- Hiện nay hầu hết các xe sử dụng cảm biến lưu lượng khí nạp khí kiểu dây nóng vì nó đo chinh xác hơn, trọng lượng nhẹ hơn và độ bền cao hơn.

Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa

- Cấu tạo: Cảm biến lưu lượng khí nạp gọn và nhẹ như được thể hiện trong hình

minh họa ở bên dưới là loại cắm phích được đặt vào đường không khí, và làm cho

phần không khí nạp chạy qua khu vực phát hiện. Một dây nóng và nhiệt điện trở,

được sử dụng như một cảm biến, được lắp vào khu vực phát hiện. Bằng cách trực

tiếp đo khối lượng không khí nạp, độ chính xác phát hiện được tăng lên và hầu như

không có sức cản của không khí nạp. Ngoài ra, vì không có các cơ cấu đặc biệt,

dụng cụ này có độ bền tuyệt hảo.



Hình 2.14 - Cấu tạo cảm biến đo khối lượng khí nạp: Kiểu dây sấy

- Nguyên lý hoạt động : Dòng điện chạy vào dây sấy (bộ sấy) làm cho nó nóng lên.

Khi không khí chạy quanh dây này, dây sấy được làm nguội tương ứng với khối

không khí nạp. Bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho

nhiệt độ của dây sấy không đổi, dòng điện đó sẽ tỷ lệ thuận với khối không khí nạp.

Sau đó có thể đo khối lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó.

Trong trường hợp của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy, dòng điện này được

biến đổi thành một điện áp, sau đó được truyền đến ECU động cơ từ cực VG.

- Sơ đồ mạch điện: Trong cảm biến lưu lượng khí nạp thực tế, một dây sấy được

ghép vào mạch cầu. Mạch cầu này có đặc tính là các điện thế tại điểm A và B bằng

nhau khi tích của điện trở theo đường chéo bằng nhau ([Ra+R3]*R1=Rh*R2).

- Khi dây sấy này (Rh) được làm mát bằng không khí nạp, điện trở tăng lên dẫn đến

sự hình thành độ chênh giữa các điện thế của các điểm A và B. Một bộ khuyếch đại

xử lý phát hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặt vào mạch này (làm tăng

dòng điện chạy qua dây sấy (Rh)).



-45-



Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa



Hình 2.15- Hoạt động và chức năng của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy



Hình 2.16 - Sơ đồ mạch điện năng của cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy



-46-



Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa

Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây sấy (Rh) lại tăng lên dẫn đến việc tăng

tương ứng trong điện trở cho đến khi điện thế của các điểm A và B trở nên bằng

nhau (các điện áp của các điểm A và B trở nên cao hơn). Bằng cách sử dụng các đặc

tính của loại mạch cầu này, cảm biến lưu lượng khí nạp có thể đo được khối lượng

không khí nạp bằng cách phát hiện điện áp ở điểm B.

2.5.5. Cảm biến vị trí bướm ga-VTA (Throttle position sensor):

- Cảm biến vị trí bướm ga có nhiệm vụ xác định độ mở của bướm ga và gửi thông

tin về bộ xử lý trung tâm giúp điều chỉnh lượng phun nhiên liệu tối ưu theo độ mở

bướm ga. Trên các dòng xe sử dụng hộp số tự động, vị trí bướm ga là thông số quan

trọng để kiểm soát quá trình chuyển số.

- Có 3 loại cảm biến vị trí bướm ga:

+ Loại tiếp điểm

+ Loại tuyến tính

+ Loại phần tử Hall

- Loại tiếp điểm



Hình 2.21 -Cảm biến bướm ga loại tiếp điểm

Loại cảm biến này dùng tiếp điểm không tải (IDL) và tiếp điểm trợ tải (PSW) để

phát hiện xem động cơ đang chạy không tải hoặc chạy dưới tải trọng lớn.

Khi bướm ga được đóng hoàn toàn, tiếp điểm IDL đóng ON và tiếp điểm PSW ngắt

OFF. ECU động cơ xác định rằng động cơ đang chạy không tải.

Khi đạp bàn đạp ga, tiếp điểm IDL sẽ bị ngắt OFF, và khi bướm ga mở quá một



-47-



Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa

điểm xác định, tiếp điểm PSW sẽ đóng ON, tại thời điểm này ECU động cơ xác

định rằng động cơ đang chạy tải nặng. Điện áp 5V đi qua một điện trở trong ECU

đưa đến cực IDL và cực PSW. Ở vị trí cầm chừng, điệp 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 tiếp xúc

PSW về mass.



Hình 2.22 - Mạch điện loại tiếp điểm



-48-



Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa

- Loại tuyến tính



Hình 2.19 - Cảm biến bướm ga loại tuyến tính

Khi cánh bướm ga mở, con trượt trượt dọc theo điện trở và tạo ra điện áp tăng

dần ở cực VTA tương ứng với góc mở cánh bướm ga. Khi cánh bướm ga đóng hoàn

toàn, tiếp điểm cầm chừng nối cực IDL với cực E2. Tín hiệu sẽ được đưa đến những



-49-



Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa

hộp điều khiển khác để thực hiện việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cho động cơ.



Hình 2.20 - Mạch điện loại tuyến tính



-50-



Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa

- Loại phần tử Hall



Hình 2.21 - Cảm biến bướm ga loại phần tử Hall

Khi bướm ga mở, các nam châm quay cùng một lúc, và các nam châm này thay

đổi vị trí của chúng. Vào lúc đó, IC Hall phát hiện sự thay đổi từ thông gây ra bởi sự

thay đổi của vị trí nam châm và tạo ra điện áp ra của hiệu ứng Hall từ các cực VTA1

và VTA2 theo mức thay đổi này. Tín hiệu được truyền đến ECU động cơ như tín

hiệu mở bướm ga.



Hình 2.22 - Mạch điện loại phần tử hall

2.5.6. Cảm biến kích nổ-KNK

- Hộp ECU sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến kích nổ để điều chỉnh thời điểm đánh lửa

sao cho hạn chế lại độ rung của động cơ (tiếng gõ) nhằm điều chỉnh thời điểm đánh



-51-



Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa

lửa trễ đi, ngăn chặn hiện tượng kích nổ, giúp động cơ hoạt động hiệu quả nhất.

Thành phần áp điện trong cảm biến kích nổ được chế tạo bằng tinh thể thạch anh, là

vật liệu khi có áp lực sẽ sinh ra điện áp.



Hình 2.23 - Cấu tạo cảm biến kích nổ – KNK sensor



- Nguyên lý hoạt động: Phần tử áp điện của cảm biến kích nổ được thiết kế có kích

thước với tần số riêng trùng với tần số rung của động cơ khi có hiện tượng kích nổ

để xảy ra hiệu ứng cộng hưởng (f = 6KHz – 13KHz). 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 2,5V. Nhờ tín hiệu này, ECU động cơ nhận biết hiện tượng kích nổ

và điều chỉnh giảm góc đánh lửa cho đến khi không còn kích nổ. ECU động cơ có

thể điều chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại.



-52-



Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa



Hình 2.24 - Đồ thị biểu diễn tần số kích nổ



Hình 2.25 - Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ – KNK sensor

- Điện áp 2,5V được cung cấp liên tục để tín hiệu KNK cũng được truyền đi với một

tần số cơ bản 2,5V.

- Cảm biến kích nổ thường gắn trên thân xy-lanh hoặc nắp máy

2.6. Quá trình điều khiển đánh lửa:

- Hệ thống đánh lửa điều khiển theo chương trình có góc đánh lửa sớm được điều

khiển bằng một chương trình tính toán được thiết lập trong một máy tính điện tử,

được bố trí trên xe gọi là ECU. Góc đánh lửa sớm được tính toán thông qua các tín

hiệu vào ECU từ các cảm biến ghi nhận từ động cơ, từ các tín hiệu này bộ vi xử lý



-53-



Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa

của ECU sẽ tính toán đưa ra góc đánh lửa sớm tối ưu phù hợp với điều kiện làm

việc hiện tại của động cơ.

- Việc điều khiển đánh lửa theo chương trình được chia làm hai giai đoạn cơ bản:

điều khiển đánh lửa khi khời động và điều khiển đánh lửa sau khi khởi động.

2.6.1. Điều khiển đánh lửa khi khởi động:



Hình 2.26- Điều khiển đánh lửa ở chế độ khởi động.

- Điều khiển đánh lửa khi khởi động được thực hiện ngay sau khi ECU nhận được

tín hiệu NE. Thời điển đánh lửa này tương ứng với góc thời điểm đánh lửa ban đầu,

θbđ = 5o – 15o được lưu sẵn trong bộ nhớ. Khi có tín hiệu khởi động mạch chuyển

đổi trạng thái (có thể nằm trong hoặc ngoài ECU) sẽ nối đường IGT sang vị trí ST.

Khi đó xung IGT được điều khiển bởi Back up IC (IC dự phòng) thông qua hai tín

hieuj G và NE. Nếu động cơ đã nổ thì IGT sẽ được nối sang vị trí After ST (sau khi

khởi động) và việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm được thực hiện bởi ECU.

2.6.2. Điều chỉnh đánh lửa sau khi khởi động:

- Sau khi khời động, ECU sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến và hiệu chỉnh góc đánh

lửa sớm tùy theo chế độ làm việc của động cơ. Các hiệu chỉnh khác nhau (dựa trên

các tín hiệu từ các cảm biến có liên quan) được thêm vào góc thời điểm đánh lửa

ban đầu và thêm vào góc đánh lửa sớm cơ bản.

- Góc đánh lửa sớm sau khi khời động được xác định như sau:

θđl = θbđ + θcb + θhc



-54-



Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa

Trong đó:

θđl: Góc đánh lửa sớm thực tế

θbđ: Góc đánh lửa sớm ban đầu

θcb: Góc đánh lửa sớm cơ bản

θhc: Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh

- Góc đánh lửa cơ bản θcb được xác định theo tốc độ và tải của động cơ và được lưu

sẵn trong bản đồ bộ nhớ của ECU.



Hình 2.27- Điều khiển đánh lửa sau khi khời động.



-55-