tiểu luận quá trình cháy động cơ

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG
1.1.

SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG:

Động cơ đốt trong, một loại động cơ nhiệt, những máy biến đổi nhiệt thành
công. Quá trình đốt cháy nhiên liệu đề cấp nhiệt và quá trình giản nở sinh công
của môi chất công tác đều được thực hiện ngay trong buồng công tác của động
cơ. Ngày nay đã xuất hiện những động cơ phản lực, tuốcbin khí, v,v,…, nhưng
động cơ đốt trong kiểu piston vẫn là một thiết bị động lực chủ yếu được sử dụng
vào mọi lĩnh vực kinh tế: giao thông vận tải, nông - lâm - công nghiệp, quốc
phòng… và trong những điều kiện khí hậu rất khác nhau trên thế giới.
Trong tất cả các loại động cơ nhiệt hiện nay, có thể phân ra 2 loại chính:
- Động cơ hơi nước: động cơ hơi nước kiểu piston và tuốcbin hơi.
- Động cơ đốt trong: động cơ đốt trong kiểu piston, tuốc bin khí, động
cơ phản lực…
Động cơ
nhiệt

Máy hơi
nước

Tuốc bin
khí

Động cơ
xăng

Động cơ

đốt trong

Động cơ
phản lực

Động cơ
Diesel

Động cơ
Gas
(Sử dụng
khí đốt)

Các động
cơ nhiệt
khác

1860, J.J. E. Lenoir (1822-1900), đã chế tạo động cơ đốt trong đầu tiên
bằng sự đốt cháy khí đốt ở áp suất môi trường, không có sự nén hỗn hợp trước
quá trình cháy. Công suất lớn nhất đạt được khoảng 5 mã lực và hiệu suất cực
đại khoảng 5%.
1876, Nicolaus A. Otto (1832-1891) và Eugen Langen (1833-1895) tận
dụng sự gia tăng áp suất trong quá trình cháy, để cải tiến dòng khí nạp. Hiệu
suất nhiệt đạt được trong trường hợp này lên đến 11%. Sau đó, nhằm nâng cao


hiệu suất nhiệt và giảm kích thước động cơ đốt trong, Otto đã gợi ý các chu
trình (nạp, nén, cháy dãn nở và thải) cho 4 hành trình piston của động cơ đốt
trong.
1884, Alphonse Beau de Rochas (1815-1893) đã mô tả nguyên lý các chu

trình của ĐCĐT. Ông cũng đưa ra các điều kiện nhằm đạt hiệu suất cực đại của
động cơ đốt trong gồm:
Thể tích xy lanh tối đa ứng với bề mặt biên tối thiểu
Tốc độ làm việc lớn nhất có thể đạt
Tăng tỉ số nén tối đa
Áp suất tối đa kể từ lúc bắt đầu dãn nở
1886, Hãng Daimler – Maybach xuất xưởng động cơ xăng đầu tiên có
công suất 0,25 mã lực ở số vòng quay 600 vòng/phút.
1892, Rudolf Diesel (1858-1913) đã gợi ý một dạng động cơ đốt trong
mới bằng cách phun nhiên liệu lỏng vào trong không khí sấy nóng. Sau đó, hỗn
hợp này tự bắt cháy và có hiệu suất nhiệt khoảng 26%. Loại động cơ này được
biết như động cơ Diesel ngày nay.
1957, Động cơ đốt trong kiểu piston quay (Động cơ Wankel) được chế
tạo rất gọn nhẹ.
Từ đó đến nay, người ta liên tục cải tiến và phát triển từng bộ phận trong
động cơ đốt trong để loại thiết bị này ngày càng hoàn thiện và đạt năng suất cao
1.2.

CẤU TẠO ĐỘNG CƠ XĂNG:

1.2.1. Những mẫu động cơ Xăng:
Mặt cắt tiết diện những mẫu động cơ đánh lửa được sản xuất là các dạng
điển hình khác nhau đã và đang được sử dụng rộng rãi.
- Động cơ đánh lửa cỡ nhỏ được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác
nhau như: trong gia đình (máy cắt cỏ, máy cưa …), máy phát điện di
động, ghe máy, mô tô nước và xe gắn máy; thường sử dụng động cơ
một xy lanh.
- Động cơ nhiều xy lanh thường được sử dụng trên ô tô.
Động cơ bốn xy lanh (hình 1.2-1) thông dụng nhất sừ dụng trong ô tô có
dung tích vào khoảng 2.5 lít. Động cơ có 2 lần phát động trên một vòng quay

trục khuỷu và lực phát ra được cân bằng.
Động cơ chữ V với 2 hàng của xylanh góc lệch là 90 0 hoặc góc độ khác
nhọn hơn, một số thỏa thuận đưa ra được sử dụng rộng rãi cho những động cơ
thay thế lớn. Hình 1.2-2 trình bày 1 động cơ V- 6 , 6 xylanh xếp thành 2 hàng
mỗi bên 3 với góc lệch là 60 0 ở giữa chúng. Sáu xylanh thường được sử dụng ở
những động cơ có dung tích từ 2.5 đến 4.5 lít. Sáu xylanh có 3 thì phát động
trong mỗi vòng quay. Tuy nhiên trên một dãi thẳng kết quả là động cơ dài, lực
dao động trên trục khuỷu lớn và sự phân phối hòa khí đến mỗi xylanh khó khăn


hơn. Ơ V-6 thì thuận tiện hơn và là mẫu cân bằng các thành phần của động cơ.
Tuy nhiên, với động cơ V một mô men làm rung chuyển mạnh được áp đặt lên
trục khuỷu xuất phát từ lực quán tính, kết quả là việc cân bằng động cơ kém hơn
động cơ thẳng hàng. Những động cơ đánh lửa V-8 và V-12 cũng được sử dụng
rộng rãi từ việc đáp ứng dễ dàng, suôn sẽ, dao động thấp, thay thế rộng.

Hình 1.2-1: Động cơ thẳng
hàng

Hình 1.2-2: Động cơ chữ V

Hình 1.2-3: Động cơ đặt nằm ngang

Hình 1.2-4: Động cơ W


Hình 1.2-5: Động cơ hình sao

Những tuốc bin tăng áp được sử
dụng từ việc tăng công suất cực đại có

thể nhận được từ động cơ thay thế. Sự
truyền công của piston trên mỗi chu kỳ,
trong mỗi xylanh với điều khiển công
suất động cơ có thể phân phát được phụ
thuộc vào việc đốt cháy nhiên liệu hoàn
toàn trong xylanh trên mỗi chu kỳ. Việc
tăng tỉ trọng không khí trước khi đi vào
động cơ như vậy làm tăng công suất
cực đại mà một động cơ tăng áp có thể
nhận từ việc thay thế được phân phát.
Hình 1.2-6: Động cơ đánh lửa
Hình 1.2-6 trình bày một mẫu của động
4 xy lanh tăng áp
cơ đánh lửa bốn xylanh tăng áp. Tuốc
bin tăng áp là một sự kết hợp tuốc bin nén sử dụng thay đổi năng lượng trên
đường ống xả động cơ đạt được sức nén
cho lưu lượng nạp. Lưu lượng không khí
đi qua máy nén (2), bộ giải nhiệt (3) bộ
chế hòa khí (4), ống góp (5), và đi vào xú
páp nạp (6), như trình bày. Sức nén vào
động cơ khỏang trên 100kPa cao hơn áp
suất khí quyển là tiêu biểu. Lưu lượng khí
xã qua xúpáp (7), và ống góp (8) điều
khiển tuốc bin (9) which để nén tạo công
suất. Cửa xã ngược dòng của tuốc bin một
số lưu lượng khí thải đi qua đúng lúc khi
cần thiết cản lại sự gia tăng áp suất trở nên
quá cao.Cửa xã liên kết (11) được điều Hình 1.2-7: Mô hình cắt bổ tuốc
khiển bởi bộ gia tăng áp suất. Trong khi
bin tăng áp ô tô nhỏ

hình dạng động cơ tăng áp này theo chiều


sức nén bộ chế hòa khí, vài dạng động cơ đánh lửa tăng áp lại ngược chiều sức
nén bộ chế hòa khí vì vậy, nó có tác dụng làm giảm áp suất khí trời. Hình 11
trình bày một mô hình cắt bổ của một tuốc bin tăng áp ôtô nhỏ. Sự sắp xếp của
máy nén và những rôto tuốc bin via được liên thông qua đường ống trung tâm
và của tuốc bin và của lưu lượng khí nén đi qua là hiển nhiên.
Hình 1.2.8 trình bày một động cơ
đánh lửa hai kỳ. Động cơ đánh lửa hai
kỳ được sử dụng cho cácứng dụng
động cơ nhỏ ở nơi giá trị thấp và tỉ lệ
khối lượng /công suất là quan trọng và
khi hệ số sử dụng thấp. Những mẫu
tiêu biểu được sử dụng là xe máy
nước, xe gắn máy, máy cưa… hầu hết
động cơ bộ chế hòa khí sử dụng sức
nén bên trong hộp trục khuỷu prime
với một thay đổi chuyển động đơn xy
lanh: piston, thanh truyền và trục
Hình 1.2-8: Động cơ đánh lửa 2 kỳ
khuỷu. Phẩm chất quan trọng của động
cơ đánh lửa hai kỳ tốt hơn động cơ
đánh lửa bốn kỳ là công suất cao hơn trên một đơn vị dung tích, số lần phát
công trên số vòng quay trục khuỷu. Điều này bù đắp bởi tỉ trọng lưu lượng nạp
vào chậm hơn, bởi quá trình thay đổi khí hai thì và việc mất mát khi hòa trộn
động cơ thoát theo đường thẳng trong khi cho xã khí thải. Ngoài ra, tiết kiệm
dầu thì cao hơn trong động cơ hai kỳ, vì vậy cần thiết thêm dầu vào nhiên liệu
để bôi trơn xéc măng và bề mặt piston.
1.2.2. Cấu tạo của động cơ Xăng 4 kỳ:

Xích truyền
động trục cam
Trục cam
Xú páp
Piston
Va = Vh + Vc


5

6
7

4
3

8
9

2
1

10

11

Hình 1.2-9 – Kết cấu động cơ xăng 4 kỳ
Chú thích:
1. Cacte trên;
3. Thân Xy lanh;

5. Bu gi;
7. Quy lát (Culasse, Cylinder head);
9. Thanh truyền (Bielle, Connecting
rod);
11.Cacte dưới.

2. Bánh răng trục cam;
4. Suppap hút (nạp);
6. Suppap thoát (xả);
8. Piston;
10.Trục khuỷu (Crankshaft);

Cấu tạo của động cơ (hình 1.2-9) gồm có: 1 xy lanh (3) được đậy bởi nắp
quy lát (7). Trên nắp (7) có khoan lổ ren để lắp bugi đánh lửa đốt cháy hòa khí
nén trong xy lanh. Piston (8) chuyển động tịnh tiến lên xuống trong lòng xy
lanh. Phần đầu của piston này có các rảnh chứa các vòng séc măng rà khít lên
bề mặt lòng xy lanh tạo một buồng kín trên đỉnh piston. Hai bên hông xy lanh
hoặc ở quy lát có khoét hai lổ cho hai supape. Trong đó, một supape đóng vai
trò là supape nạp/hút (4) dùng để hút không khí hoặc hỗn hợp nhiên liệu vào
trong buồng cháy động cơ, một supape đóng vai trò là supape thoát/xả (6) dùng
để thải hỗn hợp đã cháy ra ngoài.
Xy lanh được lắp lên cacte trên (1). Đây là một bộ phận đỡ cho trục
khuỷu (10) và trục cam. Piston nối với trục khuỷu bởi thanh truyền (9), có
nhiệm vụ truyền lực đến đẩy trục khuỷu quay. Cacte trên được lắp ghép với


cacte dưới. Bộ phận này có nhiệm vụ chứa nhớt bội trơn động cơ và bao kín
phía dưới.
Supape hoạt động được nhờ vào mấu cam trên trục cam thông qua đệm
đẩy, đũa đẩy, cò mổ và đóng lại nhờ lò xo supape. Trục cam quay được nhờ

bánh răng cam được dẫn động bằng bánh răng trục khuỷu hay bằng đai xích.
Bánh răng trục cam có đường kính gấp đôi bánh răng trục khuỷu để trục khuỷu
quay hai vòng, trục cam quay một vòng. Vì vậy, trong một chu kỳ làm việc mỗi
supape chỉ mở ra một lần mà thôi.
1.2.2. Cấu tạo của động cơ Xăng 2 kỳ):

Hình 1.2.10: Kết cấu động cơ xăng 2 kỳ
Chú thích:
1. Bugi;
4. Cánh gió toả nhiệt;
7. Bình giảm thanh;
10. Cốt máy;
13. Bộ chế hoà khí;
16. Thùng xăng.

2. Nắp quy-lát;
5. Lổ nạp;
8. Piston;
11. Bánh đà;
14. Bình lọc gió;

3. Xylanh;
6. Lổ thoát;
9. Thanh truyền;
12. Cate;
15. Khoá xăng;

Động cơ hai kỳ gồm 1 xy lanh, phía trên xy lanh được đậy lại bởi 1 nắp
xy lanh (quy-lát). Trên nắp quy-lát có khoan lỗ để ráp bugi. Trong lòng xy lanh
có 1 piston chạy lên xuống. Piston được nối với cốt máy nhờ 1 chi tiết trung

gian là thanh truyền. Xy lanh được lắp trên cạt-te kín. Cạt-te dưới còn được gọi
là hộp trục khuỷu vì nó được làm chỗ đỡ cho trục khuỷu.
 Nói chung, Cấu tạo động cơ Xăng có thể được phân ra thành một số nhóm,

cơ cấu và hệ thống chính sau:


1. Nhóm chi tiết cố định: có nhiệm vụ bao kín động cơ và làm giá đỡ
cho các chi tiết bên trong và bên ngoài động cơ gồm: khối xy lanh, nắp
xy lanh (nắp quy lát), cacte trên, cacte dưới (cacte dầu), và các mặt bích
đậy kín hai bên hông động cơ
2. Nhóm cơ cấu phát lực: có nhiệm vụ nhận lực từ áp lực khí cháy
sinh ra trong xy lanh động cơ và truyền ra ngoài cho thiết bị công tác
thông qua trục khuỷu. Cơ cấu phát lực bao gồm: nhóm piston(piston,
chốt piston, séc măng và vòng chặn chốt piston), nhóm thanh truyền
(thanh truyền, nón thanh truyền, bu lông thanh truyền và bạc lót) và
nhóm trục khuỷu (trục khuỷu và bánh đà)
3. Cơ cấu phối khí: có nhiệm vụ điều khiển quá trình nạp hoà khí
(hỗn hợp nhiên liệu và không khí) vào trong xy lanh đúng kỳ hút/nạp và
thải/xả khí cháy vào đúng kỳ thải và theo thứ tự nổ của các xy lanh.
4. Hệ thống cung cấp nhiên liệu: có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho
từng xy lanh theo một tỷ lệ phù hợp với các chế độ làm việc khác nhau
của động cơ gồm có: thùng chứa, bơm xăng, bầu lọc, bộ chế hoà khí.
Hỗn hợp không khí và nhiên liệu (hoà khí) được tạo thành bên ngoài
buồng cháy tại bộ chế hoà khí gắn trên đường ống nạp.
5. Hệ thống đánh lửa: tạo dòng điện có điện thế cao phát tia lửa với
cường độ mạnh làm cháy hỗn hợp khí gồm có: Accu, bộ biến đổi điện
áp, tụ điện, bộ chia điện và bugi.
6. Hệ thống bôi trơn: đưa dầu bôi trơn đến các mặt ma sát trong động
cơ nhằm: giảm ma sát, sạch bề mặt ma sát, làm mát ổ trục. Hệ thống bôi

trơn gồm có: cacte chứa dầu bôi trơn, bơm dầu, bình lọc thô – tinh, két
dầu, đồng hồ đo áp suất, ống dẫn.
7. Hệ thống làm mát: đảm bảo tản nhiệt từ động cơ ra ngoài giúp
động cơ làm việc bình thường; có 2 cách làm mát: bằng nước (gồm có:
bơm nước, đường nước làm mát, két nước, quạt gió) và bằng gió (gồm
có: bộ tản nhiệt, quạt làm mát và cơ cấu dẫn động quạt).
8. Hệ thống khởi động: đảm bảo cho động cơ khởi hành nhanh chóng;
khởi động bằng điện, động cơ lai, khí nén.
1.3.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG:

1.3.1. Các thuật ngữ và khái niệm cơ bản (hình 1.3-1):
Điểm chết (tử điểm): vị trí cuối cùng của piston trong xy lanh mà ở đó nó
không thể di chuyển tiếp được nữa. Tại vị trí đó, vận tốc của piston bằng
không và piston sẽ đổi chiều chuyển động. Có hai điểm chết: điểm chết
trên/tử điểm thượng và điểm chết dưới/tử điểm hạ:
Điểm chết trên (ĐCT): vị trí của piston nằm phía trên xy lanh, xa
đường tâm của trục khuỷu nhất.


Điểm chết dưới (ĐCD): vị trí của piston nằm phía dưới xy lanh,
gần đường tâm của trục khuỷu nhất.



Hành trình piston (khoảng chạy S của piston): khoảng dịch chuyển của
piston giữa hai điểm chết. Có hai khoảng chạy, khoảng chạy lên và khoảng
chạy xuống.
Đường kính xy lanh D (lòng xy lanh) : đường kính trong của xy lanh.

Thể tích xy lanh (dung tích xy lanh, Vh): thể tích xy lanh mà piston giải
phóng khi di chuyển từ ĐCT đến ĐCD hoặc ngược lại. Thể tích công tác
được tính như sau:

Vh =

πD 2
S
4

Hình 1.3-1
Đối với động cơ nhiều xy lanh , dung tích xy lanh của động cơ bằng i.V h
( i là số xy lanh trong động cơ).
Thể tích buồng cháy (Vc): thể tích còn lại trong xy lanh khi piston ở ĐCT.
Đó là thể tích bé nhất của xy lanh.
Thể tích toàn bộ xy lanh (Va): thể tích ở phía trên piston khi nó nằm ở
ĐCD. Đó là thể tích lớn nhất của xy lanh:
Va = Vh + Vc
Tỷ số nén (ε) : tỷ số giữa thể tích toàn bộ xy lanh chia cho thể tích buồng
cháy. Tỷ số nén chỉ rõ thể tích xy lanh bị giảm đi bao nhiêu lần, tức là thể
tích khí trong xy lanh bị ép nhỏ bao nhiêu lần khi piston đi từ ĐCD lên ĐCT.
Tỷ số nén ký hiệu là e và được tính bằng công thức sau :
ε=

Va Vc + Vh
V
=
=1+ h
Vc
Vc

Vc

Hòa khí : hỗn hợp giữa hơi xăng và không khí trộn thật đều và đúng tỷ lệ.
Ở động cơ xăng hòa khí được tạo thành ở bên ngoài xy lanh động cơ tại bộ
chế hòa khí (carburater). Vì vậy, khí nạp mới hút vào xy lanh động cơ xăng
chính là hòa khí trong khi ở động cơ diesel khí nạp mới chỉ là không khí
(thanh khí).


Môi chất công tác (MCCT): 1 khối khí trong xy lanh động cơ mà nhờ sự
thay đổi các thông số trạng thái (thể tích , áp suất và nhiệt độ) của nó, nhiệt
năng tạo thành do đốt cháy nhiên liệu chuyển sang cơ năng (sinh công).
Trong kỹ thuật nhiệt động lực học MCCT còn gọi là chất môi giới.
Kỳ/thì (temps): thời gian MCCT thay đổi trạng thái trong một hành trình
piston hay trong nửa vòng quay của trục khuỷu.
Chu kỳ (cycle): toàn thể sự thay đổi trạng thái (sự thay đổi thể tích, áp
suất và nhiệt độ) của MCCT từ khi mới đem vào xy lanh cho đến lúc được
xả ra ngoài khí trời.
1.3.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng 2 kỳ:
Kỳ thứ nhất (hành trình piston đi xuống): hành trình cháy giản nỡ sinh
công và một phần của quá trình thải khí cháy đồng thời nạp hòa khí mới vào
xy lanh. Do đó, động cơ đã thực hiện xong một chu kỳ.
Lúc này, piston đang ở ĐCT, thể tích xy lanh bằng thể tích buồng cháy
(Vc). Hòa khí bị nén có áp suất và nhiệt độ cao (T = 280-300 0C), áp suất (p = 815 atm(kG/cm2)) gặp tia lửa điện phóng ra từ bugi lập tức bốc cháy rất nhanh.
Áp lực của khí cháy (môi chất công tác) trong xy lanh tăng vót lên 30-40 atm,
đẩy piston đi xuống ĐCD, qua trung gian thanh truyền làm quay trục khuỷu
(thực hiện quá trình giãn nở sinh công). Đồng thời trong hành trình đi
xuốngpiston còn có nhiệm vụ ép hòa khí đã được hút sẳn vào cạt-te (hộp trục
khuỷu) ở kỳ trước.
Quá trình giãn nở chiếm khoảng 3/4-8/10 hành trình đi xuống. Vì tại vị trí

này, piston vừa mở lỗ thoát, lập tức khí cháy tuôn ra ngoài, áp lực của môi chất
công tác trong xy lanh giảm rất nhanh và một phần lớn khí cháy đã bị tống ra
khỏi xy lanh.
Piston tiếp tục đi xuống, kế đó mở tiếp lỗ nạp, hòa khí bị nén trong cạt-te
có áp suất khoảng 1,3-1,5 (atm) sẽ nạp đầy vào trong xy lanh qua lỗ nạp. Như
vậy, kể từ lúc cả 2 lỗ thoát và nạp cùng mở, có 2 quá trình xãy ra đồng thời (thải
khí ra khỏi xy lanh và nạp khí mới vào xy lanh) và chúng được gọi là quá trình
quét thải (vì thực chất ở động cơ hai kỳ, người ta còn lợi dụng dòng khí mới đẩy
khí cháy ra sạch)
Kỳ thứ hai (piston đi từ ĐCD đến ĐCT): tiếp tục quá trình thải nén.Khi
piston xuống đến ĐCD, chấm dứt kỳ 1, nhờ quán tính cuỷa bánh trớn (bánh
đà), piston đổi chiều chạy lên tạo ra áp thấp (chân không) ở cạt-te và hút hòa
khí vào. Trong lúc 2 lỗ nạp và thoát chưa đóng, hòa khí tiếp tục nạp vào
trong xy lanh, đồng thời khí cháy tiếp tục thoát ra ngoài.
Piston đóng lỗ nạp trước rồi mới đóng lỗ thoát, do đó một phần khí nạp
mới (hòa khí có hơi xăng) sẽ bị khí cháy cuốn ra ngoài. Chính vì lý do này,
động cơ hay kỳ tiêu hao nhiều xăng hơn động cơ 4 kỳ.
Quá trình nén, chỉ thực sự bắt đầu khi piston đóng kín cả hai lỗ nạp thải.
Thể tích xy lanh nhỏ dần, làm tăng nhiệt độ vá áp suất của MCCT trong xy
lanh. Đối với chu kỳ lý thuyết, quá trình nén chấm dứt khi piston lên đến gần


ĐCT, bugi nẹt lửa, hòa khí bốc cháy. Vì vậy, quá trình nén thực tế được xem
như chấm dứt khi piston lên gần ĐCT. Tương ứng với góc đánh lửa sớm
(khoảng 4-120 góc quay trục khuỷu trước ĐCT).

Hình 1.3-2: Nguyên lý hoạt động động cơ xăng 2 kỳ
 Tóm tắt:
Kỳ thứ nhất: Piston chạy xuống

Kỳ thứ hai: Piston chạy lên

- Cháy + giãn nở sinh công.

- Tiếp tục nạp và thải

- Ép hoà khí ở cạt te.

- Xú páp nạp đóng, chấm dứt nạp

- Thoát khí cháy

- Xú páp thoát đóng, chấm dứt thoát

- Nạp khí nạp mới vào trong xy lanh

- Hút hoà khí (khí nạp mới) vào cạt te.

1.3.3. Nguyên lý hoạt động của động cơ xăng 4 kỳ:
Chu trình công tác của động cơ xăng bốn thì được thực hiện trong bốn
hành trình của pittông, mỗi hành trình của pittông thực hiện một thì.


Hình 1.3-3: Chu trình công tác ĐCX 4 kỳ

Hình 1.3-4: Đồ thị công

Nguyên lý hoạt động theo chu trình lý thuyết:
Theo chu kỳ lý thuyết mỗi kỳ khởi sự ngay tại 1 điểm chết mà cũng chấm
dứt ngay tại 1 điểm chết. Trong động cơ 4 kỳ thì mỗi kỳ sẽ thực hiện 1 quá

trình và có:
 Kỳ nạp/hút: thực hiện quá trình nạp, piston dịch chuyển từ ĐCT
xuống ĐCD.
 Kỳ nén: thực hiện quá trình nén , piston dịch chuyển từ ĐCD lên
ĐCT.
 Kỳ sinh công: thực hiện quá trình cháy - dãn nở, piston dịch
chuyển từ ĐCT xuống ĐCD.
 Kỳ thải/xả/thoát: thực hiện quá trình thải sản vật cháy, piston
dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT.
Động cơ hoạt động theo chu trình lý thuyết nêu trên sẽ mất khoảng 15 30% công suất vì các lý do sau:


Không thải sạch được sản vật cháy.



Không nạp được đầy môi chất công tác mới.



Không cháy đúng thời điểm.

Trên thực tế động cơ hoạt động theo chu trình công tác thực tế nhằm tăng
tối đa công suất và hiệu suất của động cơ.
Nguyên lý hoạt động theo chu trình thực tế:


Kỳ hút (hành trình nạp):

Hình 1.3-5: Diễn biến hành trình nạp
Hành trình nạp thực tế lớn hơn hành trình nạp lý thuyết vì:
• Supape nạp mở sớm trước khi piston tới ĐCT, tương ứng
với góc quay trục khuỷu từ 30 đến 120 trước ĐCT.
• Supape nạp tiếp tục mở trong suốt thời gian piston đi từ
ĐCT xuống tới ĐCD, tương ứng với góc quay trục khuỷu 1800.
Supape nạp đóng trễ sau khi piston đã qua khỏi ĐCD đi ngược trở lên,
tương ứng với góc quay trục khuỷu khoảng từ 300 đến 600 sau ĐCD.
Động cơ có tốc độ (số vòng quay trục khuỷu) càng cao thì góc mở sớm,
đóng trễ và supape nạp càng lớn.
Supape nạp mở sớm trong lúc supape thoát chưa đóng lại.Vì thế có tồn tại
một khoảng khắc rất ngắn (thời gian tính theo giây) 2 supape hút và thoát cùng
Va = Vhmở
+ V(cỡi
c
nhau), góc quay trục khuỷu mà cả 2 supape cùng mở goị là góc trùng
điệp. Mà cũng vì khoảng thời gian ấy quá ngắn nên khí cháy không đủ thì giờ
để dội ngược lại bộ chế hòa khí. Mục
đích mở sớm và đóng trễ supape hút
nhằm tăng lượng khí nạp mới vào xy
lanh động cơ, từ đó tăng được công suất
phát ra của động cơ.Mặc dù supape hút
đóng trễ, trong lúc piston đã đi lên mà
khí nạp mới không bị đẩy ra ngoài (ra
ống góp nạp) vì những lý do sau đây:
o Quán tính (trớn) hút khí nạp vẫn còn
mạnh vì máy chạy nhanh.
o Trong xy lanh còn chân không, có
nghĩa là áp suất trong xy lanh nhỏ
hơn áp suất khí trời.

o Ở gần điểm chết trục khuỷu quay
một vòng cung dài, trong khi piston
đi được một đoạn đường ngắn.
Hình 1.3.6: Kỳ nạp


Tuy nhiên ở một số động cơ chạy chậm supape hút có thể mở trễ khi
piston đã đi qua khỏi ĐCT, tương ứng với góc quay trục khuỷu khoảng từ 0 0 80 sau ĐCT. Mục đích của việc mở supape hút sau khi supape thoát đã đóng là
để cho khí cháy được thải sạch ra khỏi xy lanh trước khi hút khí nạp mới vào xy
lanh.


Kỳ nén (Hành trình nén - thì ép):

Hình 1.3-7: Diễn biến hành trình nén
Quá trình nén thực tế khí nạp mới trong xy lanh bắt đầu khi supape nạp
vừa đóng và chấm dứt khi piston gần lên tới ĐCT, tương ứng với góc quay trục
khuỷu khoảng từ 00 đến 220 trước ĐCT gọi là góc đánh lửa sớm (lúc bugi nẹt
lửa - đối với động cơ xăng) hoặc góc phun sớm (đối với động cơ diesel). Vì thế
hành trình nén thực tế nhỏ hơn hành trình nén lý thuyết, tương ứng với góc
quay trục khuỷu nhỏ hơn 1800.
Trên thực tế hành trình nén là hành trình
tiêu hao công (công âm), được nhận từ
công dư của bánh trớn (bánh đà) hoặc từ
công giãn nở (công dương) của các xy lanh
khác trong động cơ. Tuy nhiên, nhờ có quá
trình nén nhiệt độ và áp suất của MCCT
tăng cao. Ví dụ : một động cơ xăng có tỷ
số nén là 7, thì khi piston lên tới gần ĐCT
áp suất hòa khí tăng lên khoảng 8 atm và

nhiệt độ lên khoảng 3000 C. Trong điều
kiện nhiệt độ và áp suất cao này hòa khí
sẵn sàng bốc cháy khi có tia lửa điện
phóng ra tại bugi.
Hình 1.3-8: Kỳ nén


Kỳ cháy - giãn nở (hành trình sinh công):


Hình 1.3-9: Diễn biến hành trìnhsinh công
Quá trình cháy thực tế xem như được bắt
đầu lúc bugi nẹt lửa (đối với động cơ xăng) hoặc
lúc nhiên liệu diesel phun vào xy lanh (đối với
động cơ diesel), tương ứng với góc đánh lửa sớm
hoặc góc phun sớm.
Ở động cơ xăng, hòa khí bị ép nóng
sẳn, gặp phải tia lửa điện bốc cháy rất nhanh
(chỉ trong vòng khoảng 1/200 của giây đồng
hồ). Nhiệt độ và áp suất khí trong xy lanh
tăng lên rất nhanh và rất cao (T = 220 0 2500C , P = 35 atm). Chính nhờ áp lực cao
này đẩy piston đi xuống mạnh làm cho trục
khuỷu và bánh trớn quay. Khi piston đi
xuống, thể tích xy lanh (Vh) tăng, khí cháy
giãn nở sinh công. Khi tay quay trụckhuỷu còn khoảng 450 trước ĐCD
thì supape mở chấm dứt quá trình giãn nở sinh công và bắt đầu quá trình
thải khí cháy ra khỏi xy lanh . Như vậy Quá trình cháy - giãn nở thực tế
nhỏ hơn quá trình cháy - giãn nở lý thuyết.
Hình 1.3-10: Kỳ cháy


Kỳ thải (thì thoát hay còn gọi là hành trình thải):
Supape thoát mở sớm 450, khí cháy tuôn ra
ngoài một phần lớn , áp suất khí trong xy
lanh giản xuống rất nhanh, trong lúc piston
đang chạy xuống ĐCD. Như vậy ta đã làm
mất đi một phần công suất và hiệu suất của
động cơ . Nhưng ta được bù lại trong lúc
piston chạy lên vì nó không còn bị hãm bởi
sức đối áp của khí cháy trong xy lanh.
Supape thoát đóng trễ khoảng 100 sau ĐCT
nhằm gia tăng thời gian đẩy sạch khí cháy
ra khỏi xy lanh. Như vậy, quá trình thải
thực tế lớn hơn quá trình thải lý thuyết.


Hình 1.3-11: Kỳ thải
1.3.4. Nguyên lý làm việc động cơ piston quay (WANKEL ROTARY
ENGINE):

Hình 1.3-12: Nguyên lý làm việc của động cơ Piston quay
1. Rô to (Piston quay); 2. Trục cơ; 3. Vành răng cũa rô to; 4. Bánh răng
trục cơ; 5. Xy lanh; 6. Buồng nạp; 7. Cửa nạp; 8. Bugi; 9. Cửa thải.
Trên hình vẽ trình bày nguyên lý làm việc của một loại động cơ piston
quay có rô to 1 (piston quay) cho động cơ xăng. Vành răng trong 3 của rô to
luôn ăn khớp với bánh răng trục khuỷu có tỉ số truyền i= 2/3. Tâm của rô to lệch
với tâm của trục cơ một khỏa là e. khi rô to chuyển động song phẳng ba đỉnh A,
B, C của rô to luôn tiếp xúc với bề mặt xy lanh 5 có dạng đường cong Ê pi trô
cô it do đó tạo ra ba không gian thay đổi là AC, AB, và BC.
Trên hình a, theo chiều quay của rô to, không gian AC tăng dần thể tích

và thông với cửa nạp 7 nên tại đây sẽ xãy ra quá trình nạp; Không gian AB giảm
dần thể tích với quá trình nén, còn ở không gian BC diễn ra quá trình thải. Khi
đỉnh C đi qua cửa nạp 7, không gian AC đạt thể tích cực đại và quá trình nạp tại
đây kết thúc. Tiếp theo, thể tích không gian AC giảm dần thực hiện quá trình
nén môi chất.
Tại vị trí hình b, bugi bật tia lửa điện để đốt hổn hợp. Sau một thời gian cháy
trể, quá trình cháy thực sự diễn ra. Áp suất trong không gian này tăng vọt tác
dụng lên bề mặt AC của rô to tạo ra mô men quay, do rô to 1 lệch tâm với trục
cơ 2. Qua bộ truyền bánh răng 3-4 mô men được truyền ra trục cơ và ra ngoài


để kéo máy công tác. Đồng thời tại vị trí trên hình b ở không gian BC diễn ra
quá trình nạp, còn khí cháy được thải ra ngoài từ không gian AB.
Tương tự như vậy hình c, ở không gian AC quá trình giãn nở kết thúc và chuẩn
bị quá trình thải. Còn tại không gian AB, quá trình nạp bắt đầu trong khi không
gian BC đang thực hiện quá trình nén. Như vậy, khi rô to thực hiện một chu
trình tương ứng với 3 vòng quay của trục cơ 2, cả ba không gian đều thực hiện
một chu trình làm việc gồm có các quá trình nạp, nén, cháy giản nở và thải
tương đương với động cơ có piston thông thường 4 kỳ 3 xylanh.
So với động cơ piston thông thường, động cơ piston quay có những ưu
điểm sau:
 Rô to quay nên dễ dàng cân bằng đối trọng. Vì thế, tốc độ vòng
quay động cơ có thể rất cao.
 Chất lượng nạp – thải cao vì dùng cửa nạp – thải ( không phải dùng
xú páp ) nên tiết dịên lưu thông lớn.


Động cơ rất gọn và có công suất cao.

Khuyết điểm chủ yếu của động cơ có piston quay là các chi tiết bao kín dạng

thanh ở các đỉnh của rô to và bề mặt xylanh món rất nhanh vì vận tốc trượt lớn
và khó bôi trơn. Do đó, tuổi thọ của động cơ không cao.
Mặc dù với ngững ưu điểm kể trên, động cơ Wankel cho đến nay không được
dùng phổ biến như động cơ piston thông thường.
1.4. Cấu tạo và nguyên lý làm việc các bộ phận chính của động cơ:
1.4.1. Hệ thống bôi trơn:
1.4.1.1. Mục đích và yêu cầu:
Mục đích:
Giảm ma sát, chống mài mòn.
Tải nhiệt ở các bề mặt ma sát (làm mát cho chi tiết).
Bảo đảm các bề mặt chi tiết không bị gỉ khi động cơ ngừng hoạt động.
Rửa sạch các bề mặt ma sát (cuốn trôi các mạt sắt, cạn bẩn, …).
Bao kín các khe hở nhỏ (làm kín khe hở giữa piston với xylanh).
Yêu cầu:
Dầu bôi trơn phải đúng chủng loại và bảo đảm đủ độ nhớt theo quy định
của từng loại động cơ.
Dầu bôi trơn không được lẫn các tạp chất và các chất ăn mòn kim loại.
Hệ thống bôi trơn phải hoạt động chắc chắn, tin cậy, bảo đảm dầu đưa
đến các vị trí bôi trơn đều với áp suất và lưu lượng phù hợp.
1.4.1.2. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động:


Hiện nay, thường dùng phương pháp bôi trơn hỗn hợp gồm: bôi trơn áp
lực và bôi trơn theo cách vun té.
Sơ đồ:

Hình 1.4-1: Hệ thống bôi trơn
Nguyên lý hoạt động:
Hệ thống bôi trơn cung cấp dầu bôi trơn đến tất cả các bộ phận chuyển
động của động cơ. Bơm dầu sẽ lấy dầu từ máng dầu. Bơm sẽ gởi dầu theo các

đường dẫn đến các bạc lót chính mà nó đỡ trục khuỷu. Một số dầu chảy từ bạc
lót chính qua các lỗ bị khoan ở trục khuỷu đến bạc lót thanh truyền. Dầu chảy
qua khe hở dầu bạc lót và sau đó nó phun lên các bộ phận chuyển động. Tại
cùng thời điểm dầu chảy qua một đường dẫn đến nắp máy. Ở đó dầu chảy
xuyên qua một buồng dầu đến bôi trơn các trục cam và các bộ phận truyền
động xúpap. Sau khi luân chuyển đến tất cả các bộ phận động cơ, nó rơi xuống
máng dầu. Sau đó tiếp tục hành trình bôi trơn kế tiếp.
1.4.2. Hệ thống làm mát động cơ:
1.4.2.1. Mục đích và yêu cầu:
Mục đích:
Giữ cho động cơ ở 1 nhiệt độ bình thường, ở nhiệt độ đó động cơ vẫn
hoạt động được (tốt).
Giữ cho dầu bôi trơn không bị bay hơi, biến chất đảm bảo bôi trơn tốt cho
động cơ.
Kéo dài tuổi thọ của động cơ.
Yêu cầu:
o Đối với nước làm mát:
Nước làm mát phải sạch, không lẫn tạp chất và các chất ăn mòn kim loại.


Nhiệt độ nước vào làm mát động cơ không nên thấp quá hoặc quá cao.
Đối với hệ thống làm mát gián tiếp thì nhiệt độ nước sau khi làm mát
thải ra không quá 900C.
Sự chênh lệch về nhiệt độ giữa nước vào làm mát và nước ra sau khi làm
mát không lớn.
o Đối với hệ thống làm mát:
Các thiết bị như đường ống, các ống nối, nhiệt kế,… phải hoạt động
chắc chắn, an toàn và chính xác.
Đường đi của nước làm mát phải lưu thông được dễ dàng, không bị tắt,
không có các góc đọng.

Nước làm mát phải có một lưu lượng và áp suất đúng theo quy định,
lượng nước vào các xylanh phải đều nhau.
Bình chứa phải có lỗ thông khí.
1.4.2.2. Sơ đồ và nguyên lý làm việc:
Có hai kiểu làm mát cho động cơ: làm mát bằng gió và làm mát bằng
nước. Sau đây là hệ thống làm mát bằng nước kiểu một vòng tuần hoàn kín
thông dụng trên động cơ.
Sơ đồ:

Hình 1.4-2: Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ
1. Thân máy; 2. Nắp máy; 3. Đường ống ra khỏi két; 4. Ống dẫn bọt nước;
5. Van hăng nhiệt; 6. Nắp két nước; 7. Két; 8. Quạt gió; 9. Puly;
10. Ống nước nối tắc về bơm; 11. Đường nước vào động cơ;
12. Bơm nước; 13. Két làm mát dầu; 14. Ống phân phối nước.
Nguyên lý hoạt động:
Nước làm mát có nhiệt độ thấp được bơm 12 hút từ bình chứa phía dưới
của két nước 7 qua đường ống 10 rồi qua két 13 để làm mát dầu, sau đó vào
động cơ. Để phân phối nước đồng đều cho các xylanh, nước sau bơm vào thân
máy 1 chảy qua ống phân phối 14 được đúc sẵn trong thân máy. Sau khi làm
mát xylanh, nước làm mát nắp máy rồi theo đường ống 3 ra khỏi động cơ với
nhiệt độ cao đến van hằng nhiệt 5. Khi van hằng nhiệt 5 mở nước qua van đi


vào bình chứa phía trên của két nước. Tại đây nước được làm mát dễ dàng,
không khí đi qua két theo quạt gió 8 tạo ra. Quạt được puly dẫn động từ trục
khuỷu của động cơ. Tại bình chứa phía dưới của két làm mát, nước có nhiệt
thấp lại được bơm hút vào động cơ thực hiện một chu trình làm tuần hoàn.
1.4.3. Hệ thống nhiên liệu:
1.4.3.1. Nhiệm vụ và yêu cầu:
Nhiệm vụ:

Hệ thống làm nhiệm vụ cung cấp hoà khí (hỗn hợp xăng và không khí)
sạch, đồng đều về số lượng và thành phần vào các xilanh động cơ theo yêu cầu
về tốc độ và tải của máy.
Yêu cầu:
Hỗn hợp cung cấp vào động cơ phải ổn định ở mọi chế độ hoạt động của
động cơ.
Khi động cơ mới khởi động và khi động cơ chạy cầm chừng hỗn hợp cần
phải giàu để dễ khởi động và dễ duy trì chế độ chạy cầm chừng.
Khi số vòng quay của động cơ tăng dần hỗn hợp cần phải loãng dần ra để
tiết kiệm nhiên liệu.
Khi động cơ gia tốc hỗn hợp phải giàu để đáp ứng được nhu cầu gia tốc
của động cơ.
Độ tro phải rất ít (sau khi cháy để lại tro rất ít).
Độ axít có trong nhiên liệu không được quá nhiều.
Khi phụ tải của động cơ thay đổi thì lượng cung cấp hỗn hợp phải thay
đổi theo sao cho công suất của động cơ phù hợp với phụ tải.
Hỗn hợp phải sạch (không có bụi cơ học, nước và các tạp chất khác).
1.4.3.2. Sơ đồ hệ thống cung cấp hỗn hợp đốt động cơ xăng với bộ chế hoà
khí.
Gồm các chi tiết: thùng xăng, bình lọc, bơm chuyển, bộ chế hoà khí, bình
lọc không khí, ống hút, ống thải, bình giảm thanh.


Hình 1.4-3: Sơ đồ hệ thống cung cấp hỗn hợp đốt
động cơ xăng với bộ chế hoà khí.
1. Thùng xăng, 2.Ống dẫn xăng, 3. Bình lọc xăng, 4. Bơm chuyển, 5. Bộ chế
hoà khí, 6. Bình lọc không khí, 7.Ốnghút , 8.Ốngthải, 9.Ốnggiảm thanh, 10.
Piston, 11. Xupap nạp, 12.Ốngkhuếch tán, 13.Ốngphun, 14. Van kim.
Xăng từ thùng chứa tự chảy qua các bình lọc đến bộ chế hoà khí (trong
trường hợp thùng xăng cao hơn bộ chế hoà khí), hoặc được bơm hút từ thùng

chứa đưa đến các bình lọc rồi đến bộ chế hoà khí (trường hợp thùng xăng thấp
hơn bộ chế hoà khí). Khi pittông 10 dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, tạo ra sự
giảm áp trong xylanh 10, xupáp nạp 11 mở không khí ngoài trời được hút vào
xylanh của động cơ, trong quá trình này không khí đi qua bình lọc không khí 6,
không khí được lọc sạch bụi cơ học và các tạp chất khác. Khi không khí đến
ống khuếch tán 12, do tiết diện ống thay đổi làm cho độ chân không ở ống
khuếch tán tăng, xăng theo ống phun 13 trong bộ chế hoà khí phun ra ống
khuếch tán với những hạt nhỏ, sau đó bay hơi và hoà trộn với không khí tạo
thành hỗn hợp rồi đi vào xylanh 10. Khi xăng phun ra khỏi ống phun thì mực
xăng trong buồng phao 5 hạ xuống, van kim 14 hạ xuống theo, xăng trong thùng
chứa chảy vào buồng phao 3, phao và van kim được nâng lên làm đóng kín
mạch cung cấp xăng làm xăng ngưng chảy vào buồng phao.
1.4.3.3. Sơ đồ hệ thống cung cấp hỗn hợp đốt của động cơ xăng với hệ thống
phun xăng.
Hệ thống cung cấp hỗn hợp đốt trong động cơ xăng với bộ chế hoà khí rất
khó xác định hệ số dư không khí a ở những thời điểm khác nhau với những tải
trọng khác nhau, nên rất khó định lượng xăng cung cấp cho động cơ một cách
hợp lí ở những chế độ hoạt động của động cơ. Khi hỗn hợp quá giàu hay quá
nghèo đều ảnh hưởng xấu đến chu trình công tác của động cơ, làm cho nhiệt độ
động cơ tăng, hiệu suất nhiệt thấp, động cơ không phát huy hết công suất, tuổi
thọ động cơ giảm, khí thải có nhiều tác động xấu đối với môi trường.
Khi động cơ nhiều xylanh sử dụng bộ chế hoà khí không thể cung cấp
hỗn hợp đồng đều nhau ở các xylanh. Mặt khác để xăng bay hơi hết cần phải
sấy nóng đường ống nạp, do đó làm giảm hệ số nạp và do bộ chế hoà khí có ống
(họng) khuếch tán cũng làm hạn chế hệ số nạp… Vì vậy để khắc phục một số
nhược điểm vừa nêu trên của bộ chế hoà khí người ta đưa ra biện pháp phun
xăng thay thế cho bộ chế hoà khí.
Hiện nay có hai hệ thống phun xăng là: Phun xăng trực tiếp vào xylanh
động cơ giống như động cơ diesel và hệ thống phun xăng với điểm phun xăng
trên đường ống nạp của động cơ.

Sau đây là một ví dụ điển hình về động cơ phun xăng điện tử trên đường
ống nạp.


Hình 1.4-4: Hệ thống phun xăng điện từ nhiều điểm Bosch Motronic
1. Bình chứa xăng; 2. Bơm xăng điện; 3. Bộ lọc xăng; 4. Dàn phân phối xăng;
5. Bộ điều chỉnh áp suất xăng; 6. Bộ giảm dao động áp suất; 7. Bộ điều khiển
trung tâm; 8. Bôbin đánh lửa; 9. Bộ phân phối đánh lửa; 10. Bugi; 11. Vòi
phun (chính); 12. Vòi phun khởi động; 13. Vít điều chỉnh không tải; 14. Bướm
ga; 15. Cảm biến vị trí bướm ga; 16.Lưu lượng kế không khí; 17. Cảm biến
nhiệt độ khí; 18. Cảm biến lambda; 19. Công tắc nhiệt khởi động; 20. Cảm biến
nhiệt độ động cơ; 21. Thiết bị bổ sung không khí khi chạy ấm máy; 22. Vít điều
chỉnh hỗn hợp khi chạy không tải; 23. Cảm biến vị trí trục khuỷu ( pha làm việc
của các xilanh); 24. Cảm biến tốc độ động cơ; 25. Ắc quy; 26. Công tắc khởi
động; 27. Rơle chính; 28. Rơle bơm xăng
Bộ ECU: tiếp nhận các tín hiệu điện do các cảm biến truyền tới rồi
chuyển chúng thành tín hiệu số và được xử lí theo một chương trình đã vạch
sẵn trong máy.
Các cảm biến ghi nhận các thông số hoạt động của động cơ: bao gồm các
cảm biến:
Lưu lượng khí nạp.
Tốc độ động cơ.
Vị trí bướm ga.
Nhiệt độ máy.
Nhiệt độ khí nạp.


Điện áp acqui đo qua điện kế thế.
Tín hiệu khởi động của động cơ
Nồng độ oxy trong khí xả (cảm biến Lamda).

Mạch cung cấp xăng: xăng được bơm điện 2 bơm xăng từ thùng chứa 1
đến bầu lọc xăng 3 tới dàn phân phối xăng 4, bộ điều chỉnh áp suất 5, bộ
giảm dao động áp suất 6 đến vòi phun xăng điện tử 11. Nhờ bộ điều chỉnh áp
suất 5 và bộ giảm dao động 6 mà áp suất xăng trong dàn phân phối 4 được
giữ không đổi khi động cơ hoạt động. Tuỳ theo sự thay đổi điện áp của các
cảm biến mà bộ ECU truyền tín hiệu đến các vòi phun để thực hiện quá trình
phun cho phù hợp đảm bảo quá trình tiêu tốn nhiên liệu và khí thải độc hại
sinh ra là ít nhất.
1.4.4. Hệ thống đánh lửa:
1.4.4.1. Nhiệm vụ:
Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến nguồn điện xoay chiều hoặc một
chiều có hiệu điện thế thấp (12 ÷ 24 V) thành các xung điện thế cao (từ 15.000
÷ 40.000 V). Các xung hiệu điện thế này sẽ được phân bố đến các bougie của
các xilanh nhằm tạo tia lửa điện cao áp để đốt cháy hoà khí ở cuối kì nén.
1.4.4.2. Phân loại:
Theo phương pháp tích lũy năng lượng:gồm hệ thống đánh lửa điện cảm
và hệ thống đánh lửa điện dung.
Theo phương pháp điều khiển bằng cảm biến: gồm sử dụng vít lửa, sử
dụng cảm biến điện từ, cảm biến Hall, cảm biến quang, cảm biến từ trở, cảm
biến cộng hưởng.
Theo cách bố trí điện áp: có bộ chia điện (Delco) và đánh lửa trực tiếp
hay không có Delco.
Theo phương pháp điều khiển góc đánh lửa sớm: bằng cơ khí và bằng
điện tử.
Theo kiểu ngắt mạch sơ cấp: sử dụng vít lửa, transitor, thyristor.
1.4.4.3. Sơ đồ cấu tạo va nguyên lí làm việc hệ thống đánh lửa điện tử có tiếp
điểm:
Đặc điểm của hệ thống đánh lửa điện từ có tiếp điểm là dựa vào tính chất
khoá mở của transitor theo sự điều khiển của tiếp điểm. Khi đóng khóa điện (7)
và tiếp điểm đóng ở điện cực phát E của transitor có giá trị dương, vì khi đó cực

E thông qua cuộn dây W1 của biến thế đánh lửa (4) và điện trở 5 trong mạch sơ
cấp nối với cực dương của ắcqui, điện thế ở cực gốc B có giá tri âm, vì cực gốc
B thông qua điện trở (2) trong mạch điều khiển và cặp tiếp điểm nối với cực âm
của ắcqui, khi đó dòng điện điều khiển Ib sẽ đi qua cực E đến cực B có tác dụng
mở hoàn toàn công tắc E - C cho dòng điện cực gốc Ic đi qua.
Dòng điện sơ cấp của biến thế đánh lửa sẽ là tổng của dòng Ib và Ic
(Ib+Ic), dòng điện này tạo nên năng lượng tích luỹ trong từ trường trong biến


thế đánh lửa, khi tiếp điểm mở, dòng điện Ib bị triệt tiêu do đó transitor bị khóa
đột ngột, dòng điện sơ cấp cũng bị triệt tiêu do đó tạo nên sự biến thiên từ
trường trong cuộn thứ cấp biến lửa và phát sinh dòng điện thứ cấp trong cuộn
thứ cấp W2, sau đó điện thế cao áp được dẫn đến bộ chia điện và bugi. Tại đây,
giữa hai điện cực của bugi xuất hiện tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp khí.
Trong hệ thống đánh lửa điện tử có tiếp điểm, transitor có tác dụng hạn
chế dòng điện tự cảm phóng qua tiếp điểm, điều này làm cho cặp tiếp điểm bền
hơn.

Hình: 1.4-5: Sơ đồ hệ thống đánh lửa
1. Bộ tạo xung điện (bộ đóng ngắt dòng điện sơ cấp biến thế); 2. Điện trở
trong mạch điều khiển; 3. Transitor; 4. Biến thế; 5. Điện trơ trong mạch sơ
cấp;
6. Công tắc khởi động động cơ; 7. Khóa công tắc chính; 8. Nguồn điện (ắcqui);
9. Bộ chia điện; 10. Dây cao áp; 11. Bugi.
1.4.4.4. Sơ đồ cấu tạo va nguyên lí làm việc hệ thống đánh lửa điện tử không
tiếp điểm:
Hình 1.4-6 trình bày sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa bán dẫn không
tiếp điểm. Mạch 1 được kích thích nhờ cuộn dây 5 khi cuộn dây được nối mạch
với acquy 3 qua khoá điện 4 và điện trở 7. Từ thông của mạch 1 được biến đổi
theo chu kỳ nhờ roto 2. roto 2 gắn với trục của bộ chia điện, khi quay sẽ lần luợt

khép kín mạch từ 1. Do đó ở điểm nối 6 trong một vòng quay của trục 2 sẽ xuất
hiện xung điện 16 với số xung trong một chu kỳ làm việc bằng số xylanh của
động cơ. Những tín hiệu này được chuyển qua tụ điện 8 và dẫn đến bộ rung bán
dẫn 9 để modun hoá thành các xung điện 17. Tiếp theo, tín hiệu đưa đến mạch
chuyển pha 10. Tại đây tín hiệu được thay đổi về pha sao cho góc đánh lửa sớm
phù hợp với yêu cầu đã được mã hoá trong mạch 10. Sau đó tín hiệu được
khuếch đại bởi bộ khuếch đại 11 trở thành tín hiệu 18 rồi được dẫn vào cuộn
dây sơ cấp W1 của biến áp đánh lửa 12 gây ra suất điện động cảm ứng cao áp ở
cuộn thứ cấp W2 . Suất điện động cao áp ở mạch thứ cấp thông qua bộ chia điện
13 và dây cao áp 14 sẽ phóng tia lửa điện ở bougie 15 để đốt hỗn hợp trong
xylanh động cơ.


Hình: 1.4-6: Sơ đồ hệ thống đánh lửa
1. khung từ; 2. rôto; 3. acquy; 4. khoá điện; 5. cuộn dây; 6. điểm nối; 7. điện
trở mạch sơ cấp; 8. tụ điện; 9. bộ rung bán dẫn; 10. bộ chuyển pha; 11. bộ
khuếch đại; 12. biến áp đánh lửa; 13. bộ chia điện; 14. dây cao áp; 15. bougie;
16. xung điều khiển; 17. xung đã được modun hoá; 18. xung sau khuếch đại.
Do không có tiếp điểm nên hệ thống làm việc rất an toàn và không phải bảo
dưỡng khi vận hành.
Nói chung, so với các hệ thống đánh lửa khác, chất lượng đánh lửa của hệ
thống đánh lửa bán dẫn rất tốt ở cả chế độ vòng quay cao và thấp, động cơ khởi
động dễ dàng. Do đó chất lượng làm việc của động cơ được cải thiện rõ rệt như
giảm suất tiêu hao nhiên liệu, động cơ tăng tốc nhanh chóng.
1.4.4.5. Hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện
tử:
Để ECU có thể xác định chính xác thời điểm đánh lửa cho từng xy lanh
động cơ theo thứ tự thì nổ, ECU cần phải nhận được các tín hiệu cần thiết từ các
cảm biến. Tín hiệu vào càng nhiều thì việc xác định góc đánh lửa sớm càng tối
ưu, càng chính xác. Sơ đồ HTĐL với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng

điện tử có thể chia làm ba phần: tín hiệu vào, bộ xử lý, tín hiệu điiều khiển đánh
lửa (hình 1.4-7).
Trong HTĐL với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử tuỳ
yêu cầu thiết kế từng loại động cơ của các hãng chế tạo mà đặc điểm, cấu tạo,
hoạt động của hệ thống khác nhau. Tuy nhiên, có thể chia làm 2 loại sơ đồ
nguyên lý làm việc chính: mạch điện có sử dụng bộ chia điện và mạch điện
không sử dụng bộ chia điện.
- Sơ đồ khối: