MỤC LỤC

Mục lục. 

Lời nói đầu.                                                                                                       

1. Tổng quát về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng.                      

1.1 Khái quát quá trình tạo hỗn hợp ở động cơ đốt trong.                           

1.2 Phân loại hệ thống nhiên liệu.                                                              

1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu trong động cơ chạy xăng.  

1.4 Ưu điểm của EFI so với chế hoà khí.                                                          

2. Giới thiệu động cơ 1FZ-FE.                                                                             

2.1 Giới thiệu chung.                                                                                    

2.2 Động cơ 1FZ-FE.                                                                                            

3. Khảo sát hệ thông phun xăng điện tử độngcơ 1FZ-FE.                       

3.1 Hệ thống điều khiển điện tử.                                                                       

3.2 Mạch nhiên liệu.                                                                                          

3.3 Hệ thống nạp khí.                                                                                           

4. Tính toán.                                                                                                         

4.1 Tính nhiệt động cơ 1FZ-FE.                                                                      

4.2 Tính  toán lượng phun.                                                                                  

5. Phương pháp chẩn đoán hư hỏng của hệ thống phun xăng điện tử.         

5.1 Khái quát.                                                                                                      

5.2 Nguyên lý của hệ thống chẩn đoán.                                                         

5.3 Mã chẩn đoán.                                                                                       

5.4 Kiểm tra và xoá mã chẩn đoán.                                                                

6. Kết luận                                                                                                           

Tài liệu tham khảo                                                                                     

LỜI NÓI ĐẦU

   Trong những năm gần đây nghành công nghiệp chế tạo ô tô đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đặt biệt cùng với việc ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghệ vào trong nghành đã đưa nghành công nghiệp chế tạo ô tô hoà nhập cùng với tốc độ phát triển của sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.

   Do điều kiện đường xá cũng như địa hình phức tạp của nước ta nên xe Toyota Landcruser là loại xe lữ hành việt dã do Nhật Bản chế tạo được đưa vào nước ta trong những năm gần đây đã đáp ứng được nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hoá, phục vụ nhu cầu đời sống sinh hoạt của xã hội. Vì vậy việc tìm hiểu về tính năng kỹ thuật của xe đặt biệt là hệ thống nhiên liệu là hết sức cần thiết đối với một sinh viên thuộc chuyên nghành động lực. Do đó em đã chọn đề tài:“Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 1FZ-FE lắp trên xe Toyota Landcurser”.

   Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm  chưa nhiều, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô giáo trong bộ môn chỉ bảo để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

   Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn: TS..................., các thầy cô giáo trong bộ môn Động lực cùng tất cả các bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này.

                                                                      ......,.ngày ..... tháng ..... năm 20.......

                                                                  Sinh viên thực hiện

                                                                  .....................

1. TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG.

1.1 KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH TẠO HỖN HỢP Ở ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.

- Việc tạo hỗn hợp nhiên liệu khí ở động cơ đốt trong được thực hiện bởi một số các cơ cấu hợp thành hệ thống nhiên liệu. Tuỳ theo bản chất của quá trình chế hoà khí có thể phân biệt ba kiểu tạo hỗn hợp sau:

+ Chế hoà khí ngoài hay là chế hoà khí sớm : Hỗn hợp nhiên liệu không khí được chuẩn bị một cách thích hợp ở bên ngoài động cơ trong một thiết bị riêng gọi là bộ chế hoà khí và được đưa vào động cơ qua hệ thống nạp.

+ Chế hoà khí trong hay là chế hoà khí trực tiếp: Nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy động cơ và hỗn hợp nhiên liệu khí được hình thành bên trong xylanh động cơ.

+ Chế hoà khí trung gian (Nửa trong nửa ngoài): Nhiên liệu được phun trên đường ống nạp hoặc gần xupáp nạp. Trong trường hợp này quá trình tạo hỗn hợp nhiên liệu khí được bắt đầu ở đường nạp và kết thúc bên trong xylanh động cơ. Đây là phương pháp tạo hỗn hợp được áp dụng cho hệ thống phun xăng.

1.2 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU.

1.2.1 Đối với hệ thống dùng cacbuaratơ.

   - Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở họng.

   - Hệ thống có ziclơ bổ sung.

          - Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở ziclơ chính.

1.2.2 Phân loại các hệ thống phun xăng.

1.2.2.1 Phân loại theo số vòi phun sử dụng.

a) Hệ thống phun xăng nhiều điểm.

          - Mỗi xylanh động cơ được cung cấp nhiên liệu bởi một vòi phun riêng biệt. Xăng được phun vào đường ống nạp ở vị trí gần xupap nạp. Thường dùng cho các loại xe du lịch cao cấp có dung tích xylanh lớn.

b) Hệ thống phun xăng một điểm.

          - Việc chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu khí được tiến hành ở một vị trí tương tự như trường hợp bộ chế hoà khí, sử dụng một vòi phun duy nhất. Xăng được phun vào đường nạp, bên trên bướm ga. Hỗn hợp được tạo thành trên đường nạp. Hệ thống này được sử dụng khá phổ biến trên động cơ các loại xe có công suất nhỏ.

c) Hệ thống phun xăng hai điểm.

          - Thực chất đây là một biến thể của hệ thống phun xăng một điểm trong đó sử dụng thêm một vòi phun thứ hai đặt bên dưới bướm ga nhằm cải thiện chất lượng quá trình tạo hỗn hợp .

1.2.1.2 Phân loại theo nguyên lý làm việc.

a) Hệ thống phun xăng cơ khí.

          - Trong hệ thống này, việc dẫn động, điều khiển, điều chỉnh định lượng hỗn hợp được thực hiện theo một số nguyên lý cơ bản như động học, động lực học, cơ học chất lỏng, nhiệt động lực học...

          - Có hai loại dẫn động cơ khí. Loại dẫn động bởi động cơ bao gồm bơm xăng và một bộ phận định lượng nhiên liệu hoạt động giống như hệ thống phun nhiên liệu của động cơ điêzen và một loại thứ hai hoạt động độc lập không có dẫn động từ động cơ.

b) Hệ thống phun xăng điện tử.

          - Ở các loại hệ thống phun xăng này, một loạt các cảm biến sẽ cung cấp thông tin dưới dạng các tín hiệu điện liên quan đến các thông số làm việc của động cơ cho một thiết bị tính toán thường được gọi là bộ vi xử lý và điều khiển trung tâm. Sau khi xử lý các thông tin này, bộ điều khiển trung tâm sẽ xác định lượng xăng cần cung cấp cho động cơ theo một chương trình tính toán đã được lập trình sẵn và chỉ huy sự hoạt động của các vòi phun xăng (Thời điểm phun và thời gian phun).

1.2.1.3 Phân loại theo nguyên lý đo lưu lượng khí nạp.

a) Hệ thống phun xăng với lưu lượng kế.

    - Hệ thống phun xăng loại này được trang bị thiết bị đo lưu lượng cho phép đo trực tiếp thể tích hay khối lượng không khí lưu thông trong đường nạp. Thông tin về lưu lượng khí được cung cấp cho bộ điều khiển trung tâm dưới dạng tín hiệu điện để làm cơ sở tính toán thời gian phun.

        + Lưu lượng thể tích: thiết bị này làm việc theo nguyên tắc đo lực của dòng khí tác động lên một cửa đo quay quanh một trục lắp trên đường nạp. Góc quay của cửa phụ thuộc lưu lượng khí nạp và được xác định bởi một điện thế kế. Như vậy, thiết bị sẽ cung cấp một tín hiệu điện tỷ lệ với lưu lượng khí cho bộ điều khiển trung tâm. Để tăng độ chính xác phép đo, người ta thường dùng thêm một nhiệt kế để đo nhiệt độ không khí trong quá trình nạp.

        + Lưu lượng kế khối lượng kiểu dây đốt nóng: một sợi dây kim loại rất mảnh được căng ở một vị trí đo trong đường nạp. Khi lưu lượng khí thay đổi thì nhiệt độ và điện trở của dây cũng thay đổi theo. Một mạch điện tử cho phép điều chỉnh tự động dòng điện đốt nóng dây. Dòng điện này sẽ tỷ lệ với lưu lượng khí. Theo nguyên tắt này, việc đo nhiệt độ dòng khí sẽ không cần thiết nữa vì lưu lượng khối lượng được đo trực tiếp nên độ chính xác phép đo không bị ảnh hưởng bởi những dao động của nhiệt độ khí như phương pháp trên.

              + Lưu lượng kế khối lượng kiểu tâm đốt nóng: Hệ thống này hoạt động theo nguyên lý tương tự như hệ thống trên. Việc thay thế dây kim loại bằng hai tấm kim loại gốm mỏng cho phép tăng độ bền vững của thiết bị đo và hạn chế ảnh hưởng do bụi bặm hoặc rung động. Hai tấm kim loại này có điện trở phụ thuộc nhiệt độ được mắc thành cầu điện trở, một để đo lưu lượng, một để đo nhiệt độ khí.

b)     Hệ thống phun xăng với thiết bị đo lưu lượng kiểu áp suất -tốc độ.

- Ở hệ thống phun xăng loại này, lượng khí nạp được xác định thông qua áp suất tuyệt đối trong đường ống nạp và chế độ tốc độ của động cơ, dựa vào các thông số hay đặc tính chuẩn đã được xác định từ trước, có tính đến biến thiên áp suất trong quá trình nạp. Các đầu đo được sử dụng thường là cảm biến áp suất kiểu áp điện - điện trở kết hợp với nhiệt kế để đo nhiệt độ khí nạp.

c)     Hệ thống phun xăng với thiết bị đo lưu lượng kiểu siêu âm sử dụng hiệu ứng Karman - Vortex.

    - Một cơ cấu đặt biệt được lắp trên đường nạp nhằm tạo ra các chuyển động xoáy lốc của dòng không khí ở một vị trí xác định. Số lượng xoáy lốc sẽ tỷ lệ với lưu lượng thể tích. Một nguồn sóng siêu âm đặt trên đường ống nạp, phát sóng có tần số xác định theo hướng vuông góc với dòng chảy không khí. Tốc độ lan truyền của sóng siêu âm xuyên qua dòng khí phụ thuộc vào lượng khí chuyển động xoáy. Một thiết bị nhận sóng siêu âm sẽ đo tốc độ này và gửi tín hiệu điện đến bộ điều khiển trung tâm.

1.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU TRÊN ĐỘNG CƠ CHẠY XĂNG.

1.3.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu dùng Cacbuarơ.

          -Trên các động cơ xăng cổ điển việc tạo hỗn hợp nhiên liệu không khí đều ở bên ngoài động cơ một cách thích hợp trong một thiết bị riêng trước khi đưa vào buồng cháy động cơ gọi là bộ chế hoà khí. Các bộ chế hoà khí hiện nay được chia ra làm ba loại sau.

               + Loại bốc hơi.

               + Loại phun.

               + Loại hút :

                            · Loại hút đơn giản.

                            · Loại hút hiện đại.

1.3.1.1Chế hoà khí bốc hơi.

          - Chế hoà khí bốc hơi chỉ dùng cho loại xăng dễ bốc hơi. Nguyên lý hoạt động của nó như sau :

- Sơ đồ nguyên lý : (Hình 1.1)

Hình 1.1 : Sơ đồ bộ chế hoà khí bốc hơi.

            1 : Họng.                                                 3 : Ống nạp.

            2 : Bầu xăng.                                          4 : Bướm ga.

   - Xăng được đưa từ thùng chứa đến bầu xăng 2 của bộ chế hoà khí. Trong hành trình hút của động cơ không khí theo đường ống 1 lướt qua mặt xăng của bầu xăng 2, ở đây không khí hỗn hợp với hơi xăng tạo thành hỗn hợp giữa hơi xăng và không

 khí. Sau đó khí hỗn hợp qua đường ống nạp 3, bướm ga 4 và được hút vào động cơ. Bướm ga 4 có nhiệm vụ dùng để điểu chỉnh lượng khí hỗn hợp nạp vào động cơ. Muốn điều chỉnh nồng độ của khí hỗn hợp tức là điều chỉnh thành phần hơi nhiên liệu chứa trong hỗn hợp phải thay đổi thể tích phần không gian bên trên giữa mặt xăng và thành của bầu xăng 2.

          - Ưu điểm chính của loại chế hoà khí bốc hơi là hơi xăng và hỗn hợp không khí hỗn hợp với nhau rất đều. Nhưng loại này lại có rất nhiều khuyết điểm, rất cồng kềnh, dễ sinh hoả hoạn, rất nhạy cảm với mọi thay đổi của điều kiện khí trời, lúc động cơ chạy phải luôn điều chỉnh vì vậy hiện nay không dùng nữa.

1.3.1.3 Bộ chế hoà khí hút đơn giản.

-         Sơ đồ nguyên lý: (Hình 1.3)

Hình 1.3 : Sơ đồ bộ chế hoà khí hút.

                   1 : Bướm ga.                  

                   2 : Đường ống nhiên liệu.

                   3 : Van kim.

                   4 : Buồng phao.

                   5 : Phao.

                   6 : Ziclơ.

                   7 : Đường ống nạp.

                   8 : Vòi phun.

                   9 : Họng.

          - Không khí từ khí trời được hút qua bầu lọc vào đường ống nạp 7 qua họng 9 của bộ chế hoà khí họng 9 làm cho đường ống bị thắt lại vì vậy tạo nên độ chân không khi không khí đi qua họng. Chỗ tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng là nơi có độ chân không nhỏ nhất. Vòi phun 8 được đặt tại tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng. Nhiên liệu từ buồng phao 4 qua ziclơ 6 được dẫn động tới vòi phun. Nhờ có độ chân không ở họng nhiên liệu được hút khỏi vòi phun và được xé thành những hạt sương mù nhỏ hỗn hợp với dòng không khí đi qua họng vào động cơ. Để bộ chế hoà khí làm việc chính xác thì nhiên liệu trong buồng phao luôn luôn ở mức cố định vì vậy trong buồng phao có đặt phao 5. Nếu mức nhiên liệu trong buồng phao hạ xuống thì phao 5 cũng hạ theo, van kim 3 rời khỏi đế van làm cho nhiên liệu từ đường ống 2 đi vào buồng phao. Phía sau họng còn có bướm ga 1 dùng để điều chỉnh số lượng hỗn hợp đưa vào động cơ.

1.3.1.4 Bộ chế hoà khí hút hiện đại.

          - Bộ chế hoà khí hút đơn giản, khi đáp ứng được yêu cầu làm việc của động cơ ở chế độ không tải và tải nhỏ thì khi động cơ làm việc ở chế độ tải ổn định và toàn tải thì hỗn hợp lại quá loãng, động cơ không thể làm việc được. Ngược lại, khi động cơ làm việc tốt ở chế độ tải lớn thì khi ở tải nhỏ và không tải thì hỗn hợp lại quá giàu. Vì vậy ở những bộ chế hoà khí hiện đại thì chúng được trang bị thêm những hệ thống hỗ trợ như : hệ thống không tải, hệ thống làm đậm, bơm tăng tốc.v.v.

          - Sau đây em chỉ giới thiệu bộ chế hoà khí điển hình là K129.

          - Sơ đồ cấu tạo: (Hình 1.4)

Hình1.4 : Sơ đồ bộ chế hoà khí K129.

                   1 : Bướm ga.                                                  8 : Bướm gió.     

                   2 : Piston bơm tăng tốc.                               9 : Mạch xăng không tải.

                   3 : Ziclơ không tải.                                      10 :Vít điều chỉnh không tải.

                   4 : Ziclơ chính.                                            11 : Họng lớn.

                   5 : Phao xăng.                                              12 : Họng nho.

                   6 : Ziclơ không khí.                                     13 : Van làm đậm.

       7 : Vòi phun làm đậm.                                14 : Thân bướm ga.       

          - Nguyên lý làm việc của bộ chế hoà khí K129 sẽ làm việc như bộ chế hoà khí hút đơn giản nhưng nó được sự hỗ trợ của các hệ thống phụ như : hệ thống làm đậm, hệ thống không tải, bơm tăng tốc.v.v. Nên bộ chế hoà khí này đáp ứng được tất cả các yêu cầu làm việc của động cơ từ chế độ khởi động cho đến khi cần phát huy hết công suất.

1.3.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng hiện đại.

1.3.2.1 Hệ thống phun xăng cơ khí.

-Sơ đồ nguyên lý : (Hình 1.5)

Hình 1.5 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng cơ khí.

          - Có thể chia các cơ cấu của hệ thống này thành 3 bộ phận:

              + Bộ phận cung cấp nhiên liệu gồm: bình chứa, bơm xăng điện, bộ tích tụ xăng, bộ lọc xăng.

  + Bộ phận cung cấp không khí bao gồm: đường ống nạp và bộ phận lọc khí.

              + Bộ phận điều khiển tạo hỗn hợp bao gồm: thiết bị đo lưu lượng khí và thiết bị định lượng nhiên liệu.

          -Lượng không khí nạp vào xi lanh được xác định bởi lưu lượng kế. Căn cứ vào lượng nạp thực tế lưu lượng kế sẽ chỉ huy việc định lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ. Nhiên liệu được phun vào qua các vòi phun vào đường ống nạp ở ngay trên xupáp nạp. Lượng hỗn hợp nạp vào xylanh được điều khiển bởi bướm ga.

          - Bộ tích tụ xăng có hai chức năng: duy trì áp xuất trong mạch nhiên liệu sau khi động cơ đã ngừng hoạt động để tạo điều kiện khởi động dễ dàng và làm giảm bớt dao động áp suất nhiên liệu trong hệ thống do việc sử dụng bơm xăng kiểu phiến gạt.

1.3.2.2 Hệ thống phun xăng điện tử .

- Sơ đồ nguyên lý : (Hình 1.6)

Hình 1.6 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng điều khiển điện tử.

          - Hệ thống phun xăng điện tử thực chất là một hệ thống điều khiển tích hợp cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa của động cơ. Hệ thống bao gồm ba khối thiết bị sau:

  + Các cảm biến có nhiệm vụ ghi nhận các thông số hoạt động của động cơ (Lưu lượng khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ, tải trọng, nồng độ ôxi trong khí thải...)

              + Bộ xử lý và điều khiển trung tâm: tiếp nhận và xử lý các thông tin do các cảm biến cung cấp. Tín hiệu điện đưa đến từ các cảm biến sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu số rồi được xử lý theo một chương trình đã vạch sẵn. Những số liệu cần thiết khác cho việc tính toán đã được ghi nhớ sẵn trong bộ nhớ của máy tính dưới dạng các thông số vận hành hay đặc tính chuẩn.

            + Các tín hiệu ra của bộ điều khiển trung tâm được khuếch đại và đưa vào khối thứ ba là bộ phận chấp hành. Bộ phận này có nhiệm vụ phát các xung điện chỉ huy việc phun xăng và đánh lửa cũng như chỉ huy một số cơ cấu thiết bị khác (Luôn hồi khí thải, điều khiển mạch nhiên liệu, mạch khí...) đảm bảo sự làm việc tối ưu của động cơ.

1.4. SO SÁNH GIỮA CHẾ HOÀ KHÍ VÀ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ.

          Mặc dù mục đích của chế hoà khí và EFI là giống nhau, nhưng phương pháp mà chúng sử dụng để nhận biết lượng khí nạp và cung cấp nhiên liệu thì khác nhau.

1.4.1Cách tạo hỗn hợp khí - nhiên liệu.

1.4.1.1 Chế hoà khí.

          - Tại tốc độ không tải, lượng khí nạp được đo dựa vào sự thay đổi áp suất (Độ chân không) xung quanh vít điều chỉnh không tải và đường ống không tải ở gần vị trí bướm ga, và một lượng nhỏ nhiên liệu được hút qua đường ống không tải và vòi phun chính.

          - Trong khoảng hoạt động bình thường, lượng khí nạp được đo bằng độ chân không trong họng khuếch tán và một lượng nhiên liệu tương ứng được hút qua vòi phun chính của họng khuếch tán.

1.4.1.2 Hệ thống phun xăng điện tử

          - Trong hệ thống EFI, cơ cấu dùng để đo lượng khí nạp được tách rời khỏi cơ cấu phun nhiên liệu, lượng khí nạp được đo bằng một cảm biến (Cảm biến lưu lượng khí) và gửi tín hiệu phản hồi đến ECU (Bộ điều khiển điện tử trung tâm). Dựa vào tín hiệu lượng khí nạp và tín hiệu tốc độ quay của động cơ, ECU sẽ truyền một tín hiệu đến các vòi phun, vòi phun sẽ phun một lượng nhiên liệu thích hợp vào cửa nạp của từng xylanh.

1.4.2 Các chế độ lái xe và tỷ lệ khí - nhiên liệu.

1.4.2.1 Khi khởi động.

          Khi khởi động động cơ, cần phải có một hỗn hợp khí nhiên liệu đậm hơn để nâng cao tính năng khởi động, đặc biệt khi nhiệt độ thấp. Đó là do không khí đậm đặt hơn do vậy tốc độ dòng khí nạp thấp hơn và nhiệt độ thấp vì vậy nhiên liệu không bay hơi được dễ dàng.

1.4.2.1.1 Chế hoà khí.

          Khi nhiệt độ thấp, bướm gió đóng hoàn toàn để giúp hỗn hợp đủ đậm. Mặc dù vậy sau khi động cơ đã khởi động, bộ ngắt bướm gió sẽ hoạt động để mở bướm gió ra một chút nhằm tránh cho hỗn hợp  quá đậm.

1.4.2.1.2 Hệ thống phun xăng điện tử.

          Hệ thống sẽ nhận biết động cơ đang quay nhờ vào tín hiệu máy khởi động và cung cấp một hỗn hợp đậm hơn trong khi mô tơ khởi động đang quay. Nó cũng có một vòi phun khởi động lạnh hoạt động chỉ khi nhiệt độ thấp để cung cấp một lượng phun lớn hơn. Vòi phun này được thiết kế để cải thiện phun sương nhiên liệu giúp dễ dàng bắt cháy hơn.

1.4.2.2 Khi động cơ còn lạnh.

          Do nhiên liệu bay hơi kém khi động cơ còn lạnh, nên cần phải có một hỗn hợp không khí - nhiên liệu đậm hơn.

1.4.2.2.1 Chế hoà khí.

          Hệ thống bướm gió thực hiện chức năng này. Khi nhiệt độ còn thấp, bướm gió có thể vận hành bằng tay hay nó tự động đóng vào để cung cấp một hỗn hợp khí- nhiên liệu đậm hơn. Ở hệ thống vận hành bằng tay, sau khi động cơ đã khởi động, lái xe mở bướm gió khi động cơ ấm lên. Ở hệ thống tự động, bướm gió cũng được mở như vậy.

1.4.2.2.2 Hệ thống phun xăng điện tử.

          Nhiệt độ nước làm mát được đo bằng một cảm biến, nó nhận ra nhiệt độ nước làm mát còn thấp. Cảm biến có một nhiệt điện trở, điện trở của nó thay đổi rất nhạy theo sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát. Nhiệt độ nước làm mát chuyển thành tín hiệu điện và gửi đến ECU, ECU sẽ phản hồi lại cho vòi phun và vòi phun sẽ phun thêm nhiên liệu để làm đậm hỗn hợp khí - nhiên liệu tuỳ theo tín hiệu này.

1.4.2.3 Khi động cơ tăng tốc.

          Khi xe tăng tốc từ tốc độ thấp, thể tích không khí theo đó tăng lên ngay lập tức nhưng do quán tính của nhiên liệu nên sẽ có sự chậm trễ tức thời trong việc cung cấp nhiên liệu.

1.4.2.3.1 Chế hoà khí.

          Để tránh cho hỗn hợp khí nhiên liệu quá nhạt khi tăng tốc, thì hệ thống tăng tốc trong bộ chế hoà khí sẽ làm việc và một lượng nhiên liệu xác định được phun qua khoang đặc biệt để bù lại sự chậm trễ trong việc cung cấp nhiên liệu qua vòi phun chính.

1.4.2.3.2 Hệ thống phun xăng điện tử.

          Ngược lại với chế hoà khí, hệ thống EFI không thực hiện bất kỳ hiệu chỉnh đặt biệt nào trong khi tăng tốc đó là vì chế hoà khí hút nhiên liệu bằng độ chân không, còn hệ thống EFI phun trực tiếp nhiên liệu có áp suất cao tỷ lệ với sự thay đổi của lượng khí nạp do vậy không có sự chậm trễ trong việc cung cấp nhiên liệu.

1.4.2.4 Khi động cơ phát huy hết công suất.

1.4.2.4.1 Chế hoà khí.

          Khi động cơ phát huy hết công suất cần phải cung cấp một hỗn hợp không khí đậm hơn. Với động cơ chế hoà khí, điều đó được thực hiện bằng hệ thống làm đậm. Hệ thống toàn tải nhận biết tải trọng đặt lên động cơ bằng độ chân không của đường nạp. Khi độ chân không này giảm xuống, hệ thống làm đậm làm việc và hỗn hợp không khí - nhiên liệu được cung cấp đậm hơn.

1.4.2.4. 2 Hệ thống phun xăng điện tử.

          Đối với hệ thống EFI tải trọng đặt lên động cơ được xác định bằng góc mở bướm ga và nó được chuyển thành tín hiệu điện nhờ vào cảm biến vị trí bướm ga. Khi góc mở bướm ga tăng lên, thì vòi phun sẽ phun lâu hơn để có một lượng nhiên liệu lớn hơn  cung cấp cho động cơ.

1.4 ƯU ĐIỂM CỦA EFI SO VỚI CHẾ HOÀ KHÍ.

1.4.1 Có thể cấp hỗn hợp khí - nhiên liệu đồng đều đến từng xylanh.

          Do mỗi xylanh đều có vòi phun và do lượng phun được điều khiển chính xác bằng ECU theo sự thay đổi về tốc độ động cơ và tải trọng nên có thể phân phối đều đến từng xylanh. Mặt khác, tỷ lệ khí - nhiên liệu có thể điều khiển tự do (Vô cấp) nhờ ECU bằng việc thay đổi thời gian hoạt động của vòi phun (Khoảng thời gian phun nhiên liệu). Vì thế hỗn hợp khí - nhiên liệu được phân phối đều đến tất cả các xylanh và tạo ra được tỷ lệ tối ưu. Chúng có ưu điểm trong cả việc kiểm xoát khí xả lẫn tính năng phát huy về công suất.

1.4.2 Có thể đạt được tỷ lệ khí - nhiên liệu chính xác với tất cả các dải tốc độ động cơ.

          - Vòi phun đơn của chế hoà khí không thể điều khiển chính xác tỷ lệ khí - nhiên liệu ở tất cả các dải tốc độ, nên việc điều khiển chia thành các dải tốc độ không tải, tốc độ trung bình và tốc độ cao, khi khởi động, khi tăng tốc, khi phát huy hết công suất...  Nên hỗn hợp phải được làm đậm khi chuyển từ hệ thống này sang hệ thống khác. Vì thế nên rất dễ xẩy ra hiện tượng không bình thường (Nổ trong đường ống nạp...) trong quá trình chuyển đổi cũng như có sự không đồng đều khá lớn trong từng xylanh nên hỗn hợp phải được làm đậm hơn. Mặc dù vậy, với hệ thống EFI thì một hỗn hợp khí - nhiên liệu chính xác và liên tục luôn được cung cấp tại bất kỳ chế độ tốc độ và tải trọng nào của động cơ nên nó có ưu điểm rất lớn trong việc kiểm soát khí xả và tính kinh tế của nhiên liệu.

1.4.3 Đáp ứng kịp thời với sự thay đổi của góc mở bướm ga.

          - Ở bộ chế hoà khí, từ vòi phun đến xylanh có một khoảng cách dài cũng như có sự chênh lệch lớn giữa tỷ trọng xăng và không khí nên xuất hiện sự chậm trễ khi xăng đi vào xylanh tương ứng với sự thay đổi của luồng khí nạp. Mặc dù vậy, ở hệ thống EFI vòi phun được bố trí ở gần xylanh và được nén với áp suất khoảng 2 -3 kg/cm², cao hơn so với áp suất đường nạp, cũng như nó được phun qua một lỗ nhỏ nên nó dễ dàng tạo thành dạng sương mù. Do vậy lượng phun xăng thay đổi tương ứng với sự thay đổi của lượng khí nạp tuỳ theo sự đóng mở của bướm ga, nên hỗn hợp khí - nhiên liệu phun vào trong các xylanh thay đổi ngay lập tức theo độ mở của bướm ga.

1.4.4 Hiệu chỉnh hỗn hợp khí - nhiên liệu.

1.4.4.1 Bù tại tốc độ thấp.

          - Khả năng tải tại tốc độ thấp được nâng cao do nhiên liệu ở dạng sương mù được phun ra bởi vòi phun khởi động lạnh khi động cơ khởi động cũng như lượng không khí được hút qua van không tải nên khả năng tải được duy trì ngay lập tức sau khi khởi động.

1.4.4.2 Cắt nhiên liệu khi giảm tốc.

          - Trong quá trình giảm tốc, động cơ chạy với tốc độ cao ngay cả khi bướm ga đóng kín. Do vậy, lượng khí nạp vào xylanh giảm xuống và độ chân không trong đường ống nạp trở nên rất lớn. Ở chế hoà khí, xăng bám trên thành của đường ống nạp sẽ bay hơi và vào bên trong xylanh động cơ do độ chân không tăng lên đột ngột làm cho hỗn hợp quá đậm, quá trình cháy xẩy ra không hoàn toàn và làm cho nồng độ HC trong khí xả tăng lên. Ở động cơ EFI, việc phun nhiên liệu bị loại bỏ khi bướm ga đóng kín, do vậy nồng độ HC trong khí xả giảm xuống và làm giảm tiêu hao nhiên liệu.

1.4.5 Nạp hỗn hợp khí - nhiên liệu có hiệu quả.

          - Ở  chế hoà khí, dòng không khí bị thu hẹp lại bằng họng khuếch tán để tăng tốc độ dòng khí, tạo nên độ chân không bên dưới họng khếch tán làm cho nhiên liệu được hút vào trong xylanh. Tuy nhiên họng khếch tán làm cản trở dòng khí nạp, còn ở động cơ EFI một áp suất nhiên liệu xấp xỉ 2 - 3 kg/cm² luôn được bơm cung cấp đến động cơ để nâng cao khả năng phun sương của hỗn hợp khí - nhiên liệu, do vậy không cần có họng khếch tán nên dòng khí nạp không bị cản trở cũng như có thể tận dụng quán tính của dòng khí để tăng lượng không khí nạp cho một chu trình.

2. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ 1FZ-FE.

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG.

   - Xe Toyota Landcruiser là loại xe lữ hành việt dã 4´4 để chơ người hoặc chở hàng sạch (Khi tháo các ghế ngồi ở phía sau). Xe có động cơ có công suất lớn, độ bền và độ tin cậy cao, kết cấu vững gồm nhiều thiết bị đảm bảo tiện nghi và an toàn cao cho người sử dụng trong các điều kiện đường xá, khí hậu khắt nghiệt. Đặt biệt ở Việt Nam do điều kiện đường xá còn nhiều hạn chế nên họ xe Toyota Landcuriser được rất nhiều người ưa chuộng. Kết cấu, hình dáng bên ngoài và nội thất có tính mỹ thuật cao.

          - Họ xe Landcruiser bắt đầu sản xuất từ những năm 50 tới nay gồm có 3 kiểu chính:

              + Xe mui cứng bằng kim loại để chở khách, xe mui vải để chở khách và chở hàng, xe toàn năng để chở người.

               + Xe mui cứng và mui vải là những xe được thiết kế hình dáng từ thập kỷ 70 sang thập kỷ 80. Vỏ xe có nhiều đường thẳng, góc cạnh, chủ yếu các xe này được phân loại theo các kiểu sau:

   * Landcruser mui cứng và mui bạt:

      · Kiểu thân ngắn có 5-6 chỗ ngồi.

                    · Kiểu thân trung bình có 5-9 chỗ ngồi.

                    · Kiểu thân dài có 6-13 chỗ ngồi.

                   · Kiểu thân dài làm xe vận tải nhỏ có 3 chỗ ngồi và thùng chở hàng phía sau.

    * Landrcuser II mui cứng:

       · Kiểu thân ngắn có 5-6 chỗ ngồi.

             + Xe toàn năng là kiểu xe được sản xuất từ đầu thập kỷ 90 có kích thước gần giống xe Landcruser thân dài nhưng hình dáng hiện đại, nhiều đường cong hơn, có đầu xe hình dáng ^<< Đầu cá mập^>> cụ thể có xêri sau:

    · F2J80 lắp động cơ xăng 1FZ-F, 1FZ-FE, 3F, 3F-E.

    · H280 lắp động cơ điêzen 1HZ, 1PZ.

    · HD lắp động cơ điêzen tăng áp 1HD-T

2.2 ĐỘNG CƠ 1FZ-FE.

          - Xe Toyota Landcruser có lắp các loại động cơ như sau :

  + Động cơ xăng : 21R, 22R, 22R-E, 3F, 3F-E, 1FZ-E, 1FZ-FE. Trong đó 22R-E, 3F-E, 1FZ-FE là động cơ phun xăng điều khiển điện tử.

  + Động cơ điêzen : 1PZ, 1HD-T, 1HZ trong đó 1HD-T là động cơ tăng áp.

      Vì trong khuôn khổ của đề tài nên em chỉ giới thiệu tổng quan về động cơ phun xăng điều khiển điện tử 1FZ-FE được lắp trên xe Toyota Landcruser 1998.

            - Sơ đồ mặt cắt động cơ: (Hình 2.1) và .

Hình 2.1 : Mặt cắt dọc động cơ 1FZ-FE.

              1 : Các te.                                                                11 : Nắp máy.

              2 : Thân máy.                                                          12 : Đường ống thải.

              3 : Que thăm dầu.                                                   13 : Piston.

              4 : Bầu lọc dầu.                                                      14 : Thanh truyền.

              5 : Đường ống nạp.                                                 15 : Trục khuỷu.

              6 : Vòi phun.                                                           16 : Bánh đà.

              7 : Trục cam.                                                           17 : Ống hút dầu.

              8 : Móng hãm.                                                         18 Dầu bôi trơn.

              9 : Lò xo xupáp.                                                     19 : Nút tháo dầu.

              10: Xupáp.

          - Động cơ xăng kiểu 1FZ-FE là động cơ phun xăng điều khiển điện tử, 4 kỳ 6 xy lanh được xếp thành dãy thẳng đứng, có hai trục cam đặt trên nắp máy, có 24 xupáp. Dung tích công tác là 4500 cm³, thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4. Tất cả các cụm, chi tiết cần được bảo dưỡng, điều chỉnh thường xuyên nên đều được bố trí tại các vị trí dễ thao tác. Động cơ cùng với hộp số và hộp số phụ được lắp thành cụm động lực đặt dọc xe.

          - Xy lanh được đúc liền với thân máy bằng gang, không có ống lót rời, nhờ đó làm tăng độ cứng vững, gọn kết cấu, giảm trọng lượng xylanh. Bên dưới động cơ được che bởi các te chứa dầu. Các te này gồm hai phần: phần trên bằng hợp kim nhôm, phần dưới làm bằng tôn dập.

          - Động cơ có hai trục cam trên một nắp máy. Mỗi xylanh có 4 xupáp, hai nạp và hai thải. Trục cam trên nắp máy cho phép làm giảm khối lượng các chi tiết trung gian chuyển động tịnh tiến (Không có đũa đẩy, cò mổ...) đảm bảo hoạt động ổn định cho cơ cấu phân phối khí ngay cả tại số vòng quay cao. Trục cam được dẫn động bằng xích từ trục khuỷu. Trên hộp xích cam làm bằng hợp kim nhôm có lắp bơm nước dẫn động bằng dây đai và bơm dầu. Ngoài ra phía sau hộp xích cam còn có lắp bơm dầu trợ lực tay lái được dẫn động từ đầu trục khuỷu qua bánh răng dẫn động bơm dầu động cơ.

2.2.1 Thân máy.

          - Thân máy là chi tiết cơ sở trên đó có lắp các cơ cấu và các cụm phụ khác của động cơ. Thân máy làm bằng gang hợp kim có độ bền cao. Xylanh được doa thẳng vào thân máy.

          - Phần dưới thân máy có bảy ổ đỡ trục khuỷu. Nắp ổ đỡ trục khuỷu được bắt vào thân máy bằng bu lông và được gia công cùng với thân máy. Trên thân máy có khoang đường dầu chính đưa dầu đi bôi trơn các ổ đỡ trục khuỷu, lên trục cam, ngoài ra còn có các đường đưa dầu từ bơm dầu lên bầu lọc và két làm mát dầu.

          - Trên thân máy xung quanh xylanh là áo nước có các vách dẫn nước làm mát động cơ.

          - Phía trước thân máy có lắp hộp xíchcam cùng với bơm trợ lực tay lái, bơm nước, quạt gió. Phía sau thân máy có lắp vỏ bánh đà được đúc liền để nối với vỏ ly hợp.

2.2.2 Piston và thanh truyền.

          - Piston được đúc bằng hợp kim nhôm chịu tải trọng nhiệt, cơ cao. Trên đỉnh piston có bề mặt lõm để tránh va đập với xupáp. Để làm kín xylanh và truyền nhiệt ra thân máy, trên mỗi piston có lắp hai secmăng khí và một secmăng dầu có hai vòng thép mỏng và vòng lò xo ở giữa.

          - Các thông số kỹ thuật chính của nhóm piston - thanh truyền :

            · Đường kính piston đo tại phần váy, cách đỉnh piston 42 mm, theo phương vuông góc với chốt piston là :

                        + Nhóm 1                                                                    99,95 - 99,96 mm

                        + Nhóm 2                                                                    99,96 - 99,97 mm

                        + Nhóm 3                                                                    99,97 - 99,98 mm

            · Khe hở piston - xylanh :                                                     0,040 - 0,060 mm

            · Khe hở chốt piston và ống lót đầu nhỏ thanh truyền là    0,005 - 0,0011 mm

            · Đường kính tiêu chuẩn của chốt :                                   26,000 - 26,012 mm

· Khe hở rãnh secmăng tiêu chuẩn :

                                    + Secmăng khí thứ nhất :                                      0,04 - 0,08 mm

                                    + Secmăng khí thứ hai:                                          0,03 - 0,07 mm

             · Khe hở mép secmăng tiêu chuẩn :

                                    + Secmăng khí thứ nhất :                                     0,30 - 0,52 mm

                                    + Secmăng khí thứ hai:                                          0,45 - 0,67 mm

                                    + Secmăng dầu :                                                     0,15 - 0,52 mm

          - Thanh truyền được làm bằng thép rèn. Các bu lông thanh truyền, nắp cổ trục chính đều là bu lông chịu kéo.

2.2.3 Trục khuỷu bánh đà.

          - Trục khuỷu là chi tiết chịu lực chính của động cơ nên được đúc bằng gang đặc biệt có độ bền cao. Trong trục khuỷu có khoang các đường dầu, dẫn dầu đi bôi trơn các cổ trục thanh truyền. Trên đầu trục khuỷu có lắp bánh xích dẫn động xích cam, bánh răng dẫn động bơm dầu, bơm trợ lực lái. Đuôi trục khuỷu có lỗ lắp vòng bi cho trục dẫn động hộp số.

          - Bánh đà được đúc bằng gang, trên có lắp vành răng khởi động. Bánh đà được lắp vào đuôi trục khuỷu bằng các bulông tự hãm kèm theo vòng đệm.

          - Các thông số kỹ thuật chính của nhóm trục khuỷu - bánh đà

              · Cổ trục chính :

                                    + Nhóm 1:                                                      68,994 - 69,000 mm

                                    + Nhóm 2 :                                                      68,988 - 68,994 mm

                                    + Nhóm 3:                                                       68,982 - 68,994 mm

              · Cổ thanh truyền :

                                    + Nhóm 1:                                                      56,994 - 57,000 mm

                                    + Nhóm 2 :                                                      56,988 - 56,994 mm

                                    + Nhóm 3:                                                       56,982 - 56,988 mm

           · Khe hở tiêu chuẩn giữa bạc và trục khuỷu là :

                                    + Cổ trục chính :                                                0,032 - 0,050 mm                                             + Cổ thanh truyền :                                              0,040 - 0,060 mm

2.2.4 Nắp máy.

          - Nắp máy được đúc bằng hợp kim nhôm chung cho cả 6 xylanh. Trên nắp máy có các buồng cháy, có các vị trí lắp xupáp, bugi, hai trục cam, cụm ống thải, cụm ống nạp...Bên trong nắp máy có khoang nước làm mát. Ngoài ra bên trên nắp máy còn có van thông gió cacte, bộ vòi phun, van tuần hoàn khí xả...Hai trục cam ở đầu có nối với nhau bởi các bánh răng dẫn động, trong đó trục cam bên trái có bánh xích được dẫn động từ trục khuỷu. Mỗi trục cam có 7 ổ đỡ, nắp ổ đỡ ốp thẳng vào cổ trục không cần bạc lót. Cam tác động trực tiếp lên con đội tới xupáp. Đế xupáp được chế tạo bằng gang đặt biệt có độ bền cao, chịu va đập.

          - Đệm nắp máy có tác dụng làm kín giữa thân máy và nắp máy. Đệm làm bằng bột sợi amiăng có viền mép bằng tôn mềm, các lỗ nước được viền bằng đồng lá. Bề mặt bôi bột chì chống dính.

2.2.5 Cơ cấu phối khí.

          - Cơ cấu phối khí có tác dụng điều chỉnh quá trình nạp, xả khí trong động cơ khi đóng mở xupáp nạp và xupáp thải. Cơ cấu phối khí gồm có bộ dẫn động xích cam, hai trục cam, xupáp nạp và xupáp thải, lò xo con đội và các chi tiết khác để giữ xupáp.

          - Bộ dẫn động xích cam truyền chuyển động từ bánh xích trục khuỷu lên bánh xích trục cam bên trái và thông qua cặp bánh răng truyền chuyển động sang trục bên phải.

          - Hai trục cam được đúc bằng gang, bề mặt làm việc của các cam và cổ trục cam đều được tôi cao tần. Dầu bôi trơn được dẫn động từ nắp máy tới hai trục cam, vào các ổ đỡ.

           · Các thông số kỹ thuật chính của cơ cấu phối khí :      

                        * Đường kính tiêu chuẩn thân xupáp là :

                                    + Xupáp nạp:                                                      6,970 - 6,985 mm

                                    + Xupáp thải:                                                      6,965 - 6,980 mm

* Chiều dài tiêu chuẩn xupáp là :

                                    +Xupáp nạp:                                                                                98,40 mm

                                    + Xupáp thải:                                                                                97,90 mm

            - Lò xo xupáp được làm bằng thép lò xo chịu các tải trọng có tần suất cao. Các xupáp được dẫn động trực tiếp từ trục cam qua con đội. Khi cần điều chỉnh khe hở xupáp, phải thay các đệm lót bằng thép trên mặt con đội.

2.2.6 Hệ thống làm mát.

            - Hệ thống làm mát bằng nước kiểu kín, tuần hoàn cưỡng bức, bao gồm áo nước, xylanh và nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió, các đường ống. Hệ thống làm nước sử dụng nước sạch có pha phụ gia chống gỉ.

            - Sơ đồ hệ thống: (Hình 2.3)

Hình 2.3 : Hệ thống làm mát.

                        1 : Thùng rót nước.                                       8 : Thân máy.                       

                        2 : Nắp két nước.                                          9 : Van bộ sưởi.

                        3 : Van hằng nhiệt.                                       10 : Bộ sưởi.

            4 : Cửa ra nước dẫn lưu.                              11 : Bơm nước.

            5 : Cửa nước ra.                                            12 : Cửa nước vào.

            6 : Hộp bướm ga.                                          13 : Két làm mát.

            7 : Nắp máy.

- Nước từ két làm mát vào bộ sưởi qua van hằng nhiệt vào bơm nước. Sau đó nước từ bơm vào thân máy, áo nước quanh xylanh, lên nắp máy làm mát cho các chi tiết quanh buồng cháy rồi ra ngoài vào lại két nước làm mát và bộ sưởi. Từ nắp máy có đường đưa nước làm mát lên hộp bướm gió sau đó về lại van hằng nhiệt.

2.2.7 Hệ thống bôi trơn.

            - Hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng bức và vung toé dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát của các chi tiết chuyển động của động cơ.

- Sơ đồ hệ thống: (Hình 2.2).

Hình 2.2 : Hệ thống bôi trơn.

- Hệ thống bôi trơn gồm có: Bơm dầu, bầu lọc dầu, các te dầu, các đường ống...Dầu sẽ từ các te được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thành xylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về các te.

2.2.8 Hệ thống cung cấp nhiên liệu.

            - Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ 1FZ-FE là hệ thống cung cấp phun xăng điều khiển bằng điện tử  EFI thay thế cho kiểu cung cấp chế hoà khí.

            - Sơ đồ hệ thống : (Hình 2.3)

Hình 2.3 : Sơ đồ hệ thống EFI động cơ 1FZ-FE.

2.2.9 Hệ thống điều chỉnh khí thải.

- Hệ thống điều chỉnh khí thải có tác dụng làm giảm lượng khí độc hại có trong khí thải động cơ trước khi thải ra môi trường.

            - Nguồn thải chất độc hại của động cơ gồm có : khí cháy lọt xuống các te, hơi xăng, khí thải từ động cơ.

            - Hệ thống điều chỉnh khí thải gồm có các phần chính sau :

              * Van thông gió các te: có tác dụng hút các chất khí cháy lọt từ buồng cháy xuống các te khỏi làm biến chất dầu nhờn và gây ô nhiễm không khí.

              * Hệ thống sưởi không khí nạp: có tác dụng tăng nhiệt độ không khí nạp khi động cơ mới bắt đầu làm việc làm tăng khả năng sử dụng hỗn hợp cháy nghèo.

              * Hệ thống thu hơi xăng thừa.

              * Hệ thống tuần hoàn khí xả.

              * Bộ xúc tác ba chức năng.

3. KHẢO SÁT HỆ THỐNGPHUN XĂNG ĐIỆN TỬ ĐỘNG CƠ 1FZ-FE.

          - Xe Toyota Landcruser toàn năng được lắp động cơ phun xăng điều khiển bằng điện tử kiểu 1FZ-FE. Động cơ này có hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử thay thế cho bộ chế hoà khí.

          - Hệ thống cung cấp EFI là kiểu phun xăng điều khiển điện tử có tính kinh tế cao, tăng công suất động cơ, giảm lượng độc hại trong khí xả...(do luôn đảm bảo hệ số dư lượng không khí a = 0.9 - 1 là tối ưu ở tại các chế độ tải của động cơ.

          - Hệ thống phun xăng điện tử EFI gồm có 3 phần chính: cấp xăng, dẫn không khí nạp và điều khiển điện tử.

              + Hệ thống cấp xăng có bơm xăng điện cấp xăng có áp suất qua bầu lọc theo đường ống vào các vòi phun. Trên đường ống có lắp van điều chỉnh áp suất giữ áp suất xăng ở đầu vòi phun là 2.3 - 2.6 kg/cm² ở vòng quay không tải và 2.7 - 3.1 kg/cm² ở vòng quay định mức. Từ van điều chỉnh áp suất có đường dẫn xăng thừa về thùng. Các vòi phun được điều khiển phun theo quy luật đồng thời phun một lượng xăng xác định vào đường ống nạp không khí tuỳ theo tín hiệu từ hộp điều khiển điện tử ECU. Các vòi phun hoạt động đồng thời, mỗi chu kỳ động cơ phun hai lần, mỗi lần một nữa liều phun.

          - Hệ thống dẫn không khí nạp gồm có: Bầu lọc gió, hộp bướm ga và cụm đường ống nạp.

          - Hệ thống điều khiển điện tử động cơ 1FZ-FE là kiểu TCCS (Toyota Computer Contrl System) do hãng Toyota phát triển. Hệ thống TCCS có các chức năng như sau :

              + Phun xăng điện tử EFI. Hộp điều khiển điện tử ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến đo các thông số như :

          · Khối lượng dòng không khí nạp.

          · Nhiệt độ nước làm mát.

          · Nhiệt độ không khí nạp.

          · Số vòng quay động cơ.

          · Độ tăng tốc / độ giảm tốc.

          · Nồng độ oxy trong khí xả.

          · Vị trí bướm ga.

          · Công tắc bật điều hoà nhiệt độ...

              + Đánh lửa sớm điện tử. Hộp ECU được đặc chương trình để phát tín hiệu vào thời điểm đánh lửa tối ưu (Góc đánh lửa tối ưu ) trong bất kỳ chế độ làm việc nào của động cơ. Các thông số từ các đầu cảm biến đo vòng quay, áp suất tuyệt đối dòng khí nạp, nhiệt độ nước làm mát, cảm biến kích nổ...được đưa vào xử lý trong hộp ECU, hộp này sẽ phát tín hiệu đánh lửa chính xác vào thời điểm cần thiết.

              + Điều khiển vòng quay không tải : Hộp ECU cũng được đặt chương trình có các vòng quay không tải khác nhau tuỳ theo các điều kiện làm việc của động cơ. Các đầu cảm biến sẽ đưa các tín hiệu về hộp ECU để chỉnh dòng khí nạp vòng qua bướm ga vào động cơ. Nhờ đó số vòng quay không tải của động cơ điều chỉnh được theo yêu cầu.

              + Mạch tự chẩn đoán: hộp ECU có thể phát hiện các hư hỏng bởi các tín hiệu bất thường từ các cảm bến bằng cách tự bật sáng các đèn báo sự cố có chữ “CHEK” (Kiểm tra) trên bảng đồng hồ lái xe. Hộp ECU cũng xác định loại hỏng theo mã chẩn đoán. Tuỳ theo tần suất nhấy nháy của đèn báo sự cố, theo bảng mã chẩn đoán có thể xác định hư hỏng ở bộ phận nào.

              + Mạch dự phòng: Trong trường hợp có hư hỏng trong mạch của hệ thống phun xăng điện tử EFI, hộp ECU có mạch dự phòng được tự động đấu vào để đảm bảo khả năng tối thiểu để cho xe có thể tự đi đến xưởng sửa chữa, lúc đó đèn báo sự cố sẽ luôn sáng.

3.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ.

3.1.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp.

3.1.1.1 Chức năng và kết cấu.

          - Chức năng : cảm biến lưu lượng khí cảm nhận lượng khí nạp và gửi một tín hiệu đến bộ ECU, nó sẽ quyết định đến lượng phun cơ bản.

          - Kết cấu: (Hình 3.1)

Hình 3.1: Biểu diễn bên ngoài và cấu tạo của bộ đo gió.

          1: Lò xo hồi vị.                                                3: Cánh gạt.

          2: Cảm biến nhiệt độ.                                                 4: Đường thông.

          - Cảm biến lưu lượng khí bao gồm một tấm đo, lò xo hồi vị và một chiết áp (Biến trở). Nó cũng bao gồm một vít điều chỉnh hỗn hợp không tải, một cảm biến đo nhiệt độ khí nạp để cảm nhận nhiệt độ khí nạp, công tắc bơm nhiên liệu, khoang giảm chấn và tấm chống rung.

3.1.1.2 Cách đo của cảm biến lưu lượng khí.

Hình: 3.2 Sơ đồ nguyên lý cảm biến đo gió kiểu cánh gạt.

          Khi không khí đi vào xylanh qua bộ đo gió kiểu cánh gạt sẽ sinh ra chênh lệch áp suất làm cho cánh gạt bị đẩy mở ra. Nhờ bố trí lò xo hồi vị nên cánh gạt có thể quay quanh một trục. Không khí đi vào sẽ gây nên một lực làm mở cánh gạt, khi lực này cân bằng với phản lực của lò xo hồi vị thì cánh gạt ở vị trí cân bằng và dừng lại. Vị trí này được bộ cảm biến đo xác định và tìm được lưu lượng không khí .

          Trên hình 3.2 giả sử mật độ không khí ở (a) và (b) như nhau, áp dụng phương trình Becnulli và phương trình liên tục qua hai mặt cắt (a) và (b) ta có:

                                                     (            3.1)

                                                                       (3.2)

                Trong đó :

         r: Mật độ không khí.                       (kg/m³)

         v_a, v_b: Tốc độ không khí tại A, B.  (m/s)

         P_a, P_b: Áp suất tại (a) và (b).           (P_a)

            A_a, A_b: Diện tích tại (a) và (b).       (m²)

     Từ (4.10) và (4.11) suy ra:

                                               G=r´Q=r´v_a´A_a

                                                                                                  (3.3)

Trong đó :

     G: Lưu lượng khối lượng.            (Kg/s)

     Q: Lưu lượng thể tích.                 (m³/s)

     C: Hệ số lưu lượng.              

     Bây giờ nếu thiết kế để đo chênh lệch áp suất trước và sau cánh gạt  (P_a-P_b) gần như không đổi thì lưu lượng khối lượng là tính theo công thức (3.3) được quyết định bởi khe hẹp A_b (hay nói cách khác là góc mở a của cánh gạt)và mật độ không khí r.

     Lưu lượng không khí nạp thay đổi trong phạm vi rất lớn, phụ thuộc vào trạng thái vận hành của động cơ nên thang đo (Tỷ lệ lượng nạp lớn nhất và nhỏ nhất) khoảng trên 100 lần nên đặc tính của lỗ thông đối với góc mở a của cánh gạt được thiết kế theo quan hệ.

                                     A_b = K e^a                                    K: Hệ số.

                                            =A_b

                            Þ    

          DA_b: Vi lượng biến thiên của A_b.

          Da: Vi lượng biến thiên của a.

                            Þ   G » A_b

          DG: Vi lượng khối lượng.

                            Þ

Ta có quan hệ giữa tín hiệu điện áp với khối lượng không khí nạp:

Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn quan hệ điện áp và khối lượng không khí nạp.

          - Lượng khí nạp hút vào trong xylanh được xác định bằng độ mở của bướm ga và tốc độ động cơ. Khí nạp hút qua cảm biến, lượng gió thắng lực căng của lò xo làm mở tấm đo. Tấm đo và biến trở có cùng trục quay nên góc mở của tấm đo được biến trở chuyển thành điện áp. ECU sẽ nhận biết tín hiệu điện áp này (Vs ) và do đó nhận biết góc mở của tấm đo nhờ biến trở.

-       Sơ đồ mạch điện: (Hình 3.4)

Hình 3.4 : Sơ đồ điện cảm biến lưu lượng khí.

-       Sơ đồ mạch thực tế : (Hình 3.5)

Hình 3.5 : Sơ đồ mạch thực tế cảm biến lưu lượng

          - Đồ thị quan hệ Vs - Qa : (Hình 3.6)

Hình 3.6 : Đồ thị tín hiệu điện áp - lưu lượng khí nạp.

          - Khi điện trở từ P1 đến P5 (Có cùng một giá trị điện trở ) được mắc nối tiếp và điện áp cấp cho mạch là 12V thì điện áp tại P5 là 12V, tại P4 là 9V, tại P3 là 6V, P2 là 3V và tại P1 là 0V. Kim dịch chuyển của biến trở chuyển động cùng tấm đo nhận biết điện áp xuất hiện và gửi một tín hiệu điện đến ECU.

3.1.1.3 Vít điều chỉnh hỗn hợp không tải.

          - Cảm biến lưu lượng khí nạp có hai đường khí, đường khí chính (Khí nạp được hút qua đó bằng tấm đo) và đường khí phụ. Lượng khí đi qua đường khí phụ có thể điều chỉnh được bằng vít chỉnh hỗn hợp không tải.

          - Lượng khí hút vào động cơ được xác định bằng độ mở bướm ga. Nếu lượng khí đi qua đường khí phụ tăng lên thì không khí đi qua tấm đo giảm xuống và góc mở của tấm đo sẽ nhỏ lại. Ngược lại, nếu lượng khí đi qua đường khí phụ giảm xuống, lượng khí đi qua tấm đo sẽ tăng lên và góc mở sẽ lớn lên. Do lượng phun cơ bản được quyết định bởi góc mở của tấm đo gió nên tỷ lệ không khí - nhiên liệu có thể thay đổi bằng cách điều chỉnh lượng khí đi qua đường khí phụ. Do vậy bằng cách thay đổi tỷ lệ không khí - nhiên liệu tại chế độ không tải, có thể điều chỉnh lượng khí CO trong khí thải. Mặc dù vậy điều này chỉ có tác dụng tại chế độ không tải bởi vì nếu tấm đo mở rộng thì lượng khí đi qua đường khí phụ sẽ nhỏ hơn nhiều so với đường khí chính.

3.1.1.4 Khoang giảm chấn vă tấm giảm rung.

          - Khoang giảm chấn vă tấm giảm rung gip lăm chuyển động ổn định của tấm đo. Nếu lượng kh nạp chỉ được đo bằng tấm đo, sự thay đổi lượng kh sẽ lăm cho tấm đo bị rung động. Nhưng khi tấm chống rung được gắn văo sao cho n chuyển động cng với tấm đo n sẽ hấp thụ câc rung động vă lăm ổn định chuyển động của tấm đo.

3.1.1.5 Mạch cảm biến đo lưu lượng khí.

          - Mạch cảm  biến đo lưu lượng khí và ECU được nối dây theo sơ đồ biểu diễn trên hình 3.7.

Hình 3.7 : Mạch điện cảm biến lưu lượng khí - ECU.

          - Một tín hiệu Vs sẽ tương ứng với góc mở của tấm đo được gửi đến ECU theo mạch điện như hình vẽ. Khi điện áp Vc không đổi, điện áp ra Vs tăng tỷ lệ với góc mở của tấm đo. ECU sẽ so sánh điện áp ắc quy (Ub) với chênh lệch điện áp (Us) giữa Vc và Vs để xác định lượng khí nạp.

          - Công thức tính toán như sau :

                                           Lương khí nạp = =

3.1.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp.

          - Cảm biến nhiệt độ khí nạp nhận biết nhiệt độ của khí nạp. Nó bao gồm một nhiệt điện trở và được lắp trong cảm biến lưu lượng khí.

          - Sơ đồ cấu tạo: (Hình 3.8)

Hình 3.8: Cảm biến nhiệt độ khí nạp.

              1: Thanh lưỡng kim.                                              3: Ống lót.

              2: Thân cảm biến                                                   4: Đầu đo

          - Thể tích và nồng độ không khí sẽ thay đổi theo nhiệt độ. Vì vậy lượng phun nhiên liệu sẽ thay đổi theo nhiệt độ . ECU lấy nhiệt độ 20⁰C làm tiêu chuẩn, khi nhiệt độ khí nạp vào cao hơn nó sẽ giảm lượng phun nhiên liệu vào và tăng lượng phun khi nhiệt độ thấp. Vì thế sẽ đảm bảo được tỷ lệ không khí - nhiên liệu thích hợp mà không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường.

3.1.2 Cảm biến vị trí bướm ga.

          - Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên cổ họng gió (thân bướm ga). Cảm biến này sẽ biến đổi góc mở của bướm ga thành một điện áp và gửi nó đến ECU như là một tín hiệu góc mở bướm ga.

          - Kết cấu: (Hình3.9)

Hình 3.9: Cảm biến vị trí bướm ga.

              1: Vị trí bướm ga mở hoàn toàn.              2: Con trược tiếp điểm.

              3: Điện trở.                                                  4:Vị trí bướm ga đóng hoàn toàn

              5: Giây điện                                                            6:Lớp cách điện.

              7: Giắc cắm                                                 8: Thân cảm biến.

              9: Trục bướm ga.

          - Cảm biến vị trí bướm ga đưa ra hai tín hiệu đến ECU: Tín hiệu IDL và tín hiệu PSW. Tín hiệu IDL sử dụng chủ yếu cho việc điều khiển ngắt nhiên liệu còn tín hiệu PSW sử dụng cho việc tăng lượng phun nhiên liệu và tăng công suất ra của động cơ.

-       Sơ đồ mạch điện: (Hình 3.10)

Hình 3.10 : Sơ đồ mạch cảm biến vị trí bướm ga - ECU.

          - Điện áp ắc quy sẽ đi qua một điện trở nằm trong ECU, sau đó cấp đến cực TL của cảm biến vị trí bướm ga.

          - Tại chế độ không tải, điện áp cấp đến cực IDL của ECU đi qua các tiếp điểm và cực IDL của cảm biến vị trí bướm ga. Khi bướm ga mở lớn hơn 50⁰ hay 60⁰ so với vị trí đóng, điện áp được cấp đến cực PSW của cảm biến vị trí bướm ga.

          - Tiếp điểm không tải: khi bướm ga ở vị trí đóng tiếp điểm động và tiếp điểm không tải tiếp xúc với nhau báo cho ECU biết động cơ ở chế độ không tải. Tín hiệu này cũng dùng cho việc cắt nhiên liệu khi giảm tốc.

          - Tiếp điểm trợ tải: khi bướm ga mở một góc khoảng 50⁰ hay 60⁰ từ vị trí đóng, tiếp điểm động và tiếp điểm trợ tải tiếp xúc với nhau và xác định chế độ đầy tải.

          - Tiếp điểm không tiếp xúc: Trong tất cả các thời gian còn lại tiếp điểm sẽ không tiếp xúc.

3.1.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

          - Cảm biến này nhận biết nhiệt độ của nước làm mát bằng một nhiệt điện trở bên trong.

          - Kết cấu: (Hình 3.11)

Hình 3.11: Cảm biến nhệt độ khí nạp.

              1: Điện trở                                                   2: Thân cảm biến.

              3: Giắc cắm.                                                4: Chất cách điện.

          - Nhiên liệu sẽ bay hơi kém khi nhiệt thấp, vì vậy cần có hỗn hợp đậm hơn. Vì thế khi nhiệt độ nước làm mát thấp, điện trở của nhiệt điện trở tăng lên và tín hiệu điện áp THW cao được đưa tới ECU. Dựa trên tín hiệu này, ECU sẽ tăng lượng nhiên liệu phun vào làm cải thiện khả năng tải trong quá trình hoạt động của động cơ lạnh.

          - Ngược lại, khi nhiệt độ nước làm mát cao, một tín hiệu điện áp thấp THW được gửi đến ECU làm giảm lượng phun nhiên liệu.

-         Sơ đồ mạch điện: (Hình 3.12)

Hình 3.12: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát - ECU.

- Do điện trở R trong ECU và nhiệt điện trở trong cảm biến nhiệt độ nước làm mát được nối tiếp nên điện áp của tín hiệu THW thay đổi khi giá trị điện trở của nhiệt điện trở thay đổi.

3.1.4 Tín hiệu đánh lửa động cơ.

          - Đây là một tín hiệu quan trọng cho ECU để nhận biết tốc độ động cơ. Nó được dùng để tính toán lượng phun cơ bản và để ngắt nhiên liệu.

- Sơ đồ mạch điện: (Hình 3.13)

Hình 3.13 : Sơ đồ mạch điện tín hiệu đánh lửa động cơ.

          - Nếu mạch bị hở trong hệ thống dây dẫn hay các đầu cực không tiếp xúc thì tín hiệu sẽ bị ngừng cung cấp đến ECU và động cơ sẽ bị chết máy.

3.1.5 Cảm biến Ôxy.

          - Cảm biến ôxy nhận biết tỷ lệ không khí - nhiên liệu đậm hoặc nhạt hơn tỷ lệ theo lý thuyết. Cảm biến ôxy được đặt trong đường ống xả và bao gồm một phần tử chế tạo bằng ZrO₂. Cả mặt trong và mặt ngoài của phần tử này được phủ một lớp mỏng Platin. Không khí bên ngoài được dẫn vào bên trong của cảm biến còn bên ngoài nó tiếp xúc với khí xả.

          - Kết cấu và sơ đồ mạch điện: (Hình 3.14)

Hình 3.14: Cảm biến ôxy.

          - Nguyên lý làm việc:

Khi nồng độ ôxy trên bề mặt trong của phần tử ZrO₂ chênh lệch so với bề mặt bên ngoài tại nhiệt độ cao (400⁰C), phần tử ZrO₂ sẽ sinh ra một điện áp. Khi hỗn hợp không khí nhiên liệu nhạt (có nhiều ôxy trong khí xả) do vậy có sự chênh lệch nhỏ giữa nồng độ ôxy bên trong và bên ngoài cảm biến. Do đó điện áp do ZrO­₂ sinh ra là thấp (Gần bằng 0V). Ngược lại, khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu đậm, ôxy trong khí xả gần như không còn sẽ làm cho có sự chênh lệch lớn về nồng độ ôxy ở bên trong và bên ngoài cảm biến và điện áp do phần tử ZrO₂ tạo ra là lớn (khoảng1V). ECU sử dụng tín hiệu điện áp này để tăng hay giảm lượng phun nhằm giữ cho tỷ lệ không khí - nhiên liệu luôn đạt gần tỷ lệ lý thuyết.

3.1.6 Cảm biến vị trí trục khuỷu.

          - Kết cấu: (Hình 3.15).

Hình 3.15: Cảm biến vị trí trục khuỷu.

              1: Lõi sắt.                                                    2: Cuộn dây.

              3: Bộ tạo từ  trường.                                   4: Nam châm.

          - Đĩa tạo tín hiệu NE được làm liền với puly trục khuỷu và có 36 răng, thiếu 2 răng (Thiếu 2 răng là vì ứng với từng tín hiệu được tạo ra do sự chuyển động quay của một răng ta sẽ xác định được 10⁰ của góc quay trục khuỷu và xác định được góc đánh lửa sớm của động cơ). Chuyển động quay của đĩa tạo tín hiệu sẽ làm 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 xác định khoảng thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản dựa vào tín hiệu này. Khi răng càng ra xa 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 nhiều đường sức từ cắt, trong cuộn dây sẽ xuất hiện một dòng điện xoay chiều, đường sức qua nó càng nhiều, thì dòng điện phát sinh càng lớn. Tín hiệu sinh ra thay đổi theo vị trí của răng, và nó được ECU đọc xung điện thế sinh ra, nhờ đó mà ECU nhận biết vị trí trục khuỷu và tốc 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 xác định được điểm chết trên của kỳ nén hay kỳ thải.

3.2 MẠCH NHIÊN LIỆU.

3.2.1 Bơm nhiên liệu.

          - Bơm nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp xăng cho vòi phun với lưu lượng và áp suất quy định.

          - Bơm được sử dụng là bơm điện kiểu phiến gạt.

          - Kết cấu: (Hình 3.16)

Hình 3.16 : Kết cấu bơm nhiên liệu.

              1 : Van một chiều.                                                  6 : Đường nhiên liệu vào.

              2 : Van an toàn.                                                      7 : Đường nhiên liệu ra.

              3 : Chổi than.                                                          8 : Cánh bơm.

              4 : Roto.                                                                   9 : Van bơm.

              5 : Stato.

          - Bơm và động cơ điện làm thành một khối. Dòng chảy của xăng qua bơm có tác dụng làm mát động cơ điện. Lưu lượng do bơm cung cấp luôn lớn hơn nhu cầu nhằm tạo ra áp suất dư trong mạch nhiên liệu. Các phiến gạt là những con lăn để giảm ma sát và hao mòn. Khi làm việc các con lăn sẽ ép khít vào mặt dẫn hướng của vỏ bơm và đẩy xăng đi. Van an toàn có nhiệm vụ giới hạn áp suất xăng. Van một chiều tránh xăng chảy ngược về bình chứa. Bơm được nhúng hẳn trong bình chứa xăng của xe và hoạt động không cần bảo dưỡng.

          - Một rơle của bơm do bộ điều khiển trung tâm chỉ huy cho phép khởi động hay ngắt bơm một cách thích hợp. Bơm chỉ hoạt động khi động cơ khởi động làm việc. Vì lý do an toàn bơm sẽ ngừng hoạt động khi động cơ dừng ngay cả khi khoá điện vẫn ở vị trí mở.

          - Nguyên lý hoạt động của bơm xăng điện được điều khiển theo sơ đồ mạch điện .

          + Theo sơ đồ, khi động cơ quay, dòng điện từ cực ST của khóa điện đến cuộn dây L₂ của rơ le mở mạch, sau đó tiếp đất. Do đó rơ le bật và dòng điện chạy đến bơm xăng. Cùng  lúc đó, tấm đo trong tấm đo trong cảm biến lưu lượng khí cũng được mở bởi dòng khí nạp, và công tắc bơm nhiên liệu bật lên làm cho dòng điện chạy qua cuộn dây L₁. Rơ le này bật sáng trong suốt quá trình hoạt động của động cơ. Điện trở R và tụ điện C trong rơ le mở mạch có mục đích ngăn không cho tiếp điểm mở ra, thậm chí khi dòng điện qua cuộn dây L₁ giảm xuống do sự giảm đột ngột lượng khí nạp. Nó cũng có tác dụng ngăn chặn sự phát tia lửa tại tiếp điểm.

3.2.2 Bộ lọc nhiên liệu.

          - Để bảo vệ cho hệ thống nhiên liệu, đặc biệt là vòi phun tránh các tạp chất có trong nhiên liệu. Bộ lọc nhiên liệu có nhiệm vụ lọc tất cả các chất bẩn và tạp chất khác ra khỏi nhiên liệu. Nó được lắp tại phía có áp suất cao của bơm nhiên liệu.

          - Kết cấu bộ lọc xăng : (Hình 3.17)

Hình 3.17 : Bộ lọc xăng.

                        1 : Lõi lọc bằng giấy.

                        2 : Thảm lọc.

                        3 : Tấm đỡ.

3.2.3 Dàn phân phối xăng.

          - Có nhiệm vụ phân phối đồng đều nhiên liệu cho tất cả các vòi phun. Dàn phân phối xăng được thiết kế với một thể tích lớn hơn nhiều lần so với lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình, dàn phân phối xăng còn có chức năng hạn chế dao động áp suất nhiên liệu trong mạch cung cấp nhiên liệu. Ngoài ra, bộ phận này còn tạo điều kiện dễ dàng cho việc lắp đặt các vòi phun.

3.2.4 Bộ ổn định áp suất.

          - Bộ ổn định áp suất làm ổn định áp suất nhiên liệu đến các vòi phun. Lượng phun nhiên liệu được điều khiển bằng chu kỳ của tín hiệu cung cấp đến các vòi phun. Mặc dù vậy, do sự thay đổi độ chân không trong đường ống nạp, lượng phun nhiên liệu sẽ thay đổi cho dù tín hiệu phun và áp suất nhiên liệu không đổi. Vì vậy để đạt được lượng phun nhiên liệu chính xác cần phải duy trì tổng áp suất nhiên liệu và độ chân không trên đường ống nạp phải được duy trì tại 2.55 hay2.9 kg/cm².

          - Sơ đồ cấu tạo : (Hình 3.18)

Hình 3.19 : Kết cấu bộ ổn định áp suất.

1 : Thông với đường nạp.                                                    4 : Đường nhiên liệu vào

2 : Lò xo.                                                                               5 : Đường nhiên liệu hồi.

3 : Màng.                                                                                6 : Van.

          - Bộ ổn định áp suất được lắp ở một đầu của dàn phân phối xăng. Nhiên liệu có áp suất từ ống phân phối sẽ ấn vào màng làm mở van. Một phần nhiên liệu sẽ chảy ngược trở lại bình chứa qua đường ống hồi. Lượng nhiên liệu trở về phụ thuộc vào độ căng của lò xo và áp suất nhiên liệu thay đổi tùy theo lượng nhiên liệu hồi. Độ chân không ở đường ống nạp dẫn vào buồng phía lò xo màng.

3.2.5 Vòi phun.

          - Vòi phun có nhiệm vụ phun vào đường nạp ở gần xupáp nạp một lượng xăng nhất định, vào thời điểm nhất định.

          - Sơ đồ cấu tạo : (Hình 3.20)

                                       Hình 3.19: Kết cấu vòi phun.

                                    1 : Cuộn dây kích từ.

                        2 : Đầu nối điện.3 : Lọc xăng.

                        4 : Lò xo, 5 : Lõi từ tính, 6 : Kim phun.

          - Vòi phun hoạt động bằng điện từ, nó phun nhiên liệu phụ thuộc vào tín hiệu từ ECU. Vòi phun được lắp vào đường ống nạp gần cổng nạp của nắp máy qua một tấm cách nhiệt và được bắt chặt vào ống phân phối.

          - Khi chưa có dòng điện chạy qua cuộn dây của nam châm điện, lò xo ép kim phun xuống đế. Lúc này vòi phun ở trạng thái đóng kín. Khi cuộn dây nhận được tín hiệu từ ECU, quả van sẽ bị kéo lên chống lại sức căng của lò xo. Do van kim và quả van làm thành một khối nên van kim cũng bị kéo lên tách khỏi đế van và nhiên liệu được phun vào ống nạp. Lượng phun sẽ được điều khiển bằng khoảng thời gian phát ra tín hiệu.

          -Sơ đồ mạch điện vòi phun : (Hình 3.21)

                                     Hình 3.20 : Sơ đồ mạch điện vòi phun

          - Điện áp ắc quy được cung cấp đến cực 10 và 20 của ECU qua khóa điện và các vòi phun. Khi Transistor của ECU bật, dòng điện chạy từ cực 10 và 20 đến E₁ và E₂. Khi Transistor bật, dòng điện chạy qua các vòi phun và nhiên liệu được phun ra.

3.3 HỆ THỐNG NẠP KHÍ.

3.3.1 Khái quát chung.

          - Không khí từ  lọc gió sẽ đi qua cảm biến đo lưu lượng gió và đẩy mở tấm đo gió trước khi đi vào khoang nạp khí. Lượng khí nạp đi vào khoang nạp khí được xác định bằng độ mở của bướm ga. Từ khoang nạp khí, không khí sẽ được phân phối đến từng đường ống nạp và hút vào trong buồng cháy. Khi động cơ còn lạnh, van khí phụ mở cho phép không khí đi vào khoang nạp khí để tăng tốc độ không tải của động cơ cả khi bướm ga còn đóng.

          - Sơ đồ khối tổng quát mạch không khí : (Hình 3.21)

Hình 3.21 : Sơ đồ mạch không khí hệ thống nạp

3.3.2 Cổ họng gió.

3.3.2.1 Kết cấu.

          - Kết cấu : (Hình 3.22)

Hình 3.22 : Cổ họng gió.

                        1 : Vít chỉnh tốc độ không tải.

                        2 : Cảm biến vị trí bướm ga.

                        3 : Van khí phụ.

                        4 : Bộ đệm bướm ga.

                        5 : Nước làm mát.

          - Cổ họng gió bao gồm bướm ga, một khoang khí phụ, một vảm biến vị trí bướm ga. Bướm ga điều khiển lượng khí nạp trong quá trình động cơ hoạt động bình thường. Khoang khí phụ cho phép một lượng khí nhỏ đi qua khi chạy không tải, cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên trục của bướm ga để nhận biết góc mở bướm ga.

3.3.2.2 Vít điều chỉnh tốc độ không tải.

          - Khi động cơ chạy không tải, bướm ga sẽ đóng hoàn toàn thì dòng không khí nạp sẽ di qua khoang khí phụ vào trong khoang nạp khí. Tốc độ chạy không tải của động cơ  có thể được điều chỉnh bằng việc điều chỉnh lượng khí nạp đi qua khoang khí phụ: khi xoay vít chỉnh tốc độ không tải sẽ làm tăng hoặc giảm dòng không khí nạp vào động cơ thì tốc độ chạy không tải của động cơ cũng sẽ tăng hoặc giảm theo

3.3.3 Van khí phụ.

          - Van khí phụ dùng để điều chỉnh tốc độ không tải động cơ khi động cơ còn lạnh.

          - Van khí phụ loại sáp được chế tạo liền trong cổ họng gió

          - Kết cấu: (Hình 3.23)

Hình 3.23 : Van khí phụ

                        1 : Van nhiệt.

                        2 : Từ lọc gió.

                        3 : Đến khoang nạp khí.

                        4 : Van chắn.

                        5 : Lò xo A.

                        6 : Lò xo B.

                        7 : Từ nước làm mát.

          - Van khí phụ loại sáp được tạo nên bởi một van nhiệt, một van chắn, lò xo A và lò xo B. Van nhiệt được điền đầy bởi sáp giãn nở nhiệt, sáp này giản nở và co lại phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát.

          - Hoạt động:

              + Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, van nhiệt co lại và van chắn được mở bằng lò xo A. Nó sẽ cho phép không khí đi qua van khí phụ, bỏ qua bướm ga vào trong khoang nạp khí.

              + Khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên, van nhiệt giãn nở làm lò xo B đẩy lò xo A, van chắn đóng dần lại, hạ thấp tốc độ động cơ cho đến khi nó đóng hẳn lại.

          - Khi nhiệt độ nước làm mát đạt 80⁰C, van chắn sẽ đóng lại và tốc độ động cơ sẽ trở lại bình thường. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng cao hơn, van nhiệt sẽ giãn nở nhiều hơn. Nó nén lò xo B lại, làm tăng lực lò xo và giữ cho van chắn đóng chặt.

3.3.4 Khoang nạp khí và đường ống nạp.

          - Do không khí hút vào trong các xylanh bị ngắt quãng nên sẽ xẩy ra rung động trong khí nạp. Rung động này sẽ làm cho tấm đo của cảm biến đo lưu lượng không khí rung động, sẽ làm cho kết quả đo không thể đo chính xác lượng khí nạp. Vì vậy, một khoang nạp khí có thể tích lớn được dùng để giảm rung động không khí nạp.

          - Kết cấu : (Hình 3.24)

Hình 3.24  : Đường ống nạp

4. TÍNH TOÁN.

4.1.TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ 1FZ-FE:

4.1.1.Các thông số của động cơ cho trước :

         Công suất có ích của động cơ                                    :  Ne = 157KW

         Số vòng quay định mức                                              :  n = 4400 vòng/phút

         Đường kính xi lanh                                                     :  D = 100 mm

         Hành trình pittông                                                       :  S = 95 mm

         Tỉ số nén                                                                       :  e = 9

         Công suất tiêu hao nhiên liệu có ích                        :  g_e = 285g/kw.h

         Số xi lanh                                                                     :  i = 6

         Số kỳ                                                                             :  t = 4

         Thứ tự làm việc của các xi lanh                                :  1-5-3-6-2-4

         Góc độ phối khí                                                           : 

         +Góc mở sớm xupáp nạp                                           :  5⁰ trước ĐCT

         + Góc đóng muộn xupáp nạp                                    :  40⁰ sau ĐCD

         + Góc mở sớm xupáp thải                                          :  40⁰ trước ĐCT

         + Góc đóng muộn xupáp nạp                                    :  5⁰ sau ĐCD

4.1.2.Các thông số của chu trình công tác :

         +Áp suất môi trường xung quanh                             : 0,1 MN/m²

         +Nhiệt độ môi trường xung quanh                           : 300 ⁰K

         +Hệ số dư lượng không khí                                       : a = 1

         +Ap suất tăng áp, quét khí                                         :

         +Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z                               :  x_z = 0,88

         +Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b                               :  x_b = 0,9  MN/m²

         +Áp suất khí sót                                                          :  P_r = 0,115  MN/m²

         +Nhiệt độ khí sót                                                        :  T_r = 970 ⁰K

         +Chỉ số giãn nở đa biến trung bình                          :  m = 1,45

         +Độ sấy nóng khí nạp mới                                         :  DT = 20 ⁰K

         +ÁP suất cuối quá trình nạp                                      :  P_a = 0,08872 MN/m²

         +Tỉ số tăng áp suất                                                      :  l = 1

         +Hệ số nạp thêm                                                         :  l₁  = 1,06

         +Hệ số quét buồng cháy                                            :  l₂  = 1

         +Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt                                           :  l_t = 1,17

         +Hệ số điền đầy đồ thị                                               :  j_đ = 0,97

4.1.3.Tính toán các thông số của chu trình công tác :

4.1.3.1.Quá trình nạp :

         +Nhiệt độ không khí trước xupáp nạp                     :  T_k = 300 ⁰K

         +Hệ số nạp                                                                   :  h_v

         +Hệ số khí sót :

         +Nhiệt độ cuối quá trình nạp :

         ⁰ K

4.1.3.2.Quá trình nén :

         +Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :

         a_v = 19,806

         b_v = 0,002

         +Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy :

         a_v^” = 21,51

         b_v^” = 0,0031

         +Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :

         +Chỉ số nén đa biến trung bình n₁ :

         Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông số vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải, trạng thái nhiệt của động cơ,..Tuy nhiên n₁ tăng giảm theo qui luật sau:

         Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n₁ giảm. Giả thiết quá trình nén là đoạn nhiệt ta có thể xác định n₁ bằng phương trình sau:

         Chọn được n₁ = 1,371

         +Ap suất và nhiệt độ cuối quá trình nén P_c tính theo công thức sau :

         P_c = P_aeⁿ¹                                                                       [MN/m²]

         P_c = 0,08872.9^1,371 = 1,804 [MN/M²]

         +Nhiệt độ cuối quá trình nén :

         T_c = T_ae^n1-1                                                                    [⁰K]

         T_c = 356,3.9^1,371-1 = 805,1 [⁰K]

4.1.3.3.Quá trình cháy :

         +Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết b₀ :

         Độ tăng mol DM của các loại động cơ xác định theo công thức sau :

         Vậy :

         +Hệ số thay đổi phần tử thực tế b :

         +Hệ số thay đổi phần tử thực tế tại điểm z :

Trong đó :

         +Lượng sản vật cháy M₂ :

         M₂ = M₁ + DM = b₀M₁

         M₂ = 1,053.0,5128 = 0,521

         +Nhiệt độ tại điểm z :

         Từ phương trình cháy :

Trong đó :

         Q_H -Nhiệt trị thấp của nhiên liệu .

         Đối với động cơ xăng thông thường có thể chọn  Q_H = 44.10³ (kJ/kg nl)

         Đưa về dạng phương trình bậc hai đối với T_z : AT_z² + BT_z + C =0

Vậy :

         A = b_zb_vz^” = 1,049.0,003 = 0,003147

         B = b_za_vz^” = 1,049.21,48 = 22,5325

Phương trình bậc hai :0,003147T_z² + 22,5325T_c - 88048 = 0

                                             D = 22,5325² - 4.0,003147.(-88048) = 1613,48              

                                            Þ T_z  = 2796 ⁰ K

         +Ap suất tại điểm z :

         P_z = lP_c                                                                         MN/m²

         P_z = 3,643.1,804 = 6,573                                            MN/m²

Trong đó : l- Là hệ số tăng áp suất khí cháy xác định theo công thức :

4.1.3.4.Quá trình giãn nở :

         +Hệ số giãn nở sớm r :

         Đối với động cơ xăng thì r = 1

         +Hệ số giãn nở sau :

         Đối với động cơ xăng thì: e = r = 9

         +Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n₂ :

Trong đó : là nhiệt độ tại điểm b(⁰K)

Từ phương trình trên chọn được: n₂ = 1,23

Do đó  ⁰K

         +Ap suất của quá trình giãn nở :

Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót :

Sai số DT_r = T_rtính - T_r = 1112 - 970 = 142

            <15%

4.1.3.5.Tính toán các thông số của chu trình công tác :

         *Ap suất chỉ thị trung bình :

         *Ap suất chỉ thị trung bình thực tế :

         P_i = j_đP^’_i[MN/m²]

         P_i = 0,97.1,07838 = 1,04603 [MN/m²]

         *Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị :

         *Hiệu suất chỉ thị :

         *Ap suất tổn thất cơ giới p_m

         p_m = 0,05 + 0,015v_tb[MN/m²]

         p_m  = 0,05 + 0,015.13,933 = 0,259 [MN/m²]

         *Ap suất có ích trung bình :

         P_e = P_i - p_m[MN/m²]

         P_e = 1,04603 - 0,259 = 0,78703 [MN/m²]

         *Hiệu suất cơ giới h_m :

         *Suất tiêu hao nhiên liệu :

Sai số : Dg_e = 298,111 - 285 = 13,111

         *Hiệu suất có ích h_e :

         h_e = 0,36482.0,7524 = 0,2745

         *Kiểm nghiệm đường kính xylanh

Thể tích công tác một xylanh

Đường kính xylanh

        [mm]

                     [mm]

Sai số: DD = 100-99,9891

                   = 0,0109 < 0,1 [mm]

4.1.3.6 Vẽ và hiệu đính đồ thị công :

a) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén :

         Phương trình của đường nén đa biến :

         P_c = P_aeⁿ¹

         PVⁿ¹ = const,do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì :

         P_cV_cⁿ¹ = P_nxV_nxⁿ¹.Rút ra

         Đặt  ta có

b) Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở :

         Phương trình của đường giãn nở đa biến :

         PVⁿ² = const,do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì :

         P_zV_zⁿ² = P_gnxⁿ². Rút ra :

         P_gnx =Trong đó V_z = rV_c .Đặt  do đó

         n₂ = là chỉ số giãn nở đa biến

         r = là tỉ số gián nở sớm

c) Lập bảng xác định đường nén và đường giãn nở :

 Bảng 4.1. Bảng xác định đường nén và đường giãn nở

d) Xác định các điểm đặc biệt:

Từ các quan hệ sau ta có:

     V_a =V_c + V_h

                                        [lít]

                                    [lít]

     V_z = r.V_c =1.0,0932 = 0,0932                            [lít]

     V_a = V_c + V_h = 0,0932 + 0,74575 = 0,83895   [lít]

Các điểm đặt biệt:

     r  (V_c; P_r)     = r (0,0932; 0,115)

     a (V_a; P_a)     = a (0,83895; 0,08872)

     b (V_a; P_b)     = b (0,83895; 0,441)

     i (V_a; P_r)      = i (0,83895; 0,115)

     c (V_c; P_c)     = c (0,0932; 1,804)

     y (V_c; Pz)    = y (0,0932; 6,573)

     z (V_z; P_z)     = z (0,0932; 6,573)

e) Hiệu đính đồ thị công:

          Xác định các điểm trung gian:

Trên đoạn cy lấy điểm C” với C”C =1/3 cy

          Trên đoạn yz lấy điểm Z” với yZ” =1/2yZ

          Trên đoạn ab lấy điểm b” với bb” = 1/2ab

Nối các điểm trên đường cong liên tục tại các ĐCT và ĐCD với các điểm trên đường nén và đường giản nở ta được đồ thị công đã hiệu chỉnh.

4.2 TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ PHUN.

            - Lượng nhiên liệu cần thiết cho 1 chu trình được ECU tính toán, yêu cầu thời gian mở vòi phun rồi gửi tín hiệu đến cho vòi phun.

          - Thời gian phun xăng được tính toán dựa trên lượng không khí nạp vào trong xy lanh ở hành trình nạp.

          - Lượng không khí nạp vào trong xy lanh động cơ ở hành trình nạp được tính toán nhờ cảm biến đo lượng không khí nạp, cảm biến đo nhiệt độ khí nạp, áp suất khí trời, tín hiệu số vòng quay động cơ.

          - Từ tỉ số không khí nhiên liệu tiêu chuẩn và lượng không khí yêu cầu theo tính toán có thể tìm được lượng nhiên liệu cần thiết cho quá trình cháy.

          - Tỉ số nhiên liệu tiêu chuẩn:

                                                                                                      (4.1)                                         Trong đó : 

                                      G_a :Lượng không khí nạp thực tế, (g)

                                      G_f : Lượng nhiên liệu cần thiết cho quá trình cháy, (g)

            - Tỉ số không khí - nhiên liệu tiêu chuẩn quyết định tính năng động lực của động cơ, tính cơ động, giảm ô nhiễm môi trường và tính kinh tế nhiên liệu. Trừ lúc khởi động và những điều kiện đặt trưng khác thì thời gian phun xăng dựa vào thông tin của lượng không khí nạp để tính thời gian phun cơ bản, các hệ số hiệu chỉnh và thời gian phun vô ích của vòi phun.

                                                                             ( 4.2)

                            Trong đó :

                                     T_i : Thời gian phun xăng (ms).

                                     T_p : Thời gian phun cơ bản.

                                     F_c : Hệ số hiệu chỉnh thời gian phun cơ bản.

                                     T_y : Thời gian phun vô ích của vòi phun (ms).

          - T_p là thời gian phun để thực hiện được tỉ số không khí nhiên liệu lý thuyết (Thông thường là 14,7), F_c là hệ số hiệu chỉnh sự biến đổi của T_p.

4.2.1 Phân loại thời gian phun.

          - Thời gian phun xăng được chia làm :

               + Thời gian phun sau khi khởi động tính toán dựa vào thông báo lượng khí nạp.

               + Thời gian phun lúc khởi động không tính được vào thông tin lượng không khí nạp.

          Thời gian phun sau khi khởi động được chia làm hai loại phụ thuộc vào thời gian phun. Nói cách khác là đồng thời hay là phun theo vị trí góc quay trục khuỷu qui định và phun không đồng thời (Phun bất thường) khi gia tốc đột ngột.

4.2.1.1 Thời gian phun đồng thời sau khi khởi động.

          - Thời gian phun đồng thời sau khi khởi động, nói chung được tính theo (4.2).

          - Hệ số hiệu chỉnh F_c thông thường được tính theo phương trình sau :

                                                       (4.3)

                            Trong đó :

                                     F_ET : Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ động cơ.

                                     F_AD : Hệ số hiệu chỉnh tăng tốc, giảm tốc.

                                     F_O : Hệ số hiệu chỉnh tỉ số không khí nhiên liệu lý thuyết.

                                     F_L : Hệ số hiệu chỉnh sai lệch chuẩn.

                                     F_H : Hệ số hiệu chỉnh lúc vận tốc cao và tải cao.

4.2.1.2 Thời gian phun cơ bản.

          - Thời gian phun cơ bản phụ thuộc vào tín hiệu đầu ra của phương pháp đo lượng không khí.

          - Đối với động cơ 1FZ-FE phương pháp đo lưu lượng thuộc kiểu cánh gạt nên thời gian phun cơ bản được xác định theo công thức sau:

                                                                               (4.4)

                            Trong đó :

                                     T^’_P : Thời gian phun cơ bản tính từ tín hiệu đo lưu lượng.

                                     Q : Lưu lượng không khí, (m³/ s).

                                     N : Số vòng quay động cơ, (1/s).

                                     Q/N : Lượng không khí nạp vào xy lanh ở hệ thống nạp.

                                     (A/F)_T : Tỉ số không khí nhiên liệu tiêu chuẩn.

                                     K₁ : Hệ số phụ thuộc vào kích thước vòi phun, phương pháp         phun, số xy lanh.

          - Tín hiệu điện áp đầu ra của phương pháp đo lưu lượng kiểu cánh gạt U_S/ U_B và lưu lượng khí nạp Q có quan hệ :

                                                                                          (4.5)

                            C : Hệ số

          Thời gian phun cơ bản T^’_P được tính từ phương trình (4.4) và (4.5).

                                                                                          (4.6)

                            K : Hệ số.

          - Đặc tính output của đo lưu lượng kiểu cánh gạt được tính ở điều kiện tiêu chuẩn 293⁰K (20⁰C), 101kPa (760 mmHg).

          - Khi điều kiện khí trời thay đổi, để tính lưu lượng cần phải tính đến hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ và áp suất.

          - Thời gian phun cơ bản T^’_P ứng với lượng không khí đã nạp vào tính theo phương trình (4.7)

                                             (            4.7)

                            Trong đó :

                                     T : Nhiệt độ khí nạp ở bộ đo lưu lượng, (⁰K)

                                     P : Áp suất khí trời, (kPa)

          Cách tính toán hiệu chỉnh áp suất và nhiệt độ được thực hiện như sau :

          Khi bướm ga ở một vị trí cố định lưu lượng không khí ở điều kiện tiêu chuẩn G_s và lưu lượng không khí ở trạng thái nhiệt độ T (^oK) và áp suất P (kPa) (ở điều kiện bất kỳ) có mối quan hệ.

                                                                                                 (4.8)

                   Trong đó :         

                            Q_S : Lưu lượng thể tích không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, (m³/s)

                            Q : Lưu lượng thể tích không khí ở điều kiện bất kỳ, (m³/s)

                            r_s : Mật độ không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, (kg/m³)

r : Mật độ không khí ở điều kiện bất kỳ, (kg/m³)

    Lưu lượng thể tích khi mở bướm ga ở một vị trí cố định Q :

                                                                                         (4.9)

          Trong đó :

                   C : Hệ số lưu lượng

                   A : Diện tích mở của bướm ga, (m²)

                   v : Tốc độ không khí qua bướm ga, (m/s)

Hình 4.1: Ngyên lý đo không khí nạp.

          - Giả sử mật độ không khí ở mặt cắt A-A và B-B như nhau, áp dụng phương trình Becnoulli ta có:         

                                                                                 (4.10)

                            Trong đó :

                                     Pa : Áp suất ở khoang a, (kPa)

                                     P : Áp suất Ở khoang b, (kPa)

            Thay vào (4.9) và (4.10) ta có:

                                                                    (4.11)

            Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng:

                            Trong đó :

                                     g : Gia tốc trọng trường.

                                     R : Hằng số khí.

            Thì lượng hiệu chỉnh nhiệt độ khí nạp :

                                                                                       (4.12)

            Lượng hiệu chỉnh áp suất :

                                                                                                (4.13)

          - Đặc tính của (4.12) và (4.13) được biểu thị trên hình vẽ (4.2):

          - Hiệu chỉnh đối với nhiệt độ khí nạp nhờ cảm biến nhiệt độ lắp trên bộ đo lưu lượng. Hiệu chỉnh đối với áp suất nhờ cảm biến áp suất (Thông thường dùng cảm biến áp suất loại bán dẫn).

          - Đồ thị trên hình 4.2 được ghi vào bộ nhớ của ECU, tương ứng với tín hiệu ra của cảm biến tìm được hệ số hiệu chỉnh.

5. PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ.

5.1 KHÁI QUÁT.

          - ECU động cơ được trang bị hệ thống chẩn đoán có cả chế độ bình thường và cả chế độ thử.

          - Chế độ bình thường là chế độ gọi lấy mã hư hỏng ra khỏi bộ nhớ ECU động cơ bằng cách dùng đèn báo hư hỏng. Các loại đèn chớp là biểu hiện của mã hư hỏng  và nó được giải mã thành các con số hiển thị nhấp nháy lên trên màn hình để cho người điều khiển phát hiện và biếtđộng cơ đang bị hư hỏng ở bộ phận nào. Trong chế độ bình thường, ECU theo dõi hầu hết các cảm biến và bật sáng đèn kiểm tra động cơ “CHECK ENGINE” khi nó phát hiện ra hư hỏng trong một cảm biến nào đó hay mạch của chúng. Khi đó ECU động cơ sẽ lưu hư hỏng đó vào bộ nhớ của nó. Thông tin này sẽ được giữ lại trong bộ nhớ khi ta tắt khoá điện.

Chế độ thử là chế độ gọi lấy mã hư hỏng ra khỏi bộ nhớ ECU động cơ bằng cách dùng thiết bị quét cầm tay. Khi nối dây vào giắc chẩn đoán, màn hình thiết bị sẽ hiển thị lên các con số hay chữ đọc. Vì thế việc chẩn đoán hư hỏng sẽ diễn ra một cách nhanh chóng và chính xác. Chế độ thử dùng để khắc phục hư hỏng của hệ thống điều khiển động cơ. Chế độ thử được kích hoạt bởi một qui trình định trước.

          - Phương thức đọc mã chẩn đoán trong chế độ thử và chế độ bình thường là giống nhau.

5.2 NGUYÊN LÝ  CỦA HỆ THỐNG CHẨN ĐOÁN.

          - Giá trị của tín hiệu thông báo đến ECU động cơ là bình thường nếu tín hiệu đầu vào và đầu ra được cố định.

Khi tín hiệu của một mạch nào đó không bình thường so với giá trị cố định của hệ thống thì mạch đó sẽ được coi là bị hư hỏng.

5.3 MÃ CHẨN ĐOÁN.

          Khi đèn báo sự cố “CHECK ENGINE” được bật sáng thì trong hệ thống có sự hư hỏng xuất hiện. Khi hư hỏng được sửa chữa, hệ thống trở lại bình thường thì đèn báo sự cố sẽ tắt.

          Nếu có hai hay nhiều hư hỏng xẩy ra cùng một lúc thì mã hư hỏng sẽ hiển thị theo thứ tự từ mã nhỏ nhất.

Mã chẩn đoán được thể hiện ở bảng sau:                                                                                                                                                                 Bảng 5.1

Mã chẩn đoán và ý nghĩa của nó.

          - Ghi chú:

            + “ON” trong cột chẩn đoán chỉ ra rằng đèn “CHECK ENGINE” bật sáng khi phát hiện có mã lỗi.

            + “OFF” chỉ ra đèn “CHECK ENGINE” không bật sáng trong quá trình chẩn đoán hư hỏng.

            + “NA” chỉ ra mục này không có trong chế độ thử.

            + Dấu “O” trong cột lưu có nghĩa mã chẩn đoán được ghi vào bộ nhớ ECU khi lỗi phát hiện.

            + Dấu “X” có nghĩa mã lỗi không được lưu trong bộ nhớ ECU.

          - Tóm lại, việc phá hiện mã chẩn đoán trong chế độ thử và chế độ bình thường được thực hiện với khoá điện bật “ON”.

5.4 KIỂM TRA VÀ XOÁ MÃ CHẨN ĐOÁN

5.4.1 Kiểm tra đèn báo kiểm tra động cơ.

          - Đèn báo kiểm tra động cơ sẽ sáng lên khi bật khoá điện đến vị trí ON và động cơ không chạy. Khi động cơ chạy thì đèn báo kiểm tra động cơ phải tắt. Nếu đèn này vẫn còn sáng thì hệ thống chẩn đoán đã tìm thấy hư hỏng hay sự bất bình thường trong hệ thống.

5.4.2 Phát mã chẩn đoán hư hỏng.

5.4.2.1 Chế độ bình thường.

          - Các điều kiện ban đầu:

            + Điện áp ắc quy bằng 11V hoặc cao hơn.

            + Hộp số ở vị trí N (tay số không).

            + Tất cả các hệ thống phụ phải tắc (Điều hoà...).

          - Bật khoá điện đến vị trí ON.

          - Dùng dây kiểm tra chẩn đoán (SST) nối các cực TE1 với E1 của giắc nối chẩn đoán.

          - Đọc mã chẩn đoán hư hỏng bằng số lần nháy của đèn báo kiểm tra động cơ.

5.4.2.2 Các mã chẩn đoán.

          - Mã bình thường: Đ èn sẽ bật và tắt liên tục hai lần trong 1 giây.

          - Mã báo hư hỏng.

            + Đèn sẽ nháy số lần bằng với mã hư hỏng. Nó sẽ tắt trong một khoảng thời gian như sau:

                        * Giữa chữ số đầu tiên và chữ thứ hai của cùng một mã là 1,5 giây.

          Ví dụ: mã hư hỏng là 24 thì đèn sẽ nháy hai lần rồi nghĩ 1,5 giây sau đó nháy tiếp bốn lần.

                        * Giữa mã thứ nhất và mã tiếp theo là 2,5 giây.

          Ví dụ: có hai mã hư hỏng liên tiếp là 21 và 24 thì đèn nháy hai lần nghĩ 1,5 giây, nháy một lần, nghĩ 2,5 giây sau đó nháy hai lần, nghĩ 1,5 giây rồi nháy tiếp bốn lần.

                        * Giữa tất cả các mã là 4,5 giây.

          - Sau khi kết thúc việc kiểm tra, tháo dây kiểm tra chẩn đoán ra khỏi giắc nối chẩn đoán.

5.4.3 Chế độ thử.

          Để phát mã chẩn đoán hư hỏng ta thực hiện theo các bước sau:

          - Điều kiện ban đầu.

              + Điện áp ắc quy 11V hay cao hơn.

              + Bướm ga đóng hoàn toàn.

              + Hộp số ở vị trí N.

              + Tắt tất cả các trang thiết bị phụ.

          - Dùng STT nối các cực TE2 và E1 của giắc TCLL.

          - Bật khoá điện đến vị trí ON.

          - Khởi động động cơ.

          - Mô phỏng điều kiện xẩy ra hư hỏng.

          Nếu hệ thống chẩn đoán phát hiện có hư hỏng, đèn báo kiểm tra động cơ sẽ sáng lên.

          - Sau khi chạy thử dùng STT nối các cực TE1 và E1 của giắc TDCL.

          - Đọc mã chẩn đoán bằng số lần nháy của đèn báo kiểm tra động cơ.

          - Sau khi kiểm tra xong, tháo STT ra khỏi TDCL.

5.4.4 Xoá các mã chẩn đoán hư hỏng.

- Sau khi sửa chữa hư hỏng, mã chẩn đoán hư hỏng vẫn còn lưu lại trong bộ nhớ ECU của động cơ, vì vậy cần phải xoá bỏ bằng cách tháo cầu chì “STOP” (15A) hay EFI (15A) trong vòng 10 giây hay lâu hơn tuỳ theo nhiệt độ môi trường (Nhiệt độ càng thấp, thời gian càng lâu) khi khoá điện tắt.

- Sau khi xoá mã, chạy thử xe để kiểm tra đèn báo kiểm tra động cơ báo hiệu mã bình thường. Nếu mã hư hỏng như trước vẫn còn xuất hiện, tức là hư hỏng vẫn chưa được sửa chữa hoàn chỉnh.

6. KẾT LUẬN.

   Sau 15 tuần làm đồ án với đề tài “Khảo sát hệ thống phun xăng điện tử động cơ 1FZ-FE lắp trên xe TOYOTA LAND CRUISER” em đã cơ bản hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn cùng các bạn sinh viên trong lớp.

   Trong đề tài này em đi sâu tìm hiểu tính năng hoạt động của hệ thống phun xăng hiện đại, các nguyên lý làm việc của các loại cảm biến...

   Phần đầu đồ án trình bày khái quát chung về hệ thống nhiên liệu dùng trên động cơ xăng từ cổ đển đến hiện đại, đi sâu phân tích những ưu nhược điểm của động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí và động cơ xăng dùng hệ thống phun xăng điện tử hiện đại. Phần trung tâm của đồ án trình bày các hệ thống trên động cơ 1FZ-FE lắp trên xe TOYOTA LAND CRUISER, đi sâu tìm hiểu phần hệ thống nhiên liệu bao gồm các thiết bị điện tử, các thiết bị chính cung cấp nhiên liệu, không khí nạp. Đồng thời tính toán các thông số nhiệt động cơ 1FZ-FE, tính toán chế độ phun của động cơ phun xăng, tìm hiểu các hư hỏng của hệ thống EFI, các mã chẩn đoán hư hỏng. So với những đồ án tốt nghiệp trước đây về lĩnh vực này em đã bổ sung, hoàn chỉnh và đi sâu thêm chế độ phun, tính toán lượng phun...

   Tuy nhiên do thời gian hạn chế, nhiều phần chưa được trang bị trong thời gian học tập tại trường, tài liệu tham khảo hạn chế và chưa cập nhật đủ nên cần phải hoàn thiện thêm. Qua đề tài này đã bổ sung cho em thêm nhiều kiến thức chuyên nghành động cơ đốt trong và đặc biệt là hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử hiện đại. Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp em cũng nâng cao được những kiến thức về công nghệ thông tin: Word, Excel, CAD phục vụ cho công tác sau này. Đồng thời qua đó bản thân em cần phải cố gắng học hỏi tìm tòi hơn nữa để đáp ứng yêu cầu của người cán bộ kỹ thuật ngành động lực.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Xuân Đạm - Bùi Văn Ga.

Hướng dẫn làm đồ án môn học động cơ đốt trong

2. Võ Tấn Đông.

Hướng dẫn khai thác xe TOYOTA LAND CRUISER

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

3. Hoàng Xuân Quốc.

Hệ thống phun xăng điện tử dùng trên xe du lịch.

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

4. Nguyễn Tất Tiến.

Nguyên lý động cơ đốt trong.

Nhà xuất bản giáo dục 2000

5. Tài liệu đào tạo TOYOTA tập 5.

Hệ thống phun xăng điện tử (EFI).

6. LAND CRUISER New Car Features Jan 1998.

7. Fujisawa Hidega - Kobayashi Hisanori

Động cơ phun xăng điều khiển bằng điện tử.

 Nhà xuất bảng Sankaido, Janpan 1999

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"