hệ thống đánh lửa

Trên ô tô ngoài các hệ thống khởi động,hệ thống cung cấp điện, hệ thống điều khiển lập trình hệ thống làm mát , hệ thong truyền lực ………thì hệ thống đánh lưa không thể thiếu với động cơ xăng.

Bộ công thương trường ĐH công nghiệp thành phố

Hồ Chí Minh

Khoa công nghệ động lực

Tiểu luận bộ môn điện động cơ

Đề tài:hệ thống đánh lửa

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Trang 08254001

Lời nói đầu

Trên ô tô ngoài các hệ thống khởi động,hệ thống cung cấp điện, hệ thống điều khiển lập trình hệ thống làm mát , hệ thong truyền lực ………thì hệ thống đánh lưa không thể thiếu với động cơ xăng Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ là tạo ra tia lửa đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt của động cơ Nó phải tạo ra sự đánh lửa chính xác trong hàng nghìn lần/phút trên mỗi xi lanh của động cơ Nếu sự đánh lửa bị ngưng trễ trong khoảng 1 giây, động cơ sẽ hoạt đống yếu đi và thậm chí ngừng hoạt động Qua đó ta có thể thay tầm quan trọng của hệ thông đánh lửa trong cơ cấu vận hành của động

cơ Ngày nay các hệ thống đánh lửa tiên tiến được đưa vào thưc tế phục vụ cho nhu cầu nâng cao công suất của động cơ và giảm lượng khí thải độc hại

ra ngoài môi trường Dưới đây nhóm tiểu luận của em xin trình bày về một số

hệ thống đánh lửa thường dùng hiện nay trên ô tô hiện đại

2 Thời điểm đánh lửa chính xác

Hệ thống đánh lửa phải luôn luôn có thời điểm đánh lửa chính xác để phù hợp với sự thay đổi tốc độ và tải trọng của động cơ

3 Có đủ độ bền

Hệ thống đánh lửa phải có đủ độ tin cậy để chịu đựng được tác động của rung động và nhiệt của động cơ

Hệ thống đánh lửa sử dụng điện cao áp do cuộn đánh lửa tạo ra nhằm phát

ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu đã được nén ép Hỗn hợp không khí nhiệt liệu được nén ép và đốt cháy trong xi lanh Sự bốc cháy này tạo ra động lực của động cơ

Nhờ có hiện tượng tự cảm và cảm ứng tương hỗ, cuôn dây tạo ra điện áp cao cần thiết cho đánh lửa

Cuộn sơ cấp tạo ra điện thế hàng trăm vôn còn cuộn thứ cấp thì tạo ra điện thế hàng chục ngàn vôn.

Thay đổi trong hệ thống đánh lửa

Có các kiểu hệ thống đánh lửa như sau:

1 Kiểu ngắt tiếp điểm

Kiểu hệ thống đánh lửa này có cấu tạo cơ bản nhất.

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này, dòng sơ cấp và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng cơ học

Dòng sơ cấp của cuôn đánh lửa được điều khiển cho chạy ngắt quãng qua tiếp điểm của bộ ngắt dòng

Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm tốc và chân không điều khiển thời điểm đánh lửa

Bộ chia điện sẽ phân phối điện cao áp từ cuôn thứ cấp đến các bugi

2 Kiểu tranzito

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này tranzito điều khiển dòng sơ cấp, để nó chạy một cách gián đoạn theo đúng các tín hiệu điện được phát ra từ bộ phát tín hiệu.

Thời điểm đánh lửa sớm được điều khiển bằng phương pháp cơ học như trong kiểu hệ thống đánh lửa ngắt tiếp điểm

3 Kiểu tranzito có ESA (Đánh lửa Sớm bằng điện tử)

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này không sử dụng bộ đánh lửa sớm chân không và li tâm Thay vào đó, chức năng ESA của Bộ điều khiển điện tử (ECU) sẽ điều khiển thời điểm đánh lửa.

4 Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)

Thay vì sử dụng bộ chia điện, hệ thống này sử dụng cuộn đánh lửa đa bội

để cung cấp điện cao áp trực tiếp cho bugi Thời điểm đánh lửa được điều khiển bởi ESA của ECU động cơ Trong các động cơ gần đây, hệ thống đánh lửa này chiếm ưu thế

Sự cần thiết phải điều khiển thời điểm đánh lửa

Trong động cơ xăng, hỗn hợp không khí-nhiên liệu được đánh lửa để đốt cháy (nổ), và áp lực sinh ra từ sự bốc cháy sẽ đẩy píttông xuống.

Năng lượng nhiệt được biến thành động lực có hiệu quả cao nhất khi áp lực

nổ cực đại được phát sinh vào thời điểm trục khuỷu ở vị trí 100 sau Điểm Chết Trên (ATDC)

Động cơ không tạo ra áp lực nổ cực đại vào thời điểm đánh lửa; nó phát ra

áp lực nổ cực đại chậm một chút, sau khi đánh lửa

Vì vậy, phải đánh lửa sớm, sao cho áp lực nổ cực đại được tạo ra vào thời

Vì thế, hệ thống đánh lửa phải có khả năng đánh lửa vào thời điểm để động

cơ tạo ra áp lực nổ một cách có hiệu quả nhất, phù hợp với điều kiện làm việc của động cơ

1 Giai đoạn cháy trễ

Sự bốc cháy (nổ) của hỗn hợp không khí-nhiên liệu không phải xuất hiện ngay sau khi đánh lửa Thoạt đầu, một khu vực nhỏ (hạt nhân) ở sát ngay tia lửa bắt đầu cháy, và quá trình bắt cháy này lan ra khu vực chung quanh

Quãng thời gian từ khi hỗn hợp không khí-nhiên liệu được đánh lửa cho đến khi nó bốc cháy được gọi là giai đoạn cháy trễ (khoảng A đến B trong sơ đồ).Giai đoạn cháy trễ đo gần như không thay đổi, và nó không bị

ảnh hưởng của điều kiện làm việc của động cơ

2 Giai đoạn lan truyền ngọn lửa

Sau khi hạt nhân ngọn lửa hình thành, ngọn lửa nhanh chóng lan truyền ra chung quanh Tốc độ lan truyền này được gọi là tốc độ lan truyền ngọn lửa, và thời kỳ này được gọi là thời

kỳ lan truyền ngọn lửa (B~C~D trong sơ đồ).

Khi có một lượng lớn không khí được nạp vào, hỗn hợp không khí-nhiên liệu trở nên có mật độ cao hơn Vì thế, khoảng cách giữa các hạt trong hỗn hợp không khí-nhiên liệu giảm xuống, nhờ thế, tốc độ lan truyền ngọn lửa tăng lên

Ngoài ra, luồng hỗn hợp không khí-nhiên liệu xoáy lốc càng mạnh thì tốc

độ lan truyền ngọn lửa càng cao

Khi tốc độ lan truyền ngọn lửa cao, cần phải định thời đánh lửa sớm Do

đó cần phải điều khiển thời điểm đánh lửa theo điều kiện làm việc của động cơ

Điều khiển thời điểm đánh lửa

Hệ thống đánh lửa điều khiển thời điểm đánh lửa theo tốc độ và tải trọng của động cơ sao cho áp lực nổ cực đại xuất hiện ở 10o ATDC

Trước đây, các hệ thống đánh lửa sử dụng bộ đánh lửa sớm li tâm và bộ đánh lửa sớm chân không để điều khiển đánh lửa sớm hoặc muộn Tuy nhiên, ngày nay hầu hết các động cơ đều sử dụng hệ thống ESA

1 Điều khiển tốc độ động cơ

(1) Động cơ được coi là phát công suất hiệu quả nhất khi áp lực nổ tối đa xuất hiện ở 10o ATDC, khi đó thời điểm đánh lửa tối ưu là 10o BTDC, với tốc độ 1000 v/ph

(2) Giả sử tốc độ động cơ tăng lên đến 2000 v/ph, giai đoạn cháy trễ vẫn gần như không đổi với mọi tốc độ động cơ Vì thế góc quay của trục khuỷu

sẽ tăng lên so với khi động cơ chạy với tốc độ 1000 v/ph Nếu vẫn sử dụng thời điểm đánh lửa như trong mục (1) cho tốc độ 2000 v/ph thì thời điểm

mà động cơ sản ra áp lực nổ cực đại sẽ bị trễ hơn 10o ATDC

(3) Vì vậy, để sản ra áp lực nổ cực đại tại 10o ATDC khi động cơ đang chạy 2000 v/ph thì thời điểm đánh lửa phải sớm hơn để bù cho góc quay của trục khuỷu đã bị trễ trong mục (2) Quá trình định thời đánh lửa sớm này được gọi là đánh lửa sớm, và sự làm trễ thời điểm đánh lửa được gọi là

đánh lửa muộn

2 Điều khiển theo tải trọng của động cơ

(1) Khi động cơ mang tải thấp thì áp lực nổ cực đại được coi là xuất hiện

100 ATDC , khi thời điểm đánh lửa tối ưu được đặt sớm 200 BTDC

(2) Khi tải trọng của động cơ tăng, mật độ không khí cũng tăng và giai đoạn lan truyền ngọn lửa giảm xuống Vì thế, nếu cứ sử dụng thời điểm đánh lửa như trong mục (1) thì thời điểm mà động cơ sản ra áp lực nổ cực đại sẽ bị sớm hơn 100 ATDC

(3) Để sản ra áp lực nổ cực đại tại thời điểm 100 ATDC khi động cơ mang tải nặng thì thời điểm đánh lửa phải muộn hơn để bù cho góc quay của trục khuỷu đã bị sớm trong mục (2)

Ngược lại, khi tải trọng của động cơ thấp thì th ời điểm đánh lửa phải sớm hơn (Tuy nhiên, khi động cơ chạy không tải, thì khoảng thời gian đánh lửa sớm phải nhỏ hoặc bằng không để ngăn ngừa hiện tượng nổ không ổn định.)

Điều khiển tiếng gõ động cơ

Tiếng gõ trong động cơ do sự tự bốc cháy gây ra, khi hỗn hợp không nhiên liệu tự bắt lửa trong buồng đốt Động cơ trở nên dễ bị gõ khi thời điểm đánh lửa sớm.

khí-Hiện tượng tiếng gõ mạnh có ảnh hưởng xấu đến hiệu suất của động cơ như tăng tiêu hao nhiên liệu, giảm công suất phát Trái lại, tiếng gõ nhẹ lại

có tác dụng nâng cao tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất

Các hệ thống đánh lửa gần đây có điều khiển thời điểm đánh lửa làm muộn thời điểm đánh lửa theo tiếng gõ, khi cảm biến phát hiện có tiếng gõ thì điều khiển cho thời điểm đánh lửa muộn, còn khi không phát hiện ra tiếng

gõ nữa thì điều khiển cho thời điểm đánh lửa sớm hơn Bằng cách ngăn ngừa tiếng gõ như vậy, hệ thống này giúp tăng tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất phát

Theo tài liệu toyota/isuzu

Bộ đánh lửa sớm li tâm

Bộ đánh lửa sớm li tâm điều khiển đánh lửa sớm theo tốc độ của động cơ.Thông thường, vị trí của các “quả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được

xác định bằng lò-xo của nó.

Khi tốc độ của trục bộ chia điện tăng lên cùng với tốc độ của động cơ, lực

ly tâm vượt quá lực của lò-xo, cho phép các quả văng tách xa ra

Kết quả là vị trí của rôto tín hiệu dịch chuyển vượt quá một góc đã định và làm cho đánh lửa sớm

Bộ đánh lửa sớm chân không

Bộ đánh lửa sớm chân không điều khiển đánh lửa sớm theo tải trọng của động cơ

Màng được liên kết với tấm ngắt thông qua thanh đẩy boặc bộ chế hoà khí.Buồng màng được nối thông với cửa trước của đường ống nạp.

Khi bướm ga hé mở, áp suất chân không từ cửa trước sẽ hút màng để làm quay tấm ngắt

Kết quả là bộ phát tín hiệu dịch chuyển, và gây ra đánh lửa sớm

Dây cao áp

Dây cao áp này sẽ chuyển tải điện thế 20.000 – hơn 50.000V, điện thế đủ mạnh để ném bay bạn ra qua cửa sổ nếu như bạn muốn Nhiệm vụ của cáp bugi là nhận điện cao áp cho bugi và không để lọt ra ngoài Dây cao áp phải chịu một nhiệt lượng cao của động cơ đang vận hành và sự thay đổi đáng kể của thời tiết Để hoàn thành nhiệm vụ của mình, dây cao áp phải rất dầy, và

độ dầy đó dùng để cách ly với dây bán dẫn nằm tại trung tâm của ruột dây cáp Đương nhiên, lớp vỏ dầy sẽ cách ly điện với các bộ phận của động cơ và sức nóng của động cơ,do đó sẽ tránh bị hao mòn, đứt gẫy nói cách khác là các hỏng hóc Khi dây cao áp hỏng, nó sẽ không chuyền tải đủ điện thế đến bugi

và sẽ xảy ra mất đánh lửa Đó là triệu chứng “động cơ bỏ máy”, để khắc phục

ta phải thay dây cáp bugi

Dây cao áp được bố trí quanh động cơ rất khéo léo Người ta dùng các kẹp nhựa để chia tách từng dây để chống chập Tuy nhiên nó cũng chưa hẳn là cần thiết khi dây cáp hoàn toàn mới Nhưng nếu dây cũ, nó có thể vì hở và hoạt động kém do; thời tiết ẩm, cố đề khởi động hoặc máy rung giật

Dây cao áp đi từ nắp bộ chia điện đến từng bugi theo thứ tự quy định Nó được gọi là “thứ tự đánh lửa” và nó là một phần thiết kế động cơ Mỗi bugi chỉ đánh lửa vào cuối của kỳ nén Mỗi xi lanh có một kỳ nén tại thời điểm khác nhau, vì vậy bố trí bugi đến từng xi lanh nhất định là điều rất quan

trọng

Đối với một động cơ 8 xi lanh, thứ tự đánh lửa là: 1,8,4,3,6,5,7,2 Xi lanh được đánh số từ phía trước tới phía sau, với xi lanh số 1 đằng trước trái của động cơ Vì vậy xi lanh trên phía ben trái của động cơ là số 1,3,5,7 trong khi bên phải là 2,4,6,8 Một số động cơ, bên phải là 1,2,3,4 và bên trái là 5,6,7,8 Sách hướng dẫn sửa chữa sẽ cho chúng ta biết chính xác thứ tự đánh lửa của từng xi lanh và mô hình xi lanh của từng động cơ cụ thể.

Điều chúng ta cần biết đến nữa là hướng quay của bộ chia điện, theo chiều hay ngược chiều kim đồng hồ và cực trên nắp chia của xi lanh số 1 nằm ở đâu Khi đã có thông tin này, chúng ta có thể bắt đầu lần ra dây cao áp của từng máy

Nếu dây cao áp lắp sai, động cơ sẽ vẫn nhận được điện cao áp nhưng thứ tự đánh lửa sẽ sai, dẫn đến động cơ không hoạt động được Quan trọng là phải lắp đúng dây cao áp trên từng xi lanh

Bugi

Hệ thống đánh lửa là nguồn duy nhất cung cấp điện cho bugi Hệ thống sẽ cung cấp cho bugi một điện thế đủ để bugi phát tia lửa điện tại thời điểm chính xác và đều đặn trong hàng nghìn vòng quay của động cơ đến từng bugi trong vòng một phút.

Các bugi đời mới được thiết kế để sử dụng rất lâu trước khi phải thay thế Điều kỳ diệu này tạo ra muôn vàn hình thể và phạm vi nhiệt lượng sinh ra được dùng cho từng loại động cơ riêng biệt

Phạm vi nhiệt lượng của bugi thể hiện khi bugi không đủ nóng để đốt cháy hết các cặn bẩn bám vào đầu đốt , và nó không đủ nóng do vậy tạo ra sự đánh lửa sớm của động cơ Đánh lửa sớm gây ra do bugi không đủ nóng, nó bắt đầu hâm nóng lên và đốt cháy nhiên liệu trước khi đánh tia lửa điện Hầu hết bugi đều có một điện trở để chống nhiễu cho sóng radio Khe hở bugi quá

rộng, lượng điện thế không đủ lớn để vượt qua tạo ra mất tia lửa điện Khe hở quá hẹp, điện áp tập trung trên bugi sẽ lớn dẫn đến đánh lửa liên tục và cũng tạo nên kém hiệu quả

Tài liệu tham khảo

Giáo trình hệ thống điện động cơ – trường ĐHCN TP HCM

Tài liệu trên diễn đàn khoa công nghệ động lực trường ĐHCN TP HCMTài liệu tìm kiếm trên internet

Sách do Nguyễn Oanh viết

Mục lục

mô tả về hệ thống đánh lửa

các hệ thống đánh lửa hiện nay

Kiểu tranzito có ESA (Đánh lửa Sớm bằng điện tử)

Kiểu tranzito

Kiểu ngắt tiếp điểm

Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)

Sự cần thiết phải điều khiển thời điểm đánh lửa

Điều khiển thời điểm đánh lửa

Điều khiển tiếng gõ động cơ

điều khiển đánh lửa sớm

Bộ đánh lửa sớm li tâm

Bộ đánh lửa sớm chân không

Hệ thống dây cao áp và buji