Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
CHƯƠNG 10
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
Ở động cơ đốt trong, công suất của động cơ sinh ra do sự đốt cháy hỗn hợp không khí nhiên liệu trong
xy lanh. Đối với động cơ xăng, tia lửa điện từ bu gi phải đủ khả năng đốt cháy hỗn hợp không khí và
nhiên liệu ở cuối quá trình nén.
Chức năng của hệ thống đánh lửa là dùng để biến đổi điện áp của ắc quy hoặc máy phát điện thành
điện cao áp từ 10KV hoặc cao hơn đủ khả năng phóng điện qua hai cực của bu gi để đốt cháy hỗn hợp
không khí nhiên liệu trong xy lanh ở mọi chế độ làm việc của động cơ.
A. PHÂN LOẠI
Hệ thống đánh lửa ắc quy có thể chia làm các loại như sau.
Hệ thống đánh lửa dùng vít lửa.
Hệ thống đánh lửa transistor.
Và hệ thống đánh lửa điều khiển từ máy tính ( ECU ).
Ở hệ thống đánh lửa điều khiển từ ECU ( Electronic Control Unit ) có thể chia làm các loại sau.
Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện.
Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện.
Và hệ thống đánh lửa trực tiếp.
213
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
B. YÊU CẦU
Hệ thống đánh lửa phải thỏa mãn 3 yêu cầu sau:
Tia lửa điện phải mạnh, đủ khả năng phóng qua lực cản của hỗn hợp ở giữa hai cực bu gi ở
cuối quá trình nén ở mọi chế độ làm việc của động cơ.
Thời điểm đánh lửa phải chính xác ở mọi chế độ làm việc của động cơ.
Hệ thống đánh lửa phải có độ tin cậy cao, chòu được rung động và nhiệt độ cao.
C. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA DÙNG VÍT LỬA
I. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG
Hệ thống đánh đánh lửa dùng vít lửa quá lỗi thời và hiện nay không còn sản xuất nữa. Chúng còn tồn
tại một số xe đời cũ ở nước ta. Nó bao gồm: ắc quy, bô bin, bộ chia điện, dây cao áp và các bu gi.
1. ẮC QUY
Ắc quy là nguồn điện hóa học, được dùng để cung cấp điện cho hệ thống khởi động, hệ thống đánh
lửa, hệ thống ánh sáng, tín hiệu và một số hệ thống khác.
CẤU TẠO
Bình ắc quy tích trử điện ở dạng năng lượng hoá học và cung cấp điện khi cần thiết. Trong qúa trình sử
dụng, năng lượng ắc quy bò tổn thất. Để nạp lại năng lượng cho nó thì người ta phải dùng hệ thống
cung cấp điện.
Ắc quy còn đóng vai trò bộ lọc và ổn đònh điện áp trong hệ thống điện ôtô khi điện áp máy phát điện
dao động.
Trên ôtô chỉ sử dụng hai loại ắc quy: ắc quy axit và ắc quy kiềm. Hiện nay ắc quy axit được sử dụng
phổ biến, vì so với ắc quy kiềm thì nó có sức điện động ở mỗi cặp bản cực cao hơn, có điện trở trong
nhỏ và đảm bảo chế độ khởi động tốt mặc dù ắc quy kiềm có khá nhiều ưu điểm.
Ắc quy axit bao gồm vỏ bình, bên trong được chia làm nhiều ngăn. Trong mỗi ngăn đặt các bản điện
cực dương, các bản điện cực âm và dung dòch điện phân là axit sunfuric. Các bản cực được chế tạo từ
chì hoặc vật liệu có nguồn gốc từ chì.
214
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
Vỏ ắc quy được chế tạo bằng nhựa êbônit hoặc cao su cứng, có độ bền cao và có khả năng chòu được
axit. Bên trong vỏ được chia thành các ngăn riêng biệt, dưới đáy bình có các gờ để đỡ các tấm bản cực
và tránh được sự chập mạch của các bản cực trong quá trình sử dụng.
Khung của các bản cực được chế tạo từ hợp kim chì – Stibi. Các bản cực dương gồm khung có phủ một
lớp bột diôxyt chì (PbO2) ở dạng xốp, các bản cực âm phủ một lớp bột chì. Tấm ngăn giữa hai bản cực
là tấm lưới làm bằng nhựa PVC và sợi thủy tinh.
Sức điện động của mỗi hộc bình là 2,1
vôn. Nếu bình ắc quy có sáu học bình
mắc nối tiếp với nhau thì chúng ta sẽ
được nguồn điện là 12vôn ( 12,6v ).
Dung dòch sử dụng cho ắc quy là hỗn
hợp của axit sunfuric và nước cất. Khi
bình ắc quy nạp đầy điện, tỉ trọng của
dung dòch từ 1,260 đến 1,280 ở nhiệt
độ 20°C. Dung dòch có tỉ trọng là
1.260 gồm 65% là nước cất và 35%
axit sunfuric. Nếu tỉ trọng là 1,280,
dung dòch gồm 63% nước cất và 37%
axit sunfuric.
Vỏ ắc quy chứa dung dòch điện phân và các thành phần của ắc quy. Ắc quy 12 vôn, vỏ ắc quy được
chia làm 6 ngăn. Các bản cực được đặt trên các gờ ở dưới đáy bình để tránh sự ngắn mạch. Bên ngoài
vỏ bình có đánh dấu mức dung dòch cao nhất và thấp nhất.
Lỗ thông hơi được bố trí trong nắp đậy ắc quy. Nắp còn sử dụng để nạp dung dòch hoặc nước cất. Các
lỗ thông hơi được chế tạo để khí hydro và hơi axit thoát ra ngoài.
NGUYÊN LÝ
Trong ắc quy thường xảy ra hai quá trình hóa học thuận nghòch đặc trưng cho sự nạp và phóng điện.
PbO
2
+ Pb + 2H
2
SO
4
⇔ 2PbSO
4
+ 2H
2
O
Trong quá trình phóng điện, hai bản cực PbO
2
và Pb biến thành PbSO
4
. Như vậy khi phóng điện, axit
Sunfuric bò hấp thụ để tạo thành Sunfat chì và nước làm cho nồng độ của axit Sunfuric giảm.
Khi nạp điện bằng thiết bò bên ngoài hoặc máy phát điện, dưới tác dụng của dòng điện, phản ứng hoá
học sẽ xảy ra ngược lại. Có nghóa là Sunfat chì tác dụng với nước để cho ra axit Sunfuric và ôxýt chì ở
bản cực dương, chì ở bản cực âm, làm cho điện áp của ắc quy tăng, điện trở trong ắc quy giảm và nồng
độ axit Sunfuric tăng.
Dung lượng của ắc quy là lượng điện năng mà ắc quy có thể cung cấp cho phụ tải trong một giới hạn
phóng điện cho phép. Thông số dung lượng ắc quy là Ampe-giờ. Khi dung lượng của ắc quy càng lớn
thì bình ắc quy càng to. Dung lượng của ắc quy phụ thuộc vào các yếu tố sau.
Khối lượng và diện tích chất tác dụng trên bản cực.
Dung dòch điện phân.
Nhiệt độ môi trường.
215
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
Dòng điện phóng.
Và thời gian sử dụng.
2. BÔ BIN
Tiếp nhận điện áp 12 vôn từ ắc quy để tạo ra một điện áp cao khoảng 10KV hoặc cao hơn để tạo ra
một tia lửa mạnh phóng qua hai cực của bu gi.
Trong bô bin, cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp được
quấn xung quanh một lõi cực. Nó dùng để gia tăng
điện áp ắc quy thành điện áp cao thế nhờ vào sự
cảm ứng điện từ.
Lõi cực sử dụng là thép silic, gồm nhiều lá thép
mỏng ghép chặt lại với nhau và nó có dạng tròn.
Xung quanh lõi được quấn các cuộn dây.
Cuộn dây thứ cấp có đường kính 0,05 đến 0,1 mm
và số vòng dây từ 15.000 đến 30.000 vòng được
quấn xung quanh lõi của bô bin. Cuộn sơ cấp có
đường kính khoảng 0.5 đến 1,0 mm và số vòng dây
từ 150 đến 300 vòng. Cuộn sơ cấp được quấn xung
quanh cuộn thứ cấp.
216
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
Giữa các lớp dây được quấn cách điện bằng một lớp giấy có điện trở cao. Bên trong bô bin được đổ
đầy dầu biến thế để làm nguội.
Một đầu cuộn sơ được nối với cọc âm của bô bin và đầu còn lại của cuộn sơ được nối với cực dương.
Ở cuộn thứ cấp, một đầu được nối với cực dương của cuộn sơ cấp và đầu còn lại được nối với cực thứ
cấp qua trung gian của một lò xo. Cả hai cuộn dây được quấn cùng chiều nhau và cuộn sơ cấp bố trí ở
bên ngoài.
3. DELCO (BỘ CHIA ĐIỆN)
Delco được chia làm 4 bộ phận là bộ chia điện, bộ ngắt điện, bộ đánh lửa sớm chân không và bộ đánh
lửa sớm li tâm.
Bộ ngắt điện dùng để ngắt dòng sơ cấp bô bin để tạo điện áp cao trong cuộn thứ cấp. Bộ ngắt điện
gồm vít lửa, cam ngắt điện và tụ điện.
Bộ chia điện dùng để phân phối điện cao áp từ cuộn thứ cấp của bô bin đến các bu gi của mỗi xy
lanh theo đúng thứ tự công tác của động cơ. Nó bao gồm nắp delco và rotor.
Bộ đánh lửa sớm li tâm thường được bố trí bên dưới delco. Nó dùng để thay đổi thời điểm đánh
lửa theo số vòng quay của động cơ. Nó bao gồm hai quả văng và hai lò xo.
Bộ đánh lửa sớm chân không dùng để thực hiện đánh lửa sớm hoặc trễ khi tải của động cơ thay
đổi. Nó bao gồm một mâm lửa và bộ màng chân không được điều khiển bởi độ chân không trong
đường ống nạp.
4. DÂY CAO ÁP
Dây cao áp dùng để dẫn điện cao áp từ cực trung tâm của bô bin đến cực trung tâm của nắp delco và
từ nắp delco đến các bu gi. Dây cao áp được sử dụng hiện nay là dây có điện trở cao để chống nhiễu.
Lõi được chế tạo từ sợi thuỷ tinh thấm các bon và được bọc bởi một lớp cao su cách điện và một vỏ
bọc ở bên ngoài. Điện trở của một dây cao áp không quá 25KΩ ở nhiệt độ 20°C.
217
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
5. BU GI
Dòng điện có điện áp cao từ delco được tạo thành
tia lửa có nhiệt độ cao giữa điện cực trung tâm và
cực bên của bu gi để đốt cháy hỗn hợp không khí
nhiên liệu ở cuối quá trình nén.
Điều kiện làm việc của bu gi rất khắc nghiệt.
Nhiệt độ điện cực bu gi có thể đạt tới 2000°C ở
quá trình cháy, nhưng nó nhanh chóng giảm rất
nhanh ở quá trình nạp do được làm mát bởi hỗn
hợp không khí và nhiên liệu. Sự thay đổi nhiệt độ
bất thường trên được thực hiện trong hai vòng quay
của trục khuỷu.
Ngoài phải chòu ứng suất nhiệt, bu gi còn chòu áp
suất thay đổi từ áp suất bé hơn 1 at ở quá trình nạp
đến 45 at ở quá trình cháy và phải có khả năng
cách điện tốt ở điện áp 30KV và phải chòu đựng
mài mòn cao.
Phần chính của bu gi bao gồm sứ cách điện và
điện cực trung tâm.
Sứ cách điện bao bọc điện cực trung tâm và bảo đảm sự cách điện giữa điện cực trung tâm và vỏ
bu gi. Các rãnh trên sứ cách điện ở gần đầu bu gi dùng để gia tăng khoảng cách từ cực đầu bu gi
đến vỏ bọc kim loại nhằm ngăn cản sự phóng điện cao áp.
Chất cách điện được làm từ sứ cao cấp. Nó phải chòu được nhiệt độ cao, ứng suất cơ học, ứng suất
nhiệt, truyền nhiệt và cách điện tốt ở nhiệt độ cao.
Vỏ bọc là phần kim loại bao bọc ở bên ngoài bu gi và nó còn để gá lắp bu gi vào động cơ.
Điện cực trung tâm và điện cực bên ( Điện cực nối mát).
VÙNG NHIỆT
Vùng nhiệt của bu gi biểu thò một lượng nhiệt tỏa ra từ bu gi. Bu gi có lượng nhiệt toả ra nhiều gọi là
bu gi lạnh và một bu gi có lượng nhiệt toả ra ít thì gọi là bu gi nóng. Nhiệt độ thấp nhất của bu gi khi
218
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
hoạt động gọi là nhiệt độ tự làm sạch và nhiệt độ cao nhất là nhiệt độ chống lại hiện tượng cháy sớm.
Nhiệt độ làm việc của bu gi tốt nhất nằm trong khoảng 450 đến 950°C.
Nếu nhiệt độ điện cực bu gi bé hơn 450°C, muội than hình thành do sự đốt cháy không hoàn toàn
của nhiên liệu sẽ bám vào bề mặt của sứ cách điện và làm giảm khả năng cách điện giữa sứ cách
điện và vỏ. Kết quả tạo ra sự rò điện giữa hai cực và dẫn đến sự mất lửa giữa hai cực của bu gi.
Nếu nhiệt độ điện cực bu gi cao hơn 950°C, điện cực chính là nguồn nhiệt đốt cháy hỗn hợp không
khí và nhiên liệu trước khi tia lửa điện bu gi xuất hiện ở quá trình nén. Hiện tượng này gọi là hiện
tượng cháy sớm.
Bu gi lạnh là bu gi có phần sứ cách điện ở điện cực trung tâm ngắn. Do diện tích tiếp xúc với nhiệt
bé và đường truyền nhiệt từ sứ cách điện ra nước làm mát cũng như không khí ngắn, nên nhiệt độ
làm việc của bu gi thấp.
Nếu phần sứ cách điện dài, diện tích tiếp xúc với nhiệt lớn, đồng thời quảng đường truyền nhiệt
để làm mát dài, nên nhiệt độ làm việc của bu gi cao. Bu gi này được gọi là bu gi nóng.
Sóng điện từ có tần số cao được hình thành khi bu gi đánh lửa là nguyên nhân sinh ra nhiễu. Để
tránh điều này một điện trở khoảng 5KΩ được bố trí giữa điện cực trung tâm để giảm sự hình
thành sóng điện từ.
Nếu trên đầu bu gi có 5 vòng màu xanh đậm, điện cực trung tâm và điện cực bên được phủ một
lớp mỏng bạch kim. Khe hở bu gi là 1,1 mm và thời gian sử dụng là 100.000Km. Trong quá trình
sử dụng không được điều chỉnh khe hở bu gi.
II. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Khi contact máy On và vít ngậm, dòng điện sơ cấp đi như sau: + Ắc quy -> contact máy -> điện trở ->
+ bô bin -> cuộn sơ cấp -> – bô bin -> vít búa -> vít đe -> mát -> âm ắc quy. Dòng điện sơ cấp
khoảng 3 – 4 A, nó sinh ra một từ trường quanh cuộn sơ cấp.
219
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
Khi trục delco tiếp tục quay, cam ngắt điện điều khiển vít mở, dòng điện sơ cấp mất đột ngột sinh ra
một từ thông thay đổi trong cuộn sơ làm cảm ứng một sức điện động trong cuộn thứ có thể lên đến
30KV. Dòng điện này được dẫn đến nắp delco và được rotor phân phối đến các bu gi. Trong khi đó
trong cuộn sơ cấp cũng sinh ra một sức điện động khoảng 500V.
Cải thiện đặc tính đánh lửa khi khởi động: khi khởi động, dòng sơ cấp đi từ cực ST của contact máy
cung cấp trực tiếp đến cực dương bô bin để đảm bảo điện áp thứ cấp cần thiết khi khởi động (Do khi
khởi động, dòng điện cung cấp cho động cơ khởi động rất lớn làm cho điện áp của ắc quy giảm mạnh).
Tụ điện sử dụng trong hệ thống đánh lửa là tụ giấy, nó được bố trí bên trong hoặc bên ngoài của
delco. Tụ được mắc song song với vít lửa, dùng để dập tắt hồ quang sinh ra giữa hai bề mặt vít khi vít
mở. Khi vít mở, dòng điện sinh ra do hiện tượng tự cảm được nạp bởi tụ điện để dòng sơ cấp mất đi
nhanh chóng.
GÓC NGẬM ĐIỆN
Khi số vòng quay của trục khuỷu càng tăng, thời gian dòng điện đi qua cuộn sơ của bô bin ngắn, làm
cường độ dòng sơ cấp cũng giảm theo nên điện áp đánh lửa thứ cấp giảm.
220
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
Để đảm bảo đủ điện áp đánh lửa ở số vòng quay cao, phải đảm bảo thời gian dòng điện đi qua cuộn
sơ cấp của bô bin. Thông số này được thể hiện qua góc ngậm điện.
Góc ngậm điện là góc tính từ lúc vít bắt đầu đóng đến khi vít bắt đầu mở ở trên cam ngắt điện. Góc
ngậm điện có liên quan đến khe hở đội tối đa của vít.
Khi khe hở đội tối đa của vít nhỏ, góc ngậm điện sẽ lớn và hồ quang dễ xảy ra khi vít mở làm cho
dòng sơ cấp không mất đột ngột nên điện áp đánh lửa sẽ yếu.
Khi khe hở đội tối đa của vít lớn, góc ngậm điện sẽ nhỏ. Ở tốc độ cao dòng sơ cấp nhỏ nên điện
áp đánh lửa giảm , không đủ khả năng đánh lửa qua hai cực của bu gi.
ĐÁNH LỬA SỚM
Trong thực nghiệm người ta thấy rằng công suất của động cơ đạt lớn nhất khi áp suất cháy đạt cực đại
cách sau điểm chết trên một góc là 10°.
Tại điểm 1 tia lửa điện bu gi bắt đầu xuất hiện và cho đến điểm 2, áp suất cháy trong xy lanh bắt đầu
tăng nhanh. Giai đoạn từ 1 – 2 được gọi là giai đoạn cháy trễ. Tại điểm 2 ngọn lửa lan tràn khắp buồng
đốt và đạt cực đại sau ĐCT một góc là 10°.
1. Điểm đánh lửa sớm.
2. Đường cong cháy tách đường
cong nén.
3. Áp suất đạt cực đại.
4. Kết thúc cháy.
221
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
Góc đặt lửa vào động cơ là góc đánh lửa sớm ban đầu ứng với tốc độ cầm chừng. Tuy nhiên, khi tốc
độ động cơ gia tăng, thời gian thực hiện quá trình cháy ngắn nên thời điểm đánh lửa phải thay đổi cho
phù hợp để động cơ đạt được công suất tối ưu.
BỘ ĐÁNH LỬA SỚM LI TÂM
Bộ đánh lửa sớm li tâm hay còn gọi bộ đánh lửa sớm theo tốc độ của động cơ. Nó được bố trí ở bên
trong delco. Khi tốc độ động cơ gia tăng, thời gian thực hiện quá trình cháy ngắn, điểm áp suất đạt cực
đại nằm xa điểm chết trên làm cho công suất và hiệu suất của động cơ giảm.
Để đảm bảo áp suất cực đại cách sau điểm chết trên luôn là 10° thì phải gia tăng thời điểm đánh lửa
sớm, để tăng thời gian cháy khi tốc độ động cơ thay đổi.
Hai quả văng được lắp trên chốt đỡ quả văng trên trục delco. Cam và đóa cam được kết nối cứng với
nhau và chúng được lắp lồng vào đầu trục delco và được giới hạn chuyển động dọc bằng một con vít
xiết trên đầu trục delco.
Một đầu của lò xo được mắc vào chốt đỡ quả văng và đầu còn lại được mắc vào chốt gá lò xo trên đóa
cam. Các lò xo này luôn có khuynh hướng làm cho hai quả văng khép lại.
Ở tốc độ cầm chừng, lực li tâm của các quả văng không thắng được sức căng của lò xo, nên tốc độ
quay của cam bằng tốc độ quay của trục delco.
Khi tốc độ trục delco gia tăng làm cho các quả văng chuyển động ra ngoài quanh chốt đỡ quả văng,
làm cho đóa cam và cam xoay sớm hơn trục delco một góc. Do vậy, cam sẽ điều khiển vít mở sớm hơn
để thực hiện đánh lửa sớm.
BỘ ĐÁNH LỬA SỚM CHÂN KHÔNG
Bộ đánh lửa sớm chân không còn gọi là bộ đánh lửa sớm theo tải. Khi cánh bướm ga mở nhỏ, lượng
không khí và nhiên liệu nạp vào xy lanh ít nên tốc độ cháy giảm. Khi cánh bướm ga mở lớn, hỗn hợp
222
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
không khí nhiên liệu nạp vào xy lanh tăng làm tăng tốc độ cháy do các phần tử nhiên liệu nằm sát với
nhau hơn.
Như vậy bộ đánh lửa sớm chân không làm tăng góc đánh lửa sớm khi tải động cơ bé để đảm bảo áp
suất đạt cực đại cách sau điểm chết trên là 10°.
Bộ đánh lửa sớm chân không gồm màng, lò xo, cần nối …Màng chia bộ đánh lửa sớm làm hai phần:
Một bên của màng chòu tác động của lò xo và nó được nối đến lỗ đánh lửa sớm ở bộ chế hòa khí. Bên
còn lại của màng được kết nối với một thanh nối, rãnh của cần nối được móc vào chốt của mâm lửa.
Khi màng dòch chuyển, cần nối sẽ kéo mâm lửa theo ngược chiều quay của cam.
Khi động cơ hoạt động ở tốc độ cầm chừng, lỗ chân không ở phía trên cánh bướm ga nên màng bộ
đánh lửa sớm không tác động.
Khi bướm ga mở nhẹ, lỗ chân không nằm sau cánh bướm ga. Độ chân không tác động lên màng làm
cho thanh nối dòch chuyển kéo mâm lửa xoay ngược chiều với cam ngắt điện để thực hiện đánh lửa
sớm.
Khi bướm ga mở lớn, độ chân không tác động lên màng giảm và lò xo đẩy màng trở về vò trí ban đầu
làm giảm góc đánh lửa sớm.
BỘ CHỌN CHỈ SỐ ÓCTAN
Thời điểm đánh lửa chỉ chính xác với một loại nhiên liệu sử dụng. Khi sử dụng loại nhiên liệu có chỉ
số octan khác với loại thường hay sử dụng thì phải hiệu chỉnh lại thời điểm đánh lửa.
Tốc độ cháy sẽ tăng khi sử dụng loại nhiên liệu có chỉ số octan thấp và tốc độ cháy sẽ chậm khi sử
dụng loại nhiên liệu có chỉ số octan cao. Điều đó có nghóa là khi sử dụng nhiên liệu có chỉ số octan
cao thì phải điểu chỉnh tăng góc đánh lửa sớm và ngược lại.
Khi chúng ta xoay núm chọn chỉ số óctan, vò trí móc của bộ đánh lửa sớm chân không thay đổi làm cho
vò trí của mâm lửa cũng thay đổi theo, tức góc đánh lửa sớm ban đầu được hiệu chỉnh.
223
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
D. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRANSISTOR
I. CẤU TẠO
Hệ thống đánh lửa transistor được sử dụng để thay thế hệ thống đánh lửa dùng vít lửa. Nó bao gồm:
• Bộ tạo tín hiệu được bố trí bên trong delco, dùng để thay thế cam ngắt điện trong hệ thống đánh
lửa dùng vít lửa. Nó bao gồm một khung từ, trên đó có bố trí nam châm vónh cửu, một cuộn dây
cảm biến và một rotor tín hiệu có số răng bằng với số xy lanh động cơ. Cảm biến được sử dụng có
thểà là cảm biến từ hoặc cảm biến Hall.
• Bộ đánh lửa (Igniter) có thể bố trí bên trong hoặc bên ngoài delco. Nó dùng để thay thế vít lửa.
Các transistor được sử dụng để điều khiển dòng sơ cấp đi qua cuộn sơ cấp của bô bin.
Từ thông của nam châm vónh cửu chạy qua
các răng của rotor và đi qua cuộn dây cảm
biến. Khi vò trí rotor thay đổi, khe hở từ
cũng thay đổi làm cho từ thông đi qua cuộn
dây thay đổi, làm phát sinh một sức điện
động xoay chiều.
Bộ đánh lửa gồm bộ dò tín hiệu từ cảm
biến, bộ khuyếch đại tín hiệu và transistor.
Bộ điều khiển góc ngậm để hiệu chỉnh tín
hiệu sơ cấp tùy theo tốc độ của động cơ.
Mạch giới hạn dòng dùng để điều khiển
dòng sơ cấp lớn nhất.
224
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
II. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Khi contact máy on, điện áp tại điểm P khoảng 0,6 vôn và transistor ở trạng thái đóng, không có dòng
điện chạy qua cuộn sơ cấp của bô bin.
Khi động cơ hoạt động, rotor chuyển động làm phát sinh ra điện áp xoay chiều trong cuộn dây cảm
biến. Nếu điện áp cuộn dây sinh ra là dương thì điện áp tại điểm Q sẽ gia tăng, làm cho transistor mở.
Khi transistor mở, có dòng điện từ contact máy đi qua cuộn sơ cấp của bô bin và qua transistor về mát.
225
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
Khi điện áp xoay chiều sinh ra trong cuộn dây cảm biến âm, làm cho điện áp tại điểm Q giảm và
transistor đóng. Khi transistor đóng, dòng sơ cấp mất đột ngột tạo ra điện áp cao trong cuộn thứ cấp.
Điện áp thứ cấp được dẫn đến nắp delco và được rotor phân phối đến các bu gi.
E. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỀU KHIỂN TỪ ECU
Kiểu hệ thống đánh lửa này được sử dụng ở động cơ phun xăng. ECU căn cứ vào tín hiệu từ các cảm
biến từ đó tính toán để điều khiển thời điểm đánh lửa sớm là tối ưu. Hệ thống đánh lửa điều khiển từ
ECU (Electronic Control Unit) có thể chia ra làm 3 loại như sau.
Hệ thống đánh lửa có delco.
Hệ thống đánh lửa không delco.
Và hệ thống đánh lửa trực tiếp.
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA CÓ DELCO
Đây là hệ thống đánh lửa được điều khiển từ ECU. Delco dùng để bố trí tín hiệu G và tín hiệu Ne, nắp
delco và rotor dùng để phân phối điện cao áp đến các bu gi.
Tín hiệu G dùng để xác đònh thời điểm phun và thời điểm đánh lửa.
Tín hiệu Ne dùng để xác đònh số vòng quay của động cơ. Tín hiệu này dùng để xác đònh thời gian
phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Tín hiệu Ne và tín hiệu lưu lượng không khí nạp từ bộ đo gió dùng để xác đònh thời gian phun cơ bản
và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Ngoài hai thông số chính trên, ECU còn căn cứ vào các tín hiệu từ các cảm biến khác như: nhiệt độ
nước làm mát, nhiệt độ không khí nạp, vò trí của cánh bướm ga, độ cao của xe hoạt động…
ECU sẽ tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến, từ đó tính toán và đưa ra tín hiệu điều khiển thời điểm
đánh lửa IGT để điều khiển Igniter. Igniter sẽ điều khiển dòng điện đi qua cuộn sơ cấp của bô bin để
thực hiện đánh lửa.
226
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
Khi ECU cung cấp tín hiệu IGT đến igniter (IC đánh lửa) -> transistor công suất trong igniter mở và
dòng điện đi qua cuộn sơ cấp bô bin như sau: +ắc quy -> contact máy -> cầu chì -> cuộn dây sơ cấp bô
bin -> transistor -> mát -> (-)ắc quy.
Khi tín hiệu IGT mất, transistor đóng và dòng sơ cấp mất đột ngột làm cảm ứng trong cuộn thứ cấp
một sức điện động cao áp. Điện áp này được rotor phân phối đến các bu gi.
227
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA KHÔNG DELCO (DLI)
Trong hệ thống đánh lửa không còn bộ chia
điện. Số bô bin sử dụng bằng ½ số xy lanh
động cơ, mỗi bô bin cung cấp điện cao áp cho
hai xy lanh có piston song hành với nhau.
ECU tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến và nó
cho ra các tín hiệu IGT khác nhau để điều
khiển các bô bin tương ứng.
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP
Hệ thống này không có bộ chia điện và dây cao áp. Bô bin được lắp trực tiếp vào đầu mỗi bu gi. Số bô
bin bố trí sẽ bằng với số xy lanh của động cơ.
Hệ thống đánh lửa điều khiển từ ECU được trình bày kỹ ở tập 2 của tài liệu này.
228
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
F. PHƯƠNG PHÁP CÂN LỬA
Cân lửa là chúng ta đặt tia lửa điện cao áp vào các xy lanh của động cơ như thế nào để đảm bảo tia
lửa phóng ra hai cực của bu gi phải mạnh, đúng kỳ và phải đúng thời điểm, nhằm đảm bảo được công
suất và hiệu suất của động cơ.
YÊU CẦU
Trước khi thực hiện phải nắm vững cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa, nhằm
bảo đảm công việc được chính xác, nhanh chóng và tránh hư hỏng các chi tiết.
Phải biết sử dụng một số thiết bò cơ bản như đèn cân lửa, đồng hồ đo số vòng quay động cơ…
Các bộ phận của hệ thống đánh lửa phải đảm bảo thật tốt trước khi thực hiện công việc cân lửa.
Biết chiều quay và thứ tự công tác của động cơ.
Biết xác đònh dấu cân lửa trên pu li hoặc bánh đà.
I. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA DÙNG VÍT LỬA
PHƯƠNG PHÁP:
1. Piston của xy lanh số 1 phải ngay thời điểm đánh lửa sớm ở cuối kỳ nén.
2. Điều chỉnh khe hở đội tối đa của vít ∆ = 0,35 - 0,40mm.
3. Vít búa vừa chớm mở.
KỲ NÉN:
Để nhận biết piston số 1 ở kỳ nén, chúng ta lựa chọn một trong các biện pháp sau:
Nếu bu gi đặt ở giữa nắp máy: Gá đồng hồ đo áp suất nén vào lỗ bu gi của xy lanh số 1.
Nếu bu gi đặt bên: Dùng ngón tay ép chặt lỗ bu gi số 1. Quay trục khuỷu theo chiều quay cho
đến khi có hơi ép lên đầu ngón tay.
Nếu nắp đậy nắp máy đã được tháo: Quay trục khuỷu theo chiều quay sao cho xú pap nạp của
xy lanh số 1 vừa đóng lại.
KHE HỞ ĐỘI TỐI ĐA:
Khe hở đội tối đa được điều chỉnh như sau:
Xoay trục delco cho cam ngắt điện đội vít mở tối đa.
Nới nhẹ các vít giữ vít đe 1 và 2.
Bẩy vít búa qua lại và dùng căn lá để kiểm tra đúng khe hở.
Xiết chặt vít 1 và 2.
229
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
Thời điểm đánh lửa sớm được đánh dấu trên pu li đầu trục khuỷu hoặc trên bánh đà. Dấu này thường
được áp dụng cho xy lanh số 1 và xy lanh có piston song hành với nó.
CÂN LỬA THEO DẤU
1. Tháo bu gi của xy lanh số 1.
2. Gá đồng hồ đo áp suất nén vào xy lanh số 1.
3. Quay trục khuỷu theo chiều quay cho đến khi thấy kim đồng hồ đo bắt đầu dao động. Tiếp tục
quay sao cho dấu trên pu li trục khuỷu ngay với điểm đánh lửa sớm ở mặt trước của động cơ.
Lưu ý: Nếu dấu trên bánh đà, chúng ta cũng thực hiện tương tự.
4. Điều chỉnh góc ngậm điện: Tháo nắp delco, lấy rotor ra ngoài và xoay trục delco sao cho cam
ngắt điện đội vít búa mở tối đa. Dùng căn lá điều chỉnh khe hở này trong khoảng 0,35 -
0,40mm bằng cách thay đổi vò trí của vít đe.
230
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
5. Đặt delco vào động cơ và xoay vỏ delco theo cùng chiều quay của cam ngắt điện sao cho vít
vừa ngậm lại.
6. Xoay vỏ delco theo ngược chiều quay của cam ngắt điện sao cho vít vừa chớm mở.
7. Xiết chặt vỏ delco.
8. Lắp rotor vào trục delco.
9. Lắp nắp delco cho đúng và chú ý vò trí đầu của rotor với cực bên của nắp delco.
10. Lắp dây cao áp từ cực trung tâm bô bin đến cực trung tâm nắp delco nếu bô bin đặt ngoài.
11. Lắp dây cao áp từ cực bên của nắp delco ngay với đầu rotor tới bu gi của xy lanh số 1.
12. Căn cứ vào chiều quay của rotor và lắp các dây cao áp còn lại theo thứ tự công tác của động
cơ.
Chiều quay rotor: Lựa chọn một trong các phương pháp sau:
Dấu mũi tên trên nắp delco.
Căn cứ vào bộ đánh lửa sớm li tâm: Lắp rotor vào trục delco. Chiều quay của trục delco
là chiều mà chúng ta có thể xoay rotor một góc độ nhỏ.
231
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
Căn cứ bộ đánh lửa sớm chân không: Chiều quay của rotor theo ngược chiều quay của
mâm lửa.
CÂN LỬA KHÔNG DẤU
Đây là trường hợp dấu cân lửa trên pu li hoặc trên bánh đà đã mất dấu hoặc bò sai lệch. Chúng ta thực
hiện như sau.
1. Tìm điểm chết trên của xy lanh số 1 bằng que dò hoặc căn cứ vào sự trùng điệp của xú pap.
2. Đánh một dấu trên pu li trục khuỷu trùng với một điểm cố đònh trên thân máy.
3. Khi có điểm chết trên, xác đònh thời điểm đánh lửa sớm từ 5° đến 10° và bảo đảm xy lanh số 1
ở cuối kỳ nén.
4. Sau khi xác đònh thời điểm đánh lửa sớm, các bước còn lại thực hiện như trường hợp cân lửa có
dấu.
5. Khởi động động cơ và giữ bướm ga cho động cơ nổ khoảng 1000 v/p, điều chỉnh lại thời điểm
đánh lửa như sau.
Nới hơi lỏng vít giữ vỏ delco.
Xoay vỏ delco từ từ sao cho động cơ nổ êm (Nổ lớn nhất).
Xiết chặt vỏ delco.
Lên ga đột ngột và nghe động cơ có kích nổ hay không. Nếu có tiếng gõ thì điều chỉnh
thời điểm đánh lửa trễ lại.
232
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
II. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRANSISTOR
Đa số hiện nay hệ thống đánh lửa transistor đều sử dụng cảm biến từ. Phương pháp xác đònh kỳ nén và
thời điểm đánh lửa sớm giống như kiểu dùng vít lửa.
1. Quay trục khuỷu theo chiều quay sao cho xy lanh số 1 ở đúng thời điểm đánh lửa sớm và ở cuối
thì nén. Góc đánh lửa sớm khoảng 10°.
2. Tháo nắp delco và điều chỉnh khe hở từ khoảng 0,2 đến 0,4mm.
3. Xoay bánh răng trục delco sao cho dấu trên trục trùng với dấu trên vỏ delco và lắp delco vào động
cơ.
Chú ý: Nếu trên trục delco không có dấu, thực hiện như sau:
Lắp delco vào động cơ và xoay vỏ delco sao cho một răng của rotor tín hiệu trùng với cực từ ở cuộn
dây cảm biến (Xem hình vẽ trên), đồng thời khi gá rotor vào trục delco thì đầu của rotor quay về cực
số 1 của nắp delco (Do chiều dài các dây cao áp không đều nhau).
4. Xiết chặt vỏ delco.
233
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
5. Lắp nắp delco và chú ý đệm làm kín.
6. Lắp dây cao áp từ bô bin đến nắp delco nếu như bô bin đặt bên ngoài delco.
7. Dây cao áp từ cực số 1 trên nắp delco được nối đến bu gi xy lanh số 1.
8. Căn cứ vào chiều quay của rotor, lắp các dây cao áp còn lại theo theo thứ tự công tác của động cơ.
9. Hoàn chỉnh các đường dây của mạch sơ cấp hệ thống đánh lửa.
234
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
NHẬN XÉT
1. Nếu delco bố trí ở đầu trục cam, sự ăn khớp giữa trục delco với trục cam là ăn khớp ngàm và nó
chỉ lắp đúng một vò trí. Ở trường hợp này không cần cân lửa và chỉ lắp delco vào là đúng.
2. Nếu delco ăn khớp ngàm, chúng ta chỉ cần điều chỉnh góc ngậm điện đối với hệ thống đánh lửa
dùng vít lửa hoặc điều chỉnh khe hở từ đối với hệ thống đánh lửa transistor.
3. Nếu như động cơ đang hoạt động, vì lý do nào đó mà chúng ta phải tháo delco ra khỏi động cơ.
Trước khi tháo chúng ta cần đánh dấu để tránh việc phải cân lửa lại làm mất thời gian. Công việc
được thực hiện như sau.
Tháo đường dây kết nối với delco.
Tháo nắp delco.
Quan sát vò trí của rotor và đánh một dấu ở ngoài delco ngay với đầu của rotor.
Chú ý vò trí của vỏ delco ( Rãnh hiệu chỉnh thới điểm đánh lửa).
4. Đối với hệ thống đánh lửa điều khiển từ ECU, khi cân lửa chúng ta căn cứ vào tín hiệu G. Phương
pháp thực hiện giống như hệ thống đánh lửa transistor.
5. Nếu trục delco ăn khớp ngàm với trục bơm nhớt và trục bơm nhớt được dẫn động bởi trục cam, khi
lắp bơm nhớt vào động cơ phải cân lửa sơ bộ trước.
6. Nếu trục delco ăn khớp với trục cam, đồng thời trục delco kéo trục bơm nhớt, khi đặt trục delco
vào thân máy phải xoay rãnh của trục bơm nhớt cho đúng.
7. Nếu trên nắp delco có ghi IIA , bô bin và Igniter được bố trí trong delco.
8. Cách bố trí của các cụm hệ thống đánh lửa có thể khác nhau, nhưng sơ đồ đấu dây của mạch sơ
cấp là như nhau.
G. PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐÈN CÂN LỬA
Đèn cân lửa dùng để kiểm tra thời điểm đánh lửa, góc đánh lửa sớm, độ mòn của cam ngắt điện, độ rơ
của trục cam, sự hoạt động của bộ đánh lửa sớm chân không và bộ đánh lửa sớm li tâm…
Ở động cơ dùng bộ chế hoà khí, góc đánh lửa ban đầu ứng với chế độ cầm chừng. Còn ở động cơ phun
xăng thì góc đánh lửa ban đầu ứng với chế độ khởi động.
Hiện nay đèn cân lửa (Timing Light) có rất nhiều dạng, ngoài việc kiểm tra thời điểm đánh lửa, nó
còn thể hiện góc ngậm điện, tốc độ của động cơ…
235
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
I. YÊU CẦU
1. Trước khi sử dụng thiết bò phải nắm thật vững phương pháp sử dụng. Để tránh làm hỏng thiết bò
cũng như công việc thực hiện được nhanh chóng và chính xác.
2. Phải biết góc đánh lửa sớm ban đầu của mỗi loại động cơ cụ thể.
3. Làm sạch dấu cân lửa trên động cơ.
4. Cho động cơ hoạt động để đạt được nhiệt độ bình thường trước khi kiểm tra.
5. Nếu đèn cân lửa không có chức năng đo số vòng quay, phải kết hợp với với đồng hồ khác để xác
đònh tốc độ của động cơ.
II. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
KIỂM TRA THỜI ĐIỂM ĐÁNH LỬA SỚM
1. Xác đònh góc cân lửa được cho bởi nhà chế tạo. Thường từ 5 đến 10°.
2. Đấu dây đèn cân lửa vào động cơ (Xem hình).
3. Khởi động động cơ và cho động cơ hoạt động khoảng 5 phút để đạt nhiệt độ bình thường.
4. Điều chỉnh tốc độ cầm chừng theo đúng trò số cho của nhà chế tạo. Thường từ 750 đến 850 v/p
bằng đồng hồ đo tốc độ.
5. Ấn contact đèn, lúc này đèn sẽ sáng và rọi đèn vào dầu cân lửa. Cần lưu ý cánh quạt làm mát để
tránh làm hư hỏng thiết bò và tổn thương cho người sử dụng.
6. Nếu dấu cân lửa ở trên phần quay và phần cố đònh trùng nhau theo đúng góc độ cho bởi nhà chế
tạo, thời điểm cân lửa là chính xác. Nếu hai dấu bò sai lệch, nới lỏng vít cố đònh vỏ delco và xoay
vỏ delco cho hai dấu trùng với nhau.
Ghi chú: Hệ thống đánh lửa điều khiển từ ECU, để kiểm tra góc đánh lửa sớm ban đầu, nối giắc kiểm
tra thời điểm đánh lửa. Ví dụ: Hãng Toyoya.
236
Hệ thống đánh lửa-Kiểm tra&Chẩn đoán
7. Sau khi điều chỉnh xong, xiết chặt vỏ delco.
KIỂM TRA BỘ ĐÁNH LỬA SỚM LI TÂM
Bộ đánh lửa sớm li tâm được bố trí bên trong delco. Sau một khoảng thời gian sử dụng bộ đánh lửa
sớm có thể bò kẹt, lực đàn hồi của các lò xo bò yếu hoặc sự di chuyển của các quả văng không bình
thường do bò mòn khuyết…
1. Đấu đèn cân lửa vào động cơ như hướng dẫn.
2. Khởi động động cơ và cho động cơ hoạt động ở tốc độ cầm chừng.
3. Tháo đường ống chân không đến bộ đánh lửa sớm chân không và bòt kín đường ống lại.
4. Dùng đồng hồ đo tốc độ kiểm tra số vòng quay nếu đèn không có bộ phận này.
5. Cho tốc độ động cơ tăng từ từ và xác đònh số vòng quay ứng với bộ đánh lửa sớm li tâm bắt đầu
hoạt động (Lúc này dấu đánh lửa sớm bắt đầu xe dòch ngược với chiều quay của trục khuỷu).
6. Tiếp tục tăng tốc độ động cơ từ từ và ghi chú góc đánh lửa tương ứng với các số vòng quay của
động cơ. Thí dụ như bảng sau.
Số vòng quay (v/p)
1000 2000 3000 4000 5000
Góc độ đánh lửa sớm
0° 10° 20° 30° 30°
Từ bảng trên chúng ta thấy, bộ đánh lửa sớm li tâm bắt đầu làm việc ở số vòng quay 1000 v/p và ở số
vòng quay 4000 v/p, bộ đánh lửa sớm li tâm làm việc tối đa.
237