Tổng quan về hệ thống điều khiển động cơ 1NZ-FE

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



SVTH: DƯƠNG ĐỒNG QUANG



EFI (phun xăng điện tử)

ESA (đánh lửa sớm điện tử)

ISC (điều khiển tốc độ khơng tải)



Hệ thống điều

khiển động cơ



Chức năng chẩn đốn

Chức năng an tồn

Chức năng dự phòng

Các hệ thống điều khiển khác



2.3.3 Kết cấu của hệ thống điều khiển động cơ 1NZ-FE



TÍN HIỆU VÀO



BỘ PHẬN CHẤP HÀNH



Tín hiệu G, Ne

Lưu lượng gió

(MAP)

Nhiệt độ nước làm mát



ECU



Hệ thống nhiên liệu



Hệ thống đánh lửa



Nhiệt độ khí nạp

Vị trí bướm ga



Điều khiển cầm chừng

Tín hiệu khởi động

Cảm biến oxy



Hệ thống chẩn đốn



Điện áp accu

Các cảm biến khác



Hình 2.7. Tổng quan sơ đồ cấu trúc điều khiển



10



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



SVTH: DƯƠNG ĐỒNG QUANG



4

3

2

1



#4



OCV-



#3

#2



OCV+



SIL



+B



Van VVT



WFSE



#1



FC



Kim phun



TC



W



PS



E2



Công tắc áp suất

dầu trợ lực lái



THW



TACH

KNK



CB nhiệt độ nước



CF



CB kích nổ



FAN



PRG



NE-



Van EVAP



2



SPD



3



VTA



1



VC



NE+

CB vò trí trục khuỷu



STP



ACMG



G2+



CB vò trí bướm ga



2



1



CB vò trí trục cam



HTL2



RSD



ACI



Van ISC



THR



3



1

5



Bộ đo gió

kiểu dây nhiệt



4

2

3



THA

EVG

VG



KNK

STA



ALT



EC



OXL2



PS



SPD



Đồng hồ táp lô



STP



CT đèn phanh



ALT



Máy phát



STA



Tín hiệu đề



CF



Relay quạt 1



FAN



Relay quạt 2



OXL1

4

2



CB Ôxy 1



3

1



OXL1

HTL1

HTL1



VG



EVG



E03

4

2



3

1



CB Ôxy 2



OXL2

HTL2



E1



+B

#1

5



3



M



1



2



Bơm xăng



Relay bơm



#3

#4



15A EFI

5



2



1



BATT



RSD

E02



Bô bin và

IC đánh lửa



HP

THR

ACMG

ACI



HT điều hòa

không khí



E2

WFSE



IGT3



THA



IGT4



VTA



TACH



IGF



TC

SIL



Đồng hồ táp lô



PRG

HP

OCV-



E01



NE+



Hộp ECU



W

Đèn báo lỗi



13

7



15A EFI

NE-



EC

E03

E02

E01



Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe Toyota Vios

(Động cơ 1NZ - SFI)

11



Giắc

DLC3



16



OCV+

G2+



Relay EFI



IG2



VC



IGT2 THW

#2



FC



3



IGT1



IGT1

IGT2

IGT3

IGT4

IGF



9

15

5

1



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



SVTH: DƯƠNG ĐỒNG QUANG



Chương 3: NGHIÊN CỨU – KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN

ĐỘNG CƠ 1NZ-FE

3.1. Hệ thống các cảm biến

3.1.1 Cảm biến áp suất trên đường ống nạp

3.1.1.1 Cấu tạo và ngun lý hoạt động

 Cấu tạo

Cảm biến bao gồm một chip Silic kết hợp với buồng chân khơng và một con

IC. Một mặt của màng silic bố trí tiếp xúc với độ chân khơng trong đường ống nạp

và mặt khác của nó bố trí ở trong buồng chân khơng được duy trì một áp thấp cố

định trước nằm trong cảm biến.



Hình 3.1: Cấu tạo cảm biến MAP.

 Hoạt động



Ngun lý đo của cảm biến là dựa vào độ chênh lệch áp suất trong buồng chân

khơng của cảm biến và áp suất trong đường ống nạp. Khi áp suất trong đường ống

nạp thay đổi sẽ làm cho hình dạng của màng silic thay đổi theo và trị số điện trở của

nó sẽ thay đổi. Sự dao động của tín hiệu điện trở này sẽ được chuyển thành một tín

hiệu điện áp gửi đến ECU động cơ ở cực PIM.



Hình 3.2: Sơ đồ ngun lý cảm biến MAP.



12



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



SVTH: DƯƠNG ĐỒNG QUANG



Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp và áp suất đường ống nạp của

cảm biến MAP.



Hình 3.4: Sơ đồ mạch điện cảm biến MAP.

3.1.1.2 Kiểm tra

 Vị trí cảm biến



Cảm biến MAP được lắp trên đường ống nạp của động cơ



Hình 3.5: Hình dáng và vị trí cảm biến MAP.



13



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



SVTH: DƯƠNG ĐỒNG QUANG



 Qui trình kiểm tra

• Kiểm tra điện áp nguồn cấp cho cảm biến



Bước 1: Tắt khóa điện OFF.

Bước 2: Tháo giắc nối cảm biến MAP.

Bước 3: Bật khóa điện sang vị trí ON.

Bước 4: Dùng Vơn kế đo điện áp giữa cực VC và E2 trên giắc cảm biến MAP.

Điện áp chuẩn: 4.5 ÷ 5.5V.



Hình 3.6: Kiểm tra điện áp nguồn cấp cho cảm biến

• Kiểm tra điện áp ra của cảm biến MAP



Bước 1: Nối lại giắc cảm biến.

Bước 2: Tháo ống chân khơng ra khỏi đường ống nạp.



Hình 3.7: Tháo ống chân khơng ra khỏi đường ống nạp.

Bước 3: Bật khóa điện sang vị trí ON.

Bước 4: Dùng Vơn kế đo và ghi lại điện áp giữa chân PIM – E2 của cảm biến

MAP dưới áp suất khí quyển.

Điện áp chuẩn: 3.3V ÷ 3.9V.



14



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



SVTH: DƯƠNG ĐỒNG QUANG



Hình 3.8: Kiểm tra điện áp ra cảm biến.

Bước 5: Dùng bơm chân khơng cầm tay tạo chân khơng cho cảm biến MAP

theo cấp số cộng từ 100mmHg đến khi độ chân khơng đạt đến 500mmHg.

• Điện áp chuẩn:



Độ chân khơng(mmHg)



100



200



300



400



500



Điện áp (V)



0,3 – 0,5



0,7 – 0,9



1,1 – 1,3



1,5 – 1,7



1,9 – 2,1



3.1.2 Cảm biến vị trí trục cam G2

Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín hiệu G2 có 4

răng. Khi trục cam quay, khe hở khơng khí giữa các vấu nhơ ra trên trục cam và cảm

biến này sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở tạo ra một điện áp trong cuộn nhận tín hiệu

được gắn vào cảm biến này, sinh ra tín hiệu G2. Tín hiệu G2 này được chuyển đi

như một thơng tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động cơ, kết hợp nó với tín

hiệu NE từ cảm biến vị trí của trục khuỷu để xác định điểm chết trên kỳ nén của mỗi

xi lanh để đánh lửa và phát hiện góc quay của trục khuỷu. ECU động cơ dùng thơng

tin này để xác định thời gian phun và thời điểm đánh lửa.



15



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



SVTH: DƯƠNG ĐỒNG QUANG



Hình 3.9: Cảm biến vị trí trục cam.

3.1.3 Cảm biến vị trí trục khuỷu

3.1.3.1 Chức năng, cấu tạo và ngun lý hoạt động

 Chức năng



Cảm biến vị trí trục khuỷu tạo ra tín hiệu NE, ECU dựa vào tín hiệu NE để tính

tốn góc đánh lửa và lượng phun nhiên liệu tối ưu cho từng xylanh.

 Cấu tạo và ngun lý hoạt động



Cảm biến bao gồm một cuộn dây nhận tín hiệu, một nam châm vĩnh cửu, một

roto (32 răng nhỏ và 1 răng lớn) tạo tín hiệu. Roto cảm biến được gắn ở đầu trục

khuỷu.

Khi trục khuỷu quay khe hở khơng khí giữa các răng trên roto tín hiệu và cảm

biến trục khuỷu sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở tạo ra điện áp trong cuộn nhận tín

hiệu được gắn vào cảm biến này sinh ra tín hiệu NE.

Roto tạo tín hiệu kích hoạt cuộn nhận tín hiệu 33 lần trong mỗi vòng quay

trục khuỷu. Từ tín hiệu này, ECU nhận biết tốc độ động cơ cũng như sự thay đổi

từng 10° một của góc quay trục khuỷu.



16



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



SVTH: DƯƠNG ĐỒNG QUANG



Hình 3.10

cảm biến

trục



Cấu tạo

vị trí

khuỷu.



Hình 3.11: Dạng sóng tín hiệu NE



Hình 3.12: Sơ đồ mạch cảm biến vị trí trục khuỷu

3.1.3.2 Kiểm tra

 Vị trí cảm biến



17



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



SVTH: DƯƠNG ĐỒNG QUANG



Cảm biến vị trí trục khuỷu được bố trí gần puly đầu trục khuỷu.



Hình 3.13: Hình dáng và vị trí cảm biến vị trí trục khuỷu.

 Qui trình kiểm tra

• Kiểm tra điện trở cảm biến



Bước 1: Bật khóa điện sang vị trí ON.

Bước 2: Tháo giắc cảm biến.

Bước 3: Dùng Ohm kế đo điện trở giữa 2 cực cảm biến như hình vẽ rồi so sánh

với bảng giá trị sau

Điều kiện



Điện trở (Ω)



Động cơ lạnh (-10 ÷ 50°C)



985 ÷ 1600



Động cơ nóng (50 ÷ 100°C)



1265 ÷ 1890



Hình 3.14: Kiểm tra điện trở cảm biến vị trí trục khuỷu.

• Kiểm tra khe hở khơng khí của roto cảm biến và lõi thép từ



18



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



SVTH: DƯƠNG ĐỒNG QUANG



Bước 1: Tháo nắp đậy puly đầu trục khuỷu.

Bước 2: Dùng bộ lá cỡ đo khơng nhiễm từ (đồng hoặc nhựa) đo khe hở giữa

roto tạo tín hiệu và chỗ nhơ ra của cuộn dây.

Giá trị tiêu chuẩn khe hở là: 0.2-0.4mm.

• Kiểm tra dạng xung của tín hiệu



Bước 1: Nối các dây cáp của động cơ tới Accu.

Bước 2: Nối đầu kết nối của máy chẩn đốn OBDII tới giắc chẩn đốn trên

động cơ.

Bước 3: Khởi động động cơ và điều chỉnh máy chẩn đốn OBDII ở chế độ đo

xung.

Bước 4: Dạng xung được thể hiện như trên hình vẽ.



Hình 3.15: Dạng xung tín hiệu NE.



3.1.4 Cảm biến vị trí bướm ga

3.1.4.1 Chức năng, cấu tạo và ngun lý hoạt động

 Chức năng



Cảm biến vị trí bướm ga xác định góc mở bướm ga.

 Cấu tạo và ngun lý hoạt động



Cảm biến bao gồm một con trượt, một điện trở và các tiếp điểm cho tín hiệu

VTA được cung cấp tại các đầu của mỗi tiếp điểm.



19



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



SVTH: DƯƠNG ĐỒNG QUANG



Một điện áp khơng đổi 5V được cấp cho cực VC từ ECU động cơ. Khi tiếp

điểm trượt dọc theo điện trở tương ứng với góc mở bướm ga thì làm cho điện trở

thay đổi dẫn đến điện áp ra thay đổi theo. Điện áp này được đưa đến chân VTA của

ECU động cơ.



Hình 3.16: Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga.



Hình 3.17: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp và độ mở bướm ga.



20