b. Cấu tạo
5.4.1. Mục đích và phân loại
a. Mục đích:
Vào thời tiết lạnh, khởi động động cơ Điêzel loại buồng đốt phân cách là rất khó nổ vì các lý do sau:
- Động cơ Điêzel là động cơ tự cháy. - Nhiệt độ thời tiết lạnh.
- Khởi động số vòng quay thấp. - áp suất phun dầu thấp.
Vì vậy cần phải sấy nóng cho động cơ, sấy nóng cho động cơ là sấy cho không khí nén trong buồng đốt nóng lên để hỗ trợ cho nhiên liệu bốc cháy dễ khi khởi động động cơ.
b. Phân loại:
Có hai loại sấy nóng động cơ.
- Sấy nóng cho động cơ nhờ bugi sấy: Bên trong mỗi buồng đốt phụ có gắn một bugi sấy đợc làm bằng hợp kim Tungstense đờng kính 1,5 – 2 mm xoắn lại thành dây đốt. Để dây điện trở không bị biến dạng do dãn nở lúc đun nóng, ngời ta dùng hai dây bán nguyệt ghép lại thành tiết diện tròn. Khi bật công tắc sấy nóng, điện ắc quy sẽ sấy nóng dây điện trở lên khoảng (900 – 10000c) sau khoảng một phút để sấy nóng động cơ.
- Sấy nóng cho động cơ bằng cách nung nóng dòng không khí trớc khi đợc hút vào xilanh. Cách sấy nóng này đợc áp dụng trên các động cơ Continental LD456 và xe RE02; RE03 động cơ Cummius và kamaz. Hệ thống này gồm một bơm nhiên liệu hoạt động bằng điện hay bơm tay. Một bugi sấy điện cao thế nhờ biến áp đánh lửa và điện ắc quy. Bugi đánh lửa và vòi phun nhiên liệu sấy nóng đợc bố trí trong buồng đốt động cơ. Khi tiến hành sấy máy, ta bật công tắc cho điện cao thế cung cấp cho bugi sấy, bơm tay cho nhiên liệu phun sơng qua bugi, gặp tia lửa điện, nhiên liệu bốc cháy thành ngọn lửa, nung
nóng không khí trong ống hút. Tiếp đến ấn nút khởi động, khi động cơ đã nổ đợc phải tắt hết điện và dầu của hệ thống sấy nóng động cơ.
- Sấy nóng cho xylanh động cơ, bằng cách nung nóng không khí trong xylanh. Hệ thống sấy nóng này nhờ bugi sấy, trớc khi khởi động động cơ ngời lái bật khoá điện để cấp điện cho bugi sấy để sấy nóng phần không khí trong buồng đốt của động cơ, nhằm mục đích khởi động động cơ một cách dễ dàng.
Hình 5.20: Hệ thống khởi động có bugi sấy 5.4.2. Kết cấu các chi tiết chính của hệ thống.
a. Bugi sấy:
*. Công dụng: Sấy nóng không khí trong xilanh động cơ, giúp cho động cơ khởi động dễ dàng.
*. Phân loại: Bugi sấy loại một điện cực - Có hai loại bugi sấy
Bugi sấy loại hai điện cực. *. Kết cấu:
Bugi sấy loại một điện cực (10,5 – 11V): Gồm 1 lõi bằng vật liệu gốm chịu nhiệt, bên ngoài có dây quấn điện trở 2, ống bọc ngoài 3 phủ chất cách điện và chịu nhiệt. Bugi sấy đợc lắp vào buồng cháy của xilanh động cơ để sấy nóng không khí trong xilanh tạo
- Bugi sấy loại hai điện cực(1,7V): Gồm cực trung tâm để dẫn điện, dây điện trở 9 để tạo ra nhiệt sấy nóng không khí trong buồng đốt của động cơ. Bên ngoài gồm đai ốc 1 và sứ cách điện 2. Bugi đợc lắp vào buồng đốt của động cơ để sấy nóng không khí trong xilanh tạo điều kiện thuận lợi cho khởi động động cơ. Loại bugi sấy này đợc dùng cho đa số động cơ diezel.
b. Rơle sấy:
Là loại rơle nhiệt gồm có điện trở R để điều khiển tiếp điểm của rơle mở khi nhiệt độ sấy nóng trong xilanh động cơ đạt yêu cầu. Tiếp điểm của rơle sấy là tiếp điểm th ờng đóng.
Hình 5.22: Bu gi sấy một điện cực
1. Vật liệu bằng gốm 3. ống bọc ngoài 2. Dây điện trở 4. Thân có
5. Đầu bắt dây
Hình 5.23: Bu gi sấy hai điện cực
1. Đai ốc vặn 6. Cực trung tâm 2. Sứ cách điện 7. Khâu cắt điện 3. Đầu dẫn điện về 8. Thân trong
4. Thân ngoài 9. Dây điện trở 5. Ven gai
5.4.3. Mạch điện sấy nối tiếp.
Hình 5.24: Sơ đồ mạch điện sấy nối tiếp
1.ắc quy 2.Khoá điện 3.Rơle sấy 4. Cầu trì 5. Đèn báo sấy 6. Máy khởi động a. Kết cấuchung mạch điện.
- ở khoá điện cọc giữa 30 đợc nối với (+) ắc quy. Khi bật khoá điện ở nấc 1 cọc 19dòng điện tới bugi sấy sẽ qua rơle sấy. Còn khi bật khoá điện ở nấc 2 dòng điện tới bugi sấy không qua rơle sấy.
- Rơle sấy: là loại rơle nhiệt gồm có điện trở R1 để điều khiển tiếp điểm của rơle mở khi nhiệt độ sấy nóng trong xilanh động cơ đạt yêu cầu. Tiếp điểm của rơle sấy là tiếp điểm thờng đóng.
- Đèn báo sấy: Giúp cho ngời lái biết rõ thời điểm cần khởi động động cơ.
- Bugi sấy: Thông thờng các bugi sấy khi chế tạo có trị số điện áp là nh nhau và mắc đợc cho nhiều loại động cơ 4 xilanh hoặc 6 xilanh ... Đối với những loại động cơ có ít xilanh để bảo vệ cho các bugi không bị quá áp thì ở mạch điện sấy có các điện trở bù nhiệt (Điện trở phụ Rf bugi sấy ở mạch điện nối tiếp là loại 2 cực).
b. Nguyên lý làm việc:
- Trớc khi khởi động động cơ ngời lái bật khoá điện ở nấc 1 dòng điện cung cấp cho bugi sấy sẽ đi nh sau:
(+) ắc quy→30→19 Tiếp điểm → → M → (-) ắc quy
R1→cầu chì→R2→Rf→R3→R4→Rf→R5→Mát→(-)ắc quy
⇒Lúc này đèn báo sấy sáng các bugi sấy làm việc.
- Trong quá trình các bugi sấy làm việc thì điện trở R1 cũng đợc sấy nóng làm cho thanh lỡng kim giữa tiếp điểm cong dần. Khi nhiệt độ của động cơ đạt tới nhiệt độ cần khởi động thì lúc này nhiệt độ do R1 tạo ra làm cho thanh lỡng kim mở tiếp điểm ngắt mạch đèn báo sấy tắt (tín hiệu báo cho ngời lái xe cần khởi động động cơ). Lúc này ngời lái xe bật khoá điện sang nấc 2 (cọc 17 - 50) dòng điện đến các bugi sấy. (+) ắc quy → 30 →17 →cầu chì →R2 →Rf→R3→R4→Rf→M→(-) ắc quy. Các bugi sấy vẫn làm việc. Dòng điện tới máy khởi động (+) ắc quy →30→50→Máy khởi động →M→ (-) ắc quy.
5.4.4. Mạch điện sấy song song:
Hình 5.25: Sơ đồ mạch điện sấy song song
a. Kết cấu của mạch điện:
+ ắc quy: Cung cấp điện năng cho máy khởi động và các bugi sấy. Cọc 30 nối với dơng ắc quy
+ Khoá điện Nấc 1 (cọc 19) trớc rơle sấy.
Nấc 2 (cọc 17 và 50) nối chung để trở về nấc thứ 2. + Rơle sấy:
- Tiếp điểm của rơle sấy là tiếp điểm thờng đóng để cung cấp điện cho đèn báo sấy (số 5) đợc gắn trên thanh lỡng kim.
- Điện trở R5 có tác dụng nung nóng thanh lỡng kim. + Cầu chì tổng:
+ Đèn báo sấy để chỉ cho ngời lái biết thời điểm bắt đầu khởi động động cơ R1 R2 R3, R4 là các bugi sấy.
I ≈ 20A ữ22A trong quá trình bugi sấy làm việc thì xẩy ra hiện tợng sụt áp U ≈ (10,5 ữ11)v
Cọc giữa đợc nối với nguồn điện còn vỏ đợc nối với mát.
b. Nguyên lý làm việc :
- Trớc khi khởi động động cơ: Mạch điện sấy phải làm việc máy khởi động cha làm việc.
Khoá điện ở nấc 1: Cọc 19 có điện và nó tới trớc rơle sấy số 3 và tới đây nó chia thành hai nhánh. Một nhánh qua tiếp điểm qua đèn báo sấy ra mát trở về âm ắc quy. Vì tiếp điểm là thờng đóng nên mạch điện đèn báo sấy là kín mạch đèn báo sấy sáng để thông báo cho ngời lái biết bugi sấy đang hoạt động.
Nhánh còn lại qua cầu chỉ tổng 4 nó sẽ chia thành các nhánh R1 R2 R3 R4 sau đó ra mát và trở về âm ắc quy.
Các bugi sấy R1 R2 R3 R4 làm việc để sấy nóng phần không khí bên trong xilanh của động cơ.
Khi khởi động động cơ trong quá trình các bugi sấy làm việc thì nhiệt độ không khí bên trong xilanh của động cơ tăng dần tới nhiệt độ thích hợp lúc này rơle sấy điện trở R5 nung nóng thanh lỡng kim làm cho nó uốn cong bật mở tiếp điểm. Mạch điện đèn báo sấy bị ngắt đây là tín hiệu yêu cầu ngời lái khởi động động cơ, khi đó ngời lái bật khoá điện sang nấc 2 cọc 17 có điện để duy trì sự làm việc của bugi sấy và cọc 50 có điện để điều khiển cho máy khởi động làm việc. Nh vậy trong suốt quá trình khởi động động cơ mạch điện sấy vẫn làm việc.
Chơng 6 Hệ thống đánh lửa.
6.1. Khái niệm chung.
6.1.1. Công dụng:
− Biến dòng điện một chiều thấp áp 6-12(v) thành xung cao áp 12-24 kv và tạo ra tia lửa trên hai cực của bugi để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu (xăng – không khí ) trong xi lanh ở cuối kỳ nén.
− Phân chia tia lửa cao áp đến các xi lanh theo đúng thứ tự của động cơ
6.1.2. Yêu cầu:
Để đáp nhiệm vụ đánh lửa có những yêu cầu sau:
+Tạo ra điện áp đủ lớn (12kv-24kv) từ nguồn hạ áp một chiều
+ Tia lửa phóng qua khe hở giữa hai cực ( điện cực) của bugi trong điều kiện áp xuất lớn , nhiệt độ cao phải đủ mạnh để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu ở mọi chế độ.
+ Thời điểm phát tia lửa điện trên bugi trong từng xilanh phải đúng theo góc đánh lửa và thứ tự đánh lửa quy định .
+ Biến áp đánh lửa phải có hệ số dự trữ lớn đảm bảo cho hệ thống làm việc ở mọi chế độ của động cơ.
6.1.3. Phân loại :
a. Dựa theo nguyên lý làm việc gồm có :
− Hệ thống đánh lửa bằng tiếp điểm − Hệ thống đánh lửa bán dẫn
− Hệ thống đánh lửa điện tử
− Hệ thống đánh lửa Manhêto ( Vô Lăng Ma – Nhê tích ) − Hệ thống đánh lửa điện dung
b. Dựa vào Cấu tạo gồm có :
− Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện
− Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện
− Hệ thống đánh lửa có bộ điều chỉnh sớm bằng chân không và bằng li tâm − Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm hoặc không có tiếp điểm
− Hệ thống đánh lửa điện tử có điều khiển bằng ECU
6.2. Sơ đồ khối của hệ thống đánh lửa .
6.2.1. Hệ thống đánh lửa thờng
Hình 6.1: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa thờng
1. ắc quy. 4a. Bộ tạo xung
2. Khoá điện . 4b. Phần chia điện cao áp 3. Biến áp đánh lửa. 4c. Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm 4. Bộ chia điện. 5. Bugi
6.2.2. Hệ thống đánh lửa điện tử:
Hình 6.2: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa điện tử.
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. 4c. Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm5: Bugi;
6: Hộp điều khiển đánh lửa bán dẫn;
b. Hộp điều khiển đánh lửa nằm ngoài bộ chia điện c. Hộp điều khiển đánh lửa nằm trong bộ chia điện
d. Loai tích hợp có bộ chia điện và bôbin tạo thành một khối
6.2.3. Hệ thống đánh lửa theo chơng trình không có bộ chia điện:
`
Hình 6.3: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa theo chơng trình không có bộ chia điện
1.ắc quy 5. Bugi.
2. Khoá điện 6. Hộp điều khiển ECU
Đồ án môn học Trang d
3.Biến áp đánh lửa 9. Khối các bóng bán dẫn tranzito công suất - ở hệ thống đánh lửa điện tử hộp điều khiển ECU xử lý tín hiệu gửi đến từ cảm biến vị trí trục khuỷu, vị trí bơm ga . Sau đó gửi tín hiệu đến hộp tranzito công suất để điều khiển dòng sơ cấp ( hay ở dây dòng sơ cấp biến áp đánh lửa đợc điều khiển gián tiếp ) từ ECU qua hộp tranzito công suất và mỗi biến áp đánh lửa sẽ cấp điện áp cho mỗi bugi . Nên năng lợng dòng thứ cấp bị tổn hao ít hơn do hệ thống không sử dụng lần quay chia điện.
6.2.3. Sơ đồ 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