CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐÁNH LỬA THETA II
2.4. Hệ thống đánh lửa động cơ
Hệ thống đánh lửa trên động cơ Theta II là hệ thống đánh lửa được điều khiển bởi ECU. Tín hiệu thời điểm đánh lửa đã được lập trình sẵn trong ECU , ECU sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến gửi về, tính toán và sau đó ngắt cuộn sơ cấp để tiến hành đánh lửa cho động cơ.
2.4.1. Cuộn đánh lửa
Hệ thống đánh lửa trên động cơ có nhiệm vụ biến nguồn điện xoay chiều, một chiều có hiệu điện thế thấp (12 hoặc 24V) thành các xung điện thế cao (từ 15.000 đến 40.000V).
Các xung hiệu điện thế cao này sẽ được phân bố đến bougie của các xylanh đúng thời điểm để tạo tia lửa điện cao thế đốt cháy hòa khí.
Cuộn đánh lửa được cấu tạo bao gồm một lõi thép được chèn chặt trong ống các tông cách điện và được quấn các cuộn sơ cấp và thứ cấp quanh lõi. Cuộn thứ cấpcó nhiều vòng, gấp khoảng 100 lần cuộn sơ cấp. Một đầu của cuộn thứ cấp nối với các bugi đánh lửa và đầu còn lại nối với IC .
Cuộn đánh lửa phải tạo ra đủ công suất để tạo ra tia lửa điện cần thiết để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu không khí. Để đạt được điều này, cần có một từ trường mạnh trong cuộn sơ cấp, do đó có điện trở rất thấp (khoảng 1-4 Ohm) cho phép đủ dòng điện chạy qua.
Dòng điện càng nhiều thì từ trường càng mạnh. Một yêu cầu khác để tạo ra điện áp cao ở phía thứ cấp là dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp phải được tắt nhanh chóng. Khi dòng điện dừng lại trong giây lát, từ trường bị suy giảm. Khi từ trường suy giảm nhanh chóng đi qua cuộn thứ cấp, một điện áp cao được tạo ra. Nếu điện áp đủ cao để vượt qua khe hở bugi dòng điện chạy giữa các đầu và một tia lửa được tạo ra.
Điện trở trong mạch thứ cấp càng cao, v.d. Khoảng cách giữa các đầu càng lớn thì càng cần nhiều điện áp để dòng điện chạy qua và thời gian đánh tia lửa điện càng ngắn.
Điều này rất quan trọng khi quan sát kiểu đánh lửa. Điện áp cuộn sơ cấp khi tắt nguồn là khoảng 200V-400V (do tự cảm ứng) và điện áp cuộn dây thứ cấp vào khoảng 7kV-35 kV tùy thuộc vào loại hệ thống đánh lửa.
Trang 25
Hình 2.13. Cuộn đánh lửa Thông số kỹ thuật cuộn đánh lửa trên động cơ Theta II Bảng 2.3. Thông số cuộn đánh lửa
Thông số
Cuộn sơ cấp ( Ω ) 0.79 ± 15%
Cuộn thứ cấp ( Ω ) 7.0 ± 15%
2.4.2. Bugi
Bugi đánh lửa là bộ phận dẫn điện cao áp vào buồng đốt của động cơ, hình thành tia lửa điện giữa các cực để đốt cháy hỗn hợp khí. Bugi ô tô là chi tiết cuối cùng thuộc hệ thống đánh lửa của xe ô tô. Nó thực hiện nhiệm vụ bật tia lửa điện giữa 2 điện cực: cực trung tâm (còn gọi là điện cực dương) và cực bên nối mát, để đốt cháy hỗn hợp gồm nhiên liệu và không khí đã được nén ở buồng đốt.
Hình 2.14. Bugi đánh lửa của động cơ Theta II Chú thích :
1- Đầu nối ; 2- Nếp gợn sóng ; 3- Điện trở ; 4- Long đền ; 5- Điện cực trung tâm 1
2 3 4 5 6
Trang 26 Các thông số cơ bản của bugi :
Bảng 2.4. Thông số Bugi
Thông số
Loại FXU16HR11
Khoảng cách điện cực 1.0 ~1.1 mm
2.4.2.1. Điện cực trung tâm
Chi tiết này còn được gọi với cái tên điện cực dương, đây là điểm tập trung tạo ra các tia lửa điện. Bởi vậy, bộ phận thuộc cấu tạo bugi này phải được tạo thành từ những chất liệu chuyên biệt có khả năng hoạt động ổn định ở môi trường có áp suất, nhiệt độ biến thiên và khả năng chống mài mòn cao.
2.4.2.2 Vỏ sứ cách điện
Đảm bảo không rò rỉ điện cao áp, có độ bền cơ học cao, chịu được nhiệt độ cao, có tính truyền nhiệt tốt. Vật liệu làm vỏ cách điện thường là gốm oxít nhôm (Al2O3).
Trên thân vỏ cách điện, về phía đầu tiếp xúc với chụp bugi, các nhà sản xuất luôn tạo ra một số nếp nhăn sóng ( thường có khoảng 4 hoặc 5 nếp nhăn sóng), mục đích của việc tạo ra nếp nhăn sóng này để ngăn ngừa hiện tượng phóng điện cao áp từ đầu tiếp xúc của bugi xuống phần kim loại (Đánh lửa ra mát động cơ), làm giảm hiệu qủa đánh lửa trong buồng đốt của động cơ.
Hình 2.15. Bugi động cơ Theta II
Trang 27 2.4.3.3. Điện trở
Điện trở trong bugi có chức năng ngăn dòng điện quá mức từ đó giảm xói mòn điện cực và kéo dài tuổi thọ của bugi.
2.4.3.4. Khoảng hở bugi
Là khoảng trống giữa 2 điện cực. Dung tích càng nhỏ và nông thì khả năng tản nhiệt của bugi càng nhanh. Ngược lại, dung tích khoảng trống càng lớn và sâu thì khả năng tản nhiệt của bugi càng kém hiệu quả.
Kiểu bugi phát xạ ra nhiều nhiệt được gọi là bugi lạnh, bởi vì chúng không bị nóng lên qua nhiều. Kiểu bugi phát xạ ra ít nhiệt được gọi là bugi nóng, bởi chúng giữ lại nhiệt độ.
Mã số của bugi xe ô tô được in trên bugi mô tả cấu tạo và đặc tính của chiếc bugi đó.
Mã số có thể khác nhau đôi chút, tùy thuộc theo từng nhà sản xuất. Bugi làm việc tốt nhất khi nhiệt độ tối thiểu của điện cực trung tâm nằm trong khoảng nhiệt độ tự làm sạch là 450oC và nhiệt độ tự bén lửa là 950oC.
2.4.3. Cảm biến trục khuỷu
Cảm biến trị vị trí trục khuỷu ô tô có nhiệm vụ thu thập dữ liệu về tốc độ trục khuỷu và vị trí trục khuỷu vào cuối kỳ nổ để gửi về hệ thống điều khiển ECU. Từ dữ liệu này ECU sẽ tính toán thời điểm phun nhiên liệu và đánh lửa phù hợp với hoạt động của các xi lanh động cơ. Loại cảm biến trên động cơ Theta II là cảm biến Hall.
Hình 2.16. Sơ đồ mạch của cảm biến trục khuỷu Chú thích :
1- Chân tín hiệu cảm biến ; 2- Chân mass cảm biến ; 3- Nguồn cảm biến
Trang 28 2.4.4. Cảm biến trục cam
Cảm biến vị trí trục cam có tên gọi tiếng Anh là Camshaft Position Sensor (CPS), nó đảm nhận một vài trò vô cùng quan trọng trong hệ thống điều khiển của động cơ.
ECU sẽ sử dụng tìn hiệu nhận được từ cảm biến trục cam để xác định điểm chết trên của máy số 1 hoặc các máy khác, đồng thời có thể tính toán thời điểm đánh lửa hoặc phun nhiên liệu thích hợp nhất.
Cũng như cảm biến trục khuỷu, cảm biến trục cam cũng sử dụng loại cảm biến Hall.
Vì động cơ Theta II là động cơ DOHC – Double Overhead Camshaft nên sẽ có 2 cảm biến trục cam.
Hình 2.17 Sơ đồ mạch cảm biến trục cam Chú thích :