Đồ án cơ khí khai thác kĩ thuật hệ thống đánh lửa trên xe toyota vios

KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU
Chiếc ơ tơ khơng cịn xa lạ với tất cả mọi người, nó có tính cơ động cao và phạm vi hoạt
động rộng. Do vậy, trên toàn thế giới ơ tơ đóng vai trị rất quan trọng, phục vụ cho sự
phát triển kinh tế xã hội và an ninh quốc phịng.
SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

1


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
Năm 1885, đánh dấu sự ra đời của chiếc ô tô đầu tiên do Kral Benz chế tạo. Năm 1891, ô
tô điện ra đời ở Mỹ.
Năm 1892, Rudolf Diesel cho ra đời động cơ Diesel và chế tạo hàng loạt.
Cuộc cách mạng ô tô thực sự bắt đầu năm 1896 khi Henry Ford hoàn thiện và cho lắp ráp
hàng loạt lớn.
Cho tới nay, ô tô không ngừng được chế tạo và phát triển, ngành ô tô đã trở thành ngành
công nghiệp đa ngành.
Ở Việt Nam, ngành ô tô đã trở thành ngành công nghiệp trọng điểm và đạt được nhiều
bước tiến vượt bậc với nhiều nhà máy lắp ráp, các trung tâm dịch vụ bảo dưỡng, sửa chữa
và trung tâm phụ tùng lớn của nhiều hãng xe lớn như Toyota, Ford, GM, Mazda,
Hyundai, Kia, Misubishi, Mecxedec Benz, Renault, ... Vì vậy nguồn nhân lực cho ngành
ơ tơ rất lớn, địi hỏi phải có trình độ và khả năng làm việc trong môi trường công nghiệp.
Nên việc đào tạo nguồn nhân lực rất được chú trọng.
Sau ba năm học tập tại trường, em đã được các thầy cô trang bị cho những kiến thức cơ
bản về chuyên ngành. Để tổng kết và đánh giá quá trình rèn luyện em được khoa cơ khí
và bộ mơn ơ tơ giao cho nhiệm vụ hồn thành đồ án môn học với nội dung: “ Khai thác kĩ
thuật hệ thống đánh lửa trên xe Toyota Vios”. Với kinh nghiệm ít ỏi và kiến thức cịn hạn

chế nhưng với sự tận tình chỉ bảo của thầy Lê Quang Thắng em đã hoàn thành được đồ
án này. Đồ án gồm có 4 chương, bao gồm:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA.
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE TOYOTA VIOS
CHƯƠNG 3. THIẾT BỊ CHUẨN ĐOÁN OBD II
CHƯƠNG 4 : KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
Mặc dù đã hết sức cố gắng và được sự chỉ bảo tận tình của thầy Lê Quang Thắng và các
bạn nhưng do khả năng của bản thân em có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi những thiếu
sót. Vì vậy, em mong nhận được sự chỉ đạo và góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án
của em được hoàn thiện hơn.
Em xin trân thành cảm ơn thầy Lê Quang Thắng đã tận tình chỉ bảo, các thầy cô trong bộ
môn đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hồn thành đồ án này.
SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

2


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS

Vĩnh Yên, ngày ..... tháng …. năm 2019
.

Sinh viên thực hiện
VŨ ĐÌNH THỦY

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
1.1: Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống đánh lửa.
1.1.1: Nhiệm vụ.
Hệ thống đánh lửa (HTĐL) có nhiệm vụ biến dòng điện một chiều thế hiệu thấp (6, 12
hay 24) hoặc các xung điện xoay chiều thế hiệu thấp thành các xung điện cao thế (12000

SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

3


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
÷ 24000V) đủ để tạo nên tia lửa đốt cháy hỗn hợp làm việc trong các xi lanh của động cơ
vào những thời điểm thích hợp và tương ứng với trình tự xi lanh và chế độ làm việc của
động cơ.
Trong một số trường hợp, hệ thống đánh lửa còn dùng để hỗ trợ khởi động tạo điều kiện
khởi động động cơ được dễ dàng ở nhiệt độ thấp.
1.1.2: Yêu cầu.
Hệ thống đánh lửa phải đáp ứng các yêu cầu chính sau:
Phải đảm bảo thế hiệu đủ để tạo ra được tia lửa điện phóng qua khe hở giữa các điện cực
của buji.
Tia lửa điện phải có năng lượng đủ lớn để đốt cháy được hỗn hợp làm việc trong mọi điều
kiện làm việc của động cơ.
Thời điểm đánh lửa phải tương ứng với góc đánh lửa sớm hợp lý nhất ở mọi chế độ làm
việc của động cơ.
Độ tin cậy làm việc của hệ thống đánh lửa phải tương ứng với độ tin cậy làm việc của
động cơ.
Kết cấu đơn giản, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ.
1.2. Phân loại hệ thống đánh lửa.
1.2.1. Hệ thống đánh lửa thường.
Biến áp đánh lửa có hai cuộn dây: cuộn sơ cấp W1 có khoảng 250 ÷ 400 vịng, cuộn thứ
cấp W2 có khoảng 19000 ÷ 26000 vịng.
Cam 1 của bộ chia điện được dẫn động quay từ trục phân phối, làm nhiệm vụ đóng mở
tiếp điểm KK’, tức là nối ngắt mạch sơ cấp của biến áp đánh lửa.

SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

4


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa thường.
1- cam; 2- cần tiếp điểm; 3- bobin đánh lửa; 4- bộ chia điện
5- buji; R- điện trở; C- tụ điện; W1- cuộn sơ cấp; W2- cuộn thứ cấp
+ Khi KK’ đóng: trong mạch sơ cấp xuất hiện dịng điện sơ cấp i 1. Dòng này tạo nên một
từ trường khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.
+ Khi KK’ mở: mạch sơ cấp bị ngắt, dịng i1 và từ trường do nó tạo nên mất đi. Do đó,
trong cả hai cuộn dây sẽ xuất hiện các sức điện động tự cảm tỷ lệ thuận với tốc độ biến
thiên của từ thơng. Bởi vì cuộn W2 có số vịng dây lớn nên sức điện động cảm ứng sinh ra
trong nó cũng lớn, đạt giá trị khoảng 12000 ÷ 24000V. Điện áp cao này truyền từ cuộn
thứ cấp qua rô to của bộ chia điện 4 và các dây dẫn cao áp đến các biji đánh lửa 5 theo
thứ tự nổ của động cơ. Khi thế hiệu thứ cấp đạt giá trị Udl thì sẽ xuất hiện tia lửa điện
phóng qua khe hở buji đốt cháy hỗn hợp làm việc trong xi lanh.
Vào thời điểm tiếp điểm mở, trong cuộn W1 cũng xuất hiện một sức điện động tự cảm
khoảng 200 ÷ 300V. Nếu như khơng có tụ điện C mắc song song với tiếp điểm KK’, thì
sức điện động sẽ gây ra tia lửa mạnh phóng qua tiếp điểm, làm cháy rỗ các má vít, đồng
thời làm cho dịng sơ cấp và từ trường của nó mất đi chậm hơn và vì thế thế hiệu thứ cấp
cũng sẽ khơng lớn.
Khi có tụ C dịng sơ cấp và sức điện động tự cảm e1 được dập tắt nhanh chóng, khơng
gây ra tia lửa ở tiếp điểm và U2 tăng lên.

SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

5

KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
1.2.2 Hệ thống đánh lửa Manhêtơ.

Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manheto.
Hình 1.3 Sơ đồ mạch điện của Manheto.

1 – lõi thép; 2 – cuộn sơ cấp; 3 – cuộn thứ cấp; 4 – má cực; 5 – kim đánh lửa phụ;
6 – điện cực bộ chia điện; 7 – rô to;8,9 – bánh răng; 10 – buji; 11 – rơ to nam
châm; 12 – cam;13 – tiếp điểm chính; 14 – tiếp điểm động; 15 – công tắc điện; 16
– cam
Nguyên lý tạo nên điện cao thế tương tự như ở hệ thống đánh lửa thường dùng ắc quy, chỉ
khác là dòng điện trong cuộn dây sơ cấp sinh ra là do sức điện động cảm ứng xuất hiện
SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

6


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

Hình 1.4 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển.
B, C, E - Các cực của
transistor SW - Công tắc

W1, W2 - Cuộn sơ cấp, cuộn thứ
cấp Rb, Rf - Các điện trở; K –
Khóa điện;
→ Chiều dịng điện, Z – Đến buji
Khi bật cơng tắc máy IG/SW thì cực E của transistor được cấp nguồn dương, cực C của
transistor được nối trực tiếp với nguồn âm.
Khi tiếp điểm KK’ đóng: cực B của transistor được nối với nguồn âm, UBE < 0, xuất hiện
dòng Ib, transistor dẫn làm xuất hiện dòng sơ cấp đi theo mạch: Từ (+) ắc quy đến R f đến
W1 đến cực E đến cực B đến Rb đến KK’ và sau đó đến (-) ắc quy.
Dịng sơ cấp: I1 = Ic + Ib = Ie. Dòng điện này tạo nên từ thông khép mạch qua lõi thép và
hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.
Khi tiếp điểm KK’ mở dịng sơ cấp và từ thơng do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng
sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa.
SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

7


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
Tại thời điểm KK’ mở, trong cuộn sơ cấp cũng xuất hiện sức điện động E1 = (200 ÷
300)V, làm hỏng transistor. Để giảm E1 người ta phải dùng biến áp có Kba lớn và L1 nhỏ
hoặc dùng các mạch bảo vệ cho transistor.
Trên thực tế, để giảm dòng điện qua tiếp điểm người ta dùng nhiều transistor mắc nối
tiếp.
1.2.3.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng có tiếp điểm.
a. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến điện từ.

Hình 1.5 Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ.
T1, T2, T3 – Các transistor
R1, R2, R3, R4, R5 – Các điện trở

C –Tụ điện; D – Diode; W1 – Cuộn sơ cấp;
W2 – Cuộn thứ cấp; IG/SW – Công tắc; 1 – Ắc quy;
2 – Cuộn dây cảm biến; 3 – Bobin; 4 – Đến buji
Khi bật cơng tắc máy sẽ xuất hiện các dịng điện sau:
Dịng I1: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R1 đến R2 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR2 trên
cực B của T1. Tuy nhiên UR2 chưa đủ để làm cho T1 mở.
Dòng I2: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R4 đến R5 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR5 trên
cực B của T3, T3 dẫn, xuất hiện dòng điện sơ cấp đi từ (+) AQ đến IG/SW đến bobin đến
SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

8


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
T3 đến (-) AQ. Dịng điện này tạo nên từ thơng khép kín mạch qua lõi thép và hai cuộn
dây của biến áp đánh lửa.
Khi trên cuộn dây cảm biến không có tín hiệu điện áp hoặc điện áp âm thì T 1 ngắt, T2
ngắt, T3 vẫn tiếp tục dẫn.
Khi trên cuộn dây cảm biến có tín hiệu điện áp dương, kết hợp với điện áp đệm U R2, làm
cho T1 dẫn, T2 dẫn, T3 ngắt. Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thơng do nó sinh ra bị mất
đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa.
b. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang.

Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang.
T1, T2, T3, T4, T5 – Các transistor R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, Rf – Các
điện trở
D1, D2, D3 – Các diode
IG/SW – Công tắc; 1 - Ắc quy; 2 – Bô bin; 3 – Đến buji
Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện các dòng điện sau:
Dòng I1: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R6 đến R1 đến D1.

Dòng I2: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R7 đến R8 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR8 trên
cực B của T5, T5 dẫn, xuất hiện dòng sơ cấp đi từ: (+) AQ qua IG/SW đến Rf đến bobin
đến T5 đến (-) AQ. Dòng điện này tạo nên từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn
dây của biến áp đánh lửa.
Khi rotor quay, tại vị trí đĩa cảm quang ngăn dịng ánh sáng tử LED D1 sang transistor T1,
T1 ngắt, T2 ngắt, T3 ngắt, T4 ngắt, T5 vẫn tiếp tục dẫn.
Tại vị trí đĩa cảm quang cho dịng ánh sáng tử LED D1 sang transistor T1, T1 dẫn, T2 dẫn,
SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

9


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
T3 dẫn, T4 dẫn, T5 ngắt. Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thơng do nó sinh ra bị mất đột
ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa.
c. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall.

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall.
IG/SW – Công tắc; C1, C2 – Các tụ điện; T1, T2, T3 – Các
transistor R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, Rf – Các điện trở
D1, D2, D3, D4, D5 – Các diode; 1 - Ắc quy; 2 – Bobin; 3 – Đến buji
Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện dòng điện I1 đi từ (+) AQ qua IG/SW đến D1 đến R1,
cung cấp điện cho cảm biến Hall.
Khi rotor quay tại vị trí cánh chắn xen giữa nam châm và phần tử Hall thì điện áp đầu ra
của cảm biến Ura ≈ 12V, T1 dẫn,T2 dẫn, T3 dẫn. Lúc này dòng sơ cấp đi theo mạch sau: (+)
AQ qua IG/SW đến Rf đến bobin đến T3 đến (-) AQ. Dòng điện này tạo nên từ thông
khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.
Khi cánh chắn rời khỏi vị trí giữa nam châm và phần tử Hall thì điện áp đầu ra của cảm
biến Hall Ura≈ 0V, T1 ngắt, T2 ngắt, T3 ngắt. Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thơng do nó
sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất

hiện tia lửa.

SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

10


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
1.2.4. Hệ thống đánh lửa điện tử.
1.2.4.1. Hệ thống đánh lửa gián tiếp.

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

SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

11


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
+ Bộ chia điện cũng là chi tiết dễ hư hỏng nên cần phải thường xuyên theo dõi và bảo
dưỡng.
1.2.4.2 Hệ thống đánh lửa trực tiếp.
- Ưu điểm:
+ Khơng có dây cao áp hoặc dây cao áp rất ngắn nên giảm được năng lượng mất mát,
giảm điện dung ký sinh và giảm nhiễu sóng vơ tuyến.
+ Khơng cịn bộ phân phối điện cao áp nên khơng cịn khe hở trên đường dẫn cao áp.
+ Bỏ được các chi tiết dễ hư hỏng và phải chế tạo bằng vật liệu cách điện tốt như bộ phân
phối, chổi than, nắp bộ chia điện.
+ Khơng có sự đánh lửa giữa hai dây cao áp gần nhau. Hệ thống đánh lửa trực tiếp bao
gồm hai loại:
a. Hệ thống đánh lửa sử dụng bobin đơi.

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

12


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
Với hệ thống đánh lửa này, tuy đã có nhiều ưu điểm nhưng vẫn còn tồn tại dây cao áp từ
bobin đơi đến các buji. Do đó vẫn cịn tổn thất năng lượng trên dây cao áp.
b. Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn.

3

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn.
G – cảm biến vị trí trục khuỷu; Ne – cảm biến tốc độ động cơ; T1, T2, T3 – các
transistor;
1 – các cuộn đánh lửa; 2 – đến buji
Với hệ thống đánh lửa sử dụng bobin đơn, mỗi bobin dùng cho một buji. IC đánh lửa,
bobin và buji được tích hợp vào một kết cấu gọn nhẹ, khơng cịn dây cao áp. Điều này
làm hạn chế rất nhiều năng lượng mất mát, tránh làm nhiễu sóng vơ tuyến và làm giảm
tần số hoạt động của bobin nên hệ thống này được sử dụng rất nhiều trên những động cơ
hiện đại trong thời gian gần đây.
Góc đánh lửa sớm và điều chỉnh góc đánh lửa sớm.
Góc đánh lửa sớm.
Góc đánh lửa sớm và góc quay của trục khuỷu động cơ tính từ thời điểm xuất hiện tia lửa
điện tại buji cho đến khi piston lên tới điểm chết trên.
Góc đánh lửa sớm ảnh hưởng rất lớn đến cơng suất, tính kinh tế và độ ơ nhiễm của khí
thải động cơ. Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Trong đó:
Áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
Nhiệt độ buồng đốt.
Áp suất trên đường ống nạp.
Nhiệt độ nước làm mát động cơ.
Nhiệt độ mơi trường.

Số vịng quay của động cơ.
SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

13


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
Chỉ số octan của xăng.
Ở các đời xe cũ, góc đánh lửa sớm chỉ điều khiển theo hai thông số: tốc độ và tải của
động cơ. Tuy nhiên hệ thống đánh lửa ở một số xe có trang bị thêm van nhiệt và sử dụng
bộ phận đánh lửa sớm theo hai chế độ nhiệt độ. Trên các xe đời mới, góc đánh lửa sớm
được điều khiển tối ưu theo chương trình phụ thuộc vào thơng số nêu trên.
Góc đánh lửa sớm thực tế khi động cơ hoạt động được xác định bằng cơng thức:
θ = θbd +θcb +θhc
Trong đó:

θ: Góc đánh lửa sớm thực tế. θbđ: Góc đánh lửa sớm ban đầu. θcb: Góc đánh lửa sớm cơ
bản.
θhc: Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.

Hình 1.11 Góc đánh lửa thực tế.
Khi số vòng quay của động cơ tăng: thời gian làm việc của chu trình bị rút ngắn, do đó
góc đánh lửa sớm cần phải tăng lên. Nếu thời gian cháy của nhiên liệu khơng đổi thì θ s
phải tăng tuyến tính theo n, nhưng do n tăng làm tăng áp suất và nhiệt độ trong xi lanh
(do giảm lọt khí và thời gian truyền nhiệt), tăng chuyển động lốc xoáy của hỗn hợp. Vì
thế tốc độ cháy tăng lên và thời gian cháy tương ứng giảm đi nên ở số vòng quay cao θs
tăng theo qui luật phi tuyến.
Sự thay đổi góc đánh lửa sớm phụ thuộc vào số vịng quay trong hầu hết các động cơ
được thực hiện nhờ bộ điều chỉnh ly tâm.\

SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

14


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
Hình 1.12 Quan hệ giữa góc đánh lửa sớm và số vòng quay trục khuỷu.
Tốc độ cháy của hỗn hợp phụ thuộc vào thành phần của nó và được xác định bằng hệ số
dư lượng khơng khí α và được xác định theo biểu thức:

Khi α = 1 : hỗn hợp lý tưởng. Khi α > 1 : hỗn hợp nhạt.
Khi α < 1 : hỗn hợp đậm
Thành phần hỗn hợp ảnh hưởng lớn đến việc chọn góc đánh lửa sớm tối ưu. Hỗn hợp quá
đậm hoặc quá nhạt đều không bốc cháy được. Tốc độ cháy của hỗn hợp đạt giá trị lớn và
góc đánh lửa sớm sẽ nhỏ nhất ứng với giá trị α = 0,8 ÷ 0,9. Khi giảm hoặc tăng α thì θs
đều tăng.

Hình 1.13 Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp đến góc đánh lửa sớm.
Sự tăng tỉ số nén làm tăng nhiệt độ và áp suất ở cuối kì nén, do đó làm tăng tốc độ cháy
của hỗn hợp. Vì thế sự tăng tỉ số nén làm giảm góc đánh lửa sớm.
Sự thay đổi góc đánh lửa sớm theo mức tải động cơ
Mức tải của động cơ cũng ảnh hưởng lớn đến góc đánh lửa sớm khi mở bướm ga lớn,
lượng hỗn hợp đi vào xi lanh nhiều hơn làm tăng áp suất và nhiệt độ khí nén, đồng thời
cịn làm giảm % khí sót, dẫn đến tăng tốc độ cháy. Vì thế, khi tăng tải trong của động cơ
thì θs giảm xuống và ngược lại.

SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

15

KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
Hình 1.14 Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm đến sự thay đổi áp suất trong xy lanh động

cơ.
θ- góc quay trục khuỷu ;θi – góc cháy trễ;θs- góc đánh lửa sớm ;
c’- thời điểm đánh lửa; c1- thời điểm nhiên liệu bốc cháy

Hình 1.15 Quan hệ giữa góc đánh lửa sớm và tải trọng ở các số vòng quay khác nhau.
Nếu buji đánh lửa quá muộn thì quá trình cháy sẽ kéo dài trên hành trình giãn
nở vì nhiên liệu bốc cháy trong điều kiện không gian công tác của xy lanh tăng và tác
dụng của vận động rối yếu dần. Tốc độ tăng áp suất trung bình wtb và áp suất cháy cực
đại pz có trị số nhỏ. Buji đánh lửa quá sớm làm cho quá trình cháy diễn ra trong piston
đang đi lên ĐCT làm tốn công nén, đồng thời áp suất lớn nhất cũng nhỏ.
Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm.
Động cơ trên ơ tơ có khả năng thích ứng rất cao. Từ lúc khởi động và trong suốt quá trình
làm việc của động cơ liên tục thay đổi. Tùy từng chế độ làm việc của động cơ mà ECU
SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

16


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
thực hiện việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm đúng với bản đồ góc đánh lửa sớm lý tưởng ở
chế độ khởi động, chế độ cầm chừng, chế độ hâm nóng sau khởi động…đảm bảo hiệu
suất động cơ cao nhất cũng như giảm ô nhiễm và tiêu hao nhiên liệu.
-

Chế độ khởi động.

Góc đánh lửa sớm được đặt ở một giá trị nhất định, khơng thay đổi trong suốt q trình
khởi động. Gía trị của góc đánh lửa sớm phụ thuộc vào back-up IC trong ECU đã lưu trữ
các số liệu về góc đánh lửa.

Hình 1.16 Điều khiển đánh lửa ở chế độ khởi động.
G – Cảm biến vị trí trục khuỷu; NE – Cảm biến tốc độ động cơ; 1 – Back – up; 2 – Bộ vi
xử lí
Thơng thường, góc đánh lửa sớm được chọn nhỏ hơn 10o. Với góc đánh lửa này, động cơ
được khởi động dễ dàng ngay cả khi nguội, đồng thời tránh sự nổ dội. Việc hiệu chỉnh
theo nhiệt độ góc đánh lửa sớm khi khởi động khơng cần thiết vì thời gian khởi động rất
ngắn.
Khi có tín hiệu khởi động, mạch chuyển đổi trạng thái sẽ nối đường IGT sang vị trí ST.
Khi đó xung IGT được điều khiển bởi back – up IC thơng qua hai tín hiệu G và NE. Nếu
động cơ đã nổ, đường IGT sẽ được nối sang vị trí After ST và việc hiệu chỉnh góc đánh
lửa sớm sẽ được thực hiện bởi ECU.
-

Chế độ sau khởi động.

Khi động cơ đã khởi động xong, góc đánh lửa sớm sẽ được hiệu chỉnh theo công thức:
θ = θbd +θcb +θhc
Trong đó, góc đánh lửa hiệu chỉnh (θhc) là tổng của tất cả các góc đánh lửa theo các điều

kiện làm việc của động cơ.
SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

17


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS

Hiệu chỉnh theo nhiệt độ nước làm mát động cơ.
Hiệu chỉnh theo sự ổn định của động cơ trong chế độ cầm chừng.
Hiệu chỉnh theo sự kích nổ.
Hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp.
Hiệu chỉnh theo các điều kiện khác.
Tùy loại động cơ mà một số chức năng hiệu chỉnh của ECU có hoặc khơng. Ví dụ chức
năng hiệu chỉnh góc đánh lửa theo sự kích nổ, theo sự trượt của xe cũng chỉ có ở các loại
xe sang.
Để ngăn ngừa các trường hợp xấu ảnh hưởng đến hoạt động và tuổi thọ của động cơ do
đánh lửa quá sớm hoặc quá trễ, ECU chỉ thực hiện việc chỉnh góc đánh lửa sớm (bao gồm
θcb + θhc) trong giới hạn từ 10o đến 45o trước điểm chết trên.
Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ. Tùy thuộc vào nhiệt độ của động cơ
được nhận biết từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát mà góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh
tăng hoặc giảm cho thích hợp với điều kiện cháy của hịa khí trong buồng đốt. Khi nhiệt
độ của động cơ nằm trong khoảng -20 đến 60oC thì góc đánh lửa được hiệu chỉnh sớm
hơn từ 0 ÷ 15o. Nếu nhiệt độ động cơ nhỏ hơn -20oC thì góc đánh lửa sớm cũng chỉ được
cộng thêm 15o. Sở dĩ phải tăng góc đánh lửa sớm khi động cơ nguội là vì ở nhiệt độ thấp
tốc độ cháy chậm, nên phải kéo dài thời gian để nhiên liệu cháy hết nhằm tăng hiệu suất
động cơ.
Khi nhiệt độ động cơ nằm trong khoảng 60o ÷ 100o, ECU khơng thực hiện sự hiệu chỉnh
góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ
Hình 1.17 Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ.

↑ - tăng; ↓ - giảm
Trong trường hợp động cơ q nóng (>110o) sẽ dễ gây ra hiện tượng kích nổ và tăng hàm
SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

18

KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
lượng NOx trong khí thải, vì vậy ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa xuống một góc tối
đa là 5o.
Hiệu chỉnh phản hổi tỉ lệ khí – nhiên liệu.
Trong quá trình phản hồi tỉ lệ khí – nhiên liệu, tốc độ động cơ thay đổi theo sự tăng hay
giảm lượng phun nhiên liệu. Động cơ đặc biệt nhạy cảm với những thay đổi tỷ lệ khí –
nhiên liệu khi nó chạy không tải, nên để chế độ không tải ổn định ECU động cơ sẽ làm
sớm thời điểm đánh lửa để phù hợp với tỷ lệ khí – nhiên liệu. Góc thời điểm đánh lửa
được làm sớm lên tối đa khoảng 5o bởi hiệu chỉnh này.
Các tín hiệu liên quan đến hiệu chỉnh này:
+ Cảm biến oxy.
+ Vị trí bướm ga.
+ Tốc độ xe.
-

Hiệu chỉnh tránh kích nổ

Để nhận biết và tránh được sự kích nổ trên các xi lanh động cơ, trên động cơ được trang
bị cảm biến kích nổ, cảm biến này ghi nhận lại sự kích nổ thơng qua sự rung động cơ sau
đó chuyển thành các xung tín hiệu dưới dạng tín hiệu điện và chuyển đến ECU của động
cơ.
Khi động cơ hoạt động bình thường thì các xung tín hiệu dao động rất nhỏ, khi xảy ra
hiện tượng kích nổ các xung này sẽ dao động với biên độ lớn và truyền tới ECU của động
cơ, ECU sẽ hiệu chỉnh và giảm góc đánh lửa sớm.
- Q trình kiểm sốt kích nổ được thực hiện theo một chu trình kín, hiện tượng kích nổ
chỉ xảy ra ở một vài xi lanh. Vì vậy dựa vào thời điểm kích nổ và vị trí trục khuỷu mà
ECU nhận biết được xi lanh nào đã cháy và xảy ra hiện tượng kích nổ.
Việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm cho q trình kích nổ chỉ được thực hiện ở xi lanh này
để ít ảnh hưởng đến cơng suất động cơ. Việc giảm góc đánh lửa sớm được thực hiện từng
góc nhỏ theo chu kì của từng xi lanh cho đến khi hiện tượng kích nổ chấm dứt thì ECU

từng bước tăng dần góc đánh lửa sớm. Nếu khơng cịn hiện tượng kích nổ thì góc đánh
lửa sớm trở về tối ưu.
-Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo sự ổn định của động cơ ở chế độ cầm chừng.
Ở chế độ cầm chừng tốc độ động cơ bị dao động do tải của động cơ thay đổi, việc hiệu
SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

19


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
chỉnh góc đánh lửa sớm có tác dụng làm ổn định tốc độ của động cơ.

Hình 1.18 Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm ở chế độ cầm chừng.
tăng; ↓ - giảm
Khi cánh bướm ga đóng hồn tồn, tín hiệu từ cơng tắc cánh bướm ga báo về ECU cho
biết động cơ đang làm việc ở chế độ cầm chừng. Kết hợp với tín hiệu tốc độ động cơ
(NE) và tốc độ xe, ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa sớm và ngược lại. Góc hiệu
chỉnh tối đa trong trường hợp này là ± 5o. Khi tốc độ tăng cao, ECU sẽ không hiệu chỉnh.
Trên một số loại động cơ, việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm này phụ thuộc vào điều kiện
sử dụng điều hịa hoặc chỉ hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm khi tốc độ cầm chừng bị giảm
xuống dưới mức quy định.
1.3 Giới thiệu chung về xe VIOS
1.3.1 Khái quát chung về xe VIOS
Toyota Vios là phiên bản Sedan cỡ nhỏ ra đời năm 2003 để thay thế cho dịng Soluna ở
thị trường Đơng Nam Á và Trung Quốc. Thế hệ đầu là một phần trong dự án hợp tác giữa
các kỹ sư Thái Lan và những nhà thiết kế Nhật Bản của công ty Toyota và được sản xuất
tại nhà máy Toyota Gateway, tỉnh Chachoengsao, Thái Lan. Thế hệ thứ 2 ra đời năm
2007. Nhưng không chỉ dừng lại ở thị trường Châu Á, những chiếc Sedan này dần được
Toyota ra mắt tại các thị trường khác.
- Thế hệ đầu 2003-2007.

Kiểu thiết kế: Sedan 4 chỗ.
Động cơ: 1.3 và 1.5 lít.
Phần lớn các xe Vios tại thị trường Đơng Nam Á trong đó có Việt Nam được trang bị
động cơ 1.5 lít trừ ở Philippines. Người dân nước này ưa chuộng phiên bản sử dụng động
cơ nhỏ hơn với dung tích 1.3 lít.
SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

20


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
Phiên bản đầu tiên được chế tạo dựa trên mẫu Toyota Platz. Nhờ cải tiến về ngoại thất,
những chiếc Vios mang một dáng vẻ khác biệt, đặc biệt là phiên bản 2006.
Phiên bản này được chỉnh sửa khá nhiều với lưới tản nhiệt, đèn pha, đèn hậu được làm
mới cùng với vành đúc và nội thất mới.
Thế hệ thứ 2 ( từ năm 2007 đến nay). Kiểu thiết kế: Sedan 4 chỗ.
Động cơ 1.5 lít.
Chiếc Vios mới là sự tái hiện lại mẫu Toyota Belta sedan ra mắt năm 2005. Toyota Belta
cịn có tên khác là Toyota Yaris (tên này chỉ có ở Mỹ, Nhật, Australia), Toyota Echo (tên
gọi tại Canada) và Toyota Vitz. Nếu Vios chỉ có phiên bản sedan thì Belta có thêm phiên
bản hachtback.
Toyota Vios 2007 vẫn sử dụng động cơ cũ (năm 2003) I4, ký hiệu 1NZ-FE 1.5L DOHC
tích hợp cơng nghệ điều khiển van biến thiên VVT-i. Công suất cực đại của
động cơ là 107 mã lực, mô men xoắn tối đa 144 Nm. Tuy nhiên, khung gầm thiết kế hoàn
toàn mới.
Phiên bản Vios mới 1.5E 5 số sàn được nâng cấp từ Vios 2003 1.5G 5 số sàn, còn phiên
bản 1.5G mới 4 số tự động lần đầu tiên được ra mắt tại thị trường Việt Nam.
Toyota Vios 2007 có kích thước lớn hơn xe đời cũ. Trang bị an tồn và tiện nghi có nhiều
cải tiến. Về ngoại thất, thay đổi lớn nhất là lưới tản nhiệt có cấu trúc hình chữ V, cụm đèn
hậu nhơ ra ngồi, đèn xi nhan tích hợp trên gương, vành hợp kim thiết kế mới,...

SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

21


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
1.3.2 Động cơ xe .
- Loại động cơ : 1NZ-FD 4 xi lanh , thẳng hàng , 16 van .
- Với trục cam kép (DOHC) và hệ thống điều khiển van nạp thơng minh(VVT-i) chức
năng “Cranking hold” sẽ duy trì mơ tơ khởi động ở trạng thái hoạt động không cần phải
giữ chìa ở vị trí start.
- ECU động cơ tích hợp chức năng điều khiển hộp số HCTình

Hình 2: Động cơ 1NZ-FD

SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

22


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS

1.3.3 Thơng số kỹ thuật về xe VIOS
Kích thước: (dài x rộng x cao) 4300 x 1700 x 1460 (mm).

HÌnh 1.3 Kích thước xe vios

SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

23


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS

Thông số

Toyota Vios

Kích thước tổng thể D x R x C (mm)

4.300 x 1.700 x 1.470

Kích thước tổng thể bên trong D x R x

1.895 x 1.420 x 1.205

C (mm)
Chiều dài cơ sở (mm)

2.550

Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm)

1.480 / 1.470

Khoảng sáng gầm xe (mm)

150

Bán kính vịng quay tối thiểu (mm)

5,1

Khối lượng không tải (kg)

1.110 - G CVT/ 1.105 - E CVT/ 1.075
E MT

Khối lượng tồn tải (kg)

1.550

Dung tích khoang hàng lý (lít)

506

Dung tích bình chứa nhiên liệu (lít)

42

SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

24


KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE VIOS
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN XE TOYOTA VIOS.
2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa trực tiếp trên xe Toyota
Vios.

* Nguyên lý kết cấu các cảm biến
a. Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE).
Cảm biến này phát hiện góc quay trục khuỷu và tốc độ động cơ.

Tín hiệu NE được tạo ra bởi khe hở khơng khí giữa cảm biến và các răng trên chu vi của
rơ to tín hiệu NE lắp trên trục khuỷu. Tùy loại mà cảm biến có 12, 24, 34 răng và có hai
răng khuyết. Khu vực có hai răng khuyết được sử dụng để phát hiện góc quay trục khuỷu,
nhưng nó khơng phát hiện được điểm chết trên của kỳ nén hoặc xả.
ECU kết hợp hai tín hiệu NE và G để xác định chính xác góc quay trục khuỷu.
Khơng có tín hiệu này động cơ khơng thể hoạt động.

SVTH: VŨ ĐÌNH THỦY

25