Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa

Công dụngHệ thống đánh lửa HTĐL có nhiệm vụ biến dòng điện một chiều thế hiệu thấp 6, 12 hay 24 hoặc các xung điện xoay chiều thế hiệu thấp thành các xung điện cao thế 12000 ÷ 24000V đủ

1.1 Công dụng 4

1.2 Yêu cầu 4

1.3 Phân loại 4

1.3.1 Hệ thống đánh lửa thường 4

1.3.2 Hệ thống đánh lửa Manhêtô 6

1.3.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn 7

1.3.4 Hệ thống đánh lửa điện tử 11

1.4 Góc đánh lửa sớm và điều chỉnh góc đánh lửa sớm 14

1.4.1 Góc đánh lửa sớm 14

1.4.2 Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm 18

1.5 Cấu tạo buji 22

2.1 Các thông số chủ yếu của hệ thống đánh lửa 24

2.1.1 Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m 24

2.1.2 Hiệu điện thế đánh lửa Uđl 24

2.1.3 Hệ số dự trữ: Kdt 25

2.1.4 Năng lượng dự trữ: Wdt 25

2.1.5 Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S 26

2.1.6 Tần số và chu kỳ đánh lửa 26

2.1.7 Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện 27

-MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô TÔ 4

PHẦN II: TÍNH VÀ VẼ ĐẶC TÍNH DÒNG ĐIỆN QUA CUỘN SƠ CẤP 24

2.2.3 Qúa trình phóng điện ở cực buji 34

2.3 Tính dòng điện qua cuộn sơ cấp 34

2.4 Vẽ đặc tính dòng điện qua cuộn sơ cấp 36

2.5 Tính số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp 38

2.6 Kết luận 38

3.1.Hiệu điện thế đánh lửa 39

3.2 Tính hiệu điện thế thứ cấp cực đại 39

3.3 Tính toán cuộn sơ cấp 40

3.4 Tính toán cuộn thứ cấp 42

3.5 Tính năng lượng hệ thống đánh lửa 46

3.6 Kiểm tra cân bằng năng lượng 47

PHẦN III: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢNCỦA DÒNG THỨ CẤP HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 39

LỜI NÓI ĐẦU

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô TÔ1.1 Công dụng

Hệ thống đánh lửa (HTĐL) có nhiệm vụ biến dòng điện một chiều thế hiệu thấp (6, 12 hay 24) hoặc các xung điện xoay chiều thế hiệu thấp thành các xung điện cao thế (12000 ÷ 24000V) đủ để tạo nên tia lửa đốt cháy hỗn hợp làm việc trong các xi lanh của động cơ vào những thời điểm thích hợp và tương ứng với trình tự xi lanh

và chế độ làm việc của động cơ

Trong một số trường hợp, hệ thống đánh lửa còn dùng để hỗ trợ khởi động tạo điều kiện khởi động động cơ được dễ dàng ở nhiệt độ thấp

1.2 Yêu cầu

Hệ thống đánh lửa phải đáp ứng các yêu cầu chính sau:

- Phải đảm bảo thế hiệu đủ để tạo ra được tia lửa điện phóng qua khe hở giữa các điện cực của buji

- Tia lửa điện phải có năng lượng đủ lớn để đốt cháy được hỗn hợp làm việc trong mọi điều kiện làm việc của động cơ

- Thời điểm đánh lửa phải tương ứng với góc đánh lửa sớm hợp lý nhất ở mọi chế độ làm việc của động cơ

- Độ tin cậy làm việc của hệ thống đánh lửa phải tương ứng với độ tin cậy làm việc của động cơ

- Kết cấu đơn giản, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa thường [3]

1- cam; 2- cần tiếp điểm; 3- bobin đánh lửa; 4- bộ chia điện

5- buji; R- điện trở; C- tụ điện; W 1 - cuộn sơ cấp; W 2 - cuộn thứ cấp

+ Khi KK’ đóng: trong mạch sơ cấp xuất hiện dòng điện sơ cấp i1 Dòng này tạo nên một từ trường khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.+ Khi KK’ mở: mạch sơ cấp bị ngắt, dòng i1 và từ trường do nó tạo nên mất đi

Do đó, trong cả hai cuộn dây sẽ xuất hiện các sức điện động tự cảm tỷ lệ thuận với tốc độ biến thiên của từ thông Bởi vì cuộn W2 có số vòng dây lớn nên sức điện động cảm ứng sinh ra trong nó cũng lớn, đạt giá trị khoảng 12000 ÷ 24000V Điện

áp cao này truyền từ cuộn thứ cấp qua rô to của bộ chia điện 4 và các dây dẫn cao

áp đến các biji đánh lửa 5 theo thứ tự nổ của động cơ Khi thế hiệu thứ cấp đạt giá trị Udl thì sẽ xuất hiện tia lửa điện phóng qua khe hở buji đốt cháy hỗn hợp làm việc trong xi lanh

Vào thời điểm tiếp điểm mở, trong cuộn W1 cũng xuất hiện một sức điện động

tự cảm khoảng 200 ÷ 300V Nếu như không có tụ điện C mắc song song với tiếp điểm KK’, thì sức điện động sẽ gây ra tia lửa mạnh phóng qua tiếp điểm, làm cháy

rỗ các má vít, đồng thời làm cho dòng sơ cấp và từ trường của nó mất đi chậm hơn

và vì thế thế hiệu thứ cấp cũng sẽ không lớn

Khi có tụ C dòng sơ cấp và sức điện động tự cảm e1 được dập tắt nhanh chóng, không gây ra tia lửa ở tiếp điểm và U2 tăng lên

1.3.2 Hệ thống đánh lửa Manhêtô

Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manheto [3]

Hình 1.3 Sơ đồ mạch điện của Manheto [6]

1 – lõi thép; 2 – cuộn sơ cấp; 3 – cuộn thứ cấp; 4 – má cực;

5 – kim đánh lửa phụ; 6 – điện cực bộ chia điện; 7 – rô to;

13 – tiếp điểm chính; 14 – tiếp điểm động; 15 – công tắc điện; 16 – cam

Nguyên lý tạo nên điện cao thế tương tự như ở hệ thống đánh lửa thường dùng

ắc quy, chỉ khác là dòng điện trong cuộn dây sơ cấp sinh ra là do sức điện động cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây khi nam châm quay tương tự như ở máy phát xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu

Các quá trình vật lý xảy ra trong Manheto cũng tương tự như trong hệ thống đánh lửa thường, tức là cũng có thể chia làm ba giai đoạn và mô tả bằng những phương trình toán học giống nhau

1.3.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn

1.3.3.1 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển

Hình 1.4 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển [3]

B, C, E - Các cực của transistor

SW - Công tắc

W 1 , W 2 - Cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp

R b , R f - Các điện trở; K – Khóa điện;

→ Chiều dòng điện, Z – Đến buji

Khi bật công tắc máy IG/SW thì cực E của transistor được cấp nguồn dương, cực C của transistor được nối trực tiếp với nguồn âm

Khi tiếp điểm KK’ đóng: cực B của transistor được nối với nguồn âm, UBE < 0, xuất hiện dòng Ib, transistor dẫn làm xuất hiện dòng sơ cấp đi theo mạch: Từ (+) ắc

Dòng sơ cấp: I1 = Ic + Ib = Ie Dòng điện này tạo nên từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.

Khi tiếp điểm KK’ mở dòng sơ cấp và từ thông do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa

Tại thời điểm KK’ mở, trong cuộn sơ cấp cũng xuất hiện sức điện động E1 = (200 ÷ 300)V, làm hỏng transistor Để giảm E1 người ta phải dùng biến áp có Kba lớn

và L1 nhỏ hoặc dùng các mạch bảo vệ cho transistor

Trên thực tế, để giảm dòng điện qua tiếp điểm người ta dùng nhiều transistor mắc nối tiếp

1.3.3.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn không có tiếp điểm

a Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến điện từ

Hình 1.5 Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ [3]

T 1 , T 2 , T 3 – Các transistor

R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 – Các điện trở

C –Tụ điện; D – Diode; W 1 – Cuộn sơ cấp;

W 2 – Cuộn thứ cấp; IG/SW – Công tắc; 1 – Ắc quy;

2 – Cuộn dây cảm biến; 3 – Bobin; 4 – Đến buji

Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện các dòng điện sau:

- Dòng I1: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R1 đến R2 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR2

- Dòng I2: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R4 đến R5 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR5 trên cực B của T3, T3 dẫn, xuất hiện dòng điện sơ cấp đi từ (+) AQ đến IG/SW đến bobin đến T3 đến (-) AQ Dòng điện này tạo nên từ thông khép kín mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.

- Khi trên cuộn dây cảm biến không có tín hiệu điện áp hoặc điện áp âm thì T1 ngắt,

T2 ngắt, T3 vẫn tiếp tục dẫn

- Khi trên cuộn dây cảm biến có tín hiệu điện áp dương, kết hợp với điện áp đệm

UR2, làm cho T1 dẫn, T2 dẫn, T3 ngắt Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thông do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa

b Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang

Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang [3]

T 1 , T 2 , T 3 , T 4 , T 5 – Các transistor

R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R f – Các điện trở

D 1 , D 2 , D 3 – Các diode IG/SW – Công tắc; 1 - Ắc quy; 2 – Bô bin; 3 – Đến buji

Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện các dòng điện sau:

- Dòng I1: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R6 đến R1 đến D1

- Dòng I2: Từ (+) AQ qua IG/SW đến R7 đến R8 đến (-) AQ, tạo ra điện áp đệm UR8 trên cực B của T5, T5 dẫn, xuất hiện dòng sơ cấp đi từ: (+) AQ qua IG/SW đến Rf đến bobin đến T5 đến (-) AQ Dòng điện này tạo nên từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa

Khi rotor quay, tại vị trí đĩa cảm quang ngăn dòng ánh sáng tử LED D1 sang transistor T1, T1 ngắt, T2 ngắt, T3 ngắt, T4 ngắt, T5 vẫn tiếp tục dẫn.

Tại vị trí đĩa cảm quang cho dòng ánh sáng tử LED D1 sang transistor T1, T1 dẫn, T2 dẫn, T3 dẫn, T4 dẫn, T5 ngắt Dòng điện qua cuộn sơ cấp và từ thông do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa

c Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall [3]

IG/SW – Công tắc; C 1 , C 2 – Các tụ điện; T 1 , T 2 , T 3 – Các transistor

R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R f – Các điện trở

D 1 , D 2 , D 3 , D 4 , D 5 – Các diode; 1 - Ắc quy; 2 – Bobin; 3 – Đến buji

Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện dòng điện I1 đi từ (+) AQ qua IG/SW đến D1 đến R1, cung cấp điện cho cảm biến Hall

Khi rotor quay tại vị trí cánh chắn xen giữa nam châm và phần tử Hall thì điện

áp đầu ra của cảm biến Ura ≈ 12V, T1 dẫn,T2 dẫn, T3 dẫn Lúc này dòng sơ cấp đi theo mạch sau: (+) AQ qua IG/SW đến Rf đến bobin đến T3 đến (-) AQ Dòng điện này tạo nên từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.Khi cánh chắn rời khỏi vị trí giữa nam châm và phần tử Hall thì điện áp đầu ra của cảm biến Hall Ura≈ 0V, T1 ngắt, T2 ngắt, T3 ngắt Dòng điện qua cuộn sơ cấp và

từ thông do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện

Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống đánh lửa gián tiếp [3]

T1, T2 – Các transistor; W1, W2 – Cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp

G – Cảm biến vị trí trục khuỷu; NE – Cảm biến tốc độ động cơ

1 - Ắc quy; 2 – Công tắc; 3 – Tín hiệu phản hồi;

4 – Kiểm soát góc ngậm điện; 5 – Các cảm biến khác; 6 – Đến buji

Hệ thống đánh lửa này là một trong số các kiểu hệ thống đánh lửa điều chỉnh theo một chương trình trong bộ nhớ của ECU Sau khi nhận các tín hiệu từ các cảm biến như cảm biến tốc độ động cơ NE, cảm biến vị trí trục khuỷu G, cảm biến nhiệt

độ khí nạp… ECU sẽ tính toán và phát ra tín hiệu đánh lửa tối ưu đến IC đánh lửa

để điều khiển việc đánh lửa Việc phân phối điện cao thế đến các buji theo thứ tự làm việc và các chế độ tương ứng của các xi lanh thông qua bộ chia điện

- Ưu điểm: thời điểm đánh lửa chính xác, loại bỏ được các chi tiết dễ hư hỏng như: bộ ly tâm, chân không

- Nhược điểm:

+ Tổn thất nhiều năng lượng qua bộ chia điện và trên dây cao áp

+ Gây nhiễu vô tuyến trên mạch thứ cấp

+ Khi động cơ có tốc độ cao và số xi lanh lớn thì dễ xảy ra đánh lửa đồng thời ở hai dây cao áp kề nhau.

+ Bộ chia điện cũng là chi tiết dễ hư hỏng nên cần phải thường xuyên theo dõi

+ Không có sự đánh lửa giữa hai dây cao áp gần nhau

Hệ thống đánh lửa trực tiếp bao gồm hai loại:

a Hệ thống đánh lửa sử dụng bobin đôi

ECU

5

G1

G2Ne

Hình 1.9 Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đôi [3]

G1, G2 – Cảm biến vị trí trục khuỷu; Ne – Cảm biến tốc độ động cơ T1, T2 – Các transistor; 1 - Ắc quy; 2 – Công tắc;

3 – Buji; 4 – Cuộn đánh lửa; 5 – Các cảm biến khác

Giả sử đến thời điểm đánh lửa thích hợp cho máy nổ số 1, piston của máy số 1

và máy số 4 đều đến gần điểm chết trên nhưng do máy số 4 đang trong kỳ thải nên vùng môi chất lúc này chứa nhiều ion, tạo thành môi trường dẫn điện nên buji ở máy số 4 sẽ không đánh lửa Còn máy số 1 đang trong kỳ nén nên sẽ đánh lửa ở buji máy số 1 Việc đánh lửa ở buji của máy số 2 và 3 cũng tương tự

Với hệ thống đánh lửa này, tuy đã có nhiều ưu điểm nhưng vẫn còn tồn tại dây cao áp từ bobin đôi đến các buji Do đó vẫn còn tổn thất năng lượng trên dây cao áp

b Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn

B+

B+

B+

E C U

T1

T2

T3

2 3

1 G Ne

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn [3]

G – cảm biến vị trí trục khuỷu; Ne – cảm biến tốc độ động cơ;

T1, T2, T3 – các transistor;

1 – các cuộn đánh lửa; 2 – đến buji

Với hệ thống đánh lửa sử dụng bobin đơn, mỗi bobin dùng cho một buji IC đánh lửa, bobin và buji được tích hợp vào một kết cấu gọn nhẹ, không còn dây cao

áp Điều này làm hạn chế rất nhiều năng lượng mất mát, tránh làm nhiễu sóng vô tuyến và làm giảm tần số hoạt động của bobin nên hệ thống này được sử dụng rất nhiều trên những động cơ hiện đại trong thời gian gần đây

1.4 Góc đánh lửa sớm và điều chỉnh góc đánh lửa sớm

p: Áp suất trên đường ống nạp

twt: Nhiệt độ nước làm mát động cơ

tmt: Nhiệt độ môi trường

n: Số vòng quay của động cơ

No: chỉ số octan của xăng

Ở các đời xe cũ, góc đánh lửa sớm chỉ điều khiển theo hai thông số: tốc độ và tải của động cơ Tuy nhiên hệ thống đánh lửa ở một số xe có trang bị thêm van nhiệt

và sử dụng bộ phận đánh lửa sớm theo hai chế độ nhiệt độ Trên các xe đời mới, góc đánh lửa sớm được điều khiển tối ưu theo chương trình phụ thuộc vào các thông số nêu trên

Góc đánh lửa sớm thực tế khi động cơ hoạt động được xác định bằng công thức:

θcb: Góc đánh lửa sớm cơ bản.

θhc: Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh

Hình 1.11 Góc đánh lửa thực tế [3]

Khi số vòng quay của động cơ tăng: thời gian làm việc của chu trình bị rút ngắn, do đó góc đánh lửa sớm cần phải tăng lên Nếu thời gian cháy của nhiên liệu không đổi thì θs phải tăng tuyến tính theo n, nhưng do n tăng làm tăng áp suất và nhiệt độ trong xi lanh (do giảm lọt khí và thời gian truyền nhiệt), tăng chuyển động lốc xoáy của hỗn hợp Vì thế tốc độ cháy tăng lên và thời gian cháy tương ứng giảm

đi nên ở số vòng quay cao θs tăng theo qui luật phi tuyến

Sự thay đổi góc đánh lửa sớm phụ thuộc vào số vòng quay trong hầu hết các động cơ được thực hiện nhờ bộ điều chỉnh ly tâm

Hình 1.12 Quan hệ giữa góc đánh lửa sớm và số vòng quay trục khuỷu [3]

Tốc độ cháy của hỗn hợp phụ thuộc vào thành phần của nó và được xác định bằng hệ số dư lượng không khí α và được xác định theo biểu thức:

Hình 1.13 Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp đến góc đánh lửa sớm[3]

Sự tăng tỉ số nén làm tăng nhiệt độ và áp suất ở cuối kì nén, do đó làm tăng tốc

độ cháy của hỗn hợp Vì thế sự tăng tỉ số nén làm giảm góc đánh lửa sớm

- Sự thay đổi góc đánh lửa sớm theo mức tải động cơ

Mức tải của động cơ cũng ảnh hưởng lớn đến góc đánh lửa sớm khi mở bướm

ga lớn, lượng hỗn hợp đi vào xi lanh nhiều hơn làm tăng áp suất và nhiệt độ khí nén, đồng thời còn làm giảm % khí sót, dẫn đến tăng tốc độ cháy Vì thế, khi tăng tải trong của động cơ thì θs giảm xuống và ngược lại

Hình 1.14 Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm đến sự thay đổi áp suất

trong xy lanh động cơ [4]

θ- góc quay trục khuỷu ;θ i – góc cháy trễ;θ s - góc đánh lửa sớm ;

c’- thời điểm đánh lửa; c 1 - thời điểm nhiên liệu bốc cháy

Hình 1.15 Quan hệ giữa góc đánh lửa sớm và tải trọng

ở các số vòng quay khác nhau [3]

Nếu buji đánh lửa quá muộn thì quá trình cháy sẽ kéo dài trên hành trình giãn

nở vì nhiên liệu bốc cháy trong điều kiện không gian công tác của xy lanh tăng và

tác dụng của vận động rối yếu dần Tốc độ tăng áp suất trung bình wtb và áp suất cháy cực đại pz có trị số nhỏ Buji đánh lửa quá sớm làm cho quá trình cháy diễn ra trong piston đang đi lên ĐCT làm tốn công nén, đồng thời áp suất lớn nhất cũng nhỏ.

1.4.2.1 Chế độ khởi động

Góc đánh lửa sớm được đặt ở một giá trị nhất định, không thay đổi trong suốt quá trình khởi động Gía trị của góc đánh lửa sớm phụ thuộc vào back-up IC trong ECU đã lưu trữ các số liệu về góc đánh lửa

Hình 1.16 Điều khiển đánh lửa ở chế độ khởi động [3]

G – Cảm biến vị trí trục khuỷu; NE – Cảm biến tốc độ động cơ;

1 – Back – up; 2 – Bộ

Thông thường, góc đánh lửa sớm được chọn nhỏ hơn 10o Với góc đánh lửa này, động cơ được khởi động dễ dàng ngay cả khi nguội, đồng thời tránh sự nổ dội Việc hiệu chỉnh theo nhiệt độ góc đánh lửa sớm khi khởi động không cần thiết vì thời gian khởi động rất ngắn.

Khi có tín hiệu khởi động, mạch chuyển đổi trạng thái sẽ nối đường IGT sang vị trí ST Khi đó xung IGT được điều khiển bởi back – up IC thông qua hai tín hiệu G

và NE Nếu động cơ đã nổ, đường IGT sẽ được nối sang vị trí After ST và việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm sẽ được thực hiện bởi ECU

- Hiệu chỉnh theo nhiệt độ nước làm mát động cơ

- Hiệu chỉnh theo sự ổn định của động cơ trong chế độ cầm chừng

- Hiệu chỉnh theo sự kích nổ

- Hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp

- Hiệu chỉnh theo các điều kiện khác

Tùy loại động cơ mà một số chức năng hiệu chỉnh của ECU có hoặc không Ví

dụ chức năng hiệu chỉnh góc đánh lửa theo sự kích nổ, theo sự trượt của xe cũng chỉ

có ở các loại xe sang

Để ngăn ngừa các trường hợp xấu ảnh hưởng đến hoạt động và tuổi thọ của động cơ do đánh lửa quá sớm hoặc quá trễ, ECU chỉ thực hiện việc chỉnh góc đánh lửa sớm (bao gồm θcb + θhc) trong giới hạn từ 10o đến 45o trước điểm chết trên

Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ Tùy thuộc vào nhiệt độ của 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 -20 đến 60oC thì góc đánh lửa được hiệu chỉnh sớm hơn từ 0 ÷ 15o Nếu nhiệt độ động cơ nhỏ hơn -20oC thì góc đánh lửa sớm cũng chỉ được cộng thêm 15o 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 hiệu suất động cơ

Khi nhiệt độ động cơ nằm trong khoảng 60o ÷ 100o, ECU không thực hiện sự hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ

Hình 1.17 Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ [3]

↑ - tăng; ↓ - giảm

Trong trường hợp động cơ quá nóng (>110o) sẽ dễ gây ra hiện tượng kích nổ và tăng hàm lượng NOx trong khí thải, vì vậy ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa xuống một góc tối đa là 5o

- Hiệu chỉnh phản hổi tỉ lệ khí – nhiên liệu

Trong quá trình phản hồi tỉ lệ khí – nhiên liệu, tốc độ động cơ thay đổi theo sự tăng hay giảm lượng phun nhiên liệu Động cơ đặc biệt nhạy cảm với những thay đổi tỷ lệ khí – nhiên liệu khi nó chạy không tải, nên để chế độ không tải ổn định ECU động cơ sẽ làm sớm thời điểm đánh lửa để phù hợp với tỷ lệ khí – nhiên liệu Góc thời điểm đánh lửa được làm sớm lên tối đa khoảng 5o bởi hiệu chỉnh này.Các tín hiệu liên quan đến hiệu chỉnh này:

+ Cảm biến oxy

+ Vị trí bướm ga

+ Tốc độ xe

- Hiệu chỉnh tránh kích nổ

Để nhận biết và tránh được sự kích nổ trên các xi lanh động cơ, trên động cơ được trang bị cảm biến kích nổ, cảm biến này ghi nhận lại sự kích nổ thông qua sự rung động cơ sau đó chuyển thành các xung tín hiệu dưới dạng tín hiệu điện và chuyển đến ECU của động cơ

Khi động cơ hoạt động bình thường thì các xung tín hiệu dao động rất nhỏ, khi xảy ra hiện tượng kích nổ các xung này sẽ dao động với biên độ lớn và truyền tới ECU của động cơ, ECU sẽ hiệu chỉnh và giảm góc đánh lửa sớm

Qúa trình kiểm soát kích nổ được thực hiện theo một chu trình kín, hiện tượng kích nổ chỉ xảy ra ở một vài xi lanh Vì vậy dựa vào thời điểm kích nổ và vị trí trục khuỷu mà ECU nhận biết được xi lanh nào đã cháy và xảy ra hiện tượng kích nổ Việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm cho quá trình kích nổ chỉ được thực hiện ở xi lanh này để ít ảnh hưởng đến công suất động cơ Việc giảm góc đánh lửa sớm được thực hiện từng góc nhỏ theo chu kì của từng xi lanh cho đến khi hiện tượng kích nổ chấm dứt thì ECU từng bước tăng dần góc đánh lửa sớm Nếu không còn hiện tượng kích nổ thì góc đánh lửa sớm trở về tối ưu

1.4.2.3 Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo sự ổn định của động cơ ở chế độ cầm

Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tín hiệu từ công tắc cánh 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 giảm góc đánh lửa sớm và ngược lại Góc hiệu chỉnh tối đa trong trường hợp này là ± 5o Khi tốc độ tăng cao, ECU sẽ không hiệu chỉnh Trên một số loại động cơ, việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm này phụ thuộc vào điều kiện sử dụng máy lạnh hoặc chỉ hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm khi tốc độ cầm chừng bị giảm xuống dưới mức quy định

1.5 Cấu tạo buji

Hình 1.19 Cấu tạo và lắp đặt buji [3]

a – Cấu tạo; b – Lắp đặt; 1 – Điện cực bên; 2 – Điện cực giữa;

3 – Đệm làm kín; 4 – Đệm đồng; 5 – Vỏ thép; 6 – Sứ cách điện;

7 – Chất làm kín dẫn điện; 8 – Thanh dẫn điện; 9 – Côn nhiệt

Hình 1.20 Cấu tạo của buji đánh lửa [3]

a – Đai ốc tiếp xúc loại dài; b – Loại ngắn; 1- Điện cực bên;

2 – Vòng làm kín; 3,5 – Đệm làm kín và dẫn nhiệt; 4 – Thân;

6 – Sứ cách điện; 7 – Đệm tiếp xúc; 8 – Đai ốc kẹp dây

Cấu tạo của buji gồm: Sứ cách điện trong có lắp thanh kim loại, làm điện cực giữa buji

Trên hình 1.19, cả khối chi tiết được đặt trong vỏ thép là thân của buji Trên có mặt vát sáu cạnh và phần dưới có phần ren để lắp buji vào xi lanh động cơ

Trên vỏ thép có hàn điện cực bên Giữa vỏ và phần sứ có đệm đồng vừa để làm kín vừa để truyền nhiệt Ngoài ra phía trên còn có chất làm kín đặc biệt Phần vỏ có thể có kết cấu tháo lắp được hay không tháo lắp được

Vòng đệm có dạng đặc biệt để đảm bảo tốt độ kín lắp ghép giữa buji và nắp xi lanh

Khe hở giữa các điện cực của buji thường nằm trong giới hạn 0,6 ÷ 0,7 mm đối với hệ thống đánh lửa thường và 1,0 ÷ 1,2 mm đối với hệ thống đánh lửa 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

PHẦN II: TÍNH VÀ VẼ ĐẶC TÍNH DÒNG ĐIỆN QUA CUỘN SƠ CẤP2.1 Các thông số chủ yếu của hệ thống đánh lửa

2.1.1 Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U 2m

Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m là hiệu điện thế cực đại đo được ở hai đầu cuộn dây thứ cấp khi tách dây cao áp ra khỏi buji Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m phải đủ lớn để có khả năng tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của buji, đặc biệt

là lúc khởi động

2.1.2 Hiệu điện thế đánh lửa U đl

Hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó quá trình đánh lửa xảy ra, được gọi là hiệu điện thế đánh lửa Uđl Hiệu điện thế đánh lửa là hàm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tuân theo định luật Pason

.

K – hằng số phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp hòa khí

Ở chế độ khởi động lạnh, hiệu điện thế đánh lửa Uđl tăng khoảng 20 đến 30% do nhiệt độ điện cực buji thấp

Khi động cơ tăng tốc, thoạt tiên Uđl tăng, do áp suất nén tăng, nhưng sau đó Uđl giảm từ từ do nhiệt độ điện cực buji tăng và áp suất nén giảm do quá trình nạp xấu đi

Hiệu điện thế đánh lửa có giá trị cực đại ở chế độ khởi động và tăng tốc, có giá trị cực tiểu ở chế độ ổn định khi công suất cực đại

Trong quá trình vận hành xe mới, sau 2000km đầu tiên, Uđl tăng 20% do điện cực buji bị mài mòn Sau đó Uđl tiếp tục tăng, do khe hở buji tăng Vì vậy để giảm

Uđl phải hiệu chỉnh lại khe hở buji sau mỗi 10000km