HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE Ô TÔ TOYOTA CAMRY 2013

1

Mục lục
Mục lục .................................................................................................................1
Danh mục hình ảnh ...............................................................................................4
Danh mục bảng biểu .............................................................................................6

LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................... 7
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô
TÔ ........................................................................................................ 8
1.1. Nhiệm vụ - yêu cầu – phân loại. .................................................... 8
1.1.1. Nhiệm vụ.................................................................................... 8
1.1.2. Yêu cầu ...................................................................................... 8
1.1.3. Phân loại .................................................................................... 8
1.2.1. Giai đoạn tăng dịng sơ cấp khi KK” đóng ................................. 9
1.2.2. Q trình ngắt dịng sơ cấp ....................................................... 13
1.2.3. Q trình phóng điện ở điện cực bugi. ...................................... 14
1.3. Q trình phát triển hệ thống đánh lửa......................................... 16
1.3.1. Kiểu điều khiển bằng vít ........................................................... 16
1.3.3. Kiểu bán dẫn có ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử) .................. 18
1.3.4. Hệ thống đánh lửa (DIS) .......................................................... 19
CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE Ô TÔ
TOYOTA CAMRY 2013 ................................................................... 20
2.1. Thông số kỹ thuật động cơ Toyota Camry 2013. ......................... 20
Bảng 2.1. Bảng thông số kỹ thuật trên xe camry ................................ 20
2.2. Giới thiệu về hệ thống đánh lửa trên xe camry ............................ 21
2.1.1. Ưu điểm ................................................................................. 22
2.2.2. Nhược điểm ............................................................................. 22
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ
LÀM VIỆC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô TÔ TOYOTA CAMRY
2013 ................................................................................................... 23

2
3.1. Đặc điểm cấu tạo ......................................................................... 23
3.1.1. Các cảm biến ............................................................................ 23
3.2. Cấu tạo hệ thống đánh lửa ........................................................... 28
3.2.1. Cuộn IC đánh lửa. .................................................................. 28
3.2.2. Bobbin đánh lửa. .................................................................... 30
3.2.3. Bugi ....................................................................................... 31
3.2.4. Bộ xử lí và điều khiển trung tâm ECU .................................... 32
3.2.5. Nguyên lí hoạt động của hệ thống đánh lửa ............................ 39
CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CHUẨN ĐOÁN HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
TRÊN XE CAMRY ........................................................................... 41
4.1. Những hư hỏng của hệ thống đánh lửa ...................................... 41
4.2. Quy trình kiểm tra ..................................................................... 41
4.2.1. Kiểm tra hệ thống đánh lửa ngay trên xe ................................. 41
Chú ý: ................................................................................................ 41
4.2.2. Kiểm tra bugi. ........................................................................ 41
4.2.3. Quy trình kiểm tra hệ thống đánh lửa ..................................... 42
4.3. Chẩn đoán hệ thống đánh lửa .................................................... 43
4.3.1. Chẩn đoán hư hỏng theo máy quét mã lỗi ............................... 43
4.3.2. Chẩn đốn hư hỏng theo tình trạng động cơ 2 AZ-FE ............ 48
4.4. Kiểm tra hư hỏng các bộ phận hệ thống đánh lửa ...................... 51
4.4.1. Kiểm tra hộp ECU .................................................................. 51
4.4.2. Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát. ............................. 52
4.4.3. Kiểm tra cảm biến lưu lượng khơng khí nạp ........................... 53
4.4.4. Kiểm tra cảm biến nhiệt độ khí nạp ........................................ 54
4.4.5. Kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga ........................................... 55
4.4.6. Kiểm tra cảm biến Oxy .......................................................... 56
4.4.7. Kiểm bộ đánh lửa trực tiếp bôbin đơn .................................... 57

3

4.4.8. Kiểm tra bugi ......................................................................... 58
4.4.9. Kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu .......................................... 59
KẾT LUẬN ....................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................. 61


4

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống đánh lửa ............................................................... 9
Hình 1.2. Sơ đồ tương đương của mạch sơ cấp hệ thống đánh lửa............. 10
Hình 1. 3.Quá trình tăng dịng tăng dịng sơ cấp i1 ................................... 11
Hình 1. 4. Sơ đồ tương đương của hệ thống đánh lửa ................................ 13
Hình 1. 5. Qui luật biến đổi dịng điện sơ cấp i1 và hiệu điện thế thứ cấp U2
................................................................................................................... 14
Hình 1. 6. Sự thay đổi thế hiệu U2 khi phóng tia lửa điện .......................... 15
Hình 1. 7. Hệ thống đánh lửa bằng vít ....................................................... 17
Hình 1. 8. Hệ thống đánh lửa bán dẫn ....................................................... 18
Hình 1. 9. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA. .......................................... 18
Hình 1. 10. Hệ thống đánh lửa DIS ............................................................ 19
Hình 2.1. Động cơ trên xe camry 2010 ...................................................... 21
Hình 2.2. Hệ thống đánh lửa điện tử loại trực tiếp (DIS) ........................... 21
Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện tử trên xe Toyota Camry 2010 ..... 22
Hình 3.1. Cảm biến tín hiệu trục khuỷu ...................................................... 24
Hình 3. 2. Sơ đồ nguyên lý điều khiển góc mở bướm ga ............................. 24
Hình 3. 3. Cảm biến vị trí trục cam ............................................................ 25

Hình 3. 4. Cảm biến lưu lượng khí nạp ...................................................... 26
Hình 3. 5. Cảm biến lưu lượng khí nạp ...................................................... 27
Hình 3. 6. Cảm biến oxy............................................................................. 27
Hình 3. 8. Cấu tạo IC đánh lửa .................................................................. 29
Hình 3. 9. Dịng điện trong cuộn sơ cấp..................................................... 29
Hình 3. 10. Ngắt dịng điện vào cuộn sơ cấp. ............................................. 30
Hình 3. 11. Bơ bin đánh lửa động cơ camry 2010 ...................................... 31
Hình 3. 12. Cấu tạo bugi ............................................................................ 31
Hình 3. 13. Cơ cấu đánh lửa ...................................................................... 33
Hình 3. 14. Đặc tính đánh lửa .................................................................... 34
Hình 3. 15. Nhiệt độ tự làm sạch và tự bén lửa. ......................................... 35
Hình 3. 16. Điều khiển đánh lửa ở chế độ khởi động. ................................ 36
Hình 3. 17. Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động .................................... 37
Hình 3. 18. Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm .................................................. 38


5

Hình 3. 19. Hiệu chỉnh góc đánh lửa muộn ................................................ 38
Hình 3. 20. Hiệu chỉnh góc đánh lửa ở chế độ khơng tải được ổn định ...... 39
Hình 3. 21. Sơ đồ mạch điều khiển tổng quát ............................................. 39
Hình 4.1. Mã kiểm tra ở chế độ bình thường .............................................. 43
Bảng 4.2. Ý nghĩa của các mã chuẩn đoán ................................................. 47
Bảng 4.3. Các tình trạng trên động cơ ....................................................... 49
Hình 4.2. Cách mắc đồng hồ đo sự thay đổi điện áp cảm biến nhiệt độ nước
làm mát ...................................................................................................... 52
Hình 4.4. Cách mắc đồng hồ đo sự thay đổi............................................... 52
Hình 4.3. Kiểm tra điện trở của cảm biến nhiệt độ nước làm mát. ........... 53
Hình 4.4. Sơ đồ mạch điện cảm biến lưu lượng khơng khí nạp. .................. 54
Hình 4.5. Sơ đồ mạch điện cảm biến lưu lượng khơng khí nạp ................... 54

Hình 4.6. Cách mắc đồng hồ đo sự thay đổi điện trở của cảm biến nhiệt độ
khí nạp ....................................................................................................... 55
Hình 4.7. Mạch điện cảm biến oxy và biểu đồ thay đổi điện áp ra ............ 56
Hình 4.8. Kiểm tra bộ đánh lửa trực tiếp ................................................... 57
Hình 4.9. Kiểm tra điện trở và đo khe hở nhiệt của bugi ............................ 58


6

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Bảng thông số kỹ thuật trên xe camry
Bảng 4.2. Ý nghĩa của các mã chuẩn đốn
Bảng 4.3. Các tình trạng trên động cơ


7

LỜI MỞ ĐẦU
Động cơ đốt trong hiện nay là một trong những nguồn lực chủ yếu trong nhiều
ngành kinh tế, sản xuất, đặc biệt trong lĩnh vực giao thông vận tải và nó đã trở thành
một nguồn động lực chính có tầm quan trọng khá lớn trong nghành cơng nghiệp ôtô.
Một vấn đề lớn được đặt ra lúc này là ơ nhiễm mơi trường, ơ nhiễm khơng khí và sự
nóng lên toàn cầu được cả thế giới quan tâm, xuất phát từ vấn đề này các nhà thiết
kế ln tìm cách để cải tiến, tăng hiệu suất làm việc, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu,
tăng tính kinh tế, cũng như mức độ an toàn sử dụng và giảm mức độ độc hại trong
khí xả động cơ. Do đó các hệ thống trên động cơ không ngừng thay đổi. Hệ thống
đánh lửa là một trong những hệ thống được quan tâm trong số đó. Để hiểu thêm về
hệ thống đánh lửa em đã chọn đề tài “Nghiên cứu, khảo sát hệ thống đánh lửa trên
xe TOYOTA CAMRY 2013”.
Hệ thống đánh lửa là yếu tố quan trọng đến hiệu suất làm việc hiệu quả của

động cơ. Do đó các hãng xe nổi tiếng như Toyota, Honda, Mitsumitsi,..đã sớm
nghiên cứu để cải thiện hệ thống và ứng dụng đưa vào sử dụng cho các .cho sinh
viên để hiểu rõ hơn về quá trình hình thành và phát triển hệ thống đánh lửa 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 khơng
tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cơ giáo bộ 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 Ơ tơ đã tận tình dạy
bảo em trong suốt bốn năm học vừa qua.
Dưới sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của Thầy giáo T.S Phạm Minh Hiếu
đã tạo điều kiện cho em hoàn thiện đồ án một cách tốt nhất.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày… tháng… năm 2022
Sinh viên thực hiện
Nam
Đỗ Văn Nam


8

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô TÔ
1.1. Nhiệm vụ - yêu cầu – phân loại.
 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 hổn hợp làm việc trong các xi lanh của
động cơ vào những thời điểm thích hợp và tương ứng với trình tự xi lanh và chế độ
làm việc của động cơ. Trong một số trường hợp thì hệ thống đánh lửa còn dùng để
hổ trợ khởi động, tạo điều kiện động cơ khởi động được dễ dàng ở nhiệt độ thấp.

 1.1.2. Yêu cầu
Hệ thống đánh lửa phải sinh ra dòng thứ cấp đủ lớn để tạo ra tia lửa điện
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 chê đô ̣
làm việc của động cơ.
 1.1.3. Phân loại
Ngày nay, hệ thống đánh lửa được trang bị trên 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 phương pháp tích lũy năng lượng.
 Hệ thống đánh lửa điện cảm: cuộn dây (bôbin).
 Hệ thống đánh lửa điện dung: tụ điện.

 Phân loại theo phương pháp điều khiển bằng cảm biến.
1. Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa (loại thường).
2. Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ.


9
3. Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến Hall.
4. Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến quang.
 Phân loại theo phương pháp bố trí dịng điện cao áp.
1. Hệ thống đánh lửa sử dụng bộ chia điện (có delso).
2. Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS(khơng có delco): Bơbin đơn, Bơbin đơi.
1.2. Lí thuyết chung về hệ thống đánh lửa trên ô tô

 Hệ thống đánh lửa sau khi có nhiệm vụ biến đổi dịng điện một chiều thế
hiệu thấp hoặc xoay chiều với thế hiê ̣u thấp thành dịng 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.
 Để tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của bugi, quá trình đánh lửa
được chia làm ba giai đoạn: Q trình tăng trưởng của dịng sơ cấp hay
cịn gọi là q trình tích luỹ năng lượng, q trình ngắt dịng sơ cấp và
q trình xuất hiện tia lửa điện ở cực bugi.
 1.2.1. Giai đoạn tăng dịng sơ cấp khi KK” đóng
Trong sơ đồ trên gồm có:
Rf: Điện trở phụ.
R1: Điện trở cuộn sơ cấp.
L1, L2: Độ tự cảm của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp.
T: Transistor cơng suất được điều khiển nhờ tín hiệu từ cảm biến

Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống đánh lửa


10
Chuyển sơ đồ mạch điện sơ cấp thành sơ đồ tương đương như sau.

Hình 1.2. Sơ đồ tương đương của mạch sơ cấp hệ thống đánh lửa
Khi KK' đóng, sẽ có dịng sơ cấp i1 chạy theo mạch:
(+)AQ  Kđ  Rf  W1  Cần tiếp điểm 2  KK'  (-)AQ
Dịng điện này tăng từ khơng đến một giá trị giới hạn xác định bởi điện
trở của mạch sơ cấp. Mạch thứ cấp lúc này coi như hở. Do suất điện động tự
cảm, dịng i1 khơng thể tăng tức thời mà tăng dần trong một khoảng thời gian
nào đó. Trong giai đoạn gia tăng dịng sơ cấp ta có thể viết phương trình sau:
Ung + eL1 = i1.R1

(1.1)

Trong đó:

- Thế hiệu của nguồn điện (ắc

Ung

quy hoặc máy phát) [V].

eL1

- SĐĐ tự cảm trong cuộn sơ cấp [V].

R1

- Điện trở thuần của mạch sơ cấp [].
eL1   L1

Mà:

di1
di
 U ng  L1 1  i1 R1
dt
dt

(1.2)

Giải phương trình vi phân (2.3) ta xác định được:

t
 
U ng 
1  e 1 
i1 
R1 



Trong đó:

t
1 

(1.3).

- Thời gian tiếp điểm đóng [s].
L1
R1

- Hằng số thời gian của mạch sơ cấp.

Biểu thức (1.3) cho thấy: Dòng sơ cấp tăng theo quy luật đường tiệm cận.


11
di1 U ng

dt
L1

(1.4)

Khi t=0 (tiếp điểm vừa đóng lại) thì i1 = 0 và
Khi t= (tiếp điểm đóng rất lâu) thì:
i1 

U ng
R1

&

di1
0
dt

(1.5)

Từ các biểu thức trên ta thấy rõ rằng, tốc độ gia tăng dòng sơ cấp phụ
thuộc vào giá trị Ung và L1. L1 càng lớn thì tốc độ tăng dịng sơ cấp càng giảm.
Tốc độ này có giá trị cực đại vào thời điểm tiếp điểm bắt đầu đóng (t=0).
di
Giá trị nhỏ nhất của tốc độ tăng dòng sơ cấp  1  được xác định bởi
 dt 

thời điểm mở tiếp điểm. Trong quá trình làm việc của hệ thống đánh lửa, tốc
độ này không bao giờ giảm đến khơng. Vì thời gian tiếp điểm đóng ngắn nên
dịng sơ cấp khơng kịp đạt giá trị ổn định.
Giá trị cực đại mà dịng sơ cấp có thể đạt được (i1max) phụ thuộc vào điện
trở mạch sơ cấp và thời gian tiếp điểm ở trạng thái đóng. Thay giá trị t= tđ vào

phương trình (1.3), ta xác định được:
i1max  I1ng

R
 1 td 
U ng 
L

1  e 1 
R1 


i(t)

i(t)

Hình 1. 3.Q trình tăng
dịng tăng dịng sơ cấp i1

(1.6)


12
Đường (1) ứng với xe đời cũ có bơ bin độ tự cảm lớn, tốc độ tăng dòng
sơ cấp chậm hơn so với bơ bin xe đời mới có độ tự cảm nhỏ đường (2). Chính
vì điều này làm cho lửa yếu lúc xe có tốc độ cao. Trên xe đời mới đã được khắc
phục nhờ sử dụng bô bin có độ tự cảm nhỏ.
Trong đó:

I1ng - Giá trị dịng sơ cấp khi tiếp điểm mở [A]

tđ - Thời gian tiếp điểm ở trạng thái đóng [s]

Nếu ký hiệu
đây:

d 

td
t
 d là thời gian đóng tiếp điểm tương đối (ở
td  tm Tck

Tck = (tđ + tm); tm - Thời gian tiếp điểm ở trạng thái mở) thì thời gian tiếp

điểm đóng có thể xác định theo cơng thức:

t d   d Tck   d

120
ne Z

(1.7)

Trong đó:
ne Z
 f - Tần số đóng mở của tiếp điểm
120

Biểu thức này có thể chứng minh với lập luận như sau: Trong 2 vòng
quay của trục khuỷu, tức là trong thời gian (60/ne)x 2 giây, tiếp điểm phải đóng

mở Z lần để thực hiện đánh lửa. Vậy trong thời gian 1 giây tiếp điểm cần phải
đóng mở [Z/(120/ne)] hay f=(neZ/120));
Z - Số xy lanh của động cơ 4 kỳ.
ne - Số vịng quay của động cơ. [vg/phút]
Cuối cùng ta có:
R
(
U ng 
1  e L

R1 


1

I 1ng

d

1

120 
)
n eZ 




(1.8)

Từ biểu thức (1.8) ta rút ra các nhận xét sau:
Giá trị dịng I1ng phụ thuộc các thơng số của mạch sơ cấp (R1 và L1).
I1ng giảm đi khi tăng số vòng quay và số xy lanh động cơ.
I1ng tăng lên khi tăng thời gian đóng tiếp điểm tương đối, thời gian này
được ấn định bởi dạng cam và việc điều chỉnh tiếp điểm. Thường đ khơng thể
làm tăng q 0,63 vì lúc đó cam sẽ rất nhọn, gây ra rung động và va đập cần
tiếp điểm khi làm việc và mau mòn.


13
 1.2.2. Q trình ngắt dịng sơ cấp
Khi trasisitor cơng suất ngắt, dịng điện sơ cấp và từ thơng do nó sinh ra
giảm đột ngột. Trên cuộn thứ cấp của bobine sẽ sinh ra một hiệu điện thế vào
khoảng 15kV  40kV. Giá trị của hiệu điện thế thứ cấp phụ thuộc vào rất nhiều
thông số của mạch sơ cấp và thứ cấp. Để tính tốn hiệu điện thế thứ cấp cực
đại ta sử dụng sơ đồ tương đương sau.
Rm: Điện trở mất mát.
Rr: Điện trở rò qua điện cực bougie

Hình 1. 4. Sơ đồ tương đương của hệ thống đánh lửa
Bỏ qua hiệu điện thế accu vì hiệu điện thế accu rất nhỏ so với sức điện
động tự cảm xuất hiện trên dịng sơ cấp lúc transistor cơng suất ngắt, năng
lượng từ trường tích lũy trong cuộn sơ cấp của bobine được chuyển thành năng
lượng điện trường trên tụ điện C1 và C2 và một phần mất mát. Để xác định hiệu
điện thế thứ cấp cực đại U2m ta lập phương trình cân bằng lúc transistor cơng
suất ngắt:
2

2

L1 I 21ng C1U 1 C 2U 2


Q
2
2
2

Trong đó:

(1.9)

C1: Điện dung của tụ điện mắc song song với transistor công

suất.
C2: Điện dung ký sinh của mạch thứ cấp.
U1m, U2m: Hiệu điện thế sơ cấp, thứ cấp lúc transistor công suất ngắt.


14
Q: Tổn thất dưới dạng nhiệt.
U2m= kbb. U1m
Kbb= W1/W2: Hệ số biến áp của bobine.
W1,W2: Số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp.
Mà:

  W 2
 2
W1
2

U1  U 2
 L1I 1ng  C1  1   C2 U 2  Q
W2
  W2 


(1.10)

Sau khi biến đổi ta nhận được:
U 2  I1ng

L1
2

W 
C1  1   C2
 W2 

'

(1.11).

': Hệ số tính đến sự giảm U2 do tổn thất năng lượng dưới dạng nhiệt
trong cả hai mạch sơ cấp và thứ cấp ('=0,75...0,85).

Hình 1. 5. Qui luật biến đổi dòng điện sơ
cấp i1 và hiệu điện thế thứ cấp U2
Transistor công suất ngắt, cuộn sơ cấp sẽ sinh ra một sức điện động
khoảng 100  300 V.
 1.2.3. Q trình phóng điện ở điện cực bugi.

Khi thế hiệu U2 vừa đạt đến giá trị Uđl, đủ để xuyên qua khe hở giữa các
điện cực của bugi, thì ở đó sẽ xuất hiện tia lửa điện cao thế (hình 1.4). Khi xuất
hiện tia lửa điện thì U2 giảm đột ngột trước khi kịp đạt giá trị cực đại.


15

Hình 1. 6. Sự thay đổi thế hiệu U2 khi phóng tia lửa điện
a. Thời gian tia lửa điện dung, b. Thời gian tia lửa điện cảm.
Kết quả của nhiều cơng trình nghiên cứu đã xác định được rằng: Tia lửa
điện có hai phần rõ rệt: phần điện dung và phần điện cảm.
Phần điện dung xuất hiện trước, vào thời điểm đầu của q trình phóng
điện. Đó là sự phóng tĩnh điện do năng lượng của điện trường tích luỹ trong
điện dung C1 và C2 của hệ thống đánh lửa, tia lửa điện dung có màu xanh lam
và rất chói do nhiệt độ của nó cao tới 10000OC. Thế hiệu cao và dịng điện
phóng rất lớn nên cơng suất tức thời của nó cũng khá lớn (có thể đạt đến hàng
chục kW). Tuy nhiên, thời gian tồn tại tia lửa này rất ngắn (<1s) nên năng
lượng điện trường cũng không lớn lắm.
Đặc trưng của phần tia lửa điện dung là có tiếng nổ lách tách, tần số dao
động lớn tới (106...107) Hz, nên gây nhiễu xạ vô tuyến mạnh.
Tia lửa điện dung làm điện thế U2 giảm đột ngột, chỉ cịn khoảng
1500...2000V. Vì tia lửa xuất hiện trước khi U2 đạt giá trị cực đại, nên phần tia
lửa điện dung chỉ tiêu tốn một phần năng lượng của từ trường tích luỹ trong
biến áp đánh lửa là:
Trong đó:

CU dl
WC 
2
C  C1 (

2

W1 2
)  C2 .
W2

(1.12)
(1.13)


16
Phần năng lượng cịn lại được tiếp tục phóng qua khe hở bugi dưới dạng
tia lửa điện cảm hay còn gọi là đuôi lửa. Do U2 đã giảm nhiều nên dịng phóng
lúc này cũng rất nhỏ, chỉ khoảng (80...100)mA. Tia lửa điện cảm có màu tím
nhạt-vàng, kéo dài khoảng vài s đến vài ms, phụ thuộc vào giá trị năng lượng
điện cảm tích luỹ trong mạch sơ cấp:
WL 

L1I1ng

2

2

(1.14)

Trong điều kiện thực tế, tia lửa có thể chỉ có phần điện dung hoặc điện
cảm thuần túy hoặc hỗn hợp cả hai phần, tuỳ thuộc vào các thông số của hệ
thống đánh lửa. và các điều kiện vật lý khi xuất hiện tia lửa. Nói chung các

xốy khí hình thành trong buồng cháy ở số vòng quay cao của động cơ, cản trở
việc tạo thành phần điện cảm của tia lửa.
Đuôi lửa có tác dụng tốt khi khởi động động cơ nguội. Vì khi khởi động
nhiên liệu bốc hơi kém, khó cháy. Nên khi nhiên liệu đã bén lửa của phần điện
dung, nó sẽ bốc hơi và hồ trộn tiếp, đi lửa sau đó sẽ đốt cho nhiên liệu cháy
hết.
1.3. Quá trình phát triển hệ thống đánh lửa
Quá trình phát triển của hệ thống đánh lửa được bắt đầu từ kiểu điều
khiển bằng vít ,kiểu bán dẫn , kiểu đánh lửa sớm bằng điện tử (ESA) và kiểu
đánh lửa trực tiếp (DIS).
 1.3.1. Kiểu điều khiển bằng 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 bô bin được điều khiển cho chạy ngắt quãng qua tiếp điểm
của vít lửa. Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm tốc 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.


17

Hình 1. 7. Hệ thống đánh lửa bằng vít
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 dịng của cuộn sơ cấp,
và giảm đến mức thấp nhất sự giảm áp của cuộn thứ cấp ở tốc độ cao. 1.3.2.
Kiểu bán dẫn
Trong kiểu hệ thống đánh lửa này transistor điều khiển dịng 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.


18

Hình 1. 8. Hệ thống đánh lửa bán dẫn
 1.3.3. Kiểu bán dẫn có ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử)
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 đánh lửa sớm.

Hình 1. 9. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA.


19
 1.3.4. Hệ thống đánh lửa (DIS)

Hình 1. 10. Hệ thống đánh lửa 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.
1.3.5. Hệ thống đánh lửa sử dụng bugi laser
 Sự phát triển của động cơ xăng trong thời gian gần đây dẫn tới kết
quả là phải tăng tỷ số nén.
 Tăng tỷ số nén sẽ giúp đốt nhiên liệu sạch hơn, ít tạo ra ít khí thải
độc hại, tiết kiệm nhiên liệu.
 Nhiên liệu sinh học có thể thay thế xăng, nhưng khó cháy hơn, cần
có tỷ số nén cao hơn.
 Tỷ số nén cao nhất của động cơ hiện nay cỡ 14:1 thuộc về động

cơ Mazda. Nếu tỷ số nén tăng thêm thì bugi điện sẽ hoạt động khơng
hiệu quả vì bị ăn mịn điện cực q nhanh.
 Vì vậy việc nguyên cứu và phát triển hệ thống đánh lửa sử dụng
bugi laser là rất cần thiết cho tương lai.


20
CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN XE Ơ TƠ
TOYOTA CAMRY 2013
 2.1. Thơng số kỹ thuật động cơ Toyota Camry 2013.
STT

HẠNG MỤC

THÔNG SỐ - ĐƠN VỊ

1

Loại động cơ

2 AZ-FE

2

Động cơ

I4, 16Van, VTTi

3

Dung tích cơng tác

2316 cc

4

Cơng suất cực đại

150 mã lực ở tốc độ
5600vòng/phút

5

Momen xoắn cực đại

222 N.m

6

Tỷ số nén

9.8

7

Đường kính xy lanh

86 mm

8

Hộp số

5 số tự động

9

Số xy lanh

4

10

Cam đóng mở xuppap

DOHC

11

Thứ tự thì nổ

1-3-4-2

12

Phun xăng điện tử

Có

13

Hệ thống đánh lửa

DIS

14

Số vịng quay

5.600 vịng/phút

Bảng 2.1. Bảng thông số kỹ thuật trên xe camry


21

Hình
2.1. xe camry 2010
Hình 2.1. Động
cơ trên
 2.2. Giới thiệu về hệ thống đánh lửa trên xe camry
ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến sau đó tính tốn xử lý và đưa ra tín
hiệu đến các Transistor theo đúng thứ tự nổ của động cơ. Khi có tín hiệu thì
Transistor sẽ dẫn tạo ra dịng điện trong cuộn sơ cấp, khi mất tín hiệu thì thứ
cấp của bobin và đưa đến các bugi đánh lửa.

Hình 2.2. Hệ thống đánh lửa điện tử loại trực tiếp (DIS)
Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp, bộ chia điện khơng cịn được sử dụng
nữa. Thay vào đó, hệ thống đánh lửa trực tiếp cung cấp một bô bin cùng với
một IC đánh lửa độc lập cho mỗi xi lanh. Đồng thời nó cũng giảm đến mức tối

thiểu nhiễu 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


22
ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử). 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.
2.1.1. Ưu điểm:
- Khơng có dây cao áp nên ít tổn thất năng lượng đánh lửa.
- Khơng cịn bộ chia điện nên ít bị hư hỏng.
- Mỗi bobin được điều khiển riêng biệt bởi một chân của ECU nên có
khả năng hoạt động độc lập.
- Thời điểm đánh lửa chính xác và tối ưu theo mọi chế độ làm việc nên
tăng hiệu suất của động cơ.
2.2.2. Nhược điểm:
- Cấu tạo phức tạp, mỗi xi lanh là một bobin nên làm tăng giá thành.
- Tổn nhiều chân điều khiển của ECU.
- Yêu cầu nguồn điện cung cấp phải ổn định.
- Cơng nghệ chế tạo khó khăn.

Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện tử trên xe Toyota Camry 2013


23
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM
VIỆC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN Ô TÔ TOYOTA CAMRY
2013
3.1. Đặc điểm cấu tạo
3.1.1. Các cảm biến

 Cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến này phát hiện góc quay trục khuỷu và tốc độ động cơ. Tín
hiệu NE được tạo ra bởi khe hở khơng khí giữa cảm biến và các răng trên chu
vi của rơ to tín hiệu NE lắp trên trục khuỷu. Tùy loại mà cảm biến có 12, 24,
34 răng và có hai răng khuyết. Khu vực có hai răng khuyết được sử dụng để
phát hiện góc quay trục khuỷu, nhưng nó khơng phát hiện được điểm chết trên
của kỳ nén hoặc xả. ECU kết hợp hai tín hiệu NE và G để xác định chính xác
góc quay trục khuỷu. Khơng có tín hiệu này động cơ khơng thể hoạt động.
Ngồi ra, trên rơ to có 2 răng khuyết nên cảm biến này còn dùng để xác
định vị trí pít tơng. ECU động cơ dùng thơng tin này để xác định thời gian
phun và thời điểm đánh lửa




24
Hình 3.1. Cảm biến. tín hiệu trục khuỷu


Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến vị trí bướm ga loại khơng tiếp xúc. Cảm biến vị trí bướm ga sẽ
chuyển sự thay đổi mật độ đường sức của từ trường thành tín hiệu điện.
Góc mở bướm ga được điều khiển bởi ECU động cơ, ECU nhận tín hiệu
từ cảm biến vị trí bàn đạp ga xử lý và truyền tín hiệu điều khiển đến mô tơ bước
điều khiển. Mô tơ bướm ga sẽ đóng mở bướm ga theo tín hiệu điều khiển từ
ECU, từ mô tơ bướm ga truyền sang trục bướm ga thơng qua bộ răng giảm tốc.

Hình 3.2
. 3. 2. Sơ đồ nguyên lý điều khiển góc mở bướm ga

Hình
1. Bướm ga
2. Điều khiển bướm ga
 Cảm biến vị trí trục cam
Cảm biến này phát hiện góc quay chuẩn và thời điểm của trục cam. Cấu
tạo tương tự cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam có đĩa tín hiệu
G có các răng, khi trục cam quay khe hở khơng khí giữa các vấu nhơ ra trên trục
cam thay đổi, sinh ra tín hiệu G. Tín hiệu được truyền đi nhờ một thơng tin về
góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động cơ. Kết hợp với tín hiệu NE để ECU
xác định đúng thời gian phun nhiên liệu, thời điểm đánh lửa.


25

Hình 3. 3. Cảm biến vị trí trục cam
 Cảm biến lưu lượng khí nạp (tín hiệu VG)
Phát hiện khối lượng khí nạp. Khi dây sấy Rh được khí nạp làm mát, điện
thế tại A-B sẽ chênh nhau. Bộ khuếch đại tín hiệu sẽ xử lý và làm tăng điện áp
đặt vào dây sấy. Nhiệt độ dây sấy tăng dẫn đến việc tăng tương ứng của điện
trở cho đến khi điện thế tại A và B bằng nhau (các điện áp của các điểm A,B
trở nên cao hơn). Bằng cách sử dụng mạch cầu này cảm biến lưu lượng khí nạp
có thể đo khối lượng khí nạp bằng tín hiệu điện áp tại điểm B .
Nguyên lý của cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy dựa trên sự
phụ thuộc của năng lượng nhiệt thoát ra từ một phần tử nhiệt được nung nóng
và đặt trong dịng khí nạp. Khi có dịng điện đi qua làm cho dây sấy nóng lên.
khi khơng khí chạy qua, dây sấy được làm nguội tương ứng với khối lượng
khơng khí nạp, bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ
cho nhiệt độ dây sấy khơng đổi, dịng điện đó sẽ tỉ lệ thuận với lượng khơng
khí nạp bằng cách phát hiện dịng điện đó ta xác định được lượng khơng khí
nạp. Trong trường hợp này, dịng điện chuyển thành điện áp và gửi đến ECU

động cơ.