Nghiên cứu chế tạo mô hình đánh lửa điều khiển điện tử trên xe toyota

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Số: 12 /QĐ-ĐHNT

Khánh Hòa, ngày 09 tháng 03 năm 2018

QUYẾT ĐỊNH
Về việc giao đồ án tốt nghiệp cho sinh viên
HIỆU TRƢỞNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Căn cứ Quyết định số 100/QĐ-ĐHNT ngày 07/02/2018 của Hiệu trưởng Trường Đại học Nha
Trang về việc ban hành Quy định chức năng nhiệm vụ của các đơn vị ban hành;
Căn cứ Quyết định số 17/2014/VBHN-BGD-ĐT ngày 15/04/2014 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục
và Đào tạo ban hành Quy chế đào tạo đại học và cao đẳng hệ chính quy theo hệ thống tín chỉ;
Căn cứ Quyết định số 612/2009/QĐ-ĐHNT ngày 29/4/2009 của Hiệu trưởng trường Đại học
Nha Trang ban hành Quy định đào tạo đại học và cao đẳng hệ chính quy theo hệ thống tín chỉ tại
Trường Đại học Nha Trang;
Căn cứ Quyết định 74/2012/QĐ-ĐHNT ngày 07/2/2012 về việc sửa đổi, bổ sung một số điều
của Quy định đào tạo đại học và cao đẳng hệ chính quy theo hệ thống tín chỉ ban hành theo Quyết định
số 612/2009/QĐ-ĐHNT ngày 29/4/2009 của Hiệu trưởng Trường Đại học Nha Trang;
Căn cứ Quy định đào tạo đại học và cao đẳng hệ chính quy theo hệ thống tín chỉ của trường
Đại học Nha Trang, ban hành kèm theo Quyết định số 197/QĐ-ĐHNT ngày 28 tháng 02 năm 2013
của Hiệu trưởng trường Đại học Nha Trang;
Căn cứ Quyết định số 1204/QĐ-ĐHNT ngày 20/9/2012 của Hiệu trưởng trường Đại học Nha
Trang ban hành Quy định quản lý, tổ chức đào tạo trình độ đại học và cao đẳng hệ chính quy theo hệ
thống tín chỉ tại Trường Đại học Nha Trang;
Xét đề nghị của Trưởng Phòng Đào tạo và Trưởng Khoa Kỹ thuật Giao thông;
QUYẾT ĐỊNH:

Điều 1. Giao cho sinh viên: Hoàng Văn Hà
MSSV: 56136848
Lớp:56CNOT-2
và sinh viên: Nguyễn Văn Trung
MSSV: 56130794
Lớp: 56 CNOT-2
Khoá: 56
Ngành/Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô
Thực hiện đồ án tốt nghiệp:
Nội dung thực hiện:
1. Kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa
2. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống đánh lửa
3. Kết quả thử nghiệm
4. Kết luận
Nơi thực hiện: Nha Trang
Thời gian thực hiện: Từ ngày 12/03/2018 đến ngày 23/6/2018
Nộp báo cáo đồ án trước ngày: 14/07/2018 cho Bộ môn Kỹ thuật Ô tô.
Điều 2. Giảng viên ThS. Huỳnh Trọng Chƣơng hướng dẫn sinh viên thực hiện đồ án tốt
nghiệp theo Quy chế của Bộ Giáo dục & Đào tạo và Hướng dẫn thực hiện Quy chế của Trường.
Trưởng Bộ môn Kỹ thuật Ô tô định kỳ báo cáo Trưởng khoa việc thực hiện công tác tốt
nghiệp của sinh viên và giảng viên hướng dẫn được giao quản lý.
Sinh viên Hoàng Văn Hà và Nguyễn Văn Trung có trách nhiệm chấp hành đúng Quy chế
của Bộ Giáo dục & Đào tạo, Quy định của Trường và nơi thực tập trong quá trình làm công tác tốt
nghiệp, hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định.
Điều 3. Sinh viên có tên trong Điều 1, Giảng viên hướng dẫn và Trưởng bộ môn có tên trong
Điều 2 chịu trách nhiệm thi hành Quyết định này./.
TL.HIỆU TRƯỞNG

Nơi nhận:

- Như Điều 3;

TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

- Lưu VP Khoa.

i


TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo mô hình đánh lửa điều khiển điện tử trên
xe TOYOTA”
Giảng viên hƣớng dẫn: ThS. Huỳnh Trọng Chƣơng
Sinh viên đƣợc hƣớng dẫn: (1) Hoàng Văn Hà

MSSV: 56136848

(2) Nguyễn Văn Trung
Khóa: 56
Lần
KT
1
2
3

MSSV: 56130794

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

Ngày

Nội dung

Nhận xét của GVHD

Kiểm tra giữa tiến độ của Trƣởng Bộ môn
Ngày kiểm tra:
…………

Đánh giá công việc hoàn thành:……%:
Được tiếp tục:

Không tiếp tục:

Ký tên
……………..

4
5
6

Nhận xét chung:
………………………………………………………………………………..…
……………………………………………………………………………..……
…………………………………………………………………………...
Điểm hình thức:…./10
Đồng ý cho sinh viên:

Điểm nội dung:…./10

Được bảo vệ:

Điểm tổng kết:…./10

Không được bảo vệ:

Khánh Hòa, ngày…….tháng…….năm………
Cán bộ hƣớng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

ii


TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho cán bộ chấm phản biện)
1. Họ tên ngƣời chấm:…………………………………………………….
2. Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đồ án: (Sĩ số trong nhóm: 2)

(1) Hoàng Văn Hà

MSSV: 56136848

(2) Nguyễn Văn Trung

MSSV: 56130794

Lớp: 56.CNOT-2

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

3. Tên đề tài:“Nghiên cứu chế tạo mô hình đánh lửa điều khiển điện tử

trên xe TOYOTA”
4. Nhận xét
-

Hình thức:

............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
-

Nội dung:

............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
Điểm hình thức:…/10

Điểm nội dung:…/10

Điểm tổng kết:…/10

Đồng ý cho sinh viên:

Được bảo vệ:

Không được bảo vệ:

Khánh Hòa, ngày…….tháng………năm………..
Cán bộ chấm phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)
iii


TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
PHIẾU CHẤM CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ ĐỒ ÁN
(Dùng cho thành viên Hội đồng bảo vệ đồ án)
1. Họ tên thành viên Hội đồng:
...................................................................................................................................
Thư ký:

Chủ tịch:

Ủy viên:

2. Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo mô hình đánh lửa điều khiển điện tử trên
xe TOYOTA”
3. Họ tên sinh viên thực hiện:
(1) Hoàng Văn Hà
(2) Nguyễn Văn Trung

MSSV: 56136848
MSSV: 56130794

4. Ph n đánh giá và cho điểm của thành viên Hội đồng (theo thang điểm 10)
a) Hình thức, bố cục bài báo cáo (sạch, đẹp, cân đối giữa các
ph n,…)

………

b) Nội dung bản báo cáo (thể hiện mục tiêu, kết quả,…)

………

c) Trình bày (đ y đủ, ngắn gọn, lưu loát, không quá thời gian…)

………

d) Trả lời các câu hỏi của người chấm (đúng/sai)

………

đ) Trả lời các câu hỏi của thành viên hội đồng (đúng/sai)

………

e) Thái độ, cách ứng ử, mức độ tự tin

………

g) Nắm vững nội dung đề tài

……….

h) Nắm vững những vấn đề liên quan đề tài

……….

i) Tính sáng tạo khoa học của sinh viên

……….

Tổng cộng

……....

Điểm trung bình của các cột điểm trên:……./10 (làm tròn đến 1 số lẻ)
Cán bộ chấm điểm
(Ký và ghi rõ họ tên)
iv


MỤC LỤC
QUYẾT ĐỊNH ...................................................................................................... i
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP ...... ii
PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................... iii
PHIẾU CHẤM CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ ĐỒ ÁN ...................................... iv
MỤC LỤC ............................................................................................................ v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................ viii
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................... 1
Chƣơng 1. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
ĐÁNH LỬA ......................................................................................................... 2
1.1. Tổng quan về hệ thống đánh lửa cho động cơ ........................................... 2

1.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu ..................................................................................... 2
a. Nhiệm vụ .......................................................................................................... 2
b. Yêu cầu ............................................................................................................. 2
1.1.2. Sự phát triển của hệ thống đánh lửa trên ô tô........................................ 2
1.1.2.1. Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện ....................................................... 2
a. Sử dụng vít lửa cắt dòng sơ cấp ..................................................................... 2
a.1. Mạch điện ...................................................................................................... 2
a.2. Các kiểu đánh lửa sớm trong hệ thống đánh lửa bằng vít.......................... 3
b. Sử dụng cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp............................ 4
b.1. Mạch điện ...................................................................................................... 4
b.2. Sử dụng cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp............................ 5
b.2.1. Cảm biến điện từ ........................................................................................ 6
b.2.2. Cảm biến quang.......................................................................................... 8
b.3. Cảm biến Hall ............................................................................................... 9
c. Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử có bộ chia điện ....................... 9
1.1.2.2. Hệ thống đánh lửa điện tử điều khiển trực tiếp ................................ 10
1.2. Chọn hệ thống đánh lửa chế tạo mô hình ................................................ 11
1.2.1. Lựa chọn hệ thống đánh lửa để chế tạo mô hình ................................. 11
a. Các mô hình hiện có trong phòng thí nghiệm Bộ môn .............................. 11
a.1. Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện ............................................................ 11
v


a.1.1. Sử dụng vít lửa cắt dòng sơ cấp ................................................................ 11
a.1.2. Sử dụng các cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp................... 11
a.1.3. Điều khiển bằng ECU – Electronic Control Unit ..................................... 12
a.1.3.1. Động cơ trên xe FORD LASER ............................................................. 12
a.1.3.2. Động cơ trên xe TOYOTA ..................................................................... 12
b. Lựa chọn hệ thống đánh lửa để chế tạo mô hình ....................................... 13
1.2.2. Hệ thống đánh lửa điều khiển điện tử trên động cơ 2NZ – FE .......... 13

1.2.2.1. Mạch điện hệ thống đánh lửa.............................................................. 13
1.2.2.2. Nguyên lý hoạt động............................................................................. 24
Chƣơng 2. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG CƠ 2NZ-FE........................................................ 29
2.1. Các phƣơng án, phân tích và lựa chọn chế tạo ....................................... 29
2.1.1. Các phƣơng án ......................................................................................... 29
2.1.2. Phân tích và chọn phƣơng án................................................................. 29
2.2. Phân tích và lựa chọn thiết bị dựa trên sơ đồ mạch điện hệ thống đánh
lửa động cơ 2NZ-FE .......................................................................................... 30
2.2.1. Phân tích sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa trong động cơ 2NZ-FE
............................................................................................................................. 30
2.2.2. Lựa chọn thiết bị chế tạo mô hình ......................................................... 31
2.3. Đặc tính thiết bị .......................................................................................... 31
a. Cảm biến và đĩa cảm biến vị trí trục khuỷu ............................................... 31
b. Cảm biến và đĩa cảm biến vị trí trục cam................................................... 31
c. ECM ................................................................................................................ 32
d. Cuộn đánh lửa (bôbin).................................................................................. 32
e. Bugi ................................................................................................................. 32
f. Khóa điện ........................................................................................................ 33
2.4. Thiết kế, chế tạo mô hình .......................................................................... 33
2.4.1. Bố trí thiết bị ............................................................................................ 33
2.4.2. Chế tạo mô hình....................................................................................... 37
2.4.2.1. Chế tạo giá đỡ thiết bị mô hình ........................................................... 37
a. Chọn vật liệu .................................................................................................. 37
b. Gia công giá đỡ .............................................................................................. 37
vi


2.4.2.2. Mô hình đƣợc lắp đặt ........................................................................... 39
2.5. Đấu dây điện trên mô hình ........................................................................ 40

2.6. Các yêu cầu và hƣớng dẫn khi sử dụng mô hình .................................... 40
a. Yêu cầu trƣớc khi sử dụng mô hình ............................................................ 40
b. Hƣớng dẫn khởi động mô hình .................................................................... 40
2.7. Những bài thực hành trên mô hình .......................................................... 41
2.7.1. Bài thực hành về cấu tạo ........................................................................ 41
2.7.2. Bài thực hành tìm nguyên nhân hƣ hỏng (phƣơng pháp đánh Pan) . 43
Chƣơng 3. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM ........................................................... 45
Chƣơng 4. KẾT LUẬN ..................................................................................... 47
4.1. Kết luận ....................................................................................................... 47
4.2. Đề xuất ......................................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 48

vii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa sử dụng vít................................... 3
Hình 1.2: Cấu tạo bộ đánh lửa sớm bằng ly tâm .................................................. 3
Hình 1.3: Cấu tạo bộ đánh lửa sớm bằng chân không ......................................... 4
Hình 1.4: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điều khiển ...... 5
Hình 1.5: Cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên .......................................... 6
Hình 1.6: Vị trí tương đối của rotor với cuộn nhận tín hiệu ................................ 7
Hình 1.7: Sơ đồ cảm biến điện từ loại nam chân quay cho loại động cơ 8 xylanh
............................................................................................................................... 7
Hình 1.8: Nguyên lý làm việc cảm biến quang ..................................................... 8
Hình 1.9: Hiệu ứng Hall ....................................................................................... 9
Hình 1.10: Nguyên lý làm việc của cảm biến Hall ............................................... 9
Hình 1.11: Sơ đồ mạch điện trong hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử ... 9
Sơ đồ mạch điện trong hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử có bộ chia
điện được thể hiện trên hình 1.11. ....................................................................... 10

Hình 1.12: Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện tử trực tiếp (DIS) .............................. 10
Hình 1.13a: Mô hình đánh lửa có bộ chia điện sử dụng vít lửa ......................... 11
Hình 1.13b: Mô hình đánh lửa có bộ chia điện sử dụng các cảm biến điều khiển
transistor cắt dòng sơ cấp. .................................................................................. 11
Hình 1.13c: Mô hình đánh lửa có bộ chia điện điều khiển bằng điện tử trên xe
Ford Laser. .......................................................................................................... 12
Hình 1.13d: Mô hình đánh lửa có bộ chia điện điều khiển bằng điện tử trên xe
Toyota .................................................................................................................. 12
Hình 1.14: Sơ đồ mạch đánh lửa trên động cơ 2NZ-FE..................................... 13
Hình 1.15: Sơ đồ cấu tạo và mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu.................... 14
Hình 1.16: Sơ đồ cấu tạo và mạch điện của cảm biến vị trí trục cam................ 15
Hình 1.17: Sơ đồ cảm biến cánh bướm ga loại biến trở..................................... 16
Hình 1.18: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga. ....................................... 16
Hình 1.19: Sơ đồ cấu tạo cảm biến kích nổ. ....................................................... 17
Hình 1.20: Đồ thị biểu diễn tần số kích nổ. ........................................................ 17
Hình 1.21: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát ......................................... 18
Hình 1.22: Sơ đồ điện của IC đánh lửa bôbin đơn. ............................................ 19
viii


Hình 1.23: Kết cấu bôbin có IC đánh lửa ........................................................... 22
Hình 1.24: Kết cấu bugi đầu dài dùng trên động cơ 2NZ-FE ............................ 23
Hình 1.25: Sơ đồ tín hiệu IGT tại thời điểm đánh lửa ban đầu. ......................... 24
Hình 1.26: Sơ đồ tín hiệu IGT thời điểm đánh lửa sau khi khởi động................ 25
Hình 1.27: Góc đánh lửa sớm thực tế. ................................................................ 25
Hình 1.28: Sơ đồ hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm của động cơ. ............................ 27
Hình 2.1: Sơ đồ mạch đánh lửa trên động cơ 2NZ-FE. ...................................... 30
Hình 2.2. Cảm biến và đĩa cảm biến vị trí trục khuỷu ........................................ 31
Hình 2.3. Cảm biến và đĩa cảm biến vị trí trục cam ........................................... 31
Hình 2.4: Hình ảnh ECU..................................................................................... 32

Hình 2.5: Cuộn đánh lửa trên mô hình ............................................................... 32
Hình 2.6: Bugi trên mô hình ............................................................................... 32
Hình 2.7: Khóa điện dùng trên mô hình. ............................................................ 33
Hình 2.8: Sơ đồ bố trí sơ bộ. ............................................................................... 33
Hình 2.9: Sơ đồ bố trí các thiết bị trên mô hình. ................................................ 34
Hình 2.10: Kích thước ECU. ............................................................................... 35
Hình 2.11: Kích thước cuộn đánh lửa lắp trên sa bàn. ...................................... 35
Hình 2.12: Kích thước các nút đánh ban lắp trên sa bàn. .................................. 36
Hình 2.13: Kích thước cảm biến và đĩa cảm biến trục cam lắp trên sa bàn. ..... 36
Hình 2.14: Kích thước cảm biến và đĩa cảm biến trục cam lắp trên sa bàn. ..... 37
Hình 2.15: Sơ đồ gia công các thiết bị trong lần 1. ............................................ 38
Hình 2.16: Sơ đồ gia công các chi tiết còn lại .................................................... 39
Hình 2.17: Giá đỡ sau khi lắp đặt các chi tiết xong ........................................... 39
Hình 2.18: Sơ đồ đấu dây điện trên mô hình ...................................................... 40
Hình 2.19: Các chân tín hiệu ECU ..................................................................... 41
Hình 2.20: Các chân tín hiệu của cuộn đánh lửa ............................................... 41
Hình 2.21: Các chân tín hiệu của cảm biến vị trí trục cam ................................ 42
Hình 2.22: Các chân tín hiệu của cảm biến vị trí trục khuỷu ............................. 42
Hình 2.23: Kiểm tra cảm biến bằng đồng hồ đo Volt ......................................... 42
Hình 2.24: Phương pháp kiểm tra thông mạch trên mô hình ............................. 43
Hình 3.25: Mô hình hệ thống đánh lửa điện tử trực tiếp động cơ 2NZ-FE của xe
TOYOTA VIOS 2006. .......................................................................................... 45
ix


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Giá trị nguồn điện áp cung cấp cho ECU .............................. 43
Bảng 3.1. kết quả thử nghiệm đánh lỗi các chân tín hiệu của mô hình 46

x

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học – kỹ thuật, ngành ô
tô đang có những bước tiến vượt trội trong việc nghiên cứu chế tạo và sản xuất ô
tô. Đưa ô tô trở thành một phương tiện giao thông đi lại quan trọng đối với sự
phát triển của nền kinh tế - xã hội hiện nay. Lịch sử ra đời và sự phát triển của ô
tô trải qua nhiều năm tháng với những thăng tr m để tiến tới sự hoàn thiện và
tiện nghi trong việc nâng cao công suất động cơ, tăng tính kinh tế nhiên liệu,
giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đảm bảo an toàn,...các hãng e đã áp dụng các
tiến bộ khoa học vào những chiếc xe của mình như điều khiển điện tử, công
nghệ nano,..Từ đó, cho ra đời những hệ thống hiện đại.
Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chuyên ngành “Công nghệ kỹ thuật
ô tô” tại trường Đại học Nha Trang, chúng em được Khoa tin tưởng và giao cho
đề tài tốt nghiệp “Chế tạo mô hình đánh lửa điều khiển điện tử trên xe
TOYOTA”. Đây là đề tài rất thiết thực giúp cho chúng em có cái nhìn cụ thể và
sâu sắc hơn về hệ thống đánh lửa điện tử, từ đó có thể đưa ra giải pháp về các
vấn đề hư hỏng thường gặp ở hệ thống đánh lửa này.
Trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp, do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh
nghiệm chưa nhiều nên không tránh khỏi được những thiếu sót. Chúng em kính
mong quý Th y Cô chỉ bảo và đóng góp ý kiến thêm để đề tài của chúng em
được đ y đủ và hoàn thiện hơn.
Qua đây, cho chúng em kính gửi lời cảm ơn chân thành đến các quý Th y
Cô giáo trong khoa Kỹ Thuật Giao Thông, đặc biệt là th y ThS. Huỳnh Trọng
Chương đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài.
Chúng em xin trân trọng cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Hoàng Văn Hà

1

Nguyễn Văn Trung


Chƣơng 1. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
ĐÁNH LỬA
1.1. Tổng quan về hệ thống đánh lửa cho động cơ
1.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu
a. Nhiệm vụ
Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến dòng điện một chiều thấp áp (12V, 24V)
thành các ung điện cao áp (15 kV – 40 kV). Các ung điện thế cao áp này được
phân bố đến bugi của các ylanh đúng thời điểm để tạo tia lửa điện cao thế đốt
cháy hòa khí và phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ.
Ngoài ra, hệ thống đánh lửa còn dùng để hỗ trợ khởi động động cơ được dễ dàng
hơn ở nhiệt độ thấp.
b. Yêu cầu
Để hệ thống đánh lửa hoạt động tốt c n phải bảo đảm các yếu tố sau:
- Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động thứ cấp đủ lớn để phóng điện
qua khe hở bugi trong tất cả chế độ làm việc của động cơ;
- Tia lửa trên bugi phải có đủ năng lượng và thời gian phóng để sự cháy bắt
đ u;
- Thời điểm đánh lửa phải tương ứng với góc đánh lửa sớm phù hợp và chính
xác theo từng chế độ hoạt động của động cơ;
- Sự mài mòn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép;
- Kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng và sửa chữa;
- Hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt và tin cậy trong điều kiện nhiệt độ cao
và độ rung xóc lớn.
1.1.2. Sự phát triển của hệ thống đánh lửa trên ô tô
1.1.2.1. Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện

a. Sử dụng vít lửa cắt dòng sơ cấp
a.1. Mạch điện
Trên hình 1.1 thể hiện sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa sử dụng vít.
2


Kiểu hệ thống đánh lửa này có cấu tạo cơ bản nhất. Trong kiểu hệ thống đánh
lửa này, dòng sơ cấp và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng cơ. Dòng sơ
cấp của bôbin được điều khiển cho chạy ngắt quãng qua tiếp điểm của vít lửa.
Bộ chia điện sẽ phân phối điện cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi.

Hình 1.1: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa sử dụng vít

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này tiếp điểm của vít lửa c n được điều chỉnh
thường xuyên hoặc thay thế. Một điện trở phụ được sử dụng để giảm số vòng
dây của cuộn sơ cấp, cải thiện đặc tính tăng trưởng dòng của cuộn sơ cấp và
giảm đến mức thấp nhất sự giảm áp của cuộn thứ cấp ở tốc độ cao.
a.2. Các kiểu đánh lửa sớm trong hệ thống đánh lửa bằng vít
Hệ thống đánh lửa bằng vít sử dụng bộ điều chỉnh đánh lửa sớm ly tâm và
chân không để điều khiển thời điểm đánh lửa.
Bộ điều chỉnh góc đánh lửa kiểu ly tâm: Tên gọi đ y đủ là bộ điều chỉnh góc
đánh lửa sớm theo số vòng quay kiểu ly tâm được thể hiện trên hình 1.2. Bộ điều
chỉnh này làm việc tự động tùy thuộc vào tốc độ động cơ.

Hình 1.2: Cấu tạo bộ đánh lửa sớm bằng ly tâm

3


Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm bằng ly tâm cấu tạo gồm hai quả văng liên

kết bằng khớp bản lề với mâm. Khi tốc độ động cơ tăng, trục quay nhanh và các
quả văng bị văng ra phía ngoài do lực ly tâm lớn. Khi đó, các chốt trượt trong
các rãnh iên đòn dẫn quay và oay cam đi một góc theo chiều quay của trục
cam. Cam oay đi một góc đưa tiếp điểm động mở sớm hơn, thực hiện dịch
chuyển thời điểm đánh lửa sớm. Ngược lại, khi tốc độ động cơ giảm, trục quay
chậm, lực ly tâm trên các quả văng nhỏ, các lò xo kéo quả văng vào tâm. Đòn và
cam oay ngược chiều quay của cam thực hiện giảm góc đánh lửa sớm.
Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm bằng chân không
Có nhiệm vụ điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo chế độ tải trọng của động cơ.
Cấu tạo bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm bằng chân không được thể hiện trên
hình 1.3. Nguyên lý làm việc của nó dựa trên độ chênh áp suất (độ chân không)
để tạo lực làm xoay mâm tiếp điểm đi một góc đối với cam điều khiển đánh lửa.

Hình 1.3: Cấu tạo bộ đánh lửa sớm bằng chân không

Khi tải của động cơ nhỏ, bướm ga mở nhỏ, hỗn hợp khí hòa trộn không tốt và
c n đánh lửa sớm. Độ chân không ở họng hút động cơ và ở buồng bên trái màng
lớn, kéo màng và thanh kéo về phía bên phải, thực hiện đánh lửa sớm hơn khi tải
trọng động cơ lớn (chế độ đã điều chỉnh). Khi bướm ga mở lớn, độ chân không
tại họng hút động cơ giảm, màng bị lò o đẩy về phía bên trái, thanh kéo đưa
mâm tiếp điểm trở về vị trí ban đ u.
b. Sử dụng cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp
b.1. Mạch điện
4


Trong kiểu hệ thống đánh lửa này transistor điều khiển dòng sơ cấp, để nó
chạy một cách gián đoạn theo đúng các tín hiệu điện được phát ra từ bộ phát tín
hiệu.
Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điều khiển transistor cắt

dòng sơ cấp được thể hiện trên hình 1.4.
Bộ phát tín hiệu này chính là một cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên
được lắp ngay trong bộ chia điện. Cảm biến này sẽ điều khiển trạng thái của
transistor công suất qua mạch khuếch đại trong IC đánh lửa (Igniter) để đóng
ngắt dòng điện qua cuộn sơ cấp.
Thông thường, trong hệ thống đánh lửa thì thường dùng cảm biến Hall, cảm
biến điện từ, cảm biến quang, cảm biến từ trở. Trong đó, ba loại cảm biến đ u là
phổ biến nhất.

Hình 1.4: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điều khiển
transistor cắt dòng sơ cấp
1. Accu; 2. Khóa điện; 3. Bôbin; 4. Transistor; 5. Bộ chia điện;
6. Cảm biến điện từ; 7. Bugi

b.2. Sử dụng cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp
Cảm biến sử dụng trong điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp trên hệ thống
đánh lửa của ô tô có 3 loại
- Cảm biến điện từ;
5


- Cảm biến quang;
- Cảm biến Hall.
b.2.1. Cảm biến điện từ
Có hai loại là cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên và cảm biến điện từ
loại nam châm quay.
- Cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên
Sơ đồ cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên trong điều khiển transistor
cắt dòng sơ cấp của hệ thống đánh lửa có bộ chia điện được thể hiện ở hình dưới
đây (hình 1.5).

Hình 1.5: Cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên

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 vĩnh cữu. Cuộn dây và lõi sắt được đặt đối diện với các răng
cảm biến rotor và được cố định trên vỏ delco. Khi rotor quay, các răng cảm biến
sẽ l n lượt tiến lại g n và lùi ra xa cuộn dây.
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. Khi rotor
đi a ra lõi thép, từ thông qua lõi thép giảm d n và sức điện động xuất hiện trong
cuộn dây cảm biến có chiều ngược lại. Hiệu điện thế sinh ra ở hai đ u dây cuộn
cảm biến phụ thuộc vào tốc độ của động cơ.

6


Ở chế độ khởi động, sức điện động phát ra chỉ vào khoảng 0,5V. Ở tốc độ cao
nó có thể lên đến vài chục volt.
Hình 1.6 thể hiện vị trí tương đối của rotor với cuộn nhận tín hiệu ở những vị
trí khác nhau.
Cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên có ưu điểm là rất bền, xung tín
hiệu có dạng nhọn nên ít ảnh hưởng đến sự sai lệch về thời điểm đánh lửa. Tuy
nhiên, ung điện áp ra ở chế độ khởi động nhỏ, vì vậy ở đ u vào của Igniter phải
sử dụng transistor có độ nhạy cao và phải chống nhiễu cho dây tín hiệu.

Hình 1.6: Vị trí tương đối của rotor với cuộn nhận tín hiệu

- Cảm biến điện từ loại nam châm quay
Sơ đồ cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên trong điều khiển transistor

cắt dòng sơ cấp của hệ thống đánh lửa có bộ chia điện được thể hiện ở hình dưới
đây (hình 1.7).

Hình 1.7: Sơ đồ cảm biến điện từ loại nam chân quay cho loại động cơ 8 xylanh
1. Rôto nam châm ; 2. Lõi thép từ; 3. Cuộn dây cảm biến

7


Nam châm được gắn trên rotor, còn cuộn dây cảm biến được quấn quanh một
lõi thép và cố định trên vỏ delco. Khi nam châm quay, từ trường xuyên qua cuộn
dây biến thiên tạo nên một sức điện động sinh ra trong cuộn dây. Do từ trường
qua cuộn dây đổi dấu nên sức điện động sinh ra trong cuộn dây lớn.
b.2.2. Cảm biến quang
Cảm biến quang bao gồm hai loại khác nhau chủ yếu ở ph n tử cảm quang:
- Loại sử dụng một cặp LED – photo transistor;
- Loại sử dụng một cặp LED – photo diode.
Ph n tử phát quang (LED – Lighting Emision Diode) và ph n tử cảm quang
(photo transistor hoặc photo diode) được đặt trong delco. Đĩa cảm biến được gắn
vào trục của delco và có số rãnh tương ứng với số ylanh động cơ.
Điểm đặc biệt của hai loại ph n tử cảm quang này là khi có dòng ánh sáng
chiếu vào, nó sẽ trở nên dẫn điện và ngược lại, khi không có dòng ánh sáng nó
sẽ không dẫn điện. Độ dẫn điện của chúng phụ thuộc vào cường độ dòng ánh
sáng và hiệu điện thế giữa hai đ u của ph n tử cảm quang.
Sơ đồ cảm biến quang điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp trong hệ thống
đánh lửa có bộ chia điện được thể hiện trên hình 1.8.

Hình 1.8: Nguyên lý làm việc cảm biến quang

Khi đĩa cảm biến quay, dòng ánh sáng phát ra từ đèn LED sẽ bị ngắt quãng

làm ph n tử cảm quang dẫn ngắt liên tục, tạo ra các ung vuông dùng làm tín
hiệu điều khiển đánh lửa.
8


b.3. Cảm biến Hall
Sơ đồ cảm biến Hall điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp trong hệ thống đánh
lửa có bộ chia điện được thể hiện trên hình 1.9.

Hình 1.9: Hiệu ứng Hall

Cảm biến Hall được đặt trong delco, gồm một rôto bằng thép có các cánh
chắn và các cửa sổ cách đều nhau gắn trên trục của delco. Số cánh chắn sẽ tương
ứng với số xylanh của động cơ. Khi rotor quay, các cánh chắn sẽ l n lượt xen
vào khe hở giữa nam châm và IC Hall (hình 1.10).

Hình 1.10: Nguyên lý làm việc của cảm biến Hall

c. Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử có bộ chia điện

Hình 1.11: Sơ đồ mạch điện trong hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử
có bộ chia điện

9


Sơ đồ mạch điện trong hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử có bộ chia điện được
thể hiện trên hình 1.11.

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này không sử dụng bộ đánh lửa sớm chân không và

ly tâm. Thay vào đó, bộ điều khiển điện tử (ECU) có chức năng sẽ điều khiển góc
đánh lửa sớm một cách lý tưởng nhất phù hợp với từng chế độ hoạt động của động
cơ.
1.1.2.2. Hệ thống đánh lửa điện tử điều khiển trực tiếp
(Direct Ignition System – DIS)
Sơ đồ hệ thống đánh lửa điều khiển điện tử trực tiếp (DIS) được thể hiện trên
hình 1.12.

Hình 1.12: Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện tử trực tiếp (DIS)

Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp, bộ chia điện không còn được sử dụng nữa.
Thay vào đó, hệ thống DIS cung cấp mỗi bôbin cho một bugi đánh lửa độc lập
cho mỗi xylanh hoặc có thể dùng mỗi bôbin cho từng cặp bugi đánh lửa. Vì hệ
thống này không c n 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). 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
10


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 ác cao hơn và không c n phải đặt lại thời điểm đánh lửa. Kết quả là hệ
thống này giúp cải thiện tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất phát ra.
1.2. Chọn hệ thống đánh lửa chế tạo mô hình
1.2.1. Lựa chọn hệ thống đánh lửa để chế tạo mô hình

a. Các mô hình hiện có trong phòng thí nghiệm Bộ môn
a.1. Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện
a.1.1. Sử dụng vít lửa cắt dòng sơ cấp
Mô hình đánh lửa có bộ chia điện - sử dụng vít lửa cắt dòng sơ cấp (hình 1.13a)

Hình 1.13a: Mô hình đánh lửa có bộ chia điện sử dụng vít lửa

a.1.2. Sử dụng các cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp

Hình 1.13b: Mô hình đánh lửa có bộ chia điện sử dụng các cảm biến điều khiển
transistor cắt dòng sơ cấp.

Mô hình đánh lửa có bộ chia điện - sử dụng các cảm biến điều khiển transistor
cắt dòng sơ cấp (hình 1.13b)
11


a.1.3. Điều khiển bằng ECU – Electronic Control Unit
a.1.3.1. Động cơ trên xe FORD LASER
Mô hình đánh lửa có bộ chia điện - điều khiển bằng ECU trên động cơ xe FORD
LASER được thể hiện trên hình 1.13c

Hình 1.13c: Mô hình đánh lửa có bộ chia điện điều khiển bằng điện tử trên xe Ford
Laser.

a.1.3.2. Động cơ trên xe TOYOTA
Mô hình đánh lửa có bộ chia điện - điều khiển bằng ECU trên động cơ xe
TOYOTA được thể hiện trên hình 1.13d

Hình 1.13d: Mô hình đánh lửa có bộ chia điện điều khiển bằng điện tử trên xe Toyota

12


b. Lựa chọn hệ thống đánh lửa để chế tạo mô hình
Phòng thí nghiệm Bộ môn Kỹ thuật Ô tô đã có các mô như:
- Mô hình đánh lửa có bộ chia điện sử dụng vít lửa;
- Mô hình đánh lửa có bộ chia điện sử dụng các cảm biến điều khiển transistor
cắt dòng sơ cấp;
- Mô hình đánh lửa có bộ chia điện lửa điều khiển bằng điện tử.
Như vậy, trong phòng thí nghiệm Bộ môn Kỹ thuật Ô tô chưa có “Hệ thống
đánh lửa điều khiển bằng điện tử trực tiếp”.
Nên, chọn “hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử trực tiếp trên động
cơ 2NZ - FE” trên xe TOYOTA VIOS 2006 để chế tạo.
1.2.2. Hệ thống đánh lửa điều khiển điện tử trên động cơ 2NZ – FE
1.2.2.1. Mạch điện hệ thống đánh lửa
Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa được thể hiện trên hình 1.14.

Hình 1.14: Sơ đồ mạch đánh lửa trên động cơ 2NZ-FE.

13


- Accu
Accu có nhiệm vụ cung cấp dòng điện một chiều, điện áp 12V đến ECM và
bôbin đánh lửa. Có hai loại accu để cung cấp điện là accu axit và accu kiềm,
nhưng thông dụng nhất là accu axit vì so với accu kiềm nó có sức điện động của
mỗi cặp bản cực cao hơn, có điện trở nhỏ hơn.
- Khóa điện
Khóa điện có chức năng đóng mở dòng điện từ accu đi đến các thiết bị tải điện

và bảo vệ mạch điện. Ngoài ra khóa điện còn có chức năng khởi động động cơ.
- Các cảm biến tạo tín hiệu
+ Cảm biến vị trí trục khuỷu - NE (vòng quay động cơ)
Đĩa tạo tín hiệu Ne được làm liền với puly trục khuỷu và có 34 răng.
Chuyển động quay của đĩa tạo tín hiệu sẽ làm thay đổi khe hở không khí giữa
các răng của đĩa và cuộn nhận tín hiệu Ne, điều đó tạo ra tín hiệu Ne.
ECU sẽ ác định khoảng thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản
dựa vào tín hiệu này. Khi răng càng ra a cực nam châm thì khe hở không khí
càng lớn nên từ trở cao, do đó từ trường yếu đi. Tại vị trí đối diện, khe hở nhỏ
nên từ trường mạnh, tức là có đường sức từ cắt ngang, trong cuộn dây sẽ xuất
hiện một dòng điện xoay chiều, đường sức từ qua nó càng nhiều thì dòng điện
phát sinh càng lớn.
Sơ đồ cấu tạo và mạch điện của cảm biến vị trí trục khuỷu được thể hiện như
trên hình 1.15.

Hình 1.15: Sơ đồ cấu tạo và mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu.
1. Cuộn dây;
4. Giắc cắm;

2. Thân cảm biến;;
5. Roto tín hiệu;

14

3. Lớp cách điện;
6. Cuộn dây cảm biến.


Tín hiệu sinh ra thay đổi theo vị trí của răng, nó được ECU đọc ung điện thế
sinh ra. Nhờ đó mà ECU nhận biết vị trí trục khuỷu và tốc độ động cơ.

Loại tín hiệu Ne này có thể nhận biết được cả tốc độ động cơ và góc quay trục
khuỷu tại vị trí răng thiếu của đĩa tạo tín hiệu nhưng không ác định được điểm
chết trên của piston ở kỳ nén hay kỳ thải.
+ Cảm biến vị trí trục cam - G
Đĩa tạo tín hiệu G được làm liền với puly trục cam và có 4 răng tương ứng với
4 xylanh. Chuyển động quay của đĩa tạo tín hiệu sẽ làm thay đổi khe hở không
khí giữa các răng của đĩa và cuộn nhận tín hiệu G, điều đó tạo ra tín hiệu G. Tín
hiệu G được gửi đến ECU giúp ECU ác định xylanh nào đang ở kỳ nổ, hệ
thống máy tính trên xe sẽ so sánh vị trí quay của trục cam so với trục khuỷu
thông qua cảm biến vị trí trục cam. ECU sẽ dùng thông tin này để điều khiển
thời điểm đánh lửa. Vì vậy, cảm biến này ảnh hưởng đến các yếu tố như tiết
kiệm nhiên liệu, kiểm soát lượng khí thải và công suất động cơ.
Có hai loại cảm biến đó là loại điện từ và Hall. Cả hai loại trên đều truyền tín
hiệu điện áp đến ECU động cơ. Loại cảm biến điện từ sẽ tạo ra xung có dạng
hình sin còn loại Hall sẽ tạo ra xung vuông.
Sơ đồ cấu tạo và mạch điện của cảm biến trục cam được thể hiện như trên
hình sau (hình 1.16).

Hình 1.16: Sơ đồ cấu tạo và mạch điện của cảm biến vị trí trục cam.

+ Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle position sensor)
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp ở trên trục cánh bướm ga. Cảm biến này đóng
vai trò chuyển vị trí góc mở cánh bướm ga thành tín hiệu điện thế gửi đến ECU.
15