Đồ án Đánh lửa lập trình

ong đó: G là lượng gió nạp. Nếu cực VC bị đoản mạch lúc đó G tăng ECU điều khiển lượng phun cực đại , bất chấp sự thay đổi tín hiệu VS. Điều này có nghĩa là : khi động cơ ở cầm chừng, nhiên liệu phun được phun quá nhiều và động cơ sẽ bị ngộp xăng dẫn tới ngưng hoạt động. Nếu cực VS bị đoản mạch VC sẽ luôn cực đại làm cho G giảm lúc này ECU sẽ điều khiển lượng phun nhiện liệu giảm đi mặc dù có sự thay đổi tín hiệu VS. Loại 2: Điện áp VS giảm khi lượng khí nạp tăng. Loại này Ecu sẽ cung cấp điện áp 5(V) đến cực VC. Điện áp ra VS thay đổi và giảm theo góc mở của cánh đo. Hình 2.28: Mạch điện và đường đặc tuyến cảm biến đo gió loại điện áp giảm. Cảm biến đo gió dạng xoáy lốc ( Karman). Các cảm biến loại này dựa trên hiện tượng vật lý sau: Khi cho dòng khí đi qua một vật thể cố định khó chảy vòng thì phía sau nó sẽ xuất hiện sự xoáy lốc thay đổi tuần hoàn được gọi là sự xoáy lốc Karman . Đối với 1 ống dài vô tận có đường kính d, quan hệ giữa tần số xoáy lốc f và tốc độ dòng chảy V được xác định bởi số Struhall: Trong hiệu ứng Karman nêu trên, số Struhall không đổi trong dải rộng của các số Reinnolds, nên vận tốc dòng chảy hay lưu lượng khí đi qua tỷ lệ thuận với dòng xoáy f và có thể xác định V bằng cách đo f. Lý thuyết về sự xoáy lốc khi dòng khí đi ngang qua vật cản đã được đưa ra bởi Struhall từ năm 1878. Nhưng mãi đến năm 1934, dụng cụ đo đầu tiên dựa trên lý thuyết này mới được chế tạo. Ngày nay có rất nhiều sáng chế trong lĩnh vực này được ứng dụng để đo lượng khí nạp trong hệ thống điều khiển phun xăng. Karman kiểu quang. Hình 2.29 : bộ đo gió kiểu Karman quang. Là loại cảm biến đo lưu lượng gió kiểu quang đo trực tiếp thể tích khí nạp. So với kiểu trượt, nó có ưu điểm là nhỏ gọn và nhẹ hơn. Ngoài ra, cấu trúc đường ống đơn giản sẽ giảm lực cản trên đường ống nạp. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động. Cảm biến Karman quang có cấu tạo như trên hình 2.29 , bao gồm một trụ đứng đóng vai trò của bộ tạo dòng xoáy, ở giữa dòng khí nạp. Khi dòng khí đi qua, sự xoáy lốc sẽ được hình thành phía sau bộ tạo xoáy còn gọi là các dòng xoáy Karman. Các dòng xoáy Karman đi theo rãnh hướng làm rung một gương mỏng được phủ nhôm làm thay đổi hướng phản chiếu từ đèn Led đến Photo-transistor. Như vậy, tần số đóng mở của transistor này sẽ thay đổi theo lưu lượng khí nạp, tần số f được xác định bởi công thức sau: Trong đó: V : vận tốc dòng khí d: đường kính ống S : số struhall ( S=0,2 đối với cảm biến này) Căn cứ vào tần số f, ECU xác định thể tích tương ứng của không khí đi vào các xylanh, từ đó tính ra lương xăng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản. Khi lượng gió vào ít tấm gương rung ít và photo-transistor sẽ đóng mở tần số f thấp. Ngược lại, khi lượng gió vào nhiều, gương rung nhanh và tần số f cao. Hình 2.30 :cấu tạo và dạng xung loại Karman Mạch điện. Hình 2.31 : Mạch điện đo gió kiểu Karman quang Karman kiểu siêu âm. Bộ đo gió kiểu Karman kiểu siêu âm được sử dụng chủ yếu trên se của các hãng: Misubishi, Huyndai… có cấu trúc tạo xoáy tương tự loại quang nhưng việc đo tần số xoáy lốc được thực hiện thông qua sóng siêu âm. Nó bao gồm các bộ phận sau: Lỗ định hướng : phân bố dòng khí đi vào Cục tạo xoáy : tạo dòng xoáy lốc Karman. Bộ khếch đại : tạo ra sóng siêu âm. Bộ phát sóng : phát các sóng siêu âm. Bộ nhận sóng : nhận các sóng siêu âm. Bộ điều chính xung: chuyển đổi các sóng siêu âm đã nhận được thành các xung điện dạng số. Hình 2.32: cấu tạo cảm biến đo gió Karman kiểu siêu âm. Phương pháp đo gió. Khi dòng khí đi qua cục tạo xoáy dạng cột với mặt cắt hình tam giác, nó sẽ tạo ra hai dòng xoáy ngược chiều nhau: một dòng theo chiều kim đồng hồ và dòng kia ngược chiều kim đồng hồ (dòng xoáy Karman). Tần số xuất hiện dòng xoáy tỉ lệ thuận với lưu lượng khí nạp tức phụ thuộc vào độ mở của cánh bớm ga. Hình 2.33: Cánh tạo xoáy lốc. Khi không có dòng khí đi qua thì cục tạo xoáy không thể phát ra dòng xoáy Karman, vì thế sóng siêu âm được lan từ bộ phận phát sóng (loa) đến bộ phận nhận sóng (mirco) trong một thời gian cố định T được dùng làm thời gian chuẩn để so . Hình 2.34 : bộ phát sóng và dạng xung. Sóng siêu âm khi gặp dòng xoáy theo chiều kim đồng hồ đi qua sẽ truyền đến bộ phận nhận nhanh hơn tức thời gian để sóng siêu âm đi qua đường kính d của ống nạp T1 ngắn hơn thời gian tiêu chuẩn T. Trong trường hợp sóng siêu âm gặp dòng xoáy ngược chiều kim đồng hồ, thời gian để bộ nhận sóng nhận được tín hiệu từ bộ phát là T2 lớn hơn thời gian chuẩn T Như vậy, khi không khí đi vào xylanh ,do các dòng xoáy thuận và ngịch chiều kim đồng hồ liên tục đi qua giữa bộ phát và bộ nhận nên thời gian đo sẽ được thay đổi. Cứ mỗi lần thời gian sóng truyền thay đổi từ T2 đến T, bộ chuyển đổi phát ra một xung vuông. Khi gió vào nhiều sự thay đổi về thời gian sẽ nhiều hơn và bộ điều chỉnh phát xung sẽ phát ra xung vuông với tần số lớn hơn. Ngược lại, khi gió vào ít , ECU nhận được cá xung vuông có mật độ thưa hơn. Như vậy thể tích gió đi vào đường ống nạp tỷ lên thuận với tần số phát xung của bộ điều chỉnh. Hình 2. 35 : Xung ra của bộ đo gió Karman siêu âm thay đổi theo lưu lượng khí nạp. Mạch điện: Hình 2.36 : Mạch điện cảm biến đo gió Karman siêu âm. Cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt. Hình 2. 37 : cảm biến đo gió loại dây nhiệt Nguyên lý của bộ cảm biến loại dây nhiệt dựa trên sự phụ thuộc của năng lượng nhiệt W thoát ra từ một linh kiện được nung nóng bằng điện ( phần tử nhiệt) như : dây nhiệt, màng nhiệt, điện trở nhiệt được đặt trong dòng khí nạp vào khối lượng gió G đi qua và được tính theo công thức sau: Trong đó: K : là hằng số tỷ lệ. ∆t : chênh lệch nhiệt độ giữa phần tử nhiệt và dòng khí. n : hệ số phụ thuộc vào đặc tính trao đổi nhiệt giữa phần tử nhiệt và môi trường. Sơ đồ cảm biến đo gió dây nhiệt loại nhiệt độ không đổi được trình bày trên (hình 2.37.) Hình 2.38: Mạch điện cảm biến đo gió loại dây nhiệt Điện trở RH (được nung nóng) và điện trở bù nhiệt RK (là bằng Palatin) được mắc vào hai nhánh của cầu Wheatstone. Cả hai điện trở này điều được đặt trên đường ống nạp. Khi nối các ngõ vào của khuếch đại thuật toán 1 ( OP-AMP) với đường chéo của cầu , OP- AMP1 sẽ giữ cho cầu luôn được cân bằng (có nghĩa là VA-VB =0) bằng cách điều khiển transistor T1 và T2, làm thay đổi cường độ dòng điện chảy qua cầu. Như vậy, khi có sự thay đổi lượng không khí đi qua, giá trị điện trở đo RH thay đổi làm cho cầu mất cân bằng, OP-AMP1 điều chỉnh dòng qua cầu giữ cho giá trị RH không đổi và cầu sẽ cân bằng với bất cứ tốc độ vào của dòng không khí . Tín hiệu điện áp ra của mạch đo được lấy từ R2 có hệ số nhiệt điện trở rất nhỏ, do đó tỷ lệ thuận với dòng điện đi qua nó. Tính hiệu này sau khi đi qua cầu phân thế gồm R3 và R4 được đưa đến OP- AMP2 giữ chức năng chuyển phát. Điện trở R4 dùng để điều chỉnh điện áp ở ngõ ra. Việc xác lập khoảng chênh lệch nhiệt độ Dt giữa phần tử nhiệt RH và nhiệt độ dòng khí được điều chỉnh bởi RB. Nếu Dt càng lớn thì độ nhạy của cảm biến càng tăng. Hình 2.39 : Sự phụ thuộc của điện áp ngõ ra vào khối lượng khí nạp ở các mức chênh lệch nhiệt độ khác nhau. Khi nhiệt độ không khí nạp thay đổi sẽ dẫn tới sự thay đổi Dt . Vì vậy, vấn đề cân bằng nhiệt được thực hiện bởi RK mắc ở một nhánh khác của cầu Wheatstone. Thông thường trong các mạch tỷ lệ RH : RK= 1: 10. Trong quá trình làm việc, mạch điện tử luôn giữ cho sự chênh lệch nhiệt độ ∆t giữa dây nhiệt và dòng không khí vào khoảng 1500C . Để làm sạch điện trở nhiệt (bị bẩn ..) trong một số ECU dùng cho động cơ có phân khối lớn, với số xylanh Z 6 còn có mạch nung dây nhiệt trong vòng 1s, đưa nhiệt độ từ 1500C lên 10000C sau khi tắt công tắc máy, trong trường hợp động cơ đã chạy trên 1500 vòng/ phút, tốc độ xe trên 20Km/h và nhiệt độ nước dưới 150oC ( Nissan). Theo số liệu của một số hãng, độ ẩm của không khí gần như không ảnh hưởng đến độ chính xác của cảm biến. Trên cảm biến hãng Hitachi, cảm biến đo gió loại dây nhiệt thường được đặt trên mạch gió rẽ, song song với đường gió chính nhờ vậy mà hoạt động của cảm biến ít phụ thuộc vào sự rung động của dòng khí. Thang đo của cảm biến từ 9 ÷ 360 Kg/h sai số 5 ÷ 7 % và có độ nhạy cao nhờ hằng số thời gian của mạch chỉ vào khoảng 20 ms. Đối với các xe Mỹ (GM, Ford..) thay vì dây nhiệt , người ta sử dụng màng nhiệt . Cảm biến đo gió loại màng nhiệt khắc phục nhược điểm chủ yếu của loại dây nhiệt là độ bền cơ học của cảm biến được tăng lên. Hình 2.40 : Cảm biến đo gió loại màng nhiệt. 1 . Thân ; 2 . Cảm biến nhiệt độ không khí; 3. Lưới ổn định ;4. Kênh đo; 5 . Màng nhiệt ; 6. Mạch điện tử. Hình 2.40 trình bày cấu tạo cảm biến đo gió loại màng nhiệt của hãng GM . Màng 5 gồm hai điện trở: điện trở đo RH và điện trở bù nhiệt RK được phủ trên một đế làm bằng chất dẻo. Sự chênh lệch nhiệt độ của RH với dòng không khí được giữ ở 700C nhờ mạch tương tự như hình 2.38. Thang đo cảm biến trong khoảng 15 470 Kg/h. Khi thiết kế cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt, đặt trên đường ống nạp của động cơ cần lưu ý những đặc điểm sau : Cảm biến bị tác động bởi dòng khí trong đường ống nạp,bất kỳ từ hướng nào nên tăng sự sai số khi có sự xung động của dòng khí. Trên các chế độ chuyển tiếp của động cơ ( tăng tốc, giảm tốc..), do cảm biến có độ nhạy cao nên có thể xảy ra trường hợp không ăn khớp giữa tín hiệu báo về ECU và lượng không khí thực tế đi vào buồng đốt. Điều đó sẽ xảy ra nếu không tính đến vị trí lắp đặt của cảm biến và các quá trình khí động học trên đường ống nạp, sẽ làm trễ dòng khí khi tăng tốc độ đột ngột. Cảm biến đo gió kiểu nhiệt đo trực tiếp khối lượng không khí nên ECU không cần mạch hiệu chỉnh hòa khí theo áp suất khí trời trong trường hợp xe chạy ở cùng núi cao. Vít chỉnh CO trên cảm biến không nằm trên đường gió chính mà là biến trở gắn trên mạch điện tử. Trên một số xe, cảm biến đo gió kiểu nhiệt được kết hợp với kiểu xoáy Karman. Khi dòng không khí đi qua vật tạo xoáy, sự xoáy lốc của không khí sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ dây nhiệt theo tần số xoáy lốc. Tần số này tỷ lệ thuận với lượng không khí và được đưa về ECU sử lý để tính lượng xăng tương ứng và góc đánh lửa sớm cơ bản Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp. Hình 2.39 : Cảm biến áp suất đường ống nạp Khác với L-Jectronic , hệ thống phun xăng loại D-Jectronic lượng khí nạp đi vào xylanh được xác định gián tiếp thông qua cảm biến đo áp suất tuyệt đối đường ống nạp. Khi tải thay đổi, áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp sẽ thay đổi và MAP sensor sẽ chuyển thành tín hiệu điện áp báo về ECU để tính ra lượng không khí đi vào xylanh. Sau đó, dựa vào giá trị này, ECU sẽ điều khiển thời gian mở kim phun và góc đánh lửa sớm cơ bản. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động. Loại cảm biến này dựa trện nguyên lý cầu Wheatstone. Mạch cầu Wheatstone được sử dụng trong thiết bị nhằm tạo ra một điện áp phù hợp với sự thay đổi điện trở. Hình 2.40: Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp suất đường ống nạp Cảm biến bao gồm 1 tấm silicon nhỏ hay gọi là màng ngăn dày hơn ở hai mép ngoài ( khoảng 0,25 mm) và mỏng ở giữa (khoảng 0,025 mm). Hai mép được làm kín cùng với mặt trong của tấm silicon tạo thành buồng chân không trong cảm biến. Nặt ngoài tấm silicon tiếp xúc với áp suất đường ống nạp. Hai mặt của tấm silicon được phủ thạch anh để tạo thành điện trở áp điện . Khi áp suất đường ống nạp thay đổi, gia trị của điện trở áp điện sẽ thay đổi. Các điện trở áp điện được nối thành cầu Wheatstone . Khi màng ngăn không bị biến dạng ( tương ứng với trường hợp động cơ chưa hoạt động hoặc tải lớn) tất cả bốn điện trở áp điện đều có giá trị bằng nhau và lúc đó không có sự chênh lệch điện áp giữa hai đầu cầu. Khi áp suất đường ống nạp giảm, màng silicon bị biến dạng dẫn đến giá trị điện trở áp điện cũng bị thay đổi và làm mất cân bằng cầu Wheatstone. Kết quả là giữa hai đầu cầu sẽ có sự chênh lệch điện áp và tín hiệu này được khếch đại để điều khiển mở Transistor ở ngõ ra của cảm biến có cực C treo. Độ mở của transistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp dẫn tới sự thay đổi điện áp báo về ECU. Mạch điện. Hình 2.41 :Mạch điện và đường đặc tuyến của CB áp suất đường ống nạp Hiện nay trên các ô tô, tồn tại 2 loại cảm biến đo áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp khác nhau về tín hiệu đầu ra: điện áp ( TOYOTA, HONDA, DAEWOO,GM, CHRYSLER…) và tần số (FORD). Ở loại MAP điện áp , giá trị điện áp thấp nhất (lúc cánh bướm ga đóng hoàn toàn ) và giá trị cao nhất (lúc toàn tải ) cũng phụ thuộc vào loại xe, gây khó khăn cho việc lắp lẫn. Cảm biến vị trí bướm ga. Cảm biến vị trí bớm ga được lắp ở trên trục cánh bướm ga . Cảm biến này đóng vai trò chuyển vị trí góc mở cánh bớm ga thành tín hiệu điện áp đến ECU. Tín hiệu cầm chừng (IDL) dùng để điều khiển phun nhiên liệu khi động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng cũng như hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa. Tín hiệu toàn tải (PSW) dùng để tăng lượng xăng phun ở chế độ toàn tải để tăng công suất động cơ. Trên một số xe, cảm biến vị trí bướm ga còn giúp ECU điều khiển hộp số tự động. Có nhiều loại cảm biến vị trí bớm ga , tùy theo yêu cầu và thiết kế trong các đời xe thường có các loại sau: Loại công tắc. Cấu tạo . Một cần xoay đồng trục với cánh bướm ga. Cam dẫn hướng xoay theo cần. Tiếp điểm di động di chuyển dọc theo rãnh của cam dẫn hướng Tiếp điểm cầm chừng. Tiếp điểm toàn tải. Hình 2.42 : Cảm biến vị trí bớm ga loại công tắc Hoạt động. - Ở chế độ cầm chừng : khi cánh bớm ga đóng ( góc mở <50) thì tiếp điểm di động sẽ tiếp xúc với tiếp điểm cầm chừng và gửi tín hiệu điện áp thông báo cho ECU biết động cơ đang hoạt động ở mức cầm chừng. Tín hiệu này dùng để cắt nhiên liệu khi động cơ giảm tốc đột ngột - Ở chế độ tải lớn: Khi cánh bướm ga mở 500-700 ( tùy từng loại động cơ) so với vị trí đóng hoàn toàn, tiếp điểm di động tiếp xúc với tiếp điểm toàn tải và gửi tín hiệu điện áp để báo cáo cho ECU biết tình trạng tải lớn của động cơ. Hình 2.43 : Mạch điện cảm biến loại âm chờ Mạch điện : có hai loại. Loại âm chờ. Điện áp 5 V đi qua một biến trở trong ECU đưa đến cực IDLvà cực PSW. Ở chế độ cầm chừng điện áp từ cực IDL qua công tắc tiếp xúc IDL về mass. Ở vị trí toàn tải điện áp từ cực PSW qua công tắc PSW về mass. Loại dương chờ Hình 2.43 : Mạch điện cảm biến cị trí bướm ga loại dương chờ Hình 2.44 : Cảm biến cánh bướm ga loại biến trở Cảm biến vị trí bướm ga loại biến trở. Loại này cấu tạo gồm hai con trượt , ở mỗi đầu con trượt được thiết kế những tiếp điểm cho tín hiệu cầm chừng và tín hiệu góc mở bướm ga, có cấu tạo như hình 2.44 Mạch điện: Hình 2.45 : Mạch điện cảm biến loại biến trở Một điện áp không đổi 5 V từ ECU cung cấp đến cực VC. Khi cánh bướm ga mở, con trượt trượt dọc theo điện trở và tạo ra điện áp tăng dần của cực VTA tương ứng với góc mở của bướm ga. Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp điểm cầm chừng nối cực IDL với cực E2. Trên đa số các xe, trừ Toyota cảm biến bướm ga loại biến trở chỉ có 3 dây VC, VTA và E2 mà không có dây IDL. Một số loại cảm biến vị trí cánh bướm ga có thêm các giắc phụ. Cảm biến vị trí bướm ga có thêm vị trí tay số Trên xe có trang bị hộp số tự động, khi sang số cảm biến vị trí cánh bướm ga đồng thời bật sang vị trí L1,L2,L3 tương ứng với các vị trí tay số. Tín hiệu này được gửi về ECU để điều chỉnh lượng xăng phun phù hợp với chế độ tải. Cảm biến có công tắc ACC1 và ACC2. Đối với loại cảm biến có công tắc ACC1 và ACC2 . Khi động cơ tăng tốc ở các chế độ khác nhau, tín hiệu từ hai vị trí công tắc này được gửi về ECU điều chỉnh lượng xăng phun đáp ứng được quá trình tăng tốc của động cơ. Cảm biến bướm ga có thêm công tắc cháy nghèo. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Dùng để xác định nhiệt độ động cơ, có cấu tạo là một điện trở nhiệt hay là diode Nguyên lý Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhiện thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Nó được làm cật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm . Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và ngược lại. Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có khác nhau. Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gửi đến ECU trên nền tẳng cầu phân áp . Hình 2.46 : Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Trên sơ đồ hinh 2.46: ta có : điện áp 5V qua điện trở chuẩn ( điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) tới cảm biến rồi chở về ECU về mass. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự - số. Khi nhiệt độ động cơ thấp giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giả mã nhờ bộ vi sử lý để thống báo cho ECU biết động cơ đang lạnh. Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm khéo theo điện áp giảm, báo cho ECU biết là động cơ đang nóng. Cấu tạo. Hình 2.47: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 1 . Đầu giắc ; 2 . Vỏ ; 3. Điện trở Thường là trụ rỗng có ren ngoài bên trong có gắn một điện trở dạng bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm. Ở động cơ làm mát bằng nước, cảm biến được gắn ở thân máy , gần gơm nước làm mát. Trong một số trường hơp cảm biến được lắp trên mắp máy.Hình 2.48 :Mạch điện cảm biến nước làm mát Hình 2.49 : Đường đặc tuyến của cảm biến nước làm mát Cảm biến tiếng gõ ( KNK). Cảm biến kích nổ thường được chế tạo bằng vật liệu áp điện. Nó được gắn trên thấn xylanh hoặc nắp máy để cảm nhận xung kích nổ phát sinh trong động cơ và gửi tín hiệu này đến ECU làm trễ thời điểm đánh lửa nhằm ngăn chặn hiện tượng kích nổ. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động. Hình 2.50 : Cấu tạo cảm biến kích nổ 1 . Đáy cảm biến; 2 . Tinh thể thạch anh 3 . Khối quán tính; 5. Nắp ; 6. Dây đan; 7. Đầu cảm biến Thành phần áp điện trong cảm biến kích nổ được chế tạo bằng tinh thể thạch anh là những vật liệu khi có áp lực sẽ sinh ra điện áp . Phần tử áp điện được thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung của động cơ có hiện tượng kích nổ để xảy ra hiện tượng cộng hưởng ( f=7 KHz). Như vậy, khi có kích nổ, tinh thể thạch anh sẽ chịu áp lực lớn nhất và sinh ra một điện áp. Tín hiệu điện áp này có giá trị nhỏ hơn 2,4 V . Nhờ tín hiệu này, ECU nhận biết hiện tượng kích nổ và điều chỉnh góc đánh lửa sớm cho tới khi không còn kích nổ. ECU sau đó có thể chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại. Hình 2.51 : Đồ thị biểu diễn tần số kích nổ Mạch điện. Hình 2. 52 : Mạch điện cảm biến kích nổ IC đánh lửa. IC đánh lửa thực hiện một cách chính xác sự ngắt dòng sơ cấp đi vào cuộn đánh lửa, phù hợp với tín hiệu đánh lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra. Tín hiệu thời điểm đánh lửa IGT Hình 2.53: Điều khiển dòng sơ cấp trong IC Khi tín hiệu IGT chuyển từ ngắt sang đóng, IC đánh lửa bắt đầu cho dòng điện vào cuộn sơ cấp. Điều khiển dòng không đổi Khi dòng sơ cấp đạt đến một trị số đã định, IC đánh lửa sẽ khống chế cường độ cực đại bằng cách điều chỉnh dòng. Điều khiển góc đóng tiếp điểm(góc ngậm điện) Để điều chỉnh quãng thời gian (góc đóng) tồn tại của dòng sơ cấp ; thời gian này phải giảm xuống khi tốc độ của động cơ tăng lên (trong một số kiểu động cơ gần đây, chức năng kiểm soát này được thực hiện thông qua tín hiệu IGT). Khi tín hiệu IGT chuyển từ đóng sang ngắt, IC đánh lửa sẽ ngắt dòng sơ cấp. Vào thời điểm dòng sơ cấp bị ngắt, điện thế hàng trăm vôn được tạo ra trong cuộn sơ cấp và hàng trục ngàn vôn được tạo ra trong cuộn thứ cấp, làm bougie phóng tia lửa. Hình 2.54: Quá trình tạo tín hiệu IGF Tín hiệu IGF IC đánh lửa thực hiện một cách chính xác sự ngắt dòng sơ cấp đi vào cuộn đánh lửa, phù hợp với tín hiệu IGT do ECU động cơ phát ra. Sau đó, IC đánh lửa truyền một tín hiệu khẳng định (IGF) cho ECU phù hợp với cường độ dòng sơ cấp. Tín hiệu khẳng định IGF được phát ra khi dòng sơ cấp đã đạt đến một trị số được ấn định IF1. Khi dòng sơ cấp vượt quá trị số quy định IF2 thì hệ thống sẽ xác định rằng lượng dòng cần thiết đã chạy qua và cho phát tín hiệu IGF để trở về điện thế ban đầu (Dạng song của tín hiệu IGF thay đổi theo từng kiểu động cơ). Nếu ECU không nhận được tín hiệu IGF, nó sẽ quyết định rằng đã có sai sót trong hệ thống đánh lửa. Để ngăn ngừa sự quá nhiệt, ECU sẽ cho ngừng phun nhiên liệu và lưu trữ sự sai sót này trong chức năng chẩn đoán. Tuy nhiên, ECU động cơ không thể phát hiện ra sai sót trong mạch thứ cấp vì nó chỉ kiểm soát mạch sơ cấp để nhận tín hiệu IGF. Chú ý: Trong một số kiểu động cơ, tín hiệu IGF được xác định thông qua điện thế sơ cấp Bobine Cấu tạo và hoạt động chung của bobine. Cấu tạo. Bobine tạo ra điện áp đủ để phóng tia lửa điện qua khe hở giữa hai điện cực của bougie. Cuộn sơ cấp và thứ cấp cuốn quanh lõi thép. Số vòng của cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp khoảng 100 lần . một đầu của cuộn sơ cấp được nối với IC đánh lửa, còn một đầu của cuộn thứ cấp được nối với bougine . Đầu còn lại của các cuộn được nối với accu. Hình 2.55 : Cấu tạo của bobine Hoạt động của bobine. Khi xung IGT được gửi tới IC đánh lửa, dòng sơ cấp trong bobine đi từ :accu cuộn sơ cấpICmass. Kết quả là đường sức từ trường được tạo ra chung quanh cuộn dây và lõi thép. Khi xung IGT mất, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dòng điện chạy vào cuộn sơ cấp. Kết quả là từ thông của cuộn sơ cấp bắt đầu giảm. Vì vậy , tạo ra một sức điện động theo chiều ngược lại chống lại sự giảm của từ thông , thông qua hiện tượng tự cảm của cuộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp. Hình 2.56 : Hoạt động của bobine Hiệu ứng tự cảm tạo ra 1 hiệu điện thế khoảng 500 V trong cuộn sơ cấp và hiêu ứng cảm ứng tương hỗ kem theo của cuộn thứ cấp tạo ra một sức điện động khoảng 30KV. Sức điện động này làm xuất hiện tia lửa ở bougine. Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì hiệu điện thế thứ cấp càng lớn Một số loại bobine tiêu biểu. Bobine nằng ngoài bộ chia điện Bobine nằm trong bộ chia điện Bobine ngồi trên bougine. Bobine kép Bougine. Bougine đóng vai trò rất quan trọng trong hoạt động của động cơ xăng. Đó là nơi xuất hiện tia lửa ban đầu để đốt cháy hòa khí, vì vậy, nó ảnh hưởng trục tiếp đến công suất của động cơ, lượng tiêu hao nhiên liệu cung như độ ô nhiễm của khí thải. Do điện cực bougine trong buồng đốt nên điều kiện làm việc của nó rất khắc nghiệt : nhiệt độ ở kỳ cháy có thể lên đến 25000 C và áp suất đạt 50Kg/cm2 . Ngoài ra bougine còn chịu sự thay đổi đột ngột về áp suất lẫn nhiệt độ, các giao động cơ khí , sự ăn mòn hóa học và điện thế cao áp. Chính vì vậy, các hư hỏng trên động cơ xăng thường liên quan đến bougine . Hiệu điện thế cần thiết đặt vào bougine có thể phát sinh tia lửa theo định luật Pashen. Khả năng xuất hiện tia lửa trên điện cực bougie ở hiệu điện thế cao (khó đánh lửa) hay thấp ( dễ đánh lửa ) phụ thuộc váo áp suất trong xylanh ở cuối quá trình nén, khe hở bougie và nhiệt độ điện cực trung tâm của bougie. Áp suất trong xylanh càng cao thì càng khó đánh lửa. Vì vậy những động cơ có tỷ số nén cao đòi hỏi phải sử dụng hệ thống đánh lửa có điện thế thứ cấp của bobine cao hơn. Điều đó cũng có nghĩa là khi thử bougie ở ngoài thấy xuất hiện tia lửa nhưng khi gắn vào động cơ chưa chắc có lửa. Khe hở càng lớn thì quá trình cháy sẽ tốt hơn nhưng khó đánh lửa và mau mòn điện cực. Trong trường hợp này ta nghe thấy tiếng lụp bụp đặc trưng khi lên ga cao vì mất lửa. Khe hở nhỏ quá , diện tích diếp xúc của tia lửa với hòa khí ít, làm giảm công suất động cơ máy yếu, tăng ô nhiễm và tiêu hao nhiên liệu (vì không đốt hết ). Khe hở quá nhỏ cũng làm bougie dễ bị chết do muội than bám vào điện cực. Khe hở cho phép bougie phụ thuộc vào hiệu điện thế cực đại của cuộn dây thứ cấp trong bobine đã được thiết kế cho từng loại động cơ. Vì vậy, ta phải chỉnh khe hở theo thông số của nhà chế tạo. Các thông số về bougie ( chủng loại , khe hở..) thường được nhà chế tạo cung cấp và được ghi trong khoang động cơ. Tuy nhiên, đối với một số xe nhập từ Mỹ hoặc châu Âu, ta không nên sử dụng bougie ghi trên xe vì điều kiện làm việc của động cơ lẫn điều kiện khí hậu ở nước ta đều khác. Do điện cực bougie bị mòn trong quá trình phóng tia lửa điện (tốc độ mòn trung bình của mỗi bougie loại thường: 0,01 0,02 mm/ 1000km), ta phải chỉnh lại khe hở định kỳ. Thời gian bảo dưỡng bougie phụ thuộc vào loại bougie và tình trạng động cơ. Bougie có điện cực làm bằng đồng ( loại rẻ tiền) phải chỉnh khe hở sau mỗi 10.000Km. Bugie có điện cực Platin ( loại đắt tiền) chỉ phải bảo dưỡng sau 80.000 Km tính từ lúc thay. Loại bougie này thường được sử dụng trên các xe khó mở bougie. Đối với bougie platin khi bảo dưỡng chỉ được chỉnh khe hở mà không được đánh sạch điện cực bằng giấy nhám vì điện cực chỉ được hàn một lớp mỏng kim loại quý hiếm này. Loại platin Loại thường Cực tính của điện áp thứ cấp đặt vào bougie để tạo ra tia lửa cũng rất quan trọng . Nếu bạn đấu đúng đầu dây của cuộn sơ cấp (đầu + nối với công tắc máy , đầu âm nối với IC đánh lửa ) thì điện thế đặt vào điện cực trung tâm phải mang dấu âm. Trong trường hơp ngược lại, nếu đấu lộn dây, điện áp cần thiết để tạo ra tia lửa trên bougie sẽ tăng lên khoảng 20% tức khó đánh lửa hơn. Sở dĩ như vậy là các hạt điện tử trong trường hợp sau khó suất phát từ điện cực bìa do nhiệt độ của nó thấp hơn điện cực giữa. Một số kiểu bougie điển hình. A Bougie có điện trở Bougie có thể sinh ra nhiễu điện từ, nhiễu này có thể làm cho các thiết bị điện tử trục trặc. Loại bougie này có một điện trở gốm để ngăn chặn hiện tượng này. B Bougie có đầu điện cực Platin Loại bougie này sử dụng platin cho các điện cực giữa và điện cực nối mát. Nó có độ bền và khả năng đánh lửa tuyệt hảo. C Bougie có đầu điện cực lirdium Loại bougie này sử dụng hợp kim lirdium chó cá điện cực giữa và điện cực nối mát, nó có độ bền và khả năng đánh lửa tốt. A Bougie có nhiều điện cực B Loại bougie có rãnh C Bougie có điện cực lồi 1 . Điện trở 2 . Đầu platin của điện cực giữa 3 . Đầu platin của điện cực nôi mát 4 . Đầu lridium của điện cực giữa Bougie nóng và bougie lạnh Nhiệt độ tối ưu ở điện cực trung tâm của bougie khi tia lửa bắt đầu xuất hiện khoảng 850oC, khi ở nhiệt độ này, các chất bám vào điện cực bougie như muội than sẽ tự bốc cháy ( nhiệt độ tự làm sạch). Nếu nhiệt độ quá thấp ( nhỏ hơn 500oC ) muội than sẽ tích tụ trên bougie làm chập điện cực, dễ gây mất lửa khi khởi động cơ vào buổi sáng hoặc khi dư xăng. Nhiệt độ quá cao ( lớn hơn 10000C) sẽ dẫn đến cháy sớm (chưa đánh lửa mà hòa khí đã bốc cháy) làm hư piston . Điều đó giải thích tại sao ở một số xe đời cũ, khi ta tắt công tắc máy ( tức bougie không còn đánh lửa) mà động cơ vẫn nổ. Để giữ được nhiệt độ tối ưu ở điện cực trung tâm của bougie, người ta thiết kế chiều dài phần sứ cách điện ở điện cực này khác nhau dựa vào điều kiện làm việc của động cơ, vì vậy, bougie được chia làm hai loại: nóng và lạnh. Nếu động cơ làm việc thường xuyên ở chế độ tải lớn hoặc tốc độ cao dẫn tới nhiệt độ buồng đốt cao, nên dùng bougie lạnh, với phần sứ ngắn để tản nhiệt nhanh. Ngược lại, nếu thường chạy xe ở tốc độ thấp và chở ít người, ta dùng bougie lạnh với phần sứ dài hơn. Trong trường hợp chọn sai bougie (bougie sẽ mau hư) ví dụ, dùng bougie nóng thay vào một động cơ đang dùng bougie lạnh, sẽ thấy máy yếu đi do cháy sớm, nhất là khi chạy ở tốc độ cao. Trong trường hợp ngược lại, bougie sẽ bám đầy muội than khi xe thường xuyên chạy ở tốc độ thấp, dễ gây mất lửa. Ta có thể phân biệt giữa bougie nóng và bougie lạnh qua chỉ số nhiệt của bougie. Chỉ số (được ghi trên bougie) càng thấp thì bougie càng nóng và ngược lại Loại nóng Loại lạnh Cách đọc thông số trên bougie. Dưới đây là cách đọc ký hiệu ghi trên bougie NKG ( của Nhật) là loại phổ biến nhất ở nước ta. B P R 6 E S - 11 Chữ đầu tiên cho ta biết đường kính ren và lục giác. Chữ Đường kính ren Lực giác A 18 mm 25,4 mm B 14 mm 20,8 mm C 10 mm 16 mm D 12 mm 18 mm Chữ thứ hai chỉ đặc điểm cấu tạo chủ yếu liên quan đến hình dáng của điện cực trung tâm. Chữ thứ ba có thể có hoặc không, nếu có chữ R thì bên trong bougie có đặt điện trở chống nhiễu. Chữ thứ tư rất quan trọng vì cho ta biết chỉ số nhiệt của bougie. Đối với bougie NGK, chỉ số này thay đổi từ 2 ( nóng nhất) đến 12 ( lạnh nhất) . Xe đua thường sử dụng bougie có chỉ số nhiệt từ 9 trở lên. Chữ thứ năm là ký hiệu của phần chiều dài phần ren. Ký hiệu Chiều dài phần ren Không có chữ 12 mm đối với đường kính ren 18 mm 9,5 mm đối với đường kính ren 14 mm L 11,2 mm H 12,7 mm E 19 mm F ( loại ren côn) A-F: 10,9 mm B-F: 11,2 mm BM-F: 7,8 mm BE-F: 17,5 mm Chữ thứ sáu chỉ đặc điểm chế tạo : S- loại thường; A hoặc C- loại đặc biệt; G, GP hoặc GV- dùng cho xe đua có điện cực làm bằng kim loại hiếm, P- có điện cực Platin. Chữ số thứ bảy khí hiệu khe hở bougie: Số Khe hở 9 0,9 mm 11 1,1 mm 13 1,3 mm 15 1,5 mm Siết bougie Thông thường, nếu chọn đúng loại , mặt ren đầu của bougie khi siết xong phải trung với mặt bích nắp máy. Nếu chiều dài phần ren quá ngắn hoặc quá dài muội than sẽ bám vào góc tạo ra giữa bougie và nắp máy ( sem hình, mũi tên chỉ vào chỗ muội than bám). Nếu chiều dài phần ren lớn quá, đỉnh piston có thể chạm vào điện cực bougie. Trị số lực siết. Trước khi siết bằng dụng cụ nên vặn bằng tay cho đến khi thấy cứng. Một số xe có bougie đặt sâu, ta phải dùng đầu nối để đặt bougie vào. Nếu thả rơi sẽ làm chập đầu điện cực. Trị số lực cũng là điểm đáng chú ý. Nếu siết quá lỏng, bougie sẽ bị nóng ( dẫn đến cháy sớm) do nhiệt thoát ít. Siết quá chặt sẽ làm hỏng ren của bougie lẫn nắp máy. Vì vậy, cần tuân theo bảng chị số siết lực dưới đây. Loại bougie Đường kính ren Nắp máy gang Nắp máy nhôm Loại thường ( có vòng đệm) 18 mm 3545 Nm 3540Nm 14 mm 2535 Nm 2530Nm 12mm 1525 Nm 1520Nm 10 mm 1015 Nm 1012Nm 8 mm 810 Nm 810 Nm Loại côn (không có vòng đệm) 18 mm 2030 Nm 2030Nm 14 mm 1525 Nm 1020Nm HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA SỚM ESA Để có thể phát huy tối đa hiệu suất của động cơ, hỗn hợp không khí – nhiên liệu phải được đốt cháy sao cho áp suất cháy tối đa xảy ra, đó là khoảng 100 sau điểm chết trên (TDC). Tuy nhiên thời gian từ khi đốt cháy hỗn hợp không khí - nhiên liệu đến khi đạt được áp suất cháy tối đa thay đổi theo tốc độ và áp suất đường ống nạp : việc đốt cháy phải xảy ra sớm hơn khi tốc độ cơ cao và muộn hơn khi thấp. Trong hệ thống EFI thống thường thời điểm đánh lửa sớm được điều khiển sớm hơn hay muộn đi bằng bộ đánh lửa sớm ly tâm trong bộ chia điện . Hơn nữa, việc đánh lửa phải diễn ra sớm hơn khi áp suất đường ống nạp thấp tức là độ chân không lớn. Trong hệ thống EFI thông thường nó được thực hiện bằng bộ đánh lửa sớm chân không trong bộ chia điện. Tuy nhiên, thời điểm đánh lửa sớm tối ưu cũng bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố khác bên cạnh tốc độ và độ chân không như: dạng của buồng cháy, nhiệt độ bê trong buồng cháy… Vì lý do này, bộ đánh lửa sớm chân không và ly tâm không thể tạo ra thời điểm đánh lửa lý tưởng cho động cơ. Trong hệ thống ESA, động cơ gần đạt được đặc tính thời điểm đánh lửa lý tưởng. Hệ thống ESA hoạt động như sau: ECU động cơ sẽ xác định thời điểm đánh lửa từ bộ nhớ trong của nó, trong đó có chứa dữ liệu thời điểm đánh lửa tối ưu cho từng chế độ hoạt động của động cơ, sau đó gửi tín hiệu thời điểm đánh lửa thích hợp đến IC đánh lửa. Do ESA luôn đảm bảo được thời điểm đánh lửa tối ưu, cả tính kinh tế nhiên liệu và công suất ra của động cơ đề được duy trì ở mức tối ưu. Trong một số loại động cơ có hai loại thời điểm đánh lửa sớm tùy theo trị số ốctan được lưu trong bộ nhớ. Thời điểm đánh lửa có thể thay đổi phù hợp với loại xăng sử dụng bằng công tắc hay giắc nối điều khiển nhiên liệu. Trong một số loại động cơ, điều đó được thực hiện tự động bằng chức năng nhận biết trị số ốctan của ECU. Vai trò của các cảm biến, IC đánh lửa và ECU Hình 2.58: Cấu tạo cơ bản của hệ thống ESA Vai trò của các cảm biến. Cảm biến vị trí trục cam (tín hiệu G): cảm biến này phát hiện góc quay chuẩn và thời điểm của trục cam. Cảm biến tốc độ động cơ (tín hiệu NE): Cảm biến này phát hiện góc quay trục khuỷu và tốc độ động cơ. Cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất khí nạp ( PIM, VG, KS, VS):Cảm biến này phát hiện lưu lượng khí nạp và áp suất đường ống nạp. Cảm biến vị trí bướm ga (tín hiệu IDL):Cảm biến này phát hiện điều kiện không tải. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (tín hiệu THW): Cảm biến này phát hiện nhiệt độ nước làm mát. Cảm biến tiếng gõ (tín hiệu KNK): Cảm biến này phát hiện tình trạng của tiếng gõ. Cảm biến oxy (tín hiệu OX): Cảm biến này phát hiện nồng độ của oxy trong khí xả. Vai trò của IC IC đánh lửa nhận tín hiệu IGT do ECU động cơ phát ra để ngắt dòng điện sơ cấp trong cuộn đánh lửa một cách ngắt đoạn. Nó cũng gửi tín hiệu xác nhận đánh lửa (IGF) đến ECU động cơ. Vai trò của ECU ECU động cơ nhận các tín hiệu từ các cảm biến, tính toán thời điểm đánh lửa theo các tình trạng hoạt động của động cơ, và truyền tín hiệu IGT đến IC đánh lửa. Chức năng của ECU động cơ. Điều khiển thời điểm đánh lửa. Hình 2.59 : Điều khiển thời điểm đánh lửa Điều khiển đánh lửa khi khởi động. Khi khởi động, tốc độ của động cơ thấp và khối lượng không khí nạp chưa ổn định, nên không thể sử dụng tín hiệu VG , VS, KS hoặc PIM làm các tín hiệu điều chỉnh. Vì vậy, thời điểm đánh lửa được đặt ở góc thời điểm đánh lửa ban đầu. Góc thời điểm đánh lửa ban đầu được điều chỉnh trong IC dự trữ ở ECU đông cơ. Ngoài ra tín hiệu NE dùng để xác định khi động cơ đang được khởi động, và tốc độ của động cơ là 500 v/phút hoặc nhỏ hơn cho biết rằng việc khởi động đang xảy ra. Tùy theo động cơ có một số loại xác định động cơ đang khởi động khi ECU động cơ nhận được tín hiệu máy khởi động STA. Xác định góc thời điểm đánh lửa ban đầu: ECU nhận biết trục khuỷu đã đạt đến 50,70 hay 100 trước điểm chết trên BTDC ( tùy theo loại động cơ) khi nó nhận được tín hiệu NE đầu tiên ( điểm B trong hình 2.60) theo sau một tín hiệu G (điểm A hình 2.60). Góc này được hiểu như góc thời điểm đánh lửa ban đầu. Hình 2.60: Xác định góc đánh lửa ban đầu Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động. Điều khiển đánh lửa sau khởi động được thực hiện trong quá trình hoạt động bình thường. Các hiệu chỉnh khác nhau ( dựa trên các tín hiệu từ cảm biến có liên quan) được thêm vào góc 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 qua trình hoạt động bình thường của chức năng điều khiển thời điểm đánh lửa sau khi khởi động, tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT) mà bộ vi sử lý tính loan được phát ra qua IC dự phòng. Góc đánh lửa sớm cơ bản Góc đánh lửa sớm cơ bản được xác định bằng các dùng tín hiệu NE , tín hiệu G , tín hiệu VG, KS, VS hoặc tín hiệu PIM. Tín hiệu NE và VG ( hoặc VS, KS, PIM) được dùng để xác định góc đánh lửa sớm cơ bản và được lưu trữ trong bộ nhớ của ECU động cơ Điều khiển khi tín hiệu IDL bật ON Hình 2.61 : Góc đánh lửa sớm cơ bản Khi tín hiệu IDL bật ON, thời điểm đánh lửa là sớm theo tốc độ của động cơ. Trong một số kiểu động cơ thay đổi khi điều hòa không khí bật ON hoặc OFF ( xem khu vực đường nét đứt trên hình). Ngoài ra, trong các kiểu này, một số kiểu có góc đánh lửa sớm là 0 khi máy chạy ở tốc độ không tải chuẩn. Điều khiển khi tín hiệu IDL bật OFF Thời điểm đánh lửa được xác định theo tín hiệu NE và VG (hoặc PIM, KS, VS) dựa vào các dữ liệu được lưu trong ECU động cơ. Tùy theo kiểu động cơ, 2 góc đánh lửa sớm cơ bản được lưu trữ trong ECU động cơ. Các dữ liệu của một trong các góc này được dùng để xác định góc đánh lửa sớm dựa trên chỉ số ốctan của nhiên liệu, nên có thể chọn các dữ liệu phù hợp với nhiên liệu được người lái sử dụng. Ngoài ra, một số một số kiểu xe đánh giá tỷ số ốctan của nhiên liệu, sử dụng tín hiệu KNK để tự động thay đổi các dữ liệu để xác định thời điểm đánh lửa. Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ Tùy thuộc vào nhiệt độ động cơ được nhận biết từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát mà góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh tăng hoặc giảm cho thích hợp với điều kiện cháy của hòa khí trong buồng đốt. Khi nhiệt độ của động cơ nằm trong khoảng -200 đến 600 góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh sớm hơn từ 00 đến 150. Nếu nhiệt độ động cơ nhỏ hơn -200, góc đánh lửa sớm cũng chỉ được cộng thêm 150 ( hình 2.62). Hình 2.62 : Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ Sở dĩ , phải tăng góc đánh lửa sớm khi động cơ nguội là vì ở nhiệt độ thấp tốc độ cháy chậm nên phải kéo dài thời gian để nhiên liệu cháy hết nhằm tăng công suất động cơ. Khi nhiệt độ động cơ nằm trong khoảng từ 60o1100C, ECU không thực hiện hiểu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ. Trong trường hợp động cơ quá nóng ( over temperature ) (>1100C) sẽ dễ gây ra hiện tượng kích nổ và làm tăng nồng độ OX trong khí thải, vì vậy ECU sẽ giảm góc đánh lửa xuống một góc tối đa là 50. Hiệu chỉnh để tốc độ không tải chạy ổn định. Hình 2.63 : Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm để tốc độ chạy không tải ổn định Ở chế độ cầm chừng tốc độ của động cơ bị dao động do tải của đông cơ thay đổi, việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm có tác dụng ổn định tốc độ không tải của động cơ. Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tín hiệu từ công tác bướm ga (hoặc cảm biến vị trí bướm ga ) báo về ECU cho biết động cơ đang làm việc ở chế độ cầm chừng. Kết hợp với tín hiệu tốc độ động cơ (NE) và tốc độ xe, ECU sẽ điều khiển tăng hoặc giảm góc đánh lửa sớm. Góc hiệu chỉnh tối đa trong trường hợp này là 50 . Khi tốc độ tăng cao, ECU sẽ không hiệu chỉnh. Trên một số loại động cơ việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm này phụ thuộc vào điều kiện sử dụng máy lạnh hay điều chỉnh góc đánh lửa sớm khi tốc độ cầm chừng giảm xuống dưới mức quy định. Hình 2.64 : Hiệu chỉnh tiếng gõ Hiệu chỉnh tiếng gõ. Nếu động cơ xảy ra tiếng gõ cảm tiếng gõ sẽ chuyển xung động này thành tín hiệu điện áp và gửi nó tới ECU động cơ. ECU nhận biết độ lớn của tiếng gõ ở 3 cấp độ: mạnh , trung bình và yếu. Tùy theo độ lớn của tín hiệu KNK , nó thay đổi góc đánh lửa muộn hiệu chỉnh. Nói theo cách khác, nếu tiếng gõ xảy ra mạnh thời điểm đánh lửa muộn đi nhiều trong khi nếu tiếng gõ yếu nó sẽ làm muộn ít hơn. Khi tiếng gõ ngừng, ECU sẽ ngừng việc làm muộn và bắt đầu làm sớm thời điểm đánh lửa từng ít một. Thời điểm đánh lửa này được làm sớm liên tục cho tới khi tiếng gõ động cơ lại xảy ra, và khi đó thời điểm đánh lửa lại được làm muộn đi. Việc làm muộn thời điểm đánh lửa trong khi xảy ra tiếng gõ được thực hiện trong dải hiệu chỉnh tiếng gõ. Ở một số loại động cơ, điều này có nghĩa là khi đang hoạt động ở dưới chế độ tải nặng (độ chân không dưới 200mmHg ), trong khi ở những loại khác nó bao gồm ở tất cả các chế độ tải. ECU phản hồi các tín hiệu từ cảm biến tiếng gõ để hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa như trên hình 2.64. Hiệu chỉnh điều khiển moomen. Trong trường hợp xe có lắp đặt ECT ( hộp số tự động), mỗi ly hợp và phanh trong bộ truyền bánh răng hành tinh của hộp số tạo ra va đập lan truyền trong khi chuyển số một số kiểu xe va đạp này được giảm bằng các làm giảm thời điểm đánh lửa khi chuyển xuống hay lên số. Khi chuyển số bắt đầu ECU động cơ làm muộn thời điểm đánh lửa để giảm momen của động cơ. Kết quả là, va đập do ăn khớp của ly hợp và phanh trong bộ bánh răng hành tinh giảm xuống và chuyển số diễn ra êm hơn. Góc thời điểm đánh lửa được làm muộn tới một giá trị tối đa là khoảng 200 bằng hiệu chỉnh này. Hiệu chỉnh này không diễn ra khi nhiệt độ nước làm mát hay điện áp accu dưới một giá trị xác định. Các hiệu chỉnh khác. Hiệu chỉnh phản hồi của tỷ lệ không khí - nhiên liệu. Trong lúc hiệu chỉnh phản hồi của tỷ lệ không khí – nhiên liệu, tốc độ của động cơ sẽ thay đổi theo lượng phun nhiên liệu tăng – giảm. Để duy trì tốc độ chạy không tải ổn định, thời điểm đánh lửa được làm sớm lên trong thời gian hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ không khí - nhiên liệu cho phù hợp với lượng phun nhiên liệu. Việc hiệu chỉnh này không được thực hiện trong khi xe chạy . Hiệu chỉnh EGR. Khi EGR đang hoạt động và tiếp điểm IDL bị ngắt, thời điểm đánh lửa được làm sớm lên theo khối lượng khí nạp và tốc độ của động cơ để tăng khả năng làm việc. Hiệu chỉnh điều khiển xe chạy tự động. Khi xe chạy xuống dốc trong khi hệ thống điều khiển chạy xe tự động đang hoạt động, một tín hiệu được chuyển từ ECU điều khiển chạy tự động đến ECU động cơ để làm muộn thời điểm đánh lửa nhằm giảm thiểu sự thay đổi momen quay của động cơ sinh ra bằng việc cắt nhiên liệu trong lúc phanh bằng động cơ để thực hiện việc điều khiển chạy xe tự động được trơn tru. Hiệu chỉnh điều khiển lực kéo. Thời điểm đánh lửa được làm muộn đi khi việc điều khiển lực kéo đang được thực hiện để giảm momen quay của động cơ. Hiệu chỉnh chuyển tiếp. Trong quá trình chuyển đổi từ giảm tốc đến tăng tốc thời điểm đánh lửa sẽ sớm lên hoặc muộn đi theo sự tăng tốc. Điều khiển góc đánh lửa sớm tối đa và tối thiểu. Hình 2.65 : 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 động cơ sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Để ngăn chăn điều này, ECU động cơ điều khiển góc đánh lửa thực tế (thời điểm đánh lửa) sao cho tổng góc đánh lửa sớm cơ bản và góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh không thể lớn hay nhỏ hơn một giá trị xác định được thể hiện như hình vẽ. Kiểm tra thời điểm đánh lửa Hình 2.66 : Kiểm tra thời điểm đánh lửa Góc thời điểm đánh lửa được đặt cố định trong quá trình điều chỉnh / kiểm tra thời điểm đánh lửa được gọi là “thời điểm đánh lửa tiêu chuẩn” . Thời điểm đánh lửa tiều chuẩn này gồm có thời điểm đánh lửa ban đầu và góc đánh lửa sớm cố định. Góc đánh lửa sớm cố định là giá trị được tạo ra trong khi hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa được lưu trong ECU động cơ và việc điều chỉnh đó không liên quan đến việc hiệu chỉnh được sử dụng trong thời gian xe chạy bình thường. Việc điều chỉnh / kiểm tra thời điểm đánh lửa được tiến hành như sau: Tạo ra một ngắn mạch bằng cách nối cực TE1 (TC) với E1 (CG) của giắc DLC1 và DLC2 hoặc DLC3 và đặt thời điểm đánh lửa tiêu chuẩn. Thời điểm đánh lửa tiêu chuẩn này khác nhau theo kiểu xe được thể hiện trong bảng ở bên phải. Vì vậy khi tiến hành việc điều chỉnh này hãy tham khảo sách hướng dẫn sửa chữa thích hợp Khi thời điểm đánh lửa chuẩn không thích hợp cần phải điều chỉnh. Khi tín hiệu IDL bị ngắt mặc dù có ngắn mạch giữa các cực TE1 ( TC) và E1 (CG) thì không thể đặt được thời điểm đánh lửa. Đối với các kiểu xe hiện nay, không thể điều chỉnh thời điểm đánh lửa vì các cảm biến của các tín hiệu G và NE được cố định vào động cơ. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH. Hình 2.67: Hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện. Cấu tạo. Hình 2.68 : Hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện. 1 . Bộ chia điện; 2 . Nắp chia điện ;3. Con quay chia điện ;4. Bobine; 5. IC đánh lửa; 6.ECU động cơ ; 7,8. Cánh phát xung. Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện được chia làm hai loại: Loại A : IC và bobine nằm ngoài bộ chia điện Loại B : IC và bobine nằm trong bộ chia điện. Nguyên lý hoạt động Hình 2.69 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện. Sau khi nhận tất cả những tín hiệu từ các cảm biến, bộ xử lý trung tâm ECU sẽ ử lý các tín hiệu và đưa ra các xung tín hiệu phù hợp với góc đánh lửa sớm tối ưu đã nạp sẵn trong bộ nhớ để điều khiển transistor T1 tạo các xung IGT đưa vào IC đánh lửa. Các xung IGT đi qua mạch kiểm soát góc ngậm và được xén trước khi điều khiển đóng ngắt transistor công suất T2 mắc nối tiếp với điện trở (có giá trị rất nhỏ) cảm biến dòng sơ cấp kết hợp với bộ kiểm soát góc ngậm điện để hạn chế dòng sơ cấp trong trường hợp dòng sơ cấp tăng cao hơn quy định. Khi transistor T2 ngắt bộ phát xung hồi tiếp IGF dẫn và ngược lại, khi T2 dẫn bộ phát xung IGF ngắt, quá trình này sẽ tạo ra xung IGF. Xung IGF sẽ được gửi trở lại bộ xử lý trung tâm trong ECU để báo rằng hệ thống đánh lửa đang hoạt động, phục vụ công tác chẩn đoán. Ngoài ra, để đảm bảo xung IGF còn được dùng để mở mạch phun xăng. Trong trường hợp không có xung IGF , các kim phun sẽ ngừng phun sau thời gian vài giây. Trên một số loại động cơ, điện áp từ cảm biến điện từ trong delco được đưa thẳng vào IC đánh lửa . Tại đây, sau khi trở thành xung vuông sẽ gửi về ECU. ECU dựa vào xung này để xác định đồng thời tốc độ động cơ và vị trí piston để dựa vào đó đưa ra xung IGT điều khiển đánh lửa sớm ( TOYOTA, VAN ,CADILAC, DAEWOO…) Hệ thống đánh lửa lập trình không có bộ chia điện. Ưu điểm của hệ thống đánh lửa trực tiếp. Hệ thống đánh lửa trực tiếp ( DIS – Direct ignition system) hay còn gọi là hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện ( DLI – Distributorless ignition) được phát triển từ giữa thập kỷ 80 trên các loại xe sang trọng và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên các loại xe khác nhờ có các ưu điểm sau: Dây cao áp ngắn hoặc không có dây cao áp nên giảm sự mất mát năng lượng, giảm điện dung ký sinh và giảm nhiễu vô tuyến trên mạch thứ cấp Không còn mỏ quẹt nên không có khe hở giữa mỏ quẹt và dây cao áp. Bỏ được các chi tiết cơ dễ hư hỏng và phải chế tạo bằng vật liệu cách điện tốt như mỏ quẹt, chổi than, nắp delco. Trong hệ thống đánh lửa có delco, nếu góc đánh lửa quá sớm sẽ xảy ra trường hợp đánh lửa ở hai đầu dây cao áp kề nhau ( thường xảy ra ở động cơ có số xylanh Z >4 ) Loại bỏ được những hư hỏng thường gặp do hiện tượng phóng điện trên mạch cao áp và giảm chi phí bảo dưỡng. Phân loại , cấu tạo và hoạt động của hệ thống đánh lửa trực tiếp. Các hệ thống đánh lửa trực tiếp đều thuộc loại điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử nên việc đóng mở transistor công suất trong IC đánh lửa được thực hiện bằng ECU . Hệ thống đánh lửa trực tiếp được chia làm 3 loại chính sau: Loại 1: Sử dụng mỗi bobine cho một bougie. Nhờ tần số hoạt động của mỗi bobine nhỏ hơn trước nên các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp ít nóng hơn. Vì vậy kích thước của bobine rất nhỏ và được gắn dính với nắp chụp bougie. Trong sơ đồ hình 2.70 , ECU sau khi sử lý tín hiệu từ các cảm biến sẽ gửi tín hiệu đến cực B của từng transistor công suất trong IC đánh lửa theo thứ tự thì nổ và thời điểm đánh lửa. Cuộn sơ cấp của các bobine loại này có điện trở rất nhỏ ( < ) và trên mạch sơ cấp không sử dụng điện trở phụ vì xung điều khiển đã được xén sẵn trong ECU. Vì vậy, không được thử trực tiếp bằng điện áp 12 V. Hình 2.70 : Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bobine cho từng bougie. Loại 2 :Sử dụng mỗi bobine cho từng cặp bougie Hình 2.71 :Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bobine cho từng cặp bougie Các bô bin đôi phải được gắn vào bougie của hai xylanh song hành. Ví dụ : đối với động cơ 4 xylanh có thứ tự thì nổ 1-3-4-2 , ta sử dụng hai bobine. Bobine thứ nhất có hai đầu của cuộn thứ cấp được nối trực tiếp với bougie số 1 và số 4 còn bobine thứ hai được nối với bougie số 2 và số 3. Phân phối điện áp cao được thực hiện như sau: Giả sử điện áp thứ cấp suất hiện ở bougie số 1 và số 4 ta có : Utc = U1 + U4 Trong đó : Utc : hiệu điện áp ở cuộn thứ cấp U1 và U4 : hiệu điện áp đặt vào khe hở của bougie số 1 và số 4. R1 và R4 là điện trở khe hở bougie số 1 và số 4. Ở thời điểm đánh lửa, xylanh số 1 và số 4 cùng ở vị trí gần điểm chết trên nhưng trong hai ký khác nhau nên điện trở khe hở bougie của các xylanh trên cũng khác nhau R1 R4. Lấy ví dụ xylanh số 1 đang ở kỳ nén thì R1 cũng rất lớn còn xylanh số 4 đang ở kỳ xả nên R4 rất nhỏ. Do đó R1>> R4 ta có U1 Utc, U40 do vậy tia lửa chỉ xuất hiện ở bougie số 1 trong trường hợp ngược lại R1<<R4, ta có U10, U4Utc, tia lửa sẽ xuất hiện ở bougie số 4. Quá trình tương tự cũng xảy ra đối với bougie số 2 và số 3. ECU đưa ra xung điều khiển để đóng mở transistor T1và T2 theo thứ tự nổ 1-3-4-2. Đối với động cơ 6 xylanh, để đảm bảo thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4, hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng 3 bobine: một cho xylanh số 1 và số 6. Một cho xylanh số 2 và số 5, một cho xylanh số 3 và số 4. Loại 3: Sử dụng một bobine cho 4 xylanh Hình 2.72: Hệ thống đánh lửa sử dụng một bobine cho 4 xylanh Trong sơ đồ hình 2.72, bobine có hai cuộn sơ cấp và một cuộn thứ cấp được nối với các bougie qua các diode cao áp. Do hai cuộn sơ cấp cuốn ngược chiều nhau nên khi ECU điều khiển mở lần lượt transistor T1 và T2, điện áp trên cuộn thứ cấp sẽ đổi dấu. Tùy theo dấu của xung cao áp, tia lửa sẽ xuất hiện ở bougie tương ứng qua cac diode cao áp qua chiều thuận. Diode D5 và D6 dùng để ngăn chặn ảnh hưởng giữa hai cuộn sơ cấp (lúc T1 hoặc T2) nhưng chúng làm tăng công suất tiêu hao trên IC đánh lửa. Nhược điểm của hệ thống đánh lửa trực tiếp loại 2 và 3 là chiều đánh lửa trên hai bougie cùng cặp ngược nhau dẫn đến hiệu điện thế đánh lửa chênh nhau khoảng 1.5 đến 2 KV. Sơ đồ điều khiển góc đánh lửa sớm của hệ thống đánh lửa trục tiếp của Toyota. Hệ thống đánh lửa trực tiếp có sơ đồ góc đánh lửa sớm nêu trên được trình bày trên hình 2.73a bao gồm ECU , igniter, và 3 bobine đánh lửa cho động cơ 6 xylanh. Sau khi nhận được các tín hiệu cần thiết, bộ xử lý trung tâm sẽ dựa vào các tín hiệu ngõ vào, tính toán thời điểm đánh lửa và đưa đến igniter 3 xung IGT , IGDA, IGDB hình 2.73b . Xung IGT là xung quyết định góc đánh lửa sớm được đưa và bộ hiệu chỉnh góc ngậm điện để xén xung và sau đó đi qua mạch xác định xylanh ( cylinder identification circuit). Xung IGDA và xung IGDB có dạng như trên hình 2.73b , được đưa và ngõ vào (input circuit) của igniter . Tại đâu tùy thuộc vào trạng thái của 2 xung mức cao hay mức thấp mà igniter sẽ xác định xylanh cần đánh lửa theo đúng thứ tự nổ . Hình 2.73 : Sơ đồ điều khiển góc đánh lửa sớm của hệ thống đánh lửa trực tiếp xe Toyota. Hình 2.73b : Dạng xung điều khiển đánh lửa trực tiếp. Để đảm bảo đánh lửa theo đúng thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4, mạch vào sẽ xác định xylanh cần đánh lửa theo bảng mã sau: Xung IGDA Xung IGDB Xylanh 0 1 1 và 6 0 0 2 và 5 1 0 3 và 4 Trong trường hợp xung IGDA ở mức thấp ( 0) , xung IGDB ở mức cao (1). Mạch xác định xylanh sẽ phân phối IGT đến đóng ngắt transistor T1. Khi transistor T1 ngắt, sức điện động cảm ứng trên cuộn thứ cấp sẽ tạo ra tia lửa cho bougie số 1 hoặc số 6. Hoạt động tương tự như vậy cho xylanh số 2 và số 5 , số 3 và số 4, xung IGF là xung hồi tiếp, báo cho ECU biết hệ thống đánh lửa đang hoạt động . Table of Contents