Đề tài khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe toyota CAMRY 2 4g

Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G

MỤC LỤC

1


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G

Lời mở đầu
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, là sự gia tăng của khí thải gây
ơ nhiễm mơi trường. Khí thải do xe ô tô sử dụng nhiên liệu xăng gây ra cũng đóng góp
một lượng lớn khí thải độc hại. Mặt khác nguồn nguyên liệu dầu thô khai thác từ tự nhiên
dùng để điều chế xăng cũng dần cạn kiệt. Đó là hai lý do quan trọng thúc đẩy các hãng
chế tạo ô tô cho ra đời động cơ phun xăng điện tử. Mục đích để nâng cao hiệu suất cháy
của nhiên liệu xăng và hạn chế lượng khí thải độc hại sinh ra trong quá trình cháy. Để
làm được điều đó hệ thống phải có một hệ thống giám sát (cảm biến) và chấp hành hoạt
động chính xác, kịp thời. Khi có sự sai hỏng của hệ thống sẽ ảnh hưởng đến mức tiêu hao
nhiên liệu và sinh ra nhiều khí thải độc hại trong q trình cháy khơng hồn tồn.
Với các dịng xe hiện đại được trang bị nhiều thiết bị điện tử thì việc chẩn đốn càng
trở nên khó khăn. Do vậy trên xe ơ tơ phải được trang bị hệ thống tự chẩn đốn tình trạng
kỹ thuật của xe. Nhằm báo cho người sử dụng biết được những hư hỏng hiện tại của xe.
Vấn đề tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường là vấn đề cấp thiết, em đựơc khoa
giao cho đề tài: " KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE
CAMRY 2.4G” Thơng qua q trình nghiên cứu và khảo sát sự điều khiển của q trình
đánh lửa chúng ta có thể biết được thời điểm đánh lửa và xung đánh lửa,từ những xung đó
có thể chẩn đốn được những hư hỏng của các cảm biến, đồng thời cũng biết được tình
trạng làm việc của động cơ.
Trong quá trình thực hiện đồ án do trình độ và hiểu biết cịn hạn chế. Nhưng được
sự chỉ bảo tận tình của các thầy trong khoa đặc biệt là thầy hướng dẫn đề tài của em đã
đựoc hoàn thành đúng thời hạn. Tuy vậy đề tài vẫn cịn nhiều thiếu sót, kính mong các thầy

giáo đóng góp để đề tài của em được hồn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

2


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống đánh lửa.
1.1.1. Nhiệm vụ
Hệ thống đánh lửa (HTĐL) có nhiệm vụ biến dịng điện một chiều thế hiệu thấp
(6, 12 hay 24) hoặc các xung điện xoay chiều thế hiệu thấp thành các xung điện cao thế
(12000 ÷ 24000V) đủ để tạo nên tia lửa đốt cháy hỗn hợp làm việc trong các xi lanh của
động cơ vào những thời điểm thích hợp và tương ứng với trình tự xi lanh và chế độ làm
việc của động cơ.
Trong một số trường hợp, hệ thống đánh lửa còn dùng để hỗ trợ khởi động tạo
điều kiện khởi động động cơ được dễ dàng ở nhiệt độ thấp.
1.1.2. Yêu cầu
Hệ thống đánh lửa phải đáp ứng các yêu cầu chính sau:
- Phải đảm bảo thế hiệu đủ để tạo ra được tia lửa điện phóng qua khe hở giữa các điện
cực của bugi.
- Tia lửa điện phải có năng lượng đủ lớn để đốt cháy được hỗn hợp làm việc trong mọi
điều kiện làm việc của động cơ.
- Thời điểm đánh lửa phải tương ứng với góc đánh lửa sớm hợp lý nhất ở mọi chế độ làm
việc của động cơ.
- Độ tin cậy làm việc của hệ thống đánh lửa phải tương ứng với độ tin cậy làm việc của
động cơ.
- Kết cấu đơn giản, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ.

1.1.3. Phân loại
Hệ thống đánh lửa gồm những loại sau:
+) Hệ thống đánh lửa tiếp điêm.
+) Hệ thống đánh lửa bán dẫn.
+) Hệ thống đánh lửa điện tử.
+) Hệ thống đánh lửa Manheto.
+) Hệ thống đánh lửa vô lăng MANHETIC
+) Hệ thống đánh lửa điện dung.
3


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
+) Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện.
+) Hệ thống đánh lửa khơng có bộ chia điện.
+) Hệ thống đánh lửa điện tử có điều khiển bằng ECU (đánh lửa trự tiếp).
1.2. Các loại hệ thống đánh lửa
1.2.1. Hệ thống đánh lửa thường
Biến áp đánh lửa có hai cuộn dây: cuộn sơ cấp W 1 có khoảng 250 ÷ 400 vịng,
cuộn thứ cấp W2 có khoảng 19000 ÷ 26000 vịng.
Cam 1 của bộ chia điện được dẫn động quay từ trục phân phối, làm nhiệm vụ đóng
mở tiếp điểm KK’, tức là nối ngắt mạch sơ cấp của biến áp đánh lửa.

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa thường.
1- cam; 2- cần tiếp điểm; 3- bobin đánh lửa; 4- bộ chia điện
5- bugi; R- điện trở; C- tụ điện; W1- cuộn sơ cấp; W2- cuộn thứ cấp
+ Khi KK’ đóng: trong mạch sơ cấp xuất hiện dòng điện sơ cấp i 1. Dòng này tạo nên một
từ trường khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.
+ Khi KK’ mở: mạch sơ cấp bị ngắt, dòng i 1 và từ trường do nó tạo nên mất đi. Do đó,
trong cả hai cuộn dây sẽ xuất hiện các sức điện động tự cảm tỷ lệ thuận với tốc độ biến
thiên của từ thơng. Bởi vì cuộn W2 có số vịng dây lớn nên sức điện động cảm ứng sinh ra

trong nó cũng lớn, đạt giá trị khoảng 12000 ÷ 24000V. Điện áp cao này truyền từ cuộn
thứ cấp qua rô to của bộ chia điện 4 và các dây dẫn cao áp đến các bigi đánh lửa 5 theo
thứ tự nổ của động cơ. Khi thế hiệu thứ cấp đạt giá trị U dl thì sẽ xuất hiện tia lửa điện
phóng qua khe hở bugi đốt cháy hỗn hợp làm việc trong xi lanh.
Vào thời điểm tiếp điểm mở, trong cuộn W 1 cũng xuất hiện một sức điện động tự
cảm khoảng 200 ÷ 300V. Nếu như khơng có tụ điện C mắc song song với tiếp điểm KK’,
thì sức điện động sẽ gây ra tia lửa mạnh phóng qua tiếp điểm, làm cháy rỗ các má vít,
4


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
đồng thời làm cho dòng sơ cấp và từ trường của nó mất đi chậm hơn và vì thế thế hiệu
thứ cấp cũng sẽ khơng lớn.
Khi có tụ C dịng sơ cấp và sức điện động tự cảm e 1 được dập tắt nhanh chóng,
khơng gây ra tia lửa ở tiếp điểm và U2 tăng lên.
1.2.2. Hệ thống đánh lửa Manhêtơ

Hình 1.2. Hệ thống mạch từ của Manheto.

Hình 1.3. Sơ đồ mạch điện của Manheto.
1 – lõi thép; 2 – cuộn sơ cấp; 3 – cuộn thứ cấp; 4 – má cực;
5 – kim đánh lửa phụ; 6 – điện cực bộ chia điện; 7 – rô to;
5


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
8,9 – bánh răng; 10 – bugi; 11 – rô to nam châm; 12 – cam;
13 – tiếp điểm chính; 14 – tiếp điểm động; 15 – công tắc điện; 16 – cam
Nguyên lý tạo nên điện cao thế tương tự như ở hệ thống đánh lửa thường dùng ắc
quy, chỉ khác là dòng điện trong cuộn dây sơ cấp sinh ra là do sức điện động cảm ứng

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

Hình 1.4. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển.
B, C, E - Các cực của transistor
SW - Công tắc
W1, W2 - Cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp
Rb, Rf - Các điện trở; K – Khóa điện;
→ Chiều dịng điện, Z – Đến buji
Khi bật công tắc máy IG/SW thì cực E của transistor được cấp nguồn dương, cực
C của transistor được nối trực tiếp với nguồn âm.
Khi tiếp điểm KK’ đóng: cực B của transistor được nối với nguồn âm, U BE< 0,
xuất hiện dòng Ib, transistor dẫn làm xuất hiện dòng sơ cấp đi theo mạch: Từ (+) ắc quy
đến Rf đến W1 đến cực E đến cực B đến Rb đến KK’ và sau đó đến (-) ắc quy.

6


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
Dòng sơ cấp: I1 = Ic + Ib = Ie. Dòng điện này tạo nên từ thông khép mạch qua lõi
thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.
Khi tiếp điểm KK’ mở dòng sơ cấp và từ thơng do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm
ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa.
Tại thời điểm KK’ mở, trong cuộn sơ cấp cũng xuất hiện sức điện động E 1 = (200
÷ 300)V, làm hỏng transistor. Để giảm E1 người ta phải dùng biến áp có Kba lớn và L1 nhỏ

hoặc dùng các mạch bảo vệ cho transistor.
Trên thực tế, để giảm dòng điện qua tiếp điểm người ta dùng nhiều transistor mắc
nối tiếp.
1.2.3.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng có tiếp điểm
a. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến điện từ

Hình 1.5. Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ.
T1, T2, T3 – Các transistor
R1, R2, R3, R4, R5 – Các điện trở
C –Tụ điện; D – Diode; W1 – Cuộn sơ cấp;
W2 – Cuộn thứ cấp; IG/SW – Công tắc; 1 – Ắc quy;
2 – Cuộn dây cảm biến; 3 – Bobin; 4 – Đến bugi
Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện các dòng điện sau:
- Dòng I1: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R1 đến R2 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR2 trên
cực B của T1. Tuy nhiên UR2 chưa đủ để làm cho T1 mở.
- Dòng I2: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R4 đến R5 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR5 trên
cực B của T3, T3 dẫn, xuất hiện dòng điện sơ cấp đi từ(+) AQ đến IG/SW đến bobin đến
7


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
T3 đến (-) AQ. Dòng điện này tạo nên từ thơng khép kín mạch qua lõi thép và hai cuộn
dây của biến áp đánh lửa.
- Khi trên cuộn dây cảm biến khơng có tín hiệu điện áp hoặc điện áp âm thì T 1 ngắt, T2
ngắt, T3 vẫn tiếp tục dẫn.
- Khi trên cuộn dây cảm biến có tín hiệu điện áp dương, kết hợp với điện áp đệm U R2, làm
cho T1 dẫn, T2 dẫn, T3 ngắt. Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thơng do nó sinh ra bị mất
đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa.
b. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang

Hình 1.6. Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang.
T1, T2, T3, T4, T5 – Các transistor
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, Rf – Các điện trở
D1, D2, D3 – Các diode
IG/SW – Công tắc; 1 - Ắc quy; 2 – Bô bin; 3 – Đến bugi
Khi bật cơng tắc máy sẽ xuất hiện các dịng điện sau:
- Dòng I1: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R6 đến R1 đến D1.
- Dòng I2: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R7 đến R8 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR8 trên
cực B của T5, T5 dẫn, xuất hiện dòng sơ cấp đi từ: (+) AQ qua IG/SW đến R f đến bobin
đến T5 đến (-) AQ. Dòng điện này tạo nên từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn
dây của biến áp đánh lửa.
Khi rotor quay, tại vị trí đĩa cảm quang ngăn dịng ánh sáng tử LED D 1 sang
transistor T1, T1 ngắt, T2 ngắt, T3 ngắt, T4 ngắt, T5 vẫn tiếp tục dẫn.
Tại vị trí đĩa cảm quang cho dịng ánh sáng tử LED D 1 sang transistor T1, T1 dẫn,
T2 dẫn, T3 dẫn, T4 dẫn, T5 ngắt. Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thơng do nó sinh ra bị
mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa.
8


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
c. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall

Hình 1.7. Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall.
IG/SW – Công tắc; C1, C2 – Các tụ điện; T1, T2, T3 – Các transistor
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, Rf – Các điện trở
D1, D2, D3, D4, D5 – Các diode; 1 - Ắc quy; 2 – Bobin; 3 – Đến bugi
Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện dòng điện I 1 đi từ (+) AQ qua IG/SW đến D1
đến R1, cung cấp điện cho cảm biến Hall.
Khi rotor quay tại vị trí cánh chắn xen giữa nam châm và phần tử Hall thì điện áp
đầu ra của cảm biến Ura≈ 12V, T1 dẫn,T2 dẫn, T3 dẫn. Lúc này dòng sơ cấp đi theo mạch

sau: (+) AQ qua IG/SW đến Rf đến bobin đến T3 đến (-) AQ. Dịng điện này tạo nên từ
thơng khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.
Khi cánh chắn rời khỏi vị trí giữa nam châm và phần tử Hall thì điện áp đầu ra của
cảm biến Hall Ura≈ 0V, T1 ngắt, T2 ngắt, T3 ngắt. Dịng điện qua cuộn sơ cấp và từ thơng
do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và
xuất hiện tia lửa.

9


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G

1.2.4. Hệ thống đánh lửa điện tử
1.2.4.1. Hệ thống đánh lửa gián tiếp
5
W1

5V

3

W2

4

IGF
IGT

W2

G
NE

2

1

6

Hình 1.8. Sơ đồ hệ thống đánh lửa gián tiếp.
T1, T2 – Các transistor; W1, W2 – Cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp
G – Cảm biến vị trí trục khuỷu; NE – Cảm biến tốc độ động cơ
1 - Ắc quy; 2 – Công tắc; 3 – Tín hiệu phản hồi;
4 – Kiểm sốt góc ngậm điện; 5 – Các cảm biến khác; 6 – Đến bugi
Hệ thống đánh lửa này là một trong số các kiểu hệ thống đánh lửa điều chỉnh theo
một chương trình trong bộ nhớ của ECU. Sau khi nhận các tín hiệu từ các cảm biến như
cảm biến tốc độ động cơ NE, cảm biến vị trí trục khuỷu G, cảm biến nhiệt độ khí nạp…
ECU sẽ tính tốn và phát ra tín hiệu đánh lửa tối ưu đến IC đánh lửa để điều khiển việc
đánh lửa. Việc phân phối điện cao thế đến các bugi theo thứ tự làm việc và các chế độ
tương ứng của các xi lanh thông qua bộ chia điện.
- Ưu điểm: thời điểm đánh lửa chính xác, loại bỏ được các chi tiết dễ hư hỏng như: bộ ly
tâm, chân không.
- Nhược điểm:
+ Tổn thất nhiều năng lượng qua bộ chia điện và trên dây cao áp.
+ Gây nhiễu vô tuyến trên mạch thứ cấp.
+ Khi động cơ có tốc độ cao và số xi lanh lớn thì dễ xảy ra đánh lửa đồng thời ở hai dây
cao áp kề nhau.
10

Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
+ Bộ chia điện cũng là chi tiết dễ hư hỏng nên cần phải thường xuyên theo dõi và bảo
dưỡng.
1.2.4.2. Hệ thống đánh lửa trực tiếp
- Ưu điểm:
+ Khơng có dây cao áp hoặc dây cao áp rất ngắn nên giảm được năng lượng mất mát,
giảm điện dung ký sinh và giảm nhiễu sóng vơ tuyến.
+ Khơng cịn bộ phân phối điện cao áp nên khơng còn khe hở trên đường dẫn cao áp.
+ Bỏ được các chi tiết dễ hư hỏng và phải chế tạo bằng vật liệu cách điện tốt như bộ phân
phối, chổi than, nắp bộ chia điện.
+ Khơng có sự đánh lửa giữa hai dây cao áp gần nhau.
Hệ thống đánh lửa trực tiếp bao gồm hai loại:
a. Hệ thống đánh lửa sử dụng bobin đơi
3

5

T1

ECU
2

T2

G1
G2
Ne

4

1

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

11


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
Với hệ thống đánh lửa này, tuy đã có nhiều ưu điểm nhưng vẫn cịn tồn tại dây cao
áp từ bobin đôi đến các bugi. Do đó vẫn cịn tổn thất năng lượng trên dây cao áp.
b. Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn
3

B+
T1

2

1
G

E

C
U

B+
T2

B+
Ne

T3

Hình 1.10. Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn.
G – cảm biến vị trí trục khuỷu; Ne – cảm biến tốc độ động
cơ;
T1, T2, T3 – các transistor;
1 – các cuộn đánh lửa; 2 – đến bugi
Với hệ thống đánh lửa sử dụng bobin đơn, mỗi bobin dùng cho một bugi. IC đánh
lửa, bobin và bugi được tích hợp vào một kết cấu gọn nhẹ, khơng cịn dây cao áp. Điều
này làm hạn chế rất nhiều năng lượng mất mát, tránh làm nhiễu sóng vơ tuyến và làm
giảm tần số hoạt động của bobin nên hệ thống này được sử dụng rất nhiều trên những
động cơ hiện đại trong thời gian gần đây.

12


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G

1.3. Giới thiệu chung về xe TOYOTA CAMRY 2.4G
1.3.1. Thông số xe TOYOTA CAMRY 2.4G
Bảng 1: Bảng các thông số xe Toyota CAMRY 2.4G

Thông Số Kỹ Thuật

Camry 2.4

Động cơ

2.4

Kiểu động cơ

4 xy lanh thẳng hàng cam kép, VVT - i

Dung tích xy lanh (cc)

2362

Tỷ số nén

9.8:1

Cơng suất cực đại

167ps／6,000 rpm

Momen xoắn cực đại (Nm)

22.9 kg-m／4,000 rpm

Phanh trước

Đĩa

Phanh sau

Đĩa

Giảm sóc trước

MacPherson với thanh xoắn

Giảm sóc sau

Ðịn treo kép độc lập với thanh cân bằng

Lốp xe

215/60 R17 95V

Vành mâm xe

Mâm đúc

Dài x Rộng x Cao (mm)

4825 x 1820 x 1515

Chiều dài cơ sở (mm)

2775

Khoảng sáng gầm xe (mm)

165

Trọng lượng khơng tải (kg)

1520kg

Trọng lượng tồn tải (kg)
Bán kính quay vịng tối thiểu

5.5m

Dung tích bình nhiên liệu (lít)

70

13


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G

THIẾT BỊ AN TOÀN
- Hệ thống phanh xe phụ trợ BAS, Hệ thống phanh xe chống khóa ABS
- Hệ thống phân phối đường lực phanh điện tử EBD
- Đèn pha kiểu phóng điện thể khí HID (kèm tự động điều chỉnh mức độ)
- Hệ thống tắt tự động đèn pha, đèn hậu, Đèn sương mù phía trước và đuôi xe
- Đèn LED phanh xe thứ 3, Rađa quay đầu xe
- Gạt mưa kiểu ngắt quãng kèm đầu phun gạt mưa dạng sương mù kiểu V

- Gương chiếu hậu trong xe chống lóa
- Khóa cửa an tồn phía sau cho trẻ nhỏ
- Gối đầu ghế trước điều chỉnh được cao, thấp, trước, sau
- Gối đầu ghế sau điều chỉnh được cao, thấp (kèm gối đầu chính giữa thứ 3)
- Dây an toàn 2 chỗ ngồi trước điều chỉnh được cao, thấp (kèm chức năng co hạn chế lực
bó)
- Túi khí SRS 2 chỗ ngồi trước
- Hệ thống chống trộm chính hãng
- Ghế ngồi trước làm giảm thương tổn cổ WIL
- Kết cấu giảm va đập phần đầu HIP
1.3.2. Giới thiệu về động cơ trên xe TOYOTA CAMRY 2.4G

14


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
Hình 1.11. Mặt cắt ngang động cơ 2AZ-FE.
1-Các te; 2- Hộp trục khuỷu ; 3- Bánh răng chủ động; 4- Thanh truyền; 5-Pittơng;
6-Áo nước; 7-Vịi phun; 8-Cam nạp; 9-Bôbin đánh lửa; 10-Cam xả; 11-Nắp đậy; 12-Nắp
xylanh; 13-Que thăm dầu; 14-Thân xylanh; 15-Van hằng nhiệt; 16-Thân xylanh
Động cơ 2AZ-FE được lắp trên xe Camry 2.4 của hãng TOYOTA. Đây là một
trong những thế hệ động cơ hiện đại của hãng Toyota. Trên động cơ, người ta đã thiết kế
và trang bị rất nhiều thiết bị điều khiển điện tử để nó làm việc tối ưu hơn.
Một số các đặc điểm cơ bản của động cơ như sau:
Động cơ 2AZ-FE là kiểu động cơ 4 kì, 4 xylanh, thẳng hàng 2 cam kép.
Dung tích cơng tác của xylanh: 2316 (cm3).
Công suất lớn nhất của động cơ: 150(mã lực) ở tốc độ 5600 (vịng/phút).
Mơmen xoắn lớn nhất của động cơ: 22,2 (kGm) ở 3800 (vòng/phút).
Kiểu cung cấp nhiên liệu: phun xăng điện tử (EFI).
Đường kính xylanh/ hành trình làm việc piston: 86/86 (mm).

Tỷ số nén ε = 9.8.
Trục khuỷu được đỡ bởi 5 ổ đỡ của thân máy. Các bạc ổ đỡ này đều làm bằng hợp
kim nhôm.
Trục khuỷu được đúc liền với 8 đối tượng để cân bằng. Các đường dầu được
khoan bên trong trục khuỷu để đưa dầu lên thanh truyền, ổ đỡ, piston và các chi tiết khác.
Thứ tự nổ là 1 – 3 – 4 – 2.
Nắp máy được làm bằng hợp kim nhơm có các cửa hút xả ở hai bên, buồng cháy
hình nệm.
Nến điện được bố trí ở bên phải buồng cháy.
Trên động cơ 2AZ-FE, nước làm mát được đưa vào áo nước của cụm đường nạp
khơng khí để làm tăng khả năng vận hành xe khi động cơ đang còn nguội.
Các lò xo nấm hút và làm bằng thép lị xo có khả năng chịu tải ở tất cả các chế độ
vòng quay động cơ.
Trục cam được dẫn động bằng xích. Trục cam có 5 ổ đỡ nằm giữa các con đội của
từng xylanh và ở phía đầu xylanh số 1. Việc bơi trơn các ổ trục cam được thực hiện nhờ
có đường dầu từ nắp máy.

15


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
Việc điều chỉnh khe hở nhiệt được tiến hành bằng cách thay đĩa đệm ở trên con
đội mà khơng cần phải tháo trục cam.
Nắp hộp xích cam bằng hợp kim nhôm chịu nhiệt, trên đỉnh piston có chỗ lõm để
tránh bị xupap va đập.
Chốt piston kiểu bơi tồn phần khơng ép chặt vào piston hoặc đầu nhỏ thanh
truyền mà có vịng hãm ở hai đầu để tránh bị tuột ra ngồi.
Vịng găng hơi số 1 làm bằng thép khơng gỉ, vịng găng hơi số 2 làm bằng gang.
Vịng găng hơi số 1 và 2 ngăn khí cháy từ bên trong buồng cháy ra ngồi.
Vịng găng dầu làm bằng thép khơng gỉ. Đường kính bên ngồi của vịng găng hơi

lớn hơn đường kính piston, độ bung tự do của vòng găng cho phép chúng tự ép sát vào
thành xylanh khi bị lắp trên piston. Vòng găng dầu có tác dụng gạt dầu bám trên thành
xylanh tránh làm lọt dầu vào trong buồng cháy.
Thân máy làm bằng gang. Tất cả có 4 xylanh, chiều dài mỗi ống gần gấp đôi chiều
dài piston. Bên trên xylanh là nắp máy, bên dưới xylanh là trục khuỷu có 5 ổ đỡ. Ngồi
ra, thân máy cịn có áo nước bên trong có nước được dẫn từ bơm nước lên làm mát
xylanh.
Cacte dầu được bắt bằng bu lông vào mặt dưới thân máy. Trong cacte dầu có vách
ngăn để giữ lượng dầu đủ cần thiết khi xe bị nghiêng. Tấm vách ngăn còn tránh cho bơm
dầu khỏi hút khơng khí và bọt, giữ tuần hoàn dầu trong hệ thống được ổn định ngay cả
khi xe phanh hãm đột ngột.
Hệ thống làm mát của động cơ là kiểu tuần hoàn cưỡng bức dưới áp suất của bơm
nước và có van hằng nhiệt ở đường nước vào bơm.
Hệ thống bôi trơn của động cơ là kiểu cưỡng bức và vung té có lọc dầu tồn phần,
dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát của các chi tiết chuyển động.

16


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU VÀ TÍNH TỐN HỆ THỐNG
2.1. Kết cấu hệ thơng đánh lửa trên xe TOYOTA CAMRY 2.4G
2.1.1. Hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 2AZ-FE

Hình 2.1. Sơ đồ bố trí chung hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G.
Động cơ 2AZ-FE được trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS- direct ignition
system) hay còn gọi là hệ thống đánh lửa khơng có bộ chia điện được phát triển từ những
năm giữa thập kỉ 80, trên các loại xe sang trọng. So với các hệ thống đánh lửa thơng
thường, thì hệ thống này có ưu điểm là:

Khơng sử dụng dây cao áp nên giảm được sự mất mát năng lượng, giảm điện dung
ký sinh và giảm nhiễu vô tuyến trên mạch thứ cấp.
Không sử dụng bộ chia điện nên không có khe hở giữa mỏ quẹt và dây cao áp.
Bỏ được các chi tiết cơ khí dễ hư hỏng và phải chế tạo bằng vật liệu tốt như mỏ
quẹt, chổi than, nắp delco…
Loại bỏ được những hư hỏng thường gặp do hiện tượng phóng điện trên mạch cao
áp và giảm chi phí bảo dưỡng.

17


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
Nhờ sử dụng mỗi bugie-một bôbine tương ứng nên kích thước mỗi bơbine, IC
đánh lửa sẽ nhỏ gọn hơn, tần số hoạt động ít hơn nên nên bơbin ít bị nóng hơn.
Q trình điều khiển góc đánh lửa được thực hiện bởi hệ thống đánh lửa sớm điện
tử (ESA) là một hệ thống điều khiển thời điểm đánh bằng ECU. So với các hệ thống đánh
lửa trước đó, hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử
(ESA) có những ưu điểm hơn hẳn. Do vậy, ngày nay hệ thống đánh lửa với cấu điều
khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử kết hợp với hệ thống phun xăng đã thay thế hồn
tồn hệ thống đánh lửa thơng thường, giải quyết yêu cầu ngày càng khắt khe về nồng độ
khí thải độc hại.
Sơ đồ hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử có
thể chia thành ba phần: tín hiệu vào (tốc độ động cơ, vị trí piston, tín hiệu tải, vị trí bướm
ga, nhiệt độ nước làm mát, điện áp ắcquy, tín hiệu kích nổ), ECU và tín hiệu từ ECU để
điều khiển IC đánh lửa.
Sự hoạt động của hệ thống ESA như sau: ECU sẽ căn cứ theo số liệu lưu trong bộ
nhớ và các số liệu do các cảm biến theo dõi hoạt động của động cơ gửi về, ECU tính tốn
và gửi tín hiệu điều khiển IGT (thời điểm đánh lửa) đến IC đánh lửa để đánh lửa tại thời
điểm chính xác. Khi có tín hiệu đánh lửa IGT từ ECU thì đồng thời sức điện động xoay
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, tín hiệu này được dùng để xác nhận việc đánh lửa đã diễn ra và
được dùng cho mục đích chuẩn đốn và chức năng an tồn. Do được điều khiển bằng vi
sử lý nên ESA luôn đảm bảo được thời điểm đánh lửa tối ưu, cũng như tính kinh tế nhiên
liệu và công suất ra của động cơ đều được duy trì ở mức tối ưu.
Để có thể xác định chính xác thời điểm đánh lửa cho từng xilanh của động cơ theo
thứ tự nổ thì ECU cần phải nhận được các tín hiệu cần thiết từ cảm biến như: tốc độ động
cơ, vị trí cốt máy (vị trí piston), lượng gió nạp, nhiệt độ động cơ… Số tín hiệu vào càng
nhiều thì việc xác định góc đánh lửa sớm tối ưu càng chính xác. Trong đó, tín hiệu tốc độ
động cơ, vị trí piston và tín hiệu tải là những tín hiệu quan trọng nhất.
2.1.2. Các bộ phận chính của hệ thống đánh lửa trên xe TOYOTA CAMRY 2.4G
2.1.2.1. Bộ Các cảm biến
2.1.2.1.1.Cảm biến vị trí trục cam
a. Nhiệm vụ
Cảm biến vị trí trục cam được sử dụng để nhận biết vị trí tử điểm thượng hoặc
trước tử điểm thượng của piston, rồi gửi tín hiệu điện tới ECU. Công dụng của cảm biến
này là để ECU xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun.
18


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G

b. Cấu tạo

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

Hình 2.3.Sơ đồ mạch điện của cảm biến trục cam.
2.1.2.1.2. Cảm biến tốc độ động cơ
a. Nhiệm vụ

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

19


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
Hình 2.4. Cấu tạo cảm biến tốc độ động cơ.
1-Cuộn dây; 2- Thân cảm biến; 3-Lớp cách điện; 4-Giắc cắm
c. Mạch điện

Hình 2.5.Sơ đồ mạch điện của cảm biến tốc độ động cơ.
2.1.2.1.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
a. Nhiệm vụ
Nhận biết nhiệt độ nước làm mát và gửi tín hiệu điện về ECU.
b. Cấu tạo

Hình 2.6.Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
1-Điện trở; 2-Thân cảm biến; 3-Chất cách điện; 4-Giắc cắm
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát là một trụ rỗng có ren ngồi, bên trong có gắn
một điện trở dạng bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm.Ở động cơ làm mát bằng nước, cảm
biến được gắn ở thân máy, gần bình nước làm mát.Trong một số trường hợp cảm biến
được lắp trên nắp máy.
c. Nguyên lý hoạt động
Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Nó được
làm từ vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm (khi nhiệt độ tăng thì điện trở
giảm).Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gửi đến ECU trên

nền tảng cầu phân áp.
20


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị khơng đổi theo nhiệt độ) tới
cảm biến về ECU rồi về mass. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến
tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu
tương tự-số ( bộ chuyển đổi A/D). Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến
cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi A/D lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển thành một dãy
xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU biết động cơ đang
lạnh. Khi động cơ nóng giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp giảm, ECU biết là
động cơ nóng.
d. Mạch điện

Hình 2.7.Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
2.1.2.1.4. Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt
a. Nhiệm vụ
Nhận biết trực tiếp khối lượng khơng khí nạp và gửi tín hiệu về ECU. Tín hiệu
lượng khí nạp dùng để tính tốn lượng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm.Loại này có kết
cấu gọn nhẹ, độ bền cao, sức cản khơng khí do cảm biến tạo ra thấp.
b. Cấu tạo

Hình 2.8.Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt.
21


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
1-Thân cảm biến; 2-Đầu cắm; 3-Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 4-Dây sấy platin;

22


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G

c. Mạch điện

A

B

Hình 2.9.Mạch điện của cảm biến lưu lương khí nạp kiểu dây nhiệt/
d. Nguyên lý làm việc
Dòng điện chạy qua dây sấy làm cho nó nóng lên.Khi khơng khí chạy qua dây sấy,
nó sẽ được làm mát phụ thuộc vào khối lượng khơng khí nạp vào. Bằng cách điều khiển
dòng điện chạy qua dây sấy để giữ cho nhiệt độ của dây không đổi có thể đo được lượng
khí nạp bằng cách đo dịng điện.
Trong cảm biến lượng khí nạp thực tế, dây sấy được mắc trong mạch cầu. Mạch
cầu có điện thế tại điểm A,B bằng nhau khi tích điện trở tính theo đường chéo là bằng
nhau. Khi khơng khí đi qua dây sấy Rh bị làm lạnh, điện trở giảm, kết quả là tạo ra chênh
lệch điện thế giữa hai điểm A,B. Một bộ khuyếch đại nhận biết sự chênh lệch này làm
cho điện áp cấp đến mạch tăng, làm cho nhiệt độ dây sấy lại tăng, kết quả là điện trở tăng
cho đến khi điện thế trong mạch cầu cân bằng trở lại.
Với tính năng này của mạch cầu, cảm biến có thể đo được khối lượng khí nạp nhờ
nhận biết điện áp tại điểm B. Trong hệ thống này, nhiệt độ dây sấy được thường xun
duy trì khơng đổi cao hơn nhiệt độ của khí nạp bằng cách dùng một nhiệt trở Ra.
Như vậy, khối lượng khí nạp có thể đo một cách chính xác mà khơng cần phải
hiệu chỉnh phun theo nhiệt độ hay theo áp suất khí nạp.
2.1.2.1.5. Cảm biến oxy (với thành phần Zirconium)
a. Nhiệm vụ

Để chống ơ nhiễm, trên các xe có trang bị bộ hố khử (TWC – three way catalyst).
Bộ hoá khử sẽ hoạt động với hiệu suất cao nhất ở tỷ lệ hoà khí lý tưởng (α=1). Cảm biến
oxy được sử dụng để xác định thành phần hồ khí tức thời của động cơ đang hoạt động.
23


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G
Nó phát ra một tín hiệu điện thế gửi về ECU để điều chỉnh tỷ lệ hồ khí thích hợp trong
một điều kiện làm việc nhất định (chế độ điều khiển kín).
b. Cấu tạo

+

-

Hình 2.10.Cấu tạo cảm biến oxy.
1: Đệm dẫn Điện; 2: Thân cảm biến; 3: Chất điện phân khơ;
4,5: Điện cực ngồi và trong
c. Nguyên lý hoạt động
Loại này chế tạo chủ yếu từ chất Zirconium dioxide (ZrO 2) có tính chất hấp thụ
những ion oxy âm tính. Thực chất cảm biến oxy loại này là một pin có sức điện động phụ
thuộc nồng độ oxy trong khí xả với ZnO 2 là chất điện phân. Mặt trong ZnO 2 tiếp xúc với
khơng khí, mặt ngồi tiếp xúc oxy trong khí xả. Ở mỗi mặt ZnO 2 được phủ lớp điện cực
bằng patin để dẫn điện. Lớp platin này rất mỏng và xốp để oxy dễ khuếch tán vào. Khi
khí thải chứa lượng oxy ít do hỗn hợp giàu nhiên liệu thì số ion oxy tập chung ở điện cực
tiếp xúc khí thải ít hơn số ion tập chung điện cực tiếp xúc không khí. Sự chênh lệch số
ion này sẽ tạo tín hiệu điện áp khoảng 600÷900mV. Ngược lại, khi độ chênh lệch số ion
ở hai điện cực nhỏ hơn trong trường hợp nghèo xăng, pin oxy phát ra tín hiệu điện áp
thấp khoảng 100-400mV.
d. Mạch điện

24


Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota CAMRY 2.4G

Hình 2.11.Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy.
2.1.2.1.6. Cảm biến vị trí bướm ga
a. Nhiệm vụ
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp ở trên cổ họng gió.Cảm biến này đóng vai trị
chuyển vị trí góc mở bướm ga thành tín hiệu điện thế gởi đến ECU.Đa số các loại cảm
biến vị trí bướm ga là loại tuyến tính (dạng biến trở) 3 dây. Tuy nhiên, trên một số xe có
4 dây có bố trí thêm cơng tắc vị trí cầm chừng (idle). Tín hiệu IDL được sử dụng chủ yếu
để điều khiển cắt nhiên liệu khi giảm tốc và hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa, cịn tín hiệu
VTA và PSW dùng để tăng lượng phun nhiên liệu để tăng công suất.
b. Cấu tạo
Bao gồm hai tiếp điểm trượt, tại mỗi đầu của nó được thiết kế có các tiếp điểm cho
tín hiệu cầm chừng và tín hiệu góc mở bướm ga, có cấu tạo như hình vẽ

Hình 2.12. Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga.
1: Con trượt tiếp điểm; 2: Điện trở; 3: Vị trí bướm ga mở hồn tồn; 4: Vị trí bướm ga
đóng hồn tồn; 5: Trục bướm ga; 6: Thân cảm biến; 7: Giắc cắm; 8,9: Lớp cách điện;
25