng trẻ tuổi và năng động. Kính chắn gió được kéo sát về phía
mũi xe với độ thoải lớn, giúp chiếc xe trông thể thao và hiện đại hơn. Cụm đèn pha
phản xạ đa chiều được thiết kế lớn đầy ấn tượng.
Toyota Yaris được trang bị động cơ 1,5 lít 4 xy lanh thẳng hàng, 16 van trục cam
kép DOHC cùng với hệ thống van biến thiên thông minh VVT-i cho khả năng hoạt
động bền bỉ, tiết kiệm nhiên liệu, đồng thời giảm thiểu khí thải ra môi trường. Hộp số
tự động 4 cấp với chức năng chọn số lên đèo và đổ đèo, cho phép người lái lựa chọn tỷ
số truyền tối ưu trong mọi tình huống. Với công suất tối đa 107 HP và mô men xoắn
tối đa 144 Nm, Toyota Yaris được kỳ vọng sẽ mang lại sự thỏa mãn về tính năng vận
hành cho người sử dụng. Bên cạnh đó, với mức tiêu thụ nhiên liệu ấn tượng chỉ 4,3
lít/100 km, chiếc xe giúp người sử dụng gạt bỏ nỗi lo về chi phí nhiên liệu để yên tâm
đồng hành cùng Toyota Yaris và tận hưởng những khoảnh khắc đẹp trên mọi nẻo
đường.
2. Nội dung nghiên cứu:
Trước hết Tôi sẽ trình bày sơ lược một số mạch điện điều khiển động cơ trên một
số động cơ toyota, và trình bày nguyên l ý hoạt động của các hệ thống.

Sau đó tôi sẽ trình bày cụ thể hệ thống điều khiển động cơ trên xe Yaris 2011:
Trên xe Toyota Yaris 2011 có nhiều phần cải tiến nhưng ở đây tôi chỉ tập trung nghiên
cứu hệ thống điều khiển động cơ. Bao gồm các hệ thống : hệ thống nhiên liệu, hệ
thống phun xăng, hệ thống đánh lửa , hệ thống điều khiển cam thông minh VVT-i.
Ngoài ra còn tìm hiểu thêm cấu tạo, nguyên l ý làm việc của một số cảm biến như: cảm
biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến KNK, cảm biến oxy… Đồng
thời đưa ra biện pháp chẩn đoán và sửa chữa các hệ thống và cảm biến.
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 12
Để mở rộng thêm tôi sẽ trình bày thêm một số hệ thống mới trên các dòng xe
Toyota Yaris hiện nay như hệ thống CCS( chạy tự động), hệ thống GDI( phun nhiên
liệu trực tiếp vào buồng đốt), hệ thống turbo tăng áp.
















Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 13
PHẦN II: NỘI DUNG
Chương I: Tổng Quan Về Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Xăng.
1.1 Lịch sử phát triển về hệ thống điều khiển động cơ xăng trên động cơ ô tô.
Động cơ xăng sinh công qua chu trình giãn nở của hỗn hợp xăng và không khí. Ba
yếu tố chủ yếu của động cơ xăng để sinh công là: hỗn hợp hòa khí (hòa khí) tốt, nén
tốt, đánh lửa tốt.
Để đạt được 3 yếu tố này trong cùng một lúc, điều quan trọng là sự điều khiển
chính xác để tạo được hỗn hợp hòa khí và thời điểm đánh lửa.
Vào thế kỷ 19 ông Stevan ( kỹ sư người Pháp) đã nghĩ ra cách phun nhiên liệu
cho một máy nén khí.
Sau đó một thời gian, một người Đức đã cho phun nhiên liệu vào buồng cháy
nhưng không mang lại hiệu quả.
Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu trong động cơ 4 thì
tĩnh tại (nhiên liệu dùng trên động cơ này là dầu hỏa nên hay bị kích nổ và hiệu suất rất
thấp). Tuy nhiên, sau đó sáng kiến này đã được ứng dụng thành công trong việc chế
tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu cho máy bay ở Đức.
Đến năm 1966, hãng BOSCH đã thành công trong việc chế tạo hệ thống phun
xăng kiểu cơ khí.
Trước năm 1981, chỉ có hệ thống điều khiển động cơ là EFI (Phun nhiên liệu
bằng điện tử), sử dụng máy tính để điều khiển lượng phun nhiên liệu. Ngoài EFI này,
ngày nay, còn có các hệ thống khác được điều khiển bằng máy tính, bao gồm ESA
(Đánh lửa sớm bằng điện tử), ISC (Điều khiển tốc độ chạy không tải), các hệ thống
chẩn đoán, v.v Sau đó, vào đầu những năm 90, hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS -
direct ignition system) ra đời, cho phép không sử dụng delco và hệ thống này đã có
mặt trên hầu hết các xe thế hệ mới.
Để máy tính làm việc được thích hợp, cần có một hệ thống toàn diện bao gồm các
thiết bị đầu vào và đầu ra. Trên một ô tô, các cảm biến như cảm biến nhiệt độ nước
hoặc cảm biến lưu lượng khí nạp tương ứng với thiết bị đầu vào. Và các bộ chấp hành

như các kim phun hoặc các IC đánh lửa tương ứng với thiết bị đầu ra. Máy tính điều
khiển động cơ được gọi là ECU động cơ (hoặc ECM : Môđun điều khiển động cơ).
Các cảm biến, các bộ chấp hành và ECU động cơ gắn liền với các dây dẫn điện. Chỉ
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 14
sau khi ECU động cơ xử lý các tín hiệu vào từ các cảm biến và truyền các tín hiệu điều
khiển đến các bộ chấp hành mới có thể điều khiển được toàn bộ hệ thống như là một
hệ thống điều khiển bằng máy tính.
- Hệ thống EFI (Phun nhiên liệu điện tử)
Hệ thống EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để phát hiện các tình trạng hoạt
động của động cơ và xe ô tô. Theo các tín hiệu từ các cảm biến này, ECU tính toán
lượng phun nhiên liệu thích hợp nhất và điều khiển các kim phun để phun khối lượng
nhiên liệu thích hợp. Trong thời gian xe chạy bình thường, ECU động cơ xác định khối
lượng phun nhiên liệu để đạt được tỷ lệ hòa khí theo lý thuyết, nhằm đảm bảo công
suất, mức tiêu thụ nhiên liệu và mức khí xả thích hợp trong cùng một lúc.Ở các thời
điểm khác, như trong thời gian hâm nóng, tăng tốc, giảm tốc hoặc các điều kiện làm
việc với tải trọng cao, ECU động cơ phát hiện các điều kiện đó bằng các cảm biến khác
nhau và sau đó hiệu chỉnh khối lượng phun nhiên liệu nhằm đảm bảo một hỗn hợp hòa
khí thích hợp nhất ở mọi thời điểm.
- Hệ thống ESA (Đánh lửa sớm bằng điện tử)
Hệ thống ESA phát hiện các điều kiện của động cơ căn cứ vào các tín hiệu do các
cảm biến khác nhau cung cấp, và điều khiển các bugi đánh lửa ở thời điểm thích hợp.
Căn cứ vào tốc độ động cơ và tải trọng của động cơ, ESA điều khiển chính xác góc
đánh lửa sớm để động cơ có thể tăng công suất, làm sạch khí xả, và ngăn chặn kích nổ
một cách có hiệu quả.
- Hệ thống ISC (điều khiển tốc độ không tải)
Hệ thống ISC điều khiển tốc độ không tải sao cho nó luôn luôn thích hợp ở các
điều kiện thay đổi (hâm nóng, phụ tải điện, v.v ) Để giảm thiểu mức tiêu thụ nhiên
liệu và tiếng ồn, một động cơ phải hoạt động ở tốc độ càng thấp càng tốt trong khi vẫn

duy trì một chế độ chạy không tải ổn định. Hơn nữa, tốc độ chạy không tải phải tăng
lên để đảm bảo việc hâm nóng và khả năng làm việc thích hợp khi động cơ lạnh hoặc
đang sử dụng máy điều hòa không khí.
- Hệ thống chẩn đoán
ECU động cơ có một hệ thống chẩn đoán. ECU luôn luôn giám sát các tín hiệu
đang được chuyển vào từ các cảm biến khác nhau. Nếu nó phát hiện một sự cố với một
tín hiệu vào, ECU sẽ ghi sự cố đó dưới dạng của những DTC (Mã chẩn đoán hư hỏng)
và làm sáng MIL (Đèn báo hư hỏng). Nếu cần ECU có thể truyền tín hiệu của các DTC
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 15
này bằng cách nhấp nháy đèn MIL hoặc hiển thị các DTC hoặc các dữ liệu khác trên
màn hình của máy chẩn đoán cầm tay. Các chức năng chẩn đoán phát ra các DTC và
các dữ liệu về một sự cố trên một máy chẩn đoán có dạng tiên tiến và hoàn chỉnh cao
của hệ thống điện tử.
Hệ thống điều khiển động cơ gồm có ba nhóm: các cảm biến, ECU động cơ, và
các bộ chấp hành.
Ngày nay, gần như tất cả các ôtô đều được trang bị hệ thống điều khiển động cơ
cả xăng và diesel theo chương trình, giúp động cơ đáp ứng được các yêu cầu gắt gao
về khí xả và tính tiết kiệm nhiên liệu. Thêm vào đó, công suất động cơ cũng được cải
thiện rõ rệt.
Những năm gần đây, một thế hệ mới của động cơ phun xăng đã ra đời. Đó là
động cơ phun trực tiếp: GDI (gasoline direct injection). Trong tương lai gần, chắc chắn
GDI sẽ được sử dụng rộng rãi.
1.2 Hệ thống điều khiển động cơ xăng
1.2.1 Hệ thống phun xăng.
1.2.1.1 Phân loại
a.Nếu phân biệt theo cấu tạo kim phun, ta có 2 loại:
Loại CIS (continuous injection system)
Đây là kiểu sử dụng kim phun cơ khí, gồm 4 loại cơ bản:

Hệ thống K – Jetronic: việc phun nhiên liệu được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí.
Hệ thống K – Jetronic có cảm biến khí thải: có thêm một cảm biến oxy.
Hệ thống KE – Jetronic: hệ thống K-Jetronic với mạch điều chỉnh áp lực phun bằng
điện tử.
Hệ thống KE – Motronic: kết hợp với việc điều khiển đánh lửa bằng điện tử.
Loại AFC (air flow controlled fuel injection)
Sử dụng kim phun điều khiển bằng điện. Hệ thống phun xăng với kim phun điện có thể
chia làm 2 loại chính:
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 16
D-Jetronic (xuất phát từ chữ Druck trong tiếng Đức là áp suất): với lượng xăng phun
được xác định bởi áp suất sau cánh bướm ga bằng cảm biến MAP (manifold absolute
pressure sensor).
L-Jetronic (xuất phát từ chữ Luft trong tiếng Đức là không khí): với lượng xăng phun
được tính toán dựa vào lưu lượng khí nạp lấy từ cảm biến đo gió loại cánh trượt. Sau
đó có các phiên bản: LH – Jetronic với cảm biến đo gió dây nhiệt, LU – Jetronic với
cảm biến gió kiểu siêu âm…
b.Nếu phân biệt theo vị trí lắp đặt kim phun, hệ thống phun xăng AFC được chia
làm 2 loại:
Loại TBI (Throttle Body Injection) - phun đơn điểm:
Hệ thống này còn có các tên gọi khác như: SPI (single point injection), CI
(central injection), Mono – Jetronic. Đây là loại phun trung tâm. Kim phun được bố trí
phía trên cánh bướm ga và nhiên liệu được phun bằng một hay hai kim phun. Nhược
điểm của hệ thống này là tốc độ dịch chuyển của hòa khí tương đối thấp do nhiên liệu
được phun ở vị trí xa supap hút và khả năng thất thoát trên đường ống nạp.
Loại MPI (Multi Point Fuel Injection) - phun đa điểm:
Đây là hệ thống phun nhiên liệu đa điểm, với mỗi kim phun cho từng xylanh
được bố trí gần supap hút (cách khoảng 10 – 15 mm). Ống góp hút được thiết kế sao
cho đường đi của không khí từ bướm ga đến xylanh khá dài, nhờ vậy, nhiên liệu phun

ra được hòa trộn tốt với không khí nhờ xoáy lốc. Nhiên liệu cũng không còn thất thoát
trên đường ống nạp. Hệ thống phun xăng đa điểm ra đời đã khắc phục được các nhược
điểm cơ bản của hệ thống phun xăng đơn điểm. Tùy theo cách điều khiển kim phun, hệ
thống này có thể chia làm 3 loại chính: phun độc lập hay phun từng kim (independent
injection), phun nhóm (group injection) hoặc phun đồng loạt (simultaneous injection).
c.Nếu căn cứ vào đối tượng điều khiển theo chương trình, người ta chia hệ thống
điều khiển động cơ ra 3 loại chính:
Chỉ điều khiển phun xăng (EFI - electronic fuel injection theo tiếng Anh hoặc Jetronic
theo tiếng Đức).
Chỉ điều khiển đánh lửa (ESA - electronic spark advance).
Loại tích hợp tức điều khiển cả phun xăng và đánh lửa (hệ thống này có nhiều tên gọi
khác nhau: Bosch đặt tên là Motronic, Toyota có tên (TCCS - Toyota Computer
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 17
Control System), Nissan gọi tên là (ECCS - Electronic Concentrated Control
System…) Nhờ tốc độ xử lý của CPU khá cao, các hộp điều khiển động cơ đốt trong
ngày nay thường gồm cả chức năng điều khiển hộp số tự động và quạt làm mát động
cơ.
d.Nếu phân biệt theo kỹ thuật điều khiển ta có thể chia hệ thống điều khiển động cơ
làm 2 loại: analog và digital.
Ở những thế hệ đầu tiên xuất hiện từ 1979 đến 1986, kỹ thuật điều khiển chủ yếu dựa
trên các mạch tương tự (analog). Ở các hệ thống này, tín hiệu đánh lửa lấy từ âm
bobine được đưa về hộp điều khiển để, từ đó, hình thành xung điều khiển kim phun.
Sau đó, đa số các hệ thống điều khiển động cơ đều được thiết kế, chế tạo trên nền tảng
của các bộ vi xử lý (digital).
1.2.1.2 Đặc điểm của hệ thống phun xăng
Ưu điểm hơn hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí thì hệ thống phun xăng bằng
điện tử sẽ cung cấp lượng nhiên liệu đồng đều, chính xác đến từng xilanh của động cơ
và phù hợp với từng chế độ tải khác nhau của động cơ. Đồng thời nhờ có ECM kết hợp

với các cảm biến sẽ đáp ứng kiệp thời lượng xăng phun ra khi góc mở của bướm ga
thay đổi đột ngột. Do nhiên liệu được phun vào nên việc thất thoát nhiên liệu trên
đường ống nạp sẽ giảm nên làm tăng hiệu suất nạp, nhiên liệu sẽ được cắt ngay sau khi
giảm tốc.
1.2.1.3 Cấu tạo của hệ thống:

Hình 1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử 1 điểm Mono-jetronic
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 18
1-Bình chứa xăng 2-Bơm xăng 3-Bộ lọc xăng 4-Bộ điều chỉnh áp xuất xăng 5-
Vòi phun chính 6-Cảm biến nhiệt độ không khí 7-ECU 8-Động cơ điện điều khiểng
bướm ga 9-Cảm biến vị trí bướm ga 10-Van điên
11-Bộ tích tụ hơi xăng 12-Cảm biến lamda 13-Cảm biến nhiệt độ nước
14-Bộ chia điện 15-Acquy.
1.2.1.4 Nguyên lý hoạt động
Khi động cơ làm việc bơm xăng 2 hút xăng từ thùng chứa 1 đẩy qua bầu lọc 3
nạp đầy vào dàn phân phối với áp Suất khoảng 2,5 - 3 bar. Xăng từ dàn phân phối nạp
đầy vào các vòi phun chính và phụ của hệ thống. Đến kỳ nạp xupap nạp mở không khí
sạch được hút vào buồng đốt của động cơ, lượng không khí nạp và độ mở của bứơm ga
được cảm biến đo gió và cảm biến vị trí bướm ga ghi lại và báo về cho ECU.
Tại bộ điều khiển trung tâm ECU các thông số về chế độ làm việc của động cơ do
các cảm biến ghi nhận và gửi về sẽ được tính toán theo một chương trình đã được cài
đặt sẵn. Từ đó ECU sẽ điều chỉnh lượng xăng phun ra thích hợp nhất với từng chế độ
tải của động cơ.
Trong quá trình làm việc lưu lượng xăng do bơm cung cấp luôn nhiều hơn lưu
lượng cần thiết của động cơ. Vì vậy nhiên liệu luôn được lưu thông giúp quá trình làm
mát hệ thống được tốt và loại trừ các bọt xăng, động cơ khởi động dễ dàng.
1.3.2 Hệ thống đánh lửa
1.3.2.1 Đặc điểm của hệ thống đánh lửa trực tiếp

Đối với hệ thống đánh lửa trực tiếp thì bộ chia điện không còn được sử dụng nữa
mà thay vào đó là 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 không 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). ECU của động cơ nhận được các tín hiệu từ các cảm biến khác
nhau, tính toán thời điểm đánh lửa, truyền tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa.
Thời điểm đánh lửa được tính toán 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
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 19
pháp điều khiển bằng ESA có độ chính xác cao hơn và không cần phải đặt lại thời
điểm đánh lửa. Hệ thống này giúp cải thiện tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất phát
ra.
1.3.2.2 Cấu tạo của hệ thống











Hình 2: . Các thành phần của hệ thống đánh lửa trực tiếp

1. Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE):Phát hiện góc quay trục khuỷu (tốc độ động cơ)
(crankshaft position sensor)
2. Cảm biến vị trí của trục cam (G): Nhận biết xy lanh, kỳ và theo dõi định thời của
trục cam.
3. Cảm biến tiếng gõ động cơ (KNK): Phát hiện tiếng gõ của động cơ ( Knock sensor)
4. Cảm biến vị trí bướm ga (VTA): Phát hiện góc mở của bướm ga
5. Cảm biến lưu lượng khí nạp (VG/PIM): Phát hiện lượng không khí nạp.
6. Cảm biến nhiệt độ nước (THW): Phát hiện nhiệt độ nước làm mát động cơ (coolant
temperature sensor)
7. Bô bin và IC đánh lửa: Đóng và ngắt dòng điện trong cuộn sơ cấp vào thời điểm tối
ưu. Gửi các tín hiệu IGF đến ECU động cơ.
8. ECU động cơ: Phát ra các tín hiệu IGT dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến khác
nhau, và gửi tín hiệu đến bô bin có IC đánh lửa.
9. Bugi: Phát ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp hòa khí.
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 20
1.3.2.3 Nguyên lý hoạt động :










Hình 3: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa trực tiếp
Bô bin có IC đánh lửa:

Thiết bị này bao gồm IC đánh lửa và bô bin kết hợp thành một cụm. Trước đây, dòng
điện cao áp được dẫn đến xy lanh bằng dây cao áp. Nhưng nay, thì bô bin có thể nối
trực tiếp đến bugi của từng xy lanh thông qua việc sử dụng bô bin kết hợp với IC đánh
lửa. Khoảng cách dẫn điện cao áp được rút ngắn nhờ có nối trực tiếp bô bin với bugi,
làm giảm tổn thất điện áp và nhiễu điện từ. Nhờ thế độ tin cậy của hệ thống đánh lửa
được nâng cao.
ECU động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau và xác định thời điểm
đánh lửa tối ưu. (ECU của động cơ cũng có tác động đến việc điều khiển đánh lửa
sớm)
ECU động cơ gửi tín hiệu IGT đến bô bin có IC đánh lửa. Tín hiệu IGT được gửi đến
IC đánh lửa theo thứ tự đánh lửa (1-3-4-2).
Cuộn đánh lửa, với dòng sơ cấp được ngắt đột ngột, sẽ sinh ra dòng cao áp.
Tín hiệu IGF được gửi đến ECU động cơ khi dòng sơ cấp vượt quá một trị số đã định.
Dòng cao áp phát ra từ cuộn thứ cấp sẽ được dẫn đến bugi và gây đánh lửa.
1.3.3. Hệ thống điều khiển cam thông minh VVT-i
1.3.3.1 Đặc điểm của hệ thống điều khiển cam thông minh VVT-i
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 21
Hệ thống VVT-i thay đổi góc phối khí của trục cam nạp tối ưu theo các chế
độ hoạt động của động cơ nhằm nâng cao momen xoắn, tính kinh tế nhiên liệu và
giảm khí xả ô nhiễm.







Hình 4: Hệ thống điều khiển cam VVT-i

ECU động cơ tính toán thời điểm phối khí tối ưu dựa trên tín hiệu từ các cảm
biến, sau đó so sánh với các thời điểm phối khí thực tế (từ tín hiệu cảm biến VVT)
và điều khiển van dầu để đạt tới vị trí cân chỉnh.
1.3.3.2 Cấu tạo của hệ thống
a. Bộ điều khiển VVT-i
Bộ điều khiển VVT-i lắp ở đầu trục cam nạp bao gồm bánh răng trong (ăn
khớp với trục cam nạp), bánh răng ngoài (ăn khớp với puly cam), piston nối bánh
răng ngoài và bánh răng trong qua các then hoa xiên.






Hình 5: Bộ điều khiển VVT-i
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 22
b. Van dầu điều khiển phân phối khí
Tùy theo tín hiệu từ ECU van dầu điều khiển dòng chảy thuỷ lực đến bộ điều khiển
VVT-i đến phía mở sớm hay mở muộn.








Hình 6: Van dầu điều khiển phân phối khí VVT-i

1.3.3.3 Nguyên l ý hoạt động của hệ thống:
Hộp ECM( ECU) động cơ sẽ nhận các tín hiệu từ các cảm biến như : cảm biến
VVT-i, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến lưu lượng
khí nạp, cảm biến vị trí bướm ga. Sau đó ECM sẽ xử lý các tín hiệu từ các cảm biến gửi
về và gửi tín hiệu điều khiển đến van dầu điều khiển phân phối khí để điều khiển đường
dầu trong bộ điều khiển VVT-i lúc này sẽ làm thay đổi góc phối khí tùy theo điều kiện
làm việc của động cơ ( hình 4).
Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 23
1.4 Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ tổng quát trên 1 số xe hiện đại
1.4.1. Mạch điện điều khiển động cơ 1NZ-FE Vios 2007

Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 24



Trường ĐHSPKT TP HCM - Khoa CKĐ Tiểu luận tốt nghiệp

HT Điện điều khiển động cơ 1NZ- FE Trang 25