động cơ Vios2007 02 dong co 1NZ FE 32s

Động cơ 1NZ-FE






Khái quát chung về động cơ
Các cơ cấu chính
Hệ thống làm mát
Hệ thống nạp và xả
Hệ thống điều khiển động cơ

1


1NZ-FE Engine


Khái quát chung về động cơ
• Động cơ 4 xilanh thẳng hàng, 16 xu páp, trục cam
kép DOHC, dẫn động xích
• Hệ thống VVT-i, với tiêu chuẩn khí xả (LEV) STEP IV

2


1NZ-FE Engine


Khái quát chung về động cơ

• Các cơ cấu chính
Hệ thống đánh lửa
trực tiếp DIS

Hệ thống VVTi
Vòi phun loại 12 lỗ

Bộ góp xả bằng
thép không gỉ

Ống góp nạp
bằng nhựa có bộ
cộng hưởng

ECM loại 32-bit

Trục khủyu lệch tâm

3


1NZ-FE Engine


Khái quát chung về động cơ
• Đặc tính của động cơ
Diễn giải

1NZ-FE

Số xi lanh và cách bố trí

4-cylinder, In-line

Cơ cấu xu páp

16-valve, DOHC, Chain Drive

Dung tích làm việc của xi lanh
[cm3]

1497

Đường kính x hành trình của piton
[mm]

75.0 x 84.7 (2.95 x 3.33)

Tỷ số nén
Công suất phát tối đa
rpm)]
Mô men xoắn tối đa
rpm)]

Thời điểm phối khí

10.5 : 1
SAE-NET [kW / rpm (HP /
SAE-NET [N·m / rpm (ft·lbf /
Xu páp

nạp
Xu páp xả

80 / 6,000
141 / 4,200 (105 / 4,200)

Mở

-7° ∼ 33° BTDC

Đóng

52° ∼ 12° ABDC

Mở
Đóng

42° BBDC
2° ATDC

Nhiên liệu

Xăng A91 – không chì

Dầu bôi trơn

API SM, SL, hay ILSAC

Trọng lượng tham khảo (đã đổ dầu) [kg]

77.6

4


1NZ-FE Engine


Khái quát chung về động cơ
• Khác biệt chính so với động cơ 1NZ-FE (Vios ’03)

Động cơ 1NZ-FE sử dụng nước làm mát siêu bền
chính hiệu SLLC của TOYOTA giúp tăng khoảng thời
gian giữa 2 lần bảo dưỡng

Chức năng điều khiển quạt làm
mát được ECU động cơ và bộ điều
khiển điều hòa cùng đảm nhận
tùy và trạng thái làm mát

5


1NZ-FE Engine


Cơ cấu của động cơ
• Piston

– Có buồng đốt hiệu quả cao và tiết kiệm nhiên liệu

Động cơ 1NZ-FE

Động cơ 2NZ-FE
Giảm vùng góc hẹp

Khe xéc măng cao

6


1NZ-FE Engine


Hệ thống làm mát
• Nước làm mát

– Kỳ bảo dưỡng được kéo dài do sử dụng nước làm mát siêu
bền TOYOTA (SLLC)
Kỳ bảo dưỡng
Loại nước LLC

Nước làm mát siêu bền chính hiệu TOYOTA SLLC (Màu
hồng)

Thành phần dung dịch

50% (đã trộn sẵn)

Kỳ kiểm tra

VN

Mỗi 40 000 km

Thay thế lần đầu tiên

160,000 km

Lần thay thế tiếp theo

Mỗi 80,000 km

Chú ý:
SLLC là dung dịch đã pha sẵn (50% chất làm mát và 50% nước sạch),
do vậy không cần phải pha trộn khi bổ sung hay thay thế

7


1NZ-FE Engine


Hệ thống nạp và xả
• Khái quát
–
–
–
–

Đường ống góp nạp bằng nhựa
Hệ thống bướm ga điện tử ETCS-i
Ống góp xả và ống xả bằng thép không gỉ
Hai bộ TWC
Bộ tiêu âm chính
Ống góp xả
Bộ tiêu
âm phụ

Ống góp nạp

Lọc gió

TWC

10


1NZ-FE Engine


Hệ thống nạp và xả
• Bộ lọc khí xả 3 thành phần TWC

– Vách ngăn siêu mỏng, lắp phần tử lọc TWC cao cấp, giúp
lọc khí xả rất sạch

ĐỘ dầy vách
Bước phần 0.075 mm
Thể tích [cm3]

tử: 1.04 mm

Mật độ phàn tử lọc [cells/cm2]
Độ dày vách ngăn [mm]

1083
93
0.075

11


1NZ-FE Engine


Hệ thống nhiên liệu
• Khái quát chung

– Vòi phun 12 lỗ, điều khiển cắt nhiên liệu khi túi khí nổ
– Đường ống dẫn nhiên liệu với các giắc nối nhanh
– Bình xăng làm bằng chất dẻo nhiều lớp với bộ lọc than hoạt tính
trong bình
Bơm xăng

Đường ống
phân phối

Bình xăng

Giắc nối

nhanh

Vòi phun

12


1NZ-FE Engine


Hệ thống nhiên liệu
• Bình xăng

– Bình xăng chất dẻo 6 lớp với 4 loại vật liệu

Vật liệu HDPE
Vật liệu tổng hợp
Chất kết dính
Vật liệu EVOH
Chất kết dính

Vị trí khoan
lỗ khi hủy

Vật liệu HDPE

13


1NZ-FE Engine



Hệ thống nhiên liệu
• Bơm xăng dạng mô đun bao gồm bộ lọc than hoạt
tính lắp trong bình tiết kiệm không gian cho khoang
động cơ
Lọc xăng

Bơm
xăng

Bộ lọc than
hoạt tính

14


1NZ-FE Engine


Hệ thống khác
• Hệ thống đánh lửa độc lập DIS
• Hệ thống nạp với máy phát loại thanh dẫn gọn nhẹ
• Máy khởi động loại giảm tốc hành tinh thông thường
Hệ thống đánh lửa

Máy phát
Loại máy phát

SEA08

Điện áp định mức

12V

Dòng định mức

80A

Tốc độ khởi động ban đầu

1250 v/p
Máy khởi động
Công suất máy khởi động

0.8 kw

Điện áp định mức

12V

Chiều dài

154 mm

Trọng lượng

2,8 kg

Chiều quay (nhìn từ đầu bánh

răng chủ động)

15


1NZ-FE Engine


Hệ thống điều khiển động cơ
• Các cơ cấu chính của hệ thống điều khiển đông cơ
Cơ cấu

Vios mới

Vios cũ

ECU động cơ

32-bit

←

Tiêu chuẩn khí xả

Euro IV

STEP II

Cảm biến đo lưu lượng khí
nạp

Loại dây sấy

←

Cảm biến trục khuỷu
(Số răng đĩa tín hiệu)

Loại cuộn nhận tín hiệu (36-2)

←

Cảm biến trục cam
(Số răng đĩa tín hiệu)

Loại cuộn nhận tín hiệu (3)

←

Cảm biến vị trí bướm ga

Không tiếp xúc

Tuyến tính

Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Không tiếp xúc

N/A

Điều khiển tốc độ không tải

ETCS-i

Van quay

Cảm biến gõ

Loại dẹt

Loại thông thường

Cảm biến Ô xy

2 cảm biến có sấy

←

Vòi phun

Loại 12 lỗ

←

16


1NZ-FE Engine


Hệ thống điều khiển động cơ
• Các cơ cấu chính của hệ thống điều khiển đông cơ

Bố trí chi tiết trên xe

Bố trí chi tiết trên động cơ

17


1NZ-FE Engine


Hệ thống điều khiển động cơ
• Khái quát các hệ thống chức năng chính

Hệ chức năng

Mô tả

EFI

L _ EFIvới cảm biến đo lưu lượng khí nạp dây sấy (MAF).
Hệ thống đk phun NL độc lập

ESA

Điều khiển đánh lửa sớm điện tử, hiệu chỉnh theo tiếng gõ
động cơ

ETCS-i

Bướm ga dẫn động bằng mô tơ điện do ECU đông cơ điều
khiển

VVT-i

Thay đổi tối ưu thời điểm mở của xu páp nạp theo trạng thái
động cơ

Điều khiển cắt điều
hòa

Điều khiển máy nén ON OFF  ON tùy thuộc và trạng thái
động cơ

Điều khiển quạt làm
mát

Điều khiển quạt làm mát 2 chế độ tùy vào nhiệt độ nước làm
mát và bộ điều khiển điều hòa

Điều khiển bơm
xăng

Điều khiển bơm hoạt động khi xe chạy bình thừờng
Cắt bơm xăng khi túi khí SRS bị kích hoạt

18

1NZ-FE Engine


Hệ thống điều khiển động cơ
• Khái quát các hệ thống chức năng chính

Hệ chức năng

Mô tả

Điều khiển sấy cảm biến ô xy

Duy trì nhiệt độ của cảm biến ô xy ở mức thích
hợp để cảm biến làm việc chính xác

Điều khiển khí bay hơi (HC)

ECU động cơ điều khiển dòng khí bay hơi trong bộ
lọc than hoạt tính phù hợp với trạng thái động cơ

Điều khiển máy Khởi động
(chức năng giữ máy khởi động)

Ngay khi xoay khóa điện tới vị trí Start và không
cần giữ chìa bằng tay, mô tơ khởi động sẽ tự
quay tới khi động cơ khởi động thành công

Chẩn đóan

Phát hiện hư hỏng trong hệ thống điện tử, lưu dữ
liệu, mã lỗi DTC và phát tín hiệu báo hư hỏng

An toàn

Khi phát hiện hư hỏng, ECU động cơ sẽ dừng hoặc
điều khiển động cơ với thông số mặc định trong
bộ nhớ

19


1NZ-FE Engine


Hệ thống điều khiển động cơ
• Điều khiển quạt làm mát 2 chế độ Hi và Low

[Conventional
[Vios
mới]
Type] +B
Rơ
FanleNo.
quạt
1
Relay
số 1
• Tín hiệu nhiệt độ

nước làm mát

M

Điện
Resister
trở

Công
A/C Switch
tắc A/C
Condition

A/C
Bộ khuyếch
Amplifier
đại điều hòa
A/C

Rơ
Fanle
No.
quạt2
Relay
số 2

• Water Temp. Signal
• Vehicle Speed Signal
• Engine Speed Signal

Engine
ECU
(ECM)
Engine
FANECU
(ECM)

A/C
Công
Pressure
tắc áp
suất
switch
A/C

20


1NZ-FE Engine


Hệ thống điều khiển động cơ
• Hệ thống thay đổi thời điểm của xu páp VVT-i

– Hệ thống VVT-i được thiết kế để điều khiển trục cam nạp
cho thời điểm đóng-mở xu páp một cách tối ưu phù hợp với
mọi trạng thái động cơ

Bội điều khiển
VVT-i

Van dầu
điều khiển
thời điểm
của trục
cam
Cảm biến
vị trí trục
khuỷu

Cảm biến vị trí trục cam

Cảm biến
nhiệt độ nước

Cảm
biến vị
trí bướm
ga

ECU động
cơ
Cảm
biến lưu
lượng
khí nạp

21


1NZ-FE Engine



Hệ thống điều khiển động cơ
• Hệ thống VVT-i
ECU động cơ sẽ tính ra thời điểm mở xu páp tối ưu
tương ứng với tín hiệu của các cảm biến sau:
[Engine ECU]
Cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến đo lưu lượng khí

Thời điểm
phối khí đích

Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến nhiệt độ nước

Điều khiển bằng
hệ số hiệu dụng
Lượng hiệu chỉnh

Cảm biến tốc độ xe
Cảm biến vị trí trục cam

Van dầu điều khiển
thời điểm trục cam

Thời điểm
phối khí thực

Thông tin

phản hồi

22


1NZ-FE Engine


Hệ thống điều khiển động cơ
• Hệ thống VVT-i

– Trạng thái hoạt động của VVT-i

Trạng thái hoạt động
Không tải/
Tải nhẹ

Thời điểm phối khí
IN
EX

EX
Tốc độ thấp/trung bình Làm sớm
Tải nặng
EX
Tốc độ cao
Tải nặng
Nhiệt độ thấp.
Khi khởi động/Dừng xe

Làm muộn
EX

IN
Làm sớm
IN

Tăng mô men đầu ra.
Cải thiện công suất phát.

IN
EX
IN
EX

Ổn định tốc độ không tải,
tính kinh tế nhiên liệu tốt hơn.
Tiết kiệm nhiên liệu
Cải thiện khí xả

IN

Tải trung bình

Hiệu quả

Ổn định không tải nhanh và tiết
kiệm nhiên liệu hơn.
Nâng cao tính khởi động

23


1NZ-FE Engine


Hệ thống điều khiển động cơ
• Hệ thống VVT-i

– Bộ điều khiển này gồm có phần vỏ được dẫn động bởi xích
cam và các bộ cánh van cùng với trục cam nạp.

[Động cơ dừng][Động cơ đang chạy]

Vỏ
Chốt định vị

Áp suất dầu

Cánh van
(Cố định với trục cam nạp)

24


1NZ-FE Engine


Hệ thống điều khiển động cơ
• Hệ thống VVT-i

– Van dầu điều khiển thời điểm của trục cam sẽ điều khiển vị
trí của trục van cấp dầu tương ứng với hệ số điều khiển
hiệu dụng từ ECU động cơ.
Tới bộ điều khiển VVT-i
(Phía mở sớm) (Phía mở muộn)

ECU
động cơ

Trục van cấp dầu

Xả
Pitton
Áp suất dầu
Coil

25


1NZ-FE Engine


Hệ thống điều khiển động cơ
• Hệ thống chân ga điện tử ETCS-i

– ECU điều khiển góc mở bướm ga tối ưu ở mọi chế độ dựa
trên các tín hiệu từ những cảm biến khác nhau
– Không còn van điều khiển chế độ không tải ISC
– Chế độ an toàn đảm bảo cho xe hoạt động khi có trục trặc

26


1NZ-FE Engine


Hệ thống điều khiển động cơ
• Hệ thống chân ga điện tử ETCS-i

– Cảm biến vị trí bàn đạp ga và vị trí bướm ga loại phần tử
Hall IC không tiếp xúc.
– Không thể kiểm tra các cảm biến này bằng phương pháp
thông thường

Bàn đạp chân ga và cảm biến

Mô tơ bướm ga

27