phân tích chất lượng của quá trình đánh lửa trên động cơ đốt trong bằng các thiết bị chẩn đoán

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG CỦA QUÁ TRÌNH
ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
BẰNG CÁC THIẾT BỊ CHẨN ĐOÁN
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: T2010 - 57

S KC 0 0 2 9 1 8

Tp. Hồ Chí Minh, 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG

PHÂN TÍCH CHẤT LƢỢNG CỦA QUÁ TRÌNH ĐÁNH LỬA
TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG BẰNG CÁC THIẾT BỊ CHẨN ĐOÁN
MÃ SỐ: T2010-57

THUỘC NHÓM NGÀNH: Khoa học kỹ thuật
Ngƣời chủ trì: Ths Đỗ Quốc Ấm
Ngƣời tham gia:
Đơn vị : Khoa Cơ khí động lực

TP.HỒ CHÍ MINH, 10-2010


MỤC LỤC
Nội
dung

Trang

Tóm tắt kết quả nghiên cứu
Chương 1: Dẫn nhập.
1.1
Tính cấp thiết

1.2
Mục tiệu
1.3
Cách tiếp cận , phương pháp nghiên cứu
1.4
Phạm vi nghiên cứu
1.5
Nội dung nghiên cứu
Chương 2: Máy oscilloscope

1
2
2
2
2
2
2
3
3
3
5
9

2.1
2.2
2.3
2.4

Giới thiệu về máy oscilloscope

Cấu tạo của máy oscilloscope.
Ngun lý hiển thị dạng sóng
Dạng xung xuất hiện trên màn hình oscilloscope và cách thể
hiện chúng
Chương 3: Sóng sơ cấp
3.1
Ngun lý hoạt động của hệ thống đánh lửa
3.2
Sóng sơ cấp
3.3
Giải thích sóng sơ cấp
3.4
Các dạng hư hỏng
Chương 4: Sóng thứ cấp
4.1
Giải thích dạng sóng thứ cấp.
4.2
Các dạng lỗi sóng thứ cấp
Chương 5:Góc nghậm điện
5.1
Giới thiệu chung về đồ thị Dwell Bar Graph
5.2
Các vấn đề cần lưu ý khi kiểm tra gĩc nghậm điện
5.3
Kiểm tra hệ thống đánh lửa thơng qua đồ thị Dwell Bar Graph
Chương 6: Đồ thị Histograph
6.1
Giới thiệu chung về đồ thị kV Histograph
6.2
Các vấn đề cần lưu ý khi kiểm tra

6.3
Kiểm tra hệ thống đánh lửa có bộ chia điện.
Chương 7: Đồ thị KV Bargraph
7.1
Giới thiệu chung về đồ thị kV Bar Graph.
7.2
Các vấn đề cần lưu ý khi kiểm tra
7.3
Kiểm tra hệ thống đánh lửa có bộ chia điện.
Chương 8: Đồ thị Burn time bargraph
8.1
Giới thiệu chung về đồ thị Burn Time Bar Graph.
8.2
Những nhân tố ảnh hưởng đến thời gian cháy.
8.3
Các vấn đề cần lưu ý khi kiểm tra
8.4
Kiểm tra hệ thống đánh lửa thơng qua đồ thị Burn Time Graph.
8.5

Giải thích kết quả kiểm tra.

Chương 9: Kết hợp các dạng đồ thị để giải thích một dạng hư hỏng
9.1
Khe hở bougie khơng đúng.

10
10
12
13

17
20
20
27
38
38
39
41
43
43
44
45
50
50
50
51
57
57
58
59
60
61
64

64


9.1.1 Khe hở bougie lớn.
9.1.2 Khe hở bougie hẹp, điện cực nhọn.
9.2

Kiểm tra góc ngậm điện.
9.2.1 Kiểm tra đối với hệ thống đánh lửa vít.
9.2.1 Kiểm tra đối với hệ thống đánh bán dẫn.
9.3
Đứt dây cao áp.
9.4
Hỗn hợp giàu nhiên liệu.
9.5
Hỗn hợp nhiên liệu nghèo
Kết luận và kiên nghị sử dụng kết quả nghiên cứu
Tài liệu tham khảo

64
66
68
68
69
70
73
75
79
80


Chương 1
DẪN NHẬP
1.1 Tính cấp thiết
Chất lượng của quá trình đánh lửa ảnh hưởng rất lớn đến công suất, hiệu quả làm việc
và chất lượng khí thải của động cơ. Trong quaù trình chẩn đoán và sửa chữa động cơ- ô tô,
ngưởi sửa chữa gặp rất nhiều khó khăn trong việc đánh giá độ tin cậy và chất lượng của quá

trình đánh lửa. Trên thực tế chất lượng của quá trình này ngoài ảnh hưởng trực tiếp từ hệ
thống đánh lửa (bobbin, dây cao áp, bu-gi, bộ đánh lửa, các dây dẫn, các cảm biến), còn bị
tác động của những yếu tố khác cũng không kém phần quan trọng như độ đậm nhạt của hỗn
hợp hòa khí, chế độ làm việc của động cơ…Việc hiểu biết và phân tích được các ảnh hưởng
trên giúp đánh giá được chất lượng cũng như độ tin cậy của hệ thống đánh lửa trên động cơ
xăng, từ đó thu ngắn được quá trình chẩn đoán hư hỏng trên động cơ.
1.2 Mục tiêu
-

Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của quá trình đánh lửa.
Phân tích được ảnh hưởng của các yếu tố trên đến chất lượng của quá trình đánh lửa.
Dùng các thiết bị chẩn đoán có thể đánh giá được chất lượng của quá trình đánh lửa, qua
đó có thể xác định được ảnh hưởng của các yếu tố liên quan.

1.3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Đề tài được hoàn thành, với sự kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu. Trong đó đặc
biệt là phương pháp nghiên cứu lý thuyết từ bước tìm tài liệu đến phân tích, tổng hợp, phân
loại và hệ thống hóa lý thuyết. Ngoài ra nhóm nghiên cứu còn tham khảo các tài liệu liên
quan đến đề tài.
1.4 Phạm vi nghiên cứu
- Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu:
- Phân tích dạng sóng đánh lửa (mạch sơ cấp , thứ cấp)
- Các yếu tố đánh giá chất lượng của quá trình đánh lửa.
1.5 Nội dung nghiên cứu
Đề tài có bốn nội dung chính là:
-

Nguyên lý hoạt động máy chẩn đoán
Phân tích dạng sóng sơ cấp và thứ cấp của hệ thống đánh lửa.
Các yếu tố khác để đánh giá quá trình đánh lửa (Góc ngậm điện, đồ thị lịch sử đánh

lửa,điện thế cực đại trong quá trình đánh lửa, thời gian tồn tại tia lửa điện cáo áp.
Phân tích và đánh giá các thực nghiệm.

2


Chương 2: MÁY

OSCILLOSCOPE

2.1. Giới thiệu chung về máy oscilloscope (scope).
Máy oscilloscope (máy dao động ký) là một trong những thiết bò quan trọng dùng để
kiểm tra và chẩn đoán các hệ thống điện và điện tử. Khi chẩn đoán hoặc kiểm tra một
hệ thống thì kết quả sự hoạt động của điện áp sẽ thể hiện trên màn hình dưới dạng sóng.
Dạng sóng này được sinh ra là kết quả của dòng electron được bắn từ súng điện tử (phía
đuôi đèn chân không) và được hiệu chỉnh bởi các tấm lái tia điện tử đập vào màn hình
được tráng phủ một chất đặc biệt để phát sáng (huỳnh quang).
Kỹ thuật ôtô ngày càng phát triển dẫn đến phổ biến hoá hệ thống điều khiển dựa
trên bộ ECU (Electronic Control Unit) và đòi hỏi chu trình kiểm tra với độ chính xác cao
nhằm rút ngắn thời gian chẩn đoán, trong đó việc sử dụng máy hiện sóng đóng vai trò
quan trọng.
Trong lúc sử dụng máy oscilloscope để chẩn đoán, kỹ thuật viên theo dõi giá trò điện
áp, quy luật làm việc và thời gian xuất hiện của xung điện áp trên màn hình. (Ở một số
máy chẩn đoán, màn hình còn thể hiện cả qui luật tăng trưởng của dòng điện đi qua các
thiết bị) . Qua những thông tin hiển thò trên màn hình, kỹ thuật viên có thể nhận biết
được tình trạng làm việc của hệ thống đánh lửa từ đó có thể xác đònh được những hư
hỏng nếu có.
2.2 . Cấu tạo của máy oscilloscope.
Bộ phận chính là đèn chân không CRT (Cathode Ray Tube) là thiết bò trung tâm của
máy oscilloscope. Nó là một ống thuỷ tinh đã được hút hết không khí, khoảng một nửa

chiều dài của nó là ống trụ tròn có đường kính nhỏ . Nửa còn lại là hình nón và cuối cùng
là màn hình.
Tấm lái tia
A

Ống phóng

B

Chùm tia

Màn hình

Hình 2.1. Ống chân không
Đèn chân không CRT trong máy oscilloscope có ba bộ phận chính: ống phóng điện
tử, các tấm lái tia điện tử và màn hình.

3


2.2.1. Cấu tạo ống phóng điện tử.
Điều chỉnh
cường đôï sáng

Điều chỉnh
Trung tâm

Y
X
X2

X1

H

Y2
YH1

H

H C
H

G
H

A1
H

A2
H

A3
H

H

X

A4

Y

H

S
H

Mạch điều chỉnh
sự lệch ngang

Mạch điều chỉnh sự lệch đứng

Công tắc đánh lửa

Cặp tiếp điểm
Cuộn dây đánh lửa

Nắp bộ chia điện

Mỏ quẹt

Cảm biến

Hình 2.2. Cấu tạo ống phóng điện tử và sơ đồ mạch
Ở Phần đuôi ống là một dây nhiệt (H) nung nóng cho một ống hình trụ ngắn gọi là

cathode (C). Một phần xung quanh cathode là một tấm bản cực (G) có hình trụ rỗng với
một lỗ nhỏ ở đáy. Tấm bản cực này có điện thế âm có thể thay đổi được. Nó có chức
năng điều khiển sự phát xạ electron từ cathode bằng cách thay đổi dòng electron đập
vào màn hình huỳnh quang (S).

Xa hơn và dọc theo ống thuỷ tinh là các anode A 1, A2 và A3. Những bản cực dương
này có điện thế cao để hút các electron xuyên qua các tấm bản cực và làm tăng tốc độ
của nó lên, nhờ vậy tạo thành dòng electron liên tục.
2.2.2. Các tấm lái tia.
Gồm một cặp tấm lái tia theo phương nằm ngang và một cặp tấm lái tia phương
thẳng đứng.
Cặp lái tia theo phương thẳng đứng: là hai tấm bản cực được đặt song song theo
phương nằm ngang ( X1,X2 ).
4


Cặp lái tia theo phương nằm ngang: là hai tấm bản cực được đặt song song theo
phương thẳng đứng (Y1,Y2 ).
Các tấm lái tia dùng để lái các tia điện tử. Sau khi các tia điện tử được điều chỉnh
bởi các tấm lái tia thì tiếp tục được điều chỉnh bởi anode A 4 để đập vào màn hình.
Anode thứ tư A4 là một lớp cacbon được phủ bên trong ống theo phần biên dạng
hình nón của ống CRT. Anode A4 có chức năng điều chỉnh dòng electron hướng về màn
hình (S). Chú ý rằng lúc này dòng electron được bao phủ hoàn toàn bởi các tấm anode,
các electron sẽ không bò kéo lệch hướng nhưng được đập trực tiếp vào màn hình. Để đạt
được sự sắc nét ở trung tâm anode A 2 có thể thay đổi được giá trò điện thế. Việc điều
chỉnh này có thể được điều chỉnh độc lập khi cần thiết.
2.2.3. Màn hình (S).
Bên trong màn hình được phủ một lớp chất phát sáng. Khi chùm tia điện tử đập
vào chất phát sáng, nó tạo ra “điểm” hoặc “vệt” sáng tạm thời.
Màn hình được chia độ giống như lưới được gọi là “lưới màn hình” cho phép đo
dạng sóng một cách chính xác. Lưới màn hình được chia ra bằng các hình vuông được
gọi là phần.

Hình 2.3. Lưới màn hình
2.3. Nguyên lý hiển thò dạng sóng.

Dòng điện tử do ống phóng điện tử phát ra theo chùm tia hẹp, đập vào màn hình.
Bên trong màn hình được phủ một lớp chất phát sáng. Khi chùm tia điện tử đập vào chất
phát sáng (huỳnh quang), nó tạo ra “điểm” hoặc “vệt” sáng tạm thời. Di chuyển chùm
tia này lên trên và xuống dưới hoặc sang trái và sang phải cho phép ống phóng chiếu
sáng màn hình như mong muốn.
Các tấm lái tia điện tử được lắp ráp để lái (di chuyển) các tia điện tử này, vì chùm
tia điện tử có điện tích âm nên khi cung cấp điện áp cho các tấm lái tia nó sẽ hút tia về
phía tấm được cấp điện tích dương.

5


Tấm lái tia theo
phương thẳng đứng

Tấm lái tia theo
phương nằm ngang

Hạt điện tử

Hình 2.4. Nguyên lý lái tia điện tử
Tấm lái tia thẳng đứng: hai tấm lái tia thẳng đứng thì được đặt phía trên và phía dưới
dòng electron. Khi chúng được cấp điện áp thì bản cực âm đẩy electron, bản cực dương
hút electron. Khi nó được kết nối gián tiếp với mạch sơ cấp hay thứ cấp của hệ thống
đánh lửa thì các tấm lái tia này sẽ điều khiển dòng electron lên trên hoặc xuống dưới
kết quả tạo thành một vạch thẳng đứng.Giả sử chúng ta cung cấp điện áp có dạng sóng
hình sin đến các tấm tia thẳng đứng. Sau đó “điểm” chuyển động xuống dưới và lên trên
theo một khoảng thời gian nào đó (từ 1 đến 9 như sơ đồ) theo sự thay đổi có chu kỳ của
tín hiệu đầu vào. Tăng số lần thay đổi này sẽ vẽ lên màn hình các đường theo phương

thẳng đứng. Tuy nhiên nếu chỉ làm đơn giản như vậy thì chúng ta không thể xem được
sự thay đổi có chu kỳ của điện áp. Vì vậy cần có các tấm lái tia nằm ngang để cho chùm
tia hiển thò thay đổi điện áp theo thời gian.
Tấm lái tia nằm ngang: hai tấm lái tia nằm ngang thì đặt hai bên dòng electron.
Khi chúng được cấp điện áp thì bản cực âm đẩy electron, bản cực dương hút electron.
Vì vậy khi có một điện áp thay đổi cung cấp đến các tấm lái tia thì dòng electron
quét từ trái qua phải và lặp lại tạo thành một vạch băng qua màn hình.

6


Di chuyển của vệt

Vệt trên màn hình
Hình 2.5. Nguyên lý lái tia và tạo vệt của tấm lái tia nằm ngang
Do một máy phát được lắp bên trong máy hiện sóng để cấp điện áp cho tấm lái
tia nằm ngang. Điện áp này thay đổi theo khoảng thời gian nào đó có thể điều chỉnh bởi
kỹ thuật viên (có một dạng sóng được tạo ra gọi là dạng sóng răng cưa) di chuyển điện
tử (điểm) từ trái sang phải màn hình gọi là “quét”.
Vậy dạng xung được sinh ra trên màn hình bằng cách kết hợp điện áp thay đổi
theo trục X (theo phương ngang) cấp cho tấm lái điện tử nằm ngang kết hợp đồng thời
với sự thay đổi điện áp theo hướng Y (theo phương thẳng đứng) cấp cho tấm lái điện tử
thẳng đứng, làm xuất hiện trên màn hình CRT khi điện áp thay đổi trực tiếp tương ứng
với sự thay đổi theo thời gian của tín hiệu đầu vào.

Tín hiệu đầu vào
3
2
9
1 4

5 7
6
8

Tín hiệu đầu vào
Tấm lái tia theo
Tấm lái tia theo
DE
C
phương thẳng đứng
phương nằm ngang
3
2 .4
1 .5 .9
6 .8
7

A B
A BCDE

Tín hiệu đầu ra

Tín hiệu đầu ra

3
4
2
1 5
6

9
8
7
D

E

C
A B

Hình 2.6. Nguyên lý hiển thò dạng sóng
Dạng sóng răng cưa chỉ sinh ra bên trong mà không xuất hiện trên màn hình. Để đo
được dạng sóng phải tónh, không chuyển động trên màn hình. Tuy nhiên, nếu thời gian
của dạng sóng răng cưa và tín hiệu quan sát không trùng nhau thì sẽ không duy trì dạng
7


sóng tónh trên màn hình. Như ví dụ minh họa dưới đây vì tần số của dạng sóng răng cưa
và tín hiệu quan sát không trùng nhau.

0

0
1

3

2

1

2

4

3

4

Hình 2.7. Tín hiệu không đồng bộ
Vì tín hiệu “không đồng bộ” mà cho phép làm ổn đònh dạng sóng hiển thò trên màn hình
được gọi là “sự đồng bộ tín hiệu hiển thò”. Như vậy muốn đồng bộ nó chúng ta phải điều
chỉnh dạng sóng răng cưa và tín hiệu quan sát được bắt đầu đồng thời.
Trong máy hiện sóng thực tế, tín hiệu quan sát đi vào máy phát trigơ và trong chốc
lát tạo ra dạng sóng răng cưa. Vì vậy dạng sóng tónh xuất hiện trên màn hình thậm chí
khi tần số của tín hiệu đầu vào thay đổi. Vì một số phần giống nhau của tín hiệu đầu vào
(ví dụ điểm nhảy vọt) luôn sinh ra xung trigơ (dạng cò súng). Ở một số máy hiện sóng
không có bộ phát xung trigơ, vì vậy phải điều chỉnh sự đồng bộ bằng tay.
Tín hiệu được quan sát
A

B

Xung trigơ

Dạng sóng răng cưa
Hình 2.8. Nguyên lý phát xung trigơ
8

2.4. Dạng xung xuất hiện trên màn hình oscilloscope và cách thể hiện chúng.
Trên màn hình oscilloscope sự thay đổi giá trò điện áp được thể hiện trực tiếp trên
trục đứng và sự thay đổi theo thời gian được thể hiện trực tiếp trên trục nằm ngang. Có
ba phương pháp hiển thò xung điện áp đánh lửa trên màn hình oscilloscope để tạo ra sự
so sánh và chẩn đoán lỗi đó là: kiểu superimposed (kiểu xung chồng lên nhau), kiểu
parade (kiểu xung trải ra theo hàng ngang), kiểu raster (kiểu xung trải ra theo hàng dọc).
2.4.1. Kiểu superimposed.
Kiểu này hiển thò trực tiếp xung của tất
cả các xylanh động cơ chồng lên lẫn nhau. Vì
vậy nếu mỗi xylanh hoạt động đúng thì xung
trên màn hình là một ảnh đơn, nếu một hoặc
nhiều xylanh có lỗi thì xung thể hiện trên màn
hình là một ảnh nhòe. Sự lựa chọn này dùng để
nhận ra những vấn đề chung của các xylanh.
Hình 2.9. Kiểu superimposed

2.4.2. Kiểu parade.
Kiểu này hiển thò xung đánh lửa của mỗi
xylanh xếp thành một chuỗi từ trái sang phải
trên màn hình theo trật tự đánh lửa của động
cơ. Sự lựa chọn này dùng để so sánh sự thay
đổi điện áp và điện áp lớn nhất từ xylanh này
đến xylanh khác.
2.4.3. Kiểu raster.

Hình 2.10. Kiểu parade

Kiểu này hiện thò sự tách rời xung đánh
lửa của mỗi xylanh động cơ từ trên xuống dưới
màn hình theo trật tự đánh lửa. Sự lựa chọn này

dùng để đo sự thay đổi về thời gian từ xylanh
này đến xylanh khác.
Vậy mỗi sự lựa chọn sẽ cung cấp những
giá trò đặc biệt và cần thiết về sự thay đổi của
điện áp và thời gian cho mỗi xylanh được sử
dụng để xác đònh nơi có sự cố.

Hình 2.11. Kiểu raster

9


Chương 3: SÓNG SƠ

CẤP

3.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa.

SW

Rf

Đến bộ
Chia điện
L1

L2
Bô bin

R1

Accu
Cảm biến

T

IC đánh lửa

Hình 3.1. Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh
Để hiểu đượ
lửac dạng sóng sơ cấp thì chúng ta phải nắm được nguyên lý hoạt động của
hệ thống đánh lửa.
Trong động cơ xăng 4 kỳ, hoà khí sau khi được đưa vào xylanh và được trộn đều
nhờ xoáy lốc của dòng khí, sẽ được piston 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 ra tia lửa điện giữa hai điện cực bougie quá trình đánh lửa
được chia làm ba giai đoạn: quá trình tăng trưởng của dòng sơ cấp hay còn gọi là quá
trình tích luỹ năng lượng, quá trình ngắt dòng sơ sơ cấp và quá trình xuất hiện tia lửa
điện ở điện cực bougie.
3.1.1. Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp.
Trong mạch sơ cấp có điện i1 từ (+) accu  Rf  L1  T  mass. Dòng điện
i1 tăng từ từ do sức điện động tự cảm sinh ra trong cuộn sơ cấp L1 chống lại sự tăng của
cường độ dòng điện, ở giai đoạn này mạch thứ cấp của hệ thống đánh lửa gần như không
ảnh hưởng đến quá trình tăng dòng ở mạch sơ cấp. Hiệu điện thế ở mạch thứ cấp không
đáng kể nên có thể coi như mạch thứ cấp hở.
3.1.2. Quá trình ngắt dòng sơ cấp.
Khi transistor công suất ngắt (hoặc vít lửa mở), kết thúc thời kỳ ngậm điện . Dòng
điện sơ cấp và từ thông do nó sinh ra giảm đột ngột. Trên cuộn sơ cấp sẽ sinh ra một
suất điện động tự cảm khoảng 100 – 300 V. Trên cuộn thứ cấp của bobine sẽ sinh ra một
hiệu điện thế từ 15 – 40 kV. Giá trò hiệu điện thế thứ cấp phụ thuộc rất nhiều vào thông

số của mạch sơ cấp và thứ cấp.

10


i1, A

Ing

U
R


t

l

U2m

u2m

t

Hình 3.2. Qui luật biến đổi của dòng điện sơ cấp i1 và hiệu điện thế thứ cấp u2m
3.1.3. Quá trình phóng điện ở điện cực bougie.
Khi điện áp thứ cấp u2 đạt đến giá trò l tia lửa điện cao thế sẽ xuất hiện giữa hai
điện cực của bougie. l là một hàm phụ thuộc vào nhiều yếu tố tuân theo đònh luật
Pashen.

U đl  K

P.
T

Trong đó :
P: p suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
 : Khe hở bougie.

T: Nhiệt độ điện cực trung tâm tại thời điểm đánh lửa.
K: Hằng số phụ thuộc vào thành phần của hoà khí.

11


3.2. Sóng sơ cấp.
3.2.1. Cách lấy tín hiệu từ mạch đánh lửa tạo ra sóng sơ cấp trên màn hình
oscilloscope.
Để tạo ra sóng sơ cấp trên màn hình oscilloscope ta cần kết nối máy oscilloscope
với hệ thống đánh lửa theo sơ đồ sau:

Hình 3.3. Kết nối hệ thống đánh lửa với máy
oscilloscope
Đối với hệ thống đánh lửa trực tiếp (DI System) máy oscilloscope không hiển thò
được sóng sơ cấp, vì không có phương cách liên kết các dây kiểm tra để lấy tín hiệu của
sóng sơ cấp. Nếu có những sự cố liên quan đến hệ thống đánh lửa nên kiểm tra các cảm
biến.
3.2.2. Các kiểu hiển thò sóng sơ cấp trên màn hình oscilloscope.

Có hai kiểu hiển thò sóng trên màn hình oscilloscope để quan sát hoạt động của
mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa.

Kiểu single: hiển thò sóng sơ cấp của một xylanh. Cho phép kỹ thuật viên có thể
quan sát dao động sóng sơ cấp của từng tổ máy.

Hình 3.4. Kiểu single
12


Kiểu parade: hiển thò sóng sơ cấp của tất cả các tổ máy theo trật tự đánh lửa từ
trái sang phải. Lựa chọn này được sử dụng để so sánh sự thay đổi điện áp và những giá
trò lớn nhất của điện áp từ xy lanh này đến xy lanh khác.

Hình 3.5. Kiểu parade
Cả hai kiểu này đều hiển thò tốc độ động cơ, thứ tự đánh lửa và góc ngậm điện của mỗi
xy lanh.
3.3. Giải thích sóng sơ cấp.
3.3.1. Giải thích sóng sơ cấp của hệ thống đánh lửa vít.

Hình 2.6. Sóng sơ cấp của hệ thống
1: Tiếp điểm mở. đánh lửa vít
2: Điện thế ở mạch sơ cấp.
3: Dao động cuộn dây sơ cấp.
4: Dao động của cuộn dây và tụ
điện.
5: Tiếp điểm đóng.
6: Góc ngậm điện.
Mở tiếp điểm.
Tại thời điểm tiếp điểm đánh lửa bắt đầu tách ra do cần vít lửa được đẩy lên bởi
vấu cam. Lúc này từ trường sinh ra bởi cuộn sơ cấp giảm đột ngột. Vì vậy điện thế tự
cảm ở cuộn sơ cấp đạt đến giá trò cực đại.
Nếu điện thế này tăng nhanh hơn sự mở của tiếp điểm thì điện thế cuộn sơ cấp

đạt đến giá trò đủ lớn để tia lửa điện phóng qua tiếp điểm. Vì vậy có một tụ điện giữ
13


cho điện thế này tăng chậm tương ứng, cho đến khi tiếp điểm được tách ra xa hoàn
toàn đủ để ngăn chặn sự phóng điện. Cho nên khi tụ bò thủng hoặc giá trò điện dung
của tụ nhỏ thì ở tiếp điểm sẽ xuất hiện hồ quang. Tương tự khi tụ bò ngắn mạch hoặc
điện dung của tụ có giá trò lớn thì điện thế cuộn sơ cấp sẽ tăng rất chậm kết quả cuộn
sơ cấp sẽ không tích luỹ đủ năng lượng để đánh lửa.
Sơ đồ mạch sơ cấp hình 3.7 thể hiện những thành phần ảnh hưởng đến việc mở
tiếp điểm.

SW

Điện trở phụ
Bobine

Accu

Vít lửa

Tụ điện

Hình 3.7. Thành phần ảnh hưởng đến việc mở tiếp điểm
1. Điện thế sơ cấp.
Giá trò điện thế này được giới hạn bởi điện trở cuộn sơ cấp. Nó là điện thế tự cảm
được sinh ra trong cuộn sơ cấp khi dòng điện trong cuộn sơ cấp bò ngắt đột ngột.
Giá trò điện thế cao nhất (điểm A) của mạch dao động được quyết đònh bởi giá trò
của dòng điện trong cuộn sơ cấp trước khi tiếp điểm mở. Dòng điện trong mạch phụ
thuộc vào giá trò điện thế và điện trở của mạch. Vì vậy để đạt được giá trò điện thế

cao nhất này thì dòng trong mạch phải ngắt đột ngột.
Sơ đồ mạch sơ cấp hình 3.8 thể hiện những thành phần và những sự kết nối là
nguyên nhân tạo ra điện trở cao trong mạch.

Bobine

SW
Điện trở phụ
Accu

Vít lửa

Tụ điện

Hình 3.8. Những thành phần và sự kết nối tạo nên điện trở trong mạch sơ cấp

14


2. Dao đôïng cuộn sơ cấp.
Trong suốt thời gian này, năng lượng trong cuộn sơ cấp bò trì hoãn do sự giảm liên
tục của từ trường. Dao động của cuộn dây xuất hiện khi năng lượng cuộn sơ cấp được
nạp vào tụ. Ngay tại thời điểm này các bougie xuất hiện tia lửa điện. Vì vậy sự dao
động này sẽ tiếp tục diễn ra trong thời gian có tia lửa.
3. Dao động của tụ và cuộn dây.
Không phải tất cả năng lượng trong cuộn sơ cấp sẽ tiêu tốn hết trong suốt thời
gian tia lửa xuất hiện ở bougie, vì vậy nhiệm vụ của tụ và cuôïn dây để tán xạ năng
lượng duy trì trong mạch trước khi tiếp điểm đóng.
Ngay tại thời điểm này năng lượng duy trì trong cuộn dây được phóng vào tụ
(điển B). Tụ sẽ tích luỹ năng lượng này và phóng ngược trở lại cuộn dây (điểm C).

Hoạt động này sẽ được lặp đi lặp lại cho đến khi năng lượng được tiêu tán hết (hiện
tượng này được so sánh như một chảo nước đang dao động chao đảo từ mặt này đến
mặt kia, khi chảo nước đặt ở nơi yên tónh dao động chao đảo của nước từ mặt này
sang mặt kia mỗi lúc một giảm dần đến khi lắng xuống hoàn toàn). Dao động của
cuộn dây và tụ điện được giảm xuống trước khi tiếp điểm đóng, nếu không thì năng
lượng sẽ tiêu tán dưới dạng hồ quang phóng qua tiếp điểm khi tiếp điểm chớm đóng.
4. Tiếp điểm đóng.
Tiếp điểm đóng luôn luôn sạch và tiếp xúc tốt, điều này thì cần thiết để tiếp điểm
đóng chặt. Tiếp điểm lệch, tiếp điểm lỏng, rung tiếp điểm là những hư hỏng cơ học.
Đây là nguyên nhân gây ra sự cố mòn tiếp điểm và hư hỏng bất thường. Để khắc
phục những hư hỏng này cần phải thay thế tiếp điểm.
Có thể quan sát vùng này trên sóng sơ cấp để đánh giá điều kiện làm việc của bộ
chia điện. Về lý thuyết thời gian đóng của tiếp điểm (góc ngậm điện) giống nhau cho
mỗi xy lanh. Nếu góc ngậm giữa các xy lanh khác nhau quá 5 0 (hình 3.9) thì chắc
chắn sẽ có một trong những hư hỏng sau:
+ Mòn cam.
+ Trục bộ chia điện bò đảo.
+ Bạc lót bò mòn.
Tuy nhiên, ở hệ thống đánh lửa điện tử thì góc ngậm có sự thay đổi lớn giữa các
xy lanh vì chúng phụ thuộc vào những điều kiện hoạt động của động cơ.

Hình 3.9. Góc ngậm điện khác nhau giữa các máy
15


3.3.2. Giải thích sóng sơ cấp của hệ thống đánh lửa bán dẫn.
Phần cháy

Phần trung gian

Phần ngậm điện

Hình 3.10. Dạng sóng sơ cấp hệ thống đánh lửa điện tử
Sóng sơ cấp được chia làm ba phần: phần ngậm điện (1-4), phần cháy
(5 -7), phần trung gian (1-7).
a. Phần ngậm điện (Dwell section).
Tại 1: transistor đóng có dòng sơ cấp, bắt đầu thời kỳ ngậm điện.
Tại 2: dòng sơ cấp tạo ra một vùng từ trường xung quanh cuộn sơ cấp.
Đường 1-2 chỉ ra điện thế thay đổi từ điện thế accu đến điện thế không. Tại3: đối
với hệ thống đánh lửa sử dụng mạch giới hạn dòng, dòng sơ cấp đạt đến giá trò bão hoàø
làm sóng điện áp xuất hiện một gợn sóng đi lên và ổn đònh theo phương ngang cho đến
hết quá trình ngậm điện.
Ở một số dao động ký giá trò góc ngậm điện kể từ lúc dòng sơ cấp mở cho đến
dòng sơ cấp đóng (từ 1 – 4) được hiển thò trên góc phải của màn hình dưới dạng góc
ngậm của vít lửa. Kỹ thuật viên có thể sử dụng con trỏ để đo góc ngậm điện từ lúc dòng
sơ cấp mở đến lúc có giới hạn dòng (từ 1 – 3). Ở những hệ thống đánh lửa điều khiển
bằng máy tính và cả hệ thống đánh lửa bán dẫn, góc ngậm điện sẽ thay đổi theo số vòng
quay của động cơ.
Tại 4: dòng sơ cấp ngắt đột ngột. Từ trường xung quanh cuộn sơ cấp giảm đột
ngột điều này gây ra điện thế cao (khoảng 100 – 300 V) ở cuộn sơ cấp do hiện tượng tự
cảm.
b. Phần cháy (Firing section).
Tại 5: một điện áp cao được cảm ứng sang cuộn thứ cấp và đưa đến bougie đánh
lửa.
16


Tại 6: điện áp mạch sơ cấp giảm 1/100 lần so với điện áp mạch thứ cấp đây là
điện áp thực nhảy qua khe hở bougie. Một sức điện động tự cảm có xu hướng duy trì và
làm chậm tốc độ giảm của dòng sơ cấp.

c. Phần trung gian (Intermediate section).
Tại 7: năng lượng cuộn dây không còn khả năng để tạo ra tia lửa điện.
Tại 8: có nhiều sự dao động của điện áp do khi năng lượng ở cuộn thứ cấp không
còn khả năng tạo ra tia lửa điện nữa nhưng vẫn tồn tại điện thế hàng trăm vôn . Phần dao
động này do tác dụng qua lại giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp .
Tại 9: năng lượng của dòng bò tiêu hao không còn có dòng điện chạy trong cuộn
sơ cấp. Chu kỳ đánh lửa cho một xy lanh hoàn thành và lặp lại cho các xylanh kế tiếp
theo trật tự đánh lửa.
3.4. Các dạng hư hỏng.
Những hư hỏng của mạch sơ cấp có thể xác đònh dễ dàng bằng cách sử dụng kiểu
hiển thò sóng “superimposed” như đã giới thiệu ở chương 1.
3.4.1. Hư hỏng đối với hệ thống đánh lửa điện tử.
a. Không có giới hạn dòng ở thời điểm cuối của góc ngậm điện.

Hình 3.11. Không có giới hạn dòng ở thời
điểm cuối của góc ngậm điện
b. Góc ngậm điện quá ngắn.

Hình 3.12. Có giới hạn dòng, nhưng góc
ngậm điện ngắn

17


c. Thời gian ngậm điện quá dài.

Hình 3.13. Thời gian ngậm điện quá dài
3.4.2. Hư hỏng đối với hệ thống đánh lửa vít.
a. Rò tụ điện.
Nếu dạng sóng sơ cấp ở phần cháy và phần trung gian bò giảm chiều dài (giảm

thời gian dao động tắt dần của tụ và cuộn dây) và giảm chiều cao (giảm giá trò điện thế).
Điều này có thể do rò tụ điện. Vì vậy khi tiếp điểm mở một phần dòng điện sơ cấp rò
qua tụ. Kết quả điện thế cuộn sơ cấp bò giảm xuống. Kỹ thuật viên nên kiểm tra tình
trạng tụ điện và thay thế nếu cần thiết.

Hình 3.14. Tụ bò rò
b. Cuộn dây tiếp mass xấu.

Hinh 3.15. Cuộn dây tiếp mass xấu
18


c. Góc ngậm điện quá nhỏ:

d. Hư vít lửa.

Hình 3.16. Góc ngậm điện quá nhỏ

Hình 3.17. Mòn tiếp điểm hoặc
tiếp điểm bò lệch

Hình 3.18. Rung tiếp điểm

19


Chương 5: GÓC NGHẬM ĐIỆN( DWELL ANGLE)
Góc nghậm điện trên hệ thống đánh lửa tác động trực tiếp đến thời gian tích lũy
năng lượng trong cuộn dây sơ cấp của bobin từ đó tác động trực tiếp đến khả năng đánh
lử trên bougie.Để kiểm tra góc nghậm điện trên hệ thống đánh lửa người ta sử dụng đồ

thò dwell bar graph.
5.1. Giới thiệu chung về đồ thò Dwell Bar Graph.
Màn hình kiểm tra đồ thò Dwell Bar Graph hiển thò một biểu đồ dạng cột về góc
ngậm điện ở mạch sơ cấp đánh lửa của các xylanh động cơ. Số cột trên đồ thò Dwell Bar
Graph tương ứng với số xylanh theo trật tự đánh lửa, theo hướng nhìn từ trên xuống dưới.
Góc ngậm điện của mỗi xylanh ở mọi thời điểm được hiển thò trực tiếp trên màn hình.

Hình 5.1. Màn hình kiểm tra đồ thò Dwell Bar Graph
Trên đồ thò có hai thang đo: thang đo theo độ (α 0 ) của góc ngậm điện và phần trăm
(%) của chu kỳ làm việc. Thang đo phần trăm chu kỳ làm việc thường là từ 0 – 100%
chia thành 10 phần, thang đo theo độ của góc ngậm điện thay đổi theo số xylanh của
động cơ.
Trên đồ thò còn hiển thò giá trò tốc độ động cơ, góc ngậm điện trung bình, chu kỳ làm
việc trung bình.
Máy sẽ tự động hiển thò góc ngậm điện theo độ cho động cơ đang được kiểm tra, phụ
thuộc vào số xylanh của động cơ (1 – 16 xylanh). Sau đây là bảng thể hiện giá trò góc
ngậm điện theo độ thể hiện mối quan hệ giữa xylanh và độ.
1-xylanh  0 - 3600

9-xylanh

 0 - 400

2-xylanh  0 - 1800

10-xylanh  0 - 360

3-xylanh  0 - 1200

11-xylanh  0 - 32,70

4-xylanh  0 - 900

12-xylanh  0 - 300

5-xylanh  0 - 720

13-xylanh  0 - 27,70

6-xylanh  0 - 600

14-xylanh  0 - 25,70

7-xylanh  0 - 51,40

15-xylanh  0 - 240
38


16-xylanh  0 - 22,50

8-xylanh  0 - 450

5.2. Các vấn đề cần lưu ý khi kiểm tra góc nghậm điện
5.2.1. Đối với hệ thống đánh lửa vít.

Hình 5.2. Góc ngậm
điện
Góc ngậm điện là góc quay trục cam bộ chia điện tính từ lúc vít lửa bắt đầu đóng
đến khi vít lửa bắt đầu mở ở trên biên dạng cam.

Trên hệ thống đánh lửa vít góc ngậm điện phụ thuộc vào số xylanh động cơ và
thường được xác đònh theo công thức:
0
α ngậm = 2  360
3
z

α ngậm: Góc ngậm điện ( 0 ).
z: Số xylanh động cơ.

Khi số vòng quay của trục khuỷu càng tăng thì thời gian dòng điện đi qua cuộn sơ
cấp của cuộn sơ cấp bobine sẽ ngắn, làm cường độ dòng sơ cấp cũng giảm theo nên điện
áp đánh lửa thứ cấp giảm.
Để đảm bảo đủ điện áp đánh lửa ở số vòng quay cao thì phải đảm bảo thời gian
dòng điện đi qua cuộn sơ cấp của bobine. Thông số này được thể hiện qua góc ngậm
điện.
Góc ngậm điện phụ thuộc vào loại bộ chia điện và số xylanh động cơ. Khe hở của
tiếp điểm được điều chỉnh tương ứng với góc ngậm điện, khe hở này được đo bằng mm
và không vượt quá đặc điểm kỹ thuật của nhà sản xuất. Theo tài liệu TOYOTA khe hở
này khoảng 0.35 – 0.4 mm, (Theo tài liệu của Hillier’s Fundamentals of Automotive
Electronics khe hở này khoảng 0.38 mm), nhưng khe hở này sẽ thay đổi nếu điều chỉnh
khe hở không đúng hay tiếp điểm bò mòn.
+ Nếu khe hở giữa hai tiếp điểm quá lớn thì tiếp điểm sẽ đóng với thời gian ngắn
hơn (tiếp điểm sẽ mở sớm và đóng muộn). Do đó góc ngậm điện sẽ quá nhỏ nên thời
gian dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp của bobine cũng nhỏ theo. Khi tốc độ động cơ
thấp, dòng điện sơ cấp vẫn đủ để tạo ra tia lửa ở bougie. Tuy nhiên , khi tốc độ động cơ
tăng lên dòng điện sơ cấp sẽ không đủ nên năng lượng tích luỹ trong cuộn sơ cấp giảm,
không đủ năng lượng đánh lửa qua khe hở bougie.
39

+ Nếu khe hở giữa hai tiếp điểm quá hẹp thì tiếp điểm sẽ đóng lại với thời gian
dài hơn (tiếp điểm mở muộn và đóng sớm). Do đó góc ngậm điện quá lớn khi tốc độ
thấp sẽ gây lãng phí một năng lượng khá lớn và làm nóng bobine. Đồng thời do khe hở
giữa hai tiếp điểm quá hẹp thì hồ quang dễ xảy ra khi tiếp điểm mở làm cho dòng sơ cấp
không mất đột ngột nên điện áp đánh lửa yếu.
Trên hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa. Góc ngậm điện có thể cho dưới dạng độ
(α ) hay phần trăm (%) của chu kỳ làm việc. Tham khảo thông số kỹ thuật của nhà sản
xuất để điều chỉnh góc ngậm điện thích hợp.
0

Theo tài liệu TOYOTA đối với động cơ 4 xylanh nếu khe hở điều chỉnh đúng thì
góc ngậm điện tiêu chuẩn là 520  60. Đối với động cơ 6 xylanh nếu khe hở điều chỉnh
đúng thì góc ngậm điện tiêu chuẩn là 41 0  60. Theo tài liệu của “Hillier’s
Fundamentals of Automotive Electronics” đối với động cơ 4 xylanh nếu khe hở điều
chỉnh đúng thì góc ngậm điện tiêu chuẩn là 54 0  50.
Trên hệ thống đánh lửa vít lửa góc ngậm điện không đổi. Góc ngậm điện xấp xỉ
bằng nhau cho tất cả các xylanh ở tốc độ cầm chừng, ở các chế độ khác nếu có khác
nhau thì không quá 3o theo tài liệu “Snap – on Diagnostics”.
5.2.2. Đối với hệ thống đánh lửa điện tử.
Thời gian ngậm điện là thời gian dòng điện chạy qua mạch sơ cấp. Từ lúc transistor
công suất dẫn đến khi transistor công suất ngắt dòng sơ cấp.
Trên hệ thống đánh lửa điện tử thời gian ngậm điện phụ thuộc vào số xylanh và tốc
độ động cơ. Đối với động cơ 4 kỳ thời gian ngậm điện được xác đònh theo công thức:
tđ = đ .T =đ . 120
n.z

tđ:Thời gian ngậm điện (s).

đ: Tỷ lệ thời gian tích lũy năng lượng.

T: Chu kỳ đánh lửa (s).
n: Số vòng quay trục khuỷu động cơ (min-1).
z: Số xylanh động cơ.

Động cơ trên các xe đời cũ, tỷ lệ thời gian tích lũy
năng lượng đ = 2/3. thời gian ngậm điện được xác

tđ = 2  120
3

n.z

đònh theo công thức:
Động cơ trên các xe đời mới, nhờ mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng
(góc ngậm) nên đ < 2/3.
Khi tốc độ động cơ càng tăng thì thời gian dòng điện đi qua cuộn sơ cấp của
bobine sẽ ngắn, làm cường độ dòng sơ cấp cũng giảm theo nên điện áp đánh lửa thứ cấp
giảm. Nhờ mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng nên thời gian dòng điện chạy
qua mạch sơ cấp (thời gian ngậm điện) luôn đáp ứng với mọi tốc độ làm việc của động
cơ.
+ Khi tốc độ động cơ thấp thời gian ngậm điện dài sẽ gây nên lãng phí một phần
năng lượng khá lớn và làm nóng bobine. Để tiết kiệm năng lượng và tránh gây nóng
40