Nghiên Cứu Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ 2NR-FE Trên Xe Toyota Vios 2022

Hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE trên xe Toyota Vios 2022 là một trong những… 133 trang · Ho Chi Minh City University of Technology and Education · 2024.

• Tác giả: Nguyen Duc Dat
• Người hướng dẫn: Chau Quang Hai, MSc
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Automotive Engineering
• Đề tài: Researching On Toyota Vios 2022 2NR-FE Engine Control System
• Loại tài liệu: graduation project
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT
• PREFACE
• 1. CHƯƠNG 1: OVERVIEW
• 2. CHƯƠNG 2: OVERVIEW OF TOYOTA
• 2.1. Introduce of Toyota
• 2.2. Introduce of Vios
• 3. CHƯƠNG 3: SENSORS OF TOYOTA VIOS 2022
• 4. CHƯƠNG 4: FUEL INJECTION AND IGNITION SYSTEM OF TOYOTA VIOS 2022
• 5. CHƯƠNG 5: CONCLUSION AND FUTURE WORK

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ 2NR FE Trên Xe Toyota Vios 2022

Hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE trên xe Toyota Vios 2022 là một trong những công nghệ tiên tiến nhất trong ngành công nghiệp ô tô hiện nay. Động cơ này không chỉ mang lại hiệu suất cao mà còn tối ưu hóa tiêu thụ nhiên liệu, giúp giảm thiểu khí thải. Việc nghiên cứu hệ thống này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc và hoạt động của động cơ mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển công nghệ ô tô tại Việt Nam.

1.1. Giới Thiệu Về Động Cơ 2NR FE

Động cơ 2NR-FE là loại động cơ xăng 4 xi-lanh thẳng hàng, có dung tích 1.5L. Động cơ này được thiết kế với công nghệ phun nhiên liệu điện tử, giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu. Đặc biệt, động cơ này còn được trang bị hệ thống điều khiển điện tử thông minh, giúp cải thiện khả năng vận hành và giảm thiểu khí thải.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Hệ Thống Điều Khiển

Hệ thống điều khiển động cơ đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh hoạt động của động cơ, từ việc phun nhiên liệu đến điều chỉnh thời điểm đánh lửa. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ mà còn đến độ bền và tuổi thọ của xe. Việc nghiên cứu hệ thống này giúp nâng cao hiểu biết về công nghệ ô tô hiện đại.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Nghiên Cứu Hệ Thống 2NR FE

Mặc dù hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại không ít thách thức trong quá trình nghiên cứu và phát triển. Các vấn đề như độ chính xác của cảm biến, khả năng tương thích giữa các bộ phận và yêu cầu bảo trì định kỳ là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ Chính Xác Của Cảm Biến

Cảm biến là một phần quan trọng trong hệ thống điều khiển động cơ. Độ chính xác của cảm biến ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động của động cơ. Việc kiểm tra và hiệu chỉnh cảm biến định kỳ là cần thiết để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định.

2.2. Khả Năng Tương Thích Giữa Các Bộ Phận

Hệ thống điều khiển động cơ bao gồm nhiều bộ phận khác nhau, từ cảm biến đến bộ điều khiển trung tâm. Sự tương thích giữa các bộ phận này là rất quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả. Việc nghiên cứu kỹ lưỡng về cấu trúc và chức năng của từng bộ phận sẽ giúp phát hiện và khắc phục các vấn đề phát sinh.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ 2NR FE

Để nghiên cứu hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE, nhóm nghiên cứu đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm phân tích tài liệu, thực nghiệm và mô phỏng. Những phương pháp này giúp thu thập dữ liệu chính xác và đáng tin cậy về hoạt động của động cơ.

3.1. Phân Tích Tài Liệu

Phân tích tài liệu là bước đầu tiên trong quá trình nghiên cứu. Nhóm nghiên cứu đã thu thập và phân tích các tài liệu liên quan đến động cơ 2NR-FE, từ đó xây dựng cơ sở lý thuyết vững chắc cho nghiên cứu.

3.2. Thực Nghiệm Và Mô Phỏng

Thực nghiệm và mô phỏng là hai phương pháp quan trọng giúp kiểm tra và xác minh các giả thuyết nghiên cứu. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành các thí nghiệm thực tế trên động cơ 2NR-FE và sử dụng phần mềm mô phỏng để phân tích hiệu suất động cơ trong các điều kiện khác nhau.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hệ Thống 2NR FE

Hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE không chỉ có ý nghĩa trong nghiên cứu mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp ô tô. Việc áp dụng công nghệ này giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của xe, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường.

4.1. Tăng Cường Hiệu Suất Động Cơ

Hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE giúp tối ưu hóa quá trình phun nhiên liệu và đánh lửa, từ đó nâng cao hiệu suất động cơ. Điều này không chỉ giúp xe vận hành mạnh mẽ hơn mà còn tiết kiệm nhiên liệu.

4.2. Giảm Thiểu Khí Thải

Với công nghệ phun nhiên liệu điện tử và hệ thống điều khiển thông minh, động cơ 2NR-FE giúp giảm thiểu khí thải độc hại ra môi trường. Điều này góp phần vào việc bảo vệ môi trường và đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải hiện hành.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Hệ Thống 2NR FE

Hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE trên xe Toyota Vios 2022 là một bước tiến quan trọng trong công nghệ ô tô. Nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao hiểu biết về động cơ mà còn mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển công nghệ mới trong tương lai.

5.1. Tương Lai Của Công Nghệ Động Cơ

Công nghệ động cơ sẽ tiếp tục phát triển với sự xuất hiện của các giải pháp mới như động cơ điện và hybrid. Hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE có thể được cải tiến để tích hợp các công nghệ này, từ đó nâng cao hiệu suất và giảm thiểu tác động đến môi trường.

5.2. Khuyến Nghị Nghiên Cứu Tiếp Theo

Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các cảm biến mới và cải tiến hệ thống điều khiển để nâng cao độ chính xác và hiệu suất của động cơ. Việc áp dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo trong điều khiển động cơ cũng là một hướng đi tiềm năng trong tương lai.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh nền kinh tế và kỹ thuật công nghiệp tại Việt Nam đang có những bước phát triển vượt bậc, ngành công nghiệp sản xuất và lắp ráp ô tô ngày càng đóng vai trò thiết yếu. Để đáp ứng yêu cầu nâng cao năng lực chuyên môn và làm chủ kỹ thuật hiện đại, các kỹ sư ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô cần đi sâu nghiên cứu, khai thác cấu tạo, nguyên lý làm việc và quy trình chẩn đoán các hệ thống điều khiển động cơ đốt trong thế hệ mới. Đề tài "Nghiên Cứu Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ 2NR-FE Trên Xe Toyota Vios 2022" (tên tiếng Anh: Researching on Toyota Vios 2022 2NR-FE Engine Control System) được thực hiện bởi nhóm sinh viên Nguyễn Đức Đạt và Nguyễn Việt Hùng, dưới sự hướng dẫn của ThS. Châu Quang Hải tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM (HCMUTE), nhằm cung cấp tài liệu chi tiết phục vụ công tác giảng dạy, học tập và sửa chữa thực tế.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đề tài bao gồm:

1. Nghiên cứu tổng quan về lịch sử phát triển, các thế hệ xe Toyota Vios và thông số kỹ thuật của động cơ 2NR-FE cùng hộp số vô cấp K312 CVT.
2. Khảo sát nguyên lý hoạt động, phân loại của hệ thống đánh lửa điện tử và hệ thống phun xăng điện tử trang bị trên động cơ đốt trong.
3. Khai thác chi tiết cấu tạo, nguyên lý hoạt động, sơ đồ mạch điện, mã lỗi chẩn đoán (DTC) và quy trình kiểm tra các cảm biến điều khiển động cơ trên Toyota Vios 2022.
4. Phân tích kết cấu, sơ đồ mạch điện, quy trình đo kiểm và phương pháp sửa chữa hệ thống cung cấp nhiên liệu (kim phun, bộ điều áp) và hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS) của động cơ 2NR-FE.
5. Tổng hợp các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn từ tài liệu hướng dẫn sửa chữa của hãng (Toyota Repair Manual) để xây dựng cẩm nang kiểm tra, xử lý sự cố.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Toàn bộ hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE trên dòng xe Toyota Vios phiên bản 2022.
• Phạm vi nội dung: Tập trung vào hệ thống phun nhiên liệu (kim phun, bơm nhiên liệu, bộ điều áp), hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS, bô-bin, bugi) và 8 cụm cảm biến trọng yếu: cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF), cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT), cảm biến vị trí bàn đạp ga (APPS), cảm biến vị trí bướm ga (TPS), cảm biến kích nổ (Knock Sensor), cảm biến oxy có bộ sấy (Heated Oxygen Sensor), cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) và cảm biến vị trí trục cam (CMP).
• Phạm vi thời gian và địa điểm: Đề tài hoàn thành vào tháng 01/2024 tại Xưởng Động cơ, Khoa Đào tạo Chất lượng cao / Khoa Giáo dục Quốc tế, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết điều khiển động cơ xăng điện tử hiện đại kết hợp với tài liệu kỹ thuật chính thức từ nhà sản xuất Toyota:

• Nguyên lý hòa khí và hệ thống phun xăng điện tử đa điểm (MPFI - Multi-port Fuel Injection): Nghiên cứu sự hòa trộn nhiên liệu, tỷ lệ không khí/nhiên liệu lý thuyết ($A/F = 14.7:1$), cơ chế phun gián đoạn tại cửa nạp và các chế độ hiệu chỉnh thời gian phun theo tín hiệu cảm biến.
• Nguyên lý đánh lửa trực tiếp (DIS - Direct Ignition System) kết hợp hệ thống đánh lửa sớm điện tử (ESA - Electronic Spark Advance): Cơ chế loại bỏ bộ chia điện cơ khí, sử dụng các cuộn đánh lửa độc lập cho từng xi-lanh và ECU tính toán góc đánh lửa sớm tối ưu.
• Lý thuyết chuyển đổi tín hiệu cảm biến: Ứng dụng cầu điện trở dây nhiệt, cảm biến nhiệt điện trở hệ số nhiệt âm (NTC), biến trở kép, hiệu ứng áp điện (Piezoelectric) và cảm biến điện từ/MRE (Magnetic Resistance Element) để giám sát các thông số vận hành của động cơ.

Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp tổng hợp tài liệu (Document Synthesis): Thu thập, đối chiếu và liên kết các nguồn tài liệu kỹ thuật chuyên ngành, cẩm nang sửa chữa chính hãng Toyota (Toyota Service Manual), sơ đồ mạch điện hệ thống (Wiring Diagrams) và giáo trình chuyên ngành động lực tại HCMUTE để hệ thống hóa kiến thức toàn diện.
• Phương pháp phân tích sơ đồ và mạch điện: Phân tích chân giắc ECM (Engine Control Module), giải mã đường truyền tín hiệu từ cảm biến về hộp điều khiển và tín hiệu điều khiển từ hộp đến cơ cấu chấp hành.
• Phương pháp xây dựng quy trình chẩn đoán và đo kiểm thực nghiệm: Thiết lập các bước kiểm tra không dùng máy chẩn đoán (kiểm tra ngoại quan, gõ rung cơ học) và dùng thiết bị đo (đồng hồ VOM, máy quét OBD, máy hiện sóng Oscilloscope) dựa trên giá trị tiêu chuẩn của nhà sản xuất.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Overview (Tổng quan đề tài)

Chương 1 trình bày lý do chọn đề tài xuất phát từ sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô Việt Nam và yêu cầu thực tiễn trong công tác đào tạo kỹ sư công nghệ kỹ thuật ô tô. Tác giả nêu rõ mục tiêu nghiên cứu là làm chủ hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE trên dòng xe Toyota Vios 2022, cung cấp quy trình kiểm tra, sửa chữa chuẩn xác theo tài liệu kỹ thuật của hãng.

Chương 2: Overview of Toyota (Tổng quan về hãng Toyota, dòng xe Vios và các hệ thống điều khiển)

Chương này khái quát lịch sử hình thành Tập đoàn Toyota từ năm 1933 dưới sự điều hành của Kiichiro Toyoda, các dấu mốc sản xuất động cơ Type A (1934), ra đời dòng xe hybrid Prius (1997), xe chạy pin nhiên liệu hydro Mirai (2014) và sự kiện trở thành nhà sản xuất ô tô số 1 thế giới năm 2008.

Tiểu mục về Toyota Vios phân tích lịch sử qua 4 thế hệ:

• Thế hệ 1 (2002): Phát triển trên nền tảng Yaris hatchback, động cơ 1.3L.
• Thế hệ 2 (2007–2013): Bản thương mại phát triển từ mẫu Belta.
• Thế hệ 3 (XP150, 2013–2022): Thiết kế toàn cầu, bảng đồng hồ chuyển về vị trí trước vô lăng.
• Thế hệ 4 (AC100, ra mắt từ 08/2022 tại Thái Lan): Đồng phát triển bởi liên doanh Toyota - Daihatsu.

Chương 2 tổng hợp thông số kỹ thuật xe Toyota Vios 2022 và động cơ 2NR-FE:

Hạng mục	Thông số kỹ thuật
Kích thước bao (Dài x Rộng x Cao)	$4425 \times 1730 \times 1475\text{ mm}$
Chiều dài cơ sở	$2550\text{ mm}$
Dung tích bình nhiên liệu	$42\text{ lít}$
Mã động cơ	2NR-FE (1.5L, 4 xi-lanh thẳng hàng, DOHC, Dual VVT-i)
Dung tích công tác	$1496\text{ cc}$
Công suất cực đại	$107\text{ hp}$ ($79\text{ kW}$) tại $6000\text{ vòng/phút}$
Mô-men xoắn cực đại	$140\text{ Nm}$ tại $4200\text{ vòng/phút}$
Tỷ số nén	$11.5:1$
Tốc độ không tải / Giới hạn vòng tua	$700\text{ vòng/phút}$ / $6200\text{ vòng/phút}$
Hộp số	Số sàn 5 cấp hoặc vô cấp K312 CVT (Mô-men xoắn chịu tải tối đa: $200\text{ Nm}$)
Hệ thống dẫn động / Treo	Dẫn động cầu trước (FWD) / MacPherson trước, dầm xoắn sau

Đồng thời, chương phân loại các hệ thống đánh lửa (vít lửa, bán dẫn, DIS, ESA), hệ thống phun xăng (TBI, MPFI, GDI) và yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt đối với cảm biến trên ô tô (độ chính xác, thời gian đáp ứng, độ bền nhiệt tới $1000^\circ\text{C}$, áp suất $200\text{ bar}$, độ rung $100\text{ kHz}$).

Chương 3: Sensors of Toyota Vios 2022 (Khảo sát hệ thống cảm biến)

Nội dung chương 3 đi sâu vào cấu tạo, nguyên lý, triệu chứng hư hỏng, mã chẩn đoán DTC và phương pháp kiểm tra 8 cảm biến chính trên xe Toyota Vios 2022:

• Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF) tích hợp cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT): Sử dụng cầu dây nhiệt bạch kim (hot-wire). Phân tích mã lỗi $P0102$ (mạch tín hiệu thấp) và $P0103$ (mạch tín hiệu cao). Khi mạch hở, lưu lượng báo về xấp xỉ $0.0\text{ g/s}$; khi ngắn mạch đường dây VG, lưu lượng vượt mức $\ge 271.0\text{ g/s}$.
• Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT): Cấu tạo nhiệt điện trở NTC (điện trở giảm khi nhiệt độ tăng), sử dụng nguồn cấp chuẩn $5\text{V}$ từ chân THW của ECM qua điện trở cầu phân áp.
• Cảm biến vị trí bàn đạp ga (APPS) và Cảm biến vị trí bướm ga (TPS): Cung cấp tín hiệu điện áp kép ($VTA1, VTA2$) để kiểm tra tính hợp lý, đóng vai trò cốt lõi cho hệ thống bướm ga điện tử ETCS-i.
• Cảm biến kích nổ (Knock Sensor): Cảm biến kiểu phẳng không cộng hưởng (flat-type), tạo ra điện áp xoay chiều khi có dao động va đập trong buồng cháy.
• Cảm biến oxy có bộ sấy (Heated Oxygen Sensor): Cung cấp tín hiệu điện áp phản hồi nồng độ oxy trong khí xả về ECM để điều chỉnh tỷ lệ hòa khí mạch vòng đóng (closed-loop).
• Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) và Cảm biến vị trí trục cam (CMP): Ứng dụng cảm biến phần tử điện trở từ (MRE), tạo xung vuông chính xác gửi về ECM để xác định điểm chết trên, góc quay trục khuỷu và pha phối khí biến thiên Dual VVT-i.

Chương 4: Fuel Injection and Ignition System of Toyota Vios 2022 (Hệ thống phun nhiên liệu và đánh lửa)

Chương 4 khảo sát toàn diện hệ thống cung cấp nhiên liệu MPFI và hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS:

• Hệ thống phun nhiên liệu: Cấu tạo đường ống phân phối (fuel rail), 4 kim phun điện từ (solenoid injectors), bộ điều áp và van một chiều. Trình bày chi tiết sơ đồ cấp nguồn qua rơ-le IG2, mạch điều khiển ngắt mát từ ECM đến từng kim phun ($INJ1$ đến $INJ4$), bảng kiểm tra điện trở cuộn dây kim phun và kiểm tra lưu lượng phun tiêu chuẩn.
• Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS): Sử dụng 4 cuộn đánh lửa độc lập tích hợp IC đánh lửa (Igniter) cắm trực tiếp trên bugi. Trình bày sơ đồ chân kết nối: chân nguồn dương ($+B$), chân mát thân ($GND$), chân tín hiệu kích đánh lửa ($IGT1 - IGT4$) và chân tín hiệu phản hồi đánh lửa ($IGF$).
• Phương pháp kiểm tra: Đo kiểm điện trở cách điện bugi, kiểm tra dạng tia lửa điện, đo thông mạch bó dây từ ECM đến cuộn đánh lửa và rơ-le chính.

Chương 5: Conclusion and Future Work (Kết luận và hướng nghiên cứu)

Chương cuối tóm lược các kết quả đạt được trong việc hệ thống hóa toàn bộ thông số kỹ thuật, cấu tạo, sơ đồ chân giắc và cẩm nang sửa chữa hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE; đồng thời đề xuất định hướng ứng dụng công nghệ học máy, thị giác máy tính và phân tích dữ liệu cảm biến thời gian thực trong chẩn đoán ô tô.

---

Thiết kế và kiểm nghiệm kỹ thuật hệ thống

Khóa luận trình bày chi tiết các thông số đo kiểm, tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình chẩn đoán sự cố cho hệ thống điều khiển động cơ 2NR-FE:

Bảng mã lỗi chẩn đoán và thông số kiểm tra cảm biến MAF

Mã DTC / Hạng mục	Tình trạng phát hiện	Khu vực hư hỏng	Giá trị tiêu chuẩn / So sánh
P0102	Tín hiệu mạch MAF thấp	Hở/ngắn mạch MAF, hỏng MAF, hỏng ECM	Điện áp nguồn: $11 - 14\text{ V}$ (chân B25-3 (+B) với Mát)
P0103	Tín hiệu mạch MAF cao	Hở/ngắn mạch MAF, hỏng MAF, hỏng ECM	Điện trở chân giắc: $B25-1\text{ (THA)} - B47-23\text{ (THA)} < 1,\Omega$
Mất nguồn/Hở VG/E2G	Không có tín hiệu gửi về	Đứt dây cấp nguồn, hở mạch tín hiệu VG	Lưu lượng hiển thị máy chẩn đoán: $\approx 0.0\text{ g/sec}$
Ngắn mạch VG	Tín hiệu vượt ngưỡng	Chập mạch đường dây VG	Lưu lượng hiển thị máy chẩn đoán: $\ge 271.0\text{ g/sec}$
Khi động cơ tắt	Sau bật khóa ON $30\text{s}$	Kiểm tra trạng thái tĩnh	Lưu lượng đo: $\le 0.25\text{ g/sec}$
Chế độ không tải	Động cơ hoạt động $700\text{ rpm}$	Tín hiệu hoạt động bình thường	Điện áp tín hiệu tăng đều từ $1.1\text{V}$ khi tăng ga ($2500 - 3500\text{ rpm}$)

Quy trình kiểm tra hệ thống đánh lửa trực tiếp và kim phun

1. Kiểm tra mạch cấp nguồn kim phun: Đo điện áp tại chân cấp nguồn của giắc kim phun khi bật khóa điện ON (đạt $11 - 14\text{V}$). Đo điện trở thông mạch giữa chân điều khiển tại giắc kim phun về chân tương ứng trên ECM ($< 1,\Omega$).
2. Kiểm tra cuộn đánh lửa (Ignition Coil): Đo thông mạch chân nối mát thân xe ($< 1,\Omega$), đo điện áp nguồn cấp $+B$ từ rơ-le IG2 ($11 - 14\text{V}$), kiểm tra xung kích $IGT$ và xung phản hồi $IGF$ bằng máy hiện sóng trong quá trình khởi động hoặc nổ máy.
3. Kiểm tra bugi: Kiểm tra ngoại quan màu sắc đầu điện cực, khe hở đánh lửa và đo điện trở cách điện của bugi bằng thiết bị đo chuyên dụng nhằm đảm bảo không có hiện tượng rò điện cao áp ra vỏ.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

• Hệ thống hóa đầy đủ cơ sở dữ liệu kỹ thuật của động cơ 2NR-FE (1.5L Dual VVT-i) và hộp số vô cấp K312 CVT trên Toyota Vios 2022.
• Xây dựng sơ đồ chân giắc chi tiết của ECM động cơ, bao gồm toàn bộ các chân kết nối với hệ thống cảm biến (MAF, IAT, ECT, APPS, TPS, Knock Sensor, HO2S, CKP, CMP) và cơ cấu chấp hành (kim phun, bô-bin đánh lửa, rơ-le điều khiển).
• Xác lập quy trình kiểm tra chuẩn 2 bước: kiểm tra nhanh không dùng máy (thao tác cơ học, kiểm tra nguồn, đo điện trở bằng đồng hồ VOM) và kiểm tra chuyên sâu bằng thiết bị chẩn đoán kết nối cổng OBD-II kết hợp máy hiện sóng (Oscilloscope).

Đóng góp của đề tài

• Cung cấp tài liệu tham khảo kỹ thuật có tính ứng dụng cao cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô tại HCMUTE trong các học phần thực tập động cơ 1, thực tập động cơ 2 và đồ án tính toán thiết kế động cơ đốt trong.
• Tổng hợp thành công các bảng thông số chuẩn, trị số điện trở, điện áp giới hạn phục vụ trực tiếp cho công tác sửa chữa, khắc phục sự cố hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa tại các xưởng dịch vụ ô tô.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Đề tài chủ yếu tập trung vào phương pháp tổng hợp, phân tích tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất (Toyota Repair Manual) và khai thác thông số tĩnh/đo kiểm mạch điện, chưa có điều kiện thử nghiệm can thiệp lập trình trực tiếp vào bộ nhớ ECU hoặc thử nghiệm mô phỏng động lực học khí nạp - nhiên liệu trên phần mềm chuyên sâu.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Ứng dụng các kỹ thuật học máy (Machine Learning) và thị giác máy tính kết hợp dữ liệu thu thập từ cổng chẩn đoán để tự động hóa quy trình nhận diện, đánh giá và dự báo hư hỏng trên xe trong thời gian thực.
  • Mở rộng nghiên cứu sang hệ thống điều khiển pha phối khí biến thiên thông minh kép (Dual VVT-i) và các thuật toán tối ưu hóa mức tiêu hao nhiên liệu, kiểm soát khí thải theo các tiêu chuẩn môi trường mới.

---

Giá trị tham khảo

Đồ án là nguồn tài liệu hữu ích cho:

• Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô: Sử dụng làm tài liệu tra cứu khi học các môn học lý thuyết động cơ đốt trong, trang bị điện - điện tử ô tô, chẩn đoán hư hỏng ô tô và chuẩn bị đồ án tốt nghiệp.
• Kỹ thuật viên sửa chữa ô tô: Tham khảo trực tiếp sơ đồ mạch điện, vị trí chân giắc ECM, bảng mã lỗi DTC và bảng giá trị điện trở/điện áp tiêu chuẩn của động cơ Toyota 2NR-FE phục vụ công tác sửa chữa thực tế.
• Giảng viên và cán bộ hướng dẫn thực hành: Bổ sung tư liệu cho bài giảng thực hành tại xưởng động cơ, xây dựng các bài tập mô phỏng pan bệnh và quy trình đo kiểm trên mô hình xe Toyota Vios.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Động cơ 2NR-FE trang bị trên Toyota Vios 2022 có các thông số kỹ thuật cốt lõi nào?
Động cơ 2NR-FE có dung tích công tác $1496\text{ cc}$ (1.5L), 4 xi-lanh thẳng hàng, DOHC, tích hợp công nghệ điều khiển van biến thiên kép Dual VVT-i. Động cơ đạt công suất cực đại $107\text{ hp}$ ($79\text{ kW}$) tại $6000\text{ vòng/phút}$, mô-men xoắn cực đại $140\text{ Nm}$ tại $4200\text{ vòng/phút}$, tỷ số nén $11.5:1$, tốc độ không tải $700\text{ vòng/phút}$ và giới hạn vòng tua đạt $6200\text{ vòng/phút}$.

2. Hộp số tự động trang bị trên xe Toyota Vios 2022 trong đề tài là loại gì và có thông số ra sao?
Xe sử dụng hộp số vô cấp K312 CVT, có khả năng chịu mô-men xoắn cực đại $200\text{ Nm}$, công suất cực đại $140\text{ kW}$. Tỷ số truyền lực cuối đạt $5.698:1$ hoặc $5.356:1$ tùy thuộc vào cấu hình phối bộ.

3. Khi cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF) gặp sự cố, hệ thống chẩn đoán sẽ xuất hiện các mã lỗi nào và giá trị dữ liệu biến đổi ra sao?
Hai mã lỗi điển hình là $P0102$ (Mass Air Flow Circuit Low) và $P0103$ (Mass Air Flow Circuit High). Trên máy chẩn đoán, nếu hở mạch cấp nguồn hoặc hở mạch tín hiệu $VG/E2G$, lưu lượng khí nạp báo về xấp xỉ $0.0\text{ g/s}$; nếu xảy ra ngắn mạch đường dây $VG$, giá trị đo được sẽ tăng vọt lên mức từ $271.0\text{ g/s}$ trở lên.

4. Cảm biến vị trí trục cam (CMP) và trục khuỷu (CKP) trên xe Toyota Vios 2022 hoạt động theo nguyên lý nào?
Cả hai cảm biến đều sử dụng phần tử điện trở từ MRE (Magnetic Resistance Element). Khi bánh răng tín hiệu quay qua đầu cảm biến, từ trường biến thiên làm thay đổi điện trở của phần tử MRE, từ đó tạo ra tín hiệu xung vuông chính xác gửi về ECM để xác định góc quay và điều khiển đánh lửa, phun nhiên liệu.

5. Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS) trên động cơ 2NR-FE có cấu tạo chân kết nối cuộn đánh lửa như thế nào?
Mỗi xi-lanh sử dụng một bô-bin độc lập tích hợp sẵn IC đánh lửa (Igniter). Giắc cắm cuộn đánh lửa gồm 4 chân: chân cấp nguồn dương ($+B$, điện áp ắc quy $11 - 14\text{V}$ qua rơ-le IG2), chân nối mát thân xe ($GND$), chân nhận tín hiệu kích đánh lửa từ ECM ($IGT$) và chân phát tín hiệu phản hồi xác nhận đánh lửa về ECM ($IGF$).

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên Cứu Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ 2NR-FE Trên Xe Toyota Vios 2022" của sinh viên Nguyễn Đức Đạt và Nguyễn Việt Hùng đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu đề ra về mặt lý thuyết và kỹ thuật thực hành. Công trình đã phân tích thấu đáo cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng MPFI, hệ thống đánh lửa DIS và 8 cụm cảm biến điều khiển động cơ. Các bảng tra cứu mã lỗi DTC, sơ đồ chân giắc ECM và quy trình đo kiểm chi tiết được xây dựng theo chuẩn tài liệu kỹ thuật Toyota là nguồn tư liệu học thuật và cẩm nang kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao cho ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION GRADUATION THESIS AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY RESEARCHING ON TOYOTA VIOS 2022 2NR-FE ENGINE CONTROL SYSTEM INSTRUCTOR: CHAU QUANG HAI, MSC. STUDENTS: NGUYEN DUC DAT NGUYEN VIET HUNG SKL012555 Ho Chi Minh City, January 2024 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND DUCATIONFACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING GRADUATION PROJECT RESEARCHING ON TOYOTA VIOS 2022 2NR-FE ENGINE CONTROL SYSTEM Major: AUTOMOTIVE ENGINEERING Advisor: CHAU QUANG HAI, MSc. Students name: NGUYEN DUC DAT 19145128 NGUYEN VIET HUNG 19145005 Ho Chi Minh City, January 2024 2 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, January 08, 2024 GRADUATION PROJECT ASSIGNMENT 3 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF THE SOCIALIST REPUBLIC OF TECHNICAL EDUCATION VIETNAM FACULTY OF INTERNATIONAL Independence - Freedom– Happiness EDUCATION Ho Chi Minh City, 2024 GRADUATION PROJECT TASKS PROJECT TITLE: RESEARCHING ON TOYOTA VIOS 2022 2NR-FE ENGINE CONTROL SYSTEM 4 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness Ho Chi Minh City, January 08, 2024 ADVISOR’S EVALUATION SHEET 5 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness Ho Chi Minh City, January 08, 2024 CRITICAL TEACHER’S EVALUATION SHEET 6 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, January 20, 2024 CONFIRMATION OF COMPLETION OF GRADUATION THESIS Ho Chi Minh City, January 20, 2024 7 ACKNOWLEDGEMENT Our team would like to thank Ho Chi Minh City University of Technology and Education for giving us the opportunity to do the graduation thesis majoring automotive engineering and technology with topic “Researching on ignition, fuel injection system and sensor of Toyota Vios 2021 2NR-FE engine”. This thesis could not have been completed without the generous help and assistance from our advisor, teachers, and peers.

First of all, we would like to express our sincere gratitude to our advisor, Mr. Chau Quang Hai for their invaluable guidance and support throughout the research process. We also wish to thank the Engine Workshop, HCMUTE for facility supporting, as well as the Workshop for providing us the best conditions to accomplish our graduation project. Secondly, we would like to express our sincere thanks to the leadership of Faculty for High Quality Training and the teachers of automotive engineering and technology major for creating favorable conditions for the team to complete this thesis.

Finally, we feel appreciated for being supported by our peers, and family who have not only helped us immensely in completing this thesis, but also for our unwavering moral support. In the process of making the graduation thesis, due to limited experience and qualifications as well as limited implementation time, errors are inevitable. Our team is looking forward to receiving your comments to improve the thesis. Best regards, Ho Chi Minh City, 2024 THE GRADUATION THESIS’S AUTHOR TEAM 8 ABSTRACT Vietnam is a developing country with a huge potentiality to improvement of transportation.

In the present situation, automobile and the knowledge about automotive industry play a crucial role in developing economic activity and the wealthy of one country. This project presents a comprehensive overview of Toyota Vios 2022 engine control system. It explores various components and data sources used to collect information about the automobile and its surrounding working environment. Additionally, the project discusses different kind of systems and components belong to each mentioned system, as well as system inspection; including structure, working principle, connection between systems and failure detection.

Furthermore, the repairing method of each component in the employed engine model is examined, focusing on the most efficient solution to solve the problem and prevent it from occurring again. The paper concludes with an explanation on the challenges and future directions in vehicle engine analysis and repairing vehicle, highlighting the potential for advancements in sensor technology, engine control to further improve the power of automobile. 9 PREFACE After studying two modules of the propulsion industry: principles of internal combustion engines, structure and calculation of internal combustion engines and a number of other workshop practice subjects (engine 1, engine 2), students were assigned the task of doing a graduation project on researching and exploiting the ignition system of the Toyota Vios 2022 engine.