Hệ thống đánh lửa điện dung bao gồm các thiết bị chính: nguồn một chiều trung áp (dạng xung), tụ tích, bô-bin, thiết bị đảo mạch, bu-gi.
Hình 2.3: Sơ đồ khối nguyên lý hệ thống đánh lửa điện dung
Hệ thống điện dung trên thực tế được thiết kế có hai kiểu nguồn cung cấp gồm:
Kiểu DC-CDI: nguồn cung cấp nạp tụ tích được tạo ra từ nguồn ắc-quy qua bộ biến đổi DC-AC và nâng điện áp lên từ 90 – 400 VAC, được nắn điện thành một chiều qua Diode chỉnh lưu để nạp tụ tích. Ở kiểu này có nhiều kiểu bộ biến đổi DC - AC khác nhau với kết cấu mạch điện tử khác nhau tạo ra dạng xung điện xoay chiều phổ biến gồm: mạch Blocking; mạch Push-Pull tự dao động hoặc sử dụng nguồn dao
26
động để điều khiển có sử dụng biến thế cao tần hoặc mạch nhân điện áp. Kiểu nguồn này có đặc điểm điện áp nạp tụ tích ổn định và phụ thuộc vào điện áp ắc-quy.
Hình 2.4: Sơ đồ mạch đánh lửa DC-CDI
Kiểu AC-CDI: nguồn cung cấp được tạo ra nhờ máy phát điện bố trí trên trục động cơ khi quay tạo ra điện thế từ 90 – 400 VAC dạng xung gai hoặc dạng Sin được nắn thành dòng điện một chiều để nạp tụ, loại này có đặc điểm điện áp nạp tụ nhỏ khi khởi động và điện áp rất lớn ở tốc độ cao nên dễ phá hủy tụ tích do quá ngưỡng chịu đựng của linh kiện khi hoạt động lâu dài. Thường gặp ở động cơ cỡ nhỏ và xe gắn máy hiện nay.
Hình 2.5: Sơ đồ mạch đánh lửa AC-CDI
Hệ thống đánh lửa điện dung, năng lượng đánh lửa được tích trữ trên tụ điện, có hai kiểu lắp đặt tụ điện trên mạch đánh lửa.
Trên hình 2.6a và 2.6b là sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa điện dung kiểu một. Hình 2.6a đảo mạch SW1 ở vị trí tụ tích C1 được nạp đến điện áp
27
nguồn, là giai đoạn tích trữ năng lượng được thực hiện ở thời điểm không đánh lửa. Năng lượng tích trữ (Wdt) được tính bằng biểu thức:
𝑊𝑑𝑡 =𝐶1.𝑈𝑐12
2 (2.4)
Trong đó: C1: dung lượng tụ tích (F) UC1: điện áp trên tụ C1 (V)
Thời điểm đánh lửa, SW1 ở vị trí như trên hình 2.6b tụ C1 xả điện xuyên qua cuộn sơ cấp. Điện áp trên tụ tích C1 đột ngột đặt trên hai đầu cuộn sơ cấp của bô-bin làm cảm ứng trên cuộn thứ cấp một điện áp lớn nhất tính bởi công thức:
𝑈2𝑚𝑎𝑥 = 𝜀2 =𝑊2
𝑊1. 𝑈𝑐1 (2.5)
Hình 2.6a: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa điện dung kiểu một – quá trình nạp tụ
28
Hệ thống đánh lửa điện dung kiểu hai. Thời điểm không đánh lửa chuyển mạch SW2 ở vị trí như hình 2.7a, tụ C2 được nạp điện qua cuộn sơ cấp của bô-bin để tích trữ năng lượng đánh lửa.
Năng lượng dự trữ đánh lửa chứa trên tụ được tính bởi công thức [1]:
𝑊𝑑𝑡 =𝐶2.𝑈𝑐22
2 (2.6)
Trong đó: C2: điện dung của tụ điện (F). UC2: điện áp tụ điện C2 (V).
Thời điểm đánh lửa chuyển mạch SW2 được nối như trên hình 2.7b, tụ C2 xả điện từ bản cực dương qua cuộn sơ cấp đến bản cực âm của tụ. Điện áp trên tụ tích C2 đột ngột đặt lên hai đầu cuộn sơ cấp của bô-bin do đó tạo ra điện áp lớn nhất trên cuộn thứ cấp tính bởi công thức:
𝑈2𝑚𝑎𝑥 = 𝜀2 =𝑊2
𝑊1. 𝑈𝑐2 (2.7)
Hình 2.7a: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa điện dung kiểu hai – quá trình nạp tụ
29
Trên hình 2.8 là biểu đồ biến thiên điện thế trên tụ và dòng điện trên cuộn sơ cấp của bô-bin khi chuyển mạch ở thời điểm đánh lửa theo thời gian [1].
Hình 2.8: Biểu đồ biến thiên điện thế trên tụ tích và dòng điện trên cuộn sơ cấp bô-bin [1]