NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE Ô TÔ

III

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH .......................................................................................... 1
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... 4
DANH MỤC KÍ HIỆU, VIẾT TẮT ................................................................. 5
LỜI NĨI ĐẦU .................................................................................................. 6
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô TÔ ... 7
Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu...................................................... 7
1.1.1 Nhiệm vụ..................................................................................... 7
1.1.2 Phân loại ..................................................................................... 7
1.1.3 Yêu cầu ....................................................................................... 8
Các thông số cơ bản của Hệ Thống Đánh Lửa. .............................. 8
1.2.1 Hiệu điện thế thứ cấp cực đại. .................................................... 8
1.2.2 Hiệu điện thế đánh lửa Uđl. ......................................................... 8
1.2.3 Góc đánh lửa sớm. ...................................................................... 9
1.2.4 Hệ số dự trữ Kdt......................................................................... 10
1.2.5 Năng lượng dự trữ Wdt. ............................................................. 10
1.2.6 Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp. ............................ 11
1.2.7 Tần số và chu kỳ đánh lửa. ....................................................... 11
1.2.8 Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện. ............................ 12
CHƯƠNG 2 : SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC HỆ THỐNG
ĐÁNH LỬA TRÊN XE Ô TÔ ........................................................................ 14
Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý làm việc............................................ 14


IV

2.1.1 Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng má vít ............................... 15
2.1.2 Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn ............................................... 17
2.1.3 Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn có ESA .................................. 18

2.1.4 Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS) ............................................ 19
Lý thuyết chung về hệ thống đánh lửa trên ô tơ. .......................... 24
2.2.1 Giai đoạn tăng dịng sơ cấp khi KK’ đóng. .............................. 24
2.2.2 Q trình ngắt dịng sơ cấp. ...................................................... 26
2.2.3 Q trình phóng điện ở điện cực bugi. ..................................... 27
Điều khiển đánh lửa ...................................................................... 29
 Sự cần thiết phải điều khiển thời điểm đánh lửa ...................... 29
2.3.2 Các giai đoạn đánh lửa.............................................................. 33
CHƯƠNG 3 : ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ
1N-ZFE TRÊN XE VIOS 2007 ...................................................................... 36
Giới thiệu về động cơ 1NZ-FE ..................................................... 36
Hệ thống đánh lửa động cơ 1NZ-FE ............................................ 38
Sơ đồ tổng quát và nguyên lý hoạt động ...................................... 39
3.3.1 Sơ đồ hệ thống đánh lửa ........................................................... 39
3.3.2 Nguyên lý hoạt động ................................................................. 40
Cấu tạo các bộ phận của hệ thống đánh lửa .................................. 42
3.4.1 Sơ đồ mạch điều khiển.............................................................. 42
3.4.2 Chức năng các thành phần ........................................................ 42
3.4.3 Các cảm biến tạo tín hiệu ngõ vào ............................................ 43


V

3.4.4 Bộ điều khiển ECU ................................................................... 54
3.4.5 Các cơ cấu chấp hành. .............................................................. 56
CHƯƠNG 4 : NHỮNG HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN, BIỆN PHÁP SỬA
CHỮA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE Ô TÔ. ..................................... 63
Các hư hỏng thường gặp và chuẩn đoán. ...................................... 63
Chẩn đoán hư hỏng theo máy quét mã lỗi. ................................... 70
Chẩn đoán hư hỏng hệ thống đánh lửa theo tình trạng động cơ 1NZFE.

....................................................................................................... 72
Quy trình bảo dưỡng hệ thống đánh lửa ....................................... 76

KẾT LUẬN ................................................................................................... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO. .............................................................................. 80


1

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sự phụ thuộc của hiệu điện thế đánh lửa vào tốc độ và tải của động
cơ ....................................................................................................................... 9
Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa điều khiển bằng má vít ............................ 15
Hình 2.2: Sơ đồ đánh lửa má vít ..................................................................... 16
Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn .................................................... 17
Hình 2.4: Sơ đồ mạch hệ thống đánh lửa bán dẫn .......................................... 17
Hình 2.5: Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA ................................................ 18
Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA ...................................... 19
Hình 2.7: Hệ thống đánh lửa DIS.................................................................... 20
Hình 2.8: Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bobin cho từng bugi. ..... 21
Hình 2.9: Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bobin cho từng cặp bugi 22
Hình 2.10: Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng một bobin cho tất cả các xylanh
......................................................................................................................... 23
Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa............................................... 24
Hình 2.12: Sơ đồ tương đương mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa .............. 24
Hình 2.13: Q trình tăng dịng sơ cấp i1 ........................................................ 25
Hình 2.14: Sơ đồ tương đương hệ thống đánh lửa .......................................... 26
Hình 2.15: Qui luật biến đổi dịng điện sơ cấp i1 và hiệu điện thế thứ cấp U2 27
Hình 2.16: Sự thay đổi thế hiệu U2 khi phóng tia lửa điện ............................. 27

Hình 2.17: Góc đánh lửa sớm ......................................................................... 29
Hình 2.18: Đường đặc tính đánh lửa của các giai đoạn .................................. 30
Hình 2.19: Sơ đồ thể hiện thời điểm đánh lửa tối ưu ...................................... 32


2

Hình 2.20: Đồ thị cơng P-φ0 ........................................................................... 33
Hình 2.21: Đồ thị cơng P-φ0 ........................................................................... 34
Hình 3.1: Hình ảnh xe Toyota Vios ................................................................ 36
Hình 3.2: Hệ thống đánh lửa động cơ 1NZ-FE ............................................... 38
Hình 3.3: Sơ đồ hệ thống đánh lửa của động cơ 1NZ-FE trên 1 bugi ............ 39
Hình 3.4: Dịng điện trong cuộn sơ cấp .......................................................... 40
Hình 3.5: Ngắt dịng điện vào cuộn sơ cấp ..................................................... 41
Hình 3.6: Sơ đồ mạch điều khiển tổng quát hệ thống đánh lửa động cơ 1NZ-FE
......................................................................................................................... 42
Hình 3.7: Kết cấu và sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu .................. 44
Hình 3.8: Cảm biến vị trí trục cam.................................................................. 44
Hình 3.9: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam ...................................... 45
Hình 3.10: Kết cấu và sơ đồ điện cảm biến nhiệt độ khí nạp ......................... 46
Hình 3.11: Kết cấu cảm biến lưu lượng kiểu dây nóng .................................. 46
Hình 3.12: Sơ đồ kết cấu và điều khiển của cảm biến đo ............................... 47
Hình 3.13: Kết cấu cảm biến tếng gõ .............................................................. 49
Hình 3.14: Kết cấu và sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát ..... 49
Hình 3.15: Cấu tạo của cảm biến oxy ............................................................. 50
Hình 3.16: Sơ đồ mạch điện cảm biến oxy ..................................................... 51
Hình 3.17: Kết cấu và sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga ............... 52
Hình 3.18: Mạch điện cảm biến vị trí cánh bướm ga ..................................... 53
Hình 3.19: Sơ đồ khối của các hệ thống trong máy tính với microprocessor. 55
Hình 3.20: Hoạt động của boobin đánh lửa .................................................... 56

3

Hình 3.21: Hoạt động của IC đánh lửa ........................................................... 57
Hình 3.22: Các điều khiển của IC đánh lửa .................................................... 58
Hình 3.23: Bugi ............................................................................................... 59
Hình 3.24: Cơ cấu đánh lửa ............................................................................ 60
Hình 3.25: Đặc tính đánh lửa .......................................................................... 60
Hình 3.26: Nhiệt độ tự làm sạch và tự bén lửa ............................................... 62
Hình 4.1: Mã kiểm tra ở chế độ bình thường .................................................. 64


4

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3. 1: Trọng lượng và kích thước xe ....................................................... 36
Bảng 3. 2: Động cơ 1NZ-FE ........................................................................... 37
Bảng 4. 1: Ý nghĩa của các mã chẩn đoán ...................................................... 66
Bảng 4. 2: Các triệu chứng trên động cơ ........................................................ 72


5

DANH MỤC KÍ HIỆU, VIẾT TẮT
HTĐL: Hệ thống đánh lửa
CI: Conventional Ignition system- Hệ thống đánh lửa má vít
ESA: Đánh lửa sớm bằng điện tử
ATDC: Sau điểm chết trên
BTDC: Trước điểm chết trên

ECU: Electronic Control Unit- Bộ điều khiển điện tử
ROM: Read Only Memory
RAM: Random Access Memory
PROM: Programmable Read Only Memory
KAM: Keep Alive Memory
DFI: Direct fire ignition
DLI: Distributor less Ignition


6

LỜI NÓI ĐẦU
Như chúng ta đã biết, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành điện tử
thì ngành động cơ ơ tơ cũng có những sự vươn lên mạnh mẽ. Hàng loạt các linh
kiện bán dẫn, thiết bị điện tử được trang bị trên động cơ ô tô nhằm mục đích
giúp tăng cơng suất động cơ, giảm được suất tiêu hao nhiên liệu và đặc biệt là
ô nhiễm môi trường do khí thải tạo ra là nhỏ nhất. . . Và hàng loạt các ưu điểm
khác mà động cơ đốt trong hiện đại đã đem lại cho công nghệ chế tạo ôtô hiện
nay.
Việc khảo sát cụ thể hệ thống đánh lửa khiển điện tử giúp em có một cái
nhìn cụ thể hơn, sâu sắc hơn về vấn đề này. Đây cũng là lý do mà đã khiến em
chọn đề tài này làm đề tài tốt nghiệp với mong muốn góp phần nghiên cứu sâu
hơn về hệ thống đánh lửa trên động cơ xăng, để từ đó có thể đưa ra được các
giải pháp về các vấn đề hư hỏng thường gặp ở hệ thống đánh lửa động cơ này.
Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham
khảo cịn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em
không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cơ giáo trong bộ môn
chỉ bảo để đồ án của em được hồn thiện hơn.
Qua đây cho em kính gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo
trong trường mà đặc biệt là các thầy cô giáo trong Khoa Cơng nghệ kĩ thuật Ơ

tơ đã tận tình dạy bảo em trong suốt năm năm học vừa qua.
Em xin cảm ơn thầy giáo Ngơ Quang Tạo đã nhiệt tình hướng dẫn, hỗ
trợ em hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất.
Hà Nội, ngày tháng năm 2020
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Minh Hiếu


7

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô TÔ

Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu
1.1.1 Nhiệm vụ

Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến dịng điện một chiều có hiệu điện
thế thấp (6V,12V, hay 24V) thành các xung điện cao thế (12000- 40000V) đủ
để tạo nên tia lửa (phóng qua khe hở Bugi) đốt cháy hỗn hợp làm việc trong
các xylanh của động cơ vào những thời điểm thích hợp và tương ứng với trình
tự xylanh và chế độ làm việc của động cơ. Trong một số trường hợp thì hệ
thống đánh lửa cịn dùng để hỗ trợ khởi động, tạo điều kiện động cơ khởi động
được dễ dàng ở nhiệt độ thấp.
1.1.2 Phân loại

Ngày nay, hệ thống đánh lửa được trang bị trên ơtơ có rất nhiều loại khác
nhau. Nhưng phân loại một cách ngắn gọn thì có 3 loại hệ thống đánh lửa chính:
 Đánh lửa cơ học: được dùng rất phổ biến cho đến năm 1975, nó vận hành
bằng cơ và điện, khơng bằng điện tử.
 Đánh lửa điện tử (đánh lửa bán dẫn): được phát minh vào đầu thập kỷ 70,

và nó trở nên thơng dụng khi u cầu về kiểm sốt và độ tin cậy trở nên rất
quan trọng đối với hệ thống kiểm sốt khí xả.
 Cuối cùng là hệ thống đánh lửa không cần bộ chia điện (đánh lửa lập trình):
nó được phát triển vào giữa thập kỷ 80. Hệ thống này được điều khiển bằng
máy tính và khơng có phụ tùng nào cần phải xoay chỉnh cả, do vậy nó trở
nên đáng tín cậy hơn. Hệ thống này không yêu cầu phải bảo dưỡng định kỳ,
ngoại trừ việc thay bugi sau mỗi 100.000km hoặc 150.000 km xe chạy.


8

1.1.3 Yêu cầu

Một hệ thống đánh lửa tốt phải thoả mãn các yêu cầu sau:
 Hệ thống đánh lửa phải sinh ra dịng thứ cấp đủ lớn để phóng điện qua khe
hở bugi trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ.
 Tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và thời gian phóng để sự cháy bắt đầu.
 Góc đánh lửa sớm phải đúng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ.
 Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt
độ cao và độ rung xóc lớn.
 Sự mài mòn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép.
 Độ tin cậy làm việc của hệ thống đánh lửa phải tin cậy tương ứng với độ
tin cậy làm việc của động cơ.
 Kết cấu đơn giản, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ. . .
Các thông số cơ bản của Hệ Thống Đánh Lửa.
1.2.1 Hiệu điện thế thứ cấp cực đại.

Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m là hiệu điện thế cực đại đo được ở hai
đầu cuộn đây thứ cấp khi tách dây cao áp ra khỏi bugi. Hiệu điện thế thứ cấp
cực đại phải đủ lớn để có khả năng tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của

bugi, đặc biệt lúc khởi động.
1.2.2 Hiệu điện thế đánh lửa Uđl.

Hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó q trình đánh lửa xảy ra, được gọi là
hiệu điện thế đánh lửa (Uđl). Hiệu điện thế đánh lửa là một hàm phụ thuộc vào
nhiều yếu tố, tuân theo định luật Pashen.
Uđl =

P.
. K [V]
T

(2. 4)


9

Trong đó: Uđl: Thế hiệu đánh lửa [V].
P: Áp suất hỗn hợp hịa khí tại thời điểm đánh lửa [N/m2].
: Khoảng cách giữa các điện cực [m].
T: Nhiệt độ ở điện cực bugi tại thời điểm đánh lửa [ 0C ].
K: Hằng số phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp hịa khí.

Hình 1.1: Sự phụ thuộc của hiệu điện thế đánh lửa vào tốc độ và tải
của động cơ
1: Toàn tải; 2: Vừa tải; 3: Toàn tải; 4: khởi động và cầm chừng.
1.2.3 Góc đánh lửa sớm.

Góc đánh lửa sớm là góc quay của trục khuỷu động cơ tính từ thời điểm
xuất hiện tia lửa điện tại bugi cho đến khi piston lên đến tận điểm chết trên.

Góc đánh lửa sớm ảnh hưởng rất lớn đến cơng suất, tính kinh tế và độ ơ
nhiễm của khí thải động cơ. Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc rất nhiều yếu
tố:

 opt  f  pbd , t bd , p, t wt , t mt , n, N o ....

(2. 5)

Trong đó: pbđ: Áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
tbđ: Nhiệt độ buồng cháy.
p: Áp suất trên đường ống nạp.


10

twt: Nhiệt độ nước làm mát động cơ.
n: Số vòng quay của động cơ.
No: Chỉ số ôctan của xăng.
1.2.4

Hệ số dự trữ Kdt.
Hệ số dự trữ là tỉ số giữa hiệu điện thế thứ cấp cực đại U 2m và hiệu điện

thế đánh lửa Uđl. Mục đích cần có hệ số dự trữ dể đảm bảo rằng hiệu điện thế
đánh lửa luôn luôn đạt trong giới hạn yêu cầu.
Kdt=

U 2m
U dl

(2. 6)

Hệ số dự trữ của những động cơ có hệ thống đánh lửa thường là bé hơn
so với hệ thống đánh lửa của những động cơ xăng hiện đạivới hệ thống đánh
lửa điện tử. Vì hiệu điện thế U2m của hệ thống đánh lửa thường bé, còn đồi với
hệ thống đánh lửa hiện đại có hệ số dực trữ cao nhằm đảm bảo việc đám ứng
việc tăng tỉ số nén, tăng số vòng quay và khe hở bugi.
1.2.5 Năng lượng dự trữ Wdt.

Năng lượng dự trữ Wdt là năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường trong
cuộn dây sơ cấp của bobin. Để đảm bảo tia lửa có đủ năng lượng đốt cháy hồn
tồn khí, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo được năng lượng đánh lửa trên cuộn
sơ cấp của bobin ở một giá trị xác định.

Wdt 

2
L1 .ing

2

(2. 7)

Trong đó: Wdt: Năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp.
L1: Độ tự cảm của cuộn sơ cấp của bobin.
Ing: Cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm transistor công
suất ngắt.


11

Ở chế độ khởi động lạnh, hiệu điện thế đánh lửa khoảng 20 đến 30% do
nhiệt độ cực bugi thấp.
Khi động cơ tăng tốc, Uđl tăng, do áp suất nén tăng, nhưng sau đó nhiệt
độ giảm từ từ do nhiệt độ điện cực bugi tăng và áp suất nén giám do quá trình
nạp xấu đi. Hiệu điện thế đánh lửa cực đại ở chế độ khởi động và tăng tốc, có
giá trị cực tiểu ở chế độ ổn định khi công suất cực đại.
1.2.6 Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.

S
Trong đó:

du 2 u 2

dt
t

(2. 8)

S: Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
u 2 : Độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.

t : thời gian biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.

Tốc độ biến thiên của hiệu điên thế thứ cấp càng lớn thì tia lửa điện xuất
hiện tại điện cực bugi càng nhanh, nhờ đó khơng bị rị rỉ qua muội than trên
điện cực bugine, năng lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm.
1.2.7 Tần số và chu kỳ đánh lửa.

Đối với động cơ 4 kỳ, số tia lửa điện xảy ra trong một giây hay còn gọi

là tần số đánh lửa, được xác định bởi công thức:
f 

n.Z
(Hz)
120

(2. 9)

n.Z
(Hz)
60

(2. 10)

Đối với động cơ 2 kỳ:
f 

Trong đó:

f: Tần số đánh lửa.
n: Số vòng quay của trục khuỷu động cơ (1/s)


12

Z: Số xylanh động cơ.
Chu kỳ đánh lửa T là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa.
T

1
= tđ+ tm.
f

(2. 11)

tđ: Thời gian vít ngậm hay transistor cơng suất dẫn bão hịa.
Tm: Thời gian vít hở hay transistor cơng suất ngắt.
Tần số đánh lửa f tỉ lệ với số vòng quay của trục khuỷu động cơ và số
xylanh. Khi tăng số vòng quay của động cơ và số xylanh, tần số đánh lửa f tăng
do đó chu kỳ đánh lửa T giảm xuống. Vì vậy, khi thiết kế cần chú ý đến hai
thông số chu kỳ và tần số đánh lửa để đảm bảo, ở vòng quay cao nhất của động
cơ tia lửa vẫn mạnh.
1.2.8 Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện.

Thơng thường, tia lửa điện bao gồm hai thành phần là phần diện dung và
phần điện cảm. Năng lượng của tia lửa được tính theo cơng thức:
Wp= WC+ WL

(2. 12)

Trong đó:
WC=

C 2 .U dl2
2

(2. 13)

WL 

L2 .i22
2

(2. 14)

WP: Năng lượng của tia lửa.
WC: Năng lượng của thành phần tia lửa có điện dung.
WL: Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm.
C2: Điện dung ký sinh tại mạch thứ cấp của bugi (F)
Uđl: Hiệu điện thế đánh lửa.


13

L2: Độ tự cảm của mạch thứ cấp.
i2: Cường độ dòng điện mạch thứ cấp.
Tùy thuộc vào loại hệ thống đánh lửa mà năng lượng tia lửa có đủ hai
thành phần điện cảm và điện dung hoặc chỉ có một thành phần.
Thời gian phóng điện giữa hai điện cực của bugi tùy thuộc vào loại hệ
thống đánh lửa. Tuy nhiên, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo năng lượng tia lửa
đủ lớn và thời gian phóng điện đủ dài để đốt cháy được hịa khí ở mọi chế độ
hoạt động của động cơ.


14

CHƯƠNG 2 : SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC HỆ

THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE Ô TÔ

Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý làm việc
Hệ thống đánh lửa sau khi có nhiệm vụ biến đổi dịng điện một chiều thế
hiệu thấp (hoặc xoay chiều với xung điện thấp) thành dòng điện với thế hiệu
cao có năng lượng đủ lớn thì sẽ sinh ra tia lửa để phóng qua khe hở giữa hai
điện cực của bugi đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu. Qua nghiên cứu người ta xác
định tia lửa này có hai phần rõ rệt.
Phần điện dung: Tia lửa có màu xanh, xảy ra ở thời điểm đầu khi đánh
lửa, nhiệt độ khoảng 10000C, cường độ dòng điện rất lớn (từ 5001200 A) thời
gian xuất hiện ngắn < 10-6 s, tần số cao 106  107 hz, có tiếng nổ lách tách và
gây ra nhiễu xạ vô tuyến. Tia lửa này xuất hiện làm điện thế U2 trên cuộn thứ
cấp giảm nhanh còn khoảng 1500  2000V. Tia lửa này có tác dụng đốt cháy
nhiên liệu trong buồng cháy động cơ.
Năng lượng của phần điện dung:

C.U dl
WC 
2

2

[ w. s]

(2. 1)

Trong đó: C: Điện dung thứ cấp của biến áp đánh lửa.
Uđl: Điện thế đủ lớn để tạo tia lửa phóng qua giữa hai điện cực bugi.
Phần điện cảm: Là phần "đi lửa" do mạch điện có thành phần điện cảm
của cuộn dây sinh ra. Tia lửa điện cảm có màu vàng hoặc tím nhạt, cường độ
dịng điện nhỏ khoảng 80100 mA nguyên nhân do sự tụt áp của U2 ở giai đoạn
trước đó. Tia lửa điện cảm có tác dụng làm động cơ khởi động tốt hơn khi động

cơ cịn nguội. Do nhiên liệu lúc này khó bay hơi, tia lửa này có tác dụng làm
nhiên liệu bay hơi hết và đốt cháy kiệt nhiên liệu.


15

Năng lượng của tia lửa điện cảm:

L.I 21ng
WL 
2
Trong đó:

[W. s]

(2. 2)

L: Điện cảm của mạch điện.
Ing: Cường độ dòng điện sơ cấp khi bị ngắt.

Để tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của Bugi, quá trình đánh lửa
được chia làm ba giai đoạn: Quá trình tăng trưởng của dịng sơ cấp hay cịn gọi
là q trình tích luỹ năng lượng, q trình ngắt dịng sơ cấp và quá trình xuất
hiện tia lửa điện ở cực Bugi.
2.1.1 Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng má vít

Kiểu hệ thống đánh lửa này có cấu tạo cơ bản nhất. Trong kiểu hệ thống
đánh lửa này, dòng sơ cấp và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng cơ.
Dòng sơ cấp của bobin được điều khiển cho chạy ngắt quãng qua tiếp điểm của
vít lửa. Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm và chân không điều khiển thời điểm

đánh lửa. Bộ chia điện sẽ phân phối điện cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi.

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa điều khiển bằng má vít


16

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này tiếp điểm của vít lửa cần được điều
chỉnh thường xuyên hoặc thay thế. Một điện trở phụ được sử dụng để giảm số
vòng dây của cuộn sơ cấp, cải thiện đặc tính tăng trưởng dòng của cuộn sơ cấp,
và giảm đến mức thấp nhất sự giảm áp của cuộn thứ cấp ở tốc độ cao.
Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa là một kiểu của hệ thống đánh lửa theo
kiểu ngắt mạch sơ cấp.

Hình 2.2: Sơ đồ đánh lửa má vít
Cam 1 của bộ chia điện quay nhờ truyền động từ trục cam của động cơ
và làm nhiệm vụ mở tiếp điểm KK’, cũng có nghĩa là ngắt dịng điện sơ cấp
của biến áp đánh lửa 3. Khi đó từ trường do dòng điện sơ cấp gây nên sẽ mất
đi đột ngột, làm cảm ứng ra sức điện động cao thế trong cuộn thứ cấp W2. Điện
thế này sẽ qua con quay chia điện 4 và dây cao áp đến các bugi đánh lửa 5 theo
thứ tự thì nổ của động cơ. Khi điện thế thứ cấp đạt giá trị đủ để đánh lửa thì
giữa hai điện cực của bugi đánh lửa sẽ xuất hiện tia lửa điện cao thế để đốt cháy
hỗn hợp nổ trong xylanh.


17

2.1.2 Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này transistor điều khiển dòng sơ cấp, để

nó chạy một cách gián đoạn theo đúng các tín hiệu điện được phát ra từ bộ phát
tín hiệu. Góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng cơ như trong kiểu hệ thống
đánh lửa bằng vít hoặc có thể dùng các cảm biến vị trí như loại quang, Hall.

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn

Hình 2.4: Sơ đồ mạch hệ thống đánh lửa bán dẫn


18

 Bộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa.
 Bộ đánh lửa (IC đánh lửa) nhận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy
dòng sơ cấp.
 Cuộn đánh lửa, với dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp.
 Bộ chia điện sẽ phân phối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi.
 Bugi nhận dòng cao áp và đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp hịa khí thời
điểm đánh lửa sớm được điều khiển bởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ
đánh lửa sớm chân không.
2.1.3 Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn có ESA

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này không sử dụng bộ đánh lửa sớm chân
không và li tâm. Thay vào đó, chức năng ESA của bộ điều khiển điện tử (ECU)
sẽ điều khiển góc.

Hình 2.5: Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA


19

Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA
 ECU động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, tính tốn thời
điểm đánh lửa tối ưu, và gửi tín hiệu đánh lửa tới IC đánh lửa. (ECU
động cơ cũng có tác dụng điều khiển đánh lửa sớm).
 IC đánh lửa nhận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy dịng sơ cấp.
Bơ bin, với dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp
 Bộ chia điện sẽ phân phối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi.
 Bugi nhận dòng cao áp và đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp hịa khí.
2.1.4 Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)

Thay vì sử dụng bộ chia điện, hệ thống này sử dụng bô bin đơn hoặc đôi
cung cấp điện cao áp trực tiếp cho bugi. Thời điểm đánh lửa được điều khiển
bởi ESA của ECU động cơ. Trong các động cơ gần đây, hệ thống đánh lửa này
chiếm ưu thế.


20

Hình 2.7: Hệ thống đánh lửa DIS
 Ưu điểm của hệ thống đánh lửa trực tiếp.
Hệ thống đánh lửa trực tiếp DFI hay cịn gọi là HTĐL khơng có bộ chia
điện DLI được phát triển từ giữa thập kỷ 80, trên các loại xe sang và ngày nay
càng được ứng dụng rộng rãi trên các loại xe khác nhờ có các ưu điểm sau :
 Dây cao áp ngắn hoặc khơng có dây cao áp nên giảm sự mất mát năng
lượng, giảm điện dung ký sinh và giảm nhiễu vô tuyến trên mạch thứ cấp.
 Khơng cịn mỏ quẹt nên khơng có khe hở giữa mỏ quẹt và dây cao áp.
 Bỏ được các chi tiết cơ dây hư hỏng và phải chế tạo bằng vật liệu cách
điện tốt như mỏ quẹt, chổi than, nắp delco.
 Trong HTĐL có delco, nếu góc đánh lửa quá sớm sẽ xảy ra trường hợp
đánh lửa hai đầu dây cao áp kề nhau (thường xảy ra khi động cơ có số

xylanh z > 4)
 Phân loại
Hệ thống đánh lửa trực tiếp có thể chia làm ba loại chính sau:


21

 Loại 1: sử dụng mỗi bobin cho từng bugi:

Hình 2.8: Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng
mỗi bobin cho từng bugi.
Nhờ tần số hoạt động của mỗi bobin nhỏ hơn trước nên các cuộn dây sơ
cấp và thứ cấp ít nóng hơn. Vì vậy kích thước của bobin rất nhỏ và được gắn
dính với nắp chụp bugi.
Trong sơ đồ này ECU sau khi xử lý tín hiệu từ các cảm biến sẽ gửi đến
các cực B của từng transistor cơng suất trong Igniter theo thứ tự thì nổ và thời
điểm đánh lửa. Cuộn sơ cấp của các bobin loại này có điện trở rất nhỏ (<1Ω)
và trên mạch sơ cấp khơng sử dụng điện trở phụ, vì xung điều khiển đã được
xén sẵn trong mạch điều khiển ECU. Vì vậy khơng thử được điện áp 12 V.
 Loại 2: sử dụng mỗi bobin cho 2 bugi
Sơ đồ mạch đánh lửa loại này được trình bày trên hình 2. 9. Loại này sử
dụng hai bobin (cho động cơ có z = 4): bobin thứ nhất có hai đầu của cuộn thứ
cấp được nối trực tiếp với bugi số 1 và số 4 còn bobin thứ 2 nối với bugi số 2
và số 3. Phân phối điện áp cao được thực hiện như sau:


22

Hình 2.9: Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bobin cho từng cặp
bugi

Ở thời điểm đánh lửa xylanh số 1 và 4 cùng ở vị trí gần tử điểm thượng
nhưng trong hai thì khác nhau nên điện trở khe hở bugi của các xylanh trên
cũng khác nhau: R1 ≠ R4
Lấy ví dụ xylanh số 1 đang ở thì nén thì R1 rất lớn cịn ở xylanh số 4
đang ở thì thốt nên R4 rất nhỏ do sự xuất hiện nhiều ion nhờ phản ứng cháy
và nhiệt độ cao. Do đó: R1 >> R4, và từ (1), (2) ta có U1 ≈ Utc; U4 ≈ 0. Có
nghĩa là tia lửa chỉ xuất hiện ở bugi số 1.
Trong trường hợp ngược lại R1 << so với R4; U1 ≈ 0; U4 ≈ Utc, tia lửa
sẽ xuất hiện bugi số 4.
Quá trình tương tự cũng xảy ra ở bugi số 2 và số 3. ECU đưa ra xung
điều khiển để đóng mở các transistor T1 và T2 tuần tự theo thứ tự thì nổ là 1–
3 – 4 –2 hoặc 1–2– 4–3.
Đối với động cơ 6 xylanh để đảm bảo thứ tự thì nổ là 1– 5– 3 – 6 – 2 –
4. HTĐL trực tiếp sử dụng ba bobin: Một cho xylanh số 1 và số 6, một cho
xylanh số 2 và số 5, một cho xylanh số 3 và xylanh số 4.
 Loại 3: Sử dụng một bobin cho tất cả các xylanh.