Hệ thống hỗ trợ khởi động nhằm cải thiện tính năng hoạt động của hệ thống khởi động, nhằm khởi động động cơ dễ dàng khi thời tiết lạnh.
Dùng bu gi sấy nĩng đối với động cơ diesel khi khởi động lạnh về mùa đơng hoặc tự động đổi nối điện cực điện để khi khởi động dùng 24 V trong khi hoạt động bình thường dùng 12 V.
3.3.1 Hoạt động hệ thống sấy dùng rơ le sấy và khởi động động cơ diesel
Để điều khiển thời gian sấy cần thiết của bugi, cĩ thể sử dụng phương pháp đơn giản (phương pháp điều khiển bằng tay) hoặc phương pháp điều khiển dùng mạch định thời gian.
3.3.1.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển
Cơng tắc (khĩa điện) khởi động cĩ hai vị trí: Vị trí sấy bu gi G và vị trí khởi động ST. Để điều khiển quá trình sấy dùng hai rơ le: RTr1 và RTr2.
Khi cơng tắc khởi động chuyển vị trí sấy (G), rơ le RTr1 tác động, tiếp điểm RTr1 đĩng lạ. Dịng điện từ cực dương của ắc quy (+) BRTr1G ĐB (đèn báo sấy) các bu gi sấy mát (vỏ máy), thực hiện quá trình sấy nĩng phần khơng gian trong các xi lanh động cơ, lúc này đèn (ĐB) báo sấy sáng. Thời gian sấy kéo dài khoảng 15s.
Khi người lái xe bật cơng tắc khởi động sang vị trí ST, rơ le RTr1 mất điện, cịn rơ le RTr2 tác động. Qua tiếp điểm RTr2 dịng điện đi qua các bu gi sấy mà khơng đi qua đèn báo sáng nữa. Đồng thời lúc này rơ le khởi động cùng làm việc để cấp dịng điện cho các cuộn dây của rơ le thực hiện quá trình khởi động động cơ ơ tơ. Thời gian sấy khơng quá 20s.
3.3.1.2 Bu gi sấy
44 Bu gi cĩ bộ phận sấy gồm lõi 1 làm bằng vật liệu gốm (sứ) chịu nhiệt, bên ngồi lõi sứ cuốn dây điện trở 2, ống bọc ngồi 3 cĩ phủ một lớp chất cách điện và chịu nhiệt.
Bu gi cĩ bộ phận sấy được lắp vào buồng đốt (trong xi lanh của động cơ ơ tơ) cĩ chức năng sấy nĩng khơng khí trong xi lanh tạo điều kiện thuận lợi cho việc bốc hơi, hịa trộn và bốc cháy của nhiên liệu vào buồng đốt.
3.3.1.3 Biện pháp đổi nối điện áp trong quá trình khởi động
Dịng điện khi khởi động rất lớn, vì vậy tổn thất điện áp trên đường dây nối ắc quy đến máy khởi động, trong ắc quy và trong máy khởi động là đáng kể, nên ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của hệ thống khởi động.
Một trong các biện pháp giảm tổn thất điện áp trên các bộ phận trong hệ thống khởi động là nâng trị số điện áp cấp cho máy khởi động khi khởi động.
Nguyên tắc chung của biện pháp này là: Ở chế độ bình thường, các thiết bị điện trên xe được cung cấp nguồn điện cĩ trị số điện áp bằng 12V(đối với xe mà hệ thống cung cấp điện cĩ điện áp định mức bằng 12V).
Khi khởi động, riêng hệ thống khởi động được cung cấp nguồn điện cĩ trị số điện áp bằng 24V (hoặc cao hơn) trong khi đĩ các phụ tải điện khác vẫn được cấp nguồn cĩ trị số điện áp bằng 12V. Sơ đồ nguyên lý của mạch đổi nối điện áp 12/24V khi khởi động
Hình 3.22. Sơ đồ nguyên lý mạch đổi nối điện áp khi khởi động Hình 3.21. Cấu tạo của bu gi cĩ bộ phận sấy.
45 Nguyên lý làm việc của sơ đồ
Khi chưa bật cơng tắc (khĩa) khởi động K, các cặp tiếp điểm của rơ le khởi động RKĐ3 và RKĐ4 ở trạng thái đĩng, các ắc quy Aq1 và ắc quy Aq2 nối song song. Cịn các cặp tiếp điểm RKĐ1 và RKĐ2 mở, cho nên các cuộn dây hút Wh và cuộn dây giữ Wg của rơ le kéo chưa được cấp điện.
Khi bật cơng tắc (khĩa) khởi động K, rơ le khởi động tác động, các cặp tiếp điểm tiếp RKĐ3 và RKĐ4 mở ra, cịn các cặp tiếp điểm RKĐ1 và RKĐ2 đĩng lại (cặp tiếp điểm RKĐ2 chính là cặp tiếp điểm 5).
Khi cặp tiếp điểm RKĐ1 đĩng các ắc quy Aq1 và ắc quy Aq2 được đấu nối tiếp với nhau. Cịn khi cặp tiếp điểm RKĐ2 đĩng các cuộn dây của rơ le kéo Wh và Wg được cấp điện với điện áp bằng 24V. Khi đĩ rơ le kéo tác động tiếp điểm RK đĩng lại (tiếp điểm RK chính là cặp tiếp điểm 9 – 10), động cơ điện khởi động được cấp nguồn điện áp 24 V, tạo điều kiện thuận lợi cho việc khởi động động cơ ơ tơ. Các phụ tải cịn lại trong hệ thống điện của ơ tơ được nối với cực dương của ắc quy Aq2 cho nên chúng luơn luơn được cấp nguồn điện áp 12V ngay cả khi động cơ điện đang khởi động.
3.3.2 Hoạt động hệ thống sấy dùng bộ điều khiển và khởi động động cơ
Hệ thống sấy này giúp cải thiện khả năng khởi động và giảm bớt khĩi khi khởi động lạnh. Trong hệ thống này nếu cĩ nhiệt độ làm mát nhỏ hơn 100C, cơng tắt nhiệt sẽ ở trạng thái OFF. Tín hiệu này được gửi về bộ điều khiển.
Nếu cơng tắc máy ở vị trí ON đèn báo sẽ sáng, đồng thời điều khiển nối mát cho rơ le sấy hoạt động, cung cấp dịng rất lớn đến các bu gi sấy để sấy nhanh. Điện trở bu gi loại này khá nhỏ. Đèn báo sấy tắt sau 3,5 giây, báo cho tài xế biết động cơ đã sẵn sàng cho việc khởi động. Lúc này, nhiệt độ bugi sấy đạt khoảng 8000
C.
Khi động cơ đã nổ và cơng tắc máy trả về vị trí ON thì bộ điều khiển sẽ ngắt rơ le sấy sau 18 giây.
Sơ đồ mạch
Hình 3.23. Sơ đồ mạch điều khiển
+ Động cơ Rơ le sấy S T Cơng tắc Bugi sấy Cơng tắc nhiệt 1 2 3 4 5 7 Ác quy O N
46
Câu hỏi ơn tập chương 3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Câu 1. Trình bày nhiệm vụ và phân loại hệ thống khởi động.
Câu 2. Nêu cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của máy khởi động kiểu thơng thường. Câu 3. Nêu cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của máy khởi động kiểu hành tinh. Câu 4. Nêu cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của máy khởi động kiểu giảm tốc. Câu 5. Vẽ sơ đồ mạch điện đổi nối điện áp 12 V lên 24 V khi khởi động.
47
Chương 4
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 4.1 Những vẫn đề chung
4.1.1 Cơng dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống đánh lửa. 4.1.1.1 Cơng dụng
Hệ thống đánh lửa cĩ nhiệm vụ biến điệp áp thấp (12V) thành điện áp cao (10000 ÷ 40000V) để tạo ra tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp khí cháy trong xy lanh của động cơ xăng vào đúng thời điểm.
4.1.1.2 Yêu cầu
Để động cơ hoạt động hiệu quả cần 3 yếu tố cơ bản sau: - Áp suất nén cao.
- Thời điểm đánh lửa đúng và tia lửa mạnh. - Hỗn hợp khí - nhiên liệu tốt.
Chức năng cơ bản của hệ thống đánh lửa (HTĐL) là phát ra tia lửa để đốt cháy hỗn hợp khí cháy trong xy lanh, do đĩ phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Tia lửa mạnh: Khi hỗn hợp khí cháy bị nén trong xy lanh, nĩ sẽ gây khĩ khăn cho việc phĩng tia lửa điện (điều này là do khơng khí cĩ điện trở và điện trở này tăng khi khơng khí bị nén). Vì vậy, điện áp được cung cấp cho bu gi phải đủ lớn để đảm bảo phát ra tia lửa mạnh giữa các cực của bu gi.
- Thời điểm đánh lửa đúng: Để đạt được sự cháy hỗn hợp khí cháy cĩ hiệu quả nhất, phải cĩ một số phương pháp là thay đổi thời điểm đánh lửa phù hợp với vịng quay của động cơ và tải trọng (tức là thay đổi gĩc của trục khuỷu tại mỗi thời điểm bu gi đánh lửa).
- Độ bền thích hợp: Nếu hệ thống đánh lửa hỏng, thì động cơ ngừng hoạt động vì vậy hệ thống đánh lửa phải cĩ đủ độ tin cậy để chịu đựng sự rung động và nhiệt mà động cơ sinh ra, cũng như điện áp cao trong bản thân hệ thống đánh lửa.
4.1.1.3 Phân loại hệ thống đánh lửa
Hệ thống đánh lửa cĩ rất nhiều loại khác nhau, nhưng người ta cĩ thể chia làm 4 loại chính sau:
- Hệ thống đánh lửa ma nhê tơ.
- Hệ thống đánh lửa thường (hệ thống đánh lửa cĩ tiếp điểm). - Hệ thống đánh lửa bán dẫn.
+ Hệ thống đánh lửa cĩ tiếp bán dẫn cĩ tiếp điểm. + Hệ thống đánh lửa bán đẫn khơng tiếp điểm. + Hệ thống đánh lửa điện dung.
- Hệ thống đánh lửa theo chương trình.
4.1.2 Lý thuyết về đánh lửa cao áp của động cơ ơ tơ
48 - Giai đoạn mồi lửa cho hỗn hợp cơng tác khi xuất hiện tia lửa điện giữa các điện cực của bu gi .
- Giai đoạn hình thành và lan truyền màng lửa đốt cháy hỗn hợp cơng tác trong phần lớn khơng gian của buồng đốt (đây là giai đoạn chính của quá trình đánh lửa)
- Giai đoạn kết thúc, khi màng lửa lan truyền đến vùng xa nhất, sát với thành của buồng đốt.
Trong các giai đoạn trên, giai đoạn mồi lửa chịu ảnh hưởng rất nhiều của các yếu tố sau: Thành phần hỗn hợp cơng tác, nhiệt độ, áp suất và tốc độ chuyển động (mức độ hịa trộn) của hỗn hợp cơng tác trong xi lanh.
Như vậy, quá trình cháy của hỗn hợp cơng tác khơng xảy ra tức thời mà cần khoảng thời gian nhất định. Để phát huy được hiệu quả cao nhất khi hỗn hợp cơng tác được đốt cháy, giãn nở sinh cơng của động cơ ơ tơ, tia lửa điện giữa các cực của bugi cần phải xuất hiện trước khi pít tơng chuyển động tới điểm chết trên (ĐCT) của cuối chu trình nén, để sao cho hỗn hợp cơng tác sẽ được bén lửa, bốc cháy và giãn nở trong vùng cĩ thể tích nhỏ nhất (thể tích của buồng đốt).
Các giai đoạn của quá trình đốt cháy hỗn hợp cơng tác trong xi lanh - Thời điểm bật tia lửa cao áp châm lửa đốt cháy hỗn hợp cơng tác
Quá trình đốt cháy hỗn hộp cơng tác trong xi lanh của đơng cơ ơ tơ khơng xảy ra tức thời, mà phải trải qua một khoảng thời gian nhất định.
Cơng suất, tuổi thọ của động cơ ơ tơ phụ thuộc rất nhiều vào việc chọn thời điểm bật tia lửa cao áp đốt cháy hỗn hợp cơng tác trong xi lanh của động cơ.
- Gĩc đánh lửa sớm:Gĩc quay của trục khuỷu động cơ ơ tơ tính từ khi xuất hiện tia lửa ở hai điện cực của bugi cho tới khi pít tơng đạt tới điểm chết trên (ĐCT) của cuối chu kỳ nén gọi là gĩc đánh lửa sớm, kí hiệu là . Gĩc đánh lửa sớm phụ thuộc vào chế độ làm việc, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.1. Các giai đoạn của quá trình đốt cháy hỗn hợp cơng tác
1. Thời điểm đánh lửa; 2. Hỗn hợp cơng tác bén lửa; 3. Hỗn hợp cơng tác cháy giãn nở cĩ áp suất lớn nhất; 4. Kết thúc quá trình cháy.
49 tốc độ quay trục khuỷu của động cơ ơ tơ, trạng thái nhiệt của động cơ và thành phần hỗn hợp cơng tác được nạp vào xi lanh....
Sự thay đổi của áp suất trong xi lanh phụ thuộc vào gĩc đánh lửa sớm.
- Khi thời điểm đánh lửa xảy ra sớm ( gĩc đánh lửa sớm lớn, đường 1) sẽ xảy ra hiện tượng áp suất trong xi lanh của động cơ tăng một cách đột biến, sẽ làm cản trở sự chuyển động của pít tơng. Điều đĩ sẽ làm giảm cơng suất, chỉ tiêu kinh tế và tuổi thọ của động cơ, đặc biệt trong chế độ khơng tải động cơ làm việc khơng ổn định.
- Khi thời điểm đánh lửa xảy ra muộn (gĩc đánh lửa nhỏ, đường 3) quá trình đốt cháy hỗn hợp cơng tác xảy ra khi pít tơng rời khỏi điểm chết trên (ĐCT) áp suất trong buồng đốt khơng đạt được trị số yêu cầu sẽ dẫn đến cơng suất động cơ, chỉ tiêu kinh tế của động cơ giảm đáng kể.
Quá trình đốt cháy hỗn hợp cơng tác trong xi lanh cúa động cơ xảy ra tối ưu nhất khi mà gĩc đánh lửa sớm tương ứng với đường cong 2.
Từ những biện luận trên, ta rút ra kết luận: Gĩc đánh lửa sớm cần phải điều chỉnh tự động cĩ tính đến tốc độ và chế độ phụ tải của động cơ.
Khi tốc độ quay trục khuỷu của động cơ ơ tơ tăng với phụ tải khơng đổi, cần phải tăng gĩc đánh lửa sớm dùng bộ điều chỉnh gĩc đánh lửa sớm kiểu ly tâm, cịn khi phụ tải tăng với tốc độ quay trục khuỷu của động cơ ơ tơ khơng đổi, cần phải giảm gĩc đánh lửa sớm bằng bộ điều chỉnh gĩc đánh lửa sớm kiểu chân khơng.
4.2 Hệ thống đánh lửa thường (Đánh lửa má vít)
4.2.1 Sơ đồ và nguyên lí làm việc 4.2.1.1 Sơ đồ
Trong hệ thống đánh lửa cĩ hai mạch điện: Mạch thấp áp và mạch cao áp. Mạch thấp áp được nguồn ắc quy hoặc một máy phát điện một chiều cung cấp.
Hình 4.2. Sự thay đổi của áp suất trong xy lanh phụ thuộc vào thời điểm đánh lửa.
50 - Mạch thấp áp gồm: Ắc quy 2, khố điện 1, cuộn dây sơ cấp W1 (10) của bơ bin 3, điện trở phụ 12, bộ ngắt điện 8 và mát.
- Mạch cao áp gồm: Cuộn dây thứ cấp W2 (11) của bơ bin 3, bộ chia điện 6, các dây cao áp, bu gi 4 và mát.
Dịng cao áp được sản sinh trên cơ sở nguyên tắc của dịng điện cảm ứng khi đĩng khố điện 1 và bộ tiếp điểm cơ khí 8 đĩng mạch, dịng điện đi từ cực dương (+) của ắc quy 2 hoặc máy phát điện vào cuộn sơ cấp 10 (W1) tạo ra từ trường xung quanh cuộn sơ cấp.
4.2.1.2 Nguyên lý làm việc
- Khi tiếp điểm trong bộ chia điện đĩng: Dịng điện từ ắc quy chạy qua cực dương của cuộn sơ cấp của biến áp đánh lửa (BAĐL), cực âm của cuộn sơ cấp, tiếp điểm và tới mát. Vì vậy, các đường sức sinh ra xung quanh cuộn dây.
Hình 4.3. Sơ đồ hệ thống đánh lửa thường
a. Sơ đồ cấu tạo; b. Sơ đồ nguyên lý
1. Cơng tắc đánh lửa; 2. Bình ắc quy; 3. Biến áp đánh lửa; 4. Bu gi; 5. Đầu dẫn điện cao áp đến bu gi; 6. Đầu chia điện; 7. Cam đĩng mở tiếp điểm; 8. Tiếp điểm bằng bạch kim; 9. Tụ điện; 10. Cuộn dây sơ cấp của biến áp đánh lửa; 11. Cuộn dây thứ cấp của biến áp đánh lửa; Rp. Điện trở phụ (lắp trong rơle kéo của HTKĐ); Rrị. Điện trở rị của bu gi.
51 - Khi tiếp điểm trong bộ chia điện mở:
Trục khuỷu quay trục cam, vấu cam của bộ chia điện mở tiếp điểm, dịng điện chạy qua cuộn dây sơ cấp bị ngắt đột ngột. Do đĩ, từ thơng trong cuộn sơ cấp bắt đầu giảm, vì hiện tượng tự cảm của cuộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp, suất điện động sinh ra trong mỗi cuộn, ngăn cản sự giảm của từ thơng. Suất điện động tự cảm tăng khoảng 400V, trong khi đĩ suất điện động cảm ứng tương hỗ tăng lên khoảng 40 KV, gây nên phĩng tia lửa điện tại bu gi.
Sự biến thiên của từ thơng tăng khi thời gian ngắt dịng điện ngắn hơn, kết quả sinh ra điện áp rất cao trên một đơn vị thời gian.
- Khi tiếp điểm đĩng trở lạị, dịng điện bắt dầu chạy qua cuộn sơ cấp và từ thơng của cuộn sơ cấp bắt đầu tăng. Vì hiện tượng tự cảm trong cuộn sơ cấp, sinh ra suất điện động ngược chiều, tránh sự tăng đột ngột của dịng điện trong cuộn sơ cấp. Kết quả là, dịng điện khơng tăng đột ngột và sinh ra suất điện động cảm ứng tương hỗ khơng đáng kể trong cuộn thứ cấp.
Hình 4.4. Khi tiếp điểm đĩng
a )
b )
Hình 4.5. Khi tiếp điểm mở
a ) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b )
52
4.2.2 Quy luật biến đổi dịng sơ cấp khi tiếp điểm đĩng mở
Quá trình đánh lửa được chia ra làm 3 giai đoạn - Giai đoạn tăng dịng I1
Khi đĩng cơng tắc đánh lửa 1 và tiếp điểm 8 của bộ chia điện đang ở trạng thái đĩng, trong cuộn sơ cấp của biến áp đánh lửa của dịng I1 chạy qua theo mạch: Từ cực (+) của ắc quy hoặc máy phát cơng tắc đánh lửa 1 cuộn dây sơ cấp của biến áp đánh lửa 10 tiếp điểm của HTĐL 8 mát (vỏ máy) cực âm (-) của ắc quy hoặc của máy phát. Do