Đồ án: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa Toyota Landcruiser 2007

Tài liệu phân tích chuyên sâu hệ thống đánh lửa xe Toyota Landcruiser 2007. Gồm cấu tạo, nguyên lý, tính toán, các hư hỏng và cách khắc phục.

• Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô
• Đề tài: Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007
• Loại tài liệu: Đồ án
• Năm xuất bản: 2022

Tóm tắt

I. Tổng Quan Hệ Thống Đánh Lửa Landcruiser 2007

Hệ thống đánh lửa là một trong những hệ thống quan trọng nhất trên xe Toyota Landcruiser 2007, chịu trách nhiệm chuyển đổi dòng điện một chiều thế hiệu thấp (12V) thành các xung điện cao thế (12000-24000V) để tạo ra tia lửa đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí trong các xi lanh. Hệ thống đánh lửa điện tử trên Landcruiser 2007 được trang bị công nghệ tiên tiến với khả năng kiểm soát chính xác thời điểm phát lửa, đảm bảo hiệu suất cháy tối ưu và giảm khí thải độc hại. Hệ thống này không chỉ sinh ra tia lửa mạnh mẽ mà còn phải hoạt động ổn định trong các điều kiện nhiệt độ cao và độ rung xóc lớn. Việc hiểu rõ về cấu tạo hệ thống đánh lửa sẽ giúp chủ xe bảo dưỡng và sửa chữa hiệu quả, kéo dài tuổi thọ động cơ.

1.1. Nhiệm Vụ Của Hệ Thống Đánh Lửa

Nhiệm vụ chính của hệ thống đánh lửa Landcruiser 2007 là sinh ra các xung điện cao thế đủ để tạo tia lửa phóng điện qua khe hở bugi. Hệ thống này phải hoạt động đúng thời điểm, tương ứng với chế độ làm việc và trình tự xi lanh của động cơ. Ngoài ra, hệ thống đánh lửa còn hỗ trợ quá trình khởi động động cơ ở nhiệt độ thấp, tạo điều kiện thuận lợi cho việc nổ cháy ban đầu.

1.2. Phân Loại Hệ Thống Đánh Lửa

Xe Toyota Landcruiser 2007 được trang bị hệ thống đánh lửa điện tử với điều khiển bằng ECU (bộ điều khiển điện tử), loại đánh lửa trực tiếp không sử dụng bộ chia điện. Các hệ thống đánh lửa khác như tiếp điểm, bán dẫn, hay Manheto đã lỗi thời so với công nghệ điện tử hiện đại được sử dụng trên Landcruiser 2007.

II. Cấu Tạo Chi Tiết Hệ Thống Đánh Lửa

Cấu tạo hệ thống đánh lửa Landcruiser 2007 bao gồm nhiều bộ phận phức tạp hoạt động phối hợp với nhau. Các bộ phận chính gồm pin điện (12V), công tắc khởi động, bobin đánh lửa (cuộn sơ cấp và thứ cấp), bugi, các cảm biến (cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến lưu lượng không khí), và bộ điều khiển ECU. Trên Landcruiser 2007, hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 2AZ-FE loại bỏ bộ chia điện truyền thống, mỗi bobin được gắn trực tiếp trên đầu bugi, giảm tổn thất điện và tăng hiệu suất. Sự kết hợp giữa các cảm biến hiện đại và ECU thông minh cho phép điều chỉnh góc đánh lửa một cách chính xác theo từng chế độ hoạt động của động cơ, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.

2.1. Bobin Đánh Lửa Coil Pack

Bobin đánh lửa là bộ phận quan trọng của hệ thống đánh lửa Landcruiser 2007, gồm cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp nhận dòng điện thấp từ ECU (12V), tạo ra từ trường mạnh. Khi dòng điện ngắt, từ trường suy giảm nhanh, cảm ứng ra dòng điện cao thế trong cuộn thứ cấp (12000-24000V), từ đó tạo ra tia lửa.

2.2. Bugi Spark Plug

Bugi là nơi phóng điện để tạo tia lửa đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu. Trên Landcruiser 2007, bugi chất lượng cao có khả năng chịu được áp suất cao và nhiệt độ cực đoan. Khe hở bugi thường được thiết lập ở 0,8-1,0mm, cần kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ.

2.3. Các Cảm Biến Và ECU

Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) và cảm biến lưu lượng không khí (MAF) cung cấp thông tin cho ECU để điều khiển góc đánh lửa chính xác. Bộ điều khiển ECU xử lý tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển thời điểm đánh lửa tối ưu cho từng chế độ hoạt động.

III. Các Hư Hỏng Thường Gặp Và Cách Khắc Phục

Hệ thống đánh lửa Landcruiser 2007 có thể gặp phải các hư hỏng phổ biến như bugi bị mài mòn, bobin đánh lửa bị quá tải, cảm biến bị hỏng, hoặc ECU gặp sự cố. Khi hệ thống đánh lửa bị hỏng, động cơ có thể gặp tình trạng khó nổ, mất công suất, tăng tiêu hao nhiên liệu, hay phát sinh mã lỗi OBD-II. Việc sử dụng máy chẩn đoán hiện đại để đọc mã lỗi là cách nhanh nhất để xác định nguyên nhân. Các hư hỏng của hệ thống đánh lửa có thể được phòng tránh bằng bảo dưỡng định kỳ - thay bugi theo hướng dẫn nhà sản xuất (thường 20,000-40,000 km), kiểm tra bobin, làm sạch các cảm biến, và đảm bảo chất lượng dây cấp điện.

3.1. Bugi Bị Mài Mòn Hoặc Bẩn

Bugi bị mài mòn là hư hỏng phổ biến nhất trên Landcruiser 2007. Khe hở bugi tăng theo thời gian, gây khó khởi động động cơ. Cách khắc phục là thay bugi mới hoặc làm sạch nếu chỉ bẩn. Bugi bị tích carbon cần được làm sạch cẩn thận hoặc thay mới để đảm bảo hiệu suất đánh lửa tối ưu.

3.2. Bobin Đánh Lửa Bị Quá Tải

Bobin bị quá tải thường do dây cấp điện bị hỏng hoặc khe hở bugi quá lớn. Triệu chứng là động cơ mất công suất, khó nổ ở nhiệt độ thấp. Kiểm tra bobin bằng máy chẩn đoán hoặc đo điện trở sơ-thứ cấp. Nếu giá trị ngoài tiêu chuẩn, phải thay bobin mới.

3.3. Cảm Biến Bị Hỏng

Cảm biến CKP hoặc MAF bị hỏng sẽ làm ECU không thể điều khiển góc đánh lửa chính xác, gây ra các lỗi OBD. Cách sửa chữa là kiểm tra điện trở cảm biến, làm sạch cảm biến MAF bằng dung dịch chuyên dụng, hoặc thay cảm biến bị hỏng.

IV. Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Hệ Thống Đánh Lửa

Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống đánh lửa Landcruiser 2007 là yếu tố thiết yếu để duy trì hiệu suất động cơ và kéo dài tuổi thọ. Việc bảo dưỡng định kỳ bao gồm kiểm tra và thay bugi, bảo dưỡng bobin, làm sạch các cảm biến, và kiểm tra dây cấp điện. Thay bugi được khuyến cáo mỗi 20,000-40,000 km tùy loại bugi. Bảo dưỡng bobin gồm kiểm tra cách điện, đo điện trở sơ-thứ cấp, và làm sạch bụi bẩn. Các cảm biến cần được kiểm tra bằng máy chẩn đoán OBD-II để phát hiện sớm các lỗi. Việc sử dụng xăng chất lượng cao cũng giúp giảm tích carbon trên bugi và các bộ phận khác. Sửa chữa hệ thống đánh lửa nên được thực hiện tại các trung tâm sửa chữa uy tín có đủ thiết bị chẩn đoán hiện đại để đảm bảo độ chính xác cao.

4.1. Bảo Dưỡng Bugi

Bảo dưỡng bugi bao gồm kiểm tra khe hở, làm sạch nếu cần, hoặc thay bugi mới. Mỗi lần bảo dưỡng định kỳ 10,000 km, cần kiểm tra bugi bằng mắt thường để phát hiện các dấu hiệu bẩn hoặc mài mòn. Thay bugi mới được khuyến cáo sau 20,000-40,000 km hoặc theo hướng dẫn nhà sản xuất.

4.2. Bảo Dưỡng Bobin Và Các Cảm Biến

Kiểm tra bobin định kỳ bằng cách đo điện trở sơ-thứ cấp với megohm kế. Giá trị ngoài tiêu chuẩn cần thay mới. Làm sạch cảm biến bằng dung dịch chuyên dụng hoặc nước lạnh. Kiểm tra dây cấp điện xung quanh bobin để đảm bảo không có vết rách hoặc cháy.

4.3. Chẩn Đoán Bằng Máy OBD II

Máy chẩn đoán OBD-II là công cụ quan trọng để phát hiện các hư hỏng của hệ thống đánh lửa. Nó đọc được mã lỗi OBD liên quan đến bugi, bobin, cảm biến, hoặc ECU. Các mã lỗi phổ biến như P0300, P0301-P0306 (misfire) hoặc P0133 (O2 sensor) giúp xác định chính xác bộ phận bị hỏng cần sửa chữa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống đánh lửa. Nhiệm vụ Hệ thống đánh lửa (HTĐL) có nhiệm vụ biến dòng điện một chiều thế hiệu thấp (6, 12 hay 24) hoặc các xung điện xoay chiều thế hiệu thấp thành các xung điện cao thế (12000 ÷ 24000V) đủ để tạo nên tia lửa (phóng qua khe hở bugi) đốt cháy hỗn hợp làm việc trong các xi lanh của động cơ vào những thời điểm thích hợp và tương ứng với trình tự xi lanh và chế độ làm việc của động cơ. Trong một số trường hợp, hệ thống đánh lửa còn dùng để hỗ trợ khởi động tạo điều kiện khởi động động cơ được dễ dàng ở nhiệt độ thấp.

Yêu cầu Một hệ thống đánh lửa tốt phải thoả mãn các yêu cầu sau: - HTĐL phải sinh ra dòng thứ cấp đủ lớn để tạo ra tia lửa điện phóng điện qua khe hở bugi trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ. - Tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và thời gian phóng để sự cháy bắt đầu. - Góc đánh lửa sớm phải đúng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ. - Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ cao và độ rung xóc lớn.

- Sự mài mòn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép. - Độ tin cậy làm việc của hệ thống đánh lửa phải tin cậy tương ứng với chê độ làm việc của động cơ. - Kết cấu đơn giản, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ. Phân loại Hệ thống đánh lửa gồm những loại sau: +) Hệ thống đánh lửa tiếp điêm.

+) Hệ thống đánh lửa bán dẫn. +) Hệ thống đánh lửa điện tử. +) Hệ thống đánh lửa Manheto. 4 Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007 +) Hệ thống đánh lửa vô lăng MANHETIC +) Hệ thống đánh lửa điện dung.

+) Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện. +) Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện. +) Hệ thống đánh lửa điện tử có điều khiển bằng ECU (đánh lửa trự tiếp). Các loại hệ thống đánh lửa 1.

Hệ thống đánh lửa thường Biến áp đánh lửa có hai cuộn dây: cuộn sơ cấp W 1 có khoảng 250 ÷ 400 vòng, cuộn thứ cấp W2 có khoảng 19000 ÷ 26000 vòng. Cam 1 của bộ chia điện được dẫn động quay từ trục phân phối, làm nhiệm vụ đóng mở tiếp điểm KK’, tức là nối ngắt mạch sơ cấp của biến áp đánh lửa. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa thường. 1- cam; 2- cần tiếp điểm; 3- bobin đánh lửa; 4- bộ chia điện 5- bugi; R- điện trở; C- tụ điện; W1- cuộn sơ cấp; W2- cuộn thứ cấp + Khi KK’ đóng: trong mạch sơ cấp xuất hiện dòng điện sơ cấp i 1.

Dòng này tạo nên một từ trường khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa. + Khi KK’ mở: mạch sơ cấp bị ngắt, dòng i 1 và từ trường do nó tạo nên mất đi. Do đó, trong cả hai cuộn dây sẽ xuất hiện các sức điện động tự cảm tỷ lệ thuận với tốc độ biến thiên của từ thông. Bởi vì cuộn W2 có số vòng dây lớn nên sức điện động cảm ứng sinh ra trong nó cũng lớn, đạt giá trị khoảng 12000 ÷ 24000V.

Điện áp cao này truyền từ cuộn thứ cấp qua rô to của bộ chia điện 4 và các dây dẫn cao áp đến các bigi đánh lửa 5 theo thứ tự nổ của động cơ. Khi thế hiệu thứ cấp đạt giá trị U dl thì sẽ xuất hiện tia lửa điện phóng qua khe hở bugi đốt cháy hỗn hợp làm việc trong xi lanh. Vào thời điểm tiếp điểm mở, trong cuộn W 1 cũng xuất hiện một sức điện động tự cảm khoảng 200 ÷ 300V. Nếu như không có tụ điện C mắc song song với tiếp điểm KK’, thì sức điện động sẽ gây ra tia lửa mạnh phóng qua tiếp điểm, làm cháy rỗ các má vít, 5 Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007 đồng thời làm cho dòng sơ cấp và từ trường của nó mất đi chậm hơn và vì thế thế hiệu thứ cấp cũng sẽ không lớn.

Khi có tụ C dòng sơ cấp và sức điện động tự cảm e 1 được dập tắt nhanh chóng, không gây ra tia lửa ở tiếp điểm và U2 tăng lên. Hệ thống đánh lửa Manhêtô Hình 1. Hệ thống mạch từ của Manheto. Sơ đồ mạch điện của Manheto.

1 – lõi thép; 2 – cuộn sơ cấp; 3 – cuộn thứ cấp; 4 – má cực; 5 – kim đánh lửa phụ; 6 – điện cực bộ chia điện; 7 – rô to; 8,9 – bánh răng; 10 – bugi; 11 – rô to nam châm; 12 – cam; 13 – tiếp điểm chính; 14 – tiếp điểm động; 15 – công tắc điện; 16 – cam Nguyên lý tạo nên điện cao thế tương tự như ở hệ thống đánh lửa thường dùng ắc quy, chỉ khác là dòng điện trong cuộn dây sơ cấp sinh ra là do sức điện động cảm ứng 6 Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007 xuất hiện trong cuộn dây khi nam châm quay tương tự như ở máy phát xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu. Các quá trình vật lý xảy ra trong Manheto cũng tương tự như trong hệ thống đánh lửa thường, tức là cũng có thể chia làm ba giai đoạn và mô tả bằng những phương trình toán học giống nhau. Hệ thống đánh lửa bán dẫn 1. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển Hình 1.

Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển. B, C, E - Các cực của transistor; SW - Công tắc; W1, W2 - Cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp; Rb, Rf - Các điện trở; K – Khóa điện; → Chiều dòng điện, Z – Đến buji Khi bật công tắc máy IG/SW thì cực E của transistor được cấp nguồn dương, cực C của transistor được nối trực tiếp với nguồn âm. Khi tiếp điểm KK’ đóng: cực B của transistor được nối với nguồn âm, U BE< 0, xuất hiện dòng Ib, transistor dẫn làm xuất hiện dòng sơ cấp đi theo mạch: Từ (+) ắc quy đến Rf đến W1 đến cực E đến cực B đến Rb đến KK’ và sau đó đến (-) ắc quy. Dòng sơ cấp: I1 = Ic + Ib = Ie.

Dòng điện này tạo nên từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa. Khi tiếp điểm KK’ mở dòng sơ cấp và từ thông do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa. 7 Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007 Tại thời điểm KK’ mở, trong cuộn sơ cấp cũng xuất hiện sức điện động E 1 = (200 ÷ 300)V, làm hỏng transistor. Để giảm E1 người ta phải dùng biến áp có Kba lớn và L1 nhỏ hoặc dùng các mạch bảo vệ cho transistor.

Trên thực tế, để giảm dòng điện qua tiếp điểm người ta dùng nhiều transistor mắc nối tiếp. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không có tiếp điểm a. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến điện từ Hình 1. Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ.

T1, T2, T3 – Các transistor; R1, R2, R3, R4, R5 – Các điện trở C –Tụ điện; D – Diode; W1 – Cuộn sơ cấp; W2 – Cuộn thứ cấp; IG/SW – Công tắc; 1 – Ắc quy; 2 – Cuộn dây cảm biến; 3 – Bobin; 4 – Đến bugi Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện các dòng điện sau: - Dòng I1: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R1 đến R2 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm U R2 trên cực B của T1. Tuy nhiên UR2 chưa đủ để làm cho T1 mở. - Dòng I2: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R4 đến R5 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm U R5 trên cực B của T3, T3 dẫn, xuất hiện dòng điện sơ cấp đi từ(+) AQ đến IG/SW đến bobin đến T3 đến (-) AQ. Dòng điện này tạo nên từ thông khép kín mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.

8 Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007 - Khi trên cuộn dây cảm biến không có tín hiệu điện áp hoặc điện áp âm thì T 1 ngắt, T2 ngắt, T3 vẫn tiếp tục dẫn. - Khi trên cuộn dây cảm biến có tín hiệu điện áp dương, kết hợp với điện áp đệm U R2, làm cho T1 dẫn, T2 dẫn, T3 ngắt. Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thông do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang Hình 1.

Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang. T1, T2, T3, T4, T5 – Các transistor R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, Rf – Các điện trở D1, D2, D3 – Các diode IG/SW – Công tắc; 1 - Ắc quy; 2 – Bô bin; 3 – Đến bugi Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện các dòng điện sau: - Dòng I1: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R6 đến R1 đến D1. - Dòng I2: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R7 đến R8 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm U R8 trên cực B của T5, T5 dẫn, xuất hiện dòng sơ cấp đi từ: (+) AQ qua IG/SW đến R f đến bobin đến T5 đến (-) AQ. Dòng điện này tạo nên từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.

Khi rotor quay, tại vị trí đĩa cảm quang ngăn dòng ánh sáng tử LED D 1 sang transistor T1, T1 ngắt, T2 ngắt, T3 ngắt, T4 ngắt, T5 vẫn tiếp tục dẫn. 9 Khai thác kỹ thuật hệ thống đánh lửa động cơ xe Toyota Landcruiser 2007 Tại vị trí đĩa cảm quang cho dòng ánh sáng tử LED D 1 sang transistor T1, T1 dẫn, T2 dẫn, T3 dẫn, T4 dẫn, T5 ngắt. Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thông do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall Hình 1.

Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall.