Chương 4 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

1

Chương 4
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
1. Khái quát
Ba yếu tố quan trọng của động cơ xăng là: hỗn hợp không khí-nhiên liệu (hòa khí) tốt, sức
nén tốt, và đánh lửa tốt. Hệ thống đánh lửa tạo ra một tia lửa mạnh, vào thời điểm chính xác
để đốt cháy hỗn hợp hòa khí.
1.1 Yêu cầu của hệ thống đánh lửa
- Tia lửa mạnh
Trong hệ thống đánh lửa, tia lửa được phát ra giữa các điện cực của các bugi để đốt cháy
hỗn hợp hòa khí. Hòa khí bị nén có điện trở lớn, nên cần phải tạo ra điện thế hàng chục ngàn
vôn để đảm bảo phát ra tia lửa mạnh, có thể đốt cháy hỗn hợp hòa khí.


- Thời điểm đánh lửa chính xác
Hệ thống đánh lửa phải luôn luôn có thời điểm đánh lửa chính xác vào cuối kỳ nén của các
xy lanh và góc đánh lửa sớm phù hợp với sự thay đổi tốc độ và tải trọng của động cơ.


- Có đủ độ bền
Hệ thống đánh lửa phải có đủ độ tin cậy để chịu đựng được tác động của rung động và nhiệt
của động cơ.
Hệ thống đánh lửa sử dụng điện cao áp do bô bin tạo ra nhằm phát ra tia lửa điện để đốt
cháy hỗn hợp hòa khí đã được nén ép. Hỗn hợp hòa khí được nén ép và đốt cháy trong xi
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 còn cuộn thứ cấp thì tạo ra điện thế hàng chục ngàn vôn.
1.2 Quá trình phát triển của hệ thống đánh lửa
1.2.1. 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 cựôn
thứ cấp đến các bugi.

2

Hình 1. 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 dòng của cuộn sơ cấp, và giảm đến mức thấp nhất sự giảm áp của
cuộn thứ cấp ở tốc độ cao.
1.2.2. Kiểu bán dẫn
Trong kiểu hệ thống đánh lửa này transistor điều khiển dòng sơ cấp, để nó chạy một cách
gián đoạn theo đúng các tín hiệu điện được phát ra từ bộ phát tín hiệu. Góc đánh lửa sớm
được điều khiển bằng cơ như trong kiểu hệ thống đánh lửa bằng vít hoặc có thể dùng các
cảm biến vị trí như loại quang, Hall.


Hình 2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn


1.2.3. Kiểu 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 3. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA
3

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


Hình 4. Hệ thống đánh lửa DIS


1.3 Điều khiển góc đánh lửa sớm
Trong động cơ xăng, hỗn hợp hòa khí được đánh lửa để đốt cháy (nổ), và áp lực sinh ra từ
sự bốc cháy sẽ đẩy píttông xuống. Năng lượng nhiệt được biến thành động lực có hiệu quả
cao nhất khi áp lực nổ cực đại được phát sinh vào thời điểm trục khuỷu ở vị trí 10
0
sau Điểm
Chết Trên (ATDC). Động cơ không tạo ra áp lực nổ cực đại vào thời điểm đánh lửa; nó phát
ra áp suất cực đại chậm một chút, sau khi đánh lửa. Vì vậy, phải đánh lửa sớm, sao cho áp
suất cực đại được tạo ra vào thời điểm 10
0
ATDC. Thời điểm đánh lửa để động cơ có thể
sản ra áp suất cực đại phải thường xuyên thay đổi, tuỳ thuộc vào điều kiện làm việc của
động cơ. Vì thế, hệ thống đánh lửa phải có khả năng thay đổi góc đánh lửa sớm để động cơ
tạo ra áp lực nổ một cách có hiệu quả nhất, phù hợp với điều kiện làm việc của động cơ.
4


Hình 5. Góc đánh lửa sớm Hình 6. Quá trình cháy
1.3.1 Các giai đoạn cháy của hòa khí
- Giai đoạn cháy trễ
Sự bốc cháy (nổ) của hỗn hợp hòa khí không phải xuất hiện ngay sau khi đánh lửa. Thoạt

đầu, một khu vực nhỏ (hạt nhân) ở sát ngay tia lửa bắt đầu cháy, và quá trình bắt cháy này
lan ra khu vực xung quanh. Quãng thời gian từ khi hỗn hợp hòa khí được đánh lửa cho đến
khi nó bốc cháy được gọi là giai đoạn cháy trễ (khoảng A đến B trong sơ đồ). Giai đoạn
cháy trễ đo gần như không thay đổi, và nó không bị ảnh hưởng của điều kiện làm việc động
cơ.


- Giai đoạn lan truyền ngọn lửa
Sau khi hạt nhân ngọn lửa hình thành, ngọn lửa nhanh chóng lan truyền ra xung quanh. Tốc
độ lan truyền này được gọi là tốc độ lan truyền ngọn lửa, và thời kỳ này được gọi là thời kỳ
lan truyền ngọn lửa (B~C~D trong sơ đồ) Khi có một lượng lớn hòa khí được nạp vào, hỗn
hợp hòa khí trở nên có mật độ cao hơn. Vì thế, khoảng cách giữa các hạt trong hỗn hợp hòa
khí giảm xuống, nhờ thế, tốc độ lan truyền ngọn lửa tăng lên. Ngoài ra, luồng hỗn hợp hòa
khí xoáy lốc càng mạnh thì tốc độ lan truyền ngọn lửa càng cao. Khi tốc độ lan truyền ngọn
lửa cao, cần phải định thời đánh lửa sớm. Do đó cần phải điều khiển thời điểm đánh lửa theo
điều kiện làm việc của động cơ.
1.3.2 Điều khiển thời điểm đánh lửa
Hệ thống đánh lửa điều khiển thời điểm đánh lửa theo tốc độ và tải trọng của động cơ sao
cho áp lực nổ cực đại xuất hiện ở 10
0
ATDC.
Trước đây, các hệ thống đánh lửa sử dụng bộ đánh lửa sớm li tâm và bộ đánh lửa sớm chân
không để điều khiển đánh lửa sớm hoặc muộn. Tuy nhiên, ngày nay hầu hết các động cơ
đều sử dụng hệ thống ESA.
- Điều khiển theo tốc độ động cơ
Động cơ được coi là phát công suất hiệu quả nhất khi áp suất cực đại xuất hiện ở 10
0
ATDC,
khi đó thời điểm đánh lửa tối ưu là 10
0

BTDC, với tốc độ 1000 v/ph.
Giả sử tốc độ động cơ tăng lên đến 2000 v/ph, giai đoạn cháy trễ vẫn gần như không đổi với
mọi tốc độ động cơ. Vì thế góc quay của trục khuỷu sẽ tăng lên so với khi động cơ chạy với
5

tốc độ 1000 v/ph. Nếu vẫn sử dụng thời điểm đánh lửa như trong mục cũ cho tốc độ 2000
v/ph thì thời điểm mà động cơ sản ra áp lực nổ cực đại sẽ bị trễ hơn 10
0
ATDC.
Vì vậy, để sản ra áp lực nổ cực đại tại 10
0
ATDC khi động cơ đang chạy 2000 v/ph thì thời
điểm đánh lửa phải sớm hơn để bù cho góc quay của trục khuỷu đã bị trễ. Quá trình định
thời điểm đánh lửa này được gọi là đánh lửa sớm.


Hình 7. Điều khiển góc đánh lửa sớm


- Điều khiển theo tải trọng của động cơ
Khi động cơ mang tải thấp thì áp lực nổ cực đại được coi là xuất hiện 10
0
ATDC , khi thời
điểm đánh lửa tối ưu được đặt sớm 20
0
BTDC.
Khi tải trọng của động cơ tăng, mật độ hòa khí cũng tăng và giai đoạn lan truyền ngọn lửa
giảm xuống. Vì thế, nếu cứ sử dụng thời điểm đánh lửa như cũ thì thời điểm mà động cơ sản
ra áp suất cực đại sẽ bị sớm hơn 10
0

ATDC.
Để sản ra áp lực nổ cực đại tại thời điểm 10
0
ATDC khi động cơ mang tải nặng thì thời điểm
đánh lửa phải muộn hơn để bù cho góc quay của trục khuỷu đã bị sớm.Ngược lại, khi tải
trọng của động cơ thấp thì thời điểm đánh lửa phải sớm hơn.
- Điều khiển kích nổ
Kích nổ trong động cơ do sự tự bốc cháy gây ra, khi hỗn hợp hòa khí tự bắt lửa trong buồng
đốt. Động cơ trở nên dễ bị kích nổ khi thời điểm đánh lửa sớm. Hiện tượng tiếng gõ mạnh
có ảnh hưởng xấu đến hiệu suất của động cơ như tăng tiêu hao nhiên liệu, giảm công suất
phát. Các hệ thống đánh lửa gần đây có điều khiển làm giảm góc đánh lửa sớm khi kích nổ,
khi cảm biến phát hiện có kích nổ thì điều khiển cho thời điểm đánh lửa muộn, còn khi
không phát hiện ra kích nổ nữa thì điều khiển cho thời điểm đánh lửa sớm hơn. Bằng cách
ngăn ngừa kích nổ như vậy, hệ thống này giúp tăng tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất
phát.


2. Cấu tạo hệ thống đánh lửa
2.1 Bô bin
Bô bin tạo ra điện áp cao đủ để phóng tia hồ quang giữa hai điện cực của bugi. Các cuộn sơ
cấp và thứ cấp được quấn quanh lõi. Số vòng của cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp khoảng
100 lần. Một đầu của cuộn sơ cấp được nối với IC đánh lửa, còn một đầu của cuộn thứ cấp
được nối với bugi. Các đầu còn lại của các cuộn được nối với ắc quy.
Hoạt động của bô bin
- Dòng điện trong cuộn sơ cấp
Khi động cơ chạy, dòng điện từ ắc quy chạy qua IC đánh lửa, vào cuộn sơ cấp, phù hợp với
tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra. Kết quả là các đường sức từ
trường được tạo ra chung quanh cuộn dây có lõi ở trung tâm.
6

Hình 8. Hoạt động của bôbin
- Ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp
Khi động cơ tiếp tục chạy, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp, phù
hợp với tín hiệu IGT do ECU động cơ phát ra. Kết quả là từ thông của cuộn sơ cấp giảm đột
ngột. Vì vậy, tạo ra một sức điện động theo chiều chống lại sự giảm từ thông hiện có, thông
qua tự cảm của cuộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp. Hiệu ứng tự cảm tạo ra
một thế điện động khoảng 500 V trong cuộn sơ cấp, và hiệu ứng cảm ứng tương hỗ kèm
theo của cuộn thứ cấp tạo ra một sức điện động khoảng 30 kV. Sức điện động này làm cho
bugi phát ra tia lửa. Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì điện thế
thứ cấp càng lớn.
2.2 IC đánh lửa
IC đánh lửa thực hiện một cách chính xác sự ngắt dòng sơ cấp đi vào bô bin theo tín hiệu
đánh lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra. Khi tín hiệu IGT chuyển từ ngắt sang dẫn, IC đánh
lửa bắt đầu cho dòng điện vào cuộn sơ cấp. Sau đó, IC đánh lửa truyền một tín hiệu khẳng
định (IGF) cho ECU phù hợp với cường độ của dòng sơ cấp. Tín hiệu khẳng định (IGF)
được phát ra khi dòng sơ cấp đạt đến một trị số đã được ấn định IF1. Khi dòng sơ cấp vượt
quá trị số qui định IF2 thì hệ thống sẽ xác định rằng lượng dòng cần thiết đã chạy qua và
cho phát tín hiệu IGF để trở về điện thế ban đầu. (Dạng sóng của tín hiệu IGF thay đổi theo
từng kiểu động cơ). Nếu ECU không nhận được tín hiệu IGF, nó sẽ quyết định rằng đã có
sai sót trong hệ thống đánh lửa. Để ngăn ngừa sự quá nhiệt, ECU sẽ cho ngừng phun nhiên
liệu và lưu giữ sự sai sót này trong chức năng chẩn đoán. Tuy nhiên, ECU động cơ không
thể phát hiện các sai sót trong mạch thứ cấp vì nó chỉ kiểm soát mạch sơ cấp để nhận tín
hiệu IGF.
Trong một số kiểu động cơ, tín hiệu IGF được xác định thông qua điện thế sơ cấp.
7


Hình 9. Hoạt động của IC đánh lửa
- Điều khiển dòng không đổi

Khi dòng sơ cấp đạt đến một trị số đã định, IC đánh lửa sẽ khống chế cường độ cực đại bằng
cách điều chỉnh dòng.

Hình 10. Các điều khiển của IC đánh lửa
- Điều khiển góc đóng tiếp điểm
Để điều chỉnh quãng thời gian (góc đóng) tồn tại của dòng sơ cấp; thời gian này cần phải
giảm xuống khi tốc độ của động cơ tăng lên (trong một số kiểu động cơ gần đây, chức năng
kiểm soát này được thực hiện thông qua tín hiệu IGT). Khi tín hiệu IGT chuyển từ dẫn sang
ngắt, IC đánh lửa sẽ ngắt dòng sơ cấp. Vào thời điểm dòng sơ cấp bị ngắt, điện thế hàng
trăm vôn được tạo ra trong cuôn sơ cấp và hàng chục ngàn vôn được tạo ra trong cuộn thứ
cấp, làm cho bugi phóng tia lửa.
8

2.3 Bugi
Điện thế cao trong cuộn thứ cấp làm phát sinh ra tia lửa giữa điện cực trung tâm và điện cực
nối mát của bugi để đốt cháy hỗn hợp hòa khí đã được nén trong xy lanh.

Hình 11. Bugi
2.3.1 Cơ cấu đánh lửa
Sự nổ của hỗn hợp hòa khí do tia lửa từ bugi được gọi chung là sự bốc cháy. Tuy nhiên, sự
bốc cháy không phải xảy ra tức khắc, mà diễn ra như sau: Tia lửa xuyên qua hỗn hợp hòa
khí từ điện cực trung tâm đến điện cực nối mát. Kết quả là phần hỗn hợp hòa khí dọc theo
tia lửa bị kích hoạt, phản ứng hoá học (ôxy hoá) xảy ra, và sản sinh ra nhiệt để hình thành
“nhân ngọn lửa”. Nhân ngọn lửa này lại kích hoạt hỗn hợp hòa khí bao quanh, và phần hỗn
hợp này lại kích hoạt chung quanh nó. Cứ như thế nhiệt của nhân ngọn lửa được mở rộng ra
trong một quá trình lan truyền ngọn lửa để đốt cháy hỗn hợp hòa khí. Nếu nhiệt độ của các
điện cực quá thấp hoặc khe hở giữa các điện cực quá nhỏ, các điện cực sẽ hấp thụ nhiệt toả
ra từ tia lửa. Kết quả là nhân ngọn lửa bị tắt và động cơ không nổ. Hiện tượng này được gọi
là sự dập tắt điện cực. Nếu hiệu ứng dập tắt điện cực này lớn thì nhân ngọn lửa sẽ bị tắt.

9

Hình 12. Cơ cấu đánh lửa
2.3.2 Đặc tính đánh lửa
Các yếu tố sau đây có ảnh hưởng đến hiệu quả đánh lửa của bugi:
- Hình dáng điện cực và đặc tính phóng điện
Các điện cực tròn khó phóng điện, trong khi đó các điện cực vuông hoặc nhọn lại dễ phóng
điện. Qua quá trình sử dụng lâu dài, các điện cực bị làm tròn dần và trở nên khó đánh lửa.
Vì vậy, cần phải thay thế bugi. Các bugi có điện cực mảnh và nhọn thì phóng điện dễ hơn.
Tuy nhiên, những điện cực như thế sẽ chóng mòn và tuổi thọ của bugi sẽ ngắn hơn. Vì thế,
một số bugi có các điện cực được hàn đắp platin hoặc iridium để chống mòn. Chúng được
gọi là các bugi có cực platin hoặc iridium.

Hình 13. Đặc tính đánh lửa
Khoảng thời gian thay thế bugi: Kiểu bugi thông thường: sau 10.000 đến 60.000 km Kiểu có
điện cực platin hoặc iridium: sau 100.000 đến 240.000 km Khoảng thời gian thay bugi có
thể thay đổi tuỳ theo kiểu xe, đặc tính động cơ, và nước sử dụng.
- Khe hở điện cực và điện áp yêu cầu
Khi bugi bị ăn mòn thì khe hở giữa các điện cực tăng lên, và động cơ có thể bỏ máy. Khi
khe hở giữa cực trung tâm và cực nối mát tăng lên, sự phóng tia lửa giữa các điện cực trở
nên khó khăn. Do đó, cần có một điện áp lớn hơn để phóng tia lửa. Vì vậy cần phải định kỳ
điều chỉnh khe hở điện cực hoặc thay thế bugi.
- Nếu có thể cung cấp đủ điện áp cần thiết cho dù khe hở điện cực tăng lên thì bugi sẽ tạo ra
tia lửa mạnh, mồi lửa tốt hơn. Vì thế, trên thị trường có những bugi có khe hở rộng đến 1,1
mm.
- Các bugi có điện cực platin hoặc iridium không cần điều chỉnh khe hở vì chúng không bị
mòn (chỉ cần thay thế)
- Nhiệt độ tự làm sạch
Khi bugi đạt đến một nhiệt độ nhất định, nó đốt cháy hết các muội than đọng trên khu vực
đánh lửa, giữ cho khu vực này luôn sạch. Nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ tự làm sạch. Tác

dụng tự làm sạch của bugi xảy ra khi nhiệt độ của điện cực vượt quá 450
0
C. Nếu các điện
cực chưa đạt đến nhiệt độ tự làm sạch này thì muội than sẽ tích luỹ trong khu vực đánh lửa
của bugi. Hiện tượng này có thể làm cho bugi không đánh lửa được tốt.
10


Hình 14. Nhiệt độ tự làm sạch và tự bèn lửa


- Nhiệt độ tự bén lửa
Nếu bản thân bugi trở thành nguồn nhiệt và đốt cháy hỗn hợp hòa khí mà không cần đánh
lửa, thì hiện tượng này được gọi là “nhiệt độ tự bén lửa”. Hiện tượng tự bén lửa xảy ra khi
nhiệt độ của điện cực vượt quá 950
0
C. Nếu nó xuất hiện, công suất của động cơ sẽ giảm sút
vì thời điểm đánh lửa không đúng, và các điện cực hoặc píttông có thể bị chảy từng phần.


3. Hoạt động của các hệ thống đánh lửa
3.1 Nguyên lí hoạt động của kiểu bán dẫn

Hình 15. Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa
1. Bộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa.
2. Bộ đánh lửa (IC đánh lửa) nhận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy dòng sơ cấp.
3. Cuôn đánh lửa, với dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp.
4. Bộ chia điện sẽ phân phối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi
5. Bugi nhận dòng cao áp và đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp hòa khí Thời điểm đánh lửa sớm
được điều khiển bởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ đánh lửa sớm chân không.

- Bộ đánh lửa sớm li tâm
Bộ đánh lửa sớm li tâm điều khiển đánh lửa sớm theo tốc độ của động cơ. Thông thường, vị
trí các “quả văng” của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác định bằng lò xo của nó. Khi tốc độ
của trục bộ chia điện tăng lên cùng với tốc độ của động cơ, lực ly tâm vượt quá lực của lò
xo, cho phép các quả văng tách xa ra. Kết quả là vị trí của rotor tín hiệu dịch chuyển vượt
quá một góc đã định và cho đánh lửa sớm.
11


Hình 16. Bộ đánh lửa sớm li tâm
- Bộ đánh lửa sớm chân không
Bộ đánh lửa sớm chân không điều khiển đánh lửa sớm theo tải trọng của động cơ. Màng
được liên kết với tấm ngắt thông qua thanh đẩy. Buồng màng được nối thông với cửa trước
của đường ống nạp. Khi bướm ga hé mở, áp suất chân không từ cửa trước sẽ hút màng để
làm quay tấm ngắt. Kết quả là bộ phát tín hiệu dịch chuyển, và gây ra đánh lửa sớm.

Hình 17. Bộ đánh lửa sớm chân không
12

3.2 Nguyên lí hoạt động của kiểu bán dẫn có ESA

Hình 18. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA
1. ECU động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, tính toán thời điểm đánh lửa tối -
ưu, và gửi tín hiệu đánh lửa tới IC đánh lửa. (ECU động cơ cũng có tác dụng điều khiển
đánh lửa sớm).
2. IC đánh lửa nhận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy dòng sơ cấp.
3. Bô bin, với dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột, sinh ra dòng cao áp
4. Bộ chia điện sẽ phân phối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi.
5. Bugi nhận dòng cao áp và đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp hòa khí
3.3 Hệ thống đánh lửa trực tiếp

Hình 19. Hệ thống đánh lửa trực tiếp
Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp (ĐLTT), bộ chia điện không còn 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 điện từ, bởi vì không sử dụng tiếp điểm trong khu vực cao áp. Chức năng
13

điều khiển thời điểm đánh lửa được thực hiện thông qua việc sử dụng ESA (đánh lửa sớm
bằng điện tử). ECU của động cơ nhận được các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, tính
toán thời điểm đánh lửa, truyền tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa. Thời điểm đánh lửa được
tính toán liên tục theo điều kiện của động cơ, dựa trên giá trị thời điểm đánh lửa tối öu đã
được löu giữ trong máy tính, dưới dạng một bản đồ ESA. So với điều khiển đánh lửa cơ học
của các hệ thống thông thường thì phương pháp điều khiển bằng ESA có độ chính xác cao
hơn và không cần phải đặt lại thời điểm đánh lửa. Kết quả là hệ thống này giúp cải thiện tiết
kiệm nhiên liệu và tăng công suất phát ra.
Hệ thống đánh lửa trực tiếp bao gồm các bộ phận sau đây:

Hình 20. Các thành phần của hệ thống đánh lửa trực tiếp
1. Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE): Phát hiện góc quay trục khuỷu (tốc độ động cơ)
2. Cảm biến vị trí của trục cam (G): Nhận biết xy lanh, kỳ và theo dõi định thời của trục
cam.
3. Cảm biến kích nổ (KNK): Phát hiện tiếng gõ của động cơ
4. Cảm biến vị trí bướm ga (VTA): Phát hiện góc mở của bướm ga
5. Cảm biến lưu lượng khí nạp (VG/PIM): Phát hiện lượng không khí nạp.
6. Cảm biến nhiệt độ nước (THW): Phát hiện nhiệt độ nước làm mát động cơ
7. Bô bin và IC đánh lửa: Đóng và ngắt dòng điện trong cuộn sơ cấp vào thời điểm tối -
ưu. Gửi các tín hiệu IGF đến ECU động cơ.
8. ECU động cơ: Phát ra các tín hiệu IGT dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến khác

nhau, và gửi tín hiệu đến bô bin có IC đánh lửa.
9. Bugi: Phát ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp hòa khí.
14



Hình 21. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa trực tiếp


Bô bin có IC đánh lửa:
Thiết bị này bao gồm IC đánh lửa và bô bin kết hợp thành một cụm. Trước đây, dòng điện
cao áp được dẫn đến xy lanh bằng dây cao áp. Nhöng nay, thì bô bin có thể nối trực tiếp đến
bugi của từng xy lanh thông qua việc sử dụng bô bin kết hợp với IC đánh lửa. Khoảng cách
dẫn điện cao áp được rút ngắn nhờ có nối trực tiếp bô bin với bugi, làm giảm tổn thất điện
áp và nhiễu điện từ. Nhờ thế độ tin cậy của hệ thống đánh lửa được nâng cao.

Hình 22. Bô bin kết hợp với IC đánh lửa
15

Sau đây là một thí dụ về vận hành dựa trên DIS của động cơ 1NZ-FE, dùng bô bin kết hợp
với IC đánh lửa.
1. ECU động cơ nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau và xác định thời điểm đánh lửa tối
ưu. (ECU của động cơ cũng có tác động đến việc điều khiển đánh lửa sớm)
2. ECU động cơ gửi tín hiệu IGT đến bô bin có IC đánh lửa. Tín hiệu IGT được gửi đến IC
đánh lửa theo thứ tự đánh lửa (1-3-4-2).
3. Cuộn đánh lửa, với dòng sơ cấp được ngắt đột ngột, sẽ sinh ra dòng cao áp.
4. Tín hiệu IGF được gửi đến ECU động cơ khi dòng sơ cấp vượt quá một trị số đã định.
5. Dòng cao áp phát ra từ cuộn thứ cấp sẽ được dẫn đến bugi và gây đánh lửa.

Hình 23. Sơ đồ của hệ thống đánh lửa 1NZ-FE

4. Kiểm tra hệ thống đánh lửa
4.1. Kiểm tra thời điểm đánh lửa ban đầu
- Cho động cơ chạy để hâm nóng lên và nối tắt các cực TE1 và E1 trên DLC1, hoặc TC và
CG trên DLC3.
- Nối kẹp của đèn soi thời điểm đánh lửa vào mạch nguồn của cuộn đánh lửa.
- Kiểm tra thời điểm đánh lửa với bướm ga đóng hoàn toàn
- Thời điểm đánh lửa ban đầu được cài đặt bằng cách nối tắt các cực TE1 và E1 trên DLC1,
hoặc TC và CG trên DLC3.
- Có hai kiểu kẹp của đèn soi thời điểm đánh lửa: kiểu dò theo Đóng/Ngắt dòng sơ cấp và
kiểu theo điện áp thứ cấp.
- Vì thời điểm đánh lửa sẽ được đặt sớm khi bướm ga mở, nên bướm ga cần được kiểm tra
xem đã đòng hoàn toàn chưa.
Thời điểm đánh lửa ban đầu không chuẩn xác có thể làm giảm công suất động cơ, tăng tiêu
hao nhiên liệu hoặc kích nổ.
16


Hình 24. Kiểm tra thời điểm đánh lửa Hình 25. Thử bugi
4.2. Kiểm tra bugi
Bugi sẽ không đánh lửa khi bị nứt, điện cực bị mòn, bẩn hoặc khe hở quá lớn. Khi khe hở
quá nhỏ, tia lửa có thể bị dập tắt. Trong trường hợp này, nhiên liệu không được đốt cháy,
ngay cả khi có tia lửa.
Nếu sử dụng bugi với vùng nhiệt không phù hợp thì có thể dẫn đến tích luỹ muội than hoặc
chảy điện cực.
4.3. Thử bugi
- Tháo tất cả giắc nối của kim phun để không có phun nhiên liệu.
- Tháo bô bin (với bộ đánh lửa) và bugi
- Nối lại bugi vào bô bin.
- Nối giắc nối với bugi, và nối mát cho bugi. Kiểm tra xem bugi có đánh lửa hay không khi
khởi động động cơ. Việc kiểm tra này nhằm xác định xem xy lanh nào không được đánh

lửa.
Khi kiểm tra bugi, không cho quay khởi động động cơ lâu quá 5-10 giây.