b. Cấu tạo
6.7. Hệ thống đánh lửa điện tử
a. Cảm biến từ
* Cấu tạo : Gồm rôto có số vấu bằng số xi lanh của động cơ và đợc lắp cố định trên trục bộ chia điện , rôto quay quanh từ trờng của nam châm vĩnh cửu trên có cuộn dây để phát tín hiệu điện áp cho ECU , khi mà vấu của rôto tạo với thanh nam châm một góc bằng không và khe hở giữa chúng là nhỏ nhất δ = 0,2 ữ 0.4 mm .
Hình 6.27: Cảm biến điện từ Xung cảm biến
1. Nam châm vĩnh cửu 3. Khe hở không khí. 2. Cuộn dây 4. Rôto.
* Nguyên lý làm việc
Khi rôto quay cánh rôto( vấu) quét qua đầu lõi thép khi cánh rôto trùng với đầu lõi thép làm cho mạch từ , từ nam châm vĩnh cửu đi qua lõi thép đợc khép kín . Khi cánh rôto đợc tách rời ( đi qua) đầu lõi thép làm cho mạch từ bị đứt quãng . Từ thông móc vòng thay đổi làm suất hiện trong cuộn dây một suất điện động cảm ứng xoay chiều cung cấp cho ECU làm tín hiệu điều khiển mạch đánh lửa .
a. Cảm biến Hall.
Cảm biến Hall đợc xem nh một công tắc hai chiều sơ cấp gọi là công tắc hiệu ứng Hall
* Cấu tạo :
Hình 6.28: Nguyên lý Hall.
− Cảm biến Hall dựa theo nguyên lý hiệu ứng Hall “ Hiện tợng xuất hiện điện áp bề mặt của một chất bán dẫn đặt trong từ trờng khi có dòng điện chạy qua .
− Một số hệ thống đánh lửa điện tử sử dụng cảm biến Hall thay cho cuộn kích từ . Sự khác biệt là cuộn kích từ tạo ra điện áp nhỏ khi rôto quét qua đầu lõi thép , con công tắc Hall sẽ chuyển mạch để đóng /ngắt điện áp Hall cung cấp tơng ứng với sự có hoặc không của từ thông. Xung điện áp Hall có hay không sẽ báo vị trí chu kỳ cho trục khuỷu cho module đánh lửa , tín hiệu này cũng có thể điều khiển sự phun nhiên liệu .
− Cảm biến Hall gồm một nam châm vĩnh cửu chữ C , gắn trên một lõi thép hình chữ C đợc ghép quay vào nhau tạo khe hở để rôto có thể quét qua . Rôto làm thép có số l- ợng khe hở và nắp che đúng bằng số xi lanh động cơ
a- Cánh tản nhiệt của rôto ở ngoài khe hở không khí có tín hiệu điện áp ; b- Cánh cản (nắp che) của rôto ở trong khe hở không khí . không có tín hiệu điện áp .
1.Cảm biến Hall; 2. Nam châm vĩnh cửu ; 3. lõi thép ; 4. Nắp che ; 5 Khe hở ; 6. Bộ chia điện ; δ Khe hở không khí .
* Nguyên lý làm việc :
− Khi khởi động động cơ , trục bộ chia điện quay kéo theo rôto quay khi cánh cản của rôto đến khe hở không khí (hình b) Từ trờng của nam châm bị cắt . Điều này làm tắt
điện áp Hall gửi tín hiệu đến module đánh lửa để đóng mạch sơ cấp . Chiều rộng của cánh cản xách định thời gian dòng điện chạy trong mạch sơ cấp .
− Rôto cánh cản rời khỏi khe hở không khí ( hình a ) điện áp Hall lại xuất hiện . Module điều khiển điện tử (ECU) sử dụng tín hiệu này để tính toán sự đánh lửa sớm thích hợp và gửi tín hiệu đến module đánh lửa mở mạch sơ cấp . Điên áp cao thứ cấp sẽ cung cấp đến từng bugi theo thứ tự nổ của động cơ .
c. Cảm biến quang điện : * Cấu tạo :
Hinh 6.30: Cảm biến quang điện
− Sử dụng các đi ốt phát quang (Led) chiếu sáng qua khe hở của các rãnh trên đĩa quay tới các đi ốt phía dới . đi ốt quang ( Phôtô đi ốt) là loại đi ốt sử dụng sự có hoặc không có chùm sáng của đi ốt phát quang để chuyển mạch đóng mở điện áp điều khiển mạch sơ cấp .
* Nguyên lý làm việc :
−Khi trục bộ chia điện quay kéo theo đĩa quay theo. Khi rãnh rãnh trên đĩa quay dịch chuyển dới chùm sáng của ( Led) , Chùm sáng chiếu đến đi ốt quang , đi ốt quang hoạt động cho đến khi đĩa quay che chắn chùm sáng , đi ốt bị khoá . Quá trình đợc lặp lại liên tục và hình thành điện áp xoay chiều cung cấp cho mạch. Điên áp này đợc cung cấp Đồ án môn học Trang
cho mạch IC và đợc chuyển đổi thành tín hiệu xung . Tín hiệu xung này đợc gửi trực tiếp đến máy tính mà không qua module đánh lửa riêng rẽ .
Máy tính sẽ sử dụng các tín hiệu này để điều khiển thời điểm đánh lửa hoặc thời điểm phun nhiên liệu và điều chỉnh tốc độ không tải .
− Các rãnh ngoài (5) , rãnh tỉ xuất dữ liệu cao và tín hiệu từ các rãnh này đợc dùng để cảm biến vị trí trục khuỷu và thời điểm đánh lửa ở các tốc độ động cơ nhỏ hơn 1200 vòng/ phút .
− Các rãnh phía trong (4) rãnh tỉ xuất dữ liệu thấp và tín hiệu từ các rãnh này đợc báo vị trí điểm chết trên của từng pittong và kích hoạt sự phun nhiên liệu . Bộ này còn đợc dùng để điều chỉnh thời điểm đánh lửa khi tốc độ động cơ cao hơn 1200vòng/phút . Xung cao áp đánh lửa đợc cung cấp cho bugi qua rôto và dây cao áp . Trên một số động cơ chữ V bộ phân phối sử dụng cảm biến quang đợc lắp trên ngay ở đầu trục cam.
6.7.2. Hệ thống đánh lửa với cảm biến điện từ.
a. Sơ đồ đấu dây:
Hình 6.31: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa điện tử dùng cảm biến điện từ
b. Cấu tạo của bộ chia điện của hệ thống đánh lửa có cảm biến từ
Hình 6.32: Cấu tạo bộ chia điện dùng cảm biến điện từ
c. Sơ đồ nguyên lý HTĐL dùng cảm biến điện từ .
* Cấu tạo:
Hình 6.33: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa điện tử dùng cảm biến điện từ
1. ác quy; 2.Khoá điện; 3, Điện trở phụ; 4 . Công tắc nối tắt điện trở phụ ; 5. Bôbin ; 6. Hộp đánh lửa ; 7. Cảm biến điện từ ; 8. Bộ chia điện.
* Nguyên lý làm việc :
− Khi động cơ làm việc , trục bộ chia điện quay làm cho rôto của cảm biến điện từ quay theo . Khi rôto quay cánh rôto quét qua lõi thép khi cánh rôto trùng với đầu lõi thép làm cho mạch từ , từ nam châm vĩnh cửu đi qua lõi thép . Khi khe hở từ giữa vấu rôto và nam cham điện mất thì mạch từ đứt quãng từ thông móc vòng bị thay đổi làm xuất hiện trong cuộn dây của cảm biến một suất điện động cảm ứng xoay chiều (xung điện áp) . tín hiệu này cung cấp cho hộp đánh lửa, suất điện động này điều khiển mở các bóng
Transistor để mở mạch sơ cấp khi đó dòng sơ cấp chạy nh sau: Từ (+) ắc quy→ Khoá điện → Điện trở phụ → (15) → L1→ (6e) của hộp đánh lửa→ (31)→(-) ắc quy.
− Khi vấu rôto quay khỏi đầu lõi thép làm mạch từ bị đứt quãng làm suất điện động xoay chiều bị mất nên mạch sơ cấp bị đóng lại . Theo định luật cảm ứng điện từ làm từ thông mắc vòng qua hai cuộn sơ cấp và thứ cấp của bôbin đánh lửa biến thiên làm suất
hiện ở cuộn thứ cấp (l2) một suất điện động cảm ứng có giá trị đủ lớn phóng qua khe hở của chấu bugi thực hiện quá trình đánh lửa cho các xi lanh theo đúng thứ tự của động cơ.
- Nhờ có con quay mà suất điện động cảm ứng ở cuộn thứ cấp ( L2) đợc phân chia đến các bu gi để tạo ra tia lửa cao áp nhằm đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu của động cơ theo đúng thứ tự nổ .
6.7.3. Hệ thống đánh lửa điện tử với cảm biến Hall.
a. Sơ đồ đấu dây hệ thống .
Hình 6.34 Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa điện tử dùng cảm biến Hall
1. Hộp đánh lửa 6. Khoá điện. 2. Điện trở phụ. 7. Máy khởi động 3. Bôbin. 8. Rơ le
4. Bộ chia điện. 9. Dòng sơ cấp 5. ắc quy
b. Cấu tạo bộ chia điện sử dụng cảm biến Hall.
1. Rô to
2. Tấm gắn có cảm biến 3. Nam châm vĩnh cửu 4. Khe hở
5. Cảm biến Hall 6. Đầu dây ra 7. Vỏ bộ chia điện 8. Đầu chia điện 9. Trục bộ chia điện 10. Đầu bộ chia điện
Hình 6.35: Cấu tạo bộ chia điện dùng cảm biến Hall
c. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa dùng cảm biến Hall.
* Sơ đồ nguyên lý:
Hình 6.36: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa điện tử dùng cảm biến Hall
6 Hộp điều khiển đánh lửa
* Nguyên lý làm việc:
− Khi động cơ làm việc trục bộ chia điện quay làm rôto của cảm biến Hall quay theo. Khi đó hộp điều khiển đánh lửa, cuộn sơ cấp có điện . Đông thời tại cực (+) của cảm biến Hall nhận đợc một điện áp khoảng 12v từ khoá điện (2) → (15) → (6a) → (8h) của hộp điều khiển đánh lửa→ (+) của cảm biến để nuôi cảm biến
− Khi cánh cản của rôto quay trùng với nam châm vĩnh cửu từ trờng của nam châm xuất hiện mở điện áp Hall .Khi đó cảm biến này gửi xung điện áp Hall có điện áp 5v từ cọc (0) của cảm biến tới (6b) của hộp điều khiển đánh lửa để mở bóng Transistor ở (6c) để mở mạch sơ cấp . Khi đó dòng sơ cấp chạy nh sau :
Từ (+) ắc quy → khoá điện (2)→ điện trở phụ (3) → Sơ cấp của bộ bôbin đánh lửa→ (6a) 4
(Hộp điều khiển đánh lửa) → 6b → (31) → (-) ắc quy.
− Khi cánh cản của rôto quay quanh nam châm vĩnh cửu từ trờng của nam châm bị mất làm tắt điện áp Hall ( điện áp bằng không) .Khi đó cảm biến giữa hộp với tín hiệu điều khiển đánh lửa để đóng mạch sơ cấp .
− Do dòng sơ cấp bị đóng/mở liên tục làm cho từ thông mắc vòng quay cuộn sơ cấp và thứ cấp biến thiên làm xuất hiện ở cuộn thứ cấp một suất điện động cảm ứng đủ lớn để phóng qua khe hở của chấu bugi thực hiện quá trình đánh lửa cho các xi lanh theo đúng thứ tự nổ của động cơ.
- Nhờ có con quay mà suất điện động ở cuộn thứ cấp đợc phân chia tới các bu gi để tạo ra tia lửa cao áp nhằm đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu của động cơ theo đúng thứ tự nổ .
6.7.4. Hệ thống đánh lửa điện tử không có bộ chia điện.
Sử dụng một biến áp chung :
a. Sơ đồ nguyên lý :
Hình 6.37:Hệ thống đánh lửa điện tử sử dụng biến áp chung
1. ECU điều khiển đánh lửa ; 2. Mạch tín hiệu điều khiển ; 3. Cuộn sơ cấp của biến áp đánh lửa ; 4. Cuộn thứ cấp của biến áp đánh lửa ; 5. Điôt cao áp ;
6. Bugi ; 7. Bộ biến áp đánh lửa.
b. Nguyên lý làm việc :
Các tín hiệu đợc cảm biến nhận và chuyển về ECU gồm có tín hiệu : số vòng quay, vị trí trục khuỷu, nhiệt độ nớc làm mát, nồng độ ôxy... . ECU nhận tín hiệu sau đó xử lý tín hiệu so sánh với các điều kiện tiêu chuẩn đã đợc lập trình trong bộ nhớ của máy tính. Máy tính sẽ quyết định gửi tín hiệu điều khiển đánh lửa qua hai cổng IG1, IG2 điều khiển transistor.
Tại thời điểm có tín hiệu điều khiển đa ra ở cổng thứ nhất (IG1) làm cho transistor T1 mở T2 khoá, xuất hiện dòng sơ cấp I11 từ cực (+) của cuộn sơ cấp W11 dẫn qua Điôt ĐB về tiếp giáp CE của transistor và về mát, transistor T1 mở và khoá trong khoảng thời gian rất ngắn, khi T1 mở ra dòng sơ cấp tăng nhanh sau đó T1 đóng lại (Do IG1 mất ), dòng sơ cấp
thứ cấp một sức điện động tự cảm có trị số lớn hàng chục Kilovôn. Giả sử thế dơng đặt tại A thế âm đặt tại B, sẽ xuất hiện dòng cao áp nh sau:
A D1 Bugi 1 mát Bugi 4 B (-) .
Nh vậy cả hai bugi đều thực hiện đánh lửa nhng chỉ có bugi số 1 là thực hiện phóng điện đốt cháy nhiên liệu, thực hiện sinh công. Còn bugi (4) vào thời điểm cuối xả đầu hút nên nó không thực hiện công việc đốt cháy nhiên liệu.
Tại thời điểm có tín hiệu IG2, transistor T2 của T1 khoá dòng sơ cấp I12 từ cuộn W2 Điôt DB IG2 mát, dòng sơ cấp này ngợc chiều với dòng I11, khi đó tín hiệu IG2 mấy T1 khoá, dòng I12 mất đột ngột, lúc này sức điện động cảm ứng sinh ra ở cuộn thứ cấp cũng đổi chiều và cực (+) sẽ ở B, cực âm ở A.
Tại thời điểm T2 đóng sẽ có dòng cao cao áp :
(+)B D3 bugi 3 mát Bugi 2 (-) A.
Dòng cao áp cung cấp năng lợng cho bugi 3, nếu thứ tự của động cơ là 1- 3- 4- 2 . Nh vậy, với hệ thống đánh lửa kiểu một cuộn dây cho hai bugi, kiểu này thực chất chỉ có một bugi làm việc cho một lần xung cao áp xuất hiện còn bugi kia cũng đánh lửa nhng không phục vụ sinh công. Nó có nhiệm đốt cháy nốt thành phần khí xả và tăng nhiệt độ của quá trình nạp - nén (đối với xilanh song hành ).
6.7.5. Hệ thống đánh lửa điện tử không có bộ chia điện sử dụng một biến áp đánh lửa cho hai bugi : đánh lửa cho hai bugi :
a. Sơ đồ nguyên lý :
Hình 6.38:Hệ thống đánh lửa điện tử một biến áp cho hai bugi
1. ECU đánh lửa ; 2. Mạch điều khiển biến áp đánh lửa thứ nhất cung cấp điện cho xilanh 1và 4 ; 3. Biến áp đánh lửa thứ hai cung cấp điện cho xi lanh 2 và 3
b. Nguyên lý làm việc :
Khi có tín hiệu từ ECU gửi đến mạch điều khiển, giả sử transistor T1 đợc mở trớc dòng sơ cấp chạy qua cuộn sơ cấp của biến áp đánh lửa thứ nhất. Dòng này chỉ tồn tại và gia tăng đến khi transistor T1 khoá lại sau thời gian tồn tại là ngắn nhất. Khi dòng sơ cấp mất cảm ứng sang cuộn thứ cấp một sức điện động cảm ứng có trị số lớn phóng qua khe hở của bugi (1) và (4). Xi lanh (1) ở cuối kỳ nén nên tia lửa coi nh lãng phí. Tuy nhiên giá trị cờng độ đánh lửa cho bugi (4) là nhỏ hơn rất nhiều so với bugi (1) nên sự lãng phí không đáng kể.
Chơng 7 hệ thốnh chiếu sáng - tín hiệu
a. hệ thốnh chiếu sáng
7.1.Những vấn đề cơ bản về chiếu sáng trên ôtô -máy kéo
Hệ thống chiếu sáng tín hiệu làm các nhiệm vụ chiếu sáng phần đờng khi xe chuyển động trong đêm tối, báo hiệu bằng ánh sáng. Sự có mặt của xe trên đờng báo kích thớc khuôn khổ của xe biển số của xe, báo hiệu khi xe quay vòng và khi phanh cho các xe đang tham gia giao thông biết chiếu sáng cần thiết nh: chiếu sáng phần đờng, chiếu sáng động cơ, buồng lái, khoang hành khách, khoang hành lý. Dới đây là sơ đồ chung của hệ thống chiếu sáng (Hình 7.1).
1. Đèn sơng mù trớc 2. Đèn dừng. 3. Đèn xin nhan trớc 4. Đèn cốt
5. Đèn pha 6. Đèn phanh trên kính 7.Đèn kích thớc 8. Đèn phanh
9. Đèn sơng mù sau 10. Đèn chiếu hậu 11. Đèn sơng mù sau 12. Đèn lùi
13. Đèn soi biển số
Để soi sáng mặt đờng ( đối với ôtô ) và soi sáng diện tích canh tác ( đối với máy kéo ) ngời ta dùng đèn pha. Các đèn pha phải chiếu xa ít nhất là 100m khoảng cách đờng phía trớc xe. Vậy để chiếu sáng khoảng đờng xa đó thì chùm tia sáng của đèn pha phải có c- ờng độ chiếu sáng hàng chục nghìn cd. Do đó trong các đèn pha cũng nh các loại đèn chiếu sáng khác đều phải có choá phản chiếu để hớng chùm tia sáng vào những khoảng mặt đờng cần thiết nhất. Với công suất của đèn ( 50 – 60 ) W. Khi tính toán hệ thống quang học của đèn đúng và chất lợng chế tạo đèn tốt có thể đảm bảo chiếu xa ( 200 – 300 )m.
Tuy vậy nếu đèn quá sáng sẽ làm loá mắt lái xe chạy ngợc chiều, làm cho họ mất định hớng và có thể gây ra tai nạn. Do đó các đèn pha trên ôtô - máy kéo phải thoả mãn hai yêu cầu là:
- Có cờng độ chiếu sáng lớn
- Không làm loá mắt ngời và phơng tiện vận tải chạy ngợc chiều
Những đèn pha thoả mãn đồng thời hai yêu cầu trên từ trớc đến nay đều không đem lại kết quả. Do đó các đèn pha hiện nay đợc chế tạo đều dựa trên cơ sở hai nấc ánh sáng: xa và gần hoặc nấc pha và nấc cốt nh ngời ta quen gọi. Khi quãng đờng phía trớc xe không vớng gì thì xe dùng nấc ánh sáng chiếu xa ( nấc pha ), còn khi gặp phơng tiện vận