Đồ án Khảo sát hệ thống đánh lửa động cơ 1GR FE trên xe Toyota Landcruiser 2007

1. MỤC ĐÍCH – Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Mục đích - Khảo sát hệ thống đánh lửa giúp tìm hiểu để thấy rõ những sự khác biệt của các loại hệ thống đánh lửa. Đồng thời thấy rõ những ưu nhược điểm của kiểu động cơ đốt cháy cưỡng bức. - Thấy rõ tầm quan trọng của việc đánh lửa đúng thời điểm là cần thiết. - Sự cần thiết thay thế hệ thống đánh lửa điều khiển tiếp điểm kiểu cơ khí bằng hệ thống đánh lửa điều khiển điện tử hiện nay. - Hiểu rõ nguyên lý làm việc của xe khảo sát. - Nắm rõ chẩn đoán hư hỏng của xe khảo sát và những loại xe tương tự. 1.2. Ý nghĩa - Để sinh viên cô đọng lại toàn bộ những kiến thức đã được trang bị. - Cơ hội để sinh viên tự tìm tòi những nguồn tài liệu trên mạng internet, sách báo, tạp chí. Tiếp cận và cập nhật liên tục về những cái mới của ngành công nghiệp ô tô thế giới cũng như Việt Nam. - Giúp sinh viên có thể nắm rõ cách hoạt động, khắc phục sự cố của hệ thống đánh lửa. Tạo thuận lợi khi ra trường tiếp xúc công việc được tốt hơn. 2. GIỚI THIỆU VỀ XE TOYOTA LANDCRUISER 2007
Ra đời vào năm 1951, do nhu cầu sử dụng xe đa dụng quân đội hạng nhẹ, Toyota đã phát triển dòng xe Toyota Jeep là mẫu xe đầu tiên thành công trong cuộc chinh phục chặng thứ 6 đỉnh núi Phú Sĩ. Sau đó 2 năm, với qui mô sản xuất hàng loạt và chiến lược xây dựng hình ảnh công ty trên thị trường nước ngoài, Toyota đã đổi tên dòng xe này thành “Land Cruiser” cho phù hợp với đặc tính chạy đường trường trên toàn cầu của loại xe này (trong tiếng Anh “Land” là đất khô, “Cruiser” mang ý nghĩ như là một con tàu vượt đại dương lớn). Từ năm 1957, Toyota bắt đầu mở rộng phát triển thị trường toàn cầu và lượng xe xuất khẩu tăng mạnh, vượt hơn nửa doanh số bán hàng nội địa tại Nhật Bản. Tiên phong dẫn bước Toyota ra nhập thị trường xe hơi toàn cầu, Land Cruiser đã nhanh chóng thu hút khách hàng bởi sự mạnh mẽ và độ bền bỉ của nó. Cho tới năm 1965, Land Cruiser vẫn là mẫu xe Toyota duy nhất xuất khẩu vào thị trường Mỹ và đã sau đó là mẫu xe bán rất chạy tại thị trường Trung và Nam Mỹ, Châu Phi, Trung Đông và Đông Nam Á. Sự thay đổi và cải tiến mẫu mã từng năm đã củng cố và tăng doanh số xuất khẩu của Toyota. Khi mẫu xe Land Cruiser 100 ra đời vào năm 1998, mẫu xe này nhanh chóng trở thành một trong những chiếc xe hai cầu đáng tin cậy nhất trên thế giới. Tất cả các thế hệ Land Cruiser đều thống nhất những mục tiêu phát triển cơ bản gồm: mục tiêu đầu tiên là luôn luôn vượt trên sự mong đợi của khách hàng toàn cầu về độ tin cậy, sự bền bỉ cũng như khả năng chạy đường trường. Mục tiêu thứ hai là luôn có sự cải tiến, tiến bộ kỹ thuật cùng lúc tăng cường sự hài lòng cho khách hàng. Và sự cam kết cho những mục tiêu này chính là chìa khóa then chốt tạo ra một chiếc xe có thương hiệu mạnh trên trường quốc tế. Hiện nay, doanh số bán ra nước ngoài của loại xe này đã vượt trên 90%, và Land Cruiser đã có mặt tại hầu hết các khu vực trên thế giới. Với sự ra đời của phiên bản Land Cruiser 200 mới, Toyota đảm bảo rằng dòng xe hai cầu này sẽ tiếp tục chinh phục mọi địa hình trên mọi lãnh thổ. Với lịch sử phát triển 57 năm, Land Cruiser là mẫu xe có vòng đời dài nhất của Toyota. Hơn nửa thế kỷ trước, khi lần đầu tiên giới thiệu chiếc Toyota Jeep BJ, ít ai có thể biết rằng mẫu xe này lại có nhiều phiên bản như vậy: phiên bản 70 chạy đường trường, phiên bản Prado sử dụng trong thành phố (tên gọi sau này là phiên bản 120) tới phiên bản 100 wagon và mới đây nhất là phiên bản Land Cruiser 200. - 1951-1960 (Dòng xe BJ): Công năng vượt trội Với kích thước rộng rãi và chắc chắn cho phép chứa được nhiều hàng hóa cùng động cơ mạnh mẽ vượt bậc, dòng xe BJ đáp ứng mọi nhu cầu sử dụng, khẳng định đẳng cấp xe hai cầu đích thực. - 1955-1959 (Phiên bản 20-30): Chinh phục toàn cầu Theo sau dòng xe du lịch 4 chỗ, Land Cruiser bắt đầu mở rộng thị trường ra ngoài Nhật Bản. Phiên bản 20-30 được cải tiến theo chuẩn mực “kiểu dáng mới và thoải mái hơn khi vận hành”. - 1960-1984 (Phiên bản 40): Phát triển vượt bậc và đa dạng Trên nền tảng thiết kế chắc chắn nhờ sự kết hợp cấu trúc khung và thân xe từ phiên bản 20, phiên bản xe 40 tập trung cải tiến hệ thống truyền động với cơ cấu chuyển đổi 2 tốc độ giúp tăng khả năng chuyển đổi từ chế độ 1 cầu sang chế độ hai cầu. - 1967-1980 (Phiên bản 55): Ra mắt xe station wagon đầu tiên Kiểu dáng độc đáo của phiên bản này tạo một hình ảnh sang trọng và lịch lãm. Mặc dù thân xe có kích thước lớn hơn hẳn nhưng khả năng vận hành của Land Cruiser vẫn không kém phần thoải mái như dòng xe du lịch hạng nhỏ. Thiết kế của phiên bản này không chỉ tập trung vào sự tiện dụng mà còn thích hợp cho nhu cầu đi lại cá nhân và cả các chuyến đi du lịch. - 1980-1989 (Phiên bản 60): Lựa chọn tối ưu Sự ra mắt của phiên bản 60 cùng với kiểu xe mới sang trọng GX đã làm thay đổi mọi nhận định chung về dòng xe hai cầu- không chỉ là phương tiện vượt địa hình mạnh mẽ mà còn là phương tiện di chuyển sang trọng cao cấp. - 1989-1998 (Phiên bản 70): Biến chuyển đầu tiên trong 30 năm Tiếp nối các giá trị truyền thống: mạnh mẽ, tin cậy và bền bỉ, phiên bản 70 còn có tiến triển rõ rệt cho Land Cruiser. Cấu trúc cơ bản của xe được duy trì, cải tiến với vô số chi tiết nhỏ đã giúp Land Cruiser đi tiên phong trong sự đổi mới. - 1999-2007 (Phiên bản 100): Mục tiêu thống lĩnh toàn cầu Phiên bản 100 rất được ưa thích ngay trong lần giới thiệu đầu tiên, tiếp nối thành công đỉnh cao của phiên bản xe địa hình 80 vốn đã nổi tiếng. Thậm chí còn vượt xa về sự sang trọng, phiên bản 100 đã nhanh chóng thống lĩnh toàn cầu. 2.1. Thông số kỹ thuật Bảng 2-1 Thông số xe THÔNG SỐ CƠ BẢN   Dòng xe  Crossover SUV   Mức tiêu thụ nhiên liệu  19 lít/100 km   Năm sản xuất  2007   Số cửa  5   Số chỗ ngồi  7   Hộp số  Số tự động   Kiểu dẫn động  4WD   Nhiên liệu  xăng   Hệ thống nạp nhiên liệu  Phun xăng điện tử EFI   THÔNG SỐ KỸ THUẬT   Dài
rộng
cao (mm)  4760 x1855x1880   Chiều dài cơ sở (mm)  2790   Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm)  1585/1585   Khoảng sáng gầm xe (mm)  225   Trọng lượng không tải (kg)  2290   Trọng lượng toàn tải (kg)  3300   Dung tích bình nhiên liệu (l)  87   Bảng 2-2 Thông số động cơ 1GR- FE Kiểu xe  Landcruiser 2007   Động cơ  1GR-FE   Số xy lanh và bố trí  6 xy lanh chữ V   Cơ cấu xu páp  24 xu páp DOHC, dẫn động xích, Dual VVT-i   Dung tích xy lanh [cm3]  3956   Đường kính xy lanh
Hành trình xi lanh [mm]  94
83   Tỉ số nén  10,8   Công suất tối đa [Hp/rpm]  240 HP/5200 rpm   Mômem xoắn tối đa [Nm/rpm]  383 Nm/3800 rpm   VVT-i  VVT-i kép   Khe hở xu páp  Tự động điều chỉnh   Đĩa căng xích cam  Có cao su   Lọc dầu  Loại thay thế phần tử lọc   Van ACIS  Van quay điện từ   Điều khiển hệ thống nạp khí AIC  Có   Puli máy phát  Có ly hợp 1 chiều   Quạt làm mát  Quạt điện điều khiển vô cấp   ECU động cơ  Bố trí trong khoang động cơ   2.2. Đặc điểm chung của động cơ Toyota Landcruiser 2007 được trang bị động cơ 1GR- FE là động cơ sử dụng nhiên liệu xăng, 4 kỳ, là động cơ kiểu mới, phù hợp với các loại xe tính cơ động trên mọi địa hình, các hệ thống trong động cơ đều được điều khiển điện tử bằng ECU động cơ điều khiển. ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến xử lý và truyền tín hiệu điều khiển. Động cơ có 6 xilanh, bố trí chữ V6 góc nghiêng 600, dung tích công tác là 3500 cm3, thứ tự nổ 1-2-3-4-5-6. Tất cả các cụm, chi tiết cần được bảo dưỡng, điều chỉnh thường xuyên nên đều được bố trí tại các vị trí dễ thao tác. Động cơ cùng với hộp số và hộp số phụ được lắp thành cụm động lực đặt dọc xe. Động cơ có hai trục cam trên nắp máy DOHC, gồm 24 xu páp (mỗi máy có 4 xu páp, hai nạp và hai thải). Trục cam đặt trên nắp máy cho phép làm giảm khối lượng các chi tiết trung gian chuyển động tịnh tiến (không có đũa đẩy) đảm bảo hoạt động ổn định cho cơ cấu phân phối khí ngay cả tại số vòng quay cao. Trục cam được dẫn động bằng xích từ trục khuỷu. Với trục cam kép DHOC (Double overhead camshafts), hệ thống VVT- i kép điều khiển đóng mở van nạp xả thông minh, điều khiển đánh lửa thông minh. Hệ thống nạp ACIS, đóng mở bướm ga là bướm ga điện tử ETCS- i. Với những đặc điểm nổi bật trên thì Toyota Landcruiser đã chiếm được ưu thế vượt trội về mặt động học, động lực học. Chinh phục mọi địa hình. Cùng với đó, Land Cruiser còn sử dụng hộp số bán tự động 5 cấp AI-Shift Control, tuỳ theo điều kiện mặt đường và yêu cầu của người lái, nó có sẽ tự động phán đoán để việc chuyển số trở nên tối ưu nhất, giúp quá trình điều khiển và phản ứng tăng tốc mượt mà, bình ổn. Tiếng động cơ nhỏ, êm ái nên khi ngồi trong xe, hành khách rất khó có thể cảm nhận được rung chấn và tiếng nổ của động cơ. 2.2.1. Hệ thống điểu khiển động cơ ECU dùng trong các xe trang bị EFI kiểu thông thường bắt đầu được xuất khẩu ở Nhật Bản năm 1979 là loại mạch tương tự, loại này điều khiển lượng phun nhiên liệu dựa trên khoảng thời gian cần thiết để phóng và nạp một tụ điện. Loại điều khiển bằng vi xử lý được bắt đầu vào năm 1982. Đó là điểm khởi đầu của hệ thống điều khiển động cơ dùng TCCS. Tuy nhiên, ngày nay hệ thống điều khiển động cơ không chỉ điều khiển EFI mà còn bao gồm ESA: điều khiển thời điểm đánh lửa, ISC: điều khiển tốc độ không tải và các hệ thống nâng cao khác như chẩn đoán, dự phòng và an toàn. Hệ thống điều khiển động cơ là hệ thống điều khiển điện tử. ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến, xử lý và truyền tín hiệu điều khiển các hệ thống trong động cơ, với việc sử dụng điều khiển điện tử trên động cơ nhằm đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của động cơ, đồng thời nâng cao được công suất của động cơ. 2.2.2. Hệ thống khởi động Hệ thống khởi động bằng điện với phương pháp điều khiển gián tiếp bằng rơle điện từ. Để tránh khả năng không kịp tách bánh răng ra khi động cơ đã nổ, người ta làm kiểu truyền động một chiều bằng khớp truyền động hành trình tự do loại cơ cấu cóc. Khi người lái bật khóa điện, dòng điện sẽ đi vào cuộn kéo mà lõi thép của nó được nối với cần gạt. Cuộn dây có điện trở thành nam châm hút lõi thép sang phải, đồng thời làm quay cần gạt dịch chuyển bánh răng truyền động vào ăn khớp với bánh đà. Khi bánh răng của khớp truyền động đã vào ăn khớp với bánh đà, thì vành tiếp điểm cũng nối các tiếp điểm, đưa dòng điện vào các cuộn dây của máy khởi động. Máy khởi động quay, kéo trục khuỷu của động cơ quay theo. Khi động cơ đã nổ thì người lái nhả khóa điện, các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của lò xo hồi vị. 2.2.3. Hệ thống nhiên liệu * Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ 1GR-FE: Hệ thống nhiên liệu động cơ 1GR-FE đóng vai trò rất quan trọng, đảm bảo sự hoạt động của động cơ, là một trong những phần của hệ thống điều khiển điện tử trong động cơ, như hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ, tạo ra sự tương trợ lẫn nhau, kim phun hoạt động như các kim phun của các xe đời mới, kim phun có nhiều lỗ có tác dụng tạo nhiên liệu phun ra tơi dẫn đến dễ hòa trộn với không khí tạo hỗn hợp cháy tốt cho quá trình cháy. Khả năng điều khiển tốt, công suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu. Hệ thống bình xăng đôi với hai bình chính phụ thông nhau có khả năng tự chuyển nhiên liệu từ bình xăng phụ sang bình xăng chính giúp gia tăng đáng kể hành trình . 2.2.4. Hệ thống làm mát
 *Đặc điểm chính của hệ thống làm mát động cơ 1GR-FE là: + Van hằng nhiệt kiểu giản nở theo nhiệt độ lắp ở đường vào của hệ thống làm mát. Tốc độ quạt làm mát điều khiển bởi bộ điều khiển quạt thông qua tín hiệu từ ECU. Hệ thống cũng có khả năng làm thay đổi tốc độ quạt phù hợp với điều kiện làm việc của động cơ để làm giảm tiếng ồn và sự tiêu thụ điện năng. + Tín hiệu gửi đến bộ điều khiển quạt từ ECU là dạng tín hiệu chu kỳ điều khiển, dựa trên thông tin từ những cảm biến sau: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW), cảm biến tốc độ xe (Vss), điện thế ắc quy (B+), công tắc ga điều hòa (ON/OFF), công tắc (A/C). 2.2.5. Hệ thống treo Với tính năng hoạt động và điều kiện vận hành của xe Toyota Landcruiser thì nhà thiết kế đã lựa chọn kiểu hệ thống treo phù hợp với nó. Chiếc xe này còn có hệ thống treo động lực học KDSS chạy bằng áp suất thủy lực và bộ vi sai trung tâm kiểu Torsen. Khung xe cũng được gia cố lại, trở nên vững chắc hơn bao giờ hết và được tạo hình bằng phương pháp nén hydro để chống xô lệch và vặn xoắn. Hệ thống treo cầu sau vẫn được thiết kế sử dụng 4 lò xo như trước, với trục bánh được đúc đặc và thanh đòn Panhard. Với kết cấu như vậy, hệ thống treo này cho phép dao động tối đa đến 25 cm. 2.2.5.1. Hệ thống treo trước Hệ thống treo độc lập với đòn kép, thanh xoắn và thanh cân bằng 2.2.5.2. Hệ thống treo sau Hệ thống treo phụ thuộc, loại 4 điểm, lò xo trụ và thanh cân bằng 2.2.6. Hệ thống lái Toyota Landcruiser sử dụng hệ thống lái có trợ lực thủy lực. Điều kiện vận hành có thể trong thành phố và các vùng có địa hình phức tạp, điều kiện bám thấp. Xe sử dụng 4WD dẫn động 2 cầu để tăng lực bám khi xe chạy trên địa hình xấu. Khi vận hành ở tốc độ cao, Land Cruiser rất ổn định, khả năng chuyển hướng chính xác. Vô lăng trợ lực cảm biến theo tốc độ giúp người lái cảm thấy nhẹ nhàng thoái mái mỗi khi đánh lái, tuy nhiên người điều khiển cần một chút thời gian để thích ứng với điều đó khi chạy ở tốc độ cao. 2.2.7. Hệ thống phanh Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó. Ngoài ra hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ trên mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang Toyota Landcruiser sử dụng phanh đĩa cho cả bánh xe trước và sau. Ngoài ra, trên xe còn được được trang bị: Hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS, hệ thống phân bổ lực phanh EBD, hệ thống hỗ trợ phanh BA. 2.2.8. Hệ thống bôi trơn Hệ thống bôi trơn cung cấp dầu máy đến các chi tiết chuyển động quay và trượt của động cơ sao cho chúng có thể làm việc êm dịu. Nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc làm mát. Hệ thống bôi trơn gồm có các chi tiết chính sau: Bơm dầu, bầu lọc dầu, cạc te dầu, các đường ống...Dầu sẽ từ cạc te được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thành xy lanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về cạc te. Bơm dầu sử dụng trong động cơ là loại bơm bánh răng ăn khớp trong. Dưới đây là sơ đồ kết cấu của bơm. Hệ thống bôi trơn dùng lọc dầu, phần tử lọc có thể thay thế được, đảm bảo được sự thay thế dễ dàng.