5 he thong danh lua1

2.1 Lý thuyết đánh lửa cho động xăng 2.1.1 Các thông số chủ yếu hệ thống đánh lửa a Hiệu điện thứ cấp cực đại U2m Hiệu điện thứ cấp cực đại U2m hiệu điện cực đại đo hai đầu cuộn dây thứ cấp tách dây cao áp khỏi bougie Hiệu điện thứ cấp cực đại U2m phải đủ lớn để có khả tạo tia lửa điện hai điện cực bougie, đặc biệt lúc khởi động b Hiệu điện đánh lửa l Hiện điện thứ cấp mà trình đánh lửa xảy ra, gọi hiệu điện đánh lửa (l) Hiệu điện đánh lửa hàm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tuân theo định luật Pashen U đt  K P. T Trong đó: P: áp suất buồng đốt thời điểm đánh lửa : khe hở bougie T: nhiệt độ điện cực trung tâm bougie thời điểm đánh lửa K: số phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp hòa khí Ở chế độ khởi động lạnh, hiệu điện đánh lửa l tăng khoảng 20 đến 30% nhiệt độ điện cực bougie thấp Khi động tăng tốc độ, tiên, l tăng, áp suất nén tăng, sau l giảm từ từ nhiệt độ điện cực bougie tăng áp suất nén giảm trình nạp xấu Chương 2: Hệ thống đánh lửa Hiệu điện đánh lửa có giá trị cực đại chế độ l khởi động tăng tốc, có giá trị cực tiểu chế độ suất cực đại (hình 5.1) ổn định (KV) công Trong trình vận hành xe mới, sau 2.000 km đầu tiên, 20% điện cực bougie bị mài mòn Sau U l tăng đl tăng khe hở bougie tăng Vì vậy, để giảm l tiếp tục phải hiệu chỉnh lại khe hở bougie sau 10.000 km 100 200 300 n (min-1) Hình 2.1: Sự phụ thuộc hiệu điện đánh lửa vào tốc độ tải động Toàn tải; Nửa tải; Tải nhỏ; Khởi động cầm chừng c Hệ số dự trữ Kdt Hệ số dự trữ tỷ số hiệu điện thứ cấp cực đại U2m hiệu điện đánh lửa l: U K dt  m U đl Đối với hệ thống đánh lửa thường, U2m thấp nên Kdt thường nhỏ 1,5 Trên động xăng đại với hệ thống đánh lửa điện tử, hệ số dự trữ có giá trị cao (Kdt = 1,5  2,0), đáp ứng việc tăng tỷ số nén, tăng số vòng quay tăng khe hở bougie d Năng lượng dự trữ Wdt Năng lượng dự trữ Wdt lượng tích lũy dạng từ trường cuộn dây sơ cấp bobine Để đảm bảo tia lửa điện có đủ lượng để đốt cháy hoàn toàn hòa khí, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo lượng dự trữ cuộn sơ cấp bobine giá trị xác định: Wdt  L x I ng 50150 mJ Trong đó: Wdt : lượng dự trữ sơ cấp L1 : độ tự cảm sơ cấp bobine Ing : cường độ dòng điện sơ cấp thời điểm transistor công suất ngắt Chương 2: Hệ thống đánh lửa e Tốc độ biến thiên hiệu điện thứ cấp S S du2 u2  300600 V/s dt t Trong đó: S : tốc độ biến thiên hiệu điện thứ cấp u2 : độ biến thiên hiệu điện thứ cấp t : thời gian biến thiên hiệu điện thứ cấp Tốc độ biến thiên hiệu điện thứ cấp S lớn tia lửa điện xuất điện cực bougie mạnh, nhờ dòng không bị rò qua muội than điện cực bougie, lượng tiêu hao mạch thứ cấp giảm f Tần số chu kỳ đánh lửa Đối với động kỳ, số tia lửa xảy giây hay gọi tần số đánh lửa, xác định công thức: nZ (Hz) 120 Đối với động thì: f f nZ 60 f : tần số đánh lửa n : số vòng quay trục khuỷu động (min-1) (Hz) Trong đó: Z : số xylanh động Chu kỳ đánh lửa T thời gian hai lần xuất tia lửa T = 1/f = tđ + tm tđ : thời gian vít ngậm hay transistor công suất dẫn bão hòa ttn : thời gian vít hở hay transistor công suất ngắt Tần số đánh lửa f tiû lệ thuận với vòng quay trục khuỷu động số xylanh Khi tăng số vòng quay động số xylanh, tần số đánh lửa f tăng và, chu kỳ đánh lửa T giảm xuống Vì vậy, thiết kế cần ý đến thông số chu kỳ tần số đánh lửa để đảm bảo, số vòng quay cao động cơ, tia lửa mạnh g Góc đánh lửa sớm  Góc đánh lửa sớm góc quay trục khuỷu động tính từ thời điểm xuất tia lửa điện bougie piston lên tới tử điểm thượng Góc đánh lửa sớm ảnh hưởng lớn đến công suất, tính kinh tế độ ô nhiễm khí thải động Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: opt = f(pbñ, tbñ, p, twt, tmt, n, No …) Trong đó: pbđ : áp suất buồng đốt thời điểm đánh lửa tbđ : nhiệt độ buồng đốt p : áp suất đường ống nạp twt : nhiệt độ nước làm mát động Tmt : nhiệt độ môi trường n : số vòng quay động No : số octan xăng Ở đời xe cũ, góc đánh lửa sớm điều khiển theo hai thông số: tốc độ (bộ sớm ly tâm) tải (bộ sớm áp thấp) động Tuy nhiên, hệ thống đánh lửa số xe, có trang bị thêm van nhiệt sử dụng phận đánh lửa sớm theo hai chế độ nhiệt độ Trên xe đời mới, góc đánh sớm điều khiển tối ưu theo chương trình phụ thuộc vào thông số nêu Trên hình 5.2 trình bày đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ tải động xe đời xe đời cũ Hình 2.2: Bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ tải động xe đời xe đời cũ Chương 2: Hệ thống đánh lửa h Năng lượng tia lửa thời gian phóng điện Thông thường, tia lửa điện bao gồm hai thành phần thành phần điện dung thành phần điện cảm Năng lượng tia lửa tính công thức: WP = WC + WL Trong đó: Wc  C U ñ2l L i 22 : lượng tia lửa WL  WP WC : lượng thành phần tia lửa có tính điện dung WL : lượng thành phần tia lửa có tính điện cảm C2 : điện dung ký sinh mạch thứ cấp bougie (F) l : hiệu điện đánh lửa L2 : độ tự cảm mạch thứ cấp (H) i2 : cường độ dòng điện mạch thứ cấp (A) Tùy thuộc vào loại hệ thống đánh lửa mà lượng tia lửa có đủ hai thành phần điện cảm (thời gian phóng điện dài) điện dung (thời gian phóng điện ngắn) có thành phần Thời gian phóng điện hai điện cực bougie tùy thuộc vào loại hệ thống đánh lửa Tuy nhiên, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo lượng tia lửa đủ lớn thời gian phóng điện đủ dài để đốt cháy hòa khí chế độ hoạt động động 2.1.2 Lý thuyết đánh lửa ôtô Trong động xăng kỳ, hòa khí, sau đưa vào xylanh trộn nhờ xoáy lốc dòng khí, piston nén lại Ở thời điểm thích hợp cuối kỳ nén, hệ thống đánh lửa cung cấp tia lửa điện cao đốt cháy hòa khí sinh công cho động Để tạo tia lửa điện hai điện cực bougie, trình đánh lửa chia làm ba giai đoạn: trình tăng trưởng dòng sơ cấp hay gọi trình tích lũy lượng, trình ngắt dòng sơ cấp trình xuất tia lửa điện điện cực bougie a Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp SW Acc u Rf Đến chia L2 điện L1 R1 Cảm biến Bobin e T IC đánh lửa Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa Chương 2: Hệ thống đánh lửa Trong sơ đồ hệ thống đánh lửa trên: Rf : điện trở phụ R1 : điện trở cuộn sơ cấp L1, L2 : độ tự cảm cuộn sơ cấp thứ cấp bobine T : transistor công suất điều khiển nhờ tín hiệu từ cảm biến vít lửa R L1 U S Hình 2.4: Sơ đồ tương đương mạch sơ cấp hệ thống đánh lửa Khi transistor công suất T dẫn, mạch sơ cấp có dòng điện i1 từ (+) accu đến Rf  L1  T  mass Dòng điện i1 tăng từ từ sức điện động tự cảm sinh cuộn sơ cấp L1 chống lại tăng cường độ dòng điện Ở giai đoạn này, mạch thứ cấp hệ thống đánh lửa gần 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 5.4 Trên sơ đồ, giá trị điện trở accu bỏ qua, đó: R = R1 + Rf Ua :  UT : U = Ua -  UT hiệu điện accu độ sụt áp transistor công suất trạng thái dẫn bão hòa độ sụt áp vít lửa Từ sơ đồ hình 5.4, ta thiết lập phương trình vi phân sau: di1 U dt Giải phương trình vi phân (5-1) ta được: i1 R  L1 U i1(t)  R R    t  1 e L1      (2.1) Goïi 1 = L1/R số điện từ mạch i1(t) = (U/R) (1 – e t/ 1 ) (2.2) Lấy đạo hàm (5.2) theo thời gian t, ta tốc độ tăng trưởng dòng sơ cấp (hình 5.5) Như vậy, tốc độ tăng dòng sơ cấp phụ thuộc chủ yếu vào độ tự cảm L1 di1 U  t / 1  e dt L1 i (t) I  di1 dt t 0  U tg L1 di1 dt t  0 U R  t Hình 2.5: Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp i1 Với bobine xe đời cũ với độ tự cảm lớn (đường 1), tốc độ tăng dòng sơ cấp chậm so với bobine xe đời vớiù độ tự cảm nhỏ (đường 2) Chính vậy, lửa yếu tốc độ cao Trên xe đời mới, tượng khắc phục nhờ sử dụng bobine có L1 nhỏ Đồ thị cho thấy độ tự cảm L1 sơ cấp lớn tốc độ tăng trưởng dòng sơ cấp i1 giảm Gọi tđ thời gian transistor công suất dẫn cường độ dòng điện sơ cấp Ing thời điểm đánh lửa transistor công suất ngắt là: I ng  U (1 e tđ / 1 ) R (2.3) Trong đó: tđ = đ.T = đ.120/ (n.Z) (2.3a) T : chu kỳ đánh lửa (s) n : số vòng quay trục khuỷu động (min-1) Z : số xylanh động đ : Thời gian tích lũy lượng tương đối Chương 2: Hệ thống đánh lửa Trên xe đời cũ, tỷ lệ thời gian tích lũy lượng đ = 2/3, xe đời nhờ cấu hiệu chỉnh thời gian tích lũy lượng (góc ngậm) nên ñ < 2/3 ñ U  I ng  (1 e R  120 nZ 1 ) (2.4) Từ biểu thức (5.4), ta thấy Ing phụ thuộc vào tổng trở mạch sơ cấp (R), độ tự cảm cuộn sơ cấp (L1), số vòng quay trục khuỷu động (n), số xylanh (Z) Nếu R, L1, Z không đổi tăng số vòng quay trục khuỷu động (n), cường độ dòng điện Ing giảm Tại thời điểm đánh lửa, lượng tích lũy cuộn dây sơ cấp dạng từ trường: I 2ng.L L U2 Wđt   x (1 etñ /  )2 2 R Wñt  L 1.U 2R 2  L U2 x (1 2e a  e 2a ) R 2 (2.5) Trong đó: Wđt: Năng lượng tích lũy cuộn sơ cấp R t a  đ   tđ  L1 Hàm Wđt = f(a) (5.5) đạt giá trị cực đại, tức nhận lượng từ hệ thống cấp điện nhiều khi: a R tđ 1,256 L1 (2.6) Đối với hệ thống đánh lửa thường hệ thống đánh lửa bán dẫn loại mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy lượng tđ, điều kiện (2.6) thực tđ giá trị thay đổi phụ thuộc vào tốc độ n động (5.3a) Sau đạt giá trị U/R , dòng điện qua cuộn sơ cấp gây tiêu phí lượng vô ích, tỏa nhiệt cuộn sơ cấp điện trở phụ Trên xe đời mới, nhược điểm loại trừ nhờ mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy lượng tđ (Dwell Control) Lượng nhiệt tỏa cuộn sơ cấp bobine Wn xác định công thức sau: td Wn  i12.R1.dt Chương 2: Hệ thống đánh lửa Hình 2.38: Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall (BOSCH) B Nguyên lý làm việc hệ thống Khi bật công tắc máy, mạch điện sau công tắc IGSW tách làm hai nhánh, nhánh qua điện trở phụ Rf đến cuộn sơ cấp cực C transistor T3, nhánh qua diode D1 cấp cho igniter cảm biến Hall Nhờ R1, D2 điện áp cung cấp cho cảm biến Hall ổn định Tụ điện C1 có tác dụng lọc nhiễu cho điện áp đầu vào Diode D1 có nhiệm vụ bảo vệ IC Hall trường hợp mắc lộn cực accu, diode D3 có nhiệm vụ ổn áp hiệu điện nguồn cung cấp lớn trường hợp tiết chế máy phát bị hư Khi đầu dây tín hiệu cảm biến Hall có điện áp mức cao, tức lúc cánh chắn thép xen khe hở cảm biến Hall, làm T1 dẫn Khi T1 dẫn, T2 T3 dẫn theo Lúc dòng sơ cấp i1 qua W1, qua T3 mass tăng dần Khi tín hiệu điện từ cảm biến Hall mức thấp, tức lúc cánh chắn thép khỏi khe hở cảm biến Hall, transistor T1 ngắt làm T2, T3 ngắt theo Dòng sơ cấp i1 bị ngắt đột ngột tạo nên sức điện động cuộn thứ cấp W2 đưa đến bougie Tụ điện C2 có tác dụng làm giảm sức điện động tự cảm cuộn sơ cấp W1 đặt vào mạch T2, T3 ngắt Trong trường hợp sức điện động tự cảm lớn sút dây cao áp chẳng hạn, R5, R6, D4 khiến transistor T2, T3 mở trở lại để giảm xung điện áp lớn gây hư hỏng cho transistor Diode Zener D5 có tác dụng bảo vệ transistor T3 khỏi bị áp điện áp tự cảm cuộn sơ cấp bobine 2.5.7 Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang IG/S W R1 R2 T1 D1 Rf R6 C1 T3 R4 T2 Delco D2 R3 R5 D3 C2 R7 T4 Ignite r R8 T5 Đến chia điện Chương 2: Hệ thống đánh lửa Hình 2.39: Hệ thống đánh lửa cảm biến quang (MOTOROLA) Hình 2.39 trình bày sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển cảm biến quang hãng Motorola Cảm biến quang đặt delco phát tín hiệu đánh lửa gởi igniter để điều khiển đánh lửa Khi đóa cảm biến ngăn dòng ánh sáng từ LED D1 sang photo transistor T1 khiến ngắt Khi T1 ngắt, transistor T2, T3, T4 ngắt, T5 dẫn, cho dòng qua cuộn sơ cấp mass Khi đóa cảm biến cho dòng ánh sáng qua, T1 dẫn nên T2, T3, T4 dẫn, T5 ngắt Dòng sơ cấp bị ngắt tạo sức điện động cảm ứng lên cuộn thứ cấp điện áp cao đưa đến chia điện 2.5.8 Hiệu chỉnh góc ngậm điện hệ thống đánh lửa Như biết, thời gian tích lũy lượng tđ góc ngậm điện cuộn sơ cấp phụ thuộc vào vòng quay n xylanh số xylanh Z 120 td  n.Z Đối với động số xylanh Z cố định Vì t1 thời gian tích lũy lượng tđ chủ yếu phụ thuộc vậy, vào số vòng quay động Dựa vào đồ thị hình 5.40 hình 5.41 ta nhận thấy: số vòng quay n thấp, thời gian tích Cũng từ đồ thị tđ lũy lượng tđ dài i1 hình 5.41 động chạy số vòng quay thấp, thời U gian tđ kéo dài gây lãng phí lượng lớn (phần gạch chéo đồ thị) vàRlàm nóng bobine Ngược lại, tở tốc độ n cao tđ nhỏ, không đủ thời gian để đhc t dòng cuộn sơ cấp kịp đạt giá trị U/R có nghóa lượng đánh lửa hiệu n điện thứ cấp giảm 400 (min) Hình 2.40: Thời gian ngậm điện phụ thuộc số vòng quay động Hình 2.41: Thời gian tăng trưởng dòng sơ cấp tốc độ thấp Để tiết kiệm lượng tránh gây nóng bobine động làm việc số vòng quay thấp, người ta đưa vào igniter mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy lượng, cho đặc tính có dạng gần giống đường chấm gạch hình 5.40 Bộ phận làm việc số vòng quay động nhỏ 4.000 vòng/phút Để tăng giá trị Ing tốc độ cao, người ta sử dụng bobine có L1 nhỏ (4  mH), R1 nhỏ (0,5  ) không cần sử dụng điện trở phụ Vì vậy, igniter phải có mạch tự hạn chế cường độ dòng qua cuộn sơ cấp bobine Một igniter thiết kế có chức hiệu chỉnh thời gian tích lũy lượng tđ vài chức khác có sơ đồ khối sau: Đến chia điện Bobin e + Accu Hạn chế biên độ xung điện áp sơ cấp Cổng Hạn chế dòng sơ cấp Bảo vệ mạch mắc lộn cực accu Bộ chuyển tín hiệu thành xung vuông Cụm biến đổi độ hổng xung Cụm hiệu chỉnh thời gian Cụm điều khiển ngắt dòng Ổn áp Hình 2.42: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa với mạch điều khiển hiệu chỉnh thời gian tích lũy lượng tđ Tín hiệu từ cảm biến đưa vào (1) Tín hiệu đưa vào xung nhọn (1) có nhiệm vụ biến xung nhọn thành xung vuông trước biến đổi độ hổng xung (2) tức giảm thời gian tích lũy lượng Cụm hiệu chỉnh thời gian tích lũy lượng tđ (3) nhận tín hiệu từ (2) điện nguồn accu cung cấp để hiệu chỉnh thời gian tđ, sau gởi tín hiệu đến cổng (7) Cổng (7) transistor công suất nhận tín hiệu xung từ (3), (4), (6), (8) để đóng mở transistor cho dòng sơ cấp thời Chương 2: Hệ thống đánh lửa điểm transistor ngắt đạt giá trị mong muốn Ổn áp (5) có nhiệm vụ ổn áp cho cụm (3) để cụm làm việc xác Cụm điều khiển ngắt dòng (4) tự động ngắt dòng qua bobine, bật công tắc máy sau  7giây mà không khởi động, để tránh tình trạng cháy bobine Cụm (9) có tác dụng bảo vệ mạch mắc ngược cực accu, đảm bảo cho linh kiện điện tử Igniter không bị phá hủy Cụm (6) có nhiệm vụ hạn chế biên độ xung điện áp sơ cấp xung điện áp tăng cao trường hợp sút dây cao áp chẳng hạn, để bảo vệ mạch Bộ hạn chế dòng (8) hạn chế để dòng điện sơ cấp giá trị định với mục đích để bảo vệ mạch igniter A Sơ đồ thực tế Ua Igniter(a) với chức tự động điều khiển thời gian tích lũy lượng hạn chế dòng sơ cấp mạch điện t hìnhU2.44 bao gồm đầu dây: ba đầu dây nối với cảm (b) biếnb Hall, đầu dây dương sau công tắc IGSW, đầu dây nối với âm bobine đầu t dây nối Uvới mass c U c Uc1 > B Hoạt động mạch hiệu chỉnh1 thời gian tích lũy Us lượng tđ Uc2 (c) Tín hiệu đầu cảm biến Hall t có dạng xung vuông đồ thị hình 5.43a Tín hiệu Ua sau qua Ud transistor T1 (T1 đóng vai trò cổng NOT), đầu b tín (d) hiệu bị đảo pha (hình 5-43b) Tín hiệu điện áp Ub điều khiển phóng nạp tụt C3 mạch tích i1 phân A1 Tín hiệu sóng vuông Ub từ chân C transistor T1 sau (e) qua mạch tích phân, biến tthành xung cưa ngõ A1 Xung điện áp điểm C có dạng đồ thị hình 5.43c Tín hiệu đưa tới đầu vào không đảo so sánh A2 Đầu đảo so sánh A2 (-) đặt điện áp không đổi Us Tại Uc so sánh với Us Khi Uc > Us ngõ A2 mức cao ngược lại Uc < Us ngõ A2 mức thấp Hình 2.43: Hệ thống đánh lửa làm việc số vòng quay động n = n1 Khi mức thấp, transistor T2 ngắt, transistor T3, T4 dẫn, dòng sơ cấp i1 bắt đầu tăng trưởng (hình 5-43e) Khi Ub chuyển sang mức cao (thời điểm đánh lửa), tín hiệu gởi qua R22 đến T2 làm T2 dẫn, lúc T3, T4 ngắt nên dòng sơ cấp i1 ngắt đột ngột tạo nên sức điện động cảm ứng cuộn thứ cấp W2 bobine Mạch điều chỉnh thời gian tđ tác dụng hiệu chỉnh theo điện áp accu Nếu điện áp accu thấp (lúc khởi động …), tụ C3 nạp xả mức điện áp thấp (đường ngắt quãng hình vẽ) Thời điểm Uc cắt Us sớm và, nhờ T3, T4 mở sớm nhằm giúp tăng dòng qua cuộn sơ cấp bobine a + + - c + - + - d e T2 Hình 2.44: Sơ đồ hệ thống đánh lửa với mạch điều khiển hiệu chỉnh thời gian tích lũy lượng tđ T1 b T3 T4 f Chương 2: Hệ thống đánh lửa Trên hình 2.45 trình bày thay đổi hiệu điện cường độ dòng mạch tốc độ cao Ta thấy tốc độ n2 > n1, tđ gần không đổi Khi số vòng quay động n > ngh (nng = 4000 v/ph), thời gian ngắn tụ C3 nạp chưa đạt điện áp Us2, so sánh bị khóa lúc Ue trùng với tín hiệu Ua, tức hệ thống làm việc bình thường mà không hiệu chỉnh số vòng quay động đủ lớn (xem hình Ua 2.45) (a) t (b) Ub Uc t Us (c) t Ud (d) t i1 (e) t Hình 2.45: Hệ thống đánh lửa làm việc số vòng quay động n2 > n1 Cụm ngắt dòng A3 động không làm việc hoạt động tương tự tích phân A1 Khi Ub mức thấp, tụ C4 nạp chậm nhờ số thời gian nạp lớn Hằng số thời gian lựa chọn lớn chu kỳ liên tiếp xung đầu cảm biến tương ứng với tốc độ quay nhỏ động Do đó, xung từ điểm b vào cụm ngắt A3, đầu (do tụ C4 nạp chậm) có điện áp không ảnh hưởng đến làm việc T2 Khi động không làm việc mà công tắc IGSW bật, nhờ nạp điện lâu, điện áp ngõ cụm A3 tăng từ từ vòng 7s, lúc T2 dẫn nên T3, T4 luôn ngắt dòng sơ cấp không qua cuộn sơ cấp bobine Khi T2 dẫn, tia lửa không xuất bougie T2 mở từ từ Cụm hạn chế dòng A4 dùng để hạn chế dòng sơ cấp i1 dòng tăng cao, bobine loại nhằm mục đích tăng Ing tốc độ cao nên có giá trị R1, L1 nhỏ Chương 2: Hệ thống đánh lửa Dòng điện sơ cấp i1 qua điện trở cảm biến dòng R29 so sánh với điện áp chuẩn Us2 đầu đảo A4 (-) Khi điện áp rơi R29 (điện áp rơi Ur tỷ lệ với dòng sơ cấp It: UR = R29 it) lớn điện áp so sánh Us4 (xác định dòng cần hạn chế), ngõ tụ mức điện áp cao làm T2 mở, khiến T3, T4 bị khóa lại, cường độ dòng it giảm khiến độ sụt áp R29 giảm ngõ A4 xuống mức thấp Quá trình lặp lặp lại giữ cho dòng sơ cấp không vượt giá trị định sẵn R19 điện trở hồi tiếp giúp tăng tốc độ đóng mở mạch Tụ C1 có tác dụng chống nhiễu cho tín hiệu cảm biến Hall, tụ điện C2 chống nhiễu cho toàn mạch điện Diode D4, tụ điện C6 điện trở R30, R31, R32 có tác dụng bảo vệ transistor công suất T4 mạch sơ cấp xuất sức điện động lớn, lúc D4 mở cho dòng qua làm transistor T4 mở để dập tắt xung điện áp 2.5.9 Hệ thống đánh lửa điện dung (CDI – capacitor discharged ignition) A Sơ đồ nguyên lý làm việc: Hệ thống đánh lửa điện dung thường sử dụng xe thể thao, xe đua, động có piston tam giác xe gắn máy Hệ thống đánh lửa điện dung chia làm hai loại: loại có vít điều khiển loại vít điều khiển phân loại theo cách tạo điện áp nạp tụ: xoay chiều (CDI –AC) chiều (CDI - DC) Đối với hệ thống đánh lửa điện dung, lượng mạch sơ cấp bobine tích lũy dạng điện trường chứa tụ C: Wc  C.U 2 Trong đó: C: điện dung tụ điện (F); U: điện áp tụ điện (V) Thông thường, người ta chọn tụ điện C có giá trị nằm khoảng từ 0,5  3F, theo tính toán thực nghiệm, điện dung tụ C lớn tốc độ cao không đủ thời gian để tụ C nạp đầy Còn điện dung nhỏ ảnh hưởng đến lượng đánh lửa Hiệu điện nạp tụ thường nhỏ 400V, lớn gây tượng rò điện mạch thứ cấp bobine Quá trình tích lũy lượng tụ điện thực dạng xung điện liên tục Trong trường hợp lượng tích lũy dạng xung tụ điện nạp xung điện chiều thời gian trước lúc đánh lửa Trong trường hợp lại, lượng tích lũy tụ nhờ xung chiều biến thiên nhờ nguồn điện chiều suốt thời gian hai lần đánh lửa Hình 5.46 trình bày sơ đồ đơn giản hệ thống đánh lửa điện dung xe gắn máy D1 N D3 R K D2 Đến bougie c C1 SCR W (a ) R2 D4 W Hình 2.46: Sơ đồ hệ thống đánh lửa CDI xe gắn máy (với D2//SCR) Khi SCR ngắt, tụ điện C1 nạp nhờ nguồn điện N chỉnh lưu qua diode D1 Khi có tín hiệu đánh lửa từ cuộn dây điều khiển K, SCR dẫn, tụ điện C1 xả theo chiều mũi tên (a): (+) tụ điện C1  SCR  mass  W1  (-) tụ điện C1 Sự biến thiên dòng điện đột ngột cuộn sơ cấp W1 cảm ứng lên cuộn thứ cấp W2, sức điện động cao áp đưa tới bougie đánh lửa Tuy nhiên, sau tụ điện C1 xả hết, sức điện động tự cảm cuộn dây W1, tụ C1 nạp theo chiều ngược lại Nhờ điện áp ngược (điện áp tụ), SCR đóng lại Khi C1 xả ngược, D2 có nhiệm vụ dập tắt điện áp ngược bảo vệ cho SCR i Uc Uc i1 Uc1 t Hình 2.47: Hiệu điện tụ cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp bobine (D2 // SCR) Chương 2: Hệ thống đánh lửa Trong trường hợp mắc D2 song song SCR, dòng qua cuộn sơ cấp lệch pha với hiệu điện tụ Hiệu điện cường độ dòng điện có dạng dao động tắt dần thời gian mở SCR lớn thời gian phóng điện Trong trường hợp ngược lại, dao động thường kết thúc vào khoảng t1  t2 (hình 5.49) Trên số mạch, để giảm thời gian nạp tụ, người ta mắc D2 song song với cuộn dây sơ cấp (hình 5.48) C Bobin e SCR D2 Hình 2.48: Hệ thống đánh lửa điện dung với diode D2 mắc song song cuộn sơ cấp Mạch cho phép chuyển đổi gần toàn , i1 tụ sang mạch thứ cấp nên ngày c lượng chứa Utrong Uc rãi Đường biểu diễn hiệu điện sử dụng rộng i1 trình bày hình 5.49 cường độ dòng điện Hiệu điện thứ cấp cực đại hệ thống đánh lửa CDI xác định công thức: t C1 U 2m U cl  t2 t1 C2 UC1 : hiệu điện tụ lúc bắt đầu phóng C1 : điện dung tụ điện C2 : điện dung ký sinh mạch dao động  : hệ số phụ thuộc vào dạng dao động Như hiệu điện thứ cấp phụ thuộc vào C1 mà phụ thuộc vào hiệu điện nạp C1 nhiều Hình 2.49: Hiệu điện tụ cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp bobine (với D2 mắc song song cuộn sơ cấp) Hình 2.50: So sánh thời gian tăng trưởng hiệu điện thứ cấp hệ thống đánh lửa CDI, TI hệ thống đánh lửa thường Đồ thị hình 5.50 biểu diễn thời gian tăng trưởng hiệu điện thứ cấp hệ thống đánh lửa bán dẫn loại điện dung (CDI), loại điện cảm (TT) hệ thống đánh lửa thường Ở hệ thống đánh lửa điện dung, thời gian hiệu điện thứ cấp đạt 20KV vào khoảng 10 s Một điểm khác biệt hệ thống đánh lửa điện dung hệ thống đánh lửa điện cảm thời gian tồn tia lửa bougie loại điện dung ngắn, vào khoảng 0,1  0,4 ms, loại điện cảm từ  2ms Nếu so sánh hai cách mắc diode thấy cách mắc thứ hai làm tăng thời gian phóng điện bougie B Sơ đồ thực tế a Sơ đồ hệ thống đánh lửa CDI-DC điều khiển vít có mạchUchống rung BOSCH (KV) CDI TI Sơ đồ sử dụng xe Porche, Alfa-Romeo, CI Mazerati (hình 20 5.51) Với mục đích tăng lượng đánh lửa (CU2/2) hệ thống đánh lửa điện dung ôtô người ta trang bị đổi điện để tăng điện áp mạch sơ cấp từ 12 VDC 10 lên 300  400 VDC Nguyên lý làm việc mạch t (s)đổi điện sau: Khi bật công tắc máy, qua cầu phân R1, R2, điện 10 20 40 cực B thông qua W2 làm T1 R2 đưa30 đến bắt đầu mở Dòng qua T1 tăng dần cảm ứng lên W2 sức điện động khiến T1 dẫn bão hòa làm tăng nhanh dòng qua W1 Khi dòng qua W1 đạt giá trị bão hòa, tốc độ biến thiên dòng giảm cảm ứng lên W2 sức điện động có chiều ngược lại làm đóng T1 Sau trình tiếp tục lặp lại Chương 2: Hệ thống đánh lửa Sự thay đổi dòng qua W1 cảm ứng lên W3 sức điện động dạng sóng vuông có biên độ xấp xỉ 400 V nạp cho tụ C qua diode D2 Trên hệ thống đánh lửa vít, tốc độ cao thường xảy tượng rung vít làm giảm thời gian tích lũy lượng tđ Trong sơ đồ có mạch điện tử chống rung vít hiệu D2 C R1 R2 W2 W3 W1 T1 D1 R3 T2 R4 Vít R5 W4 Đến chia điện W R6 C2 T3 R7 SCR R8 Hình 2.51: Sơ đồ hệ thống đánh lửa CDI điều khiển vít có mạch chống rung BOSCH Khi vít đóng, dòng qua R3  R4 làm T2 mở Dòng cực góp T2 qua R5 nạp tụ C2 qua R6 phân cực nghịch cực B-E T3 làm đóng Khi vít mở, T2 đóng, tụ C2 phóng điện qua R6 R5 phân cực thuận cực B-E T3 làm T3 dẫn Lúc đó, tụ C2 phóng điện qua T3 R7, R8 kích cho SCR mở tụ C phóng điện qua cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp bobine xuất sức điện động cao Nếu xảy tượng rung vít, tức lặp lại trình mở vít rung lò xo vít búa, T3 mở thời gian ngắn hiệu điện tụ C2 thời điểm không kịp đạt giá trị phóng điện qua R7, R8 SCR đóng tụ C không xả b Sơ đồ hệ thống đánh lửa CDI không vít có đảo điện sử dụng hai transistor Hình 5.52 trình bày sơ đồ hệ thống đánh lửa điện dung có đảo điện sử dụng hai transistor Nguyên lý làm việc hệ thống sau: Khi bật công tắc máy, dòng điện cung cấp đến cuộn dây sau: (+)  w1  w2  R1  R2  mass w2  w4  R3  R4  mass T1 T2 Hình 2.52: Sơ đồ hệ thống đánh lửa CDI không vít có đảo điện sử dụng transistor Lúc đầu transistor T1 T2 chớm mở sai số chế tạo nên có transistor mở trước (giả sử T1 mở trước) Lúc dòng điện qua W1 R2 R1 nhanh, cảm ứng lên cuộn W3 sức điện tăng động có chiều hình vẽ, đồng thời cảm W ứng lên cuộn W4 sức điện động có C +3 chiều ngược lại (do cuộn dây W W quấn ngược D2 D1 SCR W6 W7 chiềuWnhau) làm transistor T2 Dđóng hoàn toàn Khi transistor T1 dẫn bão hòa, tốc5 độ biến thiên IG/S giảm, làm sức điện động 300V W dòng điện qua W cuộn W đổi chiều, sức điện động DC W2 D7 cuộn W4 T2 dẫn nhanh D4có chiều ngược lại làm D3 khiến T1 đóng nhanh Quá trình tiếp diễn D6 R4 R3 W biến thiên dòng điện hai cuộn WR W2 + cảm ứng lên cuộn thứ cấp W5 đảo điện điện áp xoay chiều khoảng 300 V K_ chiều cuộn cảm chỉnh lưu thành dòng cung cấp cho tụ biến Quá trình đánh lửa hệ thống hoạt động tương tự trình bày sơ đồ hình 5.46  Ưu nhược điểm hệ thống đánh lửa điện dung Qua phân tích hoạt động đặc tính đặc trưng hệ thống đánh lửa điện dung, ta thấy hệ thống có ưu điểm sau: Đặc tính hệ thống đánh lửa gần không phụ thuộc vào số vòng quay động thời gian nạp điện ngắn tụ điện chọn cho số vòng quay cao nhất, tụ điện nạp đầy hai lần đánh lửa Hiệu điện thứ cấp, tăng trưởng nhanh nên tăng độ nhạy đánh lửa, không phụ thuộc vào điện trở rò bougie C ( R1  R2 )U OZ   U OE1 [ R1 ( RZ  R2 )  R2 RZ ]  RE1 (1  B1 ) Chương 2: Hệ thống đánh lửa [(U D1  U D )(1  B1 ) RE1  B1 R3U OE1 ] A R1 R2 R Tuy nhiên, thời gian xuất tia lửa bougie ngắn (0,3  0,4 ms) nên điều kiện định hòa khí buồng đốt tia lửa không đốt cháy hòa khí Vì vậy, đối  RZ R  hệ thống  R đánh lửa CDI phải sử dụng bougie A ( R1  R2 )   R với RZ   R1 R2   1 vớikhe hở cực lớn để tăng diện tích tiếp xúc  RE1 (1  B1 )  Rđiện E1 (1  B 1)  tia lửa nên bougie mau mòn R (1  B1 ) D R1 E1 A B1 R3 R ... Vì vậy, cần tuân theo bảng trị số lực siết đây: Loại bougie Loại thường (có vòng đệm) Đường kính ren 18mm 14mm 12mm 10mm 8mm 18mm Nắp máy gang 35? ?45N.m 25? ?35N.m 15? ?25N.m 10÷15N.m 8÷10N.m 20÷30N.m... U2mkd để thay Bảng 5. 1: Kết tính toán với dòng Ing khác Ing 0, 90 0, 75 0, 64 0, 56 C1 ,  F 6, 40 58 0, 25 4, 40 70 0, 37 3, 26 82 0, 49 2, 50 94 0, 64 Rf,  1, 50 1, 25 1, 10 0, 94 R1,  L1,... 10÷15N.m 8÷10N.m 20÷30N.m Nắp máy nhôm 35? ?40N.m 25? ?30N.m 15? ?20N.m 10÷12N.m 8÷10N.m 20÷30N.m Loại côn 14mm 15? ?25N.m 10÷20N.m (không vòng đệm) Sau siết trị số theo bảng trên, bougie loại thường, nên