4.3.1 Bộ chia điện 4.3.1.1 Cấu tạo
4.3.1.2 Hoạt động của các bộ phận a. Tiếp điểm
Hình 4.10. Bộ chia điện loại đánh lửa thơng thường
59 Tiếp điểm được đĩng mở nhờ vấu cam lắp trên trục điều khiển. Trục điều khiển được dẫn động bởi trục cam với tốc độ bằng 1/2 tốc độ động cơ. Cam cĩ vấu xác định theo số xi lanh. Vì cam quay, mỗi vấu cam tác động lên cần cam làm mở tiếp điểm, cam tiếp tục quay, nên cần cam quay trở lại nhờ lị xo cần cam để đĩng tiếp điểm. Vì cam quay trọn một vịng, nên dịng điện chạy trong mạch sơ cấp của biến áp đánh lửa bị ngắt, số lần ngắt bằng với số xy lanh động cơ để sinh ra điện áp cao trong cuộn thứ cấp của biến áp đánh lửa.
Bề mặt tiếp xúc của tiếp điểm bị đốt cháy bởi những tia lửa điện cao áp sản sinh ra bởi suất điện động tự cảm của cuộn sơ cấp, và ơ xy hố tăng. Do vậy, tiếp điểm phải được kiểm tra định kỳ và thay thế nếu oxy hố vượt quá mức cho phép hoặc các vấn đề liên quan khác. Tiếp điểm là cần thiết để đạt được tính năng động cơ tốt, vì vậy chúng phải được kiểm tra, lưu ý tới các điểm sau :
- Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm. - Khe hở khối cao su.
- Gĩc đĩng tiếp điểm.
b. Tụ điện
Thơng thường tụ điện được lắp bên ngồi vỏ bộ chia điện và mắc song song với tiếp điểm. Điện áp tự cảm trong cuộn thứ cấp tăng khi dịng sơ cấp cắt nhanh hơn. Việc ngắt dịng điện sơ cấp một cách đột ngột này sẽ gây nên điện áp cao khoảng 400 V trong cuộn sơ cấp vì tự cảm. Do đĩ, tại thời điểm tiếp điểm mở, dịng điện tạo ra tia lửa điện phĩng qua khe hở giữa các tiếp điểm, và việc ngắt dịng điện sơ cấp khơng xảy ra tức thời.
Để giảm thiểu hồ quang tại tiếp điểm, suất điện động tự cảm trong cuộn dây sơ cấp xảy ra khi mở tiếp điểm được tạm thời “cất” vào tụ điện để cho phép ngắt dịng sơ cấp nhanh hơn
Đồ thị (hình 4.12b) cho thấy dịng điện sơ cấp thay đổi sau khi tiếp điểm mở, khi cĩ tụ điện, thời gian T1 ngắn hơn thời gian T2, và hồ quang tại tiếp điểm ít xảy ra.
c. Bộ điều khiển đánh lửa sớm ly tâm
a) Sơ đồ mắc tụ điện
b) Thay đổi dịng sơ cấp khi cĩ tụ điện.
60 Bộ điều khiển đánh lửa sớm ly tâm điều chỉnh thời điểm đánh lửa dựa vào tốc độ động cơ.
Do thời gian lan truyền ngọn lửa hầu như khơng đổi, khơng phụ thuộc vào tốc độ động cơ (tỷ lệ khí- nhiên liệu khơng đổi), gĩc trục khuỷu tăng lên trong giai đoạn lan truyền ngọn lửa khi tốc độ động cơ tăng. Mặt khác, thời gian truyền lửa tương đối lớn (1 < 2), khi tốc độ động cơ tăng. Vì vậy, đường cong gĩc trục khuỷu tại đĩ áp suất buồng đốt cao nhất tằng từ trái qua phải như hình 4.13. Do đĩ, bộ ly tâm sẽ
làm sớm thời điểm đánh lửa khi tốc độ động cơ tăng lên để cho áp suất lớn nhất của kỳ cháy luơn xảy ra tại vị trí 100
sau điểm chết trên.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ đánh điều khiển đánh lửa sớm ly tâm như trên hình 4.13. Khối lượng ly tâm được lắp vào chốt đỡ trên trục của bộ chia điện. Cam và đĩa cam được vít vào nhau trên đỉnh của trục bộ chia điện sao cho vị trí tương đối của chúng cĩ thể thay đổi theo hướng quay.
Bộ điều khiển đánh lửa sớm quay tương đối so với trục của bộ chia điện, điều đĩ được thực hiện bằng việc sử dụng sự gia tăng lực ly tâm của khối lượng ly tâm quay trục bộ chia điện để làm sớm thời điểm mở của tiếp điểm. Một đầu của lị xo bộ điều khiển được mắc vào chốt đỡ trọng lượng tren trục bộ chia điện và đầu kia mắc vào chốt đỡ trên đĩa cam, những lị xo này giữ cho khĩi lượng ly tâm bị kéo lại khi tốc độ động cơ thấp.
Hình 4.13. Đồ thị quan hệ giữa áp suất và tốc độ
Hình 4.13. Bộ điều chỉnh gĩc đánh lửa sớm kiểu ly tâm
a. Khi động cơ chạy khơng tải; b. Khi tốc độ động cơ cực đại 1. Cam; 2. Quả văng; 3. Tấm đệm; 4. Trục bộ chia điện;
61 Khi trục bộ chia điện quay, khối lượng ly tâm văng ra bên ngồi quanh chốt đỡ lị xo làm cho đĩa cam quay tương đối so với
trục bộ chia điện cho đến khi lực ly tâm cân bằng với lực lị xo cam, do cam gắn liền với đĩa cam nên nĩ sẽ quay một gĩc giống nhau () và cùng hướng. Do đĩ tiếp điểm mở sớm một gĩc 0
trước thời điểm đánh lửa, chốt dẫn hướng dùng để xác định gĩc đánh lửa sớm nhất, khi răng trên đĩa cam tiếp xúc chốt dẫn hướng này thì nĩ khơng quay thêm nữa (và khơng xảy ra mở sớm thêm nữa).
Đặc tính của bộ điều khiển đánh lửa ly tâm: Khi tốc độ động cơ tăng cao đáng kể, thì sự chảy rối của hỗn hợp khí -nhiên liệu trong xy lanh làm cho tốc độ lan truyền lửa tăng lên. Do đĩ, trong khoảng tốc độ động cơ cao, thời điểm đánh lửa sớm phụ thuộc vào tốc độ động cơ là khơng cần thiết. Đặc tính đánh lửa sớm được xác định bởi các đặc tính kỹ thuật động cơ, song đường cong đặc tính luơn uốn cong 2 lần vì tác động của 2 lị xo.
d. Bộ điều khiển đánh lửa sớm kiểu chân khơng
Bộ điều khiển đánh lửa sớm kiểu chân khơng điều chỉnh thời điểm đánh lửa dựa vào sự thay đổi chân khơng trong đường ống nạp dưới sự thay đổi tải của động cơ và theo đĩ làm sớm thời điểm đánh lửa.
Khi tải trọng động cơ nhẹ, thì bướm ga mở nhỏ, độ chân khơng trong đường ống nạp tăng lên. Áp suất thấp trong đường ống nạp làm giảm hiệu quả nạp hỗn hợp khí - nhiên liệu, gây nên hỗn hợp khí - nhiên liệu đi vào xy lanh ít. Điều đĩ làm cho tốc độ truyền lửa thấp sau khi đánh lửa.
Tuy nhiên, khi tải trọng động cơ tăng lên, thì độ chân khơng trong đường ống nạp giảm xuống. Tốc độ động cơ G ĩc đá nh lử a sớ m Tác động của lị xo 1 Tác động của lị xo 1, 2
Hình 4.14. Đồ thị đặc tính bộ điều khiển ly tâm đánh lửa ly tâm
62 Tăng hiệu quả nạp hỗn hợp khí - nhiên liệu. Kết quả làm tăng tốc độ truyền lửa sau khi đánh lửa.
Do đĩ bộ điều chỉnh đánh lửa kiểu chân khơng tăng thời điểm đánh lửa khi tải trọng nhẹ để đảm bảo chắc chắn cho áp suất buồng đốt lớn nhất tại 100 sau điểm chết trên.
Cấu tạo bộ điều chỉnh thời điểm đánh lửa kiểu chân khơng bao gồm màng bơm, lị xo màng bơm, cần nối và tiếp điểm bộ chia điện.
Bộ điều chỉnh thời điểm đánh lửa kiểu chân khơng chia ra buồng chân khơng và buồng khơng khí bởi màng bơm.
Khi độ chân khơng trong đường ống nạp tác dụng lên buồng chân khơng, cần nối được kéo. Do mĩc của cần nối được nối với chốt trên đĩa tiếp điểm, đĩa tiếp điểm quay ngược chiều kim đồng hồ (Hình 4.16)
Do bướm ga đĩng trong khi động cơ chạy khơng tải, lỗ chân khơng ở vị trí phía trên bướm ga cĩ áp suất khí quyển và bộ điều chỉnh thời điểm đánh lửa chân khơng hoạt động. Khi bướm ga mở một chút, độ chân khơng được tạo ra tại chỗ chân khơng, độ chân khơng này tác động lên màng và màng kéo cần nối. Vì đĩa tiếp điểm quay ngược với chiều quay cam, do đĩ thời điểm đánh lửa được làm sớm nhờ gĩc quay đĩa tiếp điểm. Độ chân khơng ở lỗ chân khơng mạnh hơn, màng di chuyển, tức là gĩc quay của đĩa tiếp điểm (gĩc đánh lửa sớm) tăng lên.
Đặc tính của bộ điều chỉnh kiểu chân khơng giống như đặc tính của bộ điều khiển thời điểm đánh lửa sớm ly tâm, được xác định căn cứ vào đặc tính cần thiết của động cơ. Đánh
Hình 4.17. Đặc tính của bộ điều chỉnh chân khơng
Hình 4.16. Nguyên lý làm việc của bộ điều chỉnh thời điểm đánh lửa chân khơng
63 lửa sớm được điều khiển bởi cường độ của lị xo màng bộ điều chỉnh kiểm chân khơng (Hình 4.17).
e. Bộ chọn chỉ số ốc tan
Như đã giải thích trước đây, thời điểm đánh lửa phải được điều chỉnh, cĩ tính đến thời gian đốt cháy hỗn hợp khí - nhiên liệu, để áp suất đốt bên trong động cơ tại thời điểm lớn nhất khi gĩc trục khuỷu là 100 sau điểm chết trên. Tốc độ cháy hỗn hợp khí - nhiên liệu (tốc độ lan truyền ngọn lửa) khác nhau phụ thuộc vào loại xăng (tỷ lệ ốc tan của nĩ).
Vì vậy để sử dụng lực đẩy trong xy lanh hiệu quả nhất, thì thời điểm đánh lửa phải được điều chỉnh theo chỉ số ơc tan của xăng.
Nếu dùng xăng với trị số ốc tan thấp, thì điểm (nhiệt độ) đánh lửa của xăng thấp hơn so với khi dùng xăng bình thường, do vậy thời gian từ khi bu gi đánh lửa và tới khi đốt là ngắn và tốc độ cháy (tốc độ lan truyền ngọn lửa) cao. Do đĩ áp suất đốt cháy lớn nhất xảy ra trước 100
sau điểm chết trên.
Vì lý do đĩ, nĩ khơng chỉ ngăn khơng cho động cơ thực hiện đẩy đủ đặc tính tiềm năng của nĩ, mà áp suất bên trong xy lanh trở
nên quá cao, làm cho động cơ dễ bị gõ vì xẩy ra cháy kích nổ.
Khi dùng xăng cĩ trị số ốc tan cao, điểm đánh lửa cao hơn so với xăng chuẩn ban đầu, cần thời gian khi đánh lửa tới khi đốt cháy phải nhiều hơn và tốc độ cháy sẽ thấp (chậm). Do đĩ, thời gian đạt tới áp suất đốt cháy lớn nhất là quá dài, gây nên tỷ lệ đốt cháy quá 100 sau điểm chết trên.
Do pít tơng trong xy lanh xuống khá xa trong trường hợp này, áp suất đốt sẽ thấp và động cơ khơng cĩ khả năng thực hiện đầy đủ đặc tính tiềm năng của nĩ.
Như chúng ta cĩ thể thấy, khi dùng xăng cĩ trị số ốc tan thấp, thời điểm đánh lửa phải được chỉnh chậm và khi dùng xăng cĩ trị số ốc tan cao thì thời điểm đánh lửa phải được điều chỉnh tăng lên.
Cấu tạo và chức năng của cơ cấu chọn trị số ốc tan như hình 4.21. Khi xoay núm bộ chọn trị số ốc tan để thay đổi vị trí mĩc (e) so với cần màng. Kết quả là vị trí đặt tấm tiếp điểm tương đối so với cam bộ chia điện cũng thay đổi, làm thay đổi đặt tính bộ điều khiển thời điểm đánh lửa kiểu chân khơng như sau :
Hình 4.18. Bộ chọn chỉ số Ốc tan
Hình 4.18. Thay đổi đặc tính điều chỉnh thời điểm đánh lửa kiểu chân khơng bằng cách dùng bộ chọn trị số ốc tan
64 Bộ chọn trị số ốc tan thực hiện việc tinh chỉnh thời điểm đánh lửa bởi sự thay đổi đặc tính bộ điều chỉnh thời điểm đánh lửa kiểu chân khơng theo giá trị ốc tan của xăng.
g. Nắp bộ chia điện
Nắp bộ chia điện được làm bằng phương pháp phun đúc nhựa Êpơxy với tính chịu nhiệt và cách điện cao.
Trong nắp, cơng tắc trung tâm bằng các bon, tiếp xúc chặt với điện cực trung tâm bằng nhơm qua lị xo để đảm bảo phân phối điện áp cao. Điện cực bên bằng nhơm được đặt xung quanh nắp và nhận dịng điện cao áp từ điện cực trung tâm qua rơ tơ.
Khe hở khơng khí khoảng 0,8 mm được tạo ra giữa điện cực bên và điện cực Rơ to để tránh gây trở ngại sự quay của rơto Ơzơn sẽ sinh ra vì sự ion hố trong khi dịng cao áp phĩng qua khe hở khơng khí này, lỗ thơng khí nhỏ phải cĩ trên nắp và vỏ bộ chia điện để thơng hơi.
h. Rơ to
Rơto được chế tạo từ nhựa Êpơxy cũng như nắp bộ chia điện.
Trong bộ chia điện của động cơ ở một số vùng, đầu cực rơ to là 1 chổi than được bọc một màng ngăn điện như ơ xít chì hoặc nhơm để ngăn tiếng ồn đánh lửa và giảm nhiễu ra đi ơ
Đầu điện cực của rơ to phủ lớp chịu lửa cĩ thể bị ơ xy hố bởi sự phịng điện, nhưng thực tế nĩ là kết quả của lớn chịu lửa.
Một loại rơ to cĩ cơ cấu ngăn động cơ chạy quá nhanh. Cơ cấu này chỉ dùng cho một số loại động cơ bắt đầu tăng quá mức cho phép, thì dịng điện cao áp từ đầu rơ to tiếp đất để tránh động cơ quay quá nhanh.
Hình 4.19. Nắp bộ chia điện
Lị xo cơng tắc trung tâm
65 Lị xo hồi vị khối lượng văng và tấm tiếp đất lắp trong rơ to bộ chia điện. Vì rơ to quay, khối lượng văng di chuyển về phía trước tới tấm tiếp đất cho đến khi cân bằng với lực lị xo hồi vị.
Khi tốc độ động cơ quá nhanh, thì khối lượng văng chạm tấm tiếp đất, dịng điện từ cuộn đánh lửa tiếp đất qua nắp tiếp đất. Do vậy, bu gi khơng sinh ra tia lửa điện, điều này gây tắt động cơ nên tránh được động cơ chạy quá nhanh.
4.3.2 Biến áp đánh lửa(Biến áp đánh lửa cĩ điện trở) 4.3.2.1 Cấu tạo
Biến áp đánh lửa 1 điện trở mắc nối tiếp với cuộn dây sơ cấp, so với biến áp khơng cĩ điện trở thì độ sụt áp ở cuộn thứ cấp giảm xuống ở khoảng tốc độ cao. Hầu hết các ơ tơ cĩ lắp hệ thống đánh lửa thơng thường thì cĩ biến áp đánh lửa thuộc loại này. Cĩ hai loại biến áp đánh lửa: Một là kiểu điện trở đặt ngồi (Hình 4.22a), cịn loại kia là kiểu điện trở kết hợp bên trong (Hình 4.22b).
4.3.2.2 Nguyên lý làm việc
1. Cọc cao áp trung tâm (cọc số 4); 2. Lõi thép từ; 3. Nắp nhựa cách điện; 4. Lị xo cọc số 1; 5. Vỏ biến áp; 6. Giá để lắp biến áp;7. Vỏ kim loại cách từ; 8. Cuộn dây sơ cấp (W1); 9. Cuộn dây thứ cấp (W2); 10. Khoang chứa dầu làm mát; 11. Đế sứ cách điện; 12. Lõi thép biến áp; 13. Cọc số 1 biến áp ( đầu cuối sơ cấp); 14. Cọc số 14 biến áp (đầu vào cuộn sơ cấp); 15. Lỗ lắp dây cao áp trung tâm.
Hình 4.21. Cấu tạo biến áp đánh lửa
Hình 4.22. Cấu tạo biến áp đánh lửa cĩ điện trở
a. Điện trở bên ngồi; b. Điện trở bên trong
a a)
66 Chức năng của biến áp đánh lửa cĩ
điện trở là khi dịng điện bắt đầu chạy qua cuộn dây, cĩ 1 dịng điện cảm ứng chạy theo hướng ngược lại do hiện tượng tự cảm (trong thời gian từ khi tiếp điểm đĩng cho đến khi đạt được giá trị dịng điện bão hồ). Do đĩ, khi dịng điện bắt đầu chạy trong cuộn sơ cấp của biến áp, dịng điện sơ cấp sẽ tăng dần, dịng điện tăng càng chậm khi số vịng của cuộn dây càng nhiều (Hình 4.23).
Trong cuộn dây dánh lửa khơng cĩ điện trở, do khoảng thời gian tiếp điểm đĩng là dài hơn khi tốc độ động cơ thấp, nên dịng điện (i2) đủ lớn để điện áp thứ cấp đạt được cao vừa đủ. Tuy nhiên, khi tốc độ động cơ cao, thì thời gian tiếp điểm đĩng ngắn và dịng điện sơ cấp (i1) khơng đủ cao do đĩ dẫn đến điện áp thứ cấp thấp. Trong cuộn dây cĩ điện trở, số vịng trong cuộn dây giảm, làm giảm sự tăng của dịng cảm ứng do hiện tượng tự cảm, do đĩ điện áp sơ cấp tăng nhanh hơn.
Theo cách này, dịng điện sơ cấp đủ cao, thậm chí ở tốc độ cao (i2) và tránh sụt áp ở cuộn thứ cấp (Hình 4.24).
Một ưu điểm khác của cuộn đánh lửa cĩ điện trở là cải thiện khả năng khởi động của động cơ. Khi dịng điện cĩ giá trị lớn chạy qua mơ tơ khởi động trong khi khởi động động cơ, độ sụt áp ắc quy là giảm dịng sơ cấp trong cuộng đánh lửa, do đĩ, điện áp thứ cấp giảm