b. Cấu tạo
6.4. Hệ thống đánh lửa bằng Manhêtô
a) Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa Manhêtô :
Hình 6.22: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa Manhêtô
1. Nam châm vĩnh cửu có cùng trụ quay với trục bộ chia điện .
2. Khung từ hình cột gôn làm bằng tấm thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau và đợc nối với mát , trên khung từ có hai cuộn dây: Cuộn sơ cấp là cuộn W1 , có một đầu đợc nối với khung từ còn đầu kia đợc nối chung với cuộn thứ cấp W2 nối ra khoá điện , đầu kia của bộ W2 nối tới bộ chia điện .
5. Tụ điện đợc mắc song song với tiếp điểm . 6. Cặp tiếp điểm K1 , K2 để đóng cắt dòng sơ cấp. 7. Cam đóng mở tiếp điểm .
8. Khoá tắt máy (K) 9. Bộ chia điện 10. Bugi đánh lửa
11. Kim đánh lửa phụ có khe hở lớn hơn khe hở của bugi đảm bảo an toàn cho cuộn biến áp ở phía đầu ra
b) Nguyên lý làm việc .
− Khi động cơ làm việc làm cho nam châm vĩnh cửu quay khi rôto quay làm cho từ trờng mắc vòng qua cuộn dây của W1, W2 trên khung từ , từ Bắc sang Nam sẽ biến thiên theo định luật cảm ứng điện từ thì trên hai cuộn dây W1, W2 sẽ xuất hiện một suất điện động cảm ứng (W1, W2 số vòng dây của cuộn dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp)
Lúc này giá trị của suất điện động cảm ứng : e1 = 15ữ20V e2 = 1000 ữ1500V
− ở mạch W1 nếu tiếp điểm K1, K2 đóng thì sẽ suất hiện một dòng điện I đi từ W1 đến tiếp điểm K1,K2 → mát → Khung từ → W1 . Đây chính là giai đoạn hình thành dòng sơ cấp .
− Đến giai đoạn đánh lửa cam (7) làm tiếp điểm K1,K2 mở khi đó dòng sơ cấp lúc này bị mất đột ngột , do tốc độ biến thiên lớn làm cảm ứng sang cuộn W2 một suất điện động cảm ứng có giá trị từ 20.000 ữ 25.000 V . ứng với thời điểm này con quay chia điện cũng chia tới một nhánh của bugi nào đó vì vậy tạo ra điện áp đánh lửa và bugi đó sẽ bật tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp
− Trong quá trình làm việc muốn tắt máy đóng khoá K lại tiếp điểm K1, K2 vẫn đóng mở bình thờng . Lúc này mạch sơ cấp luôn khép kín nhờ khoá K . Nh vậy không có sự biến thiên của từ thông do dòng sơ cấp sinh ra mà chỉ có biến thiên của từ trờng . Do đó không suất hiện suất điện động cảm ứng ở cuộn thứ cấp nên không có tia lửa điện phóng qua khe hở của chấu bugi.
− Năng lợng của cuộn thứ cấp sẽ không đợc giải phóng hết khi mạch ngoài của chúng ta bị hỏng (đứt) và năng lợng đó tích luỹ vợt qua trị số cho phép nhng nhờ có kim lửa phụ (11) mà năng lợng đó đợc giải phóng qua hai cực của kim lửa phụ vì vậy mà biến áp không bị quá nóng , hệ thống đợc đảm bảo .
6.5. Hệ thống đánh lửa điện dung .
a) Sơ đồ nguyên lý .
Hình 6.23: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa điện dung
a) Cấu tạo :
1. Nguồn điện xoay chiều , cuộn này sẽ tạo điện áp và dòng điện để tích cho tụ .
2. Cuộn điều khiển có nhiệm vụ tạo ra xung điện áp để điều khiển tristo 3. Bugi.
4. Cuộn CDI gồm : C tụ tích ; Đ1, Đ2 là các đi ốt chỉnh lu dòng xoay chiều thành một chiều do cuộn nguồn tạo ra để nạp cho tụ . Đ4 là đi ốt để chỉnh lu dòng điện xoay chiều do cuộn điều khiển tạo ra vào cực của đi ốt điều
khiển . SCR: thysito điều khiển ; D3: đi ốt bảo vệ cho tụ ; K: nút tắt máy ; W1, W2 là cuộn sơ cấp và thứ cấp của biến áp đánh lửa .
b) Nguyên lý làm việc.
− Trong quá trình làm việc tụ C tích luỹ một năng lợng do cuộn nguồn sinh ra , quá trình tích điện của tụ điện có thể thực hiện một cách liên tục hoặc có thể theo từng xung gián đoạn phụ thuộc vào thời điểm đánh lửa
− Đến thời điểm đánh lửa cuộn điều khiển (2) sẽ tạo ra một điện áp điều khiển , điện áp này sẽ đợc đi ốt D4 nắn để đa tới cực điều khiển của đi ốt điều khiển SRC . Do tính chất làm việc của đi ốt điều khiển làm cho đi ốt điều khiển mở vì vậy sẽ có một dòng điện phóng từ cực dơng của tụ qua cuộn W1 → (-) của tụ. Do tốc độ của của dòng điện phóng của tụ qua cuộn W1 rất lớn sẽ làm xuất hiện trên cuộn W2 một suất điện động cảm ứng , suất điện động này có giá trị rất lớn 15ữ20kv lúc này ở bugi xuất hiện tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu theo đúng thứ tự nổ của động cơ . trong quá trình làm việc khi dòng sơ cấp bị mất đột ngột sẽ làm suất hiện một suất điện động có giá trị rất lớn nếu không đợc dập tắt nó có thể đánh thủng tụ . Nhng nhờ có đi ốt D3 nên khi suất hiện điện động này xuất hiện tạo lên một mạch khép kín W1 →D3 →W1 do có sự sụt áp trên các linh kiện nên suất điện động tự cảm sẽ bị dập tắt dần mà không đạt tới giá trị điện áp đánh thủng tụ điện , tụ điện đợc bảo vệ an toàn .
− Khi muốn tắt máy đóng K , suất điện động tạo ra ở cuộn nguồn đi ra mát không nạp vào tụ làm cho tụ không phóng dẫn đến không đánh lả đợc → động cơ tắt .
6.6. Hệ thống đánh lửa bán dẫn.
6.6.1. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển.
a. Cấu tạo:
Hình 6.24: Sơ đồ cấu tạo hệ thống đánh lửa tranzito có tiếp điểm
Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm gồm: hộp điện trở phụ Rf1,Rf2, transistor thuận đóng cắt dòng sơ cấp có dòng làm việc 710(A), điện áp định mức 120V. Để trasistor hoạt động tích cực ta sử dụng một biến áp xung gồm hai cuộn dây W′1, W′2 .
Hình 6.25: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm
Trong đó cuộn W1 đóng vai trò nh một điện trở phân cực, R2 là điện trở phân áp cho cực bazơ của transistor khi nó làm việc. Tụ C2 là tụ một chiều có trị số điện dung lớn khoảng 50àF duy trì điện áp làm việc của mạch điện áp nguồn có sự thay đổi. Transistor đợc điều khiển nhờ tiếp điểm (ĐL)và đợc bảo vệ nhờ điôt (ĐB) khi dòng sơ cấp bị mất đột Đồ án môn học Trang
Tới bộ chia điện
1. Điôt 2. Tụ điện 3. Biến áp xung 4.Điôt ổn áp 5.Hộp chuyển mạch tranzito TK- 102 6.Bộ cắt điện 7.Khoá điện 8. Điện trở phụ 9. ống tăng thế
10. Bộ chia điện Đến máy khởi động
Rơle kéo máy khởi động
ngột, ĐB đợc mắc nối tiếp với Điôt cách li (ĐC) có tác dụng ngăn không cho dòng điện đi vào transistor. ở trạng thái bình thờng mạch dao động R1- C1 giúp cho quá trình làm việc của transistor đợc tốt hơn. Ngời ta bố trí các bộ phận C2, transistor, biến áp xung, ĐB, ĐC, R1- C1 trong một hộp gọi là hộp chuyển mạch TK102.
Biến áp đánh lửa gồm hai cuộn dây(Sơ cấp W1 và cuộn thứ cấp W2) có hệ số tự cảm nhỏ và có hệ số biến áp lớn. Cuộn W1 có khoảng 180 vòng, cuộn W2 có khoảng 4000 vòng.
b. Nguyên lý hoạt động .
Khi động cơ làm việc tiếp điểm ĐL đóng mở liên tục. Khi ĐL đóng có dòng điện phân áp I0 chạy trong mạch nh sau:
I0 (+) ắc quy K( khoá điện) Rf1 Rf2 W1 R2 W′1 ĐL (-) ắc quy . W2
Khi dòng phân áp chạy qua điện trở R2 có sự sụt áp tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa cực góp E1 và cực gốc B1 theo điều kiện trên transistor mở, dòng điều khiển Ib có chiều nh sau:
Ib (+) ắc quy K(khoá) Rf1Rf2W1ET EBT BT W'1 ĐL Ib (-) ắc quy. Dòng điều khiển đánh thủng tiếp giáp ECT làm xuất hiện dòng làm việc ký hiệu IC có chiều nh sau :
IC (+) ắc quy K(khoá điện) Rf1Rf2 W1 ET ECT CT Mát (-) ắc quy, lúc này dòng sơ cấp I1 chạy qua cuộn sơ cấp có trị số : I1 = I0 + Ib +IC .
Do tiếp điểm ĐL cha mở nên đây là thời gian gia tăng dòng sơ cấp, nó biến thiên từ giá
trị bằng không đến MAX. ở cuộn sơ cấp xuất hiện một sức điện động tự cảm cản trở sự gia tăng của dòng sơ cấp. Do sự biến thiên của I1 nên ở cuộn thứ cấp W2 cũng xuất hiện một sức điện động cảm ứng có giá trị nhỏ khoảng 1500(V). Mạch thứ cấp là mạch hở cha có hiện tợng đánh lửa, phần năng lợng này không đợc giải phóng mà đợc giữ lại trong cuộn dây, một phần toả nhiệt ra bên ngoài làm cho biến áp nóng lên .
Khi tiếp điểm điều khiển ĐL mở ra, dòng điện qua W1 bị mất ( ' 1 w I = I0 + Ib ≈ 0,7 ữ0,9 A), ' 1 w
I , dòng điều khiển Ib = 0. Transistor đóng, do vậy dòng làm việc mất đột ngột, tốc độ biến thiên trị số giảm nhanh. Từ thông sinh ra biến thiên nhanh cảm ứng sang cuộn thứ cấp W2, cuộn W2 sinh ra một sức điện động có trị số lớn (20KV ữ 30KV). Đây chính là điện áp đánh lửa U2, tiếp điểm mở dòng sơ cấp và thứ cấp của biến áp xung bị
của transistor, làm nó khoá ngay sau 3 ữ 5(às), do đó tăng tốc độ dòng sơ cấp. Còn dòng thứ cấp của biến áp xung bị triệt tiêu do đi qua điện trở R2 và làm nóng R2. Cũng trong lúc tiếp điểm mở, sức điện động tự cảm trong cuộn sơ cấp của biến áp đánh lửa có thể làm hỏng transistor khi trị số điện áp sức điện động tự cảm lớn hơn 110V. Điôt ổn áp ĐB bị đánh thủng do dòng ngợc đi qua, do đó tạo ra mạch khép kín : W1 ĐC ĐB W1 . Khi đi qua các điôt tạo ra sự sụt áp trên đó làm sức điện động tự cảm ở cuộn sơ cấp giảm xuống không đạt tới trị số điện áp đánh thủng trasistor nh vậy transistor đợc bảo vệ .
6.6.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm điều khiển. 2.4.2.1.
a.Cấu tạo:
Hình 6.26: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm điều khiển
Hệ thống gồm : Các bóng transistor (T1, T2, T3) điều khiển dòng sơ cấp. Biến áp xung (W1′, W2′) giúp T1 đóng tích cực. Điôt hồi tiếp Đht và điện trở R1 giúp T2 đóng tích cực và bộ phát lệnh PL (∞) giúp T3 đóng tích cực ở chu kỳ (+). Bộ phát lệnh là một máy phát xoay chiều cỡ nhỏ có chức năng thay tiếp điểm điều khiển transistor T3. Điôt cách ly (ĐC) và điôt bảo vệ (ĐB) có nhiệm vụ bảo vệ transistor T1. Hộp điện trở phụ thực hiện nối tắt qua điện trở Rf1 khi khởi động. Biến áp đánh lửa W1, W2 có hệ số tự cảm là nhỏ và hệ số biến áp lớn, là nơi cung cấp điện áp cho bugi. Điện trở R3 và tụ điện C2 giúp transistor T1 chuyển trạng thái nhanh hơn.
b. Nguyên lý làm việc.
Khi khoá điện đóng nhng cha khởi động động cơ, bộ phát lệnh cha làm việc(cha phát ra điện), BT3 nối với (+) nguồn qua điện trở R4 và các cuộn dây của bộ phát lệnh. Cực phát ET3 nối với (+) nguồn, không tạo ra sự chênh áp nên transistor khoá. Lúc này cực gốc của transistor T2 đợc nối mát qua điện trơ R5 , còn cực phát ET3 nối với (+) ắc quy. Có sự chênh lệch điện áp giữa cực phát và cực gốc. Transistor T2 mở dòng điều khiển Ib2 có chiều :
(+) ắc quy Khoá điện Đht W1 W2 EBT2 R5 Mát (-) ắc quy. R2
Lập tức xuất hiện dòng làm việc IC2 có chiều nh sau :
(+) ắc quy KĐht W1′ W2′ ET2ECT2CT2Rđ2R1R2 Mát (-) ắc quy.
R2
Khi có dòng điện qua biến áp xung (W1′, W2′) tạo nên sự chênh áp giữa cực phát và cực góp của transistor T1, T2 mở dòng điều khiển Ib1 có chiều :
(+) ắc quy Khoá điện Đht ET1 EBt1 BT1 W2′ ECT2 Rf2 Rf1 Mát. R2
đồng thời dòng làm việc IC2 :
(+) ắc quy Khoá điện Đht ET1 ECT1 CT1W1 Rf2 Rf1 Mát .
Nh vậy đã có dòng sơ cấp của biến áp đánh lửa, làm xuất hiện sức điện động tự cảm có chiều chống lại sự gia tăng của dòng sơ cấp I1. Do hệ số tự cảm nhỏ, sự cản trở là không đáng kể trong cuộn sơ cấp W2 xuất hiện suất điện động tự cảm nhỏ, cha đủ năng l- ợng để cung cấp cho bugi. Đó chính là thời gian gia tăng dòng sơ cấp I1. Khi ta khởi động động cơ, bộ phát lệnh làm việc.Vì P1 là máy phát điện xoay chiều nên xét hai trờng hợp :
- Khi thế âm đặt vào cực gốc T3 (ET3), tức là đã xuất hiện phân cực thuận cho T3 nên T3 lúc này mở, xuất hiện dòng điều khiển IB3 có chiều :
(+) PL ET3 EBT3 R4 (-) PL. đồng thời làm xuất hiện dòng làm việc IC3 có chiều : (+) PL ET3 ECT3 CT3 BT2 .
Lúc này T3 giúp T2 phân cực ngợc nên T2 khoá do đó dòng điều khiển IB1 bị ngắt, T1 khoá, IC1 mất đột ngột. Tơng ứng dòng sơ cấp I1 bị cắt đột ngột. Theo hiện tợng cảm ứng điện từ cuộn W2 sinh ra một sức điện động cảm ứng lớn (25KV ữ30KV), ở cuộn sơ cấp W1 cũng có một sức điện động tự cảm khoảng 100(V), nhờ có ĐB1. Khi vợt qua 100(V), ĐB1 sẽ đánh thủng tạo thành mạch kín, xảy ra sự sụt áp tại Rf1 và Rf2 dẫn đến điện áp tự cảm luôn nhỏ hơn điện áp đánh thủng của transistor T1 nên T1 đợc bảo vệ. Đồng thời mạch thứ cấp biến áp đánh lửa đủ năng lợng phóng điện tạo tia lửa cho bugi.Khi bộ phát lệnh đặt thế (+) vào cực gốc của transistor T3., có nghĩa đã phân cực ngợc cho T3 nên T3 khoá. Trở lại trờng hợp nh khi bộ phát lệnh cha làm việc .
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