Phân tích những pan về hệ thống đánh lửa trong động cơ đốt cháy cưỡng bức và giải pháp xử lý

Khoá luận tốt nghiệp
Phần 1: mở đầu

1. Lí do chọn đề tài.
Có lẽ nhiều người trong chúng ta đã tự hỏi: "Tại sao chúng ta lại kém phát
triển hơn Mỹ, Nhật Trong khi cánh cửa thế giới đang mở ra với sự bùng nổ
về công nghệ thông tin, công nghệ sinh học và những thành tựu khoa học công
nghệ tiên tiến?". Phải chăng do Đảng và nhà nước ta không quan tâm tới
những chính sách phát triển kinh tế? Phải chăng con người Việt Nam không
cần cù, thông minh? Câu trả lời là không phải như vậy. Chúng ta tích cực tiếp
thu khoa học kĩ thuật, công nghệ tiên tiến, nhưng vấn đề ở đây là việc kết hợp
giữa lý thuyết và thực hành vẫn còn có sự khập khiễng.Vậy nên việc học lý
thuyết và thực hành phải luôn song hành với nhau từ trong nhà trường cho đến
thực tế lao động sản xuất.
Là sinh viên của trường ĐH SPHN2, em ý thức được việc học đi đôi với hành.
Dưới sự chỉ bảo tận tình, chu đáo của các thầy, các cô, em đã được học và thực
hành nhiều động cơ, máy móc gắn liền với lao động sản xuất ở nước ta.
Trong đó em đặc biệt quan tâm đến động cơ đốt trong- một lĩnh vực khá rộng
và gần gũi với con người.
Động cơ đốt trong được xây dựng từ những năm 1860 đến nay nó vẫn không
ngừng phát triển, giữ một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển
kinh tế. Hệ thống đánh lửa là một bộ phận không thể thiếu của động cơ đốt
trong, nó quyết định đến quá trình hoạt động và hiệu suất của động cơ.
Vì vậy, trong khoá luận tốt nghiệp nhỏ bé của mình, em mạnh dạn xây dựng
đề tài: "Phân tích những "pan" về hệ thống đánh lửa trong động cơ đốt
cháy cưỡng bức và giải pháp xử lý.

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
1

Khoá luận tốt nghiệp

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
2.1 Đối tượng nghiên cứu:
Một số hệ thống đánh lửa trong động cơ xăng.
2.2 Phạm vi nghiên cứu:
Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống đánh lửa kết hợp với thực nghiệm tìm
và phân tích những "pan" trong hệ thống.
3. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu.
3.1 Mục đích nghiên cứu:
- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết từ đó có cái nhìn toàn diện về hệ thống đánh
lửa.
- Tìm hiểu các nguyên nhân hư hỏng, biện pháp xử lý để phục vụ cho
việc học tập, nghiên cứu, giảng dạy và ứng dụng trong thực tế.
3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Tìm hiểu chu trình làm việc của động cơ xăng 4 kỳ.
- Tìm hiểu quá trình cháy trong động cơ xăng.
- Tìm hiểu những kiến thức cơ bản về hệ thống đánh lửa.
- Biết cách xử lý một số "pan" thông thường.
4. Phương pháp nghiên cứu.
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
5. ý nghĩa khoa học của đề tài.
- Phát triển khả năng tư duy logic.
- ứng dụng trong thực tế sản xuất.

Trần Thị Hương

K31C - SPKT

2


Khoá luận tốt nghiệp
Phần 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 1: Hệ thống đánh lửa trong động cơ xăng
1. Chu trình làm việc của động cơ xăng 4 kỳ
1.1 Chu trình lý thuyết
Để nghiên cứu những quá trình trong động cơ đốt trong (ĐCĐT), để
đánh giá mức độ hoàn thiện của các quá trình ấy, để tìm ra phương pháp nâng
cao mức độ sử dụng nhiệt trong động cơ (tức là nâng cao hiệu suất của động
cơ), trước tiên ta phải nghiên cứu chu trình lý thuyết.
Chu trình lý thuyết khác với chu trình thực tế của động cơ đốt trong ở
chỗ: chu trình lý thuyết không có tổn thất nào khác ngoài tổn thất nhiệt cho
nguồn lạnh.
Do vậy, khi nghiên cứu chu trình lý thuyết phải dựa vào một số giả thiết
sau:
+ Chu trình diễn biến với lượng môi chất không thay đổi, do đó không
tính đến tổn thất của khí nạp, khí thải cũng như sự hao hụt khí trong xilanh.
(Thực ra tác nhân thực hiện trong chu trình không hoàn toàn nguyên vẹn. ở
cuối chu trình công tác, tác nhân ấy được thải ra ngoài, nhưng ở đầu chu trình
kế tiếp lại nạp lượng tác nhân mới như lần nạp trước. Do đó có thể coi là giống
hệt). Đây là chu trình có tính thuận nghịch.
+ Thành phần hoá học của môi chất không thay đổi trong suốt thời gian
tiến hành chu trình. Do đó không cần xét đến quá trình cháy của nhiên liệu,
mà quá trình này được thay thế bằng quá trình thu nhiệt của bên ngoài. Như
vậy không cần xét tới tổn thất nhiệt phát sinh khi nhiên liệu cháy trong động
cơ.
+ Quá trình nén và giãn nở là quá trình đoạn nhiệt. Do đó không tính

đến những tổn thất nhiệt trong hai quá trình này.
Trần Thị Hương

K31C - SPKT
3


Khoá luận tốt nghiệp
+ Tỷ nhiệt của môi chất không thay đổi theo nhiệt độ và áp suất.
Từ các giả thiết trên ta có thể tính được hiệu nhiệt và tìm các quan hệ,
thông số đặc trưng được dễ dàng. Những quan hệ này sau khi hiệu chỉnh đều
có thể dùng cho chu trình thực tế.
Vì các giả thiết trên chỉ xét đến tổn thất nhiệt nên nó chỉ ảnh hưởng đến
sự chênh lệch về hiệu suất của chu trình lý thuyết so với chu trình thực tế chứ
không ảnh hưởng đến vấn đề dùng chu trình lý thuyết để đánh giá chu trình
thực tế.
Ta đi nghiên cứu loại chu trình lý thuyết sau đây:
1.1.1 Chu trình đẳng tích
P
z
Q1

Q 0

c

b
Q2

Q 0

a

V

Hình 1.1: Đồ thị công của chu trình đẳng tích.
Chu trình đẳng tích được đặc trưng bởi sự cấp nhiệt Q1 trong điều kiện
thể tích không thay đổi.
Khí thể ở trạng thái các thông số ở điểm a (Va, Ta, Pa), hành trình nén
đoạn nhiệt với chỉ số đoạn nhiệt k biểu thị trên đường cong ac (hình 1.1).
Các thông số của khí thể ở điểm c (Vc, Tc, Pc). Sau đó khí thể thu nhiệt
lượng Q1 với điều kiện thể tích không thay đổi.

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
4


Khoá luận tốt nghiệp
Các thông số của khí thể ở điểm z (Vz=Vc, Tz, Pz). Tiếp đến quá trình
giãn nở đoạn nhiệt được biểu diễn trên đường cong zb. Tại điểm b khí thể có
các thông số (Tb,Vb, Pb). Lúc này môi chất truyền nhiệt lượng Q2 cho nguồn
lạnh, cuối cùng trở về trạng thái ban đầu ở điểm a.
Tất cả những động cơ đốt cháy cưỡng bức (như động cơ xăng, động cơ
ga) có chu trình làm việc giống như chu trình cấp nhiệt đẳng tích nói trên.
1.2 Chu trình thực tế
ở trên chúng ta đã nghiên cứu chu trình lý thuyết của ĐCĐT. Ta biết
rằng chu trình lý thuyết là một chu trình kín chỉ dùng một lượng môi chất nhất
định để tiến hành. Trong thực tế động cơ muốn làm việc được liên tục cần phải
thay đổi môi chất, nghĩa là sản vật cháy sau khi đã giãn nở sinh công xong cần

phải thải hết ra ngoài và phải nạp khí nạp mới vào xilanh (tức là bổ sung môi
chất mới để thực hiện chu trình tiếp theo).
Chu trình được thực hiện trong xilanh của động cơ thực tế được gọi là
chu trình thực tế của ĐCĐT. Chu trình này khác với chu trình lý thuyết vì
trong động cơ thực tế còn có tổn thất nhiệt và tổn thất cơ giới nữa.
Chu trình thực tế có thể do máy đo công vẽ ra. Chu trình thực tế của
động cơ là tổng hợp các quá trình nối tiếp nhau như sau:
1. Quá trình nạp.
2. Quá trình nén.
3. Quá trình cháy và giãn nở.
4. Quá trình thải.
Tuỳ theo loại động cơ (4 kỳ hay 2 kỳ) mà những quá trình trên có thể
tiến hành trong 4 hoặc 2 hành trình của pittông.
2. Quá trình cháy trong động cơ xăng
Trong chu trình lý thuyết, nhiệt lượng của quá trình cháy là do bên
ngoài cung cấp, còn trong chu trình thực tế thì nhiệt lượng của quá trình cháy

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
5


Khoá luận tốt nghiệp
lại do nhiên liệu cháy trong xilanh cung cấp. Do đó quá trình cháy thực tế
khác với quá trình cháy lý thuyết ở những điểm sau:
+ Trong quá trình cháy thực tế không những nội năng của khí thể thay
đổi mà tính chất vật lý, hoá học của môi chất cũng thay đổi. Sau khi cháy khí
hỗn hợp biến thành sản vật cháy mà tính chất vật lý, hoá học của nó cũng khác
hoàn toàn với khí hỗn hợp.

+ Quá trình cháy thực tế tiến hành dưới điều kiện thể tích, áp suất, nhiệt
độ đều luôn thay đổi.
+ Trong quá trình cháy thực tế có tổn thất như: Truyền nhiệt cho thành
xilanh và các chi tiết máy khác, đồng thời có sự lọt khí qua vòng găng của
pittông.
Tính chất của quá trình cháy phụ thuộc vào tính chất của nhiên liệu, vào
phương pháp hình thành khí hỗn hợp và phương pháp đốt cháy khí hỗn hợp.
Sau đây ta sẽ đi xét quá trình cháy của động cơ xăng.
2.1 Quá trình cháy của động cơ xăng
ở động cơ Diezen thì nhiên liệu tự bốc cháy, vừa cháy vừa được phun
tiếp nhiên liệu vào, và sự cháy xuất phát từ nhiều tâm điểm lửa. ở động cơ
xăng sự cháy của nhiên liệu là nhờ có tia lửa điện của bugi, trong quá trình
cháy không có sự đưa thêm nhiên liệu vào, và sự cháy chỉ bắt đầu từ một tâm
điểm lửa là bugi.
Quá trình cháy của động cơ xăng được chia làm 3 giai đoạn:

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
6


p (105 Pa)

Khoá luận tốt nghiệp

III

42

3

35
28

II
4

21
I
14
1

7

5

2


100

80

60

40

20

0

20

40

60

80

0

Hình 1.2 Đồ thị công p quá trình cháy của động cơ xăng
2.1.1 Giai đoạn I: Giai đoạn cháy trễ
Diễn biến từ điểm 1 đến điểm 2 trên hình 1.2.
ở điểm 1 bugi bật tia lửa điện. Tia lửa điện có năng lượng rất lớn, có tác
dụng phân tích nhiên liệu thành các gốc OH, CH2, O hoạt động rất mạnh
(đó là những ion và nguyên tử tự do).
Khi các gốc ion và nguyên tử tự do tích tụ nhiều thì mới bắt đầu có sự
cháy, vì thế ở động cơ xăng có giai đoạn cháy trễ (tức là giai đoạn chuẩn bị
cháy).
Giai đoạn cháy trễ kết thúc vào lúc ở khu vực gần quanh bugi xuất hiện
sự cháy và hình thành màng lửa đầu tiên làm cho áp suất trong xilanh bắt đầu
tăng lên. Tại điểm 2 đường cong cháy tách khỏi đường cong nén chuẩn bị cho
sự lan tràn màng lửa.
2.1.2 Giai đoạn II: Giai đoạn cháy giãn nở
Diễn biến từ điểm 2 đến điểm 3 trên hình 1.2.
Trần Thị Hương
7

K31C - SPKT


Khoá luận tốt nghiệp
Giai đoạn này bắt đầu từ lúc màng lửa lan ra đến lúc môi chất có áp suất
cao nhất. Màng lửa được lan truyền với tốc độ tăng dần, hoà khí trong xilanh
có phản ứng ôxi hoá ngày một mãnh liệt và toả ra một số nhiệt lượng lớn,
trong khi dung tích xilanh gần như không thay đổi ít làm áp suất và nhiệt độ
môi chất tăng nhanh.
Giai đoạn này là giai đoạn cháy chính trong quá trình cháy hoà khí của
động cơ xăng, phần lớn nhiệt lượng được toả ra trong giai đoạn này. Quy luật
toả nhiệt sẽ quyết định việc tăng áp suất, tức là quyết định khả năng đẩy
pittông sinh công. Vì vậy, thời kỳ này có ảnh hưởng quyết định tới tính năng
của động cơ xăng.
Trường hợp cháy bình thường tốc độ màng lửa vào khoảng 10-30 m/s,
diện tích màng lửa thay đổi theo quy luật phân bố dung tích của màng cháy,
tốc độ toả nhiệt, áp suất và nhiệt độ môi chất trong xilanh trong thời kỳ này
tăng lên càng nhiều và làm cho công suất, hiệu suất động cơ đều được cải
thiện tốt hơn. Tuy vậy tốc độ cháy không thể quá lớn nếu không sẽ làm tăng
nhanh tốc độ tăng áp suất, gây va đập cơ khí, tăng tiếng ồn làm cho hoạt động
của động cơ trở nên rung, giật gây mài mòn chi tiết và làm giảm tuổi thọ sử
dụng động cơ.
Tốc độ tăng áp suất phụ thuộc vào giá trị w

P
. Thông thường người


ta giới hạn giá trị w trong khoảng (1,75 2,5).105 pa/độ góc quay của trục
khuỷu.

Mặt khác phải điều chỉnh áp suất cực đại (điểm 3) được xuất hiện sau
điểm chết trên (ĐCT) khoảng 10 150 góc quay của trục khuỷu, lúc ấy động
cơ chạy êm dịu, nhẹ nhàng.
2.1.3 Giai đoạn III: Giai đoạn cháy rớt
Diễn biến từ điểm 3 đến điểm 5 (Hình 1.2).

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
8


Khoá luận tốt nghiệp
ở điểm 4 khí cháy có nhiệt độ cao nhất. Quá trình lan tràn của màng lửa
kết thúc gần điểm 5. Sở dĩ ở động cơ xăng cũng có giai đoạn cháy rớt vì: có
thể có một số điểm trong không gian buồng cháy của xilanh có nhiên liệu
nhưng không có không khí. Do đó một số nhiên liệu chưa kịp cháy ở giai đoạn
II mà phải sang giai đoạn III mới có điều kiện gặp oxi. Tuy nhiên ở động cơ
xăng giai đoạn III rất ngắn.
Cháy rớt chỉ làm nóng các chi tiết, còn hiệu quả sử dụng nhiệt rất thấp
nên người ta cố gắng tìm cách hạn chế cháy rớt như chọn góc phối khí, góc
đánh lửa sớm thích hợp để tăng hiệu quả quá trình cháy.
3. Các nhân tố chính ảnh hưởng tới quá trình cháy của động cơ xăng
3.1 ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm

Hình 1.3
Sự thay đổi áp suất trong xilanh phụ thuộc vào thời điểm châm lửa

Như trên ta đã biết, ở động cơ xăng cần thiết phải có sự đánh lửa sớm
của bugi (trước ĐCT). Góc đánh lửa sớm b do thực nghiệm xác định thường

có trị số: b 150 280 (trước ĐCT).
- Khi thời điểm đánh lửa xảy ra quá sớm (góc đánh lửa sớm lớn biểu
diễn bằng đường 1 trên hình 1.3) sẽ xảy ra hiện tượng áp suất trong xilanh của
Trần Thị Hương

K31C - SPKT
9


Khoá luận tốt nghiệp
động cơ tăng một cách đột biến, sẽ làm cản trở chuyển động của pittông. Điều
đó làm giảm công suất, chỉ tiêu kinh tế và tuổi thọ của động cơ.
- Khi thời điểm đánh lửa xảy ra muộn (góc đánh lửa bé, đường 3 trên
hình 1.3) quá trình đốt cháy hỗn hợp công tác xảy ra khi pittông rời xa ĐCT,
áp suất trong buồng đốt không đạt được trị số yêu cầu dẫn đến công suất, chỉ
tiêu kinh tế của động cơ giảm đáng kể.
-Qúa trình đốt cháy hỗn hợp công tác trong xilanh của động cơ xảy ra
tối ưu nhất khi mà góc đánh lửa sớm tương ứng với đường cong 2 trên hình vẽ.
3.2. ảnh hưởng của thành phần khí hỗn hợp
Thành phần hỗn hợp khí được đặc trưng bởi hệ số dư lượng không khí :


L
.
L0

Trong đó: L : Khối lượng không khí đưa vào xilanh tương ứng với 1kg
xăng.
L0 : Khối lượng không khí cần thiết để đốt cháy hết 1kg xăng.

(Hệ số có thể bằng 1, lớn hơn hoặc nhỏ hơn 1).

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
10


Khoá luận tốt nghiệp
Vl
Vlmax

0,4

0,8 0,9

1

1,5



Hình 1.4: ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí đến tốc độ lan tràn
màng lửa của nhiên liệu Vl
- Nếu <1 thì trong xilanh thừa nhiên liệu, thiếu không khí, lúc đó hỗn
hợp gọi là đậm đặc. Sự cháy xảy ra kém.
- Nếu >1 trong xilanh thiếu nhiên liệu, thừa không khí, lúc đó hỗn hợp
gọi là nhạt.
Đồ thị hình 1.4 do thực nghiệm xây dựng cho thấy rằng:
- Nếu 0.8 0.9 thì nhiên liệu cháy với tốc độ nhanh nhất, công suất

của động cơ tăng.
- Nếu >0.9 thì tốc độ cháy của nhiên liệu giảm vì khi đó mật độ nhiên
liệu giảm.
- Nếu <0.8 thì tốc độ cháy của nhiên liệu cũng giảm vì lúc này hỗn
hợp thiếu oxi để cháy.
3.3 ảnh hưởng của tốc độ vòng quay trục khuỷu động cơ (n vòng/phút)

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
11


Khoá luận tốt nghiệp
Khi tăng tốc độ quay của trục khuỷu (vòng/phút) thì nhiên liệu và không
khí hoà trộn với nhau tốt hơn, nhiên liệu dễ dàng cháy nhưng phải tăng góc
đánh lửa sớm b tương ứng với sự tăng của tốc độ vòng quay (n). Vì nếu giữ
nguyên không thay đổi góc đánh lửa sớm có thể gây ra hiện tượng kéo dài thời
kỳ cháy rớt sang cuối quá trình giãn nở, làm giảm hiệu suất của động cơ.
Khi tăng n sẽ khó xảy ra kích nổ vì lúc này lượng khí xót tăng (tức hệ số
khí xót n tăng). Trong khí xót có nhiều khí CO2 và khí trơ, có tác dụng hạn
chế sự cháy kích nổ của nhiên liệu.
3.4 ảnh hưởng của cường độ làm mát động cơ
Làm mát bằng nước thì khó xảy ra kích nổ, nhưng làm mát động cơ quá
lạnh cũng không có lợi vì xăng khó bốc hơi, không những làm giảm tốc độ
cháy, giảm công suất động cơ mà còn xảy ra hiện tượng xăng bị ngưng tụ
thành từng giọt nhỏ lọt xuống cacte làm phân huỷ dầu nhờn.
3.5 ảnh hưởng của nhiên liệu và dầu nhờn
Nhiên liệu có trị số ôctan càng cao thì tính chống kích nổ càng tốt.
Động cơ thiết kế với nhiên liệu có trị số ôctan càng thấp thì dễ xảy ra cháy

kích nổ.
Dầu bôi trơn có độ nhớt cao quá (đặc quá) thì động cơ chạy không trơn,
tiêu tốn nhiều công suất cho ma sát. Thậm chí nếu dầu quá đặc sẽ có thể
không được dẫn đến các bề mặt ma sát của động cơ. Nhưng nếu dầu nhờn có
độ nhớt quá thấp thì nó dễ bị lọt lên buồng cháy, hình thành muội than bám
vào bugi tạo điều kiện xảy ra hiện tượng cháy sớm.
3.6 ảnh hưởng của hình dạng buồng cháy và cách bố trí bugi
Hình dạng buồng cháy phải đảm bảo tạo điều kiện cho môi chất vận
động xoáy lốc mạnh, nhiên liệu dễ bốc hơi và hoà trộn với không khí giúp cho
sự cháy nhanh và chống kích nổ.

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
12


Khoá luận tốt nghiệp
Hình dạng buồng cháy phải cấu tạo sao cho khu vực cháy cuối cùng có
không gian cháy càng nhỏ càng tốt. Khoảng cách từ bugi đến khu vực cháy
cuối cùng phải đảm bảo là ngắn nhất. Do đó, nếu động cơ có đường kính
xilanh lớn thì phải dùng thêm nhiều bugi cho một xilanh. Vị trí đặt bugi phải ở
gần khu vực nóng nhất, vì ở đó dễ xảy ra kích nổ nên cần đốt cháy nhiên liệu
ở đó trước. Do đó bugi thường được đặt ở gần van thải.
4. Sự cháy không bình thường của động cơ xăng
4.1 Hiện tượng cháy sớm (cháy cướp nổ)
Là hiện tượng bugi chưa bật tia lửa điện mà nhiên liệu đã bốc cháy.
Hiện tượng này là do có một khu vực nào đó trong xilanh bị nóng quá
làm cho nhiên liệu ở đó tự bốc cháy trước khi có tia lửa điện ở bugi.
Ví dụ: Khu vực quanh bugi có nhiều dầu nhớt bám vào biến thành keo,

chất keo này khó tản nhiệt nên nhiệt độ ở đó tăng lên rất cao. Hoặc trên đỉnh
pittông hay bị kết muội than, ở cuối quá trình nén muội than này bị nóng đỏ
lên cũng làm nhiên liệu tự bốc cháy trước khi có tia lửa điện ở bugi.
Vì vậy, khu vực bugi hoặc buồng cháy nói chung phải giữ được nhiệt độ
ở trong phạm vi: 5800 K< nhiệt độ buồng cháy < 8500 K.
- Nếu nhiệt độ buồng cháy nhỏ hơn 5800 K thì muội than dễ hình thành
bám vào bugi kết hợp với một ít dầu nhờn biến thành keo, chất keo này khó
tản nhiệt cho nên nhiệt độ ở đó tăng lên rất cao và trở thành nguồn nhiệt.
- Nếu nhiệt độ buồng cháy lớn hơn 8500 K thì bản thân bugi đã trở thành
nguồn lửa rồi.
Muốn biết có hiện tượng cháy sớm hay không thì chỉ việc cắt điện ở
bugi, nếu máy vẫn nổ thì đúng là có hiện tượng cháy sớm.
Hiện tượng cháy sớm làm cho động cơ rất nóng, rung động nhiều công
suất giảm và động cơ chóng hỏng. Sở dĩ công suất động cơ bị giảm vì hỗn
hợp khí bốc cháy trong khi pittông đang đi lên ở quá trình nén, do đó công
tiêu hao cho quá trình nén tăng.
Trần Thị Hương

K31C - SPKT
13


Khoá luận tốt nghiệp
4.2 Hiện tượng cháy kích nổ
Để nghiên cứu hiện tượng cháy kích nổ, người ta chia buồng cháy ra
làm bốn phần bằng nhau. (Hình 1.5)
- ở hình 1.5b: Khi phần 1 cháy hết thì áp suất và nhiệt độ tăng rất
nhanh, ép ba phần kia lại, làm cho các phần bị ép có áp suất và nhiệt độ cũng
tăng lên rất nhanh. Các phản ứng hoá học ở khu vực 2, 3, 4 ngày càng xảy ra
nhanh hơn.

1

2

11

3

2

a

4

3

4

b

Bugi
1+2
1+2

3

1+2+3

4

c

4 d

Hình 1.5
- ở hình 1.5c: Phần 2 cháy lại ép nốt phần 3 và 4.
- ở hình 1.5d: Phần 3 cháy lại ép thêm phần 4 làm cho nhiệt độ và áp
suất ở đó tăng cao hơn nữa. Phần 4 được chuẩn bị cháy tốt nhất và bình thường
thì nó cháy sau cùng.
Nhưng trong một điều kiện thực tế nào đó (ví dụ do buồng cháy quá
nóng) có thể sẽ không tuân theo trình tự cháy như đã trình bày ở trên, mà ở
khu vực 4 do có nhiệt độ và áp suất rất cao nên nhiên liệu ở đó sẽ tự bốc cháy
trước khi đến lượt nó theo tuần tự kể trên, và tất nhiên khu vực 4 cháy sau khi
bugi đã bật tia lửa điện.

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
14


Khoá luận tốt nghiệp
Trong trường hợp đó ở khu vực 4 sẽ có sự cháy rất mãnh liệt với màng
lửa ngược lại. Kết quả là sản phẩm sinh ra những làn sóng xung kích của
màng lửa lan truyền với tốc độ cực nhanh: Vl 1200 2300 m / s .
Khi động cơ chạy bình thường thì Vl 15 40 m / s .
Những làn sóng xung kích này va đập vào thành xilanh gây ra những
tiếng kêu rất đanh như tiếng búa gõ vào kim loại. Người ta gọi là hiện tượng
cháy kích nổ.
Hiện tượng kích nổ rất có hại, các chi tiết của động cơ sẽ bị tải trọng lớn

(chịu lực lớn) làm cho tuổi thọ động cơ giảm. Khi gặp hiện tượng kích nổ cần
phải ngừng máy ngay và tìm biện pháp sửa chữa khắc phục.
Muốn khắc phục hiện tượng kích nổ cần phải giải quyết vấn đề làm mát
buồng cháy để duy trì nhiệt độ của nó ở mức qui định (khoảng 800 C 850 C ).
Đồng thời phải chú ý sử dụng đúng loại nhiên liệu quy định về trị số ôctan.Trị
số ôctan càng cao thì tính chống kích nổ của nhiên liệu càng cao.

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
15


Khoá luận tốt nghiệp
Chương 2: Một số hệ thống đánh lửa thường dùng
1. Hệ thống đánh lửa dùng tiếp điểm cơ khí
1.1 Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ nguyên lý

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lí

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
16


Khoá luận tốt nghiệp

1.2 Nguyên lí hoạt động
Quá trình đánh lửa được chia ra làm 3 giai đoạn:
* Giai đoạn tăng dòng sơ cấp I1 .
Khi đóng công tắc đánh lửa 1 và tiếp điểm 8 của bộ chia điện đang ở
trạng thái đóng, trong cuộn sơ cấp của biến áp đánh lửa có dòng I1 chảy qua
theo mạch: Từ cực dương (+) của ắc quy hoặc máy phát công tắc đánh lửa
1 cuộn dây sơ cấp của biến áp đánh lửa 10 tiếp điểm của hệ thống khởi
động 8 mát (vỏ máy) cực âm (-) của ắc quy hoặc máy phát. Do cuộn dây
sơ cấp 10 của biến áp đánh lửa có điện cảm L1 rất lớn cho nên cường độ dòng
điện I1 tăng đến trị số xác lập không tức thời mà phải sau một khoảng thời
gian nhất định do có sức điện động tự cảm trong cuộn dây.
Trong quá trình tăng của dòng I1 , trong cuộn dây thứ cấp của biến áp
đánh lửa 11 xuất hiện một sức điện động cảm ứng E2 có trị số khoảng
(1000 1200 )V , còn trong cuộn sơ cấp 10 xuất hiện một sức điện động tự cảm

E1 có trị số khoảng(50-60)V. Lúc này trong cuộn thứ cấp không có dòng điện

vì sức điện động E2 nhỏ hơn rất nhiều so với trị số điện áp đánh lửa. Thời gian
đóng của tiếp điểm càng lâu trị số dòng điện I1 đạt được càng lớn, tuy nhiên
không được vượt quá trị số I1 max U acquy / R1 ( R1 là điện trở tổng cộng của
mạch sơ cấp).
* Giai đoạn 2: Ngắt tiếp điểm 8 của hệ thống đánh lửa (HTĐL) và xuất
hiện điện áp cao áp U 2 : Khi tiếp điểm 8 mở ra, dòng điện trong mạch sơ cấp
I1 giảm nhanh về 0. Từ thông móc vòng qua cuộn dây thứ cấp của biến áp

đánh lửa 11 biến thiên rất nhanh sẽ làm xuất hiện trong cuộn thứ cấp của biến
áp đánh lửa 11 một sức điện động cảm ứng E2 : có trị số rất lớn (tới vài chục
kV). Trị số sức điện động E2 phụ thuộc vào tốc độ biến thiên của dòng I1 .
Trần Thị Hương

K31C - SPKT
17


Khoá luận tốt nghiệp
* Giai đoạn 3: Xuất hiện dòng điện E2 :
Khi sức điện động E2 đạt bằng giá trị của điện áp đánh lửa sẽ xảy ra
hiện tượng phóng điện qua khe hở của bugi, trong mạch thứ cấp lúc này có
dòng I 2 đi theo mạch như sau: Đầu p của cuộn thứ cấp thứ 11 cam quay của
đầu chia điện 6 bugi 4 mát (vỏ máy) cực âm (-) của ắc quy (hoặc
máy phát) cực dương (+) của ắc quy (hoặc máy phát) công tắc đánh lửa
cuộn dây sơ cấp 10.
Khi dòng điện I1 mất đột ngột trong cuộn sơ cấp của biến áp đánh lửa
sẽ xuất hiện sức điện động tự cảm I1 (300 400)V có xu hướng duy trì và làm
chậm tốc độ giảm của dòng I1 . Sức điện động E1 gây ra tia lửa ở tiếp điểm 8
trong quá trình nó mở.
Để triệt tiêu sức điện động E1 , tránh hiện tượng đánh lửa ở tiếp điểm, tụ
C1 được nối song song với tiếp điểm 8 tạo thành mạch dao động L1 C1 .

2. Hệ thống đánh lửa điện tử (bán dẫn)
2.1 Hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn có tiếp điểm cơ khí
2.1.1 Sơ đồ nguyên lí

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lí
2.1.2 Nguyên lí làm việc
Khi công tắc (khoá) khởi động 5 đóng, và tiếp điểm (má vít) 1 ở trạng
thái đóng, tranzito T thông, trong cuộn sơ cấp của biến áp W1 có dòng chạy qua
Trần Thị Hương

K31C - SPKT

18


Khoá luận tốt nghiệp
theo mạch: Từ cực dương (+) của ắc quy (6) công tắc (khoá) khởi động 5
điện trở phụ RP cuộn dây sơ cấp W1 tiếp giáp E - C của tranzito T
mát (vỏ máy). Trị số I 1 I E . Khi tiếp điểm 1 mở, tranzito T khoá, dòng trong
cuộn dây sơ cấp W1 bằng không ( I1 =0). Trong cuộn dây thứ cấp W2 của biến
áp đánh lửa sẽ xuất hiện sức điện động cảm ứng có trị số cao đưa đến bộ chia
điện để tạo ra hiện tượng phóng tia lửa điện giữa các điện cực của bugi.
ưu điểm chính của hệ thống đánh lửa loại này là nâng cao được độ bền
của cặp tiếp điểm (má vít) 1 của bộ chia điện vì nó đóng - cắt dòng cực gốc I B
của tranzito T rất bé. Để cải thiện quá trình khoá tranzito T, trong thực tế,
HTđL bán dẫn có tiếp điểm cơ khí thường dùng phương pháp "khoá tích cực"
tranzito T. Một trong những phương pháp đó thực hiện như sau:

Hình 2.4: Hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng chuyển mạch TK-02
Tại thời điểm tiếp điểm (má vít) của bộ chia điện (tiếp điểm 1 trên hình
vẽ) mở, đưa một điện áp dương (so với cực phát của tranzito T) và cực gốc của
tranzito T. Khi đó tốc độ giảm của dòng điện sơ cấp của biến áp đánh lửa rất
lớn và trong cuộn dây thứ cấp của biến áp đánh lửa sẽ nhận được một trị số
điện áp thứ cấp U 2 rất lớn.
Trần Thị Hương

K31C - SPKT
19


Khoá luận tốt nghiệp
Sơ đồ hệ thống đánh lửa kiểu bán dẫn dùng bộ chuyển mạch TK-02

được trình bày gồm các phần tử: Bộ chuyển mạch TK-102, biến áp đánh lửa 2,
tiếp điểm (má vít) 1; bộ chia điện 3, các điện trở phụ RP1 (0,5) và RP 2 (0,5)
công tắc (khoá) khởi động 5 và tiếp điểm 4 (trong hệ thống khởi động).
Bộ chuyển mạch gồm các phần tử: tranzito T, Điôt ổn áp Đ1, điôt Đ2;
biến áp BA, tụ C1 (1F ) ; tụ C 2 (50F ) , điện trở R1 (2) và điện trở R2 (27) .
Nguồn cấp cho HTĐL được cấp từ ắc quy hoặc máy phát điện với cấp
điện áp bằng 12V, cuộn dây sơ cấp W1 của biến áp đánh lửa nối vào cực phát,
còn tiếp điểm 1 của bộ chia điện nối vào cực gốc của tranzito T.
Nguyên lí làm việc của hệ thống như sau: Khi khoá khởi động 5 đóng,
tiếp điểm 1 đang ở trạng thái đóng, tranzito T thông (vì thế của cực gốc âm
hơn so với cực phát) và trong cuộn dây sơ cấp W1 của biến áp đánh lửa có
dòng I1 chạy qua (theo chiều mũi tên trên hình vẽ).
Khi tiếp điểm 1 mở ra, tranzito T khoá, dòng điện trong mạch sơ cấp
của biến áp đánh lửa giảm đột ngột, và trong cuộn dây thứ cấp W2 của biến áp
đánh lửa cảm ứng ra một điện áp cao, điện áp đó đưa đến bộ chia điện 3 và
được phân phối đến các bugi.
Biến áp BA làm nhiệm vụ khóa tích cực tranzito T. Cuộn dây sơ cấp W3
của nó được đấu nối tiếp với tiếp điểm 1. Khi tiếp điểm 1 mở ra, trong cuộn
dây thứ cấp W4 của biến áp BA sẽ cảm ứng ra một sức điện động đảm bảo
khoá tích cực tranzito T (thế của cực gốc ở thời điểm tiếp điểm 1 mở dương
hơn so với cực phát của tranzito T).
Điện trở R2 của mạch tạo ra một xung áp khoá chắc chắn tranzito T với
thời gian nhanh hơn. Do có điện trở R2 , thời gian khoá tranzito bằng khoảng
30 s , nếu không thời gian khoá kéo dài tới 60 s . Trong sơ đồ này không cần

tụ điện mắc song song với tiếp điểm 1 của bộ chia điện, vì trong sơ đồ đã có

Trần Thị Hương

K31C - SPKT

20


Khoá luận tốt nghiệp
điện trở R2 và biến áp BA đảm bảo cho tốc độ giảm của dòng điện I 1 một
cách đột ngột.
Điôt ổn áp Đ1 dùng để bảo vệ quá áp cho tranzito T.
Điôt Đ2 dùng để hạn chế dòng cho điôt Đ1.
Các điện trở phụ RP1 và RP 2 dùng để bảo vệ quá dòng cho tranzito T khi
khởi động động cơ.
Tụ điện C2 bảo vệ quá áp ngẫu nhiên cho tranzito T, quá áp ngẫu nhiên
đó có thể xuất hiện khi nguồn cấp cho HTĐL này được cấp từ máy phát điện
và sự cố có thể xảy ra trong máy phát điện hoặc trong bộ tiết chế.
Mạch R1 C1 làm nhiệm vụ giảm tổn thất công suất trên tranzito T trong
thời gian chuyển mạch của nó tránh cho tranzito không bị phát nóng quá giới
hạn cho phép.
Nhược điểm của sơ đồ này là ta vẫn phải bảo dưỡng, điều chỉnh tiếp
điểm 1 của bộ chia điện nên độ tin cậy trong quá trình làm việc không cao.
2.2 Hệ thống đánh lửa bán dẫn phi tiếp điểm
Để khắc phục nhược điểm trên của HTĐL bán dẫn có tiếp điểm cơ khí,
ngày nay người ta thường dùng HTĐL phi tiếp điểm, trong HTĐL phi tiếp
điểm cặp tiếp điểm 1 được thay thế bằng bộ cảm biến đánh lửa (CBĐL).
CBĐL là một bộ phận tạo ra các tín hiệu điện (điện áp hoặc dòng điện)
để điều khiển chế độ làm việc (chế độ thông - khoá) của tranzito công suất T
trong HTĐL. Bộ CBĐL được bố trí trong bộ chia điện (thay cho vị trí của cam
quay và mâm tiếp điểm trong bộ chia điện của HTĐL cũ).
Sau đây là một số loại CBĐL thường dùng:
- CBĐL kiểu cảm ứng:

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
21


Khoá luận tốt nghiệp

Hình 2.5
- CBĐL kiểu quang điện:

Hình 2.6
1. Con quay; 2. Phần tử cảm biến; 3. Đĩa quay; 4. Trục của bộ chia
điện.

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
22


Khoá luận tốt nghiệp

PHần 3
Phân tích những 'pan'về hệ thống đánh lửa trong động
cơ đốt cháy cưỡng bức và một số giảI pháp xử lý

I. Chuẩn đoán hư hỏng và giải pháp xử lý một số bộ phận trong hệ thống
đánh lửa
Bất cứ hệ thống nào, bộ phận nào lao động cực khổ nhất thì hay bị hư
hỏng nhất.Theo các chuyên viên kĩ thuật sửa chữa ôtô cho biết cứ 10 chiếc xe

đem đến ga ra sửa chữa thì có đến 7 8 chiếc hư hỏng ở hệ thống đánh lửa.
Trong hệ thống đánh lửa, các bộ phận hay hư hỏng nhất được xếp thứ tự như
sau:
1. Bugi

4. Bô-bin

2. Dây bu-gi/dây bô bin

5. Cảm biến cốt máy

3. Bộ chia điện

6. Tranzito hay mạch đóng
ngắt mạch điện sơ cấp

Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và quan sát thực tế, em nhận thấy ở
động cơ thường có những hư hỏng sau đây về hệ thống đánh lửa:
1. Máy đề không nổ
*Nguyên nhân có thể do:
+ hết xăng
+ ắc quy hết điện
+ hệ thống khởi động trục trặc
+ Dây điện đứt hoặc chập
+ Bugi không đánh lửa
*Phương pháp kiểm tra :

Trần Thị Hương

K31C - SPKT

23


Khoá luận tốt nghiệp
-Trước hết phải kiểm tra bình xăng xem xăng còn hay hết. Nếu xăng
còn chứng tỏ nguyên nhân nằm ở chỗ khác. Nếu xăng hết bổ sung thêm.
- Nếu nguyên nhân không phải do hết xăng chuyển sang kiểm tra bình
điện. Dùng đồng hồ đo để kiểm tra điện áp của ắc quy. Thông thường ắc quy
còn tốt thì điện áp khoảng từ 612 V. Nếu ắc quy hết điện , có thể do ắc quy
đã dùng lâu ngày phải thay mới. Có thể ắc quy mới nhưng do sự phóng điện
quá mức cho phép nên hết điện
Biện pháp xử lý: đổ hết nước dung dịch điện phân cũ ra, thay bằng nước
cất ngâm trong 3 giờ, sau đó đổ ra súc 2 3 lần, đổ nước dung dịch điện phân
mới vào và nạp đầy điện.
Nếu đồng hồ đo báo ắc quy vẫn còn đủ điện thì nguyên nhân không phải
do ắc quy kiểm tra đến bộ phận khác.
-Kiểm tra dây điện: Dò dây nối từ nguồn đến bộ đánh lửa, hệ thống khởi
động. Nếu đứt dây hoặc chập thì nối lại, nếu dây còn tốt chuyển sang tìm
nguyên nhân từ các bộ phận khác.
-Kiểm tra hệ thống khởi động: Trước hết điều chỉnh độ mở của bướm
gió. Nếu không có hiện tượng gì xảy ra thì kiểm tra các bộ phận bên trong hệ
thống.
-Kiểm tra bugi của hệ thống đánh lửa: Bugi là một bộ phận làm việc
trong điều kiện rất khắc nghiệt, nhiệt độ và áp suất cao. Vì vậy những hỏng
hóc do bugi gây ra là rất nhiều. Trong trường hợp này bu gi không đánh lửa
cũng chưa chắc là bugi đã hỏng. Có thể do dòng điện cao áp trong bô bin
không đủ lớn để phóng được tia lửa điện ra bugi. Cần kiểm tra các cuộn dây
trong bô bin xem có bị đứt, hở thì nối lại hoặc thay dây mới. Nếu các cuộn
dây đều tốt thì phải thay bugi mới.
2. Hiện tượng đề một hồi lâu mới nổ (Khó nổ).

* Nguyên nhân có thể do:
+ Hỗn hợp khí nhạt (thừa gió)
Trần Thị Hương

K31C - SPKT
24


Khoá luận tốt nghiệp
+ Bugi đánh lửa kém
+ Tầm điện chưa chuẩn (thời điểm đánh lửa không đúng)
*Phương pháp kiểm tra:
- Trước hết đóng bớt độ mở của bướm gió để cho hỗn hợp khí đậm lên,
thông thường khi khởi động thì hỗn hợp là 1kg xăng với 14 15 kg không khí.
Sau khi điều chỉnh bướm gió mà vẫn thấy khó nổ thì chuyển sang tìm hiểu các
nguyên nhân khác.
- Kiểm tra bugi: Trước hết kiểm tra khe hở giữa hai điện cực của bugi
xem đúng thông số kĩ thuật không, khe hở đúng là từ 0.6 0.7 mm.
Nếu khe hở rộng quá hoặc hẹp quá thì cần dùng thước chuyên dụng để
hiệu chỉnh lại. Nếu khe hở đạt chỉ tiêu thì kiểm tra đến sự đánh lửa của bugi.
Tháo bugi ra khỏi xilanh nhưng một đầu vẫn được nối với bô bin, cho phần
chân ren bugi tiếp mát rồi khởi động, nếu có tia lửa màu xanh phát ra ở khe hở
chấu bugi thì chứng tỏ bugi đó đánh lửa tốt. Nếu tia lửa có màu vàng đỏ thì sự
đánh lửa kém. Nguyên nhân có thể do bugi sắp hỏng hoặc do dòng điện cao
áp trong bô bin không đủ lớn, phải kiểm tra các cuộn dây trong bô bin.
Dùng đồng hồ vạn năng để đo điện trở các cuộn dây:
+ Đo cuộn sơ cấp:
Chọn thang đo thấp nhất ()
Chạm đầu dây dương đồng hồ (màu đỏ) vào cọc dương bô bin,
chạm đầu dây âm đồng hồ (màu đen) vào cọc âm bô bin. Đo điện

trở cuộn sơ cấp phải nằm trong khoảng từ 1 3 .

Trần Thị Hương

K31C - SPKT
25