LỜI MỞ ĐẦU
Trong vài thập niên gần đây nền kinh tế thế giới đã có những dấu hiệu chuyển mình
khá rõ rệt,các ngành kinh tế của các nước có những đột phá mới mẻ. Cùng với sự đi lên
của nền kinh tế mở mang, năng động mang tính thị trường của thế giới nền kinh tế Việt
Nam ta cũng có những phát triển đáng kể.Các phương tiện vận tải hiện đại từ các nước có
nền công nghệ tiên tiến được nhập vào Việt Nam ngày càng nhiều. Nền công nghiệp ô tô
nước ta tuy còn rất non trẻ nhưng đã bắt đầu có nhưng bước đi đầy triển vọng .
Những năm gần đây ở Việt Nam xe ô tô bắt đầu được sử dụng rộng rãi, số lượng ô tô
hiện đại sử dụng hệ thống điều khiển phun xăng và đánh lửa trực tiếp ngày càng nhiều.
Nhờ vào hệ thống phun xăng và đánh lửa và hoạt động các cảm biến dẫn tới việc điều
khiển xe ô tô ngày càng dễ dàng cho tất cả mọi đối tượng . Mặt khác nó cũng đề ra thách
thức khi xử lý sự cố hỏng hóc của các dòng xe này, một mặt là do trang thiết bị sửa chữa
bảo dưỡng còn nghèo nàn, lạc hậu, mặt khác do trình độ của người kỹ thuật còn yếu và
nhiều hạn chế về ngoại ngữ trong vấn đề tiếp thu trình độ khoa học kỹ thuật nước ngoài.
Qua quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp chúng em thấy rằng hệ thống đánh lửa
trực tiếp sử dụng trên ô tô có những ưu điểm vượt trội so với các hệ thống nhiên liệu
trước đó như tiết kiệm nhiên liệu hơn,khí thải ra sạch sẽ hơn, công suất được nâng cao
hơn...
Với mục đích giúp sinh viên có khả năng làm việc độc lập, sáng tạo và củng cố kiến
thức đã học đào sâu tìm tòi nghiên cứu về kiến thức chuyên môn về nguyên lý,cấu tạo ô
tô và các hệ thống phun xăng đánh lửa trực tiếp nhằm nâng cao hiểu biết cơ sở lý luận
chuyên ngành ô tô em đã thực hiện đề tài đồ án tốt nghiệp: “Tính toán, thiết kế hệ thống
đánh lửa trực tiếp trên xe Toyota Vios.” với nội dung sau:
Chương 1: Tổng quan về HTDL trực tiếp trên xe VIOS.
Chương 2: Tính toán, thiết kế HTDL trực tiếp trên xe VIOS.
Chương 3: Xây dựng quy trình bảo dưỡng & sửa chữa HTDL trực tiếp trên VIOS.
Sau một thời gian tìm tòi nghiên cứu thực hiện đồ án em đã hoàn thành. Nhưng do thời
gian không có nhiều và với sự hạn chế về mặt trình độ chuyên môn nên đồ án không
tránh khỏi những thiếu sót , kính mong nhà trường cùng các thầy cô và các bạn góp ý để
đề tài đồ án được hoàn thiện hơn .
Cuối cùng em xin trân thành cảm ơn nhà trường, các thầy cô trong khoa cơ khí ô tô và

thầy: PGS T.s VÕ VĂN HƯỜNG đã dạy dỗ chỉ bảo hướng dẫn tận tình tạo điều kiện
giúp đỡ em trong suốt quá trình hoàn thành đồ án này.

1


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống đánh lửa.
1.1.1. Công dụng hệ thống đánh lửa(HTDL).
Hệ thống đánh lửa được sử dụng trên đông cơ xăng có 2 nhiệm:
Một là biền đổi dòng điện có điện áp thấp 12v thành sung điên cao áp 12kv tới 24kv và
tạo ra tia lửa giữa hai cực của bugi để đốt cháy hỗn hợp xăng và không khí vào đúng thời
điểm yêu cầu để động cơ làm việc được tối ưu nhất. Hệ thống đánh lửa phải tạo ra tia lửa
chính xác trong hàng nghìn lần /phút trên mỗi xilanh của đông cơ. Nếu sự đánh lửa bị
ngừng trệ trong khoảng một giây, động cơ sẽ hoạt đồng yếu thậm trí dẫn đến ngừng hoạt
động.
1.1.2. Yêu cầu của HTDL.
Tạo điện áp lớn để phóng điện qua khe hở bugi trong tất cả các chế độ làm việc của đông
cơ.
Tạo ra tia lửa trên bugi phaỉ đủ năng lượng và đủ thời gian phóng để sự cháy bắt đầu.Vì
trong hệ thống đánh lửa tia lửa được phát ra giữa điện cực của bugi để đốt cháy hỗn hợp
xăng và không khí. Nhưng do hoà khí bị nén với áp suất cao nên có điện trở lớn vì vậy
cần có điện thế hàng chục nghìn vôn để đảm bảo phát ra tia lửa mạnh. Để có thể đốt cháy
hỗn hợp trong mọi điều kiện hoạt động của động cơ.
1.1.3. Phân loại HTDL.
Hệ thống đánh lửa trên ô tô được sử dụng 75 năm qua hầu như không thay đổi mới chi
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.
Phân loại theo kiểu ngắt mạch sơ cấp có:
- Hệ thống đánh lửa truyền thống (đánh lửa má vít).
- Hệ thống đanh lửa tranzisror(đánh lửa bán dấn) gồm 2 loại:
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp và hệ thống đánh lửa được điếu khiển
bằng kỹ thuật số.
* Trong HTDL bán dẫn điều khiên trực tiếp lại chia ra loại có vít điều khiển vít và không
có vít điều khiển. Loại không có vít điều khiển có các loại là:
- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ loại loại nam châm đứng yên và loại nam
châm quay.
- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến biến Hall.
2


- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến biến quang.
* Trong HTDL điểu khiển băng kỹ thuật số có:
- Hệ thống đánh lửa theo chương trình.
- Hệ thống đánh lửa sử dụng bộ vi xử lý.
- Hệ thống đánh lửa kết hợp với hệ thống phun xăng điện tử.
Phân loại theo các 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.
Phân loại 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.
1.2. Cấu tạo chung HTDL trực tiếp trên VIOS
Nguyên lý làm việc:
ECU động cơ xác định thời điểm đánh lửa dựa vào tín hiệu G (vị trí trục cam )và tín hiệu
NE (vị trí trục khuỷu) và các tín hiệu từ các cảm bến khác. Sau khi đã xác định được thời
điểm thới điểm đánh lửa ECU động cơ xẽ gửi tín hiệu IGT dưới dạng xung tới IC đánh

lửa theo thứ tự đánh lửa của động cơ. Trong khi tín hiệu IGT được truyền đến để bật IC
đánh lửa thì dòng điện đã được cấp vào cuộn sơ cấp.
Khi tín hiệu xung IGT bị nhắt thì dòng điện trong cuận sơ cấp cũng bị nhắt đột ngột tạo
ra dòng điện cao áp phát ra tứ cuộn thứ cấp sẽ được dẫn đến bugi và gây ra đánh lửa.
Trong khi đó IC đánh lửa sẽ phản hối lại ECU một xung IGF để xác định việc đánh lủa
đã xảy ra.(Tuy nhiên không có nghĩa lá thưc sự đã có đánh lửa)Nế ECU động cơ không
nhận được tín hiệu IGF thì chức năng chẩn đón sẽ cận hành và một DTC được lưu trữ
trong ECU động cơ và chức năng an toán sẽ hoạt động và làm ngứng vòi phun nhiên liệu.
Cấu tạo:

3


Hình 1. Hệ thống đánh lửa trực tiếp
Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp (ĐLTT), bộ chia điện không còn được sử dụng nữa. Thay
vào đó, hệ thống ĐLTT cung cấp một bô bin cùng với một IC đánh lửa độc lập cho mỗi xylanh. Vì hệ thống này không cần sử dụng bộ chia điện hoặc dây cao áp nên nó có thể giảm
tổn thất năng lượng trong khu vực cao áp và tăng độ bền. Đồng thời nó cũng giảm đến
mức tối thiểu nhiễu điện từ, bởi vì không sử dụng tiếp điểm trong khu vực cao áp. Chức
năng điều khiển thời điểm đánh lửa được thực hiện thông qua việc sử dụng ESA (đánh lửa
sớm bằng điện tử). ECU của động cơ nhận được các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau,
tính toán thời điểm đánh lửa, truyền tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa. Thời điểm đánh lửa
được tính toán liên tục theo điều kiện của động cơ, dựa trên giá trị thời điểm đánh lửa tối
ưu đã được lưu giữ trong máy tính, dưới dạng một bản đồ ESA. So với điều khiển đánh lửa
cơ học của các hệ thống thông thường thì phương pháp điều khiển bằng ESA có độ chính
xác cao hơn và không cần phải đặt lại thời điểm đánh lửa. Kết quả là hệ thống này giúp cải
thiện tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất phát ra.
Hệ thống đánh lửa trực tiếp bao gồm các bộ phận sau đây:

4



Hình 2. Các thành phần của hệ thống đánh lửa trực tiếp
1. Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE):Phát hiện góc quay trục khuỷu (tốc độ động cơ)
2. Cảm biến vị trí của trục cam (G): Nhận biết xy lanh, kỳ và theo dõi định thời của trục
cam.
3. Cảm biến kích nổ (KNK): Phát hiện tiếng gõ của động cơ
4. Cảm biến vị trí bướm ga (VTA): Phát hiện góc mở của bướm ga
5. Cảm biến l*ưu lượng khí nạp (VG/PIM): Phát hiện lượng không khí nạp.
6. Cảm biến nhiệt độ nước (THW): Phát hiện nhiệt độ nước làm mát động cơ
7. Bô bin và IC đánh lửa: Đóng và ngắt dòng điện trong cuộn sơ cấp vào thời điểm tối ưu.
Gửi các tín hiệu IGF đến ECU động cơ.
8. ECU động cơ: Phát ra các tín hiệu IGT dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau,
và gửi tín hiệu đến bô bin có IC đánh lửa.
9. Bugi: Phát ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp hòa khí.

5


Hình 3. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa trực tiếp
Bô bin có IC đánh lửa:
Thiết bị này bao gồm IC đánh lửa và bô bin kết hợp thành một cụm. Trước đây, dòng điện
cao áp được dẫn đến xy lanh bằng dây cao áp. Nhö*ng nay, thì bô bin có thể nối trực tiếp
đến bugi của từng xy lanh thông qua việc sử dụng bô bin kết hợp với IC đánh lửa. Khoảng
cách dẫn điện cao áp được rút ngắn nhờ có nối trực tiếp bô bin với bugi, làm giảm tổn thất
điện áp và nhiễu điện từ. Nhờ thế độ tin cậy của hệ thống đánh lửa được nâng cao.

6


Hình 4. Bô bin kết hợp với IC đánh lửa

Sau đây là một thí dụ về vận hành dựa trên DIS của động cơ 1NZ-FE, dùng bô bin kết hợp
với IC đánh lửa.
1. ECU động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau và xác định thời điểm đánh lửa
tối *ưu. (ECU của động cơ cũng có tác động đến việc điều khiển đánh lửa sớm)
2. ECU động cơ gửi tín hiệu IGT đến bô bin có IC đánh lửa. Tín hiệu IGT được gửi đến IC
đánh lửa theo thứ tự đánh lửa (1-3-4-2).
3. Cuộn đánh lửa, với dòng sơ cấp được ngắt đột ngột, sẽ sinh ra dòng cao áp.
4. Tín hiệu IGF được gửi đến ECU động cơ khi dòng sơ cấp vượt quá một trị số đã định.

7


5. Dòng cao áp phát ra từ cuộn thứ cấp sẽ được dẫn đến bugi và gây đánh lửa.

Hình 5. Sơ đồ của hệ thống đánh lửa 1NZ-FE

1.3 Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế
1.3.1 Giới thiệu về xe cơ sở.
A. Giới thiệu chung về xe toyota vios.
- Toyota Vios là phiên bản Sedan cỡ nhỏ ra đời năm 2003 để thay thế cho dòng
Soluna ở thị trường Đông Nam Á và Trung Quốc. Thế hệ đầu là một phần trong dự
án hợp tác giữa các kỹ sư Thái Lan và những nhà thiết kế Nhật Bản của công ty
Toyota và được sản xuất tại nhà máy Toyota Gateway, tỉnh Chachoengsao, Thái
Lan. Thế hệ thứ 2 ra đời năm 2007. Nhưng không chỉ dừng lại ở thị trường Châu
Á, những chiếc Sedan này dần được Toyota ra mắt tại các thị trường khác.
- Thế hệ đầu 2003-2007.
-

Kiểu thiết kế: Sedan 4 chỗ.


-

Động cơ: 1.3 và 1.5 lít.

- Phần lớn các xe Vios tại thị trường Đông Nam Á trong đó có Việt Nam được
trang bị động cơ 1.5 lít trừ ở Philippines. Người dân nước này ưa chuộng phiên bản
sử dụng động cơ nhỏ hơn với dung tích 1.3 lít.
8


- Phiên bản đầu tiên được chế tạo dựa trên mẫu Toyota Platz. Nhờ cải tiến về ngoại
thất, những chiếc Vios mang một dáng vẻ khác biệt, đặc biệt là phiên bản 2006.
Phiên bản này được chỉnh sửa khá nhiều với lưới tản nhiệt, đèn pha, đèn hậu
được làm mới cùng với vành đúc và nội thất mới.
- Thế hệ thứ 2 ( từ năm 2007 đến nay).
Kiểu thiết kế: Sedan 4 chỗ.
Động cơ 1.5 lít.
- Chiếc Vios mới là sự tái hiện lại mẫu Toyota Belta sedan ra mắt năm 2005.
Toyota Belta còn có tên khác là Toyota Yaris (tên này chỉ có ở Mỹ, Nhật,
Australia), Toyota Echo (tên gọi tại Canada) và Toyota Vitz. Nếu Vios chỉ có
phiên bản sedan thì Belta có thêm phiên bản hachtback.
- Toyota Vios 2007 vẫn sử dụng động cơ cũ (năm 2003) I4, ký hiệu 1NZ-FE 1.5L
DOHC tích hợp công nghệ điều khiển van biến thiên VVT-i. Công suất cực đại của
động cơ là 107 mã lực, mô men xoắn tối đa 144 Nm. Tuy nhiên, khung gầm thiết
kế hoàn toàn mới.
- Phiên bản Vios mới 1.5E 5 số sàn được nâng cấp từ Vios 2003 1.5G 5 số sàn, còn
phiên bản 1.5G mới 4 số tự động lần đầu tiên được ra mắt tại thị trường Việt Nam.
- Toyota Vios 2007 có kích thước lớn hơn xe đời cũ. Trang bị an toàn và tiện nghi
có nhiều cải tiến. Về ngoại thất, thay đổi lớn nhất là lưới tản nhiệt có cấu trúc hình
chữ V, cụm đèn hậu nhô ra ngoài, đèn xi nhan tích hợp trên gương, vành hợp kim

thiết kế mới,...
Các thông số của xe toyota vios
Xuất Xứ: Thái Lan.

Kích thước: (dài x rộng x cao) 4300 x 1700 x 1460 (mm).

9


Hình 1.2 .Hình dáng xe Toyota Vios

10



1.2.2.động cơ 1NZ-FE (DOHC 16 xu páp với VVT-I).
Động cơ sử dụng trên xe Toyota Vios là động cơ xăng 4 kỳ, 4 xy lanh đặt thẳng
hàng, thứ tự làm việc 1 – 3 – 4 – 2.


Động cơ 1NZ-FE


Kết cấu động cơ

Sử dụng trục cam kép, dẫn động bằng đai với công nghệ điều khiển đóng mở xu
páp thông minh VVT-i, giúp cho xe tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường.

Hệ thống VVT-i Vios.


- Công suất tối đa: 107 HP / 6000 rpm.
- Mô men xoắn tối đa: 144 NM / 4200 rpm.


-

Tỷ số nén: 10,5 : 1.
Dung tích công tác 1497 cc.
Mức tiêu hao nhiên liệu: 5,5L / 100 Km (trong điều kiện thử nghiệm).
Hệ thống cung cấp nhiên liệu: phun xăng điện tử đa điểm MPI, sử dụng các
loại xăng có chỉ số octan là RON 95, 92. Dung tích bình xăng là 42 lít.
- Hệ thống làm mát: tuần hoàn cưỡng bức nhờ bơm nước.
- Hệ thống bôi trơn: theo nguyên lý hoạt động hỗn hợp bao gồm bôi trơn
cưỡng bức kết hợp với vung té. Xe sử dụng các loại dầu bôi trơn: API SM,
API SL, ILSAC.
1.3.1 Hệ thống truyền lực.
1.3.1.1 Ly hợp: loại 1 đĩa ma sát khô, thường đóng, dẫn động bằng áp suất thủy lực.

1.3.1.2 Hộp số: Đối với phiên bản 1.5G là tự động 4 cấp.
Hộp số tự động U430E được thiết kế gọn nhẹ và điều khiển điện tử linh
hoạt, sử dụng dầu ATF WS.


Hộp số tự động U340E Vios.

+ Đối với phiên bản 1.5E là hộp số thường 5 cấp.


Hộp số thường C50 Vios.


1.3.1.3 Truyền lực chính và vi sai: đây là loại xe du lịch động cơ và hộp số đặt
ngang, cầu trước chủ động nên cặp bánh răng truyền lực chính và vi sai được
bố trí chung trong cụm hộp số. Xe Toyota Vios sử dụng truyền lực chính 1
cấp, loại bánh răng trụ răng nghiêng.
1.2.4.Hệ thống trang bị điện.
1.3.1.4
1.3.1.5
1.3.1.6
1.3.1.7
1.3.1.8

Điện áp mạng: 12V.
Máy phát: 12V – 65A.
Động cơ khởi động: kiểu SD 80, công suất 0,8 KW.
Ắc quy: (MF) 12V – 35Ah.
Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS.


1.3.1.9 Hệ thống đèn chiếu sáng và đèn báo hiệu bao gồm: đèn pha, đèn xi nhan,
đèn sương mù, đèn phanh, đèn soi biển số, đèn trần trong xe, đèn báo áp
suất dầu, đèn báo nạp ắc quy, đèn báo mức xăng thấp,...

Cụm đèn sau


Đèn xi nhan tích hợp trên gương

Cụm đèn trước

1.3.1.10 Hệ thống gạt mưa, nâng hạ kính.

1.3.1.11 Hệ thống âm thanh gồm có: radio, cassette, và dàn loa.


Đài xe Vios mới

1.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế
1.4 Mục tiêu, Nội dung, phương pháp nghiên cứu

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
4
2.1
3.1

CHƯƠNG 3:
Kiểm tra hư hỏng:
Bước 1: Kiểm tra cuộn đánh lửa và thử đánh lửa
- Kiểm tra các mã DTC
Chú ý: Nếu có mã DTC phát ra, hãy thực hiện chẩn đoán theo quy trình cho mã
DTC đó.


- Kiểm tra có đánh lửa không.
+ Tháo nắp đậy nắp quy lát
+ Tháo 4 cuộn đánh lửa
+ Dùng đầu khẩu 16 mm, tháo 4 bugi
+ Lắp bugi vào cuộn dây dánh lửa và nối giắc cuộn đánh lửa
+ Ngắt 4 giắc nối của vòi phun
+ Tiếp mát cho bugi
+ Kiểm tra rằng có tia lửa xuất hiện khi động cơ đang quay khởi động.
+ Nếu không có tia lửa điện, hãy kiểm tra rằng giắc nối phía dây điện của

cuộn đánh lửa có Ic đánh lửa đã được cắm chắc chắn.
Kết quả:
Kết quả
Không Tốt
Tốt

Đi đến
Lắp chắc chắn
Đi đến bước tiếp theo

+ Tiến hành thử đánh lửa cho mỗi cuôn dây đánh lửa.
+ Thay thế cuộn đánh lửa bằng chiếc còn tốt.
+ Tiến hành thử đánh lửa một lần nữa.
Kết quả:
Kết quả
Không Tốt
Tốt

Đi đến
Thay thế cuộn đánh lửa có IC đánh lửa
Đi đến bước tiếp theo

- Kiểm tra bugi.
Kết quả
Không Tốt
Tốt

Đi đến
Thay thế Bugi
Đi đến bước tiếp theo


- Kiểm tra sự cấp nguồn đến cuộn đánh lửa có IC đánh lửa.
+ Bật khóa điên ON (IG)
+ Kiểm tra rằng có điện áp ắc quy tại cực (+) của cuộn đánh lửa.
Kết quả
Đi đến
Không tốt Kiểm tra dây điện giữa khóa điện và cuộn dây đánh lửa có
IC đánh lửa
Tốt
Đi đến bước tiếp theo
- Kiểm tra cảm biến vị trí trục cam.


Đo điện trở theo các giá trị trong
bảng dưới. Nếu không đúng thì
thay cảm biến vị trí trục cam, nếu
đúng thì đi đến bước tiếp theo.
Nối dụng Điều kiện Điều kiện
cụ đo
tiêu
chuẩn
1-2
Lạnh
16302740
1-2
Nóng
20653225
- Kiểm tra cảm biến vị trí trục khủy.
Đo điện trở theo các giá trị trong
bảng dưới. Nếu không đúng thì thay

cảm biến vị trí trục khủy, nếu đúng
thì đi đến bước tiếp theo.
Nối dụng Điều kiện Điều kiện
cụ đo
tiêu chuẩn
1-2
Lạnh
985-1600
ôm
1-2
Nóng
12651890 ôm
Khái niệm nóng lạnh là nhiệt độ của
các cuộn dây. Lạnh có nghĩa là
khoảng -10 độ C đến 50 độ C ( 14122 độ F ) nóng là khoảng 50 -100
độ C ( 122 -284 độ F )
- Kiểm tra mạch tín hiệu IGT và IGF
Kết quả
Đi đến
Không Tốt
Kiểm tra ECM
Tốt
Sửa dây điện giữa cuộn đánh lửa và ECM
+ Lắp 4 giắc vòi phun.
+ Dùng dầu 16mm, lắp 4 bugi
+ Lắp 4 cuộn đánh lửa
+ Lắp nắp đậy nắp quy lát

Bước 2: Kiểm tra Bugi



Dùng ôm kế đo điện trở cách điện.
Điện trở tiêu chuẩn là 10M ôm trở
lên
- Nếu kết quả không như tiêu chuẩn, hãy làm sạch bugi bằng máy làm
sạch và đo lại điện trở lần nữa
- Nếu không có ôm kế, hãy thực hiện phép kiểm tra đơn giản như sau
( kiểm tra xen kẽ các bugi khác )