b. Cấu tạo
6.2.3. Sơđồ khối hệ thống đánh lửa theo chơng trình
Hình 6.4 : Sơ đồ khối hệ thông đánh lửa theo chơng trình.
1: Bình ắc quy ; 2: khoá điện ; 3: Biến áp đánh lửa; 4: Bộ chia điện;4a. Bộ tạo xung. 4b. Phần chia điện cao áp. 5: Bugi
- ở thống này cũng nh hệ thống đánh lửa thờng nhng có thêm hộp điều khiển ECU và khác với hệ thống đánh lửa theo chơng trình không có bộ chia điện là ở hệ thống này có bộ chia điện.
`6.3. Hệ thống đánh lửa thờng.
6.3.1. Sơ đồ nguyên lý:
Hình 6.5: Hệ thống đánh lửa thờng
1. ắc quy 4. Cuộn sơ cấp 7. Con quay chia điện 10. Cặp tiếp điểm 2. Khoá điện 5. Lõi thép 8. Nắp bộ chia điện 11. Cam chia điện 3. Điện trở phụ 6. Cuộn thứ cấp 9. Bugi 12. Tụ điện
Hình 6.6: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa thờng 1. ắc quy; 2. Khoá điện; 3. Bôbin; 4. Bộ chia điện; 5. Tụ điện; 6. Cặp tiếp điểm; 7. Bugi.
6.3.2. Nguyên lý làm việc
Khi đóng khoá điện, dòng điện một chiều I1 sẽ qua cuộn dây sơ cấp (4). Khi tiếp điểm (10) đóng, mạch sơ cấp khép kín và dòng sơ cấp trong mạch có chiều từ :
(+) ắc quy khoá điện điện trở phụ (3) cuộn sơ cấp (w1) tiếp điểm (10) mát (-) ắc quy.
Khi khóa điện ở mức START (nấc khởi động) điện trở phụ đợc nối tắt loại ra khỏi mạch sơ cấp trên. Thời gian tiếp điểm đóng dòng sơ cấp gia tăng từ giá trị I0 đến giá trị cực đại Imax.
Cam chia điện(11) quay, tác động tiếp điểm (10) mở ra, mạch sơ cấp bị ngắt (mở) đột ngột, đồng thời từ trờng trong lõi thép bị ngắt đột ngột, từ thông do dòng sơ cấp sinh ra biến thiên móc vòng qua hai cuộn sơ cấp và thứ cấp. Trong cuộn sơ cấp sinh ra sức điện động tự cảm C1 có trị số (180 ữ300)(V). Đồng thời trong cuộn thứ cấp xuất hiện một sức điện động cảm ứng có trị số 18 ữ 25(KV). Lúc đó dòng cao áp ở cuộn thứ cấp sẽ đợc dẫn qua con quay (7) bộ chia điện (8) để dẫn đến bugi (9) và phóng qua khe hở của bugi tạo ra tia lửa điện đúng thời điểm gần cuối của quá trình nén để đốt cháy hỗn hợp công tác của động cơ.
ở cuộn sơ cấp xuất hiện sức điện động U2 = 200 ữ 300(V). Lúc này tụ điện sẽ tích điện, làm giảm nhanh sức điện động tự cảm U1 hay nói cách khác, làm cho dòng sơ cấp mất đi đột ngột, để làm xuất hiện sức điện động cảm ứng lớn ở cuộn sơ cấp. Tụ điện còn có tác dụng bảo vệ cặp tiếp điểm khỏi bị cháy.
Khi điện áp thứ cấp U2 đủ lớn, con quay chia điện đã chia điện cho các dây cao áp đều các bugi, tia lửa có hai thành phần rõ rệt:
+ Một là: Thành phần có tính chất điện dung: Thời gian xuất hiện ngắn 10-6 trị số dòng phóng khoảng 300(A).
+ Hai là: Thành phần có tính chất điện cảm : Thời gian xuất hiện có dài hơn nhng năng lợng nhỏ, trị số dòng phóng khoảng 80ữ100(mA). Tia lửa xuất hiện màu vàng nhạt ở dới tia lửa chỉ có tác dụng khi động cơ làm việc ở chế độ khởi động và khi nhiệt độ động cơ còn thấp bởi vì khi đó hỗn hợp đậm . Nó có tác dụng kéo dài thời gian cháy để đốt kiệt nhiên liệu , hạn chế đến mức tối thiểu các thành phần khí độc trong khi xả.
Nhờ có cam quay(11) mà tia lửa cao áp đợc phân chia tới các bugi theo đúng thứ tự nổ của động cơ.
6.3.3. Các bộ phận chính trong hệ thống đánh lửa:
a. Biến áp đánh lửa (bôbin).
* Công dụng:
Biến điện áp một chiều 6V, 12V thành điện áp 12 ữ 25(KV). * Cấu tạo:
Bôbin thờng đợc làm kín, không tháo lắp chi tiết bên trong để sửa chữa. Lõi bôbin đ- ợc làm bằng lá thép kỹ thuật điện, có chiều dày 0,35 (mm) đợc sơn cách điện với nhau. Trên lõi thép đợc cuốn hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Cuộn dây sơ cấp đợc cuốn khoảng 250 ữ400(vòng), tiết diện dây khoảng 0,7ữ0,8(mm) và đợc cuốn phía ngoài để thoát nhiệt. Còn cuộn thứ cấp đợc cuốn bên trong, số vòng dây 19000 ữ26000(vòng), tiết diện 0,07 ữ0,1(mm). Trong một số bôbin cả lõi và các cuộn dây đều đợc ngâm trong dầu biến thế, mục đích để làm mát nhanh cho bôbin .
Hình 6.8: Cấu tạo của bôbin
1. Cọc cao áp 9. Cuộn dây thứ cấp
2. Các lá thép kỹ thuật 10. Khoang chứa dầu làm mát
5. Thân của biến áp 13. Cọc nối ra tiếp điểm (cọc âm) 6. Giá đỡ 14. Cọc dơng (BK+) nối từ khoá điện 7. Mạch từ trờng ngoài 15. Cọc cao áp trung tâm (cọc 4) 8. Cuộn sơ cấp
* Nguyên lý hoạt động :
Khi khoá điện đóng và cặp tiếp điểm của bộ chia điện đóng (mạch sơ cấp khép kín). Dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp, lõi thép trở thành nam châm điện , sinh ra từ trờng ở cuộn dây sơ cấp và từ trờng này móc vòng qua cuộn thứ cấp. Nếu dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột và từ trờng do nó sinh ra cũng bị mất đột ngột . Từ một trị số nhất định từ trờng này giảm nhanh về không là quá trình biến đổi từ trờng. Nên theo định luật cảm ứng điện từ ở cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện một sức điện động có trị số cao tỷ lệ với số vòng dây tơng ứng khoảng 18ữ25(KV). Đồng thời cũng làm xuất hiện sức điện động tự cảm ở cuộn sơ cấp có trị số khoảng 180 ữ 200(V).
a. Bộ chia điện (đelcô)
* Công dụng :
Đóng cắt dòng điện sơ cấp để tạo xung cao áp, đồng thời phân phối điện áp cao tới các bugi theo thiết bị đánh lửa của động cơ theo đúng thời điểm quy định .
* Cấu tạo :
Bộ chia điện (đelcô) gồm 3 bộ phận chính : Bộ phận tạo xung , bộ phận chia điện cao áp và bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm
Hình 6.9: Cấu tạo bộ phận chia điện
Đồ án môn học Trang 1. cam bộ cắt điện. 2. Tụ điện. 3. Lò xo lá. 4. Cần bộ cắt điện. 5. Trục tiếp điểm cố định. 6. Vỏ. 7. Cần giữ. 8. Trục bộ chia điện. 9. Bộ điều chỉnh li tâm. 10. Đĩa cố định. 11. Đĩa di động.
12. Bộ điều chỉnh đánh lửa kiểu chân không.
- Bộ phận tạo xung gồm cam và cặp tiếp điểm, cam chia điện đợc chế tạo riêng lắp chặt với trục của bộ chia điện số vấu cam đúng bằng số xi lanh của động cơ. Bộ chia điện đợc dẫn động từ trục cam thông qua ăn khớp bánh răng của trục cam và trục bộ chia điện . Cặp tiếp điểm đợc bố trí cố định trên một đĩa trong bộ chia điện làm nhiệm vụ đóng và ngắt dòng sơ cấp. Các tiếp điểm hoạt động nhờ cam khi cam quay theo chiều làm việc cho đến khi phần vấu cam tác động vào tiếp điểm động và làm tiếp điểm mở ra. Tiếp điểm mở hoàn toàn khi đỉnh của vấu cam tác động vào vấu tỳ của cần tiếp điểm động. Qúa trình lặp đi lặp lại cho các vấu cam tiếp theo.
Hình 6.10: Cam chia điện tác động vào cặp tiếp điểm .
Bộ phận chia điện cao áp gồm có :
- Con quay chia điện - Nắp bộ chia điện
- Than tiếp điện và lò xo đàn hồi
- Con quay chia điện đợc lắp cách điện với trục và cố định trên trục. Thỏi than tiếp điện đợc lắp cùng lò xo để đảm bảo tiếp xúc tốt giữa rôto (con quay) với dây cao áp trung tâm . Nắp bộ chia điện đợc làm bằng vật liệu cách điện cao, trên nắp bố trí các cặp đấu dây cao áp, số cọc bằng số xi lanh của động cơ. Một vấn đề đợc đặt ra là: số vấu cam cố định, cặp tiếp điểm đóng mở phụ thuộc vào tốc độ của bộ chia điện, hay nói cách khác khi số vòng quay của động cơ tăng, thời gian đóng mở tiếp điểm giảm đi, thời gian thực hiện một chu trình đóng mở cũng rất ngắn, kéo theo thời gian để thực hiện một quá trình cũng đợc rút ngắn vì vậy đòi hỏi thời gian đánh lửa của bugi cũng phải sớm lên so với số
1. Vấu cam. 2. Chốt.
3. Cần tiếp điểm động. 4. Cặp tiếp điểm.
+Bố trí xoay cả cặp tiếp điểm ngợc chiều trục cam .
+Xoay cam bộ chia điện đi một góc cùng chiều với chiều quay của bộ chia diện . Khi động cơ chạy ở chế độ cầm chừng, sự đánh lửa xảy ra ngay trớc khi piston lên đến ĐCT ở cuối kỳ nén. ở các tốc độ cao hơn, sự đánh lửa phải xảy ra sớm hơn, nếu không piston sẽ vợt qua ĐCT và đi xuống ở kỳ cháy trớc khi áp suất cháy đạt đến giá trị cực đại. Piston đi xuống trớc sự tăng áp suất sẽ dẫn đến kỳ cháy không chuẩn (làm sai lệch quá trình cháy). Dẫn đến áp lực sinh ra tác dụng vào đỉnh piston không đúng thời điểm, do đó gây lãng phí nhiều năng lợng trong quá trình sinh công. Nhiều bộ chia điện (bộ phân phối) sử dụng hai bộ điều chỉnh đánh lửa sớm : bằng chân không và bằng li tâm .Cơ cấu đánh lửa sớm bằng chân không điều chỉnh góc đánh lửa sớm dựa vào tải của động cơ . Cơ cấu đánh lửa sớm bằng li tâm điều chỉnh góc đánh lửa sớm nhờ lực quán tính của quả văng li tâm làm xoay trục bộ chia điện đi một góc khi số vòng quay của động cơ tăng.
+ Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm kiểu chân không: + Loại hộp màng đơn . + Loại hộp màng kép .
- Hộp màng đơn
* Cấu tạo : Gồm hộp màng .
Nhờ có màng cao su chia hộp thành hai màng riêng biệt: + Buồng thông với khí trời .
+ Buồng nối thông với phía sau bớm ga hoặc phía trớc bớm ga hoặc là một buồng nối với phía trớc, một buồng nối phía sau lò xo hồi vị luôn có xu hớng đẩy màng về vị trí cân bằng. Cần kéo (3) một đầu đợc cố định với mâm di động nhờ đầu kia nối với màng.
Hình 6.11: Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm kiểu chân không với hộp màng đơn (a) và hộp màng kép (b).
1. Mâm di động ; 2. Cần kéo ; 3. Màng cao su ; 4. Lò xo hồi vị của màng đơn;5. Vỏ hộp chân không ; 6. Đầu ống chân không nối phía sau bớm ga ; 7. Lò xo hồi vị màng nối phía trớc bớm ga; 8. Cữ chặn ; 9. Đầu ống chân không nối phía trớc bớm ga.
Hình 6.12: Nguyên lý làm việc của bộ điều chỉnh đánh lửa sớm bằng chân không
Tăng tải trọng Giảm tải trọng
Hình 6.13: Bộ tự động điều chỉnh đánh lửa sớm kiểu chân
1. Đến buồng hỗn hợp của các burato. 2. Lò xo. 3. Nắp. 4. Màng. 5. Vỏ. 6. Đĩa cố định. 7. Cần kéo. 8. Đĩa di động. 9. Vỏ bộ cắt điện. 10. ổ bi. 1. Bộ chia điện. 2. Mâm chia điện. 3. Màng.
4. Khoang thông với phía dới bớm ga.
5. Khoang thông với phía trớc bớm ga.
6. Vỏ. 7. Bớm ga.
- Nguyên lý hoạt động:
Khi động cơ cha làm việc, áp suất ở hai buồng nh nhau, lò xo đẩy màng và cần đẩy vào giữ cho mâm trên ở một vị trí cố định ứng với góc đánh lửa sớm ban đầu. Khi động cơ bắt đầu làm việc bớm ga còn đóng kín hoặc hé mở nhỏ. Độ chân không ở phía sau bớm ga lớn thắng đợc sức căng lò xo hút màng đi ra, kéo theo cần và mâm trên quay ngợc chiều với chiều quay của trục bộ chia điện, làm góc đánh lửa sớm tăng lên.
Khi bớm ga mở lớn dần, độ chân không phía sau bớm ga giảm dần, áp suất ở hai buồng không còn chênh lệch nhiều, không thắng đợc sức căng của lò xo, lò xo căng ra đẩy màng và cần đi vào làm cho mâm chia điện quay cùng chiều với chiều quay của trục bộ chia điện làm giảm góc đánh lửa sớm.
B. Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm kiểu ly tâm:
Hình 6.14: Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm kiểu li tâm.
* Cấu tạo:
Bộ điều chỉnh ly tâm gồm đĩa cố định với trục cam. Trên đĩa bố trí hai chốt để lắp hai quả văng (đối trọng). Hai quả văng có thể quay quanh hai chốt và đợc giữ chặt bởi hai lò xo có độ cứng khác nhau, mục đích trong quá trình làm việc dễ dàng hơn, tăng phạm vi điều chỉnh.
Đồ án môn học Trang 1. Vòng hãm.
2. Vòng đệm.
3. Trục cam bộ cắt điện. 4. Thanh vai với lỗ dọc. 5. Bạc của cam. 6. Lò xo. 7. Quả văng. 8. Chốt. 9. Trục. 10. Tấm đỡ. 11. Trục dẫn động.
* Nguyên lý:
Khi trục bộ chia điện quay nhanh (tốc độ động cơ lớn) lực ly tâm lớn làm các quả văng văng ra xa, thắng đợc sức căng của lò xo, quả văng bung ra làm quay trục bộ chia điện theo chiều quay của nó và tiếp điểm mở sớm, góc đánh lửa sớm tăng lên.
Khi tốc độ trục khuỷu giảm (tốc độ trục chia điện giảm), lực ly tâm của quả văng giảm, lò xo kéo qủa văng đi vào làm trục bộ chia điện quay chậm lại kéo theo vấu cam chậm mở tiếp điểm, góc đánh lửa sớm giảm.
Kết hợp hai phơng pháp điều chỉnh cho ta góc đánh lửa sớm tổng hợp, đồ thị biểu diễn góc đánh lửa sớm theo tải trọng của động cơ. Góc đóng của tiếp điểm là góc giữa hai lần đánh lửa kế tiếp nhau (α). Góc mở (β) là góc đợc tính từ lúc tiếp điểm bắt đầu mở đến khi nó bắt đầu đóng. Tổng hai góc trên gọi là góc đánh lửa (φ).
φ = α + β α : Góc đóng Z : Số xi lanh φ = 3600/2 β : Góc mở φ : Góc đánh lửa Hinh 6.15: Khe hở má vít và góc đóng 634. Bugi a. Công dụng:
Là nơi tạo tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp.
b. Điều kiện làm việc:
Bugi làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt:
- Chịu tải trọng cơ khí, sự rung sóc của động cơ, áp suất nén và cháy của hỗn hợp nhiên liệu khá cao 50 ữ 60 (KG/cm2).
- Chịu tải trọng nhiệt do quá trình cháy, do tia lửa điện hồ quang (1800 ữ 20000C). Trong khi đó ở quá trình nạp chỉ là 50 ữ 800C, nói cách khác tải trọng nhiệt thay đổi.
α: Góc đóng β: Góc mở δ: Khe hở má vít
c. Phân loại:
Dựa theo nhiệt độ làm việc của bugi mà chia thành hai loại nh sau: + Bugi nóng.
+ Bugi lạnh.
- Bugi nóng: Có chân sứ cách điện dài, đờng truyền nhiệt dài nên khả năng thoát nhiệt kém. Thờng dùng cho những động cơ có tỷ số nén thấp, ứng suất nhiệt thấp.
- Bugi lạnh: Có chân sứ cách điện ngắn, đờng truyền nhiệt ngắn nên có khả năng thoát nhiệt nhanh. Thờng dùng cho những động cơ có tỷ số nén cao, ứng ssuất nhiệt cao.
Hình 6.16. Bugi(nến điện)
Dựa theo cấu tạo ta có ba loại:
+ Bugi liền. + Bugi lắp.
+ Bugi chống nhiễu.
d. Cấu tạo:
Bugi gồm ba phần: - Điện cực trung tâm (cực dơng). - Thân.
- Điện cực âm (cực mát).
Đối với loại bugi liền là loại không thể tháo rời. Phần sứ cách điện AL2O3 bao kín điện cực dơng dọc chiều dài , một đầu điện cực dới đầu kia nối với cao áp bugi.
Đồ án môn học Trang 1. Bugi nóng cực nóng.
2. Bugi nóng. 3. Bugi lạnh.
Phần thân đợc làm bằng kim loại, trên thân gia công đai ốc để tháo lắp, ngoài ra còn chế tạo mặt côn để làm kín bugi với nắp máy. Đồng thời còn đợc gia công ren để bắt vào nắp máy, một số bugi phần ren đợc bôi lớp hợp chất chống bị kẹt tạo điều kiện tháo lắp dễ dàng với nắp máy bằng nhôm.
Điện cực của bugi đợc làm bằng hợp kim Nikel và Crom để chống ăn mòn. Các bugi kiểu này đánh lửa sai ít hơn và có khoảng nhiệt lớn hơn các bugi khác. Một số bugi cực dơng có dây mỏng Platin, một số đợc làm bằng lõi đồng. Thông thờng các bugi có bộ triệt hoặc điện trở bao quanh cực dơng để giảm tĩnh điện hoặc chống nhiễu sóng radio do hệ thống đánh lửa gây ra. Cực mát đợc gắn với phần thân và đợc uốn cong vào phía trong để tạo khe hở thích hợp, có thể điều chỉnh đợc, khe hở tiêu chuẩn 0,6 ữ 0,8(mm)
Hình 6.17: Hình 6.18: Bugi kiểu điện trở.