Chương 4 hệ thống đánh lửa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN
TRANG BỊ ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU
KHIỂN TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ

Giảng viên: ThS. Vũ Thế Truyền


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

NỘI DUNG
4.1. Khái quát chung về hệ thống
4.2. Hệ thống đánh lửa thường
4.3. Hệ thống đánh lửa bán dẫn
4.4. Hệ thống đánh lửa điện dung
4.5. Các hệ thống đánh lửa khác
Kiểm tra


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.1. Khái quát chung về hệ thống
4.1.1. Cơng dụng:
- Biến dịng điện một chiều thấp áp 6-12(v) thành xung cao áp 12-24 kv và tạo ra
tia lửa trên hai cực của bugi để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu (xăng–khơng khí)
trong xi lanh ở cuối kỳ nén.
- Phân chia tia lửa cao áp đến các xi lanh theo đúng thứ tự của động cơ

4.1.2. Yêu cầu

- Tạo ra điện áp đủ lớn,
tia lửa đủ mạnh

- Thời điểm đánh lửa
chính xác theo góc
và thứ tự đánh lửa
- Có đủ độ bền

4.1.3. Phân loại
Kiểu điều khiển bằng vít


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.1. Khái quát chung về hệ thống
4.1.3. Phân loại
Kiểu bán dẫn đánh lửa bằng IC: TI (Transistor Ignition System)


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.1. Khái quát chung về hệ thống
4.1.3. Phân loại
Kiểu bán dẫn ESA(Đánh lửa Sớm bằng điện tử, đánh lửa lập trình có bộ chia điện)
Sơ đồ cấu tạo

Sơ đồ nguyên lý hoạt động


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.1. Khái quát chung về hệ thống
4.1.3. Phân loại
Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS (Hệ thống đánh lửa lập trình khơng có bộ chia điện)

Hệ thống đánh lửa bằng tụ điện: CDI (Capacitor Discharged Ignition system)

Trong mỗi nhóm lại chia thành nhiều kiểu khác nhau, tổng cộng hơn 20 kiểu


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.1. Khái quát chung về hệ thống
4.1.4. Vấn đề đánh lửa sớm
a. Quá trình cháy của hịa khí
Giai đoaṇ cháy trê
Thoạt đầu, một khu vực nhỏ (hạt nhân) ở sát ngay
tia lửa bắt đầu cháy và quá trình bắt cháy này lan ra khu vực xung quanh.
Qng thời gian khi hỗn hợp hịa khí được đánh lửa đến khi nó bốc cháy gọi là giai đoạn
cháy trê, gần như không thay đổi và không bị ảnh hưởng bởi điều kiện làm việc của động cơ.
Giai đoạn lan truyền ngọn lửa
Sau khi hạt nhân hình thành, ngọn lửa nhanh chóng lan truyền ra xung quanh do hỗn hợp
hịa khí có mật độ cao hơn, khoảng cách giữa các hạt giảm xuống và do luồng hỗn hợp hịa
khí xốy lốc càng mạnh thì tốc độ lan truyền ngọn lửa càng cao
=>Cần phải điều khiển thời điểm đánh lửa theo điều kiện làm việc của động cơ

b. Góc đánh lửa sớm
Là góc quay của trục khuỷu từ thời điểm xuất hiện tia lửa điện tại bugi cho đến khi piston lên
tới điểm chết trên, ảnh hưởng rất lớn đến cơng suất, tính kinh tế và độ ơ nhiêm của khí thải.
Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc rất nhiều yếu tố:
áp suất, t0 buồng đốt, áp suất đương ống nạp, t0 nước làm mát, số vòng quay trục khuỷu, chỉ
số ốc tan của xăng...


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.2. Hệ thống đánh lửa thường
4.2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Cấu tạo

1. Ắc quy
2. Khoá điện
3. Điện trở phụ
4. Cuộn sơ cấp
5. Lõi thép
6. Cuộn thứ cấp
7.Con quay chia điện
8. Nắp bộ chia điện
9. Bugi
10. Cặp tiếp điểm
11. Cam chia điện
12. Tụ điện

Nguyên Lý hoạt động


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.2. Hệ thống đánh lửa thường
4.2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Cấu tạo
1. ắc quy;
2. Khố điện;
3. Bơbin;
4. Bộ chia điện;
5. Tụ điện;
6. Cặp tiếp điểm;
7. Bugi.

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa thường

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.2. Hệ thống đánh lửa thường
4.2.2. Các bộ phận chính trong hệ thống
a. Biến áp đánh lửa (bôbin).
* Công dụng:
Biến điện áp một chiều 6V ÷ 12V thành 12 ÷ 25(KV).

* Cấu tạo:
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-)

6. Giá đỡ

; 14. Cọc dương (BK+) nối từ khoá điện

7. Mạch từ trường ngoài ;
8. Cuộn sơ cấp;

15. Cọc cao áp trung tâm (cọc 4)

* Nguyên lý hoạt động:


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.2. Hệ thống đánh lửa thường
4.2.2. Các bộ phận chính trong hệ thống
b. Bộ chia điện (đelcơ)
* Cơng dụng :
Đóng cắt dịng điện sơ cấp để tạo xung cao áp, phân phối
điện áp cao tới các bugi theo theo đúng thời điểm.

* Cấu tạo : 3 bộ phận chính
Bộ phận tạo xung, chia điện cao áp và bộ điều chỉnh góc
đánh lửa sớm
1. cam bộ cắt điện;

2. Tụ điện;

4. Cần bộ cắt điện;
6. Vỏ;

7. Cần giữ;

9. Bộ điều chỉnh li tâm;

3. Lò xo lá;

5. Trục tiếp điểm cố định;
8. Trục bộ chia điện;
10. Đĩa cố định;

11. Đĩa di động;
12. Bộ điều chỉnh đánh lửa kiểu chân không.


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.2. Hệ thống đánh lửa thường
4.2.2. Các bộ phận chính trong hệ thống
c. Bugi
* Công dụng: nơi tạo tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp.
* Phân loại:
Theo nhiệt độ làm việc: Bugi nóng; lạnh.
- Bugi nóng: Có chân sứ cách điện dài, đường truyền nhiệt dài nên khả năng thoát nhiệt
kém. Thường dùng cho động cơ có tỷ số nén thấp, ứng suất nhiệt thấp.
- Bugi lạnh: Có chân sứ cách điện ngắn nên có khả năng thốt nhiệt nhanh. Thường dùng
cho động cơ có tỷ số nén cao, ứng suất nhiệt cao.

Bugi (nến điện)
1. Bugi nóng cực nóng;

2. Bugi nóng;

3. Bugi lạnh.

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.2. Hệ thống đánh lửa thường
4.2.2. Các bộ phận chính trong hệ thống
c. Bugi

* Cấu tạo: 3 phần

Điện cực trung tâm(cực+); Thân; Điện cực mát(cực-)

a) Bugi với cực dương có lõi đồng.
b) Bugi đỉnh Platinmum
1. Matít bằng thuỷ tinh dẫn điện; 2. Sứ cách điện;
3. Lõi đồng;

4. Điện cực trung tâm.


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.2. Hệ thống đánh lửa thường
4.2.2. Các bộ phận chính trong hệ thống
c. Bugi
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả
đánh lửa của bugi:
Hình dáng điện cực và đặc tính phóng
điện

1. Đầu cực.
2. Điện cực trung tâm
3. Các gân vỏ.
4. Sứ cách điện.

Khe hở điện cực và điện áp yêu cầu

5. Điện trở; 6. Đai ốc.

Nhiệt độ tự làm sạch

7. Vỏ;

8. Gờ tựa.

9. Điện cực dương.
10. Điện cực âm.

Bugi kiểu điện trở


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.2. Hệ thống đánh lửa thường
4.2.2. Các bộ phận chính trong hệ thống
d. Tu điện
Dập tắt tia lửa điện ở cặp tiếp điểm, làm tăng điện
áp đánh lửa, bảo vệ cặp tiếp điểm khỏi bị cháy

e. Điện trở phụ (điện trở sơ cấp)
- Để ngăn dòng sơ cấp quá cao: làm cháy
các tiếp điểm, làm cuộn dây của bơbin nóng
lên ảnh hưởng đến điện áp đánh lửa và làm
hư hỏng bôbin.
- Khi khởi động động cơ phải nối tắt điện trở

phụ. Toàn bộ điện áp sẽ cung cấp cho khởi
động và mạch sơ cấp
- Khởi động xong trị số dòng sơ cấp tăng
lên, điện trở phụ được đưa vào làm việc.

f. Dây cao áp

a) Loại thơng 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

1a. Lõi dẫn điện
nhiều sợi;
1b. Lõi đơn ;
2. Lớp đệm
3. Lớp cao su
cách điện;
4. Vỏ cách điện


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.2. Hệ thống đánh lửa thường
4.2.2. Các bộ phận chính trong hệ thống
g. Khóa điện

1. Tấm tiếp điểm ;
2. Trống xoay ;

3. Vỏ khoá ;
4. Xy lanh ;
5. Lị xo ;
6. Nắp cơng tắc


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.3. Hệ thống đánh lửa bán dẫn
4.3.1. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm
- Hộp điện trở phụ Rf1, Rf2,
- Transistor(T) thuận đóng cắt

Tới bộ
chia điện

dịng sơ cấp I = 710(A), điện
áp định mức 120V.
- Biến áp xung gồm hai cuộn
dây W1’ , W2’ để trasistor hoạt
động tích cực
- C2: tụ một chiều duy trì điện
áp làm việc của mạch điện áp
nguồn khi có sự thay đổi.
- Transistor được điều khiển nhờ tiếp điểm (ĐL) và được bảo vệ nhờ điôt (ĐZ) khi dòng sơ cấp
bị mất đột ngột, ĐZ được mắc nối tiếp với Điơt cách li (ĐC) có tác dụng ngăn khơng cho dịng
điện đi vào transistor.
- Trạng thái bình thường, mạch dao động R1 – C1 giúp quá trình làm việc của T được tốt hơn.
- Hộp chuyển mạch chứa TK 102: C2, transistor, biến áp xung, ĐZ ,ĐC, R1- C1
- Biến áp đánh lửa gồm hai cuộn dây(Sơ cấp W1 và cuộn thứ cấp W2) có hệ số tự cảm nhỏ và

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.3. Hệ thống đánh lửa bán dẫn
4.3.1. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm

CT

ET

BT

Khi động cơ làm việc tiếp điểm ĐL đóng mở liên tục. Lúc ĐL đóng có dịng điện phân áp I0
’
chạy trong mạch : (+) ắcquy ->K(khoá điện) ->Rf1 ->Rf2 ->W1 ->R2 ->W1 ->ĐL -> (-) ắcquy
Dòng I0 qua điện trở R2 có sự sụt áp tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa cực góp ET và cực
gốc BT làm transistor mở sinh ra dòng điều khiển Ib :
(+) ắcquy  K(khoá) Rf1Rf2W1ET EBT BT W1’ĐL Ib (-) ắcquy
Dòng điều khiển đánh thủng tiếp giáp ECT làm xuất hiện dòng làm việc ký hiệu IC :
(+) ắc quy K(khoá điện)  Rf1Rf2 W1 ET ECT CT Mát  (-) ắc quy

Lúc này dòng sơ cấp I chạy qua cuộn sơ cấp có trị số : I = I + I +I


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.3. Hệ thống đánh lửa bán dẫn
4.3.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm
a. Cấu tạo
- Khố điêṇ IG/SW
- Bơbin (Ignition Coil)
- Bơ ̣chia điện kiểu cảm

biến đánh lửa
(Distributor, Delco) có:
+ Cảm biến đánh lử a
kiểu từ điêṇ
+ Bô ̣chia điêṇ cao áp
daṇg con quay
+ Các bô ̣điều chỉnh thời
điểm đánh lửa sớm kiểu
chân không, kiểu ly tâm.

- IC đánh lửa (Igniter): Nhâṇ xung của cảm biến đánh lửa và thưc ̣ hiêṇ thông mac ̣h
sơ cấp của bôbin và ngắt mac ̣h sơ cấp của bôbin.
- Dây cao áp (High tension wire)
- Bugi (Spark Plug)

b.Nguyên lý hoạt động


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.3. Hệ thống đánh lửa bán dẫn
4.3.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm
Bộ đánh lửa sớm li tâm
Bộ đánh lửa sớm li tâm điều khiển đánh lửa sớm theo tốc độ của động cơ
Bộ đánh lửa sớm chân không
Bộ đánh lửa sớm chân không điều khiển đánh lửa sớm theo tải trọng của động cơ

Bộ đánh lửa sớm li tâm

Bộ đánh lửa sớm chân không

Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.3. Hệ thống đánh lửa bán dẫn
4.3.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm
Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm kiểu tranzito có ESA


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.3. Hệ thống đánh lửa bán dẫn
4.3.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm
1 . Tín hiệu tốc độ động cơ NE.

Khóa điện

2 . Tín hiệu vị trí trí trục khuỷu G.

W1

W2

3 . Tín hiệu lưu lượng khí nạp.
4 . Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga

U2m
Ắc quy

IGT

5 . Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát
đk

6 . Tín hiệu điện áp ắc quy.
7 . Tín hiệu kích nổ.
IC đánh lửa

ECU

IGF

1
2
3

ESA

4
5
6
7

ECU nhận tín hiệu gửi về, quan trọng nhất là các xung G, xung NE và tín hiệu của cảm biến
đo gió, rồi xử lý tính tốn và chọn ngay một góc đánh lửa sớm tối ưu ở tốc độ và mức tải đó
rồi xuất xung IGT tới IC đánh lửa. IC đánh lửa nhận xung điều khiển transistor ON để nối mát
cho cuộn sơ cấp W1 của bơbin. Khi đó xuất hiện dịng sơ cấp trong bơbin tạo ra từ trường
tồn tại trong bôbin tới khi Transistor OFF, từ trường biến thiên cực nhanh và cảm ứng ra
xung cao áp ở cuộn dây thứ cấp W2 của bôbin. Xung cao áp được bộ chia điện đưa đến bugi
theo thứ tự nổ của động cơ (hoặc tới thẳng bugi), tạo tia lửa điện đốt cháy hịa khí.


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

4.3. Hệ thống đánh lửa bán dẫn
4.3.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm
4.3.2.1. Cuộn đánh lửa
a. Cấu tạo
- Tạo ra điện áp cao đủ để
phóng tia hồ quang giữa 2 điện
cực của buzi
- Các cuộn sư và thứ cấp được
quấn quanh lõi, số vòng của
cuộn thứ cấp lớn hơn 100 lần
cuộn sơ cấp
- Một đầu cuộn sơ cấp nối với
IC đánh lửa, cuộn thứ cấp nối
với buzi, các đầu còn lại nối với
ắc quy

Sơ đồ cấu tạo cuộn đánh lửa


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.3. Hệ thống đánh lửa bán dẫn
4.3.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm
4.3.2.1. Cuộn đánh lửa
b. Hoạt động

1. Dòng điện trong cuộn sơ cấp
- Khi động cơ chạy, dòng điện
từ ắc quy qua IC vào cuộn sơ
cấp, phù hợp tín hiệu thời điểm
đánh lửa (IGT) do ECU phát ra

- Kết quả: các đường sức từ
trường đc tạo ra xung quanh
cuộn dây có lõi ở trung tâm


Chương 4 - HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
4.3. Hệ thống đánh lửa bán dẫn
4.3.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm
4.3.2.1. Cuộn đánh lửa
b. Hoạt động
2. Dòng điện trong cuộn thứ cấp
- Khi đ/cơ tiếp tục chạy, IC nhanh
chóng ngắt dịng vào cuộn sơ cấp,
phù hợp tín hiệu IGT do ECU phát ra
- Kết quả: từ thông của cuộn sơ cấp
bắt đầu giảm
=> Tạo ra một sức điện động theo
chiều chống lại sự giảm từ thơng
hiện có. Hiệu ứng tự cảm tạo ra điện
thế động khoảng 500v ở cuộn sơ cấp
và 30kV ở cuộn thứ cấp.

=> Thế điện động này làm cho buzi phát ra tia lửa