Chương 1: Giới thiệu đề tài + Chương 2: Cơ sở lý thuyết + Chương 3: Phương án thiết kế mô hình hệ thống phun xăng đánh lửa trên sa bàn + Chương 4: Thiết kế mô hình, thi công mô hình hệ thống phun xăng đánh lửa trên Toyota Innova + Chương 5: Kiểm tra, thử nghiệm, điều chỉnh và khắc phục lỗi + Chương 6: Kết luận và hướng phát triển. 3 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Tổng quan về hệ thống phun xăng đánh lửa Hệ thống phun xăng đánh lửa của Toyota Innova là gọi chung cho 2 hệ thống kết hợp trên xe bao gồm: Hệ thống phun xăng điện tử EFI và hệ thống đánh lửa trực tiếp cho động cơ 1TR-FE của Toyota Innova 2. Hệ thống phun xăng điện tử EFI EFI là từ viết tắt của cụm từ Electronic Fuel Injection.
Hệ thống này giúp cung cấp hỗn hợp xăng và không khí (hòa khí) một cách hoàn hảo cho động cơ.1: Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử EFI Hệ thống EFI có thể chia thành ba hệ thống cơ bản: Hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống điều khiển điện tử và hệ thống nạp khí, trong đó: 4 + Hệ thống cung cấp nhiên liệu gồm: bình xăng (1), bơm xăng điện (2), cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm (3), lọc xăng (4), bộ lọc than hoạt tính (5), bộ ổn định áp suất (14), bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu (16), ống phân phối nhiên liệu (17), Vòi phun (18). + Hệ thống điều khiển điện tử gồm: Cảm biến lưu lượng khí nạp (7), van điện từ (8), Motor bước (9), cảm biến vị trí bướm ga (11), cảm biến biến vị trí bàn đạp ga (13), cảm biến vị trí trục cam (15), cảm biến tiếng gõ (19), cảm biến nhiệt độ nước làm mát (20), cảm biến vị trí piston (21), cảm biến oxy (22) + Hệ thống nạp khí bao gồm: bầu lọc khí (6), bướm ga (10), ống gói nạp (12). Toàn bộ hệ thống phun xăng điện tử EFI được bố trí theo sơ đồ như hình 2. Phân loại các hệ thống EFI Phân biệt theo vị trí lắp đặt kim phun, ta có thể chia hệ thống phun xăng điện tử EFI thành 2 loại là: + Hệ thống phun xăng đơn điểm SPI (Single Point Injection) + Hệ thống phun xăng đa điểm MPI (Multi Point Injection) Hình 2.2: Hệ thống SPI (bên trái) và hệ thống MPI (bên phải) Ngoài ra, phân biệt theo phương pháp phát hiện lượng không khí nạp vào, ta có thể chia hệ thống làm 2 loại:.
5 + L-EFI (Loại điều khiển lưu lượng không khí): Loại này sử dụng một cảm biến lưu lượng khí nạp để phát hiện lượng không khí chạy vào đường ống nạp. + D-EFI (Loại điều khiển áp suất đường ống nạp): Loại này đo áp suất trong đường ống nạp để phát hiện lượng không khí nạp theo tỷ trọng của không khí nạp. Hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử EFI Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử EFI dựa trên sự kết hợp hoàn hảo của các bộ phận với nhau. Bằng việc sử dụng hệ thống điều khiển điện tử, hệ thống sẽ can thiệp vào quá trình phun nhiên liệu vào buồng đốt của động cơ.
Khi khởi động xe, bộ phận điều khiển điện tử (ECU) lập tức quét từng cảm biến để xác minh chức năng của chúng. Đèn “Check Engine” (hoặc Đèn “Service Engine Soon”) trên bảng điều khiển bật sáng trong quá trình quét và tắt khi tất cả các cảm biến hoạt động. Các cảm biến liên tục phát hiện các giá trị của nhiều thông số như áp suất không khí, nhiệt độ không khí, góc bướm ga, mật độ không khí, nhiệt độ nhiên liệu, áp suất nhiên liệu, áp suất dầu, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ khí thải, góc trục khuỷu, thời gian, vòng tua động cơ, tốc độ. Tất cả những dữ liệu này được ECU tiếp nhận, sau đó xử lý thông tin.
Lúc này, ECU sẽ tính toán được lượng nhiên liệu lý tưởng mà động cơ cần tại thời điểm đó và thiết lập thời gian mở vòi phun hợp lý. Lượng nhiên liệu được phun vào vừa đủ để động cơ hoạt động và thời gian phun được tối ưu nhất, giúp tiết kiệm lượng lớn nhiên liệu cho xe. Hoạt động của hệ thống trong một số điều kiện điển hình: Khởi động trong thời tiết lạnh: Khi khởi động, xăng sẽ được phun nhiều hơn bình thường. Vì thời tiết lạnh làm cho xăng bốc hơi kém và bị ngưng đọng trên vách ống góp hút, do đó phải cung cấp nhiều xăng hơn để xylanh động cơ có thể nhận đủ số xăng cần thiết giúp khởi 6 động được.
Số xăng phun thêm này được thực hiện nhờ béc phun khởi động lạnh phun xăng vào trong ống góp Làm nóng động cơ: Quá trình làm nóng động cơ được thực hiện tiếp theo ngay sau khi chấm dứt quá trình khởi động lạnh. Vì mặc dù động cơ đã nổ nhưng vách xylanh động cơ vẫn còn lạnh làm cho xăng khó bốc hơi, hậu quả là khí hỗn hợp vẫn nghèo xăng. Để làm nóng tốt động cơ, phải phun ra lượng xăng nhiều hơn bình thường từ hai đến ba lần ngay sau khi béc phun khởi động ngưng. Chế độ tăng tốc: Lúc cần vượt nhanh qua mặt một xe khác lưu thông cùng chiều, phải tăng tốc cho xe tức thì.
Ở chế độ này bướm ga mở đột ngột khối lượng không khí nạp vào nhiều trong xylanh làm cho khí hỗn hợp nghèo xăng. Khi ECU nhận được tín hiệu tăng tốc nhờ bộ cảm biến lưu lượng dòng khí nạp. Khi bướm ga mở lớn đột xuất, khối lượng khí nạp tăng vọt lên, mâm đo của bộ cảm biến dòng khí nạp xoay dịch chuyển một góc lớn hơn. Hộp ECU nhận được tín hiệu này sẽ điều khiển phun thêm nhiên liệu.
Làm giàu khí hỗn hợp ở chế độ toàn tải: Ở chế độ toàn tải, động cơ phát huy công suất tối đa, vì vậy cần phải cung cấp cho động cơ một lượng khí hỗn hợp giàu xăng hơn so với chế độ tải một phần. Việc điều chỉnh thêm xăng cần thiết này được lập trình sẵn trong bộ xử lý và điều khiển điện tử ECU. Bộ ECU nhận được thông tin về chế độ toàn tải nhờ công tắc vị trí bướm ga hay cảm biến vị trí bướm ga. Hệ thống đánh lửa trực tiếp cho động cơ 1TR-FE 2.
Hệ thống đánh lửa Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến điện áp từ 12V thành các xung điện thế cao lên tới 40KV. Các xung điện thế cao này được phân bổ tới các bugi tạo tia lửa điện đốt cháy nhiên liệu 7 2. Cấu tạo của hệ thống đánh lửa Bao gồm các IC điều khiển hoạt động đánh lửa, bobine đánh lửa và các bugi 2. Phân loại hệ thống phun xăng đánh lửa: Hệ thống đánh lửa trên ô tô được sử dụng 75 năm qua hầu như không thay đổi mới chỉ thay đổi phương thức đánh lửa hoặc phương pháp phân phối tia lửa.Ta có thể phân hoại hệ thống đánh lửa như sau: Theo phương thức tích luỹ năng lượng có: + Hệ thống đánh lửa điện cảm.
+ Hệ thống đánh lửa điện dung Theo kiểu ngắt mạch sơ cấp có: + Hệ thống đánh lửa truyền thống (đánh lửa má vít). + Hệ thống đánh lửa tranzistor (đánh lửa bán dẫn) gồm 2 loại: - Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp - Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển bằng kỹ thuật số Theo phương pháp điều khiển góc đánh lửa sớm: + Hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng cơ khí. + Hệ thống đánh lửa với bộ điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử. Theo cách phân bố điện cao áp có: + Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện delco.
+ Hệ thống đánh lửa trực tiếp hay không có delco. Yêu cầu của hệ thống đánh lửa trực tiếp Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động đủ lớn để phóng qua khe hở bugi trong tất cả các chế độ làm việc. 8 Tia lửa điện trên bugi phải đủ năng lượng và thời gian để phóng để quá trình cháy đảm bảo Góc đánh lửa phải đúng trong mọi điều kiện làm việc của động cơ Sự mài mòn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép Các thành phần của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong mọi điều kiện làm việc. Hoạt động của hệ thống đánh lửa trực tiếp ECU động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau để xác định thời điểm đánh lửa tối ưu.
Sau đó gửi tín hiệu IGT đến cuộn đánh lửa có IC đánh lửa theo thứ tự làm việc của động cơ (1-3-4-2) 2. Các cảm biến, thành phần và tín hiệu của hệ thống 2. Cảm biến vị trí piston (Crankshaft Position Sensor) Hình 2.3: Cảm biến vị trí trục khuỷu Chức năng và nhiệm vụ: 9 Cảm biến vị trí trục khuỷu sử dụng để phát hiện vị trí của trục khuỷu và tốc độ động cơ. ECU động dùng tín hiệu NE và tín hiệu G để tính toán thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Cấu tạo: Bộ phận chính của cảm biến là một cuộn dây cảm ứng, một nam châm vĩnh cửu và một rotor dùng để khép mạch từ. Vị trí của cảm biến: nằm ở đầu máy, đuôi bánh đà hoặc giữa lock máy. Cảm biến vị trí trục cam Camshaft Position Sensor Hình 2.4: Cảm biến vị trí trục cam Chức năng và nhiệm vụ: Cảm biến vị trí trục cam nắm vai trò quan trọng trong hệ thống điều khiển của động cơ. ECU sử dụng tín hiệu này để xác định điểm chết trên của máy số 1 hoặc các máy, đồng thời xác định vị trí của trục cam để xác định thời điểm đánh lửa cho chính xác.
Cấu tạo: Cảm biến vị trí trục cam cũng giống cảm biến vị trí trục khuỷu nhưng rôto tín hiệu của cảm biến trục cam chỉ có 3 răng. Khi trục cam quay, khe hở không khí giữ các vấu nhô ra trên trục cam và tín hiệu cảm biến này sẽ thay đổi. 10 Kết hợp nó với tín hiệu NE từ cảm biến trục khuỷu để xác định điểm chết trên cuối nén đầu nổ để đánh lửa và phát hiện góc quay trục khuỷu. ECU động cơ dùng thông tin này để xác định thời gian phun và thời điểm đánh lửa Vị trí của cảm biến: Trên nắp dàn cò hoặc ngang bên cạnh nắp dàn cò 2.
Cảm biến vị trí bƣớm ga Throttle Position Sensor Hình 2.5: Cảm biến vị trí bướm ga Chức năng và nhiệm vụ Cảm biến vị trí bướm ga có nhiệm vụ xác định độ mở của bướm ga và gửi thông tin về bộ xử lý trung tâm giúp điều chỉnh lượng phun nhiên liệu tối ưu theo độ mở bướm ga. Cấu Tạo: Cảm biến trên xe Toyota Innova là loại tuyến tính.