Mô tả về hệ thống đánh lửa

-1-

Hệ thống đánh lửa Mô tả
Ba yếu tố quan trọng của động cơ xăng là: hỗn hợp không
khí-nhiên liệu tốt, nén ép tốt, và đánh lửa tốt.
Hệ thống đánh lửa tạo ra một tia lửa mạnh, vào thời điểm
chính xác để đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu.
1. Tia lửa mạnh
Trong hệ thống đánh lửa, tia lửa được phát ra giữa các
điện cực của các bugi để đốt cháy hỗn hợp không
khí-nhiên liệu.
Vì ngay cả khi bị nén ép với áp suất cao, không khí vẫn
có điện trở, nên cần phải tạo ra điện thế hàng chục ngàn
vôn để đảm bảo phát ra tia lửa mạnh, có thể đốt cháy
hỗn hợp không khí-nhiên liệu.
2. Thời điểm đánh lửa chính xác
Hệ thống đánh lửa phải luôn luôn có thời điểm đánh lửa
chính xác để phù hợp với sự thay đổi tốc độ và tải trọng
của động cơ.
3. Có đủ độ bền
Hệ thống đánh lửa phải có đủ độ tin cậy để chịu đựng
được tác động của rung động và nhiệt của động cơ.
(1/2)





Hệ thống đánh lửa sử dụng điện cao áp do
cuộn đánh lửa tạo ra nhằm phát ra tia lửa điện

để đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu
đã được nén ép. Hỗn hợp không khí nhiệt liệu
được nén ép và đốt cháy trong xi lanh.
Sự bốc cháy này tạo ra động lực của động cơ.
Nhờ có hiện tượng tự cảm và cảm ứng tương
hỗ, cuôn dây tạo ra điện áp cao cần thiết cho
đánh lửa. Cuộn sơ cấp tạo ra điện thế hàng
trăm vôn còn cuộn thứ cấp thì tạo ra điện thế
hàng chục ngàn vôn.
(1/2)

-2-


Thay đổi trong hệ thống đánh lửa
Có các kiểu hệ thống đánh lửa như sau:
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 học.
Dòng sơ cấp của cuôn đánh lửa được điều
khiển cho chạy ngắt quãng qua tiếp điểm của
bộ ngắt dòng.
Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm tốc và chân
không điều khiển thời điểm đánh lửa.
Bộ chia điện sẽ phân phối điện cao áp từ cuôn
thứ cấp đến các bugi.
GợI ý
Trong kiểu hệ thống đánh lửa này các tiếp điểm

của bộ ngắt điện cần được điều chỉnh thường
xuyên hoặc thay thế.
Một điện trở ngoài được sử dụng để giảm số
vòng dây của cuộn sơ cấp, cải thiện tăng áp
của cuộn sơ cấp, và giảm đến mức thấp nhất
sự giảm áp của cuôn thứ cấp ở tốc độ cao.
Giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp là giảm
điện trở, tăng dòng sơ cấp, và tăng sự phát
nhiệt. Vì thế, cần có một điện trở ngoài để ngăn
ngừa sự tăng quá mạnh dòng sơ cấp.
(1/4)



2. Kiểu tranzito
Trong kiểu hệ thống đánh lửa này tranzito 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.
(2/4)


-3-


3. Kiểu tranzito 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.
(3/4)



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.
(4/4)
GợI ý
Kiểu 2, đánh lửa đồng thời trong hai xy-lanh.
Một tia lửa xuất hiện trong kỳ nén và một
trong kỳ xả.


-4-



Sự cần thiết phải điều khiển thời điểm đánh lửa
Trong động cơ xăng, hỗn hợp không khí-nhiên liệu được
đánh lửa để đốt cháy (nổ), và áp lực sinh ra từ sự bốc cháy

sẽ đẩy píttông xuống.
Năng lượng nhiệt được biến thành động lực có hiệu quả cao
nhất khi áp lực nổ cực đại được phát sinh vào thời điểm trục
khuỷu ở vị trí 10
o
sau Điểm Chết Trên (ATDC).
Động cơ không tạo ra áp lực nổ cực đại vào thời điểm đánh
lửa; nó phát ra áp lực nổ cực đại chậm một chút, sau khi
đánh lửa.
Vì vậy, phải đánh lửa sớm, sao cho áp lực nổ cực đại được
tạo ra vào thời điểm 10
o
ATDC. Thời điểm đánh lửa để động
cơ có thể sản ra áp lực nổ cực đại vào 10
o
trước điểm chết
trên (BTDC) lại thường xuyên thay đổi, tuỳ thuộc vào điều
kiện làm việc của động cơ. Vì thế, hệ thống đánh lửa phải
có khả năng đánh lửa vào thời điểm để động cơ tạo ra áp
lực nổ một cách có hiệu quả nhất, phù hợp với điều kiện làm
việc của động cơ.





1. Giai đoạn cháy trễ
Sự bốc cháy (nổ) của hỗn hợp không khí-nhiên liệu
không phải xuất hiện ngay sau khi đánh lửa. Thoạt đầu,
một khu vực nhỏ (hạt nhân) ở sát ngay tia lửa bắt đầu

cháy, và quá trình bắt cháy này lan ra khu vực chung
quanh.
Quãng thời gian từ khi hỗn hợp không khí-nhiên liệu
được đánh lửa cho đến khi nó bốc cháy được gọi là giai
đoạn cháy trễ (khoảng A đến B trong sơ đồ).
Giai đoạn cháy trễ đo gần như không thay đổi, và nó
không bị ảnh hưởng của điều kiện làm việc của động cơ.


-5-

2. Giai đoạn lan truyền ngọn lửa
Sau khi hạt nhân ngọn lửa hình thành, ngọn lửa nhanh
chóng lan truyền ra chung quanh. Tốc độ lan truyền này
được gọi là tốc độ lan truyền ngọn lửa, và thời kỳ này
được gọi là thời kỳ lan truyền ngọn lửa (B~C~D trong sơ
đồ)
Khi có một lượng lớn không khí được nạp vào, hỗn hợp
không khí-nhiên liệu trở nên có mật độ cao hơn. Vì thế,
khoảng cách giữa các hạt trong hỗn hợp không
khí-nhiên liệu giảm xuống, nhờ thế, tốc độ lan truyền
ngọn lửa tăng lên. Ngoài ra, luồng hỗn hợp không
khí-nhiên liệu xoáy lốc càng mạnh thì tốc độ lan truyền
ngọn lửa càng cao. Khi tốc độ lan truyền ngọn lửa cao,
cần phải định thời đánh lửa sớm. Do đó cần phải điều
khiển thời điểm đánh lửa theo điều kiện làm việc của
động cơ.
(1/3)

ã Điều khiển thời điểm đánh lửa
Hệ thống đánh lửa điều khiển thời điểm
đánh lửa theo tốc độ và tải trọng của động
cơ sao cho áp lực nổ cực đại xuất hiện ở 10
o

ATDC.
GợI ý
Trước đây, các hệ thống đánh lửa sử dụng
bộ đánh lửa sớm li tâm và bộ đánh lửa sớm
chân không để điều khiển đánh lửa sớm
hoặc muộn. Tuy nhiên, ngày nay hầu hết
các động cơ đều sử dụng hệ thống ESA.
(2/3)


-6-

t : Khong chỏy tr
Thi im ỏnh la
Thi im ỏnh la cú ỏp lc n cc i
Ranh gii gia giai on chỏy tr v tc lan truyn
ngn la
Giai on chỏy tr
Giai on lan truyn ngn la
ỏnh la mun
Gúc quay ca trc khuu

1. Điều khiển tốc độ động cơ
(1) Động cơ được coi là phát công suất hiệu
quả nhất khi áp lực nổ tối đa xuất hiện ở 10
o

ATDC, khi đó thời điểm đánh lửa tối ưu là
10
o
BTDC, với tốc độ 1000 v/ph.
(2) Giả sử tốc độ động cơ tăng lên đến 2000
v/ph, giai đoạn cháy trễ vẫn gần như không
đổi với mọi tốc độ động cơ. Vì thế góc quay
của trục khuỷu sẽ tăng lên so với khi động
cơ chạy với tốc độ 1000 v/ph. Nếu vẫn sử
dụng thời điểm đánh lửa như trong mục (1)

cho tốc độ 2000 v/ph thì thời điểm mà động
cơ sản ra áp lực nổ cực đại sẽ bị trễ hơn 10
o
ATDC.
(3) Vì vậy, để sản ra áp lực nổ cực đại tại 10
o

ATDC khi động cơ đang chạy 2000 v/ph thì
thời điểm đánh lửa phải sớm hơn để bù cho
góc quay của trục khuỷu đã bị trễ trong mục
(2). Quá trình định thời đánh lửa sớm này
được gọi là đánh lửa sớm, và sự làm trễ thời
điểm đánh lửa được gọi là đánh lửa muộn.


-7-


2. Điều khiển theo tải trọng của động cơ
(1) Khi động cơ mang tải thấp thì áp lực nổ cực
đại được coi là xuất hiện 10
o
ATDC , khi thời
điểm đánh lửa tối ưu được đặt sớm 20
o

BTDC.
(2) Khi tải trọng của động cơ tăng, mật độ
không khí cũng tăng và giai đoạn lan truyền
ngọn lửa giảm xuống. Vì thế, nếu cứ sử

dụng thời điểm đánh lửa như trong mục (1)
thì thời điểm mà động cơ sản ra áp lực nổ
cực đại sẽ bị sớm hơn 10
o
ATDC.
(3) Để sản ra áp lực nổ cực đại tại thời điểm 10
o

ATDC khi động cơ mang tải nặng thì thời
điểm đánh lửa phải muộn hơn để bù cho
góc quay của trục khuỷu đã bị sớm trong
mục (2).
Ngược lại, khi tải trọng của động cơ thấp thì
th ời điểm đánh lửa phải sớm hơn. (Tuy
nhiên, khi động cơ chạy không tải, thì
khoảng thời gian đánh lửa sớm phải nhỏ
hoặc bằng không để ngăn ngừa hiện tượng
nổ không ổn định)
(2/3)





ã Điều khiển tiếng gõ động cơ
Tiếng gõ trong động cơ do sự tự bốc cháy gây ra, khi hỗn
hợp không khí-nhiên liệu tự bắt lửa trong buồng đốt.
Động cơ trở nên dễ bị gõ khi thời điểm đánh lửa sớm.
Hiện tượng tiếng gõ mạnh có ảnh hưởng xấu đến hiệu
suất của động cơ như tăng tiêu hao nhiên liệu, giảm

công suất phát. Trái lại, tiếng gõ nhẹ lại có tác dụng
nâng cao tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất.
Các hệ thống đánh lửa gần đây có điều khiển thời điểm
đánh lửa làm muộn thời điểm đánh lửa theo tiếng gõ, khi
cảm biến phát hiện có tiếng gõ thì điều khiển cho thời
điểm đánh lửa muộn, còn khi không phát hiện ra tiếng
gõ nữa thì điều khiển cho thời điểm đánh lửa sớm hơn.
Bằng cách ngăn ngừa tiếng gõ như vậy, hệ thống này
giúp tăng tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất phát.
(3/3)



-8-

Cuộn đánh lửa Mô tả
Cuộn đánh lửa tạo ra điện áp cao đủ để phóng tia hồ quang
giữa hai điện cực của bugi. Các cuộn sơ cấp và thứ cấp
được quấn quanh lõi. Số vòng của cuộn thứ cấp lớn hơn
cuộn sơ cấp khoảng 100 lần.
Một đầu của cuộn sơ cấp được nối với IC đánh lửa, còn một
đầu của cuộn thứ cấp được nối với bugi. Các đầu còn lại
của các cuộn được nối với ắc quy.
(1/1)


Hoạt động của cuộn đánh lửa
1. Dòng điện trong cuộn sơ cấp
Khi động cơ chạy, dòng điện từ ắc quy chạy qua IC đánh
lửa, vào cuộn sơ cấp, phù hợp với tín hiệu thời điểm đánh

lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra.
Kết quả là các đường sức từ trường được tạo ra chung
quanh cuộn dây có lõi ở trung tâm.
(1/2)

-9-

2. Ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp
Khi động cơ tiếp tục chạy, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt
dòng điện vào cuộn sơ cấp, phù hợp với tín hiệu IGT do
ECU động cơ phát ra.
Kết quả là từ thông của cuộn sơ cấp bắt đầu giảm.
Vì vậy, tạo ra một sức điện động theo chiều chống lại sự
giảm từ thông hiện có, thông qua tự cảm của cuộn sơ
cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp. Hiệu ứng tự
cảm tạo ra một thế điện động khoảng 500 V trong cuộn
sơ cấp, và hiệu ứng cảm ứng tương hỗ kèm theo của
cuộn thứ cấp tạo ra một sức điện động khoảng 30 kV.
Thế điện động này làm cho bugi phát ra tia lửa.
Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng
nhanh thì điện thế thứ cấp càng lớn.
(2/2)

-10-

IC đánh lửa Hoạt động

Đại cương
IC đánh lửa thực hiện một cách chính xác sự
ngắt dòng sơ cấp đi vào cuộn đánh lửa, phù

hợp với tín hiệu đánh lửa (IGT) do ECU động cơ
phát ra.
Tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT)
Khi tín hiệu IGT chuyển từ ngắt sang đóng, IC
đánh lửa bắt đầu cho dòng điện vào cuộn sơ
cấp.
ã Điều khiển dòng không đổi
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.
ã Điều khiển góc đóng tiếp điểm
Để điều chỉnh quãng thời gian (góc đóng)
tồn tại của dòng sơ cấp; thời gian này cần
phải giảm xuống khi tốc độ của động cơ
tăng lên (trong một số kiểu động cơ gần
đây, chức năng kiểm soát này được thực
hiện thông qua tín hiệu IGT).
Khi tín hiệu IGT chuyển từ đóng sang ngắt, IC
đánh lửa sẽ ngắt dòng sơ cấp. Vào thời điểm
dòng sơ cấp bị ngắt, điện thế hàng trăm vôn
được tạo ra trong cuôn sơ cấp và hàng chục
ngàn vôn được tạo ra trong cuộn thứ cấp, làm
cho bugi phóng tia lửa.
(1/2)