Nghiên cứu về hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ FE lắp trên dòng xe CAMRYcủa hãng TOYOTA

MỤC LỤC


LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô là một trong những phương tiện giao thông quan trọng đối với sự phát triển
của nền kinh tế- xã hội hiện nay. Lịch sử ra đời và phát triển của nó đã trải qua nhiều
năm với những giai đoạn thăng trầm để tiến tới sự hoàn thiện và tiện nghi hơn như
tăng công suất động cơ, tăng tính kinh tế nhiên liệu, đảm bảo tính năng an toàn tăng
tính tiện nghi và bảo mật...Các hãng xe đã áp dụng các tiến bộ khoa học vào những
chiếc ô tô của mình như điều khiển điện tử, kỹ thuật bán dẫn, công nghệ nano….Từ
đó nhiều hệ thống hiện đại ra đời: Hệ thống phun xăng điện tử (EFI), hệ thống phun
diesel điện tử CRDI, hệ thống đánh lửa lập trình ESA, hệ thống phanh ABS, hệ thống
đèn tự động, sử dụng bộ chìa khóa nhận dạng…
Ở Việt Nam, với ngành công nghiệp ô tô còn non trẻ thì hầu hết những công nghệ
về ô tô đều đến từ các nước trên thế giới. Chúng ta cần phải tiếp cận với công nghệ
tiên tiến này để không những tạo tiền đề cho nền công nghiệp ô tô mà còn phục vụ
cho công tác bảo dưỡng, sửa chữa.
Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chuyên ngành “Công nghệ kỹ thuật ô tô”
tại trường Đại Học ................................................, chúng em đươc khoa tin tưởng giao
cho đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu về hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE lắp trên
dòng xe CAMRYcủa hãng TOYOTA” đây là một đề tài rất thiết thực nhưng còn nhiều
khó khăn. Với sự cố gắng của chúng em và dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy .........
……………….cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô trong Khoa Cơ khí Động lực, các
bạn trong lớp ....................... chúng em đã hoàn thành đề tài đáp ứng được yêu cầu đưa
ra. Song trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, với khả năng và kinh nghiệm còn hạn
chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong sự đóng góp, chỉ
bảo của các thầy cô để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn và đó chính là những
kinh nghiệm nghề nghiệp cho chúng em sau khi ra trường.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa, đặc biệt là thầy
............................................. đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em để đề tài
chúng em được hoàn thành.

Chúng em xin trân trọng cảm ơn !
Sinh viên thực hiện:
Đoàn Văn Linh


PHẦN I: MỞ ĐẦU
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
1. Lý do chọn đề tài
Với một sự phát triển nhanh và mạnh của thị 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 về hệ
thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE lắp trên dòng xe CAMRY của hãng TOYOTA”.
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 đánh lửa 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

2. Mục tiêu của đề tài
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 đánh lửa động cơ 2AZ-FE lắp trên xe CAMRY của hãng

TOYOTA.
Qua tìm hiểu, ta có thể nắm được tổng quan về kết cấu các bộ phận của hệ thống
đánh lửa động cơ 2AZ-FE của Toyota Camry, nắm được cấu tạo chi tiết và sự hoạt
động của từng bộ phận trong hệ thống đánh lửa trên động cơ. Từ đó ta có thể rút ra
được những nguyên nhân hư hỏng và cách sửa chữa khi hệ thống gặp sự cố, ngoài ra
ta cũng có thể thấy được những ưu nhược điểm của hệ thống đánh lửa trên 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
đánh lửa động cơ Toyota Camry 2AZ-FE một cách hiệu quả nhất, trong thời gian lâu
nhất giúp động cơ hoạt động được với tính kinh tế và năng suất cao nhất. Cuối cùng,
nắm vững và khai thác hiệu quả hệ thống đánh lửa động cơ Toyota Camry 2AZFE,trên cơ sở nền tảng đó chúng ta sẽ có thể khai thác tốt các loại hệ thống đánh lửa
kiểu mới hơn, được ra đời sau này và có các hệ thống tiên tiến hơn. Khai thác và sử
dụng tốt hệ thống đánh lửa 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. Ngồi 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.
Ngồi ra, thực hiện luận văn cũng là dịp 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 hòan 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.
- Tìm kiếm thông tin trên mạng Internet, các website trong và ngòai 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 khoa CNKT Ô Tô của trường ĐHCN Hà Nội , 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 cấu tạo và nguyên lý hoạt
động bộ phận chính trong hệ thống, từ đó có đưa ra nguyên lý hoạt động chung và
cách sửa chữa hư hỏng của hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE trên xe CAMRY.


PHẦN II: NỘI DUNG
Chương 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
1.1.1 Chức năng hệ thống đánh lửa
Trong động cơ xăng hòa khí sau khi được đưa vào trong xylanh và được trộn đều
nhờ xoáy lốc của dòng khí, sẽ được Piston nén lại. ở một thời điểm thích hợp cuối kỳ
nén, hệ thống đánh lửa sẽ cung cấp một tia lửa điện cao thế, đốt cháy hòa khí và sinh

công cho động cơ. Như vậy, chức năng của hệ thống đánh lửa là tạo ra tia lửa đốt cháy
hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt của động cơ.

1.1.2 Nhiệm vụ của hệ thống đánh lửa.
Hệ thống đánh lửa trên động cơ có nhiệm vụ biến thiên nguồn điện xoay chiều,
một chiều có hiệu điện thế thấp 12V hoặc 24V thành các xung điện thế cao khoảng vài
chục kV.Các xung hiệu điện thế cao này sẽ được phân bố đến bugi của các xylanh
đúng thời điểm để tạo tia lửa điện cao thế đốt cháy hòa khí.

1.1.3 Yêu cầu của hệ thống đánh lửa trên ôtô.
Các yếu tố quan trọng của động cơ xăng là: Hỗn hợp không khí nhiên liệu tốt,
nén ép tốt, và đánh lửa tốt. Hệ thống đánh lửa tạo ra một tia lửa mạnh, và các thời
điểm chính xác để đốt cháy hỗn hợp không khí - nhiên liệu.
Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động thứ cấp đủ lớn để phóng điện qua
khe hở bougie trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ.
Tia lửa trên bougie phải đủ năng lượng và thời gian phóng để đốt cháy hoàn
toàn hòa khí. Vì ngay cả khi bị nén ép với áp suất cao, không khí có điện trở, nên cần
phải tạo ra điện thế hàng chục ngàn vôn để đảm bảo phát tia lửa mạnh, có thể đốt cháy
hỗn hợp không khí nhiên liệu.
Thời điểm đánh lửa chính xác: Hệ thống đánh lửa phải luôn có thời điểm đánh
lửa chính xác để phù hợp với sự thay đổi tốc độ và tải trọng của động cơ. Góc đánh
lửa sớm phải đúng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ.
Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt và có đủ độ bền và độ tin
cậy để chịu đựng được trong các điều kiện nhiệt độ cao và độ rung xóc lớn. Hệ thống
đánh lửa sử dụng điện cao áp do cuộn đánh lửa tạo ra nhằm phát ra tia lửa điện để đốt
cháy hỗn hợp không khí và nhiên liệu đã được nén ép. Hỗn hợp không khí nhiên liệu
được nén ép và đốt cháy trong cylinder.


Sự bốc cháy này tạo ra động lực của động cơ. Nhờ có hiện tượng tự cảm và cảm

ứng tương hỗ, cuộn dây tạo ra điện áp cao cần thiết cho đánh lửa. Cuộn sơ cấp tạo ra
điện thế hàng trăm vôn còn cuộn thứ cấp thì tạo ra điện thế hàng chục ngàn vôn.

1.1.4 Phân loại hệ thống đánh lửa.
Ngày nay hệ thống đánh lửa cao áp được trang bị trên động cơ ôtô có rất nhiều
loại khác nhau. Dựa vào cấu tạo, hoạt động, phương pháp điều khiển, người ta phân
loại hệ thống đánh lửa theo các cách phân loại sau:
a) Phân loại theo nguồn điện sơ cấp
- Hệ thống đánh lửa dùng man-hê-tô
- Hệ thống đánh lửa dùng acqui
b) Phân loại theo phương pháp tích lũy năng lượng.
- Hệ thống đánh lửa điện cảm ( Transistor Ignition System ).
- Hệ thống đánh lửa điện dung ( Capacitor Discharged Ignition System ).
c) Phân loại theo phương pháp điều khiển bằng cảm biến.
- Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa ( breaker ).
- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ ( Electromagnetie Sensor ). Gồm 2
loại:
Loại nam châm đứng yên và loại nam châm quay.
- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến Hall.
- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến quang.
- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến từ trở.
d) Phân loại theo cách phân bố điện cao áp.
- Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện - Delco ( Distributor Ignition System ).
- Hệ thống đánh lửa trực tiếp hay không có Delco ( Distributorless Ignition
System).
e) Phân loại theo phương pháp điều khiển góc đánh lửa sớm.
- Hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng cơ khí
( Mechanical Spark - Advance ).

- Hệ thống đánh lửa với bộ điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử ( ESA Electronic Spark Advance ).
f) Phân loại theo kiểu ngắt mạch sơ cấp.
- Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa ( Conventional Ignition System ).
- Hệ thống đánh lửa sử dụng Transistor.
- Hệ thống đánh lửa sử dụng Thyristor ( CDI ).
Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ sản xuất
động cơ nói riêng và sản xuất ôtô nói chung đã đạt được nhiều thành tựu cao trong
mọi lĩnh vực, từ công nghệ chế tạo chi tiết cơ khí đến sự đột phá trong công nghệ chế
tạo vật liệu mới. Với sự trợ giúp đắc lực của lĩnh vực công nghiệp điện tử và điện tự
động, hệ thống đánh lửa ngày nay đã trở nên hoàn hảo. Động cơ ngày nay đều được
trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp với hệ thống đánh lửa sớm bằng điện tử được điều
khiển hoàn taonf bằng máy tính dựa vào các tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau.
Nhờ đó, có thể xác định chính xác tình trạng của động cơ và đưa ra tín hiệu điều khiển
một cách chính xác nhất.

1.2. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
1.2.1. Hệ thống đánh lửa thường (có tiếp điểm)

Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống đánh lửa thường
1, Ắc quy
2, Khóa điện
3, Điện trở phụ
4, Bô bin
5, Con quay chia điện

6, Tụ điện
7, Cam quay
8, Tiếp điểm
9, Bugi
10, Bộ điều khiển góc đánh lửa chân không

Trong hệ thống đánh lửa thường có 2 mạch : mạch điện áp thấp và điện áp cao.


+ Trong mạch điệp áp thấp dùng điện của ắc quy hoặc của máy phát điện. Trong
đó ngoài nguồn điện ra còn có khóa điện, cuộn dây sơ cấp, bô bin với điện trở phụ và
bộ
cắt
điện.
+ Mạch điện áp cao có cuộn dây thứ cấp trong bôbin, dây dẫn cao thế, bộ chia điện,
bugi đánh lửa.

1.2.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm

Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm
Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm khác với hệ thống đánh lửa thường là
giữa bobin và tiếp điểm của bộ cắt điện có mắc hộp chuyển mạch kiểu tranzito.
Cuộn sơ cấp của bobin được mắc vào mạch góp của bộ khuếch đại, tiếp điểm
của cắt điện được mắc vào mạch của cực gốc (cực điều khiển) của tranzito . Khi tiếp
điểm đóng, dòng điện có cường độ không lớn(0,75A) đi qua tiếp điểm, lúc đó ở cực


điều khiển phát sinh điện thế và tranzito cho dòng điện chay qua tới cuộn sơ cấp của
bobin. Do cường độ của cực gốc không lớn nên sự mòn tiếp điểm do tia lửa điện sinh
ra thực tế không có và thời gian sử dụng của tiếp điểm chỉ chịu mòn cơ học.

1.2.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm

Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn

Về cấu tạo hệ thống đánh lửa bán dẫn không còn sử dụng tiếp điểm đóng ngắt
mạch sơ cấp nên cải thiện được chất lượng tia lửa và tuổi thọ hệ thống.
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn ta cũng có thể chia làm 2 mạch : mạch điện hạ thế và
mạch cao thế
+ Mạch điện hạ thế dùng điện áp của ắc quy hoặc của máy phát điện trên động cơ
Trong đó ngoài nguồn điện ra còn có khóa điện, cuộn dây sơ cấp, bô bin với điện trở
phụ và IC đánh lửa.
+ Mạch điện cao thế có cuộn dây thứ cấp trong bô bin, dây cao áp, bộc chia điện và
các bugi trên xylanh.

1.2.4 Hệ thống đánh lửa điện tử
1.2.4.1 Hệ thống đánh lửa điện tử có bộ chia điện (ESA có bộ chia điện )
Về cấu tạo hệ thống đánh lửa này khác các hệ thống đánh lửa trên là không sử
dụng con quay tạo tín hiệu đánh lửa mà nó được tạo tín hiệu nhờ ECU động cơ thông


qua các tín hiệu vào từ những cảm biến liên quan qua đó tính toán được thời điểm
đánh lửa phù hợp hơn với tải trọng động cơ.

Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn cũng được chia làm 2 mạch
+ Trong mạch điệp áp thấp dùng điện của ắc quy hoặc của máy phát điện. Trong đó
ngoài nguồn điện ra còn có khóa điện, cuộn dây sơ cấp, bô bin và IC đánh lửa.
+ Mạch điện áp cao có cuộn dây thứ cấp, dây dẫn điện áp cao, bộ chia điện và các
bugi.
+ Ngoài ra còn có các cảm biến cấp tín hiệu đầu vào cho ECU và đưa ra tín hiệu
điều khiển TRANSISTOR đóng hoặc thông giúp cuộn sơ cấp được nối mát, khi đó
bugi sẽ được đánh lửa theo tín hiệu điều khiển của ECU .

1.2.4.2 Hệ thống đánh lửa điện tử không có bộ chia điện ( đánh lửa trực tiếp)

Hình 1.5 . Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp
Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp (ĐLTT), bộ chia điện không còn được sử
dụng nữa. Thay vào đó, hệ thống ĐLTT cung cấp 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).

Hình 1.6. Sơ đồ kết cấu hệ thống đánh lửa trực tếp( loại 1)


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 pháp điều khiển
bằng ESA có độ chính xác cao hơn và không cần phải đặt lại thời điểm đánh lửa.

1.2.5 Hệ thống đánh lửa CDI ( Capacitor Discharge Ignition )

Hình 1.7. Sơ đồ hệ thống đánh lửa CDI trên xe máy
1-Man-hê-tô
2-Biến áp đánh lửa
3-Bugi
W1-Cuộn sơ cấp
W2 –Cuộn thứ cấp

4- khóa điện
WN - Cuộn nguồn
WĐK- Cuộn điều khiển
D1, D2- Điôt thường
DĐK - Điôt điều khiển

CT – Tụ điện

1.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA.
Trong quá trình sử dụng ôtô, trạng thái kỹ thuật của ôtô dần thay dổi theo hướng
xấu đi, dẫn tới hay hỏng hóc và giảm độ tin cậy. Quá trình thay đổi ấy có thể kéo dài
theo thời gian ( hay hành trình sử dụng ) và phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
- Chất lượng của vật liệu, công nghệ chế tạo, lắp ghép, sự không đồng nhất trong
chế tạo.


- Điều kiện sử dụng: môi trường sử dụng, trình độ người sử dụng, điều kiện bảo
quản, trang thiết bị và môi trường sửa chữa, nhiên liệu dầu mỡ bôi trơn..
- Sự mài mòn vật liệu giữa các bề mặt có chuyển động tương đối.
- Sự xuất hiện các vết nứt nhỏ hay hỏng ren do trong quá trình bảo dưỡng thay thế
bougie hoặc chịu tải thay đổi, thường gọi là mỏi.
- Sự hư hỏng kết cấu chi tiết do bị quá tải tức thời, đột xuất.
- Muội than tích tụ ở đầu đánh lửa của bugi, bugi làm việc quá nguội hoặc hệ thống
nhiên liệu cung cấp nhiên liệu quá nhiều, khi đó đánh lửa không nhận đủ nhiệt để khử
các cặn carbon, sóng điện áp cao sẽ nối tắt qua các cặn này, thay vì phóng qua khe
đánh lửa của bugi. Bougie làm việc quá nóng sẽ tiêu hủy các điện cực nhanh chóng và
làm rộng khe đánh lửa, do đó, tia lửa không thể phóng qua và sự mất lửa xảy ra.
- Cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp bị ngắn mạch.
- Do hỏng các cảm biến như cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam.
làm ảnh hưởng tới quá trình đánh lửa.

- Khoảng lắp bougie là khoảng cách từ mặt tựa đệm lót ở vỏ bugi ( hoặc đỉnh tựa
mặt côn ) đến cuối các đường ren. Nếu khoảng này quá dài, bugi sẽ sâu vào buồng đốt
gây cản trở sự khuấy trộn hỗn hợp, va đập với van hoặc piston. Bugi có khoảng lắp
không đủ không thể đốt hỗn hợp một cách chính xác. Vì vậy, các bugi được sử dụng
cho động cơ phải có khoảng cách thích hợp, đúng với tiêu chuẩn của nhà chế tạo.
- Nếu hệ thống đánh lửa sử dụng bộ chia điện có tiếp điểm: Tiếp điểm bị mòn hoặc
cháy rỗ cũng làm ảnh hưởng rất lớn tới quá trình đánh lửa.


Chương 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH
LỬA ĐỘNG CƠ 2AZ - FE
2.1. Giới thiệu về động cơ TOYTA 2AZ-FE
Bảng 1:Thông số động cơ 2AZ-FE
Nội dung

Giá trị

Ghi chú

Kiểu động cơ

4 kỳ 4 xylanh thẳng hàng ( I4)

Dung tích công tác của
xylanh

2362cm3

Công suất lớn nhất

150 mã lực

ở tốc độ 5600
vòng/ phút

Mô men xoắn lớn nhất

22,2 kGm

ở 3800
phút

Kiểu cung cấp nhiên liệu

Phun xăng điện tử EFI

Hệ thống làm mát của

Kiểu tuần hoàn cưỡng bức dưới áp
suất của bơm nước và có van hằng
nhiệt ngay cả khi xe phanh hãm đột
ngột

Hệ thống bôi trơn

Kiểu cưỡng bức và vung té có lọc
dầu toàn phần, dùng để đưa dầu
bôi trơn và làm mát các bề mặt ma
sát của các chi tiết chuyển động.

Đường kính xylanh/ hành

86/86 mm

vòng/


trình làm việc piston
Tỷ số nén
Thứ tự nổ

1–3–4–2

Trục khuỷu được đỡ bởi 5 ổ đỡ của thân máy. Các bạc ổ đỡ đều làm bằng hợp
kim nhôm.
Nắp máy được làm bằng hợp kim nhôm, có các cửa hút, cửa xả ở hai bên, buồng
cháy hình nệm.
Thân máy được làm bằng gang. Tất cả có 4 xylanh. Chiều dài mỗi ống gần gấp
đôi chiều dái mỗi piston. Bên trên xylanh là nắp máy, bên dưới xylanh là trục khuỷu
có 5 ổ đỡ. Ngoài ra bên thân máy còn có nước được dẫn từ bơm nước lên làm mát
xylanh.
Nến điện được bố trí bên phải buồng cháy.
Các lò xo nấm hút làm bằng thép và lò xo có khả năng chịu tải ở mọi 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 bôi trơn các ổ trục cam được thực hiện
nhờ có đường dầu từ nắp máy.

2.2. Cấu tạo và vi trí hệ thống đánh lửa trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE

Hình 2.1. Các chi tiết và vị trí của nó trên động cơ trong hệ thống đánh lửa 2AZ-FE


Hinh 2.2. Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE
1 . Tín hiệu vị trí trí trục khủy.
4 . Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát.
2 . Tín hiệu lưu lượng khí nạp.
5 . Tín hiệu vị trí trục cam.
3 . Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga
6 . Tín hiệu kích nổ.
Qua những hình ảnh về bố trí và sơ đồ điều khiển hệ thống đánh lửa ta kết luận hệ
thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE thuộc loại hế thống đánh lửa trực tiếp sử dụng
mỗi bugi một boobin có tích hợp IC đánh lửa (loại 1 trên hình 1.5)

2.3.1Nguyên lý làm việc hệ thống đánh lửa trên động cơ TOYOTA 2AZ-FE
Trên động cơ 2AZ-FE được trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp với mỗi bugi
một bôbin đánh lửa. Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu gửi về, trong đó quan trọng
nhất là các xung G, xung NE và tín hiệu của cảm biến đo gió, bộ xử lý của ECU sẽ
tính toán và chọn ngay ra một điểm trên bề mặt lập trình, tức là chọn ngay một góc
đánh lửa sớm tối ưu ở tốc độ và mức tải đó (chương trình đánh lửa sớm ESAElectronic Spark Advance). Rồi thông qua một bóng điều khiển trong ECU xuất xung
IGT (ignition timing) tới IC đánh lửa. Khi IC đánh lửa nhận được xung IGT ở đầu vào
mạch transisitor, mạch này

Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 2AZ-FE
điều khiển bóng Transistor ON để nối mát cho cuộn sơ cấp W1 của bôbin qua chân C
của IC đánh lửa. Khi đó xuất hiện dòng sơ cấp trong bôbin tạo ra từ trường

φ

, từ

trường

φ

tồn tại trong bôbin cho tới khi bóng Transistor OFF, khi đó từ trường

φ

biến thiên cực nhanh và cảm ứng ra xung cao áp ở cuộn dây thứ cấp W2 của bôbin.
Xung cao áp này được đưa đến bugi theo thứ tự nổ của động cơ tạo tia lửa điện đốt
cháy hòa khí.

Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa trên động cơ 2AZ-FE
1 . Tín hiệu tốc độ động cơ.
2 . Tín hiệu vị trí trí trục cam .
3 . Tín hiệu lưu lượng khí nạp.

2.3.2. Tín hiệu IGT và IGF

4 . Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga.
5 . Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát.
6 . Tín hiệu kích nổ.


Hình 2.5. Tín hiệu IGT và IGF.
a) Tín hiệu IGT.
ECU động cơ tính toán thời điểm đánh lửa tối ưu theo các tín hiệu từ các cảm
biến khác nhau và truyền tín hiệu IGT đến IC đánh lửa. Tín hiệu IGT được bật ON

ngay trước khi thời điểm đánh lửa được bộ vi xử lý trong ECU động cơ tính toán, và
sau đó tắt đi. Khi tín hiệu IGT bị ngắt, các bugi sẽ đánh lửa.
Dòng điện từ ắc quy chạy qua IC đánh lửa vào quận sơ cấp, phù hợp với tín hiệu
thời điểm đánh lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra. Kết quả là các đường sức từ
trường được tạo ra xung quanh cuộn dây có lõi ở trung tâm.

Hình 2.6. Khi phát tín hiệu IGT
Khi động cơ tiếp tục chạy, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dòng điện vào cuộn sơ
cấp, phù hợp với tín hiệu IGT do ECU động cơ phát ra. Kết quả là từ thông của cuộn
sơ cấp giảm đột ngột. Vì vậy, tạo ra một một sức điện động theo chiều chống lại sự
giảm từ thông hiện có, thông qua tự cảm của cộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ kèm
theo của cuộn thứ cấp hiệu ứng tự cảm tạo ra một thế điện động khoảng 500V trong
cuộn sơ cấp, và hiệu ứng cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộn thứ cấp tạo ra một suất
điện động khoảng 30 kV. Sức điện động này làm cho bugi phát ra tia lửa.Dòng sơ cấp
lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì điệ thế thứ cấp càng lớn.


Hình 2.7. Khi ngắt tín hiệu IGT

b) Tín hiệu IGF.
IC đánh lửa gửi một tín hiệu IGF đến ECU động cơ bằng cách dùng lực điện động
ngược được tạo ra khi dòng sơ cấp đến cuộn đánh lửa bị ngắt hoặc bằng giá trị dòng
điện sơ cấp. Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu IGF nó xác định rằng việc đánh lửa
đã xảy ra. (Tuy nhiên điều này không có nghĩa là thực sự đã có đánh lửa). Nếu ECU
động cơ không nhận được tín hiệu IGF, chức năng chẩn đoán sẽ vận hành và một
DTC được lưu trong ECU động cơ và chức năng an toàn sẽ hoạt động và làm ngừng
phun nhiên liệu.

2.3.3 Sự điều khiển của ESA.

Hình 2.8. Bản đồ miền điều khiển ESA


Khái quát về việc điều khiển thời điểm đánh lửa:

Hình
Sự điều
của ESA.

2.9.
khiển

Điều
khiển
đánh
lửa

Điều khiển đánh lửa
khi khởi động

Góc thời điểm đánh lửa ban đầu
Góc thời điểm đánh lửa ban đầu

Điều khiển
đánh lửa sau
khi khởi
động

Góc đánh lửa sớm ban đầu

Hiệu chỉnh để hâm nóng
Điều chỉnh
Hiệu chỉnh để chạy không tải ổn
góc đánh lửa
định
Hiệu hỉnh tiếng gõ
sớm hiệu
Hiệu chỉnh khác
chỉnh
Điều
chỉnh
Hình 2.10. Điều khiển thời điểm
đánh
lửa góc đanh lửa sớm tối
thiểu và tối đa
Góc thời điểm đánh lửa ban đầu được xác định như sau: Khi ECU động cơ nhận
được tín hiệu NE (điểm B), sau khi nhận tín hiệu G (điểm A), ECU xác định rằng đây
là góc thời điểm đánh lửa ban đầu khi trục khuỷu đạt đến 5 0, 70, hoặc 100 BTDC (khác
nhau giữa các kiểu động cơ).


Hình 2.11. Xác định thời điểm đánh lửa.
Việc điều khiển thời điểm đánh lửa gồm có hai việc điều khiển cơ bản.

a) Điều khiển đánh lửa khi khởi động.
Khi khởi động, tốc độ của động cơ thấp và khối lượng không khí nạp chưa ổn
định, nên không thể sử dụng tín hiệu VG hoặc PIM làm các tín hiệu điều chỉnh. Vì
vậy, thời điểm đánh lửa được đặt ở góc thời điểm đánh lửa ban đầu. Góc thời điểm
đánh lửa ban đầu được điều chỉnh trong IC dự trữ ở ECU động cơ. Ngoài ra, tín hiệu
NE được dùng để xác định khi động cơ đang

được khởi động, và tốc độ của động cơ là
500 vòng/phút hoặc nhỏ hơn cho biết rằng
việc khởi động đang xảy ra.
Tuỳ theo kiểu động cơ, có một số loại
xác định động cơ đang khởi động khi ECU
động cơ nhận được tín hiệu máy khởi động
(STA).
Hình 2.12. Điều khiển đánh lửa khi khởi
động.
b) Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động.
Điều chỉnh đánh lửa sau khi khởi động là việc điều chỉnh được thực hiện trong
khi động cơ đang chạy sau khi khởi động. Việc điều chỉnh này được thực hiện bằng


cách tiến hành các hiệu chỉnh khác nhau đối với góc thời điểm đánh lửa ban đầu và
góc đánh lửa sớm cơ bản.
Thời điểm đánh lửa = góc thời điểm đánh lửa ban đầu + góc đánh lửa sớm + góc
đánh lửa sớm hiệu chỉnh.
Khi thực hiện việc điều chỉnh đánh lửa sau khởi động, tín hiệu IGT được bộ vi xử
lý tính toán và truyền qua
IC dự trữ này.

Hinh 2.13.
Điều khiển đánh lửa sau
khi khởi động.
Góc đánh lửa sớm cơ
bản: Góc đánh lửa sớm cơ bản được xác định bằng cách dùng tín hiệu NE, tín hiệu
VG hoặc tín hiệu PIM. Tín hiệu NE và VG được dùng để xác định góc đánh lửa sớm
cơ bản và được lưu giữ trong bộ nhớ của ECU động cơ.

c) Điều khiển khi tín hiệu IDL bật ON.
Khi tín hiệu IDL bật ON, thời
điểm đánh lửa là sớm theo tốc độ của
động cơ. Trong một số kiểu động cơ
góc đánh lửa sớm cơ bản thay đổi khi
máy điều hòa không khí bật ON hoặc
tắt OFF (Xem khu vực đường nét đứt
ở bên trái). Ngoài ra, trong các kiểu
này, một số kiểu có góc đánh lửa
sớm là 00 trong thời gian máy chạy ở
tốc độ không tải chuẩn.

Hình 2.14. Điều khiển tín hiệu IDL bật

d) Điều khiển khi tín hiệu IDL bị ngắt OFF.
Thời điểm đánh lửa được xác định theo tín hiệu NE và VG hoặc tín hiệu PIM
dựa vào các dữ liệu được lưu trong ECU động cơ. Tuỳ theo kiểu động cơ, 2 góc đánh
lửa sớm cơ bản được lưu giữ trong ECU động cơ. Các dữ liệu của một trong các góc
này được dùng để xác định góc đánh lửa sớm dựa trên chỉ số octan của nhiên liệu, nên


có thể chọn các dữ liệu phù hợp với nhiên liệu được người lái sử dụng. Ngoài ra, một
số kiểu xe có khả năng đánh giá chỉ số octan của nhiên liệu, sử dụng tín hiệu KNK để
tự động thay đổi các dữ liệu để xác định thời điểm đánh lửa.

2.3.4. Điều khiển góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.
a) Hiệu chỉnh để hâm nóng.
Góc đánh lửa sớm được sử dụng
cho thời điểm đánh lửa khi nhiệt độ
nước làm mát thấp nhằm cải thiện khả

năng làm việc. Một số kiểu động cơ tiến
hành hiệu chỉnh sớm lên tương ứng với
khối lượng không khí nạp. Góc của thời
điểm đánh lửa sớm lên xấp xỉ 15 bằng
chức năng hiệu chỉnh này trong suốt
thời gian ở các điều kiện cực kỳ lạnh.

Hình 2.15. Hiệu chỉnh để hâm nóng

Đối với một số kiểu động cơ, tín hiệu IDL hoặc tín hiệu NE được sử dụng như một
tín hiệu liên quan đối với việc hiệu chỉnh này.
b) Hiệu chỉnh khi quá nhiệt độ.
Khi nhiệt độ của nước làm nguội
quá cao, thời điểm đánh lửa được làm
muộn đi để tránh kích nổ và quá nóng. Góc
thời điểm đánh lửa được làm muộn tối đa
là 5 bằng cách hiệu chỉnh này.
Một số kiểu động cơ cũng sử dụng các
tín hiệu sau đây để hiệu chỉnh.
- Tín hiệu lượng không khí nạp (VG
hoặc PIM).
- Tín hiệu tốc độ động cơ (NE)
- Tín hiệu vị trí bướm ga (IDL)...

Hình 2.16. Hiệu chỉnh khi quá nhiệt độ.

c) Hiệu chỉnh để tốc độ chạy không tải ổn định.
Nếu tốc độ của động cơ khi chạy không thay đổi từ tốc độ chạy không tải mục
tiêu, ECU động cơ sẽ điều chỉnh thời điểm đánh lửa để làm cho tốc độ của động cơ
được ổn định.

ECU động cơ liên tục tính toán tốc độ trung bình của động cơ, nếu tốc độ của


động cơ giảm xuống dưới tốc độ mục tiêu của động cơ, ECU động cơ sẽ làm thời
điểm đánh lửa sớm lên theo góc đã được xác định trước. Nếu tốc độ động cơ vượt quá tốc độ chạy không tải mục
tiêu, ECU động cơ sẽ làm muộn thời
điểm đánh lửa theo góc đã xác định
trước. Góc của thời điểm đánh lửa có
thể thay đổi đến mức tối đa là 5 0 bằng
cách hiệu chỉnh này.

Hình 2.17. Hiệu chỉnh tốc độ chạy không tải
ổn định.

c) Hiệu chỉnh kích nổ.
Nếu kích nổ xảy ra trong động cơ,
cảm biến kích nổ biến đổi độ rung tạo
ra bởi kích nổ thành tín hiệu điện áp
(tín hiệu KNK) và chuyển nó đến
ECU động cơ. ECU động cơ sẽ xác
định xem kích nổ này mạnh, vừa phải
hoặc yếu từ độ lớn của tín hiệu KNK.
Sau đó nó hiệu chỉnh thời điểm đánh
lửa bằng cách làm muộn đi theo độ
Hình 2.18. Hiệu chỉnh kích nổ
lớn của tín hiệu KNK. Nói khác đi,
khi kích nổ mạnh, thời điểm đánh lửa bị muộn nhiều, và khi kích nổ yếu, thời điểm
đánh lửa chỉ bị muộn một chút. Khi hết kích nổ ở động cơ, ECU động cơ ngừng làm
muộn thời điểm đánh lửa và làm nó sớm lên một chút tại thời điểm được xác định
trước. Việc làm sớm này được tiến hành cho đến khi kích nổ lại xảy ra, và sau đó khi

kích nổ xảy ra, việc điều chỉnh lại được thực hiện lại bằng cách làm muộn thời điểm
đánh lửa. Góc của thời điểm đánh lửa được làm muộn tối đa là 10 theo cách hiệu
chỉnh này. Một số kiểu động cơ thực hiện việc hiệu chỉnh này gần tới phạm vi trọng
tải hoàn toàn của động cơ, và các kiểu động cơ khác chỉ tiến hành việc hiệu chỉnh này
trong thời gian có trọng tải cao.