Bô bin tạo ra điện áp cao đủ để phóng tia hồ quang giữa hai điện cực của bugi. Các cuộn sơ cấp và thứ cấp được quấn quanh lõi. Số vòng của cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp khoảng 100 lần. Một đầu của cuộn sơ cấp được nối với IC đánh lửa, còn một đầu của cuộn thứ cấp được nối với bugi. Các đầu còn lại của các cuộn được nối với ắc quy.
Hoạt động của bô bin:
- Dòng điện trong cuộn sơ cấp:
Khi động cơ chạy, dòng điện từ ắc quy chạy qua IC đánh lửa, vào cuộn sơ cấp, phù hợp với tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra. Kết quả là các đường sức từ trường được tạo ra chung quanh cuộn dây có lõi ở trung tâm.
48
- Ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp:
Khi động cơ tiếp tục chạy, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp, phù hợp với tín hiệu IGT do ECU động cơ phát ra. Kết quả là từ thông của cuộn sơ cấp giảm đột ngột. Vì vậy, tạo ra một sức điện động theo chiều chống lại sự giảm từ thông hiện có, thông qua tự cảm của cuộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp. Hiệu ứng tự cảm tạo ra một thế điện động khoảng 500 V trong cuộn sơ cấp, và hiệu ứng cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộn thứ cấp tạo ra một sức điện động khoảng 30 kV. Sức điện động này làm cho bugi phát ra tia lửa. Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì điện thế thứ cấp càng lớn.
3.1.2.2. IC đánh lửa
IC đánh lửa thực hiện một cách chính xác sự ngắt dòng sơ cấp đi vào bô bin theo tín hiệu đánh lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra.
Khi tín hiệu IGT chuyển từ ngắt sang dẫn, IC đánh lửa bắt đầu cho dòng điện vào cuộn sơ cấp. Sau đó, IC đánh lửa truyền một tín hiệu khẳng định (IGF) cho ECU phù hợp với cường độ của dòng sơ cấp. Tín hiệu khẳng định (IGF) được phát ra khi dòng sơ cấp đạt đến một trị số đã được ấn định IF1. Khi dòng sơ cấp vượt quá trị số qui định IF2 thì hệ thống sẽ xác định rằng lượng dòng cần thiết đã chạy qua và cho phát tín hiệu IGF để trở về điện thế ban đầu. (Dạng sóng của tín hiệu IGF thay đổi theo từng kiểu động cơ). Nếu ECU không nhận được tín hiệu IGF, nó sẽ quyết định rằng đã có sai sót trong hệ thống đánh lửa. Để ngăn ngừa sự quá nhiệt, ECU sẽ cho ngừng
49
phun nhiên liệu và lưu giữ sự sai sót này trong chức năng chẩn đoán. Tuy nhiên, ECU động cơ không thể phát hiện các sai sót trong mạch thứ cấp vì nó chỉ kiểm soát mạch sơ cấp để nhận tín hiệu IGF.
Trong một số kiểu động cơ, tín hiệu IGF được xác định thông qua điện thế sơ cấp.
3.1.2.3. Bugi
Tác dụng của bugi: Tạo thành tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp khí trong xy lanh của động cơ.
Bu gi gồm có các bộ phận: Sứ cách điện (7) có khả năng cách điện lớn, mặt ngoài tráng men nhẵn để chống ẩm. Giữa hai điện cực (1) và (2) có khe hở, trị số nói chung từ 0,6÷0,8mm. Vỏ ngoài của bu gi làm bằng thép, phần dưới có ren ốc để vặn vào nắp máy.
Thông thường có hai loại bugi:
Loại lạnh có chân sứ ngắn, bề mặt thu nhiệt nhỏ và bề mặt toả nhiệt lớn dùng cho động cơ có tỷ số nén và tốc độ quay cao.
Loại nóng thì ngược lại, có chân sứ dài, bề mặt thu nhiệt lớn, toả nhiệt ít, thích hợp cho động cơ có tỷ số nén và tốc độ quay thấp.
Khi động cơ làm việc, bugi phải chịu những điều kiện rất khắc nghiệt của nhiệt độ, áp suất lớn, điện áp cao.
Hình 3.3: Cấu tạo của bugi
1. Cực giữa; 2. Cực bên; 3. Đệm truyền nhiệt; 4. Đệm làm kín giữa bu gi và nắp máy; 5. Vỏ ngoài; 6. Đệm; 7. Sứ cách điện; 8. Đầu cực giữa; 9. Đầu nối
50
Muốn bugi làm việc đều đặn thì đầu dưới của phần sứ cách nhiệt phải có nhiệt toả khoảng 500÷600C, nhiệt độ này gọi là nhiệt độ tự làm sạch bu gi, bởi vì khi dầu vào mặt sứ cách điện nó bị cháy hoàn toàn không để lại cáu bẩn. Nếu nhiệt độ đầu côn của sứ cách điện vượt quá 850÷900°C có thể xảy ra hiện tượng tự đánh lửa.
3.1.3. Nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa trực tiếp
Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp, bộ chia điện không còn được sử dụng nữa. Thay vào đó, hệ thống đánh lửa trực tiếp cung cấp một bô bin cùng với một IC đánh lửa độc lập cho mỗi xi lanh. Vì hệ thống này không cần sử dụng bộ chia điện hoặc dây cao áp nên nó có thể giảm tổn thất năng lượng trong khu vực cao áp và tăng độ bền. Đồng thời nó cũng giảm đến mức tối thiểu nhiễu điện từ, bởi vì không sử dụng tiếp điểm trong khu vực cao áp. Chức năng điều khiển thời điểm đánh lửa được thực hiện thông qua việc sử dụng ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử). ECU của động cơ nhận được các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, tính toán thời điểm đánh lửa, truyền tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa. Thời điểm đánh lửa được tính toán liên tục theo điều kiện của động cơ, dựa trên giá trị thời điểm đánh lửa tối öu đã được löu giữ trong máy tính, dưới dạng một bản đồ ESA. So với điều khiển đánh lửa cơ học của các hệ thống thông thường thì phương pháp điều khiển bằng ESA có độ chính xác cao hơn và không cần phải đặt lại thời điểm đánh lửa. Kết quả là hệ thống này giúp cải thiện tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất phát ra.
Hệ thống đánh lửa trực tiếp bao gồm các bộ phận sau đây:
51
1. Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE): Phát hiện góc quay trục khuỷu (tốc độ động cơ) 2. Cảm biến vị trí của trục cam (G): Nhận biết xy lanh, kỳ và theo dõi định thời của trục cam.
3. Cảm biến kích nổ (KNK): Phát hiện tiếng gõ của động cơ
4. Cảm biến vị trí bướm ga (VTA): Phát hiện góc mở của bướm ga
5. Cảm biến lưu lượng khí nạp (VG/PIM): Phát hiện lượng không khí nạp. 6. Cảm biến nhiệt độ nước (THW): Phát hiện nhiệt độ nước làm mát động cơ
7. Bô bin và IC đánh lửa: Đóng và ngắt dòng điện trong cuộn sơ cấp vào thời điểm tối ưu. Gửi các tín hiệu IGF đến ECU động cơ.
8. ECU động cơ: Phát ra các tín hiệu IGT dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, và gửi tín hiệu đến bô bin có IC đánh lửa.
9. Bugi: Phát ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp hòa khí. Sơ đồ hệ thống đánh lửa của động cơ 1NZ-FE:
ECU động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau và xác định thời điểm đánh lửa tối ưu. (ECU của động cơ cũng có tác động đến việc điều khiển đánh lửa sớm)
ECU động cơ gửi tín hiệu IGT đến bô bin có IC đánh lửa. Tín hiệu IGT được gửi đến IC đánh lửa theo thứ tự đánh lửa.
Cuộn đánh lửa, với dòng sơ cấp được ngắt đột ngột, sẽ sinh ra dòng cao áp.
52
Tín hiệu IGF được gửi đến ECU động cơ khi dòng sơ cấp vượt quá một trị số đã định.
Dòng cao áp phát ra từ cuộn thứ cấp sẽ được dẫn đến bugi và gây đánh lửa.
3.1.4. Sơ đồ hệ thống đánh lửa của động cơ lắp trên xe Mitsubishi Triton
Hệ thống đánh lửa này được trang bị với bốn bô bin đánh lửa tích hợp sẵn cho từng xylanh.
Sự ngắt dòng sơ cấp chạy vào bên phía sơ cấp của bô bin phát ra một điện áp cao bên thứ cấp của bô bin. Dòng cao thế này được cấp đến các bugi để tạo ra các tia lửa điện. ECU động cơ bật và tắt lần lượt các transistor công suất bên trong các bôbin. Điều này dẫn đến dòng sơ cấp trong các bô bin được chạy vào và ngắt lần lượt để đánh lửa vào các xylanh theo thứ tự 1-3-4-2.
ECU xác định bô bin nào sẽ được điều khiển bằng các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam và cảm biến góc quay trục khuỷu. Nó cũng dò tìm vị trí trục khuỷu, để thực hiện việc đánh lửa ở một thời điểm thích hợp nhất tương ứng với điều kiện hoạt động của động cơ. Khi động cơ nguội hoặc đang chạy ở các vùng cao, thời điểm đánh lửa hơi sớm hơn để đạt hiệu suất tối ưu. Hơn nữa, nếu xảy ra hiện tượng kích nổ, thời điểm đánh lửa sẽ lùi lại dần cho đến khi hiện tượng kích nổ chấm dứt.
53
3.2. Kiểm tra, bảo dƣỡng hệ thống đánh lửa của động cơ lắp trên xe Mitsubishi Triton
Bảng 3.1: Thông tin về bô bin của động cơ
Thông tin Tiêu chuẩn
Loại 4 cuộn dây đúc sẵn
Bảng 3.2: Thông số của bugi
Nhãn hiệu Loại tiêu chuẩn
NGK BKR5E-11
DENSO K16PR-U11
Bảng 3.3: Thông số bảo dưỡng bugi
Thông tin Giá trị tiêu chuẩn Giới hạn
Khe hở của bugi (mm) 1.0 ÷ 1.1 -
Bảng 3.4: Dụng cụ chuyên dùng để tháo lắp cảm biến kích nổ
Dụng cụ Số Tên Sử dụng MD998773 Dụng cụ chuyên dùng dùng cho cảm biến kích nổ Tháo và lắp cảm biến kích nổ 3.2.1. Bảo dƣỡng trên xe
3.2.1.1. Kiểm tra bô bin đánh lửa
Ta không thể thực hiện việc kiểm tra một cách dễ dàng bằng dụng cụ kiểm tra mạch điện (bằng đèn) bởi vì đi ốt và các thành phần liên quan đã được tích hợp sẵn vào mạch điện bên trong bô bin này. Vì vậy kiểm tra bô bin theo trình tự sau:
1. Xoay công tắc khởi động về vị trí “LOCK” (OFF) rồi nối M.U.T-III với giắc nối chẩn đoán.
2. Phải chắc chắn là các mã chẩn đoán không xuất hiện trong M.U.T-III. Nếu có xuất hiện, ghi lại mã chẩn đoán. Thực hiện việc xử lý trục trặc cho các mã chẩn đoán và xử lý các vấn đề thậm chí không liên quan đến đánh lửa.
54 4. Tháo giắc cắm ở bô bin đánh lửa. 5. Tháo bô bin và lắp bugi mới vào dây cao áp nối tới bô bin.
6. Nối giắc cắm vào bô bin. 7. Nối “mát” điện cực ngoài của bugi và quay động cơ.
8. Kiểm tra xem tia lửa có được sinh ra giữa các điện cực của bugi hay không.
9. Nếu bugi đánh lửa yếu hoặc không đánh lửa, thực hiện kiểm tra tương tự cho một bô bin mới. Nếu đánh lửa mạnh ở lần kiểm tra này với bô bin mới, rõ ràng là có trục trặc ở bô bin. Ta tiến hành thay mới bô bin. Nếu kiểm tra vẫn bằng bô bin mới mà vẫn không thấy đánh lửa, có thể do trục trặc ở mạch đánh lửa. Kiểm tra mạch đánh lửa.
10. Sử dụng M.U.T-III, phải chắc chắn là có mã chẩn đoán xuất hiện khi kiểm tra hay không. Ngoại trừ các mã đã xuất hiện ở bước 1, xóa tất cả các mã nếu có. Rồi sau đó thực hiện việc xử lý các trục trặc từ các mã đã được ghi lại.
11. Xoay công tắc khởi động về vị trí "LOCK" (OFF) rồi tháo M.U.T-III ra.
3.2.1.2. Kiểm tra và vệ sinh bugi
Kiểm tra về sự cháy điện cực và hư hỏng sứ cách điện. Kiểm tra tình trạng xem tiếp xúc có tốt không.
Vệ sinh muội than bằng chổi kim loại hoặc dụng cụ chuyên dùng ( thổi cát ). Sử dụng dụng cụ đo khe hở bu-gi xem có nằm trong dãy giá trị tiêu chuẩn không, nếu không thì ta phải điều chỉnh.
Giá trị tiêu chuẩn: 1.0 ÷ 1.1 mm
Bảng 3.5: Giá trị tiêu chuẩn của bugi theo từng hãng
Nhãn hiệu Loại Giá trị tiêu chuẩn (mm)
NGK BKR5E-11
1.0÷ 1.1
DENSO K16PR-U11
55
3.2.1.3. Kiểm tra cảm biến vị trí trục cam
Kiểm tra mạch điện cảm biến vị trí trục cam. Nếu có trục trặc sẽ báo mã P0340.
3.2.1.4. Kiểm tra cảm biến góc quay trục khuỷu
Kiểm tra mạch điện cảm biến góc quay trục khuỷu. Nếu có trục trặc sẽ báo mã P0335.
3.2.1.5. Kiểm tra cảm biến kích nổ
Kiểm tra mạch điện cảm biến kích nổ. Nếu có trục trặc sẽ báo mã P0325.
3.2.2. Trình tự tháo và lắp các bộ phận của hệ thống đánh lửa 3.2.2.1. Trình tự tháo và lắp bô bin đánh lửa 3.2.2.1. Trình tự tháo và lắp bô bin đánh lửa
- Các bước tháo:
1. Tháo giắc cắm vào bô bin 2. Tháo bô bin
3. Tháo bugi. - Các bước lắp:
1. Lắp bugi 2. Lắp bô bin
3. Cắm các giắc cắm vào bô bin.
3.2.2.2. Trình tự tháo và lắp cảm biến vị trí trục cam
- Các bước tháo:
1. Tháo giắc cắm vào cảm biến vị trí trục cam
56 2. Tháo cảm biến vị trí trục cam 3. Tháo vòng đệm hình chữ O
- Các bước lắp:
1. Lắp vòng đệm hình chữ O 2. Lắp cảm biến vị trí trục cam
3. Cắm giắc cắm vào cảm biến vị trí trục cam.
3.2.2.3. Trình tự tháo và lắp cảm biến góc quay trục khuỷu
- Thao tác trước khi tháo: Tháo dây đai dẫn động Tháo dây đai cam + Các bước tháo:
1. Tháo giắc cắm vào cảm biến góc quay trục khuỷu 2. Tháo pully tăng đai tự động
3. Tháo cảm biến góc quay trục khuỷu - Thao tác sau khi lắp:
1. Lắp dây đai cam 2. Lắp dây đai dẫn động
3. Kiểm tra và điều chỉnh độ căng đai
57
3.2.2.4: Trình tự tháo và lắp cảm biến kích nổ
Hình 3.10: Trình tự tháo và lắp cảm biến góc quay trục khuỷu
58 - Các bước tháo:
1. Tháo giắc cắm vào cảm biến 2. Tháo cảm biến kích nổ + Các điểm lưu ý khi tháo:
Sử dụng dụng cụ chuyên dùng dùng cho cảm biến kích nổ (MD998773) để tháo cảm biến kích nổ.
- Các bước lắp:
1. Lắp cảm biến kích nổ
2. Cắm giắc cắm vào cảm biến + Các điểm lưu ý khi lắp:
Sử dụng dụng cụ chuyên dùng dùng cho cảm biến kích nổ (MD998773) để lắp cảm biến kích nổ, siết đúng lực siết tiêu chuẩn.
Lực siết tiêu chuẩn: 23 ± 2 N.m
Hình 3.12: Lưu ý khi tháo cảm biến kích nổ
Hình 3.13: Lưu ý khi lắp cảm biến kích nổ
59
CHƢƠNG 4: HỆ THỐNG XÔNG ĐỘNG CƠ, PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA, BẢO DƢỠNG HỆ THỐNG
4.1. Hệ thống xông tự động 4.1.1. Mục đích của hệ thống 4.1.1. Mục đích của hệ thống
Hệ thống xông tự động giúp cho động cơ khởi động dễ dàng hơn khi nhiệt độ thấp bằng cách xông nóng trước cho động cơ với tốc độ xông cực nhanh.
4.1.2. Cấu tạo của bugi xông
Để hiểu được tại sao động cơ dầu thì cần các bugi xông ta cần hiểu được nguyên lí làm việc của động cơ dầu . Đông cơ diesel, được đặt do sự phát minh ra động cơ diesel của Rudolf Diesel vào năm 1892, là một kiểu buồng đốt bên trong động cơ nó sử dụng áp suất nén của không khí để tạo ra sự cháy với nhiên liệu.Sự nén này làm cho nhiệt độ bên trong buồng đốt tăng lên cao.
Không khí được kéo vào trong xi lanh và nén trong buồng đốt với tỉ lệ cao hơn nhiều so với động cơ xăng.Vào cuối chu trình nén, sẽ có một lượng dầu được phun vào trong buồng đốt. Kết hợp với không khí ( không khí đã được nén khoảng 1300- 1600°C) tạo ra sự cháy trong buồng đốt và đẩy piston đi xuống.
Ở thời tiết lạnh thì các động cơ dầu có thể khởi động khó khăn. Thân máy và nắp máy ở trời lạnh sẽ lấy nhiệt ở xi lanh trong suốt chu trình nén và làm cho nhiệt độ bên trong buồng đốt giảm xuống. Điều này ngăn cản sự cháy.