Lý thuyết về điều khiển phun xăng
Việc lựa chon thuật toán điều khiển phun xăng phụ thuộc vào các yếu tố mà nhà chế tao ưu tiên như :
Điều khiển chống ơ nhiễm
Việc hịa trộn có thể thực hiện bằng hai cách phun trên đường ống nạp hoặc phun trong xilanh. Nếu đủ thời gian, hỗn hợp hịa khí sẽ phân bố đồng nhất trong xilanh với tỉ lệ thay đổi trong khoảng 0.9 < 1.3. Đối với động cơ phun trực tiếp
GDI với tỉ lệ hịa khí rất nghèo 1.3 cũng phải tạo ra vùng hỗn hợp tương đối giàu ở gần vùng bugi trong buồng cháy.
Quá trình cháy bắt đầu từ khi có tia lửa điện và được đặc trưng bởi :
Ngọn lửa màu xanh đối với hỗn hợp đồng nhất và tỉ lệ lý tưởng. Trường hợp này khơng có muội than hình thành
Ngọn lửa màu vàng đối với hỗn hợp phân lớp và tỉ lệ hịa khí nghèo Các chất đọc hại trong khí thải như : CO, HC, NOx phụ thuộc vào tỉ lệ hịa khí :
1
tăng lượng HC và CO. 1
có đủ 3 chất CO, HC, NOx để phản ứng với nhau trong bộ xúc tác. Sau bộ xúc tác có rât ít chất độc.
1. . 1
lượng NOx sẽ đạt cực đại do nhiệt độ buồng cháy cao và còn thừa oxy
1. . 1
giảm NOx và nhiệt độ buồng cháy, và làm tăng lượng HC do thỉnh thoảng có phần hỗn hợp khơng cháy được.
5. . 1
chế độ đốt nghèo với khí độc thấp trừ NOx.
Hàm lượng O2 cịn trong pơ có thể được dùng để xác định tỷ lệ nếu1 thông qua cảm biến oxy.
Công suất động cơ
- Hỗn hợp giàu 1: Công suất cực đại nhờ lượng nhiên liệu tăng, sử dụng ở chế độ tải lớn trước năm 1970. Ngày nay chỉ được dùng trong chế độ làm nóng động cơ. Hàm lượng độc hại trong khí thải lớn.
- Hỗn hợp lý tưởng 1: Công suất tương đối cao được sử dụng để tăng hiệu suất của bộ xúc tác.
- Hỗn hợp tương đối nghèo 11.5: Hiệu suất tốt nhờ tăng lượng khí nạp nhưng hàm lượng NOx tăng sử dụng ở chế độ tải nhỏ trước năm 1980.
- Hỗn hợp nghèo 1.5: Hiệu suất rất cao nhưng hàm lượng NOx vẫn cịn lớn, vì vậy cần có bộ xúc tác cho NOx.
Lượng nhiên liệu tổng cộng được phun ra phụ thuộc vào các thông số sau - Lưu lượng khí nạp theo thời gian m’a.
- Góc mở bướm ga t. - Tốc độ động cơ n. - Nhiệt động cơ te. - Nhiệt độ khí nạp ta. - Điện áp ắc quy Ua.
Chức năng của điều khiển phun xăng
- Kiểm soát lượng xăng phun theo thời gian, theo lượng khí nạp để đạt tỉ lệ mong muốn.
- Tăng lượng nhiên liệu ở chế độ làm nóng sau khởi động lạnh.
- Tăng lượng nhiên liệu và lượng khí nạp cho động cơ nguội vì ma sát lớn. - Bù lượng nhiên liệu bám trên ống nạp.
- Cắt nhiên liệu khi giảm tốc độ hoặc khi tốc độ quá cao. - Điều chỉnh tốc độ cầm chừng.
- Điều chỉnh .
- Điều chỉnh hồi lưu khí nạp.
Tính tốn thời gian phun
H 2.33: Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị điều khiển điện tử 1. Khối chuẩn hóa tín hiệu và chia tần số, 2. Tính tốn thời gian phun
3. Tầng khuếch đại , 4. Tầng ra, 5. Vòi phun
Lượng xăng phun vào xilanh trong mỗi chu trình hoạt động của động cơ sẽ được quy về việc tính tốn thời gian mở kim phun.
Việc xác định thời gian phun cơ bản được thực hiện bởi một mạch điện tử tích hợp đặc biệt, gọi là bộ phận chia đa dao động. Thiết bị này tiếp nhận thông tin về tốc độ động cơ và kết hợp với tín hiệu lưu lượng thể tích khí nạp. Tín hiệu ra của bộ phân chia đa dao động là một xung vng có dộ dài tp, biểu thị lượng xăng phun chưa tính đến các giá trị hiệu chỉnh. Việc thích ứng thời gian phun cơ bản với các chế độ làm việc khác nhau của động cơ được thực hiện ở tầng nhân. Tầng này tiếp nhận các thông tin về sự làm việc của động cơ như khởi động lạnh, chạy sấy nóng, chạy tồn tải …qua đó tính tốn thơng số hiệu chỉnh K. Độ dài của tín hiệu ra sẽ là
tp + tm trong đó tm = k.tp. Như vậy, lượng tm đặc trưng cho sự làm đậm thêm hỗn hợp
và k gọi là hệ số làm đậm.
Mặt khác qn tính của vịi phun xăng phụ thuộc nhiều vào sự ổn định của điện áp cung cấp. Sự sụt áp, ví dụ như khi khởi động hoặc do ắc quy có vấn đề… sẽ làm tăng thời gian cần thiết để kích thích nam châm điện và nâng kim phun lên khỏi đế, dẫn đến làm giảm lượng xăng ra. Để khắc phục, cần phải kéo dài thêm thời gian phun. Bộ điều khiển trung tâm sẽ kiểm tra điện áp thực tế của accu ,và mạch bù điện tử sẽ kéo dài thêm thời gian phun ts, tỷ lệ với sự tăng qn tính đóng mở của vịi phun do sự sụt áp. Như vậy thời gian phun thực tế tổng cộng là ti = tp + tm + ts.