b. Phân loại, cấu tạo và hoạt động của hệ thống đánh lửa trực tiếp
6.5.4 Điều khiển chống kích nổ
Khi sử dụng xăng cĩ chỉ số octane quá thấp hoặc vì nguyên nhân nào đĩ động cơ quá nĩng, sẽ xảy ra hiện tượng kích nổ trong xylanh. Hiện tượng kích nổ xảy ra thường xuyên sẽõ rất nguy hiểm, gây hư hỏng và làm giảm tuổi thọ động cơ. Khi cĩ hiện tượng kích nổ xảy ra, ECU sẽ điều khiển giảm gĩc 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 nắp máy (hình 6.100a). Cảm biến kích nổ được
chế tạo từ thạch anh, là loại vật liệu áp điện. Kích thước của cảm biến được tính tốn để xảy ra hiện tượng cộng hưởng ở tần số 5÷7 kHz, là tần số rung của động cơ khi xảy ra hiện tượng kích nổ (hình 6.100b).
a. Cảm biến kích nổ
b, c, d. Tín hiệu từ cảm biến kích nổ
Hình 6.100: Cảm biến kích nổ và dạng tín hiệu
Hình 6.100c 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 cĩ hiện tượng kích nổ xảy ra, các xung tín hiệu sẽ dao động mạnh với biên độ rất cao (hình 6.100d) khiến ECU nhận biết tín hiệu này để giảm gĩc đánh lửa sớm.
Hình 6.101: Sơ đồ điều khiển chống kích nổ kiểu hồi tiếp
Loại điều khiển giảm chậm Loại điều khiển giảm nhanh
Hình 6.102: Hai phương pháp điều khiển chống kích nổ
Quá trình kiểm sốt kích nổ được thực hiện theo chu trình kín được trình bày trên hình 6.101. Kích nổ thường chỉ xảy ra ở một vài xylanh. Vì vậy, dựa vào thời điểm kích nổ (quá trình cháy) và vị trí cốt máy mà ECU cĩ thể nhận biết được chính xác các xylanh đã xảy ra hiện tượng kích nổ. Việc hiệu chỉnh gĩc đánh lửa sớm chỉ được thực hiện ở xylanh này để ít ảnh hưởng đến cơng suất động cơ. Việc giảm
1 0 0 1 Cĩ kích nổ 1 0 Cĩ kích nổ 5 0
Mạch đánh lửa Động cơ Cảm biến kích nổ
Mạch điều khiển Mạch nhận biết kích nổ ECU 7kHz f lx
gĩc đánh lửa sớm được thực hiện từng gĩc nhỏ theo từng chu kỳ của từng xylanh cho đến khi hiện tượng kích nổ chấm dứt. Khi hiện tượng kích nổ chấm dứt, ECU sẽ từng bước tăng dần gĩc đánh lửa sớm. Nếu khơng cĩ hiện tượng kích nổ xảy ra nữa, gĩc đánh lửa sớm sẽ trở về gĩc đánh lửa sớm tối ưu (hình 6.102).
Để tránh kích nổ xảy ra, một số loại động cơ cĩ nấc điều chỉnh: một cho loại xăng thường, một cho loại xăng đắt tiền (cĩ chỉ số octane cao). Trong trường hợp này, bộ nhớ trong ECU cĩ 2 bản đồ dữ liệu về gĩc đánh lửa tương ứng với mỗi loại xăng. Tài xế sẽ điều chỉnh cơng tắc theo loại xăng mà họ sử dụng để đạt hiệu suất động cơ cao.
Trên một số loại động cơ xăng cĩ tăng áp, quá trình điều khiển kích nổ được kết hợp giữa giảm gĩc đánh lửa sớm và giảm áp suất khí nạp. Khi gĩc đánh lửa sớm giảm tối đa (10o) mà hiện tượng kích nổ vẫn xảy ra, ECU sẽ điều khiển van mở đường 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 giảm xuống nhanh chĩng, sau đĩ van sẽ được điều khiển đĩng từ từ.
Ngồi ra, gĩc đánh lửa sớm cịn được hiệu chỉnh theo các điều kiện làm việc khác như kết hợp với hệ thống điều khiển ga tự động (cruise control), hệ thống cắt nhiên liệu khi vượt tốc, hệ thống kiểm sốt lực kéo, hiệu chỉnh theo chế độ lưu hồi khí thải…