MỤC LỤC

MỤC LỤC.. i

LỜI NÓI ĐẦU.. 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN Ô TÔ.. 2

1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại 2

1.1.1. Nhiệm vụ. 2

1.1.2. Yêu cầu của hệ thống cung cấp nhiện liệu. 2

1.1.3. Phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng. 2

1.2. Khái quát về hệ thống phun xăng điện tử. 4

1.2.1. Khái quát hệ thống phun xăng điện tử EFI 4

1.2.2. Ưu điểm của EFI so với chế hòa khí 4

1.2.3. Phân loại hệ thống EFI 5

1.2.4. Cấu tạo cơ bản hệ thống EFI 5

1.2.5. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử. 7

1.3. Lịch sử phát triển hệ thống phun xăng trên ô tô. 8

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRÊN HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ XE TOYOTA VIOS 2015. 9

2.1. Giới thiệu về xe toyota vios 2015. 9

2.2. Sơ đồ bố trí hệ thống phun xăng điện tử EFI 11

2.3. Hệ thống cung cấp nhiên liệu. 14

2.3.1. Mô tả hệ thống cung cấp nhiên liệu. 14

2.3.2. Bơm nhiên liệu. 15

2.3.3. Bộ ổn định áp suất 19

2.3.4. Vòi phun nhiên liệu. 20

2.4. Hệ thống điều khiển điện tử động cơ 1 NZ-FE trên xe Toyota Vios. 23

2.4.1. Nguyên lý chung. 23

2.4.2. Các cảm biến. 24

2.4.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp. 24

2.4.2.2. Cảm biến vị trí bướm ga. 27

2.4.2.3. Cảm biến oxy. 28

2.4.2.4. Cảm biến tỉ số không khí và nhiên liệu (A/F) 31

2.4.2.5. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 31

2.4.2.6.  Cảm biến vị trí trục cam.. 33

2.4.2.7. Cảm biến vị trí trục khuỷu. 34

2.4.2.8. Cảm biến tiếng gõ. 35

2.4.2.9. Cảm biến vị trí bàn đạp ga. 37

2.5. Hệ thống điều khiển điển tử ECU.. 39

2.5.1. Chức năng của ECU.. 39

2.5.2. Các bộ phận của ECU.. 40

2.5.3. Các thông số hoạt động của ECU.. 40

2.5.4. Các chế độ làm việc. 41

2.5.5. Điều khiển lượng phun. 43

2.6.  Tính toán các chu trình công tác của động cơ 1NZ-FE. 44

Kết quả tính toán trong phần tính toán nhiệt động cơ sẽ là nền tảng trong quá trình tính toán thiết kế động cơ đốt trong. 44

2.6.1.Các số liệu ban đầu. 44

2.6.2.Các thông số chọn. 45

2.6.3.Tính toán các chu trình công tác. 45

2.6.3.1. Quá trình nạp. 45

2.6.3.2. Quá trình nén. 47

2.6.3.3. Quá trình cháy. 48

2.6.3.4. Quá trình giãn nở. 50

2.6.3.5. Tính toán các thông số của chu trình công tác. 51

2.6.3.6. Tính toán các thông số có ích: 52

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KIỂM TRA, CHẨN ĐOÁN VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ XE TOYOTA VIOS 2015. 53

3.1. Thông số động cơ 1 NZ-FE. 53

3.2. Khái quát về chuẩn đoán hư hỏng hệ thống phun xăng điện tử. 55

3.3. Nguyên lý của hệ thống chuẩn đoán. 56

3.4. Mã chẩn đoán. 56

3.5. Kiểm tra và xóa mã chuẩn đoán. 62

3.5.1. Kiểm tra đèn báo kiểm tra động cơ. 62

3.5.2. Phát mã chẩn đoán hư hỏng. 63

3.5.3. Chế độ thử. 63

3.5.4. Xoá các mã chẩn đoán hư hỏng. 64

3.6. Quy trình kiểm tra kim phun xăng điện tử. 64

3.7. Quy trình vệ sinh kim phun xăng điện tử. 66

3.8. Những lỗi thường gặp ở bộ phận bơm xăng. 67

3.8.1. Kiểm tra hệ thống điện. 68

3.8.2. Kiểm tra áp suất nhiên liệu. 68

KẾT LUẬN.. 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 71

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay ô tô được nhập vào nước ta ngày càng nhiều, và hiện đại cùng với sự phát triển của các hệ thống điện, điện tử. Đa số tài liệu là tiếng anh vì thế để nắm được nguyên lý hoạt động và biết được các hư hỏng để mang đi bảo dưỡng sửa chữa kịp thời là điều rất cần thiết. Việc nghiên cứu và tìm hiểu các hệ thống điện và điện tử trên ô tô là điều rất cần thiết cho nên em chọn đề tài nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử trên xe Toyota Vios 2015 là đề tài đồ án tốt nghiệp. Đây cũng là đề tài bổ ích và thiết thực giúp em hoàn thiện kiến thức và có một cái nhìn cụ thể hơn về hệ thống phun xăng điện tử.

Bên cạnh đó với mục đích củng cố kiến thức đã học, mở rộng kiến thức chuyên môn và tìm hiểu thêm về các hệ thống khác, có thể quan sát các chi tiết cũng như hoạt động của một hệ thống trên ô tô, kiểm tra, sửa chữa những hư hỏng có thể gặp. Với những lý do trên em đã nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu hệ thống phun xăng điện tử trên xe Toyoya Vios” với sự hướng dẫn của thầy: TS …………… cùng các thầy cô trong khoa.

Mục tiêu đề tài: Giúp sinh viên hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng điện tử trên ô tô. Đặc biệt là hệ thống phun xăng trên xe Toyota Vios 2015. Cũng như phương pháp kiểm tra, chẩn đoán của hệ thống phun xăng điện tử trên xe Toyota Vios 2015 đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

                                                                                        Hà Nội, Ngày … tháng … năm 20…

                                                                                   Sinh viên thực hiện

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

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRÊN Ô TÔ

1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại

1.1.1. Nhiệm vụ

Hệ thống nhiên liệu cấp cho động cơ xăng, có nhiệm vụ cung cấp xăng và không khí, tạo thành môi chất đưa vào xylanh, phù hợp với chế độ tải và tốc độ làm việc của động cơ.

1.1.2. Yêu cầu của hệ thống cung cấp nhiện liệu

Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ đầy đủ và chín xác cho động cơ hoạt động.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu ổn định và chính xác.

1.1.3. Phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng

Dựa trên nguyên tắc định lượng xăng cung cấp vào xylanh động cơ, người ta chia hệ thống nhiên liệu cho động cơ xang thành những loại cơ bản là:

a. Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí.

Việc dẫn động điều khiển, và điểu chỉnh thành phần hỗn hợp khí – nhiên liệu phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống cơ khí.

c. Hệ thống cung cấp nhiên liệu điều khiển điện tử (EFI)

Trong hệ thống này, bộ điều khiển trung tâm sẽ dựa vào các tiến hiệu dạng điện do các cảm biến truyền về để xử lý thông tin và xác định lưọng nhiên liệu cần thiết, bằng sự điều chỉnh thời điểm và thời gian hoạt động của vòi phun xăng theo một chương trình đã được lập sẵn.

Trong hệ thống EFI có thể phân loại như sau:

Theo vòi phun.

Hệ thống phun xăng đơn điểm: Phun xăng đặt cở cổ hút chung cho toàn bộ xylanh của động cơ, bên trên bướm ga.

Hệ thống phun xăng đa điểm: Mỗi xylanh của động cơ được bố trí một vòi phun trước xupáp nạp.

1.2. Khái quát về hệ thống phun xăng điện tử

1.2.1. Khái quát hệ thống phun xăng điện tử EFI

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). 

1.2.3. Phân loại hệ thống EFI

Tùy theo phương pháp sử dụng để cảm nhận lưu lượng khí nạp, hệ thống EFI có thể được chia thành 2 loại như hình.

a. Loại D-EFI (loại điều khiển áp suất đường khí nạp)

Loại này đo mức độ chân không trong đường ống nạp do đó nhận biết được lượng khí nạp qua mật độ của nó.

b. Loại L-EFI (loại điều khiển dòng khí nạp)

Loại L-EFI này nhận biết trực tiếp lượng khí nạp chạy qua đường ống nạp bằng cảm biến lưu lượng khí nạp. Trên xe Toyota Vios 2015 sử dụng phương pháp loại này để đo lưu lượng không khí nạp.

1.2.5. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng 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 oxy)

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.

1.3. Lịch sử phát triển hệ thống phun xăng trên ô tô

Lịch sử phát triển của các hệ thống phun xăng đã kéo dài khoảng hơn 100 năm, kể từ khi bơm piston được ứng dụng vào phun nhiên liệu năm 1898 trên một số dòng sản phẩm, và đến nay, các hệ thống phun xăng tiên tiến như EFI, GDI đang được ứng dụng rộng rãi trên ô tô hiện đại.

Vào cuối thế kỷ 19, một kỹ sư người Pháp - ông Stevan - đã nghĩ ra cách phun nhiên liệu cho một máy nén khí. Sau đó một thời gian, ở Đức đã cho phun nhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả cao vì chi phí tốn kém và trình độ công nghệ lúc bấy giờ chưa cho phép. 

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRÊN HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ XE TOYOTA VIOS 2015

2.1. Giới thiệu về xe toyota vios 2015

Bảng thông số kỹ thuật xe Vios 2015 như 2.5

2.2. Sơ đồ bố trí hệ thống phun xăng điện tử EFI

Nhiên liệu được lấy từ bình nhiên liệu bằng bơm nhiên liệu và được phun dưới áp suất bởi vòi phun. Áp suất nhiên liệu trong đường ống nhiên liệu phải được điều chỉnh để duy trì việc phun nhiên liệu ổn định bằng bộ điều áp. Các bộ phận chính: Bình nhiên liệu; Cụm bơm nhiên liệu; Bơm nhiên liệu; Lưới lọc của bơm nhiên liệu; Bộ lọc nhiên liệu; Bộ điều áp; Ống phân phối; Vòi phun; Bộ giảm rung động.

* Mạch kim phun nhiên liệu

Các kim phun nhiên liệu được đặt ở nắp quy lát. Chúng phun nhiên liệu vào trong xylanh theo tín hiệu từ ECM.

Phương pháp bằng cách dùng vòi phun để phun nhiên liệu đồng thời vào tất cả các xylanh của động cơ. Phương pháp phân các xylanh thành một vài nhóm và lúc này, nhiên liệu được phun theo nhóm vào xy lanh. Và cuối cùng là phương pháp phun độc lập vào từng xylanh của động cơ. 

2.3. Hệ thống cung cấp nhiên liệu

2.3.1. Mô tả hệ thống cung cấp nhiên liệu

Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ có nhiệm vụ cung cấp một lượng nhiên liệu nhất định, đúng thời điểm và phù hợp với các chế độ làm việc vào buồng cháy động cơ.

Hệ thống bao gồm thùng nhiên liệu, bơm nhiên liệu, lọc nhiên liệu, các đường ống, bộ dao động, ống phân phối, các kim phun, kim phun khởi động và bộ điều áp.

2.3.2. Bơm nhiên liệu

Bơm nhiên liệu được sử dụng để cung cấp nhiên liệu với áp suất cao cho hệ thống vòi phun, chúng thường là các bơm điều khiển điện. Không có bơm nhiên liệu, động cơ sẽ nhanh chóng bị chết máy do thiếu nhiên liệu. Nếu bơm nhiên liệu bị trục trặc có thể gây hư hỏng cho nhiều bộ phận khác của hệ thống.

Bơm nhiên liệu là loại bơm cánh gạt được đặt trong thùng xăng, do đó loại bơm này ít sinh ra tiếng ồn, rung động hơn so với loại trên đường ống và nhiên liệu sẽ giúp làm mát, bôi trơn chi tiết bên trong bơm, làm giảm nguy cơ bị thiếu nhiên liệu khi xe phanh hoặc tăng tốc khiến xăng dồn về một phía.

Ðiều khiển bơm nhiên liệu:

Bơm nhiên liệu chỉ hoạt động khi động cơ đang chạy. Ðiều này tránh cho nhiên liệu không bị bơm đến động cơ trong trường hợp khóa điện bật ON nhưngđộng cơ chưa chạy.

Khi động cơ đang quay khởi động.Dòng điện chạy qua cực ST2 của khóa điện đến cuộn dây máy khởi động (kí hiệu ST) và dòng diện vẫn chạy từ cực STAcủa ECU (tín hiệu STA). Khi tín hiệu STA và tín hiệu NE được truyền đến ECU, transitor công suất bật ON, dòng điện chạy đến cuộn dây mở mạch (C/OPN), rơle mở mạch bật lên, nguồn điện cấp đến bơm nhiên liệu và bơm hoạt động.

2.3.3. Bộ ổn định áp suất

Bộ điều chỉnh áp suất (bộ điều áp) được bắt ở cuối ống phân phối. Nhiệm vụ của bộ điều áp là duy trì và ổn định độ chênh áp trong đường ống. Khoang thông với dàn ống xăng; 6. Ðường xăng hồi về thùng xăng.

Bộ điều áp này điều chỉnh áp suất nhiên liệu vào vòi phun ở 324 kPa (3.3 kgf/cm2). Ngoài ra, bộ điều áp còn duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu cũng như cách thức duy trì ở van một chiều của bơm nhiên liệu.

2.3.4. Vòi phun nhiên liệu

Vòi phun là một loại vòi hoạt động bằng điện tử, nó phun nhiên liệu phụ thuộc vào tín hiệu điện tử ECU. Các vòi phun vào đường ống nạp và được bắt chặt vào ống phân phối. Khi cuộn dây ở vòi phun vào đường ống nạp và được bắt chặt vào ống phân phối. Khi cuộn dây ở vòi phun nhận được tín hiệu điện tử ECU, quả van sẽ bị kéo lên chống lại sức căng của lò xo. Do van kim và quả van là cùng một khối nên van cũng bị kéo lên tách khỏi đế của nó và nhiên liệu được phun ra qua lỗ nhỏ trên đầu van.

Lượng phun nhiên liệu được điều khiển bằng khoảng thời gian phát ra tín hiệu của ECU. Do độ mở vẫn được giữ cố định trong khoảng thời gian ECU phát tín hiệu, vậy lượng nhiên liệu phun ra chỉ phụ thuộc vào thời gian ECU phát tín hiệu.

Lượng phun nhiên liệu được điều khiển bằng khoảng thời gian phát ra tín hiệu. Do đó hành trình của van kim là cố định, việc phun nhiên liệu diễn ra liên tục khi mà van kim còn mở.

2.4. Hệ thống điều khiển điện tử động cơ 1 NZ-FE trên xe Toyota Vios

2.4.1. Nguyên lý chung

Hệ thống EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để phát hiện các tình trạng hoạt động của động cơ và xe ô tô. Theo các tín hiệu từ các cảm biến này, ECU tính toán lượng phun nhiên liệu thích hợp nhất và điều khiển các vòi phun để phun khối lượng nhiên liệu thích hợp.

2.4.2. Các cảm biến

2.4.2.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp

Kết cấu và 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. 

Khi dây sấy (Rh) được làm mát bằng không khí nạp, điện trở tăng lên dẫn đến sự hình thành độ chênh giữa các điện thế của các điểm A và B. Một bộ khuyếch đại xử lý phát hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặt vào mạch này (làm tăng dòng điện chạy qua dây sấy). Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây sấy lại tăng lên dẫn đến việc tăng tương ứng trong điện trở cho đến khi điện thế của các điểm A và B trở nên bằng nhau (các điện áp của các điểm A và B trở nên cao hơn).

b. Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Kết cấu và nguyên lý hoạt động:

Cảm biến nhiệt độ khí nạp lắp bên trong cảm biến lưu lượng khí nạp và theo dõi nhiệt độ khí nạp. Cảm biến nhiệt độ khí nạp sử dụng một nhiệt điện trở - điện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ khí nạp, có đặc điểm là điện trở của nó giảm khi nhiệt độ khí nạp tăng. Sự thay đổi của điện trở được thông tin gửi đến ECU dưới sự thay đổi của điện áp.

2.4.2.2. Cảm biến vị trí bướm ga

a. Kết cấu và nguyên lý hoạt động:

Cảm biến vị trí bướm ga được lắp trên thân bướm ga. Cảm biến này chuyển hóa góc mở bướm ga thành tín hiệu điện áp và gửi nó về ECU, ECU sử dụng tín hiệu này để nhận biết tải của động cơ, từ đó hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun, thời điểm đánh lửa và điểu khiển tốc độ.

b. Mạch điện cảm biến vị trí bướm ga:

Cảm biến vị trí bướm ga có 2 tín hiệu phát ra VTA và VTA2. VTA được dùng để phát hiện góc mở bướm ga và VTA2 được dùng để phát hiện hư hỏng trong VTA. Điện áp cấp vào VTA và VTA2 thay đổi từ 0-5V tỉ lệ thuận với góc mở của bướm ga.

2.4.2.4. Cảm biến tỉ số không khí và nhiên liệu (A/F)

Cảm biến A/F giúp ECM đo chính xác hơn nhiên liệu và từ đó giảm ô nhiễm. Cảm biến A/F hoạt động ở nhiệt độ 650 ^oC, cao hơn nhiệt độ hoạt động của cảm biến oxy. Cảm biến A/F được thiết kế để đạt được tỉ lệ hòa khí lí tưởng, không có dòng điện phát ra và và điện áp ra của mạch chuyển đổi bằng 3.3V. Hỗn hợp nghèo có nhiều oxy hơn trong khí xả tạo 

2.4.2.6.  Cảm biến vị trí trục cam

Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín hiệu G có các răng. Khi trục cam quay, khe hở không khí giữa các vấu nhô ra trên trục cam và cảm biến này sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở tạo ra một điện áp trong cuộn nhận tín hiệu được gắn vào cảm biến này, sinh ra tín hiệu G. Tín hiệu G này được truyền đi như một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động cơ, kết hợp nó với tín hiệu NE từ trục khuỷu để xác định điểm chết trên kì nén của mỗi xy lanh để đánh lửa và phát hiện góc quay trục khuỷu.

2.4.2.7. Cảm biến vị trí trục khuỷu

Cảm biến vị trí trục khuỷu có nhiệm vụ đo tín hiệu tốc độ của trục khuỷu, vị trí trục khuỷu gửi về cho ECU và ECU sử dụng tín hiệu đó để tính toán góc đánh lửa sớm cơ bản, thời gian phun nhiên liệu cơ bản cho động cơ.

2.4.2.8. Cảm biến tiếng gõ

a. Kết cấu và nguyên lý hoạt động:

Cảm biến tiếng gõ trong động cơ 1NZ-FE là loại phẳng (không cộng hưởng) có cấu tạo để phát hiện rung động trong phạm vi từ 6 - 15khz.

Bên trong cảm biến có một điện trở phát hiện hở mạch.

b. Mạch điện cảm biến tếng gõ:

Khi xảy ra hiên tượng kích nổ áp xuất trong xilanh động cơ tăng nhanh đột ngột ở lân cận điểm chết trên, làm công suất và hiệu suất động cơ giảm gây ảnh hưởng đến tuổi thọ động cơ. Để khắc phục cmar biến tiếng gõ được lắp trên thân máy và nhận biết tiếng gõ của động cơ. Nếu tiếng gõ xảy ra thì thời điểm đánh lửa được ECU điều khiển muôn lại để ngăn chặn hiện tượng đó.

2.5. Hệ thống điều khiển điển tử ECU

Bộ điều khiển điện tử đảm nhiện nhiều chức năng khác nhau tùy theo từng loại của nhà chế tạo. Chung nhất là bộ tổng hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tín hiệu, lưu trử thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gửi các tín hiệu đi thích hợp. Những bộ phận phụ hỗ trợ cho nó là các bộ ổn áp, điện trở hạn chế dòng. Vì lí do này bộ điều khiển có nhiều tên gọi khác nhau tùy theo nhà chế tạo. Trong đồ án này ta thường dùng ECU để chỉ chung cho bộ điều khiển điện tử.

2.5.1. Chức năng của ECU

ECU có hai chức năng chính: Điều khiển thời điểm phun và điều khiển lượng phun.

Chức năng điều khiển thời điểm phun quyết định khi nào thì từng vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào từng xylanh. Điều đó được quyết định bằng tín hiệu đánh lửa sơ cấp (IG). Điều khiển thời điểm phun được quyết định theo thời điểm đánh lửa.

Chức năng điều khiển lượng phun quyết định bao nhiêu nhiên liệu sẽ phun vào các xylanh. Điều khiển lượng xăng phun tức là xác định thời điểm phun, thời gian này quyết định theo tín hiệu phun cơ bản và tín hiệu hiệu chỉnh.

2.5.2. Các bộ phận của ECU

ECU được đặt trong vỏ kim loại để tránh nước văng. Nó được đặt ở nơi ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.

Các linh kiện điện tử của ECU được sắp xếp trong một mạch kín. Các linh kiện công suất của tầng cuối bắt liền với một khung kim loại của ECU mục đích để tản nhiệt tốt. Vì dùng IC và linh kiện tổ hợp nên ECU rất gọn, sự tổ hợp các nhóm chức năng trong IC (bộ tạo xung, bộ chia xung, bộ dao động đa hài điều khiển việc chia tần số) giúp ECU đạt độ tin cậy cao. 

2.5.3. Các thông số hoạt động của ECU

a. Các thông số chính.

Là tốc độ động cơ và lượng gió nạp. Các thông số này là thước đo trực tiếp tình trạng tải của động cơ.

b. Các thông số thích nghi.

Điều kiện hoạt động của động cơ luôn thay đổi thì tỷ lệ hoà khí phải thích ứng theo. Chúng ta sẽ đề cập đến các điều kiện hoạt động sau: Khởi động, làm ấm, thích ứng tải.

2.5.5. Điều khiển lượng phun

ECU sử dụng tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ và tín hiệu từ cảm biến lượng khí nạp để tạo ra một tín hiệu phun cơ bản. Sau đó bằng các mạch hiệu chỉnh kim phun khác nhau, ECU hiệu chỉnh tín hiệu phun cơ bản phụ thuộc vào các tín hiệu từ từng cảm biến để xá định lượng phun thực tế. Tín hiệu phun sau đó được khuếch đại để kích hoạt các kim phun.

2.6. Tính toán các chu trình công tác cảu động cơ 1NZ-FE

Mục đích phần tính toán nhiệt động cơ là :

+ Tính toán các quá trình nhiệt trong động cơ (nạp, nén, cháy giãn nở và thải)

+ Xác định được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và kiểm nghiệm (xác định) các kích thước cơ bản của động cơ.

+ Xây dựng được đồ thị công lý thuyết của động cơ.

2.6.1. Các số liệu ban đầu

Thông số ban đầu như bảng 4.1

2.6.3. Tính toán các chu trình công tác

2.6.3.1. Quá trình nạp

- Hệ số khí sót : y = 0,013

- Nhiệt độ cuối qúa trình nạp T_a[^oK): T_a = 338,1786[^oK]

- Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu :

Mo = 0, 512 [kmol không khí/kg nhiên liệu]

2.6.3.2. Quá trình nén

- Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí [KJ/Kmol.K].

- Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp cháy [KJ/Kmol.K].

Vậy: mCV=19,8887+ 338,1786 = 20,6132[KJ/Kmol.K].

- Chỉ số nén đa biến trung bình n₁:

Giải phương trình trên theo phương pháp chia đôi ta được: n₁ = 1,369

- Nhiệt độ cuối quá trình nén T_c:

T_c = T_a.= 337,01. 10,5^{1, 369 -1} = 777,69[^oK]                (4-10)

- Áp suất cuối quá trình nén P_c:

P_c = p_a. =0, 085. 10,5^{1, 369} =1.927 [MN/m²].                     (4-11)

2.6.3.3. Quá trình cháy

- Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn DQ_H.               

DQ_H = 120000(1-a)M0                                                        (4-18)

Do động cơ phun xăng a = 1 nên DQ_H = 0

Đưa về dạng phương trình bậc hai:

A = 1,0473.0,00382 = 0,004

B = 1,0473. 20,431= 21,397

C =-70615,0549

Vậy phương trình bậc hai:

Giải phương trình ta có:

T_z = 2306,076 [^oK].

- Áp suất cực đại chu trình P_z [MN/m²].

P_z = 5,983[MN/m²].

2.6.3.4. Quá trình giãn nở

- Tỷ số giãn nở sớm r         :                                   

r = 1                                                                                    (4-22)

- Tỷ số giãn nở sau d:                                                       

d = e =10,5.                                                                          (4-23)

- Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T_b [^oK].       

T_b =1356,48[^oK].                                          (4-25)

- Kiểm nghiệm lại nhiệt độ khí sót [^oK).

Tr tính= 914,416[^oK]                    (4-27)

2.6.3.6. Tính toán các thông số có ích:

- Tổn thất cơ giới p_m [MN/m2]

Tuỳ theo động cơ và tỷ số S/D, loại buồng cháy tra các giá trị a, b

Vậy: C_m= 0,1344[MN/m2]

- Áp suất có ích trung bình [MN/m2]

P_c= 1,1844 - 0,1344 = 1,1844 - 0,1344 = 1,05 [MN/m2]  

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KIỂM TRA, CHẨN ĐOÁN VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ

XE TOYOTA VIOS 2015

3.1. Thông số động cơ 1NZ-FE

Bảng thông số động cơ 1NZ-FE lắp trên xe Toyota Vios 2015 như bảng 3.1.

3.2. Khái quát về chuẩn đoán hư hỏng hệ thống phun xăng điện tử

Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp ô tô hiện nay, hệ thống phun nhiên liệu sử dụng bộ chế hòa khí cho động cơ của xe đã có phần lạc hậu thì giờ đây hệ thống phun nhiên liệu đã được điều khiển điện tử. Sử dụng kim phun xăng điện tử giúp tiết kiệm nhiên liệu, giảm hao mòn, tăng hiệu quả đốt cháy nhiên liệu. Hệ thống phun xăng điện tử đòi hỏi ít chăm sóc vặt ngoại trừ phải thay lọc xăng đúng định kì. 

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.

3.3. Nguyên lý của hệ thống chuẩn 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.

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 và mã lỗi đã được xóa thì đèn báo sự cố sẽ tắt. Nếu có hai hay nhiều hư hỏng xảy ra cùng một lúc thì mã hư hỏng sẽ hiển thị theo thứ tự từ mã nhỏ nhất.

3.4. 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.

3.5. Kiểm tra và xóa mã chuẩn đoán

3.5.1. 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.

3.5.2. Phát mã chẩn đoán hư hỏng

a. 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).

b. Các mã chuẩn đoán.

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

3.5.4. 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. 

3.6. Quy trình kiểm tra kim phun xăng điện tử

Thứ nhất: Kiểm tra rò rỉ của kim phun

Lắp đầu nối phù hơp vào kim phun, sau đó kiểm tra xem O-ring kim có bị vỡ hay móp méo không (thay thế nếu có hư hỏng). 

Thứ tư: Kiểm tra ở tốc độ không tải

+ RPM: 1600/phút

+ Nhịp xung: 2,2ms

Thứ năm: Kiểm tra ở tốc độ tải tối đa

+ RPM: 4000/phút

+ Nhịp xung: 3,75ms

+ Số lần mở kim phun: 3000

Thứ tám: Kiểm tra mô phỏng

+ Mô phỏng hoạt động của kim phun trong các tốc độ động cơ từ thấp đến cao.

Rửa bằng sóng siêu âm, kết nối kim phun với dây và đặt nó vào bồn siêu âm. Đổ chất làm sạch vào (thường là đầy 1/3 bồn), nhấn ON. Sau đó, chọn tùy chọn 8 (rửa bằng sóng siêu âm).

3.7. Quy trình vệ sinh kim phun xăng điện tử

Bước 1: Tháo kim phun từ xe và đánh dấu từng chiếc. Kiểm tra điện trở của kim phun. Độ chênh lệch điện trở cần thấp 1Ω, nếu cao hơn thì cần thay kim phun.

Bước 4: Cho kim phun vào bể sóng siêu âm để tiến hành các bước làm sạch

Lưu ý: Không bật bơm khi không có chất xúc tác, nếu không bơm có thể cháy. Sử dụng chất kiểm tra cho các quy trình kiểm tra, và chất làm sạch cho các quy trình sử dụng sóng siêu âm. Tuyệt đối không được sử dụng lẫn lộn.

3.8. Những lỗi thường gặp ở bộ phận bơm xăng

Khi xăng trong bình bị cạn, xuống mức quá thấp không đủ để làm mát và bôi trơn cho bơm xăng, khiến cho bơm bị nóng lên khi hoạt động và bơm cũng không còn vận hành được bình thường.

Nếu khi đang chạy xe bình thường rồi bỗng dưng chết máy, đó cũng có thể là vấn đề phát sinh từ bơm xăng ô tô.

3.8.1. Kiểm tra hệ thống điện

Bước 1: Kiểm tra cầu chì bơm xăng.

Thông thường bơm xăng rất ít khi bị hư hỏng, mà hư hỏng thường xảy ra với hệ thống cung cấp điện cho bơm xăng. 

Bước 3: Kiểm tra độ sụt áp bằng đồng hồ VOM.

Kiểm tra để chắc chắn rằng dây nguồn có điện áp đủ, còn dây mát đã được mắc đúng cách. Nếu kết quả kiểm tra tốt, thì bơm xăng là vấn đề và nó cần được thay thế.

3.8.2. Kiểm tra áp suất nhiên liệu

Bước 1: Kiểm tra lọc xăng.

Nếu lọc xăng bị tắc nghẽn, xe sẽ tăng tốc chậm và bạn có thể sẽ nghi ngờ là do bơm xăng. Để kiểm tra lọc xăng, trước tiên hãy tháo lọc xăng, rồi hút xăng còn trong lọc ra. 

Bước 3: Cho động cơ hoạt động khi bạn kiểm tra đồng hồ.

Kiểm tra áp suất khi động cơ hoạt động ở chế độ không tải và khi tăng tốc. Nếu bơm hoạt động tốt, áp suất trên đồng hồ sẽ thay đổi theo tốc độ động cơ. 

KẾT LUẬN

Sau hơn 2 tháng làm đồ án tốt nghiệp với đề tài “Ngiên cứu hệ thống phun xăng điện tử trên xe TOYOTA VIOS” em đã cơ bản hoàn thành với sự cố gắng của bản thân, đặc biệt là sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo: TS................. cùng toàn thể các thầy giáo trong khoa.

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 1NZ-FE lắp trên xe TOYOTA VIOS 2015, 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. 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 kĩ sư ô tô.

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Oanh, (2008), Ô tô thế hệ mới - Phun xăng điện tử EFI, Nhà xuất bản tổng hợp thành phố Hồ Chí Minh.

[2] Phạm Minh Hiếu, (2018), Hệ thống nhiên liệu động cơ đốt trong, Hà Nội.

[3] Cẩm nang sửa chữa xe TOYOTA VIOS 2015.

[4] Lê Văn Anh - Nguyễn Huy Chiến - Phạm Việt Thành, (2015), Giáo trình kĩ thuật bảo dưỡng và sửa chữa ô tô, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

[5] Nguyễn Tuấn Nghĩa - Lê Hồng Quân - Phạm Minh Hiếu, (2014), Giáo trình Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"