III. KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ
3.2. Hệ thống đánh lửa động cơ 2GR- FE
3.2.2. Cấu tạo một số thiết bị của hệ thống đánh lửa trực tiếp lắp trên động cơ 2GR- FE
3.2.2.1. IC đánh lửa.
IC đánh lửa là mạch điện tử được tích hợp từ các linh kiện điện tử như transitor, diot, tụ điện, các con trở, … để điều khiển đóng ngắt dòng sơ cấp và tạo ra tín hiệu ngược IGF về cho ECU động cơ.
IC đánh lửa trên động cơ 2GR- FE được làm thành một cụm chi tiết với bôbin đánh lửa nên kết cấu rất đơn giản, gọn nhẹ.
IC đánh lửa thực hiện một cách chính xác sự đóng và ngắt dòng sơ cấp đi vào cuộn đánh lửa, phù hợp với tín hiệu IGT do ECU động cơ phát ra.
Mạch IC đánh lửa trên động cơ 1TR-FE mà ta đang khảo sát có bốn chân giao tiếp, đó là các chân: +B, GND, IGT, IGF. Trong đó, chân +B nối với acquy, chân GND nối mass, chân IGT và IGF nối với ECU động cơ. Hình vẽ sau thể hiện sơ đồ điện của một IC đánh lửa bôbin đơn.
+B
GND
IGF Đến ECU
IGT Acquy
1
2 Đến Bugi
Hình 3-16 Sơ đồ điện của IC đánh lửa bôbin đơn 1. Mạch điện tử tạo tín hiệu IGF, 2. Mạch đánh lửa
Ngoài ra IC đánh lửa còn có chức năng điều khiển dòng không đổi. Khi dòng sơ cấp đạt đến một trị số đã định, IC đánh lửa sẽ khống chế cường độ cực đại bằng cách điều chỉnh dòng. Việc điều khiển dòng điện sơ cấp ở một giá trị xác định sẽ làm tăng tuổi thọ cho biến áp đánh lửa và đảm bảo điện áp đánh lửa tạo ra ổn định.
Khoảng thời gian để dòng điện tăng và duy trì ổn định trong cuộn sơ cấp gọi là góc ngậm điện (góc Dwell). Trên động cơ 2GR- FE mà ta đang khảo sát, ECU động cơ sẽ thực hiện việc điều chỉnh góc ngậm điện bằng cách điều chỉnh thời gian ngắt xung IGT.
Tín hiệu IGT
Dòng sơ cấp Cuộn đánh lửa có
IC đánh lửa
Điện áp thứ cấp OFF 0V
ON 5V ECU
Điều khiển góc đóng tiếp điểm
Đánh lửa Điều khiển dòng điện không đổi Trị số quy định
Tốc độ động cơ
Thấp Cao
Đánh lửa
3.2.2.2 Cuộn đánh lửa (Bôbin đánh lửa)
* Mô tả:
Cuộn đánh lửa là loại biến áp cao thế đặc biệt dùng để biến xung thế hiệu thấp (12V) thành các xung điện thế cao (12000…40000V) đảm bảo cho việc đánh lửa trong động cơ.
Động cơ 2GR- FE sử dụng bôbin đơn cho từng máy, các IC đánh lửa cũng được bố trí ngay trên các cuộn đánh lửa tạo thành cụm chi tiết có kết cấu rất nhỏ gọn.
Cỏc cuộn sơ cấp và thứ cấp được quấn quanh lừi, số vũng quay của cuộn thứ cấp lớn hơn rất nhiều so với cuộn sơ cấp. Một đầu cuộn sơ cấp được nối với IC đánh lửa, còn một đầu của cuộn thứ cấp được nối với bugi. Các đầu còn lại của các cuộn được nối với dòng cấp từ acquy thông qua giắc cắm.
2 3
1
7 8
4 5
6
Hình 3-18 Kết cấu cuộn đánh lửa có IC đánh lửa.
1. Vỏ, 2. Giắc cắm, 3. IC đánh lửa, 4. Cuộn sơ cấp, 5.Cuộn thứ cấp 6. Lừi sắt, 7. Sứ cỏch điện, 8. Mũ bugi.
*Hoạt động của cuộn đánh lửa đơn (bôbin đơn) 1. Dòng điện trong cuộn sơ cấp:
Khi động cơ chạy, tín hiệu từ các cảm biến sẽ được ECU tính toán và phát ra tín hiệu đánh lửa IGT. Tín hiệu IGT sẽ đóng mạch sơ cấp và sẽ có dòng từ acquy chạy qua IC đánh lửa vào cuộn sơ cấp.
Kết quả là cỏc đường sức từ trường được tạo ra chung quanh cuộn dõy cú lừi ở trung tâm như hình vẽ sau:
Acquy
IGT IGF
IC đánh lửa
Bọbin õạnh lỉớa
ECU
Bugi
Bugi S
Acquy IC đánh lửa ON
N Lừi sắt
Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp
2. Ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp:
Động cơ tiếp tục chạy, ECU sẽ ngắt tín hiệu IGT (OFF), IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dòng điện từ acquy vào cuộn sơ cấp. Kết quả là từ thông của cuộn sơ cấp bắt đầu giảm vì vậy tạo ra một sức điện động theo chiều chống lại sự giảm từ thông hiện có. Hiệu ứng tự cảm tạo ra một thế điện động khoảng 500V trong cuộn sơ cấp, hiệu ứng cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộn thứ cấp tạo ra một sức điện động khoảng 30kV. Thế điện động này làm cho bugi phát ra tia lửa điện.
Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì điện thế thứ cấp càng lớn.
Động cơ 2GR- FE mà ta đang khảo sát sử dụng bốn cuộn đánh lửa cho sáu máy, trên các cuộn đánh lửa là các IC đánh lửa. Sau đây là sơ đồ điện của cụm chi tiết.
+B
GND
IGF Đến ECU
IGT Acquy
1
2 Đến Bugi
Hình 3-20 Sơ đồ điện của cụm IC đánh lửa bôbin đơn Hình 3-19 Dòng điện trong cuộn sơ cấp
3.2.2.3 Bugi.
Bugi đánh lửa có nhiệm vụ nhận các xung điện cao thế từ bộ chia điện truyền đến và bật tia lử điện cao thế để đốt cháy hỗn hợp khí-nhiên liệu trong xy lanh. Đây là chi tiết quan trọng, quyết định sự làm việc ổn định và hiệu quả của hệ thống đánh lửa.
Do tiếp xúc với buồng đốt nên trong quá trình làm việc bugi chịu tác động của 3 tải trọng:
Hình 3-21 Hình dáng bugi lắp trên động cơ
1. Đầu cực Platin, 2. Đầu cực i- rit, 3. Hình dáng bugi dài được sử dụng trên động cơ, 4. Bugi thời cũ, 5. Áo nước làm mát bugi.
- Tải trọng cơ khí: Phát sinh do áp suất khí cháy dưới dạng xung áp suất, áp suất cực đại tác động lên bugi có thể đến 50÷60 kG/cm2, đồng thời bugi cũng phải thường xuyên chịu sự rung động do xe gây ra.
- Tải trọng nhiệt: Phát sinh do sự thay đổi tải trọng nhiệt trong mỗi xilanh sau một chu kì làm việc. Khi hỗn hợp khí-nhiên liệu cháy nhiệt độ khoảng 18000 ÷22000C, còn trong kỳ hút nhiệt độ khoảng 50÷800C.
- Tải trọng điện: Do các xung điện truyền đến trong thời điểm đánh lửa, xung áp điện khoảng 15÷ 40 KV hoặc cao hơn nữa.
- Việc sử dụng bugi đầu dài sẽ cải thiện vị trí và hình dáng áo nước làm mát tốt hơn so với sử dụng loại bugi đầu ngắn.
Do phải chịu các loại tải trọng trên nên về mặt kết cấu và vật liệu cũng có những yêu cầu đặc biệt để đảm bảo cho hệ thống đánh lửa làm việc hiệu quả.
1 3 4 2
5
Bugi dùng trên động cơ 2GR- FE là loại bugi đầu dài do hãng DENSO sản xuất.
Thông số kĩ thuật của loại bugi này như sau:
Kết cấu của loại bugi này được thể hiện qua hình vẽ sau:
12 11 10 9 1
2 3 4
876 5
Hình 3-22 Kết cấu bugi đầu dài lắp trên động cơ 2GR- FE 1. Đầu nối, 2. Các nếp nhăn, 3. Điện cực giữa, 4. Sứ cách điện, 5. Vỏ 6. Thủy tinh làm kớn, 7. Điện trở, 8. Gioăng đệm, 9. Lừi đồng, 10. Cỏch nhiệt
11. Điện cực trung tâm, 12. Điện cực tiếp mát.
Bugi là chi tiết phản ánh tình trạng làm việc của động cơ. Việc quan sát bugi sau một thời gian làm việc sẽ giúp cho người kĩ thuật viên rất nhiều trong việc chẩn
Nhà SX DENSO K20HR-U11
Chiều dài của loại dài/loại
thường [mm] Khoảng 26.5/19,0
Khe hở Bugi [mm] 1.0÷1.1
Kỳ bảo dưỡng Lên tới 192000 km