NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG ĐÁN LỬA LAI BÔ BIN ĐÔI TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHAN VĂN TUẤN

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG ĐÁN LỬA
LAI BÔ BIN ĐÔI TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246

S KC 0 0 4 0 6 0

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013


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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHAN VĂN TUẤN

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG ĐÁNH
LỬA LAI BÔ BIN ĐÔI TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC- 605246

TP.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHAN VĂN TUẤN

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG ĐÁNH
LỬA LAI BÔ BIN ĐÔI TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC- 605246
Hướng dẫn khoa hoc
PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG

TP.Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2013


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:
Họ và tên: Phan Văn Tuấn

Giới tính: Nam

Ngày sinh: 05/06/1985

Nơi sinh: Phù Lưu, Lộc Hà, Hà Tĩnh

Quê quán: Phù Lưu, Lộc Hà, Hà Tĩnh

Dân tộc: Kinh

Chức vụ: Giáo viên Trường cao đẳng nghề Việt Nam- Singapore
Nơi ở: Phù Lưu, Lộc Hà, Hà Tĩnh
Cơ quan đang công tác: Trường cao đẳng nghề Việt Nam- Singapore
Điện thoại cơ quan: 0650.3820812
Điện thoại: 0984437819

Email:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy

Thời gian đào tạo từ: 2004 đến 2009

Nơi học: Trường Đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh.
Ngành học: Cơ Khí Động Lực
Tên đồ án tốt nghiệp: Chế tạo robot dò lai.
Nơi tốt nghiệp: Trường Đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh..
Người hướng dẫn: Ths. Nguyễn Trọng Thức

i


III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC
Thời gian

Nơi công tác

Chức vụ

9/2009 - đến nay Trường Cao đẳng nghề Việt Nam Singapore
Xác nhận của cơ quan

Giáo viên

Ngày.....tháng…năm2013
Người khai ký tên

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình thực hiện của riêng cá nhân tôi,
các tài liệu sử dụng trong luận văn này đã được ghi trích dẫn đầy đủ tên tác giả
và tác phẩm. Các dữ liệu, số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa
từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn

Phan Văn Tuấn

iii


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
- PGS. TS Đỗ Văn Dũng - Giảng viên hướng dẫn. Thầ y đã tận tình hướng
dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất trong suốt thời gian thực hiện lu ận văn
này. Xin kính chúc Thầ y luôn luôn mạnh khoẻ , vui tươi và hạnh phúc.

- Ks. Lê Quang Vũ- Thầy đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất
trong suố t thời gian thực hiê ̣n lu ận văn này . Xin kính chúc Thầ y luôn luôn mạnh
khoẻ, vui tươi và hạnh phúc.
- Ths. Phan Nguyễn Quý Tâm - Thầy đã tạo điều kiện thuận lợi nhất trong
suốt thời gian làm thực nghiệm, cũng như các ý kiến đóng góp cho đề tài.Kính chúc
Thầy luôn mạnh khỏe và hạnh phúc.
- Ths. Trần Đình Quý - Cố vấ n học tập . Thầy đã tận tình chỉ bảo , cung cấ p
những kinh nghiê ̣m, những kiế n thức quý báu để em hoàn thàn h luận văn này. Kính
chúc Thầy luôn luôn mạnh khoẻ và hạnh phúc.
- Bộ phận Sau Đại học - Phòng Đào tạo , Khoa cơ khí động lực trường Đại
học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp . Hồ Chí Minh và đặc biê ̣t là quý Thầ y giáo giảng dạy
lớp Cao học khai thác và bảo trì ô tô máy kéo khoá 19B.
- Ban Giám Hiê ̣u, Khoa Cơ Khí Động Lực Trường cao đẳng nghề Việt NamSingapore và các bạn đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ nhiệt
tình trong thời gian làm luận văn.
- Các học viên lớp Cao học khai thác và b ảo trì ô tô máy kéo khoá 20112013b đã có nhiề u đóng góp ý kiế n quý báu giúp em hoàn thành lu ận văn này.
Do nhiều điều kiện khách quan và chủ quan, viê ̣c thực hiê ̣n luận văn sẽ không tránh
khỏi những thiế u sót, khuyế t điể m . Do vậy em rất mong nhận được sự quan tâm ,
góp ý của quí thầy, các bạn đồng nghiệp cũng như những người cùng quan tâm tới
đề tài này để Luận văn có thể hoàn thiê ̣n hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

iv


TÓM TẮT
Trên ô tô hiện nay, hệ thống đánh lửa được phát triển mạnh nhất bao gồm hai
loại là hệ thống đánh lửa điện dung (CDI – capacitor discharged ignition system) và
hệ thống đánh lửa điện cảm (TI – transistor ignition system). Mặc dù mỗi loại có ưu
nhược điểm khác nhau nhưng hoàn toàn độc lập không liên quan gì với nhau. Tùy
theo mục đích sử dụng của mỗi loại xe mà người ta trang bị một trong hai hệ thống

đánh lửa khác nhau. Nếu như hệ thống đánh lửa điện cảm tạo tia lửa ổn định nhưng
lại tiêu tốn nhiều năng lượng và phải giải phóng một lượng năng lượng dư thừa vào
cuối quá trình đánh lửa thì hệ thống đánh lửa điện dung có hiệu suất đánh lửa cao
nhưng lại cần một nguồn điện thế trung áp nạp vào tụ điện. Chính vì thế, đối tượng
nghiên cứu của đề tài là kết hợp hai loại đánh lửa này lại với nhau để tận dụng
những ưu điểm của hệ thống này khắc phục cho hệ thống khác.
Mục đích chính là thiết kế một sơ đồ mạch điện kết hợp hai hệ thống đánh lửa là
CDI và TI lại với nhau. Thử nghiệm trên động cơ nhằm kiểm nghiệm về quá trình
nạp và xã của tụ theo tốc độ của động cơ khi kết hợp các hệ thống đánh lửa lại với
nhau.
Trên cơ sở đó kiểm nghiệm kết quả mức tiêu hao nhiên liệu cũng như so sánh
nồng độ khí xả của các hệ thống khi kết hợp chúng lại với nhau.
Kết quả nghiên cứu của đề tài
Qua quá trình thực hiện, đề tài đã đạt được những kết quả sau:
- Chế tạo được một hệ thống đánh lửa lai hoạt động ổn định.
- Thực nghiệm hệ thống đánh lửa lai trên động cơ, động cơ hoạt động tốt.
- Kết quả đạt được đáp ứng được các yêu cầu về các chỉ tiêu như: Mức tiêu
hao nhiên liệu, tiêu chuẩn khí xả.
- Mô hình được thiết kế theo đúng mục tiêu đề ra của đề cương.
- Nội dung thuyết minh đi kèm phù hợp với đặc điểm của mô hình và mục tiêu
được đề ra.

v


ABSTRACT
At present, the ignition system is developed, which includes two types of
capacitive ignition system and ignition system transistored. Although, each type has
different advantages and disadvantages, but unrelated to each other. Depending on
the purpose used of each type of vehicle that people equipped with one them. TI is

stable but consumes more energy and releases an amount of energy surplus at the
end of the process, CDI has high performance ignition but needs a power source to
recharge the high voltage capacitors. Therefore, the object of the research topic is to
combine two types of ignition system together to leverage the advantages of this
system to other system.
The main goal is to design a circuit diagram combines two ignition systems
are CDI and TI together. Testing the engine to test the process of charging and
discharging the capacitor when the motor speed combined ignition systems
together.
On that basis, the test results as well as fuel consumption comparable
concentrations of the exhaust system to combine them together.
The results of the research topic:
Through the implementation process, the subject has achieved the following results:
- The stability of a hybrid ignition system operation.
- Test the ignition system on a hybrid motor, fine motor activities.
- Results achieved to meet the requirements of the targets, such as fuel
consumption, exhaust gas standards.
- The model is designed in accordance with objectives of the proposal.
- Content notes to match the characteristics of the model and the goals
outlined

DANH MỤC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ

vi


Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa DC – CDI ............................................................ 6
Hình 1.2: Hệ thống đánh lửa transistor không dùng vit .............................................. 7
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa .................................................... 10
Hình 2.2: Sơ đồ tương đương của mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa .................... 10

Hình 2.3: Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp ........................................................... 12
Hình 2.4: Sơ đồ tương đương của hệ thống đánh lửa ............................................... 15
Hình 2.5: Qui luật biến thiên dòng điện sơ cấp i1, điện thế thứ cấp U2 và dòng điện
thứ cấp I2 theo t ......................................................................................................... 16
Hình 2.6: Qui luật biến đổi HĐT thứ cấp U2m và cường độ dòng điện thứ cấp i2 khi
tiếp điểm mở.............................................................................................................. 18
Hình 2.7: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa điện dung .................................................. 20
Hình 2.8: Sơ đồ tương đương quá trình nạp tụ ......................................................... 21
Hình 2.9: Đặc tuyến phóng khi SCR mở .................................................................. 22
Hình 2.10: Sơ đồ có diode mắc song song với SCR ................................................. 22
Hình 2.11: Đặc tuyến phóng qua cuộn thứ cấp ......................................................... 23
Hình 2.12: So sánh hai kiểu đánh lửa TI – CDI ........................................................ 24
Hình 2.13: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa lai ................................................... 26
Hình 2.14: Sơ đồ nhánh sơ cấp bobine đánh lửa điện cảm ....................................... 27
Hình 2.15: Sơ đồ tương đương quá trình đánh lửa điện cảm .................................... 28
Hình 2.16: Sơ đồ quá trình đánh lửa điện dung ........................................................ 30
Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa lai...................................................... 32
Hình 3.2: Sơ đồ tương đương quá trình nạp tụ ......................................................... 33
Hình 3.3: Đặc tuyến phóng khi SCR mở .................................................................. 36
Hình 3.4: Sơ đồ có diode mắc song song với SCR ................................................... 36
Hình 3.5: Đặc tính phóng qua cuộn thứ cấp.............................................................. 37
Hình 3.6: Mạch đánh lửa lai dã được chống nhiễu ................................................... 38
Hình 3.7: Mạch điều khiển đánh lửa lai .................................................................... 39

vii


Hình 3.8: Mạch điều khiển tín hiệu IGF ................................................................... 39
Hình 3.9: Sơ đồ chân vi điều khiển ........................................................................... 40
Hình 3.10: Bo mạch đồng điều khiển ....................................................................... 40

Hình 3.11: Mạch điều khiển đánh lửa lai lắp trên động cơ ....................................... 41
Hình 3.12. Hình ảnh thể hiện điện áp nạp vào tụ ở tốc độ 800 v/p.......................... 43
Hình 3.13. Hình ảnh thể hiện điện áp nạp vào tụ ở tốc độ 1500 v/p........................ 43
Hình 3.14. Hình ảnh thể hiện điện áp nạp vào tụ ở tốc độ 2000 v/p........................ 43
Hình 3.15. Hình ảnh thể hiện điện áp nạp vào tụ ở tốc độ 2500 v/p........................ 44
Hình 3.16. Hình ảnh thể hiện điện áp nạp vào tụ ở tốc độ 2800 v/p........................ 44
Hình 3.17. Biểu đồ sự phụ thuộc của điện áp nạp của tụ vào tốc độ động cơ ......... 45
Hình 4.1: Mạch điều khiển bô bin đôi ...................................................................... 46
Hình 4.2: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 5S-FE Toyota 1997 2.2l ................ 47
Hình 4.3: Hình ảnh động cơ sử dụng hai bobine đôi ................................................ 48
Hình 4.4: Cụm bobine đôi cách biệt sử dụng hai nguồn điện ................................... 50
Hình 4.5: Kiểm tra nồng độ khí xã động cơ xăng ..................................................... 53
Hình 4.6: Biể u đồ quan hệ giữa tỷ lệ hỗn hợp không khí-nhiên liệu và lượng CO/HC
sinh ra ........................................................................................................................ 54
Hình 4.7: Sự phụ thuộc của hiệu điện thế đánh lửa vào tốc độ và tải trọng của động
cơ ............................................................................................................................... 58

viii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1. CDI: Capacitor Discharged Ignition system
2. TI: Transistor Ignition system
3. T: Chu kỳ
4. F: Tần số
5. CO: Monoxit cácbon
6. HC: Hydrocácbon
7. DC: Điện áp một chiều
8. AC: Điện áp xoay chiều
9. ECT: Engine Coolant Temperature

10. TPS: Throttle Position Sensor
11. ECU: Engine control unit
12. ECM : Engine control module
13. MAP: Manifold absolute Pressure Sensor

ix


MỤC LỤC
Trang tựa

Trang

Quyết định giao đề tài
Xác nhận của cán bộ hướng dẫn
Lý lịch khoa học ........................................................................................................... i
Lời cam đoan ...............................................................................................................ii
Lời cám ơn ................................................................................................................ iv
Tóm tắt ........................................................................................................................ v
Danh mục hình vẽ và sơ đồ ......................................................................................vii
Các chữ viết tắt .......................................................................................................... ix
Mục lục ........................................................................................................................ x
PHẦN A: MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
1. Dẫn nhập ........................................................................................................... 2
2. Lý do chọn đề tài ............................................................................................... 2
3. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................ 2
4. Kế hoạch thực hiện ............................................................................................ 3
PHẦN B: NỘI DUNG ............................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN..................................................................................... 5
1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu ................................................... 5

1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ................................................. 5
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước......................................................... 5
1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ........................................................ 8
1.3. Mục tiêu đề tài ............................................................................................. 8
1.4. Nhiệm vụ và giới hạn đề tài ........................................................................ 9
1.4.1. Nhiệm vụ của đề tài ............................................................................. 9
1.4.2. Giới hạn của đề tài ............................................................................... 9
1.5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 9
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................................................... 10
x


2. Cơ sở lý thuyết đánh lửa điện cảm và điện dung ............................................ 10
2.1. Lý thuyết đánh lửa điện cảm...................................................................... 10
2.1.1. Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp.................................................... 10
2.1.2. Quá trình ngắt dòng sơ cấp ............................................................... 14
2.1.3. Quá trình phóng điện ở điện cực bougie ........................................... 17
2.2. Ưu, nhược điểm của hệ thống đánh lửa điện cảm ..................................... 19
2.2.1. Ưu điểm của hệ thống đánh lửa điện cảm ......................................... 19
2.2.2. Nhược điểm của hệ thống đánh lửa điện cảm ................................... 19
2.3. Lý thuyết đánh lửa điện dung .................................................................... 20
2.3.1. Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa điện dung .. 20
2.3.2. Quá trình nạp điện vào tụ C .............................................................. 20
2.3.3. Quá trình phóng điện ở tụ C và hình thành tia lửa điện .................... 22
2.3.4. Tần số dao động của biến áp xung .................................................... 24
2.4. Ưu, nhược điểm của hệ thống đánh lửa điện dung .................................... 24
2.4.1. Ưu điểm của hệ thống đánh lửa điện dung ....................................... 24
2.4.2. Nhược điểm của hệ thống đánh lửa điện dung ................................. 25
2.5.

Xây dựng lý thuyết hệ thống đánh lửa lai ............................................. 25

2.5.1. Xây dựng sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa lai ............................. 26
2.5.2. Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp đánh lửa điện cảm ..................... 27
2.5.3. Quá trình đánh lửa điện cảm ............................................................. 28
2.5.4. Quá trình đánh lửa điện dung ............................................................ 29
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MẠCH ĐÁNH LỬA LAI ................ 32
3.1.

Các vấn đề cần giải quyết ...................................................................... 32

3.2.

Chế tạo mạch điện điều khiển đánh lửa lai .......................................... 32

3.2.1. Sơ đồ nguyên lý mạch đánh lửa lai ................................................... 32
3.2.2. Chọn tụ điện ...................................................................................... 33
3.2.3. Quá trình dòng nạp và dòng phóng của tụ ........................................ 34
3.2.4. Quá trình phóng điện ở tụ C và hình thành tia lửa điện .................... 35
3.3.

Chống nhiễu cho mạch .......................................................................... 37

3.4.

Chọn các linh kiện khác ........................................................................ 38

xi

3.5.

Thử nghiệm trên động cơ ...................................................................... 39

3.6.

Chương trình điều khiển hệ thống đánh lửa lai ..................................... 47

CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ................................................. 49
4.1.

Các chỉ tiêu cần cần đánh giá của hệ thống đánh lửa lai ..................... 49

4.2.

Mạch điện điều khiển động cơ ............................................................. 50

4.3.

Thực nghiệm dòng điện tiêu thụ của hệ thống đánh lửa ...................... 51

4.4.

Thực nghiệm mức tiêu hao nhiên liệu ................................................. 53

4.4.1. Ưu, nhược điểm của phương pháp đo tiêu hao nhiên liệu thủ công . 55
4.4.1.1. Ưu điểm của phương pháp đo tiêu hao nhiên liệu thủ công ......... 55
4.4.1.2. Nhược điểm của phương pháp đo tiêu hao nhiên liệu thủ công ... 56
5. Kiểm nghiệm khí xả ........................................................................................ 56
PHẦN C: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................... 63

1. Kết luận ........................................................................................................... 64
2. Tự đánh giá những đóng góp của đề tài .......................................................... 64
3. Kiến nghị ......................................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 65

xii


PHẦN A

MỞ ĐẦU

1


1. Dẫn nhập
Trong những thập niên trở lại đây, công nghiệp ôtô đã có những sự thay đổi lớn
lao. Đặc biệt, hệ thống điện và điện tử trên ôtô đã có bước phát triển vượt bậc nhằm
đáp ứng các yêu cầu: Tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm độ
độc hại của khí xả, tăng tính an toàn và tiện nghi cho ôtô. Ngày nay, chiếc ôtô là
một hệ thống phức tạp bao gồm cơ khí và điện tử. Trên hầu hết các hệ thống điện ô
tô đều có các bộ vi xử lý để điều khiển các hệ thống. Các hệ thống mới cũng được
ra đời.
2. Lý do chọn đề tài
Sự phát triển không ngừng của nghành công nghiệp ô tô, nhưng bên cạnh đó, sự
phát triển của ngành công nghiệp ô tô nói riêng và sự phát triển của xã hội nói
chung luôn phải đi kèm theo bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng. Điều đó là
cần thiết cho sự phát triển bền vững của xã hội ngày nay. Các hệ thống mới từ đây
cũng ra đời. Song song đó hệ thống đánh lửa không ngừng được cải tiến từ thế hệ
thứ nhất cho tới nay là hệ thống thứ tư. Nhằm tạo ra một hệ thống mang tính mới

mẻ cho hệ thống đánh lửa nhưng chất lượng cũng được đảm bảo và giá thành sản
phẩm lại thấp. Vậy nên hệ thống đánh lửa lai được ra đời.
3. Đối tƣợng nghiên cứu
Lĩnh vực đề tài nghiên cứu là hệ thống điện trên ô tô và hệ thống đánh lửa là
chủ yếu. Qua đó nhằm tạo ra một hệ thống mới cho giáo viên tham khảo cũng như
ứng dụng lên hệ thống điện trên động cơ.
Qua đây cũng làm tài liệu cho các em sinh viên, học sinh hiểu rõ hơn hệ thống
đánh lửa lai mà tiền đề là hệ thống đánh lửa điện dung và hệ thống đánh lửa điện
cảm.

2


4. Kế hoạch thực hiện

Tháng 10/2012 - tháng 9/2013

Thời gian
Công viêc̣
10

1. Đăng ký tên chuyên đề 2

X

2. Xác định đề tài nghiên cứu,
xác định hướng nghiên cứu

X

3. Tìm hiểu, thu thâ ̣p tài liệu về
vấ n đề nghiên cứu

X

4. Chuẩn bị vật tư, linh kiện cho
mô hình.

11

12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

X
X

5. Viế t cơ sở lý luâ ̣n, chương
trình điều khiển

X
X

6. Bảo vệ đề cương nghiên cứu

X
X

7. Hoàn chỉnh phần cơ sở lý luận,
chương trình điều khiển

X X

8. Thi công cơ khí cho mô hình

X X X

9. Hoàn thành mô hình

X

10. Thực nghiệm thu thập kết quả

X

11. Xử lý và đánh giá kế t quả thực
nghiê ̣m. Viế t phầ n kế t luâ ̣n,
kiế n nghi ̣

X X

12. Hoàn chỉnh thủ tu ̣c, bảo vệ
luâ ̣n văn. Kế t thúc nghiên cứu

X

3


PHẦN B

NỘI DUNG

4


Chƣơng 1

TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
Trên ô tô hiện nay, hệ thống đánh lửa được phát triển mạnh nhất bao gồm hai
loại là hệ thống đánh lửa điện dung (CDI – capacitor discharged ignition system) và
hệ thống đánh lửa điện cảm (TI – transistor ignition system). Mặc dù mỗi loại có ưu
nhược điểm khác nhau nhưng hoàn toàn độc lập không liên quan gì với nhau. Tùy

theo mục đích sử dụng của mỗi loại xe mà người ta trang bị một trong hai hệ thống
đánh lửa khác nhau. Nếu như hệ thống đánh lửa điện cảm tạo tia lửa ổn định nhưng
lại tiêu tốn nhiều năng lượng và phải giải phóng một lượng năng lượng dư thừa vào
cuối quá trình đánh lửa thì hệ thống đánh lửa điện dung có hiệu suất đánh lửa cao
nhưng lại cần một nguồn điện thế trung áp nạp vào tụ điện. Chính vì thế, đối tượng
nghiên cứu của đề tài là kết hợp hai loại đánh lửa này lại với nhau để tận dụng
những ưu điểm của hệ thống này khắc phục cho hệ thống khác.
Mục đích chính là thiết kế một sơ đồ mạch điện kết hợp hai hệ thống đánh lửa là
CDI và TI lại với nhau. Thử nghiệm trên động cơ bobine đôi nhằm kiểm nghiệm về
quá trình nạp và xả của tụ theo các quá trình làm việc của động cơ.
Trên cơ sở đó kiểm nghiệm kết quả mức tiêu hao nhiên liệu cũng như so sánh
nồng độ khí xả của các hệ thống khi kết hợp chúng lại với nhau.
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
1.2.1.


Nghiên cứu trong nƣớc

Giải pháp kỹ thuật nhằm tăng cường tính năng làm việc cho các hệ thống

đánh lửa kiểu CDI-AC trên các xe gắn máy ở Việt Nam.
Nguồn: ĐH Quốc gia TP.HCM Series/Report no: Tập 12, Số 14, 2009;Tr. 28-36
Năm 2009
Tóm tắt: Bài báo này giới thiệu một giải pháp kỹ thuật nhằm tăng cường tính năng
làm việc cho các hệ thống đánh lửa kiểu CDI-AC trên các xe gắn máy ở Việt Nam.
Vì lý do giá thành, những hệ thống đánh lửa này hiện nay có kết cấu rất đơn giản,

5

khiến cho tổn hao năng lượng trong hệ thống đánh lửa cao, đồng thời khả năng điều
chỉnh góc đánh lửa sớm rất kém. Với việc dùng vi điều khiển thông dụng và giải
thuật điều khiển tốt, một thiết kế mới cho bộ điều khiển đánh lửa kiểu CDI-AC sẽ
giúp điều chỉnh góc đánh lửa sớm linh hoạt theo tốc độ động cơ, và tăng cường
năng lượng tia lửa điện nhưng vẫn giảm tổn hao năng lượng của hệ thống. Ưu điểm
này sẽ là cơ sở giúp cải thiện công suất, tiết kiệm nhiên liệu, giảm phát thải ô nhiễm
và tăng tính năng vận hành của động cơ xe gắn máy.
 Đánh lửa DC-CDI
Nguồn: benhvienoto.vn.

Năm: 2011

Hệ thống đánh lửa DC-CDI

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống đánh lửa DC - CDI
Hệ thống đánh lửa này không có nguồn điện xoay chiều phát ra từ cuộn nguồn ở vô
lăng, mà nguồn cung cấp cho CDI đánh lửa là từ ắc qui (hoặc dòng điện xoay chiều
đã được nắn thành một chiều ở bộ sạc). Dòng điện cấp cho CDI vì vậy rất ổn định,
sau khi vào CDI qua bộ khuếch đại điện áp, nó sẽ được tích vào tụ điện. Các tiến
trình còn lại trong quá trình đánh lửa hoàn toàn giống với hệ thống đánh lửa ACCDI.

6


 Hệ thống đánh lửa điện cảm ( TI )
Đệ thống đánh lửa bán dẫn.

Hình 1.2 Hệ thống đánh lửa transistor không dùng vít
Đây là hệ thống được sử dụng rộng rải trên các xe đời cũ rất nhiều.


Nghiên cứu chuyển đổi hệ thống đánh lửa bán dẫn sang hệ thống đánh

lửa trực tiếp (Tạp chí Khoa học số 01 tháng 06/ 2011).
Bài báo nghiên cứu chuyển đổi động cơ Toyota 5A-FE đang sử dụng hệ thống
đánh lửa bán dẫn sang hệ thống đánh lửa trực tiếp theo hai phương án.
Phương án 1: Hệ thống đánh lửa trực tiếp bobine đôi.
Phương án 2: Hệ thống đánh lửa trực tiếp bobine đơn.
Khi thực hiện chuyển đổi, tác giả đã thí nghiệm đo các xung đánh lửa, công
suất, moment, lượng nhiên liệu tiêu thụ và nồng độ khí thải của động cơ 5A-FE sử
dụng hệ thống đánh lửa bán dẫn và hệ thống đánh lửa trực tiếp ( bobine đôi và
bobine đơn ).
Đánh giá kết quả thực nghiệm chuyển đổi động cơ 5A-FE đánh lửa bán dẫn sang
đánh lửa trực tiếp bobine đôi và bobine đơn sẽ giúp tình trạng đánh lửa, động cơ
tăng công suất ( khoảng 3.13 % ), moment tăng (khoảng 6.6 %), tiết kiệm nhiên liệu
(khoảng 16,5 %) và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

7


 MỘT GIẢI PHÁP TĂNG CƢỜNG HIỆU QUẢ LÀM VIỆC CHO HỆ
THỐNG ĐÁNH LỬA KIỂU CDI-AC TRÊN XE GẮN MÁY
Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG-HCM
TÓM TẮT:


Bài báo này giới thiệu một giải pháp kỹ thuật nhằm tăng cường tính làm việc

cho các hệ thống đánh lửa kiểu CDI-AC trên các xe gắn máy ở Việt Nam. Ví lý do
giá thành, những hệ thống đánh lửa hiện nay có kết cấu đơn giản, khiến cho tổn hao

năng lượng trong hệ thống đánh lửa cao, đồng thời khả năng điều chỉnh góc đánh
lửa sớm rất kém.
Với việc dùng vi điều khiển thông dụng và giải thuật điều khiển tốt, một thiết kế
mới cho bộ điều khiển đánh lửa kiểu CDI-AC sẽ giúp điều chỉnh góc đánh lửa sớm
linh hoạt theo tốc độ động cơ và tăng cường khả năng tia lửa điện nhưng vẫn giảm
tổn hao năng lượng của hệ thống. Ưu điểm này sẽ giúp cải thiện công suất, tiết kiệm
nhiên liệu, giảm phát thải ô nhiễm và tăng tính năng vận hành của động cơ xe gắn
máy


Giải pháp nghiên cứu chế tạo hệ thống đánh lửa lai bobine đơn và bobine

đôi của Ths. Đỗ Quốc Ấm và Ths. Phan Nguyễn Quý Tâm. Đây là đề tài tiến sỹ. Đề
tài xây dựng phương trình cho quá trình nạp và xả của tụ trong mạch CDI. Qua đó
thu nhận năng lượng từ các cuộn dây để nạp cho tụ.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc
Những nghiên cứu về hệ thống đánh lửa có thể nói là rất nhiều. Sự khác biệt
giữa các thế hệ đánh lửa là một sự đột phá giữa các dòng xe. Hiện nay các nhà sản
xuất đã và áp dụng hệ thống đánh lửa sử dụng xung điện áp bằng các tia laser để đốt
cháy hòa khí. Tuy nhiên sự kết hợp hai hệ thống đánh lửa là hệ thống đánh lửa điện
cảm và điện dung lại, cùng sử dụng trên một hệ thống đánh lửa của ô tô thì hầu như
chưa có và mang tính mới mẻ.

8


1.3. Mục tiêu đề tài
Hiện nay có rất nhiều hệ thống đánh lửa trên các ô tô đời mới, việc nghiên cứu
và thí nghiệm để tạo ra một hệ thống đánh lửa mới nhằm mục đích sau:
Tạo ra một “hệ thống đánh lửa mới bằng sự kết hợp giữa đánh lửa điện dung và

đánh lửa điện cảm lại với nhau” để thử nghiệm trên xe, kiểm tra mức tiêu hao
nhiên liệu, cũng như quá trình đốt cháy nhiên liệu của hệ thống đánh lửa mới.
1.4. Nhiệm vụ và giới hạn đề tài
1.4.1.

Nhiệm vụ của đề tài

Đề tài nhằm giải quyết một số nhiệm vụ sau:
-

Thiết kế một hệ thống đánh lửa mới liên kết hai loại đánh lửa lại với nhau.

-

Xây dựng cơ sở lý thuyết tính toán cho hệ thống đánh lửa lai CDI-TI.

-

Thử nghiệm hệ thống đánh lửa mới trên ô tô.

-

Kiểm nghiệm kết quả của hệ thống đánh lửa mới lên trên cùng một động cơ

sử dụng đánh lửa bobine đôi.
-

Xây dựng đồ thị và biểu diển trên biểu đồ các thông số của sản phẩm cháy.

1.4.2.

Giới hạn của đề tài

-

Việc thiết kế mạch gặp nhiều khó khăn trong việc tính toán các linh kiện điện tử.

-

Khi thử nghiệm không có máy kiểm tra mức tiêu hao nhiên liệu nên việc

kiểm tra được thực hiện bằng thủ công.
-

Tính toán cũng như kiểm nghiệm kết quả dựa trên nhiều phương pháp.

1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Trong quá trình thực hiện đề tài, sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:
-

Phương pháp nghiên cứu tài liệu.

-

Phương pháp xây dựng mô hình toán.

-

Phương pháp thực nghiệm và xử lý số liệu.

-

Phương pháp khảo sát đối tượng.

9


Chƣơng 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Lý thuyết đánh lửa điện cảm và điện dung

2.

2.1. Lý thuyết đánh lửa điện cảm
Hệ thống đánh lửa điện cảm là hệ thống sử dụng năng lượng đánh lửa tích trử
ở bô bin dưới dạng năng lượng từ trường. Để tạo tia lửa trên đầu bougie thì hệ thống
này phải cho một dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp bobine và ngắt dòng này đột ngột
khi dạt yêu cầu. Quá trình trình này chia làm ba giai đoạn như sau.
2.1.1. Quá trình tăng trƣởng dòng sơ cấp
IG/SW

Đến bộ
chia điện

Rf
Acc
u

L1

L2

R1

Bobin
e
T

IC đánh
lửa

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa.
Trong sơ đồ của hệ thống đánh lửa trên :
-

Rf : Điện trở phụ.

-

R1: Điện trở của cuộn sơ cấp.

-

L1, L2 : Độ tự cảm của cuộn sơ và cuộn thứ cấp của bobine .

-

T: Tiếp điểm hoặc transistor công suất.

R

I1

L1
S

Hình 2.2 Sơ đồ tƣơng đƣơng của mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa.

10