MỤC LỤC
MỤC LỤC........................................................................................................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU..................................................................................................................................................................................................2
CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2NR-FE TRÊN XE TOYOTA VIOS 2023..................................3
1.1. Tổng quan về xe Toyota Vios 2023 và động cơ 2NR-FE..........................................................................................................................3
1.1.1. Lịch sử phát triển xe Toyota Vios 2023..................................................................................................................................................3
1.1.2. Tổng quan về động cơ 2NR-FE, Dual VVT-i..........................................................................................................................................5
1.2. Phân tích kết cấu, mạch điện của hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE trên xe Toyota Vios 2023........................................................6
1.2.1. Sơ đồ hệ thống và sơ đồ mạch đ iện hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE.........................................................................................6
1.2.2. Hệ thống các cảm biến và tín hiệu.......................................................................................................................................................14
1.2.3. Các chức năng điều khiển của ECU (các cơ cấu chấp hành) .............................................................................................................26
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN, KIỂM TRA CÔNG SUẤT MÁY PHÁT, CÔNG SUẤT TIÊU THỤ ĐIỆN TRÊN XE TOYOTA VIOS 2023............43
2.1. Sơ đồ các tải công suất điện trên xe Toyota Vios 2023...........................................................................................................................43
2.2. Tính toán công suất tiêu thụ theo các chế độ tải và lựa chọn công suất máy phát điện trên xe Toyota Vios 2023.................................46
2.2.1. Chế độ tải hoạt động liên tục.................................................................................................................................................................47
2.2.3. Lựa chọn công suất máy phát điện.......................................................................................................................................................50
2.3. Tính toán tiết diện dây điện trên xe Toyota Vios 2023.............................................................................................................................53
2.4. Kết luận....................................................................................................................................................................................................55
CHƯƠNG 3. KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG, CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2NR-FE TRÊN XE TOYOTA VIOS 2023.. 56
3.1. Quy trình kiểm tra hệ thống các cảm biến...............................................................................................................................................56
3.1.1. Cảm biến vị trí bướm ga.......................................................................................................................................................................56
3.1.2. Cảm biến vị trí trục khuỷu.....................................................................................................................................................................58
3.1.3. Cảm biến vị trí trục cam........................................................................................................................................................................60
3.1.4. Cảm biến lượng khí nạp........................................................................................................................................................................61
3.1.5. Cảm biến nước làm mát .......................................................................................................................................................................61
3.1.6. Cảm biến nhiệt độ khí nạp....................................................................................................................................................................62
3.1.7. Cảm biến bàn đạp ga...........................................................................................................................................................................63
3.1.8. Cảm biến oxy........................................................................................................................................................................................64
3.1.9. Cảm biến tỷ lệ hoà khí A/F...................................................................................................................................................................67
3.1.10. Cảm biến kích nổ................................................................................................................................................................................67
3.2. Kiểm tra, chẩn đoán hệ thống nhiên liệu.................................................................................................................................................68
3.2.1. Kiếm tra vòi phun.................................................................................................................................................................................68
3.2.2. Kiểm tra bơm nhiên liệu.......................................................................................................................................................................69
3.3. Kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống đánh lửa.............................................................................................................................................71
3.3.1. Kiểm tra ắc quy....................................................................................................................................................................................71
3.3.2. Kiểm tra bugi .......................................................................................................................................................................................72
3.3.3. Kiểm tra Bobin.....................................................................................................................................................................................73
3.3.4. Kiểm tra IC...........................................................................................................................................................................................74
3.4. Chẩn đoán hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE.................................................................................................................................75
3.4.1. Hệ thống chẩn đoán............................................................................................................................................................................75
3.4.2. Nguyên lý của hệ thống chẩn đoán....................................................................................................................................................75
3.4.3. Kiểm tra và xóa mã chẩn đoán bằng đèn Check................................................................................................................................76
3.4.4. Kiểm tra và xóa mã chẩn đoán bằng thiết bị chẩn đoán (G-Scan 2) .................................................................................................82
3.5 Kết luận...................................................................................................................................................................................................88
KẾT LUẬN....................................................................................................................................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................................................................................90
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm trở lại đây, ngành công nghệ ô tô thế giới đã chứng kiến sự phát triển vượt bậc làm cho số lượng và chất lượng ô tô trên thế giới ngày càng phong phú và đa dạng hơn, góp phần mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho người tiêu dùng và nền công nghệ trên toàn thế giới. Nước ta cũng không phải ngoại lệ, nhà nước đang ngày càng thúc đẩy hơn nữa đầu tư cho phát triển ngành nhiều chất xám này để hiện đại hóa, công nghiệp hóa đất nước. Xu thế phát triển của ngành ô tô hiện nay là tập trung vào khai thác, tích hợp các công nghệ mới nhằm đáp ứng tốt nhất các nhu cầu của con người.
Đối với học viên, đồ án tốt nghiệp là một nội dung hết sức quan trọng giúp hệ thống và hoàn thiện lại kiến thức trong suốt quá trình học tập, đặc biệt là các kiến thức chuyên ngành từ đó nâng cao khả năng áp dụng vào thực tế, khả năng tư duy khoa học, khả năng làm việc đòi hỏi cường độ cao, có kế hoạch.
Sau 5 năm học tập tại Trường Sĩ quan Kỹ thuật Quân sự, em đã được giao đồ án tốt nghiệp đại học với đề tài: “Nghiên cứu, khai thác hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE, Dual VVT-I trên xe Toyota Vios 2023”.
Đồ án gồm 3 chương:
- Chương 1: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2NR-FE TRÊN XE TOYOTA VIOS 2023
- Chương 2: TÍNH TOÁN, KIỂM TRA CÔNG SUẤT MÁY PHÁT, CÔNG SUẤT TIÊU THỤ ĐIỆN TRÊN XE TOYOTA VIOS 2023
- Chương 3: KIỂM TRA BẢO DƯỠNG CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2NR-FE TRÊN XE TOYOTA VIOS 2023
Trong quá trình làm đồ án, em đã được sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy trong Khoa Ô Tô, đặc biệt là thầy : Thạc sĩ …………… cùng với sự nỗ lực của bản thân, đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành.
Về mục tiêu nghiên cứu thì trong quá trình nghiên cứu, bản thân học viên nhận được cơ hội để củng cố kiến thức đã được học, ngoài ra học viên còn có thể biết thêm thực tế mà trong nhà trường không thể truyền tải hết được. Việc thực hiện đồ án học viên có cơ hội nâng cao kỹ năng nghề nghiệp, khả năng nghiên cứu và giải quyết vấn đề. Có thể ứng sử với các tình huống cá nhân tốt, giúp cho sinh viên có kỹ năng nghề nghiệp để chuẩn bị ra trường.
Cuối cùng, việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp sẽ giúp cho học viên có tinh thần trách nhiệm, tính tự giác, sự đam mê và khả năng tự nghiên cứu tài liệu để nâng cao tay nghề.
Về phương pháp nghiên cứu thì trong quá trình làm đồ án, em có một số phương pháp nghiên cứu sau:
+ Nhờ giáo viên hướng dẫn giải thích.
+ Nghiên cưu tài liệu, sách vở về động cơ đốt trong và đặc biệt là cẩm nang sửa chữa của Toyota.
+ Sử dụng internet, các diễn dàn công nghệ ô tô, các group xe Toyota.
+ Tham khảo cách khai thác của một số động cơ tương tự.
Về phạm vi nghiên cứu làm thế nào để có thể tiến hành khai thác động cơ
2NR-FE, Dual VVT-i một cách có hiệu quả, nắm được nguyên lý làm việc của từng hệ thống trên động cơ. Từ đó có thể so sánh, rút ra các kết luận về ưu nhược điểm của động cơ sở với các động cơ khác. Ngoài ra, ta còn có thể xác định được công tác bảo dưỡng, sửa chữa chung trên các loại động cơ. Nhờ những hiểu biết này mà ta có thể khai thác được các loại động cơ tương tự một cách có hiệu quả nhất.
Tuy nhiên do thời gian có hạn cùng với kinh nghiệm thực tế còn thiếu, nên chắc chắn sẽ còn nhiều thiếu sót. Em rất mong các thầy giáo cùng các bạn học viên đóng góp ý kiến để bàn đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
……………..
CHƯƠNG 1
PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2NR-FE TRÊN XE TOYOTA VIOS 2023
1.1. Tổng quan về xe Toyota Vios 2023 và động cơ 2NR-FE
1.1.1. Lịch sử phát triển xe Toyota Vios 2023
Toyota Vios là một mẫu xe sedan hạng B được ra mắt lần đầu tiên vào năm 2002 tại Thái Lan. Vios nhanh chóng trở thành một trong những mẫu xe bán chạy nhất tại thị trường Đông Nam Á, bao gồm Việt Nam.
Dưới đây là lịch sử phát triển của Toyota Vios:
- Thế hệ thứ nhất (2002-2007): Vios được ra mắt vào năm 2002 tại Thái Lan, thay thế cho mẫu xe Soluna. Vios thế hệ đầu tiên sử dụng động cơ 1NZ-FE dung tích 1.5L, 4 xy lanh thẳng hàng, 16 van DOHC, sản sinh công suất tối đa 107 mã lực. Vios nhanh chóng được ưa chuộng nhờ giá cả phải chăng, nội thất rộng rãi, tiết kiệm nhiên liệu.
- Thế hệ thứ tư (2023-nay): Vios thế hệ thứ tư được ra mắt vào năm 2023 với nhiều cải tiến về thiết kế, ngoại thất, nội thất, tiện nghi và an toàn. Xe được trang bị động cơ 2NR-FE dung tích 1.5L, 4 xy lanh thẳng hàng, 16 van DOHC, Dual VVT-i, sản sinh công suất tối đa 107 mã lực. Vios thế hệ thứ tư hứa hẹn sẽ tiếp tục gặt hái thành công và là lựa chọn hàng đầu cho khách hàng trong phân khúc sedan hạng B.
1.1.2. Tổng quan về động cơ 2NR-FE, Dual VVT-i
Động cơ 2NR-FE, Dual VVT-i là một động cơ xăng dung tích 1.5L được sử dụng trên nhiều mẫu xe Toyota, bao gồm Vios, Yaris, Corolla Altis. Động cơ này được trang bị công nghệ van biến thiên kép Dual VVT-i giúp tăng hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.
Dưới đây là một số thông tin chi tiết về động cơ 2NR-FE, Dual VVT-i như bảng 1.a.
1.2. Phân tích kết cấu, mạch điện của hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE trên xe Toyota Vios 2023
1.2.1. Sơ đồ hệ thống và sơ đồ mạch đ iện hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE
1. Sơ đồ hệ thống
a. Nguyên lý chung
Hệ thống điều khiển điện tử trên động cơ về cơ bản được chia thành ba bộ phận chính:
- Hệ thống các cảm biến và tín hiệu: Có nhiệm vụ nhận biết các hoạt động khác nhau của động cơ và phát ra các tín hiệu gửi đến ECU.
- ECU: Có nhiệm vụ xử lý và tính toán các thông số đầu vào từ đó phát ra các tín hiệu điều khiển đầu ra.
b. Các chế độ điều khiển của ECU
- Chế độ điều khiển trong và sau khi khởi động: Quá trình làm đậm này sẽ tăng lượng phun phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát (lượng phun sẽ lớn khi nhiệt độ nước làm mát thấp) để nâng cao khả năng khởi động và cải thiện tính ổn định hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định sau khi động cơ đã khởi động, lượng phun sẽ giảm dần đến lượng phun cơ bản.
- Chế độ điều khiển hâm nóng động cơ: Trong suất quá trình làm ấm, động cơ nhận thêm nhiều xăng hơn, quá trình làm ấm sẽ tiếp theo sau quá trình khởi động lạnh. Trong quá trình này động cơ cần một lượng hỗn hợp tương đối giàu xăng, vì khi đó vách thành xylanh còn lạnh và xăng còn ngưng tụ chưa bay hơi hết. Quá trình cấp xăng chạy ấm máy được chia thành hai thời kỳ:
+ Thời kỳ đầu: việc làm giàu xăng khi chạy ấm máy sẽ phụ thuộc vào thời gian được gọi là làm giàu xăng khi khởi động, thời kỳ này được kéo dài 30s và tuỳ thuộc động cơ mà cung cấp thêm khoảng 30 - 60 % lượng xăng.
+ Thời kỳ sau: động cơ cần hỗn hợp loãng hơn, phần này được điều khiển theo nhiệt độ động cơ.
- Chế độ điều khiển giới hạn tốc độ động cơ: Thực hiện nhờ một mạch giới hạn trong ECU. Tín hiệu tốc độ động cơ được so sánh với một giới hạn cố định. Nếu vượt quá ECU điều khiển việc hạn chế phun hoặc ngưng phun. Việc này đảm bảo an toàn cho động cơ.
- Chế độ điều khiển Giảm tốc: Khi ECU động cơ nhận thấy động cơ đang giảm tốc, nó giảm lượng phun để tránh cho hỗn hợp quá đậm trong khi giảm tốc.
2. Sơ đồ mạch điện hệ thống điều khiển động cơ
1.2.2. Hệ thống các cảm biến và tín hiệu
1. Cảm biến vị trí bướm ga
- Kết cấu:
Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall gồm có các mạch IC Hall làm bằng các phần tử Hall và các nam châm quay quanh chúng. Các nam châm được lắp trên trục của bướm ga và quay cùng trục bướm ga.
ECU đánh giá góc mở bướm ga thực tế từ các tín hiệu này qua các cực VTA và VTA2, và ECU điều khiển môtơ bướm ga, nó điều khiển góc mở bướm ga đúng với đầu vào của người lái.
2. Cảm biến vị trí trục khuỷu (CB tốc độ động cơ)
- Kết cấu và nguyên lý hoạt động: Đĩa tạo tín hiệu NE được làm liền với puly trục khuỷu và có 36 răng, thiếu 2 răng (thiếu 2 răng 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), điều đó tạo ra tín hiệu NE.
- Mạch điện cảm biến:
Sơ đồ mạch điện kết nối ECU như hình 1.13.
4. Cảm biến đo lượng khí nạp (cảm biến dây nhiệt)
- 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.
- Mạch điện cảm biến:
Cảm biến lưu lượng khí nạp có một dây sấy được ghép vào mạch cầu. Mạch cầu này có đặc tính là các điện thế tại điểm A và B bằng nhau khi tích của điện trở theo đường chéo bằng nhau (Ra + R3)*R1=Rh*R2.
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).
5. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (CB nhiệt độ động cơ)
- Kết cấu và nguyên lý hoạt động:
Khi động cơ hoạt động, cảm biến nhiệt độ nước làm mát thường xuyên theo dõi và báo cho ECU biết tình hình nhiệt độ nước làm mát động cơ. Nếu nhiệt độ nước làm mát của động cơ thấp (động cơ vừa mới khởi động) thì ECU sẽ ra lệnh cho hệ thống phun thêm xăng khi động cơ còn nguội. Cũng thông tin về nhiệt độ nước làm mát, ECU sẽ thay đổi điểm đánh lửa thích hợp với nhiệt độ động cơ.
7. Cảm biến vị trí bàn đạp ga
- Chức năng: Cảm biến bàn đạp chân ga được sử dụng để đo độ mở của bàn đạp chân ga khi người lái xe nhấn vào bàn đạp.
- Kết cấu và nguyên lý làm việc:
Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga loại phần tử Hall: có cấu tạo và nguyên lý hoạt động về cơ bản giống như cảm biến vị trí bướm ga loại phàn tử Hall.
- Các hư hỏng thường gặp:
+ Mất nguồn cho cảm biến
+ Đứt dây, chập dây, chạm mát
+ Hư cảm biến
+ Hư hộp ECU
8. Cảm biến oxy
- Kết cấu và nguyên lý hoạt động: Cấu tạo của cảm biến oxy có bộ sấy bao gồm bộ sấy (3) và một phần tử chế tạo bằng ZrO2 (đi oxyt Ziconium) gọi là Ziconia (2). 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 phải tiếp xúc với khí xả. Tại nhiệt độ cao (4000C). Nếu oxy giữa mặt ngoài và mặt trong của phần tử ZrO2 có sự chênh lệch về nồng độ thì phần tử ZrO2 sẽ sinh ra một điện áp giá trị từ 0-1(V) và truyền về ECU.
- Mạch điện cảm biến:
Sơ đồ mạch điện kết nối ECU như hình 1.27.
1.2.3. Các chức năng điều khiển của ECU (các cơ cấu chấp hành)
1. Điều khiển hệ thống nhiên liệu
a. Điều khiển bơm nhiên liệu
- Bơm nhiên liệu: Bơm nhiên liệu được lắp trong thùng chứa nhiên liệu, cùng với bộ lọc nhiên liệu, bộ đo nhiên liệu và vỏ bơm tạo thành cụm bơm nhiên liệu.
- Bộ giảm rung động:
Áp suất nhiên liệu được duy trì 2,55 đến 2,9 kgf/cm2 tuỳ theo độ chân không đường ống nạp bằng bộ ổn định áp suất. Tuy nhiên, trong đường ống vẫn có sự dao động nhỏ do quá trình phun nhiên liệu gây ra. Bộ giảm rung động có tác dụng hấp thụ các dao động này bằng một lớp màng
b. Điều khiển vòi phun nhiên liệu
Vòi phun trên động cơ 2NR-FE là loại vòi phun đầu dài, trên thân vòi phun có tấm cao su cách nhiệt và giảm rung cho vòi phun, các ống dẫn nhiên liệu đến vòi phun được nối bằng các giắc nối nhanh.
Vòi phun hoạt động bằng điện từ, lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu phụ thuộc vào tín hiệu từ ECU. Vòi phun được lắp vào nắp quy lát ở gần cửa nạp của từng xy lanh qua một tấm đệm cách nhiệt và được bắt chặt vào ống phân phối xăng.
- Điều khiển lượng phun thông qua điều khiển thời gian 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 phun khác nhau, ECU hiệu chỉnh tín hiệu phun cơ bản phụ thuộc vào các tín hiệu từ từng cảm biến để xác định lượng phun thực tế. Tín hiệu phun sau đó được khuếch đại để kích hoạt các kim phun
- Các chế độ hiệu chỉnh:
+ Làm đậm để khởi động: ECU động cơ xác định rằng tốc độ nhỏ hơn 400 vòng/phút là động cơ đamg khơi động. Vì trong lúc khởi động tốc độ động cơ và lượng khí nạp thay đổi rất lớn nên ECU dựa vào nhiệt độ nước làm mát để điều khiển lượng phun nhiên liệu.
+ Làm đậm để hâm nóng: Do nhiên liệu bay hơi kém khi động cơ còn lạnh, động cơ sẽ chạy kém nếu không cung cấp cho nó một hỗn hợp đậm hơn. Vì vậy, khi niệt độ nước làm mát thấp, cảm biến nhiệt độ nước sẽ thông báo cho ECU tăng lượng nhiên liệu phun nhằm đạt khả năng làm việc trong thời gian động cơ nguội.
2. Điều khiển hệ thống đánh lửa
Hệ thống đánh lửa sử dụng trên động cơ 2NR-FE là đánh lửa trục tiếp với bô bin đơn cho bộ điều khiển đánh lửa sớm bằng đện tử. Hệ thống đánh lửa điện tử bao gồm các khóa điện, các loại cảm biến, IC đánh lửa bán dẫn, cuộn cao áp, bugi và ESA tích hợp trong ECU. Hệ thống đánh lửa trực tiếp được điều khiển thông qua ECU với mạch điều khiển đánh lửa sớm ESA.
a. Bô bin và IC đánh lửa
Thiết bị này bao gồm IC đánh lửa, cuộn đánh lửa (bobine) và nắp chụp bugi kết hợp thành một cụm. Như vậy, cuộn thứ cấp được đặt trực tiếp vào bugi, không thông qua dây cao áp. Điều này giảm được thất thoát điện áp qua dây cao áp và hiện tượng nhiễu điện từ, nâng cao độ tin cậy sử dụng. Điện thế cao trong cuôn thứ cấp làm phát sinh ra tia lửa giữa điện cực trung tâm và điện cực nối đất của bugi để đốt cháy hỗn hợp không khí nhiên liệu trong buồng đốt. Sự nổ của hỗn hợp không khí nhiên liệu do tia lửa từ bugi được gọi chung là sự bùng cháy.
b. Buri đánh lửa
Động cơ 2NR - FE sử dụng bugi do hãng DENSO sản xuất. Kí hiệu K16R - U11 với khe hở điện cực 1,1 mm.
3. Điều khiển hệ thống xu páp thông minh VVT-i
Động cơ 2NR - FE sử dụng Hệ thống Dual VVT-i gồm:
Bộ xử lý trung tâm ECU
- Bơm dầu và đường dẫn dầu
- Bộ điều khiển phối khí
- Hệ thống cảm biến: cảm biến vị trí trục cam VVT, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến nhiệt độ nước làm mát…
a. Cấu tạo của VVT-i
Hệ thống VVT-i kép được thiết kế để điều khiển thời điểm phối khí trục cam nạp và xả trong khoảng 40° đến 50° tương ứng với góc quay trục khuỷu để thời điểm phối tối ưu thích hợp với điều kiện hoạt động của động cơ.
Thông qua tốc độ động cơ, khối lượng không khí nạp, vị trí ga và nhiệt độ làm mát động cơ, ECU có thể tính toán thời điểm phối khí tối ưu cho từng điều kiện lại xe và điều khiển van điều khiển dầu trục cam.
Áp suất dầu được đưa đến làm các cánh quạt của bộ điều khiển VVT-i quay để thay đổi thời điểm mở sớm và đóng trễ của các xupap.
Khi động cơ dừng, trục cam xả được xoay về phía thời điểm đóng trễ nhất và trục cam nạp được xoay về phía thởi điểm mở sớm nhất để đảm bảo khả năng khởi động lại.
b. Nguyên lí hoạt động:
- Điều khiển sớm: Khi ECU điều khiển mở sớm thì van điều khiển dầu trục cam ở vị trí mô tả bên dưới. Áp suất dầu được cung cấp đến bộ điều khiển VVT-i sau đó đến khoang cánh gạt về phía sớm để xoay trục cam về phía điều khiển xupap mở sớm.
- Điều khiển trễ: Lúc này mạch dầu được đảo chiều ngược lại, dầu từ van được cung cấp đến khoang cánh gạt về phía trễ làm cho trục cam xoay theo để điều khiển thời điểm mở trễ của các xupap.
6. EGR (hệ thống điều khiển luân hồi khí thải)
a. Công dụng
Hệ thống EGR (Exhaust Gas Recirculation) là hệ thống điều khiển luân hồi khí thải, có chức năng đưa một phần khí thải từ động cơ trở lại buồng đốt để đốt cháy lại. Hệ thống này được sử dụng để giảm lượng khí NOx (nitơ oxit) thải ra môi trường.
Công dụng chính của hệ thống EGR:
- Giảm lượng khí NOx thải ra môi trường: NOx là một loại khí độc hại có thể gây ra các vấn đề về hô hấp và ảnh hưởng đến môi trường. Hệ thống EGR giúp giảm lượng khí NOx thải ra môi trường bằng cách đưa một phần khí thải trở lại buồng đốt để đốt cháy lại.
- Giảm nhiệt độ buồng đốt: Việc đưa khí thải trở lại buồng đốt sẽ làm giảm nhiệt độ buồng đốt, từ đó giúp giảm lượng khí NOx được tạo ra.
b. Cấu tạo
Hệ thống EGR bao gồm các bộ phận chính sau:
- Van EGR (EGR Valve): Có chức năng điều chỉnh lượng khí thải được đưa trở lại buồng đốt. Van EGR được điều khiển bởi ECU.
- Ống dẫn khí thải (Exhaust Gas Pipe): Có chức năng dẫn khí thải từ động cơ đến van EGR.
- Cảm biến nhiệt độ khí thải (Exhaust Gas Temperature Sensor): Có chức năng đo nhiệt độ khí thải và gửi tín hiệu đến ECU. ECU sử dụng tín hiệu này để điều khiển van EGR.
c. Nguyên lí hoạt động
Theo nguyên lý hoạt động của động cơ ô tô, hỗn hợp hòa khí của nhiên liệu và không khí khi được đưa vào xi-lanh sẽ đốt cháy với nhiệt độ lên tới 1370°C. Ở mức nhiệt độ này, khí Nitơ sẽ phản ứng hóa học tạo thành hợp chất NOx - một loại khí độc hại ảnh hưởng lớn tới môi trường.
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN, KIỂM TRA CÔNG SUẤT MÁY PHÁT, CÔNG SUẤT TIÊU THỤ ĐIỆN TRÊN XE TOYOTA VIOS 2023
2.1. Sơ đồ các tải công suất điện trên xe Toyota Vios 2023
Trong một chiếc xe như Toyota Vios 2023, hệ thống điện đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn năng lượng cho các thiết bị và tính năng khác nhau, đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của xe. Các thành phần sử dụng công suất điện trên xe này bao gồm động cơ, hệ thống đèn chiếu sáng, hệ thống điều hòa không khí, hệ thống âm thanh và giải trí, các linh kiện điện tử và các tính năng tiện ích khác.
Ắc quy: làm nhiệm vụ lưu trữ nguồn điện khi các tải tiêu thụ không hết nguồn điện mà máy phát tạo ra, đồng thời cũng cung cấp nguồn điện khi động cơ chưa khởi động hoặc khi động cơ hoạt động mà máy phát cũng cấp không đủ công suất cho các tải tiêu thụ.
Dụng cụ đo, kiểm tra: có thể là ampe kế hoặc đèn tín hiệu cho phép kiểm tra sự làm việc của ắc quy thông qua giá trị dòng phóng hoặc nạp của nó.
Công tắc cắt mát: dùng để cắt cực âm của ắc quy với mát khi ô tô máy kéo không làm việc.
- Những thông số cơ bản hệ thống cung cấp điện:
Điện áp định mức: Phải bảo đảm Uđm = 14V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 12V, Uđm = 28V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 24V.
Công suất máy phát: Phải đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các tải điện trên xe hoạt động. Thông thường, công suất của các máy phát trên ô tô hiện nay vào khoảng Pmf = 700 – 1500W.
Dòng điện cực đại: Là dòng điện lớn nhất mà máy phát có thể cung cấp. Thông thường Imax = 70 – 140A.
Điện áp hiệu chỉnh: Là điện áp làm việc của bộ tiết chế Uhc = 13,8 – 14,2V (với hệ thống 12V)
Căn cứ vào biểu thức các cường độ dòng điện nêu trên ta có thể chia sự phân tải máy phát và ắc quy ra làm ba chế độ:
+ Chế độ thứ nhất: Đây là chế độ không tải ứng với trường hợp không mắc điện trở ngoài (máy phát chạy không tải). Khi đó RL→ ∞ => IL = 0. Ở chế độ này, máy phát chủ yếu nạp cho ắc quy và dòng điện nạp phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa hiệu điện thế hiệu chỉnh của máy phát và sức điện động của ắc quy.
+ Chế độ thứ hai: Là chế độ tải trung bình. Khi các phụ tải điện đang hoạt động có điện trở tương đương RL < ∞, sao cho IL < Imf, máy phát sẽ đảm nhận nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải này và dòng nạp sẽ giảm. Ở chế độ này, máy phát cung cấp điện cho hai nơi: một phần cho ắc quy và một phần cho phụ tải.
2.2. Tính toán công suất tiêu thụ theo các chế độ tải và lựa chọn công suất máy phát điện trên xe Toyota Vios 2023
Để tính toán lựa chọn máy phát ta cần phải tính toán công suất của tổng tất cả các phụ tải trên ô tô khi hoạt động.
Phụ tải điện trên ô tô có thể chia làm 3 loại: tải thường trực là những phụ tải liên tục hoạt động khi xe đang chạy; tải gián đoạn trong thời gian dài và tải gián đoạn trong thời gian ngắn. Sự phân bố tải được thể hiện trên (hình 2.3):
Công suất tổng của máy phát được xác định từ công suất cung cấp cho các tải liên tục và tải gián đoạn trên ô tô.
Công suất tổng:
P= P1 + P2. (3.1)
Để xác định đúng loại máy phát cần lắp trên ôtô với điều kiện đảm bảo công suất cấp cho các phụ tải, ta phải tính toán chọn máy phát phù hợp theo các bước dưới .
2.2.2. Chế độ tải hoạt động không liên tục
Có tổng công suất của phụ tải gián đoạn: P2 = 682.55 [W]
2.2.3. Lựa chọn công suất máy phát điện
Lấy tổng công suất tiêu thụ chia cho điện áp định mức ta được cường độ dòng điện theo yêu cầu:
Tổng công suất tiêu thụ là:
P = P1 + P2 = 305 +682.55 = 987.55 [W]
Vậy nên ta cần chọn máy phát có: Udm = 14V và Idm > 78,87 [A].
Sau khi tính toán và dựa trên catalog máy phát ta chọn loại máy phát AAK COMPACT.
Thông số cơ bản máy phát tham khảo như bảng 2.d.
2.3. Tính toán tiết diện dây điện trên xe Toyota Vios 2023
Trên ô tô hiện đại ngày này, hệ thống điện là một hệ thống rất quan trọng, đặc biệt ô tô càng hiện đại thì nhu cầu sử dụng các phụ tải càng lớn để đáp ứng nhu cầu hưởng thụ của con người vì vậy số lượng dây dẫn càng tăng lên. Do đó việc tính toán dây dẫn là rất cần thiết để đảm bảo việc dẫn điện tốt, đủ công suất và vẫn đảm bảo tính kinh tế.
Dây dẫn trên ô tô thường là dây đồng có bọc vỏ cách điện là nhựa PVC. Dây đồng có điện trở suất nhỏ (ρ=1,7.10-8 Ωm), vì vậy nó dẫn điện rất tốt. Lớp vỏ bọc PVC không những phải cách điện tốt (có điện trở suất rất lớn ρ=1015 Ωm) mà còn phải bảo vệ lõi đồng trong những điều kiện khắt nghiệt như: xăng, dầu, nhớt, nước, bụi bẩn, nhiệt độ cao…
R: Điện trở dây dẫn [Ω]
I: Dòng điện qua dây dẫn [A]
ρ: Điện trở suất dây dẫn [Ωm]
l: Chiều dài dây dẫn [m]
S: Tiết diện dây dẫn [m2]
P: Công suất phụ tải [W]
U: Điện áp nguội [V], theo đề ra Ung = 14 [V]
2.4. Kết luận
- Khảo sát đưa ra sự khác nhau giữa tiết diện dây điện của nhà sản xuất và qua thông số tính toán thực tế, từ đó tìm được máy phát điện hợp lí phù hợp với điều kiện sử dụng xe Toyota Vios tại Việt Nam.
CHƯƠNG 3
KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG, CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 2NR-FE TRÊN XE TOYOTA VIOS 2023
3.1. Quy trình kiểm tra hệ thống các cảm biến
3.1.1. Cảm biến vị trí bướm ga
* Bước 1: Đọc danh sách dữ liệu
- Kết nối máy chẩn đoán với đầu nối DLC3
- Bật khoá điện lên vị trí ON.
- Bật máy đo kiểm tra cảm biến nhiệt độ khí nạp.
- Vào các menu: DIAGNOSIS / ENHANCCED OBDII / DATALIST / ETCS / THROTTLE POS #1 AND THROTTLE POS #2 .
* Bước 2: Kiểm tra dây điện và giắc nối ( cảm biến vị trí bướm ga – ECU )
- Ngắt giắc nối C17 của thân bướm ga.
- Ngắt giắc nối C20 của ECU.Kiểm tra điện trở.
Nếu đúng như tiêu chuẩn thì đi đến bước 3. Nếu không đúng thì sửa hoặc thay dây điện và giắc nối.
* Bước 4:Kiểm tra xem mả DTC có tái xuất hiện không ( Các mã DTC của cảm biến vị trí bướm ga )
- Kết nối máy chẩn đoán với đầu nối DLC3, bật khoá điện lên vị trí ON.
- Xóa mã DTC.
- Khởi động động cơ.
- Động cơ chạy không tải trong 15 giây hay hơn.
3.1.3. Cảm biến vị trí trục cam
* Bước 1: Kiểm tra cảm biến vị trí trục cam (Điện trở)
+ Ngắt giắc của cảm biến vị trí trục cam.
+ Đo điện trở theo các giá trị trong bảng dưới đây.
* Bước 2: Kiểm tra dây điện và giắc nối (Cảm biến vị trí trục cam -ECU)
* Bước 3: Kiểm tra lắp ráp cảm biến
* Bước 4: Kiểm tra thời điểm phối khí
* Bước 5: Kiểm tra trục cam
3.1.4. Cảm biến lượng khí nạp
* Bước 1:
- Kết nối máy chẩn đoán với đầu nối DLC3.
- Bật khoá điện lên vị trí ON.
- Bật máy đo kiểm tra cảm biến nhiệt độ khí nạp.
- Vào các menu: DIAGNOSIS / ENHANCCED OBDII / DATALIST / PRIMARY / INTAKE AIR.
* Bước 5: Kiểm tra dây điện và giắc nối (cảm biến MAF - ECU)
3.1.5. Cảm biến nước làm mát
* Bước 1: Đọc danh sách dữ liệu
- Kết nối máy chẩn đoán với đầu nối DLC3.
- Bật khoá điện lên vị trí ON.
* Bước 3: Kiểm tra dây điện và giắc nối ( cảm biến nhiệt độ nước - ECU)
3.1.7. Cảm biến bàn đạp ga
* Bước 1: Đọc danh sách dữ liệu
- Kết nối máy chẩn đoán với đầu nối DLC3
- Bật khoá điện lên vị trí ON.
- Bật máy đo kiểm tra cảm biến nhiệt độ khí nạp.
- Vào các menu: DIAGNOSIS / ENHANCCED OBDII / DATALIST / ETCS / THROTTLE POS #1 AND THROTTLE POS #2 .
* Bước 3: Kiểm tra ECU (Điện áp VC)
* Bước 4: Kiểm tra xem mả DTC có tái xuất hiện không (Các mã DTC của cảm biến vị trí bướm ga)
Kết nối máy chẩn đoán với đầu nối DLC3, bật khoá điện lên vị trí ON.
Xóa mã DTC.
3.1.9. Cảm biến tỷ lệ hoà khí A/F
Quy trình bảo dưỡng tương tự cảm biến Oxy.
3.1.10. Cảm biến kích nổ
* Bước 1: Kiểm tra mã lỗi
- Sử dụng thiết bị đọc mã lỗi OBD-II để kết nối với hệ thống điều khiển của phương tiện.
- Đọc và ghi lại bất kỳ mã lỗi nào xuất hiện trên thiết bị.
* Bước 5: Kiểm tra cảm biến kích nổ
- Sử dụng thiết bị chẩn đoán chuyên dụng để kiểm tra hoạt động của cảm biến kích nổ.
- Kiểm tra đáp ứng của cảm biến trong các điều kiện khác nhau như tần suất động cơ, nhiệt độ, và áp lực.
* Bước 6: Kiểm tra kết nối và đấu nối
- Xác định vị trí và kiểm tra các kết nối của cảm biến kích nổ với hệ thống điện của phương tiện.
- Đảm bảo rằng kết nối đúng cách và không bị lỏng
3.2. Kiểm tra, chẩn đoán hệ thống nhiên liệu
3.2.1. Kiếm tra vòi phun
1. Chuẩn bị Dụng Cụ và Thiết Bị:
- Máy đo áp suất nhiên liệu.
- Bộ dụng cụ tháo lắp vòi phun.
- Đồng hồ đo nhiên liệu.
- Dụng cụ kiểm tra điện (như đồng hồ đo VOM).
3. Kiểm Tra Hoạt Động Của Vòi Phun:
Tắt động cơ và tháo các vòi phun ra khỏi động cơ. Kết nối vòi phun với thiết bị kiểm tra vòi phun. Khởi động thiết bị kiểm tra và quan sát mẫu phun nhiên liệu. Một mẫu phun nhiên liệu đúng sẽ đều và không bị gián đoạn. Kiểm tra xem có nhiên liệu rò rỉ không khi vòi phun không hoạt động. Rò rỉ nhiên liệu có thể dẫn đến tiêu hao nhiên liệu và làm giảm hiệu suất động cơ.
5. Vệ Sinh Vòi Phun (Nếu Cần Thiết):
Sử dụng bộ vệ sinh vòi phun chuyên dụng để loại bỏ cặn bẩn và tạp chất trong vòi phun. Thực hiện vệ sinh theo hướng dẫn của nhà sản xuất bộ vệ sinh.
6. Lắp Lại Vòi Phun và Kiểm Tra Lại:
Sau khi kiểm tra và vệ sinh xong, lắp lại các vòi phun vào động cơ. Khởi động động cơ và kiểm tra xem động cơ hoạt động bình thường hay không. Lắng nghe xem có tiếng động lạ hoặc rung động bất thường nào không.
3.2.2. Kiểm tra bơm nhiên liệu
1. Chuẩn Bị Dụng Cụ và Thiết Bị:
+ Máy đo áp suất nhiên liệu.
+ Đồng hồ đo VOM (Vol-Ohm-Milliammeter).
+ Kẹp cá sấu và dây dẫn.
4. Kiểm Tra Lưu Lượng Nhiên Liệu:
Thực Hiện Bằng Cách Đo Lưu Lượng: Tháo đường dẫn nhiên liệu và đặt ống dẫn vào bình chứa. Khởi động bơm nhiên liệu trong một khoảng thời gian nhất định (ví dụ: 15 giây). Đo lượng nhiên liệu chảy ra và so sánh với thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.
5. Kiểm Tra Điện Trở của Bơm Nhiên Liệu:
Sử dụng đồng hồ đo VOM: Ngắt kết nối bơm nhiên liệu và sử dụng đồng hồ đo VOM để đo điện trở của bơm. So sánh kết quả đo với thông số kỹ thuật. Điện trở bơm nhiên liệu thường nằm trong khoảng từ 0.2-5 ohm.
3.4. Chẩn đoán hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE
3.4.1. Hệ thống chẩn đoán
Hệ thống chẩn đoán là một hệ thống được sử dụng để xác định và phân tích các vấn đề trong một hệ thống khác. Hệ thống chẩn đoán thường được sử dụng trong các lĩnh vực như y tế, ô tô, máy móc, và công nghiệp.
Chức năng chính:
- Thu thập dữ liệu từ hệ thống cần được chẩn đoán.
+ Phân tích dữ liệu để xác định các vấn đề tiềm ẩn.
+ Chẩn đoán vấn đề, bao gồm nguyên nhân và mức độ nghiêm trọng của vấn đề.
+ Gợi ý giải pháp để khắc phục vấn đề.
- Loại hình hệ thống chẩn đoán:
+ Hệ thống chẩn đoán dựa trên mô hình: Sử dụng mô hình toán học để dự đoán hành vi của hệ thống, so sánh với dữ liệu thu thập để xác định vấn đề.
+ Hệ thống chẩn đoán dựa trên quy tắc: Sử dụng bộ quy tắc dựa trên kiến
thức chuyên môn để xác định vấn đề.
3.4.3. Kiểm tra và xóa mã chẩn đoán bằng đèn Check
Nối tắt chân TC-CG của giắc DLC3àbật khóa điện ONà đọc số lần chớp của đèn Check.
1. Hệ thống họat động bình thường:
Đèn nháy sáng liên tục mỗi lần 0,25 s (giây).
2. Báo mã lỗi:
Hình vẽ bên mô tả việc báo lỗi 21 và lỗi 32. Lỗi 21 đựơc báo trước và cách lỗi 32 là 2,5 giây. Khi báo hết các lỗi sẽ có 4,5 giây chờ để hệ thống báo lại.
Xóa mã chẩn đoán :
Sau khi sửa chữa được vị trí hư hỏng, mã chẩn đoán vẫn còn lưu lại trong bộ nhớ bởi vậy ECU phải xóa nó bằng việc tháo cầu chì 15A trong hộp cầu chì. Khóa điện ở vị trí off.
3.4.4. Kiểm tra và xóa mã chẩn đoán bằng thiết bị chẩn đoán (G-Scan 2)
1. Giắc chẩn đoán DLC3
Trên Toyota Vios 2023 sử dụng giắc chẩn đoán DLC3 theo chuẩn ISO 14230 (M-OBD).
2. Đọc, xóa mã lỗi hư hỏng bằng thiết bị chẩn đoán G-Scan 2:
* Bước 1: Kết nối máy chuẩn đoán vào xe.
- Nối giắc máy chẩn đoán vào giắc DLC 3 (chọn giắc có số chân phù hợp)
- Bật khóa điện ON (khởi động động cơ nếu được)
- Bật máy chẩn đoán ON
* Bước 2: Chọn dòng xe cho máy chuẩn đoán.
Có hai cách để chọn dòng xe trên máy chuẩn đoán:
- Chọn nhanh (tự động): Ở màng hình chính máy chuẩn đoán chọn OBD-II. Máy sẽ tự động dò tìm thông tin dòng xe và kết nối với xe.
- Chọn theo phương pháp thủ công: Ở màn hình chính máy chuẩn đoán:
* Bước 3: Đọc mã lỗi.
3.5 Kết luận
- Động cơ cần bảo dưỡng thường xuyên hoạt định kỳ để kéo dài tuổi thọ cũng như giảm chi phí cho sửa chữa nặng.
- Cần kiểm tra nhanh các bộ phận như nước làm mát, dầu bôi trơn, đai đẫn động sau một ngày động cơ làm việc.
- Kiểm tra, đo thông số các chi tiết cố định và chi tiết chuyển động của động cơ khi bảo dưỡng nặng so với tiêu chuẩn nhà sản xuất.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian làm đồ án với đề tài “Nghiên cứu, khai thác hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE, Dual VVT-I trên xe Toyota Vios 2023” em đã cơ bản hoàn thành với sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn. Trong đồ án này em đi sâu vào kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng. Phần đầu đi vào giới thiệu tổng quan về hệ thống phun xăng điện tử. Phần trung tâm của đồ án đi vào nguyên cứu về hệ thống phun xăng trên động cơ 2NR-FE, Dual VVT-i. Tuy nhiên do thời gian hạn chế, kiến thức chuyên sâu còn có hạn, tài liệu tham khảo hạn chế do vậy e rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy và các thầy giáo trong khoa để đồ án của em được hoàn thiên hơn.
Qua thời gian nghiên cứu với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy: Thạc sĩ ……………… và sự giúp đỡ của các thầy trong khoa ô tô, em đã hoàn thành đồ án trong việc tìm hiểu nguyên lý hoạt động và điều khiển của động cơ 2NR-FE, Dual VVT-i. Em thấy rằng quá trình làm đồ án thật sự là khó khăn với chính mình, để tìm ra cách hiểu và nắm bắt được vấn đề về hệ thống nhiên liệu. Nhưng chính vì vậy mà nó khơi dậy niềm say mê về khoa học kỹ thuật với bản thân em, mang lại cho em những kinh nghiệm quý báu. Nó là hành trang giúp em tự tin nhiều trong công việc tương lai và có bản lĩnh trong cuộc sống sau này.
Vì kiến thức còn nhiều hạn chế và thời gian có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cám ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Tài liệu Toyota Service Trainning, 2012
[2]. Trần Quốc Toản, Kết cấu động cơ đốt trong, Trường Sĩ Quan Kỹ Thuật Quân sự, 2010
[3]. Tham khảo các tài liệu khác trên mạng internet.
[4]. TS. Đỗ Văn Dũng: Trang bị điện và điện tử trên ô tô hiện đại – Hệ thống điện động cơ. NXB: ĐH SPKT TPHCM;
[5]. Trần Thế San – Đỗ Văn Dũng: Thực hành sửa chữa và bảo trì Động cơ xăng. NXB Đà Nẵng;
[6]. Nguyễn Oanh: Phun xăng điện tử EFI. NXB tổng hợp Tp.HCM, 2005
[7]. Tài liệu sửa chữa chẩn đoán động cơ 2NR-FE
[8]. Toyota sevice training. Tài liệu đào tạo EFI giai đoạn 2
[9]. Tài liệu Toyota Vios 2020
[10]. Cẩm nang sửa chữa động cơ 2NR-FE, Dual VVT-i
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"