hệ thống đánh lửa trên xe

Chơng Hệ thống đánh lửa 5.1 Giới thiệu chung 5.1.1 Công dụng yêu cầu hệ thống đánh lửa Hệ thống đánh lửa phận thiếu đợc động đốt ®èt ch¸y cìng bøc Nã biÕn ®iƯn ¸p thÊp tõ đầu cực máy phát ắcquy thành điện áp cao tạo phóng điện điện cực nến điện vào thời điểm thích hợp để đốt cháy nhiên liệu động Phơng pháp đốt cháy hỗn hợp cháy buồng đốt động xăng tia lửa điện hệ thống đánh lửa tạo có u điểm là: - Có thể khống chế ®iỊu chØnh chÝnh x¸c thêi ®iĨm ®¸nh lưa - Thêi gian phóng điện ngắn - Đốt cháy hỗn hợp cách tin cậy - Giá thành phần tử hệ thống đánh lửa không cao - Trọng lợng kích thớc không lớn Quá trình phóng điện điện cực nến điện trình phóng điện chất khí mà chất ion hãa m¹nh cđa chÊt khÝ va ch¹m díi tác dụng điện trờng mạnh Đặc tính Vôn - Ampe (V - A) trình phóng điện chất khí đợc xét giáo trình vật lý Đặc tính có dạng hình 5-1 U c b UP d e Ubd a f O Hình 5-1 Đặc tính V-A trình phóng điện chất khí 130 Đoạn Oab tơng ứng với trình phóng điện đợc tạo chuyển động điện tích tự tạo thành dới tác dụng môi trờng (tia phóng xạ, tia tử ngoại.) giai đoạn này, điện áp tăng dòng điện tăng không đáng kể đạt giá trị bão hoà, điện áp tiếp tục tăng tốc độ chuyển động phần tử mang điện tăng lên Đến giá trị điện áp (gọi giá trị ban đầu U bd) xảy trình ion hóa va chạm Các ion điện tử đợc tạo chuyển động với tốc độ lớn va chạm vào phần tử trung hoà ion hóa chúng Quá trình ion hóa có tính chất dây chuyền xảy mãnh liệt Do điện cực có cấu tạo dạng nhọn nên điện trờng điện cực không đều, điện áp tiếp tục tăng lên ta quan sát thấy tợng phóng điện hình nấm Sự phóng điện cục xảy nơi có cờng độ điện trờng mạnh sau lan toả dần Đến lúc lợng ion điện tử khoảng không điện cực tăng lớn (điểm c) bắt đầu trình phóng tia lửa điện điện cực Điện áp tơng ứng với điểm c gọi điện áp xuyên hay điện áp phóng U p Quá trình phóng tia lưa ®iƯn kÌm theo tiÕng nỉ nhá sù dãn nở không khí, nhiệt độ tăng cao tới 6.0000C đến 10.0000C Khi xảy phóng điện, điện trở khe hở không khí giảm nhiều điện áp điện cực giảm theo Sự phóng điện chuyển sang giai đoạn phóng điện toả sáng (đoạn de) Nếu nguồn điện có công suất lớn điện trở nhỏ phóng điện toả sáng chuyển sang thành hồ quang (đoạn ef) Trong hệ thống đánh lửa nguồn công suất nhỏ điện trở lớn nên không quan sát thấy hồ quang Đặc tính V - A trình mô tả tơng ứng với trình tăng cách từ từ điện áp cực nến điện Trong thực tế điện áp đặt lên điện cực nến xung cao áp Dạng xung, độ rộng độ dốc sờn trớc xung có ảnh hởng lớn đến toàn trình phóng điện Nếu đặt vào 131 điện cực nến điện xung điện áp có độ rộng định có giá trị vợt điện áp phóng phóng điện không xảy tức thời đặt điện áp vào mà chậm sau khoảng Đó từ bắt đầu ion hóa va chạm đến bắt đầu phóng tia lửa điện cần thời gian định để diễn trình ion hóa mãnh liệt chất khí Trên hình 5-2 xung điện áp có độ rộng nh biên độ khác Từ hình vÏ ta thÊy ®é dèc cđa sên tríc cđa xung lớn điện áp bắt đầu phóng lớn: U A > UB > UC> U0 (điện áp phóng tĩnh) thời gian giữ chậm phóng giảm: tA< tB < tC Để đặc trng cho phơ thc trªn ngêi ta dïng hƯ sè xung β Up (5.1) U0 Hệ số xung tỷ số điện áp phóng có xung điện áp điện áp phóng tĩnh tăng điện áp cách từ tõ Trong thùc tÕ, nÕn ®iƯn ngi β = 1,4 ữ 1,5; nến điện đốt nóng = 1,1 ữ 1,05 Đối với động xăng giá trị điện áp phóng nến điện phụ thuộc vào yếu tố sau: - Tỷ số nén - Độ më bím ga - Cùc tÝnh cđa nÕn ®iƯn - Thành phần nhiên liệu - Góc đánh lửa sớm U A B C UA UB U U C tA tB tC Hình 5-2 ảnh hởng độ dốc sờn trớc đến thời gian giữ chậm phóng điện 132 Các tiêu kinh tế kỹ thuật động phụ thuộc nhiều vào thời điểm đánh lửa Trên hình 5-3 giản đồ công động thời điểm đánh lửa khác Quá trình đánh lửa xảy cuối thời kỳ nén trớc điểm chết để bảo đảm cho áp suất hỗn hợp khí sau pittông qua điểm chết có giá trị lớn nhiên liệu cháy hết tức thời có tia lửa mà phải sau thời gian định Diện tích phần giản đồ công biểu thị công hữu ích, diện tích phần dới biểu thị công tổn hao cho hút xả Công suất động tỷ lệ với hiệu diện tích Công suất cực đại động phát áp suất cực đại xilanh đạt đợc thời điểm sau điểm chết 10 150 øng víi gãc quay cđa trơc khủu NÕu đánh lửa sớm (hình 5-3a) trình cháy xảy gọn kỳ nén động Pittông chịu lực va đập mạnh ngợc chiều chuyển động áp suất khí cháy gây Diện tích giản đồ công giảm, công suất động giảm Dấu hiệu tợng đánh lửa sớm công suất động giảm, có tiếng gõ máy làm việc không ổn định P P ĐCT: điểm chết ĐCD: điểm chết dới P0 V 133 §CD §CT a) §¸nh lưa sím P0 V §CD §CT b) Đánh lửa muộn Hình 5-3 Giản đồ công động kỳ Nếu đánh lửa muộn (hình 5-3b) trình cháy xảy thời kỳ xả, nhiên liệu không cháy hết cháy rớt ống xả Trong trờng hợp động nóng công suất giảm Thời điểm đánh lửa đợc đặc trng góc đánh lửa sớm Góc đánh lửa sớm đợc tính góc quay trục khuỷu động kể từ bắt đầu xuất tia lửa nến pittông đến điểm chết Ne (mã lực) 40 ge Điểm chết (g/m· lùc.h) 100 Ne 900 800 30 700 600 20 500 Trên hình 5-4 trình bày đặc tính công suất mức tiêu 400 hao nhiên liệu riêng ge động phụ thuộc vào góc đánh 300 ge lửa sớm.10 Từ đồ thị ta thấy công suất cực đại mức tiêu hao 200 Khoảng Khoảng Góc đánh nhiên liệu nhỏ có đợc góc đánh lửa sớm 100 muộn sớm lửa sớm hợp lý đối0 với loại động đợc xác định theo(độ) thời gian 20 10 10 20 30 40 50 hỗn hợp nổ cháy hết tốc độ cháy hỗn hợp Hình 5-4 ảnh hởng thời điểm đánh lửa đến Thời gian cháy hỗn hợp vào liệu số vòng quay công suất vàphụ tiêu thuộc hao nhiên trục khuỷu, tốc độ cháy phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp tỷ số nén dộng 134 Số vòng quay trục khuỷu tăng khoảng thời gian trục khuỷu quay đợc góc lớn Nếu tốc độ cháy nhiên liệu không đổi phụ thuộc hợp lý góc đánh lửa sớm tốc độ quay trục khuỷu phụ thuộc tuyến tính Nhng thực tế nhiệt độ áp suất xilanh có tăng lên tợng xoáy lốc nên tốc độ tăng tốc độ cháy hỗn hợp tăng lên nhiều phụ thuộc V phi tuyến (hình 5-5) (m/s) 18 16 14 12 550 600 n (v/ph) 700 650 H×nh 5-5 Sự phụ thuộc tốc độ cháy hỗn hợp vào tốc độ trục khuỷu Tốc độ cháy xác định thành phần hỗn hợp nổ, đặc trng hệ số d lợng không khí (với hệ số d lợng không khí khác tốc độ cháy khác góc đánh lửa sớm thay đổi tơng ứng (hình 5-6a) a) (độ) 50 (độ ) 40 135 40 30 30 20 20 0,6 α 0,8 1,0 1,2 b) ε 10 4,0 5,0 6,0 7,0 Hình 5-6 ảnh hởng thành phần hỗn hợp nổ (a) tỷ số nén động (b) đến góc đánh lửa sớm Từ hình vẽ ta thấy tốc độ cháy đạt giá trị lớn = 0,8 0,9 góc đánh lửa hợp lý có giá trị nhỏ Đối với hỗn hợp giàu ( = 0,7) nghèo ( > 1,15) góc đánh lửa sớm cần phải tăng để bảo đảm cháy hợp lý Góc đánh lửa sớm phụ thuộc vào tỷ số nén tăng tỷ số nén góc đánh lửa sớm phải giảm (hình 5-6b) Tải động ảnh hởng lớn đến góc đánh lửa sớm Khi mở bớm ga lớn, lợng hỗn hợp cháy vào xilanh nhiều Nhiệt độ áp suất khí nén tăng, tốc độ cháy tăng góc đánh lửa sớm phải giảm ®i H×nh 5-7 biĨu diƠn sù phơ thc cđa gãc đánh lửa sớm theo tải động vòng quay khác (độ) 40 n = 1800 v/ph 120 30 800 20 10 20 40 60 80 Phụ tải động (%) 100 Hình 5-7 Sự phụ thuộc góc đánh lửa sớm vào tải động Tóm lại, để bảo đảm đốt cháy nhiên liệu động cách tin cậy thời điểm, hệ thống đánh lửa cần thoả mãn yêu cầu sau đây: - Phải tạo xung điện áp cao ®đ lín ®Ĩ b¶o ®¶m sù phãng ®iƯn qua khe hở điện cực nến điện chế độ làm việc động kể chế độ khởi động - Tia lửa điện phải có lợng đủ lớn để đốt cháy hỗn hợp khí chế độ Năng lợng khoảng 0,1J - Bảo đảm khả hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa tơng ứng với chế độ làm việc động trị số ốctan nhiên liệu 136 - Nhiễu vô tuyến hệ thống đánh lửa tạo phải dới mức cho phép - Các phần tử hệ thống đánh lửa cần phải làm việc tin cậy thuận tiện sử dụng, trọng lợng kích thớc nhỏ Ngoài động xăng đại tỷ số nén đợc tăng cao, số vòng quay số xilanh trục khuỷu tăng Yêu cầu hệ thống đánh lửa phải có hệ số dự trữ điện áp: K dl U 2max 1,21,8 U dl (5.2) đây, Umax: hiệu thứ cấp lớn biến áp đánh lửa Udl: điện áp cần để tạo nên tia lửa nến điện 5.1.2 Phân loại hệ thống đánh lửa Hệ thống đánh lửa thực chất thiết bị biến đổi: biến điện áp thấp thành xung cao áp Ta phân loại theo dấu hiệu sau đây: Theo tính chất nguồn sơ cấp, chia hệ thống đánh lửa thành loại: - Hệ thống đánh lửa dùng bình điện: nguồn nuôi sơ cấp bình điện - Hệ thống đánh lửa dùng máy từ điện: nguồn nuôi máy phát từ điện Loại sử dụng rộng rãi môtô xe máy, động xăng cỡ nhỏ Theo dạng phần phần tử chuyển mạch, chia hệ thống đánh lửa thành loại: - Hệ thống đánh lửa thờng: đánh ngắt dùng tiếp điểm khí - Hệ thống đánh lửa điện tử: sử dụng chuyển mạch bán dẫn Theo mức độ đại, chia loại : - Hệ thống đánh lửa cổ ®iĨn - HƯ thèng ®¸nh lưa sư dơng kü tht vi điện tử vi điều khiển 137 5.2 hệ thống đánh lửa dùng bình điện 5.2.1 Sơ đồ nguyên lý trình làm việc Hệ thống đánh lửa dùng bình điện có nguồn nuôi sơ cấp bình điện Nó biến đổi điện áp chiều bình điện (12V 24V) thành xung cao áp Sơ đồ hệ thống đánh lửa bình điện hình 5-8 Các phần tử hệ thống là: nguồn điện, khoá điện, chia điện ngắt điện, biến áp đánh lửa, nến điện Nguyên lý làm việc tổng quát hệ thống đánh lửa nh sau: Khi cam ngắt chia điện vị trí đóng dòng điện vào cuộn sơ cấp biến áp đánh lửa Khi cam ngắt chia ®iƯn quay nhê trun ®éng tõ trơc phèi khÝ cđa động mở tiếp điểm KK mạch sơ cấp biến áp đánh lửa Dòng điện sơ cấp bị ngắt gây biến thiên đột ngột từ trờng cuộn dây biến áp đánh lửa Trong cuộn dây thứ cấp W2 biến áp đánh lửa xuất sức điện động cảm ứng với giá trị lớn Sức điện động qua quay chia điện dây dẫn cao áp đến nến đánh lửa theo thứ tự động Khi điện thứ cấp đạt giá trị đủ để phóng điện điện cực đánh lửa xuất tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp khí xilanh Để xét chi tiết trình làm việc hệ thống đánh lửa ta chia trình làm giai đoạn W1 BK P W2 KK' C1 BK-Б' + - Hình 5-8 Hệ thống đánh lửa dùng bình điện 1: bình điện, 2: khoá điện, 3: điện trở phụ, 4: khoá khởi động; 5: biến áp đánh lửa, 6: chia điện, 7: nến đánh lửa, 8: ngắt 138 - Giai đoạn 1: tiếp điểm đóng, dòng điện sơ cấp biến áp đánh lửa tăng dần - Giai đoạn 2: tiếp điểm mở gây biến thiên từ trờng biến áp đánh lửa - Giai đoạn 3: phóng điện điện cực nến ®iƯn Sau ®©y ta sÏ xem xÐt kü tõng giai đoạn a Giai đoạn Trong giai đoạn ta xét xem dòng điện cuộn sơ cấp biến áp đánh lửa biến đổi phụ thuộc vào yếu tố Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa cho hình 5-9 K C1 Tr Bình điện C2 R GND GND GND GND GND Hình 5-9 Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa Khi tiếp điểm đóng, dòng điện từ bình điện vào cuộn sơ cấp biến áp đánh lửa tăng dần Theo định luật Kirkhốp ta viết đợc phơng trình cân điện áp cho mạch s¬ cÊp U ng  i1R  L1 di1 dt (5.3) đây, Ung: điện áp nguồn điện (bình điện máy phát) i1: dòng điện sơ cấp R1: điện trở mạch sơ cấp Giải phơng trình ta thu đợc: 139 tác động khử từ gây dòng điện cuộn dây chịu tác động rung động nhiệt 2- Phần ứng manhetô: Gồm nam châm phần đầu cực Phần đầu cực chế tạo thép kỹ thuật điện -2A để giảm dòng điện xoáy 3- Cuộn dây cảm ứng (1): Trong manhetô vị trí để bố trí cuộn dây hạn chế cần kết cấu thật gọn Cuộn dây đặt gần mát cần có biện pháp đặc biệt để ngăn ngừa khả bị xuyên thủng cách điện Trong manhetô cuộn dây sơ cấp cuộn dây phát điện (nguồn) Nó đợc lõi làm thép kỹ thuật điện Đờng kính cuộn dây sơ cấp 0,73 0,93mm, số vòng 160 180, mác dây -1 Một đầu cuộn sơ cấp nối mát, đầu có đầu để nối với ngắt điện Cuộn thứ cấp bên cuộn sơ cấp, đờng kính dây 0,07mm, số vòng 12.000 23.000 Bề mặt bên cuộn dây đợc phủ băng cách điện đợc tẩm phủ để bảo đảm cách điện tốt với mát, không bị đánh thủng điện áp cao Cuộn dây sơ cấp thứ cấp liên hệ với theo dạng biến áp phân cách tự ngẫu Các manhetô M12, M124, M135 liên hệ kiểu tự ngẫu Các manhetô M27, M145 liên hệ kiểu riêng biệt 4- Bộ ngắt điện (12): Cấu trúc ngắt điện manhetô tơng tự ngắt điện hệ thống đánh lửa thờng, song điều kiện làm việc tiếp điểm nhẹ dòng điện ngắt dòng điện xoay chiều, hồ quang bị dập tắt nhanh 185 Hình 5-37 Kết cấu manhetô Trục manhetô đợc dẫn động từ động thông qua khớp cứng khối gắn chúng với hệ điều chỉnh ly tâm góc đánh lửa sớm Trên trục có bánh cam để mở tiếp điểm Một điểm đặc trng manhetô cần có thêm phận khởi động để tăng tốc cho manhetô động khởi động Khi trục động quay với tốc độ thấp không bảo đảm đủ cao áp đặt lên nến điện 5.7 Hệ thống ®¸nh lưa øng dơng kü tht vi ®iỊu khiĨn Sù phát triển kỹ thuật vi điện tử điều khiển mở khả to lớn việc áp dụng chúng hệ thống đánh lửa Đặc biệt cho phép tạo hệ thống đánh lửa có chơng trình điều chỉnh thời điểm đánh lửa phù hợp với chế độ làm việc động Hệ thống đánh lửa điện tử ứng dụng vi điều khiển có điểm khác biệt so với hệ thống đánh lửa trớc nh sau: - Thiết bị điều khiển máy tính chuyên dụng đợc chế tạo thành khối môđun dùng để điều khiển tự động thời điểm đánh lửa - Việc áp dụng công nghệ vi điện tử cho phép nâng cao độ tin cậy mở rộng chức điều khiển Cho phép sử dụng khối chẩn đoán chỗ - Khối đầu hệ thống dạng đa phần thực theo sơ đồ đa kênh không chứa phân phối cao áp Các hệ thống đánh lửa điện tử vi điều khiển phân thành hai lớp sau: a) Hệ thống đánh lửa điện tử có sử dụng riêng phần tử tính toán số Trong hệ thống đánh lửa tín hiệu đánh lửa đợc hình thành theo phơng pháp xung - thời gian Quá trình điều 186 khiển thực theo thứ tự xuất tín hiệu xung Nh điều khiển chứa định thời điều khiển tín hiệu tơng tự Hệ thống đánh lửa dạng đợc cấu trúc độc lập riêng, cha tích hợp chung với hệ vi điều khiển chung xe Các phần tử hệ thống đánh lửa gồm: 1) Các phần tử đầu vào (các cảm biến): - Cảm biến đánh lửa - Cảm biến lu lợng không khí (lợng d ôxy) - Cảm biến nhiệt độ động - Cảm biến tốc độ, gia tốc - Cảm biến góc më bím ga 2) Khèi ®iỊu khiĨn ®iƯn tư - Khối điều khiển - Mạch phân chia tín hiệu 3) Khối chấp hành - Biến áp đánh lửa - Bộ chia điện - Nến đánh lửa Thực chất, cấu trúc hệ thống đánh lửa điện tử có khác biệt với hệ thống đánh lửa cổ điển phần điều khiển b) Hệ thống đánh lửa sử dụng phần tử vi điều khiển Trong hệ thống dùng phần tính toán sử dụng vi điều khiển, tín hiệu từ cảm biến đầu vào tín hiệu tơng tự đợc biến đổi thành tín hiệu số nhờ biến đổi tơng tự - số để đa vào vi điều khiển Chơng trình điều khiển loại động đốt đợc xác định đợc thực nghiệm Khi tiến hành thử nghiệm bệ thử, ngời ta tiến hành mô tất chế độ làm việc động Đối với điểm, thực nghiệm chọn ghi lại góc đánh lửa tối u Tập hợp giá trị góc đánh lửa sớm tơng ứng với tập hợp xác định tín hiệu vào từ cảm biến Tập hợp giá trị đặc tính góc đánh lửa đợc ghi nhớ vi điều khiển Đây thông tin để sau xác định góc đánh lửa sớm động với điều khiển 187 làm việc thực tế Sơ đồ cấu trúc hệ thống đánh lửa dùng vi điều khiển khác biệt lớn Các thành phần hệ thống gồm có: - Khối cảm biến: đo thông số đầu vào biến đổi đại lợng không điện thành tín hiệu điện - Khối xử lý tín hiệu tính toán, xây dựng, chơng trình điều khiển: gồm môđun biến đổi tơng tự số; nhớ ROM, RAM; vi xử lý trung tâm, môđun đầu - Khối công suất đầu ra, thực chức đóng ngắt biến áp đánh lửa - Khối biến ¸p ®¸nh lưa - NÕn ®¸nh lưa Do tÝnh mỊm dẻo hệ vi điều khiển nên tạo tín hiệu điều khiển thời điểm đánh lửa không theo thông số tốc độ tải động mà theo thông số khác nh nhiƯt ®é, tÝnh kÝch nỉ Khèi vi ®iỊu khiĨn điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo thông số phụ cho xilanh Một điểm khác biệt hệ thống đánh lửa điện tử đại việc loại bỏ đầu chia điện phía cao áp Hệ thống đợc cấu trúc theo kiểu nến điện đợc cung cấp cao áp theo kênh riêng Việc chuyển kênh để phân phối cao áp đến nến điện xilanh đợc thực trực tiếp khối điện từ điều khiển phía thấp áp Để thực việc phân phối đa kênh lợng đánh lửa đến nến điện xilanh sử dụng nhiều phơng pháp khác Trong hệ thống đánh lửa điện tử đại thờng sử dụng nhiều biến áp đánh lửa riêng cho nến điện Khèi ®iỊu khiĨn 10 Bé nhí 11 N 12 P 13 14 16 18 15 17 18 188 Hình 5-38 Sơ ®å cÊu tróc hƯ thèng ®¸nh lưa dïng vi ®iỊu khiển 1, 2, 3, 4: cảm biến không điện; 5, 6, 7, 8: biến đổi đại lợng không điện thành đại lợng điện; 9: cảm biến áp suất tuyệt ®èi; 10: biÕn ®ỉi t¬ng tù - sè; 14, 15: chuyển mạch bán dẫn; 16, 17: biến áp đánh lửa; 18: nến đánh lửa Một hệ thống đánh lửa điện tử sử dụng vi điều khiển hệ thống đánh lửa Motoronic M-3,2 đặt động xilanh ôtô AUDI - D4 Khối điều khiển nã sư dơng vi ®iỊu khiĨn Bé nhí cã lu giữ đặc tính đánh lửa Theo tín hiệu đợc truyền đến từ cảm biến tốc độ, cảm biến ®o t¶i v.v , bé vi ®iỊu khiĨn sÏ tÝnh toán xác định góc đánh lửa sớm phù hợp, tín hiệu góc đánh lửa sớm tối u đợc truyền đến chuyển mạch bán dẫn công suất đầu dới dạng xung để đóng ngắt cuộn sơ cấp biến áp đánh lửa tơng ứng với xilanh tạo cao áp nến điện 5.8 Hệ Thống đánh lửa xe hệ HiƯn ë níc ta sư dơng mét khèi lỵng lín xe cđa c¸c níc thc c¸c thÕ hƯ kh¸c Các hệ thống đánh lửa (HTĐL) xe đa dạng từ loại chứa phần tử tiếp điểm đến phần tử bán dẫn, điện tử, điều chỉnh đánh lửa sớm sử dụng vi điều khiển Để có thêm t liệu tham khảo, giới thiệu số hệ thống đánh lửa xe hệ Nhật Bản nh TOYOTA, NISAN, MITSUBISI, MAZDA Các HTĐL xe có nhiều loại khác nh sau: + Loại đánh lửa không tiếp điểm có chia điện cao áp Loại có nhiều kiểu khác phụ thuộc vào loại cảm biến đánh lửa (CBĐL) Dới ba kiểu thông dụng cả: - CBĐL loại từ - điện cuộn dây, cuộn dây, cuộn dây v.v áp dụng chủ yếu cho xe hãng TOYOTA 189 - CBĐL kiểu quang ®iƯn ¸p dơng chđ u cho c¸c xe h·ng NISSAN MITSUBISHI - CBĐL Hall áp dụng cho số xe hãng + Loại HTĐL chia điện cao áp Với loại HTĐL cảm biến đánh lửa đợc cấu tạo nh máy phát điện xung CBĐL đợc bố trí bánh đà động cơ, đầu cặp bánh trục cam, bánh trục khuỷu v.v Biến áp đánh lửa (BAĐL) có hai mà đầu nến đánh lửa BAĐL Nh HTĐL thực việc chia điện thấp áp (điện sơ cấp) mà không chia điện cao áp Hệ thống đợc áp dụng cho xe hãng nói đời sau Trên hình 5-39 sơ đồ khối đặc trng số loại HTĐL nói hệ thống đánh lửa má vít (hình 5-39a), phần tử (3) sơ đồ BAĐL điện trở phụ sơ đồ hình 5-39a,b,c,e, BAĐL chung cho tất xilanh động đợc bố trí thành cụm riêng sơ đồ hình 5-39d, BAĐL đợc bố trí gọn chia điện (phần tử 4e), sơ đồ hình 5-39g nến đánh lửa BAĐL riêng cấu tạo thành cụm gắn liền với tẩu nhựa nến đánh lửa Trong số HTĐL có chia điện (khối số 4) loại chia điện có cấu trúc có chức khác Trong khối nhỏ (4a) phận tạo xung điện phát xung điều khiển Bộ phận tạo xung điện, sơ đồ hình 5-39a cụm cam, má vít, tụ điện, sơ đồ sau khối nhỏ (4a) CBĐL CBĐL phát loại xung khác nhau, nhng để đơn giản hình vẽ đặc trng hai loại xung 190 Hình 5-39 Sơ ®å khèi c¸c hƯ thèng ®¸nh lưa a: HƯ thèng ®¸nh lưa b»ng m¸ vÝt; b,c,d, e: HƯ thèng ®¸nh lửa không má vít (bán dẫn) có chia điện cao áp; g: Hệ thống đánh lửa chia điện ắcquy; Khoá điện; BAĐL kèm ®iƯn trë phơ; Bé chia ®iƯn; ®éng c¬; Nhóm cảm biến đánh lửa; Khối bóng bán dẫn (transistor) công suất 191 Khối nhỏ 4c cấu tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm kiểu khí, là: điều chỉnh ly tâm điều chỉnh chân không Khối nhỏ 4d số sơ đồ có, hộp điều khiển đánh lửa (còn gọi hộp chuyển mạch bán dẫn hay Igniter) sơ đồ hình 5-39b khối đợc tách riêng khỏi chia điện lắp cạnh BAĐL (nên tạo thành cụm riêng, cụm số 6) Chức hộp điều khiển đánh lửa biến đổi xung điện từ khối nhỏ 4a, mã hoá chúng, chuẩn hoá chúng điều khiển rơle bán dẫn công suất (hoặc bóng công suất nh hãng NISSAN) để đóng, cắt dòng điện sơ cấp BAĐL, nhờ mà BAĐL cảm ứng điện áp cao để đánh lửa sơ đồ hình 5-39e, chia điện khối nhỏ 4e thời điểm đánh lửa sớm đợc điều khiển xác mạch điện tử (khối ESA hộp ECU động - Engine Electronic Control Unit) sơ đồ hình 5-39g HTĐL chia điện Kiểu có vài sơ đồ khác Tuy nhiên, khối CBĐL (khối số 8) phát xung ®iỊu khiĨn, ®a trùc tiÕp vµo khèi ESA vµ IG - R hộp ECU máy Tại tín hiệu đợc biến đổi, chuẩn hóa khuếch đại chia theo thứ tự nổ để điều khiển transistor lần lợt đóng, cắt dòng điện sơ cấp BAĐL (số 3) tạo điện cao áp cho nến đánh lửa Trên hình 5-40 số ví dụ hai kiểu HTĐL cấu trúc phần tử cảm biến đánh lửa hãng TOYOTA Trên hình 5-40a sơ đồ không điều chỉnh góc đánh lửa sớm mạch điện tử, sơ đồ hình 5-40b có điều chỉnh góc đánh lửa sớm điện tử Hình 5-40c cấu tạo CBĐL xung phát Để thực thời điểm đánh lửa CBĐL phải có phần tử phát xung, phản ánh góc quay trục khuỷu xung phần tử phát đợc gọi tÝn hiƯu G (ë mét sè bé CB§L cã thĨ có xung G1, G2) Tín hiệu thay cho cấu cam má vít HTĐL cũ Phần tử thứ hai CBĐL phận phát xung phản ánh số vòng quay động 192 xung phát đợc gọi tín hiệu NE Tín hiệu vừa cần thiết để tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm động cơ, vừa cần để làm tín hiệu gốc cho việc tính chế độ phun xăng hệ thống phun xăng điện tử xe phun xăng mà CBĐL có tín hiệu G tín hiệu số vòng quay đợc lấy từ hộp điều khiển đánh lửa từ cực BAĐL Trong kết cấu chia điện hãng TOYOTA phần phát xung G phần phát xung NE phía dới (xem hình 5-40e) c) a) b) Hình 5-40 Một số HTĐL hãng TOYOTA a) Sơ đồ HTĐL bán dẫn điều khiển góc đánh lửa sớm kiểu khí b) Sơ đồ HTĐL điều chỉnh tự động góc đánh lửa sớm mạch điện tử c) Sơ đồ cấu tạo chia điện CBĐL xung cảm biến phát 193 Hình 5-41 Khe hở điều chỉnh CBĐL = 0,2 - 0,4 mm; 2 = 0,2 - 0,4 mm Phần tử phát xung G có vấu, vấu vấu, phần tử phát xung NE có 24 Trên hình 5-40c CBĐL với phần tử phát xung (G) 24 (NE) Cuộn dây phát xung có lõi thép nhỏ Lõi thép đặt cách vấu rôto phát xung khoảng 0,2 0,4mm nh hình 5-41 Trên hình 5-42 cấu trúc, hình dáng số cụm chi tiết HTĐL thuộc hãng NISSAN sơ đồ HTĐL với BAĐL cho nến đánh lửa 194 Hình 5-42 HTĐL số cụm thiết bị HTĐL xe NISSAN BLUEBIRD, PATHFINDER v.v a b, d e KÕt cÊu phÇn tử phát xung CBĐL c Cụm transistor công suất Loại BAĐL lắp tẩu nhựa nến đánh lửa Sơ đồ điện HTĐL với BAĐL riêng cho nến hình 5-42a sơ đồ cấu trúc CBĐL kiểu quang điện Rôto cảm biến đĩa thép mỏng khắc độ đợc lắp trục chia điện Vành rãnh đục thủng đĩa có rãnh rộng (cho máy số 1) nhóm rãnh kết hợp với cặp điốt phát quang (LED) điốt cảm quang (phôtôđiốt) thứ phận để phát xung G Vành cđa ®Üa ®ơc thđng 360 r·nh nhá ®Ịu, øng víi 360 Nhóm rãnh kết hợp với điốt phát quang điốt cảm quang thứ hai, tạo thành phận phát xung NE Các xung G NE dạng xung vuông có giá trị cao 5V, thấp 0V Phần dới điều khiển đánh lửa (ĐKĐL) làm nhiệm vụ mã hóa xung, khuếch đại sơ tín hiệu, tầng công suất tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm Để điều chỉnh tự động góc đánh lửa sớm, tín hiệu từ ĐKĐL đợc ®a ®Õn hép ECU ®éng c¬ ECU ®éng c¬ sÏ xử lý thông tin cho phù hợp với chế độ đánh lửa điều khiển transistor công suất để đóng, cắt dòng điện sơ cấp BAĐL hình 5-42b sơ đồ đấu dây HTĐL không chia điện cao áp (trên đầu nến đánh lửa BAĐL loại nh hình 5-42d) 195 xe thuộc hãng NISSAN mà CBĐL loại từ điện rôto có vấu, số vấu tuỳ theo số xilanh động cơ, khoảng khe hở ®iỊu chØnh còng kho¶ng 0,2  0,4 mm Bé phËn điều khiển đánh lửa đợc đổ kín khối nhựa có hình móng ngựa lắp chia điện Thời điểm đặt góc đánh lửa sớm ban đầu loại xe nói thờng nằm hai dải: 50 80 100 150, đa số dới 100 Việc tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm loại xe nói đợc thùc hiƯn theo hai c¸ch chđ u: - Nhê c¸c điều chỉnh góc đánh lửa sớm khí, cấu quen thuộc - Nhờ phần tử khối ESA hộp ECU động Tín hiệu để thực việc tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm G NE đồng thời Trong số trờng hợp có thêm tín hiệu từ phần xử lý tín hiệu cảm biến kích nổ động (Knock sensor) Quá trình tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm hệ phun xăng ECCS phức tạp, đợc thực nh hình 5-43 Hệ thống ESA nhận đợc thông tin góc quay trục khuỷu (tín hiệu G) số vòng quay động (tín hiệu NE) mức tải động (tín hiệu từ cảm biến vị trí bớm ga chuyển đến) tính giá trị góc đánh lửa sớm (hay gọi góc điều chỉnh gốc) để dịch chuyển tín hiệu xung IGT Bớc Góc đánh lửa sớm ban đầu Bớc Góc đánh lửa sớm Bớc Khoảng điều chỉnh tổng hợp Góc đánh lửa sớm thực tế Hình 5-43 Phơng pháp điều chỉnh tự động gócđánh lửa sớm mạch điện tử 196 (xem hình 5-44) phía trớc, tức tạo thời điểm đánh lửa sớm Khoảng đánh lửa sớm gồm góc đánh lửa sớm ban đầu phần hƯ thèng ESA tÝnh thªm (nh ë bíc hình 5-43) Nh vậy, khoảng điều chỉnh góc đánh lửa sớm cha kể đến ảnh hởng yếu tố khác nh: nhiệt độ máy, kích nổ, ổn định chế độ chạy không tải, thành phần khí xả v.v Vậy để đạt đợc góc ®¸nh lưa sím lý tëng ®èi víi mäi chÕ ®é làm việc động hệ thống ESA nhận đợc nhiều dạng thông tin khác nh vừa nêu để hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm (nh bớc hình 5-43) Nhờ mà HTĐL đạt đợc góc đánh lửa sớm gần nh lý tởng (xem hình 5-44) Trên hình 5-44a biểu đồ so sánh đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa kiểu ly tâm hệ thống ESA so với góc đánh lửa sớm lý tởng Trên sơ đồ hình 5-44b biểu đồ so sánh đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa sớm kiểu chân không hệ thống ESA Trên hình 5-44c biểu diễn dịch chuyển tín hiệu IGT để tạo góc đánh lửa sớm Cấu trúc BAĐL nói chung không khác nhau, chúng khác thông số cuộn dây sơ cấp W 1, thứ cấp W2 hình dáng Tuy nhiên có số BAĐL cuộn dây thứ cấp có lắp thêm điốt cao áp, ®o ®iƯn trë cn W ®ỉi hai chiỊu que đo đồng hồ điện trở khác Những ý sử dụng: - Đối với hệ thống đánh lửa CBĐL thờng cuộn dây phát tín hiệu có đờng kính dây nhỏ điện áp phát vài V Nếu không hiểu biết mà theo thói quen cũ đấu dây lửa vào CBĐL dẫn đến cháy 197 Hình 5-44 Đặc điểm hệ điều chỉnh góc đánh lửa tự hỏng CBĐL điều khiển đánh lửa Tuyệt đối không đợc đấu dây lửa vào chia điện - số HTĐL có giắc kiểm tra (kẹp bên cạnh chia điện) Muốn kiểm tra CBĐL điều khiển đánh lửa có làm việc hay không (trong trờng hợp hoàn toàn tia lửa) cần đấu đoạn dây điện vào lỗ giắc cắm kiểm tra quẹt qua mát BAĐL có điện cao áp cố đợc khẳng định CBĐL điều khiển đánh lửa hệ thống phun xăng ECCS phát cố HTĐL cách phát mã chẩn đoán - Không đợc câu dây cao áp cách xa mát (để thử lửa) mà phải thử với nến đánh lửa Vì để khoảng cách xa không đánh lửa đợc, cuộn thứ cấp có điện áp cao, đánh lửa ngầm bên BAĐL làm hỏng cuộn dây thứ cấp 198 BAĐL, cuộn dây sơ cấp có sức điện động tự cảm cao, gây h hỏng cho hộp ®iỊu khiĨn ®¸nh lưa 199 ... chia hệ thống đánh lửa thành loại: - Hệ thống đánh lửa thờng: đánh ngắt dùng tiếp điểm khí - Hệ thống đánh lửa điện tử: sử dụng chuyển mạch bán dẫn Theo mức độ đại, chia loại : - Hệ thống đánh lửa. .. điện; 8: Bảo vệ transistor Trên hình 5-22 trình bày đặc tính đánh lửa hệ thống đánh lửa thờng hệ thống đánh lửa bán dẫn - tiếp điểm Ta thấy Rr = đờng đặc tính hệ thống đánh lửa bán dẫn - tiếp điểm... chỉnh góc đánh lửa; trình bày hết đợc 5.4 Hệ thống đánh lửa điện tử Phần tử trung tâm định chất lợng làm việc hệ thống đánh lửa phần tử rơle đóng ngắt mạch điện sơ cấp hệ thống đánh lửa thờng