• Giải thích lý do tại sao điện áp pin phải được tăng lên. • Mô tả mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa. • Mô tả mạch thứ cấp của hệ thống đánh lửa. • Mô tả cấu tạo của các thành phần hệ thống đánh lửa. • Tóm tắt chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của các bộ phận hệ thống đánh lửa. • Liệt kê sự khác biệt giữa hệ thống đánh lửa tiếp điểm và điện tử. • Giải thích hoạt động của cơ chế điều chỉnh thời điểm đánh lửa. • Giải thích cách hoạt động của hệ thống đánh lửa không phân phối.
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
Hệ thống cao áp
Để tạo tia lửa điện cực mạnh đủ sức đánh lửa trong buồng đốt, xe ô tô cần tăng điện áp 12V từ bình ắc quy lên mức hàng nghìn thậm chí là hơn 60.000V Mặc dù điện áp cao nhưng hệ thống đánh lửa ô tô không gây nguy hiểm vì cường độ dòng điện rất yếu.
Cảnh báo: Không nên nhầm lẫn điện áp hệ thống điện của xe với điện áp trong hệ thống điện gia đình của bạn Dòng điện gia đình ở mức 120 hoặc 240 volt có thể và thường xuyên gây tử vong do điện giật Luôn luôn đối xử với điện với sự thận trọng và tôn trọng
Hệ thống đánh lửa gồm hai mạch riêng biệt là mạch sơ cấp và mạch thứ cấp
Khi đọc chương này, hãy tham khảo hình vẽ này và các hình vẽ khác để tìm hiểu tên của các bộ phận khác nhau và vị trí sử dụng của chúng trong mạch sơ cấp và mạch thứ cấp, được hiển thị trong Hình 8-1 Mạch sơ cấp sẽ được đề cập đầu tiên
Hình 8.1 Hai loại hệ thống đánh lửa
A - Loại tiếp điểm thông thường hoặc loại điểm chập
B - Hệ thống đánh lửa điện tử với bộ phân phối không tiếp điểm (Sun, Geo)
Mạch Sơ Cấp
Mạch sơ cấp bao gồm ắc quy, công tắc đánh lửa, điện trở (nếu có), mô-đun đánh lửa hoặc tiếp điểm, và dây dẫn sơ cấp của cuộn dây Chúng được trình bày theo thứ tự dòng điện chảy qua chúng Điện áp của mạch sơ cấp thấp, hoạt động trên 12 volt của ắc quy Dây dẫn trong mạch này được phủ một lớp cách điện mỏng để ngăn ngừa chập mạch
8.2.1 Ắc quy Để hiểu rõ hơn về hoạt động của mạch sơ cấp hệ thống đánh lửa, chúng ta sẽ bắt đầu từ ắc quy và theo dõi dòng điện chảy qua hệ thống Ắc quy, Hình 8-2, là nguồn cung cấp năng lượng điện cần thiết để vận hành hệ thống đánh lửa Ắc quy lưu trữ và sản xuất điện thông qua phản ứng hóa học Khi đang được sạc, nó chuyển đổi điện năng thành năng lượng hóa học
Khi hoạt động, ắc quy chuyển đổi năng lượng hóa học thành điện năng Để đảm bảo ắc quy hoạt động hiệu quả, cần phải đảm bảo ắc quy ở trạng thái tốt hoặc được sạc đầy để cung cấp công suất điện tối đa.
Hình 8 2 Cấu tạo điển hình của ắc quy không cần bảo dưỡng Lưu ý việc sử dụng chỉ báo trạng thái sạc (Delco Remy)
Mạch sơ cấp bắt đầu từ ắc quy và đi đến công tắc đánh lửa Công tắc đánh lửa được điều khiển bởi chìa khóa đánh lửa
Công tắc đánh lửa là bộ phận điều khiển dòng điện chạy qua các cực, từ đó giúp xe hoạt động Công tắc này thường được lắp đặt trên cột lái và có thể có các cực bổ sung để cung cấp điện cho các hệ thống khác của xe khi chìa khóa được bật.
Hình 8.3 Một loại công tắc đánh lửa được gắn trên cột lái Lưu ý các kết nối dây khác nhau (Ford)
Một số hệ thống đánh lửa có sử dụng một điện trở trong mạch sơ cấp Điện năng đi từ công tắc đánh lửa đến điện trở (Hình 8-4) Điện trở kiểm soát lượng dòng điện đến cuộn dây Điện trở có thể là dây điện trở được hiệu chỉnh hoặc loại điện trở chấn lưu (điện trở ballast)
Hình 8.4 Điện trở phụ tải đơn giản được sử dụng trong mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa
Điện trở hạn dòng là điện trở đơn giản chỉ bao gồm dây điện trở chỉnh lưu được tích hợp trong mạch điện giữa công tắc đánh lửa và cuộn dây Dây điện trở này làm giảm điện áp ắc quy xuống khoảng 9,5 vôn trong quá trình hoạt động bình thường của động cơ Tuy nhiên, khi khởi động động cơ, cuộn dây sẽ nhận được toàn bộ điện áp từ ắc quy qua dây dẫn tắt Dây dẫn tắt này cho phép cuộn dây nhận được toàn bộ điện áp ắc quy từ công tắc đánh lửa hoặc rơle khởi động trong quá trình khởi động Khi chìa khóa được thả, mạch điện sẽ nhận điện thông qua dây điện trở Một số xe còn sử dụng điện trở chấn lưu có điện trở thay đổi theo nhiệt độ.
- Khi tốc độ động cơ thấp, điện trở chấn lưu nóng lên do dòng điện qua cuộn dây nhiều hơn, giá trị điện trở tăng lên, điện áp đến cuộn dây thấp hơn
- Khi tốc độ động cơ tăng, điện lượng qua điện trở giảm, điện trở chấn lưu giảm nhiệt độ, giá trị điện trở giảm xuống, điện áp đến cuộn dây tăng lên Ở tốc độ cao, khi cần một tia lửa điện nóng hơn, cuộn dây nhận được toàn bộ điện áp ắc quy Điện trở phụ tải là một cuộn dây bằng niken-crom hoặc dây nicrom Tính chất của dây nicrom có xu hướng tăng hoặc giảm điện áp tỷ lệ thuận với nhiệt độ của dây, Hình 8-5 Một số hệ thống đánh lửa bằng transistor đời đầu sử dụng hai điện trở chấn lưu để điều khiển điện áp cuộn dây Từ điện trở, dòng điện đi qua cuộn dây Hầu hết các xe hiện đại với hệ thống đánh lửa điện tử không sử dụng điện trở trong mạch đánh lửa mà sử dụng toàn bộ điện áp pin mọi lúc
Hình 8.5 Nguyên lý điện trở chấn lưu
A: Minh họa dòng điện xung dài đi qua dây điện trở chấn lưu đặc biệt ở tốc độ động cơ thấp Dòng điện làm nóng dây đặc biệt và giảm điện lượng đến cuộn dây
B: Minh họa các xung ngắn ở tốc độ cao Điều này cho phép dây nguội và dòng điện mạnh hơn đi đến cuộn dây
Mạch sơ cấp dẫn điện từ công tắc đánh lửa hoặc điện trở đến cuộn cảm đánh lửa Cuộn cảm đánh lửa thực chất là một máy biến áp có khả năng tăng điện áp ắc quy lên tới 100.000 volt, mặc dù hầu hết các cuộn cảm tạo ra khoảng 50.000 - 60.000 volt Các cuộn cảm có kích thước và hình dạng khác nhau để đáp ứng nhu cầu của các phương tiện khác nhau Cấu tạo cuộn cảm
Cuộn cảm được xây dựng với một lõi sắt đặc biệt nhiều lớp Quanh lõi trung tâm này, hàng nghìn vòng dây đồng rất mảnh được quấn Dây mảnh này được phủ một lớp sơn cách điện chịu nhiệt mỏng Một đầu của dây mảnh được nối với cực cao áp và đầu kia được nối với dây mạch sơ cấp bên trong cuộn cảm Tất cả các vòng dây mảnh này tạo thành cái gọi là cuộn thứ cấp.
Một vài trăm vòng dây đồng dày hơn được quấn quanh các cuộn dây thứ cấp Mỗi đầu được nối với một cực mạch sơ cấp trên cuộn cảm Những cuộn dây này cũng được cách điện Các vòng dây dày hơn tạo thành cuộn sơ cấp Nghiên cứu các kết nối cuộn dây trong các hình cắt được hiển thị trong Hình 8-6
Hình 8.6 Mặt cắt ngang hai cuộn cảm đánh lửa
A1-Đầu ra điện áp cao 2-Lớp dây quấn với giấy cách điện 3-Nắp cuộn cảm 4-
Lò xo kết nối điện áp cao 5-Vỏ cuộn cảm 6-Giá đỡ lắp đặt 7-Vỏ kim loại bao bọc (từ tính) 8-Cuộn dây sơ cấp (dây đồng dày) 9-Cuộn dây thứ cấp (dây đồng mảnh).10-Hợp chất bịt kín 11- Chất cách điện 12-Lõi sắt ghép nhiều lớp
3-Lõi sắt 4-Cuộn dây sơ cấp 5- Cuộn dây thứ cấp (Mercedes-Benz, Deere & Co.)
Trang 9 Lõi, với cả cuộn thứ cấp và sơ cấp được gắn vào, được đặt bên trong một vỏ sắt nhiều lớp
- Chức năng của vỏ là giúp tập trung các đường sức từ sẽ được tạo ra bởi các cuộn dây Toàn bộ bộ phận này sau đó được đặt bên trong một vỏ thép, nhôm hoặc Bakelite
- Trong một số thiết kế cuộn cảm, vỏ được đổ đầy dầu hoặc vật liệu giống như parafin Trong các thiết kế khác, các cuộn dây của cuộn cảm được bọc trong nhựa dày
Cuộn cảm được bịt kín để ngăn bụi hoặc hơi ẩm xâm nhập
Phương pháp ngắt dòng điện
Để ngắt từ trường của cuộn dây, dòng điện đi qua các cuộn dây sơ cấp phải ngắt toàn bộ ngay lập tức mà không có hiện tượng phóng điện (dòng điện tăng đột ngột hoặc hồ quang phóng qua không gian) tại điểm ngắt dòng điện
Trong khoảng 75 năm, dòng điện sơ cấp được điều khiển bằng cách sử dụng một bộ tiếp điểm để ngắt dòng điện và dập tắt từ trường sơ cấp của cuộn dây Trong hơn 20 năm qua, hệ thống tiếp điểm đã được thay thế bằng hệ thống đánh lửa điện tử, sử dụng transistors để vận hành mạch sơ cấp Cấu tạo và hoạt động của transistors đã được đề cập trong Chương 7 Đánh lửa điện tử có thể tạo ra tia lửa điện áp cao cần thiết để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu loãng hơn được sử dụng trên các phương tiện hiện đại Trong khi hệ thống tiếp điểm cũ chỉ có thể tạo ra không quá 20.000 hoặc 30.000 volt, thì hệ thống đánh lửa điện tử cho phép sử dụng tới 100.000 volt Tất cả các phương tiện hiện đại đều sử dụng hệ thống đánh lửa với điều khiển mạch sơ cấp điện tử Sự khác biệt cơ bản giữa hệ thống đánh lửa tiếp điểm và hệ thống đánh lửa điện tử là phương pháp được sử dụng để ngắt mạch sơ cấp của cuộn dây
Phương pháp để đóng ngắt mạch sơ cấp của cuộn dây là tiếp điểm tiếp xúc cơ học được sử dụng trên các xe cũ
Lưu ý bộ tiếp điểm trong Hình 8-10
Phần tĩnh được nối mass thông qua tấm lắp tiếp điểm của bộ phân phối
Phần này cố định ngoài việc điều chỉnh điểm ban đầu
Phần thứ hai là tiếp điểm di động Nó được xoay trên một trụ thép Một bạc lót sợi được sử dụng làm ổ trục trên trụ xoay Một lò xo thép mỏng ép cánh tay tiếp điểm di động vào bộ phận tĩnh, khiến hai tiếp điểm chạm vào nhau Cánh tay di động được đẩy ra ngoài bởi các thùy cam của bộ phân phối, được quay bởi trục phân phối
Vấu cam trên trục phân phối mở và đóng các điểm khi nó quay Số lượng vấu tương ứng với số xi-lanh của động cơ
Hình 8 10 Cấu tạo điển hình của điểm tiếp xúc Hầu hết tích hợp điểm điều chỉnh vào đế đỡ điều chỉnh Thông số khoảng cách điểm trung bình khoảng 0,018" đến 0,022" (0,457 mm đến 0,559 mm)
Thanh trượt di chuyển cánh tay tiếp xúc bằng cách trượt qua một khối ma sát sợi Khối này được gắn chặt vào cánh tay tiếp xúc và sẽ ma sát với cam Mỡ bôi trơn nhiệt độ cao được sử dụng trên khối để giảm độ mòn Cánh tay tiếp xúc động được cách điện để khi dây dẫn nguồn từ cuộn sơ cấp được gắn vào cánh tay này, mạch sơ cấp không tiếp đất trừ khi các tiếp điểm va chạm vào nhau (Hình 8-10).
8.3.2 Thời gian đóng - ngắt tiếp điểm
Chỉ số góc quay (tính bằng độ) của cam phân phối quay từ khi các tiếp điểm đóng lại cho đến khi mở ra lại được gọi là thời gian đóng tiếp điểm (dwell) và đôi khi được gọi là góc cam Xem Hình 8-11 Thời gian đóng tiếp điểm rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến sự tích tụ từ trường của các cuộn dây sơ cấp Thời gian đóng tiếp điểm càng dài, sự tích tụ từ trường càng lớn Tuy nhiên, thời gian đóng tiếp điểm quá dài có thể dẫn đến hiện tượng hồ quang và cháy tiếp điểm Nếu thời gian đóng tiếp điểm quá ngắn, các tiếp điểm sẽ mở ra và làm mất từ trường trước khi nó tích tụ đủ điện áp để tạo ra tia lửa điện đáp ứng yêu cầu
Hình 8.11 Các tiếp điểm đánh lửa đóng lại ở vị trí 1 và duy trì trạng thái đóng khi cam quay đến vị trí 2 Chỉ số góc quay (tính bằng độ) quyết định thời gian đóng của hệ thống đánh lửa
Khi cài đặt khoảng cách tiếp điểm, khi khoảng cách giảm, thời gian đóng tiếp điểm tăng lên Khi khoảng cách tăng lên, thời gian đóng tiếp điểm giảm đi Thời gian đóng tiếp điểm không thể được điều chỉnh trên hệ thống đánh lửa điện tử, nhưng có thể được đo như một trợ giúp để chẩn đoán Luôn kiểm tra thông số kỹ thuật của nhà sản xuất về thời gian đóng tiếp điểm khi cài đặt tiếp điểm.
Tụ điện
Tụ điện (condenser hay capacitor) hấp thụ dòng điện sơ cấp dư thừa khi các tiếp điểm mở ra Tụ điện ngăn ngừa hiện tượng hồ quang tiếp điểm và dẫn đến quá nhiệt, tạo rỗ và mài mòn tiếp điểm quá mức Ngoài việc tăng tuổi thọ của tiếp điểm, tụ điện cho phép làm mất từ trường của cuộn dây nhanh chóng, tạo ra tia lửa mạnh và tức thời
Hầu hết các tụ điện được chế tạo từ hai tấm lá nhôm rất mỏng được ngăn cách bởi hai hoặc ba lớp cách điện Lá nhôm và vật liệu cách điện được cuộn lại với nhau thành hình trụ Sau đó, xi lanh được đặt trong một vỏ kim loại nhỏ và được niêm phong để ngăn chặn sự xâm nhập của hơi ẩm Hình 8-12 minh họa cấu trúc của tụ điện điển hình Việc đặt gần các dải lá nhôm tạo ra điện dung, hoặc khả năng thu hút electron
Khi các tiếp điểm đóng lại, tụ điện không hoạt động khi từ trường của cuộn dây bắt đầu tăng cường độ Khi các tiếp điểm mở ra, từ trường bắt đầu dập tắt và điện áp trong các cuộn dây sơ cấp tăng lên do tự cảm ứng Nếu không sử dụng tụ điện, điện áp trong mạch sơ cấp sẽ tạo ra hồ quang qua các tiếp điểm, tiêu thụ năng lượng của cuộn dây trước khi từ trường đi qua các cuộn dây thứ cấp
Hình 8 12 Bộ tụ điện này được hàn kín trong một vỏ kim loại Lưu ý cách tụ điện được gắn vào bộ phân phối điện (AC Delco, Deere & Co.)
Trang 13 Tuy nhiên, tụ điện thu hút điện áp sơ cấp dư thừa, ngăn ngừa hồ quang qua các tiếp điểm Khi tụ điện được sạc đầy, các tiếp điểm đã mở quá xa để dòng điện tạo ra hồ quang Từ trường mất qua các cuộn dây thứ cấp, tạo ra một tia lửa điện mạnh và nhanh chóng.
Hệ thống đánh lửa điện tử
Sơ đồ trong Hình 8-13 là một mạch đánh lửa điện tử đơn giản Lưu ý rằng không có thiết bị cơ khí nào để đóng ngắt mạch điện Toàn bộ quá trình được thực hiện bằng điện tử Dòng điện đi từ công tắc đánh lửa, qua mô-đun đánh lửa, đến cuộn dây Mô-đun đánh lửa chứa các thành phần điện tử gây ra việc cuộn dây tạo ra tia lửa điện áp cao Các mô-đun đánh lửa xử lý các đầu vào từ các thành phần đánh lửa khác
Các mô-đun đánh lửa đôi khi được lắp đặt trên tường lửa động cơ hoặc chắn bùn bên trong để bảo vệ chúng khỏi nhiệt độ quá cao của động cơ Các mô- đun khác được đặt trong bộ phân phối điện, lắp đặt bên ngoài trên thân bộ phân phối hoặc là một phần của cụm cuộn dây
Hình 8.13 Sơ đồ cho thấy dòng điện năng lượng chảy qua một loại mạch đánh lửa điện tử (Sun Electric Corporation)
Các mô-đun đánh lửa điện tử điển hình gồm dòng điện từ công tắc đánh lửa đi vào mô-đun, qua transistor công suất đến cuộn dây Transistor công suất đóng vai trò chất dẫn điện, khi nhận tín hiệu kích hoạt sẽ ngắt mạch, tạo ra từ trường tích tụ trong cuộn dây.
Vì dòng điện không thể đi qua chất cách điện nên ngắt dòng điện đi qua mạch sơ cấp của cuộn dây Khi dòng điện ngắt, từ trường mất, tạo ra dòng điện cao áp trong các cuộn dây thứ cấp Sau khi dòng điện cao áp cuộn dây mất hoàn toàn, quá trình được lặp lại khi dòng điện bắt đầu đi qua transistor công suất một lần nữa
Trang 14 Hình 8 14 A & B - Sơ đồ lắp ráp bộ phân phối điện với các mô-đun đánh lửa điện tử
C - Sơ đồ hệ thống đánh lửa cho thấy một mô-đun đánh lửa điện tử (General Motors & Ford)
Thiết bị Kích Hoạt Điện Tử
Thiết bị kích hoạt điện tử gửi tín hiệu điện đến mô-đun đánh lửa, ngắt mạch sơ cấp, có tuổi thọ cao hơn tiếp điểm vì không bị mòn Do đó, thời gian đánh lửa động cơ không thay đổi, cải thiện hiệu suất, giảm khí thải và tăng độ tin cậy Hiện nay có ba loại thiết bị kích hoạt điện tử đang được sử dụng.
Trang 15 Hầu hết các thiết bị kích hoạt được vận hành bằng cách quay trục phân phối Một số thiết bị kích hoạt được lắp đặt vào hoặc trên lốc động cơ và được vận hành bằng cách quay trục khuỷu và/hoặc trục cam
8.6.1 Bộ cảm biến từ tính
Cảm biến từ tính (The magnetic pickup) như hình 8-15A được lắp đặt trong bộ chia lửa và phản ứng với tốc độ của bộ chia lửa, bằng một nửa tốc độ trục khuỷu Cảm biến này tạo ra dòng điện xoay chiều như hình 8-15B Dòng điện được tạo ra nhỏ (khoảng 250 milivôn) nhưng có thể dễ dàng đọc được bởi mô-đun đánh lửa Bộ phận răng quay được gọi là bánh răng cảm biến hoặc bánh răng kích hoạt Bộ phận cố định được gọi là cuộn cảm thu hoặc stato
Khoảng cách không khí giữa các răng quay và cố định ngăn ngừa tiếp xúc vật lý và loại bỏ mài mòn Khi một răng của bánh răng cảm biến thẳng hàng với răng của cuộn cảm nhận, một tín hiệu điện áp được gửi đến mô-đun đánh lửa, làm tắt transistor công suất và ngắt dòng điện sơ cấp đến cuộn cảm ứng, gây ra tia lửa điện cho bugi
Hình 8 15 Một số cảm biến vị trí trục khuỷu từ tính khác nhau
A - Khoảng hở không khí tồn tại giữa bánh răng cảm biến và cuộn cảm nhận được gắn trên bộ chia lửa B - Một mẫu dòng điện xoay chiều được tạo ra bởi cảm biến này
C - Cảm biến vị trí và bánh răng cảm biến đặt tại trục khuỷu (Chrysler, Toyota và Oldsmobile)
Một số cảm biến được gắn gần trục khuỷu, như hình 8-15C Một bánh răng cảm biến là một phần của trục khuỷu và được đặt ở giữa của nó Một khoảng cách không khí cũng tồn tại giữa cảm biến này và bánh răng cảm biến Khi cảm biến ở giữa mỗi rãnh,
Trang 16 transistor được tắt và ngắt dòng điện đến cuộn cảm ứng, gây ra tia lửa điện cho bugi Khoảng cách không khí rất quan trọng đối với tất cả các cảm biến từ tính và phải được đặt theo thông số kỹ thuật
8.6.2 Công tắc Hiệu ứng Hall
Công tắc hiệu ứng Hall có thể được gắn trong bộ chia lửa hoặc tại trục khuỷu, Hình 8-16
Cảm biến hiệu ứng Hall là một lát mỏng vật liệu bán dẫn có điện áp được đặt vào liên tục
Một nam châm được đặt đối diện với cảm biến Có một khoảng không khí giữa cảm biến và nam châm
Từ trường tác dụng lên cảm biến cho đến khi một tab kim loại, thường được gọi là tấm chắn, được đặt giữa cảm biến và nam châm Tab kim loại này không tiếp xúc với nam châm hoặc cảm biến Khi tiếp xúc giữa từ trường và cảm biến bị gián đoạn, nó sẽ làm giảm điện áp đầu ra của nó Điều này báo hiệu cho mô-đun đánh lửa tắt transistor công suất Điều này làm gián đoạn dòng điện sơ cấp đến cuộn cảm ứng, gây ra tia lửa điện
Hình 8 16 Cảm biến hiệu ứng Hall và hoạt động của cảm biến A - Cảm biến hiệu ứng Hall có thể chịu tác động của từ trường B - Khi lá kim loại gắn với trục phân phối quay giữa nam châm và cảm biến hiệu ứng Hall, từ trường bị ngắt quãng Cuộn dây đánh lửa gửi điện áp cao đến bộ phân phối bất cứ khi nào từ trường bị ngắt quãng (Robert Bosch)
Cảm biến quang thường được đặt trong bộ chia lửa, như hình 8-17A đĩa rôto,
Hình 8-17B, có nhiều khe hở để ánh sáng đi qua từ điốt phát quang (LED) đến điốt nhạy sáng (thu nhận ánh sáng) Khi đĩa rôto quay, nó chắn chặn chùm sáng từ
LED đến điốt quang Khi điốt quang không nhận được ánh sáng, nó sẽ gửi một tín hiệu điện áp đến mô-đun đánh lửa, khiến nó kích hoạt cuộn dây
Hình 8 17 Cảm biến vị trí trục khuỷu quang điện A - Cảm biến vị trí trục khuỷu quang điện sử dụng đèn LED để phát ra một chùm sáng tới điốt quang thông qua các khe hở trên đĩa quay B - Đĩa quay được sử dụng với cảm biến quang điện Lưu ý khoảng cách giữa các khe hở (Nissan)
Hệ thống đánh lửa không phân phối
Hệ thống đánh lửa không phân phối không có bộ phận phân phối, sử dụng cảm biến vị trí trục khuỷu là một cảm biến từ tính hoặc công tắc hiệu ứng Hall như hình vẽ sơ đồ trong Hình 8-18 Cảm biến trục khuỷu được gắn trên hoặc trong lốc động cơ Một số hệ thống không phân phối có cảm biến thứ hai trên trục cam Cảm biến thực hiện cùng công việc với cuộn dây nhặt hoặc công tắc hiệu ứng Hall trong bộ phân phối, khớp với việc bắn tia lửa của bugi với kỳ nén của piston Ưu điểm của hệ thống này là loại bỏ được bộ phận phân phối, rôto và nắp phân phối
Một tín hiệu điện được tạo ra bất cứ khi nào trục khuỷu quay và tín hiệu được gửi đến mô-đun đánh lửa và / hoặc máy tính trên xe Tín hiệu này cho phép máy tính xác định vị trí của từng piston trong động cơ Trên các hệ thống có cảm biến trục khuỷu và trục cam, cả hai số đọc cảm biến được sử dụng để xác định vị trí của piston Đầu vào cảm biến cũng có thể được máy tính sử dụng để xác định tốc độ vòng quay của động cơ và lượng tăng thời gian đánh lửa
Hệ thống đánh lửa không phân phối tạo ra tia lửa điện áp cao bằng cách sử dụng nhiều cuộn cảm đánh lửa Phải sử dụng nhiều cuộn cảm vì không có nắp phân phối và rôto để phân phối tia lửa Có các loại hệ thống đánh lửa không phân phối như: hệ thống đánh lửa lãng phí, hệ thống trực tiếp tích hợp và hệ thống cuộn cảm gần bugi
Trang 18 Trong hệ thống đánh lửa lãng phí, có một cuộn cảm đánh lửa cho mỗi hai xi-lanh
Xem Hình 8-19B Trong loại hệ thống này, động cơ bốn xi-lanh có hai cuộn cảm, động cơ sáu xi-lanh có ba cuộn cảm và động cơ
V-8 có bốn cuộn cảm Các cuộn cảm thường được gắn kết với nhau trong một cặp cuộn cảm, Hình 8-18
Các cuộn cảm trong hệ thống đánh lửa lãng phí có hai đầu điện cực phát điện kết nối với hai bugi thông qua dây đánh lửa điện trở Khi cuộn cảm đánh lửa, tia lửa đi từ cực này qua dây bugi đến bugi để đánh lửa, sau đó quay trở lại cực cuộn cảm còn lại bằng cách đi qua khối động cơ, bugi kia và dây bugi kia.
Hình 8 18 Cặp cuộn cảm đánh lửa thường là một phần của hệ thống đánh lửa lãng phí, như hình 18-20 minh họa
Bộ phận này bao gồm cuộn dây đánh lửa cho động cơ 6 xi lanh, mỗi cuộn dây sẽ đánh lửa cho hai bugi
Thực tế, cuộn cảm đánh lửa đồng thời đánh lửa cả hai bugi Tuy nhiên, các cuộn cảm được sắp xếp sao cho cuộn cảm đánh lửa một bugi ở đỉnh hành trình nén và đánh lửa bugi còn lại ở đỉnh hành trình xả Đáng chú ý, bugi đánh lửa ở đỉnh hành trình xả không ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ.
Do đó, hồ quang tại bugi này được gọi là tia lửa lãng phí Vì chỉ cần rất ít điện áp để nhảy qua khoảng cách của bugi trong hành trình xả, cuộn cảm đủ mạnh để đánh lửa cho cả hai bugi
Hình 8 19 A - Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện tử không phân phối B - Một bố trí khả năng của các thành phần cho hệ thống đánh lửa điện tử không phân phối (AC-Delco)
Một biến thể của hệ thống đánh lửa lãng phí là hệ thống đánh lửa trực tiếp tích hợp
Hệ thống này sử dụng các dải dẫn điện thay vì dây thứ cấp giữa cuộn cảm và bugi Mô- đun đánh lửa, cuộn cảm, dải dẫn điện và đầu chụp bugi được gắn trong một tháp đơn vị duy nhất Xem Hình 8-20 Ưu điểm của hệ thống này là dây bugi, có thể gây ra các vấn đề về khả năng lái xe theo thời gian, được loại bỏ và tất cả các bộ phận được đặt cùng nhau trong một đơn vị được lắp đặt lên một tấm che Thành phần đánh lửa duy nhất được lắp đặt từ xa là cảm biến vị trí trục khuỷu
Một số hệ thống đánh lửa không phân phối sử dụng một cuộn cảm cho mỗi bugi Các hệ thống này, thường được gọi là hệ thống cuộn cảm gần bugi, sử dụng dây thứ cấp ngắn để kết nối bugi với từng bugi tương ứng Xem Hình 8.21
Trang 20 Hình 8.20 Sơ đồ lắp ráp của hệ thống đánh lửa trực tiếp Hệ thống này sử dụng hai cuộn dây cho động cơ bốn xi-lanh (Oldsmobile)
Hình 8 21 Hệ thống đánh lửa không phân phối sử dụng 1 cuộn cảm cho mỗi xi lanh Lưu ý dây dẫn thứ cấp ngắn dẫn từ cuộn cảm đến bugi.
Hệ thống đánh lửa trực tiếp
Nhiều động cơ đời mới được trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp Hệ thống này, còn gọi là hệ thống đánh lửa cuộn dây trên bugi, không sử dụng dây dẫn thứ cấp (dây bugi) hoặc thanh dẫn điện truyền thống
Thay vì sử dụng một cuộn dây chia lửa cho tất cả các bugi, hệ thống đánh lửa cuộn dây trên bugi (coil-on-plug) sử dụng một cuộn dây riêng lẻ cho mỗi bugi Cuộn dây này được lắp trực tiếp lên trên bugi, bao gồm cuộn dây, mô-đun điều khiển và ủng bugi, giúp cung cấp năng lượng đánh lửa trực tiếp cho từng bugi.
Mỗi cuộn dây trong hệ thống đánh lửa đồng thời có hai đầu ra phóng điện Hai đầu ra này được nối với hai bugi thông qua các dây dẫn thứ cấp có điện trở Khi cuộn dây hoạt động, nó tạo ra một điện áp cao, phóng điện qua một đầu ra, đi qua dây dẫn đến bugi, tạo tia lửa đánh lửa Dòng điện sau đó quay trở lại cuộn dây qua khối động cơ, bugi còn lại và dây dẫn thứ cấp kia Nói cách khác, một cuộn dây sẽ đánh lửa cho hai bugi cùng một lúc
Hình 8 22 A – Sơ đồ lắp ráp mở để thấy rõ cuộn dây và bugi của một xi-lanh trong động cơ V8 với hệ thống đánh lửa trực tiếp Mỗi bugi trong động cơ này có một cuộn dây riêng (Ford) B- Một bộ cuộn dây đánh lửa trực tiếp C-Các bộ cuộn dây đánh lửa trực tiếp này được lắp trên một động cơ thẳng hàng Bộ dây dẫn không được hiển thị (General Motors)
Trang 21 Các dây dẫn cuộn dây được sắp xếp sao cho cuộn dây đánh lửa cho một bugi ở đỉnh hành trình nén và bugi kia ở đỉnh hành trình nén cho mỗi cặp bugi Nắp bugi ở đầu của cụm cuộn dây có chức năng cách điện và bảo vệ kết nối giữa cuộn dây và bugi
Lưu ý: Thuật ngữ trong hệ thống đánh lửa đôi khi có thể gây nhầm lẫn Hệ thống không có phân phối vẫn sử dụng dây dẫn (dây thứ cấp hoặc thanh dẫn điện) để kết nối các cuộn dây với bugi Hệ thống đánh lửa trực tiếp khác biệt ở chỗ mỗi bugi có một cuộn dây riêng, không cần dây dẫn trung gian.
Mạch sơ cấp hoàn chỉnh
Bạn vừa theo dõi dòng điện đi qua hệ thống sơ cấp Sau khi đi qua mô-đun điều khiển hoặc tiếp điểm, dòng điện trở về bình ắc quy thông qua các bộ phận kim loại của xe được nối đất Hãy đảm bảo bạn hiểu cách hoạt động của từng bộ phận và mối quan hệ của chúng với các bộ phận khác.
Mạch Thứ Cấp
Bạn đã biết cuộn cảm tạo ra dòng điện cao áp như thế nào.Nhiệm vụ của mạch thứ cấp là truyền dòng điện này đến bugi đúng thời điểm Dòng điện phóng từ điện cực trung tâm của bugi sang điện cực bên, hoặc điện cực mass Khi phóng, dòng điện tạo ra một tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu Phần này giải thích nguyên lý điều này
Tất cả động cơ xăng đốt trong đều có một điểm chung: chúng sử dụng bugi Bugi bao gồm ba phần chính: điện cực, vật cách điện và vỏ Xem Hình 8-
Kỳ vọng của bugi điển hình: tuổi thọ có thể làm cho xe chạy đuợc 15.000-30.000 dặm (24.000-48.000 km) hoặc hơn Một số bugi có thể kéo dài tới
100.000 dặm (160.000 km) Để đạt được điều này, điện cực bugi phải được chế tạo từ vật liệu chịu được nhiệt, oxy hóa và cháy
Các vật liệu điển hình được sử dụng để chế tạo điện cực trung tâm bugi bao gồm đồng và hợp kim niken Platinum, mặc dù đắt tiền, đôi khi được sử dụng Điện cực trung tâm được cách điện với phần còn lại của bugi bằng một vật liệu cách điện bằng gốm Đầu trên kết thúc bằng một đầu nối đẩy để dây bugi có thể được gắn vào Hình 8-23
Hình 8 23 Mặt cắt của một bugi Tên của tất cả các bộ phận (Bosch)
Khoảng cách 2 điện cực là khoảng cách bugi Điện cực bên
Trang 22 Khoảng cách bugi: xe cũ : 0.025" (0,63 mm), xe mới: 0.095" (2,41 mm), phần lớn 0.045" đến 0.065" (1,1 đến 1,65 mm) Luôn kiểm tra hướng dẫn sử dụng để biết chính xác khoảng cách bugi Electron sẽ dễ dàng phóng từ bề mặt nóng sang bề mặt lạnh hơn
Vì điện cực trung tâm của bugi luôn nóng hơn điện cực bên, nên điện cực trung tâm của bugi có cực âm Điều này đảm bảo dòng điện chảy tốt hơn từ điện cực trung tâm Không khí dễ dàng bị ion hóa hơn (phân hủy từ chất dẫn điện sang chất dẫn điện) gần điện cực trung tâm nóng hơn Kết quả là, cần ít điện áp hơn để tạo ra tia lửa, làm giảm tải trọng trên cuộn dây
Trong hệ thống đánh lửa không phân phối, tia lửa thải đi từ điện cực bên sang điện cực trung tâm Vì xi-lanh không bị nén, nên không tạo thêm tải trọng cho cuộn dây Tuy nhiên, bắn ngược có thể gây hư hỏng điện cực cho một số loại bugi Kỹ thuật viên phải luôn đảm bảo rằng các bugi thay thế được thiết kế để sử dụng trong hệ thống không phân phối
Vật cách điện bugi phải có những đặc tính đặc biệt Chúng phải chịu được nhiệt, lạnh, ăn mòn hóa học và thay đổi điện áp đột ngột Vật cách điện cũng phải chịu được rung động và sốc vật lý Một vật liệu phổ biến được sử dụng để chế tạo vật cách điện bugi là nhôm oxit Nhôm oxit được nung ở nhiệt độ cao để tạo ra một vật cách điện mịn như thủy tinh, đặc và rất cứng Chiều dài, đường kính và vị trí của vật cách điện có ảnh hưởng trực tiếp đến phạm vi nhiệt của bugi cụ thể, được đề cập sau trong chương này Đầu trên của vật cách điện thường có gân hoặc rãnh để ngăn ngừa phóng điện, Hình 8-23
8.10.1.3 Vỏ bugi Điện cực trung tâm được đặt trong một vỏ thép, xung quanh là chất cách điện Phần trên của vỏ thép thường được bóp lại để áp sát lên một gioăng Quá trình bóp này kẹp chặt chất cách điện và cũng tạo ra một gioăng áp suất ở cả phần trên và dưới của chất cách điện Điều này ngăn chặn rò rỉ khí cháy và phóng điện hồ quang Điện cực phụ được hàn vào vỏ thép Vỏ thép có ren để có thể vặn vào một lỗ ren trong đầu xi-lanh Phần có ren của vỏ thép sẽ có độ dài và kiểu ren khác nhau để phù hợp với đầu xi-lanh mà nó được lắp vào
Vỏ thép tạo ra một gioăng với đầu xi-lanh bằng cách sử dụng gioăng đồng hoặc nhôm, hoặc bằng một mép vát đè lên một mép vát tương tự trong đầu xi-lanh (Hình 8-24)
Gioăng ren giữ vai trò quan trọng vì nó là nơi truyền nhiệt độ cao từ bugi sang kim loại của đầu xi-lanh Vật liệu cách điện cần có khả năng chịu nhiệt độ cực cao Để ngăn ngừa cháy nổ, vật liệu này phải có thể tản bớt nhiệt dư thừa.
Hình 8 24 Gioăng ren bu-gi Không phải tất cả các bu-gi đều sử dụng gioăng để làm kín
8.10.2 Độ nóng của bu-gi
Bu-gi được thiết kế để hoạt động ở một nhiệt độ nhất định, không quá nóng cũng không quá lạnh Nếu một bu-gi quá lạnh, nó sẽ thu hút cặn bẩn và bị bẩn Nếu nó quá nóng (trên 1,700°F hoặc 967°C), nó sẽ gây ra hiện tượng đề nổ sớm do cặn carbon nóng làm cháy hỗn hợp nhiên liệu trước khi bu-gi đánh lửa Điều quan trọng là bu-gi phải thò vào buồng đốt đúng lượng cần thiết Độ nóng được xác định bởi đường kính và chiều dài của chất cách điện đo từ gioăng làm kín xuống đến đầu bu-gi (Hình 8-25)
Nhận thấy trong Hình 8-25 rằng nhiệt sinh ra trong chất cách điện phải di chuyển lên trên cho đến khi nó thoát ra qua gioăng đến vỏ và sau đó đến đầu xi-lanh Đầu chất cách điện càng dài và mỏng thì nó càng truyền nhiệt kém hiệu quả Kết quả là, nó sẽ chạy nóng hơn (bu-gi nóng)
Chất cách điện ngắn và dày sẽ truyền nhiệt tốt và hoạt động mát hơn nhiều (bu- gi lạnh) Tất cả các nhà sản xuất động cơ đều chỉ định độ nóng của bu-gi để sử dụng trong động cơ của họ
Hình 8.25 A - Dãy nhiệt độ bugi từ lạnh đến nóng B - Bugi lạnh có đường dẫn nhiệt ngắn và bugi nóng có đường dẫn nhiệt dài Nghiên cứu dòng nhiệt chảy qua cả hai loại (Công ty Bugi Champion)
Một thiết kế bugi kéo dài đầu điện cực và vật liệu cách điện sâu hơn xuống buồng đốt Kiểu mũi dài này đặt vật liệu cách điện trực tiếp hơn vào đường đi của hỗn hợp nhiên liệu đến, giúp làm mát đầu điện cực
Nắp Phân Phối
Dòng điện áp cao từ cuộn dây được truyền qua dây cách điện đến cực trung tâm của nắp phân phối Trên một số phương tiện, cuộn dây được đặt trong nắp phân phối Các cực bổ sung, mỗi cực cho một xi-lanh, được sắp xếp theo vòng tròn bao quanh cực trung tâm Mỗi cực được kết nối với một bugi bằng dây cách điện chắc chắn Nắp phân phối được làm bằng vật liệu nhựa, đôi khi được nhồi mica để giảm khả năng phóng điện Các vật liệu sử dụng phải có khả năng cách điện tuyệt vời.
Hình 8-30 cho thấy mối quan hệ của nắp phân phối với các thành phần phân phối khác
Nắp phân phối trong động cơ bốn xi-lanh có đầu cực bugi với các đầu nối kim loại kéo dài qua vật liệu của nắp Nắp phân phối chứa đầu cực cuộn dây và một đầu nối kim loại nhỏ hoặc bàn chải tạo kết nối giữa cuộn dây và rôto.
Hình 8 31 Mặt cắt của một nắp phân phối Lưu ý thanh carbon
Hình 8.32 Mặt cắt của nắp phân phối và rô-to Rô-to truyền dòng điện từ cực trung tâm đến cực ngoài (Oldsmobile)
Rôto
Để truyền điện áp thứ cấp từ đầu cực trung tâm của nắp phân phối đến bất kỳ đầu cực bên nào, cần có một bộ phận được gọi là rôto Trong trường hợp cuộn dây được lắp đặt trong nắp phân phối, điện áp được phóng điện trực tiếp đến rôto thông qua một đầu
Trang 26 nối kim loại trong nắp Thân rôto được làm bằng vật liệu cách điện, thường là nhựa Nó được gắn vào đỉnh của trục phân phối Mép ngoài của nó có một đầu cực bằng đồng thau di chuyển rất gần các đầu cực bên khi nó quay Đầu cực mép ngoài này được kết nối với một lò xo chà sát với thanh carbon của đầu cực trung tâm cuộn dây
Dòng điện từ cuộn dây đi vào cực trung tâm của rôto, chạy dọc thanh than, qua lò xo và ra cực mép ngoài Từ đây, nó phóng qua khoảng cách nhỏ giữa rôto và cực nắp phân phối để đến bugi.
3000 volt bổ sung, nằm trong khả năng của cuộn dây.
Dây dẫn bugi
Dây dẫn bugi truyền dòng điện cao áp từ nắp phân phối đến bugi Dây dẫn bugi được bao phủ bởi một lớp cách điện dày để bảo vệ dây và giảm khả năng phóng điện Dây dẫn bugi nguyên bản thường có điện trở tích hợp để giảm nhiễu sóng điện từ Hầu hết các dây dẫn bugi thay thế cũng là loại có điện trở
Dây dẫn có điện trở nên được sử dụng trong các loại xe đời mới để tránh nhiễu sóng điện từ và hệ thống máy tính Các dây dẫn bugi được sắp xếp theo thứ tự trong nắp phân phối Hướng quay của rô-to quyết định việc cần sắp xếp theo chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ, Hình 8-33
Nắp phân phối, rô-to và dây dẫn phân phối tia lửa điện đến từng bugi vào đúng thời điểm Điều quan trọng là các dây dẫn bugi phải được sắp xếp theo đúng thứ tự Thứ tự đánh lửa trong
Hình 8-33 không bao giờ được sử dụng Một ví dụ về thứ tự đánh lửa điển hình (thứ tự các piston đạt đến điểm chết trên trong hành trình nén) trong động cơ sáu xi-lanh là 1, 6, 5, 2, 4, 3 Hình 8 33 Một thứ tự đánh lửa đơn giản cho động cơ sáu xi-lanh: 1,2,3,4,5,6 Lưu ý cách các dây bugi được sắp xếp trong nắp phân phối để tạo ra thứ tự đánh lửa này (Chevrolet)
Thời điểm đánh lửa và độ trễ
Để có thời điểm đánh lửa chính xác, mỗi xi-lanh phải nhận tia lửa điện tại điện cực bugi khi piston gần đến điểm chết trên trong hành trình nén (vài độ trước TDC) Điều này được thực hiện bằng cách điều khiển trục phân phối quay với tốc độ bằng một nửa tốc độ của trục khuỷu.
Trang 27 Bánh răng trục phân phối được điều chỉnh thời điểm sao cho tia lửa điện được tạo ra khi xi-lanh sẵn sàng đánh lửa Rô-to sẽ chỉ hướng về phía cực nắp bugi của xi-lanh Một dây dẫn bugi được gắn vào cực này Các dây dẫn được gắn vào nắp phân phối bắt đầu từ xi-lanh số một và theo thứ tự đánh lửa theo hướng quay của trục phân phối Khi động cơ quay, trục phân phối cũng quay Mỗi lần trục phân phối quay đủ để khiến rô-to chỉ vào cực bugi, hệ thống đánh lửa tạo ra tia lửa điện Chu kỳ này được lặp lại nhiều lần Nhà sản xuất động cơ chỉ định thời điểm đánh lửa theo số độ trước điểm chết trên (TDC) mà xi-lanh số một nên đánh lửa Tất cả các xi-lanh khác sẽ đánh lửa tại cùng một số độ trước TDC Nếu bugi đánh lửa muộn hơn so với cài đặt đã chỉ định, thời điểm đánh lửa được gọi là trễ Nếu bugi đánh lửa sớm hơn so với đã chỉ định, thời điểm đánh lửa được gọi là sớm.
Thiết lập thời điểm cơ bản
Hầu hết các động cơ cũ hơn và nhiều động cơ mới hơn có dấu đánh dấu thời điểm dưới dạng một đường kẻ trên vành của bộ giảm chấn rung Một số động cơ trong các xe dẫn động cầu trước có dấu đánh dấu thời điểm trên bánh đà Một con trỏ được gắn vào nắp che thời điểm Khi dấu đánh dấu nằm chính xác dưới con trỏ, như trong Hình 8-34, động cơ đã sẵn sàng để đánh lửa xi-lanh số một Tia lửa điện sẽ xảy ra khi rô-to chỉ vào cực nắp số một
Thời điểm thường được thiết lập bằng cách sử dụng đèn chớp, là một đèn được hoạt động bởi các xung điện áp cao từ dây dẫn bugi Xem Hình 8-35 Đèn chớp thường được gọi đơn giản là đèn đánh dấu thời điểm Để đánh dấu thời điểm động cơ, bộ thu đèn chớp được kẹp lên dây dẫn bugi số một (hoặc xi-lanh khác tùy theo chỉ định)
Hình 8.34 Dấu đánh dấu thời điểm điển hình có các độ đánh dấu trước và sau điểm chết trên Thiết lập này cũng tích hợp một ổ cắm đầu dò thời điểm từ tính (Chrysler)
Trang 28 Trên hầu hết các động cơ, cần thực hiện các bước đặc biệt trước khi thiết lập thời điểm ban đầu, chẳng hạn như ngắt kết nối đường ống chân không đến bộ phân phối hoặc nối đất một đầu nối điện với máy tính Trên các động cơ cũ hơn có tiếp điểm, khoảng cách tiếp điểm nên được thiết lập trước khi đánh dấu thời điểm động cơ Động cơ sau đó được khởi động và vận hành ở chế độ rảnh Nhiều xe hiện đại không có điều kiện để thiết lập thời điểm Kiểm tra nhãn phát thải trong khoang động cơ trước khi tìm dấu đánh dấu thời điểm
Hình 8 35 Sử dụng đèn nhấp nháy để đánh dấu thời điểm đánh lửa Mỗi lần bugi số 1 đánh lửa, đèn nhấp nháy sẽ chiếu sáng các vạch đánh dấu thời điểm (General Motors)
8.15.1 Sử dụng đèn strob Đèn strob sẽ chiếu sáng con trỏ trên bộ giảm chấn rung Thời điểm được kiểm tra bằng cách hướng đèn vào các dấu đánh dấu thời điểm Mỗi lần bugi số một đánh lửa, đèn strob sẽ sáng Mỗi lần nó đánh lửa với bộ giảm chấn ở cùng một vị trí so với con trỏ, dấu đánh dấu thời điểm trên bộ giảm chấn dường như đứng yên Để điều chỉnh thời điểm, kẹp phân phối được nới lỏng và bộ phân phối được xoay bằng tay Khi nó được xoay, dấu đánh dấu thời điểm sẽ di chuyển Khi được xoay theo hướng thích hợp, dấu đánh dấu sẽ thẳng hàng với con trỏ Khi hai dấu này thẳng hàng, động cơ đã được điều chỉnh thời điểm chính xác và kẹp phân phối có thể được siết chặt Hãy nhớ kết nối lại bất kỳ đường ống chân không hoặc đầu nối điện nào phù hợp
8.15.2 Đồng hồ đo thời điểm từ tính
Nhiều động cơ đời mới có thể được điều chỉnh thời điểm bằng đồng hồ đo thời điểm từ tính Đồng hồ này có một đầu dò thời điểm được lắp vào một ổ cắm thời điểm từ tính gần các dấu đánh dấu thời điểm thông thường, như loại được hiển thị trong Hình 8-34 Đồng hồ đo thời điểm cũng sử dụng một đầu dò cảm ứng được kẹp lên bugi số một Khi tất cả các kết nối được thực hiện, động cơ được khởi động và thời điểm có thể được đọc trực tiếp từ mặt số đồng hồ
8.15.3 Cơ chế điều chỉnh độ trễ thời điểm đánh lửa
Khi tốc độ động cơ tăng, cần phải đánh lửa hỗn hợp sớm hơn Nếu không làm điều này, piston sẽ đạt đến điểm chết trên và bắt đầu đi xuống trước khi hỗn hợp không khí-nhiên liệu có thể được đốt cháy đúng cách Để đốt cháy đúng hỗn hợp không khí-nhiên liệu, cần một thiết bị để tăng độ trễ thời điểm đánh lửa (đánh lửa sớm hơn trước điểm chết trên) khi tốc độ động cơ tăng Cũng cần phải giảm độ trễ thời điểm để kiểm soát khí thải và ngăn ngừa tiếng gõ
Khi động cơ ở chế độ rảnh, độ trễ rất ít cần thiết Ở tốc độ động cơ cao hơn, cần phải đánh lửa hỗn hợp sớm hơn một chút Để thấy khái niệm này, hãy xem Hình 8-36 Trong ví dụ này, áp suất của một hỗn hợp nhiên liệu đang cháy sẽ kết thúc khi piston đạt đến 23° sau điểm chết trên
Trang 29 Lưu ý trong Hình 8-36A, chu trình đốt cháy phải bắt đầu ở 18° trước điểm chết trên để hoàn thành vào
23° sau điểm chết trên Trong Hình
8-36B, tốc độ động cơ đã tăng gấp ba Bây giờ cần phải đánh lửa hỗn hợp ở 40° trước điểm chết trên để hoàn thành quá trình đốt cháy vào
23° sau điểm chết trên Ba phương pháp phổ biến để tăng độ trễ thời điểm đánh lửa là tăng độ trễ ly tâm, tăng độ trễ chân không và tăng độ trễ điện tử
Hình 8.36 Khi tốc độ động cơ tăng, thời điểm đánh lửa sớm hơn Lưu ý trong A rằng chỉ cần 41° quay của trục khuỷu, trong khi ở B, ở 3.600 vòng/phút, cần 63° (Ford)
8.15.4 Tăng độ trễ ly tâm
Một phương pháp phổ biến để tăng độ trễ thời điểm đánh lửa là sử dụng cơ chế tăng độ trễ ly tâm, được tích hợp trong trục phân phối Cơ chế này hoạt dụng sức mạnh ly tâm sinh ra khi tốc độ động cơ tăng lên để dịch chuyển hệ thống đánh lửa theo hướng trễ thời điểm đánh lửa, đảm bảo hỗn hợp nhiên liệu không khí được đốt cháy hiệu quả hơn tại các tốc độ cao.
Trên thực tế, trục phân phối được chia thành phần trên và phần dưới, với phần trên có thể di chuyển so với phần dưới, Hình 8-37 và 8-38 Khi trục phân phối quay, nó quay đơn vị ly tâm, điều này quay hoặc cam
(đánh lửa tiếp điểm) hoặc reluctor hoặc cửa chớp (đánh lửa điện tử)
Tăng độ trễ ly tâm sẽ tăng độ trễ thời điểm đánh lửa của động cơ liên quan đến tốc độ động cơ
Hình 8.37 Hai loại cơ chế tăng độ trễ ly tâm khác nhau của bộ phân phối (Hiệp hội Điện khí Ô tô)
Khi động cơ không tải, ứng suất lò xo giữ cho hai tạ trọng lượng được kéo lại gần nhau và trục vẫn ở vị trí cho thời điểm đánh lửa tốc độ thấp Khi động cơ tăng tốc, các tạ trọng lượng được kéo ra bởi lực ly tâm Khi các trọng lượng di chuyển ra xa nhau, chúng buộc phần trên của trục di chuyển theo hướng tăng độ trễ so với phần dưới của trục Khi phần trên của trục được tăng độ trễ, nó khiến thiết bị kích hoạt đánh lửa cuộn cảm sớm hơn, khiến các bugi đánh lửa sớm hơn trước điểm chết trên Động cơ càng quay nhanh, các trọng lượng càng di chuyển ra xa nhau, cho đến khi chúng cuối cùng đạt đến giới hạn di chuyển của chúng
Khi tốc độ động cơ giảm, lực kéo ly tâm lên các tạ giảm đi và lò xo kéo các tạ lại gần nhau, làm giảm độ trễ thời điểm đánh lửa
Trang 30 Bằng cách tính toán lực kéo của lò xo và kích thước của các tạ, có thể tăng độ trễ thời điểm đánh lửa một cách chính xác lớn trong một phạm vi vòng/phút Hình 8-38 minh họa cách các tạ điều khiển tăng độ trễ Có thể thay đổi mức độ tăng độ trễ ly tâm bằng cách thay đổi các tạ và lò xo Điều này nên được thực hiện rất cẩn thận để giảm khả năng hư hỏng động cơ Hình 8.38 Cơ chế tiến ly tâm của đĩa phân phối trong hoạt động A - Động cơ quay tốc thấp: Lò xo kéo các tạ vào trong Thời điểm đánh lửa không tiến B - Động cơ đang chạy ở tốc độ cao: Lực ly tâm kéo các tạ ra ngoài Khi chúng xoay, phần mũi tạ đẩy đĩa cam quay, làm cho thời điểm đánh lửa tiến
8.15.5 Điều chỉnh góc đánh lửa theo áp suất chân không
