điều khiển động cơ YARIS

TRƯỜNG ĐH TRẦN ĐẠI NGHĨA

LÊ QUỐC DŨNG
KHÓA 05
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT Ô TÔ

NGHIÊN CỨU KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ 1SZ-FE TRÊN XE TOYOTA YARIS

NĂM 2019
NĂM 2019


TRƯỜNG ĐH TRẦN ĐẠI NGHĨA

LÊ QUỐC DŨNG
KHÓA 05
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT Ô TÔ
MÃ NGÀNH: 52510205

NGHIÊN CỨU KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ 1SZ-FE TRÊN XE TOYOTA YARIS

Giáo viên hướng dẫn: Đại úy, Thạc sĩ Nguyễn Hồng Quang.

NĂM 2019


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I.
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ..................................................................... 2
1.1.Tổng quan về xe Toyota Yaris. ................................................................................ 2
1.2.Thông số kĩ thuật ..................................................................................................... 3
1.3.Động cơ 1SZ-FE. ..................................................................................................... 3
1.4.Tổng quan về hệ thống điện trên xe Toyota Yaris . ................................................. 4
1.4.1. Hệ thống cung cấp điện. .................................................................................. 4
1.4.2. Hệ thống đánh lửa. ........................................................................................... 4
1.4.3. Hệ thống cung cấp nhiên liệu. ......................................................................... 5
1.4.4. Phạm vi nghiên cứu. ........................................................................................ 5
1.4.5. Mục đích, ý nghĩa đề tài................................................................................... 5
CHƯƠNG II
CƠ SỞ LÍ THUYẾT.......................................................................................................... 7
2.1 Hệ thống cung cấp điện. ........................................................................................... 7
2.1.1. Nhiệm vụ. ......................................................................................................... 7
2.1.2. Yêu cầu. ........................................................................................................... 7
2.1.3. Các thiết bị chính. ............................................................................................ 7
2.2.Hệ thống đánh lửa. ................................................................................................. 11
2.2.1. Nhiệm vụ. ....................................................................................................... 11
2.2.2. Yêu cầu. ......................................................................................................... 11
2.2.3. Phân loại......................................................................................................... 12
2.2.4. Các thiết bị chính. .......................................................................................... 13
2.3.Hệ thống cung cấp nhiên liệu................................................................................. 13
2.3.1. Nhiệm vụ. ....................................................................................................... 13
2.3.2. Yêu cầu. ......................................................................................................... 13

2.3.3. Các thiết bị chính. .......................................................................................... 14
CHƯƠNG III.
HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ TRÊN XE TOYOTA YARIS....................................... 17
3.1 Hệ thống cung cấp điện. ......................................................................................... 17
3.1.1. Ắc quy. ........................................................................................................... 17
3.1.2. Máy phát điện. ............................................................................................... 18
3.2.Hệ thống cảm biến và tín hiệu đầu vào. ................................................................. 21


3.2.1. Cảm biến tốc độ động cơ (NE) và cảm biến vị trí Piston (TDC). ................. 21
3.2.2. Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt. .................................................. 22
3.2.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát(Coolant Water Temperature Sensor). ...... 25
3.2.4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp ( Intake Air Temperature Sensor). ...................... 26
3.2.5. Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle position sensor) loại tuyến tính. ............. 27
3.2.6. Cảm biến oxy. ................................................................................................ 27
3.2.7. Cảm biến vị trí trục cam. ............................................................................... 30
3.2.8. Cảm biến vị trí trục khuỷu. ............................................................................ 31
3.2.9. Góc đánh lửa sớm. ......................................................................................... 32
3.2.10.Thời gian mở kim phun. ................................................................................ 36
3.2.11.Van không tải................................................................................................. 36
3.3.Các cơ cấu chấp hành............................................................................................. 38
3.3.1. Hệ thống EFI ( phun nhiên liệu điện tử). ....................................................... 38
3.3.2. Hệ thống đánh lửa trực tiếp. .......................................................................... 47
3.3.3. Hệ thống ESA ( đánh lửa sớm bằng điện tử). ................................................ 49
3.4.Điều khiển ECU. .................................................................................................... 56
CHƯƠNG IV
HƯ HỎNG VÀ BÃO DƯỠNG HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ . ................................. 60
4.1 Hệ thống cung cấp điện. ......................................................................................... 60
4.1.1. Ắc quy. ........................................................................................................... 60
4.1.2. Các hư hỏng của máy phát điện. .................................................................... 62

4.2.Hệ thống cảm biến và tín hiệu đầu vào. ................................................................. 64
4.3.Hệ thống đánh lửa. ................................................................................................. 67
4.3.1. Kiểm tra Bobin. .............................................................................................. 67
4.3.2. Kiểm tra bugi. ................................................................................................ 67
4.3.3. Kiểm tra dây cao áp. ...................................................................................... 67
4.3.4. Kiểm tra tín hiệu IGT. .................................................................................... 68
4.4.Hệ thống cung cấp nhiên liệu................................................................................. 68
4.4.1. Bơm xăng. ...................................................................................................... 68
4.4.2. Kiểm tra lưu lượng phun. ............................................................................... 71
CHƯƠNG IV
PHẦN KẾT LUẬN ......................................................................................................... 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO. .............................................................................................. 73


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật cũng như
những tiến bộ vượt bật trong đời sống xã hội, nhu cầu về đi lại, vận chuyển của
con người cũng tăng lên rất nhiều. Nhắc đến lĩnh vực giao thông vận tải, người ta
không thể không nghỉ ngay đến lĩnh vực vận tải đường bộ, là loại hình giao
thông được phát triển khá sớm
Đối với Việt Nam, là một nước đang phát triển, lĩnh vực giao thông vận tải
đóng vai trò mấu chốt trong sự phát triển về mọi mặt.Với mức độ phát triển của
nước ta hiện nay, giao thông vận tải đườn bộ vẫn chiếm vị thế quan trong nhất
trong lĩnh vực giao thông vận tải, với hình thức vận tải ô tô là chủ yếu.
Ô tô trở nên thông dụng hơn với người Việt Nam, từ các tập đoàn vận tải
lớn của các doanh nghiệp, cơ quan xí nghiệp và cả những gia đình cá nhân đều có
thể sử dụng ô tô. Với mức độ sử dụng ô tô hiện nay, cũng như khối lượng ô tô
tiêu thụ ở thị trường nước ta như hiện nay yêu cầu một số lượng lớn những kĩ
thuật viên, kĩ sư ô tô. Việc hiểu và nắm rõ về cách sử dụng khai thác, bão dưỡng,
sữa chửa là những yếu tố cần thiết và quan trọng đối với những sinh viên ngành

công nghệ ô tô. Đề tài “ NGHIÊN CỨU KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN ĐỘNG CƠ 1SZ-FE TRÊN XE TOYOTA YARIS”. Đây là một đề tài bổ
ích mang tính thiết thực, giúp cho em hiểu nhiều hơn về các chi tiết, các hệ thống
điều khiển của động cơ ô tô
Trong quá trình tìm hiểu em đã được sự quan tâm chỉ dẫn, sự giúp đỡ nhiệt
tình của Thầy Nguyễn Hồng Quang. Tuy vậy nhưng không thể tránh những hạn
chế , thiếu sót trong quá trình tìm hiểu khai thác. Để hoàn thành tốt, khắc phục
được những hạn chế và thiếu sót đó chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến
,sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và các bạn để sau này ra trường bắt tay vào công
việc ,trong quá trình công tác chúng em hoàn thành công việc một cách tốt nhất.
Sinh viên thực hiện
Lê Quốc Dũng
1


CHƯƠNG I.
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1.Tổng quan về xe Toyota Yaris.
Toyota Việt Nam chính thức phân phối Toyota Yaris tại Việt Nam mẫu xe
cỡ nhỏ tiện lợi. Cái tên “YARIS” bắt nguồn từ tên nữ thần Charis trong thần thoại
Hy Lạp, vị thần biểu trưng cho vẻ đẹp hoàn mỹ và sự thanh lịch cao quý.
Được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1999 như là một mẫu xe chiến lược
toàn cầu, Yaris ra mắt thị trường với định hướng là một mẫu xe tạo ra những
chuẩn mực mới đối với dòng xe hạng nhỏ – thanh lịch, thông minh, mạnh mẽ.
Với định hướng đó, Yaris đã trở thành một hiện tượng toàn cầu trong phân khúc
xe Hatchback khi ra mắt, đạt được những thành công rực rỡ tại thị trường châu
Âu, Bắc Mỹ và Nhật Bản, đặc biệt là giải thưởng “Mẫu xe của năm tại thị trường
châu Âu” năm 2000. Tiếp nối những thành công đó, thế hệ thứ hai của Yaris đã
được ra mắt vào năm 2005 và được cải tiến với một số thay đổi nhỏ vào năm
2009.

Được nhập khẩu không chính thức vào Việt Nam từ năm 2007, Yaris nhanh
chóng được thị trường đón nhận với doanh số tích lũy hơn 6.000 xe (tính đến năm
2010). Với mục đích mang đến cho khách hàng những lợi ích và dịch vụ tốt nhất
khi lựa chọn Yaris.

Hình 1.1 Mẫu xe Toyota Yaris .
2


1.2.Thông số kĩ thuật
Bảng 1.a Thông số kĩ thuật xe Toyota Yaris .
Kiểu xe

Toyota yaris

Hộp số

Tự động

Kiểu động cơ

1.0, 4 xi lanh thẳng hàng

Kích thước tổng thể ( Dài x Rộng x Cao) (mm)

3734 x 1661 x 1501

Chiều dài cơ sở (mm)

2370

Trọng tải chở được (kg)

317.5

Trọng lượng toàn bộ xe

1043

Hệ thống phanh

Trước đĩa, sau tang trống

Dung tích bình nhiên liệu

42 lít

Hệ thống treo trước

Loại độc lập

Hệ thống treo sau

Bán độc lập

Tiêu thụ nhiên liệu

Thành phố: 7.1l/100km
Đường trường: 5.8l/100km

1.3.Động cơ 1SZ-FE.
Được ra mắt vào những năm 1997 đến năm 1999 được trang bị trên mẫu
hatchbach Yaris. Động cơ 1SZ-FE khá ấn tượng với dung tích xylanh 997cc được
trang bị cam kép với hệ thống điều khiển điện tử điều khiển van nạp biến thiên
VVT-i ( Variable valve timing with intelligence). Ngoài ra, động cơ 1SZ-FE còn
được trang bị hệ thống phun nhiên liệu điện tử EFI cùng hệ thống đánh lửa trực
tiếp DIS.
Ý nghĩa tên động cơ 1SZ-FE
 1: thế hệ động cơ thứ nhất trong động cơ SZ
 SZ: tên dòng động cơ.
 F: kiểm soát chính sát góc mở van DOHC.
 E: phun nhiên liệu điện tử.

3


Thông số cơ bản của động cơ 1SZ-FE.
Bảng 1.b Thông số cơ bản của động cơ 1SZ-FE
Số xi lanh

4 xilanh thẳng hàng

Dung tích động cơ

997cc

Đường kính x Hành trình (mm)

69 x 66.7

Tỉ số nén

10:1

Cơ cấu phân phối khí

DOHC 16 xupap, dẫn động xích.

Công suất tối đa

51.1kw ở 6000v/p

Momen xoắn tối đa

95Nm ở 4200v/p

Trị số octan nhiên liệu

>=91

1.4. Tổng quan về hệ thống điện trên xe Toyota Yaris.
1.4.1. Hệ thống cung cấp điện.
Xe được trang bị rất nhiều thiết bị điện để điều khiển xe được an toàn và
thuận tiện. Xe cần sử dụng điện không chỉ khi đang chạy mà cả khi dừng. Vì vậy,
xe có ắc quy để cung cấp điện cho các thiết bị phụ và khởi động động cơ, hệ
thống nạp để tạo ra nguồn cung cấp điện khi động cơ đang nổ máy. Hệ thống nạp
cung cấp điện cho tất cả các thiết bị điện và để nạp điện cho ắc qui khi xe đang
chạy.
Hệ thống cung cấp bao gồm các thiết bị chính sau đây: Ắc quy, máy phát
điện, bộ điều chỉnh điện (đặt trong máy phát), Đèn báo xạc, công tắc máy.

1.4.2. Hệ thống đánh lửa.
Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng điện tử ECU đánh lửa trực
tiếp. Mỗi xylanh có một bugi loại đầu dài và một cuộn dây đánh lửa được
điều khiển bằng mạch bán dẫn dùng transitor. Hệ thống đánh lửa điện tử
cung cấp tia lửa điện và góc đánh lửa phù hợp với góc phun của nhiên liệu
nhờ các cảm biến để thực hiện quá trình đốt cháy và nhiên liệu, nhờ đó
hỗn hợp không khí – nhiên liệu cháy hoàn toàn, giảm được tiêu hao nhiên
liệu, tăng công suất động cơ, chất thải ít độc hại.
4


Được trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS, giúp cải thiện tốt hơn
thời gian đánh lửa, giảm tổn thất điện áp cao và làm tăng cường độ tin cậy
tổng thể của hệ thống. Mỗi bugi đánh lửa được cung cấp nguồn điện bởi
một biến áp riêng. Bugi có đầu được chế tạo bằng Idrium có tuổi thọ cao.
1.4.3. Hệ thống cung cấp nhiên liệu.
Hệ thống nhiên liệu trên xe Yaris sử dụng mỗi kim phun cho mỗi xilanh
được nối với một mạch cung cấp nhiên liệu riêng. Kết quả lượng khí thải tốt hơn.
Hệ thống nhiên liệu được ECU điều khiển lượng xăng phun và thời điểm đánh
lửa.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu trên xe bố trí bình xăng kép. Bình chính bằng
nhựa gồm 6 lớp vật liệu ghép thành, bình phụ bằng thép. Bên trong bình xăng
chính có bố trí một bơm phụ để vận chuyển nhiên liệu xăng từ bình phụ sang bình
chính một cách tự động giúp gia tăng đáng kể hành trình cho xe.
1.4.4. Phạm vi nghiên cứu.
Trong quá trình nghiên cứu và học tập trong thời gian ngắn nên đề tài chỉ
nghiên cứu ở phạm vi“Khai thác hệ thống điện động cơ trên xe Toyota Yaris ” mà
không đề cập đến các hệ thống điện khác trên xe Toyota Yaris và các hệ thống
điện trên các xe ôtô khác.
1.4.5. Mục đích, ý nghĩa đề tài.

Trong những năm gần đây, công nghệ ô tô đã phát triển với tốc độ
chóng mặt. Hệ thống điện động cơ và điều khiển động cơ đã có sự thay
đổi vượt bậc, nhằm tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng
tiện nghi và an toàn, giảm độ độc hại của khí thải, đáp ứng yêu cầu ngày
càng cao của người tiêu dùng và các tiêu chuẩn phát thải ngày càng khắt
khe. Trên hầu hết các hệ thống điện động cơ và điều khiển động cơ đều có
mặt các máy tính được lập trình thông minh, điều khiển các quá trình hoạt
động. Mà hầu hết các xe đời mới đều sử dụng nhưng những thông tin và
tính năng về hệ thống điện động cơ và điều khiển động cơ đều rất ít, do
tính bảo mật thông tin kỹ thuật của nhà sản xuất.
5


Vì vậy em đã chọn đề tài “ Khai thác hệ thống điện động cơ xe Yaris
” để nghiên cứu nhằm để người sử dụng hiểu rõ kết cấu và chi tiết, khai
thác và bảo dưỡng, làm tài liệu tham khảo sau này.

6


CHƯƠNG II.
CƠ SỞ LÍ THUYẾT.
2.1 Hệ thống cung cấp điện.
2.1.1. Nhiệm vụ.
Cung cấp điện các vật dùng điện khi động cơ không làm việc, sử dụng một
chiều gọi là ắc qui. Nạp điện cho ắc qui và cung cấp điện cho tất cả các phụ tải là
nhiệm vụ cua máy phát điện. Nguồn điện phải bảo đảm một hiệu điện thế ổn định
ở mọi chế độ phụ tải điện và thích ứng ở mọi điều kiện làm việc.
2.1.2. Yêu cầu.
Máy phát điện phải luôn đảm bảo tạo ra một hiệu điện thế ổn định trong mọi

chế độ làm của phụ tải điện.Máy phát điện có cấu trúc nhỏ gọn,trọng lượng nhỏ,
giá thành thấp và tuổi thọ cao. Máy phát cũng phải có độ bền cao trong điều kiện
nhiệt độ và độ ẩm lớn, có thể làm việc trong vùng có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt và
độ rung động lớn. Việc duy tu và bảo dưỡng càng ít càng tốt. Trên hầu hết các ô
tô hiện đại ngày nay người ta đều sử dụng loại máy phát xoay chiều 3 pha kích
thích kiểu điện từ.
2.1.3. Các thiết bị chính.
a. Ắc quy.
Trên ô tô ngày nay sử dụng 2 loại ắc quy: ắc quy axit và ắc quy kiềm.
 Ắc quy axit.
Ắc quy axit bao gồm vỏ bình, có các ngăn riêng thường là 3 ngăn hay 6 ngăn
tùy theo loại ắc quy 6V hay 12V.
Trong mỗi ngăn đặt khối bản cực có hai loại bản cực: bản dương và bản âm.
Các tấm bản cực được ghép song song và xen kẽ nhau, ngăn cách với nhau bằng
các tấm ngăn. Mỗi ngăn như vậy được coi là một ắc qui đơn. Các ắc qui đơn được
nối với nhau bằng các cầu nối và tạo thành bình ắc qui. Ngăn đầu và ngăn cuối có
hai đầu tự do gọi là các đầu cực của ắc qui. Dung dịch điện phân trong ắc qui là

7


axit sunfuric, được chứa trong từng ngăn theo mức qui định thường không ngập
các bản cực quá 10  15 mm.
Vỏ ắc qui được chế tạo bằng các loại nhựa ebônit hoặc cao su cứng, có độ
bền và khả năng chịu được axit cao. Bên trong vỏ được ngăn thành các khoang
riêng biệt, ở đáy có sống đỡ khối bản cực tạo thành khoảng trống (giữa đáy bình
và khối bản cực) nhằm chống việc chập mạch do chất tác dụng rơi xuống đáy
trong quá trình sử dụng.
Khung của các tấm bản cực được chế tạo bằng hợp kim chì – stibi (Sb) với
thành phần 87  95% Pb+ 5 13% Sb. Các lưới của bản cực dương được chế tạo

từ hợp kim Pb-Sb có pha thêm 1,3%Sb + 0,2% Kali và được phủ bởi lớp bột
dioxit chì Pb02 ở dạng xốp tạo thành bản cực dương. Các lưới của bản cực âm có
pha 0,2% Ca + 0,1% Cu và được phủ bởi bột chì. Tấm ngăn giữa hai bản cực làm
bằng nhựa PVC và sợi thủy tinh có tác dụng chống chập mạch giữa các bản cực
dương và âm, nhưng cho axit đi qua được.

Hình 2.1:Cấu tạo khối bản cực.
Dung dịch điện phân là dung dịch axid sulfuric H2SO4 có nồng độ 1,22 
1,27 g/cm3, hoặc 1,29 1,31g/cm3 nếu ở vùng khí hậu lạnh . Nồng độ dung dịch
quá cao sẽ làm hỏng nhanh các tấm ngăn, rụng bản cực, các bản cực dễ bị sunfat
hóa, khiến tuổi thọ của ắc qui giảm. Nồng độ quá thấp làm điện thế ắc qui giảm

8


Hình 2.2: Cấu tạo chi tiết bản cực
1. Bản cực âm; 2. Bản cực dương; 3. Vấu cực; 4. Khối bản cực âm;
5. Khối bản cực dương.

 Ắc quy kiềm.
Ắc quy kiềm có nhiều loại : Ắc quy Sắt – Niken (Fe - Ni), Ắc quy Cadimi –
Niken ( Cd – Ni) và ắc quy Bạc – Kẽm ( Ag – Zn)
 Ắc quy Sắt – Niken (Fe – Ni).
Về cấu tạo, ắc qui sắt – niken có thể chia thành hai loại: loại thỏi và loại
không thỏi. Đối với ắc qui loại thỏi, mỗi ngăn gồm mười hai bản cực dương và
mười ba bản cực âm. Các bản cực cách điện với nhau bằng các que êbônit có
đường kính 1,9 đến 2,0 mm. Các bản cùng dấu cũng được hàn vào các vấu cực
và tạo thành các phân khối bản cực dương và các phân khối bản cực âm như ắc
qui axit. Phần nhô cao của vấu cực là cực của mỗi ắc qui đơn. Từng khối bản cực
được đặt trong các bình sắt có đổ dung dịch điện phân gồm dung dịch KOH với 

= 1,20 ÷ 1,25 g/cm3 và khoảng 18 ÷20 gam LiOH cho 1 lít dung dịch. Các bản
cực được ngăn cách với vỏ bình bằng lớp nhựa vinhiplat.
9


Bản cực ắc qui kiềm loại thỏi được chế tạo bằng cách ghép hàng loạt thỏi
chất tác dụng lại với nhau. Để đảm bảo độ cứng vững và tiếp xúc tốt, người ta kẹp
chặt đầu thỏi bằng cách dập chặt với tai bản cực. Mỗi thỏi chất tác dụng gồm một
hộp nhỏ bằng thép lá chứa chất tác dụng. Chất tác dụng ở bản cực âm là bột sắt
đặc biệt thuần khiết, còn ở bản cực dương là hỗn hợp 75% NiO.OH và 25% bột
than hoạt tính.
Mỗi ngăn có nút và nắp riêng. Vì sức điện động của mỗi ắc qui đơn chỉ bằng
1,38V nên muốn có bình ắc qui 12V, người ta phải ghép nối tiếp 9 ngăn ắc qui
đơn lại với nhau, tạo thành 3 tốp ắc qui. Như vậy trọng lượng của mỗi bình ắc qui
kiềm nặng hơn bình ắc qui axit khá nhiều, mặc dù cùng thế hiệu.
Loại ắc qui không phân thỏi được chế tạo theo kiểu ép bột kim loại có cấu trúc
xốp mịn. Chất tác dụng được ép vào trong các lỗ nhỏ trên bề mặt phân nhánh của
các bản cực. Kết cấu như vậy cho phép giảm trọng lượng của bình ắc qui xuống
1,4 ÷ 1,6 lần so với loại thỏi.
 Ắc quy Cadimi – Niken ( Cd – Ni).
Loại ắc qui này chỉ khác loại ắc qui sắt - niken về thành phần hóa học của
chất tác dụng ở bản cực âm, còn cấu tạo và quá trình hóa học của ắc qui cadimi niken tương tự như ắc qui sắt - niken.
 Ắc quy Bạc – Kẽm ( Ag – Zn).
Đây là loại ắc qui có hệ số hiệu dụng trên một đơn vị trọng lượng và trên
một đơn vị thể tích lớn hơn hai loại trên, nhưng vì bạc chiếm tới 30% trọng lượng
chất tác dụng nên việc sử dụng chúng trên ôtô hiện nay là không thực tế. Các cực
của ắc qui này là kẽm và oxit bạc, còn dung dịch điện phân, cũng giống như trong
các ắc qui khác là KOH. Một trong những ưu điểm quan trọng của ắc qui loại này
là với kích thước không lớn lắm, chúng có thể cho dòng lớn. Nhược điểm của nó
là tuổi thọ ngắn.

10


Bảng 2.a: Điện áp và năng lượng riêng của một số loại ắc qui
Loại ắc qui

Điện áp trên

Năng lượng

một ngăn

riêng

ắc qui axit- chì

2.0V

30Wh/ Kg

Sắt – Niken/ cađimi

1.22V

45Wh/ Kg

Niken – kim loại – hydrat

1.2V

50 – 80 Wh/

Natri – lưu huỳnh

2.0 – 2.5V

Kg

b. Máy phát điện.
Trong hệ thống điện ôtô hiện nay thường sử dụng ba loại máy phát điện
xoay chiều sau:
- Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu, thường
được sử dụng trên các xe gắn máy.
- Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ có vòng tiếp điện, sử
dụng trên các ôtô.
- Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ không có vòng tiếp điện
sử dụng chủ yếu trên máy kéo và các xe chuyên dụng.
2.2. Hệ thống đánh lửa.
2.2.1. Nhiệm vụ.
Hệ thống đánh lửa trên động cơ tạo ra tia lửa điện phù hợp đúng thời điểm để
đố cháy hòa khí. Không ảnh hưởng đến công suất động cơ và động cơ đạt được
công suất tốt nhất.
2.2.2. Yêu cầu.
Một hệ thống đánh lửa tốt phải đảm bảo các yêu cầu sau :
- Tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và thời gian phóng để sự cháy
11


bắt đầu.

- Góc đánh lửa sớm phải phù hợp, phải đúng trong mọi chế độ làm
việc của động cơ.
- Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong điều kiện
nhiệt độ và rung xóc lớn.
- Khe hở điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép.

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống đánh lửa lập trình.
2.2.3. Phân loại.
Đối với hệ thống đánh lửa trên xe, 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 phương pháp tích lũy năng lượng.
Hệ thống đánh lửa điện cảm (TI – Transistor Ignition system).
Hệ thống đánh lửa điện dung (CDI – Capacitor Discharged Ignition system).
b. 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 (electromagnetic sensor) gồm 2
loại: loại nam châm đứng yên và loại nam châm quay.
Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến biến Hall.
Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến biến quang.
12


Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến từ trở…
Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến cộng hưởng.
c. Phân loại theo các 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).
d. 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).
e. 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 (Transistor Ignition System).
Hệ thống đánh lửa sử dụng Thyristor (CDI).
2.2.4. Các thiết bị chính.
Bao gồm các thiết bị sau: Nguồn điện, khóa điện, điện trở phụ và bugi. Hệ thống
đánh lửa kiểu điện tử có hộp đánh lửa điện tử, bộ cảm biến vv...
2.3. Hệ thống cung cấp nhiên liệu.
2.3.1. Nhiệm vụ.
Cung cấp đủ nhiên liệu và đúng thời gian nhất định trong mổi chế độ làm
việc của động cơ.
2.3.2. Yêu cầu.
Đảm bảo lượng khí thải tốt hơn và tiết kiệm nhiên liệu của xe.
Đảm bảo hành trình của xe là tốt nhất.
Đảm bảo khả năng dể bảo quản và sữa chữa của xe là tốt nhất.
Đảm bảo tuổi thọ cao nhất.
13


2.3.3. Các thiết bị chính.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu bao gồm: bơm xăng, kim phun, thùng xăng.....
a. Bơm xăng.
Tùy theo nhà chế tạo và năm sản xuất mà bơm xăng được đặt trong hoặc
ngoài thùng xăng. Hiện nay, bơm xăng sử dụng cho các hệ thống phun xăng có
hai loại:
- Loại cánh quạt.
- Loại con lăn.

Hai loại này còn gọi là bơm kiểu ướt vì motor và bộ phận bơm được đặt
trong vỏ bọc, vỏ bọc này luôn luôn chứa đầy xăng, nhằm mục đích làm mát khi
bơm xăng hoạt động.
 Cấu tạo bơm xăng loại cánh quạt.
Loại bơm này thường được đặt trong thùng xăng. So với loại con lăn thì loại
này có ưu điểm là ít gây tiếng ồn và không tạo ra dao động trong mạch nhiên liệu
nên được dùng rộng rãi.

Hình 2.4: Cấu tạo bơm xăng loại cánh quạt
1. Van một chiều 2. Van an toàn 3. Chổi than 4. Roto 5. Stato 6. Vỏ bơm
7. Cánh bơm 8. Vỏ bơm 9. Cánh bơm 10. Cửa ra 11. Cửa vào
14


 Cấu tạo bơm xăng loại con lăn.
Loại bơm này luôn được đặt bên ngoài thùng xăng và luôn gắn gần thùng để
hiệu suất của bơm được cao hơn.
Bơm được cấu tạo được cấu tạo các thành phần chính như sau:
- Động cơ điện một chiều bao gồm: roto, stato, chổi than, dây dẫn điện.
- Bộ phận công tác của bơm gồm: các bánh công tác dạng hình đĩa bố trí
lệch tâm, ở các rãnh của bánh lệch tâm có bố trí các con lăn hình trụ.
- Van an toàn và van một chiều.

Hình 2.5: Cấu tạo bơm xăng loại con lăn.
b. Cấu tạo kim phun.
Cấu tạo chung của 1 vòi phun cao áp gồm có:
- Thân vòi phun trên thân có ống dẫn dầu từ bơm cao áp đến, ống dẫn dầu
về. Trong thân vòi phun có lò xo, ty đẩy luôn tỳ lên kim phun đẩy kim phun đóng

15

kín vào đế của nó. Vít điều chỉnh áp suất phun được bố trí tại đầu trên thân vòi
phun.
- Đế kim phun bên trong có lắp kim phun, nối thông với đường dầu đến
nhờ rãnh tròn. Phần dưới đế kim phun có một hay nhiều lỗ phun dầu rất bé.
- Đai ốc dùng để xiết chặt đế kim với thân vòi phun. Vòi phun cao áp
được bắt chặt vào nắp máy nhờ gugiong và mặt bích hay vặn chặt bằng ren.
Phần dưới kim phun có gia công hai đoạn hình côn. Đoạn côn dưới để đóng
kín vào đế của nó nhờ lực ép của lò xo và ty đẩy. Đoạn hình côn trên dùng để
nâng kim phun lên dưới áp suất nhiên liệu để mở lỗ phun dầu.

Hình 2.6: Cấu tạo kim phun.

16


CHƯƠNG III.
HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ TRÊN XE TOYOTA YARIS
Động cơ 1SZ-FE là loại động cơ được lắp trên xe TOYOTA Yaris là loại
động cơ tương đối hiện đại của TOYOTA có các hệ thống sau:
 Đo gió loại dây nhiệt kết hợp với cảm biến nhiệt độ không khí nạp
 VVT-I ( Variable Valse Timing Inteligent)
 Hệ thống đánh lửa loại trực tiếp bô bin đơn
 Cảm biến vị trí bướm ga loại tuyến tính
 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
 Cảm biến oxy

3.1 Hệ thống cung cấp điện.
3.1.1. Ắc quy.

Để cung cấp điện cho các vật dung điện khi động cơ không làm việc, người
ta sử dụng nguồn điện hóa học một chiều gọi là ắc qui. Trong ắc qui, hóa năng
biến thành điện năng.
Có nhiều phương pháp để phân loại ắc qui, tuy nhiên trên ô tô hiện
nay thường sử dụng hai loại chính là ắc qui nước và ắc qui khô, việc sử
dụng ắc qui khô trên ô tô có tính ưu việt hơn hẳn so với ắc qui nước. Tuy
nhiên nếu so sánh hai ắc qui có cùng dung lượng như nhau thì ắc qui nước
có thời gian đề máy và tuổi thọ cao hơn.

17


Để tạo được một bình ắc qui có điện áp (6, 12 hay 24V) người ta
mắc nối tiếp các khối ắcquy đơn lại với nhau thành bình ắc qui vì mỗi
bình ắc qui đơn chỉ cho suất điện động (~2V). Trên ô tô hiện nay thường
sử dụng ắc qui loại 12 (V). Ắc quy axit bao gồm vỏ bình, có 6 ngăn riêng.
Trong mỗi ngăn đặt khối bản cực, có hai loại bản cực: bản dương và bản
âm. Các tấm bản cực được ghép song song và xen kẽ nhau, ngăn cách với
nhau bằng các tấm ngăn. Mỗi khối như vậy được coi là một ắc qui đơn.
Các ắc qui đơn được nối với nhau bằng các cầu nối và tạo thành bình ắc
qui. Ngăn đầu và ngăn cuối có hai đầu tự do gọi là các đầu cực của ắc qui.
Dung dịch điện phân trong ắc qui axit là axit sunfuric, được chứa trong
từng ngăn theo mức quy định, thường không ngập các bản cực quá 10 ÷
15mm.
3.1.2. Máy phát điện.
Máy phát là nguồn điện chính trên ô tô máy kéo ( ở số vòng quay trung bình
và lớn của động cơ ), nó có nhiệm vụ:
- Cung cấp điện cho các phụ tải.
- Nạp điện cho ắc quy.
Trên hầu hết các ô tô hiện đại ngày nay người ta đều sử dụng loại máy phát

xoay chiều 3 pha kích thích kiểu điện từ.
a. Cấu tạo máy phát điện xoay chiều.
Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều kich thích kiểu điện từ loại có vòng
tiếp điện gồm những bộ phận chính là: rô to, stato, puli, cánh quạt, bộ chỉnh lưu,
bộ điều chỉnh điện, quạt, chổi than và vòng tiếp điểm.

18


- Rôto: Gồm hai chùm cực hình móng lắp then trên trục. Giữa các chùm
cực có các cuộn dây kích thích đặt trên trục qua ống lót bằng thép. Các đầu của
cuộn dây kích thích được nối với các vòng tiếp điện gắn trên trục máy phát. Trục
của rôto được đặt trên các ổ bi lắp trong các nắp bằng hợp kim nhôm. Trên nắp,
phía vòng tiếp điện còn bắt giá đỡ chổi điện. Một chổi điện được nối với vỏ máy
phát, chổi còn lại nối với đầu ra cách điện với vỏ.

- Stator: Là khối thép từ ghép từ các lá thép điện kỹ thuật, phía trong có
xẻ rãnh phân bố đều để đặt cuộn dây phần ứng.

Hình 3.4: Stator và các chi tiết chính của stator.
19


Stator trên máy phát trên xe Yaris được cấu tạo bởi nhiều đoạn dây dẫn hàn
lại với nhau. Sự sắp xếp dây dẫn và hình dạng của dây dẫn hợp lý giúp cho máy
phát điện nhỏ gọn hơn. Stator với cuộn dây ba pha kép được bố trí trên máy phát
điện, nó gồm hại bộ cuộn dây ba pha bố trí sole 30 độ. Điều này làm cho tiếng ồn
và sự nhiễu tần số vô tuyến giảm đáng kể do những biến động từ trường sinh ra
bởi cuộn dây tự triệt tiêu lẫn nhau.
b. Bộ chỉnh lưu.

Khi điều chỉnh điện áp và cường độ dòng điện của máy phát trong các hệ
thống cung cấp điện, đối tượng điều chỉnh là máy phát và ắc qui. Hoạt động đồng
thời của máy phát cùng ắc qui xảy ra khi có sự thay đổi vận tốc quay của phần
ứng (rotor) của máy phát, của tải và của nhiệt độ trong phạm vi rộng. Đe các bộ
phận tiếp nhận điện năng làm việc bình thường thì điện thế của lưới điện phải
không đổi. Vì vậy, cần phải có sự điều chỉnh điện thể.

Hình 3.5: Bộ chỉnh lưu máy phát điện.
Trong quá trình vận hành, máy phát có thể có những trường hợp khi tải vượt
quá trị số định mức. Điều này sẽ dẫn đến hiện tượng bị cháy, làm giảm khả năng
chuyển đổi mạch hoặc quá nhiệt, dẫn đến tăng tải trên các chi tiết cơ khí của hệ
thống dẫn động máy phát. Vì vậy, cần có thiết bị đảm bảo sự hạn chế dòng điện
của máy phát. Tất cả các chức năng này ở hệ thống cung cấp điện cho ôtô, máy
kéo được thực hiện tự động nhờ bộ điều chỉnh điện thế và dòng điện.
Các thiết bị điện trên xe đều yêu cầu dòng điện một chiều để hoạt động và
ắc qui cần dòng điện một chiều để nạp. Trên ôtô hiện đại đều sử dụng máy phát
điện xoay chiều 3 pha nên muốn sử dụng dòng điện này cần phải biến đổi thành
20


dòng một chiều. Việc biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng một chiều gọi là
“chỉnh lưu”. Trên ôtô thường sử dụng bộ chỉnh lưu cầu 3 pha.
3.2.Hệ thống cảm biến và tín hiệu đầu vào.
3.2.1. Cảm biến tốc độ động cơ (NE) và cảm biến vị trí Piston (TDC).
Cảm biến vị trí Piston (TDC sensor) hay còn gọi là cảm biến G, báo cho
ECU biết vị trí tử điểm thượng hoặc gần đến vị trí tử điểm thượng của piston.
Trong một số trường hợp, chỉ có vị trí của piston xylanh số một hoặc số sáu
được báo về ECU còn vị trí các xylanh còn lại sẽ được tính toán. Công dụng
của cảm biến này là để ECU xác định thời điểm đánh lửa và thời điểm phun
xăng.

Cảm biến tốc độ động cơ (Engine speed; Crankshaft Angle Sensor hay còn
gọi là tín hiệu NE), để báo tốc độ động cơ để tính toán hoặc tìm góc đánh lửa tối
ưu và lượng nhiên liệu sẽ phun cho từng xylanh. 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.
Cảm biến vị trí piston và cảm biến tốc độ động cơ có nhiều dạng khác nhau
như: cảm biến điện từ (loại nam châm quay hoặc đứng yên), cảm biến quang,
cảm biến Hall … Trên động cơ 1SZ-FE sử dụng hai sensor: một lắp ở trục
khuỷu để xác định tốc độ động cơ (Ne) và một lắp tại trục cam để xác định vị trí
của piston (G).

Hình 3.6 Sơ đồ mạch điện cảm biến động cơ.
21