thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu vast

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KIỂU VAST
S

K

C

0

0

3

9
0

5
4

9
3

MÃ SỐ: T2010 - 13

S KC 0 0 3 0 5 7

Tp. Hồ Chí Minh, 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KIỂU VAST
S

K

C

0

0

3

9
0

5
4

9
3

MÃ SỐ: T2010 - 13

S KC 0 0 3 0 5 7

Tp. Hồ Chí Minh, 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KIỂU VAST
MÃ SỐ: T2010 - 13

NGƯỜI CHỦ TRÌ: Th.S PHAN NGUYỄN QUÍ TÂM

S K C 0 0 3 0 5 7

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 09/2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

-----------------------

ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KIỂU VAST
MÃ SỐ: T2010-13

THUỘC NHÓM NGÀNH: KHOA HỌC KỸ THUẬT
NGƯỜI CHỦ TRÌ

: ThS. PHAN NGUYỄN Q TÂM

ĐƠN VỊ

: KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP. HỒ CHÍ MINH – 09/2010


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
MỤC LỤC
Trang
Bảng tóm tắt kết quả nghiên cứu .......................................................................... 2
I. Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................... 4
II. Mục tiêu của đề tài ............................................................................................ 4
III. Cách tiếp cận đề tài ........................................................................................ 4
IV. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................... 5
V. Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................... 5

VI. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 5
VI.1. Quy trình thực hiện đề tài....................................................................... 5
VI.2. Khái quát hệ thống điều khiển động cơ Toyota 22-RE.......................... 5
VI.3. Ý tưởng chế tạo mô hình ....................................................................... 6
VI.4. Thi công, chế tạo mô hình ..................................................................... 7
VI.5. Đặc điểm hệ thống điều khiển động cơ Toyota 22-RE .......................... 10
VI.5.1. Các tín hiệu đầu vào .................................................................. 10
VI.5.2. Các tín hiệu điều khiển đầu ra ................................................... 16
VI.5.3. Hệ thống đơn nguyên thực hành ............................................... 24
VII. Kết quả nghiên cứu ....................................................................................... 67
VII.1. Tính khoa học ....................................................................................... 68
VII.2. Khả năng triển khai ứng dụng vào thực tiễn ......................................... 68
VII.3. Hiệu quả kinh tế, xã hội ........................................................................ 68
VIII. Kết luận và đề nghị ....................................................................................... 70
VIII.1. Kết luận ............................................................................................... 70
VIII.2. Đề nghị ................................................................................................ 70
Tài liệu tham khảo ................................................................................................. 71

Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 1


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG
Tên đề tài: Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST
Mã số: T2010-13
Chủ nhiệm đề tài: ThS. Phan Nguyễn Quí Tâm
Đơn vị: Bộ môn Động Cơ, khoa cơ Khí Động Lực, ĐHSPKT TP.HCM

Tel: 0909690124
E-mail:
Cơ quan chủ trì đề tài: Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM.
Cơ quan và cá nhân phối hợp thực hiện:
Thời gian thực hiện: 03/05/2010 đến 15/11/2010
1. Mục tiêu:
Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST, thực hiện qui trình chẩn
đoán hệ thống điều khiển động cơ Toyota 22-RE lắp trên xe Toyota 4RUNNER.
2. Nội dung chính:
 Thiết kế, chế tạo mô hình động cơ phun xăng Toyota 22-RE.
 Nghiên cứu về hệ thống điện điều khiển động cơ phun xăng Toyota 22-RE.
 Thiết kế hệ thống đánh Pan-qui trình chẩn đoán hệ thống điều khiển động cơ thông
qua các đơn nguyên thực hành.
1. Kết quả chính đạt được (khoa học, ứng dụng, đào tạo, kinh tế – xã hội, v.v…)
 Chế tạo mô hình động cơ phun xăng Toyota 22-RE.
 Hệ thống đánh Pan-qui trình chẩn đoán hệ thống điều khiển động cơ thông qua các
đơn nguyên thực hành.
2. Điểm mới:
 Người nghiên cứu thiết kế đã thiết kế và chế tạo một mô hình đa năng vừa trực quan,
thẩm mĩ, vừa an toàn, dễ thao tác, tiện lợi, dễ di chuyển.
 Hệ thống các Pan giúp người học tự gặp trở ngại trên hệ thống điện điều khiển và tự
tìm ra nguyên nhân hư hỏng qua đó nâng cao tư duy sáng tạo của sinh viên.
Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 2


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

5. Địa chỉ ứng dụng:

 Các xưởng giảng dạy thực hành tại các trường đại học, cao đẳng nghề, THCN, các
trường dạy nghề nhằm nâng cao chất lượng dạy và học của các sinh viên học sinh
ngành ôtô.
 Các cơ sở đào tạo nhân lực tại chổ của các công ty, xí nghiệp dịch vụ sửa chữa ôtô.

Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 3


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:
- Hệ thống đánh lửa kiểu Vast, hệ thống đánh lửa đặc biệt có nhiều ưu điểm đã và
đang được sử dụng trên nhiều hảng xe nổi tiếng như: Toyota, Ford, Daewoo…Nhưng các
thiết bị và bài giảng thực hành tại xưởng động cơ – khoa CKĐ hiện nay chưa đáp ứng được
việc giảng dạy hệ thống này.
- Việc cung cấp kiến thức cho sinh viên ngành cơ khí ôtô về mỗi hệ thống là điều vô
cùng quan trọng.
- Với mong muốn cung cấp cho sinh viên nhiều hơn nữa thông tin chuyên ngành và
có nhiều cơ hội học tập, tiếp cận thực tế, người nghiên cứu quyết định thực hiện đề tài
“Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST”
- Kết quả khả quan của đề tài góp phần cải thiện tính trực quan học tập cho sinh
viên chuyên ngành nhằm nâng cao chất lượng dạy và học tại khoa CKĐ- ĐHSPKT
TPHCM.
II. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI:
 Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên hướng
dẫn sinh viên trong quá trình học thực tập động cơ II tại xưởng Động Cơ, khoa Cơ
Khí Động Lực.
 Giúp cho sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào bài học thực hành.
 Sinh viên có điều kiện quan sát mô hình một cách trực quan, dễ cảm nhận được hình

dạng và vị trí các chi tiết lắp đặt trên hệ thống đánh lửa kiểu VAST (Variable
Advance Spark Timing).
 Giúp sinh viên kiểm tra và đo đạc các thông số của hệ thống phun xăng, đánh lửa và
một số hệ thống khác trên động cơ TOYOTA 22-RE.
 Góp phần hiện đại hóa phương tiện và phương pháp dạy thực hành trong giáo dụcđào tạo.
III. CÁCH TIẾP CẬN ĐỀ TÀI:

Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 4


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
Người nghiên cứu tiếp cận nội dung đề tài thông qua nhu cầu cung cấp kiến thức học
tập cho sinh viên ngành cơ khí ôtô, thông qua các mô hình mẫu đã có tại xưởng và các mô
hình được ưa chuộng từ các công ty chuyên cung cấp thiết bị đồ dùng dạy học. Thông qua
các yếu tố sư phạm và khoa học trong giảng dạy nhằm đảm bảo hiệu quả trao đổi kiến thức
là hiệu quả nhất.
IV. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
Để hoàn thành nội dung đề tài, người nghiên cứu đã kết hợp nhiều phương pháp
nghiên cứu. Trong đó đặc biệt là phương pháp tham khảo tài liệu, thu thập các thông tin liên
quan, học hỏi kinh nghiệm của đồng nghiệp, nghiên cứu các mô hình giảng dạy hiện có,
nghiên cứu các mô hình giảng dạy hiện có trên thị trường… từ đó tìm ra những ý tưởng mới
để hình thành đề cương của đề tài, cũng như cách thiết kế mô hình. Song song với nó, chúng
tôi còn kết hợp cả phương pháp quan sát và thực nghiệm để hoàn thành hệ thống đánh Panqui trình chẩn đoán hệ thống hệ thống đánh lửa kiểu VAST.
V. PHẠM VI NGHIÊN CỨU:
 Thiết kế, chế tạo mô hình động cơ phun xăng TOYOTA 22RE.
 Nghiên cứu về hệ thống điện điều khiển động cơ phun xăng TOYOTA 22RE.
 Thiết kế hệ thống đánh Pan-qui trình chẩn đoán hệ thống điều khiển động cơ thông
qua các đơn nguyên thực hành.

VI. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:
V.1 Quy trình thực hiện đề tài:

 Tham khảo tài liệu.
 Thiết kế khung đỡ động cơ và gá đặt động cơ..
 Thiết kế khung đỡ các thiết bị tự thiết kế.
 Thiết kế hệ thống các Pan.
 Tiến hành đo đạc, kiểm tra, thu thập các thông số.
 Thi công mạch điện điều khiển động cơ.
 Nghiệm thu các thông số kiểm tra.
 Thiết kế các bài giảng cho mô hình.
 Viết báo cáo.
Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 5


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
VI.2 Khái quát hệ thống điện điều khiển động cơ TOYOTA 22RE
Hệ thống điện điều khiển động cơ TOYOTA 22RE bao gồm: các cảm biến: vị trí bướm ga
loại tuyến tính, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến kích nổ, cảm biến đo gió loại
cánh trượt điện áp tăng, cảm biến vị trí piston.
Các cảm biến được bố trí xung quanh để xác định tình trạng làm việc của động cơ. Tín
hiệu từ các cảm biến được ECU tiếp nhận và nó sẽ tính toán để điều khiển các bộ tác động
như hệ thống phun nhiên liệu, hệ thống đánh lửa điện tử, hệ thống điều khiển cầm chừng và
chẩn đoán hoạt động sao cho động cơ làm việc là tối ưu nhất.
Hệ thống điều khiển động cơ ở hãng Toyota có tên gọi là TCCS (Toyota Computer
Control System)

Hình 1: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển lập trình cho động cơ

VI.3 Ý tƣởng thực hiện đề tài
Trên cơ sở nắm vững lý thuyết hoạt động hệ thống điện điều khiển động cơ TOYOTA
22RE dùng cảm biến vị trí piston loại điện từ, người nghiên cứu thiết kế một mô hình đa
năng vừa trực quan, thẩm mĩ, vừa an toàn, dễ thao tác, tiện lợi, dễ di chuyển.
Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 6


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
Hệ thống các Pan giúp người học tự gặp trở ngại trên hệ thống điện điều khiển và tự
tìm ra nguyên nhân hư hỏng qua đó nâng cao tư duy sáng tạo của sinh viên.
Đề tài thực hiện trên mô hình gồm 4 phần chính:
1. Phần khung.
2. Phần sa bàn.
3. Phần động cơ.
4. Công tắc tạo Pan
VI.4 Thi công, chế tạo mô hình
Một số hình ảnh của mô hình sau khi hoàn thành:

Hình 2: Mô hình sau khi thi công

Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 7


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Hình 3: Mô hình nhìn từ trên xuống

Hình 4: Các chi tiết bên trong thùng phụ
Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 8


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
Phần khung để gá đặt các chi tiết như: động cơ, sa bàn, thùng nhiên liệu, két nước,
bàn đạp ga, khóa điện. Phần khung được chế tạo đúng theo kích thước nhờ vậy bố trí động
cơ dễ dàng và di chuyển tiện lợi.
Phần sa bàn được bố trí hợp lý giúp cho người học trực quan hơn với bảng chân giắc
ECU được mắc song song tương ứng với các chân trong các giắc ECU giúp cho người học
có thể dễ dàng, thuận tiện trong việc kiểm tra các thông số như: điện trở, điện áp, xung
điện...Việc bố trí hộp cầu chì trực tiếp trên sa bàn tạo điều kiện thuận lợi cho việc đánh
PAN. Giắc chẩn đoán DLC được bố trí ngay trên sa bàn thuận tiện cho việc kết nối với máy
chẩn đoán cầm tay. Táplô được bố trí ngay trung tâm của sa bàn, giúp cho người học dễ
dàng quan sát được các tín hiệu hoạt động của đèn báo cũng như đồng hồ tốc độ động cơ,
đồng hồ tốc độ xe.
Mô hình tích hợp nhiều hệ thống như:
1. ECU.
2. Táp-lô bao gồm các đồng hồ và các đèn báo.
3. Giắc chẩn đoán DLC.
4. Hộp cầu chì bao gồm các cầu chì và rơle.
5. Bảng chân giắc ECU.
6. Công tắc tạo Pan
Phần động cơ TOYOTA 22RE được thiết kế nhỏ gọn có dung tích 1.8l với hệ thống điều
khiển phun xăng đa điểm kết hợp với hệ thống đánh lửa điện tử dùng cảm biến điện từ.
Trên động cơ gồm có:
 Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt điện áp tăng

 Cảm biến vị trí cánh bướm ga loại tuyến tính có tiếp điểm cầm chừng.
 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
 Cảm biến vị trí trục cam, trục khuỷu loại điện từ.
 Công tắc nhiệt độ nước.
Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 9


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
 Công tắc áp suất nhớt.
 Igniter đánh lửa.
 Bobine đánh lửa.
 Các kim phun.
 Van không khí kiểu Wax.
 Hệ thống điều khiển tăng áp suất nhiên liệu.
 Hộp rơle, cầu chì.
 Giắc chẩn đoán.
 Đèn báo lỗi “check engine”.
Ngoài ra trên mô hinh động cơ còn có các bộ phận khác như: bộ phận truyền đai, các
mô-tơ truyền động, các đường ống nhiên liệu, đường ống nước làm mát….
VI.5 Đặc điểm hệ thống điện điều khiển động cơ TOYATA 22RE
VI.5.1 Các tín hiệu đầu vào
VI.5.1.1 Tín hiệu nhiệt độ nước
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát phát hiện tình trạng nhiệt độ động cơ một cách gián
tiếp. Cảm biến này gồm có một nhiệt điện trở âm bên trong. Tín hiệu nhiệt độ nước được
đưa vào cực THW của ECU động cơ.

Hình 5: Vị trí và đường đặc tính cảm biến nhiệt độ nước
VI.5.1.2 Tín hiệu lưu lượng khí nạp

Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 10


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
Cảm biến lưu lượng khí nạp (loại cánh trượt điện áp tăng tức điện áp tín hiệu VS tăng khi
lượng không khí nạp tăng) đặt trên đường di chuyển của không khí. Bộ đo gió bao gồm một
tấm cảm biến (van trượt) đặt trên đường di chuyển của không khí, lò xo xoắn hoàn lực và
một điện thế kế. Ngoài ra trên bộ đo gió còn bố trí vít điều chỉnh tỉ lệ cầm chừng (vít CO),
cảm biến nhiệt độ không khí nạp, contact điều khiển bơm nhiên liệu, buồng giảm dao động
và cánh cân bằng.

Hình 6: Cấu tạo bộ đo gió
Nguyên lý của bộ đo gió dựa vào cơ sở kiểm tra hợp lực của dòng không khí nạp tác
dụng lên cánh cảm biến.Tấm cảm biến được giữ bằng một lò xo, lò xo luôn có khuynh
hướng chống lại sự tác động của không khí. Khi khối lượng không khí nạp gia tăng thì tấm
cảm biến sẽ di chuyển nhiều và tiết diện mở của nó sẽ lớn ra. Khi vị trí của tấm cảm biến
thay đổi, tiết diện lưu thông của bộ đo cũng thay đổi theo. Như vậy có sự thay đổi giữa góc
vạch của tấm cảm biến và lưu lượng không khí nạp.
Điện áp nguồn VB cung cấp cho bộ đo gió có điện áp 12.47V, điện áp tín hiệu VS từ
con trượt gởi về ECU để xác định lưu lượng không khí nạp.ECU xác định lượng không khí
nạp vào động cơ theo biểu thức.

Lượng không khí nạp
Khi VB = 0 : lượng không khí nạp không xác định

Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 11

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
Khi VS = 0 : hiệu số VC và VS là lớn nhất. Do vậy lượng nhiên liệu phun ra là tối
thiểu.
Khi VC = 0 : lượng nhiên liệu phun ra sẽ rất lớn khi bướm ga mở nhỏ và sẽ giảm dần
khi bướm ga mở lớn. Điều này sẽ làm cho động cơ không thể hoạt động được.
VB: Điện áp nguồn cung cấp cho bộ đo gió.
VC: Điện áp so sánh từ bộ đo gió gửi về ECU.
VS: Điện áp tín hiệu dùng để xác định lưu lượng không khí nạp.
E2: Mát cảm biến.

Hình 7: Sơ đồ nguyên lý và đường đặc tính cảm biến lưu lượng khí nạp
VI.5. 1.3 Tín hiệu số vòng quay động cơ và vị trí piston
Cảm biến vị trí piston hay còn gọi là tín hiệu G và cảm biến số vòng quay động cơ
hay còn gọi là tín hiệu Ne được tích hợp với nhau và cùng lắp trong bộ chia điện để tính toán
góc đánh lửa và lượng phun nhiên liệu tối ưu cho từng xilanh. Cả hai là cảm biến dạng điện
từ loại nam châm đứng yên và được dẫn động bởi trục cam.

Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 12


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Hình 8: Cấu tạo cảm biến G, Ne
Cảm biến được đặt trong delco bao gồm một rotor có số răng cảm biến tương ứng với số
xylanh động cơ, một cuộn dây quấn quanh một lõi sắt từ cạnh một thanh nam châm vónh cữu.
Cuộn dây và lõi sắt được đặt đối diện với các răng cảm biến rotor và được cố đònh trên vỏ delco.

Khi rotor quay, các răng cảm biến sẽ lần lượt tiến lại gần và lùi ra xa cuộn dây. Khe hở nhỏû
nhất giữa răng cảm biến của rotor và lõi thép từ vào khoảng 0,2  0,5 mm.
Khi rotor ở vò trí như hình dưới, điện áp trên cuộn dây cảm biến bằng 0. Khi răng cảm biến của
rotor tiến lại gần cực từ của lõi thép, khe hở giữa rotor và lõi thép giảm dần và từ trường mạnh
dần lên. Sự biến thiên của từ thông xuyên qua cuộn dây sẽ tạo nên một sức điện động

e  k . . n

d
d

Trong đó:

k

: hệ số phụ thuộc chất liệu từ của lõi thép và khe hở giữa lõi thép và
răng cảm biến của rotor .

 : số vòng dây quấn trên lõi thép từ.
n

: tốc độ quay của rotor .

d
: độ biến thiên của từ thông trong lõi thép từ.
d
Khi răng cảm biến của rotor đối diện với lõi thép, độ biến thiên của từ trường bằng 0 và sức
điện động trong cuộn cảm biến nhanh chóng giảm về 0

Thiết kế, thi cơng mơ hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 13


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
Khi rotor đi xa ra lõi thép, từ thông qua lõi thép giảm dần và sức điện động xuất hiện trong cuộn
dây cảm biến có chiều ngược lại. Sức điện động sinh ra ở hai đầu dây cuộn cảm biến phụ thuộc
vào tốc độ của động cơ.

VI.5.1.4 Tín hiệu vị trí cánh bướm ga
Cảm biến bao gồm một con trượt, một điện trở, một tiếp điểm cầm chừng và các tiếp
điểm cho tín hiệu VTA được cung cấp tại các đầu của mỗi tiếp điểm.
Một điện áp khơng đổi 5V được cấp cho cực VCC từ ECU động cơ.
Điên áp +B qua một điện trở từ cực IDL của ECU đến cực IDL của cảm biến.
Khi cánh bướm ga đóng hồn tồn, con trượt ở phía trên nối cực IDL với E2, nên
điện áp tại cực IDL là 0V, tín hiệu này được ECU xác định.
Khi cánh bươm ga mở, ECU dùng tín hiệu điện áp tại cực VTA để xác định từng vị
trí mở của bướm ga. Tín hiệu điện áp tại cực VTA càng tăng khi cánh bướm ga mở càng lớn
.Tín hiệu điện áp VTA phụ thuộc vào vị trí con trượt bên dưới, khi cánh bướm ga mở càng
lớn thì con trượt tiến gần đến cực VC, nên điện áp tại cực VTA gia tăng theo

Thiết kế, thi cơng mơ hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 14


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
đườngthẳng

Hình 9: Vị trí, cấu tạo và đường đặc tính cảm biến vị trí cánh bướm ga

VI.5. 1.5 Tín hiệu nhiệt độ khí nạp
Cảm biến bao gồm một điện trở nhiệt có trị số nhiệt điện trở âm. Khi nhiệt độ khí nạp
tăng thì điện trở giảm dẫn đến điện áp gửi về ECU động cơ giảm, ECU điều khiển giảm
lượng nhiên liệu phun và ngược lại sẽ gia tăng lượng nhiên liệu phun khi nhiệt độ khí nạp
tăng.

Hình 10: Cấu tạo và đặc tính cảm biến nhiệt độ khí nạp
Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 15


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
Điện áp 5V từ ECU cung cấp qua điện trở cố định R đến cực THA để cung cấp cho
cảm biến. Khi nhiệt độ khí nạp thay đổi thì điện trở của cảm biến nhiệt độ khí nạp thay đổi
theo. Điện áp tại cực THA cũng thay đổi theo sự thay đổi đó và ECU sẽ dùng tín hiệu này để
xác định nhiệt độ khí nạp.

Hình 11: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp.
VI.5.1.6 Hệ thống tín hiệu điện áp accu
Điện áp thường xuyên được cấp đến cực BATT ECU động cơ để nuôi bộ nhớ. Điện áp
để cho ECU động cơ hoạt động được cấp đến cực +B của ECU động cơ qua rơle EFI khi
khóa điện bật ON.

Hình 12: Sơ đồ mạch cấp nguồn cho ECU động cơ
VI.5.2 Tín hiệu điều khiển đầu ra
VI.5.2.1 Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu EFI (Electronic Fuel Injection)
Hệ thống EFI theo dõi tình trạng của động cơ thông qua các tín hiệu được gửi đến từ
các cảm biến. Điện áp accu được cấp trực tiếp đến các kim phun qua khóa điện. Khi có tín
hiệu G, NE gửi đến thì ECU điều khiển transistor (Tr1, Tr2) trong ECU bật, dòng điện chạy

Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 16


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
từ cực #10, #20 đến E01, E02 về mass. Khi đó có dòng chạy qua kim phun, kim phun hoạt
động và nhiên liệu được phun ra.
Lượng phun nhiên liệu được xác định dựa trên các dữ liệu này và chương trình được
lưu trữ trong ECU động cơ để kích hoạt các kim phun. Hệ thống EFI điều khiển hoạt động
phun nhiên liệu thực hiện bằng ECU động cơ theo tình trạng lái xe.

Hình 13: Vị trí và sơ đồ mạch điều khiển kim phun
VI.5. 2.2 Hệ thống điều khiển đánh lửa điện tử kiểu VAST
Trên hệ thống đánh lửa kiểu VAST (Variable Advance Spark Timing), rotor tín hiệu
của cảm biến từ bố trí trong bộ chia điện có 4 răng. Khi khởi động, các xung AC từ bộ chia
Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 17


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
điện gởi tín hiệu trực tiếp về igniter, bộ A/D sẽ chuyển đổi các xung xoay chiều thành các
xung vuông gởi về ECU ở cực Ne và transistor công suất của igniter để điều khiển thời điểm
đánh lửa sớm ban đầu.
Hệ thống VAST, igniter nhận tín hiệu trực tiếp từ bộ chia điện khi khởi động, nên
ngay cả khi tín hiệu IGT bị hở mạch thì động cơ vẫn khởi động được và tiếp tục chạy với
góc đánh lửa sớm ban đầu.
Khi số vòng quay trục khuỷu đạt gía trị qui định trước thì ECU sẽ dùng tín hiệu IGT
để điều khiển thời điểm đánh lửa. Góc đánh lửa sớm ban đầu phụ thuộc vào vị trí của bộ chia

điện lắp đặt trên động cơ.

Hình 14: Sơ đồ mạch điện điều khiển đánh lửa kiểu VAST

Hình 15: Vị trí các chi tiết hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 18


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
ECU động cơ gửi tín hiệu IGT đến IC đánh lửa dựa trên tín hiệu từ các cảm biến sao
cho đạt được thời điểm đánh lửa tối ưu. Trong một chu kì làm việc của động cơ ECU phát ra
4 tín hiệu IGT, mỗi xung cách nhau 180 ̊ C.

Hình 16: Tín hiệu IGT và góc đánh lửa
Tín hiệu IGT được đưa đến IC đánh lửa và điều khiển dòng qua cuộn sơ cấp của
bobine. Tín hiệu IGT này chỉ phát ra ngay trước thời điểm đánh lửa được tính toán bởi bộ vi
xử lý, sau đó tắt ngay. Bugi sẽ phát ra tia lửa điện khi tín hiệu này tắt đi.
Suất điện động đảo chiều tạo ra khi dòng điện trong cuộn sơ cấp bị ngắt sẽ làm cho
mạch điện này gửi một tín hiệu IGF đến ECU, nó sẽ biết được việc đánh lửa có thực sự xảy
ra hay không nhờ tín hiệu này.

Hình 17: Xung tín hiệu IGF.
VI.5. 2.3 Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng nhanh kiểu Wax
Hệ thống ISC tăng số vòng quay và tạo ra sự ổn định không tải cho chế độ không tải
nhanh khi động cơ còn nguội và khi tốc không tải bị giảm xuống do tải điện v.v…
Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 19


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường
Trên động cơ trang bị van không khí kiểu Wax được bố trí bên dưới thân bướm ga. Được
điều khiển bởi nhiệt độ nước làm mát, dùng để tăng hay giảm lượng không khí đi tắt qua
cánh bướm ga do đó làm thay đổi tốc độ cầm chừng của động cơ.
Van không khí kiểu Wax là kiểu van nhiệt. Nó bao gồm một van nhiệt,lò xo ngoài, lò
xo trong. Van nhiệt được bố trí bên trong van không khí và nó sẽ giản nở theo nhiệt độ của
nước làm mát.

Hình 18: Cấu tạo van không khí
Khi nhiệt độ động cơ thấp thì van nhiệt thu lại làm cho lực đàn hồi của lò xo trong
yếu, lò xo ngoài đẩy cho van mở để cho một lượng không khí đi tắt qua cánh bướm ga làm
cho tốc độ cầm chừng của động cơ được gia tăng.
Khi nhiệt độ của nước làm mát gia tăng,van nhiệt giản nở làm tăng lực đàn hồi của lò
xo trong nên van khép lại và lượng không khí đi tắt qua cánh bướm ga giảm, tốc độ cầm
chừng của động cơ giảm theo.
Khi nhiệt độ nước làm mát đạt 800 C van đóng hẳn và động cơ hoạt động ổn định ở số
vòng quay thấp nhất, gọi là tốc độ cầm chừng. Khi nhiệt độ nước làm mát gia tăng thì van
càng đóng chặt lại.

Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 20


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Hình 19: Hình dáng và vị trí van không khí.

VI.5. 3 Công tắc tạo Pan
Sử dụng công tắc tạo Pan như hình để tạo Pan các tín hiệu sau: tín hiệu đánh lửa, tín hiệu
kim phu 4, nguồn ECM, tín hiệu vị trí trục cam, tín hiệu vị trí trục khuỷu, tín hiệu vị trí
bướm ga, tín hiệu bộ đo gió.

Hình 20: Công tắc tạo Pan
Bảng hoạt động của công tắc tạo pan
SW1

SW 2

SW 3

SW 4

Tín hiệu đánh lửa

Tín hiệu kim phun 4

Nguồn ECM

Tín hiệu cảm biến vị trí
trục cam

ON

Bình thường

OFF

Hở mạch

ON

Bình thường

OFF

Hở mạch

ON

Bình thường

OFF

Hở mạch

ON

Bình thường

OFF

Hở mạch

Thiết kế, thi công mô hình động cơ hệ thống đánh lửa kiểu VAST

Trang: 21