2.3 Hệ thống đánh lửa trên động cơ 1SZ-FE
2.3.5 Điều khiển đánh lửa
Năng lượng nhiệt được biến thành động lực có hiệu quả cao nhất khi áp lực nổ cực đại được phát sinh vào thời điểm trục khuỷu ở vị trí 100 sau điểm chết trên (ATDC). Động cơ không tạo ra áp lực nổ cực đại vào thời điểm đánh lửa, nó phát ra
24
áp suất cực đại chậm một chút, sau khi đánh lửa. Vì vậy, phải đánh lửa sớm, sao cho áp suất cực đại được tạo ra vào thời điểm 100 ATDC. Thời điểm đánh lửa để động cơ có thể sản ra áp suất cực đại phải thường xuyên thay đổi, tuỳ thuộc vào điều kiện làm việc của động cơ. Vì thế, hệ thống đánh lửa phải có khả năng thay đổi góc đánh lửa sớm để động cơ tạo ra áp lực nổ một cách có hiệu quả nhất, phù hợp với điều kiện làm việc của động cơ.
Hình 2.18: Góc đánh lửa sớm và quá trình cháy
Quá trình đánh lửa của động cơ được điều chỉnh bởi ECU, quá trình đánh lửa diễn ra qua hai giai đoạn (hai điều khiển cơ bản).
Điều khiển khi khởi động, việc đánh lửa xảy ra tại một góc cố định của trục khuỷu nào đó khơng tính đến chế độ hoạt động của động cơ. Nó được gọi là “góc thời điểm đánh lửa ban đầu”.
2.3.5.1 Điều khiển đánh lửa khi khởi động
Điều khiển đánh lửa khi khởi động được thực hiện ngay lập tức sau khi nhận tín hiệu NE sau tín hiệu G (G1 hay G2). Thời điểm đánh lửa này được gọi là “ thời điểm đánh lửa ban đầu”.
25
Trong quá trình khởi động, khi tốc độ động cơ vẫn thấp hơn tốc độ xác định, do tín hiệu áp suất đường ống nạp (PIM) hay tín hiệu lưu lượng khí nạp (VS, KS hay VG) không ổn định, thời điểm đánh lửa được cố định tại thời điểm đánh lửa ban đầu. Thời điểm đánh lửa ban đầu này được đặt trực tiếp bằng IC dự phòng trong ECU động cơ. Thơng thường góc đánh lửa sớm được chọn nhỏ hơn 100. Với góc đánh lửa này động cơ được khởi động dễ dàng ngay cả khi nguội, đồng thời tránh sự nổ dội. Việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ khi khởi động là khơng cần thiết vì thời gian khởi động rất ngắn.
Hình 2.19: Sơ đồ tín hiệu IGT thời điểm đánh lửa ban đầu
Khi có tín hiệu khởi động, mạch chuyển đổi trạng thái sẽ nối đường IGT sang vị trí ST. Khi đó, xung IGT được được điều khiển bởi IC dự phịng thơng qua hai tín hiệu G và NE. Nếu động cơ đã nổ, đường IGT sẽ được nối sang vị trí after ST (sau khởi động) và việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm được thực hiện bởi ECU.
2.3.5.2 Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động
Hình 2.20: Sơ đồ tín hiệu IGT thời điểm đánh lửa sau khi khởi động
Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động được thực hiện trong quá trình hoạt động bình thường.
26
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 2.21: Góc đánh lửa sớm thực tế
Góc đánh lửa sớm thực tế khi động cơ hoạt động được xác định theo cơng thức:
Hình 2.22: Bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ
hc cb bd Trong đó: . Góc đánh lửa sớm thực tế. bd
. Góc đánh lửa sớm ban đầu.
cb
27
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 thời điểm đánh lửa ban đầu được xác định như sau: Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu NE (điểm B), sau khi nhận tín hiệu G (điểm A), ECU xác định rằng đây là góc thời điểm đánh lửa ban đầu khi trục khuỷu đạt đến 50, 70, hoặc 100 BTDC (khác nhau giữa các kiểu động cơ).
Hình 2.23: Xác định thời điểm đánh lửa
- 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 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 chết trên khi có sự hiệu chỉnh về góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh (hc) ngồi ra, xung IGT có thể được xén trước khi gửi tín hiệu đến igniter.
28
Sự điều chỉnh góc đánh lửa của động cơ được thể hiện qua sơ đồ sau:
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.
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)
- Xác định góc thời điểm đánh lửa ban đầu. (Xem ở phần PHỤ LỤC 1 trang 62).
- Điều chỉnh góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh. (Xem ở phần PHỤ LỤC 1 trang 63).
29
Chương 3
PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU