Nghiên cứu và sử dụng hệ thống đánh lửa trên xe Toyota

Lời cảm ơn
Qua 5 năm học tập tại trờng đại học Giao Thông Vận Tải, em đợc sự
dạy bảo tận tình của các thầy cô trong trờng, đặc biệt là các thầy cô trong bộ
môn Cơ Khí ô tô, Khoa Cơ Khí. Đến nay, em đã hoàn thành nội dung học tập
theo yêu cầu của nhà trờng đề ra và em đã đợc nhận đề tài thiết kế tốt
nghiệp.
Hoàn thành đề tài này em đã đựơc sự hớng dẫn tận tình, chu đáo của
thầy giáo đào mạnh hùng. Sau 3 tháng làm đồ án tốt nghiệp, đến nay em đã
hoàn thành nhiệm vụ đợc giao.
Với kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn rất ít, nên đồ án
tốt nghiệp của em không tránh khỏi những sai sót. Rất mong đợc sự tiếp tục
chỉ bảo của các thầy cô để em đợc học hỏi, hiểu biết thêm để quá trình công
tác sau này của em đợc tốt hơn.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo
đào mạnh hùng cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn Cơ Khí Ô tô đã
giúp đỡ em trong quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2003
Sinh viên
Trần Minh Đông
Phần I
mở đầu
I. Đặt vấn đề:
Ngày nay các kỹ thuật hiện đại đợc áp dụng trên ô tô ngày càng nhiều
và không ngừng đợc cải tiến, thay đổi sau mỗi loạt sản xuất. So với những
chiếc xe hơi đợc sản xuất từ trớc những năm 80 về trớc, ôtô hiện đại khá
phức tạp, mọi hệ thống trên ô tô đều đợc tối u hoá với những hệ thống điều
khiển, kiểm soát bằng điện tử đễ đạt đợc mục đích cao nhất là tiết kiệm
nhiên liệu, tăng công suất của xe, tăng tuổi thọ của xe, giảm ô nhiễm môi
trờng và tính tiện nghi cho ngời sử dụng.
Tại Việt Nam, số lợng ôtô hiện đại đợc sử dụng ngày càng nhiều.
Theo các chuyên gia buôn bán xe thì nhu cầu tiêu thụ xe của Việt Nam vào

năm 2002 là 80.000 chiếc trong một năm.
Đối với Việt Nam, các kỹ thuật mới áp dụng trên ôtô còn khá mới mẻ.
Vì vậy, để một đội ngũ công nhân, kỹ s đào tạo ra có thể nắm bắt ngay đợc
các công nghệ mới thì việc cập nhật hoá các kiến thức mới là việc hết sức cần
thiết.
II. Giới hạn vấn đề.
Do thời gian có hạn, sinh viên chỉ tập trung nghiên cứu một hệ thống
mà sinh viên cho rằng quan trọng và cần thiết là hệ thống đánh lửa điện tử trên
xe ôtô hiện đại.
Đề tài: Nghiên cứu và sử dụng hệ thống đánh lửa trên xe
TOYOTA
đợc giáo viên hớng dẫn: Thạc sĩ - Đào Mạnh Hùng bộ môn cơ khí ôtô
chấp nhận cho sinh viên thực hiện.
III. Mục đích nghiên cứu:
Vận dụng các kiến thức đã học và nghiên cứu riêng của bản thân để viết
một đồ án cuối tốt nghiệp cuối khoá.
Tìm hiểu sâu hơn về lý thuyết và hoạt động của hệ thống mới trên ôtô
mà chủ yếu là hệ thống đánh lửa điện tử.
IV. Phơng pháp nghiên cứu:
Sinh viên chủ yếu sử dụng phơng pháp tham khảo tài liệu và có học
thêm một khoá học về kỹ thuật viên ôtô hiện đại.
Trong thời gian làm đồ án, sinh viên dành nhiều thời gian đầu cho việc
thu thập, phân loại và nghiên cứu tất cả các tài liệu liên quan đến đề tài
chuyên môn. Sau đó, sinh viên lựa chọn, tổng hợp và hệ thống lại các vấn đề
cần thiết để đa vào đồ án.
Phần 2
hệ thống đánh lửa điện tử
Chơng 1
Tổng quan các hệ thống đánh lửa
1.1 Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống đánh lửa.

1.1.1 Nhiệm vụ.
Hệ thống đánh lửa trên động cơ có nhiệm vụ biến dòng điện một chiều
có hiệu điện thế thấp (từ 12V hoặc 24V) thành các xung điện thế cao (từ 15kV
đến 35kV). Các xung hiệu điện thế cao này sẽ đợc phân bố đến bugi của các
xilanh đúng thời điểm để tạo tia lửa điện cao thế đốt cháy hoà khí trong
xilanh.
1.1.2 Yêu cầu.
Một hệ thống đánh lửa làm việc tốt phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động thứ cấp đủ 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 lợng và thời gian để phóng đốt cháy
hoàn toàn hoà khí.
- 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.
1.2 Cấu tạo của hệ thống đánh lửa
Hình 1-1 : Cấu tạo hệ thống đánh lửa
Các thiết bị chính :
- Bô bin (còn gọi là biến áp đánh lửa hoặc ống tăng điện ).
- Bu gi (còn gọi là nến điện ).
- Bộ chia điện .
- Dây cao áp.
- IC đánh lửa (còn gọi là hộp TK ).
- Cảm biến đánh lửa.
- Hộp Transistor.
1.3 Phân loại hệ thống đánh lửa .
Hệ thống đánh lửa là một bộ phận quan trọng không thể thiếu trong cấu
tạo động cơ xăng. Cùng với sự phát triển của nghành công nghiệp ôtô, hệ
thống đánh lửa không ngừng đợc cải tiến, áp dung những tiến bộ của khoa

học kỹ thuật nhằm mục đích hoàn thiện sự hoạt động của động cơ. Vì vậy, hệ
thống đánh lửa cao áp đợc trang bị trên động cơ ôtô có rất nhiều loại khác
nhau. Dựa vào cấu tạo hoạt động , phơng pháp điều khiển, ngời ta phân loại
hệ thống đánh lửa theo các cách phân loại sau:
1.3.1 Theo phơng pháp tích luỹ năng lợng:
- Hệ thống đánh lửa điện cảm (TI Transistor Ignition System ).
- Hệ thống đánh lửa điện dung (CDI Capacitor Discharge Ignition
system).
1.3.2 Theo phơng pháp điều khiển bằng cảm biến :
- Hệ thống đánh lửa điện sử dụng vít lửa.
- Hệ thống đánh lửa điện sử dụng cảm biến điện từ gồm 2 loại : loại
nam châm đứng yên và loại nam châm quay.
- Hệ thống đánh lửa điện sử dụng cảm biến Hall.
- Hệ thống đánh lửa điện sử dụng từ trở.
1.3.3 Theo cách phân bố điện cao áp :
- Hệ thống đánh lửa điện có delco ( Distributor Ignition System ).
- Hệ thống đánh lửa điện không có delco (Distributor less Ignition
System).
1.3.4 Theo phơng pháp điều khiển góc đánh lửa sớm:
- Hệ thống đánh lửa có cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng cơ khí
(Mechanical Spark Advance ).
- Hệ thống đánh lửa vơí bộ điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử (ESA-
Electronic Spark Advance ).
1.3.5 Theo kiểu ngắt mạch sơ cấp.
- Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa (Contact point Ignition System).
- Hệ thống đánh lửa sử dụng Transistor( Transistor Ignition System).
- Hệ thống đánh lửa sử dụng Thyristor.
1.4. Sơ đồ cấu trúc hệ thống đánh lửa.
dây cao
áp

a) Hệ thống đánh lửa bằng má
vít (CI).
d©y
cao
¸p
c) HÖ thèng ®¸nh löa
kh«ng m¸ vÝt
(b¸n dÉn) cã bé chia ®iÖn cao ¸p
(SI).
Hình 1-2 : Sơ đồ khối các hệ thống đánh lửa.
1.5. Các thông số chủ yếu của hệ thống đánh lửa
1.5.1 Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U
2m
.
Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U
2m
là hiệu điện thế 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 đợc tia lửa điện giữa hai điện cực của bugi, đặc biệt là
lúc khởi động.
1.5.2 Hiệu điện thế đánh lửa U
dl.
Hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó quá trình đánh lửa xảy ra đợc gọi là
hiệu điện thế đánh lửa (U
đl
) . Hiệu điện thế đánh lửa là một hàm phụ thuộc vào
nhiều yếu tố: áp suất buồng đốt tại thời điểm đánh lửa, khe hở bugi, nhiệt độ
điện cực bugi
ở chế độ khởi động lạnh, hiệu điện thế đánh lửa U
đl

tăng khoảng 20 đến
30% do nhiệt độ hoà khí thấp và hoà khí không đợc hoà trộn tốt.
Trong quá trình vận hành xe mới , sau 2000 Km đầu tiên, U
đl
tăng 20%
do điện cực bugi đợc mài mòn. Sau đó, U
đl
tiếp tục tăng do khe hở bugi tăng .
Vì vậy, để giảm U
đl
phải hiệu chỉnh lại khe hở bugi sau mỗi 10.000km.
1.5.3. Hệ số dự trữ Kdt.
Hệ số dự trữ (K
dt
) là tỉ số giữa hiệu điện thế thứ cấp cực đại U
2m
và hiệu
điện thế đánh lửa U
đl
.
Đối với hệ thống đánh lửa thờng , do U
2m
thấp nên K
dt
thờng nhỏ hơn
1,5. Trên những động cơ xăng hiện đại với hệ thống đánh lửa điện tử có hệ số
dự trữ cao (K
dt
=1,5 1,8 ) đáp ứng đợc việc tăng tỉ số nén, tăng số vòng quay
và tăng khe hở bugi.

1.5.4. Năng lợng dự trữ Wdt.
Năng lợng dự trữ là năng lợng tích luỹ dới dạng từ trờng
trong cuộn sơ cấp cuả bô bin. Để đảm bảo tia lửa điện có đủ
năng lợng để đốt cháy hoàn toàn hoà khí, hệ thống đánh lửa
phải đảm bảo đợc năng lợng dự trữ trên cuộn sơ cấp của bô
bin ở một giá trị xác định.
1.5.5. Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S.
Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S càng lớn thì tia lửa điện
xuất hiện tại điện cực Bu gi càng mạnh nhờ dòng không bị rò qua muội than
trên điện cực Bu gi, năng lợng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm (S=300
6000V/ms).
1.5.6. Tần số và chu kỳ đánh lửa.
Đối với động cơ 4 kỳ, số tia lửa xảy ra trong một giây đợc xác định bởi
công thức :
120
.Zn
f
(Hz)
Trong đó :
f tần số đánh lửa.
n số vòng quay trục khuỷu động cơ (ms).
Z số xilanh động cơ.
Chu kỳ đánh lửa T : là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa.
Tần số đánh lửa f tỉ lệ thuận với số vòng quay trục khuỷu
động cơ và số xylanh. Khi tăng số vòng quay của động cơ và số
xylanh, tần số đánh lửa f tăng và do đó chu kỳ đánh lửa T giảm
xuống. Vì vậy, khi thiết kế cần chú ý đến 2 thông số chu kỳ và
tần số đánh lửa để đảm bảo ở số vòng quay cao nhất của động
cơ mà tia lửa vẫn mạnh .
1.5.7. Góc đánh lửa sớm .

Góc đánh lửa sớm là góc quay của trục khuỷu động cơ từ thời
điểm xuất hiện tia lửa điện tại bugi cho đến khi pittông lên tới
điểm chết trên.
Góc đánh lửa sớm có ảnh hởng rất lớn đến công suất, tính kinh tế và ô
nhiễm môi trờng của khí thải động cơ. Góc đánh lửa sớm phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố: áp suất trong buồng đốt, nhiệt độ buồng đốt, áp suất trên đờng
ống nạp, nhiệt độ môi trờng, số vòng quay của động cơ
ở các xe đời cũ, góc đánh lửa sớm chỉ đợc điều khiển theo hai thông số
là số vòng quay n và tải của động cơ. Trên các xe đời mới, góc đánh lửa sớm
đợc điều khiển bằng điện tử nên góc đánh lửa sớm đợc hiệu chỉnh theo các
thông số nêu trên.
1.5.8. Năng lợng tia lửa và thời gian phóng điện.
Năng lợng của tia lửa đợc tính bằng công thức:
Wp = Wc + Wl .
Wp - năng lợng của tia lửa.
Wc - năng lợng của thành phần tia lửa có tính điện dung.
W
L
- năng lợng của thành phần tia lửa có tính điện cảm.
Tuỳ thuộc vào loại hệ thống đánh lửa mà năng lợng tia lửa
có đủ cả hai thành phần hoặc chỉ có một thành phần điện cảm
hoặc điện dung .
Thời gian phóng điện giữa hai điện cực của bugi, tuỳ thuộc
vào loại hệ thống đánh lửa. Tuy nhiên, hệ thống đánh lửa phải
đảm bảo năng lợng tia lửa đủ lớn và thời gian phóng điện đủ
dài để đốt cháy đợc hoà khí ở mọi chế độ hoạt động của động
cơ.
1.6 Các hãng xe áp dụng.
Hệ thống đánh lửa đợc sử dụng hầu hết trên các loại xe hơi hiện đại nh
các hãng : TOYOTA , HONDA , HUYNHDAI , MISSUBISHI , FORD,

DEAWOOD ,BMW, MAZDA
Chơng 2
Một số vấn đề về lý thuyết của hệ thống đánh lửa
2.1. Lý thuyết cơ bản về đánh lửa trong ôtô.
Trong động cơ xăng, hoà khí sau khi đợc đa vào trong xi
lanh và đợc trộn đều nhờ sự xoáy lốc của dòng khí sẽ đựơc
píttông 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 hoà khí
và sinh công cho động cơ. Để tạo đợc tia lửa điện cực của bugi,
quá trình đánh lửa đợc chia làm 3 giai đoạn là quá trình tăng
trởng của dòng sơ cấp, quá trình ngắt dòng sơ cấp vào thời kỳ
xuất hiện tia lửa điện ở điện cực bu gi.
2.1.1. Qúa trình tăng trởng dòng sơ cấp.
Cảm biến
L1
R1
đến bộ chia
chia điện
Bô bin
L2
IC đánh lửa
T
acqui
SW
Rf
Hình 2.1
Sơ đồ hệ thống đánh lửa
R
f
: Điện trở phụ.

R
1
: Điện trở của cuộn sơ cấp.
L
2
, L
2
: Độ tự cảm của cuộn sơ cấp và thứ cấp của bô bin.
T : Tranzitor công suất đợc điều khiển nhờ tín hiệu từ cảm biến
hoặc vít lửa.
i1 (t)
U/R
Hình 2.3 Quá trình tăng trởng dòng sơ cấp i1
Đồ thị cho thấy độ tự cảm L của cuộn sơ cấp càng lớn thì tốc độ tăng
trởng dòng sơ cấp i
1
càng giảm.
Bởi vậy ở tốc độ thấp và trung bình do thời gian t
đ
quá dài dòng điện sơ
cấp sau khi đạt đợc giá trị xác định U/ R

sẽ tiêu phí năng lợng vô ích, toả
nhiệt trên cuộn sơ cấp và điện trở phụ. Trên các xe đời mới nhợc điểm trên
đợc loại trừ nhờ mạch hiệu chỉnh thời gian tích luỹ năng lợng t
đ
( dwell
angle control ) .
2.1.2. Quá trình ngắt dòng sơ cấp.
Khi Tranzitor công suất ngắt, dòng điện sơ cấp và từ thông do nó sinh ra

giảm đột ngột. Trên cuộn thứ cấp của bô bin sẽ sinh ra một hiệu điện thế vào
khoảng 15 kV đến 35 kV. Giá trị hiệu điện thế thứ cấp phụ thuộc vào rất nhiều
thông số của mạch sơ cấp và thứ cấp. Để tính toán hiệu điện thế thứ cấp cực
đại ta sử dụng sơ đồ tơng đơng đợc trình bày trên hình 2-3.
Boug
ie
R
r
C
2
R
m
L
2
L
1
i1
i2
C
1
S
R
1
R
2
Hình 2.5
Sơ đồ tơng đơng của hệ thống đánh lửa
Trong sơ đồ này:
R
m

- là điện trở mất mát
R - điện trở rò qua điện cực bu gi.
C
1
- Điện dung của tụ điện mắc song song với vít lửa hoặc
Tranzitor công suất ngắt.
C
2
- Điện dung ký sinh dung mạch thứ cấp .
Bỏ qua hiệu điện thế ăcqui vì hiệu điện thế ăcqui rất nhỏ so với hiệu
điện thế xuất hiện trên cuộn sơ cấp lúc Tranzitor công suất ngắt, ta xét trờng
hợp không tải có nghĩa là dây cao áp đợc tách ra khỏi bugi. Bugi tại thời
điểm Tranzitor công suất ngắt, năng lợng từ trờng tích luỹ trong cuộn sơ cấp
của bô bin đợc chuyển thành năng lợng điện trờng chứa trên tụ điện C
1
và
C
2
và một phần bị mất mát.
Khi Tranzitor công suất ngắt cuộn sơ cấp sẽ sinh ra một sức điện động
vào khoảng 200 đến 300 V.
2.1.3. Quá trình phóng điện ở điện cực bu gi.
Khi điện áp thứ cấp U
2
đạt đến giá trị U
đl
, tia lửa điện cao thế sẽ xuất
hiện giữa hai điện cực của bu gi. Bằng thí nghiệm, ngời ta chứng minh đợc
rằng tia lửa xuất hiện ở điện cực bugi gồm hai thành phần là: thành phần điện
dung và thành phần điện cảm.

Thành phần điện dung của tia lửa do năng lợng tích luỹ trên mạch thứ
cấp đợc quy ớc bởi điện dung ký sinh C
2
. Tia lửa điện dung đợc đặc trng
bởi sự sụt áp và tăng dòng đột ngột. Dòng có thể đạt vài chục Ampe.
Tia lửa điện dung có màu xanh sáng kèm theo tiếng nổ lách tách đặc
trng. Dao động với tần số cao (10
6
10
7
Hz) và dòng lớn, tia lửa điện dung
gây nhiễu vô tuyến và mài mòn điện cực bu gi. Để giả quyết vấn đề vừa nêu,
trên mạch thứ cấp (nh nắp delco, mỏ quẹt, dây cao áp) thờng đợc mắc
thêm các điện trở.
Phần năng lợng còn lại sẽ hình thành tia lửa điện cảm, dòng qua bugi
lúc này chỉ vào khoảng 20 40 mA. Hiệu điện thế giữa hai cực bugi giảm
nhanh đến giá trị 400 500 V. Thờng thì thời gian tia lửa điện cảm vào
khoảng 1 đến 1,5 ms. Tia lửa điện cảm có màu vàng tím, còn đợc gọi là đuôi
lửa .
2.2 Các đặc tuyến của hệ thống đánh lửa
2.2.1. Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc vào tốc độ động cơ.
Đối với hệ thống đánh lửa thờng, khi số vòng quay trục khuỷu tăng,
thời gian ngậm điện t
đ
giảm làm Ing giảm, kết quả là hiệu điện thế thứ cấp cực
đại U
2m
cũng giảm dần. ở tốc độ thấp, do sự đóng mở của vít lửa chậm nên
phát sinh tia lửa trên mặt vít làm giảm tốc độ biến thiên của từ thông trong
cuộn sơ cấp, làm U

2m
giảm (hình 2-4 ). Đây là mặt hạn chế trong việc tăng
cờng độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm đánh lửa I
ng
vì nếu I
ng
cao quá sẽ gây
cháy rỗ mặt vít. ở tốc độ cao U
2m
cũng giảm do hiện tợng rung vít.
Đối với hệ thống đánh lửa bán dẫn không có mạch hiệu chỉnh thời gian
tích luỹ năng lợng mạch điên đã đợc cải thiện, nên cho phép tăng cờng độ
dòng diện sơ cấp I
ng
lên cao hơn, U
2m
cũng cao hơn. ở số vòng quay thấp do
mạch sơ cấp đợc ngắt dẫn bởi Tranzitor công suất nên U
2m
không bị ảnh
hởng.
Động cơ có số xi lanh càng lớn thì U2m càng giảm.
(v/ph)
U2m
(kV)
10
20
30
1
2

n
0
1000
3000
5000
1. Hệ thống đánh lửa
thờng
2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không có mạch
hiệu
chỉnh thời gian tích luỹ năng
lợng
Hình 2.8
Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc vào
số vòng uay trục khuỷu của động cơ
2.2.2. Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc tụ điện C1.
U2m
(kV)
C1 (

F

0
0.2
0.35
Hình 2.9
Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc tụ điện C1
Tụ điện C
1
mắc song song với vít lửa hoặc Tranzitor công suất có tác
dụng dập tắt suất điện động tự cảm sinh ra khi ngắt mạch sơ cấp, để bảo vệ

mặt vít hoặc Tranzitor công suất. Tuy nhiên nó cũng ảnh hỏng khá lớn đến
hiệu điện thế thứ cấp cực đại U
2m
.
Bằng thục nghiệm ngời ta thấy rằng giá trị của C
1
bằng 0,2 đến 0,35
F là tốt nhất, vừa có khả năng bảo vệ vừa có khả năng đảm bảo U
2m
lớn
(Hình 2-5).
2.2.3. Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc điện dung kí sinh C
2
.
Hình 2.10 Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc điện dung kí sinh C2
0
a)
C2min
C2 (

F

U2m
(kV)
b)
n (v/ph)
C2 =120 pF
C2 =60 pF
U2m
(kV)

C2 =200 pF
Điện dung kí sinh trên mạch thứ cấp C
2
bao gồm điện dung kí sinh trong
cuộn dây thứ cấp của bôbin trong đờng đây cao áp, trong bộ chia điện, và
trong bugi. Giá trị điện dung kí sinh C
2
nhỏ nhất vào khoảng 40 đến 70 pF.
Đối với hệ thống đánh lửa trên xe đời mới có trang bị hệ thống chống nhiễu vô
tuyến thì C
2
có thể lớn hơn 100 pF.
2.2.4 Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc độ tự cảm L1.
Hình 2.11
Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc độ tự cảm L1
L1
n (v/ph)
U2m
(kV)
L1'<L1
Nếu L
1
càng lớn thì thời gian tăng trởng dòng sơ cấp càng dài. Vì vậy
khi tăng L
1
ở số vòng quay trục khuỷu động cơ nhỏ thì U
2m
có tăng lên đợc
chút ít, nhng mà khi số vòng quay trục khuỷu cao, do thời gian tăng trởng
dòng sơ cấp dài nên I

ng
giảm làm cho U
2m
giảm theo (hình 2-6). Mặt khác khi
tăng L
1
thì sức điện động tự cảm sinh ra khi mạch sơ cấp ngắt cũng tăng theo.
Vì vậy tuỳ thuộc loại đánh lửa thờng hay đánh lửa điện tử mà ngời ta chọn
giá trị của L
1
cho phù hợp đảm bảo U
2m
ít bị ảnh hởng.
2.2.5. Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc điện trở rò Rr.
Rr =2M(om)
Rr=

U2m
(kV)
n (v/ph)
Rr =0.5M(om)
Hình 2.12
Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc điện trở rò Rr
Điện trở rò là điện trở phát sinh trong trờng hợp bugi bị đóng muội
than hoặc bugi bị ớt. Đối với bugi mới hoặc đã đợc chùi rất sạch thì điện trở
rò bằng (). Khi sức điện động tăng trởng trong cuộn thứ cấp của bôbin,
dòng điện thứ cấp i
2
sẽ bị rò qua lớp muội than bám quanh lớp sứ cách điện
làm giảm hiệu điện thế thứ cấp cực đaị U

2m
. Điện trở rò càng nhỏ thì U
2m
càng
nhỏ ( Hình 2-7).
2.2.6. Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc hệ số biến áp K
bb
.
U2m
(kV)
Kbb
0
20
40
Hình 2.13
Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc hệ số biến áp Kbb
60
80
100
Bằng thực nghiệm ngời ta thấy rằng hệ số biến áp K
bb
tốt nhất vào
khoảng 50 90 (hình 2-8 ). Tất cả các giá trị nằm ngoài khoảng giới hạn trên
đều làm U
2m
giảm.
2.3. Các biện pháp nâng cao đặc tuyến đánh lửa
2.3.1. Biện pháp sử dụng điện trở phụ R
f
.

Điện trở phụ là điện trở có hệ số nhiệt điện trở dơng đợc
mắc nối tiếp vào mạch sơ cấp. Đối với các loại hệ thống đánh
lửa không có bộ điều khiển điện tử thì việc mắc thêm điện trở
phụ sẽ cải thiện đợc một phần đặc tính đánh lửa ở tốc độ động
cơ cao ( hình 2-9 ).
Hình 2.14
Đặc tuyến đánh lửa khi :
1. Có điện trở phụ R
f
2. Không có điện trở phụ R
f
2
n (v/ph)
U2m
(kV)
1
n
2max
n
1max
2.3.2. Chọn thông số của bô bin.
Hình 2.15
Sự phụ thuộc của U
2m
và I
ng
vào số vòng quay động cơ
U
2m
I

ng
U
2m
I
ng
1000
0
3000
5000
n
(v/ph)
Nh ta đã biết hiệu điện thế thứ cấp U
2m
phụ thuộc vào số vòng quay
của động cơ, giá trị của U
2m
phần lớn phụ thuộc vào giá trị dòng điện sơ cấp
khi Tranzitor công suất ngắt (I
ng
) . Sự phụ thuộc của I
ng
vào U
2m
vào số vòng
quay động cơ đợc biểu diễn nh trên đồ thị hình 2-10.
2.3.3. Biện pháp sử dụng tụ điện.
Hình 2.16
Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa có sử dụng
tụ điện để cải thiện đặc tuyến đánh lửa
SW

acqui
T
C1
R1
L1
Rf
đến bộ chia
chia điện
C
Igniter
Một tụ điện C đợc gắn song song với cuộn sơ cấp của bôbin (hình2-
11). Khi Tranzitor T dẫn sẽ có dòng i
1
từ (+) acqui R
f
L
1
T mass.
Khi Tranzitor T ngắt dòng i
1
sẽ tiếp tục nạp cho tụ C. Khi Tranzitor dẫn trở lại
dòng điện qua cuộn sơ cấp L
1
đợc hỗ trợ thêm do sự xả của tụ C . Đồ thị
(hình 2-12) cho ta thấy dòng i
1
sẽ không bị ngắt đột ngột nh khi không có tụ
C mà nó sẽ tăng hoặc giảm từ từ do sự phóng nạp của tụ C. Điều này còn có
tác dụng tốt là giảm đợc xung điện áp cao và nhiễu sóng điện từ khi
Tranzitor công suất đóng mở trong quá trình làm việc của hệ thống đánh lửa.

t
i
f
Không có tụ
C
Có tụ
C
Hình 2.17
Dòng điện qua R
f
khi có và không có tụ điện C
Chơng 3
Hệ thống đánh lửa bán dẫn.
3.1. Phân loại hệ thống đánh lửa hệ thống đánh lửa điện tử.
Hiện nay trên hầu hết các loại ô tô đều sử dụng hệ thống đánh lửa bán
dẫn vì loại này có u thế là tạo đợc tia lửa mạnh ở điện cực bugi, đáp ứng tốt
các chế độ làm việc của động cơ, tuổi thọ cao Qua quá trình phát triển, hệ
thống đánh lửa điện tử đợc chế tạo cải tiến với nhiều loại khác nhau song có
thể chia làm hai loại chính sau:
3.1.1. Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp.
Trong hệ thống này, các linh kiện điện tử đợc tổ hợp thành một cụm mạch
đợc gọi là Igniter, bộ phận này có nhiệm vụ đóng ngắt mạch sơ cấp nhờ các tín
hiệu đánh lửa (tín hiệu điện áp ) đa vào. Hệ thống đánh lửa bán dẫn loại này có
thể chia ra làm hai loại là :
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn có vít điều khiển: vít điều khiển có cấu tạo
giống nh trong hệ thống đánh lửa thờng nhng chỉ làm nhiệm vụ điều khiển
đóng mở Tranzitor.
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn không có vít điều khiển, Tranzitor công
suất đợc điều khiển bằng một cảm biến đánh lửa.
3.1.2. Hệ thống đánh lửa đợc điều khiển bằng kĩ thuật số.

Hệ thống đánh lửa đợc điều khiển bằng kĩ thuật số còn đợc gọi là hệ
thống đánh lửa theo chơng trình. Dựa vào các tín hiệu nh tốc độ động cơ, vị
trí cốt máy,vị trí bớm ga, nhiệt độ động cơ mà bộ vi xử lý (ECU
electronic control unit) sẽ điều khiển Igniter tạo ra tia lửa ở mạch thứ cấp vào
đúng thời điểm đánh lửa.
3.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không có vít điều khiển (còn gọi là hệ thống
đánh lửa bán dẫn không có tiếp điểm).
3.2.1. Các loại cảm biến đánh lửa.
Trong hệ thống đánh lửa bán dẫn không có vít điều khiển, cảm biến
đánh lửa sẽ thay thế vít điều khiển và làm nhiệm vụ tạo ra hoặc làm mất tín
hiệu điện áp hoặc tín hiệu dòng điện vào đúng thời điểm đánh lửa để gửi về
Igniter điều khiển các Tranzitor công suất đóng hoặc mở. Thông thờng trong
hệ thống đánh lửa ngời ta thờng dùng cảm biến Hall, cảm biến điện từ, cảm
biến quang, cảm biến từ trở, trong đó ba loại cảm biến đầu là phổ biến nhất.
Ngoài công dụng phát tín hiệu đánh lửa, các cảm biến này còn có thể dùng để
xác định số vòng quay của động cơ, vị trí cốt máy, thời điểm phun của kim
phun.
3.2.1.1. Cảm biến điện từ.
1/. Loại nam châm đứng yên:
Hình 3-1 : Cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên.
Cảm biến đợc đặt trong Đelco bao gồm một rôto có số răng cảm biến
tơng ứng với số xi lanh động cơ, một cuộn dây quấn quanh một lõi sắt từ
hoặc một thanh nam châm. Cuộn dây và lõi sắt đợc đặt đối diện với các răng
cảm biến của rôto và đợc cố định trên vỏ Đelco. Khi rôto quay các răng cảm
biến sẽ lần lợt tiến lại gần và lùi ra xa cuộn dây. Khe hở nhỏ nhất giữa răng
cảm biến của rôto và lõi thép từ vào khoảng 0,2 0,5 mm.
Khi rôto ở vị trí nh (hình 3-2a) điện áp trên cuộn dây cảm biến bằng
0. Khi răng cảm biến của rôto tiến lại gần cực từ của lõi thép, khe hở giữa rôto
và lõi thép giảm dần và từ trờng mạnh dần lên. Sự biến thiên của từ thông
xuyên qua cuộn dây sẽ tạo nên một sức điện động e (hình 3-2b ).

Khi răng cảm biến của rôto đối diện với lõi thép, độ biến thiên của từ
trờng bằng không, và sức điện động trong cuộn cảm biến nhanh chóng giảm
về 0 (hình 3-2c).
Khi rôto đi ra xa lõi thép , từ trờng trong lõi thép giảm dần và sức điện động
xuất hiện trong cuộn dây cảm biến có chiều ngợc lại (hình 3-2d). Hiệu điện
thế sinh ra ở hai đầu cuộn cảm biến phụ thuộc vào tốc độ của động cơ. ở chế
độ cầm chừng, hiệu điện thế rất nhỏ chỉ vào khoảng 0,5 V ở tốc độ cao nó có
thể lên đến 100 V.
Hình 3-2e: mô tả quá trình biến thiên từ thông trong lõi thép và xung điện áp
ở hai đầu ra của cuộn dây cảm biến. Chú ý rằng xung tín hiệu này khá nhọn.
Cảm biến đánh lửa điện từ loại nam châm đứng yên có u điểm là rất bền,
xung tín hiệu có dạng nhọn nên ít ảnh hởng đến sự sai lệch về thời điểm
đánh lửa. Tuy nhiên xung điện áp ra ở chế độ khởi động nhỏ vì vậy ở đầu vào
của Igniter phải sử dụng Tranzitor có độ nhạy cao và phải chống nhiễu cho
dây tín hiệu.
2/ . Loại nam châm quay
Hình 3-3 : Cảm biến điện từ loại nam châm quay cho loại động cơ 8 xilanh.
Đối với loại này nam châm đợc gắn trên rôto còn cuộn dây cảm biến
đợc quấn quanh một lõi thép và cố định trên vỏ Đelco. Khi nam châm quay
từ trờng xuyên qua cuộn dây cảm biến biến thiên tạo nên một sức điện động
trong cuộn dây. Do từ thông qua cuộn dây đổi dấu, nên sức điện động sinh ra
trong cuộn dây lớn. ở chế độ cầm chừng tín hiệu điện áp ra vào khoảng 2V
xung điện áp có dạng nh trên hình 3-3.
3.2.1.2. Cảm biến Hall.
1/. Hiệu ứng Hall :
Hình 3-4 : Hiệu ứng Hall.
Nếu dòng điện Iv đợc giữ không thay đổi thì khi thay đổi lực từ trờng
B, điện thế U
h
sẽ thay đổi. Sự thay đổi của lực từ trờng làm thay đổi điện thế

U
h
tạo ra các xung đIện áp đợc ứng dụng trong cảm biến Hall. Hiện tợng
trên đợc gọi là hiệu ứng Hall.
2/ . Cảm biến Hall :
Do điện áp U
h
rất nhỏ nên trong mạch thực tế, để điều khiển đánh lửa
ngời ta phải khuyếch đại và xử lý tín hiệu trớc khi đa vào Igniter.
Hình 3- 5 là sơ đồ khối của một cảm biến Hall.
Cảm biến Hall đợc đặt trong delco, gồm một rôto bằng thép có các cánh
chắn và các cửa sổ cách đều nhau gắn trên trục của delco. Số cánh chắn tơng
ứng với số xy lanh động cơ. Khi rôto quay, các cánh chắn sẽ lần lợt xen vào
khe hở giữa nam châm và IC Hall.
1
2
3
4
T1
Vcc
Vout
+
mass
Hình 3-5.
1. Phần tử Hall; 2. ổn áp; 3. Op Ampe; 4.Bộ xử lý tín hiệu.
3.2.1.3 Cảm biến quang.
Cảm biến quang bao gồm 2 loại , khác nhau chủ yếu ở phần cảm quang:
- Loại sử dụng một cặp LED photo transistor .
- Loại sử dụng một cặp LED photo diode .
Phần tử phát quang ( LED lighting emision diode ) và

phần tử cảm quang ( photo transtor hoặc photo diode) đợc đặt
trong delco có vị trí tơng ứng nh trong hình 3-6. Đĩa cảm biến
đợc gắn vào trục của delco và có số tơng ứng với số xylanh
động cơ .
LED
photo transistor
photo diode
LED
Đĩa cảm biến
Hình 3.7. Cảm biến quang