Đặt vấn đề Xã hội hiện nay từng bước có phát triển vượt bậc, đặc biệt trong thời đại bùng nổ công nghệ số 4.0 đòi hỏi hơn nữa sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật để góp phần cải tiến chất lượng cuộc sống xã hội. Trong đó, ngành ô tô cũng trong xu hướng phát triển này, chính vì vậy cần ra sức nghiên cứu, đổi mới không ngừng để phục vụ nhu cầu con người. Ở nước ta, dù là một quốc gian đang phát triển, tuy nhiên ngành công nghiệp ô tô đang có sự phát triển vượt bậc về cả chất và lượng. Do đó, việc có một đội ngũ nhân sự có kiến thức và trình độ kỹ thuật có chuyên môn cao để làm việc trong ngành công nghiệp này là điều cần thiết.
Việc nghiên cứu các ô tô mới là một đề tài quan trọng cho sinh viên học ngành ô tô. Vì vậy, nhóm đã chọn thực hiện đề tài "Hệ thống điều khiển động cơ 2AR-FE trên Toyota Camry 2021" để tìm hiểu kỹ hơn cấu tạo và nguyên lý hoạt động cũng như áp dụng kiến thức vào công việc tương lai của mình. Mục tiêu đề tài Để hỗ trợ người học tổng hợp kiến thức đã có được trong quá trình học tập và nghiên cứu, báo cáo đồ án này sẽ trình bày về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách thức kiểm tra các sự cố liên quan đến hệ thống điều khiển động cơ (hệ thống các cảm biến, hệ thống đánh lửa và hệ thống nhiên liệu). Bên cạnh đó, đồ án này còn cung cấp kiến thức về các công nghệ đang được áp dụng trên ô tô hiện đại, là thông tin thực tiễn cần thiết cho kỹ sư cơ khí động lực.
Giới hạn đề tài Đề tài tập trung vào nghiên cứu hệ thống điều khiển động cơ, không xem xét phần điện thân xe. Đề tài thực hiện được giới hạn trong các nội dung: Khái quát động cơ 2AR- FE sử dụng trên mẫu xe Camry 2021, các cảm biến có trên động cơ, hệ thống nhiên liệu và hệ thống đánh lửa. Bên cạnh đó, nhóm cũng trình bày cách thức kiểm tra các lỗi trên các cảm biến và hệ thống phung xăng, đánh lửa của động cơ 2AR-FE. Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện đề tài, nhóm đã áp dụng các phương pháp nghiên cứu: 1.
Tìm kiếm và tham khảo thông tin trong sách vở, giáo trình. Tiến hành tra cứ thông tin trên Internet. Sau đó, so sánh và chọn lọc những thông tin hữu ích và có độ tin cậy. Tham khảo kiến thức chuyên môn từ các chuyên gia và giảng viên ở bộ môn Động cơ trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.
Nhóm đưa ra các nhận xét, kết luận riêng từ việc phân tích và tổng hợp tài liệu từ kinh nghiệm thực tập doanh nghiệp, các môn và báo cáo chuyên đề cũng như kiến thức đã học ở trường và sự hướng dẫn của giảng viên. 2 CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TRÊN TOYOTA CAMRY 2021 2. Giới thiệu Toyota Camry 2.5Q Trong suốt hơn 30 được sản xuất và phát triển, dòng xe Toyota Camry luôn giữ vị trí dẫn đầu trong phân khúc Sedan nhờ vào các tính năng nổi bật, thiết kế nội ngoại thất tinh tế, sắc sảo và độ bền cao. Đến năm 2013, Toyota ra mắt hai phiên bản xe Camry hoàn toàn mới là 2.0G, được định giá trong phân khúc xe sang tại thị trường Việt Nam.
Điều này đánh dấu cột mốc thế hệ thứ 7 của dòng xe Camry này.5Q 2021 mang một phong cách trẻ trung với các đường nét sắc cạnh, tạo sự ấn tượng mạnh mẽ. Phần trước xe được thiết kế rộng rãi hơn, có lưới tản nhiệt crom và đèn sương mù LED. Nhờ những chi tiết này, Camry 2.5Q 2021 tạo ra một không gian mở rộng và cảm giác vững chắc. Thiết kế xe tích hợp các yếu tố khí động học để giảm sức cản (hệ số cản gió Cd ~ 0.28) và khung xe cũng được thiết kế để hấp thục chấn động, đảm bảo hiệu suất nhiên liệu cao và trải nghiệm lái an toàn.
Nội thất của chiếc xe được thiết kế tỉ mỉ và sắc sảo, tạo nên không gian tiện nghi và an toàn cho hành khách. Hệ thống điều hòa không khí được trang bị cho cả ba cửa (cửa lái, cửa trước hành khách và cửa sau hành khách). Xe có 4 túi khí (2 túi khí phía sau hành khách và 2 túi khí phía trước), thậm chí còn còn có túi khí đầu gối cho người lái. Xe cũng được trang bị nút khởi động và hệ thống khóa thông minh.
Để đảm bảo ổn định khi vào cua, hệ thống VSC tự động điều chỉnh công suất động cơ và các bánh phanh tự động.5Q là một chiếc xe công nghệ tiên tiến hoàn chỉnh của Toyota, giúp tăng cường hiệu suất đốt cháy nhiên liệu và giảm tiêu thụ lên đến 30% so với phiên bản trước đó. Với thiết kế đẹp, hiện đại và thể thao, Toyota Camry 2.5Q có động cơ mang lại hiệu suất vượt trội, khả năng vận hành ổn định, mang lại sự tiện nghi và thoải mái tối đa cho chủ sở hữu.5Q 2021 sử dụng động cơ 2AR-FE có nhiều ưu điểm hơn so với các dòng động cơ đời cũ. Tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ 2AR-FE 2. Mô tả hệ thống ECU động cơ được thiết kế để kiểm soát các chức năng cơ bản của động cơ như EFI, ESA, ISC, ETCS-i, VVT-i,.
Mục tiêu là để đạt được hiệu suất tối đa từ động cơ và cung cấp khả năng chẩn đoán sự cố hữu ích trong việc sửa chữa. Hệ thống sẽ kích hoạt các 3 chức an toàn khi gặp các vấn đề với các hệ thống điều khiển này. Ngoài ra, ECU động cơ cũng điều khiển các hệ thống khác trên xe để đảm bảo hoạt động hiệu quả như điều khiển cắt số truyền tăng, kiểm soát nhiên liệu, túi khí, phân phối khí nạp và điều khiển đánh lửa. 1: Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ 2AR-FE 4 2.
Vai trò của hệ thống điều khiển động cơ Trong giai đoạn công nghệ có sự phát triển đáng kể trong xã hội ngày nay, những công nghệ mới đã điều kiện cho việc thúc đẩy và phát triển các hệ thống tự động điều khiển trên ô tô, tối ưu hóa hiệu suất động cơ. Nhờ đó, những vấn đề quan trọng liên quan đến việc lập trình điều khiển trên động cơ 2AR-FE như công suất, cắt giảm nhiên liệu tiêu thụ và khí thải đã được giải quyết. 2: Sơ đồ cấu trúc điều khiển 7 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CÁC CẢM BIẾN Hình 3. 1: Sơ đồ bố trí các cảm biến trên Toyota Camry 2.5Q 2021 sử dụng động cơ 2AR-FE có nhiều ưu điểm hơn so với các dòng động cơ đời cũ.
Các thành phần cảm biến của hệ thống điều khiển động cơ 2AR-FE được trình bày trong bảng sau: Bảng 3. 1: Thành phần cảm biến trong hệ thống điều khiển động cơ 2AR-FE: Số Các thành phần Hệ thống Chức năng lượng ECM điều khiển EFI, ESA và ISC ECM 32-bit CPU 1 một cách hiệu quả theo các tín hiệu được cung cấp bởi các cảm biến. Loại tấm phẳng tích Cảm biến A/F 1 hợp bộ sấy Hai cảm biến gửi tín hiệu về nồng độ Loại cốc tích hợp bộ oxy có trong khí thải động cơ. Cảm biến oxy 1 sấy Cảm biến này có một dây nóng tích Cảm biến lưu Loại dây nóng 1 hợp để phát hiện trực tiếp khối lượng lượng không khí khí nạp.
Cảm biến nhiệt Cảm biến này phát hiện nhiệt độ khí Loại nhiệt điện trở 1 độ khí nạp nạp nhờ một điện trở bên trong. Cảm biến này đo tín hiệu vị trí và tốc Loại cuộn dây độ quay của trục khuỷu và gửi tín Cảm biến vị trí (răng rotor/ 34 răng 1 hiệu về ECM, ECM nhận tín hiệu này trục khuỷu và 1 răng đôi) để hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu và góc đánh lửa sớm. Cảm biến phát hiện được vị trí của điểm chết trên của các máy, ECU Cảm biến vị trí MRE (cảm biến loại nhận tín hiệu từ cảm biến này gửi về 2 trục cam phần tử kháng từ) để tính toán thời gian mở kim phun và thời điểm đánh lửa phù hợp với trạng thái làm việc của động cơ. 9 Cảm biến vị trí Cảm biến phát hiện được góc mở Loại cảm biến Hall 1 bướm ga bướm ga Cảm biến vị trí Cảm biến này phát hiện góc đạp chân Loại cảm biến Hall 1 bàn đạp ga ga.
Cảm biến này phát hiện sự xuất hiện Loại phần tử Cảm biến tiếng của tiếng gõ động cơ gián tiếp từ sự piezoelectic (loại 1 gõ động cơ rung động của khối xi lanh gây ra bởi dẹt) tiếng gõ động cơ. Phát hiện nhiệt độ nước làm mát Cảm biến nhiệt Loại nhiệt điện trở 1 động cơ bằng một nhiệt điện trở bên độ nước làm mát trong. Phun nhiên liệu phù hợp vào động cơ Kim phun Loại 12 lỗ 4 với các tín hiệu gửi từ ECM. Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF) 3.
Cấu tạo Cấu trúc của cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF) được đơn giản hóa nhỏ gọn và nhẹ. Cảm biến loại dây nóng trên 2AR-FE được cấu tạo từ một nhiệt điện trở (Thermistor) và dây nhiệt bằng bạch kim được bố trí trên đường ống dẫn không khí đi vào động cơ. Do không có cơ cấu phức tạp, cảm biến MAF có độ bền cơ học cao. Vị trí của cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF) nằm trên trên đường ống nạp, phía sau bộ lọc không khí và phía trước bướm ga.
2: Bộ đo gió kiểu dây nhiệt 10 3. Nguyên lí hoạt động Dòng điện đi qua dây sấy (bộ sấy) sẽ sinh ra nhiệt năng làm cho dây sấy nóng lên. Khi không khí đi qua, nhiệt độ của dây sấy sẽ giảm dần theo tỷ lệ với lượng không khí được cung cấp. Dòng điện đi vào được hiệu chỉnh để đảm bảo nhiệt độ dây sấy được ổn định.
Qua việc đo dòng điện rồi chuyển đổi thành điện áp truyền đến ECU thông qua cực VG, cảm biến sẽ xác định được khối lượng không khí nạp. 3: Sơ đồ mạch điện cảm biến MAF Hình 3. 4: Hoạt động và chức năng bộ đo gió kiểu dây nhiệt Khi không khí làm lạnh dây nhiệt, điện trở của dây sẽ giảm theo, khiến cho điện áp tại điểm B cũng giảm. Điều này kích hoạt bộ khuếch đại, transistor mở làm tăng dòng điện qua dậy sấy.
Kết quả, điện trở của dây sấy tăng lên cho đến khi điện thế tại điểm A được điều chỉnh để bằng điện thế tại điểm B. 11 Tận dụng những thuộc tính đặc biệt của mạch cầu này, cảm biến MAF có thể đo trực tiếp khối lượng khí nạp thông qua việc xác định điện áp tại điểm B.