LV09 ignition issue 1

Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng, Hệ thống đánh lửa động cơ xăng,

Student Workbook

LV09 Ignition Systems (1)

kap all covers 6/9/03 9:49 am Page 17

Student Workbook for Technical Certificates Light Vehicle Maintenance and Repair

MODULE LV09 IGNITION SYSTEMS (1)

Contents

Ignition systems: 3 Contact Breaker Points: 20 Contact breaker type ignition system 4 Condenser 22 Transistorised type 4

Transistorised type with electronic Dwell Periods: 23 spark advance 5 Dwell period - correct 23 Distributor-less and direct ignition Dwell period - too small 23 systems 5 Dwell period - too large 24

System Components: 6 Ignition Timing: 25

Progress check 1 8 Mechanical advance system

Self induction effect 9 Mechanical advance - using

Mutual induction effect 10 centrifugal force 28 Progress check 2 12 Vacuum advancer 29 Ballast resistor 14

Distributor: 16 Combustion Process: 33 Distributor cap, rotor arm and ignition Heat flow 34 leads 17 Spark plug heat range 34 Progress check 3 19

Ignition systems

The ignition system is needed to deliver a high voltage spark that will ignite the air/fuel mixture within the combustion chamber For the engine to run effectively, three elements are needed:

• good air/fuel mixture

• high compression pressure

• high voltage spark and correct ignition timing

Due to the high compression pressure that is generated within the combustion chamber, the spark that is delivered needs to ignite the air/fuel mixture For this reason the ignition system must deliver an appropriate voltage to the spark plug to allow this process to take place The point at which the spark is delivered must also be adjusted to take into account engine speed and load This means the relationship between crankshaft angle and the spark plug firing is constantly changing In order for the engine to run, the spark must be delivered at the correct time in the compression stroke for each of the pistons For this reason the ignition system needs to be reliable and able to operate under all engine conditions

Various types of ignition systems have been used During this phase, we will focus on the contact breaker type ignition system and its components, as it assists in the understanding of modern ignition systems We will also give an overview of the ignition systems that will be covered in subsequent phases

Contact breaker type ignition system

A mechanically operated system, which uses contact breaker points to

intermittently disrupt the current flow through the primary circuit of the ignition coil

Transistorised type

With this type, the current flowing in the primary circuit of the ignition coil is intermittently disrupted electronically, removing the need for contact breaker points

Transistorised type with electronic spark advance

The major difference between this type and the standard transistorised

ignition system is that the engine’s electronic control unit replaces the vacuum and governor centrifugal advancers

Distributor-less and direct ignition systems

This system eliminates the need for a distributor by delivering high voltage directly to the spark plugs This is achieved by using multiple ignition coils, one for each spark plug

System Components

Battery

The battery is used to supply electrical current to the ignition system It stores the electricity in the form of chemical energy and is constantly charged and discharged as the vehicle is used

The battery consists of positive and negative electrodes, which take the form

of plates The plates are constructed from either lead or lead-derived

material, and are submersed in diluted sulphuric acid (electrolyte) Internally, the battery is then split into six separate cells, each consisting of several positive and negative plates The positive and negative plates are then

placed alternately in the cell The positive plates are then connected together with plate straps, as are the negative plates

Fibreglass matting is placed between the negative and positive plates to act

as an insulator Each cell generates electromotive force equivalent to

approximately 2.1 volts, as these cells are connected in series approximately 12v is generated from a normal automotive battery

The battery case is designed to withstand the corrosive nature of the

electrolyte It is divided into six compartments, and these compartments then form the six cells

In the top of the battery case vent plugs are fitted to allow hydrogen gas to be vented, while preventing the escape of sulphuric acid mist from the battery Both hydrogen gas and sulphuric acid mist is generated when the battery is charging This is due to the heat generated by the chemical reaction in the battery As the battery is constantly charged and discharged, small amounts

of electrolyte will be lost

A look at the level indicators on the side of the battery will enable the

electrolyte level to be checked If the battery case does not have level

indicators, the vent plugs must be removed and a visual inspection of the electrolyte level will need to be carried out

Progress check 1

Answer the following questions:

1 What two substances are mixed together to form electrolyte?

2 What is the purpose of a capacitor within an ignition system?

3 What three elements are required to make an engine run effectively?

4 Battery cells are linked together

a) in series

b) in parallel

Self induction effect

A magnetic field is generated when current flows through a coil As a result,

an electromotive force is generated, which creates a magnetic flux in a

direction that impedes the generation of magnetic flux in the coil

When electrical current is introduced into the coil, it does not flow immediately Instead, it takes a certain period of time for the current within the coil to rise The higher the counter electromotive force, the longer the delay will be for full current flow When the current within the coil is suddenly cut off, an

electromotive force is generated in the direction the current is flowing In this way when current starts to flow in a coil, or when current is cut off, the coil generates electromotive force, but in differing directions

Mutual induction effect

Current flow

When two coils are arranged in a line, and the amount of current flowing

through the primary coil is changed, an electromotive force is generated in the secondary coil in a direction that impedes the change in the primary coil’s magnetic flux This is called the mutual induction effect

If current is constantly flowing through the primary coil then the magnetic flux will not change At this point there will be no electromotive force generated in the secondary coil

No current flow

If the switch is now turned off, the current flow through the primary coil will be interrupted This will cause the magnetic flux that has been generated in the primary coil to disappear suddenly This will cause electromotive force to be generated in the secondary coil in a direction that impedes the decay of the magnetic flux

If the switch is again turned on, an electromotive force will be generated in the secondary coil This electromotive force will be generated in a direction that impedes the generation of a magnetic flux by the primary coil

When breaker points are used to suddenly interrupt the flow of the current in the primary coil, the mutual induction between the primary and secondary coils will cause high voltage to be generated Various factors control how much electromotive force is generated:

• amount of magnetic flux

• ratio of windings between the primary and secondary coils

• rate at which the magnetic flux changes

For maximum generation of electromotive force, the current flowing in the primary coil should be as large as possible This current should then be interrupted as quickly as possible

Progress check 2

Answer the following questions:

1 What is the purpose of the contact breaker points?

Contact points closed

Primary coilSecondary coil

Low voltage 12v

Ignition coil

2 What effect does the iron core have on the magnetic force generated

by the primary coil when the points are closed?

3 Does current flow through the secondary circuit whilst the points are

closed?

4 Which switch normally supplies current to the ignition primary circuit?

5 What normally causes the contact breaker points to open?

6 What happens in the primary circuit as the contact breaker points

open?

7 What occurs in the secondary coil when the magnetic force generated

in the primary coil decreases as the points open?

8 How many volts are typically generated in the secondary circuit?

Contact points

open

High voltage 30kV

High voltage 30kV

Induced voltage 500v Induced voltage 500v

Ballast resistor

There are two main reasons for fitting a ballast resistor in series in the primary circuit The first is to ensure we have a powerful enough spark at the spark plugs during high engine speeds and the second is to improve starting

The more windings in a coil, the higher the back EMF will be Back EMF is an electrical force that acts against current flow build up As it acts against

current flow build up, it slows down the time it takes for maximum current flow

to occur This in turn would lead to a reduction in secondary winding voltage if maximum current flow has not occurred by the time the points open, i.e high engine speeds To reduce the amount of back EMF, fewer primary windings are wound in the coil and to ensure the resistance in the circuit is still the same a resistor is placed in series, (a ballast resistor) Without the resistor, excessive current flow would occur reducing the life of the coil This way the same amount of current flows in the circuit, but current flow build up occurs at

a faster rate and so even at high engine speeds there is still enough time to generate the very high voltage in the secondary winding (a resistor is not a coil so does not produce back EMF)

The ballast resistor improves start ability The reason for this is that the

current available to flow through the primary winding is reduced because the starter motor is putting a heavy drain on the battery during cranking reducing available voltage A way of increasing the current flow in the primary winding

is to bypass the ballast resistor, (reducing the resistance in the circuit) during cranking This allows more current to flow into the primary winding, hence increasing the output voltage of the secondary winding which in turn produces

a powerful spark

Typical ignition ballast resistor value is 1.5 ohms Typical resistance of a

Exercise 1

2 What is the purpose of the ballast resistor?

3 What is the current flow in amps through the ignition coil circuit when

the points are closed (assume battery voltage to be 12v)?

3 What is the voltage at the supply voltage terminal (ignition switch side)

of the ignition coil with the points closed?

Distributor

The purpose of the distributor is to deliver the high voltage generated by the coil to the spark plugs It must do this effectively, allowing for variations that will occur due to engine speed and engine load To enable this to happen, various components are housed in the distributor unit The distributor also houses the contact breaker points These points are used to interrupt the

primary circuit of the ignition coil, causing the generation of high current

Distributor cap, rotor arm and ignition leads

The distributor cap and rotor arm are used to distribute the high voltage

generated by the ignition coil to the plugs, via the high-tension cords The high voltage generated by the ignition coil passes through the high-tension cords and enters the distributor cap at the centre electrode

The voltage is then transferred from the centre contact piece to the rotor arm and then from the rotor arm to the side electrode From the side electrode, it then passes down another high-tension cord which is connected to the spark plug As the distributor turns at half engine speed, a single spark is delivered

to each individual spark plug for every two revolutions of the crankshaft

As high voltage is constantly travelling through each of these components, it is important that sufficient insulation and conduction performance is maintained

at all times Regular maintenance on this system is needed to achieve

optimum performance

To enable the distributor cap to meet the insulation needs of the system, it is constructed from epoxy resin, which has high heat resistance and insulation properties

The centre electrode is made from carbon and the side electrodes from

aluminium There is an air gap provided between the side electrodes and the rotor arm to remove any possibility of interference If dust or moisture is

allowed to enter the distributor cap then arcing may occur between the

electrodes, causing an engine misfire

High tension leads

Distributor cap

Ohm meter probes

The high-tension leads carry the high voltage from the distributor cap to the

spark plug As with the previous two items, it is essential that the insulation is

adequate so there is no reduction in current flow One problem associated

with the distributor cap and the high-tension cords, is high resistance either

within the high-tension cord, or at the connection point between them and the

distributor cap

When testing the resistance either in the high-tension cords, or in the

connection between them and the distributor cap, a maximum of 25kΩ should

be registered on the ohmmeter If the reading is in excess of 25kΩ, then all

connections should be checked, cleaned or items replaced

Progress check 3

Answer the following questions:

1 Why is it good practice to clean the side electrodes with sandpaper if

they become oxidised?

2 What is the purpose of a rotor arm within an ignition system?

3 What type of material is a distributor cap made from?

4 Identify from the list below the type of material the centre electrode is

Contact Breaker Points

The contact breaker points consist of two tungsten contacts These are a fixed earth contact and an insulated movable contact - with a breaker arm return spring to return the breaker point to the closed position These are then placed on the breaker plate The points are opened and closed by the lobes

on the centre cam The engine camshaft drives the cam of the distributor and

as explained previously, the cam of the distributor turns at half engine speed The number of cylinders in the engine governs the number of lobes on the distributor cam (i.e four cylinder engine four cam lobes, six cylinder engine six cam lobes) For each revolution of the distributor cam, high voltage will be sent to each of the spark plugs once This means that on a four-cylinder engine, the primary windings of the coil will be interrupted four times for every one revolution of the distributor cam

The contact breaker points are one of the serviceable items that need to be checked during periodic maintenance of the vehicle Over a period of time, the tungsten contacts become pitted or oxidised due to the high-tension

sparks arcing across the contacts as they open and close This will cause an increase in contact resistance, which will result in a decrease of current flow in the primary coil Incorrect alignment of the points will accelerate the

oxidisation process therefore care must be taken not to damage the points as they are being fitted As the points are fitted care must be taken not to

contaminate the contact surfaces with oil or grease, as this will also cause arcing, reducing the voltage across the contact breaker points and reducing the serviceable life of the points

Wear of the rubbing block can also cause a reduction in current flow As the rubbing block wears, the point’s gap will reduce, causing constant arcing when the points are open

The result of this is that the primary current will not be interrupted

instantaneously and spark plug performance will be reduced Therefore, keeping the gap at the correct setting between the contacts will increase ignition performance, and prolong the life of the contact breaker points When checking the gap between the points, it has long been accepted that placing the correct feeler gauge between the contacts when they are open is an

acceptable method of adjustment Recently, many manufacturers have

adapted a different method Adjusting the rubbing block gap when the points are closed reduces the possibility of contaminating the contact surfaces with either oil or grease