8. Bảo vệ mạch khi mắc lộn cực accu Hình 4.34: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa với mạch điều khiển
4.5.CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KHÁC
4.5.1. Hệ thống đánh lửa bằng vô lăng ma nhê tíc (ma nhê tô)
Đặc điểm của HTĐL bằng vô lăng ma nhê tíc (ma nhê tô) là sử dụng ngay nguồn điện từ máy phát điện xoay chiều mà không cần sử dụng ắc quy. Loại hệ thống này thích hợp với các động cơ nhỏ, tốc độ cao.
Sơ đồ HTĐL tiếp điểm bằng ma nhê tô dùng cho động cơ 2 xi lanh được thể hiện trên hình 4.45a. Hệ thống này cũng có các bộ phận cơ bản: bộ phận điều khiển đánh lửa, biến áp đánh lửa 3, khóa điện 5, bộ chia điện 7, các dây cao áp 8, bugi đánh lửa 9. Bộ điều khiển đánh lửa gồm có: cặp tiếp điểm và cam 4 được dẫn động từ trục bộ chia điện, tụ điện C. Với một máy phát điện xoay chiều nhỏ gồm: rô-to 1 (nam châm vĩnh cửu), stato 2 (khung từ) Tạo thành nguồn cung cấp điện cho biến áp đánh lửa. Rô-to 1 quay đồng bộ với cam 4. Hệ thống làm việc khi khóa điện 5 ngắt mạch nối mát.
Hình 4.45: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bằng ma-nhê-tô
Nguyên lý làm việc: Khi khóa điện 4 ngắt, động cơ quay, rô-to 1 quay, và làm xuất hiện trong khung từ của biến áp đánh lửa từ thông biến thiên. Trên cuộn dây sơ cấp W1
xuất hiện các sức điện động cảm ứng xoay chiều (khoảng 20V đến 30V) và trên cuộn dây thứ cấp W2 (khoảng 1000V đến 1500V). Sức điện động ở cuộm W2 chưa đủ để gây ra tia lửa điện tại bugi 9. Trong mạch sơ cấp W1 tạo ra dòng điện sơ cấp qua cặp tiếp điểm về cực mát. Khi dòng điện sơ cấp đạt đến giá trị cực đại, cam 5 tách cặp tiếp điểm làm hở mạch sơ cấp. Dòng điện sơ cấp giảm đột ngột về 0 và tạo nên biến thiên nhanh từ trường trong khung từ 2 và trên cuộn thứ cấp xuất hiện sức điện động cảm ứng có giá trị khoảng 15000V đến 20000V. Sức điện động này được truyền qua bộ chia điện 7, dây cao áp 8 đến bugi 9 và sinh ra tia lửa điện giữa các điện cực. Đồng thời trên cuộn dây W1 của biến áp đánh lửa cũng xuất hiện suất điện động cảm ứng (khoảng 200V đến 300V) và được tụ điện C hấp thụ, để hạn chế sự phóng điện tại cặp tiếp điểm. Khi cần ngừng đánh lửa (tắt động cơ) khóa điện 5 được nối với mát qua cặp tiếp điểm. Khi mạch W1 nối mát, biến áp đánh lửa không tạo ra suất điện động cảm ứng có điện thế đủ cao để đánh lửa. Điện cực bảo vệ 6 có tác dụng bảo vệ cuộn dây thứ cấp của biến áp đánh lửa khỏi bị đánh thủng khi mạch thứ cấp bị hở. Khi đó suất điện động cảm ứng cao áp sẽ gây ra sự phóng điện qua điện cực này và bảo vệ cho cuộn dây thứ cấp W2.Các HTĐL trên đây đều thuộc loại HTĐL điện cảm. Trong các hệ thống này năng lượng được tích trữ ở dạng từ trường trong cuộn dây sơ cấp của biến áp đánh lửa trước khi truyền sang mạch thứ cấp và gây ra tia lửa điện tại nến đánh lửa.
Trong HTĐL điện dung năng lượng được tích trữ ở dạng điện trường của một tụ điện trước khi nó chuyển qua mạch thứ cấp để tạo ra tia lửa điện tại nến đánh lửa. HTĐL điện dung thường là HTĐL trực tiếp (dùng nhiều biến áp đánh lửa, mỗi biến áp đánh lửa cấp điện cao áp cho một nến) được điều khiển bởi ECU. Loại HTĐL này cũng có năng lượng rất lớn, biến áp đánh lửa có thể tạo ra điện áp đánh lửa đến 40 kV. Trên hình 4.45b là sơ đồ của HTĐL cho xe máy 1 xi lanh với bộ đánh lửa điện tử.
4.5.2. Hệ thống đánh lửa điện tử
Khái niệm HTĐL điện tử ở đây được hiểu là HTĐL có bộ điều khiển điện tử (ECU) điều khiển quá trình đánh lửa. Với sự hoạt động của ECU, hệ thống này có khả năng đánh lửa vào thời điểm thích hợp, ứng với trạng thái làm việc phức hợp (đa biến) của động cơ. HTĐL điện tử kết hợp với hệ thống phun xăng điện tử giúp động cơ tăng được công suất, tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, và được sử dụng phổ biến ở ô tô hiện đại.
HTĐL điện tử (HTĐLĐT) được phân biệt thành HTĐLĐT: có bộ chia điện, không bộ chia điện. HTĐLĐT có bộ chia điện sử dụng một biến áp đánh lửa chung cấp điện cao áp cho tất cả các bugi đánh lửa thông qua bộ chia điện. HTĐLĐT không bộ chia điện sử dụng nhiều biến áp đánh lửa, mỗi bugi (hoặc mỗi cặp bugi) được cấp điện bởi
một biến áp đánh lửa riêng. HTĐLĐT không bộ chia điện tuy phức tạp, giá thành cao, nhưng có điện áp đánh lửa cao, chất lượng đánh lửa tốt.
Hình 4.46: Sơ đồ HTĐLĐT sử dụng bộ chia điện
Sơ đồ của HTĐLĐT có bộ chia điện được mô tả trên hình 4.46. Tương tự như HTĐL bán dẫn, hệ thống này cũng gồm các bộ phận cơ bản: ắc quy 1, khóa điện 2, biến áp đánh lửa 3, bộ chia điện 4, dây cao áp và các bugi 6. Mạch sơ cấp cũng được điều khiển đóng ngắt bằng tran-zi-to 5 nhưng tran-zi-to này được điều khiển bằng thiết bị điện tử (ECU). ECU điều khiển đánh lửa được trên cơ sở: tín hiệu đầu vào từ các cảm biến (CB) xác định điểm chết trên của pit tông xi lanh số 1, CB xác định góc quay trục khuỷu, CB vị trí bướm ga, CB nhiệt độ nước làm mát, CB kích nổ…. Trên cơ sở các tín hiệu từ CB truyền về, ECU xác định thời điểm đánh lửa hợp lý nhất với trạng thái làm việc hiện thời của động cơ. Vào thời điểm cần đánh lửa ở một bugi đánh lửa, ECU phát tín hiệu điều khiển đánh lửa đến tran-zi-to 6 để ngắt mạch sơ cấp. Lúc đó, biến áp đánh lửa phát ra điện áp đánh lửa, điện áp này đi qua bộ chia điện 4 đến bugi đánh lửa.
Sơ đồ giản lược HTĐLĐT không bộ chia điện của động cơ 4 xi lanh được thể hiện trên hình 4.47.
Hệ thống cũng gồm các bộ phận cơ bản: ắc quy, khóa điện (không thể hiện trong hình), dây cao áp và các bugi. Hệ thống có nhiều biến áp đánh lửa trong sơ đồ a sử dụng hai biến áp đánh lửa 2. Mỗi biến áp đánh lửa có một mạch sơ cấp riêng được điều khiển chung bởi ECU thông qua khối tran zi to 1 và cấp điện cao áp cho một cặp nến đánh lửa như trên hình vẽ.
HTĐLĐT sử dụng một biến áp đánh lửa riêng cho mỗi nến đánh lửa mô tả trên sơ đồ b. Các biến áp đánh lửa cùng với bộ điều khiển đóng ngắt mạch sơ cấp được bố trí ngay trên đầu mỗi nến nên hạn chế được thất thoát năng lượng ở mạch cao áp, hạn chế nhiễu do trường điện từ và tăng tuổi thọ. Điện áp đánh lửa trong các HTĐL loại này có thể đến 40 kV, chất lượng đánh lửa rất tốt.