I. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG
Hệ thống đánh đánh lửa dùng vít lửa quá lỗi thời và hiện nay không còn sản xuất nữa. Chúng còn tồn tại một số xe đời cũ ở nước ta. Nó bao gồm: ắc quy, bô bin, bộ chia điện, dây cao áp và các bu gi.
1. ẮC QUY
Ắc quy là nguồn điện hóa học, được dùng để cung cấp điện cho hệ thống khởi động, hệ thống đánh lửa, hệ thống ánh sáng, tín hiệu và một số hệ thống khác.
CẤU TẠO
Bình ắc quy tích trử điện ở dạng năng lượng hoá học và cung cấp điện khi cần thiết. Trong qúa trình sử dụng, năng lượng ắc quy bị tổn thất. Để nạp lại năng lượng cho nó thì người ta phải dùng hệ thống cung cấp điện.
Ắc quy còn đóng vai trò bộ lọc và ổn định điện áp trong hệ thống điện ôtô khi điện áp máy phát điện dao động.
Trên ôtô chỉ sử dụng hai loại ắc quy: ắc quy axit và ắc quy kiềm. Hiện nay ắc quy axit được sử dụng phổ biến, vì so với ắc quy kiềm thì nó có sức điện động ở mỗi cặp bản cực cao hơn, có điện trở trong nhỏ và đảm bảo chế độ khởi động tốt mặc dù ắc quy kiềm có khá nhiều ưu điểm.
Ắc quy axit bao gồm vỏ bình, bên trong được chia làm nhiều ngăn. Trong mỗi ngăn đặt các bản điện cực dương, các bản điện cực âm và dung dịch điện phân là axit sunfuric. Các bản cực được chế tạo từ chì hoặc vật liệu có nguồn gốc từ chì.
Vỏ ắc quy được chế tạo bằng nhựa êbônit hoặc cao su cứng, có độ bền cao và có khả năng chịu được axit. Bên trong vỏ được chia thành các ngăn riêng biệt, dưới đáy bình có các gờ để đỡ các tấm bản cực và tránh được sự chập mạch của các bản cực trong quá trình sử dụng.
Khung của các bản cực được chế tạo từ hợp kim chì – Stibi. Các bản cực dương gồm khung có phủ một lớp bột diôxyt chì (PbO2) ở dạng xốp, các bản cực âm phủ một lớp bột chì. Tấm ngăn giữa hai bản cực là tấm lưới làm bằng nhựa PVC và sợi thủy tinh.
Sức điện động của mỗi hộc bình là 2,1 vôn. Nếu bình ắc quy có sáu học bình mắc nối tiếp với nhau thì chúng ta sẽ được nguồn điện là 12vôn ( 12,6v ). Dung dịch sử dụng cho ắc quy là hỗn hợp của axit sunfuric và nước cất. Khi bình ắc quy nạp đầy điện, tỉ trọng của dung dịch từ 1,260 đến 1,280 ở nhiệt độ 20°C. Dung dịch có tỉ trọng là 1.260 gồm 65% là nước cất và 35% axit sunfuric. Nếu tỉ trọng là 1,280, dung dịch gồm 63% nước cất và 37% axit sunfuric.
Vỏ ắc quy chứa dung dịch điện phân và các thành phần của ắc quy. Ắc quy 12 vôn, vỏ ắc quy được chia làm 6 ngăn. Các bản cực được đặt trên các gờ ở dưới đáy bình để tránh sự ngắn mạch. Bên ngoài vỏ bình có đánh dấu mức dung dịch cao nhất và thấp nhất.
Lỗ thông hơi được bố trí trong nắp đậy ắc quy. Nắp còn sử dụng để nạp dung dịch hoặc nước cất. Các lỗ thông hơi được chế tạo để khí hydro và hơi axit thoát ra ngoài.
NGUYÊN LÝ
Trong ắc quy thường xảy ra hai quá trình hóa học thuận nghịch đặc trưng cho sự nạp và phóng điện. PbO2 + Pb + 2H2SO4 ⇔ 2PbSO4 + 2H2O
Trong quá trình phóng điện, hai bản cực PbO2 và Pb biến thành PbSO4. Như vậy khi phóng điện, axit Sunfuric bị hấp thụ để tạo thành Sunfat chì và nước làm cho nồng độ của axit Sunfuric giảm.
Khi nạp điện bằng thiết bị bên ngoài hoặc máy phát điện, dưới tác dụng của dòng điện, phản ứng hoá học sẽ xảy ra ngược lại. Có nghĩa là Sunfat chì tác dụng với nước để cho ra axit Sunfuric và ôxýt chì ở bản cực dương, chì ở bản cực âm, làm cho điện áp của ắc quy tăng, điện trở trong ắc quy giảm và nồng độ axit Sunfuric tăng.
Dung lượng của ắc quy là lượng điện năng mà ắc quy có thể cung cấp cho phụ tải trong một giới hạn phóng điện cho phép. Thông số dung lượng ắc quy là Ampe-giờ. Khi dung lượng của ắc quy càng lớn thì bình ắc quy càng to. Dung lượng của ắc quy phụ thuộc vào các yếu tố sau.
Khối lượng và diện tích chất tác dụng trên bản cực.
Dung dịch điện phân.
Dòng điện phóng.
Và thời gian sử dụng.
2. BÔ BIN
Tiếp nhận điện áp 12 vôn từ ắc quy để tạo ra một điện áp cao khoảng 10KV hoặc cao hơn để tạo ra một tia lửa mạnh phóng qua hai cực của bu gi.
Trong bô bin, cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp được quấn xung quanh một lõi cực. Nó dùng để gia tăng điện áp ắc quy thành điện áp cao thế nhờ vào sự cảm ứng điện từ.
Lõi cực sử dụng là thép silic, gồm nhiều lá thép mỏng ghép chặt lại với nhau và nó có dạng tròn. Xung quanh lõi được quấn các cuộn dây.
Cuộn dây thứ cấp có đường kính 0,05 đến 0,1 mm và số vòng dây từ 15.000 đến 30.000 vòng được quấn xung quanh lõi của bô bin. Cuộn sơ cấp có đường kính khoảng 0.5 đến 1,0 mm và số vòng dây từ 150 đến 300 vòng. Cuộn sơ cấp được quấn xung quanh cuộn thứ cấp.
Giữa các lớp dây được quấn cách điện bằng một lớp giấy có điện trở cao. Bên trong bô bin được đổ đầy dầu biến thế để làm nguội.
Một đầu cuộn sơ được nối với cọc âm của bô bin và đầu còn lại của cuộn sơ được nối với cực dương. Ở cuộn thứ cấp, một đầu được nối với cực dương của cuộn sơ cấp và đầu còn lại được nối với cực thứ cấp qua trung gian của một lò xo. Cả hai cuộn dây được quấn cùng chiều nhau và cuộn sơ cấp bố trí ở bên ngoài.
3. DELCO (BỘ CHIA ĐIỆN)
Delco được chia làm 4 bộ phận là bộ chia điện, bộ ngắt điện, bộ đánh lửa sớm chân không và bộ đánh lửa sớm li tâm.
Bộ ngắt điện dùng để ngắt dòng sơ cấp bô bin để tạo điện áp cao trong cuộn thứ cấp. Bộ ngắt điện gồm vít lửa, cam ngắt điện và tụ điện.
Bộ chia điện dùng để phân phối điện cao áp từ cuộn thứ cấp của bô bin đến các bu gi của mỗi xy
lanh theo đúng thứ tự công tác của động cơ. Nó bao gồm nắp delco và rotor.
Bộ đánh lửa sớm li tâm thường được bố trí bên dưới delco. Nó dùng để thay đổi thời điểm đánh
lửa theo số vòng quay của động cơ. Nó bao gồm hai quả văng và hai lò xo.
Bộ đánh lửa sớm chân không dùng để thực hiện đánh lửa sớm hoặc trễ khi tải của động cơ thay
đổi. Nó bao gồm một mâm lửa và bộ màng chân không được điều khiển bởi độ chân không trong đường ống nạp.
4. DÂY CAO ÁP
Dây cao áp dùng để dẫn điện cao áp từ cực trung tâm của bô bin đến cực trung tâm của nắp delco và từ nắp delco đến các bu gi. Dây cao áp được sử dụng hiện nay là dây có điện trở cao để chống nhiễu. Lõi được chế tạo từ sợi thuỷ tinh thấm các bon và được bọc bởi một lớp cao su cách điện và một vỏ bọc ở bên ngoài. Điện trở của một dây cao áp không quá 25KΩ ở nhiệt độ 20°C.
5. BU GI
Dòng điện có điện áp cao từ delco được tạo thành tia lửa có nhiệt độ cao giữa điện cực trung tâm và cực bên của bu gi để đốt cháy hỗn hợp không khí nhiên liệu ở cuối quá trình nén.
Điều kiện làm việc của bu gi rất khắc nghiệt. Nhiệt độ điện cực bu gi có thể đạt tới 2000°C ở quá trình cháy, nhưng nó nhanh chóng giảm rất nhanh ở quá trình nạp do được làm mát bởi hỗn hợp không khí và nhiên liệu. Sự thay đổi nhiệt độ bất thường trên được thực hiện trong hai vòng quay của trục khuỷu.
Ngoài phải chịu ứng suất nhiệt, bu gi còn chịu áp suất thay đổi từ áp suất bé hơn 1 at ở quá trình nạp đến 45 at ở quá trình cháy và phải có khả năng cách điện tốt ở điện áp 30KV và phải chịu đựng mài mòn cao.
Phần chính của bu gi bao gồm sứ cách điện và điện cực trung tâm.
Sứ cách điện bao bọc điện cực trung tâm và bảo đảm sự cách điện giữa điện cực trung tâm và vỏ
bu gi. Các rãnh trên sứ cách điện ở gần đầu bu gi dùng để gia tăng khoảng cách từ cực đầu bu gi đến vỏ bọc kim loại nhằm ngăn cản sự phóng điện cao áp.
Chất cách điện được làm từ sứ cao cấp. Nó phải chịu được nhiệt độ cao, ứng suất cơ học, ứng suất nhiệt, truyền nhiệt và cách điện tốt ở nhiệt độ cao.
Vỏ bọc là phần kim loại bao bọc ở bên ngoài bu gi và nó còn để gá lắp bu gi vào động cơ.
Điện cực trung tâm và điện cực bên ( Điện cực nối mát).
VÙNG NHIỆT
hoạt động gọi là nhiệt độ tự làm sạch và nhiệt độ cao nhất là nhiệt độ chống lại hiện tượng cháy sớm. Nhiệt độ làm việc của bu gi tốt nhất nằm trong khoảng 450 đến 950°C.
Nếu nhiệt độ điện cực bu gi bé hơn 450°C, muội than hình thành do sự đốt cháy không hoàn toàn
của nhiên liệu sẽ bám vào bề mặt của sứ cách điện và làm giảm khả năng cách điện giữa sứ cách điện và vỏ. Kết quả tạo ra sự rò điện giữa hai cực và dẫn đến sự mất lửa giữa hai cực của bu gi.
Nếu nhiệt độ điện cực bu gi cao hơn 950°C, điện cực chính là nguồn nhiệt đốt cháy hỗn hợp không
khí và nhiên liệu trước khi tia lửa điện bu gi xuất hiện ở quá trình nén. Hiện tượng này gọi là hiện tượng cháy sớm.
Bu gi lạnh là bu gi có phần sứ cách điện ở điện cực trung tâm ngắn. Do diện tích tiếp xúc với nhiệt bé và đường truyền nhiệt từ sứ cách điện ra nước làm mát cũng như không khí ngắn, nên nhiệt độ làm việc của bu gi thấp.
Nếu phần sứ cách điện dài, diện tích tiếp xúc với nhiệt lớn, đồng thời quảng đường truyền nhiệt
để làm mát dài, nên nhiệt độ làm việc của bu gi cao. Bu gi này được gọi là bu gi nóng.
Sóng điện từ có tần số cao được hình thành khi bu gi đánh lửa là nguyên nhân sinh ra nhiễu. Để
tránh điều này một điện trở khoảng 5KΩ được bố trí giữa điện cực trung tâm để giảm sự hình thành sóng điện từ.
Nếu trên đầu bu gi có 5 vòng màu xanh đậm, điện cực trung tâm và điện cực bên được phủ một
lớp mỏng bạch kim. Khe hở bu gi là 1,1 mm và thời gian sử dụng là 100.000Km. Trong quá trình sử dụng không được điều chỉnh khe hở bu gi.