BTL Hệ thống đánh lửa

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  BÀI TẬP LỚN Hệ Thống Đánh Lửa Của Xe MAZDA CX5 HÀ NỘI – 2022 Giáo viên hướng dẫn ThS Nguyễn Trung Kiên Tên lớp 20221AT6048003 Khóa 15 Nhóm 1 Sinh.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Lê Đình Ánh 2020604571 Thành viên Cấn Phan Thế Anh 2020604133 Thành viên Phạm Đức Anh 2020607394 Thành viên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BÀI TẬP LỚN CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ

Lớp : 20221AT6048003 Khóa : K15 Khoa: Công nghệ Ôtô

NỘI DUNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

Mã đề: Hệ Thống Đánh Lửa Của MAZDA CX5 PHẦN THUYẾT MINH

Chương 1: Tổng quan về hệ thống đánh lửa trên ô tô

Chương 2: Hệ thống đánh lửa trên xe MAZDA CX5

Chương 3: Quy trình chẩn đoán, kiểm tra, sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống đánh lửa trên

xe MAZDA CX5

Ngày giao đề tài: … / /2022 Ngày hoàn thành: …/…/2022

Xác nhận của giáo viên hướng dẫn

ThS Nguyễn Trung Kiên

Mục Lục

LỜI NÓI ĐẦU 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô TÔ 6

1.1 Nhiệm vụ 6 1.2 Yêu cầu 6 1.3 Phân loại hệ thống đánh lửa 6 1.4 Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa trên ô tô 7 1.4.1 Nguyên lý tạo ra dòng điện cao áp 7

1.4.2 Nguyên lý của hệ thống đánh lửa 8

CHƯƠNG 2 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE MAZDA CX5-2015 10

2.1 Tổng quan về xe Mazda CX 5-2015 10 2.1.1 Thông số cơ bản của xe Mazda CX5 [2] 10

2.1.2 Hệ thống đánh lửa sử dụng trên xe Mazda cx5-2015 11

2.1.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa[2] 11

2.2 Cấu tạo của hệ thống đánh lửa trực tiếp kiểu đơn chiếc 14 2.3 Các cụm chi tiết chính 22 2.3.1 Bugi 22

2.3.2 ECU 23

2.3.3 Bobin đánh lửa 25

2.3.4 Cảm biến oxy 26

2.3.5 Cảm biến bướm ga 27

2.3.6 Cảm biến biến trục cơ 29

2.3.7 Cảm biến trục cam 29

2.3.8 Cảm biến lưu lượng khí nạp 31

2.3.9 Cảm biến nước làm mát 33

2.3.10 Điều khiển góc đánh lửa sớm 34

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH CHUẨN ĐOÁN, KIỂM TRA, SỮA CHỮA VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE MAZDA CX5 38

3.1 Các hư hỏng thường gặp [3] 38 3.2 Chẩn đoán hệ thống đánh lửa[3] 38 3.3 Kiểm tra hệ thống đánh lửa [3] 40 3.3.1 Kiểm tra nhanh bằng quan sát 40

3.3.2 Kiểm tra bằng dụng cụ đo 40

3.3.3 Kiểm tra các bộ phận của hệ thống đánh lửa 42

KẾT LUẬN 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

LỜI NÓI ĐẦU

Ô tô là một trong những phương tiện giao thông quan trọng đối với sự phát triển của nền kinh tế- xã hội hiện nay Lịch sử ra đời và phát triển của nó đã trải qua nhiều năm với những giai đoạn thăng trầm để tiến tới sự hoàn thiện và tiện nghi hơn như tăng công suất động cơ, tăng tính kinh tế nhiên liệu, đảm bảo tính năng an toàn tăng tính tiện nghi và bảo mật Các hãng xe đã áp dụng các tiến bộ khoa học vào những chiếc ô tô của mình như điều khiển điện tử, kỹ thuật bán dẫn, công nghệ nano….Từ đó nhiều hệ thống hiện đại ra đời: Hệ thống phun xăng điện

tử (EFI), hệ thống phun diesel điện tử CRDI, hệ thống đánh lửa lập trình ESA, hệ thống phanh ABS, hệ thống đèn tự động, sử dụng bộ chìa khóa nhận dạng…

Ở Việt Nam, với ngành công nghiệp ô tô còn non trẻ thì hầu hết những công nghệ về ô tô đều đến từ các nước trên thế giới Chúng ta cần phải tiếp cận với công nghệ tiên tiến này để không những tạo tiền đề cho nền công nghiệp ô tô mà còn phục vụ cho công tác bảo dưỡng, sửa chữa

Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chuyên ngành “Công nghệ kỹ thuật ô tô” tại trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, chúng em đươc khoa tin tưởng giao

cho đề tài bài tập lớn “Nghiên cứu về hệ thống đánh lửa trên xe MAZDA CX5”

đây là một đề tài rất thiết thực nhưng còn nhiều khó khăn Với sự cố gắng của

chúng em và dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Trung Kiên cùng với

sự giúp đỡ của các thầy cô trong Khoa Công nghệ kỹ thuật ô tô, các bạn trong lớp chúng em đã hoàn thành đề tài đáp ứng được yêu cầu đưa ra Song trong quá trình làm bài tập lớn, với khả năng và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy chúng em rất mong sự đóng góp, chỉ bảo của các thầy cô để bài tập lớn của chúng em được hoàn thiện hơn và đó chính là những kinh nghiệm nghề nghiệp cho chúng em sau khi ra trường

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa, đặc biệt là thầy

Nguyễn Trung Kiên đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em để đề tài chúng

em được hoàn thành

Chúng em xin trân trọng cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô TÔ 1.1 Nhiệm vụ

Hệ thống đánh lửa trên động cơ có nhiệm vụ biến nguồn điện xoay chiều hoặc một chiều có hiệu điện thế thấp (12-24V) thành xung điện thế cao (15000-40000V) [1]

Các xung hiệu điện thế cao này sẽ được phân bố đến bugi đúng thời điểm để tạo ra tia lửa điện cao thế đốt cháy hòa khí

1.2 Yêu cầu

 Tạo điện áp lớn để phóng điện qua khe hở bugi trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ [1]

 Tạo ra tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và đủ thời gian phóng để

sự cháy bắt đầu Vì trong hệ thống đánh lửa tia lửa được phát ra giữa điện cực của bugi để đốt cháy hỗn hợp xăng và không khí Nhưng do hoà khí bị nén với áp suất cao nên có điện trở lớn vì vậy cần có điện thế hàng chục nghìn vôn để đảm bảo phát ra tia lửa mạnh, để có thể đốt cháy hỗn hợp trong mọi điều kiện hoạt động của động cơ

 Thời điểm đánh lửa phải chính xác

 Hệ thống đánh lửa luôn luôn phải có thời điểm đánh lửa chính xác vào cuồi ký nén đầu kỳ nổ của các xilanh Góc đánh lửa sớm phải thay đổi phù hợp với sự thay đổi tốc độ và tải trọng của động cơ để động cơ hoạt động tối ưu nhất

 Sự sai mòn điện cực bugi nằm trong khoảng cho phép

 Hệ thống đánh lửa phải có độ bền và tính ổn định cao Để có thể chịu đựng được những tác động nhiệt, rung rật mà động cơ sinh ra cũng như điện áp cao trong bản thân tia lửa sinh ra

1.3 Phân loại hệ thống đánh lửa

Hệ thống đánh lửa trên ô tô được sử từ rất lâu và hầu như không thay đổi, mới chỉ thay đổi phương thức đánh lửa hoặc phương pháp phân phối tia lửa Ta

có thể phân hoại hệ thống đánh lửa như sau:[1]

Theo phương thức tích luỹ năng lượng có:

- Hệ thống đánh lửa điện cảm

- Hệ thống đánh lửa điện dung

Phân loại theo kiểu ngắt mạch sơ cấp có:

- Hệ thống đánh lửa truyền thống (đánh lửa má vít)

- Hệ thống đánh lửa tranzisror (đánh lửa bán dẫn) gồm 2 loại:

+ Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp

+ Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng kỹ thuật số

Phân loại theo các phân bố điện cao áp có:

-Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện delco

-Hệ thống đánh lửa trực tiếp hay không có delco

Phân loại theo phương pháp điều khiển góc: đánh lửa sớm

- Hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng cơ khí

- Hệ thống đánh lửa với bộ điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử

Phân loại theo kiểu đánh lửa trực tiếp có:

- Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bôbin cho một bugi

- Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bôbin cho từng cặp bugi

- Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng một bôbin cho 4 bugi

1.4 Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa trên ô tô

1.4.1 Nguyên lý tạo ra dòng điện cao áp

Hiện tượng tự cảm:

Trường điện từ được sinh ra khi có 1 dòng điện chạy qua một cuộn dây, kết quả là sinh ra một sức điện động và tạo ra một từ thông có hướng cản trở sự sinh

ra của từ thông trong cuộn dây Do đó dòng điện không chạy qua cuộn dây ngay khi được dẫn vào cuộn dây, mà nó sẽ tăng sau một thời gian nhất định Như vậy khi dòng điện bắt đầu chạy trong cuộn dây hoặc khi các dòng điện trong cuộn dây sinh ra sức điện động có hướng tác dụng cản trở sự thay đổi từ thông trong cuộn dây thì hiện tưởng đó gọi là hiện tượng tự cảm

Hiện tượng cảm ứng điện từ:

Hiện tượng cảm ứng điện từ là sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín khi từ thông qua mạch đó biến đổi Suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín

1.4.2 Nguyên lý của hệ thống đánh lửa

Động cơ xăng, hoà khí được đưa vào xylanh và được trộn đều nhờ sự xoáy lốc của dòng khí, sau đó piston nén lại Tới thời điểm thích hợp thì hệ thống đánh lửa sẽ cung cấp điện cao thế để đốt cháy hỗn hợp hoà khí Quá trình đốt cháy đó được chia làm 3 giai đoạn là: Quá trình tăng trong dòng sơ cấp, quá trình ngắt dòng sơ cấp và thời kỳ xuất hiện tia lửa ở cực bugi

Quá trình tăng dòng sơ cấp:

Quá trình tăng dòng sơ cấp được thực hiện khi mạch sơ cấp được thông mạch (khi tiếp điểm đóng hoặc transitor mở) khi đó dòng điện từ (+) ắc quy qua khoá điện qua má vít hoặc transitor tới IC đánh lửa rồi trở về mát tạo thành một mạch điện kín Ở giai đoạn này mạch điện thứ cấp gần như không ảnh hưởng gì tới quá trình tăng dòng sơ cấp và hiệu điện thế, cường độ dòng điện xuất hiện trong mạch cũng gần như không đổi nên ta có thể coi như mạch thứ cấp hở Trong giai đoạn này dòng điện trong cuộn sơ cấp tăng dần theo thời gian

Quá trình ngắt dòng sơ cấp:

Quá trình ngắt dòng sơ cấp được diễn ra khi má vít đóng hoặc transitor ngắt Dòng điện từ nguồn điện chạy qua cuộn sơ cấp của bôbin, đột ngột dòng điện bị ngắt đi tại thời điểm đánh lửa Khi dòng điện ở cuộn sơ cấp bị ngắt đi, từ trường điện do cuộn sơ cấp sinh ra giảm đột ngột Theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, cuộn thứ cấp sinh ra một dòng điện để chống lại sự thay đổi từ trường đó Do số vòng của cuộn thứ cấp lớn gấp rất nhiều lần số vòng dây cuộn sơ cấp nên dòng điện ở cuộn thứ cấp có điện áp rất lớn (có thể đến 100.000 vôn) Dòng điện cao áp này được bộ chia điện đưa đến bugi qua dây cao áp

Quá trình phóng tia lửa ở điện cực bugi:

Quá trình diễn ra ngay sau khi quá trình ngắt dòng sơ cấp diễn ra Khi đó điện áp thứ cấp đã đạt tới điện áp đánh lửa Bằng thực nghiệm người ta chứng minh được là tia lửa xuất hiện ở hai điện cực gồm hai thành phần là thành phần điện dung và thành phần điện cảm

Thành phần điện dung của tia lửa do năng lượng tích luỹ trên mạch thứ cấp Tia lửa điện dùng đặc trưng bởi sự sụt áp và tăng dòng đột ngột trong bôbin Tia lửa có màu xanh xám và kèm theo tiếng nổ tanh tách và tia lửa gây nhiễu vô tuyến điện và làm mài mòn điện cực của bugi Để ngăn hiện tượng đó trên mạch sơ cấp thường được mắc thêm các điện trở Do tia lửa điện xuất hiện trước khi hiệu điện thế đạt giá trị cực đại nên năng lượng của tia lửa chỉ là một phần của năng lượng tích lũy trong bugi

Tia lửa điện cảm là thành phần chính trong tia lửa của bugi Thời gian xuất hiện tia lửa kéo dài gấp 100 đến 1000 lần tia lửa điện dung Thời gian này phụ thuộc vào loại bugi và khe hở của bugi đặc biệt là chế độ làm việc của động cơ Thường thì vào khoảng 1 đến 1.5ms Tia điện cảm có màu vàng và còn gọi là đuôi lửa

CHƯƠNG 2 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE MAZDA CX5-2015 2.1 Tổng quan về xe Mazda CX 5-2015

2.1.1 Thông số cơ bản của xe Mazda CX5 [2]

Công suất cực đại [net] (kW/rpm) 113/6200

Momen xoắn cực đại [net] (Nm/rpm) 194/4100

2.1.2 Hệ thống đánh lửa sử dụng trên xe Mazda cx5-2015

Điều kiện đánh lửa sớm Điều khiển điện tử

Hệ thống đánh lửa trực tiếp bao gồm các bộ phận sau đây:

- Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKPS): Phát hiện góc quay trục khuỷu (tốc độ động cơ)

- Cảm biến vị trí của trục cam (CMPS): Nhận biết xy lanh, kỳ và theo dõi định thời của trục cam

- Cảm biến kích nổ (KS): Phát hiện tiếng gõ của động cơ

- Cảm biến vị trí bướm ga (TPS): Phát hiện góc mở của bướm ga

- Cảm biến nhiệt độ lưu lượng khí nạp (IATS): Phát hiện lượng không khí nạp

- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (ECTS): Phát hiện nhiệt độ nước làm mát động cơ

- Bô bin và IC đánh lửa: Đóng và ngắt dòng điện trong cuộn sơ cấp vào thời điểm tối ưu Gửi các tín hiệu IGF đến ECU động cơ

- ECU động cơ: Phát ra các tín hiệu IGT dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, và gửi tín hiệu đến bô bin có IC đánh lửa

- Bugi: Phát ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp hòa khí

B Nguyên lý hoạt động

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý cảm biến ion

- Khi hòa khí được đốt cháy sẽ sinh ra ion trong buồng đốt (ion âm sẽ di chuyển về phía điện cực dương của bugi và ion dương sẽ di chuyển về phía điện cực âm), sự phân cực ion này sẽ tạo ra dòng điện (2) để nạp cho tụ điện

- Dòng điện (2) được khuyếch đại thông qua mạch phát hiện ion (3) được đặt phía trong bobin đánh lửa để tạo ra dòng điện (4)

- PCM phát hiện được lượng ion sinh ra trong buồng đốt bằng cách đo dòng điện (4) và biến đổi dòng điện này thành tín hiệu điện áp

- Các cảm biến xác định lưu lượng không khí nạp, số vòng quay của động

cơ, tải động cơ, nhiệt độ nước làm mát và sự tăng tốc – giảm tốc Các cảm biến gửi tín hiệu về ECM, sau đó ECM sẽ hiệu chỉnh thời gian phun và gửi tín hiệu đến các kim phun thông qua bộ biến đổi điện áp ECU, các kim phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp, lượng nhiên liệu phun tùy thuộc vào thời gian tín hiệu từ ECM

- Thời gian đánh lửa được điều khiển bởi hệ thống điều khiển thời gian đánh lửa bằng điện tử Thời điểm đánh lửa được tính toán liên tục theo điều kiện của động cơ, dựa trên giá trị thời điểm đánh lửa tối ưu đã được lưu giữ trong máy tính, dưới dạng một bản đồ ESA So với điều khiển đánh lửa cơ học của các hệ thống thông thường thì điều khiển bằng ESA có độ chính xác cao hơn và không cần phải đặt lại thời điểm đánh lửa

- Các tài liệu tham khảo tiêu chuẩn đánh lửa dữ liệu thời gian với các điều kiện hoạt động động cơ được lập trình sẵn trong bộ nhớ của ECM (bộ điều khiển trung tâm động cơ)

- Điều kiện vận hành động cơ (tốc độ, tải, tình trạng ấm lên, vv) được phát hiện bởi các cảm biến khác nhau Dựa trên những tín hiệu cảm biến và các dữ liệu thời gian đánh lửa, tín hiệu gián đoạn chính hiện tại được gửi đến các van Cuộn dây đánh lửa được kích hoạt, và thời gian được điều khiển

- Bên trong động cơ GDI, nhiên liệu được phun trực tiếp vào xi lanh Giúp loại trừ những hạn chế trước đây như không thể nạp đủ nhiên liệu sau khi van hút đóng Để điều khiển sự cháy một cách chính xác, GDI đảm bảo phối hợp giữa tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất Trong những động cơ xăng truyền thống nhiên liệu và không khí được trộn bên ngoài xi lanh Nhiên liệu được phun trực tiếp vào

xi lanh đúng thời điểm làm tăng hiệu suất nhiên liệu và giảm hao phí

- Trong những năm qua, những kỹ sư thấy rằng nếu ta có thể chế tạo một loại động cơ xăng hoạt động giống như một động cơ diesel Với động cơ xăng này nhiên liệu được phun trực tiếp vào xi lanh với hỗn hợp nghèo và hỗn hợp giàu xung quanh bugi được đánh lửa, như vậy chúng ta có được một động cơ đạt hiệu

suất nhiên liệu của động cơ diesel và đồng thời cũng đạt được công suất cao như các động cơ phun xăng truyền thống

- Để đốt cháy được xăng thì xăng và không khí phải được hòa trộn để hình thành ra hỗn hợp nhiên liệu đúng và cùng với sự chính xác về thời điểm phun thì hỗn hợp nhiên liệu sẽ được nén lại giữa các cực của bugi đúng thời điểm đánh lửa Động cơ phun xăng trực tiếp GDI đạt được công nghệ này giúp điều khiển chính xác hỗn hợp nhiên liệu

2.2 Cấu tạo của hệ thống đánh lửa trực tiếp kiểu đơn chiếc

Hệ thống đánh lửa trực tiếp kiểu đơn chiếc bao gồm:

A Bugi [2]

Bảng 2: Bugi dùng trên xe mazda cx5

Bugi là bộ phận tạo tia lửa điện cao thế để đốt cháy hỗn hợp làm việc trong

xi lanh, khi nhận được các xung điện cao thế từ bộ chia điện truyền đến

Bugi là chi tiết khá đơn giản song điều kiện làm việc lại đặc biệt khắc nghiệt Khi làm việc nó chịu tác dụng của ba loại tải trọng là:

- Tải trọng cơ khí: do các xung áp suất của khí cháy sinh ra trong xi lanh

(với giá trị có thể tới 5-6 MPa), do rung xóc của bản thân động cơ gây ra;

- Tải trọng nhiệt: sinh ra do sự thay đổi đột ngột nhiệt độ trong xi lanh: từ

40O-60O trong kỳ hút tới 500OC-700OC trong kỳ xả và 1800OC-2500OC trong kỳ

nổ;

- Tải trọng điện: do các xung điện cao thế truyền đến trong thời điểm đánh

lửa

Vì vậy, về mặt kết cấu và vật liệu của bugi cũng có những yêu cầu đặc biệt Cấu tạo của bugi

Hình 2.3: Cấu tạo bugi 1-đầu nối dây cao áp; 2 lõi thép; 3-gân ; 4-sứ cách điện ; 5-đệm làm kín; 6-vỏ thép;7-vành làm kín; 8-điện cực trung tâm ; 9-điện cực bên; 10-điện trở;

11-đai ốc ; 12- lõi chống nhiễu

Khe hở giữa các điện cực của bugi thường nằm trong giới hạn 0,6-0,7 mm đối với HTĐL thường và 1,0-1,2 mm đối với HTĐL điện tử

Khe hở điện cực lớn thì đánh lửa hỗn hợp nghèo tốt hơn nhưng Uđl lại tăng Khe

hở nhỏ thì có thể bị muội lấp kín nên không tạo tia lửa được, chiều dài tia lửa giảm nên đánh lửa hỗn hợp nghèo kém

 Nhiệm vụ

- Tạo ra tia lửa cao áp bên trong buồng đốt, để châm cháy hỗn hợp nhiên liệu

- Kết hợp với nắp máy và đỉnh piston tạo nên buồng đốt

- Tạo ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp hòa khí đã được nén trong xy lanh động cơ

1

2 3 4

5

6 7

 Yêu cầu

- Tia lửa phải mạnh

- Độ tin cậy lớn chịu được áp suất và nhiệt độ cao

- Ít ăn mòn và dễ dàng thay thế khi hư hỏng

 Điều kiện làm việc

Bugi phải cách ly được điện thế cao để tia lửa xuất hiện đúng theo vị trí đã định trước của các điện cực của nến, mặt khác nó phải chịu đựng được điều kiện khắc nghiệt trong xylanh như áp suất và nhiệt độ rất cao, hơn nữa nó phải được thiết kế để các bụi than không bám lại trên các bề mặt điện cực trong quá trình làm việc

 Cơ cấu đánh lửa

Sự nổ của hỗn hợp hòa khí do tia lửa từ bugi được gọi chung là sự bốc cháy Tuy nhiên, sự bốc cháy không phải xảy ra tức khắc, mà diễn ra như sau: Tia lửa xuyên qua hỗn hợp hòa khí từ điện cực trung tâm đến điện cực nối mát Kết quả

là phần hỗn hợp hòa khí dọc theo tia lửa bị kích hoạt, phản ứng hoá học (ôxy hoá) xảy ra, và sản sinh ra nhiệt để hình thành “nhân ngọn lửa” Nhân ngọn lửa này lại kích hoạt hỗn hợp hòa khí bao quanh, và phần hỗn hợp này lại kích hoạt xung quanh nó Cứ như thế nhiệt của nhân ngọn lửa được mở rộng ra trong một quá trình lan truyền ngọn lửa để đốt cháy hỗn hợp hòa khí Nếu nhiệt độ của các điện cực quá thấp hoặc khe hở giữa các điện cực quá nhỏ, các điện cực sẽ hấp thụ nhiệt toả ra từ tia lửa Kết quả là nhân ngọn lửa bị tắt và động cơ không nổ Hiện tượng này được gọi là sự dập tắt điện cực Nếu hiệu ứng dập tắt điện cực này lớn thì nhân ngọn lửa sẽ bị tắt

Hình 2.4: Cơ cấu đánh lửa

Hình 2.5 Đặc tính phóng điện

Hình 2.6: Đặc tính đánh lửa

Khoảng thời gian thay thế bugi: Kiểu bugi thông thường: sau 10.000 đến 60.000 km; Kiểu có điện cực platin hoặc iridium: sau 100.000 đến 240.000 km Khoảng thời gian thay bugi có thể thay đổi tuỳ theo kiểu xe, đặc tính động cơ, và nước sử dụng

- Khe hở điện cực và điện áp yêu cầu:

Khi bugi bị ăn mòn thì khe hở giữa các điện cực tăng lên, và động cơ có thể bỏ máy Khi khe hở giữa cực trung tâm và cực nối mát tăng lên, sự phóng tia lửa giữa các điện cực trở nên khó khăn Do đó, cần có một điện áp lớn hơn để phóng tia lửa Vì vậy cần phải định kỳ điều chỉnh khe hở điện cực hoặc thay thế bugi

+ Nếu có thể cung cấp đủ điện áp cần thiết cho dù khe hở điện cực tăng lên thì bugi sẽ tạo ra tia lửa mạnh, mồi lửa tốt hơn Vì thế, trên thị trường có những bugi có khe hở rộng đến 1,1 mm

+ Các bugi có điện cực platin hoặc iridium không cần điều chỉnh khe

hở vì chúng không bị mòn (chỉ cần thay thế)

- Nhiệt độ tự làm sạch:

Khi bugi đạt đến một nhiệt độ nhất định, nó đốt cháy hết các muội than đọng trên khu vực đánh lửa, giữ cho khu vực này luôn sạch Nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ tự làm sạch Tác dụng tự làm sạch của bugi xảy ra khi nhiệt độ của điện cực vượt quá 4500 C Nếu các điện cực chưa đạt đến nhiệt độ tự làm sạch này thì muội than sẽ tích luỹ trong khu vực đánh lửa của bugi Hiện tượng này có thể làm cho bugi không đánh lửa được tốt

Hình 2.7: Nhiệt độ tự làm sạch và tự bén lửa

Nếu bản thân bugi trở thành nguồn nhiệt và đốt cháy hỗn hợp hòa khí mà không cần đánh lửa, thì hiện tượng này được gọi là “nhiệt độ tự bén lửa” Hiện tượng tự

bén lửa xảy ra khi nhiệt độ của điện cực vượt quá 9500 C Nếu nó xuất hiện, công suất của động cơ sẽ giảm sút vì thời điểm đánh lửa không đúng, và các điện cực hoặc píttông có thể bị chảy từng phần

B IC đánh lửa

Là một cụm chi tiết bao gồm: bô bin và mạch điện tử bán dẫn

-Bô bin bộ phận sinh ra cao áp để tạo ra tia lửa Rất đơn giản, điện thế cao được sinh ra do cảm ứng giữa hai cuộn dây Một cuộn có ít vòng được gọi là cuộn sơ cấp (màu vàng), cuốn xung quanh cuộn sơ cấp (màu đen) nhưng nhiều vòng hơn

là cuộn thứ cấp Cuộn thứ cấp có số vòng lớn gấp hàng trăm lần cuộn sơ cấp

Dòng điện từ nguồn điện chạy qua cuộn sơ cấp của bôbin, đột ngột, dòng điện bị ngắt đi tại thời điểm đánh lửa do má vít (đang đóng kín mạch điện thì đột ngột mở ra) Khi dòng điện ở cuộn sơ cấp bị ngắt đi, từ trường điện do cuộn sơ cấp sinh ra giảm đột ngột Theo nguyên tắc cảm ứng điện

từ, cuộn thứ cấp sinh ra một dòng điện để chống lại sự thay đổi từ trường

đó Do số vòng của cuộn thứ cấp lớn gấp rất nhiều lần số vòng dây cuộn sơ cấp nên dòng điện ở cuộn thứ cấp có điện áp rất lớn (có thể đến 100.000 vôn) Dòng điện cao áp này được bộ chia điện đưa đến nến bugi qua dây cao áp

-Mạch điện tử bán dẫn :là có vai trò nhận xung tín hiệu IGT từ ECU

để đóng ngắt mạch sơ cấp trong bô bin để tạo ra dòng cao áp ở thứ cấp, đồng thời gửi tín hiệu quay trở về ECU(xung tín hiệu IGT được ECU đưa

ra sau khi sử lý các thông tin từ các cảm biến để thời điểm đánh lửa được tốt nhất)

Hình 2.8: Cuộn đánh lửa IC và giắc cắm

C ECU (clectronic control unit)

Là bộ xử lý trung tâm trong xe ô tô nó cáo vai trò như hộp đen trên máy bay Nó

là trái tim của hệ thống đánh lửa của xe ô tô cũng như cuả hệ thống đánh lửa kỹ thuật số.ECU dựa vào các tín hiệu như tốc độ động cơ,vị trí trục khuỷu, vị trí

bướm ga, nhiệt độ động cơ từ đó sẽ điều khiển thời điểm đánh lửa

Ngoài ra còn có các tín hiệu vào từ cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến tốc độ xe, cảm biến oxy

Quy trình hoạt động của sơ đồ: Sau khi nhận tín hiệu từ hiệu từ các cảm biến ECU sẽ xử lý đưa ra xung điều khiển đến Igniter để điều khiển đánh lửa Trên hình vẽ mô tả của các cảm biến trên động cơ

Trong các loại tín hiệu vào trên, tín hiệu số vòng quay - vị trí cốt máy

và tín hiệu tải là hai tín hiệu quan trọng nhất Để xác định số vòng quay động cơ, người ta có thể đặt cảm biến trên một vành răng ở đầu cốt máy đầu cốt cam hoặc trong delco

Hình 2.9: Sơ đồ khái hệ thống đánh lửa kỹ thuật số

4.Tín hiệu từ cảm biến vị trí cánh bướm ga

Có thể sử dụng cảm biến Hall, cảm biến điện từ, cảm biến quang Số răng trên các vành khác nhau tuỳ thuộc vào loại cảm biến và tuỳ thuộc vào động cơ Một số động chỉ sử dụng một vòng răng để xác định số vòng quay và vị trí cốt máy Tại một khoảng cách răng có khoảng cách lớn hơn các khe hở còn lại, tại

điểm đó, xung điện của cảm biến sẽ tăng vọt lên nhờ có sự khác biệt về biên độ

xung mà ECU có thể nhận biết được vị trí của cốt máy Cảm biến điện từ, cảm biến quan phát xung tín hiệu về số vòng quay động cơ (NE), vị trí cốt máy (G) hai

vị trí này dùng chung để điều khiển phun xăng và điều khiển đánh lửa (Motronic)

Một chức năng khác của ECU trong việc điều khiển đánh lửa là sự điều chỉnh góc ngậm điện (DWELL ANGLE Control) Bản đồ góc ngậm điện phụ thuộc hai thông số là hiện điện thế acquy và tốc độ động cơ Khi khởi động chẳng hạn, hiệu điện thế acquy sẽ bị sụt áp rất lớn, vì vậy ECU sẽ điều khiển tăng thời gian ngậm điện nhằm mục đích bảo đảm dòng điện sơ cấp tăng trưởng đến giá trị

ấn định Ở tốc độ thấp, xung điện áp điều khiển đánh lửa rất dài, dòng sơ cấp sẽ tăng quá cao, ECU sẽ điều khiển xén bớt điện áp điều khiển để giảm thời gian ngậm điện nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng và tránh nóng bobin

Trong trường hợp dòng điện sơ cấp vẫn tăng cao hơn giá trị ấn định, bộ phận hạn chế dòng sẽ làm việc và giữ cho dòng điện sơ cấp không thay đổi cho đến thời điểm đánh lửa Một điểm cần lưu ý góc ngậm điện tuỳ thuộc loại động

cơ mà công việc này thực hiện trong ECU hay tải Igniter Vì vậy Igniter của hai loại có và không có bộ điều chỉnh góc ngậm điện không thể dùng lẫn cho nhau được

2.3 Các cụm chi tiết chính

2.3.1 Bugi

Cấu tạo bugi gồm các bộ phận chính sau:

Phần sứ cách điện bọc trong vỏ kim loại

Cực trung tâm bằng thép hợp kim chịu nhiệt độ cao, chống rỉ sét, không bị

ăn mòn hóa học

Phần trên vỏ kim loại có dạng lục giác để lắp bugi

Quanh chân bugi có ren vặn vào nắp máy

Cực bên của bugi được hàn ở chân bugi

Khoảng cách từ cực trung tâm và cực bên gọi là khe hở chấu bugi, thường khe hở này được quy định từ 1,0 ÷ 1,3mm

Bugi về lý thuyết thì khá đơn giản, nó là công cụ để nguồn phát ra hồ quang qua một khoảng trống (giống như tia sét) Nguồn điện này phải có điện áp rất cao

để tia lửa có thể phóng qua khoảng trống và tia lửa mạnh Thông thường điện áp giữa hai cực của nến điện khoảng từ 40.000÷100.000V