2.3.3.1. Hệ thống đánh lửa tiếp điểm
1. Mô tả đường đặc tính
Hệ thống đánh lửa gồm hai mạch : Mạch sơ cấp (điện áp thấp ), mạch thứ cấp (điện áp cao ). Dao động ký có thể trình bày mạch dao động cho một xylanh hay tất cả các xylanh của động cơ. Trong quá trình đo, ta điều chỉnh đường đặc tính sao cho ổn định. Ta điều khiển chọn đường đặc tính,cho phép ta lựa chọn đường đặc tính sơ cấp hay đường đặc tính thứ cấp. Đặc tính sơ cấp trình bày hoạt động của mạch sơ cấp : vít lửa, tụ điện, cuộn dây, v.v. Đường đặc tính thứ cấp trình bày hoạt động của bugi, cuộn dây, v.v.
Đường đặc tính sơ cấp
Quá trình đánh lửa bắt đầu khi tiếp điểm đóng mạch điện sơ cấp, cho phép dòng điện từ ắcquy vào cuộn dây sơ cấp trong bobine. Trên dao động ký, vệt sáng là một đường thẳng đi xuống, báo một sự thay đổi từ 0V đến một điện áp dương khi tiếp điểm đóng. Sau đó, vệt sáng chuyển động theo đường nằm ngang, chỉ điện áp không đổi trong suốt thời gian (hình 2-7).
H. 2-7
Khi tiếp điểm mở, dòng điện trong mạch sơ cấp bị ngắt, vệt sáng chuyển động lên trên vạch 0.
Khi dòng điện trong mạch sơ cấp bị ngắt đột ngột , làm xuất hiện một suất điện động cảm ứng trên cuộn dây thứ cấp sinh ra một điện áp cao. Vệt sáng theo sự chuyển động của điện áp , đi từ điện áp âm đến điện áp dương, sau đó dao động nhỏ dần (hình 2-8).
Hình 2-8
Tại điểm nơi mà điện áp trong cuộn dây bằng 0, thì dao động trở lại vạch 0 , chuyển động ngang qua màn hình cho đến khi tiếp điểm đóng, và một chu kỳ đánh lửa mới của xylanh tiếp theo.
Dao động sóng được tạo thành từ những trường hợp trên là đường đặc tính sơ cấp ( hình 2-9 ).
H. 2-9 Đường đặc tính sơ cấp
Đường đặc tính thường được phân thành 3 vùng : Vùng đánh lửa, vùng trung gian và vùng ngậm điện. Đường đặc tính sơ cấp bắt đầu từ vùng đánh lửa và kết thúc khi đến vùng ngậm điện.
Đường đặc tính thứ cấp
Đường đặc tính thứ cấp trình bày những trường hợp của mạch đánh lửa thứ cấp. Đường đặc tính này cũng bắt đầu ở phía trái với sự phóng điện của bugi. Khi dòng điện trong cuộn sơ cấp bị ngắt, làm xuất hiện sức điện động cảm ứng trong cuộn dây thứ cấp, sinh ra điện áp thứ cấp đến điện cực bugi. Giá trị điện áp phụ thuộc vào khả năng cách điện của bobine, bộ chia điện, dây bugi v.v, được miêu tả trên dao động ký là một đường thẳng đứng hướng lên trên. Chiều cao của đường thẳng này là giá trị điện áp cần thiết có khả năng tạo ra tia lửa điện gọi là đường cháy (hình 2-10).
Khi điện áp thứ cấp đạt đến giá trị điện áp đánh lửa, tia lửa điện xuất hiện giữa hai điện cực bugi. Tia lửa điện tiếp tục cho đến khi bobine không còn cung cấp đủ điện áp để cho dòng điện qua khe hở bugi. Trong suốt thời gian này, điện áp còn lại không thay đổi. Vì vậy vệt sáng trên màn hình cho thấy sự bắt đầu của tia lửa như là sự giảm điện áp và di chuyển ngang ở mức điện áp đó cho đến khi điện áp không đủ duy trì tia lửa. Đường ngang này trên dao động ký được hình thành bởi giá trị điện áp cần thiết để duy trì đánh lửa gọi là đường đánh lửa. Sau đường đánh lửa là những dao động báo hiệu điện áp giảm dần (hình 2-11).
Vùng này trên dao động ký tương tự như vùng trung gian của mạch sơ cấp.Tại điểm khi không có điện áp trong cuộn dây, vệt sáng trở về vạch 0 và di chuyển ngang cho đến khi tiếp điểm đóng và một chu trình mới bắt đầu.
Mặc dù, tiếp điểm là bộ phận của mạch sơ cấp, nhưng việc đóng và mở tiếp điểm xuất hiện trong mạch thứ cấp. Trong suốt thời gian ngậm điện, không ảnh hưởng đến mạch thứ cấp. Vì vậy, dao động ký miêu tả ảnh hưởng của góc ngậm điện trong mạch thứ cấp. Khi tiếp điểm đóng, dòng điện chạy qua mạch sơ cấp. Vệt sáng trên màn hình là một đường thẳng xuống ,sau đó xuất hiện những dao động nhỏ dần rồi trở về vạch 0. Vệt sáng di chuyển ngang cho đến khi tiếp điểm mở tạo thành đường cháy khác(hình 2-12).
Đường đặc tính thứ cấp là đường đặc tính được sử dụng thường xuyên cho chẩn đoán, vì gần như toàn bộ mạch đánh lửa có thể được tìm thấy (hình 2-13).
Để đơn giản, đường đặc tính của hệ thống đánh lửa tiếp điểm được mô tả như hình 2-14
H. 2-14 Đường đặc tính của hệ thống đánh lửa tiếp điểm
Trên hình ảnh của dao động ký biểu diễn điện áp có các điểm đặc trưng sau :
Điểm A : Tại đó tiếp điểm mở, tạo nên sự giảm đột ngột của điện áp sơ cấp, điện áp thứ cấp biến đổi theo, tia lửa điện phóng qua cực bugi.
Điểm B : Điện áp tiến tới cực đại, bugi phóng điện và sau đó năng lượng giảm dần.
Điểm C : Điện áp duy trì đánh lửa và kéo dài quá trình giải phóng năng lượng điện tích lũy trong quá trình đó.
Điểm D : Năng lượng của cuộn dây không đủ duy trì tia lửa ở điện cực, tạo thành quá trình dao động của xung đánh lửa.
0 kV 15 Vùng đánh lửa Vùng trung gian Vùng ngậm điện A B C D E F Vùng tốc độ cao Vùng tốc độ thấp
Điểm E : Kết thúc quá trình dao động của xung đánh lửa. Tại đó, tiếp điểm đóng mạch điện sơ cấp, cung cấp điện cho cuộn dây sơ cấp trong bobine.
Điểm F : Tiếp điểm mở và kết thúc quá trình cấp điện cho cuộn sơ cấp, điện áp biến đổi đột ngột từ điện áp nguồn cung cấp đến bằng 0. Điện áp trong cuộn thứ cấp tăng vọt.
Các điểm đặc trưng này phân quá trình điện áp – góc quay trục khuỷu thành 3 vùng :
-Vùng đánh lửa ( từ điểm A đến điểm D ) : Là khoảng thời gian đánh lửa.
Khi dòng sơ cấp bị ngắt tại A, từ trường trong cuộn sơ cấp bị ngắt đột ngột. Chuyển động của đường sức từ trường cắt ngang, làm xuất hiện một suất điện động cảm ứng trên cuộn dây thứ cấp. Trên cuộn dây thứ cấp của bonbine sẽ sinh ra một điện áp vào khoảng từ 15kV 40 kV. Giá trị này phụ thuộc rất nhiều vào thông số của mạch sơ cấp và thứ cấp như : Chất lượng của bugi, khả năng cách điện của dây cao áp, bộ chia điện cao áp… Điện áp thứ cấp cực đại mà tại đó quá trình đánh lửa xảy ra gọi là điện áp đánh lửa.
Khi điện áp thứ cấp đến hai điện cực của bugi, hỗn hợp nhiên liệu ở giữa các khe hở điện cực của bugi chưa bị đốt cháy. Lúc này, ta xem bugi như một tụ điện, năng lượng đưa đến được tích trữ ở giữa hai điện cực của bugi cho đến khi điện áp thứ cấp thành điện áp đánh lửa thì xuất hiện tia lửa điện phóng qua điện cực của bugi đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu. Tại điểm B điện áp thứ cấp đạt giá trị cực đại.
Tại điểm B sau khi tia lửa điện phóng điện, thì năng lượng giảm dần. Sự sụt giảm này là sự phân phối điện dung của tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu để bắt đầu quá trình cháy. Phần năng lượng còn lại sẽ được tiếp tục phóng qua khe hở giữa hai điện cực bugi được thể hiện tại điểm C.
Tại điểm D, điện trở tăng lên làm xuất hiện sự nhô lên trên dao động. Độ lệch giữa B và D trên dao động dùng để chỉ thời gian duy trì tia lửa hay thời gian cháy.
-Vùng trung gian ( từ điểm D đến điểm E ) : Là khoảng thời gian san đều điện áp của cuộn thứ cấp, do tính chất của mạch dao động điện, nên tại đó xuất hiện các dao động nhỏ dần và bị dập tắt. Cuộn dây thứ cấp đóng vai trò quan trọng, nếu trị số điện cảm của cuộn dây không thích hợp thì quá trình dao động không thể dập tắt nhanh, gây nên hiện tượng phóng qua tiếp điểm khi đóng, làm cháy hỏng tiếp điểm. Do đó, vùng này đặc trưng cho chất lượng của cuộn dây thứ cấp của bonbine.
- Vùng ngậm điện ( từ điểm E đến điểm F ) : Là khoảng thời gian tiếp điểm đóng truyền năng lượng điện cho cuộn dây sơ cấp. Khả năng truyền điện qua tiếp điểm phụ thuộc vào chất lượng của cuộn dây sơ cấp, chất lượng bề mặt tiếp điểm, của tụ điện, chất lượng của các đầu nối điện thấp áp. Nếu chất lượng của bề mặt tiếp điểm và chất lượng của cuộn dây sơ cấp bị kém đi, thì tại các điểm E và F xuất hiện các dao động nhỏ. Do đó, vùng này đặc trưng cho chất lượng của cuộn dây sơ cấp
2. Phân tích hư hỏng qua đường đặc tính
Hình ảnh được chẩn đoán theo các vùng hiển thị :
+ Vùng đánh lửa :
- Đường cháy
Bước đầu tiên trong việc chẩn đoán bất kỳ hệ thống đánh lửa nào với dao động ký, là quan sát chiều cao đường cháy của tất cả các xylanh (hình 2- 15). Giá trị điện áp đo được cũng là giá trị điện trở trong hệ thống thứ cấp. Khi điện áp dưới 8 kV, thì điện trở quá thấp. Khi điện áp trên 11 kV, thì điện trở quá cao. Giá trị điện áp nằm trong khoảng từ 8 kV 11 kV, giá trị này cho phép dự trữ năng lượng trong cuộn dây khi đầu ra cuộn dây thấp.
H. 2-15 Giá trị điện áp của đường cháy
Ở tốc độ cao, thời gian dòng điện đi qua dòng sơ cấp bị giảm đi, làm cho đầu ra cuộn dây có giá trị điện áp thấp. Nếu đầu ra có giá trị điện áp không đủ để phóng tia lửa điện đốt cháy hòa khí .
Trong vài trường hợp, đường cháy ra khỏi giới hạn cho phép. Vùng tổng quát của trường hợp này phải được xác định. Bởi vì, việc quan sát điện áp được yêu cầu cho tất cả xylanh, nếu các xylanh yêu cầu mức thấp hay mức cao của giá trị điện áp hơn là giá trị điện áp ở mức bình thường. Nó là vấn đề chung cho tất cả xylanh.
Khi đỉnh xung điện áp quá cao là do khe hở bugi quá lớn do mòn, bugi không đúng loại. Khi đỉnh xung điện áp quá thấp là do khe hở bugi nhỏ,
muội than, dầu nhiên liệu nhiều ở các đầu cực bugi, rò điện áp trên mạch cao áp (dây cao áp, con quay, nắp chia điện ) được thể hiện trên hình 2-16.
H. 2-16 Bugi không tốt, không đúng loại, rò điện áp trên mạch cao áp - Đường đánh lửa
Dao động nằm giữa hai điểm điện áp 2 kV và 3 kV. Sự thay đổi điện trở xảy ra trong suốt thời gian tia lửa vẫn tiếp tục, sẽ gây ra sự thay đổi trong đường đánh lửa. Nếu điện trở tăng, vệt sáng miêu tả sự tăng điện áp khi cuộn dây đặt nhiều điện áp ngoài hơn để duy trì đánh lửa.
Khi điện trở tăng trong mạch thứ cấp sẽ làm giảm thời gian đường đánh lửa. Đường đánh lửa quá ngắn có thể là dấu hiệu nhiên liệu nghèo, năng
lượng thấp. Nếu đường cháy được giữ ở mức cao bình thường thì đường đánh lửa sẽ ở mức ngang bình thường( hình 2-17 ).
H. 2-17 Nhiên liệu nghèo, năng lượng thấp
Một đường đánh lửa bình thường xuất hiện như một đường ngang phẳng hoặc đường thẳng khoảng 2 kV.
Dây cao áp bugi hở, hay các nút trên nắp delco bị mòn sẽ ảnh hưởng đến đường đánh lửa của các xylanh. Nếu đường đánh lửa trên đường đặc tính xuất hiện, thì mạch sơ cấp được hoàn thành và ở đó có dòng điện chạy qua. Nếu mạch hở, thì không có đường đánh lửa xuất hiện (hình 2-18).
H. 2-18 Hở dây cao áp
Đa số trong chẩn đoán ô tô, đường cháy không xuất hiện trong vị trí đường quét. Chiều dài đường đánh lửa được xác định bởi chiều cao đường cháy. Vì vậy, nếu ở trong đường đặc tính, có một hoặc nhiều đường đánh lửa ngắn hơn hoặc dài hơn đường đánh lửa khác, nó có thể cho biết được đường cháy của những xylanh đó cao hơn hoặc thấp hơn.
+ Vùng trung gian
Khi các dao động cuộn dây có 5 sóng phân biệt ở trên đường gốc và giảm dần (hình 2-19), chứng tỏ cuộn dây còn tốt. Điện áp cao trong cuộn thứ
cấp sẽ ảnh hưởng đến giá trị điện áp còn lại trong cuộn dây. Vì vậy, một đường cháy cao có thể gây ra vùng trung gian không bình thường.
H. 2-19 Chất lượng cuộn dây tốt
Khi các dao động cuộn dây xuất hiện không bình thường, chứng tỏ cuộn dây có chất lượng kém, khi đó xung cao áp ở vùng đánh lửa bị giảm nhỏ hơn bình thường.
Khi đó, ta xem xét tất cả linh kiện trong mạch sơ cấp có thể ảnh hưởng đến đầu ra của cuộn dây. Bất cứ sự cản trở nào trong mạch sơ cấp sẽ cản lại giá trị cực đại ở đầu ra cuộn dây.
+ Vùng ngậm điện
Khoảng cách giữa tiếp điểm cơ khí đóng và mở, miêu tả chu kỳ ngậm điện (hình 2-20). Để kiểm tra chiều dài chu kỳ ngậm điện, đường đặc tính được đặc chồng lên. Điều này cho phép ta xem tất cả xylanh tại một đường và so sánh sự điều chỉnh của trường hợp này trên tất cả xylanh.
H. 2-20 Miêu tả chu kỳ ngậm điện
Trong đường đặc tính chồng lên, tín hiệu tiếp điểm đóng và mở xuất hiện như một đường đặc tính, cho thấy ít có sự biến đổi. Nếu sự biến đổi được tìm thấy trong đường đặc tính được chồng lên, và được xác định gây ra bởi
một xylanh, có lẽ nó được gây ra bởi trục cam delco bị mòn hoặc các lỗi khác trong delco (hình 2-21).
H. 2-21 Trục cam delco bị mòn
Khi thấy đường điện áp không ổn định, hoặc tại tiếp điểm đóng và tiếp điểm mở có xuất hiện các dao động nhỏ, chứng tỏ tiếp điểm bị bẩn, lò xo tỳ tiếp điểm không chặt, đường dây thấp áp bị lỏng(hình 2-22).
H. 2-22 Tiếp điểm bị bẩn, lò xo tỳ tiếp điểm không chặt
2.3.3.2. Hệ thống đánh lửa điện tử
1. Mô tả đường đặc tính
Phương pháp chẩn đoán hệ thống đánh lửa điện tử không có gì khác so với hệ thống đánh lửa tiếp điểm, mặc dù hệ thống này không có vít lửa và tụ. Những thiết bị điện tử thay thế vít lửa và tụ cũng được kiểm tra trên dao động ký. Thiết bị điện tử này hoạt động trong mạch sơ cấp. Vì vậy, ít có hoặc không có ảnh hưởng nào đến sự xuất hiện đường đặc tính thứ cấp.
Đường đặc tính sơ cấp đánh lửa điện tử của Chrysler (hình 2-23) được bắt đầu ở phía trái với những dao động cuộn dây xuất hiện thấp hơn đường đặc tính đánh lửa thông thường. Vệt sáng di chuyển thẳng xuống dưới vạch 0, và tiếp tục đi xuống cho đến khi transistor mở, cho phép dòng điện qua cuộn dây sơ cấp. Tại điểm này,vệt sáng di chuyển ngang cho đến khi transistor ngắt bởi tín hiệu nhận được từ cảm biến. Vệt sáng bây giờ di chuyển lên trên, khi đó dòng điện trong cuộn dây sơ cấp bị ngắt đột ngột, bắt đầu đường đặc tính mới cho xylanh tiếp theo.
Đường đặc tính thứ cấp đánh lửa điện tử của Chrysler (hình 2-24), bắt đầu ở phía trái với đường đánh lửa, và kết thúc khi transistor bắt đầu mở. Sự dẫn này vào trong dao động cuộn dây, tiếp tục cho đến khi điện áp đạt giá trị 0. Vệt sáng tiếp tục di chuyển ngang tại mức 0 này cho đến khi transistor ngắt. Khi đó, trên cuộn dây thứ cấp sinh ra điện áp đánh lửa, bắt đầu cho một chu trình khác hay đường đặc tính khác của xylanh tiếp theo.
H. 2-24 Đường đặc tính thứ cấp đánh lửa điện tử của Chrysler
Đường đặc tính sơ cấp của hệ thống đánh lửa bán dẫn, tương tự như hệ thống đánh lửa tiếp điểm (hình 2-25). Đường đặc tính của vùng đánh lửa bắt đầu từ bên trái. Khi hộp điều khiển đánh lửa mở, nhờ tín hiệu điều khiển
từ cảm biến. Khi đó, dòng điện qua cuộn dây sơ cấp. Sau đó, vệt sáng di