THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ TOYOTA 3SFE

THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S-FE

Tác giả

TRƯƠNG HOÀNG TRUNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư nghành
Công nghệ kỹ thuật ôtô

Giáo viên hướng dẫn
Th.S Bùi Ngọc Triều
K.S Phan Minh Hiếu

Tháng 6 năm 2011
i


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô Khoa Cơ khí Trường đại học
Nông Lâm TP.HCM và Th.S Bùi Công Hạnh giáo viên chủ nhiệm đã dìu dắt em qua
những năm tháng đại học. Đặc biệt em xin cảm ơn Th.S Bùi Ngọc Triều và K.S Phan
Minh Hiếu đã hướng dẫn tận tình, cung cấp tài liệu tham khảo cũng như tạo mọi điều kiện
tốt nhất giúp em trong suốt thời gian làm đề tài báo cáo tốt nghiệp này. Đồng thời em xin
cảm ơn các bạn trong lớp đã có những ý kiến đóng góp để đề tài được hoàn thiện hơn.
Tuy đã có nhiều cố gắng để hoàn đề tài những với suy nghĩ nông cạn và sự hiểu
biết còn hạn chế nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự
chỉ dẫn của quý thầy cô trong khoa . Em xin chân thành cảm ơn!
Cuối cùng em xin chúc các thầy cô luôn mạnh khỏe và đạt được nhiều thành tựu.

ii

TÓM TẮT
1. Tên đề tài.
“THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S-FE”
2. Thời gian và địa điểm.
 Thời gian: Từ ngày 15 tháng 03 đến ngày 15 tháng 06 năm 2011.
 Địa điểm: Xưởng thực tập sửa chữa ô tô, Khoa Cơ khí, trường Đại học Nông
Lâm TP.HCM.
3. Mục đích của đề tài.
 Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống đánh lửa động cơ Toyota 3S-FE.
 Thiết kế các bài giảng thực hành phục vụ cho việc giảng dạy và thực hành trên
mô hình này.
4. Kết quả.


Nghiên cứu tìm hiểu về hệ thống đánh lửa của Toyota 3S-FE.



Thiết kế mô hình hệ thống đánh lửa Toyota 3S-FE.



Cho mô hình hoạt động và đo kiểm.



Xây dựng các bài thực hành trên dạng phiếu thực hành.

Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Th.S Bùi Ngọc Triều

Trương Hoàng Trung

K.S Phan Minh Hiếu

iii


MỤC LỤC
Trang tựa

i

Lời cảm ơn

ii

Tóm tắt

iii

Mục lục

iv

Danh sách các chữ viết tắt

vi

Danh sách các hình

vii

Chương 1. MỞ ĐẦU

1

1.1 Dẫn nhập

1

1.2 Mục tiêu đề tài

1

Chương 2. TỔNG QUAN

3

2.1 Nhiệm vụ yêu cầu của hệ thống đánh lửa

3

2.2 Các thông số cơ bản của hệ thống đánh lửa

5

2.2.1 Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m

5

2.2.2 Hiệu điện thế đánh lửa Uđl

5

2.2.3 Hệ số dự trữ Kdt

6

2.2.4 Năng lượng dự trữ Wdt

6

2.2.5 Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S

6

2.2.6 Tần số và chu kỳ đánh lửa

7

2.2.7 Góc đánh lửa sớm

8

2.2.8 Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện

8

2.3 Sơ lược về các hệ thống đánh lửa

9

2.3.1 Kiểu ngắt tiếp điểm

9

2.3.2 Kiểu transistor

10

2.3.3 Kiểu transistor có ESA (Đánh lửa sớm bằng điện tử)

10

2.3.4 Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)

11

iv


Chương 3. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN

13

3.1 Địa điểm thực hiện

13

3.2 Phương tiện thực hiện

13

3.3 Phương pháp nghiên cứu

13

Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

15

4.1 Khảo sát hệ thống đánh lửa trên động cơ 3S-FE

15

4.1.1 Giới thiệu chung về hệ thống đánh lửa động cơ 3S – FE

15

4.1.2 Các bộ phận trong hệ thống đánh lửa của động cơ 3S – FE

16

4.1.3 Tín hiệu G, NE

23

4.1.4 Điều khiển đánh lửa

24

4.2 Thiết kế chế tạo mô hình

26

4.2.1 Chuẩn bị

26

4.2.2 Quá trình thực hiện

38

4.2.3 Hoạt động và thử nghiệm mô hình

31

4.3 Các bài thực hành về hệ thống đánh lửa

32

Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

36

5.1 Kết luận

36

5.2 Đề nghị

36

TÀI LIỆU THAM KHẢO

37

v


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ECU :

Electronic Control Unit.

ESA :

Electronic Spark Advance.

CT

:

Công Tắc.

IC

:

Integrated Circuit.

DIS

:

Direct Ignition System.

vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 :

Sự phụ thuộc của hiệu điện thế đánh lửa vào tốc độ và tải động cơ.

5

Hình 2.2 :

Sơ đồ hệ thống đánh lửa kiểu ngắt tiếp điểm

9

Hình 2.3 :

Sơ đồ hệ thống đánh lửa kiểu transistor

10

Hình 2.4 :

Sơ đồ hệ thống đánh lửa kiểu transistor có ESA

11

Hình 2.5 :

Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp

11

Hình 4.1 :

Sơ đồ hệ thống đánh lửa.

16

Hình 4.2 :

Sơ đồ mạch điện IC đánh lửa

17

Hình 4.3 :

Sơ đồ cuộn bôbin

17

Hình 4.4 :

Sơ đồ delco đánh lửa

18

Hình 4.5 :

Sơ đồ cấu tạo bugi

19

Hình 4.6 :

Sơ đồ chân ECU động cơ

20

Hình 4.7 :

Cấu tạo một accu

22

Hình 4.8 :

Cấu tạo dây cao áp

22

Hình 4.9 :

Mạch điện của tín hiệu G, Ne

23

Hình 4.10 :

Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa

24

Hình 4.11 :

Xung điều khiển đánh lửa

25

Hình 4.12 :

Mạch xác nhận tín hiệu đánh lửa IGF

25

Hình 4.13 :

Vị trí các bộ phận trên mô hình

29

Hình 4.14 :

Sơ đồ điện mô hình

30

Hình 4.15 :

Mô hình sau khi hoàn thành

31

vii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Dẫn nhập.
Ngành giáo dục chúng ta hiện nay vẫn còn mang nặng về vấn đề lí thuyết. Do đó
đổi mới phương pháp giảng dạy đang là vấn đề cấp thiết dựa trên những quan điểm phát
huy tính tích cực của người học, đề cao vai trò tự học của người học kết hợp với sự hướng
dẫn của giáo viên. … Đặc biệt đối với các ngành Cơ khí, việc nghiên cứu và chế tạo mô
hình phục vụ cho công tác giảng dạy và học tập là nhiệm vụ cấp bách hiện nay.
Chính vì thế em đã nghiên cứu quyết định chọn đề tài “THIẾT KẾ MÔ HÌNH
HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S – FE” nhằm giúp các bạn học
sinh, sinh viên dễ dàng tiếp thu lí thuyết để việc học đạt hiệu quả cao hơn. Mô hình được

thiết kế đầy đủ các bộ phận của hệ thống đánh lửa ESA. Song song đó còn có các bài
giảng mẫu được thiết kế dưới dạng phiếu thực hành giúp cho việc giảng dạy và học tập
trên mô hình đạt kết quả cao nhất.
1.2 Mục tiêu đề tài
 Thiết kế mô hình hệ thống đánh lửa động cơ Toyota 3S-FE.
 Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên
hướng dẫn sinh viên trong quá trình thực tập.
 Giúp sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào bài học thực hành.
 Sinh viên có điều kiện quan sát mô hình một cách trực quan, dễ cảm nhận được
hình dạng và vị trí của các chi tiết trên động cơ.
 Giúp sinh viên dễ dàng kiểm tra và đo đạc các thông số của hệ thống đánh lửa.

1


 Góp phần hiện đại hóa phương tiện và phương pháp dạy thực hành trong phòng
thực tập.
 Giúp sinh viên tiếp thu bài tốt hơn.
 Thiết kế các bài giảng thực hành phục vụ cho việc giảng dạy và thực hành trên
mô hình này.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống đánh lửa.
Trong động cơ xăng bốn kì, hòa khí sau khi được đưa vào trong xylanh và được
trộn đều nhờ xoáy lốc của dòng khí, sẽ được piston nén lại. Ở một thời điểm thích hợp
cuối kì nén, hệ thống đánh lửa sẽ cung cấp một tia lửa điện cao thế, đốt cháy hòa khí và

sinh công cho động cơ. Để làm được điều đó, hệ thống đánh lửa phải thực hiện được hai
nhiệm vụ hết sức cơ bản:
 Biến dòng điện một chiều có hiệu điện thế thấp (12V - 24V) thành xung
điện thế cao (20.000V – 50.000V) để có thể sinh ra được tia lửa điện.
 Phân phối xung điện thế cao áp này đến từng xylanh vào đúng thời điểm
thích hợp để đốt cháy hòa khí đã được nén trong buồng cháy.
Trải qua lịch sử phát triển lâu dài, hệ thống đánh lửa sử dụng trên động cơ xăng đã
có nhiều sự thay đổi lớn về mọi mặt để ngày càng hoàn thiện hơn và ngày nay đã đạt đến
sự tối ưu trong sử dụng.
Một hệ thống đánh lửa làm việc tốt phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động thứ cấp đủ lớn để phóng điện qua
khe hở bugi trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ.
- Tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và thời gian phóng để sự cháy bắt đầu.
- Góc đánh lửa sớm phải đúng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ.
- Các bộ phận của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ cao
và rung xóc.
- Mài mòn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép.
3


Ngày nay, hệ thống đánh lửa trang bị trên ô tô có rất nhiều loại khác nhau, đặc
trưng cho từng nhà sản xuất ô tô. Dựa vào cấu tạo hoạt động, phương pháp điều khiển,
người ta có thể phân loại hệ thống đánh lửa theo các cách sau:
- Phân loại theo phương pháp tích lũy năng lượng:
+ Hệ thống đánh lửa điện cảm (TI - Transistor Ignition Systems).
+ Hệ thống đánh lửa điện dung (CDI - Capacitor Discharged Ignition systems).
- Phân loại theo phương pháp điều khiển dùng cảm biến:
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến quang.

+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến Hall.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến trở từ.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến cộng hưởng.
- Phân loại theo cách phân bố điện cao áp:
+ Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện (delco).
+ Hệ thống đánh lửa trực tiếp hay không có delco.
- Phân loại theo phương pháp điều khiển góc đánh lửa sớm:
+ Hệ thống đánh lửa với cơ cấu đánh lửa sớm kiểu cơ khí.
+ Hệ thống đánh lửa với bộ điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử.
- Phân loại theo phương pháp ngắt mạch sơ cấp:
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng vít lửa.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng transistor.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng thyristor.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ sản xuất động cơ nói
riêng và sản xuất ô tô nói chung đã đạt được nhiều thành tựu cao trong mọi lĩnh vực, từ
công nghệ chế tạo chi tiết cơ khí đến sự đột phá trong công nghệ chế tạo vật liệu mới. Với
sự trợ giúp đắc lực của lĩnh vực công nghiệp điện tử và điện tự động, hệ thống đánh lửa
ngày nay đã trở nên hoàn hảo. Động cơ ngày nay đều được trang bị hệ thống đánh lửa
trực tiếp với hệ thống đánh lửa sớm điện tử được điều khiển hoàn toàn bằng máy tính dựa
4


vào các tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau. Nhờ đó, có thể xác định chính xác tình
trạng của động cơ và đưa ra tín hiệu điều khiển một cách chính xác nhất.
2.2 Các thông số chủ yếu của hệ thống đánh lửa.
2.2.1 Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m
Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m là hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây thứ cấp khi tách
dây cao áp ra khỏi bugi. Hiệu điện thế cực đại U2m phải lớn để có khả năng tạo được tia
lửa điện giữa hai điện cực của bugi, đặc biệt lúc khởi động.
2.2.2 Hiệu điện thế đánh lửa Uđl

Hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó quá trình đánh lửa xảy ra được gọi là hiệu điện thế
đánh lửa (Uđl). Hiệu điện thế đánh lửa là một hàm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, theo định
luật Pashen.
U dl  K

Trong đó:

P.
T

P: là áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa [kg/cm2].
δ: khe hở giữa hai điện cực bugi [m].
T: nhiệt độ ở điện cực trung tâm của bugi tại thời điểm đánh lửa [0K].
K: hằng số phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp hoà khí.
Ở chế độ khởi động lạnh, hiệu thế đánh lửa Uđl tăng khoảng 20 - 30% do nhiệt độ
hoà khí thấp và hoà khí không được hoà trộn tốt. Khi động cơ tăng tốc độ, Uđl tăng nhưng
sau đó Uđl giảm từ từ do nhiệt độ cực bugi tăng , áp suất nén giảm do quá trình nạp xấu đi.
1. Toàn tải
2. Nửa tải
3. Tải nhỏ
4. Khởi động và cầm
chừng

Hình 2.1: Sự phụ thuộc của hiệu điện thế đánh lửa vào tốc độ và tải động cơ.
5


Hiệu điện thế đánh lửa có giá trị cực đại ở chế độ khởi động và tăng tốc, có giá trị
cực tiểu ở chế độ ổn định khi công suất cực đại. Trong quá trình vận hành xe mới, sau
2.000 km đầu tiên, Uđl tăng 20% do điện cực bằng bugi bị mài mòn.

Sau đó Uđl tiếp tục tăng do khe hở bugi tăng. Vì vậy để giảm Uđl phải hiệu chỉnh
lại khe hở bugi sau mỗi 10.000 km.
2.2.3 Hệ số dự trữ Kdt.
Hệ số dự trữ là tỷ số giữa hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m và hiệu điện thế đánh lửa
Uđl:
K dt 

U 2m
U dl

Đối với hệ thống đánh lửa thường, do U2m thấp nên Kdt thường nhỏ hơn 1,5. Trên
những động cơ xăng hiện đại với hệ thống đánh lửa điện tử hệ số dự trữ có khả năng tăng
cao (Kdt = 1,5 - 1,8) đáp ứng được việc tăng tỷ số nén, tăng số vòng quay và tăng khe hở
bugi.
2.2.4 Năng lượng dự trữ Wdt.
Năng lượng dữ trữ Wdt là năng lượng tích luỹ dưới dạng từ trường trong cuộn dây
sơ cấp của bôbin. Để đảm bảo tia lửa điện có đủ năng lượng để đốt cháy hoàn toàn hoà
khí thì hệ thống đánh lửa phải đảm bảo được năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp của
bôbin ở một giá trị xác định.

Wdt 

L1  I ng2
2

 50  70mj

Trong đó:
Wdt: năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp [W.s].
L1: độ tự cảm cuộn sơ cấp của bôbin [H].

Ing: cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm transistor công suất ngắt [A].
2.2.5 Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S
S

du2 U 2

 300  600[V / ms ]
dt
t

6


Trong đó:
S: tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
ΔU2 : độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
Δt: thời gian biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S càng lớn thì tia lửa điện xuất hiện tại
điện cực bugi càng mạnh nhờ đó dòng không bị rò qua muội than trên cực bugi, năng
lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm.
2.2.6 Tần số và chu kỳ đánh lửa.
Đối với động cơ 4 thì, số tia lửa xảy ra trong một giây được xác định bởi công thức:
f 

n.Z
[Hz]
120

f 

n.Z
[Hz]
60

Đối với động cơ 2 thì:

Trong đó:
f: tần số đánh lửa [Hz].
n: số vòng quay trục khuỷu động cơ (vòng/phút).
Z : số xylanh động cơ.
Chu kỳ đánh lửa : là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa.
T

1
 td  tm
f

Trong đó:
td : thời gian vít đóng hay transistor công suất dẫn [s].
tm : thời gian vít hở hay transistor công suất ngắt [s].
Tần số đánh lửa f tỷ lệ thuận với tốc độ quay trục khuỷu động cơ và số vòng quay
xylanh. Khi tăng số vòng quay của động cơ và số xylanh, tần số đánh lửa f tăng và do đó
chu kỳ đánh lửa T giảm xuống. Vì vậy, khi thiết kế cần chú ý đến 2 thông số chu kỳ và
tần số đánh lửa để đảm bảo ở số vòng quay cao nhất của động cơ tia lửa vẫn mạnh.
7


2.2.7 Góc đánh lửa sớm.
Góc đánh lửa sớm là góc quay của trục khuỷu động cơ từ thời điểm xuất hiện tia
lửa điện tại bugi cho đến khi piston lên đến tử điểm thượng.

Góc đánh lửa sớm ảnh hưởng rất lớn đến công suất, tính kinh tế và độ ô nhiễm của
khí thải động cơ. Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố:
 opt= f(Pbđ , tbđ , p , twt , tmt , n , No…)

Trong đó:
Pbđ: áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa [kg/cm2].
tbđ: nhiệt độ đốt [0C].
P: áp suất trên đường ống nạp [kg/cm2].
twt : nhiệt độ làm mát động cơ [0C].
tmt : nhiệt độ môi trường [0C].
n: số vòng quay động cơ [vòng/phút].
No : chỉ số octan của xăng.
Ở các đời xe cũ, góc đánh lửa sớm chỉ được điều khiển theo hai thông số: tốc độ và
tải động cơ. Tuy nhiên, hệ số đánh lửa ở một số xe (Toyota, Honda…), có trang bị thêm
van nhiệt và sử dụng bộ phận đánh lửa sớm theo chế độ nhiệt độ. Trên các đời xe mới,
góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng điện tử nên góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh
theo tất cả các thông số nêu trên.
2.2.8 Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện.
Thông thường, tia lửa điện bao gồm hai thành phần là thành phần điện dung và
thành phần điện cảm. Năng lượng của tia lửa được tính theo công thức:
Wp  WC  WL
WC 

C2 .U dl2
2

WL 

L2 .i22
2

Trong đó:
Wp: năng lượng của tia lửa [W.s].
WC: năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện dung [W.s].
8


WL: năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm [W.s].
C2: điện dung ký sinh của mạch thứ cấp của bugi [F].
Uđl : hiệu điện thế đánh lửa [V].
L2: độ tự cảm của mạch thứ cấp [H].
i2: cường độ dòng điện mạch thứ cấp [A].
Tuỳ thuộc vào loại hệ thống đánh lửa mà năng lượng tia lửa có đủ hai thành phần
hoặc chỉ có một thành phần điện cảm hoặc điện dung.
Thời gian phóng điện giữa hai điện cực của bugi tuỳ thuộc vào loại hệ thống đánh
lửa. Tuy nhiên hệ thống đánh lửa phải đảm bảo năng lượng tia lửa đủ lớn và thời gian
phóng điện đủ dài để đốt cháy được hoà khí ở mọi chế độ hoạt động của động cơ.
2.3 Sơ lược về các hệ thống đánh lửa.
2.3.1 Kiểu ngắt tiếp điểm.
Kiểu hệ thống đánh lửa này có cấu tạo cơ bản nhất. Trong kiểu hệ thống đánh lửa
này, dòng sơ cấp và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng cơ khí. Dòng sơ cấp của
cuộn đánh lửa được điều khiển cho chạy ngắt quãng qua tiếp điểm của bộ ngắt dòng. Bộ
điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm và chân không điều khiển thời điểm đánh lửa sớm. Bộ
chia điện sẽ phân phối điện cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi.
1 - Khóa điện
2 - Bobine
3 - Dây cao áp
4 - Delco
5 - Dây cao áp
6 - Bugi

7 - Tụ điện
9 - Tiếp điểm
10 - Cam
Hình 2.2 : Sơ đồ hệ thống đánh lửa kiểu ngắt tiếp điểm

11 - Bộ đánh lửa sớm ly tâm
12 -Bộ đánh lửa sớm chân không

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này các tiếp điểm của bộ ngắt điện cần được kiểm
tra và điều chỉnh thường xuyên hoặc thay thế.
9


Nhằm mục đích cải thiện đặc tính đánh lửa ở tốc độ cao, một điện trở phụ có hệ số
điện trở dương được mắc nối tiếp vào mạch sơ cấp. Khi động cơ làm việc ở tốc độ thấp,
thời gian tích lũy năng lượng trong cuộn sơ cấp dài, cường độ dòng sơ cấp (Ing) lớn, làm
nhiệt độ trên điện trở phụ (Rf) cao, làm tổng trở của mạch sơ cấp cao. Kết quả làm cường
độ dòng sơ cấp (Ing) giảm. Điều này hạn chế được một phần năng lượng lãng phí vô ích
do thời gian tích lũy trên cuộn sơ cấp quá dài.
2.3.2 Kiểu transistor.
Trong kiểu hệ thống đánh lửa này transistor điều khiển dòng sơ cấp, để nó chạy
một cách gián đoạn theo đúng các tín hiệu điện được phát ra từ bộ phát tín hiệu. Thời
điểm đánh lửa sớm được điều khiển bằng phương pháp cơ học như trong kiểu hệ thống
đánh lửa ngắt tiếp điểm.

Hình 2.3 : Sơ đồ hệ thống đánh lửa kiểu transistor
1 - Khóa điện
2 – Bobine
3 - Dây cao áp
4 - Delco

5 - Dây cao áp

6 – Bugi

7 - IC đánh lửa

9 - Bộ đánh lửa sớm ly tâm

8 - Cảm biến từ

10 - Bộ đánh lửa sơm chân không

2.3.3 Kiểu transistor có ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử).
Trong kiểu hệ thống đánh lửa này không sử dụng bộ đánh lửa sớm chân không và
li tâm. Thay vào đó, chức năng ESA của bộ điều khiển điện tử (ECU) sẽ điều khiển thời
điểm đánh lửa.

10


1 - Khóa điện
2 - Bobine
3 - Dây cao áp
4 - Delco
5 - Dây cao áp
6 - Bugi
7 - IC đánh lửa
8 - ECU
9 - Các cảm biến
Hình 2.4 : Sơ đồ hệ thống đánh lửa kiểu transistor có ESA

2.3.4 Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS) .
Thay vì sử dụng bộ chia điện, hệ thống này sử dụng cuộn đánh lửa đa bội để cung
cấp điện cao áp trực tiếp cho bugi. Thời điểm đánh lửa được điều khiển bởi ESA của
ECU động cơ. Trong các động cơ gần đây, hệ thống đánh lửa này chiếm ưu thế. Hệ thống
đánh lửa thông dụng, được sử dụng rộng rãi hiện nay là hệ thống đánh lửa trực tiếp, một
bôbin cho một bugi. Loại này có kết cấu đơn giản với hệ thống được điều khiển hoàn toàn
bằng ECU động cơ. Nhờ đó, hệ thống đánh lửa kiểu này có độ chính xác cao, và độ bền
sử dụng cao.

Hình 2.5 : Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp

11


Kiểu 2 đánh lửa đồng thời trong hai xy-lanh. Một tia lửa xuất hiện trong kỳ nén và
một trong kỳ xả. Trong kiểu đánh lửa này, thời điểm đánh lửa được gửi từ ECU đến IC
đánh lửa, thực hiện ngắt mạch sơ cấp, tạo dòng cao áp đánh lửa.

12


Chương 3
PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN
3.1 Địa điểm thực hiện.
Xưởng thực tập bộ môn Công Nghệ Kỹ Thuật Ôtô, Khoa Cơ khí, trường Đại học Nông
Lâm TP.HCM.
3.2 Phương tiện thực hiện.
- Tủ đồ nghề chuyên dụng ở xưởng thực tập.
- Đồng hồ VOM.

- Máy ảnh kĩ thuật số.
- Máy tính cá nhân.
3.3 Phương pháp nghiên cứu.
3.3.1 Nghiên cứu tài liệu.
Em đã sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu để hoàn thành đề tài này. Như tìm
kiếm tài liệu có liên quan đến đề tài thông qua mạng internet, thư viện trường, sách, các
bài báo…Học hỏi kiến thức, ý kiến đóng góp từ các thầy cô, bạn bè. Đồng thời kết hợp
với phương pháp quan sát, nghiên cứu các mô hình khác để có thể hoàn thành đề tài một
cách tốt nhất.
3.3.2 Phương pháp thực hiện.
Em tiến hành các bước thực hiện đề tài sau:
- Chọn các bộ phận của hệ thống đánh lửa, kiểm tra cấu tạo và đồng thời sửa chữa
những hư hỏng nếu có.
- Tính toán thiết kế, chế tạo khung để gá lắp đặt các bộ phận.
- Bố trí các bộ phận cho hợp lý.
13


- Thiết kế bộ truyền động cho delco.
- Kiểm tra tình trạng của hệ thống lần cuối.
- Vận hành và đo đạc để thu thập đánh giá số liệu.
- Thiết kế các bài thực hành.

14


Chương 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Khảo sát hệ thống đánh lửa trên động cơ 3S-FE.
4.1.1 Giới thiệu chung về hệ thống đánh lửa động cơ 3S – FE.

Hệ thống đánh lửa trên động cơ 3S-FE là hệ thống đánh lửa kiểu transistor có ESA
(đánh lửa sớm bằng điện tử).
Các bộ phận chính trên hệ thống đánh lửa động cơ 3S-FE :
- Các cảm biến: có nhiệm vụ nhận biết các hoạt động khác nhau của động cơ và phát
ra các tín hiệu gửi đến ECU hay còn gọi là nhóm tín hiệu vào.
- ECU: có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa tín hiệu
điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành luôn đảm bảo thừa lệnh ECU và đáp
ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến. Ngoài ra ECU cũng giúp chẩn đoán động cơ
khi có sự cố xảy ra.
- Cơ cấu chấp hành: gồm IC , bôbin và bugi. Trong đó IC nhận được tín hiệu điều
khiển từ ECU , tiến hành ngắt điện ở cuộn sơ cấp bôbin, biến dòng điện thế thấp thành
điện thế cao đến bugi thực hiện việc đánh lửa.
Nguyên lý làm việc của hệ thống đánh lửa: Các cảm biến được bố trí xung quanh
dùng để xác định tình trạng thực tế của động cơ. Khi ECU tiếp nhận các tín hiệu từ các
cảm biến, nó sẽ tính toán và cho ra xung tín hiệu điều khiển thời điểm đánh lửa IGT với
dạng các xung vuông. Khi ECU cung cấp tín hiệu IGT đến Igniter (IC đánh lửa) →
transistor công suất mở và dòng điện đi qua cuộn sơ cấp như sau: + accu → contact máy
→ cầu chì → cuộn dây sơ cấp bôbin → transistor → mát → - accu.

15


Khi tín hiệu IGT mất, transistor đóng và dòng sơ cấp mất đột ngột làm cảm ứng
trong cuộn thứ cấp một sức điện động có điện áp cao. Điện áp này được rotor phân phối
đến các bugi.

Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống đánh lửa.
4.1.2 Các bộ phận chính trong hệ thống đánh lửa của động cơ 3S – FE.
4.1.2.1 IC đánh lửa.
IC đánh lửa là mạch điện tử được tích hợp từ các linh kiện điện tử như transistor,

diot, tụ điện, các điện trở, …để điều khiển đóng ngắt dòng sơ cấp và tạo ra tín hiệu phản
hồi IGF về cho ECU động cơ. IC đánh lửa thực hiện một cách chính xác sự đóng và ngắt
dòng sơ cấp đi vào cuộn đánh lửa, phù hợp với tín hiệu IGT do ECU động cơ phát ra.
Ngoài ra IC đánh lửa còn có chức năng điều khiển dòng không đổi (hạn chế dòng
điện). Khi dòng sơ cấp đạt đến một trị số đã định, IC đánh lửa sẽ khống chế cường độ cực
đại bằng cách điều chỉnh dòng. Việc điều khiển dòng điện sơ cấp ở một giá trị xác định sẽ
làm tăng tuổi thọ cho biến áp đánh lửa và đảm bảo điện áp đánh lửa tạo ra ổn định.

16


Khoảng thời gian để dòng điện tăng và duy trì ổn định trong cuộn sơ cấp gọi là góc
ngậm điện (góc Dwell). Trên động cơ 3S - FE , ECU động cơ sẽ thực hiện việc điều chỉnh
góc ngậm điện bằng cách điều chỉnh thời gian ngắt xung IGT.

Hình 4.2 : Sơ đồ mạch điện IC đánh lửa
1. Mạch điện tử tạo tín hiệu IGF;

2. Mạch đánh lửa

4.1.2.2 Bôbin đánh lửa.
Tiếp nhận điện áp 12V  24V từ accu để tạo ra một điện áp cao khoảng
20KV  50KV để tạo ra một tia lửa mạnh phóng qua hai cực của bugi. Trong bôbin, cuộn
sơ cấp và cuộn thứ cấp được quấn xung quanh
một lõi cực. Nó dùng để gia tăng điện áp accu
thành điện áp cao thế nhờ vào sự cảm ứng
điện từ.
Lõi cực sử dụng là thép silic, gồm
nhiều lá thép mỏng ghép chặt lại với nhau và
nó có dạng tròn. Xung quanh lõi được quấn

các cuộn dây.
Cuộn sơ cấp có đường kính khoảng 0.5
đến 1mm và số vòng dây từ 150 đến 300
vòng. Cuộn dây thứ cấp có đường kính 0,05

Hình 4.3 : Sơ đồ cuộn bôbin

đến 0,1 mm và số vòng dây từ 15.000 đến 30.000 vòng được quấn xung quanh lõi của
bôbin. Cuộn sơ cấp được quấn xung quanh cuộn thứ cấp.
17


Giữa các lớp dây được quấn cách điện bằng một lớp giấy có điện trở cao. Bên
trong bôbin được đổ đầy dầu biến thế để làm nguội.
Một đầu cuộn sơ cấp được nối với cọc âm của bôbin và đầu còn lại của cuộn sơ
cấp được nối với cực dương. Ở cuộn thứ cấp, một đầu được nối với cực dương của cuộn
sơ cấp và đầu còn lại được nối với cực thứ cấp qua trung gian của một lò xo. Cả hai cuộn
dây được quấn cùng chiều nhau và cuộn sơ cấp bố trí ở bên ngoài.
4.1.2.3 Delco.
Bộ chia điện dùng để phân phối
điện cao áp từ cuộn thứ cấp của bô bin đến
các bugi của mỗi xy lanh theo đúng thứ tự
công tác của động cơ. Nó bao gồm nắp
delco và rotor. Bộ tạo tín hiệu được bố trí
bên trong delco, dùng để thay thế cam
ngắt điện trong hệ thống đánh lửa dùng vít
lửa. Nó bao gồm một khung từ, trên đó có
bố trí nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây
cảm biến và một rotor tín hiệu có số răng bằng

Hình 4.4: Sơ đồ delco đánh lửa

với số xy lanh động cơ. Cảm biến được sử dụng có thể là cảm biến từ hoặc cảm biến Hall.
4.1.2.4 Bugi.
Dòng điện có điện áp cao từ delco được tạo thành tia lửa có nhiệt độ cao giữa điện
cực trung tâm và cực mass của bugi để đốt cháy hỗn hợp không khí nhiên liệu ở cuối quá
trình nén.
Điều kiện làm việc của bugi rất khắc nghiệt. Nhiệt độ điện cực bugi có thể đạt tới
2000°C ở quá trình cháy, nhưng nó giảm rất nhanh ở quá trình nạp do được làm mát bởi
hỗn hợp không khí và nhiên liệu. Sự thay đổi nhiệt độ bất thường trên được thực hiện
trong hai vòng quay của trục khuỷu.
Ngoài phải chịu ứng suất nhiệt, bugi còn chịu áp suất thay đổi từ áp suất bé hơn 1at
ở quá trình nạp đến 45 at ở quá trình cháy, phải có khả năng cách điện tốt ở điện áp 30KV
và phải chịu sự mài mòn cao.
18