Chương 4 hệ thống đánh lửa

Phân loạiKiểu bán dẫn ESAĐánh lửa Sớm bằng điện tử, đánh lửa lập trình có bộ chia điện Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 4.1.. Phân loạiHệ thống đánh lửa trực tiếp DIS Hệ thống đánh lửa lập

TRANG BỊ ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU

KHIỂN TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ

Giảng viên: ThS Vũ Thế Truyền

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.1 Khái quát chung về hệ thống 4.2 Hệ thống đánh lửa thường 4.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn 4.4 Hệ thống đánh lửa điện dung 4.5 Các hệ thống đánh lửa khác Kiểm tra

NỘI DUNG

4.1.3 Phân loại

Kiểu bán dẫn ESA(Đánh lửa Sớm bằng điện tử, đánh lửa lập trình có bộ chia điện)

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.1 Khái quát chung về hệ thống

Sơ đồ cấu tạo

Sơ đồ nguyên lý hoạt động

4.1.3 Phân loại

Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS (Hệ thống đánh lửa lập trình không có bộ chia điện)

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.1 Khái quát chung về hệ thống

Hệ thống đánh lửa bằng tụ điện: CDI (Capacitor Discharged Ignition system)

Trong mỗi nhóm lại chia thành nhiều kiểu khác nhau, tổng cộng hơn 20 kiểu

4.1.4 Vấn đề đánh lửa sớm

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.1 Khái quát chung về hệ thống

a Quá trình cháy của hòa khí

Giai đoaṇ cháy trễ

Thoạt đầu, một khu vực nhỏ (hạt nhân) ở sát ngay

tia lửa bắt đầu cháy và quá trình bắt cháy này lan ra khu vực xung quanh

Quãng thời gian khi hỗn hợp hòa khí được đánh lửa đến khi nó bốc cháy gọi là giai đoạn

cháy trễ, gần như không thay đổi và không bị ảnh hưởng bởi điều kiện làm việc của động cơ.Giai đoạn lan truyền ngọn lửa

Sau khi hạt nhân hình thành, ngọn lửa nhanh chóng lan truyền ra xung quanh do hỗn hợp hòa khí có mật độ cao hơn, khoảng cách giữa các hạt giảm xuống và do luồng hỗn hợp hòa khí xoáy lốc càng mạnh thì tốc độ lan truyền ngọn lửa càng cao

=>Cần phải điều khiển thời điểm đánh lửa theo điều kiện làm việc của động cơ

b Góc đánh lửa sớm

Là góc quay của trục khuỷu từ thời điểm xuất hiện tia lửa điện tại bugi cho đến khi piston lên tới điểm chết trên, ảnh hưởng rất lớn đến công suất, tính kinh tế và độ ô nhiễm của khí thải Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc rất nhiều yếu tố:

áp suất, t0buồng đốt, áp suất đương ống nạp, t0nước làm mát, số vòng quay trục khuỷu, chỉ

số ốc tan của xăng

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.2 Hệ thống đánh lửa thường

4.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa thường

1 Cọc cao áp ; 9 Cuộn dây thứ cấp

2 Các lá thép kỹ thuật; 10.Khoang chứa dầu làm mát

3 Nắp cách điện ; 11 Đế cách điện

4 Lò xo tiếp dẫn ; 12 Lõi

5 Thân của biến áp ; 13.Cọc nối ra tiếp điểm (cọc-)

6 Giá đỡ ; 14 Cọc dương (BK+) nối từ khoá điện

7 Mạch từ trường ngoài ;

8 Cuộn sơ cấp; 15 Cọc cao áp trung tâm (cọc 4)

* Nguyên lý hoạt động:

Đóng cắt dòng điện sơ cấp để tạo xung cao áp, phân phối

điện áp cao tới các bugi theo theo đúng thời điểm

* Cấu tạo : 3 bộ phận chính

Bộ phận tạo xung, chia điện cao áp và bộ điều chỉnh góc

đánh lửa sớm

1 cam bộ cắt điện; 2 Tụ điện; 3 Lò xo lá;

4 Cần bộ cắt điện; 5 Trục tiếp điểm cố định;

6 Vỏ; 7 Cần giữ; 8 Trục bộ chia điện;

9 Bộ điều chỉnh li tâm; 10 Đĩa cố định;

11 Đĩa di động;

12 Bộ điều chỉnh đánh lửa kiểu chân không

Theo nhiệt độ làm việc: Bugi nóng; lạnh.

- Bugi nóng: Có chân sứ cách điện dài, đường truyền nhiệt dài nên khả năng thoát nhiệt kém Thường dùng cho động cơ có tỷ số nén thấp, ứng suất nhiệt thấp

- Bugi lạnh: Có chân sứ cách điện ngắn nên có khả năng thoát nhiệt nhanh Thường dùng cho động cơ có tỷ số nén cao, ứng suất nhiệt cao

Bugi (nến điện)

1 Bugi nóng cực nóng; 2 Bugi nóng; 3 Bugi lạnh

4.2.2 Các bộ phận chính trong hệ thống

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.2 Hệ thống đánh lửa thường

c Bugi * Cấu tạo: 3 phần

Điện cực trung tâm(cực+); Thân; Điện cực mát(cực-)

a) Bugi với cực dương có lõi đồng

b) Bugi đỉnh Platinmum

1 Matít bằng thuỷ tinh dẫn điện; 2 Sứ cách điện;

3 Lõi đồng; 4 Điện cực trung tâm

5 Đỉnh Platinmum; 6 Điện cực âm

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả

đánh lửa của bugi:

Hình dáng điện cực và đặc tính phóng

điện

Khe hở điện cực và điện áp yêu cầu

Nhiệt độ tự làm sạch

4.2.2 Các bộ phận chính trong hệ thống

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.2 Hệ thống đánh lửa thường

d Tu điện

Dập tắt tia lửa điện ở cặp tiếp điểm, làm tăng điện

áp đánh lửa, bảo vệ cặp tiếp điểm khỏi bị cháy

a) Loại thông thường b) Loại kích thước bé

1 Cuộn; 7 Giấy cuốn hình trụ; 12 Ống;

2,4 Giấy cách điện; 8 Dây dẫn;

3 Lớp bọc; 9 ốc đậy; 5 Lớp bọc;

10 Đệm; 6 Vỏ; 11 Đầu nối với nắp chắn

e Điện trở phụ (điện trở sơ cấp)

- Để ngăn dòng sơ cấp quá cao: làm cháy các tiếp điểm, làm cuộn dây của bôbin nóng lên ảnh hưởng đến điện áp đánh lửa và làm

hư hỏng bôbin

- Khi khởi động động cơ phải nối tắt điện trở phụ Toàn bộ điện áp sẽ cung cấp cho khởi động và mạch sơ cấp

- Khởi động xong trị số dòng sơ cấp tăng lên, điện trở phụ được đưa vào làm việc

4 Vỏ cách điện

4.3.1 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm

- Biến áp xung gồm hai cuộn

dây W1’ , W2’ để trasistor hoạt

động tích cực

Tới bộ chia điện

- Transistor được điều khiển nhờ tiếp điểm (ĐL) và được bảo vệ nhờ điôt (ĐZ) khi dòng sơ cấp bị mất đột ngột, ĐZ được mắc nối tiếp với Điôt cách li (ĐC) có tác dụng ngăn không cho dòng điện

đi vào transistor

- Trạng thái bình thường, mạch dao động R1 – C1 giúp quá trình làm việc của T được tốt hơn

- Hộp chuyển mạch chứa TK 102: C2, transistor, biến áp xung, ĐZ ,ĐC, R1- C1

- Biến áp đánh lửa gồm hai cuộn dây(Sơ cấp W1 và cuộn thứ cấp W2) có hệ số tự cảm nhỏ và

có hệ số biến áp lớn Cuộn W1 có khoảng 180 vòng, cuộn W2 có khoảng 4000 vòng

- C2: tụ một chiều duy trì điện

áp làm việc của mạch điện áp

nguồn khi có sự thay đổi

4.3.1 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm

Dòng I0 qua điện trở R2 có sự sụt áp tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa cực góp ET và cực gốc BT làm transistor mở sinh ra dòng điều khiển Ib :

E T

B T

Dòng điều khiển đánh thủng tiếp giáp ECT làm xuất hiện dòng làm việc ký hiệu IC :

(+) ắc quy K(khoá điện)  Rf1Rf2 W1 ET ECT CT Mát  (-) ắc quyLúc này dòng sơ cấp I1 chạy qua cuộn sơ cấp có trị số : I1 = I0 + Ib +IC

C T

- Khoá điêṇ IG/SW

- Bôbin (Ignition Coil)

- Bô ̣chia điện kiểu cảm

biến đánh lửa

(Distributor, Delco) có:

+ Cảm biến đánh lử a

kiểu từ điêṇ

+ Bô ̣chia điêṇ cao áp

daṇg con quay

+ Các bô ̣điều chỉnh thời

điểm đánh lửa sớm kiểu

chân không, kiểu ly tâm

- IC đánh lửa (Igniter): Nhâṇ xung của cảm biến đánh lửa và thưc ̣ hiêṇ thông mac ̣h

sơ cấp của bôbin và ngắt mac ̣h sơ cấp của bôbin

- Dây cao áp (High tension wire)

- Bugi (Spark Plug)

Bộ đánh lửa sớm li tâm

Bộ đánh lửa sớm li tâm Bộ đánh lửa sớm chân không

Bộ đánh lửa sớm li tâm điều khiển đánh lửa sớm theo tốc độ của động cơ

Bộ đánh lửa sớm chân không

Bộ đánh lửa sớm chân không điều khiển đánh lửa sớm theo tải trọng của động cơ

4.3.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn

Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm kiểu tranzito có ESA

4.3.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn

4.3.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn

ESA đk

1 2

3

4

5 6 7

1 Tín hiệu tốc độ động cơ NE

2 Tín hiệu vị trí trí trục khuỷu G

3 Tín hiệu lưu lượng khí nạp

4 Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga

5 Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát

6 Tín hiệu điện áp ắc quy

7 Tín hiệu kích nổ

ECU nhận tín hiệu gửi về, quan trọng nhất là các xung G, xung NE và tín hiệu của cảm biến

đo gió, rồi xử lý tính toán và chọn ngay một góc đánh lửa sớm tối ưu ở tốc độ và mức tải đó rồi xuất xung IGT tới IC đánh lửa IC đánh lửa nhận xung điều khiển transistor ON để nối mát cho cuộn sơ cấp W1 của bôbin Khi đó xuất hiện dòng sơ cấp trong bôbin tạo ra từ trường tồn tại trong bôbin tới khi Transistor OFF, từ trường biến thiên cực nhanh và cảm ứng ra xung cao áp ở cuộn dây thứ cấp W2 của bôbin Xung cao áp được bộ chia điện đưa đến bugi theo thứ tự nổ của động cơ (hoặc tới thẳng bugi), tạo tia lửa điện đốt cháy hòa khí

4.3.2.1 Cuộn đánh lửa

- Tạo ra điện áp cao đủ để

phóng tia hồ quang giữa 2 điện

cực của buzi

- Các cuộn sư và thứ cấp được

quấn quanh lõi, số vòng của

cuộn thứ cấp lớn hơn 100 lần

cuộn sơ cấp

- Một đầu cuộn sơ cấp nối với

IC đánh lửa, cuộn thứ cấp nối

với buzi, các đầu còn lại nối với

ắc quy

Sơ đồ cấu tạo cuộn đánh lửa

4.3.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn

a Cấu tạo

1 Dòng điện trong cuộn sơ cấp

- Khi động cơ chạy, dòng điện

từ ắc quy qua IC vào cuộn sơ

cấp, phù hợp tín hiệu thời điểm

đánh lửa (IGT) do ECU phát ra

- Kết quả: các đường sức từ

trường đc tạo ra xung quanh

cuộn dây có lõi ở trung tâm

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

2 Dòng điện trong cuộn thứ cấp

- Khi đ/cơ tiếp tục chạy, IC nhanh

chóng ngắt dòng vào cuộn sơ cấp,

phù hợp tín hiệu IGT do ECU phát ra

- Kết quả: từ thông của cuộn sơ cấp

bắt đầu giảm

=> Tạo ra một sức điện động theo

chiều chống lại sự giảm từ thông hiện

có Hiệu ứng tự cảm tạo ra điện thế

động khoảng 500v ở cuộn sơ cấp và

cho dòng vào cuộn sơ cấp

- Khi tín hiệu IGT chuyển từ đóng sang ngắt, IC sẽ ngắt dòng sơ cấp Thời điểm dòng bị ngắt điện thế hàng trăm vôn đc tạo ra ở cuộn sơ cấp và hàng chục ngàn vôn ở cuộn thứ cấp làm buzi phóng tia lửa

- Khi dòng đạt đến một trị số

đã định, IC sẽ khống chế

cường độ cực đại bằng

cách điều chỉnh dòng: thời

gian điều chỉnh dòng giảm

khi tốc độ động cơ tăng

sự ngắt dòng sơ cấp đi vào bô bin

theo tín hiệu đánh lửa (IGT) do

- Nếu ECU không nhận đc tín hiệu IGF, nó sẽ cho rằng có sai sót trong hệ thống đánh lửa

và ngừng phun nhiên liệu, lưu trữ sai sót này trong chức năng chẩn đoán

+ Khi dòng vượt quá trị số ấn định IF2

thì hệ thống sẽ xác định lượng dòng

điện cần thiết chạy qua và phát IGF

để về điện thế ban đầu

4.4.1 Khái quát chung

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.4 Hệ thống đánh lửa điện dung

1.Nguồn điện xoay chiều

Tạo điện áp và dòng điện để

tích cho tụ

2.Cuộn điều khiển

Tạo xung điện áp để điều

Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.5 Hệ thống đánh lửa khác

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.5 Hệ thống đánh lửa khác

Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)

Sơ đồ vị trí các cảm biến

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa trực tiếp

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.5 Hệ thống đánh lửa khác

Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)

Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.5 Hệ thống đánh lửa khác

- Hệ thống DIS cung cấp một

cuộn dây đánh lửa cùng một IC

đánh lửa độc lập cho mỗi xy lanh

- DIS không dùng bộ chia điện,

không dây cao áp nên giảm tổn

thất năng lượng, tăng độ bền và

giảm tối thiểu nhiễu điện từ(ko

dùng tiếp điểm khu vực cao áp)

- ESA điều khiển thời điểm đánh

lửa (sớm hay muộn)

Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.5 Hệ thống đánh lửa khác

- Thiết bị này bao gồm IC và cuộn đánh lửa

kết hợp thành một cụm

- Cuộn đánh lửa nối trược tiếp với buzy của

từng xylanh nên khoảng cách dẫn điện cao

áp được rút ngắn làm giảm tổn thất điện

năng và nhiễu điện từ

-> Độ tin cậy của hệ thống đc nâng cao

Cuộn IC đánh lửa có IC đánh lửa

Sơ đồ của hệ thống đánh lửa 1NZ-FE

Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.5 Hệ thống đánh lửa khác

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.6 Các loại cảm biến dùng trong hệ thống đánh lửa điện tử

4.6.1 Cảm biến từ

b Nguyên lý làm việc

- Rôto quay, cánh rôto (vấu) quét qua đầu lõi thép

- Khi cánh rôto trùng với đầu lõi thép làm khép kín mạch từ (từ nam châm vĩnh

cửu đi qua lõi thép)

- Khi cánh rôto được tách rời (đi qua) đầu lõi thép làm cho mạch từ bị đứt quãng

Từ thông móc vòng thay đổi làm suất hiện trong cuộn dây một suất điện động cảm ứng xoay chiều cung cấp cho ECU làm tín hiệu điều khiển mạch đánh lửa

1 Nam châm vĩnh cửu

2 Cuộn dây

3 Khe hở không khí

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.6 Các loại cảm biến dùng trong hệ thống đánh lửa

4.6.2 Cảm biến Hall

Nguyên lý Hall

- Cảm biến Hall dựa theo nguyên lý hiệu ứng Hall

“ Hiện tượng xuất hiện điện áp bề mặt của một chất bán dẫn đặt trong từ trường khi có dòng điện chạy qua

 Một số hệ thống đánh lửa điện tử sử dụng cảm biến Hall thay cho cuộn kích từ

b Nguyên lý làm việc :

- Khi khởi động động cơ, trục bộ chia điện quay kéo theo rôto quay Khi cánh cản của rôto đến khe hở không khí (hình b), từ trường của nam châm bị cắt làm tắt điện áp Hall gửi tín hiệu đến module đánh lửa để đóng mạch sơ cấp Chiều rộng của cánh cản xách định thời gian dòng điện chạy trong mạch sơ cấp

- Rôto cánh cản rời khỏi khe hở không khí (hình a) điện áp Hall lại xuất hiện Module điều

khiển điện tử (ECU) sử dụng tín hiệu này để tính toán sự đánh lửa sớm thích hợp và gửi tín hiệu đến module đánh lửa mở mạch sơ cấp Điên áp cao thứ cấp sẽ cung cấp đến từng bugi theo thứ tự nổ của động cơ

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.6 Các loại cảm biến dùng trong hệ thống đánh lửa

4.6.3 Cảm biến quang điện

- Chùm sáng chiếu đến đi ốt quang, đi ốt quang hoạt động cho đến khi đĩa quay che chắn chùm sáng , đi ốt bị khoá Quá trình được lặp lại liên tục và hình thành điện áp xoay chiều cung cấp cho mạch IC và được chuyển đổi thành tín hiệu xung gửi trực tiếp đến máy tính

- Máy tính sử dụng các tín hiệu này để điều khiển thời điểm đánh lửa hoặc thời điểm phun nhiên liệu và điều chỉnh tốc độ không tải

- Tín hiệu từ các rãnh 5 (rãnh tỉ xuất dữ liệu cao) dùng để cảm biến vị trí trục khuỷu và thời điểm đánh lửa ở các tốc độ động cơ nhỏ hơn 1200 vòng/ phút

- Tín hiệu từ các rãnh 4 (rãnh tỉ xuất dữ liệu thấp) dùng báo vị trí điểm chết trên của từng pittong; kích hoạt sự phun nhiên liệu và dùng để điều chỉnh thời điểm đánh lửa khi tốc độ động cơ cao hơn 1200vòng/phút

a Cấu tạo: 1: Các đi ốt phát quang (Led)

2: Đi ốt quang (Photo đi ốt) 3: Đĩa cảm biến

4: Rãnh trong ; 5: Rãnh ngoài

b Nguyên lý làm việc :

- Khi trục bộ chia điện quay kéo đĩa quay theo làm rãnh trên

đĩa quay dịch chuyển dưới chùm sáng của ( Led)

KIỂM TRA THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA BAN ĐẦU

KIỂM TRA BUGI

THỬ BUGI