NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN TOYOTA CAMRY 2.5Q

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
NGUYỄN ĐỨC MẠNH

--------------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN
TOYOTA CAMRY 2.5Q

CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT Ô TÔ

CBHD:

TS. Nguyễn Mạnh Dũng

Sinh viên:

Nguyễn Đức Mạnh

Mã số sinh viên: 2018600198

Hà Nội- 2022


i
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH……………………………………………………iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT…………………………………………vi
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………….vii

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ Ô TÔ .. 1
Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu của hệ thống đánh lửa ............................ 1
Chức năng ............................................................................................... 1
Nhiệm vụ ................................................................................................. 1
Yêu cầu.................................................................................................... 1
Phân loại .................................................................................................. 2
Đặc điểm, kết cấu các hệ thống đánh lửa ................................................... 4
Hệ thống đánh lửa thường (có tiếp điểm) ............................................... 4
Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm................................................. 5
Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm .......................................... 6
Hệ thống đánh lửa điện tử ....................................................................... 6
Các yếu tố ảnh huởng đến đánh lửa ........................................................... 9
Các thông số cơ bản của hệ thống đánh lửa ............................................. 10
Hiệu điện thế thứ cấp cực đại ................................................................ 10
Hiệu điện thế đánh lửa Uđl ................................................................... 10
Góc đánh lửa sớm.................................................................................. 12
Hệ số dự trữ Kđt .................................................................................... 13
Năng lượng dự trữ Wđt ......................................................................... 13
Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp ......................................... 14
Tần số và chu kỳ đánh lửa..................................................................... 14


ii
Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện.......................................... 15
Giới thiệu sơ lược về các loại hệ thống đánh lửa.................................. 15
Hệ thống đánh lửa thường ................................................................... 16
Hệ thống đánh lửa bán dẫn.................................................................. 17
Chương 2. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG
ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ XE TOYOTA CAMRY 2.5Q 2015 ....................... 27
Giới thiệu về động cơ Toyota Camry 2.5Q.............................................. 27

Giới thiệu hệ thống đánh lửa trên xe Toyota Camry 2.5Q ...................... 28
Nguyên lý của hệ thống đánh lửa trên xe Toyota Camry 2.5Q ............... 30
Tín hiệu IGT .......................................................................................... 32
Kết cấu các bộ phận ................................................................................. 33
Bugi ....................................................................................................... 33
Bôbin ..................................................................................................... 34
IC đánh lửa ............................................................................................ 35
ECU ( Electronic Control Unit) ............................................................ 36
Cảm biến lưu lượng khí nạp.................................................................. 38
Cảm biến vị trí trục khuỷu .................................................................... 39
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát .......................................................... 40
Cảm biến kích nổ trong đó .................................................................... 41
Cảm biến vị trí bướm ga ....................................................................... 41
Cảm biến vị trí trục cam ...................................................................... 43
Sự cần thiết phải điều khiển thời điểm đánh lửa...................................... 44
Điều khiển thời điểm đánh lửa trên xe Toyota Camry ............................ 46
Điều khiển khi khởi động ...................................................................... 47


iii
Điều khiển sau khởi động ..................................................................... 47
Chương 3. HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN, PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SỬA
CHỮA VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ ÔTÔ
TOYOTA CAMRY 2.5Q 2015 ....................................................................... 55
Chẩn đoán hệ thống.................................................................................. 55
Kiểm tra hệ thống ..................................................................................... 55
Kiểm tra nhanh bằng quan sát ............................................................... 55
Kiểm tra bằng dụng cọ đo ..................................................................... 56
Kiểm tra các bộ phận của hệ thống .......................................................... 59
Bảo trì hệ thống đánh lửa ...................................................................... 59

Kiểm tra các dây điện thứ cấp ............................................................... 59
Kiểm tra roto và nắp bộ phân phối........................................................ 60
Kiểm tra cuộn đánh lửa ......................................................................... 60
Kiểm tra bộ phân phối ........................................................................... 60
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 63


iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa thường ...................................................... 4
Hình 1. 2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm ............... 5
Hình 1. 3: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn ..................................................... 6
Hình 1. 4: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA ....................................... 7
Hình 1. 5: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tếp ..................................................... 8
Hình 1. 6: Sơ đồ kết cấu hệ thống đánh lửa trực tiếp (loại 1) ........................... 8
Hình 1. 7: Sự phụ thuộc của điện áp đánh lửa vào tốc độ động cơ ................ 11
Hình 1. 8: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa....... 16
Hình 1. 9: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm đơn giản ............... 18
Hình 1. 10: Cảm biến quang ........................................................................... 20
Hình 1. 11: Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quang .............. 21
Hình 1. 12: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa điện tử ESA ................................. 23
Hình 1. 13: Sơ đồ mạch đánh lửa sử dụng bộ đánh lửa trực tiếp.................... 25
Hình 1. 14: Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bô bin đơi .......................... 26
Hình 2. 1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trên xe Toyota Camry ............................ 28
Hình 2. 2: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trên Toyota Camry ................................. 30
Hình 2. 3: Tín hiệu IGT và IGF ...................................................................... 32
Hình 2. 4: Khi phát tín hiệu IGT ..................................................................... 32
Hình 2. 5: Khi ngắt tín hiệu IG ....................................................................... 33
Hình 2. 6: Kiểu chân giắc và cấu tạo của bơ bin............................................. 34

Hình 2. 7: Sơ đồ đấu dây bơbin....................................................................... 35
Hình 2. 8: Sơ đồ tín hiệu điều khiển đánh lửa ................................................ 35
Hình 2. 9: Sơ đồ khối hoạt động của ECU...................................................... 37
Hình 2. 10: Sơ đồ khối các hệ thống trong ECU với bộ vi xử lý.................... 38
Hình 2. 11: Kết cấu cảm biến vị trí trục khuỷu ............................................... 39


v
Hình 2. 12: Mạch cảm biến vị trí trục khuỷu .................................................. 40
Hình 2. 13: Kết cấu và kiểu chân giắc cảm biên nhiệt độ nước...................... 40
Hình 2. 14: Cảm biến kích nổ ......................................................................... 41
Hình 2. 15: Cảm biến vị trí bướm ga .............................................................. 41
Hình 2. 16: Mạch điện và kiểu chân giắc cảm biến vị trí bướm ga ................ 42
Hình 2. 17: Kết cấu cảm biến vị trí trục cam và tín hiệu xung từ cảm biến ... 44
Hình 2. 18: Sơ đồ thời điểm đánh lửa ............................................................. 45
Hình 2. 19: Sơ đồ thời gian cháy trễ ............................................................... 45
Hình 2. 20: Sơ đồ thời gian truyền lửa ............................................................ 46
Hình 2. 21: Sơ đồ điều khiển thời điểm đánh lửa ........................................... 46
Hình 2. 22: Điều chỉnh góc đánh lứa sởm chế độ khởi động.......................... 47
Hình 2. 23: Xung điều khiển đánh lửa IGT .................................................... 48
Hình 2. 24: Nhiệt độ nước làm mát 0°C(°F) ................................................... 49
Hình 2. 25: Sơ đồ điều chỉnh chạy khơng tải .................................................. 50
Hình 2. 26: Sơ đồ hiệu chỉnh theo tiếng gõ .................................................... 51
Hình 2. 27: Sơ đồ điều khiển đánh lửa theo tốc độ ......................................... 52


vi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Diễn giải

Đơn vị

STT

Ký hiệu

1

ECU

Bộ xử lý trung tâm

-

2

ESA

Hệ thống đánh lửa sớm điện tử

-

3

DIS

Hệ thống đánh lửa trực tiếp

-

4

HTĐL

Hệ thống đánh lửa

-

5

EGR

Hệ thống luân hồi khí xả

-


vii
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế vượt bậc của
nền kinh tế thế giới cũng như trong nước và xu hướng kinh tế mở, hội nhập hóa
tồn cầu ngày càng diễn ra quyết liệt. Kéo theo đó là sự phát triển của ngành
cơng nghệ ơ tơ nói chung và cơng nghệ ơ tơ ở Việt Nam nói riêng đã và đang
có những thành tự bước đầu đầy triển vọng.
Có thể thấy thị trường ô tô Việt Nam ngày nay đang ngày càng náo nhiệt
và độ phổ cập rất sâu rộng. Và để chiếc xe vận hành một cách an toàn, trơn tru
thì địi hỏi phải có sự kết hợp nhịp nhàng giữa các bộ phận cấu thành nó. Một
trong số đó phải nhắc đến vai trò quan trọng của hệ thống đánh lửa, đặc biệt là
hệ thống đánh lửa trực tiếp trên các mẫu ô tô đời mới. Đây được xem như là hệ
thống quan trọng nhất để chiếc xe có thể vận hành được và thách thức đặt ra là

phải giải quyết được các sự cố có thể xảy ra khi vận hành.
Qua quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp chúng em thấy rằng hệ
thống đánh lửa trực tiếp sử dụng trên ơ tơ có những ưu điểm vượt trội so với
các hệ thống trước đó như cơng suất được nâng cao hơn…
Với mục đích sáng tạo và củng cố kiến thức đã học đào tạo sâu tìm tịi
nghiên cứu về kiến thức chuyên môn về nguyên lý, cấu tạo hệ thống đánh lửa
trực tiếp nhằm nâng cao hiểu biết cơ sở lý luận chuyên ngành ô tô em đã thực
hiện đề tài đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu hệ thống đánh lửa trực tiếp của động
cơ xăng trên Toyota Camry 2.5Q 2015” với nội dung sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống đánh lửa động cơ ô tô
Chương 2: Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa động cơ
xe Toyota Camry
Chương 3: Hư hỏng, nguyên nhân, phương pháp kiểm tra sửa chữa và bảo
dưỡng hệ thống đánh lửa động cơ ô tô
Sau một thời gian tìm tịi nghiên cứu thực hiện đồ án chúng em đã hoàn
thành. Nhưng do thời gian khơng có nhiều và với sự hạn chế về mặt trình độ


viii
chuyên môn nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhà trường
cùng các thầy cơ và các bạn góp ý để đề tài đồ án được hồn thiện hơn.
Cuối cùng em xin trân thành cảm ơn nhà trường, các thầy cô trong khoa
công nghệ kỹ thuật ô tô và thầy Nguyễn Mạnh Dũng đã chỉ bảo, hướng dẫn tận
tình tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường và giúp
em hoàn thành đồ án này.
HàNội, ngày…. tháng…. năm 2022
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đức Mạnh

1
Chương 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ Ô TÔ
Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu của hệ thống đánh lửa
Chức năng
Trong động cơ xăng hịa khí sau khi được đưa vào trong xylanh và được
trộn đều nhờ xốy lốc của dịng khí, sẽ được Piston nén lại. ở một thời điểm
thích hợp cuối kỳ nén, hệ thống đánh lửa sẽ cung cấp một tia lửa điện cao thế,
đốt cháy hịa khí và sinh cơng cho động cơ. Như vậy, chức năng của hệ thống
đánh lửa là tạo ra tia lửa đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt của động
cơ.
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 đốt cháy hổn hợp làm việc trong các xilanh của động cơ vào
những thời điểm thích hợp và tương ứng với trình tự xilanh 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.
Yêu cầu
Các yếu tố quan trọng của động cơ xăng là: Hỗn hợp không khí nhiên liệu
tốt, nén ép tốt, và đánh lửa tốt. Hệ thống đánh lửa tạo ra một tia lửa mạnh, và
các thời điểm chính xác để đốt cháy hỗn hợp khơng khí - nhiên liệu.
Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động 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 đốt cháy hồn
tồn hịa khí. Vì ngay cả khi bị nén ép với áp suất cao, khơng khí có điện trở,
nên cần phải tạo ra điện thế hàng chục ngàn vôn để đảm bảo phát tia lửa mạnh,
có thể đốt cháy hỗn hợp khơng khí nhiên liệu.

2
Thời điểm đánh lửa chính xác: Hệ thống đánh lửa phải ln có thời điểm
đánh lửa chính xác để phù hợp với sự thay đổi tốc độ và tải trọng của động cơ.
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 và có đủ độ bền và
độ tin cậy để chịu đựng được trong các điều kiện nhiệt độ cao và độ rung xóc
lớn. Hệ thống đánh lửa sử dụng điện cao áp do cuộn đánh lửa tạo ra nhằm phát
ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp khơng khí và nhiên liệu đã được nén ép.
Hỗn hợp khơng khí nhiên liệu được nén ép và đốt cháy trong xy lanh.
Sự bốc cháy này tạo ra động lực của động cơ. Nhờ có hiện tượng tự cảm
và cảm ứng tương hỗ, cuộn dây tạo ra điện áp cao cần thiết cho đánh lửa. Cuộn
sơ cấp tạo ra điện thế hàng trăm vôn cịn cuộn thứ cấp thì tạo ra điện thế hàng
chục ngàn vôn. [3]
Phân loại
Ngày nay hệ thống đánh lửa cao áp được trang bị trên động cơ ơtơ có rất
nhiều loại khác nhau. Dựa vào cấu tạo, hoạt động, phương pháp điều khiển,
người ta phân loại hệ thống đánh lửa theo các cách phân loại sau:
Phân loại theo nguồn điện sơ cấp
+ Hệ thống đánh lửa dùng man-hê-tô
+ Hệ thống đánh lửa dùng acqui
Phân loại theo phương pháp tích lũy năng lượng.
+ Hệ thống đánh lửa điện cảm (Transistor Ignition System).
+ Hệ thống đánh lửa điện dung (Capacitor Discharged Ignition System).
Phân loại theo phương pháp điều khiển bằng cảm biến.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa (Breaker).
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ (Electromagnetie Sensor).
Gồm 2 loại: Loại nam châm đứng yên và loại nam châm quay.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến Hall.

3
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến quang.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến từ trở.
Phân loại theo cách phân bố điện cao áp.
+ Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện – Delco (Distributor Ignition System).
+ Hệ thống đánh lửa trực tiếp hay khơng có Delco (Distributorless Ignition
System).
Phân loại theo phương pháp điều khiển góc đánh lửa sớm.
+ Hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng cơ khí
(Mechanical Spark - Advance).
+ Hệ thống đánh lửa với bộ điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử
(ESA - Electronic Spark Advance).
Phân loại theo kiểu ngắt mạch sơ cấp.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa (Conventional Ignition System).
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng Transistor.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng Thyristor (CDI).
Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ sản
xuất động cơ nói riêng và sản xuất ơtơ nói chung đã đạt được nhiều thành tựu
cao trong mọi lĩnh vực, từ công nghệ chế tạo chi tiết cơ khí đến sự đột phá trong
công nghệ chế tạo vật liệu mới. Với sự trợ giúp đắc lực của lĩnh vực công
nghiệp điện tử và điện tự động, hệ thống đánh lửa ngày nay đã trở nên hoàn
hảo. Động cơ ngày nay đều được trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp với hệ
thống đánh lửa sớm bằng điện tử được điều khiển hoàn taonf bằng máy tính
dựa vào các tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau. Nhờ đó, có thể xác định
chính xác tình trạng của động cơ và đưa ra tín hiệu điều khiển một cách chính
xác nhất. [2]


4
Đặc điểm, kết cấu các hệ thống đánh lửa

Hệ thống đánh lửa thường (có tiếp điểm)

Hình 1. 1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa thường
1. Ắc quy
2. Khóa điện
3. Điện trở phụ
4. Bô bin
5. Con quay chia điện

6. Tụ điện
7. Cam quay
8. Tiếp điểm
9. Bugi
10. Bộ điều khiển góc đánh
lửa chân khơng
Trong hệ thống đánh lửa thường có 2 mạch: mạch điện áp thấp và điện áp
cao.
Trong mạch điệp áp thấp dùng điện của ắc quy hoặc của máy phát điện.
Trong đó ngồi nguồn điện ra cịn có khóa điện, cuộn dây sơ cấp, bô bin với
điện trở phụ và bộ phận cắt điện.
Mạch điện áp cao có cuộn dây thứ cấp trong bôbin, dây dẫn cao thế, bộ
chia điện, bugi đánh lửa.


5
Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm

Hình 1. 2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm
Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm khác với hệ thống đánh lửa thường
là giữa bơbin và tiếp điểm của bộ cắt điện có mắc hộp chuyển mạch kiểu

tranzito.
Cuộn sơ cấp của bobin được mắc vào mạch góp của bộ khuếch đại, tiếp
điểm của cắt điện được mắc vào mạch của cực gốc (cực điều khiển) của tranzito.
Khi tiếp điểm đóng, dịng điện có cường độ khơng lớn (0,75A) đi qua tiếp điểm,
lúc đó ở cực điều khiển phát sinh điện thế và tranzito cho dòng điện chay qua
tới cuộn sơ cấp của bobin. Do cường độ của cực gốc khơng lớn nên sự mịn tiếp
điểm do tia lửa điện sinh ra thực tế không có và thời gian sử dụng của tiếp
điểm chỉ chịu mòn cơ học. [1]


6
Hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng tiếp điểm

Hình 1. 3: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn
Về cấu tạo hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng cịn sử dụng tiếp điểm đóng
ngắt mạch sơ cấp nên cải thiện được chất lượng tia lửa và tuổi thọ hệ thống.
Hệ thống đánh lửa bán dẫn ta cũng có thể chia làm 2 mạch : mạch điện
hạ thế và mạch cao thế
Mạch điện hạ thế dùng điện áp của ắc quy hoặc của máy phát điện trên
động cơ Trong đó ngoài nguồn điện ra cịn có khóa điện, cuộn dây sơ cấp, bôbin
với điện trở phụ và IC đánh lửa.
Mạch điện cao thế có cuộn dây thứ cấp trong bơbin, dây cao áp, bộc chia
điện và các bugi trên xylanh. [4]
Hệ thống đánh lửa điện tử
+ Hệ thống đánh lửa điện tử có bộ chia điện (ESA có bộ chia điện).
Về cấu tạo hệ thống đánh lửa này khác các hệ thống đánh lửa trên là không
sử dụng con quay tạo tín hiệu đánh lửa mà nó được tạo tín hiệu nhờ ECU động


7

cơ thơng qua các tín hiệu vào từ những cảm biến liên quan qua đó tính tốn
được thời điểm đánh lửa phù hợp hơn với tải trọng động cơ.

Hình 1. 4: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA
+ Hệ thống đánh lửa bán dẫn cũng được chia làm 2 mạch:
Trong mạch điệp áp thấp dùng điện của ắc quy hoặc của máy phát điện.
Trong đó ngoài nguồn điện ra cịn có khóa điện, cuộn dây sơ cấp, bơ bin và IC
đánh lửa.
Mạch điện áp cao có cuộn dây thứ cấp, dây dẫn điện áp cao, bộ chia điện
và các bugi.
Ngồi ra cịn có các cảm biến cấp tín hiệu đầu vào cho ECU và đưa ra tín
hiệu điều khiển TRANSISTOR đóng hoặc thơng giúp cuộn sơ cáp được nối
mát, khi đó bugi sẽ được đánh lửa theo tín hiệu điều khiển của ECU.
+ Hệ thống đánh lửa điện tử khơng có bộ chia điện (đánh lửa trực tiếp)
Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp (ĐLTT), bộ chia điện khơng cịn được
sử dụng nữa. Thay vào đó, hệ thống ĐLTT cung cấp một bô bin cùng với một
IC đánh lửa độc lập cho mỗi xy-lanh. Vì hệ thống này không cần sử dụng bộ
chia điện hoặc dây cao áp nên nó có thể giảm tổn thất năng lượng trong khu
vực cao áp và tăng độ bền. Đồng thời nó cũng giảm đến mức tối thiểu nhiễu


8
điện từ, bởi vì khơng sử dụng tiếp điểm trong khu vực cao áp. Chức năng điều
khiển thời điểm đánh lửa được thực hiện thông qua việc sử dụng ESA (đánh
lửa sớm bằng điện tử). [4]

Hình 1. 5: Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tếp

Hình 1. 6: Sơ đồ kết cấu hệ thống đánh lửa trực tiếp (loại 1)

9
ECU của động cơ nhận được các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, tính
tốn thời điểm đánh lửa, truyền tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa. Thời điểm
đánh lửa được tính tốn liên tục theo điều kiện của động cơ, dựa trên giá trị thời
điểm đánh lửa tối ưu đã được lưu giữ trong máy tính, dưới dạng một bản đồ
ESA. So với điều khiển đánh lửa cơ học của các hệ thống thơng thường thì
phương pháp điều khiển bằng ESA có độ chính xác cao hơn và không cần phải
đặt lại thời điểm đánh lửa. [1]
Các yếu tố ảnh huởng đến đánh lửa
Trong quá trình sử dụng ôtô, trạng thái kỹ thuật của ôtô dần thay dổi theo
hướng xấu đi, dẫn tới hay hỏng hóc và giảm độ tin cậy. Q trình thay đổi ấy
có thể kéo dài theo thời gian (hay hành trình sử dụng) và phụ thuộc vào nhiều
yếu tố.
Chất lượng của vật liệu, công nghệ chế tạo, lắp ghép, sự không đồng nhất
trong chế tạo.
Điều kiện sử dụng: mơi trường sử dụng, trình độ người sử dụng, điều kiện
bảo quản, trang thiết bị và môi trường sửa chữa, nhiên liệu dầu mỡ bôi trơn.
Sự mài mịn vật liệu giữa các bề mặt có chuyển động tương đối.
Sự xuất hiện các vết nứt nhỏ hay hỏng ren do trong quá trình bảo dưỡng
thay thế bugi hoặc chịu tải thay đổi, thường gọi là mỏi.
Sự hư hỏng kết cấu chi tiết do bị quá tải tức thời, đột xuất.
Muội than tích tụ ở đầu đánh lửa của bugi, bugi làm việc quá nguội hoặc
hệ thống nhiên liệu cung cấp nhiên liệu quá nhiều, khi đó đánh lửa không nhận
đủ nhiệt để khử các cặn carbon, sóng điện áp cao sẽ nối tắt qua các cặn này,
thay vì phóng qua khe đánh lửa của bugi. Bugi làm việc quá nóng sẽ tiêu hủy
các điện cực nhanh chóng và làm rộng khe đánh lửa, do đó, tia lửa khơng thể
phóng qua và sự mất lửa xảy ra.
Cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp bị ngắn mạch.

10
Do hỏng các cảm biến như cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục
cam. làm ảnh hưởng tới quá trình đánh lửa.
Khoảng lắp bugi là khoảng cách từ mặt tựa đệm lót ở vỏ bugi (hoặc đỉnh
tựa mặt côn) đến cuối các đường ren. Nếu khoảng này quá dài, bugi sẽ sâu vào
buồng đốt gây cản trở sự khuấy trộn hỗn hợp, va đập với van hoặc piston. Bugi
có khoảng lắp khơng đủ khơng thể đốt hỗn hợp một cách chính xác. Vì vậy, các
bugi được sử dụng cho động cơ phải có khoảng cách thích hợp, đúng với tiêu
chuẩn của nhà chế tạo.
Nếu hệ thống đánh lửa sử dụng bộ chia điện có tiếp điểm: Tiếp điểm bị
mòn hoặc cháy rỗ cũng làm ảnh hưởng rất lớn tới q trình đánh lửa.
Các thơng số cơ bản của hệ thống đánh lửa
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 dây 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.
Hiệu điện thế đánh lửa Uđl
Hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó quá 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 Pasen.
𝑃

Uđl = .∆.K [V]
𝑇

Trong đó:
Uđl – Hiệu điện thế 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 [0K]
K - Hằng số phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp hịa khí


11

Hình 1. 7: Sự phụ thuộc của điện áp đánh lửa vào tốc độ động cơ
Trong đó: 1-khơng tải, 2-nửa tải, 3-toàn tải, 4-khởi động và cầm chừng
Khi tăng khoảng cách giữa các điện cực và tăng áp suất hỗn hợp hịa khí
thì thế hiệu đánh lửa tăng lên.
Sự tăng nhiệt độ trong xy lanh tạo điều kiện ion hóa hỗn hợp khí, vì vậy
thế hiệu đánh lửa giảm đi.
Ở chế độ khởi động lạnh, nhiệt độ thành xy lanh và các điện cực cịn thấp,
hỗn hợp hút vào ít bị đốt nóng và khơng kịp bay hơi hết. Những hạt nhiên liệu
chưa bay hơi rơi vào không gian giữa các điện cực làm tăng Uđl (15%...20%).
Sự tăng số vòng quay của động cơ, lúc đầu làm tăng một chút Uđl do tăng
áp suất nén (lọt khí giảm), nhưng sau đó Uđl giảm vì hệ số nạp giảm và nhiệt
độ bugi tăng.
Khi tải động cơ tăng, bướm ga mở to ra, do đó năng lượng hỗn hợp đi vào
xy lanh nhiều lên làm tăng áp suất nén và công suất của động cơ.
Yếu tố thứ nhất làm tăng Uđl.
Yếu tố thứ 2 làm giảm Uđl (vì cơng suất tăng làm nhiệt độ tăng), nhưng
ảnh hưởng không mạnh bằng yếu tố thứ nhất nên cuối cùng Uđl vẫn tăng khi
phụ tải tăng.
Sau một thời gian vận hành, điện cực bugi bị mài mịn, làm cho khe hở
bugi tăng, do đó Uđl tăng. Vì vậy sau một thời gian vận hành, phải hiệu chỉnh
lại khe hở bugi. [1]

12
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 pít tơng 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:
Pbđ, tbđ, p, twt, tmt, n, No.....
Trong đó:
Pbđ - Áp suất trong buồng cháy tại thời điểm đánh lửa.
[Pa] tbđ - Nhiệt độ buồng cháy [oC]
p - Áp suất trên đường ống nạp
[Pa] twt - Nhiệt độ nước làm mát động cơ [oC]
n - Số vòng quay của động cơ [vòng/phút]
No - Chỉ số octan của xăng.
Thời điểm đánh lửa xảy ra sớm hơn hay muộn hơn thời điểm tối ưu đều
làm giảm công suất và chất lượng của động cơ.
Nếu đánh lửa quá sớm: hỗn hợp cháy hoàn toàn trong ký nén. Sự tăng áp
suất do khí cháy giãn nở sẽ cản trở chuyển động đi tiếp lên ĐCT của pít tơng,
tức là cơng của khí nén sinh ra ở hành trình này trở thành cơng âm, làm giảm
cơng suất và tính kinh tế của động cơ, tăng tải trọng lên nhóm các chi tiết pít
tơng thanh truyền. Biểu hiện của hiện tượng này: có tiếng gõ kim loại, cơng
suất động cơ giảm, làm việc không ổn định.
Nếu đánh lửa quá muộn: quá trình cháy diễn ra trong kỳ giãn nở, thậm chí
nhiên liệu có thể khơng kịp cháy hết trong xy lanh mà còn tiếp tục cháy rớt ở
ống xả. Trong trường hợp này động cơ sẽ rất nóng vì thể tích vùng cháy và
nhiệt truyền cho nước làm mát tăng, công suất động cơ giảm.
Mức tải của động cơ cũng ảnh hưởng lớn đến góc đánh lửa sớm. Khi mở
bướm ga lớn lượng hỗn hợp đi vào xy lanh nhiều hơn→làm tăng áp suất và

13
nhiệt độ khí nén, đồng thời cịn làm giảm % khí sót→dẫn đến tăng tốc độ cháy.
Vì thế, khi tăng tải trọng của động cơ→ giảm xuống và ngược lại. [1]
Hệ số dự trữ Kđt
Hệ số dự trữ là tỉ số giữa hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m 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.
Kđt= U2m /Uđl
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 đại với hệ thống đánh lửa
điện tử. Vì hiệu điện thế U2m của hệ thống đánh lửa thường bé, còn đối với hệ
thống đánh lửa hiện đại có hệ số dự trữ cao nhằm đảm bảo việc đáp ứng việc
tăng tỉ số nén, tăng số vòng quay và khe hở bugi. [1]
Năng lượng dự trữ Wđt
Năng lượng dự trữ Wdt là năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường trong
cuộn dây sơ cấp của bô bin. 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 bô bin ở một giá trị xác định.
Wđt =Ll.Ing2/2
Trong đó:
Wđt - Năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp [W.s]
L1 - Độ tự cảm của cuộn sơ cấp của bơ bin [H]
Ing - Cường độ dịng điện sơ cấp tại thời điểm transistor công suất ngắt.
[A] 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.

14
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]
Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp
Tốc độ biến thiên của hiệu điện 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 bugi, năng lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm
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/120 (Hz)
Đối với động cơ 2 kỳ:
f = n.Z/60 (Hz)
Trong đó:
f - Tần số đánh lửa [Hz]
n - Số vòng quay của trục khuỷu động cơ (vòng/phút)
Z - Số xy lanh động cơ
Chu kỳ đánh lửa T là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa
1

T= = Tđ+ Tm
𝑓

Tđ - Thời gian vít đóng hay transistor cơng suất dẫn bão hịa [s]
Tm - Thời gian vít hở hay transistor cơng suất ngắt [s]
Tần số đánh lửa f tỉ lệ với số vòng quay của trục khuỷu động cơ và số xy
lanh.
Khi tăng số vòng quay của động cơ và số xy lanh, 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 dộng
cơ tia lửa vẫn mạnh. [1]


15
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
Trong đó:
WC= C2. Uđl2/2
WL= L2.i2/2
Wp - Năng lượng của tia lửa. [W.s]
WC - Năng lượng của thành phần tia lửa có điện dung. [W.s]
WL - Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm. [W.s]
C2 - Điện dung ký sinh tại mạch thứ cấp của bugi [F]
Uđl - Hiệu điện thế đánh lửa. [V]
L2 - Độ tự cảm của mạch thứ cấp. [H]
I2 - Cường độ dòng điện mạch thứ cấp. [A]
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. [1]
Giới thiệu sơ lược về các loại hệ thống đánh lửa
Hệ thống đánh lửa của động cơ xăng có tác dụng là nguồn sinh ra tia lửa
điện châm ngòi gây cháy hỗn hợp khí- nhiên liệu. Theo phân loại hệ thống đánh
lửa như trên và để hiểu rõ hơn về quá trình phát triển của hệ thống đánh lửa.
Sau đây em xin giới thiệu một số hệ thống đánh lửa từ lúc mới ra đời của động

cơ đốt trong cho đến nay, hệ thống đánh lửa ngày một hoàn thiện và đáp ứng
được yêu cầu để đảm bảo cho động cơ ngày một hoạt động hiệu quả hơn.


16
Hệ thống đánh lửa thường
Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc

Hình 1. 8: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa
Trong đó: 1-trục cam, 2-cần tiếp điểm, 3-bô bin đánh lửa, 4-bộ chia điện,
5-bugi
Hệ thống đánh lửa thường bao gồm:
+ Bình ắc quy: Là nguồn điện thường trực trên ôtô, cung cấp cho các
nguồn phụ tải như máy khởi động, đèn cịi…Tích luỹ điện năng do
máy phát điện nạp vào.
+ Khố cơng tắc: Để nối hay ngắt dòng điện sơ cấp của hệ thống khi
cần khởi động hay tắt máy.
+ Bô bin đánh lửa: Có hai cuộn dây, cuộn sơ cấp W1 có khoảng
250...400 vịng, cuộn thứ cấp W2 có khoảng 19000...26000 vịng.
+ Bộ chia điện: Nhận điện cao thế từ bơ bin đánh lửa và phân phối
đến các xy lanh động cơ theo thứ tự nổ của động cơ.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa thường:
Khi KK’ đóng: Trong mạch sơ cấp xuất hiện dòng điện sơ cấp i1. Dòng
này tạo nên một từ trường khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của bô bin
đánh lửa.
Khi KK’ mở: Mạch sơ cấp bị ngắt, dòng i1 và từ trường do nó tạo nên mất.