Kiểm soát đánh lửa sau khi khởi động sẽ tính toán và điều chỉnh thời điểm đánh lửa dựa trên điều kiện hoạt động của động cơ. Việc tính toán và điều chỉnh thời điểm đánh lửa đƣợc thực hiện theo một loạt các bƣớc, bắt đầu với điều khiển đánh lửa sớm cơ bản.
Các hiệu chỉnh khác nhau đƣợc thêm vào góc thời điểm đánh lửa ban đầu và góc đánh lửa sớm cơ bản trong quá trình hoạt động bình thƣờng. Kiểm soát đánh lửa sau khi khởi động đƣợc thực hiện trong quá trình hoạt động bình thƣờng.
Các hiệu chỉnh khác nhau (dựa trên tín hiệu từ các cảm biến liên quan) đƣợc thêm vào góc thời điểm đánh lửa ban đầu và góc đánh lửa trƣớc cơ bản (đƣợc xác định bởi tín hiệu lƣợng khí nạp hoặc tín hiệu áp suất đƣờng ống nạp) và tín hiệu tốc độ động cơ:
Thời điểm đánh lửa = góc đánh lửa ban đầu + góc đánh lửa sớm cơ bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.
43
Hình 3.19 Thời điểm đánh lửa.
Trong quá trình hoạt động bình thƣờng của điều khiển đánh lửa sau khi khởi động, tín hiệu Thời điểm đánh (IGT) đƣợc tính toán bởi bộ vi xử lý trong ECM và đƣợc xuất thông qua IC dự phòng.
Hình 3.19.1 IC đánh lửa. 3.18 Điều khiển góc đánh lửa sớm cơ bản
ECM chọn góc đánh lửa sớm cơ bản từ bộ nhớ dựa trên tốc độ động cơ, tải, vị trí bƣớm ga và nhiệt độ nƣớc làm mát động cơ. Các tín hiệu liên quan:
- Thể tích khí nạp (MAF), áp suất đƣờng ống nạp MAP. - Tốc độ động cơ (NE).
- Vị trí bƣớm ga (IDL).
44
Hình 3.20 Góc đánh lửa sớm cơ bản.
3.18.1 Điều khiển góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh
Hiệu chỉnh đánh lửa sớm thực hiện điều chỉnh cuối cùng đối với thời điểm đánh lửa thực tế. Dƣới đây là các yếu tố hiệu chỉnh có thể có hoặc không phụ thuộc vào loại động cơ.
3.18.2 Hiệu chỉnh làm ấm động cơ
Hình 3.21 Hiệu chỉnh làm ấm động cơ.
Thời điểm đánh lửa đƣợc hiệu chỉnh để cải thiện khả năng làm việc khi nhiệt độ nƣớc làm mát thấp. Trong một số kiểu động cơ, việc tiến hành hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm tƣơng ứng khối lƣợng khí nạp (áp suất đƣờng ống nạp). Góc đánh lửa sớm
45
có thể tăng lên khoảng 15 độ bằng chức năng hiệu chỉnh này khi thời tiết cực kỳ lạnh.
3.18.3 Hiệu chỉnh quá nhiệt
Để ngăn chặn hiện tƣợng kích nổ và quá nhiệt, thời điểm đánh lửa bị chậm lại khi nhiệt độ nƣớc làm mát quá cao. Thời gian có thể bị chậm lại khoảng 5 độ bởi sự hiệu chỉnh này.
Tùy thuộc vào loại động cơ sử dụng các tín hiệu liên quan để hiệu chỉnh: - ECT - THW.
- MAF (VS, KS hoặc VG). - Tốc độ động cơ - tín hiệu NE. - Vị trí bƣớm ga TA hoặc (IDL).
Hình 3.22 Hiệu chỉnh quá nhiệt động cơ.
3.18.4 Hiệu chỉnh chế độ không tải ổn định.
Khi tốc độ động cơ trong quá trình chạy không tải thay đổi so với tốc độ không tải mục tiêu, ECM sẽ điều chỉnh thời điểm đánh lửa để ổn định tốc độ động cơ.
ECM liên tục tính toán tốc độ động cơ trung bình. Nếu tốc độ động cơ giảm xuống dƣới tốc độ mục tiêu, ECM sẽ tăng thời điểm đánh lửa theo một góc đã xác định trƣớc. Nếu tốc độ động cơ tăng cao hơn tốc độ mục tiêu, ECM làm chậm thời điểm đánh lửa theo một góc xác định trƣớc. Việc hiệu chỉnh này không đƣợc thực hiện
46
khi động cơ vƣợt quá tốc độ định trƣớc. Góc thời điểm đánh lửa đƣợc hiệu chỉnh ở phạm vi 5 .
Ở một số loại động cơ, góc đánh lửa sớm có thể thay đổi tùy thuộc vào việc điều hòa không khí đang bật hay tắt. Trong một số loại động cơ khác, hiệu chỉnh này chỉ hoạt động khi tốc độ động cơ thấp hơn tốc độ động cơ mục tiêu.
Các tín hiệu liên quan đƣợc sử dụng trong quá trình hiệu chỉnh: - Tốc độ động cơ (NE)
- Vị trí bƣớm ga (VTA hoặc IDL) - Tốc độ xe (SPD)
3.18.5 Hiệu chỉnh EGR
Khi EGR hoạt động, thời điểm đánh lửa sớm đƣợc tăng lên ứng với lƣợng khí nạp và tốc độ của động cơ để cải thiện khả năng làm việc.
EGR có tác dụng giảm tiếng ồn của động cơ, do đó có thể tăng góc đánh lửa sớm. Các tín hiệu liên quan đƣợc sử dụng để hiệu chỉnh :
- Tốc độ động cơ (NE)
- TPS (VTA hoặc IDL hoặc PSW
- Thể tích khí nạp (MAF) (Áp suất đƣờng ống nạp (MAP))
3.18.6 Điều khiển hiệu chỉnh momen
Việc điều chỉnh này giúp giảm sốc khi chuyển số làm cho quá trình chuyển số mƣợt mà hơn. Với bộ chuyển số đƣợc điều khiển điện tử, mỗi bộ ly hợp và phanh trong bộ bánh răng hành tinh của hộp số hoặc bộ chuyển số sẽ tạo ra cú sốc ở một mức độ nào đó trong quá trình chuyển số. Trong một số động cơ, hiện tƣợng này đƣợc làm hạn chế bằng cách làm chậm thời điểm đánh lửa khi các bánh răng đƣợc sang số.
47
Khi chuyển số bắt đầu, ECM làm chậm thời điểm đánh lửa của động cơ để giảm mô-men xoắn của động cơ. Do đó, giảm chấn động và lực căng trên ly hợp và phanh của bộ bánh răng hành tinh giúp việc chuyển số đƣợc thực hiện mƣợt mà hơn.
Góc thời điểm đánh lửa bị chậm lại tối đa là khoảng 200 bởi hiệu chỉnh này. Việc hiệu chỉnh này không đƣợc thực hiện khi nhiệt độ nƣớc làm mát hoặc điện áp ắc quy thấp hơn mức xác định trƣớc.
Các tín hiệu liên quan:
- Tốc độ động cơ (NE)
- TPS (VTA hoặc IDL hoặc PSW - ECT (THW)
- Điện áp ắc quy (+ B)
3.18.7 Hiệu chỉnh chống kích nổ
Hình 3.23 Hiện tƣợng kích nổ.
Hiện tƣợng động cơ nếu đủ nghiêm trọng có thể gây hƣ hỏng động cơ. Thiết kế buồng đốt, trị số octan của xăng, tỷ lệ không khí / nhiên liệu và thời điểm đánh lửa đều ảnh hƣởng đến thời điểm xảy ra kích nổ.
Trong hầu hết các điều kiện của động cơ, thời điểm đánh lửa cần phải gần sát thời điểm xảy ra kích nổ để đạt đƣợc mức tiết kiệm nhiên liệu, công suất động cơ tốt nhất, và lƣợng khí thải thấp nhất. Tuy nhiên, thời điểm xảy ra kích nổ sẽ khác nhau tùy theo nhiều yếu tố. Ví dụ, nếu trị số octan của xăng quá thấp và quá trình đánh lửa diễn ra ở điểm tối ƣu, thì hiện tƣợng kích nổ sẽ xảy ra. ECU sẽ hiệu chỉnh làm chậm thời điểm đánh lửa để ngăn chặn điều này.
48
Hình 3.23.1 Qúa trình hiệu chỉnh chống kích nổ.
Khi có kích nổ xảy ra trong động cơ, cảm biến kích nổ sẽ chuyển rung động từ tiếng gõ thành tín hiệu điện áp đƣợc ECU phát hiện. Quá trình kiểm soát kích nổ đƣợc thực hiện theo chu trình kín đƣợc trình bày trên hình 6.115. Kích nổ thƣờng chỉ xảy ra ở một vài xy lanh. Vì vậy, dựa vào thời điểm kích nổ (quá trình cháy) và vị tri trục khuỷu, ECU nhận biết chính xác các xy lanh đã xảy ra hiện tƣợng kích nổ. Việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm chỉ đƣợc thực hiện ở các xy lanh này để ít ảnh hƣởng đến công suất động cơ.
Hình 3.23.2 Xác định tín hiệu kích nổ.
Việc giảm góc đánh lửa sớm đƣợc thực hiện theo 2 cách: giảm nhanh và giảm chậm theo từng chu ky làm việc của động cơ cho đến khi hiện tƣợng kích nổ chấm dứt. Do khi đánh lửa trễ đi, công suất động cơ sẽ giảm nên lúc kích nổ chấm dứt, ECU sẽ tăng dần góc đánh lửa sớm. Nếu không có hiện tƣợng kích nổ xảy ra nữa, góc đánh lửa sớm sẽ trở về góc đánh lửa sớm tối ƣu.
49
Hình 3.23.3 Phƣơng pháp giảm góc đánh lửa sớm.
Để tránh kích nổ xảy ra, một số loại động cơ có hai nấc diều chỉnh: một cho loại xăng thƣờng, một cho loại xăng tốt (có chỉ số octane cao). Trong trƣờng hợp này, bộ nhớ trong ECU có hai bản dồ dữ hệu về góc đánh lửa tƣơng ứng với mỗi loại xăng. Tài xế sẽ điều chỉnh công tắc theo loại xăng mà họ sử dụng đế đạt hiệu suất động cơ cao.
Một số sự cố cơ học có thể nhân đôi tiếng gõ của động cơ. Vòng bi của thanh truyền bị mòn quá mức hoặc rãnh xy lanh lớn sẽ tạo ra rung động cùng tần số với tiếng gõ của động cơ.
3.18.8 Hiệu chỉnh tỷ lệ không khí / nhiên liệu
Trong quá trình hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ không khí-nhiên liệu, tốc độ động cơ thay đổi tùy theo sự tăng hoặc giảm lƣợng phun nhiên liệu. Động cơ đặc biệt nhạy cảm với những thay đổi của tỷ lệ không khí - nhiên liệu khi nó chạy ở chế độ không tải, do đó việc chạy không tải ổn định đƣợc đảm bảo bằng cách nâng cao thời điểm đánh lửa tại thời điểm này để phù hợp với lƣợng phun nhiên liệu của phản hồi tỷ lệ không khí - nhiên liệu.
Góc thời điểm đánh lửa đƣợc nâng cao tối đa khoảng 5 ° bằng cách hiệu chỉnh này. Hiệu chỉnh này không đƣợc thực hiện khi xe đang đƣợc điều khiển
50 Các tín hiệu liên quan:
- Cảm biến oxy hoặc A / F. - TPS (VTA hoặc IDL). - Tốc độ xe (SPD).
Các hiệu chỉnh khác
Động cơ đã đƣợc phát triển với các hiệu chỉnh sau đƣợc thêm vào hệ thống ESA (ngoài các hiệu chỉnh khác nhau đã đƣợc giải thích ở trên), để điều chỉnh thời điểm đánh lửa với độ chính xác cực cao.
Hiệu chỉnh chuyển tiếp - Trong quá trình chuyển đổi (thay đổi) từ giảm tốc sang tăng tốc, thời điểm đánh lửa tạm thời sẽ sớm hơn hoặc bị muộn hơn tƣơng ứng với gia tốc.
3.18.9 Hiệu chỉnh với hệ thống kiểm soát hành trình
Khi lái xe xuống dốc với hệ thống kiểm soát hành trình, để cung cấp hoạt động kiểm soát hành trình trơn tru và giảm thiểu thay đổi mô-men xoắn động cơ gây ra bởi việc cắt nhiên liệu do phanh động cơ, một tín hiệu đƣợc gửi từ ECU Kiểm soát Hành trình đến ECM để làm chậm lại thời điểm đánh lửa.
3.18.10 Điều chỉnh kiểm soát lực kéo
Điều này làm chậm thời điểm đánh lửa, do đó làm giảm công suất mô-men xoắn của động cơ, khi nhiệt độ nƣớc làm mát cao hơn nhiệt độ định trƣớc và hệ thống kiểm soát lực kéo đang hoạt động.
3.18.11 Hiệu chỉnh hệ thống thay đổi chiều dài hiệu dụng đƣờng ống nạp ACIS
Khi tốc độ động cơ tăng lên trên một mức định trƣớc, ACIS sẽ hoạt động. Tại thời điểm đó, ECM nâng cao thời điểm đánh lửa đồng thời, do đó cải thiện hiệu suất.
51
3.19 Kiểm soát đánh lửa sớm tối đa và tối thiểu
Nếu thời điểm đánh lửa thực tế (góc đánh lửa sớm cơ bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh hoặc góc đánh lửa trễ hiệu chỉnh) trở nên bất thƣờng, động cơ sẽ bị ảnh hƣởng xấu. Để ngăn chặn điều này, ECM kiểm soát góc đánh lửa sớm thực tế để tổng của góc đánh lửa cơ bản và góc đánh lửa hiệu chỉnh không đƣợc lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị tối thiểu hoặc tối đa đƣợc lập trình trƣớc.
Gần đúng, các giá trị này là:
- Góc đánh lửa sớm lớn nhất 35' -45 '. - Góc đánh lửa sớm nhỏ nhất 100-00.
Góc đánh lửa sớm = Góc đánh lửa trƣớc cơ bản + Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.
3.20 Hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện
Hình 3.24 Hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện.
Tín hiệu NE đƣợc tạo ra bởi cảm biến vị trí trục khuỷu (còn gọi là cảm biến tốc độ động cơ). Tín hiệu G đƣợc tạo ra bởi cảm biến Vị trí trục cam có thể nằm trong bộ chia điện hoặc trên động cơ.
52
Hình 3.24.1 Bộ chia điện.
Hình 3.24.2 Quy trình đánh lửa lập trình có bộ chia điện.
Vào thời điểm thích hợp trong quá trình nén xy lanh, ECM sẽ gửi một tín hiệu gọi là IGT đến bộ đánh lửa. Điều này sẽ bật bóng bán dẫn trong bộ đánh lửa gửi dòng điện qua cuộn sơ cấp của cuộn dây đánh lửa. Tại thời điểm tối ƣu để xảy ra đánh lửa, ECM sẽ tắt IGT và transistor sẽ ngắt dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp. Dòng điện cảm ứng sẽ đi qua cuộn dây, đến nắp bộ phân phối, rotor, tới đầu cực phân phối mà rotor đang chỉ vào, dây căng cao, bugi và đất. Vị trí rotor xác định xy lanh nhận tia lửa.
3.21 Thứ tự nổ
Các xy lanh đƣợc xác định nhƣ sau:
- Các xy lanh của động cơ V-8 đƣợc đánh số với các xy lanh đƣợc đánh số lẻ ở phía bên trái và các xy lanh đƣợc đánh số chẵn ở phía bên phải.
53
- Xy lanh động cơ V-6 đƣợc đánh số chẵn ở phía bên trái và đánh số phía bên phải.
- Động cơ 6 xy lanh thẳng hàng đƣợc đánh số liên tiếp 1-6, với xy lanh số 1 ở phía trƣớc.
- Động cơ 4 xy lanh đƣợc đánh số liên tiếp từ trƣớc ra sau.
Hình 3.25 Thứ tự nổ động cơ.
3.22 Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện và đánh lửa trực tiếp
Về cơ bản, Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện loại bỏ bộ chia điện làm tăng độ chính xác bằng cách giảm số lƣợng các thành phần cơ khí.
Các ƣu điểm khác là:
- Kiểm soát tốt hơn việc tạo ra tia lửa điện: Có nhiều thời gian hơn để cuộn dây tạo ra một từ trƣờng đủ cần thiết để tạo ra tia lửa sẽ đốt cháy hỗn hợp không khí nhiên liệu. Điều này làm giảm hiện tƣợng bỏ lửa / misfire
- Loại bỏ nhiễu điện từ bộ chia điện: Các cuộn dây đánh lửa có thể đƣợc đặt trên hoặc gần bugi. Điều này giúp loại bỏ nhiễu điện và cải thiện độ chính xác.
- Thời gian đánh lửa có thể đƣợc kiểm soát trong một phạm vi rộng hơn: Trong bộ chia điện, nếu góc đánh lửa sớm quá lớn có thể dẫn đến sai thứ tự nổ.
54
3.22.1 Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện
Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện có chỉ một cuộn dây đánh lửa với hai dây bugi cho hai xy lanh. Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện sử dụng phƣơng pháp gọi là đánh lửa đồng thời trong đó tia lửa điện đƣợc tạo ra từ một cuộn dây đánh lửa cho hai xy lanh đồng thời.
Hình 3.26 Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện.
Với hệ thống đánh lửa đồng thời, hai xy lanh đƣợc ghép nối theo vị trí piston. Điều này có tác dụng đơn giản hóa thời điểm đánh lửa và giảm yêu cầu điện áp thứ cấp.
55
Ví dụ, trên động cơ V-6, trên xy lanh 1 và 4, các piston cùng một vị trí xy lanh (cả hai đều ở TDC và BDC cùng một lúc), và chuyển động đồng thời, nhƣng chúng ở các hành trình khác nhau. Khi xy lanh số 1 ở trên hành trình nén, xy lanh số 4 ở trên hành trình xả và ngƣợc lại trong vòng quay tiếp theo.
Hình 3.26.2 Thời điểm đánh lửa.
Điện áp cao tạo ra trong cuộn thứ cấp đƣợc đặt trực tiếp vào mỗi bugi. Ở một trong các bugi, tia lửa truyền từ điện cực trung tâm sang điện cực âm, và ở bugi kia tia lửa truyền từ điện cực âm sang điện cực trung tâm.
Hình 3.26.3 Cuộn dây đánh lửa cho hai xy lanh.
Thông thƣờng, các bugi có hệ thống đánh lửa kiểu này đƣợc phủ xi bạch kim để có đặc tính đánh lửa ổn định.
Điện áp cần thiết để xảy ra phóng tia lửa điện đƣợc xác định bởi khe hở bugi và áp suất nén. Nếu khe hở bugi giữa cả hai xy lanh bằng nhau, thì cần một điện áp tỷ lệ với áp suất xy lanh để phóng điện. Điện áp cao tạo ra đƣợc chia theo áp suất tƣơng đối của các xy lanh. Xy lanh khi nén sẽ yêu cầu và sử dụng nhiều điện áp hơn so
56
với xy lanh khi xả. Điều này là do xy lanh trên hành trình xả gần bằng áp suất khí