xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ô tô

Hơnnữa trên động cơ thì chủ yếu các cảm biến cũng sẽ làm nhiệm vụ là nhậnbiết chế độ hoạt động của động cơ để hộp ECU có thể đưa ra góc đánh lửasớm, thời điểm phun nhiên liệu và lưu lượn

Đề tài:

Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên

ôtô

Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Văn Giao

Trong quá trình thực hiện đề tài với sự giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi của Nhà trường, Khoa và Phòng ban tôi đã hoàn thành đề tài.

Tôi xin chân thành cảm ơn:

Ban giám hiệu trường ĐH Giao Thông Vận Tải TP.HCM

Phòng khoa học công nghệ trường ĐH Giao Thông Vận Tải TP.HCMKhoa cơ khí cùng quý Thầy Cô giáo và các bạn đồng nghiệp đã đóng gópnhững ý kiến quý báu giúp đề tài có giá trị thực tiễn hơn

2.1.1 Khái niệm về hệ số dư lượng không khí () 3

2.1.2 Chế độ khởi động lạnh 4

2.1.3 Chế độ hâm nóng động cơ 4

2.1.4 Chế độ cầm chừng nhanh (tăng tốc độ hâm nóng động cơ) 4

2.1.5 Chế độ tải trung bình 4

2.1.6 Chế độ đầy tải (trợ tải) 5

2.1.7 Chế độ tăng tốc 5

2.1.8 Chế độ giảm tốc 5

2.1.9 Một số nhược điểm của bộ chế hòa khí 5

2.1.10 Một số ưu điểm của hệ thống phun xăng EFI 5

2.2 Vài nét tổng quan về lịch sử phát triển hệ thống phun xăng 6

2.3 Điều khiển quá trình phun xăng 10

2.4 Các chế độ điều khiển hiệu chỉnh 11

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐÁNH LỬA 20

3.1 Lý thuyết về đánh lửa 20

3.1.1 Nhiệm vụ 20

3.1.2 Yêu cầu 20

3.1.3 Quá trình đánh lửa trên ôtô 20

3.1.4 Điều khiển góc đánh lửa 22

3.2 Chức năng điều khiển đánh lửa của ecu 24

3.3 Hệ thống điều khiển điện tử 33

4.1 Lý thuyết chuẩn đoán 35

4.2 Chức năng tự chẩn đoán hư hỏng trên động cơ 37

4.2.1 Chức năng kiểm tra đèn (không nối cực T hay TE1) 37

4.2.2 Chức năng báo lỗi (không nối cực T hay TE1) 38

4.2.3 Xoá các mã chẩn đoán hư hỏng 38

CHƯƠNG 5:CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC CẢM BIẾN 39

5.1 Hệ thống nạp 39

5.1.1 Giới thiệu chung về hệ thống nạp 40

5.1.2 Bầu lọc 40

5.1.3 Cổ họng gió 41

5.1.4 Khoang nạp khí và đường ống nạp 41

5.1.5 Cảm biến bướm ga loại tuyến tính 41

5.1.6 Van ISC 42

5.2.2 Đặc điểm cấu tạo của các bộ phận trong hệ thống 45

CHƯƠNG 6 : PHIẾU ĐỘNG TÁC 53

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

Công nghệ ô tô ngày càng phát triển do đó những bô phận điều khiểnbằng cơ khí nay dần được thay thế điều khiển bằng điện, điện tử một cáchlinh hoạt và chính xác Bộ môn ô tô của khoa ngày càng đào tạo nhiều sinhviên nên để tạo điều kiện cho sinh viên được tiếp cận những hệ thống điện,điện tử được sử dụng trên các xe ngày nay đó là mục tiêu của bộ môn

Bộ môn ô tô của khoa cơ khí thành lập chưa lâu mà đã phải gánh tráchnhiệm lớn là đào tạo những sinh viên ra trường phải nắm bắt được nhữngcông việc thực tế bên ngoài Muốn làm được điều đó cần phải cho các emđược thực hành trên những hệ thống điện, điện tử khi còn ngồi trên giảngđường Những mô hình hóa các hệ thống để các em có cái nhìn tổng quátđịnh hướng những việc mà mình sẽ làm sau khi tôt nghiệp, bằng những môhình thu nhỏ các em có thể thực tập trên đó nâng cao được kỹ năng, cũng cố

và khẳng định lại những kiến thức đã học lý so với thực tế không có gì làquá xa lạ, quá mới với các em

Tuy nhiên mô hình phục vụ cho công tác giảng dạy ở khoa rất hạnchế, có thể nói là rất ít Mô hình sẽ giúp cho sinh viên lĩnh hội kiến thứcmột cách chủ động, nhiệt tình Mô hình sẽ giúp cho sinh viên nắm đượckiến thức trong thời gian ngắn nhất, nhờ có mô hình thực tế sẽ kích thích sựsáng tạo trong môi sinh viên Đó cũng chính là mục tiêu mà người dạy cầnmỗi sinh viên đạt tới

Một trong những hệ thống quan trọng nhất của động cơ là hệ thốngphun xăng, đánh lửa Nhờ có 2 hệ thống này mà động cơ có thể nổ máyđược thiếu một trong 2 hệ thống này thì động cơ không thể nổ được Hơnnữa trên động cơ thì chủ yếu các cảm biến cũng sẽ làm nhiệm vụ là nhậnbiết chế độ hoạt động của động cơ để hộp ECU có thể đưa ra góc đánh lửasớm, thời điểm phun nhiên liệu và lưu lượng phun nhiên liệu để giúp chođộng cơ hoạt động với hiệu suất cao nhất và kinh tế nhất có thể do đó mà 2

hệ thống phun xăng và đánh lửa trên động cơ đóng vai trò quan trọng

Do đó từ những lý do đã nêu ở trên, là giảng viên trẻ trong bộ môn nên cũng mong muốn được góp phần nhỏ bé của mình để phát triển bộ môn ngày một phát triển nên em chọn đề tài: Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa trực tiếp - phun xăng trên ôtô

Giúp sinh viên của bộ môn tiếp cận những công việc sau khi ra trường sinhviên có thể làm được Tiếp cận được những công nghệ mới của ngành ô tô

do sinh viên đã có được những kiến thức cơ bản nền tảng đã được trang bịkhi còn ngồi trên ghế nhà trường Giúp sinh viên của bộ môn nâng cao kỹnăng thực hành

3 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đề tài có ý nghĩa thực tiễn là sử dụng mô hình để giảng dạy thực tập chosinh viên, sinh viên có thể tự tìm hiểu và thí nghiệm trên mô hình để giúphọc các môn lý thuyết chuyên ngành về điện, điện tử ô tô hiệu quả hơn

TỔNG QUAN

Cơ sở vật chất mà nhà trường giành cho bộ môn là quá ít so với sốlượng sinh viên hàng năm tốt nghiệp Hơn nữa kiến thức về những côngnghệ điều khiển ô tô thì ngày một hiện đại, cải tiến không ngừng Như chúng

ta điều biết để học sinh lĩnh hội kiến thức một cách chủ động tích cực và nhớlâu thì chúng ta không chỉ trình bày những lý thuyết đơn thuần bằng phấnbảng mà chúng ta cần kết hợp với vật thật Bằng những nghiên cứu cho thấyviệc dạy học thông qua mô hình là rất hiệu quả và là phương pháp dạy mớiđối với sinh viên ngành kỹ thuật

Ngành công nghiệp ô tô phát triển rất nhanh chóng nên những hệthống điều khiển bằng cơ khí không tối ưu hóa được quá trình điều khiển dođiều khiển không linh hoạt, chậm và ít chính xác đã được thay thế bằngnhững hệ thống điều khiển bằng điện, điện tử Có rất nhiều hệ thống điện,điện tử trên ô tô nhưng 2 hệ thống rất quan trọng trên động cơ đó là hệ thốngphun xăng, đánh lửa Hai hệ thống này cũng được các công ty sản xuất ô tôđặc biệt là các chuyên gia về phát triển công nghệ mới lưu ý và không ngừngcải thiện chúng

Hệ thống đánh lửa được phát triển từ hệ thống đánh lửa thường (hệthống đánh lửa bằng vít lửa) góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng cơ khí(ly tâm, áp thấp) cho tới hệ thống đánh lửa bán dẫn và cho tới hiện nay là hệthống đánh lửa trực tiếp Vì vậy để sinh viên có thể tiếp cận ngay được vớinhững hệ thống đánh lửa hiện đại và thông dụng hiện nay khi còn ngồi trênghế nhà trường Do đó tác giả đã lấy hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụngbobine đôi để thực hiện

Tương tự hệ thống phun xăng cũng vậy hệ thống nhiên liệu động cơxăng sử dụng bộ chế hòa khí không còn được sử dụng rộng nữa vì nhữngnhược điểm cơ bản của hệ thống điều khiển bằng cơ khí đơn thuần mà thayvào đó phổ biến hiện nay đó là hệ thống phun xăng điện tử mà hãng xeTOYOTA của Nhật Bản thường viết tắt EFI (Electronic Fuel Injection).Đây là hệ thống mà đã khắc phục phần lớn những nhược điểm mà hệ thốngnhiên liệu bộ chế hoà khí trước kia Một hệ thống mà phần lớn các xe trênthị trường đang sử dụng Vì vậy tác giả chọn hệ thống phun xăng điện tử đãthực hiện mô hình này Có thể nói nhờ có 2 hệ thống này mà học sinh có thể

nắm được, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cảm biến trong động cơ, các

bộ phận cấu thành nên một hệ thống điều khiển quá trình điều khiển phunxăng và đánh lửa qua đó cũng sẽ thực hành được những bài tập cơ bản trên

mô hình cuối cùng qua mô hình này sinh viên sẽ biết kiểm tra đánh giá một

bộ phận của hệ thống cũng như toàn bộ hệ thống còn hoạt động đượckhông Đây là tổng hợp những nội dung kiến thức của nhiều môn họcchuyên ngành mới có thể đạt được Đó cũng chính là mục tiêu chính mà đềtài mang tới cho sinh viên

CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ

2.1 Cơ sở khoa học của việc thay thế bộ chế hoà khí bằng hệ thống phung xăng EFI

2.1.1 Khái niệm về hệ số dư lượng không khí ()

Hệ số dư lượng không khí đặc trưng cho mức độ sai lệch giữa tỷ lệxăng và không khí cung cấp thực tế cho động cơ

Để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu cần 14,7 kg không khí, tỷ lệ là1/14,7 gọi là tỷ lệ hổn hợp lý tưởng

 = 1 tức là lượng không khí nạp thực tế bằng lượng không khí lýtưởng, nhiên liệu và không khí đều cháy hết

 > 1 tức là lượng không khí nạp thực tế lớn hơn lượng lượng khôngkhí lý tưởng, không khí nạp dư (khí hỗn hợp nghèo nhiên liệu)

 < 1 tức là lượng không khí nạp thực tế nhỏ hơn lượng không khí lýtưởng, nhiên liệu nạp dư cháy không hết (khí hỗn hợp giàu nhiên liệu)

Trong quá trình động cơ làm việc công suất, suất tiêu hao nhiên liệu

và nồng độ khí thải gây ô nhiễm môi trường luôn phụ thuộc vào tỷ lệ hỗn

hợp cung cấp cho động cơ * Các yêu cầu về tỷ lệ hỗn hợp đối với các chế

độ hoạt động đặc trưng của động cơ

Hình 2.1: Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí  đến các đại lượng:

Công suất NE, suất tiêu hao nhiên liệu GE,và nồng độ khí thải gây ô nhiểm

môi trường CO , HC, NO x

2.1.2 Chế độ khởi động lạnh

Khi khởi động lạnh, nhiên liệu bay hơi không tốt, dể ngưng tụ bámvào thành ống nạp và buồng cháy làm cho tỷ lệ hỗn hợp loãng, động cơ khókhởi động Vì vậy yêu cầu phải bổ sung thêm một lượng nhiên liệu ngoàilượng nhiên liệu cơ bản.Tỷ lệ hòa khí khi khởi động lạnh ( = 0,3 0,4 ).Giai đọan này nồng độ khí thải CO, HC rất cao còn NOx thấp

2.1.3 Chế độ hâm nóng động cơ

Sau khi khởi động, nhiệt độ động cơ còn thấp, ma sát lớn do đó cầnphải cung cấp thêm một lượng nhiên liệu, hỗn hợp đậm ( = 0,4 0,8) khinhiệt độ và tốc độ động cơ tăng dần thì  tiến dần đến giới hạn trên Giaiđoạn này tỷ lệ hỗn hợp đậm nên lượng khí thải CO, HC cao và sẽ giảm dầnkhi tiến dần đến giới hạn trên, ngược lại NOx thấp và sẽ tăng dần khi  tiếndần đến giới hạn trên

2.1.4 Chế độ cầm chừng nhanh (tăng tốc độ hâm nóng động cơ)

Sau khi khởi động động cơ (bướm ga đóng) để nhanh chóng đạt đếnnhiệt độ làm việc tối ưu của động cơ (80 – 90oC) thì yêu cầu phải tăng thêmmột lượng hỗn hợp khí mới để tăng tốc độ cầm chừng của động cơ

2.1.5 Chế độ tải trung bình

Đây là chế độ làm việc ổn định của động cơ và là chế độ hoạt độngthường xuyên nên yêu cầu tỷ lệ hỗn hợp ở chế độ này loãng, để tiết kiệmnhiên liệu và giảm lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường Ở chế độ này cóhai xu hướng điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp, hỗn hợp giàu hoặc hỗn hợp nghèo(rich burn hoặc lean burn)

Nếu điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp theo hướng rich burn thì  dao độngtrong khoảng (=1) hỗn hợp cháy tốt, động cơ phát huy được công suất, suấttiêu hao nhiên liệu là nhỏ nhất Đồng thời lượng khí thải CO, HC nhỏ nhất,nhưng NOX lại đạt giá trị lớn nhất

Nếu điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp theo hướng lean burn thì  1 sẽ giảmđược CO, NOX còn HC tăng chút ít

Chế độ này bướm ga mở lớn, hỗn hợp đòi hỏi phải đậm để tăng côngsuất động cơ ( = 0,8 0,9 ).

2.1.9 Một số nhược điểm của bộ chế hòa khí

Để đáp ứng tỷ lệ hổn hợp theo yêu cầu của các chế độ làm việc của

độ cơ theo hướng cải thiện đặc tính tải, tiêu hao nhiên liệu kinh tế hơn,giảm

ô nhiễm môi trường thì bộ chế hoà khí (thường) không còn đáp ứng đượcnữa Vì vậy bộ chế hoà khí đã được cải tiến, lắp thêm các thiết bị hiệu chỉnhkhác nhau làm cho nó trở nên quá phức tạp Nhưng cho dù nó được hiệuchỉnh thì bộ chế hoà khí vẫn tồn tại một số nhược điểm không khắc phụcđược

 Bộ chế hòa khí phải có ống khuyếch tán, do đó tiết diện đườngống nạp tại ống khuếch tán giảm, tăng tổn thất khí động học, giảm hệ

2.1.10 Một số ưu điểm của hệ thống phun xăng EFI

 Không có ống khuyếch tán, mở rộng đường ống nạp, tăng hệ sốnạp

 Nhiên liệu được phun với áp suất lớn, 23 kG/cm2 cải thiện được

độ phun sương, tăng khả năng bay hơi của nhiên liệu

 Nhiên liệu phun đồng đều cho các xy lanh sai lệch ( 12%).), cóthể hiệu chỉnh lượng nhiên liệu theo yêu cầu của từng xy lanh và theo từngchế độ làm việc của động cơ, với độ chính xác cao Do đó phát huy đượccông suất theo từng chế độ tải, tiết kiệm được nhiên liệu, giảm ô nhiễm

 Từ việc phân tích trên cho thấy rằng, sử dụng hệ thống nhiên liệuvới hệ thống tự động điều khiển phun xăng để tạo tỷ lệ hỗn hợp chính xáctheo các chế độ làm việc của động cơ là một xu hướng tất yếu Thực tiễnhiện nay, các động cơ ô tô sử dụng bộ chế hoà khí là thời kỳ quá độ, cáchãng xe như KIA, DAEWOO…cũng đã sử dụng phun xăng điện tử

2.2 Vài nét tổng quan về lịch sử phát triển hệ thống phun xăng

Hệ thống phun xăng đã được sử dụng phổ biến vào những năm đầucủa thập kỷ 70, thay thế cho bộ chế hoà khí

Năm 1973 hãng BOSH đã đưa ra hệ thống phun xăng cơ khí JETRONIC và được sử dụng trên xe của hãng MERCEDES Đến 1981 hệthống K-JETRONIC được cải tiến thành hệ thống phun xăng kết hợp cơ khí-điện tử KE-JETRONIC và được sử dụng phổ biến trên xe của hãngMERCEDES Người Mỹ cũng đã theo người Đức chế tạo K-JETRONICdùng trên một số xe GM, CHRYSLER

K-Mặc dù đã có nhiều bước phát triển thành công của K-JETRONIC,KE-JETRONIC nhưng vẫn còn tồn tại nhiều nhược điểm như: Vẫn còn điềukhiển cơ khí, bảo dưỡng, sửa chữa khó, giá thành chế tạo cao.Vì vậy hệthống điều khiển phun xăng hoàn toàn điện tử đã ra đời với các loại như L-JETRONIC, MONO- JETRONIC

Năm 1971 TOYOTA đã phát triển hệ thống phun xăng điện tử EFI(Electronic Fuel Injection) với lọai mạch tương tự và đến 1983 đưa ra lọai(EFI) điều khiển bằng bộ vi xử lý CPU (Control Processing Unit) sử dụng

dữ liệu trong bộ nhớ để xác định thời điểm phun và lượng phun nhiên liệu

Hiện nay các công ty ôtô trê thế giới đều sử dụng phổ biến là Hệthống phun xăng (EFI) điều khiển bằng bộ vi xử lý (CPU) được điều khiểnkết hợp bởi ECU của các hệ thống khác trên động cơ như: Hệ thống điềukhiển thời điểm đánh lửa sớm điện tử ESA (Electronic Spark Advance), hệthống điều khiển tốc độ không tải ISC (Idle Speed Control), hệ thống tự

khác…

Đối với hãng TOYOTA hệ thống điều khiển kết hợp của động cơđược gọi chung là TCCS (Toyota Computor Cotroled System) hệ thốngđiều khiển bằng máy tính của TOYOTA

EFIESA

Hệ thống tự chuẩn đoánCác hệ thống khác (hệ thống điều khiển hộp số tựđộng ECT – ECU; hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS – ECU; hệ thốngtreo điện tử TEMS – ECU; hệ thống kiểm soát lực kéo TRC – ECU; hệthống điều hoà không khí A/C – ECU

Đối với hãng NISSAN hệ thống điều khiển kết hợp của động cơ đượcgọi chung là ECCS(electronic concentrated control sytem)

Đối với hãng MITSUBISHI hệ thống điều khiển kết hợp của động cơđược gọi chung là MPI (Multipont Fuel Injection)

Hiện nay, xu hướng tự động hóa không chỉ có trên ôtô mà hầu như ởtất cả các ngành công nghiệp Một trong những vấn đề chủ yếu mà điềukhiển tự động trên ôtô phải giải quyết là điều khiển các thông số ra của các

hệ thống trang bị trên xe sao cho đảm bảo tính năng và sự an toàn của ôtô làtốt nhất trong mọi điều kiện hoạt động Đối với ôtô khi vận hành luôn có sựthay đổi về tốc độ xe, điều kiện mặt đường, điều kiện tải, điều kiện khí hậumôi trường … Nên yêu cầu điều khiển các thông số ra của những hệ thốngôtô khá đa dạng và phức tạp, bên cạnh đó những hệ thống này cũng chịu ảnhhưởng của những tác động biến đổi phức tạp bên ngoài Tự động trên ôtôđược điều khiển thông qua hệ thống điều khiển điện tử được lập trình sẵn,

mà trung tâm là một bộ vi xử lý Bộ vi xử lý dùng để điều khiển mỗi hệthống được gọi là ECU (Electronic Control Unit ) ECU dựa trên cơ sở dữliệu lập trình sẵn và các tín hiệu từ các cảm biến đưa về, từ đó đưa ra tín hiệuđiều khiển đến các cơ cấu chấp hành (Actuators)

Các hệ thống được điều khiển tự động trang bị trên ôtô hiện nay lànhững hệ thống điều khiển bằng máy tính (Computer Control Sytems).Trong đó phần tử điểu khiển (Controller) gồm một máy tính có phối hợp

thêm các thiết bị đầu vào và đầu ra, các cảm biến và các cơ cấu chấp hành(Actuators) Các thuật toán điều khiển được tính toán và lập chương trìnhghi vào bộ nhớ máy tính.

sẽ xác định khoảng thời gian phun chính xác và gửi tín hiệu đến các vòiphun Các vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp phụ thuộc vào cáctín hiệu này Lượng phun phụ thuộc vào khoảng thời gian của tín hiệu đến từECU

Hệ thống phun xăng và đánh lửa điện tử ngày càng được TOYOTAphát triển nhằm tối ưu hoá các tính năng của hệ thống và ngày càng hoànthiện các chức năng của nó

Trên hệ thống phun xăng đa điểm và đánh lửa trực tiếp trên xe Camry

2000 sử dụng cảm biến áp suất khí nạp lượng phun cơ bản phụ thuộc vào tínhiệu này

Động cơ Vòi phun

Cảm biến áp suất đường nạp

Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ thống D -EFI

Song song với sự phát triển của hệ thống phun xăng, hệ thống điềukhiển đánh lửa theo chương trình (ESA- Electronic Spark Adyance) cũngđược đưa vào sử dụng vào những năm đầu thập kỷ 80 Sau đó vào đầunhững năm 90, hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS- Direct Ignition Sytem) rađời, cho phép không sử dụng Delco (bộ chia điện) và hệ thống này có mặttrên hầu hết các xe thế hệ mới DIS là một hệ thống phân phối trực tiếp điệncao áp đến các bugi từ các cuộn đánh lửa mà không dùng bộ chia điện(delco) Hiện nay có rất nhiều hệ thống DIS, bao gồm loại có cuộn đánh lửacho từng xylanh và cuộn đánh lửa cho 2 xylanh, loại sử dụng mỗi bôbin chotừng cặp bougie , v v

Các cảm biến không chỉ có vai trò quan trọng trong hệ thống EFI

và ESA, mà còn đóng vai trò rất quan trọng đối với các hệ thống khác, như :

hệ thống điều khiển hộp số tự động ( gồm Cảm biến tốc độ xe, cảm biến vị trí bướm ga…), điều khiển hệ thống phanh ABS( cảm biến tốc độ, cảm biến giảm tốc,…), điều khiển hệ thống treo( cảm biến tốc độ, cảm biến độ cao, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến lực quán tính,…), điều khiển hệ thống trợlực lái (cảm biến tốc độ xe, cảm biến góc lái,…).v.v…

Hình 2.4: Sơ dồ khối của hệ thống EFI

2.3 Điều khiển quá trình phun xăng

Điều khiển lượng phun cơ bản

Lượng phun cơ bản được ECU tính toán thông qua thời gian phun cơbản Thời gian phun nhiên liệu cơ bản được ECU tính toán thông quá các tínhiệu vào:

-Tín hiệu áp suất đường ống nạp (PIM) Nếu tốc độ động cơ không đổi, lượng phun cơ bản sẽ tăng cùng với sự gia tăng của lượng khí nạp

Lọc nhiên liệu

Bộ ổn áp

Các vòi phun

HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

Lọc không khí

Cảm biến áp suất khí nạp

Cổ họng Van ISC

Khoang nạp khí

Đường ống nạp

HỆ THỐNG NẠP KHÍ

Các cảm biến

ECU

Các xi lanh

U

Hình 2.5: Sơ đồ tự động điều khiển lượng phun cơ bản của EFI 2.4 Các chế độ điều khiển hiệu chỉnh Tuỳ theo từng chế độ làm việc khác nhau của động cơ mà tỉ lệ hòa khí phải thay đổi theo, do đó cần phải hiệu chỉnh lượng phun cơ bản a Chế độ khởi động lạnh Trong khi động cơ quay khởi động do có sự dao động lớn về tốc độ động cơ nên ECU khó nhận biết được chính xác được áp suất đường ống nạp hay lượng khí nạp Vì vậy ECU chọn một khoảng thời gian phun cơ bản lưu trong bộ nhớ của nó phù hợp với nhiệt độ nước làm mát động cơ mà không tính đến áp suất đường ống nạp hay lượng khí nạp, sau đó bổ sung thêm lượng hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp và điện áp để tạo ra khoảng thời gian phun thực tế

U C

TBĐK

ECU

Điều khiển

lượng phun cơ

bản

Cơ cấu chấp hành

(vòi phun)

-áp suất khí nạp

-Tốc độ động cơ (NE)

ĐTĐK(các chế

độ làm việc của động cơ)

Bơm nhiên liệu

TBĐK (ECU)

lượng phun cơ bản

và hiệu chỉnh

Cơ cấu chấp hành

(vòi phun)

-Tín hiệu khởi động (STA)

-Nhiệt độ nước làm mát(THW)

-Tốc độ động cơ (NE)

-Góc quay trục khủyu (G)

-Nhiệt độ khí nạp (THA)

-Điện áp ắc quy (+B)

ĐTĐK

(chế độ khởi động)

Bơm nhiên liệu

Hình 2.6: Sơ đồ tự động điều khiển lượng phun khi khởi động của

EFI.

t1 t2 t3

t

Hình 2.7: Thời gian phun cơ bản và hiệu chỉnh khi khởi động.

t: Khoảng thời gian phun thực tế

t1: Thời gian phun cơ bản

t2 : Thời gian phun hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp

t3 : Thời gian phun hiệu chỉnh theo điện áp ắc quy

* t 1: Thời gian phun cơ bản Được tính toán từ các tín hiệu:

Hình 2.8: Đặc tuyến hiệu chỉnh thời gian phun cơ bản (t 1 ) theo nhiệt

độ nứơc làm mát

* t 2 : Thời gian phun hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp (THA)

Mật độ không khí sẽ thay đổi theo nhiệt độ vì vậy ECU động cơ phải luôn được thông tin chính xác nhiệt độ khí nạp để điều chỉnh thời gian phun cho phù hợp với yêu cầu của tỷ lệ hỗn hợp Để thực hiện được mục đích này ECU lấy 20 oc làm nhiệt độ tiêu chuẩn sau đó tăng hay giảm lượng nhiên liệu phun tùy theo nhiệt độ khí nạp thấp hay cao hơn nhiệt độ này Hiệu chỉnh này sẽ làm tăng hay giảm lượng phun

* t 3 : Thời gian phun hiệu chỉnh theo điện áp ắc quy (+B)

Khi khởi động điện áp ắc quy giảm, nên có một sự chậm trễ (sai lệch) thời gian tính từ lúc ECU động cơ gửi tín hiệu đến vòi phun cho đến khi vòi phun thực sự mở ra Điều này có nghĩa là khoảng thời gian kim phun mở sẽ trở nên ngắn hơn so với tính toán của ECU, làm giảm lượng nhiên liệu phun vào xy lanh Vì vậy cần phải có sự hiệu chỉnh theo điện áp

Trong hiệu chỉnh theo điện áp, ECU sẽ bù lại sự chậm trễ này bằng cách kéo dài khoảng thời gian phun thực tế sao cho nó phù hợp với lượng đãtính toán của ECU

thời gian trễ tiêu chuẩn

cơ Lượng hiệu chỉnh phụ thuộc nhiệt độ nước làm mát Khi nhiệt độ động

cơ còn thấp ECU tiếp tục điều khiển hiệu chỉnh làm đậm để hâm nóng động

cơ Lượng nhiên liệu được hiệu chỉnh thêm khi hâm nóng động cơ do ECU điều khiển theo nhiệt độ nước làm mát

Khi nhiệt độ nước đặc biệt thấp hiệu chỉnh này tăng gấp đôi lượng phun Hiệu chỉnh làm đậm hâm nóng kết thúc khi nhiệt độ động cơ đạt 60 0c hoặc 80 0c tùy theo động cơ

1

thấp 80oC cao

nhiệt độ nước làm mát o C

Hình 2.11: Đặc tuyến hiệu chỉnh thời gian phun sau khi khởi động và khi

hâm nóng động cơ theo nhiệt độ nước làm mát

c Làm đậm khi tăng tốc động cơ lạnh

Để nâng cao khả năng tải khi động cơ còn lạnh, khi tiếp điểm khôngtải của cảm biến vị trí bướm ga mở hỗn hợp được làm đậm thêm ECU nhậntín hiệu từ :

- Cảm biến vị trí bướm ga (VTA) nhận biết độ mở bướm ga nhỏ hơn1,5 o so với vị trí đóng

- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW) nhận biết nhiệt độ nướclàm mát

Để hiệu chỉnh gia tăng lượng nhiên liệu phun vào động cơ Tỷ lệ làmđậm và khoảng thời gian thay đổi tùy theo nhiệt độ nước làm mát Khi nhiệt

độ nước làm mát thấp, tỷ lệ làm đậm tăng lên và khoảng thời gian làm đậmdài hơn

- Tốc độ động cơ (NE)

- Nhiệt độ nước làm mát (THW)

- Vị trí bướm ga (VTA)

- Tốc độ xe (SPD)

e Điều khiển phản hồi tốc độ không tải

Điều khiển phản hồi được thực hiện khi tiếp điểm không tải bật, tốc

độ xe thấp hơn một giá trị xác định và nhiệt độ nước làm mát khoảng 800c.Nếu sự chênh lệch giữa tốc độ thực của động cơ và tốc độ tiêu chuẩn trong

bộ nhớ của ECU lớn hơn 20v/p do sự thay đổi tải đột ngột nào đó như bậtcông tắc điều hòa không khí (A/C), phụ tải điện (LP, DFG, E LS), trợ lực láithủy lực (EHPS) thì ECU sẽ gửi tín hiệu đến van ISC để van này tăng haygiảm lượng khí đi qua đường khí tắt sao cho tốc độ thực tế của động cơ sẽđạt tốc độ tiêu chuẩn Tốc độ tiêu chuẩn khác nhau tùy thuộc vào tải

độ tải trung bình là rich burn hay lean burn) để giữ cho tỷ lệ khí-nhiên liệutrong khoảng hẹp gần với tỷ lệ lý thuyết (hay tỷ lệ trong dải nhạt) ECU sosánh điện áp của tín hiệu từ cảm biến ơ xy (cảm biến hỗn hợp nhạt) với mộtđiện áp định mức (trong bộ nhớ) Nếu điện áp của tín hiệu cao hơn, nĩ nhậnbiết tỷ lệ của hỗn hợp đậm hơn lý thuyết và tiến hành giảm lượng nhiên liệuphun xác định

Để tránh cho bộ lọc khí xả quá nĩng và để đảm bảo cho động cơ họatđộng tốt, tín hiệu phản hồi tỷ lệ khí nhiên liệu từ cảm biến ơ xy (cảm biếnhỗn hợp nhạt) khơng xảy ra với các chế độ sau:

 Trong khi khởi động

 Trong khi làm đậm sau khởi động

 Trong khi làm đậm tăng tốc

Bơm nhiên liệu

-Tín hiệu khởi động

-Ắc quy

-Bộ đo áp suất khí nạp

-Tốc độ động cơ

-Nhiệt độ nước làm mát

-Nhiệt độ khí nạp

-Vị trí bướm ga

 Trong khi nhiệt độ nước làm mát thấp hơn một giá trị xác định.

 Khi xảy ra cắt nhiên liệu

 Khi hiệu chỉnh làm đậm trợ tải

Hình 2.14: Sơ đồ tự động điều khiển lượng phun ở chế độ tải trung bình

g Chế độ đầy tải (trợ tải)

Tùy thuộc vào kiểu động cơ Một số loại động cơ nó xác định bằng độ

mở của bướm ga Một số khác thì xác định bằng lượng khí nạp Hiệu chỉnhlàm đậm này sẽ tăng lượng phun khoảng 10 đến 30%)

h Chế độ chuyển tiếp (tăng tốc, giảm tốc)

Trong quá trình tăng tốc hay giảm tốc ECU dựa vào các tín hiệu:

- Áp suất đường ống nạp(PIM)

lượng phun cơ bản

lượng phun hiệu chỉnh

Cơ cấu chấp hành

cảm biến ô xy

* Cắt nhiên liệu trong khi giảm tốc Khi giảm tốc từ tốc độ động cơcao, bướm ga đóng hoàn toàn ECU sẽ cắt phun nhiên liệu để tiết kiệm nhiênliệu và giảm ô nhiễm Khi tốc độ động cơ giảm xuống dưới một giá trị xácđịnh hoặc bướm ga mở (tiếp điểm không tải tắt) nhiên liệu được phun trở lại.Tốc độ cắt nhiên liệu của động cơ và tốc độ phun trở lại sẽ cao hơn khi nhiệt

độ nước làm mát thấp

* Cắt nhiên liệu khi tốc độ động cơ cao Để tránh quá tải khi động cơ

quay quá nhanh, việc phun nhiên liệu giảm đi nếu tốc độ động cơ vượt quámột giá trị xác định Nhiên liệu sẽ phun trở lại khi tốc độ động cơ giảm đếnmột giá trị xác định (ECU nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ NE)

* Cắt nhiên liệu khi tốc độ xe cao Trong một số kiểu, việc phun nhiên liệu

giảm đi khi tốc độ xe vượt quá một giá trị xác định, nhiên liệu sẽ phun trở lạikhi tốc độ động cơ giảm đến một giá trị xác định (ECU nhận tín hiệu từ cảmbiến t

Trong đó: U2max thế hiệu lớn nhất của biến áp đánh lửa

Udl điện thế cần đủ để tạo nên tia lửa điện phóng qua khe

hở giữa các điện cực của nến lửa

3.1.3 Quá trình đánh lửa trên ôtô

a Quá trình đánh lửa giữa các điện cực của nến đánh lửa

Phần điện dung : Tia lửa điện xuất hiện đầu có màu xanh lơ do nănglượng tích luỹ trong phần điện dung của cảm biến đánh lửa thời gian xảy rakhoảng 1s, cường độ dòng điện tương đối lớn năng lượng tia lưả điện tínhbằng biểu thức

Phần điện cảm :Do có thành phần điện cảm L của cuộn dây biến áp

năng lượng đánh lửa được biểu diễn:

Ing cường độ dòng điện sơ cấp khi ngắt

b quá trình đánh lửa trong độ cơ xăng

Công suất động cơ đạt giá trị lớn nhất phụ thuợc rất nhiều váo các yếu

tố, tốc độ cháy của xăng, lượng xăng tham gia vào thành phần hỗn hợp, tỷ sốnén, góc đánh lửa sớm hợp lý…nhìn chung để động cơ đạt công suất lớnnhất thí cần có áp suất hỗn hợp khí sau khi piston qua điểm chết tên có giátrị lớn nhất

Để có điều đó cần đốt cháy hổn hợp (đánh lửa) trước khi piston đếnđiểm chết trên Vì nhiên liệu không thể cháy hết ngay khi xuất hiện tia lửađiện mà phải cháy trong một khoảng thời gian nhất định

Qua thực nghiệm người ta chứng minh được rằng : công suất cực đạicủa động cơ chỉ có được nếu như áp suất trong xi lanh ở thời điểm sau điểmchết trên 10 - 150 theo góc quay của trục khuỷu tức đạt giá trị lớn nhất, làquá trính cháy đã kết thúc

Nếu đánh lửa sớm quá thì quá trình cháy sẽ xảy ra gọn trong kỳ néncủa động cơ Piston sẽ chịu một lực va đập ngược chiều với chiều chuyểnđộng của nó do áp suất khí nén gây nên do đó cản trở chuyển động của trụckhuỷu làm cho công suất của động cơ giảm

Nếu đánh lửa muộn quá thì quá trình cháy có thể xảy ra trong kỳ xả,nhiên liệu không cháy hết Trong trường hợp này động cơ sẽ rất nóng (có thểcháy rớt ở ống xả) vì diện tích vùng cháy tăng, nhiệt độ truyền qua nước làmmát tăng dẫn đến công suất động cơ giảm

Thời điểm đánh lửa đặc trưng cho góc đánh lửa sớm , nó được tínhbằng góc quay của trục khuỷu động cơ, kể từ khi có tia lửa điện đến khipiston đến điểm chết trên

Người ta chứng minh được rằng : công suất NE và suất tiêu hao nhiênliệu Ge của động cơ đạt giá trị tốt nhất khi góc đánh lửa sớm 5 – 100 tuỳ theođộng cơ

3.1.4 Điều khiển góc đánh lửa

Trong các hệ thống đánh lửa trước đây, việc hiệu chỉnh góc đánh lửasớm được thực hiện bằng phương pháp cơ khí với cơ cấu ly tâm và áp thấp.Đường đặc tính đánh lửa sớm tối ưu rất đơn giãn và không chính xác

Đối với hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớmbằng điện tử, góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh gần sát với đặc tính lýtưởng Kết hợp hai đặc tính đánh lửa sớm theo tốc độ và theo tải động cơ ta

có bản độ góc đánh lửa sớm lý tưởng với khoảng 1000 đến 4000 điểm đánh

lửa sớm được chọn lựa đưa vào bộ nhớ

Hình 3.1: Bản đồ góc đánh lửa sớm lý tưởng; b/ Bản đồ góc đánh lửa

sớm được hiệu chỉnh bằng ly tâm và độ chân không

Một chức năng khác của ECU Trong việc điều khiển đánh lửa là sựđiều chỉnh góc ngậm điện (dwell angle controtorl) Góc ngậm điện phụthuộc vào hai thông số là hiệu điện thế ắc quy và tốc độ động cơ Khi khởiđộng chẳng hạn, hiệu điện thế ắc quy bị giảm do sụt áp, vì vậy, ECU sẽ điềukhiển tăng thời gian ngậm điện nhằm mục đích tăng dòng điện Trong cuộn

sơ cấp Ở tốc độ thấp, do thời gian tích lũy năng lượng quá dài (góc ngâmđiện lớn) gây lãng phí năng lượng nên ECU sẽ điều khiển xén bớt xung điện

áp điều khiển để giảm bớt thời gian ngậm điện nhằm mục đích tiết kiệmnăng lượng và tránh nóng bôbin Trong trường hợp dòng sơ cấp vẫn tăngcao hơn giá trị ấn định, bộ phận hạn chế dòng sẽ làm việc và giữ cho dòngđiện sơ cấp không thay đổi cho đến thời điểm đánh lửa

Góc đánh lửa sớm thực tế khi động cơ hoạt động được xác định bằngcông thức sau:

 =  bd + cb+  hc

 bd - góc đánh lửa sớm ban đầu

 cb - góc đánh lửa sớm cơ bản  hc - góc đánh lửa sớm điều chỉnh

Hình 3.2: Góc đánh lửa sớm thực tế

Dựa vào tốc độ (tín hiệu NE) và tải của động cơ (từ tín hiệu áp suấttrên đường ống nạp), ECU sẽ đọc giá trị của góc đánh lửa sớm, cơ bản đượclưu trữ trong bộ nhớ

5V IGT

IGT

I GT

Hình 3.3: Xung điều khiển đánh lửa IGT

Sau khi xác dịnh được góc đánh lửa sớm, bộ xử lí trung tâm CPU sẽđưa ra xung điện áp dể điều khiển đánh lửa IGT mô tả quá trình dịch chuyểnxung IGT trong CPU về phía trước của tử điểm thượng khi có sự hiệu chỉnh

về góc đánh lửa sớm cơ bản cb và góc đánh lửa sớm hiệu chỉnhhc ngoài ra,xung IGT có thể được xén trước khi gởi qua bôbin tích hợp

Các bougie đôi phải được gắn vào bougie của 2 xilanh song hành, đốivới động cơ 4 xilanh có thứ tự thì nổ: 1-3-4-2 ta xử dụng hai bôbine Bôbinethứ nhất có hia đầu của cuộn thứ cấp được nối trự tiếp với bougie số 1 và số



bd

4 còn bôbine thứ hai nối với bougie số 2 và số 3 Phân phối điên áp cao đượcthực hiện như sau:giả sử điện áp thứ cấp xuất hiện ở bougie số 1 và số 4, ta

có :

Utc =U1 + U4

4 1

1 1

R R

R U

U tc



4 2

4 4

R R

R U

U tc



Trong đó: Utc - hiệu điện thế của cuộn thứ cấp

U1 và U4 -hiệu điện thế đặt vào khe hở của bougie số 1 và số 4

R1 và R4 - điện trở của khe hở bougie số 1 và số 4

Ở thời điểm đánh lửa, xylanh số 1 và số 4 cùng ở vị trí gần tử điểmthượng nhưng trong hai thì khác nhau nên điện trở khe hở bougie của các

xylanh trên cũng khác nhau: R 1  R 4 Lấy ví dụ xylanh số 1 đang ở thì nén

thì R 1 rất lớn còn ở xylanh số 4 đang ở thì thoát nên R 4 rất nhỏ do sự xuất

hiện ion nhờ phản ứng cháy và nhiệt độ cao Do đó: R 1 >> R 4 , và từ (1),(2)

ta có U1  Utc; U4  0 có nghĩa là tia lửa chỉ xuất hiện ở bougie số 1 Trong

trường hợp ngược lại R 1 <<R 4 ; U 1  0; U 4  U tc, tia lửa sẽ xuất hiện ở bougie

số 4 Quá trình tương tự cũng xẫy ra đối với bougie số 2 và số 3 ECU đưa

ra xung điều khiển để đóng mở các transistor T 1 và T 2 theo thứ tự thì nổ là 3-4-2 hoặc 1-2-4-3

1-3.2 Chức năng điều khiển đánh lửa của ecu

Động cơ trên ôtô có khả năng thích ứng rất cao Từ lúc khởi động vàTrong suốt quá trình làm việc, chế độ làm việc của động cơ liên tục thay đổi

Tuỳ từng chế độ làm việc của động cơ mà ECU làm việc điều chỉnh góc

đánh lửa sớm đúng với bản đồ góc đánh lửa sớm lý tưởng ở chế độ khởiđộng, chế độ cầm chừng, chế độ hâm nóng sau khởi động… đảm bảo hiệusuất động cơ cao nhất

Hiệu chỉnh EGR Hiệu chỉnh khi quá nóng

H chỉnh điều khiển

Momen

Đ/K góc đánh lửa sớm nhất

và nhỏ nhất Các hiệu chỉnh khác

Điều khiển đánh lửa sau khi khởi

Hiệu chỉnh tiếng gõ đầu Góc thời

điểm đánh lửa ban đầu

Góc đánh lửa được đặt ở một giá trị nhất định, không thay đổi trongsuốt quá trình khởi động, giá trị góc đánh lửa sớm phụ thuộc vào IC dựphòng trong ECU đã lưu trữ các số liệu về góc đánh lửa sớm.

Thông thường, góc đánh lửa sớm được chọn nhỏ hơn 100 với gócđánh lửa này, động cơ được khởi động dễ dàng ngay cả khi nguội, đồng thờitránh sự nổ dội Việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm khi khởi động không cầnthiết vì thời gian khởi động rất ngắn

Khi có tín hiệu khởi động, mạch chuyển đổi trạng thái sẽ nối đườngIGT sang vị trí ST Khi đó xung IGT được điều khiển bởi IC dự phòng thôngqua tín hiệu G và NE Nếu động cơ đã nổ, đường IGT sẽ được nối sang vị tríAfter ST và việc điều chỉnh góc đáng lửa sớm được thực hiện bằng ECU

Hình 3.4: mạch đánh lửa

3.2.2 Chế độ sau khi khởi động

Khi động cơ đã khởi động xong, góc đánh lửa sớm sẽ được hiệuchỉnh theo công thức :

 = bd + cb + hc

Trong đó, góc đánh lửa hiệu chỉnh hc là tổng tất cả các góc đánhlửa theo các điều kiện làm việc của động cơ:

 Hiệu chỉnh theo nhiệt độ nước làm mát

 Hiệu chỉnh theo sự ổn định của động cơ trong chế độ cần chừng

 Hiệu chỉnh theo sự kích nổ

IC dự phòng

IGT

 Hiệu chỉnh theo các điều kiện khác (như điều kiện khí thải, chế độ ga

tự động, chế độ vượt tốc , quá trình thay đổi lực kéo của động cơ khi

xe có hiện tựơng trượt)

Tuỳ loại động cơ mà một số chức năng hiệu chỉnh của ECU có hoặckhông

Để ngăn ngừa các trường hợp xấu ảnh hưởng đến hoạt động và tuổithọ của động cơ do đánh lửa quá sớm hoặc quá trễ, ECU chỉ việc thực hiệnviệc chỉnh góc đánh lửa sớm (bao gồm h+cb ) trong giới hạn 100 đến 450

trước điểm chết trên

Trong quá trình hoạt động bình thường chức năng điều khiển đánh lửasau khi khởi động, tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT) mà bộ vi xử lý tínhtoán được phát ra qua IC dự phòng

Hình 3.5: Sơ đồ điều khiển góc đánh lửa sớm khi khởi động

a Hiệu chỉnh góc đánh lửa theo nhiệt độ động cơ

Tùy thuộc vào nhiệt độ động cơ được nhận biết từ cảm biến nhiệt độnước làm mát mà góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh tăng hoặc giảm chothích hợp với điều kiện cháy của hoà khí trong buồn đốt Khi nhiệt độ củađộng cơ nằm trong khoảng từ 200 đến 600C thì góc đánh lửa sớm được thựchiện hiệu chỉ đến sớm hơn từ 00 đến 150 sở dĩ phải tăng góc đánh lửa sớm

Mạch tạo tín hiệu thời điểm đánh lửa ban sau khi khởi động

IC dự phòng

IGT

after

khi động cơ nguội là vì ở nhiệt độ thấp tốc độ cháy chậm, nên phải kéo dàithời gian để nhiên liệu cháy hết nhằm tăng hiệu suất động cơ.

Khi nhiệt độ động cơ nằm trong khoảng từ 600 đến 1100, ECU khôngthực hiện góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ

Trong trường hợp động cơ quá nóng sẽ dễ gây ra hiện tượng kích nổ

và tăng hàm lượng NOx trong khí thải , vì vậy ECU sẽ giảm góc đánh lửasớm xuống một góc tối đa là 50

b Hiệu chỉnh ổn định không tải.

Ở chế độ cầm chừng tốc độ động cơ bị dao động do tải của động cơthay đổi, việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm có tác dụng làm ổn định tốc độđộng cơ

Hình 3.7: Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm

theo sự ổn định của động cơ ở chế độ cầm

chừng

hc

về ECU cho biết động cơ đang làm việc ở chế độ cầm chừng, kết hợp với tínhiệu động cơ (NE) và tốc độ xe, ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa sớm

và ngược lại Góc hiệu chỉnh tối đa trong trường hợp này là  50 Khi tốc

độ động cơ cao, ECU sẽ không hiệu chỉnh Trên một số loại động cơ là việchiệu chỉnh góc đánh lửa sớm này phụ thuộc vào điều kiện sử dụng máy lạnhhoặc chỉ hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm khi tốc độ cầm chừng bị giảm xuốngdưới mức quy định

Việc hiệu chỉnh này không có tác dụng khi tốc độ động cơ vượt quámột tốc độ xác định

c Điều khiển chống kích nổ

Khi xử dụng xăng có chỉ số octane quá thấp hoặc vì nguyên nhân nào

đó động cơ quá nóng, sẽ xảy ra hiện tượng kích nổ Trong xylanh Hiệntượng kích nổ xảy ra thường xuyên sẽ rất nguy hiểm, gây hư hỏng và làm

giảm tuổi thọ động cơ Khi có hiện tượng kích nổ xẩy ra, ECU sẽ điều khiển

giảm góc đánh lửa sớm để tránh hiện tượng kích nổ

Tín hiệu kích nổ được ECU nhận biết bằng cảm biến kích nổ

(knock or detonation sensor) gắn ở thân động cơ hoặc ở nắp máy Cảm biếnkích nổ được chế tạo từ thạch anh, là loại vật liệu áp điện Kích thước củacảm biến được tính toán để xảy hiện tượng cộng hưởng ở tần số 57 kHz, làtần số rung của động cơ khi xảy hiện tượng kích nổ hình 3.8

Hình 3.8

c, d Tín hiệu từ cảm biến kích nổ

b

a, đặc tính từ cảm biến kích nổ

b, biểu diễn các xung điện áp từ cảm biến kích nổ tương ứng với quá trình cháy bình thường Trong xylanh với biên độ dao động của xung rất nhỏ.Khi có hiện tượng xảy ra, các xung điện áp sẽ dao động mạnh với biên độ rấtcao khiến ECU biết tín hiệu này để giảm góc đánh lửa sớm

Hình 3.9: Sơ đồ điều khiển kích nổ kiểu hồi tiếp

Kích nổ ở xilanh số 1 và số 2 Xilanh 3, 4 không bị kích nổ a.Giảm góc đánh lửa sớm ; b Tăng tốc lửa sớm

Hình 3.10: Phương pháp điều khiển kích nổ

Quá trình kiểm soát kích nổ được thực hiên theo chu trình kín đượctrình bày trên hình kích nổ chỉ thường xảy ra ở một vài xilanh Vì vậy, dựa

vào thời điểm kích nổ (quá trình cháy) và vị trí cốt máy mà ECU có thể nhận

biết được chính xác các xilanh đã xảy ra hiện tượng kích nổ Việc hiệu chỉnhgóc đánh lửa sớm chỉ được thực hiện ở xilanh nay để ít ảnh hưởng đến côngsuất động cơ Việc giảm góc đánh lửa sớm được thực hiện từng góc nhỏ theotừng chu kỳ của từng xilanh cho đến khi hiện tượng kích nổ chấm dứt Khi

hiện tượng kích nổ chấm dứt, ECU sẽ từng bước tăng dần góc đánh lửa sớm.

ECU

Mạch đánh lửa

Mạch điều khiển

Động cơ Cảm biến kích nổ

Mạch nhận biết kích nổ

đánh lửa sớm tối ưu

Để tránh kích nổ xẩy ra, khi ta xử dụng loại xăng thường, một số loạiđộng cơ có nấc điều chỉnh: một cho loại xăng thường, một cho loại xăng đắt

tiền (có chỉ số octane cao) Trong trường hợp này, bộ nhớ Trong ECU có hai

bản đồ dữ liệu về góc đánh lửa tương ứng với mỗi loại xăng Tài xế sẽ điềuchỉnh công tắc theo loại xăng mà họ xử dụng để đạt hiệu suất động cơ cao

Trên một số loại động cơ xăng có tăng áp, quá trình điều khiển kích

nổ được kết hợp giữa giảm góc đánh lửa sớm và giảm áp suất khí nạp Khigóc đánh lửa giảm tối đã (100) mà hiện tượng kích nổ vẫn xảy ra, ECU sẽ

điều khiển van thải (wastegate) giảm bớt lượng khí thải đi qua turbine làm

tốc độ turbine chậm lại và áp suất khí nạp sẽ giảm xuống Lúc đầu ECU sẽ

điều khiển cho van mở lớn để áp suất tăng áp suất giảm xuống nhanh chống,sau đó van sẽ được diều khiển đóng từ từ

Ngoài ra, góc đánh lửa sớm còn đượchiệu chỉnh theo các điều kiệnlàm việc khác như kết hợp với hệ thống điều khiển ga tự động (Creisecontrotorl) Hê thống cắt nhiên liệu khi vượt tốc độ, hệ thống kiểm soát lựckéo, hiệu chỉnh theo tốc độ lưu hồi khí thải…

d Hiệu chỉnh góc ngậm điện trong hệ thống đánh lửa

Như đã biết, thời gian tích luỹ năng lượng td trên cuộn sơ cấp phụthuộc vào tốc độ quay động cơ n và số xy lanh động cơ Z

Đối với động cơ bất kỳ, số xy lanh Z là cố định Vi vậy thời gian tíchluỹ năng lượng td phụ thuộc vào sồ vòng quay động cơ Dựa vào đồ thị hình3.11a và 3.11b ta nhận thấy : ở số vòng quay n thấp, thời gian tích luỹ nănglượng td rất dài cũng từ đồ thị hình 3.11b thì khi động cơ chạy ở số vòngquay thấp, thời gian td kéo dài gây lãng phí một năng lượng khá lớn (phầngạch chéo trên đồ thị)làm nóngbobine Ngược lại, ở tốc độ n cao td quá nhỏkhông đủ thời gian để dòng cuộn sơ cấp kịp đạt giá trị U/R cónghĩa nănglượng đánh lửa và hiệu điện thế thứ cấp dẽ giảm