Khảo sát HTĐL động cơ Hyundai Tucson G2.0 lấp trên xe Hyundai 2010

- Thấy được tầm quan trọng trong việc thay thế hệ thống đánh lửa điều khiên tiếpđiêm cơ khí bằng hệ thống đánh lửa điều khiến bằng điện tử trên các loại xe đời mớihiện nay.Tìm hiếu và nắ

Hưng yên, ngày tháng năm 2013 Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Hưng yên, ngày tháng năm 2013 Giáo viên phản biện

1.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống đánh lửa 7

1.2.1.1 Nhiệm vụ 7

1.2.1.2 Yêu cầu 8

1.2.1.3 Phân loại 8

1.2.2 Lý thuyết chung về hệ thống đánh lửa 9

1.2.2.1 Giai đoạn tăng dòng sơ cấp khi KK’ đóng 10

1.2.1.2 Giai đoạn gắt dòng sơ cấp 13

1.2.1.3 Giai đoạn phóng điện cực bugi 15

1.2.3.Các thông số cơ bản của hệ thống đánh lửa 17

1.2.3.1 Hiệu điện thế thức cấp cực đại 17

1.2.3.2 Hiệu điện thế đánh lửa uđl 17

1.2.3.3 Góc đánh lửa sớm θđl 17

1.2.3.4 Hệ số dự trữ Kdt 18

1.2.3.5 Năng lượng dự trữ wdt 19

1.2.3.6 Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp 19

1.2.3.7 Tần số và chu kỳ đánh lửa 20

1.2.3.8 Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện 20

1.2.4 Giới thiệu sơ lược về hệ thống đánh lửa 21

1.2.4.1 Hệ thống đánh lửa thường 21

1.2.4.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn 22

1.2.4.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có vít điều khiển 24

1.2.4.4 Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp 25

1.2.4.5 Hệ thống đánh lửa điều khiển theo chương trình 34

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE HYUNDAI TUCSON

2010 40

2.1 Sơ đồ hệ thống 40

2.2 Cấu tạo của cá bộ phận trong hệ thống đánh lửa 42

2.2.1 Bobine 42

2.2.2 IC đánh lửa 43

2.2.3 Bugi 45

2.2.4 Các cảm biến, bộ tạo tín hiệu 47

2.2.4.1 Cảm biến vị trí trục cam( bộ tạo tín hiệu G) 47

2.2.4.2 Bộ tạo tín hiệu trục khuỷu ( bộ tạo tín hiệu NE) 48

2.2.4.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 49

2.2.4.4 Cảm biến áp suất đường ống nạp( cảm biến chân không) 50

2.2.4.5 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 52

2.2.4.6 Cảm biến oxy( cảm biến O2) 53

2.2.4.7 Cảm biến lưu lượng khí nạp 55

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH THÁO LẮP HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE HYUNDAI TUCSON 2010 60

3.1 QUY TRÌNH THÁO LẮP HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TUCSON 2010 60

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH KIỂM TRA, SỬA CHỮA CÁC BỘ PHẬN HƯ HỎNG TRONG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE HYUNDAI TUCSON 2010 65

4.1.CÁC HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ 65

4.2 CÁC MÃ HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP 66

4.3 CHUẨN ĐOÁN VÀ KHẮC PHỤC HƯ HỎNG BẰNG ĐÈN CHECK 66

4.4 CHUẨN ĐOÁN VÀ KHẮC PHỤC HƯ HỎNG BẰNG THIẾT BỊ CHUẨN ĐOÁN 68

1 P0335- Mạch cảm biến vị trí trục khuỷu”A” 68

2 P0339- Mạch cảm biến vị trí trục khuỷu”A” chập chờn 71

3 P0340- Mạch”A” của cảm biến vị trí trục cam( thân máy 1 hay cảm biến đơn) .74 4 P0351- Mạch”A” của cuộn đánh lửa sơ cấp/ thứ cấp 78

5 P0352- Mạch”B” của cuộn đánh lửa sơ cấp/ thứ cấp 82

6 P0353- Mạch”C” của cuộn đánh lửa sơ cấp/ thứ cấp 86

tính năng 101

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

LỜI NÓI ĐẦU

Như chúng ta đã biết, cùng với sự phát triên mạnh mẽ của ngành điện tử thì ngành động cơ ôtô cũng có những sự vươn lên mạnh mẽ Hàng loạt các linh kiện bán dẫn, thiết bị điện tử được trang bị trên động cơ ôtô nhằm mục đích giúp tăng công suất động cơ, giảm được suất tiêu hao nhiên liệu và đặc biệt là ô nhiễm môi trường do khí thải tạo ra là nhỏ nhất Và hàng loạt các ưu điểm khác mà động cơ đốt trong hiện đại

đã đem lại cho công nghệ chế tạo ôtô hiện nay

Việc khảo sát cụ thể hệ thống đánh lửa khiển điện tử giúp em có một cái nhìn cụ thểhon, sâu sắc hơn về vấn đề này Đây cũng là lý do mà đã khiến em chọn đề tài này làm

đề tài tốt nghiệp với mong muốn góp phần nghiên cứu sâu hơn về hệ thống đánh lửa trên động cơ xăng nói chung , đi sau hơn để nghiên cứu hệ thống đánh lửa xe Hyundai Tucson 2010 nói riêng,để từ đó có thể đưa ra được các giải pháp về các vấn đề hư hỏng thường gặp ở hệ thống đánh lửa động cơ này

Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo còn ít

và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô giáo trong bộ môn chỉ bảo để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Qua đây cho em kính gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong trường

mà đặc biệt là các thầy cô giáo trong Khoa Cơ Khí Động Lực,đã tận tình dạy bảo em trong suốt năm năm học vừa qua

Em xin cảm ơn thầy giáo “Vũ Đình Nam” đã nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ em

hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất

Hưng Yên, ngày tháng năm 2013

Vũ Đình Nam

- Thấy được tầm quan trọng trong việc thay thế hệ thống đánh lửa điều khiên tiếpđiêm cơ khí bằng hệ thống đánh lửa điều khiến bằng điện tử trên các loại xe đời mớihiện nay.

Tìm hiếu và nắm vững nguyên lý hoạt động của các cảm biến sử dụng trong hệ thốngđánh lửa trên xe Hyundai Tucson G2.0 2010

- Có thể chẩn đoán một cách chính xác và nhanh chóng các hư hỏng trong hệ thốngđánh lửa của động cơ xe Hyundai Tucson G 2.0 2010 nói riêng và các động cơ hiệnđại tương đương nói chung

1.1.2 Ý nghĩa

- Giúp cho sinh viên tổng hợp các kiến thức đã học một cách lôgic nhất

- Giúp cho sinh viên tiếp cận thực tế với các động cơ đời mới

- Hiêu rõ vai trò quan trọng của hệ thống đánh lửa điều khiên bằng điện tử so vớicác hệ thống đánh lửa đời cũ

- Nắm vũng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa trên động cơTucson G2.0 2010 và từ đó làm tiền đề đế nghiên cứu các hệ thống đánh lửa của cácđộng cơ khác

- Giúp sinh viên tự tin hơn lúc mới ra trường chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế vềcác hệ thống đánh lửa điện tử của các động cơ đời mới

1.2 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA.

1.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống đánh lửa.

1.2.1.1 Nhiệm vụ

- Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến dòng điện một chiều thế hiệu thấp(6V,12V, hay 24V) hoặc các xung điện xoay chiều thế hiệu thấp (trong hệ thốngđánh lửa bằng Manhêtô và Vôlăng manhêtic) thành các xung điện cao thế(12000÷40000V) đủ đế tạo nên tia lửa ( phóng qua khe hở Bugi) đốt cháy hổnhợp làm việc trong các xilanh của động cơ vào những thời điểm thích hợp vàtương ứng với trình tự xilanh và chế độ làm việc của động cơ

- Trong một số trường hợp thì hệ thống đánh lửa còn dùng để hổ trợ khởi

động, tạo điều kiện động cơ khởi động được dễ dàng ở nhiệt độ thấp.

1.2.1.2 Yêu cầu.

Một hệ thống đánh lửa tốt phải thoả mãn các yêu cầu sau:

-Hệ thống đánh lửa phải sinh ra dòng thứ cấp đủ lớn đế phóng điện qua khe hởBugi trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ

- Tia lửa trên Bugi phải đủ năng lượng và thời gian phóng để sự cháy bắt đầu

- Góc đánh lửa sớm phải đúng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ

-Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độcao và độ rung xóc lớn

- Sự mài mòn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép

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

- Kết cấu đơn giản, bảo dường sửa chừa dễ dàng, giá thành rẻ

1.2.1.3.Phân loại.

Ngày nay, hệ thống đánh lửa được trang bị trên ôtô có rất nhiều loại khác nhau Dựa vào cấu tạo, hoạt động, phương pháp điều khiển, người ta phân loại hệ thốngđánh lửa theo các cách phân loại sau:

* Phân loại theo đặc điếm cấu tạo:

+ Hệ thống đánh lửa thường

+ Hệ thống đánh lửa bán dẫn

- Loại có tiếp điếm

- Loại không có tiếp điểm

+ Hệ thống đánh lửa Manhêto

+ Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng chương trình

*Phân loại theo phương pháp tích luỹ năng lượng

+ Hệ thống đánh lửa điện cảm (TI - transistor ignition system)

+ Hệ thống đánh lửa điện dung (CDI- capacitor discharged ignition system)

* Phân loại theo phương pháp điều khiển bằng cảm biến

+ Hệ thống đánh lửa sử dụng tiếp điếm (breaker)

+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ (electromaagnetic sensor) gồm hai loại: loại nam châm đứng yên và loại nam châm quay

+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến Hall

+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến quang

+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến từ trở

( ESA- electronic spark advance).

Theo phân loại ta có các hệ thống đánh lửa như trên, để hiểu rõ hơn về các hệ thống đánh lửa sau đây em phân tích một số hệ thống đánh lửa

1.2.2 Lý thuyết chung về hệ thống đánh lửa trên ô tô.

Hệ thống đánh lửa sau khi có nhiệm vụ biến đổi dòng điện một chiều thế hiệuthấp (hoặc xoay chiều với xung điện thấp) thành dòng điện với thế hiệu cao có nănglượng đủ lớn thì sẽ sinh ra tia lửa để phóng qua khe hở giữa hai điện cực của bugi đốtcháy hồn hợp nhiên liệu.Qua nghiên cứu người ta xác định tia lửa này có hai phần rõrệt:

Phần điện dung: Tia lửa có màu xanh, xảy ra ở thời điểm đầu khi đánh lửa, nhiệt

độ khoảng 1000°c, cường độ dòng điện rất lớn (từ 500÷1200 A) thời gian xuất hiệnngắn < 106 s, tần số cao 106 ÷107 hz, có tiếng nổ lách tách và gây ra nhiễu xạ vô tuyến.Tia lửa này xuất hiện làm điện thế u2 trên cuộn thứ cấp giảm nhanh còn khoảng 1500

÷2000v Tia lửa này có tác dụng đốt cháy nhiên liệu trong buồng cháy động cơ

-Năng lượng của phần điện dung:

2

.2

dl c

C U

W 

[W.s] (1.1)

Trong đó: C - Điện dung thứ cấp của biến áp đánh lửa

Uđl - Điện thế đủ lớn đề tạo tia lửa phóng qua giữa hai điện cực bugi

Phần điện cảm: Là phần "đuôi lửa" do mạch điện có thành phần điện cảm của cuộndây sinh ra Tia lửa điện cảm có màu vàng hoặc tím nhạt, cường độ dòng điện nhỏkhoảng 80÷100 mA nguyên nhân do sự tụt áp của u2 ở giai đoạn trước đó

Tia lửa điện cảm có tác dụng làm động cơ khởi động tốt hon khi động cơ còn nguội

Do nhiên liệu lúc này khó bay hơi, tia lửa này có tác dụng làm nhiên liệu bay hơi hết

và đốt cháy kiệt nhiên liệu

-Năng lượng của tia lửa điện cảm:

2 ln

2

g l

L I

W 

[W.s] (1.2)

Trong đó: L: Điện cảm của mạch điện

Ing: Cường độ dòng điện sơ cấp khi bị ngắt

Để tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của Bugi, quá trình đánh lửa được chialàm ba giai đoạn: Quá trình tăng trưởng của dòng sơ cấp hay còn gọi là quá trình tíchluỹ năng lượng, quá trình ngắt dòng sơ cấp và quá trình xuất hiện tia lửa điện ở cựcBugi

1.2.2.1 Giai đoạn tăng dòng sơ cấp khi KK’ đóng.

Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa.

Trong sơ đồ trên gồm có:

Rf : Điện trở phụ

R1 :Điện trở cuộn sơ cấp

L1, L2: Độ tự cảm của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp

T: Transistor công suất được điều khiển nhờ tín hiệu từ cảm biến hoặc vít lửa Ta cóthể chuyền sơ đồ mạch điện sơ cấp thành sơ đồ tương đương như sau

Hình 1-2 Sơ đồ tương đương mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa

tăng tức thời mà tăng dần trong một khoảng thời gian nào đó Trong giai đoạn gia tăngdòng sơ cấp ta có thể viết phương trình sau:

1 1. 1

ng L

U  e  i R

(1.3)Trong đó: Ung: hiệu của nguồn điện (ắc quy hoặc máy phát) [V].

℮L1: SĐĐ tự cảm trong cuộn sơ cấp [V].

R1: Điện trở thuần của mạch sơ cấp [Q].

1

1

t ng

Hằng số thời gian của mạch sơ cấp

Biếu thức (1.5) cho thấy: Dòng sơ cấp tăng theo quy luật đường tiệm cận

1 1

ngU di

dt  L (1.6)Khi t=0 (tiếp điểm vừa đóng lại) thì i1 = 0 và Khi t= 0 (tiếp điểm đóng rất lâu) thì:

1 1

Giá trị nhỏ nhất của tốc độ tăng dòng sơ cấp d d i 1

t được xác định bởi thời điểm mở

Trong quá trình làm việc của hệ thống đánh lửa, tốc độ này không bao giờ giảm đến không Vì thời gian tiếp điểm đóng ngắn nên dòng sơ cấp không kịp đạt giá trị ổn định.Giá trị cực đại mà dòng sơ cấp có thể đạt được (ilmax) phụ thuộc vào điện trở mạch sơ cấp và thời gian tiếp điểm ở trạng thái đóng Thay giá trị t= tđ vào phương trình(1.5),

ta xác định được:

1 1

Hình 1-3 Quá trình tăng dòng sơ cấp i 1

Đường (1) ứng với xe đời cũ có bobine độ tự cảm lớn, tốc độ tăng dòng sơ cấpchậm hơn so với bobine xe đời mới có độ tự cảm nhỏ đường (2) Chính vì điều nàylàm cho lửa yếu lúc xe có tốc độ cao Trên xe đời mới đã được khắc phục nhờ sử dụngbobine có độ tự cảm nhỏ

Trong đó: I1ng - Giá trị dòng sơ cấp khi tiếp điểm mở [A]

tđ - Thời gian tiếp điểm ở trạng thái đóng [s]

Biểu thức này có thê chứng minh với lập luận như sau: Trong 2 vòng quay của trục khuỷu, tức là trong thời gian (60/ne)x 2 giây, tiếp điểm phải đóng mở z lần để thực hiện đánh lửa Vậy trong thời gian 1 giây tiếp điểm cần phải đóng mở [Z/(120/ne)] hay f=(ncz/120));

Cuối cùng ta có:

1 1

- Giá trị dòng I1ng phụ thuộc các thông số của mạch sơ cấp (R1 và L1)

- I1ng giảm đi khi tăng số vòng quay và số xi lanh động cơ

I1ng tăng lên khi tăng thời gian đóng tiếp điềm tương đối, thời gian này được ấn định bởi dạng cam và việc điều chỉnh tiếp điểm Thường τd khônτg thể làm tăng quá 0,63 vìlúc đó cam sẽ rất nhọn, gây ra rung động và va đập cần tiếp điểm khi làm việc và mau mòn

Hình 1-4 Sơ đồ tương đương của hệ thống đánh lửa.

Rm: Điện trở mất mát

Rr: Điện trở rò qua điện cực bougie R,

Bỏ qua hiệu điện thế accu vì hiệu điện thế accu rất nhỏ so với sức điện động tự cảmxuất hiện trên dòng sơ cấp lúc transistor công suất ngắt, năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn sơ cấp của bobine được chuyển thành năng lượng điện trường trên tụ điện

C và C2 và một phần mất mát Để xác định hiệu điện thế thứ cấp cực đại u2m ta lập phương trình cân bằng lúc transistor công suất ngắt:

C2: Điện dung ký sinh của mạch thứ cấp

U1m, U2m: Hiệu điện thế sơ cấp, thứ cấp lúc transistor công suất ngắt

Q: Tổn thất dưới dạng nhiệt

U2m= kbb.Ulmkbb= Wi/W2: Hệ số biến áp của bobine

W1,W2: Số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp

2 2

cả hai mạch sơ cấp và thứ cấp (ή =0,75 0,85

Hình 1-5 Qui lu t bi n đôi dòng đi n s c p i ật biến đôi dòng điện sơ cấp i ến đôi dòng điện sơ cấp i ện sơ cấp i ơ cấp i ấp i 1 và hi u đi n th th c p U ện sơ cấp i ện sơ cấp i ến đôi dòng điện sơ cấp i ứ cấp U ấp i 2

Transistor công suất ngắt, cuộn sơ cấp sẽ sinh ra một sức điện động khoảng

100-300 V

1.2.2.3.Quá trình phóng điện ở điện cực bugi.

Khi thế hiệu U2 vừa đạt đến giá trị Uđ1, đủ để xuyên qua khe hở giữa các điện cực của bugi, thì ở đó sẽ xuất hiện tia lửa điện cao thế (hình 1-6) Khi xuất hiện tia lửa điện thì U2 giảm đột ngột trước khi kịp đạt giá trị cực đại

Hình 1-6 Sự thay đôi thế hiệu U 2 khi phóng tia lửa điện

a Thời gian tia lửa điện dung, b Thời gian tia lửa điện cảm

Kết quả của nhiều công trình nghiên cứu đã xác định được rằng: Tia lửa điện có haiphần rõ rệt: phần điện dung và phần điện cảm.

Phần điện dung xuất hiện trước, vào thời điểm đầu của quá trình phóng điện Đó là

sự phóng tĩnh điện do năng lượng của điện trường tích luỳ trong điện dung C1 và C2 của hệ thống đánh lửa, tia lửa điện dung có màu xanh lam và rất chói do nhiệt độ của

nó cao tới 10000°C Thế hiệu cao và dòng điện phóng rất lớn nên công suất tức thời của nó cũng khá lớn (có thể đạt đến hàng chục kW) Tuy nhiên, thời gian tồn tại tia lửanày rất ngắn (<1µs) nên năng lượng điện trường cũng không lớn lắm

Đặc trưng của phần tia lửa điện dung là có tiếng nổ lách tách, tần số dao động lớn tới (106 107) Hz, nên gây nhiễu xạ vô tuyến mạnh

Tia lửa điện dung làm điện thế U2 giảm đột ngột, chỉ còn khoảng 1500÷2000V Vì tia lửa xuất hiện trước khi U2 đạt giá trị cực đại, nên phần tia lửa điện dung chỉ tiêu tốnmột phần năng lượng của từ trường tích lũy trong biến áp đánh lửa là

2 1

W

2

d c

CU



(1.14)Trong đó:

2 1

2

W( )W

(1.15)Phần năng lượng còn lại được tiếp tục phóng qua khe hở bugi dưới dạng tia lửa điện cảm hay còn gọi là đuôi lửa Do U2 đã giảm nhiều nên dòng phóng lúc này cũng rất nhỏ, chỉ khoảng (80÷100)mA Tia lửa điện cảm có màu tím nhạt-vàng, kéo dài khoảng vài µs đến vài ms, phụ thuộc vào giá trị năng lượng điện cảm tích luỹ trong mạch sơ cấp:

1

2 1

W

2

ng L

L I



(1 16)Trong điều kiện thực tế, tia lửa có thể chỉ có phần điện dung hoặc điện cảm thuần túy hoặc hỗn hợp cả hai phần, tuỳ thuộc vào các thông số của hệ thống đánh lửa, và các điều kiện vật lý khi xuất hiện tia lửa Nói chung các xoáy khí hình thành trong buồng cháy ở số vòng quay cao của động cơ, cản trở việc tạo thành phần điện cảm của tia lửa

Đuôi lửa có tác dụng tốt khi khởi động động cơ nguội.Vì khi khởi động nhiên liệubốc hơi kém, khó cháy.Nên khi nhiên liệu đã bén lửa của phần điện dung, nó sẽ bốchơi và hoà trộn tiếp, đuôi lửa sau đó sẽ đốt cho nhiên liệu cháy hết

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 một hàm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tuân theo định luật Pashen.

P: Áp suất hỗn hợp hòa khí tại thời điểm đánh lửa [N/m2]

δ: Khoảng cách giữa các điện cực [m]

T: Nhiệt độ ớ điện cực bugi tại thời điểm đánh lửa [ °c]

K: Hằng số phụ thuộc vào thành phần hồn hợp hòa khí

Hình 1-7 Sự phụ thuộc của hiệu điện thế đánh lửa vào tốc độ và tải của

Góc đánh lửa sớm ảnh hưởng rất lớn đến công suất, tính kinh tế và độ ô nhiễm của khí thải động cơ Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc rất nhiều yếu tố:

tbđ- Nhiệt độ buồng cháy, p: Áp suất trên đường ống nạp

tw1: Nhiệt độ nước làm mát động cơ

n: Số vòng quay của động cơ

N0: Chi số ôctan của xăng

Ở các xe đời cũ, góc đánh lửa sớm chỉ được điều khiển theo hai thông số: Tốc độ ( bộsớm ly tâm) và tải( bộ sớm áp thấp) của động cơ Tuy nhiên, hệ thống đánh lửa ở một

số xe( TOYOTA, HONDA ), có trang bị thêm van nhiệt và sử dụng bộ phận đánh lửasớm theo hai chế độ nhiệt độ Trên các xe đời mới, góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng điện tử nên góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh theo các thống số nêu trên Trên hình 1.8 trình bày bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ trên xe đời mới

Hình 1-8 Bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ trên ô tô đời mới

1.2.3.4 Hệ số dự trữ K dt

Hệ số dự trữ là tỉ số giữa hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m và hiệu điện thế đánh lửa Uđl Mục đích cần có hệ số dự trữ để đảm bảo rằng hiệu điện thế đánh lửa luôn luôn đạt trong giới hạn yêu cầu

2m dt

dl

U K U



(1.19)

sơ cấp của bobine Đe đảm bảo tia lửa có đủ năng lượng đốt cháy hoàn toàn khí, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo được năng lượng đánh lửa trên cuộn sơ cấp của bobine ởmột giá trị xác định.

2 1

W

2

ng dl

L i



( 1.20)

Trong đó: wdt: Năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp

L1: Độ tự cảm của cuộn sơ cấp của bobine

Ing: Cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm transistor công suất ngắt

Ở chế độ khởi động lạnh, hiệu điện thế đánh lửa khoảng 20 đến 30% do nhiệt độcực bougine thấp

Khi động cơ tăng tốc, uđl tăng, do áp suất nén tăng, nhưng sau đó nhiệt độ giảm từ từ

do nhiệt độ điện cực bougine tăng và áp suất nén giám do quá trình nạp xấu đi

Hiệu điện thế đánh lửa 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

1.2.3.6 Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.

Trong đó: S: Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp

Δ U 2 : Độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp

Δ t : thời gian biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.

Tốc độ biến thiên của hiệu điên thế thứ cấp càng lớn thì tia lửa điện xuất hiện tại điện cực bougine càng nhanh, nhờ đó không bị rò rỉ qua muội than trên điện cực bugine, năng lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm

1.2.3.7 Tần số và chu kỳ đánh lửa .

Đổi với động cơ 4 kỳ, số tia lửa điện xảy ra trong một giây hay còn gọi là tần sổ đánh lửa, được xác định bởi công thức:

.120

n Z

f 

(Hz) (1 22)Đối với động cơ 2 kỳ:

.60

n Z

f 

(Hz) (1.23)Trong đó: f: Tần sổ đánh lửa

n: Số vòng quay của trục khuỷu động cơ (1/s)Z: Số xylanh động cơ

Chu kỳ đánh lửa T là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa

Tm:Thời gian vít hở hay transistor công suất ngắt

Tần số đánh lửa f tỉ lệ với số vòng quay của trục khuỷu động cơ và số xylanh Khi tăng số vòng quay của động cơ và số xylanh, tần số đánh lửa f tăng do đó chu

kỳ đánh lửa T giảm xuống Vì vậy, khi thiết kế cần chú ý đến hai thông số chu kỳ vàtần số đánh lửa để đảm bảo, ở vòng quay cao nhất của dộng cơ tia lửa vẫn mạnh

1.2.3.8 Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện.

Thông thường, tia lửa điện bao gồm hai thành phần là phần diện dung và phần điện cảm Năng lượng của tia lửa được tính theo công thức:

2

2.W

2

dl c

Wp: Năng lượng của tia lửa

điện cảm và điện dung hoặc chỉ có một thành phần.

Thời gian phóng điện giữa hai điện cực của bougine tùy thuộc vào loại hệ thống đánh lửa Tuy nhiên, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo năng lượng tia lửa đủ lớn và thời gian phóng điện đủ dài để đốt cháy được hòa khí ở mọi chế độ hoạt động của động cơ.1.2.4 Giới thiệu sơ lược về hệ thống đánh lửa.

Hệ thống đánh lửa của động cơ xăng có tác dụng là nguồn sinh ra tia lửa điện châm ngòi gây nổ hồn hợp khí- nhiên liệu Theo phân loại hệ thống đánh lửa như trên và đế hiểu rõ hơn về quá trình phát triển của hệ thống đánh lửa Sau đây em xin giới thiệu một số hệ thống đánh lửa tù- lúc mới ra đời của động cơ đốt trong cho đến nay, hệ thống đánh lửa ngay một hoàn thiện và đáp úng được yêu cầu đế đảm bảo cho động cơngày một hoàn thiện

1.2.4.1 Hệ thống đánh lửa thường.

a Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc.

- Sơ đồ cấu tạo: Hệ thống đánh lửa thường bao gồm:

Hình 1-9 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa

thường

1 Trục cam, 2.cần tiếp điềm, 3 Biến áp đánh lửa, 4.Bộ chia điện, 5.Bugi.

- Bình ắc quy: Là nguồn điện thường trực trên ôtô, cung cấp cho các nguồn phụ tải như máy khởi động, đền còi v.v Tích luỹ điện năng do máy phát điện nạp vào

- Khoá công tắc: Để nối hay ngắt dòng điện sơ cấp của hệ thống khi cần khởi động hay tắt máy

- Biến áp đánh lửa: Có hai cuộn dây; cuộn sơ cấp W1 có khoảng 250÷400 vòng, cuộn thứ cấp W2 có khoảng 19000÷26000 vòng

- Bộ chia điện: cắt và nổi dòng điện sơ cấp gây nên biến thiên từ thông trongBobine làm cho cuộn thứ cấp cảm ứng điện cao thế Bộ chia điện còn có công dụngchia dòng điện cao thế cho các Bugi vào đúng thời điểm Cam của bộ chia điện đượcdẫn động quay từ trục phân phối làm nhiệm vụ đóng mớ tiếp điêm KK’ tức là nối ngắtmạch sơ cấp của biến áp đánh lửa

- Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa thường.

-Khi KK’ đóng: Trong mạch sơ cấp xuất hiện dòng điện sơ cấp i1 Dòng này tạonên 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 i| và từ trường do nó tạo nên mất

Do đó trong cả hai cuộn dây sẽ xuất hiện các suất điện động tự cảm, tỷ lệ thuận vớitốc độ biến thiên của từ thông Do cuộn thứ cấp có số vòng dây lớn nên suất điện độngsinh ra trong nó cũng lớn, đạt giá trị khoảng 12000÷24000V Điện áp cao này truyền qua rô to của bộ chia điện và các dây dẫn cao áp đến bugi đánh lửa 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 bugi đốt cháy hồn họp làm việc trong xylanh

Khi KK’ mở, trong cuộn W1 cũng xuất hiện suất điện động tự cảm khoảng

200÷300V Tụ C 1 mắc song song với tiếp điểm với mục đích tích điện từ các tia lửa ở các tiếp điểm bảo vệ các tiếp điểm không bị cháy rổ Đồng thời tụ C1 sẽ phóng dòng điện ngược này về cuộn sơ cấp trong Bobine làm cho dòng sơ cấp triệt tiêu nhanh hơn

và như vậy sẽ làm cho hiệu điện thế thứ cấp tăng lên nhanh chóng

Hình 1-10 Nguyên lý ho t đ ng c a h th ng đánh l a bán d n ạt động của hệ thống đánh lửa bán dẫn ộng của hệ thống đánh lửa bán dẫn ủa hệ thống đánh lửa bán dẫn ện sơ cấp i ống đánh lửa bán dẫn ửa bán dẫn ẫn

1 B phát tín hi u phát ra tín hi u đánh l a ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ửa

2 B đánh l a (IC đánh l a) nh n tín hi u đánh l a và l p t c cho ch y ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ửa ửa ận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ửa ận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy ức cho chạy ạy dòng s c p ơ cấp ấp

3 Cuôn đánh l a, v i dòng s c p b ng t đ t ng t, sinh ra dòng cao áp ửa ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ơ cấp ấp ị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa

4 B chia đi n sẽ phân ph i dòng cao áp t cu n th c p đ n các bugi ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi ừ cuộn thứ cấp đến các bugi ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ức cho chạy ấp ến các bugi

5 Bugi nh n dòng cao áp và đánh l a đ đ t ận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy ửa ể đốt ối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi cháy h n h p hòa khí Th i ỗn hợp hòa khí Thời ợp hòa khí Thời ời

đi m đánh l a s m để đốt ửa ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ượp hòa khí Thời c đi u khi n b i b đánh l a s m li t m và b ều khiển bởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ể đốt ởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ửa ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ấp ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa đánh l a s m chân không ửa ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp

- B đánh l a s m li tâm ộ đánh lửa sớm li tâm ửa sớm li tâm ớm li tâm

B đánh l a s m li tâm đi u khi n đánh l a s m theo t c đ c a đ ng c ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ửa ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ều khiển bởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ể đốt ửa ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ủa động cơ ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ơ cấp Thông thười ng, v trí các “qu văng” c a b đánh l a s m li tâm đị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ủa động cơ ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ửa ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ượp hòa khí Thời c xác

đ nh b ng lò xo c a nó Khi t c đ c a tr c b chia đi n tăng lên cùng v i ị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ủa động cơ ối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ủa động cơ ục bộ chia điện tăng lên cùng với ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp

t c đ c a đ ng c , l c ly tâm vối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ủa động cơ ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ơ cấp ực ly tâm vượt quá lực của lò xo, cho phép các quả ượp hòa khí Thời t quá l c c a lò xo, cho phép các qu ực ly tâm vượt quá lực của lò xo, cho phép các quả ủa động cơ ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác văng tách xa ra K t qu là v trí c a rotor tín hi u d ch chuy n vến các bugi ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ủa động cơ ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ể đốt ượp hòa khí Thời t quá

m t góc đã đ nh và cho đánh l a s m.ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ửa ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp

Hình 1.11 B đánh l a s m li tâm ộng của hệ thống đánh lửa bán dẫn ửa bán dẫn ớm li tâm

- B đánh l a s m chân không ộ đánh lửa sớm li tâm ửa sớm li tâm ớm li tâm

B đánh l a s m chân không đi u khi n đánh l a s m theo t i tr ng c a đ ng ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ửa ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ều khiển bởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ể đốt ửa ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ọng của động ủa động cơ ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa

c Màng đơ cấp ượp hòa khí Thời c liên k t v i t m ng t thông qua thanh đ y Bu ng màng đến các bugi ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ấp ắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ẩy Buồng màng được nối ồng màng được nối ượp hòa khí Thời c n iối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi thông v i c a trới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ửa ưới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ủa động cơ c c a đười ng ng n p Khi bối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi ạy ưới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp m ga hé m , áp su t chân khôngởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ấp

t c a trừ cuộn thứ cấp đến các bugi ửa ưới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp c sẽ hút màng đ làm quay t m ng t K t qu là b phát tín hi u d ch ể đốt ấp ắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ến các bugi ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp chuy n, và gây ra đánh l a s m ể đốt ửa ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp

Hình 1.12 B đánh l a s m chân không ộng của hệ thống đánh lửa bán dẫn ửa bán dẫn ớm li tâm

Vậy nên ngày nay hầu hết các ô tô đều được trang bị hệ thống đánh lửa bán dẫn vì loại này còn có ưu điếm là tạo được tia lửa mạnh ở điện cực bougie, đáp ứng tốt các chế độ làm việc của động cơ, tuối thọ cao Quá trình phát triến hệ thống đánh lửa điện tử cũng được chế tạo, cải tiến với nhiều loại khác nhau, song có thế chia thành hailoại chính sau:

-Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp, gồm có: Hệ thống đánh lửa bándẫn có vít điều khiển và hệ thống đánh lửa bán dẫn không có vít điều khiển

Hệ thống đánh lửa điều khiển bàng kỹ thuật số hay còn được gọi là hệ thống đánh lửa

theo chương trình

1.2.4.3 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có vít điều khiển

Hệ thống đánh lửa bán dẫn có vít điều khiển hiện nay rất ít được sản xuất Tuy nhiên, ở Việt Nam vẫn còn nhiều loại xe cũ trước kia có trang bị hệ thống này.Với hệ thống này vít lửa có nhiệm vụ đóng ngắt dòng tạo tín hiệu đóng mở transistor

Hình 1.13 Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có vít điều khiển Nguyên lý làm việc của sơ đồ như sau:

Khi cam không đội, tiếp điểm K đóng, sẽ xuất hiện dòng điện qua cực gốc của transistor theo mạch sau: (+) accu → SW → Rf → Wt → cực E → cực B → Rb → K →(-) accu Khi transistor dẫn dòng qua cuộn sơ cấp đi theo mạch: (+) accu → SW→ Rf →

Wt → cực E → cực C → mass ((-) accu)

Khi cam đội , tiếp điểm K mở, khi đó không có dòng qua không làm cho transistor nên không có dòng điện, dòng điện ở cuộn sơ cấp mất đột ngột sinh một suất điện động ở cuộn thứ cấp tạo ra tia lửa điện ở buogie

1.2.4.4 Hệ thống đánh lửa bán đẫn điều khiển trực tiếp.

Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp có thể điều khiến đánh lửa bằng vítđiều khiển hoặc dùng một cảm biến để điều khiển (Cảm biến điện từ, cảm biến Quang,cảm biến Hall) Để hiểu rõ hơn về hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp sauđây em giới thiệu về các hệ thống đánh lửa nêu trên

- Cấu tạo, hoạt động của từng loại cảm biến:

+ Cảm biến điện từ:

Có hai loại:

- Loại nam châm đứng yên:

Hình 1-14 Cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên

Cảm biến được đặt trong delco bao gồm một rotor có số răng cảm biến tương ứng với số xy lanh động cơ, một cuộn dây quấn quanh một lõi sắt từ cạnh một thanh nam châm vĩnh cữu Cuộn dây và lõi sắt được đặt đối diện với các răng cảm biến rotor và được cố định trên vỏ delco Khi rotor quay, các răng cảm biến sẽ lần lượt tiến lại gần

và lùi ra xa cuộn dây Khi rotor ở vị trí như hình 14a, điện áp trên cuộn dây cảm biến bằng 0 Khi răng cảm biến của rotor tiến lại gần cực từ của lõi thép, khe hở giữa rotor

và lõi thép giảm dần và từ trường mạnh dần lên Sự biến thiên của từ thông xuyên qua cuộn dây

Khi răng cảm biến của rotor đối diện với lõi thép, độ biến thiên của từ trường bằng 0

và sức điện động trong cuộn cảm biến nhanh chóng giảm về 0 (hình 14c)

Khi rotor đi xa ra lõi thép, từ thông qua lõi thép giảm dần và sức điện động xuất hiện trong cuộn dây cảm biến có chiều ngược lại (hình 14d) Hiệu điện thế sinh ra ở hai đầudây cuộn cảm biến phụ thuộc vào tốc độ của động cơ

Sự tạo từ trường của cuộn nam châm đứng yên

Hình 1-15 Vị trí tương đối của rôto và cuộn dây tín hiệu

Hình 1-16 Nguyên lý làm việc cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên

Hình 1-16 mô tả quá trình biến thông từ thiên từ thông lõi thép và xung điện áp ở hai đầu ra của cuộn dây cảm biến Ta cần chú ý rằng, xung điện này khá nhọn

Cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên có ưu điểm là rất bền, xung tín hiệu có dạng nhọn nên ít ảnh hưởng đến sự sai lệch về thời điểm đánh lửa Tuy nhiên, xung điện áp ra ở chế độ khởi động nhỏ, vì vậy ở đầu vào của Igniter phải sử dụng transistor

có độ nhạy cao và phải chống nhiễu cho dây tín hiệu

- Cảm biến điện từ loại nam châm quay:

Hình 1-17 Cảm biến điện từ loại nam chân quay cho loại động cơ 8 xylanh

1 Rôto nam châm ; 2 Lõi thép từ; 3 Cuộn dây cảm biến Nam châm được gắn trên rotor, còn cuộn dây cảm biến được quấn quanh một lõi thép và cố định trên vỏ delco Khi nam châm quay, từ trường xuyên qua cuộn dây biến

thiên tạo nên một sức điện động sinh ra trong cuộn dây Do từ trường qua cuộn dây đổidấu nên sức điện động sinh ra trong cuộn dây lớn.

 Hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến từ điện loại nam châm đứng yên

Hình 1-18 Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng điện từ (HONDA)

Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến điện từ được sử dụng phổ biến trên các loại xe ôtô vì nó có cấu tạo khá đơn giản, dễ chế tạo và ít hư hỏng

Khi cuộn dây cảm biến không có tín hiệu điện áp hoặc điện áp âm, transistor T1 ngắtnên T2 ngắt, T3 dẫn cho dòng qua cuộn sơ cấp về mass

Khi răng của rotor cảm biến tiến lại gần cuộn dây cảm biến, trên cuộn dây sẽ xuất hiệnmột sức điện động xoay chiều, nửa bán kỳ dương cùng với điện áp rơi trên điện trở R2

sẽ kích cho transistor T1 dẫn, T2 dẫn theo và T3 sẽ ngắt Dòng qua cuộn sơ cấp ở

bobine bị ngắt đột ngột tạo nên một sức điện động cảm ứng lên cuộn thứ cấp một điện

áp cao và được đưa đến bộ chia điện

+ Cảm biến quang:

Cảm biến quang gồm hai loại, chúng chỉ khác nhau ớ phần tử cảm biến quang

 Loại sử dụng một cặp Led-Photo Transistor

 Loại sử dụng một cặp Led-Photo diode

Hình 1-19 Nguyên lý làm việc của cảm biến quang

Phần tử cảm quang (Led-Lighting Emision Diode) và phần tử cảm quang (Photo Transistor hoặc photo diode) được đặt trong bộ chia điện Đĩa của cảm biến được gắn trên trục bộ chia điện, số rãnh tương ứng với xilanh của động cơ

 Hoạt động của cảm biến quang như sau:

Khi có ánh sáng chiếu vào giữa hai phần tử này thì nó sẽ trở nên dẫn điện và ngược lại khi không có ánh sáng đi qua nó sẽ không dẫn điện Độ dẫn điện của nó phụ thuộc vào cường độ ánh sáng và hiệu điện thế giữa hai đầu cực của phần tử cảm quang

Khi đĩa cảm biến quay, dòng ánh sáng phát ra từ LED sẽ bị ngắt quãng làm phần

tử cảm quang dẫn ngắt liên tục, tạo ra các xung vuông để dùng làm tín hiệu đánh lửa.Hình 1-19 là sơ đồ đánh lửa bán dẫn được điều khiển bằng cảm biến quang của hãng Motorola.Cảm biến quang được đặt trong bộ chia điện, gửi tín hiệu đánh lửa về cho bộ điều khiển đánh lửa Nguyên lí hoạt động của sơ đồ hệ thống đánh lửa này như sau:

Khi đĩa cảm biến quay đến vị trí đĩa chắn ánh sáng từ LED Dl sang photo

Transistor T1 làm T1, bị ngắt, làm cho các Transistor T2, T3, T4 ngẳt theo, còn T5 dẫn cho dòng điện qua cuộn sơ cấp sau đó đến vị trí masse Khi đĩa cảm biến cho dòng ánhsáng đi qua T1 sẽ ở trạng thái dẫn, đồng thời T2, T3, T4 cũng dẫn theo, T5 lúc này ở trạng thái đóng, làm cho dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột Do dòng sơ cấp bị ngắt đột ngộtnên trên cuộn thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế có giá trị 25÷35KV, hiệu điện thế này qua bộ chia điện đổ đến các bugi sinh ra tia lửa điện đế đốt cháy hỗn hợp khí - nhiên liêu theo đúng thứ làm viêc của các xilanh

Hình 1-20 Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quang

* ưu, nhược điếm của hệ thống đánh lửa bản dẫn không tiếp điềm so với hệ thống đánh lửa thường:

+ Ưu điểm:

- Có thể đồng hoá hệ thống đánh lửa chung cho các loại động cơ ôtô khác nhau

- Điện thế thứ cấp U2= 25÷50kV ở mọi chế độ làm việc của động cơ

- Neil là loại tiếp điểm điều khiên thì dòng điện qua tiếp điểm điều khiển khi ngắt mạch không quá 1 A, do đó tiếp điểm làm việc được bảo đảm, còn dòng điện sơ cấp I1ngắt có thể đạt đến 7÷25 A và hơn nữa

- Với hệ thống đánh lửa bán dẫn động cơ tăng tốc rất nhanh và điều hoà, không có sựngắt quãng trong làm việc

- Nhiên liệu được đốt cháy hết ở cả số vòng quay thấp và sổ vòng quay cao, do đó tiết kiệm nhiên liệu được 10%

- ít phải chăm sóc bảo dường

+ Nhược điểm:

-Giá thành còn khá cao vì sử dụng nhiều linh kiện bán dẫn

- Đôi khi sơ đồ phức tạp và suất tiêu hao năng lượng riêng cho hệ thống đánh lửa lớn(khoảng gấp đôi hệ thống đánh lửa thường)

Tuy còn những nhược điểm như vậy nhưng hệ thống đánh lửa bán dẫn vẫn được

ưa chuộng và ngày càng được phát triển rộng rãi, đặc biệt trong các loại xe đời mới hiện nay

Hình 1-21 Hi u ng hall ện sơ cấp i ứ cấp U

C m bi n Hall đả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ến các bugi ượp hòa khí Thời c đ t trong delco, g m m t rôto b ng thép có các cánh ch n ặt trong delco, gồm một rôto bằng thép có các cánh chắn ồng màng được nối ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp

và các c a s cách đ u nhau g n trên tr c c a delco S cánh ch n sẽ tửa ều khiển bởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ục bộ chia điện tăng lên cùng với ủa động cơ ối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi ắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ươ cấp ng ng ức cho chạy

v i s xylanh c a đ ng c Khi rotor quay, các cánh ch n sẽ l n lới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi ủa động cơ ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ơ cấp ắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ần lượt xen vào khe ượp hòa khí Thời t xen vào khe

h gi a nam châm và IC Hall (hình 1-21).ởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ữa nam châm và IC Hall (hình 1-21)

 Hiệu ứng Hall:

Mộ tấm bán dẫn loại P( hặc N) có kích thước như hình vẽ được đặt trong từ trường đều B sao cho vectô cường độ từ trường vuông góc với bề mặt của tấm bánđẫn ( hình 1-21) Khi cho dòng điện Iv đi qua tấm bán dẫn có chiều từ trái sang phải, các hạt điện tử đang dịch chuyển với vận tốc ⃗ v trong tấm bán đẫn sẽ bị tác

dụng bởi lực Lawrence ⃗ FL có chi u h ng t d i lên trên.ều khiển bởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ưới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ừ cuộn thứ cấp đến các bugi ưới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp

⃗ FL= q.B.⃗v

N u véct ến các bugi ơ cấp ⃗ B vuông góc v i vec t ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ơ cấp ⃗ v ta có th vi t: ể đốt ến các bugi

F L = q.B.v

Trong đó: q là đi n tích c a h t đi n t ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ủa động cơ ạy ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ửa

Nh v y, dư ận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy ưới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp i tác d ng c a l c ục bộ chia điện tăng lên cùng với ủa động cơ ực ly tâm vượt quá lực của lò xo, cho phép các quả Lawrence, các hạt điện tử sẽ bị dồn lên phía

trên của tấm bán dẫn khiến giữa hai bề mặt A1 và A2 xuất hiện hai lớp điện tích trái dấu Sự xuất hiện hai lớp điện tích trái dấu này tạo ra một điện trường E giãu hai bềmặt A1 và A2 ngăn cản quá trình chuyển của các hạt điện tử, các hạt điện tử này sẽ

chịu tác dụng của lực Culông Fc.

Fc = q E

Khi đ t tr ng thái cân b ng gi a hai b m t Aạy ạy ữa nam châm và IC Hall (hình 1-21) ều khiển bởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ặt trong delco, gồm một rôto bằng thép có các cánh chắn 1 và A2 c a t m bán d n, sẽ ủa động cơ ấp ẫn, sẽ

xu t hi n m t đi n th n đ nh Uấp ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ến các bugi ị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp H.

Ta l i có: Iạy v = j.S

Iv = q..v.a.d

 v =

I v q.ρ.v a.d (1-29)

Trong đó:

j: Véct m t đ dòng đi nơ cấp ận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ệu phát ra tín hiệu đánh lửa

: M t đ c a h t đi n t ận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ủa động cơ ạy ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ửa

d: B dày t m bán d n.ều khiển bởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ấp ẫn, sẽ

Đi n th Uệu phát ra tín hiệu đánh lửa ến các bugi H ch vào kho ng vài trăm mV N u dòng đi n Iỉ vào khoảng vài trăm mV Nếu dòng điện I ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ến các bugi ệu phát ra tín hiệu đánh lửa v đượp hòa khí Thời c gi không ữa nam châm và IC Hall (hình 1-21)

đ i t trừ cuộn thứ cấp đến các bugi ười ng B, đi n th Uệu phát ra tín hiệu đánh lửa ến các bugi H sẽ thay đ i S thay đ i t trục bộ chia điện tăng lên cùng với ừ cuộn thứ cấp đến các bugi ười ng làm thay đ i

đi n th Uệu phát ra tín hiệu đánh lửa ến các bugi H t o ra xung đi n áp đạy ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ượp hòa khí Thời ức cho chạy c ng d ng trong c m bi n Hall Hi n ục bộ chia điện tăng lên cùng với ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ến các bugi ệu phát ra tín hiệu đánh lửa

tượp hòa khí Thời ng v a trình bày đừ cuộn thứ cấp đến các bugi ượp hòa khí Thời ọng của động c g i là hi u ng Hall( là tên c a ngệu phát ra tín hiệu đánh lửa ức cho chạy ủa động cơ ười i đã khám phá

ra hi n tệu phát ra tín hiệu đánh lửa ượp hòa khí Thời ng này)

Hình 1-22 S đ c u t o c m bi n Hall ơ cấp i ồ cấu tạo cảm biến Hall ấp i ạt động của hệ thống đánh lửa bán dẫn ảm biến Hall ến đôi dòng điện sơ cấp i

1.Ph n t Hall; 2 n áp ; 3 Op – Amp; 4 B x lý tín hi uần lượt xen vào khe ửa Ổn áp ; 3 Op – Amp; 4 Bộ xử lý tín hiệu ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ửa ệu phát ra tín hiệu đánh lửa

Hình 1-23 C u t o delco v i c m bi n Hall ấp i ạt động của hệ thống đánh lửa bán dẫn ớm li tâm ảm biến Hall ến đôi dòng điện sơ cấp i

Đ kh o sát ho t đ ng c a c m bi n Hall, ta xét hai v trí làm vi c c a rotor ể đốt ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ạy ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ủa động cơ ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ến các bugi ị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ủa động cơ

ng v i khe h IC Hall (hình

ức cho chạy ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ 2-22) Khi cánh ch n ra kh i khe h gi a IC Hall và ắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ỏi khe hở giữa IC Hall và ởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ữa nam châm và IC Hall (hình 1-21).nam châm, t trừ cuộn thứ cấp đến các bugi ười ng sẽ xuyên qua khe h tác d ng lên IC Hall làm xu t hi n ởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ục bộ chia điện tăng lên cùng với ấp ệu phát ra tín hiệu đánh lửa

đi n áp đi u khi n transistor Tr, làm cho Tr d n K t qu là trên đệu phát ra tín hiệu đánh lửa ều khiển bởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ể đốt ẫn, sẽ ến các bugi ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ười ng dây tín

hi u (c c C), đi p áp sẽ gi m xu ng ch còn 1V (hình ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ực ly tâm vượt quá lực của lò xo, cho phép các quả ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi ỉ vào khoảng vài trăm mV Nếu dòng điện I 2-22) Khi cánh ch n đi vào ắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp khe h gi a nam châm và IC Hall (hình ởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ữa nam châm và IC Hall (hình 1-21) 2-22) t trừ cuộn thứ cấp đến các bugi ười ng b cánh ch n b ng thép ị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp khép kín, không tác đ ng lên IC Hall, tín hi u đi n áp t IC Hall m t làm ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ừ cuộn thứ cấp đến các bugi ấp

transistor Tr ng t Tín hi u đi n áp ra lúc này b ng đi n áp t Igniter n i v i ngõắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ừ cuộn thứ cấp đến các bugi ối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi ới dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp

ra c a c m bi n Hall.ủa động cơ ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ến các bugi

Hình 1-24 Nguyên lý làm vi c c a c m bi n Hall ện sơ cấp i ủa hệ thống đánh lửa bán dẫn ảm biến Hall ến đôi dòng điện sơ cấp i

Nh v y, khi làm vi c c m bi n Hall sẽ t o ra m t xung vuông làm tín hi u ư ận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy ệu phát ra tín hiệu đánh lửa ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ến các bugi ạy ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ệu phát ra tín hiệu đánh lửa đánh l a B r ng c a cánh ch n xác đ nh góc ng m đi n (Dwell Angle) (hình 1-ửa ều khiển bởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa ủa động cơ ắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp ận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy ệu phát ra tín hiệu đánh lửa 24) Do xung đi u khi n là xung vuông nên không nh hều khiển bởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ể đốt ả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác ưởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ ng đ n th i đi m ến các bugi ời ể đốt đánh l a.ửa

1.2.4.5 Hệ thống đánh lửa điều khiển theo chương trình.

Với sự ra đời của hệ thống đánh lửa bán dẫn như nêu ở trên cũng đã giải quyết được nhiều hạn chế mà hệ thống đánh lửa thường còn tồn tai, cũng như đảm bảo được yêu cầu của hệ thống đánh lửa Tuy nhiên hệ thống đánh lửa bán dẩn có vít làm tiếp điểm hay sử dụng các cảm cũng còn những hạn chế như, với hệ thống còn có tiếp điểm vẫn còn bị ôxy hóa sau qua trình sử dụng nên phải thay thế và kiếm tra định kỳ, còn đối với hệ thống sử dụng các cảm biến còn hạn chế bởi tín hiệu của cảm biến không kịp thời với chế độ động cơ

Hệ thống đánh lửa điều khiển theo chương trình ra đời nhằm đáp ứng các yêu cầu đặt ra đối với hệ thống đánh lửa trên động cơ

Hình 1-25 Vị trí lắp đặt các cụm chi tiết

Hình 1-26 Sơ đồ điều khiển đánh lửa theo chương trình

1 Tín hiệu tốc độ động cơ, 2 Tín hiệu vị trí trục khuỷu, 3 Tín hiệu tải

4.Tín hiệu vị trí bướm ga, 5 Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát, 6 Tín hiệu điện acquy

7 Tín hiệu kích nổ

Do việc đánh lửa được điều khiển bằng chương trình tính toán của ECU dựa trên các tín hiệu của cảm biến nên hệ thống đánh lửa này loại bỏ hoàn toàn các cơ điều chỉnh đánh lửa sớm trước đây như cơ cấu điều chỉnh góc đánh lửa sớm ly tâm, cơ cấu điều chinh bàng chân không, cơ cấu điều chỉnh theo trị số ốc tan của xăng Hệ thống đánh lửa điều khiển theo chương trình có các ưu điểm so với các hệ thống trước đó:

- Góc đánh lửa được điều chỉnh tối ưu cho từng chế độ hoạt động của động cơ

- Góc ngậm điện luôn được điều chỉnh theo tốc độ động cơ và hiệu điện thếacquy, đảm bao cho hiệu điện thế luôn có giá trị cao nhất tại mọi thời điềm

- Động cơ khởi động dễ dàng, chạy không tải êm tiết kiệm được nhiên liệu vàgiảm được độc hại khí thải

- Công suất và dặc tính của động cơ được cải thiện rõ rệt

- Có khả năng chống kích nổ cho động cơ

- ít hư hỏng, tuổi thọ cao và không cần bảo dường

Do có các ưu điếm này mà hệ thống đánh lửa điều khiển theo chương trình được

sử dụng hầu hết ở các loại động cơ trên các xe hiện đại ngày nay

Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng kỳ thuật số hay còn gọi là hệ thống đánh lửa điều khiến theo chương trình gồm có:

Hệ thống đánh lửa theo chương trình có bộ chia

Hệ thống đánh lửa theo chương trình không dùng bộ chia gồm có: Hệ thống đánh lửa trục tiếp bôbin đôi và hệ thống đánh lửa trực tiếp bôbin đơn

a, Hệ thống đánh lửa theo chương trình có bộ chia điện.

Hệ thống đánh lửa này là một trong số các kiểu hệ thống đánh lửa có góc đánh lửađiều 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 NE, cảm biến vị trí trục khuỷu G, cảm biến nhiệt độkhí nạp

tín hiệu và đưa ra các xung tín hiệu phù hợp với góc đánh lửa sớm tối ưu đã được lưu trong bộ nhớ đê điều khiển Tranzitor T2 đóng ngắt.

Cực E của Tranzitor mắc nối tiếp với điện trở R2 có giá trị nhỏ, cảm biến dòng sơ cấp kết hợp với bộ kiểm soát góc ngậm điện đổ hạn chế dòng sơ cấp trong trường họp dòng sơ cấp tăng cao hơn quy định.Khi T2 ngắt, bộ phát xung hồi tiếp IGF sẽ dẫn và ngược lại khi T2 dẫn bộ phát xung IGF sẽ tắt.Quá trình này tạo ra các xung IGF và được gửi lại ECU để báo cho ECU biết hệ thống đánh lửa đang hoạt động Ngoài ra xung IGF còn có tác dụng đế mớ mạch phun xăng, nếu xung IGF bị mất các kim phun

sẽ ngừng phun trong vài giây

b, Hệ thống đánh lửa theo chương trình không dùng bộ chia điện (hệ thống đánh lửa trực tiếp).

b1, Ưu điểm của hệ thong đánh lửa sớm trực tiếp.

Hệ thống đánh lửa không dùng bộ chia điện hay hệ thống đánh lửa trực tiếp cũng

là hệ thống đánh lửa có góc đánh lửa sớm được điều khiển bàng một chương trình lưu trong bộ nhớ của ECU Trong đó các biến áp đánh lửa được sử dụng cho từng bugi hoặc cho từng cặp bugi Hệ thống đánh lửa này có những ưu điểm sau:

- Bỏ được các chi tiết dễ hư hóng và phải chế tạo bằng vật liệu cách điện tốt như

bộ phận phối, chổi than, nắp chia điện

- Không có sự đánh lửa giữa 2 dây cao áp gần nhau khi xảy ra hiện tượng đánh lửasớm (xảy ra với động cơ nhiều xilanh)

- 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 mạch thứ cấp

- Không còn mỏ quẹt nên không còn khe hở giữa mỏ quẹt và dây cao áp

- Loại bó dược những hư hỏng thường gặp do hiện tượng phóng điện trên mạchcao áp và giảm chi phí bảo dưỡng

b2, Phân loại, cấu tạo và hoạt động của hệ thống đánh trực tiếp.

Hệ thống đánh lửa trực tiếp được chia làm hai loại sau:

+ Hệ thống đánh lửa trực tiếp DLI (Direct Less Ignition) sử dụng biến áp cho từng cặp bugi đánh lửa.

Hệ thống đánh lửa được trình bày ở hình dưới gồm có: ECU, igniter và ba bobine cho động cơ 6 xylanh

Sơ đồ mạch điện đánh lửa sử dụng biến áp cho từng bugi đánh lửa

Hình 1-28 Sơ đồ điều chỉnh góc đánh lửa sớm của hệ thống đánh lửa sớm trực tiếp

loại bobine đôi

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 ba xung IGT, IGDA, IGDB Xung IGT quyết định góc đánh lửa sớm được đưa vào bộ hiệu chỉnh góc ngậm điện để xén xung và sau đó đi qua mạch xác định xylanh Xung IGDA và xung IGDB

được đưa vào ngõ vào của igniter Tại đây tùy thuộc vào trang thái của xung mà igniter sẽ xác định trạng xylanh cần đánh lửa theo thứ tự nổ

Trong hệ thống đánh lửa DLI, IC đánh lửa được nối với ECU động cơ như hình

vẽ Có 3 cuộn dây đánh lửa:

Cuộn thứ nhất cho xilanh 1 và 6

Cuộn thứ hai cho xilanh 2 và 5

Cuộn thứ ba cho xilanh 3 và 4

Do tín hiệu IGT từ ECU phải được phân phối đến 3 cuộn dây nên ECU phải phát tín hiệu nhận dạng các xilanh IGDA, IGDB Để đảm bảo đánh lửa theo đúng thứ tự thì

nổ 1- 5- 3- 6- 2- 4, mạch vào sẽ xác định xylanh cần đánh lửa theo thứ tự bảng mã sau:

11

0

11

1

00

DIS (Direct Ignition System).

So với hệ thống đánh lửa trực tiếp bobine đôi thì hệ thống đánh lửa trực tiếp bobine đơn còn có ưu điểm hơn là: Không bị lãng phí dòng điện phóng mà ở hệ thống đánh lửa bobine đôi cùng phóng một lúc còn tồn tại Vậy nên làm cho các bộ phận chi tiết trong buồng cháy sẽ bền hơn

Hệ thống đánh lửa DIS này phân phối trực tiếp điện cao áp đến các bugi mà không dùng bộ chia điện Do sử dụng mồi biến áp cho mỗi bugi nên tần số hoạt động của biến áp ít vì vậy các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp không nóng, kích thước của biến

áp được thu nhỏ và được gắn dính với nắp chụp của bugi đánh lửa

- Sơ đồ đánh lửa điện tử sử dụng mỗi biến áp cho một bugi

IC đánh lửa

Hình 1-29 Sơ đồ đánh lửa điện tử sử dụng mỗi biến áp cho một bugi

Nguyên lí hoạt động: ECU động cơ nhận các tín hiệu tù’ các cảm biến của động

cơ sau đó xử lí đưa ra các tín hiệu vào các Transitor công suất đề tạo ra các tín hiệu IGT Các tín hiệu IGT được gửi đến IC đánh lửa theo thứ tụ- nổ của động cơ

Cuộn sơ cấp của các biến áp đánh lửa này rất nhỏ (< 1Q) và trên mạch sơ cấp không sử dụng điện trở phụ vì các xung điều khiển đã được điều chỉnh sằn trong ECU.Vì vậy không được thử trực tiếp điện áp 12V với loại này

CHƯƠNG II KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA XE HYUNDAI TUCSON 2010