4. Thiết kế hệ thống đánh lửa cho động cơ E-TEC II
4.2. Điều khiển đánh lửa
4.2.2. Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động
Hình 4-5 Sơ đồ tín hiệu IGT thời điểm đánh lửa sau khi khởi động
40 Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động được thực hiện trong quá trình hoạt động bình thường.
Các hiệu chỉnh khác nhau được thêm vào góc thời điểm đánh lửa ban đầu và góc đánh lửa sớm cơ bản của quá trình hoạt động bình thường.
Quá trình đánh lửa của động cơ được thực hiện dựa vào các tín hiệu như trên, và thể hiện qua sơ đồ khối sau.
Hình 4-6 Góc đánh lửa sớm thực tế
Góc đánh lửa sớm thực tế khi động cơ hoạt động được xác định theo công thức:
hc cb
bd
Trong đó:
. Góc đánh lửa sớm thực tế.
bd. Góc đánh lửa sớm ban đầu.
cb. Góc đánh lửa sớm cơ bản.
hc. Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.
Góc đánh lửa sớm ban đầu (bd) dựa vào tốc độ và tải của động cơ, ECU sẽ đọc giá trị của góc đánh lửa sớm cơ bản (cb) được lưu giữ trong bộ nhớ.
Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh (hc) là góc đánh lửa sớm được cộng thêm hoặc giảm bớt khi ECU nhận được các tín hiệu khác nhau như nhiệt độ động cơ, nhiệt độ
Góc thời điểm đánh lửa ban đầu
Góc đánh lửa sớm cơ bản
Góc đánh lửa sớm tín hiệu Thời điểm đánh lửa thực tế
Lổu lổồỹng khờ nảp vaìo
õọỹng cồ Lớn
Tọc õọỹ õọỹng cồ Cao Gọc âạnh
lửa sớm
Hình 4-6 Bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ
41 khí nạp, tín hiệu kích nổ, tín hiệu tốc độ xe… Vì vậy góc đánh lửa sớm thực tế được tính bằng góc đánh lửa sớm ban đầu cộng với góc đánh lửa sớm cơ bản và góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh để đạt được góc đánh lửa sớm lý tưởng theo từng chế độ hoạt động của động cơ.
Sau khi xác định được góc đánh lửa sớm, bộ xử lý trung tâm (CPU- centrol processing unit) sẽ đưa ra xung điện áp điều khiển đánh lửa (IGT) quá trình dịch chuyển xung IGT trong CPU về phía trước của điểm thượng khi có sự hiệu chỉnh về góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh (hc) ngoài ra xung IGT có thể được xén trước khi gửi tín hiệu đến igniter.
Sự điều chỉnh góc đánh lửa của động cơ được thể hiện qua sơ đồ sau:
Điều khiển đánh lửa khi khởi động
Góc thời điểm đánh lửa ban đầu Góc đánh lửa sớm cơ bản
Điều khiển thời Hiệu chỉnh khi hâm nóng điểm đánh lửa Hiệu chỉnh khi quá nóng Hiệu chỉnh ổn định
không tải
Điều khiển Hiệu chỉnh EGR
đánh lửa Hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ sau khi khí - nhiên liệu
khởi động Hiệu chỉnh tiếng gõ Điều chỉnh Hiệu chỉnh điều chỉnh
đánh lửa sớm mômen
hiệu chỉnh Các hiệu chỉnh khác
Điều chỉnh góc đánh lửa sớm lớn nhất và nhỏ nhất
Hình 4- 7 Sơ đồ điều chỉnh góc đánh lửa sớm của động cơ.
Thời điểm góc đánh lửa sớm khi khởi động được điều khiển như sơ đồ trên, với góc đánh lửa sớm sau khi khởi động để điều chỉnh góc đánh lửa sớm chịu ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh, sự ảnh hưởng này phụ thuộc vào sự thay đổi của các tín hiệu hiệu chỉnh truyền về để ECU xử lý. ECU sau khi nhận được tín hiệu hiệu chỉnh sẽ điều chỉnh để có góc hiệu chỉnh cho phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ.
42 Các hiệu chỉnh khác nhau (dựa trên các tín hiệu cảm biến có liên quan) được thêm vào thời điểm đánh lửa ban đầu và thêm vào góc đánh lửa sớm cơ bản (được xác định bởi tín hiệu áp suất đường ống nạp hay tín hiệu lượng khí nạp và tín hiệu tốc độ động cơ):
Thời điểm đánh lửa= Góc thời điểm đánh lửa ban đầu + Góc đánh lửa sớm cơ bản + Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.
Trong quá trình hoạt động bình thường của chức năng điều khiển đánh lửa sau khi khởi động, tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT) mà bộ xử lý tính toán được phát qua IC dự phòng.
+ Góc thời điểm đánh lửa ban đầu: Góc thời điểm đánh lửa ban đầu được lưu trữ trong bộ nhớ của động cơ, góc đánh lửa sớm cơ bản thay đổi tuy theo tình trạng hoạt động của động cơ.
+ Góc đánh lửa sởm cơ bản: Góc đánh lửa sớm cơ bản trong hệ thống đánh lửa điện tử được lưu trong bộ nhớ của ECU động cơ.
- Tiếp điểm không tải đóng (ON).Thời điểm đánh lửa được làm sớm lên phụ thuộc vào tốc độ động cơ khi tiếp điểm không tải đóng.
H
Hình 4-8 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi góc đánh lửa sớm theo tốc độ động cơ - Tiếp điểm không tải mở (OFF).
ECU động cơ xác định góc đánh lửa sớm cơ bản dựa trên tín hiệu trong bộ nhớ, áp suất đường ống nạp và tốc độ động cơ.
+ Điều chỉnh gócđánh lửa sớm hiệu chỉnh.
Thấp Tốc độ động cơ cao Góc đánh lửa Sớm cơ bản
43 - Hiệu chỉnh khi hâm nóng.
Hình 4-9 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ góc đánh lửa với nhiệt độ nước làm mát Thời điểm đánh lửa được làm sớm để nâng cao khả năng tải khi nhiệt độ nước làm mát thấp.
- Hiệu chỉnh nhiệt độ quá cao.
Hình 4-10 Đồ thị giới hạn góc đánh lửa lúc nhiệt độ nước quá cao
Để tránh tiếng gõ và động cơ không bị quá nóng, thời điểm đánh lửa được làm muộn đi khi nhiệt độ nước làm mát đặc biệt cao.
Góc đánh lửa sớm
Nhiệt độ nước làm mát oC (oF) 0
60o 140
0
Góc đánh lửa sớm
Nhiệt độ nước làm mát oC (oF) 110o (230)
-5
44 - Hiệu chỉnh ổn định không tải.
Hình 4-11 Đồ thị biểu diễn quan hệ dao động không tải và góc đánh lửa sớm Khi tốc độ động cơ trong quá trình không tải bị dao động xung quanh tốc độ không tải chuẩn, ECU sẽ điều chỉnh thời điểm đánh lửa để ổn định tốc độ động cơ.
ECU động cơ thường xuyên tính toán tốc độ trung bình. Nếu tốc độ cơ bản xuống thấp hơn tốc độ chuẩn ECU sẽ làm sớm thời điểm đánh lửa một góc xác định, còn nếu tốc độ động cơ tăng quá cao tốc độ chuẩn ECU sẽ làm muộn thời điểm đánh lửa một góc xác định.
- Hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí- nhiên liệu.
Trong quá trình hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí- nhiên liệu, tốc độ động cơ thay đổi theo sự tăng hay giảm lượng phun nhiên liệu. Động cơ đặc biệt nhạy cảm với sự thay đổi tỷ lệ khí- nhiên liệu khi nó chạy không tải, nên chế độ không tải ổn định được đảm bảo bằng cách làm sớm thời điểm đánh lửa để phù hợp với lượng phun của hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí- nhiên liệu. Hiệu chỉnh này không xảy ra khi xe đang bị kéo.
- Hiệu chỉnh kích nổ.
Nếu động cơ xảy ra kích nổ, cảm biến kích nổ tiếng gõ sẽ chuyển rung động này thành tín hiệu điện áp và gửi nó về ECU động cơ.
ECU nhận biết độ lớn của sự kích nổ ở ba cấp độ. Mạnh, trung bình, yếu, tùy theo chế độ hoạt động của động cơ hay tín hiệu KNK gửi về, nó thay đổi góc đánh lửa muốn hiệu chỉnh. Nói cách khác, nếu hiện tượng kích nổ xảy ra mạnh, thời điểm đánh lửa xảy ra muộn đi nhiều, trong khi nếu tiếng gõ yếu, nó sẽ làm muộn ít hơn.
Góc sớm0Góc Muộn
- 0 +
Chênh lệch so với tốc độ không tải chuẩn
45 Khi hiện tượng kích nổ ngừng, ECU sẽ ngừng làm việc muộn và bắt đầu làm sớm thời điểm đánh lửa từng ít một.
Thời điểm đánh lửa này được làm sớm liên tục cho đến khi sự kích nổ động cơ xảy ra, va khi đó thời điểm đánh lửa lại được làm muộn đi.
Việc làm muộn thời điểm đánh lửa trong khi xảy ra hiện tượng kích nổ được thực hiện trong dải hiệu chỉnh tiếng gõ.
Sự phản hồi các tín hiệu từ cảm biến tiếng gõ để hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa như sơ đồ sau.
Hình 4-12 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi góc đánh lửa sớm theo tín hiệu gõ động cơ - Hiệu chỉnh ổn định không tải:
Khi động cơ ở chế độ không tải thì sẽ dao động ở tốc độ không tải chuẩn, ECU động cơ sẽ điều chỉnh thời điểm đánh lửa để ổn định tốc độ động cơ. Nếu tốc độ động cơ giảm xuống thấp hơn tốc độ chuẩn ECU sẽ điều chỉnh cho góc đánh lửa sớm lên, và khi tốc độ động cơ quá cao ECU động cơ sẽ làm giảm góc đánh lửa sớm. Góc đánh lửa sớm được thay đổi tối đa xấp xỉ 50 bởi hiệu chỉnh này.
- Các hiệu chỉnh khác.
+ Hiệu chỉnh khi chuyển đổi.
Hiện tượng kích nổ xảy ra
Làm muộn thời điểm đánh lửa
Đánh lửa sớm Kích nổ
động cơ ngừng
Mạnh Kích nổ động cơ Yếu θ
d
=
Góc đánh lửa sớm
46 Trong quá trình chuyển đổi từ giảm tốc đến, thời điểm đánh lửa hoặc được làm giảm hoặc tăng để phù hợp với sự tăng tốc.
+ Hiệu chỉnh điều khiển khi chạy chân ga tự động.
Khi lái xe xuống dốc với chế độ chân ga tự động, để tạo ra sự êm dịu trong hoạt động điều khiển chân ga và giảm sự tối thiểu sự thay đổi về mômen động cơ gây ra bởi việc cắt nhiên liệu do phanh bằng động cơ, một tín hiệu gửi từ ECU điều khiển chân ga đến ECU động cơ và làm muộn thời điểm đánh lửa.
+ Hiệu chỉnh ACIS ( Hệ thống nạp khí điều khiển độ dài đường nạp).
Khi tốc độ động cơ tăng lớn hơn một giá trị xác định, ACIS hoạt động. tại thời điểm này, ECU động cơ sẽ đồng thời làm sớm thời điểm đánh lửa, do vậy nâng cao công suất ra, do vậy nâng cao được tính động cơ cả tốc độ thấp và cao.
+ Hiệu chỉnh khi hỏng bộ làm mát trung gian.
Hiệu chỉnh này làm muộn thời điểm đánh lửa nếu tín hiệu báo bộ làm mát trung gian hỏng.
+ Điều khiển góc đánh lửa sớm tối đa và tối thiểu.
Nếu thời điểm đánh lửa (Thời điểm đánh lửa ban đầu + góc đánh lửa sớm cơ bản + Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh) trở nên không bình thường, hoạt động của đông cơ sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Để ngăn chặn điều này, ECU động cơ điều khiển góc đánh lửa thực tế sao cho tổng góc đánh lửa sớm cơ bản và góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh không thể lớn hơn hay nhỏ hơn một giá trị xác định.
Góc này có giá trị là:
Bảng 4-1 Góc đánh sớm trên động cơ
GÓC TỐI ĐA 35O~ 45O
GÓC TỐI THIỂU -10O~ 0O
Góc đánh lửa sớm = Góc đánh lửa sớm cơ bản + Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.