Điều khiển góc ngậm điện là điều khiển khoảng thời gian transistor công suất TR2 (dòng điện chạy qua mạch sơ cấp) được bật phù hợp với tốc độ quay của trục phân phối.
Góc ngậm điện phụ thuộc vào hai thông số là hiệu điện thế ắc quy và tốc độ động cơ. Khi khởi động chẳng hạn, hiệu điện thế ắc quy bị giảm do sụt áp, vì vậy, ECU sẽ điều khiển tăng thời gian ngậm điện nhằm mục đích tăng dòng điện trong cuộn sơ cấp.
Ở tốc độ thấp, do thời gian tích luỹ năng lượng quá dài (góc ngậm điện lớn) gây lãng phí năng lượng nên ECU sẽ điều khiển cắt bớt xung điện áp điều khiển để giảm thời gian ngậm điện nhằm mục đính tiết kiệm năng lượng và tránh nóng bôbin
Hình 3.14 Góc ngậm điện phụ thuộc vào điện áp ắc quy và tốc độ động cơ.
Hình 3.14.1 Bản đồ góc ngậm điện.
3.16.2 Mạch chống khóa mạch
Ở tốc độ thấp, góc ngậm điện được giảm để ngăn dòng điện sơ cấp quá mức và tăng lên khi tốc độ quay tăng để ngăn dòng điện sơ cấp giảm. Mạch này buộc transistor công suất TR2 tắt nếu dòng điện chạy liên tục trong thời gian dài hơn quy định, để bảo vệ cuộn dây đánh lửa và transistor công suất.
3.16.3 Mạch hạn chế quá áp
Mạch này sẽ tắt (các) transistor nguồn nếu điện áp nguồn trở nên quá cao, để bảo vệ cuộn dây đánh lửa và transistor công suất.
3.16.4 Mạch hạn chế quá dòng
Kiểm soát giới hạn dòng điện là một hệ thống cải thiện sự gia tăng của dòng điện trong cuộn sơ cấp, đảm bảo rằng dòng điện sơ cấp không đổi mọi lúc, từ tốc độ thấp đến dải tốc độ cao, và do đó có thể thu được điện áp thứ cấp cao. Điện trở sơ cấp của cuộn dây bị giảm, cải thiện hiệu suất tăng dòng và điều này sẽ làm tăng dòng điện. Nhưng nếu không có mạch giới hạn dòng điện, cuộn
dây hoặc bóng bán dẫn công suất sẽ bị cháy. Vì lý do này, sau khi dòng điện sơ cấp đã đạt đến một giá trị cố định, nó được điều khiển điện tử bằng bộ đánh lửa để dòng điện lớn hơn sẽ không chạy qua. Vì điều khiển hạn chế dòng điện giới hạn dòng sơ cấp tối đa, không cần điện trở bên ngoài cho cuộn dây đánh lửa.
Hình 3.15 Kiểm soát giới hạn dòng điện.
Chú ý: Vì bộ đánh lửa được sản xuất để phù hợp với đặc tính của cuộn dây đánh lửa nên chức năng và cấu tạo của mỗi loại là khác nhau. Vì lý do này, nếu kết hợp bất kỳ bộ đánh lửa và cuộn dây nào khác với những thứ được chỉ định, bộ đánh lửa hoặc cuộn dây có thể bị hỏng. Do đó, hãy luôn sử dụng đúng các bộ phận được chỉ định cho xe.
Một điểm cần lưu ý là việc điều chỉnh góc ngậm điện có thể được thực hiện trong ECU hay ở igniter. Vì vậy, igniter của hai loại có và không có bộ phận điều chỉnh góc ngậm điện không thể lắp lẫn với nhau.
3.16.5 Tín hiệu NE và tín hiệu G
Hình 3.16 Tín hiệu Ne và G.
Mặc dù có nhiều loại hệ thống đánh lửa khác nhau, việc sử dụng tín hiệu NE và G là nhất quán. Tín hiệu NE cho biết vị trí trục khuỷu và tốc độ của động cơ. Tín hiệu G (còn được gọi là tín hiệu VVT) giúp xác định xy lanh.
Bằng cách so sánh tín hiệu G với tín hiệu NE, ECM có thể xác được xy lanh nào đang nén. Điều này là cần thiết để tính toán góc thời điểm đánh lửa ban đầu, xác định cuộn dây nào sẽ kích hoạt trên Hệ thống đánh lửa trực tiếp (đánh lửa độc lập) và kim phun nào sẽ tiếp nhiên liệu đối với hệ thống phun nhiên liệu tuần tự.
Thông thường góc đánh lửa sớm ban đầu được hiểu chỉnh ở khoảng từ 5 đến 15 độ trước điểm chết trên tùy thuộc vào từng loại động cơ.
3.17 Chức năng của ECU trong điều khiển đánh lửa sớm Các chế độ và hiệu chỉnh đánh lửa sớm
Hình 3.17 Hiệu chỉnh đánh lửa sớm ở các chế độ khác nhau.
3.17.1 Điều khiển đánh lửa khởi động động cơ
Góc đánh lửa sớm ban đầu
Kiểm soát đánh lửa trong khi khởi động được định nghĩa là khoảng thời gian động cơ quay và ngay sau khi quay. Quá trình đánh lửa xảy ra ở một góc trục khuỷu cố định, xấp xỉ 5'- 10 'BTDC, bất kể điều kiện vận hành của động cơ và đây được gọi là góc đánh lửa ban đầu.
Hình 3.18 Góc đánh lửa sớm ban đầu.
Khi khởi động, tốc độ động cơ thấp và khối lượng không khí nạp chưa ổn định trong và ngay sau khi khởi động nên không ECM không thể sử dụng tín hiệu VG hoặc PIM để thực hiện các hiệu chỉnh chính vì vậy thời điểm đánh lửa được đặt tại vị trí góc đánh lửa ban đầu cho đến khi hoạt động của động cơ ổn định.
ECM nhận biết động cơ đang quay khi nó nhận được tín hiệu NE và G. Cụ thể là tốc độ động cơ dưới 500 vòng/phút ECM sẽ xác định động cơ đang khởi động.
Trên một số loại động cơ khác, tín hiệu khởi động (STA) cũng được sử dụng để thông báo động cơ khởi động.
3.17.2 Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động
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 được thực hiện theo một loạt các bước, bắt đầu với điều khiển đánh lửa sớm cơ bản.
Các hiệu chỉnh khác nhau được thêm vào góc thời điểm đánh lửa ban đầu và góc đánh lửa sớm cơ bản trong quá trình hoạt động
bình thường. Kiểm soát đánh lửa sau khi khởi động được thực hiện trong quá trình hoạt động bình thường.
Các hiệu chỉnh khác nhau (dựa trên tín hiệu từ các cảm biến liên quan) được thêm vào góc thời điểm đánh lửa ban đầu và góc đánh lửa trước cơ bản (được xác định bởi tín hiệu lượng khí nạp hoặc tín hiệu áp suất đường 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.
Hình 3.19 Thời điểm đánh lửa.
Trong quá trình hoạt động bình thường của điều khiển đánh lửa sau khi khởi động, tín hiệu Thời điểm đánh (IGT) được tính toán bởi bộ vi xử lý trong ECM và được 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 bướm ga và nhiệt độ nước làm mát động cơ. Các tín hiệu liên quan:
- Thể tích khí nạp (MAF), áp suất đường ống nạp MAP. - Tốc độ động cơ (NE).
- Vị trí bướm ga (IDL).
- Nhiệt độ nước làm mát động cơ (THW).
Hình 3.20 Góc đánh lửa sớm cơ bản.
Hiệu chỉnh đánh lửa sớm thực hiện điều chỉnh cuối cùng đối với thời điểm đánh lửa thực tế. Dưới 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 được hiệu chỉnh để cải thiện khả năng làm việc khi nhiệt độ nước làm mát thấp. Trong một số kiểu động cơ, việc tiến hành hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm tương ứng khối lượng khí nạp (áp suất đường ống nạp). Góc đánh lửa sớm 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 tượng kích nổ và quá nhiệt, thời điểm đánh lửa bị chậm lại khi nhiệt độ nước 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).
- Vị trí bướm 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 dưới tốc độ mục tiêu, ECM sẽ tăng thời điểm đánh lửa theo một góc đã xác định trước. Nếu tốc độ động cơ tăng cao hơn tốc độ mục tiêu, ECM làm chậm thời điểm đánh lửa theo một góc xác định trước. Việc hiệu chỉnh này không được thực hiện khi động cơ vượt quá tốc độ định trước. Góc thời điểm đánh lửa được hiệu chỉnh ở phạm vi 5 o.
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 được sử dụng trong quá trình hiệu chỉnh: - Tốc độ động cơ (NE)
- Vị trí bướm ga (VTA hoặc IDL) - Tốc độ xe (SPD)
3.18.5 Hiệu chỉnh EGR
Khi EGR hoạt động, thời điểm đánh lửa sớm được tăng lên ứng với lượng 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 được sử dụng để hiệu chỉnh : - Tốc độ động cơ (NE)
- TPS (VTA hoặc IDL hoặc PSW
- Thể tích khí nạp (MAF) (Áp suất đường 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 mượt mà hơn. Với bộ chuyển số được 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 tượng này được làm hạn chế bằng cách làm chậm thời điểm đánh lửa khi các bánh răng được sang số.
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 được thực hiện mượt mà hơn.
Góc thời điểm đánh lửa bị chậm lại tối đa là khoảng 200 bởi hiệu chỉnh này. Việc hiệu chỉnh này không được thực hiện khi nhiệt độ nước làm mát hoặc điện áp ắc quy thấp hơn mức xác định trước.
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 tượng kích nổ.
Hiện tượng động cơ nếu đủ nghiêm trọng có thể gây hư 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 hưởng 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 được mức tiết kiệm nhiên liệu, công suất động cơ tốt nhất, và lượng 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 ưu, thì hiện tượng kích nổ sẽ xảy ra. ECU sẽ hiệu chỉnh làm chậm thời điểm đánh lửa để ngăn chặn điều này.
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 được ECU phát hiện. Quá trình kiểm soát kích nổ được thực hiện theo chu trình kín được trình bày trên hình 6.115. Kích nổ thường 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 tượng kích nổ. Việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm chỉ được thực hiện ở các xy lanh này để ít ảnh hưởng đến công suất động cơ.
Hình 3.23.2 Xác định tín hiệu kích nổ.
Việc giảm góc đánh lửa sớm được thực hiện theo 2 cách: giảm nhanh và giảm chậm theo từng chu ky làm việc của động cơ cho đến khi hiện tượng 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 tượng kích nổ xảy ra nữa, góc đánh lửa sớm sẽ trở về góc đánh lửa sớm tối ưu.
Hình 3.23.3 Phương 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 thường, một cho loại xăng tốt (có chỉ số octane cao). Trong trường hợp này, bộ nhớ trong ECU có hai bản dồ dữ hệu về góc đánh lửa tương 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 lượng 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 được đảm bảo bằng cách nâng cao thời điểm đánh lửa tại thời điểm này để phù hợp với lượng phun nhiên liệu của phản hồi tỷ lệ không khí - nhiên liệu.
Góc thời điểm đánh lửa được nâng cao tối đa khoảng 5 ° bằng cách hiệu chỉnh này. Hiệu chỉnh này không được thực hiện khi xe đang được điều khiển
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 được phát triển với các hiệu chỉnh sau được thêm vào hệ thống ESA (ngoài các hiệu chỉnh khác nhau đã được 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 tương 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 được 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 nước làm mát cao hơn nhiệt độ định trước và hệ thống kiểm soát lực kéo đang hoạt động.
3.18.11 Hiệu chỉnh hệ thống thay đổi chiều dài hiệu dụng đường ống nạp ACIS
Khi tốc độ động cơ tăng lên trên một mức định trước, ACIS sẽ hoạt động. Tại thời điểm đó, ECM nâng cao thời điểm đánh lửa đồng thời, do đó cải thiện hiệu suất.
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 thường, động cơ sẽ bị ảnh hưởng xấu. Để ngăn chặn điều này,