Nghiên cứu hệ thống điều khiển động cơ xe Toyota Camry 2007

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
LỜI NÓI ĐẦU
Giao thông là một lónh vực quan trọng trong bất cứ thời đại nào của xã hội loài
người. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kó thuật cũng như những
tiến bộ vượt bậc trong đời sống xã hội, nhu cầu về đi lại, vận chuyển của con người
cũng tăng lên rất nhiều. Nhắc đến lónh vực giao thông vận tải, người ta không thể
không nghó ngay đến lónh vực vận tải đường bộ, là loại hình giao thông được phát
triển khá sớm. Trong điều kiện ngành công nghiệp chế tạo ô tô đã phát triển và đạt
được những thành tựu to lớn cùng với việc ứng dụng các thành tựu trên lónh vực điện
tử đặc biệt là điện tử tự động hóa thì những loại ô tô được chế tạo đã được áp dụng
nhiều hệ thống, đặc biệt là hệ thống phun xăng điện tử để đảm bảo cho xe hoạt động
ngày một tốt hơn.
Để khắc phục những nhược điểm của bộ chế hòa khí, hệ thống phun xăng được ra
đời, phát triển và không ngừng được hoàn thiện hơn nhằm hướng đến mục tiêu nâng
cao công suất của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Đối với Việt Nam, là một nước đang phát triển, lónh vực giao thông vận tải đóng
vai trò mấu chốt trong sự phát triển về mọi mặt. Với mức độ phát triển của nước ta
hiện nay, giao thông vận tải đường bộ vẫn chiếm vò thế quan trọng nhất trong lónh
vực giao thông vận tải, với hình thức vận tải bằng ô tô là chủ yếu. Ôâ tô trở nên thông
dụng hơn với người Việt Nam, từ các tập đoàn vận tải lớn của hợp tác xã nhà nước,
cũng như các doanh nghiệp vận tải tư nhân đến các cơ quan, xí nghiệp, và cả những
gia đình, cá nhân đều có thể sử dụng ô tô. Với mức độ sử dụng ô tô hiện nay, cũng
như với lượng xe hơi tiêu thụ ở thò trường nước ta như hiện nay yêu cầu một lượng
lớn những kỹ thuật viên, những người hiểu biết về ô tô. Việc hiểu và nắm rõ về sử
dụng, khai thác, bảo dưỡng, sữa chữa là những yếu tố cần thiết và quan trọng đối với
những sinh viên cơ khí ô tô.
Sau năm năm nghiên cứu học tập tại trường, với sự đào tạo, hướng dẫn của các
Thầy Cô của Trường nói chung và các Thầy Cô thuộc Khoa Cơ Khí nói riêng, được
sự quan tâm giúp đỡ từ Ban Giám Hiệu nhà trường, Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí,
cùng với sự dẫn dắt của Thầy chủ nhiệm. Hôm nay, chúng em đã được trang bò
những kiến thức chuyên môn nhất đònh, đủ sức tham gia vào sản xuất và góp một

phần công sức đóng góp cho xã hội, tham gia vào tiến trình phát triển khoa học kó
thuật của nước nhà.
1
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
Được học tập và rèn luyện tại trường Đại học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ
Chí Minh là niềm vinh dự và tự hào của mỗi sinh viên. Tuy ngành Cơ khí Ô tô
là ngành mới thành lập, cơ sơ vật chất kỹ thuật còn thiếu thốn. Nhưng đội ngũ
Thầy Cô nhiệt tình, tâm huyết giảng dạy. Bên cạnh đó trường còn kết hợp
nhiều giáo viên giàu kinh nghiệm từ các trường khác về giảng dạy cho chúng
em nên đã trang bò cho chúng em một nền tảng cơ bản về kiến thức chuyên
ngành để phần nào đáp ứng cho nhu cầu phát triển của xã hội. Trên nền tảng
kiến thức đó, nhà trường đã khuyến khích và tạo điều kiện cho chúng em được
tham gia nghiên cứu các đề tài khoa học.
Đồ án được hoàn thành đúng tiến độ nhờ có sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các
Thầy Cô trong Bộ môn, cùng với sự đóng góp của bạn bè, đặc biệt là sự chỉ bảo tận
tình của giáo viên hướng dẫn Ths Cao Đào Nam. Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn
chân thành đến thầy Cao Đào Nam cùng các Thầy trong Bộ môn đã hướng dẫn em
thực hiện đồ án, cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ từ phía Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí
cùng Ban Giám Hiệu nhà trường đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn
thành tốt khóa học. Em xin chân thành cảm ơn!
ĐH GTVT TP.HCM ngày 7 tháng 3 năm 2009
Sinh viên thực hiện

Trần Xuân Phong
2
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
MỤC LỤC
Trang
PHẦN MỞ ĐẦU : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Lý do chọn đề tài 9

1.2 Mục tiêu của đề tài 9
1.3 Mục đích của đề tài 10
1.4 Phương pháp nghiên cứu đề tài 10
1.5 Giới hạn của đề tài 11
PHẦN NỘI DUNG
Chương 1 : Giới thiệu động cơ Toyota Camry 2007 (2AZ–FE) 12
1.1 Tổng quan 12
1.2 Một vài thông số về động cơ 2AZ-FE 13
1.3 Thành phần hệ thống điều khiển động cơ 2AZ-FE 13
1.4 Sơ đồ kết cấu của hệ thống điều khiển động cơ 2AZ-FE 19
1.5 Điều khiển động cơ 19
Chương 2 : Hệ thống điều khiển điện tử 21
2.1 Mô tả hệ thống 21
2.2 Điện cực của cảm biến 23
2.3 Cảm biến lưu lượng khí nạp 26
2.4 Cảm biến nhiệt độ khí nạp và nước làm mát 28
2.5 Cảm biến vò trí bướm ga 30
2.6 Cảm biến vò trí bàn đạp ga 33
2.7 Cảm biến vò trí trục cam và trục khuỷu 33
2.8 Cảm biến oxy 35
2.9 Cảm biến tỷ lệ không khí – nhiên liệu A/F 37
2.10 Cảm biến tốc độ xe 38
2.11 Cảm biến kích nổ 38
2.12 Một số tín hiệu khác 39
Chương 3: Bộ điều khiển trung tâm (ECU) 41
Thành phần và chức năng của từng bộ phận 41
Chương 4: Hệ thống phun xăng điện tử EFI 43
4.1 Kết cấu của hệ thống EFI 43
4.2 Các loại EFI 44
4.3 Hệ thống nhiên liệu 44

4.4 Điều khiển bơm nhiên liệu 47
4.5 Điều khiển thời gian phun nhiên liệu 48
3
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
Chương 5: Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS 51
5.1 Khái quát hệ thống đánh lửa trực tiếp 51
5.2 Điều khiển đánh lửa khi khởi động và sau khởi động 55
Chương 6: Hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC 58
6.1 Khái quát hệ thống ISC 58
6.2 Kiểu mô tơ bước 59
Chương 7: Các hệ thống điều khiển khác 61
7.1 Khái quát 61
7.2 Hệ thống ETCS-i 61
7.3 Hệ thống VVT-i 65
7.4 Hệ thống điều khiển sấy nóng cảm biến oxy và cảm biến A/F 69
7.5 Điều khiển quạt làm mát 70
7.6 Hệ thống điều hòa không khí 70
7.7 Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu 70
Chương 8: Chẩn đoán và một số chức năng khác của ECU 72
8.1 Khái quát 72
8.2 Nguyên lý của chẩn đoán 72
8.3 Chức năng của đèn MIL 72
8.4 Chức năng an toàn 74
8.5 Chức năng dự phòng 75
Chương 9: Mô phỏng hoạt động của các hệ thống 77
9.1 Giới thiệu về phần mềm mô phỏng Flash 8 77
9.2 Mô phỏng hoạt động của các hệ thống 77
PHẦN KẾT LUẬN 83
LIỆU THAM KHẢO 84
4

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
BẢNG TÓM TẮT CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Các từ viết tắt Nghóa tiếng Anh Nghóa tiếng Việt
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
DOHC Double overhead camshafl Trục cam kép đặt trên
EFI Electronic Fuel injection Hệ thống phun xăng điện tử
DIS Direct Ignition System Hệ thống đánh lửa trực tiếp
ECU Electronic Control Unit Bộ điều khiển bằng điện tử
VVT-i Variable Valve Timing with
Intelligent
Thay đổi thời điểm phối khí-
thông minh
ETCS-i Electronic Throttle Control
System-intelligent
Hệ thống điều khiển bướm ga
điện tử - thông minh
IG Ignition Đánh lửa
IDL Idle Tín hiệu cầm chừng
TWC Three way catalyst Bộ trung hòa khí xả ba thành
phần
MỤC LỤC HÌNH VẼ
5
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
Trang
Chương 1 Giới thiệu động cơ Toyota Camry 2007
Hình 1.1 Các bộ phận trong hệ thống điều khiển động cơ 2AZ-FE 12
Hình 1.2 Hệ thống phun xăng điện tử EFI 14
Hình 1.3 Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS 15
Hình 1.4 Hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC 16
Hình 1.5 Chẩn đoán trên ô tô 17

Hình 1.6 Hệ thống điều khiển thay đổi phối khí thông minh VVT-i 17
Hình 1.7 Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh ETCS-i 18
Chương 2 Hệ thống điều khiển điện tử
Hình 2.1 Hệ thống điều khiển điện tử động cơ 21
Hình 2.2 Sơ đồ mạch nguồn của ECU 22
Hình 2.3 Sơ đồ mạch ra VC 22
Hình 2.4 Mạch ra VC của cảm biến vò trí bướm ga/bàn đạp ga 23
Hình 2.5 Cảm biến vò trí bướm ga dùng điện áp VC 24
Hình 2.6 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát sử dụng nhiệt điện trở 24
Hình 2.7 Mạch điện của đèn phanh 25
Hình 2.8 Sơ đồ mạch điện của cảm biến lưu lượng khí nạp 26
Hình 2.9 Sơ đồ mạch bên trong của cảm biến lưu lượng khí nạp 27
Hình 2.10 Đường đặc tuyến của cảm biến lưu lượng khí nạp 28
Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát 29
Hình 2.12 Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát 29
Hình 2.13 Đường đặc tuyến của cảm biến nhiệt độ khí nạp 30
Hình 2.14 Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ khí nạp 30
Hình 2.15 Cấu tạo bên trong của cảm biến vò trí bướm ga 31
Hình 2.16 Mạch điện bên trong của cảm biến vò trí bướm ga 31
Hình 2.17 Đường đặc tuyến của cảm biến vò trí bướm ga 32
Hình 2.18 Sơ đồ mạch điện cảm biến vò trí bàn đạp ga 33
Hình 2.19 Sơ đồ mạch cảm biến vò trí trục cam /trục khuỷu 34
Hình 2.20 Tín hiệu dạng xung của G và NE 35
Hình 2.21 Cấu tạo và đường đặc tính của cảm biến ôxy 35
Hình 2.22 Sơ đồ mạch điện cảm biến ôxy có bộ sấy 36
Hình 2.23 Cấu tạo và đường đặc tính của cảm biến A/F 37
Hình 2.24 Sơ đồ mạch điện của cảm biến A/F 38
Hình 2.25 Sơ đồ hoạt động của cảm biến tốc độ xe 38
Hình 2.26 Sơ đồ mạch của cảm biến tiếng gõ 39
Hình 2.27 Sơ đồ mạch của tín hiệu NSW 40

6
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
Chương 3 Bộ điều khiển trung tâm ECU
Chương 4 Hệ thống phun xăng điện tử EFI
Hình 4.1 Hệ thống phun nhiên liệu điện tử EFI 43
Hình 4.2 Các loại phun nhiên liệu EFI 44
Hình 4.3 Cấu tạo bên trong của bơm nhiên liệu 45
Hình 4.4 Sơ đồ mạch điện của vòi phun nhiên liệu của động cơ 2AZ-FE 46
Hình 4.5 Vòi phun nhiên liệu 47
Hình 4.6 Sơ đồ mạch điều khiển bơm nhiên liệu của động cơ 2AZ-FE 48
Chương 5 Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS
Hình 5.1 Hệ thống đánh lửa trực tiếp 51
Hình 5.2 Sơ đồ mạch điện của hệ thống đánh lửa trực tiếp 53
Hình 5.3 Trình tự đánh lửa của hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS 54
Hình 5.4 Tín hiệu IGT và IGF 55
Hình 5.5 Điều khiển góc đánh lửa 56
Chương 6 Hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC
Hình 6.1 Hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC 58
Hình 6.2 Cấu tạo của mô tơ bước 59
Hình 6.3 Nguyên tắc hoạt động của mô tơ bước 60
Chương 7 Các hệ thống điều khiển khác
Hình 7.1 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống ETCS-i 61
Hình 7.2 Cấu tạo cổ họng gió 62
Hình 7.3 Sơ đồ mạch điện bộ chấp hành bướm ga 63
Hình 7.4 Mối quan hệ của các bộ phận giữ chức năng dự phòng 65
Hình 7.5 Sơ đồ hoạt động của hệ thống VVT-i 66
Hình 7.6 Cấu tạo của bộ điều khiểnVVT-i 67
Hình 7.7 Sơ đồ mạch bên trong của van điều khiển dầu OCV 67
Hình 7.8 Cấu tạo của van OCV 68
Hình 7.9 Hoạt động ở chế độ làm sớm 68

Hình 7.10 Hoạt động ở chế độ làm muộn 69
Hình 7.11 Hoạt động ở chế độ giữ 69
Hình 7.12 Sơ đồ mạch điều khiển sấy cảm biến ô xy / cảm biến A/F 70
Hình 7.13 Sơ đồ mạch của van VSV lọc 71
Chương 8 Chẩn đoán và một số chức năng khác của ECU
Hình 8.1 Sơ đồ mạch đèn MIL 72
Hình 8.2 Hư hỏng được phát hiện trong một chu kỳ lái xe 74
Hình 8.3 Hư hỏng được phát hiện trong hai chu kỳ lái xe 74
Chương 9 Mô phỏng hoạt động của các hệ thống
7
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
Hình 9.1 Giao diện của Flash 8 77
Hình 9.2 Mô phỏng hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử EFI 78
Hình 9.3 Mô phỏng hoạt động của hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS 79
Hình 9.4 Mô phỏng hoạt động của hệ thống ISC khi khởi động 80
Hình 9.5 Mô phỏng hoạt động của hệ thống ISC khi hâm nóng động cơ 80
Hình 9.6 Mô phỏng hoạt động của hệ thống ISC khi có tải 81
Hình 9.7 Mô phỏng hoạt động của hệ thống VVT-i 82
8
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
PHẦN MỞ ĐẦU
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
1. Lý do chọn đề tài
Với một sự phát triển nhanh và mạnh của thò trường ô tô Việt Nam. Một yêu cầu
được đặt ra, đó là làm thế nào để khai thác được hiệu quả nhất động cơ của ô tô,
nhất là về phần điều khiển, để có thể đánh giá và sử dụng hết được những tính năng
của nó, đem lại chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật (ít tiêu hao nhiên liệu, sự ô nhiễm, công suất
động cơ) cao nhất… Đó là một nhiệm vụ được đặt ra cho một nước đang hội nhập với
thế giới như Việt Nam.
Đó cũng là lý do mà em chọn Đề tài tốt nghiệp của mình là “Nghiên cứu hệ thống

điều khiển động cơ xe Toyota Camry 2007. Mô phỏng hoạt động của các hệ thống”.
Trong phạm vi giới hạn của Đề tài, khó mà có thể nói hết được tất cả các công việc
cần phải làm để khai thác hết tính năng về phần điều khiển động cơ xe ô tô. Tuy
nhiên, đây sẽ là nền tảng cho việc lấy cơ sở để khai thác những động cơ tương tự sau
này, làm thế nào để sử dụng một cách hiệu quả nhất, kinh tế nhất trong khoảng thời
gian lâu nhất.
Xe Toyota Camry 2007
2. Mục tiêu của đề tài
9
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
Như đã trình bày ở phần trên, mục tiêu của Đề tài này là làm thế nào để chúng ta
có thể có một cái nhìn khái quát về các công việc có thể tiến hành để khai thác có
hiệu quả nhất hệ thống điều khiển động cơ Toyota Camry 2007, cụ thể hơn ở đây là
động cơ 2AZ-FE.
Qua tìm hiểu, ta có thể nắm được tổng quan về kết cấu các bộ phận của hệ thống
điều khiển động cơ 2AZ-FE của Toyota Camry, nắm được nguyên lý làm việc của
từng hệ thống trên động cơ. Từ đó ta có thể so sánh, rút ra các kết luận và ưu nhược
điểm của động cơ 2AZ-FE.
Nhờ những hiểu biết này, những người kỹ sư về ô tô có thể đưa ra những lời
khuyên cho người sử dụng cần phải làm như thế nào để sử dụng, khai thác hệ thống
điều khiển động cơ Toyota Camry 2AZ-FE một cách hiệu quả nhất, trong thời gian
lâu nhất với tính kinh tế và năng suất cao nhất. Cuối cùng, nắm vững và khai thác
hiệu quả động cơ Toyota Camry 2AZ-FE, chúng ta sẽ có thể khai thác tốt các loại
động cơ mới hơn, được ra đời sau này và có các hệ thống tiên tiến hơn. Khai thác và
sử dụng tốt động cơ 2AZ-FE cũng là một cách để chúng ta bảo vệ môi trường sống
của chính chúng ta, bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
3. Mục đích của đề tài
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài này, bản thân sinh viên nhận thấy đây
là một cơ hội rất lớn để có thể củng cố các kiến thức mà mình đã được học. Ngoài ra,
sinh viên còn có thể biết thêm những kiến thức thực tế mà trong nhà trường khó có

thể truyền tải hết được, đó thực sự là những kiến thức mà mỗi sinh viên rất cần khi
công tác sau này.
Ngoài ra, thực hiện luận văn cũng là dòp để sinh viên có thể nâng cao các kỹ năng
nghề nghiệp, khả năng nghiên cứu độc lập và phương pháp giải quyết các vấn đề.
Bản thân sinh viên phải không ngừng vận động để có thể giải quyết những tình
huống phát sinh, điều đó một lần nữa giúp cho sinh viên nâng cao các kỹ năng và
kiến thức chuyên ngành.
Cuối cùng, việc hoàn thành luận văn tốt nghiệp sẽ giúp cho sinh viên có thêm tinh
thần trách nhiệm, lòng say mê học hỏi, sáng tạo. Và đặc biệt quan trọng là lòng yêu
nghề nghiệp.
4. Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài em có sử dụng một số phương pháp
nghiên cứu sau:
- Tra cứu trong các tài liệu, giáo trình kỹ thuật, sách vở, đặc biệt là các cuốn cẩm
nang khai thác, bảo dưỡng sửa chữa của chính hãng Toyota.
10
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
- Tìm kiếm thông tin trên mạng Internet, các website trong và ngoài nước. So sánh
và chắt lọc để sử dụng những thông tin cần thiết và đáng tin cậy.
- Tham khảo ý kiến của các Giảng viên trong ngành cơ khí ô tô. Trong đó phải kể
đến các Thầy trong tổ bộ môn Cơ Khí Ô Tô của trường ĐH Giao Thông Vận Tải TP.
Hồ Chí Minh, các kỹ sư, chuyên viên kỹ thuật về ô tô tại các Trung tâm bảo hành,
các xưởng sửa chữa, và cả những người có kinh nghiệm lâu năm trong việc sử dụng
và bảo quản 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.
5. Giới hạn của đề tài
Do thời gian làm luận văn có hạn nên chỉ nghiên cứu và mô phỏng hệ thống điều
khiển động cơ. Nếu thời gian cho phép thì có thể nghiên cứu và mô phỏng tất cả các
hệ thống của động cơ.

11
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1 :GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ TOYOTA CAMRY 2007
1.1 Tổng quan
Động cơ 2AZ-FE được sử dụng trên xe Camry 2007 của Toyota. Tính đến hiện tại,
hơn 10 triệu chiếc Camry tới tay khách hàng kể từ năm khai sinh 1983 và hầu hết
trong số đó được bán tại Mỹ.
Tính năng, chất lượng và độ an toàn cao có thể sẽ là bí quyết giúp nó kéo dài
thành công trên đất Mỹ.
Hình 1.1 Các bộ phận trong hệ thống điều khiển động cơ 2AZ-FE
12
CỤM VAN ĐIỀU KHIỂN DẦU PHỐI KHÍ TRỤC CAM
VÒI PHUN NHIÊN LIỆU
CẢM BIẾN TIẾNG GÕ
CẢM BIẾN VỊ TRÍ TRỤC CAM
CỔ HỌNG GIÓ
CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
NƯỚC LÀM MÁT
CẢM BIẾN ÔXY
CÓ BỘ SẤY
CÔNG TẮC VỊ TRÍ ĐỖ XE TRUNG GIAN
CUỘN ĐÁNH LỬA
CẢM BIẾN TỶ LỆ KHÍ-NHIÊN LIỆU
CẢM BIẾN VỊ TRÍ TRỤC KHUỶU
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
2AZ-FE là loại động cơ sử dụng nhiên liệu là xăng, tổng dung tích công tác là 2362
cc (tương đương gần 2.4 lít).
Giải thích về ký hiệu động cơ 2AZ-FE
Một ký hiệu động cơ của Toyota bao gồm 3 thành phần như sau:

- “2” Ký tự đầu tiên cho ta biết về thế hệ của động cơ.
- “AZ” Một hoặc 2 ký tự tiếp cho cho ta biết về về chủng loại của động cơ.
- “FE” Các ký tự sau nằm dấu gạch ngang (-) cho ta biết về các đặc điểm của
động cơ. Ví dụ FE có nghóa là:
• F: Economy narrow-angle DOHC (kiểm soát chặt chẽ góc mở cam, nâng
cao tính kinh tế trong sử dụng nhiên liệu).
• E: Electronic Fuel Injection (phun nhiên liệu điện tử).
1.2 Một vài thông số về động cơ 2AZ-FE
Tên thông số Đơn vò Giá trò – Kiểu
Động cơ 2.4 lít, 4 xilanh thẳng hàng, 16 xúpáp, DOHC, VVT-i
Dung tích công tác (cc) 2362
Công suất tối đa (HP/rpm) 165/6000
Tỷ số nén 9,8 : 1
Đường kính Xylanh (mm) 88.5
Hành trình Piston (mm) 96
Hệ thống phun nhiên liệu EFI
Hệ thống đánh lửa DIS
Điều khiển cam hút – cam
xả
VVT-i
1.3 Các hệ thống thành phần của hệ thống điều khiển động cơ 2AZ-FE
Hệ thống điều khiển động cơ 2AZ-FE là một hệ thống phức tạp, gồm nhiều hệ
thống thành phần liên kết lại với nhau, trong đó có thể kể đến như:
a.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
13
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
lượng phun nhiên liệu thích hợp nhất và điều khiển các vòi phun để phun khối lượng
nhiên liệu thích hợp. Trong thời gian xe chạy bình thường, ECU động cơ xác đònh

khối lượng phun nhiên liệu để đạt được tỷ lệ không khí-nhiên liệu theo lý thuyết,
nhằm đảm bảo công suất, mức tiêu thụ nhiên liệu và mức khí xả thích hợp trong
cùng một lúc.
ECU
1
2
3
4
5
6
7
8
Hình 1.2 Hệ thống phun xăng điện tử EFI
1-Cảm biếnvò trí bướm ga, 2-Cảm biến lưu lượng khí nạp, 3-IC và bugi đánh lửa, 4- Cảm biến vò trí
trục cam, 5-Cảm biến ôxy, 6-Cảm biến vò trí trục khuỷu, 7-Cảm biến nhiệt độ nước làm mát,
8-Vòi phun
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 không khí-nhiên liệu thích hợp nhất ở mọi thời điểm.
b.Hệ thống DIS (đánh lửa trực tiếp)
14
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
Hệ thống DIS 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 và tải trọng của động cơ, DIS điều khiển chính xác thời điểm
đánh lửa lửa để động cơ tăng công suất, làm sạch khí xả và ngăn chặn kích nổ một
cách hiệu quả.
ECU

1
2
3
4
5
6
7
8
Hình 1.3 Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS
1-Cảm biếnvò trí bướm ga, 2-Cảm biến lưu lượng khí nạp, 3-IC và bugi đánh lửa, 4-Cảm biến vò trí
trục cam,5-Cảm biến ôxy, 6-Cảm biến vò trí trục khuỷu, 7-Cảm biến nhiệt độ nước làm mát,
8-Cảm biến kích nổ
c.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, động cơ phải hoạt động ở tốc độ càng thấp càng tốt trong khi vẫn
duy trì một chế độ chạy không tải ổn đònh. 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.
15
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
1
6
7
E C U
2
3
4
5
8

9
Hình 1.4 Hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC
1- Cảm biến vò trí bướm ga, 2- Máy khởi động, 3-Công tắc vò trí đỗ xe trung gian, 4-Cảm biến tốc độ
xe, 5-Phụ tải điện, 6-Điều hòa nhiệt độ, 7- Cảm biến nước làm mát, 8-Cảm biến vò trí trục khuỷ,
9- Mô tơ điều khiển mở bướm ga
d.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 này bằng cách nhấp nháy đèn MIL hoặc hiển thò 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.
16
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
Hình 1.5 Chẩn đoán trên ô tô
e.Các hệ thống điều khiển khác
Ở trên động cơ, ECU động cơ còn có thể điều khiển các hệ thống điều khiển khác
như VVT-i (thời điểm phối khí thay đổi thông minh), ETCS-i (hệ thống điều khiển
bướm ga điện tử thông minh), hệ thống điều khiển điều hòa không khí, điều khiển
quạt làm mát, hệ thống điều khiển khí nạp và một số hệ thống phụ khác …
1
ECU
2
3
4
5
6
Hình 1.6 Hệ thống điều khiển thay đổi phối khí thông minh VVT-i

1-Cảm biến vò trí bướm ga, 2-Cảm biến lưu lượng khí nạp, 3-Cảm biến vò trí trục cam, 4-Cảm biến
vò trí trục khuỷu, 5-Cảm biến nhiệt độ nước, 6-Van điều khiển dầu phối khí trục cam
17
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
Hình 1.7 Hệ thống điều khiển ETCS-i
18
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
1.4 Sơ đồ kết cấu của hệ thống điều khiển động cơ 2AZ-FE
Hệ thống điều khiển động cơ có thể chia thành 3 nhóm chính: ECU động cơ, hệ
thống các cảm biến, bộ phận chấp hành.
1.5 Điều khiển động cơ
19
ECU ĐỘNG
CƠ
Cảm biến lưu lượng khí
nạp
Cảm biến trục cam
Cảm biến trục khuỷu
Cảm biến nhiệt độ nước
Cảm biến vò trí bướm ga
Tín hiệu khởi động
Cảm biến tốc độ xe
Cảm biến oxi
CT khởi động trung gian
Điều hoà không khí
Cảm biến tiếng gõ
Giắc kiểm tra
EFI
Vòi phun No.1
Vòi phun No.2

Vòi phun No.3
Vòi phun No.4
c
DIS
IC đánh lửa
Các bugi
Rơle mở mạch
Bộ sấy cảm biến oxy
ISC (Van điều khiển tốc độ
không tải)
Đèn báo kiểm tra động cơ
Ắc quy
Rơle EFI chính
VG
G
NE
THW
VTA
STA
SPD
OX
NSW
A/C
KNK
T
BATT
#10
#30
IGT
IGF

M
HT
FC
W
+B
Rơle đèn hậu và sấy kính
ELS
Cảm biến nhiệt độ khí nạp
THA
Cuộn dây đánh lửa
#20
#40
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
a. Điều khiển động cơ bằng máy tính
Trước năm 1981, chỉ có hệ thống điều khiển động cơ hiện còn tồn tại là EFI (Phun
nhiên liệu bằng điện tử ), sử dụng máy tính để điều khiển lượng phun nhiên liệu.
Hiện nay ngoài EFI thì còn có các hệ thống điều khiển bằng máy tính bao gồm DIS
(Đánh lửa trực tiếp), ISC (Điều khiển tốc độ chạy không tải), chức năng chẩn đoán
và các hệ thống điều khiển khác
b. Qui trình điều khiển bằng máy tính
Để máy tính làm việc được thích hợp, cần có một hệ thống toàn diện bao gồm các
thiết bò 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 bò đầu vào. Và các bộ chấp
hành như các vòi phun hoặc các IC đánh lửa tương ứng với thiết bò đầu ra. Máy tính
điều khiển động cơ được gọi là ECU động cơ hay ECM (Môđun điều khiển động cơ).
Các cảm biến, các bộ chấp hành và ECU động cơ gắn liền với các dây dẫn điện.
Chỉ sau khi ECU động cơ xử lý các tín hiệu vào từ các cảm biến và truyền các tín
hiệu điều khiển đến các bộ chấp hành mới có thể điều khiển được toàn bộ hệ thống
như là một hệ thống điều khiển bằng máy tính.
Ngày nay, với sự ra đời và sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật công

nghệ, nó đã làm nền tảng cho việc ra đời của các hệ thống điều khiển động cơ xe
Toyota Camry (2AZ-FE) nhằm giải quyết được các vấn đề như công suất, suất tiêu
hao nhiên liệu và đặc biệt là sự ô nhiễm không khí do khí thải động cơ thải ra.
c.Tiêu chí đặt ra
• Chống ô nhiễm môi trường.
• Tính kinh tế nhiên liệu.
• Tăng công suất động cơ.
20
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
2.1 Mô tả
Hệ thống điều khiển động cơ gồm các cảm biến, ECU động cơ, và các bộ chấp
hành. Chương này giải thích các cảm biến (các tín hiệu), sơ đồ mạch điện và và các
điện áp cực của cảm biến.
Các chức năng của ECU động cơ được chia thành điều khiển EFI, điều khiển DIS,
điều khiển ISC, chức năng chẩn đoán, các chức năng an toàn, dự phòng và các chức
năng khác.
Hình 2.1Hệ thống điều khiển điện tử của động cơ
Mạch nguồn
Mạch nguồn là các mạch điện cung cấp điện cho ECU của động cơ. Các mạch điện
này bao gồm khoá điện, rơle chính EFI v.v.
Khi bật khóa điện ON, điện áp dương ắc quy được cấp đến cực IGSW của ECU.
Tín hệu ra từ cực MREL của ECU làm cho dòng điện chạy đến cuộn dây, đóng các
tiếp điểm của hộp đầu nối khoang động cơ (Rơle EFI) và cấp nguồn đến một trong
các cực +B hay +B2 của ECU.
21
ECU
Cảm biến
Cảm biến

Cảm biến
Bộ chấp hành
Bộ chấp hành
Bộ chấp hành
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM

ECU
IGSW
+B
+B2
MREL
E1
EFI
ST/AM2
AM2
IG2
A24
A24
A24
C24
EFI MAIN
IGN
FL MAIN
EFI No.2
Hình 2.2 Sơ đồ mạch nguồn của ECU
Mạch ra của VC
ECU cấp điện áp 5V từ các điện áp ắcquy cấp đến cực +B(BATT) để hoạt động bộ
vi xử lý. ECU sẽ cấp điện áp này đến các cảm biến qua mạch ra VC.

ECU

BATT
+B,+B2
VC
R
Hình 2.3 Sơ đồ mạch ra VC
22
Khóa điện
Ắc quy
Cầu chì EFI
Rơle EFI
Cảm biến vò trí bướm ga, cảm
biến vò trí bàn đạp ga ….
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ,
Cảm biến nhiệt độ khí nạp .,
Mạch điện áp
không đổi 5V
Bộ vi xử
lý
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
Khi mạch VC bò ngắn mạch, bộ vi xử lí trong ECU và các cảm biến được cấp
nguồn qua mạch VC bò vô hiệu hóa vì điện áp nguồn không cấp được cho mạch VC.
Dưới điều kiện này, hệ thống không khởi động được và đèn MILL sẽ không sáng
thậm chí nếu hệ thống bò hư hỏng (Dưới điều kiện bình thường, MILL sáng lên trong
vài giây khi lần đầu tiên chuyển lên vò trí ON. Đèn MILL tắt khi động cơ nổ máy) .
Thí dụ : Mạch ra VC của cảm biến vò trí bướm ga và cảm biến vò trí bàn đạp ga.

VC
VTA
VTA2
E2

VCTA
VTA1
VTA2
ETA
ECU
VCPA
VCP2
VPA
VPA2
EPA
EPA2
VCPA
VCP2
VPA
VPA2
EPA
EPA2
C24
C24
C24
C24
A24
A24
A24
A24
A24
A24
Hình 2.4 Mạch ra VC của cảm biến vò trí bướm ga và vò trí bàn đạp ga
2.2 Điện cực của cảm biến
Các cảm biến này biến đổi các thông tin khác nhau thành những thay đổi điện áp

mà ECU động cơ có thể phát hiện. Có nhiều loại tín hiệu cảm biến, nhưng có 5 loại
phương pháp chính để biến đổi thông tin thành điện áp. Hiểu đặc tính của các loại
này để có thể xác đònh trong khi đo điện áp ở cực có chính xác hay không.
a. Dùng điện áp VC (VTA , VPA)
Một điện áp không đổi 5V(Điện áp VC) để điều khiển bộ vi xử lý ở bên trong ECU
động cơ bằng điện áp của ắc quy. Điện áp không đổi này, được cung cấp như nguồn
23
Cảm biến vò
trí bướm ga
Cảm biến
vò trí bàn
đạp ga
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
điện cho cảm biến, là điện áp cực VC. Sau đó cảm biến này thay góc mở bướm ga đã
được phát hiện bằng điện áp thay đổi giữa 0 và 5V để truyền tín hiệu đi.
IC Hall
VTA1
VTA2
VC
ECU
E2
Hình 2.5 Cảm biến vò trí bướm ga dùng điện áp VC
b. Dùng một nhiệt điện trở
Giá trò điện trở của nhiệt điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Vì vậy các nhiệt điện trở
được sử dụng trong các thiết bò như cảm biến nhiệt độ nước và cảm biến nhiệt độ khí
nạp, để phát hiện các thay đổi của nhiệt độ.

THW
ETHW
5V

ECU
R
C24
C24
Hình 2.6 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát sử dụng nhiệt điện trở
Như trình bày trong hình minh họa, điện áp được cấp vào nhiệt điện trở của cảm
biến từ mạch điện áp không đổi (5V) trong ECU động cơ qua điện trở. Các đặc tính
24
Nam châm
Cảm biến
nhiệt độ
nước làm
mát
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths CAO ĐÀO NAM
của nhiệt điện trở này được ECU động cơ sử dụng để phát hiện nhiệt độ bằng sự thay
đổi điện áp tại điểm cực THW.
Khi nhiệt điện trở hoặc mạch của dây dẫn này bò hở, điện áp tại điểm THW sẽ là
5V, và khi có ngắn mạch từ điểm THW đến cảm biến này, điện áp sẽ là 0V. Vì vậy,
ECU động cơ sẽ phát hiện một sự cố bằng chức năng chẩn đoán.
c. Dùng điện áp Bật / Tắt
Các thiết bò dùng công tắc (NSW)
Một điện áp 5V được ECU động cơ cấp vào công tắc này. Điện áp ở cực ECU
động cơ là 5V khi công tắc này Tắt OFF, và 0V khi công tắc này Bật ON. ECU động
cơ dùng sự thay đổi điện áp này để phát hiện tình trạng của cảm biến.
Các thiết bò dùng tranzito (IGF, SPD)
Đây là thiết bò dùng chuyển mạch của transitor thay cho công tắc. Việc Bật ON và
Tắt OFF điện áp được dùng để phát hiện điều kiện làm việc của cảm biến. Đối với
các thiết bò sử dụng công tắc, một điện áp 5V được đặt vào cảm biến từ ECU động
cơ, và ECU động cơ sử dụng sự thay đổi điện áp đầu cực khi tranzito bật ON hoặc
ngắt OFF để phát hiện tình trạng của cảm biến này.

d. Sử dụng nguồn điện khác cho ECU động cơ
ECU động cơ xác đònh xem một thiết bò khác đang hoạt động hay không bằng cách
phát hiện điện áp được đặt vào khi một thiết bò điện khác đang hoạt động.

ECU
Hình 2.7 Mạch điện của đèn phanh
Hình minh họa: khi công tắc bật ON, điện áp 12V của ắc quy được đặt vào cực ECU
động cơ, và khi công tắc này bò ngắt OFF, điện áp sẽ là 0V.
25
Bộ vi xử lý
Ắc quy
Đèn
phanh
Công tắc đèn
phanh