CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
2.5 Hệ thống đánh lửa vít
2.5.3 Các bộ phận chính trong hệ thống đánh lửa
a. Biến áp đánh lửa (bôbin). * Công dụng:
Biến điện áp một chiều 6V, 12V thành điện áp 12 25(KV). * Cấu tạo:
Bơ bin thường được làm kín, khơng tháo lắp chi tiết bên trong để sửa chữa. Lõi bô bin được làm bằng lá thép kỹ thuật điện, có chiều dày 0,35 (mm) được sơn cách điện với nhau. Trên lõi thép được cuốn hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Cuộn dây sơ cấp được cuốn khoảng 250 400 (vòng), tiết diện dây khoảng 0,70,8 (mm) và được
23
Còn cuộn thứ cấp được cuốn bên trong, số vòng dây 19000 26000(vòng), tiết
diện 0,07 0,1(mm). Trong một số bô bin cả lõi và các cuộn dây đều được ngâm trong dầu biến thế, mục đích để làm mát nhanh cho bơ bin và cách điện tốt.
Hình 2.12: Cấu tạo của bô bin
1. Cọc cao áp 9. Cuộn dây thứ cấp
2. Các lá thép kỹ thuật 10. Khoang chứa dầu làm mát 3. Nắp cách điện 11. Đế cách điện
4. Lò xo tiếp dẫn 12. Lõi
5. Thân của biến áp 13. Cọc nối ra tiếp điểm (cọc âm) 6. Giá đỡ 14. Cọc dương (BK+) nối từ khoá điện 7. Mạch từ trường ngoài 15. Cọc cao áp trung tâm (cọc 4) 8. Cuộn sơ cấp
* Nguyên lý hoạt động :
Khi khố điện đóng và cặp tiếp điểm của bộ chia điện đóng (mạch sơ cấp khép kín). Dịng điện chạy trong cuộn sơ cấp, lõi thép trở thành nam châm điện , sinh ra từ trường ở cuộn dây sơ cấp và từ trường này móc vịng qua cuộn thứ cấp. Nếu dòng sơ
24
cấp bị ngắt đột ngột và từ trường do nó sinh ra cũng bị mất đột ngột . Từ một trị số nhất định từ trường này giảm nhanh về khơng là q trình biến đổi từ trường. Nên theo định luật cảm ứng điện từ ở cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện một sức điện động có trị số cao tỷ lệ với số vòng dây tương ứng khoảng 1825 (KV). Đồng thời cũng làm xuất hiện sức điện động tự cảm ở cuộn sơ cấp có trị số khoảng 180 200(V)
b. Bộ chia điện (delco) * Cơng dụng:
Đóng cắt dịng điện sơ cấp để tạo xung cao áp, đồng thời phân phối điện áp cao tới các bugi theo thiết bị đánh lửa của động cơ theo đúng thời điểm quy định
* Cấu tạo :
Bộ chia điện (delco) gồm 3 bộ phận chính : Bộ phận tạo xung , bộ phận chia điện cao áp và bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm
Hình 2.13 Cấu tạo bộ phận chia điện
Bộ phận tạo xung gồm cam và cặp tiếp điểm, cam chia điện được chế tạo riêng lắp chặt với trục của bộ chia điện số vấu cam đúng bằng số xi lanh của động cơ. Bộ chia điện được dẫn động từ trục cam thông qua ăn khớp bánh răng của trục cam và trục bộ chia điện. Cặp tiếp điểm được bố trí cố định trên một đĩa trong bộ chia điện làm nhiệm vụ đóng và ngắt dịng sơ cấp. Các tiếp điểm hoạt động nhờ cam khi cam quay theo chiều làm việc cho đến khi phần vấu cam tác động vào tiếp điểm động và
1. Cam bộ cắt điện. 2. Tụ điện. 3. Lò xo lá. 4. Cần bộ cắt điện. 5. Trục tiếp điểm cố định. 6. Vỏ. 7. Cần giữ. 8. Trục bộ chia điện. 9. Bộ điều chỉnh li tâm. 10. Đĩa cố định. 11. Đĩa di động.
12. Bộ điều chỉnh đánh lửa kiểu chân không.
25
làm tiếp điểm mở ra. Tiếp điểm mở hoàn toàn khi đỉnh của vấu cam tác động vào vấu tỳ của cần tiếp điểm động. Qúa trình lặp đi lặp lại cho các vấu cam tiếp theo.
Hình 2.14: Cam chia điện tác động vào cặp tiếp điểm
Bộ phận chia điện cao áp gồm có : - Con quay chia điện
- Nắp bộ chia điện
- Than tiếp điện và lò xo đàn hồi
Con quay chia điện được lắp cách điện với trục và cố định trên trục. Thỏi than tiếp điện được lắp cùng lò xo để đảm bảo tiếp xúc tốt giữa rôto (con quay) với dây cao áp trung tâm . Nắp bộ chia điện được làm bằng vật liệu cách điện cao, trên nắp bố trí các cặp đấu dây cao áp, số cọc bằng số xi lanh của động cơ. Một vấn đề được đặt ra là: số vấu cam cố định, cặp tiếp điểm đóng mở phụ thuộc vào tốc độ của bộ chia điện, hay nói cách khác khi số vịng quay của động cơ tăng, thời gian đóng mở tiếp điểm giảm đi, thời gian thực hiện một chu trình đóng mở cũng rất ngắn, kéo theo thời gian để thực hiện một quá trình cũng được rút ngắn vì vậy địi hỏi thời gian đánh lửa của bugi cũng phải sớm lên so với số vịng quay. Điều đó có nghĩa là tiếp điểm phải được mở sớm hơn .
Có hai cách để làm tiếp điểm mở sớm là:
+ Bố trí xoay cả cặp tiếp điểm ngược chiều trục cam .
+ Xoay cam bộ chia điện đi một góc cùng chiều với chiều quay của bộ chia điện.
1. Vấu cam
2. Chốt.
3. Cần tiếp điểm động.
26
Khi động cơ chạy ở chế độ cầm chừng, sự đánh lửa xảy ra ngay trước khi piston lên đến ĐCT ở cuối kỳ nén. Ở các tốc độ cao hơn, sự đánh lửa phải xảy ra sớm hơn, nếu không piston sẽ vượt qua ĐCT và đi xuống ở kỳ cháy trước khi áp suất cháy đạt đến giá trị cực đại. Piston đi xuống trước sự tăng áp suất sẽ dẫn đến kỳ cháy khơng chuẩn (làm sai lệch q trình cháy). Dẫn đến áp lực sinh ra tác dụng vào đỉnh piston khơng đúng thời điểm, do đó gây lãng phí nhiều năng lượng trong q trình sinh cơng. Nhiều bộ chia điện (bộ phân phối) sử dụng hai bộ điều chỉnh đánh lửa sớm: bằng chân không và bằng li tâm .Cơ cấu đánh lửa sớm bằng chân không điều chỉnh góc đánh lửa sớm dựa vào tải của động cơ. Cơ cấu đánh lửa sớm bằng li tâm điều chỉnh góc đánh lửa sớm nhờ lực quán tính của quả văng li tâm làm xoay trục bộ chia điện đi một góc khi số vịng quay của động cơ tăng.
+ Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm kiểu chân không: + Loại hộp màng đơn . + Loại hộp màng kép .
- Hộp màng đơn
Nhờ có màng cao su chia hộp thành hai màng riêng biệt : Buồng thơng với khí trời .
+ Buồng nối thơng với phía sau bướm ga hoặc phía trước bướm ga hoặc là một buồng nối với phía trước, một buồng nối phía sau lị xo hồi vị ln có xu hướng đẩy màng về vị trí cân bằng. Cần kéo (3) một đầu được cố định với mâm di động nhờ đầu kia nối với màng.
Hình 2.15: Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm kiểu chân không với hộp màng đơn (a) và hộp màng kép (b)
27
1. Mâm di động ; 2. Cần kéo ; 3. Màng cao su ; 4. Lò xo hồi vị của màng đơn; 5. Vỏ hộp chân không ; 6. Đầu ống chân khơng nối phía sau bướm ga ; 7. Lò xo hồi vị màng nối phía trước bướm ga; 8. Cữ chặn ; 9. Đầu ống chân khơng nối phía trước bướm ga.
Hình 2.16 : Nguyên lý làm việc của bộ
điều chỉnh đánh lửa sớm bằng chân không
- Nguyên lý hoạt động:
Khi động cơ chưa làm việc, áp suất ở hai buồng như nhau, lò xo đẩy màng và cần đẩy vào giữ cho mâm trên ở một vị trí cố định ứng với góc đánh lửa sớm ban đầu. Khi động cơ bắt đầu làm việc bướm ga cịn đóng kín hoặc hé mở nhỏ. Độ chân khơng ở phía sau bướm ga lớn thắng được sức căng lò xo hút màng đi ra, kéo theo cần và mâm trên quay ngược chiều với chiều quay của trục bộ chia điện, làm góc đánh lửa sớm tăng lên.
Khi bướm ga mở lớn dần, độ chân khơng phía sau bướm ga giảm dần, áp suất ở hai buồng không cịn chênh lệch nhiều, khơng thắng được sức căng của lò xo, lò xo căng ra đẩy màng và cần đi vào làm cho mâm chia điện quay cùng chiều với chiều quay của trục bộ chia điện làm giảm góc đánh lửa sớm.
+Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm kiểu ly tâm
Hình 2.17: Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm kiểu li tâm 1. Bộ chia điện. 1. Bộ chia điện.
2. Mâm chia điện. 3. Màng.
4. Khoang thơng với phía dưới bướm ga. 5. Khoang thơng với phía trước bướm ga. 6. Vỏ.
7. Bướm ga.
8. Họng khuếch tán.
1. Vòng hãm 2. Vòng đệm.
3. Trục cam bộ cắt điện. 4. Thanh vai với lỗ dọc. 5. Bạc của cam. 6. Lò xo.
7. Quả văng. 8. Chốt. 9. Trục. 10. Tấm đỡ. 11. Trục dẫn động.
28 * Cấu tạo:
Bộ điều chỉnh ly tâm gồm đĩa cố định với trục cam. Trên đĩa bố trí hai chốt để lắp hai quả văng (đối trọng). Hai quả văng có thể quay quanh hai chốt và được giữ chặt bởi hai lị xo có độ cứng khác nhau, mục đích trong q trình làm việc dễ dàng hơn, tăng phạm vi điều chỉnh.
* Nguyên lý:
Khi trục bộ chia điện quay nhanh (tốc độ động cơ lớn) lực ly tâm lớn làm các quả văng văng ra xa, thắng được sức căng của lò xo, quả văng bung ra làm quay trục bộ chia điện theo chiều quay của nó và tiếp điểm mở sớm, góc đánh lửa sớm tăng lên.
Khi tốc độ trục khuỷu giảm (tốc độ trục chia điện giảm), lực ly tâm của quả văng giảm, lò xo kéo qủa văng đi vào làm trục bộ chia điện quay chậm lại kéo theo vấu cam chậm mở tiếp điểm, góc đánh lửa sớm giảm.
Kết hợp hai phương pháp điều chỉnh cho ta góc đánh lửa sớm tổng hợp, đồ thị biểu diễn góc đánh lửa sớm theo tải trọng của động cơ. Góc đóng của tiếp điểm là góc giữa hai lần đánh lửa kế tiếp nhau (). Góc mở () là góc được tính từ lúc tiếp điểm bắt đầu mở đến khi nó bắt đầu đóng. Tổng hai góc trên gọi là góc đánh lửa ( φ = + )
Hình 2.18: Khe hở má vít và góc đóng c. Bugi. c. Bugi.
- Công dụng:
Là nơi tạo tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp. - Điều kiện làm việc:
Bugi làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt:
: Góc đóng : Góc mở : Khe hở má vít
29
Chịu tải trọng cơ khí, sự rung sóc của động cơ, áp suất nén và cháy của hỗn hợp nhiên liệu khá cao 50 60 (KG/cm2).
Chịu tải trọng nhiệt doquá trình cháy, do tia lửa điện hồ quang (1800
20000C). Trong khi đó ở q trình nạp chỉ là 50 800C, nói cách khác tải trọng nhiệt thay đổi.
Ngồi ra bugi cịn làm việc với điện áp cao, phần chấu của bugi tiếp xúc trực tiếp với khí thải, chịu ăn mịn hố học.
- Phân loại:
Dựa theo nhiệt độ làm việc của bugi mà chia thành hai loại như sau:
Bugi nóng: Có chân sứ cách điện dài, đường truyền nhiệt dài nên khả năng thoát nhiệt kém. Thường dùng cho những động cơ có tỷ số nén thấp, ứng suất nhiệt thấp.
Bugi lạnh: Có chân sứ cách điện ngắn, đường truyền nhiệt ngắn nên có khả năng thốt nhiệt nhanh. Thường dùng cho những động cơ có tỷ số nén cao, ứng ssuất nhiệt cao.
- Cấu tạo:
Bugi gồm ba phần: - Điện cực trung tâm (cực dương). - Thân.
- Điện cực âm (cực mát).
Đối với loại bugi liền là loại không thể tháo rời. Phần sứ cách điện AL2O3 bao kín điện cực dương dọc chiều dài , một đầu điện cực dưới đầu kia nối với cao áp bugi.
Phần thân được làm bằng kim loại, trên thân gia công đai ốc để tháo lắp, ngoài ra cịn chế tạo mặt cơn để làm kín bugi với nắp máy. Đồng thời cịn được gia cơng ren để bắt vào nắp máy, một số bugi phần ren được bôi lớp hợp chất chống bị kẹt tạo điều kiện tháo lắp dễ dàng với nắp máy bằng nhôm.
Điện cực của bugi được làm bằng hợp kim Nikel và Crom để chống ăn mịn. Các bugi kiểu này đánh lửa sai ít hơn và có khoảng nhiệt lớn hơn các bugi khác. Một
30
số bugi cực dương có dây mỏng Platin, một số được làm bằng lõi đồng. Thông thường các bugi có bộ triệt hoặc điện trở bao quanh cực dương để giảm tĩnh điện hoặc chống nhiễu sóng radio do hệ thống đánh lửa gây ra. Cực mát được gắn với phần thân và được uốn cong vào phía trong để tạo khe hở thích hợp, có thể điều chỉnh được, khe hở tiêu chuẩn 0,6 0,8 (mm)
Hình 2.19 : bugi đỉnh đồng (a), bugi đỉnh Platinmum (b) Hình 2.20: cấu tạo bugi
Nếu khe hở của bugi lớn, tia lửa sinh ra sẽ dài và nếu tiếp xúc tốt sẽ có khả năng đánh lửa tốt nhưng điện áp phải lớn. Do vậy khó đáp ứng được với hệ thống đánh
1. Matít bằng thuỷ tinh dẫn điện.
2. Sứ cách điện. 3. Lõi đồng.
4. Điện cực trung tâm. 5. Đỉnh Platinmum 6. Điện cực âm.
1. Đầu cực.
2. Điện cực trung tâm. 3. Các gân vỏ. 4. Sứ cách điện. 5. Điện trở. 6. Đai ốc. 7. Vỏ. 8. Gờ tựa. 9. Điện cực dương. 10. Điện cực âm.
31
lửa thường. Ngược lại khe hở bugi nhỏ, tia tạo muội than dễ nối cầu và bị di điện. Trong q trình làm việc chấu bugi phải có nhiệt độ ổn định, khơng q nóng hoặc q lạnh, tiêu chuẩn từ 500 900(0C). Nếu nhiệt độ quá lớn sẽ gây hiện tượng cháy sớm và các cực bugi dễ bị cháy và nhanh mòn. Nếu quá nhỏ điện cực sẽ bị dầu bôi trơn bám vào tạo muội than gây ra hiện tượng kích nổ. Khoảng nhiệt được xác định sơ bộ bằng chiều dài của lớp cách điện phía dưới. Lớp sứ cách điện dài, khoảng nhiệt lớn, bugi nóng ngựơc lại ta có bugi lạnh.
d. Tụ điện.
- Công dụng :
Dập tắt tia lửa điện ở cặp tiếp điểm, làm tăng điện áp đánh lửa và bảo vệ cho cặp tiếp điểm khỏi bị cháy.
- Cấu tạo:
Hình 2.21 Tụ điện
a) Loại thông thường b) Loại kích thước bé 1. Cuộn. 7. Giấy cuốn hình trụ. 12. Ống. 2,4. Giấy cách điện. 8. Dây dẫn.
3. Lớp bọc. 9. ốc đậy. 5. Lớp bọc. 10. Đệm.
6. Vỏ. 11. Đầu nối với nắp chắn
Tụ điện gồm hai bản cực bằng kim loại được cuốn tròn, cách điện với nhau nhờ lớp giấy cách điện. Cực (+) của tụ nối với tiếp điểm động, cực âm được nối với mát (nối tiếp với vỏ). Trị số điện dung của tụ là 0,15 0,25 (F), tụ điện nạp và phóng
32
điện rất nhanh 500 2500 (lần/giây). Khi có tụ điện dịng điện ngắt, mạch giảm nhanh nên sức điện động cảm ứng sẽ rất lớn.
- Nguyên lý hoạt động
Khi tiếp điểm mở dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột. Theo định luật cảm ứng thì trong cuộn sơ cấp sinh ra một sức điện động tự cảm có chiều chống lại sự biến thiên của dòng sơ cấp, sức điện động này có năng lượng khá lớn 180 200(V), sẽ phóng
qua hai cực của má vít, do tụ điện mắc song song với hai má vít nên lúc này tụ điện tích điện (nạp điện).
Khi tiếp điểm đóng dịng sơ cấp biến thiên đến giá trị xác định, từ thông biến thiên làm xuất hiện trong cuộn sơ cấp một sức điện động tự cảm có chiều chống lại dịng sinh ra nó, gây ra sự cản trở dịng sơ cấp và làm nóng bơ bin, lúc này tụ điện phóng điện triệt tiêu dịng điện tự cảm trên.
e. Điện trở sơ cấp ( Điện trở phụ).
Dòng điện quá cao trong mạch sơ cấp sẽ tạo ra hồ quang và làm cháy các tiếp điểm. Dịng điện này cũng có thể làm cuộn dây của bơ bin nóng lên, có thể quá nhiệt gây ảnh hưởng đến điện áp đánh lửa và làm hư hỏng bô bin. Để ngăn dòng sơ cấp quá cao, người ta lắp nối tiếp một điện trở phụ vào trước cuộn sơ cấp và sau khoá điện. Khi khởi động động cơ, dòng khởi động lớn do đó sụt áp lớn, vì vậy để đảm bảo trị số dòng sơ cấp đủ lớn để tạo xung cao áp đánh lửa, người ta nối tắt điện trở phụ. Toàn bộ điện áp sẽ cung cấp cho khởi động và mạch sơ cấp, như vậy vừa đảm bảo dòng khởi động vừa đảm bảo yêu cầu của mạch đánh lửa. Sau khi khởi động xong trị số dòng sơ cấp tăng lên, điện trở phụ được đưa vào làm việc.
f. Dây cao áp.
- Công dụng: