MỤC LỤC
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
LỜI NÓI ĐẦU.. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2NZ - FE 2
1.1. Khái quát về động cơ 2NZ – FE sử dụng trên xe Toyota Vios 2
1.2. Khái quát về hệ thống điều khiển động cơ 2NZ - FE.. 3
1.2.1 Mô tả hệ thống. 3
1.2.2 Chức năng của hệ thống điều khiển động cơ 2NZ -FE. 3
1.2.3 Kết cấu của hệ thống điều khiển động cơ 2NZ - FE. 4
1.3. Hệ thống đánh lửa. 4
1.3.1. Nhiệm vụ. 4
1.3.2. Yêu cầu. 4
1.3.3. Phân loại 4
1.3.4. Các thiết bị chính. 5
1.4. Hệ thống cung cấp nhiên liệu. 6
1.4.1. Nhiệm vụ. 6
1.4.2. Yêu cầu. 6
1.4.3. Các thiết bị chính. 6
1.5. Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng. 7
1.5.1. Nhiệm vụ. 7
1.5.2. Yêu cầu. 7
1.5.3. Các thiết bị chính. 7
1.6. Hệ thống tự chẩn đoán. 8
1.6.1. Nhiệm vụ. 8
1.6.2. Yêu cầu. 8
1.7. Phạm vi nghiên cứu. 8
1.8. Mục đích, ý nghĩa vấn đề nghiên cứu. 8
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2NZ - FE. 10
2.1. Hệ thống các cảm biến và tín hiệu đầu vào. 10
2.1.1. Cảm biến áp suất trên đường ống nạp. 10
2.1.2. Cảm biến lưu lượng khí nạp. 11
2.1.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến nhiệt độ khí nạp. 14
2.1.4. Cảm biến vị trí bướm ga loại biến trở. 16
2.1.5. Cảm biến tốc độ xe. 17
2.1.6. Cảm biến vị trí trục cam và cảm biến tốc độ động cơ. 19
2.1.7. Cảm biến Oxy. 21
2.1.8. Cảm biến kích nổ. 23
2.1.9. Các tín hiệu khác. 24
2.2 Bộ điều khiển điện tử (ECU - electronic control unit) 27
2.2.1 Tổng quan. 27
2.2.2 Cấu tạo. 28
2.2.3 Cấu trúc ECU.. 30
2.2.4 Mạch giao tiếp ngõ vào. 31
2.3 Cơ cấu chấp hành. 33
2.3.1 Hệ thống đánh lửa trên động cơ 2NZ - FE. 33
2.3.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu. 41
2.3.3. Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng. 47
2.3.4. Bộ giảm rung động. 52
2.3.5. Bộ ổn định áp suất 52
2.3.6. Hệ thống tự chẩn đoán. 53
CHƯƠNG 3. KIỂM TRA VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2NZ - FE. 60
3.1 Kiểm tra hệ thống cảm biến và tín hiệu đầu vào. 60
3.1.1 Cảm biến áp suất trên đường ống nạp. 60
3.1.2 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 62
3.1.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp. 63
3.1.4 Cảm biến vị trí bướm ga loại biến trở. 65
3.1.5 Cảm biến Oxy. 67
3.1.6 Cảm biến kích nổ. 68
3.2 Kiểm tra hệ thống đánh lửa. 69
3.2.1 Kiểm tra Bugi 70
3.2.2 Kiểm tra IC, cụm bobin và IC.. 73
3.2.3 Kiểm tra tín hiệu IGT. 74
3.2.4 Kiểm tra tín hiệu IGF. 75
3.3 Kiểm tra hệ thống cung cấp nhiên liệu. 76
3.3.1 Bơm xăng. 76
3.3.2 Kim phun. 81
3.3.3 Kiểm tra bộ điều áp. 84
3.3.4 Kiểm tra Van ISC.. 85
KẾT LUẬN.. 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 88
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành ô tô thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang phát triển mạnh mẽ với việc ứng dụng ngày càng nhiều những thành tựu công nghệ thông tin vào sản xuất và lắp đặt các linh kiện ô tô. Hiện nay thì vấn đề “điện và điện tử” trang bị trên ô tô là tiêu chí chính để đánh giá tính năng của một chiếc ô tô hiện đại.
Trong công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước ngành công nghiệp ô tô của nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ. Trong những năm gần đây lượng ô tô tham gia giao thông không ngừng tăng lên. Nhận ra nhu cầu này nhiều hãng xe nổi tiếng trên thế giới đã đầu tư vào Việt Nam. Theo đó Nhà nước cũng đã có những chính sách phù hợp để thức đẩy ngành công nghiệp ô tô phát triển. Nhờ những chính sách đó mà ngày càng nhiều công ty ô tô nước ngoài đã đầu tư vào thị trường Việt Nam như: Toyota, Honda, Hyundai, Suzuki, Ford, Mazda…
Trải qua thời gian học tập tại trường, với những kiến thức đã được trang bị giúp tôi có thêm nhiều tự tin và gắn bó hơn với ngành mình đang theo học. Đồ án tốt nghiệp của tôi với đề tài “Khai thác hệ thống điều khiển động cơ 2NZ -FE”. Đây là một đề tài rất sát với thực tế sản xuất và sửa chữa các hệ thống điều khiển động cơ trên xe.
Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ của giảng viên hướng dẫn cùng các giảng viên trong bộ môn Động cơ điện, khoa Ô tô cũng như sự giúp đỡ của đồng chí đồng đội, đặc biệt là thầy: Ths……………- giảng viên hướng dẫn trực tiếp giúp tôi hoàn thành đồ án. Tuy nhiên, do kiến thức thực tế còn hạn chế nên đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi sai sót. Mong được nhận sự quan tâm của các thầy giáo trong khoa và các đồng chí đồng đội để đồ án được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy: Ths……………các giảng viên trong khoa Ô tô cũng như các cán bộ quản lý đã giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2NZ - FE
1.1. Khái quát về động cơ 2NZ - FE sử dụng trên xe Toyota Vios
Các động cơ 2NZ - FE sử dụng trên phiên bản Vios 1.3J được xây dựng tại Nhật Bản, với tỷ số nén là 10,5 : 1. Công suất là 63 kW ở tốc độ 6000 vòng / phút với momen 121 Nm ở tốc độ 4400 vòng / phút.
Thông số kĩ thuật của động cơ như bảng 1.1.
1.2. Khái quát về hệ thống điều khiển động cơ 2NZ-FE
1.2.1 Mô tả hệ thống
Các chức năng của hệ thống điều khiển động cơ bao gồm EFI, ESA, ISC, ETCS-i, VVT-i,…chúng điều khiển các tính năng cơ bản của động cơ, chức năng chẩn đoán, rất hữu ích khi sửa chữa, chức năng dự phòng và an toàn chỉ hoạt động khi có trục trặc trong các hệ thống điều khiển này.
1.2.2 Chức năng của hệ thống điều khiển động cơ 2NZ-FE
Ngày nay với sự ra đời và phát triển mạnh của khoa học - công nghệ tự động điều khiển đã làm cơ sở và nền tảng cho việc thiết lập các hệ thống điều khiển theo chương trình trên động cơ 2NZ-FE đã giải quyết được các vấn đề hiện đang đặt ra như: công suất, suất tiêu hao nhiên liệu, khí thải…
1.3. Hệ thống đánh lửa
1.3.1. Nhiệm vụ
Hệ thống đánh lửa trên động cơ tạo ra tia lửa điện phù hợp đúng thời điểm để đốt cháy hòa khí. Không ảnh hưởng đến công suất động cơ và động cơ đạt được công suất tốt nhất.
1.3.3. 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
- Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa (breaker).
- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ (electromagnetic sensor)
- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến biến Hall.
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.
- Hệ thống đánh lửa với bộ điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử.
1.3.4. 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...
1.4. Hệ thống cung cấp nhiên liệu
1.4.1. Nhiệm vụ
Cung cấp đủ nhiên liệu và đúng thời gian nhất định trong mỗi chế độ làm việc của động cơ.
1.4.2. 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.
1.4.3. Các thiết bị chính
Hệ thống cung cấp nhiên liệu bao gồm: bơm xăng, kim phun, thùng xăng …
a) Bơm xăng
Cấu tạo bơm xăng loại cánh gạt
Bơm này được cấu tạo bởi các thành phần sau:
- Motor điện
- Bộ phận công tác của bơm
- Van một chiều
b) Kim phun
1.5. Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng
1.5.1. Nhiệm vụ
Dùng tín hiệu từ ECU động cơ để điều khiển động cơ ở tốc độ không tải tối ưu tại mọi thời điểm.
1.5.3. Các thiết bị chính
Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng bao gồm : Van ISC, ECU, các cảm biến và công tắc khác.
Van ISC
1.7. 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 điều khiển động cơ 2NZ - FE trên xe Toyota Vios ” mà không đề cập đến các hệ thống khác trên xe Toyota Vios và các hệ thống điện trên các xe ôtô khác.
1.8. Mục đích, ý nghĩa vấn đề nghiên cứu
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.
Vì vậy, tôi đã chủ động chọn đề tài “Khai thác hệ thống điều khiển động cơ 2NZ - FE trên xe Toyota Vios” để nghiên cứu nhằm hiểu rõ kết cấu và chi tiết, khai thác và bảo dưỡng và làm tài liệu tham khảo sau này.
CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2NZ - FE
2.1. Hệ thống các cảm biến và tín hiệu đầu vào
2.1.1. Cảm biến áp suất trên đường ống nạp
a) Cấu tạo
Cảm biến bao gồm một chip Silic kết hợp với buồng chân không và một con IC. Một mặt của màng silic bố trí tiếp xúc với độ chân không trong đường ống nạp và mặt khác của nó bố trí ở trong buồng chân không được duy trì một áp thấp cố định trước nằm trong cảm biến.
b) Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý đo của cảm biến là dựa vào độ chênh lệch áp suất trong buồng chân không của cảm biến và áp suất trong đường ống nạp. Khi áp suất trong đường ống nạp thay đổi sẽ làm cho hình dạng của màng silic thay đổi theo và trị số điện trở của nó sẽ thay đổi.
2.1.2. Cảm biến lưu lượng khí nạp
- Cấu tạo:
Cảm biến lưu lượng khí nạp gồm có vỏ, nhiệt điện trở và dây sấy Platin được đặt trên đường ống nạp của động cơ.
- Nguyên lý hoạt động:
Dòng điện chạy vào dây sấy làm cho nó nóng lên. Khi không khí chạy qua, dây sấy được làm nguội tương ứng với khối lượng không khí nạp, bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ dây sấy không đổi, dòng điện đó sẽ tỉ lệ thuận với lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó ta xác định được lượng không khí nạp.
Nguyên lý của bộ đo gió kiểu nhiệt dựa trên sự phụ thuộc của năng lượng nhiệt W thoát ra từ một linh kiện được nung nóng bằng điện (phần tử nhiệt) như : dây nhiệt, màng nhiệt hoặc điện trở nhiệt (thermistor) được đặt trong dòng khí nạp vào khối lượng gió G đi qua và được tính theo công thức sau:
W = K. Dt.Gn (3.1)
Trong đó:
K: Hằng số tỷ lệ.
Dt: Chênh lệch nhiệt độ giữa phần tử nhiệt và dòng khí.
n: Hệ số phụ thuộc vào đặc tính trao đổi nhiệt giữa phần tử nhiệt và môi trường
2.1.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến nhiệt độ khí nạp
a) Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Dùng để xác định nhiệt độ động cơ, có cấu tạo là một điện trở nhiệt.
- Cấu tạo
Thường là trụ rỗng có ren ngoài, bên trong có gắn một điện trở dạng bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm.
Ở động cơ làm mát bằng nước, cảm biến được gắn ở thân máy, gần bọng nước làm mát. Trong một số trường hợp, cảm biến được lắp trên nắp máy.
- Nguyên lý hoạt động
Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Nó được làm bằng vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm (NTC –negative temperature co-efficient). Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và ngược lại. Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có khác nhau. Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gởi đến ECU trên nền tảng cầu phân áp.
b) Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Cảm biến nhiệt độ khí nạp dùng để xác định nhiệt độ khí nạp. Cũng giống như cảm biến nhiệt độ nước, nó gồm có một điện trở được gắn trong bộ đo gió hoặc trên đường ống nạp.
2.1.4. Cảm biến vị trí bướm ga loại biến trở
Cảm biến vị trí bướm ga đưa tín hiệu về ECU về thực tế áp ứng của bướm ga (góc mở). Ở những xe không dùng cảm biến chân ga thì đây chính là tín hiệu thể hiện yêu cầu của người lái.
2.1.5. Cảm biến tốc độ xe
Là 4 cảm biến riêng biệt cho từng bánh xe, nhận và truyền tín hiệu tốc độ của bánh xe về cho khối điều khiển điện tử ECU.
Khe hở không khí giữa lõi từ và đỉnh răng của vành răng cảm biến chỉ khoảng 1mm và độ sai lệch phải nằm trong giới hạn cho phép. Hệ thống ABS sẽ không làm việc tốt nếu khe hở nằm ngoài giá trị tiêu chuẩn.
2.1.7. Cảm biến Oxy
Để chống ô nhiễm, trên các xe được trang bị bộ hóa khử (TWC - three way catalyst). Bộ hóa khử sẽ hoạt động với hiệu suất cao nhất ở tỉ lệ hòa khí lý tưởng tức l = 1.
Cảm biến oxy được dùng để xác định thành phần hòa khí tức thời của động cơ đang hoạt động. Nó phát ra một tín hiệu điện thế gửi về ECU để điều chỉnh tỉ lệ hòa khí thích hợp trong một điều kiện làm việc nhất định (chế độ điều khiển kín - closed loop control).
- Cấu tạo:
Thân cảm biến được giữ trong một chân có ren, bao ngoài một ống bảo vệ và được nối với các đầu dây điện.
Bề mặt của chất ZrO2 được phủ một lớp platin mỏng cả mặt trong lẫn mặt ngoài. Ngoài lớp platin là một lớp gốm ZrO2 rất xốp và kết dính, có nhiệm vụ bảo vệ lớp platin không bị hỏng do va chạm các phần tử rắn có trong khí thải.
- Nguyên lý hoạt động:
Loại này được chế tạo chủ yếu từ chất zirconium dioxide (ZrO2) có tính chất hấp thụ những ion oxy âm tính. Thực chất, cảm biến oxy loại này là một pin điện có sức điện động phụ thuộc vào nồng độ oxy trong khí thải với ZrO2 là chất điện phân.
2.1.8. Cảm biến kích nổ
a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Khi sử dụng xăng có chỉ số octane quá thấp hoặc vì nguyên nhân nào đó động cơ quá nóng, sẽ xảy ra hiện tượng kích nổ trong xylanh. Hiện tượng kích nổ xảy ra thường xuyên sẽ rất nguy hiểm, gây hư hỏng và làm giảm tuổi thọ động cơ. Khi có hiện tượng kích nổ xảy ra, ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa sớm để tránh hiện tượng kích nổ.
b) Mạch điện
Mạch điện cảm biến kích nổ như hình 2.25.
2.2 Bộ điều khiển điện tử (ECU - electronic control unit)
2.2.1 Tổng quan
Hệ thống điều khiển động cơ theo chương trình bao gồm các cảm biến kiểm soát liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành luôn đảm bảo thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến.
2.2.2 Cấu tạo
a) Bộ nhớ trong ECU
- ROM (Read Only Memory) dùng trữ thông tin thường trực. Bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được. Thông tin của nó đã được gài đặt sẵn, ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý và được lắp cố định trên mạch in.
- RAM (Random Access Memory) bộ nhớ truy suất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thông tin mới, được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi bộ vi xử lý. RAM có thể đọc và ghi các số liệu theo địa chỉ bất kỳ.
b) Bộ vi xử lý
Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết định. Nó là “bộ não” của ECU.
c) Đường truyền - BUS
Chuyển các lệnh và số liệu trong máy tính theo 2 chiều. ECU với những thành phần nêu trên có thể tồn tại dưới dạng IC hoặc trên nhiều IC. Ngoài ra, người ta thường phân loại máy tính theo độ dài từ các RAM (tính theo bit).
2.2.3 Cấu trúc ECU
Ngày nay, trên ôtô hiện đại, có thể trang bị nhiều ECU điều khiển các hệ thống khác nhau. Cấu trúc của ECU được trình bày trên hình 2.36.
Bộ phận chủ yếu của nó là bộ vi xử lý (microtoprotocessor) hay còn gọi là CPU (Controrl Protocessing Unit), CPU lựa chọn các lệnh và xử lý các số liệu từ bộ nhớ ROM và RAM (chứa các chương trình và dữ liệu) và ngõ vào - ra (I/O), điều khiển nhanh số liệu từ các cảm biến và chuyển dữ liệu đã xử lý đến các cơ cấu thực hiện.
2.2.4 Mạch giao tiếp ngõ vào
a) Bộ chuyển đổi A/D (Analog to Digital Converter)
Dùng để chuyển các tín hiệu tương tự từ đầu vào với sự thay đổi điện áp trên các cảm biến nhiệt độ, bộ đo gió, cảm biến bướm ga vv… thành các tín hiệu số để bộ vi xử lý hiểu được.
b) Bộ đếm (Counter)
Dùng để đếm xung ví dụ như từ cảm biến vị trí piston rôto gửi lượng đếm về bộ vi xử lý.
c) Bộ nhớ trung gian (Buffer)
Chuyển tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu sóng vuông dạng số, nó không giữ lượng đếm như trong bộ đếm. Bộ phận chính là Transistor sẽ đóng mở theo cực tính của tin hiệu xoay chiều.
2.3 Cơ cấu chấp hành
2.3.1 Hệ thống đánh lửa trên động cơ 2NZ - FE
a) Cấu tạo hệ thống đánh lửa trên động cơ 2NZ - FE
Hệ thống đánh lửa có cấu tạo từ ba bộ phận chủ đạo: Bô bin, IC và bugi đánh lửa. Sau đây ta sẽ tìm hiểu sâu thêm về các bộ phận trên.
- Bugi:
Bugi có nhiệm vụ tạo ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu (xăng và không khí), nó là công cụ để nguồn điện phát ra hồ quang qua một khoảng trống (giống như tia sét).
+ Cấu tạo:
Bugi dùng trên động cơ 2NZ-FE là loại bugi đầu dài do hãng DENSO sản xuất.
Thông số kỹ thuật
Chiều dài khoảng 26.5 mm.
Khe hở bugi (mm) : 1,0 - 1,1.
Kỳ bảo dưỡng : 192000km.
+ Nguyên lý hoạt động:
Sự nổ của hỗn hợp hòa khí do tia lửa từ bugi được gọi chung là sự bốc cháy. Tuy nhiên, sự bốc cháy không phải xảy ra tức khắc, mà diễn ra như sau: Tia lửa xuyên qua hỗn hợp hòa khí từ điện cực trung tâm đến điện cực nối mát. Kết quả là phần hỗn hợp hòa khí dọc theo tia lửa bị kích hoạt, phản ứng hoá học (ôxy hoá) xảy ra, và sản sinh ra nhiệt để hình thành “nhân ngọn lửa”.
b) Nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa trên động cơ 2NZ - FE
Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp, bộ chia điện sẽ không được sử dụng nữa mà hệ thống này cung cấp một bô bin và một IC đánh lửa cho mỗi xy lanh. Từ đó hệ thống này có thể giảm tổn thất năng lượng trong khu vực cao áp và tăng độ bền.
2.3.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu
Hệ thống EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để phát hiện tình trạng của động cơ và điều kiện chạy của xe. Và ECU động cơ tính toán lượng phun nhiên liệu tối ưu và gửi tín hiệu điện tới làm các vòi phun phun nhiên liệu.
Các bộ phận của hệ thống: hộp ECU, các cảm biến, hệ thống bơm nhiên liệu, kim phun …
+ ECU động cơ: ECU này tính lượng phun nhiên liệu tối ưu dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến.
+ Cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp: Cảm biến này phát hiện khối lượng không khí nạp hoặc áp suất đường ống nạp.
+ Cảm biến vị trí trục khuỷu: Cảm biến này phát hiện góc quay trục khuỷu và tốc độ của động cơ.
2.3.3. Hệ thống điều khiển tốc độ cầm chừng
a) Tổng quan về hệ thống điều khiển cầm chừng
Hệ thống ISC ( Idle Speed Control - điều khiển tốc độ không tải) sử dụng một mạch đi tắt qua bướm ga, và lượng không khí hút từ mạch đi tắt này được điều khiển bởi ISCV (Idle Speed Control valve - Van điều chỉnh tốc độ không tải).
ISCV loại cuộn dây quay dùng trên động cơ 2NZ - FE nhận được các tín hiệu hiệu dụng từ ECU động cơ và cấp điện vào 2 cuộn dây để thay đổi mức mở của van và điều khiển lượng không khí nạp.
b) Cấu tạo của Van ISCV
ISCV loại cuộn dây quay gồm có một cuộn dây, IC, nam châm vĩnh cửu, van, và được gắn vào cổ họng gió.
IC này dùng tín hiệu hiệu dụng từ ECU động cơ để điều khiển chiều và giá trị của dòng điện chạy trong cuộn dây và điều chỉnh lượng không khí đi tắt qua bướm ga, làm quay van này.
c) Nguyên lý hoạt động
- Mở van
Khi điện được truyền đến cuộn dây A (RSO) trong một thời gian dài, van này bị dịch chuyển theo chiều mở.
- Đóng van
Khi điện được truyền đến cuộn dây B trong một thời gian dài, van này bị dịch chuyển về chiều đóng.
d) Các chế độ làm việc
- Chế độ khởi động
Khi ECU động cơ nhận được một tín hiệu khởi động ( STA ), nó xác định rằng động cơ đang khởi động và mở van ISC để tăng khả năng khởi động.
Việc mở van ISC này được điều khiển theo tín hiệu tốc độ động cơ NE và tín hiệu nhiệt độ nước làm mát THW.
- Điều khiển phản hồi
Để điều khiển phản hồi, tốc độ không tải chuẩn được lưu trong ECU động cơ so sánh với tốc độ không tải chuẩn. Sau đó ISCV được điều khiển để hiệu chỉnh tốc độ chạy không tải thực đến tốc độ chạy không tải chuẩn.
2.3.4. Bộ giảm rung động
Áp suất nhiên liệu được duy trì ở 2,55 - 2,9 kgf/cm2 tùy theo độ chân không trên đường ống nạp bằng điều áp. Tuy nhiên, vẫn có sự dao động trên đường ống do quá trình phun nhiên liệu không liên tục. Bộ giảm rung động có tác dụng hấp thụ các dao động này bằng một lớp màng.
2.3.6. Hệ thống tự chẩn đoán
a) Mô tả
- ECU được thiết kế với hệ thống tự chẩn đoán bên trong nhờ đó mà các hư hỏng điện tử trong hệ thống tín hiệu động cơ được phát hiện và thông báo trên bảng tableau bằng một đèn nháy (đèn CHECK ENGINE).
- Bằng cách phân tích các tín hiệu trong bảng mã, ECU phát hiện ra các hư hỏng có liên quan đến các cảm biến và bộ chấp hành. Các lỗi này được ghi nhớ vào ECU cho đến khi hệ thống tự chẩn đoán được xóa mã bằng cách tháo cầu chì chính hoặc tháo cọc âm ắc quy trong khoảng 15 giây, khi khóa điện ở vị trí OFF.
c) Phát hiện mã lỗi
Để ghi nhận một mã lỗi trình tự tiến hành như sau
- Hiệu điện thế ắc quy phải bằng hoặc lớn hơn 11V.
- Công tắc cảm biến vị trí bướm ga đóng.
- Tay số ở vị trí số không (nếu AT thì ở vị trí N).
CHƯƠNG 3
KIỂM TRA VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2NZ - FE
3.1 Kiểm tra hệ thống cảm biến và tín hiệu đầu vào
3.1.1 Cảm biến áp suất trên đường ống nạp
a) Vị trí cảm biến
Cảm biến MAP được lắp trên đường ống nạp của động cơ
b) Qui trình kiểm tra
- Kiểm tra điện áp nguồn cấp cho cảm biến:
+ Bước 1: Tắt khóa điện OFF.
+ Bước 2: Tháo giắc nối cảm biến MAP.
+ Bước 3: Bật khóa điện sang vị trí ON.
- Kiểm tra điện áp ra của cảm biến MAP:
+ Bước 1: Nối lại giắc cảm biến.
+ Bước 2: Tháo ống chân không ra khỏi đường ống nạp.
+ Bước 4: Dùng Vôn kế đo và ghi lại điện áp giữa chân PIM – E2 của cảm biến MAP dưới áp suất khí quyển.
Điện áp chuẩn: 3,3V ÷ 3,9V
3.1.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp
a) Vị trí cảm biến
Cảm biến nhiệt độ khí nạp lắp bên trong cảm biến lưu lượng khí nạp
b) Qui trình kiểm tra
- Kiểm tra điện trở cảm biến:
+ Bước 1: Tắt khóa điện.
+ Bước 2: Tháo giắc nối cảm biến nhiệt độ khí nạp.
+ Bước 3: Dùng Ohm kế đo và ghi lại điện trở giữa cực THA và E2 rồi so sánh với bảng giá trị sau
3.1.4 Cảm biến vị trí bướm ga loại biến trở
a) Vị trí cảm biến
Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên trục của bướm ga
b) Qui trình kiểm tra
- Kiểm tra điện trở cảm biến:
+ Bước 1: Tắt khóa điện OFF.
+ Bước 2: Tháo giắc nối cảm biến vị trí bướm ga.
+ Bước 3: Xác định vị trí các chân bằng đồng hồ VOM.
- Tiến hành đo điện trở của từng chân với các chân còn lại trong khi xoay bướm ga, khi đó sẽ có một cặp chân không thay đổi giá trị điện trở khi xoay bướm ga là cặp VC-- Ta đã xác định được chân còn lại là VTA, tiếp tục lấy chân này để đo điện trở với hai chân còn lại, vừa đo vừa xoay cho bướm ga mở rộng hơn, khi đó điện trở cặp VTA-E2 sẽ tăng, điện trở cặp VTA-VC sẽ giảm, từ đó ta xác định được cả ba chân.
3.1.6 Cảm biến kích nổ
a) Vị trí cảm biến
Cảm biến tiếng gõ được lắp trên thân động cơ.
b) Qui trình kiểm tra
- Kiểm tra điện trở của cảm biến:
+ Bước 1: Tháo giắc nối cảm biến.
+ Bước 2: Dùng Ohm kế đo điện trở giữa cực cảm biến và vỏ cảm biến.
Điện trở : 1MΩ hoặc cao hơn.
- Kiểm tra dạng xung cảm biến:
+ Bước 1: Khởi động và để động cơ hoạt động ở số vòng quay 4000 vòng/phút.
+ Bước 2: Dùng đồng hồ đo xung đo dạng sóng giữa KNK và mass trên ECU.
+ Bước 3: Tần số rung động của cảm biến là 7.6 kHz.
3.2 Kiểm tra hệ thống đánh lửa
Hệ thống đánh lửa hoạt động tốt thì các cụm, chi tiết của hệ thống phải nằm trong phạm vi cho phép của nhà chế tạo.
Trường hợp igniter đặt trong bô bin thì hệ thống đánh lửa sẽ gọn hơn. Bô bin của Hãng Toyota có 4 cực: +B, IGF, IGT và E1.
Nếu ở tất cả các bô bin đều không có tia lửa điện: Kiểm tra điện nguồn cung cấp cho ECU, điện nguồn cung cấp cho bô bin, tín hiệu G và Ne. Cần thiết thay mới ECU.
Nếu chỉ mất ở một bô bin. Giả sử ở bô bin số 1 thì vùng hư hỏng phải kiểm tra bao gồm: Bô bin, bu gi, tín hiệu IGT và đường dây.
3.3 Kiểm tra hệ thống cung cấp nhiên liệu
3.3.1 Bơm xăng
a) Kiểm tra bơm nhiên liệu.
- Kiểm tra hoạt động của bơm nhiên liệu:
+ Bước 1: Bật khóa điện đến vị trí ON.
+ Bước 2: Dùng dây dẫn nối cực +B và Fp của giắc kiểm tra.
+ Bước 3: Xem hiển thị trên đồng hồ đo áp suất.
+ Bước 4: Tháo dây chẩn đoán.
- Kiểm tra rơle bơm:
+) Kiểm tra điện trở
Ta dùng đồng hồ Ôm để đo kiểm tra điện trở giữa cực STA và cực E1 , điện trở tiêu chuẩn 20 - 30 Ω
Đo điện trở giữa hai cực +B và cực FC :
Điện trở tiêu chuẩn: 120 - 150 W.
- Kiểm tra áp suất nhiên liệu:
+ Bước 1: Kiểm tra điện áp Accu là trên 12V.
+ Bước 2: Tháo cáp nối với cực âm (-) Accu.
+ Bước 3: Tháo ống nhiên liệu ra.
+ Bước 5: Lau chùi sạch những vết xăng bắn ra ngoài
+ Bước 6: Nối lại cáp nối với cực âm Ắc quy
+ Bước 11: Tắt khóa điện, ngừng động cơ.
+ Bước 12: Kiểm tra áp suất nhiên liệu vẫn còn mức trên 1,5kgf/cm2 trong 5 phút sau khi tắt máy.
+ Bước 13: Sau khi kiểm tra áp suất nhiên liệu, tháo cáp nối với cực âm Ắc quy và cẩn thận tháo STT để tránh nhiên liệu phun ra.
+ Bước 14: Nối lại đường ống nhiên liệu.
3.3.2 Kim phun
a) Vị trí kim phun
- Kim phun đước gắn với ống phân phối được bố trí nằm phía trong đường ống nạp.
b) Quy trình kiểm tra
- Kiểm tra hoạt động của kim phun:
+ Bước 1: Cho động cơ chạy khởi động, dùng ống nghe để kiểm tra xem tiếng động bình thường tỷ lệ với tốc độ động cơ.
+ Bước 2: Có thể kiểm tra hoạt động của kim phun bằng tay.
- Kiểm tra lưu lượng kim phun:
+ Bước 1: Tháo cực âm Ắc quy.
+ Bước 2: Tháo các kim phun ra khỏi ống phân phối.
+ Bước 3: Dùng các dụng cụ chuyên dùng gá kim phun theo hướng dẫn.
+ Bước 4: Cho kim phun vào trong một ống nghiệm.
+ Bước 5: Cho bơm xăng hoạt động nhưng không được khởi động động cơ.
3.3.3 Kiểm tra bộ điều áp
a) Quy trình kiểm tra
+ Bước 1: Gá đồng hồ đo áp suất vào hệ thống nhiên liệu.
+ Bước 2: Nối tắt cực +B với cực Fp của rơ le bơm.
+ Bước 3: Bật công tắc máy về vị trí "ON".
+ Bước 4: Quan sát thật kĩ xem nhiên liệu có bị rò rỉ không.
b) Sơ đồ bố trí
Sơ đồ bố trí như hình 3.54
3.3.4 Kiểm tra Van ISC
Loại van ISC này được nối với ECU động cơ như sau
a) Vị trí van ISC
Van ISC được lắp trên cổ họng ga, khí nạp qua nó sẽ đi tắt qua bướm ga.
b) Quy trình kiểm tra
- Kiểm tra điện trở van ISC:
+ Bước 1: Tắt khóa điện.
+ Bước 2: Tháo giắc nối của van, các ống mềm.
+ Bước 3: Tháo 4 vít và tháo van ra ngoài.
+ Bước 4: Dùng Ohm kế để đo và ghi lại điện trở giữa cực +B - ISCO, +B - ISCC
- Kiểm tra hoạt động của van ISC
+ Bước 1: Nối cực +B của van với cực dương Ắc quy, nối cực ISCC với cực âm Ắc quy.
+ Bước 2: Kiểm tra sự đóng của van.
KẾT LUẬN
Sau khoảng thời gian nghiên cứu và thực hiện với sự hướng dẫn tận tình của thầy: Ths…………… và các thầy giáo trong khoa Ô tô, tôi đã hoàn thành đề tài nghiên cứu: “Khai thác hệ thống điều khiển động cơ 2NZ - FE” với các nội dung như sau:
- Nắm bắt cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các hệ thống được điều khiển trên động cơ 2NZ - FE bao gồm:
+ Hệ thống đánh lửa
+ Hệ thống cung cấp nhiên liệu
+ Hệ thống điều khiển cầm chừng
+ Hệ thống tự chẩn đoán.
- Trang bị thêm những kiến thức về nguyên nhân các hỏng hóc và cách khắc phục của các bộ phận trong các hệ thống.
- Lập được quy trình và các cách tiến hành kiểm tra, sửa chữa hệ thống cũng như các chi tiết, cụm chi tiết của hệ thống.
Do là đề tài nghiên cứu đầu tiên thực hiện nên còn gặp nhiều khó khăn, kinh nghiệm thực hiện còn thiếu, thời gian còn hạn chế và việc tìm hiểu tài liệu chưa sâu rộng. Dù đã cố gắng nhưng không tránh khỏi những sai sót, mong được sự thông cảm từ các thầy giáo trong bộ môn cũng như trong khoa.
Tôi hy vọng sau khi đề tài được hoàn thiện nó sẽ trở thành một nguồn kiến thức tài liệu thực hành phục vụ cho việc sử dụng và khai thác hệ thống điều khiển động cơ 2NZ - FE.
TP, Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
………………
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. PGS-TS Đỗ Văn Dũng. “Trang bị điện & điện tử trên ô tô hiện đại”. Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP. HCM
[2]. Phạm Quốc Thái “Bài giảng môn học Trang bị điện và điện tử trên ô tô”. Đà Nẵng, 2007.
[3]. Công ty ô tô TOYOTA Việt Nam “Tài liệu đào tạo giai đoạn 2 - HỆ THỐNG NẠP”, 1998.
[4]. Các Website tham khảo:
www.en.wikipedia.org
www.autoshop101.com
http://www.toyotavn.com.vn
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"