hệ thống đánh lửa đồ án điện, điện tử ô tô

Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa LỜI NÓI ĐẦU Đối với sinh viên khối ngành kỹ thuật, sau học xong học phần lý thuyết sinh viên bắt đầu vào việc thực đồ án môn học, đồ án “Thiết kế hệ thống điện tử ô tô” Đồ án thiết kế hệ thống điện tử ô tô đồ án quan trọng, thiếu chương trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành động lực Ở đồ án sinh viên phải vận dụng kiến thức học môn như: Vật lý đại cương, Kỹ thuật điện, Trang bị điện điện tử động đốt trong,… để giải vấn đề thực tế Trong đồ án em giao nhiệm vụ “Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa” Đây công việc bổ ích, giúp em cố lại kiến thức lý thuyết học đồng thời tạo điều kiện để em tiếp xúc với hệ thống thực tế Qua giúp em trao dồi khả tính toán thiết kế hệ thống liên quan đến khí động lực, phục vụ cho công việc sau Qua em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS Phạm Quốc Thái thầy Khoa Cơ khí Giao thông giúp em hoàn thành đồ án Trong trình hoàn thiện đồ án kinh nghiệm chưa nhiều tiếp xúc thực tế hạn chế, thiếu sót tránh khỏi Em mong nhận bảo thêm từ thầy để đồ án tốt Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 08 tháng 06 năm 2017 Sinh viên thực Lê Tấn Quan -1- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô TÔ 1.1 Công dụng yêu cầu hệ thống đánh lửa 1.1.1 Công dụng hệ thống đánh lửa Hệ thống đánh lửa (HTĐL) ôtô có nhiệm vụ biến dòng chiều hiệu thấp (6, 12 hay 24 [V]) xung điện xoay chiều hiệu thấp (trong HTĐL Manhêtô Vô lăng manhêtic) thành xung điện cao (12000 ÷ 24000 [V]) đủ để tạo tia lửa điện (phóng qua khe hở bugi) đốt cháy hỗn hợp làm việc xy lanh động vào thời điểm thích hợp, tương ứng với trình tự xy lanh chế độ làm việc động 1.1.2 Yêu cầu hệ thống đánh lửa Hệ thống đánh lửa phải đáp ứng yêu cầu sau: - Phải đảm bảo tạo điện áp đủ lớn để tạo tia lửa điện phóng qua khe hở điện cực bugi Theo [1] điện áp đánh lửa phải đạt khoảng (12000 ÷ 24000 [V]) - Tia lửa điện phải có lượng đủ lớn để đốt cháy hỗn hợp làm việc điều kiện làm việc động Theo [1] động làm việc bình thường, để châm lửa hỗn hợp cháy tia lửa điện cần có lượng khoảng 0,003[J] đủ - Thời điểm đánh lửa phải tương ứng với góc đánh lửa sớm hợp lý chế độ làm việc động Theo [1] giá trị góc đánh lửa sớm tối ưu dao động khoảng 20 ÷ 50 (theo góc quay trục khuỷu) số vòng quay tải trọng định mức Với động đại, hệ thống đánh lửa phải có khả tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm để đạt góc đánh lửa sớm hợp lý nhất, theo chương trình nạp sẵn nhớ ECU (Electronic Control Unit) theo chế độ làm việc động - Độ tin cậy hệ thống đánh lửa phải tương ứng với độ tin cậy làm việc động - Kết cấu đơn giản, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ -2- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa 1.2 Phân loại hệ thống đánh lửa - Theo đặc điểm cấu tạo nguyên lý làm việc, hệ thống đánh lửa chia thành loại sau: + Hệ thống đánh lửa thường hay hệ thống đánh lửa kiểu khí: loại hệ thống đánh lửa thông dụng, dùng hầu hết ô tô thời gian trước đây, gọi hệ thống đánh lửa cổ điển + Hệ thống đánh lửa Manhêtô Vôlăng manhêtíc: loại hệ thống đánh lửa cao áp độc lập, không cần đến ắc quy máy phát Do đó, hệ thống đánh lửa có độ tin cậy cao dùng xe cao tốc số máy công trình vùng núi + Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm: hệ thống đánh lửa bán dẫn kết hợp khí, hệ thống đánh lửa loại dùng số xe + Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm: hệ thống đánh lửa bán dẫn với thời điểm đánh lửa điều khiển tín hiệu nhận từ cảm biến có liên hệ khí với trục khuỷu - Theo loại cảm biến đánh lửa, hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm chia thành loại sau: + Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ Theo loại cảm biến điện từ sử dụng hệ thống đánh lửa chia thành hai loại là: loại nam châm đứng yên loại nam châm quay + Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến quang + Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến Hall - Theo dạng lượng tích lũy trước đánh lửa, hệ thống đánh lửa chia hai loại sau: + Hệ thống đánh lửa điện cảm: bao gồm hệ thống đánh lửa thường, đánh lửa bán dẫn dùng transistor hệ thống đánh lửa Manhêtô Ở loại này, lượng đánh lửa tích lũy từ trường biến áp đặc biệt gọi biến áp đánh lửa + Hệ thống đánh lửa điện dung: loại loại hệ thống đánh lửa nguyên lý có nhiều ưu điểm, nên sử dụng nhiều ôtô, -3- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa xe máy đại Ở loại lượng đánh lửa tích lũy bên từ trường tụ điện gọi tụ tích - Theo phương pháp phân bố điện cao áp, hệ thống đánh lửa chia thành hai loại sau: + Hệ thống đánh lửa gián tiếp (có chia điện) + Hệ thống đánh lửa trực tiếp (không có chia điện) Theo số lượng bôbin bố trí cho xy lanh, hệ thống đánh lửa chia thành hai loại là: loại sử dụng bôbin đôi loại sử dụng bôbin đơn 1.3 Sơ đồ, cấu tạo nguyên lý làm việc loại hệ thống đánh lửa 1.3.1 Hệ thống đánh lửa thường a Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa thường W2 W1 R C1 K K' Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa thường Trục cam; Cần tiếp điểm; Biếp áp đánh lửa; Bộ chia điện; Bugi b Cấu tạo hệ thống đánh lửa thường Trên hình 1.1 sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa thường Những thiết bị chủ yếu hệ thống đánh lửa là: (1) cam chia điện dẫn động quay từ trục phân phối, làm nhiệm vụ nâng hạ cần (2) để đóng mở tiếp điểm KK’ (tức nối ngắt mạch sơ cấp biến áp đánh lửa) Nguồn điện chiều (từ ắc quy máy -4- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa phát) cung cấp đến biến áp đánh lửa (3), nhờ biến áp đánh lửa để tạo dòng điện cao áp, thông qua chia điện (4) cung cấp đến bugi đánh lửa (5) Biến áp đánh lửa có hai cuộn dây: cuộn sơ cấp W có khoảng (250 ÷ 400 [vòng]), cuộn thứ cấp W2 có khoảng (19000 ÷ 26000 [vòng]) c Nguyên lý làm việc hệ thống đánh lửa thường Khi KK’ đóng: mạch sơ cấp xuất dòng điện sơ cấp i Dòng tạo nên từ trường khép mạch qua lõi thép hai cuộn dây biến áp đánh lửa Khi KK’ mở: mạch sơ cấp bị ngắt, dòng i từ trường tạo nên Do đó, hai cuộn dây xuất suất điện động tự cảm, tỷ lệ thuận với tốc độ biến thiên từ thông Bởi cuộn W có số vòng dây lớn nên suất điện động cảm ứng sinh lớn, đạt giá trị khoảng (12000 ÷ 24000 [V]) Điện áp cao truyền từ cuộn thứ cấp qua rotor chia điện (4) dây dẫn cao áp đến bugi đánh lửa (5) theo thứ tự nổ động Khi hiệu thứ cấp đạt giá trị Uđl xuất tia lửa điện phóng qua khe hở bugi đốt cháy hỗn hợp làm việc xy lanh Vào thời điểm tiếp điểm mở, cuộn W xuất suất điện động tự cảm khoảng (200 ÷ 300 [V]) Nếu tụ điện C mắc song song với tiếp điểm KK’ suất điện động gây tia lửa mạnh phóng qua tiếp điểm, làm cháy rỗ má vít, đồng thời làm cho dòng sơ cấp từ trường chậm thế, hiệu thứ cấp không lớn * Ưu điểm - Các chi tiết chủ yếu khí nên chế tạo, sửa chữa thay dễ dàng - Giá thành rẻ * Nhược điểm - Do việc đóng mở tiếp điểm (má vít) nên gây tia lửa, làm mòn bề mặt tiếp điểm Sau thời gian sử dụng bề mặt tiếp điểm mòn nên thời điểm đánh lửa không xác, cần phải điều chỉnh lại - Tiếp điểm có khối lượng nên hệ thống đánh lửa có độ nhạy không cao -5- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa 1.3.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm a Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm Ắc quy; Tiếp điểm (cặp má vít); Biếp áp đánh lửa; Điện trở phụ; Khoá điện; Transistor b Cấu tạo hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm Cấu tạo hệ thống đánh lửa tương tự kiểu hệ thống đánh lửa thường Nhưng hệ thống đánh lửa tụ điện C mà có transistor (6) Dòng sơ cấp dòng IE dòng qua tiếp điểm KK’ dòng cực gốc IB 0, nên xuất dòng điện điều khiển: (+) ắc quy → KĐ → R → D5 → R6 → điểm a → D3 → cực gốc T2 → R3 → R9 → (-) ắc quy Do -10- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa Biến áp đánh lửa loại biến áp cao đặc biệt , nhiệm vụ biến áp biến xung điện hiệu thấp (6,12 hay 24 V) thành xung điện cao (12000…24000V) để tạo tia lửa phục vụ việc đánh lửa cho động Hình 2.7 Sơ đồ mạch điện Bobin đơn Hình 2.8 Bôbin có IC đánh lửa Vỏ; Giắc cắm; IC đánh lửa; Cuộn sơ cấp; Cuộn thứ cấp; Lớp cách điện; Đầu cắm bugi; Lõi thép -42- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa Lõi thép ghép từ thép kỹ thuật dày 0,35 mm ,có sơn cách điện để tránh dòng phu cô Lõi thép chèn chặc ống tông cách điện Cuộn dây thứ cấp có nhiều vòng (W2=19000…26000 vòng) đường khính dây khoảng 0,07…0,1mm,được quấn phía ống tông Chiều rộng lớp giấy cách điện lớp khoảng dây quấn nhiều để tránh chạm lớp dây tránh bị phóng điện qua phần mặt bên cuộn dây ,hai đầu dây cuộn thứ cấp dẫn hai đầu cao áp hai xilanh đôi phụ trách đánh lửa Cuộn dây sơ cấp quấn ống, tông cách điện bao cuộn thứ cấp Số vòng cuộn sơ cấp không nhiều (khoảng 250…400 vòng) đường kính dây lớn khoảng 0,72…0,86mm Tất cuộn dây lõi thép bao hợp chất khuôn, ống xilanh làm từ nhựa exopy bên đổ đầy dầu biến thế, dầu có khả nóng chảy nhiệt độ cao tạo bọt khí, điều giúp cho cuộn dây thoát nhiệt tốt 2.4 Các cảm biến 2.4.1 Cảm biến tốc độ động NE Cảm biến tốc độ động (Engine speed; Crankshaft Angle Sensor hay gọi tín hiệu NE), để báo tốc độ động để tính toán tìm góc đánh lửa tối ưu lượng nhiên liệu phun cho xylanh Cảm biến dùng vào mục đích điều khiển tốc độ cầm chừng cắt nhiên liệu chế độ cầm chừng cưỡng Cảm biến vị trí xylanh cảm biến tốc độ động có nhiều dạng khác như: cảm biến điện từ (loại nam châm quay đứng yên), cảm biến quang, cảm biến Hall … Dưới sơ đồ mạch điện từ sử dụng hai sensor: lắp trục khuỷu để xác định tốc độ động (Ne) lắp trục cam để xác định vị trí piston (G) 2.2.2 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT (Coolant Temperature Sensor) Dùng để xác định nhiệt độ động cơ, có cấu tạo điện trở nhiệt (Thermistor) Diode Điện áp 5V đưa qua điện trở chuẩn (điện trở có giá trị không đổi theo nhiệt độ) tới cảm biến trở ECU mass Như nhiệt điện trở điện trở chuẩn -43- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa cảm biến tạo thành cầu phân áp Điện áp điểm cầu đưa đến chuyển đổi tín hiệu tương tự - số (Bộ chuyển đổi ADC_Analog to Digital Converter) Khi nhiệt độ động thấp, giá trị điện trở cảm biến cao điện áp gửi đến chuyển đổi ADC lớn Tín hiệu điện áp biến đổi thành dãy xung vuông giải mã vi xử lý để thông báo cho ECU biết động lạnh Khi động nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU biết động nóng 2.2.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp THA (Intake Air Temperature Sensor) Cảm biến nhiệt độ khí nạp dung để xác định nhiệt độ khí nạp Cũng giống cảm biến nhiệt độ nước làm mát, gồm điện trở gắn đo gió đường ống nạp Có đặc tính tương tự cảm biến nhiệt độ nước 2.2.4 Cảm biến vị trí bướm ga TPS (Throttle position sensor) Cảm biến vị trí bướm ga có nhiệm vụ xác định độ mở bướm ga gửi thông tin xử lý trung tâm giúp điều chỉnh lượng phun nhiên liệu tối ưu theo độ mở bướm ga Trên dòng xe sử dụng hộp số tự động, vị trí bướm ga thông số quan trọng để kiểm soát trình chuyển số Có loại cảm biến vị trí bướm ga: - Loại tiếp điểm - Loại tuyến tính - Loại phần tử Hall 2.2.5 Cảm biến lưu lượng khí nạp MAF Cảm biến lưu lượng khí nạp cảm biến quan trọng sử dụng EFI kiểu L để phát khối lượng thể tích không khí nạp Tín hiệu khối lượng thể tích không khí nạp dùng để tính thời gian phun góc đánh lửa sớm Có ba loại cảm biến đo lưu lượng khí nạp: Kiểu cánh, kiểu dây sấy kiểu gió xoáy quang học Karman Hiện hầu hết xe sử dụng cảm biến lưu lượng khí nạp khí kiểu dây nóng đo xác hơn, trọng lượng nhẹ độ bền cao -44- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa 2.2.6 Cảm biến kích nổ KNK Hộp ECU nhận tín hiệu từ cảm biến kích nổ để điều chỉnh thời điểm đánh lửa cho hạn chế lại độ rung động (tiếng gõ) nhằm điều chỉnh thời điểm đánh lửa trễ đi, ngăn chặn tượng kích nổ, giúp động hoạt động hiệu Thành phần áp điện cảm biến kích nổ chế tạo tinh thể thạch anh, vật liệu có áp lực sinh điện áp Cảm biến kích nổ thường gắn thân xy-lanh nắp máy Chương TÍNH VÀ VẼ ĐẶC TÍNH DÒNG ĐIỆN QUA CUỘN SƠ CẤP 3.1 Chọn phương án thiết kế: Với phát triễn vuợt bậc kỹ thuật điện tử điều khiển tự động thiết bị điện điện tử, oto đại không tồn phận, cụm tương đối độc lập chức trước mà kết hợp lại vi mạch tích hợp, xử lý điều khiển thống xử lý trung tâm (ECU – Electronic Control Unit) Hệ thống đánh lửa chương trình có ưu điểm sau: + Góc đánh lửa sớm điều chỉnh tối ưu chế độ làm việc động + Không có dây cao áp nên giảm lượng mát, giảm điện dung ký sinh nhiễu sóng vô truyến + Động khởi động dễ dàng, chạy không tải êm, tiết kiệm nhiên liệu… + Công suất động cãi thiện +Không phận phân phối điện cao áp nên không khe hở đường dẫn cao áp + Ít hư hỏng, tuổi thọ cao bảo dưỡng -45- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa  Nhờ ưu điểm nỗi bật nên ta chọn thiết kế hệ thống đánh lửa theo chương trình sử dụng bô bin đơn, bô bin dùng cho bugi từ loại hệ thống đánh lửa theo chương trình IC đánh lửa, bô bin bugi đánh lửa tích hợp vào kết cấu gọn nhẹ Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống đánh lửa chương trình trực tiếp dùng bobine đơn -46- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa 3.2 Tính vẽ đặc tính dòng điện qua cuộn sơ cấp 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa – Acquy; – Công tắc; – Bô bin; – Bugi; – IC đánh lửa; – Transistor; Rf – Điện trở phụ R1 U i1(t) L1 Hình 3.3 Sơ đồ tương đương mạch sơ cấp hệ thống đánh lửa L1: Độ tự cảm dòng sơ cấp U: Điện áp mạch sơ cấp 3.2.2 Tính dòng điện qua cuộn sơ cấp Khi Transistor công suất T dẫn, mạch sơ cấp có dòng điện i từ (+) accu f đến R đến L đến T đến mass Dòng điện i 1 tăng từ từ sức điện động tự cảm sinh cuộn sơ cấp L chống lại tăng cường độ dòng điện.Ở giai đoan -47- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa này, mạch thứ cấp hệ thống đánh lửa không ảnh hưởng đến trình tăng dòng mạch sơ cấp Hiệu điện cường độ dòng điện xuất mạch thứ cấp không đáng kể nên ta coi mạch thứ cấp hở Vì vậy, giai đoạn ta có sơ đồ tương đương trình bày hình 2.2 Trên sơ đồ , giá trị điện trở accu bỏ qua đó: f R1 = r + R Ta lập phương trình vi phân sau:[1] i R1 + L di1 dt = U1 ( 2.1) Giải phương trình vi phân ( 2.1 ) ta : Gọi số điện từ mạch (2.2) ng d Gọi t thời gian Transistor dẫn bão hoà cường độ dòng điện sơ cấp I thời điểm đánh lửa Transitor công suất ngắt :[1] (2.3) Trong đó: U1 - hiệu điện nguồn, Ung = 12 [V] R1 - điện trở mạch sơ cấp, R1 = 0,6 [Ω] L1 - độ tự cảm mạch sơ cấp, L1=2.10-3 [H] (s) Mặt khác: T : chu kỳ đánh lửa Ne = 4200 [vòng/phút] : số vòng quay động Z=6 : số xylanh động : thời gian tích luỹ lượng tương đối -48- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa Thay tất vào (2.3) ta có: −3.10−3 ⇒ I ng −3 12 = (1 − e 3,33.10 ) = 11,87 0, [A] • Vẽ đặc tính dòng điện qua cuộn sơ cấp: Từ công thức: it = U ng R1 [1 − e − R1 tđ L ] (2.3) Thay giá trị : Ung = 12[V] R1 = 0,6[Ω] L1 = 2.10-3[H] Ta có bảng số liệu sau: t[s] 0.001 0.002 0.003 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 i[A] 5.18 9,024 11.87 13.98 16.69 18.19 19.004 19.454 t[s] 0.014 0.016 0.018 0.02 0.022 0.024 0.026 0.028 0.03 i[A] t[s] 19.7 0.032 19.84 19.91 19.95 19.97 19.985 19.992 19.996 19.998 Chọn tỷ lệ xích: µt = 0, 001 = 0, 0001[ s / mm] 10 µi = 5,18 = 0,1295[A/ mm] 40 -49- i[A] 20.00 Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa  Ta có bảng giá trị sau: t[mm] 10 20 30 40 60 80 100 120 i[mm] 0.00 40.00 69.68 91.66 107.95 128.88 140.46 146.75 150.22 t[mm] 140 160 180 200 220 240 260 280 300 i[mm] t[mm] 152.12 320 153.20 153.75 154.05 154.21 154.32 154.38 154.41 154.43 i[mm] 154.44 Hình 3.4 Đặc tính dòng điện qua cuộn sơ cấp 3.2.3 Phân tích đặc tính dòng sơ cấp Khi transistor T dẫn dòng điện I tăng từ “0” đến giá trị tới hạn xác định điện trở mạch sơ cấp, độ tự cảm cuộn dây mạch sơ cấp điện áp ắc quy Do ảnh hưởng L1 nên dòng điện I1 không tăng tức thời mà tăng từ từ Dòng sơ cấp I1(t) tăng theo quy luật hàm mũ có giá trị tới hạn tiệm cận U ng R ∑1 = 12 = 20[A] 0,6 di dt Khi t = (tiếp điểm vừa đóng lại) thì: I1 = [A] I1 = Khi t = ∞ (tiếp điểm đóng lâu): U ng R Σ1 = = U ng L1 12 = 20 [A] 0,6 di1 =0 dt Dựa vào đồ thị hình 3.2.2, ta nhận thấy: tốc độ tăng dòng sơ cấp nhanh giai đoạn đầu t = (0 ÷ 0,03 [s]) sau tăng chậm dần tiệm cận 20 [A] Giá trị I1max phụ thuộc vào điện trở RΣ1 thời gian tiếp điểm trạng thái đóng -50- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa 3.3.4 Kết luận Quá trình đánh lửa chia làm giai đoạn: + Giai đoạn tăng dòng sơ cấp transistor T đóng lại + Giai đoạn xuất suất điện động cao áp cuộn thứ cấp transistor T mở + Giai đoạn xuất tia lửa điện cao bugi U2 tăng đến giá trị Uđl Trên thực tế trình làm việc giá trị dòng sơ cấp không trở “0” thời gian tiếp điểm đóng ngắt bé nên dòng điện I chưa kịp “0” phải tăng lên Giá trị dòng I1 phụ thuộc vào thông số mạch sơ cấp R Σ1 L1 I1 giảm tăng số vòng quay số xy lanh động I tăng lên tăng thời gian đóng tiếp điểm tương đối Chương TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DÒNG THỨ CẤP HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 4.1 Tính toán hiệu điện đánh lửa Hiệu điện thứ cấp cực đại, theo [1] tính theo công thức sau: U = I 1ng L 1.η ' W  C1. ÷ + C2  W2  (3.1) Trong đó: I1ng : Cường độ dòng điện sơ cấp I1 thời điểm tiếp điểm mở, xác định theo (2.1), I1ng = 11,87[A] L1 : Hệ số tự cảm cuộn dây mạch sơ cấp, L1 = 2.10-3 [H] C1 : Điện dung mạch sơ cấp (tụ điện) theo đề C1 = 0,3.10-6 [F] -51- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa C2 : Điện dung mạch thứ cấp Theo đề, C2 = 1.10-10 [F] η' : Hệ số tính đến giảm U tổn thất lượng dạng nhiệt hai mạch sơ cấp thứ cấp Theo [1], η' nằm khoảng (0,75 ÷ 0,85), ta chọn η' = 0,85 Kba = = 55 : Hệ số biến áp Thay giá trị vào (3.1) ta được: U dl = U = 11,87 2.10−3.0,85   0,3.10  ÷ + 10−10  55  = 32574, 7[V ] −6 4.2 Tính hiệu điện thứ cấp cực đại Khi hiệu U2 vừa đạt đến giá trị U đl, đủ để xuyên qua khe hở điện cực bugi, xuất tia lửa điện cao (hình 3.1) Khi xuất tia lửa điện U2 giảm đột ngột trước kịp đạt giá trị cực đại Hình 4.1 Sự thay đổi hiệu U2 phóng tia lửa điện U2max (Thế hiệu max biến áp đánh lửa); Uđl (Thế hiệu đánh lửa); Điện tia lửa hồ quang (vẽ phóng đại) a-b Phần điện dung; b-c Phần điện cảm -52- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa Hiệu điện thứ cấp U 2max cực đại hệ thống đánh lửa, theo [2] xác định theo công thức sau: U2max = U dl K dl (3.2) Trong đó: Uđl : Hiệu điện đánh lửa, xác định theo (3.1), Uđl = 32574,7 [V] Kđl : Hệ số dự trữ Theo [2], Kđl nằm khoảng (1,5 ÷ 2), ta chọn Kđl = 1.5 Thay số vào (3.2) ta được: U 2max = 32574,7.1,5 = 48862,06[V] 4.3 Tính lượng tia lửa Năng lượng tia lửa bao gồm hai thành phần: phần điện dung phần điện cảm 4.3.1 Năng lượng phần điện dung Ta có lượng phần điện dung tia lửa, theo [1] xác định sau: C.U đ2l Wc = (3.15) Trong đó: C : Điện dung tương đương hệ thống đánh lửa Uđl : Thế hiệu đánh lửa, xác định theo (3.2), Uđl = 23118,95 [V] + Xác định điện dung tương đương hệ thống đánh lửa: Theo [1] điện dung tương đương hệ thống đánh lửa xác định sau: W  C = C1. ÷ + C2  W2  (3.16) Thay số vào (3.16) ta được:   C = 0,3.10  ÷ + 10 −10  55  −10 = 1,992.10 [F] −6 -53- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa Thay số vào (3.15) ta được: 1,992.10−10.32574,7 Wc = = 0,1057[J] 4.3.2 Năng lượng phần điện cảm Ta có lượng phần điện cảm tia lửa, theo [1] xác định sau: WL = L1.I1ng (3.17) Thay số vào (3.17) ta được: 2.10−3.11,87 WL = = 0,141[J] KẾT LUẬN Qua trình hoàn thành đồ án “Thiết kế hệ thống điện tử ô tô” với đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa” ta tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa cho động theo yêu cầu (theo số liệu ban đầu) Hệ thống đánh lửa thiết kế có đặc điểm sau: - Loại hệ thống đánh lửa: Hệ thống đánh lửa theo chương trình sử dụng bôbin đơn - Thế hiệu đánh lửa: Uđl = 32574,7 [V] - Năng lượng tia lửa: + Phần lượng điện dung: WC = 0,1057 [J] + Phần lượng điện cảm: WL = 0,141 [J] - Loại bugi sử dụng: Bugi K16R-U11 hãng Denso -54- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] NGUYỄN HOÀNG VIỆT (2007), Trang bị điện điện tử động đốt trong, Giáo trình mạng nội Khoa Cơ Khí Giao Thông – trường Đại Học Bách Khoa, Đà Nẵng [2] ĐỖ VĂN DŨNG (2010), Hệ thống điện điện tử ô tô đại – Hệ thống điện động cơ, Giáo trình trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh [3] PHẠM QUỐC THÁI (2009), Trang bị điện điện tử động đốt trong, Giáo trình mạng nội Khoa Cơ khí Giao Thông - trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng [4] NGUYỄN TẤT TIẾN (2003), Nguyên lý động đốt trong, NXB Giáo dục, Hà Nội [5] Catalog Bugi hãng Denso -55- Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa Mục lục -56- ...Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô TÔ 1.1 Công dụng yêu cầu hệ thống đánh lửa 1.1.1 Công dụng hệ thống đánh lửa Hệ thống đánh lửa (HTĐL) tô có nhiệm... Biến áp đánh lửa (8); IC đánh lửa (9); Bộ chia điện (10); Bugi đánh lửa (11) c Nguyên lý làm việc hệ thống đánh lửa gián tiếp Hệ thống đánh lửa số kiểu hệ thống đánh lửa có góc đánh lửa điều... gồm hệ thống đánh lửa thường, đánh lửa bán dẫn dùng transistor hệ thống đánh lửa Manh tô Ở loại này, lượng đánh lửa tích lũy từ trường biến áp đặc biệt gọi biến áp đánh lửa + Hệ thống đánh lửa điện