3. Tổng quan về hệ thống đánh lửa
3.4. Các bộ phận chính
Hình 3-10 Biến áp đánh lửa a- Kết cấu; b, c- Sơ đồ mạch điện.
29 - Là loại biến áp cao thế đặc biệt, dùng để biến những xung điện thế hiệu thấp (6V, 12V hay 24V) thành các xung điện cao thế (12000V…24000V) phục vụ vấn đề đánh lửa trong động cơ.
- Cấu tạo của biến áp đánh lửa gồm:
+ Lõi thép 15, được ghép từ các lá thép điện kỹ thuật dày 0,35mm, có sơn cách điện để trách dòng phu cô. Lõi thép được chèn chặt trong một ống các tông cách điện.
+ Cuộn dây thứ cấp 13 có rất nhiều vòng (W2=19000…26000 vòng), đường kính dây khoảng 0,07…0,1mm, được quấn phía ngoài ống các tông. Giữa các ống dây của cuộn thứ cấp có lót giấy cách điện mỏng, chiều rộng của lớp giấy cách điện lớn hơn khoảng quấn dây khá nhiều để tránh chạm các lớp dây và tránh bị phóng điện qua phần mặt bên của cuộn dây. Cuộn thứ cấp sau khi quấn xong được cố định trong ống các tông cách điện thứ hai.
+ Cuộn dây sơ cấp 12 được quấn trên ống các tông cách điện bao ngoài cuộn thứ cấp, số vòng dây của cuộn sơ cấp không nhiều (khoảng 250…400 vòng), đường kính dây lớn hơn khoảng 0,72…0,86mm. Các cuộn dây và ống thép đặt trong vỏ thép 8 được các điện phía đáy bằng miến sứ 14.
+ Nắp 2 làm bằng vật liệu cách điện cao áp. Điện trở phụ 16 được lắp trong hộp sứ hai nửa 18, bắt vít vào ống lót có ren 17 của vòng kẹp 7 phía trên biến áp đánh lửa.
3.4.2. Bộ chia điện.
- Có nhiệm vụ tạo nên những xung điện ở mạch sơ cấp và phân phối điện cao thế đến các xi lanh theo thứ tự nổ của động cơ vào đúng thời điểm quy định.
- Bộ chia điện gồm ba bộ phận chính tương ứng với các chức năng tương ứng của nó là: bộ phận tạo xung điện, bộ phận chia (phân phối) điện cao thế và các cơ cấu điều chỉnh góc đánh lửa sớm.
3.4.3. Bộ phận tạo xung.
- Bộ phận tạo xung là bộ phận trọng yếu của bộ chia điện, quyết định sự làm việc của toàn hệ thống đánh lửa.
- Bộ phận tạo xung gồm: Mâm tiếp điểm 12, phần cam 11 và tụ điện C1.
+ Mâm tiếp điểm thường gồm hai mâm; mâm trên di động được, còn mâm dưới cố định. Giữa hai mâm có ổ bi mục đích để có thể điều chỉnh góc đánh
30 lửa sớm. Ở mâm trên lắp giá gắn má vít tĩnh 3, cần tiếp điểm 5 (gá má vít động 4) để tạo nên tiếp điểm ngắt nối mạch sơ cấp.
+ Phần cam được lắp lỏng trên trục bộ chia điện và dẫn động từ trục này thông qua các chốt của bộ điều chỉnh ly tâm lắp trong các rãnh xiên của phần cam.
Hình 3-11 Sơ đồ kết cấu bộ phận tạo xung
a- Điều chỉnh khe hở bằng vít trụ; b- Điều chỉnh khe hở bằng vít lệch tâm; 1, 9- Vít điều chỉnh; 2- Vít hãm; 3- Má vít tĩnh; 4- Má vít động; 5- Cần tiếp điểm; 6- Trục
lắc; 7- Ống lót; 8- Lò xo lá; 10- Giá gắn tiếp điềm tĩnh; 11- Phần cam; 12- Mâm tiếp điểm
3.4.4. Tụ điện.
- Được mắc song song với tiếp điểm, có tác dụng dập tắt nhanh chóng suất điệ động tự cảm trong mạch sơ cấp.
- Người ta hay sử dụng các tụ điện cách điện bằng giấy, chế tạo từ hai dải giấy mỏng và hai dải nhôm dát mỏng đặt chồng lên, xen kẻ nhau và quấn lại thành ống tròn rồi đặt trong vỏ kim loại.
Hình 3-12 Cấu tạo của tụ điện
1- Đầu kẹp; 2, 4 và 8- Dây dẫn; 3, 5- Đệm làm kín; 6- Mặt đầu Rulô; 7- Rulô; 9- Ống giấy bên; 10- Vỏ.
12
Hình 3-14 Sơ đồ kết cấu bộ phận tạo xung 11
12
31 + Tụ điện chế tạo từ giấy phủ kim loại có kích thước nhỏ gọn và đặc biệt là khả năng tự phục hồi sau khi bị đánh thủng chất cách điện.
- Trong hệ thống đánh lửa bán dẫn không có tiếp điểm điều khiển các Transitor được thay thế bởi các cảm biến như: cảm biến điện từ, cảm biến quang, cảm biến Hall.
- Cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những thay đổi từ môi trường bên ngoài và biến đổi thành các tín hiệu điện để điều khiển các thiết bị khác như: cảm biến quang, cảm biến hall, cảm biến điện từ.\
3.4.5. Bộ phận chia điện thế
+ Bộ phận chia điện cao thế nhận điện cao thế từ biến áp đánh lửa và phân phối đến các xi lanh của động cơ theo một thứ tự nhất định.
+ Về cấu tạo gồm: nắp chia điện và con quay chia điện.
Hình 3-13 Bộ chia điện P-20.
a- Bộ chia điện và nắp; b- Mặt dưới của nắp
1- Tụ điện; 2- Trục dẫn động; 3- Bộ điều chỉnh ốc tan; 4- Vòng kẹp; 5- Bộ điều chỉnh ly tâm; 6- Mâm tiếp điểm; 7- Con quay chia điện; 8- Cần kim loại; 9- Nắp;
10- Điện cực bên; 11- Đầu nối dây ra; 12- Điện cực giữa; 13- Hòn than; 14- Bộ điều chỉnh chân không; 15- Ống lót và cam; 16- Thân bộ chia điện.
- Nắp chia điện: Làm bằng chất cách điện cao áp, có một cực giữa (12) các cực bên bằng đồng (10). Số cực bên bằng số xi lanh của động cơ.
32 - Con quay chia điện: Làm bằng nhựa cách điện cao áp và được lắp vào phần đầu vát (15) của cam. Phần trên của con quay có gắn cầu kim loại 8. Điện cao thế từ biến áp đánh lửa được truyền đến cực giữa của nắp chia điện rồi qua lò xo và hòn than (13) xuống cần kim loại của con quay. Khi con quay quay, đầu cần kim loại của nó quay đến vị trí tương ứng với cực bên nào thì điện cao thế sẽ phóng qua khe hở =0,3…0,7mm, giữa đầu cần và cực bên rồi qua dây dẫn đến các bugi đánh lửa.
3.4.6. Các cơ cấu điều chỉnh góc đánh lửa sớm 3.4.6.1. Bộ điều chỉnh ly tâm
- Dùng để điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo số vòng quay. Bộ điều chỉnh ly tâm thường làm việc từ n= 400Vòng/ phútvà ở nmaxtùy theo loại động cơ sẽ làm tăng s lên khoảng 140...180 theo góc quay của trục phân phối.
Hình 3-14 Sự làm việc của bộ điều chỉnh ly tâm.
a- Ở số vòng quay không tải; b- ở nemax
1- Cam; 2- Quả văng; 3- Tấm dẫn Hình 3.18 - Đặc tính tính bộ động cam; 4- Trục; 5- Chốt; 6- Lò xo. Điều chỉnh ly tâm.
3.4.6.2. Bộ điều chỉnh chân không
- Dùng để thay đổi góc đánh lửa sớm theo tải trọng của động cơ.
+ Khi giảm tải động cơ lượng hỗn hợp đi vào xi lanh động cơ giảm làm giảm áp suất và tăng % khí sót trong xi lanh do đó tốc độ cháy giảm nên cần tăngs.
.
33 + Do độ chân không trong đường ống nạp tăng khi đóng nhỏ bướm ga nên màng 4 sẽ dịch chuyển sang trái làm quay mâm tiếp điểm 6 về phía tăng giá trị góc đánh lửa sớm lên một lượng 5…120 theo góc quay trục phân phối.
+ Khi bướm ga mở to ra độ chân không giảm đi làm các chi tiết dịch chuyển về vị trí ban đầu dưới tác dụng của lực lò xo.
+ Khi động cơ toàn tải bướm ga mở hết cỡ bộ điều chỉnh chân không ngừng làm việc.
Hình 3-15 Nguyên lý làm việc của bộ điều chỉnh chân không.
1. Lò xo trả; 2- Ống nối với bộ chế hòa khí; 3- Vỏ bầu;
4- Màng cao su; 5- Thanh kéo; 6- Mâm tiếp điểm.
3.4.7. Transistor .
- Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P- N, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau.
3.4.8. Cảm biến điện từ
Hình 3-16 Sơ đồ cấu tạo cảm biến điện từ
34 - Cấu tạo: Cảm biến được đặt bên trong bộ chia điện, bao gồm:
+ Roto tín hiệu: được dẫn động từ trục của bộ chia điện, trên rotor có các răng. Số răng của rotor bằng số xilanh của động cơ.
+ Cuộn dây tín hiệu được quấn trên lõi thép, được gắn trên thanh nam châm vĩnh cửu. Cuộn dây và lõi thép được đặt đối diện với răng của rotor và đặt cố định bên trong bộ chia điện.
3.4.9. Mạch đánh lửa (IC đánh lửa)
- IC đánh lửa là mạch điện từ được tích hợp từ các linh kiện điện tử như:
transitor, diot, tụ điện, điện trở… để đóng ngắt dòng sơ cấp (và tạo ra tín hiệu phản hồi IGF về cho ECU động cơ
- Đối với các động cơ được trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp dùng chi tiết với bôbin đánh lửa nên kết cấu rất đơn giản, gọn nhẹ.
- Ngoài ra, trên một số động cơ, Ic đánh lửa còn có chức năng hạn chế dòng điện. Khi dòng sơ cấp vượt quá giá trị cho phép, IC đánh lửa sẽ hạn chế dòng điện, tránh trường hợp làm cho biến áp đánh lửa quá nóng.
3.4.10. Bộ điều khiển trung tâm (ECU) 3.4.10.1. Tổng quan
Hệ thống điều khiển động cơ theo chương trình bao gồm các cảm biến kiểm soát liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận các tín hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành luôn đảm bảo thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến. Hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu. ECU cũng đảm bảo công suất tối đa ở các chế độ hoạt động của động cơ và giúp chẩn đoán động cơ khi có sự cố xảy ra (việc chẩn đoán mã lỗi thông qua đèn check Engine hoă ̣c máy chẩn đoán chuyên dụng )
ECU là một tổ vi mạch và bộ phận dùng để nhận biết tín hiệu , lưu trữ thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gửi các tín hiệu điều khiển thích hợp. ECU được đặt trong vỏ kim loại để giải nhiệt tốt và được bố trí ở nơi ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm.
Các linh kiện điện tử của ECU được sắp xếp trong mạch in. Các linh kiện công suất của tầng cuối – nơi điều chỉnh các cơ cấu chấp hành – được gắn với khung kim loại của ECU với mục đích giải nhiệt . Sự tổ hợp các chức năng trong IC
35 (bộ tạo xung, bộ chia xung, bộ dao động đa hài điều khiển việc chia tần số) giúp ECU đạt độ tin cậy cao.
Một đầu gồm nhiều giắc cắm dùng nối ECU với hệ thống điện trê n xe, với các cơ cấu chấp hành và các cảm biến.
3.4.10.2. Cấu trúc của ECU
Bộ phận chủ yếu của ECU là bộ vi xử lý hay còn gọi là ECU, ECU lựa chọn các lệnh và xử lý số liệu từ bộ nhớ ROM và RAM chứa các chương trình và dữ liệu ngõ ra điều khiển nhanh số liệu từ các cảm biến và chuyển các dữ liệu đã xử lý đến các cơ cấu thực hiện. CPU bao gồm các cơ cấu đại số logic để tính toán dữ liệu, các bộ phận ghi nhận lưu trữ tạm thời và các bộ phận điều khiển chức năng khác nhau.
Cấu trúc CPU bao gồm cơ cấu đại số logic để tính toán dữ liệu , các bộ phận ghi nhận lưu trữ tạm thời dữ liệu và bộ điều khiển các chức năng khác nhau.
Bộ điều khiển ECU hoạt động trên cơ sở tín hiệu số nhị phân với điện áp cao biểu hiện cho số 1 và điện áp thấp biểu hiện cho số 0
Mỗi một số hạng 0 hoặc 1 gọi là bít. Mỗi dãy 8 bít sẽ tương ứng 1 byte. Byte được dùng để biểu hiện cho một mẫu lệnh hay một lệnh thông tin.
Hình 3-19 Biểu diễn thông tin của một byte
1 0 1 1 0 1 0 0
Tín hiệu
điều khiển Dữ liệu
Bộ điều khiển
Bộ lưu nhận lưu trữ
Tênh toạn âải số và logic
Hình 3-18 Sơ đồ cấu trúc của CPU
ROM
RAM
INPUT OUTPUT
ROM
BUS
Hình 3-25 Sơ đồ cấu trúc của ECU
36 - Truyền các tín hiệu đánh lửa đến ECU động cơ để tính toán và xác định thời điểm đánh lửa chính xác như: cảm biến vị trí trục cam, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến lưu lượng khí nạp…