4.7.1 Hệ thống đánh lửa sớm điện tử ESA
ESA là cụm từ viết tắt của “Electronic Spark Advance”. Trong hệ thống đánh lửa sớm điện tử (ESA) này, giá trị thời điểm đánh lửa tối ưu được ESA lưu trữ trong ECU điều khiển động cơ cho từng chế độ của động cơ.
Hệ thống cảm nhận các chế độ của động cơ (tốc độ động cơ, dịng khí nạp, nhiệt độ động cơ … từ các bộ cảm biến động cơ, sau đĩ lựa chọn thời điểm đánh lửa tối ưu cho chế độ hiện tại, gửi tín hiệu ngắt dịng sơ cấp tới bộ đánh lửa để điều khiển thời điểm đánh lửa.
Khi hệ thống đánh lửa cĩ hệ thống ESA thì việc điều khiển đánh lửa được chính xác hơn dựa vào chế độ hoạt động của động cơ.
Dùng hệ thống đánh lửa điện tử, cuộn thu tín hiệu được gắn liền với bộ chia điện, nĩ phát ra tín hiệu tốc độ động cơ (tín hiệu Ne) và tín hiệu vị trí gĩc quay trục khuỷu (tín hiệu G).
Bộ điều khiển chân khơng và cơ cấu điều khiển ly tâm bị loại bỏ.
85
4.7.2 Hệ thống đánh lửa khơng cĩ bộ chia điện
Trong hệ thống đánh lửa bán dẫn trước đây, điện cao áp được sinh ra bởi cuộn dây đánh lửa đơn được phân phối cho từng bu gi qua bộ chia điện
Đối với hệ thống đánh lửa khơng cĩ bộ chia điện thì mỗi một bu gi (xy lanh) cĩ một biến áp đánh lửa hoặc một biến áp đánh lửa phân phối cho hai bu gi.
Hình 4.55. Bộ chia điện của hệ thống đánh lửa điện tử
Tốc độ động cơ Tải trọng động cơ Nhiệt độ động cơ v.v… Máy tính (ECU động cơ) Thời điểm đánh lửa tối ưu
Hình 4.54. Đánh lửa sớm theo tốc độ động cơ
86 ECU động cơ cĩ nhiệm vụ phân phối dịng điện sơ cấp tới từng biến áp đánh lửa và làm cho bu gi đánh lửa.
Hệ thống này cĩ các ưu điểm sau:
- Do biến áp đánh lửa cĩ thể đặt gần các bu gi nên dây cao áp cĩ thể ngắn lại, vì vậy giảm được tiếng ồn.
- Khơng dùng bộ chia điện nên khơng xuất hiện phĩng điện bên trong nên tiếng ồn và nhiễu ra đi ơ khơng cịn. Giảm bớt được bộ phận cơ khí vì vậy độ tin cậy của hệ thống đánh lửa tăng lên.
Hình 4.58. Cách bố trí biến áp đánh lửa
a) Loại cĩ cuộn dây đánh lửa với IC đánh lửa cho từng bugi. b) Một cuộn dây đánh lửa với IC đánh lửa cho cho 2 xy lanh.
1- Cuộn dây đánh lửa cĩ IC; 2- Các bugi; 4- Dây cao áp
(a) (b)
Hình 4.57. Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện tử khơng cĩ bộ chia điện
1. Khĩa điện; 2. Ắc quy; 4. Cuộn dây và IC đánh lửa; 4. Bugi; 4. Hộp ECU; 6. Cảm biến vị trí trục cam; 7. Cảm biến vị trí trục khuỷu.
b )
87 - Khơng cĩ điều khiển về vật lý thời điểm đánh lửa như kích thước giữa các điện cực, thời điểm đánh lửa cĩ thể điều khiển phạm vi rộng hơn (trong trường hợp dùng bộ chia điện nếu đánh lửa sớm thì dịng điện cĩ thể chạy qua cả điện cực bên).
Câu hỏi ơn tập chương 4
Câu 1. Trình bày một số cảm biến dùng trong hệ thống đánh lửa.
Câu 2. Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa bằng điện tử sử dụng cảm biến đánh lửa kiểu điện từ.
Câu 3. Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa bằng điện tử sử dụng cảm biến đánh lửa kiểu quang điện.
Câu 4. Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của HTĐL bằng điện tử sử dụng cảm biến đánh lửa kiểu kiểu từ điện hoạt động theo nguyên lý hiệu ứng Hall
Câu 5. Trình bày nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa bằng điện tử cĩ tiếp điểm dùng bộ chuyển mạch TK-102.
Câu 6. Vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý làm việc của HTĐL bán dẫn cĩ tiếp điểm. Câu 7. Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa ma nhê tơ. Câu 8. Vẽ sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa khơng cĩ bộ chia điện.
THẢO LUẬN CHƯƠNG 4
Nhĩm 1.
Chuyên đề 1: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa bằng điện tử sử dụng cảm biến đánh lửa kiểu điện từ (Bảng mơ hình tại khoa).
Chuyên đề 2: So sánh cấu tạo, ưu nhược điểm giữa hệ thống đánh lửa ma nhê tơ với hệ thống đánh lửa bằng ắc quy.
Nhĩm 2.
Chuyên đề 1: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa động cơ NISSAN (Mơ hình tại khoa).
Chuyên đề 2: So sánh cấu tạo, ưu nhược điểm giữa hệ thống đánh lửa cĩ tiếp điểm cơ khí với hệ thống đánh lửa bằng bán dẫn cĩ tiếp điểm.
Nhĩm 3.
Chuyên đề 1. Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của HTĐL bằng điện tử sử dụng cảm biến đánh lửa kiểu kiểu từ điện hoạt động theo nguyên lý hiệu ứng Hall (Bảng mơ hình tại khoa).
Chuyên đề 2. So sánh cấu tạo, ưu nhược điểm giữa hệ thống đánh lửa bằng bán dẫn cĩ tiếp điểm với hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng tiếp điểm (Bảng mơ hình tại khoa). .
Nhĩm 4.
Chuyên đề 1. Vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý làm việc của HTĐL động cơ KIA (Mơ hình tại khoa).
88 Chuyên đề 2. So sánh cấu tạo, ưu nhược điểm giữa hệ thống đánh lửa cĩ bộ chia điện với hệ thống đánh lửa khơng cĩ bộ chia điện.
Nhĩm 5.
Chuyên đề 1. Vẽ sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa trên động cơ TOYOTA COROLLA (Mơ hình tại khoa).
Chuyên đề 2. So sánh cấu tạo, ưu nhược điểm giữa hệ thống đánh lửa điện dung với hệ thống đánh lửa theo chương trình.
89
Chương 5
HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU 5.1. Vấn đề cơ bản về chiếu sáng ơ tơ – máy kéo
5.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại 5.1.1.1 Nhiệm vụ
- Chiếu sáng phần đường khi xe chuyển động trong đếm tối. - Báo hiệu bằng ánh sáng về sự cĩ mặt của xe trên đường.
- Chỉ báo kích thước, khuơn khổ của xe và biển kiểm sốt của xe.
- Chiếu sáng các bộ phận trong xe khi cần thiết (chiếu sáng động cơ, buồng lái, khoang hành khách, khoang hành lí…)
5.1.1.2 Yêu cầu
- Đèn pha cĩ khả năng chiếu xa ít nhất 100 m, cường độ sáng cao. - Cĩ tuổi thọ cao, độ tin cậy cao.
- Tiết kiệm điện.
5.1.1.3 Phân loại
Các đèn chiếu sáng được chia làm 2 loại:
- Các đèn chiếu sáng bên ngồi xe gồm: Đèn pha cốt và đèn hậu, đèn phanh, đèn xi nhan, đèn báo nguy hiểm, đèn lùi, đèn kích thước, đèn biển số, đèn sương mù.
- Các đèn chiếu bên trong xe: Đèn chiếu bảng táp lơ, đèn trần, đèn soi ổ khố; đèn cốp.
5.1.2 Các thơng số cơ bản 5.1.2.1 Đèn pha, cốt a. Khoảng chiếu sáng
- Khoảng chiếu sáng xa từ 180 ÷ 250m. - Khoảng chiếu sáng gần từ 50 ÷ 75m.
b. Cơng suất tiêu thụ của mỗi bĩng đèn
- Chế độ chiếu xa: 45 ÷ 70W - Chế độ chiếu gần: 35 ÷ 40W
c. Cơng suất tiêu thụ của các loại bĩng đèn khác
- Đèn báo phanh: 5W. - Đèn sương mù: 35W.
- Đèn soi bảng táp lơ: 2W - 5W. - Đèn soi biển số xe: 10W.
- Đèn đỗ (đèn kích thước): 3W ÷ 5W. - Đèn cạnh: 4W.
90 - Đèn phanh: 18W.
- Đèn xi nhan: 21W.
5.2 Các đèn pha
5.2.1 Hệ thống quang học đèn pha.
Tính chất chiếu sáng của đèn pha phụ thuộc vào kết cấu của bộ phận quang học (kết cấu của kính khuếch tán và chĩa phản chiếu) và kết cấu của bĩng đèn pha. Các bộ phận chính của đèn pha bao gồm: Bĩng đèn sợi đốt, bộ phận phản xạ ánh sáng ( chĩa phản chiếu) và bộ phận khuếch tán ánh sáng (kính khuếch tán).
Bĩng đèn pha cĩ hai dây điện trở (dây tĩc) cĩ cơng suất khác nhau, dây tĩc dùng để chiếu sáng xa (dây tĩc b trên hình 5.1) cĩ cường độ sáng khoảng (50000 ÷ 60000)cd – (cadela, đơn vị đo cường độ ánh sáng) và cĩ độ rọi tới 2 luxơ.
Dây tĩc của chế độ chiếu sáng, khi đĩ chùm chia ánh sáng sau khi phản xạ sẽ song song với trục quang học của bĩng đèn. Dây tĩc dùng ở chế độ chiếu sáng gần (dây tĩc a trên hình 5.1) cĩ cường độ ánh sáng khoảng (21000 ÷ 40000 cd) cuộn dây, và được bố trí trên tiếp điểm của bộ phận phản chiếu ánh sáng nên chùm tia sáng của nĩ sau khi phản xạ sẽ tạo thành một gĩc với trục quang học của đèn và hướng xuống phía dưới nên chỉ chiếu sáng được phần đường gần.
Bộ phận phản xạ ánh sáng (cịn gọi là chĩa phản chiếu) được chế tạo như một chiếc bát hình parabon làm bằng các vật liệu cĩ hệ số phản xạ cao (0,6 ÷ 0,9), mặt trong được mạ phủ một lớp nhơm (hoặc Bạc, Crơm) mỏng và đánh bĩng.
Hình 5.1. Cấu tạo của đèn pha
1. Vành ngồi; 2. Kính khuếch tán; 3. Bĩng đèn; 4. Gương phản chiếu; 5. Vịng đệm kín; 6. Vịng đệm mặt ngồi; 7,14. Vít điều chỉnh; 8. Vỏ đèn; 9. Vịng định vị;10. Dây dẫn nối với mát; 11. Ổ cắm ;12. Đui đèn; 13. Lị xo;15. Vành của đui đèn; 16. Lá tiếp điện; 17-. Cực của đèn; 18. Rãnh cài; 19. Tai cài; 20. Đế đèn.
91 Bộ phận khuếch tán cĩ tác dụng phân bố lại chùm tia sáng sau khi phản xạ cho phù hợp với yêu cầu chiếu sáng. Bộ phận này bao gồm các lăng kính và thấu kính làm bằng thủy tình silicát hoặc thủy tinh hữu cơ.
Hệ số tăng xuyên thơng của bộ phận khuếch tán bằng khoảng (0,74 ÷ 0,83), cịn hệ số phản xạ của mặt trong của nĩ bằng khoảng (0,14 ÷ 0,09). Chùm tia sáng từ bộ phận phản xạ tới, sau khi qua bộ phận này sẽ được khuếch tán ra gĩc lớn hơn. Qua các thấu kính và các lăng kính của bộ phận này, chùm tia sáng được phân bố trong mặt phẳng với gĩc nghiêng (18 ÷ 20)0
nhờ vậy người ta lái xe nhìn rõ mặt đường hơn.
Đối với chiếu sáng gần đèn pha cĩ hai loại: Loại đối xứng và khơng đối xứng.
- Loại đối xứng khi chiếu sáng gần cĩ chùm tia sáng phân phối đều hai bên trục quang học.
- Loại khơng đối xứng cĩ vệt sáng nằm bên phải đường được chiếu sáng rộng và xa hơn bên trái, nhờ vậy giúp người lái thất rõ phần đường bên phải và giảm được lố mắt cho người đi ngược chiều
Theo đặc điểm phân bố chùm ánh sáng của đèn pha ở chế độ chiếu sáng gần, người ta phân chia ra làm hai hệ thống đèn pha: Hệ thống đèn pha châu Âu và hệ thống đèn pha châu Mĩ.
- Hệ thống đèn pha châu Âu (hình 5.3) khi làm việc ở chế độ chiếu sáng gần, chùm tia sáng cĩ đặc tính khơng đối xứng rõ rệt, giới hạn sáng - tối của phần bên phải chùm tia sáng được nâng lên thêm khoảng 150
.
Để cĩ sự phân bố chùm tia sáng như vậy, người ta bố trí thêm tấm chắn 3 nằm bên dưới dây tĩc chiếu sáng gần.
Nhờ sự phân bố khơng đối xứng của chùm tia sáng ở chế độ chiếu sáng gần, tầm nhìn của người lái xe cĩ thể đạt tới 75m.
Hình 5.2 Chùm tia sáng khi chiếu gần của đèn pha
92
- Hệ thống đèn pha châu Mĩ (hình 5.4), ở chế độ chiếu sáng gần, chùm tia sáng vẫn được phân bố đối xứng do đĩ khả năng quan sát phần đường bên phải của người lái xe kém hơn (khoảng 50m) và do khơng cĩ tấm chắn nên làm lĩa mắt người lái của xe đi ngược chiều lớn hơn so với đèn pha hệ châu Âu.
- Đèn pha con (Đèn kích thước) Đèn pha con dùng để chỉ báo kích thước của xe. Ngồi ra cịn dùng để chỉ báo khi xe rẽ. Trong trường hợp xe chuyển động trên đường phố được chiếu sáng tốt và khi xe đỗ ở nơi chiếu sáng khơng tốt, đèn được bật sáng thay thế cho đèn pha.
Cấu tạo của đèn gồm: Vỏ đèn 4, bộ phận khuếch tán 1, vành giữ kính khuếch tán 2 với vịng đệm kín 3, đui đèn 6 với bĩng đèn 2 dây tĩc 5. Dây tĩc cơng suất bé ( cường độ sáng 6000 cd) dùng để chỉ báo kích thước của xe, cịn dây tĩc cơng suất lớn (cường độ sáng
Hình 5.3. Cấu tạo hệ đèn pha châu âu
a) Chế độ chiếu sáng gần; b) Chế độ chiếu sáng xa 1. Dây tĩc chiếu xa; 2. Dây tĩc chiếu gần; 3. Tấm chắn
Hình 5.4. Cấu tạo hệ đèn pha châu Mĩ
a) Chế độ chiếu sáng gần; a) Chế độ chiếu sáng xa 1. Dây tĩc chiếu xa; 2. Dây tĩc chiếu gần
93 21000 cd) dùng để chỉ báo khi xe rẽ. Dây dẫn bắt vào đèn được che kín bằng nắp đậy 7. Đèn cịn được lắp ở hai mép ngồi phía đầu xe (bên cạnh các đèn pha).
5.2.2 Cấu tạo một số đèn pha hiện nay 5.2.2.1 Đèn pha loại kín
Đây là loại mà bĩng đèn, gương phản chiếu và kính đèn được làm liền.
5.2.2.2 Đèn pha loại nửa kín
Loại này bĩng đèn cĩ thể thay thế độc lập và nĩ cĩ các loại sau.
- Loại thơng thường (hình 5.7). Đây là loại mà bĩng đèn cĩ thể thay thế được cĩ 2 loại bĩng được sử dụng.
Bĩng thường và bĩng halogen.
Hình 5.6. Đèn pha loại kín
Hình 5.7. Đèn pha nửa kín loại thơng thường
1. Bĩng thường; 2. Bĩng halogen.
94 - Hệ thống đèn pha cao áp HID (hình 5.8). Đèn pha cao áp sử dụng ống phĩng điện tử làm nguồn sáng. So với loại bĩng đèn halogen thơng thường, nĩ phát ra ánh sáng trắng sáng hơn 2 đến 3 lần, đồng thời tiêu thụ ít năng lượng. Nĩ sử dụng điện áp cao khoảng 20,000 V để phát ra ánh sáng. Phải thao tác với bĩng đèn cẩn thận khi thay thế, do phần kính cĩ thể rất nĩng và phần điện cực cĩ điện áp cao.
- Đèn pha phản xạ đa hướng (hình 5.9). Nĩ cĩ đặc điểm là kính đèn trong suốt và cĩ gương phản chiếu với hình dạng phức tạp (dạng kết hợp nhiều mặt parobol).
- Đèn pha thấu kính (hình 5.10).
Đèn pha này sử dụng hiệu quả nguồn sáng bằng cách chuyển đổi ánh sáng thành một cụm nhỏ. Nĩ phát ra ánh sáng tốt cho dù cĩ kích thước nhỏ. Nĩ bao gồm một gương phản xạ ơ van và một thấu kính lồi. Thấu kính lồi khúc xạ ánh sáng phản xạ bởi gương phản xạ, nhằm phát ra ánh sáng về phía trước.
Tuy nhiên hiện nay các xe cĩ xu hướng sử dụng bĩng đèn pha Xenon hoặc Bi-Xenon vì một số ưu điểm:
Sáng hơn: Bĩng đèn xenon cĩ hiệu suất phát sáng gấp 3 lần bĩng halogen, một bĩng xenon 35 W cho độ sáng tương đương bĩng halogen 100 W.
Bền hơn: Bĩng xenon bền gấp 4 lần bĩng halogen, do khơng cĩ dây tĩc dễbị đứt nên bĩng x enon ít bị ảnh hưởng bởi rung động. Tuổi thọ bĩng đèn xenon khoảng 2.000 h so với 500h của bĩng halogen.
Trắng hơn: Ánh sáng cĩ màu trắng hơn và gần với ánh sáng ban ngày. Bĩng xenon cĩ nhiệt độ màu là 4.300 độ Kelvin, tương đương ánh sáng ban ngày.
- Cấu tạo
Hình 5.8. Đèn pha cao áp HID
Hình 5.10. Đèn pha thấu kính Hình 5.9. Đèn pha phản xạ đa hướng
1. Đèn phản xạ đa hướng; 2. Đèn pha thường
95 Ống huỳnh quang cĩ chứa khí xenon, thuỷ ngân và các muối kim loại halogen. Khi đặt một điện áp cao giữa các cực làm bắn các electron và các nguyên tử kim loại va đập vào nhau làm phĩng điện, giải phĩng năng lượng tạo ra ánh sáng làm sáng đèn.
- Nguyên lý hoạt động
Hệ thống tạo ra xung điện áp cao (khoảng 20.000V) giữa các điện cực ở hai đầu làm cho khí xenon phát sáng. Tuỳ theo sự tăng nhiệt độ trong ống đèn huỳnh quang, thuỷ ngân bay hơi và hồ quanh phĩng điện. Khi nhiệt độ trong ống đèn huỳnh quang tiếp tục tăng lên, thì các muối kim loại halogen trong huỳnh quang thuỷ ngân bắt đầu bốc hơi và tách ra và