HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE TOYOTA VIOS 2010

Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu

Nhiệm vụ hệ thống đánh lửa

Hệ thống đánh lửa chuyển đổi dòng điện một chiều với điện áp thấp (6V, 12V hoặc 24V) thành các xung điện cao thế (12000-40000V) để tạo ra tia lửa, đốt cháy hỗn hợp khí trong các xi lanh của động cơ Quá trình này diễn ra vào những thời điểm thích hợp, tương ứng với trình tự hoạt động của các xi lanh và chế độ làm việc của động cơ.

Phân loại hệ thống đánh lửa

Cấu trúc hệ thống đánh lửa được nhận dạng thông qua các đặc điểm sau

- Theo nguồn điện sử dụng, hệ thống đánh lửa được phân biệt thành : Hệ thống đánh lửa bằng ắc quy và hệ thống đánh lửa bằng ma-nhê- tô

- Theo dạng năng lượng tích lũy trong hệ thống, hệ thống đánh lửa phân biệt thành: Hệ thống đánh lửa điện cảm và hệ thống đánh lửa điện dung

Hệ thống đánh lửa được phân loại theo thiết bị điều khiển quá trình đánh lửa thành ba loại chính: hệ thống đánh lửa thường, hệ thống đánh lửa bán dẫn và hệ thống đánh lửa điện tử.

Hệ thống đánh lửa điện tử được chia thành hai loại: một loại sử dụng bộ chia điện và một loại không sử dụng bộ chia điện Hiện nay, hệ thống đánh lửa điện dung và đánh lửa ma-nhê-tô ít được áp dụng Với những ưu điểm vượt trội, hệ thống đánh lửa điện tử đã trở thành lựa chọn phổ biến cho động cơ ô tô.

Phân loại theo hệ thống đánh lửa điện tử và quá trình phát triển a) Kiểu đánh lửa bằng vít

Hệ thống đánh lửa ô tô đã xuất hiện từ năm 1974, bao gồm các bộ phận chính như cuộn đánh lửa, dây cao áp, bugi và cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng ly tâm và chân không Trong hệ thống này, dòng sơ cấp và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng cơ học, với dòng sơ cấp của bobin được điều chỉnh để hoạt động ngắt quãng thông qua tiếp điểm của vít lửa.

Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm và chân không có nhiệm vụ điều khiển thời điểm đánh lửa, trong khi bộ chia điện phân phối điện cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi.

Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa điều khiển bằng vít

Trong kiểu đánh lửa này, việc điều chỉnh hoặc thay thế tiếp điểm của vít lửa là rất cần thiết Để giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp, một điện trở phụ được sử dụng, giúp giảm thiểu sự giảm áp của cuộn thứ cấp khi hoạt động ở tốc độ cao.

Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa có tiếp điểm, hoạt động dựa trên vấu cam, nhưng nhược điểm của nó là tiếp điểm dễ bị bám bẩn và muội than theo thời gian, dẫn đến giảm hiệu suất đánh lửa và yêu cầu bảo trì thường xuyên Một giải pháp thay thế là kiểu đánh lửa bán dẫn.

Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn, ra đời vào những năm 1970, được phát triển nhằm khắc phục nhược điểm của hệ thống đánh lửa bằng vít Trong hệ thống này, transistor điều khiển dòng sơ cấp, cho phép nó hoạt động một cách gián đoạn theo tín hiệu điện từ bộ phát tín hiệu.

Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn

Góc đánh lửa có thể được điều khiển bằng cơ học trong các hệ thống đánh lửa sử dụng vít, hoặc áp dụng các cảm biến vị trí như cảm biến quang và cảm biến Hall để cải thiện độ chính xác.

Hệ thống đánh lửa này không cần bảo dưỡng định kỳ, giúp giảm chi phí cho người sử dụng Nó tạo ra tia lửa mạnh ở điện cực, đáp ứng hiệu quả các chế độ làm việc của động cơ và có tuổi thọ cao Kiểu bán dẫn với ESA (Đánh lửa sớm bằng điện tử) là một trong những ưu điểm nổi bật của hệ thống này.

Hệ thống đánh lửa này không sử dụng bộ đánh lửa sớm chân không và li tâm, mà thay vào đó, chức năng ESA của bộ điều khiển điện tử (ECU) sẽ đảm nhiệm việc điều khiển góc đánh lửa sớm.

Hình 1.3: Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA d) Hệ thống đánh lửa trực tiếp

Hệ thống đánh lửa trực tiếp, phát triển từ giữa thập kỷ 80, đã trở thành công nghệ phổ biến trên các loại xe sang trọng và ngày càng được ứng dụng rộng rãi Thay vì sử dụng bộ chia điện truyền thống, hệ thống này sử dụng bobin đơn hoặc đôi để cung cấp điện cao áp trực tiếp cho bugi, mang lại hiệu suất đánh lửa tốt hơn.

Hệ thống đánh lửa trực tiếp có ưu điểm nổi bật là không sử dụng dây cao áp, giúp giảm thiểu mất mát năng lượng, giảm điện dung ký sinh và hạn chế nhiễu vô tuyến trên mạch thứ cấp.

- Công suất và đặc tính động học của động cơ ô tô được cải thiện rõ rệt

- Có khả năng điều khiển chống kích nổ cho động cơ

- It hư hỏng, có tuổi thọ cao và không cần bảo dưỡng

- Động cơ khởi động dễ dàng, cầm chừng êm dịu, tiết kiệm nhiên liệu và giảm độc hại khí thải.

Yêu cầu của hệ thống đánh lửa

Một hệ thống đánh lửa tốt phải thoả mãn các yêu cầu sau:

Hệ thống đánh lửa cần tạo ra dòng thứ cấp đủ mạnh để đảm bảo phóng điện qua khe hở bugi trong mọi chế độ hoạt động 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 độ tin cậy làm việc của động cơ

- Kết cấu đơn giản, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ

Mục tiêu của đề tài

- Tìm hiểu nắm vững nguyên lý làm việc và từ đó thấy được ưu nhược điểm của hệ thống đánh lửa trong các động cơ đốt trong

- Thấy được tầm quan trọng trong việc đánh lửa trực tiếp điều khiển bằng điện tử trên các loại xe hơi mới hiện nay

- Tìm hiển và nắm vững nguyên lý hoạt động của các cảm biến sử dụng trong hệ thống đánh lửa trên động cơ 1NZ-FE

- Có thể chẩn đoán một cách chính xác và nhanh chóng các hư hỏng trong hệ thống đánh lửa của động cơ.

CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE TOYOTA VIOS 2010

Hệ thống đánh lửa trực tiếp

Hệ thống đánh lửa trên động cơ 1NZ-FE của xe Toyota Vios sử dụng bobin đơn hoặc đôi thay vì bộ chia điện, cung cấp điện cao áp trực tiếp cho bugi Thời điểm đánh lửa được điều khiển bởi ESA của ECU động cơ, giúp hệ thống này trở thành lựa chọn phổ biến trong các động cơ hiện đại.

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp

Nguyên lý làm việc

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa trực tiếp

- Cảm biến vị trí trục khuỷu: Phát hiện góc quay trục khuỷu ( tốc độ động cơ)

- Cảm biến vị trí của trục cam: Nhận biết xy lanh, kỳ và theo dõi định thời của trục cam

- Cảm biến kích nổ: Phát hiện tiếng gõ của động cơ

- Cảm biến vị trí bướm ga : Phát hiện góc mở của bướm ga

- Cảm biến lưu lượng khí nạp: Phát hiện lượng không khí nạp

- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát: Phát hiện nhiệt độ nước làm mát động cơ

- Bobin và IC đánh lửa: Đóng và ngắt dòng điện trong cuộn sơ cấp vào thời điểm tối ưu Gửi các tín hiệu IGT đến các ECU động cơ

ECU động cơ phát tín hiệu IGT dựa trên thông tin từ các cảm biến khác nhau và truyền tín hiệu này đến bobin có IC đánh lửa.

- Bugi : Phát ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp hòa khí

Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp (ĐLTT), bộ chia điện đã được loại bỏ Thay vào đó, hệ thống này sử dụng một bobin để cung cấp điện năng cho từng xi-lanh một cách hiệu quả hơn.

Hệ thống IC đánh lửa độc lập cho mỗi xy-lanh giúp giảm tổn thất năng lượng và tăng độ bền nhờ không sử dụng bộ chia điện hoặc dây cao áp Điều này cũng hạn chế nhiễu điện từ do không có tiếp điểm trong khu vực cao áp Chức năng điều khiển thời điểm đánh lửa được thực hiện qua ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử), với ECU của động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến và tính toán thời điểm đánh lửa Thời điểm này được điều chỉnh liên tục dựa trên điều kiện vận hành của động cơ, sử dụng bản đồ ESA lưu trong máy tính So với hệ thống đánh lửa cơ học truyền thống, ESA mang lại độ chính xác cao hơn và không cần điều chỉnh lại thời điểm đánh lửa, từ đó cải thiện tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất phát ra.

Thiết bị đánh lửa hiện đại bao gồm IC đánh lửa và bobin kết hợp thành một cụm, cho phép kết nối trực tiếp bobin với từng bugi của từng xy lanh Việc này rút ngắn khoảng cách dẫn điện cao áp, giảm thiểu tổn thất điện áp và nhiễu điện từ, từ đó nâng cao độ tin cậy của hệ thống đánh lửa.

Hình 2.3: Mạch điều khiển và bô bin kết hợp với IC đánh lửa

Các bộ phận chính của hệ thống đánh lửa trên xe toyota vios 2010 10

Cảm biến lưu lượng khí nạp có thiết kế gọn nhẹ, cho phép không khí đi qua khu vực phát hiện một cách hiệu quả Với dây nóng và nhiệt điện trở được tích hợp, cảm biến này trực tiếp đo khối lượng không khí nạp, nâng cao độ chính xác phát hiện mà không gây cản trở cho dòng khí Hơn nữa, do không sử dụng các cơ cấu phức tạp, dụng cụ này sở hữu độ bền vượt trội.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy là khi dòng điện chạy qua dây sấy, nó sẽ làm nóng dây Không khí xung quanh dây sấy làm nguội dây tương ứng với khối lượng không khí nạp Bằng cách điều chỉnh dòng điện để duy trì nhiệt độ không đổi của dây sấy, dòng điện này sẽ tỷ lệ thuận với khối lượng không khí nạp Khối lượng không khí nạp sau đó có thể được đo bằng cách phát hiện dòng điện, và trong trường hợp này, dòng điện sẽ được chuyển đổi thành điện áp trước khi được truyền đến ECU động cơ từ cực VG.

Hình 2.4: Cấu tạo của cảm biến lưu lượng khí nạp b) Sơ đồ mạch điện

Trong cảm biến lưu lượng khí nạp, một dây sấy được tích hợp vào mạch cầu, nơi mà điện thế tại hai điểm A và B là bằng nhau Điều này xảy ra khi tích của điện trở theo đường chéo là tương đương, cụ thể là ([Ra+R3]*R1=Rh*R2).

Khi dây sấy Rh được làm mát bằng không khí nạp, điện trở của nó tăng lên, tạo ra độ chênh lệch điện thế giữa các điểm A và B Bộ khuyếch đại phát hiện chênh lệch này và tăng điện áp trong mạch, dẫn đến dòng điện qua dây sấy Rh tăng lên, làm tăng nhiệt độ của dây Quá trình này tiếp tục cho đến khi điện thế ở các điểm A và B trở nên bằng nhau Nhờ vào đặc tính của mạch cầu, cảm biến lưu lượng khí nạp có khả năng đo khối lượng không khí nạp thông qua việc phát hiện điện áp tại điểm B.

Hình 2.5: Sơ đồ mạch điện của cảm biến lưu lượng khí nạp c) Vị trí lắp đặt

Cảm biến lưu lượng khí nạp được gắn trên đường ống dẫn không khí từ lọc gió đến bộ phận điều khiển bướm ga

Hình 2.6: Vị trí lắp đặt của cảm biến lưu lượng khí nạp d) Các triệu chứng hư hỏng thường gặp

Khi cảm biến lưu lượng khí nạp bị hư hỏng, đèn CHECK ENGINE sẽ sáng hoặc nhấp nháy, gây ra tình trạng động cơ hoạt động không êm, không đều hoặc thậm chí không khởi động được Hệ quả là công suất động cơ giảm, xe tiêu tốn nhiên liệu nhiều hơn và có thể dẫn đến hiện tượng chết máy.

2.3.2 Cảm biến vị trí trục khuỷu a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cảm biến bao gồm ba bộ phận chính: cuộn cảm ứng, nam châm vĩnh cửu và rotor, với rotor được thiết kế để khép mạch từ với số răng phù hợp với từng loại động cơ.

Cảm biến trục khuỷu bao gồm đĩa tạo tín hiệu NE gắn liền với puly trục khuỷu, có 36 răng nhưng thiếu 2 răng để xác định góc quay và góc đánh lửa sớm của động cơ Khi đĩa quay, khe hở không khí giữa các răng và cuộn nhận tín hiệu NE thay đổi, từ đó tạo ra tín hiệu NE.

ECU xác định thời gian phun và góc đánh lửa sớm dựa vào tín hiệu từ cảm biến Khi răng di chuyển xa khỏi cực nam châm, khe hở không khí lớn hơn, dẫn đến từ trở cao và từ trường yếu Ngược lại, khi khe hở nhỏ, từ trường mạnh hơn, tạo ra nhiều đường sức từ cắt qua cuộn dây, từ đó sinh ra dòng điện xoay chiều lớn hơn.

Hình 2.8: Kết cấu và sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu

1 Cuộn dây, 2 Thân cảm biến, 3 Lớp cách điện, 4 Giắc cắm, 5 Rôto tín hiệu 6 Cuộn dây cảm biến vị trí trục cam

Tín hiệu sinh ra từ vị trí của răng được ECU đọc để xác định vị trí trục khuỷu và tốc độ động cơ Tín hiệu NE cho phép nhận biết tốc độ động cơ và góc quay trục khuỷu tại vị trí răng thiếu của đĩa tạo tín hiệu, nhưng không xác định được điểm chết trên của kỳ nén hay kỳ thải Vị trí lắp đặt của cảm biến trục khuỷu cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.

Cảm biến vị trí trục khuỷu thường lắp ở vị trí gần pu-ly trục khuỷu, phía trên bánh đà hoặc phía trên trục khuỷu

Hình 2.9: Vị trí lắp đặt của cảm biến trục khuỷu c) Các triệu chứng hư hỏng thường gặp của cảm biến trục khuỷu

Khi cảm biến bị hỏng, động cơ có thể gặp khó khăn trong việc khởi động, đặc biệt là khi máy nguội Tình trạng này dẫn đến tốc độ cầm chừng không ổn định, rung lắc do đánh lửa sai, tiêu hao nhiên liệu và khả năng tăng tốc không đồng đều.

Nguyên nhân chủ yếu cảm biến trục khuỷu thường bị hư hỏng là do ngắn mạch

2.3.3 Cảm biến vị trí trục cam

Cảm biến vị trí trục cam (Camshaft Position Sensor) là thành phần quan trọng trong hệ thống điều khiển động cơ, giúp ECU xác định điểm chết trên của máy số 1 và vị trí trục cam Tín hiệu từ cảm biến này cho phép ECU điều chỉnh thời điểm đánh lửa cho động cơ xăng và thời điểm phun nhiên liệu cho động cơ phun dầu điện tử Common rail một cách chính xác Đối với các động cơ hiện đại, cảm biến trục cam còn giám sát hoạt động của hệ thống điều khiển trục cam biến thiên, đảm bảo rằng hệ thống này hoạt động đúng theo tín hiệu từ ECU.

Bởi những bộ phận chính là một phần tử Hall đặt ở đầu cảm biến, một nam châm vĩnh cửu và một IC tổ hợp nằm trong cảm biến

Hình 2.10: Cấu tạo vị trí trục cam (dạng hall) b) Nguyên lí hoạt động của cảm biến vị trí trục cam

Khi trục khuỷu quay, dây cam dẫn động làm trục cam quay theo, trên trục cam có vành tạo xung với các vấu cực quét qua đầu cảm biến Các vấu cực này khép kín mạch từ, tạo ra xung tín hiệu gửi về ECU, giúp ECU nhận biết điểm chết trên của xi lanh số 1 hoặc các máy khác.

Số lượng vấu cực trên vành tạo xung của trục cam khác nhau tùy theo mỗi động cơ c) Vị trí của cảm biến vị trí trục cam

Trên nắp giàn cò hoặc gang bên cạnh nắp giàn cò

Hình 2.11: Vị trí lắp đặt cảm biến trục cam d) Các hư hỏng thường gặp của cảm biến vị trí trục cam

- Chỉnh sai khe hở từ (với loại cảm biến nằm trong Delco)

- Dây tín hiệu chạm dương, chạm mát

- Gãy răng tạo tín hiệu trên vành răng do dùng tua vít bẩy

- Hư hộp ECU nên báo lỗi cảm biến trục cam

2.3.4 Cảm biến oxy a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Cảm biến oxy được lắp đặt trên đường ống thải để đo nồng độ oxy trong khí thải, từ đó xác định tỷ lệ nhiên liệu và không khí trong buồng đốt của động cơ Điều này giúp ECU điều chỉnh tỷ lệ không khí/nhiên liệu cho phù hợp với tỷ lệ hòa khí lý thuyết Động cơ 1NZ-FE sử dụng hai cảm biến oxy 3 chân loại Ziconium gần buồng đốt để thực hiện chức năng này.

Hình 2.12: Cấu tạo cảm biến oxy

Cảm biến oxy được chế tạo từ Zicinium dioxide (ZrO2), có khả năng hấp thụ ion âm, hoạt động như một pin điện với điện động phụ thuộc vào nồng độ oxy trong khí thải Mặt trong của ZrO2 tiếp xúc với không khí, trong khi mặt ngoài tiếp xúc với oxy trong khí thải, được bọc bởi lớp platin mỏng Ở nhiệt độ cao (400°C trở lên), phần tử zirconi tạo ra điện áp do chênh lệch nồng độ oxy Để cảm biến hoạt động nhanh chóng, một điện trở dây sấy được lắp đặt bên trong lớp zirconi, được cấp nguồn và điều khiển bởi ECU Platin cũng đóng vai trò là chất xúc tác, tăng cường phản ứng hóa học giữa oxy và cacbon monoxit (CO), giúp giảm lượng oxy và nâng cao độ nhạy của cảm biến.

Khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu nghèo, nồng độ oxy giữa bên trong và bên ngoài phần tử zirconi chỉ chênh lệch nhỏ, dẫn đến điện áp thấp (0,1÷0,4V) Ngược lại, trong hỗn hợp không khí - nhiên liệu giàu, nồng độ oxy chênh lệch lớn, tạo ra điện áp cao hơn (0,6÷1 V) Tín hiệu điện áp này được gửi đến ECU, qua mạch so sánh, nếu lớn hơn 0,45 V thì được coi là hòa khí giàu, còn nếu nhỏ hơn thì là hòa khí nghèo Dựa trên tín hiệu OX này, ECU điều chỉnh lượng phun nhiên liệu để duy trì tỷ lệ không khí - nhiên liệu ở mức lý thuyết.

Hình 2.13: Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy b) Vị trí của cảm biến Oxy

Các cơ cấu chấp hành

Bobin tạo ra điện áp cao cần thiết để phóng tia hồ quang giữa hai điện cực của bugi Cuộn sơ cấp và thứ cấp được quấn quanh một lõi, với số vòng của cuộn thứ cấp nhiều hơn cuộn sơ cấp tùy thuộc vào loại động cơ Một đầu của cuộn sơ cấp kết nối với IC đánh lửa, trong khi đầu còn lại của cuộn thứ cấp được nối với bugi Các đầu còn lại của các cuộn được kết nối với ắc quy.

Khi động cơ hoạt động, dòng điện từ ắc quy được truyền qua IC đánh lửa vào cuộn sơ cấp, đồng bộ với thời điểm đánh lửa IGT do ECU động cơ điều khiển Điều này tạo ra các đường sức từ xung quanh cuộn dây có lõi ở trung tâm.

Hình 2.29: Hoạt động của bobin đánh lửa

Khi động cơ hoạt động, IC đánh lửa ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp theo tín hiệu IGT từ ECU, dẫn đến sự giảm đột ngột từ thông Điều này tạo ra một sức điện động ngược chiều khoảng 500 V trong cuộn sơ cấp và khoảng 30 kV trong cuộn thứ cấp do hiệu ứng tự cảm và cảm ứng tương hỗ Sức điện động này kích hoạt bugi phát ra tia lửa, với điện thế thứ cấp tỷ lệ thuận với dòng sơ cấp và tốc độ ngắt dòng.

IC đánh lửa điều khiển chính xác sự ngắt dòng sơ cấp vào cuộn bobin theo tín hiệu đánh lửa (IGT) từ ECU động cơ Khi tín hiệu IGT chuyển từ ngắt sang dẫn, IC bắt đầu cho dòng điện vào cuộn sơ cấp và truyền tín hiệu khẳng định (IGF) cho ECU tương ứng với cường độ dòng điện Tín hiệu IGF được phát ra khi dòng sơ cấp đạt trị số IF1 và khi vượt quá IF2, hệ thống xác nhận rằng dòng cần thiết đã chạy qua và gửi tín hiệu IGF trở về điện thế ban đầu Dạng sóng của tín hiệu IGF khác nhau tùy theo kiểu động cơ Nếu ECU không nhận được tín hiệu IGF, nó sẽ phát hiện sự cố trong hệ thống đánh lửa, ngừng phun nhiên liệu và ghi lại lỗi trong chức năng chẩn đoán Tuy nhiên, ECU không thể phát hiện sai sót trong mạch thứ cấp vì chỉ kiểm soát mạch sơ cấp để nhận tín hiệu IGF.

Hình 2.30: Các điều khiển của IC đánh lửa

Khi dòng sơ cấp đạt đến một trị số đã định, IC đánh lửa sẽ khống chế cường độ cực đại bằng cách điều chỉnh dòng

Hình 2.31: Các điều khiển IC đánh lửa

Để tối ưu hóa hiệu suất động cơ, việc điều chỉnh góc ngậm tiếp điểm là rất quan trọng Khi tốc độ động cơ tăng, cần giảm quãng thời gian tồn tại của dòng sơ cấp (góc đóng) để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

Khi IGT chuyển từ chế độ dẫn sang chế độ ngắt, IC đánh lửa sẽ ngắt dòng sơ cấp Khi dòng sơ cấp bị ngắt, điện thế hàng trăm vôn được sinh ra trong cuộn sơ cấp và hàng chục ngàn vôn được tạo ra trong cuộn thứ cấp, dẫn đến việc bugi phóng tia lửa.

2.4.3 Bugi Điện thế cao trong cuộn thứ cấp làm phát sinh ra tia lửa giữa điện cực trung tâm và điện cực nối mát của bugi để đốt cháy hỗn hợp hòa khí đã được nén trong xy lanh

Sự bốc cháy của hỗn hợp hòa khí do tia lửa từ bugi không xảy ra ngay lập tức, mà diễn ra qua một quá trình Tia lửa di chuyển từ điện cực trung tâm đến điện cực nối mát, kích hoạt hỗn hợp hòa khí dọc theo đường đi của nó Kết quả là phản ứng hóa học oxy hóa diễn ra, tạo ra nhiệt và hình thành "nhân ngọn lửa".

Cứ như thế nhiệt của nhân ngọn lửa được mở rộng ra trong một quá trình lan truyền ngọn lửa để đốt cháy hỗn hợp hòa khí

Hình 2.33: Cơ cấu đánh lửa

Các yếu tố sau đây có ảnh hưởng đến hiệu quả đánh lửa của bugi:

• Hình dáng điện cực và đặc tính phóng điện

Các điện cực tròn thường khó phóng điện, trong khi điện cực vuông hoặc nhọn lại dễ phóng điện hơn Qua thời gian sử dụng, các điện cực sẽ bị mòn và trở nên tròn, dẫn đến khó khăn trong việc phóng điện Mặc dù bugi với điện cực mảnh dễ phóng điện, nhưng chúng cũng nhanh mòn và có tuổi thọ ngắn Để khắc phục vấn đề này, một số bugi được trang bị điện cực hàn đắp bằng platin hoặc iridium nhằm tăng cường độ bền và chống mòn.

Hình 2.34: Đặc tính đánh lửa

Đối với xe Toyota Vios 2010 sử dụng động cơ 1NZ-FE, khe hở điện cực yêu cầu cho bugi cũ là tối đa 1.1mm, trong khi đó bugi mới cần có khe hở từ 0.7 đến 0.8mm.

Sơ đồ mạch điện

Hình 2.35: Sơ đồ mạch điện đánh lửa của xe vios

Khi bật khóa điện ở vị trí IG, dòng điện sẽ từ cầu chì BAT đi vào khóa điện, sau đó tiếp tục đến chân IG, đi qua cuộn dây rơle và cuối cùng vào mát.

Khi rơ le đóng thì dòng điện đi từ cầu chì BAT qua hai chân 3 5 của rơ le đi đến chân +B của từng bobin

ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến đánh lửa và xuất tín hiệu IGT đến bobin Bobin sẽ thực hiện quá trình đánh lửa, sau đó gửi tín hiệu IGF trở lại ECU để xác nhận rằng bobin đã thực hiện đánh lửa thành công.

QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE TOYOTA VIOS 2010

Quy trình kiểm tra

Stt Kiểm tra Tiến hành Hình vẽ Bảo dưỡng

Tháo 4 đai ốc đậy quy lát số

-Nối mát kiểm tra buig

Kiểm tra sự xuất hiện của tia lửa khi động cơ khởi động Lưu ý: cần thay cuộn đánh lửa nếu bị va đập và không nên quay động cơ quá 2 giây.

Ngắt 4 giắc nối vòi phun

Tháo 4 bulông cuộn đánh lửa sau đó dùng khẩu 16mm tháo bugi

Kiểm tra điện cực ( dùng mêga ôm kế đo điện trở cách điện )

-Nếu điện trở không đủ tiêu chuẩn hãy làm sạch bugi bằng máy làm sạch rồi đo lại lần nữa

Kiểm tra xen kẽ trong trường hợp không có mê ga ôm kế

-Tăng ga nhanh để được tốc độ 4000v/p trong 5 lần

-Tháo bugi và quan sát kiểm tra buig

Nếu điện cực khô bugi hoạt động đúng chức năng, nếu điện cực ướt thì đi đến bước tiếp theo Kiểm tra phần ren bugi

Nếu có hư hỏng hãy thay thế

Kiểm tra khe hở điện cực bằng thước tròn

Nếu khe hở điện cực lớn hơn 1.1mm, cần phải thay thế bugi Lưu ý rằng khe hở điện cực tối đa của bugi cũ là 1.1mm, trong khi bugi mới có khe hở từ 0.7-0.8mm.

Làm sạch các bugi bằng máy làm sạch

Nếu điện cực bị muội bám, hãy làm sạch bằng máy làm sạch và sau đó làm khô Lưu ý áp suất khí cần đạt 588KPA và thời gian làm sạch không quá 20 giây Chỉ sử dụng máy làm sạch bugi khi điện cực đã được loại bỏ dầu; nếu điện cực còn dầu, hãy rửa bằng xăng trước khi đưa vào máy làm sạch.

Kiểm tra cảm biến trục cam bằng ôm kế

-Nếu nhiệt độ cuộn dây từ -10 đến 50˚C thì điện trở cho phép là từ 1630 đến 2470Ω

Khi nhiệt độ cuộn dây đạt từ 50 đến 100˚C, điện trở cho phép nằm trong khoảng 2065 đến 3225Ω Nếu điện trở không đạt tiêu chuẩn, cần thay thế cảm biến trục khuỷu Để kiểm tra cảm biến trục khuỷu, hãy sử dụng ôm kế.

Tương tự như đo cuộn dây trục cam thì từ -10 đến 50˚C thì điện trở cho phép là từ 985 đến 1600Ω Còn từ 50 đến 100˚C thì điện trở cho phép là từ

Bảng 3.1: Quy trình kiểm tra hệ thống đánh lửa trực tiếp

Cách kiểm tra cơ bản trên xe

Hệ thống đánh lửa trên ô tô bao gồm mạch sơ cấp và mạch thứ cấp, với các thành phần chính như ắc quy, cảm biến, mạch điều khiển, modun đánh lửa, bộ chia điện, biến áp, dây cao áp và bugi Mạch sơ cấp tạo ra điện áp cao để kích hoạt bugi đúng thời điểm Nếu có sự cố trong các bộ phận của hệ thống, có thể dẫn đến mất điện ở mạch sơ cấp hoặc thứ cấp, gây ra tình trạng đánh lửa không đúng thời điểm Hậu quả cuối cùng là bugi không phát ra tia lửa hoặc tia lửa yếu, không đủ để đốt cháy hỗn hợp không khí – nhiên liệu trong xilanh động cơ.

3.2.1 Kiểm tra bằng phương pháp cơ bản

Kiểm tra nguồn điện từ ắc quy: Dùng đồng hồ đo vạn năng bật chế độ đo điện áp 1 chiều để đo xem nguồn ắc quy

Kiểm tra bugi là một bước quan trọng trong việc duy trì hiệu suất động cơ Các lỗi thường gặp bao gồm nứt sứ cách điện, kết muội than ở điện cực và thân bugi, cháy, mòn điện cực, và khe hở không đúng giữa các điện cực Nứt sứ hoặc kết muội than có thể dẫn đến việc mất tia lửa điện, trong khi cháy, mòn điện cực và khe hở không chính xác ảnh hưởng đến độ mạnh của tia lửa Nếu phát hiện các lỗi này, cần khắc phục bằng cách thay bugi mới hoặc làm sạch muội than để đảm bảo tia lửa điện hoạt động hiệu quả.

Để kiểm tra bobin, trước tiên tháo bobin và lắp bugi hoạt động tốt vào bobin đã tháo Khởi động máy, nếu bugi đánh lửa bình thường thì bobin và hệ thống đánh lửa hoạt động tốt Ngược lại, nếu bugi không đánh lửa, có thể xác định ban đầu là bobin mất điện hoặc hỏng Tiếp theo, sử dụng đồng hồ đo điện áp ở chân +B của bobin Nếu có điện dương ở chân +B, bobin cần được thay thế Nếu không có điện dương, cần kiểm tra lại mạch sơ cấp để xác định vấn đề.

- Kiểm tra mạch sơ cấp: dựa vào sơ đồ mạch và cẩm nang sửa chữa để tìm vị trí và sử dụng đồng hồ để đo điện áp

3.2.2 Kiểm tra bằng máy chuẩn đoán

Sử dụng máy chuẩn đoán vào danh mục kính hoạt khi đó sẽ hiện ra 4 máy

Để xác định xem bobin có hoạt động tốt hay không, cần kiểm tra hiện tượng của động cơ Nếu động cơ gặp vấn đề, trong khi hệ thống phun nhiên liệu vẫn hoạt động hiệu quả, thì có thể hệ thống đánh lửa đang gặp trục trặc.

Khi một chiếc xe máy số 4 không khởi động được, hiện tượng máy rung giật có thể xảy ra do chưa xác định được máy nào không có lửa Để kiểm tra, ta cần cắm máy chẩn đoán vào, và danh mục kích hoạt 4 máy sẽ được hiển thị Tiếp theo, ta ngắt điện của bobin để tiến hành kiểm tra.

Khi quan sát hiện tượng máy rung giật mạnh hơn, điều này cho thấy rằng bobin và bugi của máy số 1 đang hoạt động bình thường Tương tự, khi ngắt lửa của bobin số 2, hiện tượng này cũng được ghi nhận.

Khi máy số 1 gặp hiện tượng giống như máy số 4, bobin và bugi của máy số 2 và 3 vẫn hoạt động bình thường Tuy nhiên, máy số 4 lại ngắt lửa, gây ra tình trạng rung giật giống như khi không có lửa Điều này cho thấy máy số 4 không có lửa, và cần kiểm tra bugi, bobin, cùng mạch điện sơ cấp của máy này.

3.3 Bảng tóm tắt một số sai hong thường gặp

Nguyên nhân Kiểm tra, sửa chữa

1, Máy khởi động kéo động cơ quay bình thường nhưng không nổ

- Mất điện trên mạch sơ cấp

- Dây nối modun đánh lửa bị hỏng hoặc chạm mát

- Cuộn dây của biến áp đánh lửa bị đứt hoặc chập mạch

- Cảm biến đánh lửa hỏng

- Làm sạch và nối chặt lại

- Kiểm tra biến áp và thay mới nếu hỏng

2, Khi khởi động động cơ có hiện tượng nổ ở ống xả

- Góc đánh lửa sai nhiều

- Cắm sai thứ tự dây cao áp

- Dây cao áp bị lọt điện

- Thay dây cao áp mới nhưng động cơ không nổ được

3, Động cơ chạy nhưng không đều một số xilanh bỏ lửa (không làm việc)

- Biến áp đánh lửa hỏng

- Các mối dây không chặt

- Cơ cấu điều chỉnh tự động góc đánh lửa sớm hỏng

- Làm sạch điều chỉnh khe hở hoặc thay bugi mới

- Làm sạch các dầu nối và nối chặt lại

- Kiểm tra nắp chia điện, con quay chia điện và dây cao áp

- Kiểm tra sửa chữa hoặc thay mới

4, Động cơ chạy nhưng không có hiện tượng nổ ở ống xả

- Góc đánh lửa sớm sai

- Dùng không đúng loại bugi

- Kiểm tra và điều chỉnh lại

- Kiểm tra nắp chia điện, con quay và dây cao áp

- Đánh lửa muộn (góc đánh lửa sớm nhỏ)

- điều chỉnh góc đánh lửa sớm lại

6, Động cơ làm việc yếu

- Góc đánh lửa sai - Điều chỉnh lại

7, Động cơ làm việc gây tiếng gõ

- góc đánh lửa sớm sai

- dùng không đúng loại bugi

- cơ cấu điều chỉnh tự động góc đánh lửa sớm sai

- sửa chữa hoặc thay mới

Bảng 3.2: Một số nguyên nhân sai hỏng

3.4 Bảng một số mã lỗi chuẩn đoán cơ bản

Hạng mục phát hiện Khu vực nghi ngờ

P0010 Mạch bộ chấp hành vị trí trục cam “A”

- Hở hay ngắn mạch trong mạch van điều khiển phân phối trục cam

- Van điều khiển dầu phối khí trục cam

Thời điểm phối khí quá muộn

- Lọc van điều khiển phối khí trục cam

- Cụm bánh răng phối khí trục cam

P0031 Mạch điều khiển bộ sấy của cảm biến oxy thấp (thân máy

- Hở mạch trong bộ sấy cảm biến oxy (cảm biến 1)

- Bộ sấy của cảm biến oxy có sấy (cảm biến 1)

- Role tích hợp (role EFI)

P0032 Mạch điện điều khiển bộ sấy của cảm biến oxy cao

- Hở mạch trong mạch bộ sấy cảm biến oxy có sấy (cảm biến 1)

- Bộ sấy cảm biến oxy có sấy (cảm biến

- Hở mạch trong mạch bộ sấy của cảm biến oxy (cảm biến 2)

Bảng 3.3: Một số mã lỗi chuẩn đoán cơ bản

Bảng một số mã lỗi chuẩn đoán cơ bản