NHIỆM VỤ VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
 Có một tài liệu, bài giảng thực hành phục vụ cho công tác giảng dạy và
học tập bằng tiếng Việt .
 Thiết kế được các bài giảng thực hành phục vụ cho việc giảng dạy trên mô
hình động cơ 3S-FE.
 Bài thực hành xây dựng phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện
thuận lợi cho giáo viên hướng dẫn sinh viên trong quá trình thực hành trên lớp.
 Giúp sinh viên có thể ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào bài học thực hành.
 Giúp sinh viên dễ dàng kiểm tra tháo lắp và bảo dưỡng đo đạc các thông
số trên động cơ 3S-FE.
 Khái quát được các hệ thống trên động cơ giúp sinh viên dễ hiểu và dễ
hình dung hơn.
 Giúp sinh viên có điều kiện tiếp thu bài một cách tốt nhất.

i


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới các thầy cô trong
trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông nói chung và các thầy cô giáo
trong bộ môn Công nghệ ô tô và hệ thống cảm biến nói riêng đã giúp đỡ và tạo mọi
điều kiện tốt nhất cho em trong quãng thời gian qua.
Sau thời gian khoảng ba tháng nghiên cứu và thực hiện đề tài em đã nhận
được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình không kể thời gian của thầy Trần Trung
Dũng và các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là thầy Bùi Văn Tùng đã cho em những
kiến thức và những tài liệu chất lượng để em nghiên cứu và hoàn thành đề tài này.
Cảm ơn những sự đóng góp ý của các bạn sinh viên trong lớp cho đề tài của
tôi và để tôi chỉnh sửa và hoàn thành tốt đề tài này.
Xin trân trọng cám ơn.
Thái nguyên,ngày


LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................. iii
MỤC LỤC .............................................................................................................iv
DANH MỤC HÌNH ...............................................................................................vi
LỜI MỞ ĐẦU .........................................................................................................1
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ Ô TÔ ....................................2
1.1 Tổng quan về động cơ .......................................................................................2
1.1.1 Khái niệm...................................................................................................2
1.1.2 Các bộ phận chính của động cơ ..................................................................2
1.1.3 Phân loại động cơ .......................................................................................2
1.2. Bố trí chung trên ô tô ........................................................................................4
1.2.1 Ô tô con......................................................................................................4
1.2.2 Xe khách và xe tải ......................................................................................8
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH CƠ CHẾ VẬN HÀNH CỦA ĐỘNG CƠ 3S-FE...........9
2.1 Hệ thống tín hiệu đầu vào ..................................................................................9
2.1.1 Cảm biến vị trí bướm ga ..........................................................................10
2.1.2 Cảm biến áp suất đường ống nạp MAP.....................................................11
2.1.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp .......................................................................13
2.1.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ..............................................................14
2.1.5 Cảm biến ô xy ..........................................................................................16
2.1.6 Cảm biến vị trí trục cam và cảm biến tốc độ động cơ................................18
2.2 Hệ thống nhiên liệu..........................................................................................20
2.2.1 Bơm nhiên liệu .........................................................................................21
2.2.2 Điều khiển bơm nhiên liệu........................................................................22
2.2.3 Lọc nhiên liệu...........................................................................................24
2.2.4 Ống phân phối ..........................................................................................24
2.2.5 Bộ điều áp ................................................................................................25
2.2.6 Vòi phun...................................................................................................27

iv


Hình 1.8 Hệ dẫn động 4 bánh .................................................................................7
Hình 1.9 Động cơ đặt giữa và dẫn động cầu sau .....................................................8
Hình 1.10 Động cơ đặt sau và dẫn động cầu sau .....................................................8
Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống phun xăng trên động cơ 3S-FE ..........................9
Hình 2.2 Cảm biến cánh bướm ga loại biến trở .....................................................10
Hình 2.3 Mạch điện cảm biến vị trí cánh bướm ga loại biến trở ............................10
Hình 2.4 Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp .............................................11
Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý cảm biến MAP .............................................................12
Hình 2.6 Sơ đồ mạch điện cảm biến MAP ............................................................12
Hình 2.7 Đường đặc tuyến của MAP sensor .........................................................12
Hình 2.8 Cảm biến nhiệt độ khí nạp ......................................................................13
Hình 2.9 Mạch điện của cảm biến nhiệt độ khí nạp ...............................................14
Hình 2.10 Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát ...................................14
Hình 2.11 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ..........................................................15
Hình 2.12 Mạch điện cảm biến nước làm mát .......................................................15
Hình 2.13 Đường đặc tuyến của cảm biến nước làm mát ......................................16
Hình 2.14 Cấu tạo cảm biến khí xả. .......................................................................16
Hình 2.15 Sơ đồ nguyên lý của cảm biến và mạch điện của cảm biến khí xả ........17
Hình 2.16 Quan hệ giữa tỷ lệ hoà khí và tín hiệu điện áp của cảm biến .................18
Hình 2.17 Cảm biến tốc độ trục cam .....................................................................18
Hình 2.18 Cảm biến tốc độ trục khủy ...................................................................19

vi


Hình 2.19 Sơ đồ khối hệ thống nhiên liệu của hệ thống phun xăng điện tử trên động
cơ 3S-FE ..............................................................................................................20
Hình 2.20 Kết cấu bơm nhiên liệu ........................................................................21
Hình 2.21 Sơ đồ mạch điện điều khiển bơm xăng ................................................22
Hình 2.22 Mạch điều khiển tốc độ bơm xăng ........................................................23

Hình 2.47 Làm đậm để tăng công suất ..................................................................43
Hình 2.48 Hiệu chỉnh nhiệt độ khí nạp .................................................................44
Hình 2.49 Hiệu chỉnh điện áp và tín hiệu phun .....................................................44
Hình 2.50 Tín hiệu từ hộp số tự động ...................................................................45
Hình 2.51 Cấu tạo van điều khiển cầm chừng kiểu van xoay ................................46
Hình 2.52 Mạch điện điều khiển cầm chừng dùng van xoay .................................47
Hình 3.1 Mô hình động cơ 3S-FE ..........................................................................49
Hình 3.2 Động cơ nhìn từ phía trên........................................................................50
Hình 3.3 Động cơ nhìn từ bên trái .........................................................................51
Hình 3.4 Động cơ nhìn từ bên phải ........................................................................52
Hình 3.5 Động cơ nhìn từ phía sau ........................................................................52
Hình 3.6 Máy G-SCAN. .......................................................................................53
Hình 3.7 Bộ dụng cụ tháo lắp chuyên dụng của phòng thực hành ..........................58
Hình 3.8 Đánh dấu ghi tên tất cả các hệ thống trên động cơ..................................60
Hình 3.9 Tháo nắp đậy mặt trước .........................................................................60
Hình 3.10 Nối lỏng bánh căng đai và đánh dâu cân cam .......................................61
Hình 3.11 Tháo đai ốc và pu li trục khuỷu ............................................................61
Hình 3.12 Tháo miếng chận đai ............................................................................62
Hình 3.13 Tháo bộ chia điện..................................................................................62
Hình 3.14 Tháo Ống góp thải ................................................................................63
Hình 3.15 Sử dụng dụng cụ để tháo trục cam.........................................................64
Hình 3.16 Tháo nắp máy động cơ ..........................................................................64
Hình 3.17 Tháo thân máy ......................................................................................65
Hình 3.18 Nắp máy thi tháo rời hết vít..................................................................65
Hình 3.19 Các chi tiết máy tháo ra được sắp xếp theo thứ tự ................................66
Hình 3.20 Tiến hành làm sạch và bảo dưỡng các chi tiết tháo lắp. .........................66
Hình 3.21 Các ốc vít chốt trên thanh truyền...........................................................67
Hình 3.22 Dùng búa tách gắp đầu to ra khỏi thanh truyền .....................................67
Hình 3.23 Dùng các dụng cụ chuyên dụng để vệ sinh bảo dưỡng xy lanh ..............68


DANH MỤC VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

ECU

Electronic Control Unit

Bộ điều khiển trung tâm

FWD

Front Wheel Drive

Hệ thống dẫn động cầu trước

EFI

Electronic Fuel Injection

Hệ thống phun xăng điện tử

AWD

All Wheel Drive

Dẫn động toàn bộ các bánh


Manifold Absolute Pressure

Cảm biến áp suất

AFR

Air Fuel Ratio

Tỷ lệ không khí và nhiên liệu

DOHC

Double Overhead Camshafts

Hai trục cam phía trên xy lanh.

x


LỜI MỞ ĐẦU
Động cơ 3S-FE là một mẫu động cơ phổ biến trên dòng xe hạng trung, và nó
cũng được ứng dụng trên nhiều dòng xe khác nhau từ những năm 1987 trở lại đây.
Hiện các dòng xe cùng kích thước đang được sử dụng hiện nay, được sử dụng với
nhiều động cơ với tên gọi khác nhau nhưng cấu trúc hoạt động và bản chất của nó
cơ bản đều giống như động cơ 3S-FE vì vậy cũng có thể nói động cơ 3S-FE là một
động cơ mẫu.
Module này không chỉ để thực hành theo phương thức đấu nối đo đạc mà còn
hỗ trợ cho việc sinh viên thực hành tháo lắp và kiểm tra động cơ. Nhằm giúp cho
sinh viên hiểu sâu hơn về động cơ này và nó cũng giúp cho sinh viên có thêm được

-Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền
-Cơ cấu phối khí
-Hệ thống cung cấp nhiên liệu
-Hệ thống làm mát
-Hệ thống bôi trơn
-Hệ thống điện.
1.1.3 Phân loại động cơ
Tuỳ theo cách phân loại ta có các loại động cơ sau.
- Theo nguyên liệu sử dụng, có các loại:
Động cơ xăng, động cơ Diesel, động cơ gas.
- Theo chu trình làm việc có các loại :
Động cơ 4 kỳ, động cơ 2 kỳ.

2


Hình 1.1 Động cơ 4 thì [7]

Hình 1.2 Động cơ 2 thì [7]
- Theo số xy lanh có các loại :
3 xy lanh, 4 xy lanh, 5 xy lanh, 6 xy lanh, 8 xy lanh…
- Ngoài ra còn nhiều cách phân loại khác … bố trí xi lanh động cơ ta có động
cơ thẳng hàng đứng, hình chữ V.

3


Hình 1.3 Các dạng xy lanh động cơ [7]
1.2. Bố trí chung trên ô tô
Bố trí động cơ.

năm đầu thế kỷ 20, kiểu FWD thuộc loại "hiếm có khó tìm" nhưng giờ đây, nó được
trang bị trên khoảng 70% số xe mới xuất xưởng. Như vậy, rõ ràng đã có một cuộc
dịch chuyển ngoạn mục trong ngành công nghiệp ô tô khi từ hệ dẫn động cầu sau
chuyển hết sang dẫn động cầu trước.
Nguyên nhân chính nằm ở chỗ các xe hiện đại đều có động cơ đặt trước thay
vì đặt sau như trước kia. Vì vậy, để loại bỏ cơ cấu truyền động từ trước ra sau vốn
"lằng nhằng" và tiêu hao nhiều năng lượng, truyền công suất tới ngay bánh trước là
giải pháp khả thi nhất. Ngoài ra, áp dụng FWD đồng nghĩa với việc các nhà sản
xuất có thể giảm bớt các chi tiết, hạ thấp chi phí. Đồng thời, khối lượng xe giảm đi
cũng khiến nó "ăn" ít xăng hơn.
Ưu điểm quan trọng nữa của hệ dẫn động FWD là do động cơ đặt phía trên
trục trước nên trọng lượng của nó được truyền thẳng xuống bánh dẫn động khiến độ
bám đường tăng lên, giúp xe hoạt động tốt ở các mặt đường trơn trượt.
 Hệ dẫn động cầu sau RWD (Rear Wheel Drive)

Hình 1.7 Hệ dẫn động cầu sau [1]
Chú thích (1) Cầu chủ động. (2) Động cơ. (3) Vô lăng

6


Rõ ràng hai kiểu FWD và RWD có những ưu nhược điểm trái ngược nhau.
Với RWD, xe tăng tốc tốt hơn. Hai bánh trước được giải thoát khỏi nhiệm vụ dẫn
động và chỉ tập trung vào việc dẫn hướng (bánh lái). Tuy nhiên, ưu điểm này không
làm RWD trội hơn so với FWD. Thời kỳ đầu, sử dụng RWD xe phải có trục truyền
động và một bộ vi sai để truyền công suất từ động cơ xuống trục sau. Thiết bị này
làm tăng giá thành sản xuất và cùng với đó, trọng lượng xe tăng lên. Vì vậy, RWD
thực tế là không hiệu quả hơn FWD. Ngoài ra, khi đi xe dẫn động cầu sau mà không
có hệ thống kiểm soát độ bám đường, tài xế rất dễ mất lái ở các đoạn đường trơn
trượt hay mắc kẹt xuống rãnh, mương, ổ gà.


Hình 1.10 Động cơ đặt sau và dẫn động cầu sau [1]
Chú thích (1) Cầu chủ động. (2) Động cơ

8


CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH CƠ CHẾ VẬN HÀNH CỦA ĐỘNG CƠ 3S-FE
2.1 Hệ thống tín hiệu đầu vào

Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống phun xăng trên động cơ 3S-FE [4]
Bao gồm các loại cảm biến sau: Cảm biến MAP ( cảm biến áp suất đường
ống nạp), Cảm biến nhiệt độ khí nạp, Cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến
oxy, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến vị trí trục khủy, tín
hiệu khởi động động cơ.
Các cảm biến nhận biết lượng khí nạp, tốc độ động cơ, tải của động cơ, nhiệt
độ của nước làm mát và khí nạp, sự tăng tốc giảm tốc và gửi các tín hiệu này đến
ECU. ECU sau đó sẽ xác định khoảng thời gian phun chính xác và gửi mộttín hiệu
đến các kim phun. Các kim phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp phụ thuộc
vào tín hiệu này.

9


2.1.1. Cảm biến vị trí bướm ga [4]
Hệ thống phun xăng của động cơ 3S-FE sử dụng cảm biến vị trí bướm ga
loại biến trở.

Hình 2.2 Cảm biến cánh bướm ga loại biến trở [4]

dẫn đến giá trị điện trở áp điện thay đổi và làm mất cân bằng cầu Wheatstone. Kết
quả là giữa hai đầu cầu có sự chênh lệch điện áp và tín hiệu này được khuếch đại để
điều khiển mở transistor ở ngỏ ra của cảm biến. Độ mở của transistor phụ thuộc vào
áp suất đường ống nạp dẫn tới sự thay đổi điện áp báo về ECU.

11


Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý cảm biến MAP [4]

Hình 2.6 Sơ đồ mạch điện cảm biến MAP [4]

Hình 2.7 Đường đặc tuyến của MAP sensor [4]

12


Cảm biến MAP sử dụng trong động cơ 3S-FE là loại cảm biến có điện áp
thấp transistor trong mạch không dẫn điện áp trên chân PIM của cảm biến lúc này
xấp xỉ 3.6v. Khi áp suất đường ống nạp giảm lúc này cầu so sánh trong cảm biến
mất ổn định làm cho vi điều khiển trong cảm biến mở dần transistor ở trạng thái
khuếch đại. Điện áp trên chân PIM của cảm biến giảm dần.
2.1.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp [4]
Cảm biến nhiệt độ khí nạp dùng để xác định nhiệt độ khí nạp. Cũng giống
như cảm biến nhiệt độ nước, nó gồm có một điện trở được gắn trong bộ đo gió hoặc
trên đường ống nạp.
Tỉ trọng của không khí thay đổi theo nhiệt độ. Nếu nhiệt độ không khí cao,
hàm lượng oxy trong không khí thấp. Khi nhiệt độ không khí thấp, hàm lượng oxy
trong không khí tăng. Trong các hệ thống điều khiển phun xăng (trừ loại LHJetronic với cảm biến đo gió loại dây nhiệt) lưu lượng không khí được đo bởi các bộ
đo gió khác nhau chủ yếu được tính bằng thể tích. Vì vậy, khối lượng không khí sẽ

14


Trên sơ đồ ta có. Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị
không đổi theo nhiệt độ) tới cảm biến rồi trở về ECU về mass. Như vậy điện trở
chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm
giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự - số (bộ chuyển đổi ADC –
analog to digital converter).
Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến
bộ biến đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông
và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU biết động cơ đang lạnh. Khi
động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho
ECU biết là động cơ đang nóng.
 Cấu tạo
Thường là trụ rỗng có ren ngoài, bên trong có gắn một điện trở dạng bán dẫn
có hệ số nhiệt điện trở âm.

Hình 2.11 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát [4]
1. Đầu ghim. 2. Vỏ. 3. Điện trở (NTC)
Ở động cơ làm mát bằng nước, cảm biến được gắn ở thân máy, gần bọng
nước làm mát. Trong một số trường hợp, cảm biến được lắp trên nắp máy

Hình 2.12 Mạch điện cảm biến nước làm mát [4]

15