Đồ án tốt nghiệp khảo sát hệ thống đánh lửa động cơ 2GR FE lắp trên xe camry 2007

Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007

Mục lục
Trang
Lời nói đầu ..............................................................................................................3
Các ký hiệu viết tắt...................................................................................................4
I. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI...............................................................5
1.1. Mục đích.........................................................................................................5
1.2. Ý nghĩa ..........................................................................................................5
II. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA...........................................6
2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống đánh lửa............................................6
2.1.1. Nhiệm vụ..................................................................................................6
2.1.2. Yêu cầu.....................................................................................................6
2.1.3. Phân loại...................................................................................................6
2.2. Lý thuyết chung về hệ thống đánh lửa............................................................8
2.2.1. Giai đoạn tăng dịng sơ cấp khi KK’ đóng................................................9
2.2.2. Giai đoạn gắt dịng sơ cấp........................................................................12
2.2.3. Giai đoạn phóng điện cực bugi.................................................................13
2.3. Giới thiệu sơ lược về hệ thống đánh lửa........................................................16
2.3.1. Hệ thống đánh lửa thường........................................................................16
2.3.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn.......................................................................17
2.4. Các thông số cơ bản của hệ thống đánh lửa...................................................26
2.4.1. Hiệu điện thế thức cấp cực đại.................................................................26
2.4.2. Hiệu điện thế đánh lửa Uđl........................................................................26
2.4.3. Góc đánh lửa sớm đl................................................................................26
2.4.4. Hệ số dự trữ Kdt........................................................................................27
2.4.5. Năng lượng dự trữ Wdt.............................................................................27
2.4.6. Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.............................................28
2.4.7. Tần số và chu kỳ đánh lửa........................................................................28
2.4.8. Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện.............................................29
III. KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRÊN ĐỘNG CƠ 2GR- FE...................30

3.1. Giới thiệu về động cơ....................................................................................30
3.1.1. Thông số kỹ thuật động cơ 2GR- FE........................................................30
3.1.2. Đặc điểm chung trên động cơ 2GR- FE...................................................31
3.2. Hệ thống đánh lửa động cơ 2GR- FE.............................................................41
3.2.1. Giới thiệu chung về hệ thống đánh lửa động cơ 2GR- FE........................41

1


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
3.2.2. Cấu tạo một số thiết bị của hệ thống đánh lửa trực tiếp trên động cơ 2GRFE............................................................................................................................ 42
3.2.3. Nguyên lý và mạch điện các cảm biến trên động cơ 2GR- FE.................48
3.2.4. Bộ điều khiển điện tử ECU......................................................................56
3.2.5. Điều khiển đánh lửa.................................................................................57
3.2.6. Khiểm tra thơng số của hệ thống đánh lửa...............................................65
IV. CHẨN ĐỐN HƯ HỎNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ........................................69
4.1. Chẩn đoán khắc phục hư hỏng theo bảng mã.................................................69
4.2. Chẩn đoán hư hỏng theo máy qt mã lỗi......................................................74
4.3. Chẩn đốn hư hỏng theo tình trạng động cơ..................................................80
V. KẾT LUẬN..........................................................................................................82
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................83

2


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007

LỜI NÓI ĐẦU
Như chúng ta đã biết, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành điện tử thì ngành
động cơ ơtơ cũng có những sự vươn lên mạnh mẽ. Hàng loạt các linh kiện bán dẫn,

thiết bị điện tử được trang bị trên động cơ ơtơ nhằm mục đích giúp tăng cơng suất
động cơ, giảm được suất tiêu hao nhiên liệu và đặc biệt là ơ nhiễm mơi trường do khí
thải tạo ra là nhỏ nhất... Và hàng loạt các ưu điểm khác mà động cơ đốt trong hiện đại
đã đem lại cho công nghệ chế tạo ôtô hiện nay.
Việc khảo sát cụ thể hệ thống đánh lửa khiển điện tử giúp em có một cái nhìn cụ
thể hơn, sâu sắc hơn về vấn đề này. Đây cũng là lý do mà đã khiến em chọn đề tài này
làm đề tài tốt nghiệp với mong muốn góp phần nghiên cứu sâu hơn về hệ thống đánh
lửa trên động cơ xăng, để từ đó có thể đưa ra được các giải pháp về các vấn đề hư
hỏng thường gặp ở hệ thống đánh lửa động cơ này.
Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo cịn ít
và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em khơng tránh khỏi
những thiếu sót, kính mong các thầy cô giáo trong bộ môn chỉ bảo để đồ án của em
được hoàn thiện hơn.
Qua đây cho em kính gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong trường
mà đặc biệt là các thầy cô giáo trong Khoa Cơ Khí Giao Thơng đã tận tình dạy bảo em
trong suốt năm năm học vừa qua.
Em xin cảm ơn thầy giáo “Phạm Quốc Thái” đã nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ em
hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất.
Đà nẵng, ngày

tháng năm 2008

Sinh viên thực hiện.

Võ- Văn- Sỹ.

3


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007

Các kí hiệu và viết tắt
TDC (Top Dead Center): Điểm chết trên trục cam nạp.
ATDC (After Top Dead Center):Trước điểm chết trên trục cam đóng.
B TDC (After Top Dead Center):Trước điểm chết trên trục cam mở.
BDC (Bottom Dead Center): Điểm chết dưới trục cam xả.
ABDC (After Bottom Dead Center): Sau điểm chết dưới trục cam xả.
BBDC (Bottom Dead Center): Trước điểm chết dưới trục cam xả.
ESA (Electronic Spark Advance): Đánh lửa sớm điện tử.
ECU (Electronic Control Unit): Bộ điều khiển điện tử.
DTC: Mã lỗi trên động cơ được xác định bằng chẩn đoán.
OBD (On Board Diagnosis): Hệ thống chẩn đốn.
IGT: Tín hiệu đánh lửa do ECU cấp đến IC của hãng TOYOTA.
IGF: Tín hiệu phản hồi đánh lửa do IC cấp đến ECU của hãng TOYOTA.
IGDA, IGDB: Tín hiệu xung xác định thứ tự đánh lửa các máy.
TI (Transistor ignition system): Hệ thống đánh lửa điện cảm.
CDI (Capacitor discharged ignition system): Hệ thống đánh lửa điện dung.
DIS (Direct Ignition System): Hệ thống đánh lửa trực tiếp.
DLI (Direct Less Ignition): Sử dụng biến áp cho từng cặp bugi đánh lửa.
LED (Lighting Emision Diode): Phần tử cảm quang.
DOHC (Double Overhead Camshafts): Hai trục cam phía trên xylanh.
EFI (Electronic Fuel Injection): Hệ thống phun xăng điện tử.
VVT-i (Variable Valve Timing with intelligence): Hệ thống điều khiển van nạp
nhiên liệu biến thiên thơng minh.
IC (Integrated Circuit): Mạch tích hợp.

4


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007

I. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI.
1.1. Mục đích.
- Thấy rõ vai trị quan trọng trong việc tạo ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp nhiên
liệu vào đúng thời điểm.
- Tìm hiểu nắm vững nguyên lý làm việc và từ đó thấy được ưu nhược điểm của các
hệ thống đánh lửa trong các động cơ châm cháy cưỡng bức.
- Thấy được tầm quan trọng trong việc thay thế hệ thống đánh lửa điều khiển tiếp
điểm cơ khí bằng hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử trên các loại xe đời mới
hiện nay.
- Tìm hiểu và nắm vững nguyên lý hoạt động của các cảm biến sử dụng trong hệ
thống đánh lửa trên động cơ 2GR- FE.
- Có thể chẩn đốn một cách chính xác và nhanh chóng các hư hỏng trong hệ thống
đánh lửa của động cơ 2GR- FE nói riêng và các động cơ hiện đại tương đương nói
chung.

1.2. Ý nghĩa.
- Giúp cho sinh viên tổng hợp các kiến thức đã học một cách lôgic nhất.
- Giúp cho sinh viên tiếp cận thực tế với các động cơ đời mới.
- Hiểu rõ vai trò quan trọng của hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử so với
các hệ thống đánh lửa đời cũ.
- Nắm vững cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa trên động cơ
2GR- FE và từ đó làm tiền đề để nghiên cứu các hệ thống đánh lửa của các động cơ
khác.
- Giúp sinh viên tự tin hơn lúc mới ra trường chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế về
các hệ thống đánh lửa điện tử của các động cơ đời mới.

5

Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007

II. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA.
2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống đánh lửa.
2.1.1. Nhiệm vụ.
- Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến dịng điện một chiều thế hiệu thấp (6V,12V,
hay 24V) hoặc các xung điện xoay chiều thế hiệu thấp ( trong hệ thống đánh lửa bằng
Manhêtô và Vôlăng manhêtic) thành các xung điện cao thế (12000- 40000V) đủ để tạo
nên tia lửa ( phóng qua khe hở Bugi) đốt cháy hổn hợp làm việc trong các xilanh của
động cơ vào những thời điểm thích hợp và tương ứng với trình tự xilanh và chế độ
làm việc của động cơ.
- Trong một số trường hợp thì hệ thống đánh lửa còn dùng để hổ trợ khởi động, tạo
điều kiện động cơ khởi động được dễ dàng ở nhiệt độ thấp.
2.1.2. Yêu cầu.
Một hệ thống đánh lửa tốt phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Hệ thống đánh lửa phải sinh ra dòng 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 phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ
cao và độ rung xóc lớn.
- Sự mài mòn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép.
- Độ tin cậy làm việc của hệ thống đánh lửa phải tin cậy tương ứng với độ tin cậy
làm việc của động cơ.
- Kết cấu đơn giản, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ...
2.1.3. Phân loại.
Ngày nay, hệ thống đánh lửa được trang bị trên ôtô có rất nhiều loại khác nhau.
Dựa vào cấu tạo, hoạt động, phương pháp điều khiển, người ta phân loại hệ thống
đánh lửa theo các cách phân loại sau:
* Phân loại theo đặc điểm cấu tạo:

+ Hệ thống đánh lửa thường.
6


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
+ Hệ thống đánh lửa bán dẫn.
- Loại có tiếp điểm.
- Loại khơng có tiếp điểm.
+ Hệ thống đánh lửa Manhêto.
+ Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng chương trình.
* Phân loại theo phương pháp tích luỹ năng lượng:
+ Hệ thống đánh lửa điện cảm (TI – transistor ignition system).
+ Hệ thống đánh lửa điện dung (CDI– capacitor discharged ignition system).
* Phân loại theo phương pháp điều khiển bằng cảm biến.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng tiếp điểm (breaker).
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ (electromaagnetic sensor) gồm
hai loại: loại nam châm đứng yên và loại nam châm quay.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến Hall.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến quang.
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến từ trở...
+ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến cộng hưởng.
* Phân loại theo các phân bố điện cao áp.
+ Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện Delco.
+ Hệ thống đánh lửa trực tiếp hay khơng có Delco.
* Phân loại theo phương pháp góc đánh lửa sớm.
+ Hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng cơ khí.
+ Hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng bằng điện tử (
ESA- electronic spark advance).
Theo phân loại ta có các hệ thống đánh lửa như trên, để hiểu rõ hơn về các hệ
thống đánh lửa sau đây em phân tích một số hệ thống đánh lửa.

7


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007

2.2. Lý thuyết chung về hệ thống đánh lửa trên ô tô.
Hệ thống đánh lửa sau khi có nhiệm vụ biến đổi dịng điện một chiều thế hiệu thấp
(hoặc xoay chiều với xung điện thấp) thành dịng điện với thế hiệu cao có năng lượng
đủ lớn thì sẽ sinh ra tia lửa để phóng qua khe hở giữa hai điện cực của bugi đốt cháy
hỗn hợp nhiên liệu.Qua nghiên cứu người ta xác định tia lửa này có hai phần rõ rệt:

- Phần điện dung: Tia lửa có màu xanh, xảy ra ở thời điểm đầu khi đánh lửa, nhiệt
độ khoảng 10000C, cường độ dòng điện rất lớn (từ 5001200 A) thời gian xuất hiện
ngắn < 10-6 s, tần số cao 106  107 hz, có tiếng nổ lách tách và gây ra nhiễu xạ vô
tuyến. Tia lửa này xuất hiện làm điện thế U 2 trên cuộn thứ cấp giảm nhanh còn khoảng
1500  2000v. Tia lửa này có tác dụng đốt cháy nhiên liệu trong buồng cháy động cơ.
- Năng lượng của phần điện dung:
WC 

Trong đó:

C-

C.U dl
2

2

[ w.s]

(2.1).

Điện dung thứ cấp của biến áp đánh lửa.

Uđl- Điện thế đủ lớn để tạo tia lửa phóng qua giữa hai điện cực bugi.
- Phần điện cảm: Là phần "đuôi lửa" do mạch điện có thành phần điện cảm của cuộn
dây sinh ra. Tia lửa điện cảm có màu vàng hoặc tím nhạt, cường độ dòng điện nhỏ
khoảng 80100 mA nguyên nhân do sự tụt áp của U2 ở giai đoạn trước đó.
Tia lửa điện cảm có tác dụng làm động cơ khởi động tốt hơn khi động cơ còn nguội.
Do nhiên liệu lúc này khó bay hơi, tia lửa này có tác dụng làm nhiên liệu bay hơi hết
và đốt cháy kiệt nhiên liệu.
Năng lượng của tia lửa điện cảm:
WL 

Trong đó:

L.I 21ng
2

[W.s]

(2. 2).

L: Điện cảm của mạch điện.
Ing: Cường độ dòng điện sơ cấp khi bị ngắt.

Để tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của Bugi, quá trình đánh lửa được chia
làm ba giai đoạn: Quá trình tăng trưởng của dịng sơ cấp hay cịn gọi là q trình tích
luỹ năng lượng, q trình ngắt dịng sơ cấp và q trình xuất hiện tia lửa điện ở cực

Bugi.
8


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007

2.2.1. Giai doạn tăng dịng sơ cấp khi KK’ đóng.
Âãú
n bäü
chia âiãû
n

SW

Rf
L1
Bobine

Accu
R1

T

IC âạnh lỉ
ía

Cm biãú
n

Hình 2-1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa

Trong sơ đồ trên gồm có:
Rf: Điện trở phụ.
R1: Điện trở cuộn sơ cấp.
L1, L2: Độ tự cảm của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp.
T: Transistor công suất được điều khiển nhờ tín hiệu từ cảm biến hoặc vít lửa.
Ta có thể chuyển sơ đồ mạch điện sơ cấp thành sơ đồ tương đương như sau.

L1

L1
U
S

Hình 2-2 Sơ đồ tương đương mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa
Khi KK' đóng, sẽ có dịng sơ cấp i1 chạy theo mạch:
(+)AQ  Kđ  Rf  W1  Cần tiếp điểm 2  KK'  (-)AQ
Dịng điện này tăng từ khơng đến một giá trị giới hạn xác định bởi điện trở của
mạch sơ cấp. Mạch thứ cấp lúc này coi như hở. Do suất điện động tự cảm, dòng i 1
không thể tăng tức thời mà tăng dần trong một khoảng thời gian nào đó. Trong giai
đoạn gia tăng dịng sơ cấp ta có thể viết phương trình sau:

9


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007

Ung + eL1 = i1.R1
Trong đó:

(2. 3).

Ung

- Thế hiệu của nguồn điện (ắc quy hoặc máy phát) [V].

eL1

- SĐĐ tự cảm trong cuộn sơ cấp [V].

R1

- Điện trở thuần của mạch sơ cấp [].
eL1  L1

Mà:

di1
di
 U ng  L1 1 i1 R1
dt
dt

(2. 4).

Giải phương trình vi phân (2.3) ta xác định được:
t
 
U ng 

1 e 1 

i1 
R1 



Trong đó:

t
1 

(2.5).

- Thời gian tiếp điểm đóng [s].
L1
- Hằng số thời gian của mạch sơ cấp.
R1

Biểu thức (2.5) cho thấy: Dòng sơ cấp tăng theo quy luật đường tiệm cận.
di1 U ng

dt
L1

(2.6).

Khi t=0 (tiếp điểm vừa đóng lại) thì i1 = 0 và
Khi t= (tiếp điểm đóng rất lâu) thì:
U
di
i1  ng & 1 0

R1
dt

(2. 7).

Từ các biểu thức trên ta thấy rõ rằng, tốc độ gia tăng dòng sơ cấp phụ thuộc vào
giá trị Ung và L1. L1 càng lớn thì tốc độ tăng dòng sơ cấp càng giảm. Tốc độ này có giá
trị cực đại vào thời điểm tiếp điểm bắt đầu đóng (t=0).
 di1 
 được xác định bởi thời điểm
 dt 

Giá trị nhỏ nhất của tốc độ tăng dịng sơ cấp 

mở tiếp điểm. Trong q trình làm việc của hệ thống đánh lửa, tốc độ này không bao
giờ giảm đến khơng. Vì thời gian tiếp điểm đóng ngắn nên dịng sơ cấp khơng kịp đạt
giá trị ổn định.

10


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
Giá trị cực đại mà dịng sơ cấp có thể đạt được (i 1max) phụ thuộc vào điện trở mạch
sơ cấp và thời gian tiếp điểm ở trạng thái đóng. Thay giá trị t= t đ vào phương trình
(2.5), ta xác định được:
R1


U ng 
1 e L

i1max I 1ng 
R1 

i (t)
1

1

td 





(2. 8).

2


t

Hình 2-3 Q trình tăng dịng sơ cấp i1
Đường (1) ứng với xe đời cũ có bobine độ tự cảm lớn, tốc độ tăng dòng sơ cấp
chậm hơn so với bobine xe đời mới có độ tự cảm nhỏ đường (2). Chính vì điều này
làm cho lửa yếu lúc xe có tốc độ cao. Trên xe đời mới đã được khắc phục nhờ sử dụng
bobine có độ tự cảm nhỏ.
Trong đó:
I1ng
- Giá trị dòng sơ cấp khi tiếp điểm mở [A]
tđ

- Thời gian tiếp điểm ở trạng thái đóng [s].
Nếu ký hiệu

d 

td
t
 d là thời gian đóng tiếp điểm tương đối (ở đây:
t d  tm Tck

Tck = (tđ + tm); tm - Thời gian tiếp điểm ở trạng thái mở) thì thời gian tiếp điểm đóng có
thể xác định theo công thức:
t d  d Tck  d

120
ne Z

(2. 9).

Trong đó:
ne Z
 f - Tần số đóng mở của tiếp điểm
120

Biểu thức này có thể chứng minh với lập luận như sau: Trong 2 vòng quay của trục
khuỷu, tức là trong thời gian (60/ne)x 2 giây, tiếp điểm phải đóng mở Z lần để thực
hiện đánh lửa. Vậy trong thời gian 1 giây tiếp điểm cần phải đóng mở [Z/(120/n e)] hay
f=(neZ/120));
11

Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
Z - Số xi lanh của động cơ 4 kỳ.
ne - Số vòng quay của động cơ.
Cuối cùng ta có:
R1

(
U ng 
1 e L
I 1ng 
R1 


1

d

120 
)
neZ 




(2. 10).

Từ biểu thức (2.10) ta rút ra các nhận xét sau:
- Giá trị dòng I1ng phụ thuộc các thông số của mạch sơ cấp (R1 và L1).
- I1ng giảm đi khi tăng số vòng quay và số xi lanh động cơ.

- I1ng tăng lên khi tăng thời gian đóng tiếp điểm tương đối, thời gian này được ấn
định bởi dạng cam và việc điều chỉnh tiếp điểm. Thường đ khơng thể làm tăng q
0,63 vì lúc đó cam sẽ rất nhọn, gây ra rung động và va đập cần tiếp điểm khi làm việc
và mau mịn.
2.2.2. Q trình ngắt dịng sơ cấp.
Khi trasisitor cơng suất ngắt, dịng điện sơ cấp và từ thơng do nó sinh ra giảm đột
ngột. Trên cuộn thứ cấp của bobine sẽ sinh ra một hiệu điện thế vào khoảng 15kV 
40kV. Giá trị của hiệu điện thế thứ cấp phụ thuộc vào rất nhiều thông số của mạch sơ
cấp và thứ cấp. Để tính tốn hiệu điện thế thứ cấp cực đại ta sử dụng sơ đồ tương
đương sau.
Rm: Điện trở mất mát.
Rr: Điện trở rị qua điện cực bougie
R

S

C1


I1

R2

L1

L2

I2
Rm

C2

Rr

Bugi

Hình 2-4 Sơ đồ tương đương của hệ thống đánh lửa
Bỏ qua hiệu điện thế accu vì hiệu điện thế accu rất nhỏ so với sức điện động tự
cảm xuất hiện trên dịng sơ cấp lúc transistor cơng suất ngắt, năng lượng từ trường
tích lũy trong cuộn sơ cấp của bobine được chuyển thành năng lượng điện trường trên

12


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
tụ điện C1 và C2 và một phần mất mát. Để xác định hiệu điện thế thứ cấp cực đại U 2m
ta lập phương trình cân bằng lúc transistor cơng suất ngắt:
2

2

L1 I 21ng C1U 1 C 2U 2


Q
2
2
2

(2.11).

Trong đó: C1: Điện dung của tụ điện mắc song song với transistor công suất.
C2: Điện dung ký sinh của mạch thứ cấp.
U1m, U2m: Hiệu điện thế sơ cấp, thứ cấp lúc transistor công suất ngắt.
Q: Tổn thất dưới dạng nhiệt.
U2m= kbb. U1m
Kbb= W1/W2: Hệ số biến áp của bobine.
W1,W2: Số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp.
  W 2
 2
W1
2
U1 U 2
 L1 I 1ng C1  1   C2 U 2  Q
W2
  W2 


Mà:

(2.12).

Sau khi biến đổi ta nhận được:
U 2 I1ng

L1
2

W 
C1  1   C2

 W2 

'

(2.13).

': Hệ số tính đến sự giảm U2 do tổn thất năng lượng dưới dạng nhiệt
trong cả hai mạch sơ cấp và thứ cấp ('=0,75...0,85).
i1, A

I

ng

U
R


t

U

U

dl

2m

2m

t

Hình 2-5 Qui luật biến đổi dòng điện sơ cấp i1 và hiệu điện thế thứ cấp U2
Transistor công suất ngắt, cuộn sơ cấp sẽ sinh ra một sức điện động khoảng 100 
300 V.

13


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
2.2.3. Q trình phóng điện ở điện cực bugi.
Khi thế hiệu U2 vừa đạt đến giá trị Uđl, đủ để xuyên qua khe hở giữa các điện cực
của bugi, thì ở đó sẽ xuất hiện tia lửa điện cao thế (hình 2-6). Khi xuất hiện tia lửa
điện thì U2 giảm đột ngột trước khi kịp đạt giá trị cực đại.
U2m

(kv)
U2m

20
Udl

12
1

t

i2, A
300
idl

a

t
b

t

t

Hình 2-6 Sự thay đổi thế hiệu U2 khi phóng tia lửa điện
a. Thời gian tia lửa điện dung, b. Thời gian tia lửa điện cảm.
Kết quả của nhiều cơng trình nghiên cứu đã xác định được rằng: Tia lửa điện có
hai phần rõ rệt: phần điện dung và phần điện cảm.
Phần điện dung xuất hiện trước, vào thời điểm đầu của quá trình phóng điện. Đó là
sự phóng tĩnh điện do năng lượng của điện trường tích luỹ trong điện dung C 1 và C2
của hệ thống đánh lửa, tia lửa điện dung có màu xanh lam và rất chói do nhiệt độ của
nó cao tới 10000OC. Thế hiệu cao và dịng điện phóng rất lớn nên cơng suất tức thời
của nó cũng khá lớn (có thể đạt đến hàng chục kW). Tuy nhiên, thời gian tồn tại tia
lửa này rất ngắn (<1s) nên năng lượng điện trường cũng không lớn lắm.
Đặc trưng của phần tia lửa điện dung là có tiếng nổ lách tách, tần số dao động lớn
tới (106...107) Hz, nên gây nhiễu xạ vô tuyến mạnh.
Tia lửa điện dung làm điện thế U 2 giảm đột ngột, chỉ còn khoảng 1500...2000V. Vì
tia lửa xuất hiện trước khi U2 đạt giá trị cực đại, nên phần tia lửa điện dung chỉ tiêu
tốn một phần năng lượng của từ trường tích luỹ trong biến áp đánh lửa là:
WC 

CU dl
2

2

(2. 14).

14


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
Trong đó:

C C1 (

W1 2
)  C2 .
W2

(2. 15).

Phần năng lượng còn lại được tiếp tục phóng qua khe hở bugi dưới dạng tia lửa
điện cảm hay cịn gọi là đi lửa. Do U 2 đã giảm nhiều nên dịng phóng lúc này cũng
rất nhỏ, chỉ khoảng (80...100)mA. Tia lửa điện cảm có màu tím nhạt-vàng, kéo dài
khoảng vài s đến vài ms, phụ thuộc vào giá trị năng lượng điện cảm tích luỹ trong
mạch sơ cấp:
WL 

L1I1ng
2

2

.

(2. 16).

Trong điều kiện thực tế, tia lửa có thể chỉ có phần điện dung hoặc điện cảm thuần
túy hoặc hỗn hợp cả hai phần, tuỳ thuộc vào các thông số của hệ thống đánh lửa. và
các điều kiện vật lý khi xuất hiện tia lửa. Nói chung các xốy khí hình thành trong
buồng cháy ở số vòng quay cao của động cơ, cản trở việc tạo thành phần điện cảm của
tia lửa.
Đi lửa có tác dụng tốt khi khởi động động cơ nguội. Vì khi khởi động nhiên liệu
bốc hơi kém, khó cháy. Nên khi nhiên liệu đã bén lửa của phần điện dung, nó sẽ bốc
hơi và hồ trộn tiếp, đi lửa sau đó sẽ đốt cho nhiên liệu cháy hết.

15


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007

2.3. Giới thiệu sơ lược về hệ thống đánh lửa.
Hệ thống đánh lửa của động cơ xăng có tác dụng là nguồn sinh ra tia lửa điện châm
ngịi gây nổ hỗn hợp khí- nhiên liệu. Theo phân loại hệ thống đánh lửa như trên và để
hiểu rõ hơn về quá trình phát triển của hệ thống đánh lửa. Sau đây em xin giới thiệu
một số hệ thống đánh lửa từ lúc mới ra đời của động cơ đốt trong cho đến nay, hệ
thống đánh lửa ngay một hoàn thiện và đáp ứng được yêu cầu để đảm bảo cho động
cơ ngày một hoàn thiện.
2.3.1. Hệ thống đánh lửa thường.
a, Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc.
Hệ thống đánh lửa thường bao gồm:
3

w1

w2

4
Kkâ

Rf
2

Cäng
tàõ
c mạy

1
C1

4

5

KK'
Accu

Hình 2-7 Sơ đồ cấu tạo và ngun lý hoạt động của hệ thống đánh lửa thường
1.Trục cam, 2. cần tiếp điểm, 3. Biến áp đánh lửa, 4. Bộ chia điện, 5. Bugi.
- Bình ắc quy: Là nguồn điện thường trực trên ôtô, cung cấp cho các nguồn phụ tải
như máy khởi động, đền cịi..v.v..tích luỹ điện năng do máy phát điện nạp vào.
- Khố cơng tắc: Để nối hay ngắt dòng điện sơ cấp của hệ thống khi cần khởi động
hay tắt máy.
- Biến áp đánh lửa: Có hai cuộn dây ; cuộn sơ cấp W1 có khoảng 250 ...400 vịng,

cuộn thứ cấp W2 có khoảng 19000....26000 vịng.
- Bộ chia điện: Cắt và nối dòng điện sơ cấp gây nên biến thiên từ thông trong
Bobine làm cho cuộn thứ cấp cảm ứng điện cao thế. Bộ chia điện còn có cơng dụng
16


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
chia dòng điện cao thế cho các Bugi vào đúng thời điểm. Cam của bộ chia điện được
dẫn động quay từ trục phân phối làm nhiệm vụ đóng mở tiếp điểm KK’ tức là nối ngắt
mạch sơ cấp của biến áp đánh lửa.
b, Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa thường.
- Khi KK’ đóng: Trong mạch sơ cấp xuất hiện dịng điện sơ cấp i1. Dòng này tạo
nên một từ trường khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.
- Khi KK’ mở: Mạch sơ cấp bị ngắt, dịng i1 và từ trường do nó tạo nên mất.
Do đó trong cả hai cuộn dây sẽ xuất hiện các suất điện động tự cảm, tỷ lệ thuận với
tốc độ biến thiên của từ thông. Do cuộn thứ cấp có số vịng dây lớn nên suất điện động
sinh ra trong nó cũng lớn, đạt giá trị khoảng 12000....24000 V. Điện áp cao này truyền
qua roto của bộ chia điện và các dây dẫn cao áp đến Bugi đánh lửa theo thứ tự nổ của
động cơ. Khi thế hiệu thứ cấp đạt giá trị Udl thì sẽ xuất hiện tia lửa điện phóng qua
khe hở Bugi đốt cháy hỗn hợp làm việc trong xylanh.
Khi KK’ mở, trong cuộn W1 cũng xuất hiện suất điện động tự cảm khoảng
200..300V. Tụ C1 mắc song song với tiếp điểm với mục đích tích điện từ các tia lửa ở
các tiếp điểm bảo vệ các tiếp điểm không bị cháy rổ..đồng thời tụ C1 sẽ phóng dịng
điện ngược này về cuộn sơ cấp trong Bobine làm cho dòng sơ cấp triệt tiêu nhanh hơn
và như vậy sẽ làm cho hiệu điện thế thứ cấp tăng lên nhanh chóng.
2.3.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn.
Hệ thống đánh lửa thường còn nhiều hạn chế trong quá trình sử dụng, như hiệu
điện thế đánh lửa khơng lớn, khơng đáp ứng dịng điện cho q trình tăng tốc, hơn nữa
do cơ cấu điều khiển bằng cơ khí nên trong q trình sử dụng sẽ có nhiều hư hỏng …
Vậy nên ngày nay hầu hết các ô tô đều được trang bị hệ thống đánh lửa bán dẫn vì

loại này cịn có ưu điểm là tạo được tia lửa mạnh ở điện cực bougie, đáp ứng tốt các
chế độ làm việc của động cơ, tuổi thọ cao…. Quá trình phát triển hệ thống đánh lửa
điện tử cũng được chế tạo, cải tiến với nhiều loại khác nhau, song có thể chia thành
hai loại chính sau:
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp, gồm có: Hệ thống đánh lửa bán
dẫn có vít điều khiển và hệ thống đánh lửa bán dẫn khơng có vít điều khiển.
- Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng kỹ thuật số hay cịn được gọi là hệ thống đánh
lửa theo chương trình.
2.3.2.1. Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp.

17


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
Hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực tiếp có thể điều khiển đánh lửa bằng
vít điều khiển hoặc dùng một cảm biến để điều khiển (Cảm biến điện từ, cảm biến
Quang, cảm biến Hall). Để hiểu rõ hơn về hệ thống đánh lửa bán dẫn điều khiển trực
tiếp sau đây em giới thiệu về một trong các hệ thống đánh lửa nêu trên.
Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm sử dụng cảm biến quang.
+ Cảm biến quang:
Cảm biến quang gồm hai loại, chúng chỉ khác nhau ở phần tử cảm biến quang.
Loại sử dụng một cặp Led-Photo Transistor.
Loại sử dụng một cặp Led-Photo diode.
1

1

4

2

5

3

Hình 2-8 Cảm biến quang
1. Led, 2. Photo Transito, 3. photo Diode, 4. Mâm quay, 5. Khe chiếu sáng.
Phần tử cảm quang (Led-Lighting Emision Diode) và phần tử cảm quang (Photo
Transistor hoặc photo diode) được đặt trong bộ chia điện. Đĩa của cảm biến được gắn
trên trục bộ chia điện, số rãnh tương ứng với xilanh của động cơ.
Hoạt động của cảm biến quang như sau:
Khi có ánh sáng chiếu vào giữa hai phần tử này thì nó sẽ trở nên dẫn điện và
ngược lại khi khơng có ánh sáng đi qua nó sẽ khơng dẫn điện. Độ dẫn điện của nó phụ
thuộc vào cường độ ánh sáng và hiệu điện thế giữa hai đầu cực của phần tử cảm
quang.
Khi đĩa cảm biến quay, dòng ánh sáng phát ra từ LED sẽ bị ngắt quãng làm phần tử
cảm quang dẫn ngắt liên tục, tạo ra các xung vng để dùng làm tín hiệu đánh lửa .
Hình 2-9 là sơ đồ đánh lửa bán dẫn được điều khiển bằng cảm biến quang của
hãng Motorola. Cảm biến quang được đặt trong bộ chia điện, gửi tín hiệu đánh lửa về
cho bộ điều khiển đánh lửa. Nguyên lí hoạt động của sơ đồ hệ thống đánh lửa này
như sau:
Khi đĩa cảm biến quay đến vị trí đĩa chắn ánh sáng từ LED D 1 sang photo
Transistor T1 làm T1 bị ngắt, làm cho các Transistor T 2, T3, T4 ngắt theo, còn T5 dẫn
cho dòng điện qua cuộn sơ cấp sau đó đến vị trí masse. Khi đĩa cảm biến cho dòng
18


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
ánh sáng đi qua T1 sẽ ở trạng thái dẫn, đồng thời T 2, T3, T4 cũng dẫn theo, T5 lúc này ở
trạng thái đóng, làm cho dịng sơ cấp bị ngắt đột ngột. Do dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột

nên trên cuộn thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế có giá trị 2535KV, hiệu điện thế
này qua bộ chia điện để đến các bugi sinh ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp khí
-nhiên liệu theo đúng thứ làm việc ca cỏc xilanh.

Ăcqu
y

Bobin

CB quang

IC đánh
lửa cm bin quang
Hỡnh 2-9 S đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng
* Ưu, nhược điểm của hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm so với hệ
thống đánh lửa thường:
+ Ưu điểm:
- Có thể đồng hoá hệ thống đánh lửa chung cho các loại động cơ ôtô khác nhau.
- Điện thế thứ cấp U2= 25÷50kV ở mọi chế độ làm việc của động cơ.
- Nếu là loại tiếp điểm điều khiển thì dịng điện qua tiếp điểm điều khiển khi ngắt
mạch không quá 1A, do đó tiếp điểm làm việc được bảo đảm, cịn dịng điện sơ cấp I 1
ngắt có thể đạt đến 7÷ 25 A và hơn nữa.
- Với hệ thống đánh lửa bán dẫn động cơ tăng tốc rất nhanh và điều hồ, khơng
có sự ngắt qng trong làm việc.
- Nhiên liệu được đốt cháy hết ở cả số vòng quay thấp và số vịng quay cao, do
đó tiết kiệm nhiên liệu được 10%.
- Ít phải chăm sóc bảo dưỡng.
+ Nhược điểm: - Giá thành cịn khá cao vì sử dụng nhiều linh kiện bán dẫn.
- Đôi khi sơ đồ phức tạp và suất tiêu hao năng lượng riêng cho hệ thống đánh lửa
lớn (khoảng gấp đôi hệ thống đánh lửa thường).

19


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
Tuy còn những nhược điểm như vậy nhưng hệ thống đánh lửa bán dẫn vẫn được
ưa chuộng và ngày càng được phát triển rộng rãi, đặc biệt trong các loại xe đời mới
hiện nay.
2.3.2.2. Hệ thống đánh lửa điều khiển theo chương trình.
Với sự ra đời của hệ thống đánh lửa bán dẫn như nêu ở trên cũng đã giải quyết
được nhiều hạn chế mà hệ thống đánh lửa thường còn tồn tai, cũng như đảm bảo được
yêu cầu của hệ thống đánh lửa. Tuy nhiên hệ thống đánh lửa bán dẩn có vít làm tiếp
điểm hay sử dụng các cảm cũng còn những hạn chế như, với hệ thống cịn có tiếp
điểm vẫn cịn bị ơxy hóa sau qua trình sử dụng nên phải thay thế và kiểm tra định kỳ,
còn đối với hệ thống sử dụng các cảm biến còn hạn chế bởi tín hiệu của cảm biến
khơng kịp thời với chế độ động cơ.
Hệ thống đánh lửa điều khiển theo chương trình ra đời nhằm đáp ứng các yêu
cầu đặt ra đối với hệ thống đánh lửa trên động cơ.
Hệ thống đánh lửa điều khiển theo chương trình là hệ thống đánh lửa mà góc
đánh lửa sớm được điều khiển bằng một chương trình tính tốn thiết lập trong một
máy tính điện tử, được bố trí trên xe gọi là ECU. Góc đánh lửa sớm được tính tốn
thơng qua các tín hiệu của các cảm biến ghi nhận từ động cơ, từ các tín hiệu này bộ xử
lý của ECU sẽ tính tốn và đưa ra góc đánh lửa tối ưu nhất phù hợp với điều kiện làm
việc hiện tại của động cơ.

IC âạnh lỉía
(häü
p âạnh lỉía)

Bugi

ECU

1
2
3
4
5
6
7

Biãú
n ạp
IG/SW

Accu

Hình 2-10 Sơ đồ điều khiển đánh lửa theo chương trình

20


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
1. Tín hiệu tốc độ động cơ, 2. Tín hiệu vị trí trục khuỷu, 3. Tín hiệu tải
4. Tín hiệu vị trí bướm ga, 5. Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát, 6. Tín hiệu điện acquy
7. Tín hiệu kích nổ.
Do việc đánh lửa được điều khiển bằng chương trình tính tốn của ECU dựa trên
các tín hiệu của cảm biến nên hệ thống đánh lửa này loại bỏ hoàn toàn các cơ điều
chỉnh đánh lửa sớm trước đây như cơ cấu điều chỉnh góc đánh lửa sớm ly tâm, cơ cấu
điều chỉnh bằng chân không, cơ cấu điều chỉnh theo trị số ốc tan của xăng. Hệ thống

đánh lửa điều khiển theo chương trình có các ưu điểm so với các hệ thống trước đó:
- Góc đánh lửa được điều chỉnh tối ưu cho từng chế độ hoạt động của động cơ.
- Góc ngậm điện luôn được điều chỉnh theo tốc độ động cơ và hiệu điện thế
acquy, đảm bao cho hiệu điện thế ln có giá trị cao nhất tai mọi thời điểm.
- Động cơ khởi động dễ dàng, chạy không tải êm tiết kiệm được nhiên liệu và
giảm được độc hại khí thải.
- Cơng suất và dặc tính của động cơ được cải thiện rõ rệt.
- Có khả năng chống kích nổ cho động cơ.
- Ít hư hỏng, tuổi thọ cao và khơng cần bảo dưỡng.
Do có các ưu điểm này mà hệ thống đánh lửa điều khiển theo chương trình được
sử dụng hầu hết ở các loại động cơ trên các xe hiện đại ngày nay.
Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng kỹ thuật số hay còn gọi là hệ thống đánh lửa
điều khiển theo chương trình gồm có:
Hệ thống đánh lửa theo chương trình có bộ chia.
Hệ thống đánh lửa theo chương trình khơng dùng bộ chia gồm có: Hệ thống đánh
lửa trực tiếp bôbin đôi và hệ thống đánh lửa trực tiếp bôbin đơn.
a, Hệ thống đánh lửa theo chương trình có bộ chia điện.
Hệ thống đánh lửa này là một trong số các kiểu hệ thống đánh lửa có góc đánh
lửa điều chỉnh theo một chương trình trong bộ nhớ của ECU, sau khi nhận các tín hiệu
từ các cảm biến như cảm biến tốc độ NE, cảm biến vị trí trục khuỷu G, cảm biến nhiệt
độ khí nạp...

21


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
Igniter

+B

NE

Caïc tên
hiãû
u khaïc

ECU âäü
ng cå

Bobine
G

IGF
IGF
tín
hi?u
tín hiệu
ph?n h?i

phản hồi

T2

Kiãø
m soạt
gọc ngáû
m âiãû
n

Âãú

n bäü
chia âiãû
n
R2

IG/W

Accu

Hình 2-11 Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện tử ESA dùng bộ chia điện
ECU sẽ phát ra tín hiệu đánh lửa cho IC đánh lửa để điều khiển việc đánh lửa,
tạo tia lưả phân phối đến các bugi theo thứ tự làm việc và các chế độ tương ứng của
các xilanh thông qua bộ chia điện. Sơ đồ mạch điện của hệ thống đánh lửa điện tử sử
dụng bộ chia như hình 2-11.
Ngun lí hoạt động của hệ thống đánh lửa điện tử dùng bộ chia điện như sau:
Sau khi nhận các tín hiệu từ các cảm biến, bộ điều khiển điện tử ECU sẽ xử lí các
tín hiệu và đưa ra các xung tín hiệu phù hợp với góc đánh lửa sớm tối ưu đã được lưu
trong bộ nhớ để điều khiển Tranzitor T2 đóng ngắt.
Cực E của Tranzitor mắc nối tiếp với điện trở R2 có giá trị nhỏ, cảm biến dịng sơ
cấp kết hợp với bộ kiểm sốt góc ngậm điện để hạn chế dịng sơ cấp trong trường hợp
dòng sơ cấp tăng cao hơn quy định. Khi T 2 ngắt, bộ phát xung hồi tiếp IGF sẽ dẫn và
ngược lại khi T2 dẫn bộ phát xung IGF sẽ tắt. Quá trình này tạo ra các xung IGF và
được gửi lại ECU để báo cho ECU biết hệ thống đánh lửa đang hoạt động. Ngồi ra
xung IGF cịn có tác dụng để mở mạch phun xăng, nếu xung IGF bị mất các kim phun
sẽ ngừng phun trong vài giây.
b, Hệ thống đánh lửa theo chương trình khơng dùng bộ chia điện (hệ thống
đánh lửa trực tiếp).
b1, Ưu điểm của hệ thống đánh lửa sớm trực tiếp.
Hệ thống đánh lửa không dùng bộ chia điện hay hệ thống đánh lửa trực tiếp cũng
là hệ thống đánh lửa có góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng một chương trình lưu

trong bộ nhớ của ECU. Trong đó các biến áp đánh lửa được sử dụng cho từng bugi
hoặc cho từng cặp bugi. Hệ thống đánh lửa này có những ưu điểm sau:

22


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
- Bỏ được các chi tiết dễ hư hỏng và phải chế tạo bằng vật liệu cách điện tốt như
bộ phân phối, chổi than, nắp chia điện.
- Khơng có sự đánh lửa giữa 2 dây cao áp gần nhau khi xảy ra hiện tượng đánh
lửa sớm (xảy ra với động cơ nhiều xilanh).
- Dây cao áp ngắn hoặc khơng có dây cao áp nên giảm sự mất mát năng lượng,
giảm điện dung ký sinh và giảm nhiễu vơ tuyến mạch thứ cấp.
- Khơng cịn mỏ quẹt nên khơng cịn khe hở giữa mỏ quẹt và dây cao áp.
- Loại bỏ dược những hư hỏng thường gặp do hiện tượng phóng điện trên mach
cao áp và giảm chi phí bảo dưỡng.

b2, Phân loại, cấu tạo và hoạt động của hệ thống đánh trực tiếp.
Hệ thống đánh lửa trực tiếp được chia làm hai loại sau:
+. Hệ thống đánh lửa trực tiếp DLI (Direct Less Ignition) sử dụng biến áp cho
từng cặp bugi đánh lửa.
Hệ thống đánh lửa được trình bày ở hình dưới gồm có: ECU, igniter và ba bobine
cho động cơ 6 xylanh.
Sơ đồ mạch điện đánh lửa sử dụng biến áp cho từng bugi đánh lửa.
IC âạnh lỉía

G
NE
Cạc
tên

hiãû
u
khạc

ECU âäü
ng cå

IGF

IGF
häư
i tiãú
p

IGDB
IGDA
IGT

T
Ngvo

Hiãû
u chènh
gọc ngáû
m
âiãû
n

Mả
ch

ch
n
xylanh

1

T

2

T

3

1
6
2
5
3
4
Cü
n Bugi
âạnh lỉía

Khọa
âiãû
n

ÀÕ
c

quy

Hình 2-12 Sơ đồ điều chỉnh góc đánh lửa sớm của hệ thống đánh lửa sớm trực
tiếp loại bobine đơi
Sau khi nhận được các tín hiệu cần thiết, bộ xử lý trung tâm sẽ dựa vào các tín
hiệu ngõ vào, tính tốn thời điểm đánh lửa và đưa đến igniter ba xung IGT, IGDA,
IGDB. Xung IGT quyết định góc đánh lửa sớm được đưa vào bộ hiệu chỉnh góc ngậm
23


Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007
điện để xén xung và sau đó đi qua mạch xác định xylanh. Xung IGDA và xung IGDB
được đưa vào ngõ vào của igniter. Tại đây tùy thuộc vào trang thái của xung mà
igniter sẽ xác định trạng xylanh cần đánh lửa theo thứ tự nổ.
Trong hệ thống đánh lửa DLI, IC đánh lửa được nối với ECU động cơ như hình
vẽ. Có 3 cuộn dây đánh lửa:
Cuộn thứ nhất cho xilanh 1 và 6.
Cuộn thứ hai cho xilanh 2 và 5.
Cuộn thứ ba cho xilanh 3 và 4.
Do tín hiệu IGT từ ECU phải được phân phối đến 3 cuộn dây nên ECU phải phát
tín hiệu nhận dạng các xilanh IGDA, IGDB. Để đảm bảo đánh lửa theo đúng thứ tự thì
nổ 1- 5- 3- 6-2- 4, mạch vào sẽ xác định xylanh cần đánh lửa theo thứ tự bảng mã sau:
Bảng 2-1 Tín hiệu xung
Tín hiệu
Xilanh
Số 1 và 6
Số 5 và 2
Số 3 và 4

IGDA

IGDB

0
0
1

1
1
0

Trong trường hợp xung IGDA ở mức thấp (0), xung IGDB ở mức cao (1), mạch
xác định xylanh sẽ phân phối xung IGT đến đóng ngắt transistor T1. Khi transistor T1
ngắt, suất điện động cảm ứng trên cuộn dây thứ cấp sẽ tạo tia lửa điện cho boubine số
1 và số 6. Hoạt động tương tự với xylang số 2 và xylanh số 5, số 3 và số 4, xung IGF
hồi tiếp, báo cho ECU biết hệ thống đánh lửa đang hoạt động.
+. Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng biến áp đánh lửa cho từng bugi đánh lửa
DIS (Direct Ignition System).
So với hệ thống đánh lửa trực tiếp bobine đơi thì hệ thống đánh lửa trực tiếp
bobine đơn cịng có ưu điểm hơn là: Khơng bị lãng phí dịng điện phóng mà ở hệ
thống đánh lửa bobine đơi cùng phóng một lúc cịn tồn tại. Vậy nên làm cho các bộ
phận chi tiết trong buồng cháy sẽ bền hơn.
Hệ thống đánh lửa DIS này phân phối trực tiếp điện cao áp đến các bugi mà
không dùng bộ chia điện. Do sử dụng mỗi biến áp cho mỗi bugi nên tần số hoạt động
của biến áp ít vì vậy các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp khơng nóng, kích thước của biến
áp được thu nhỏ và được gắn dính với nắp chụp của bugi đánh lửa.
Sơ đồ mạch đánh lửa sử dụng bộ đánh lửa trực tiếp.

24

Tên đề tài tốt nghiệp: Khảo sát HTĐL động cơ 2GR- FE lắp trên xe Camry 2007

Cạc
tên
hiãû
u
khạc

1

IGT2

2

IGT3
IGT4
IGT5
IGT6

Mả
ch kêch thêch

NE

IGT1

Mả
ch âáư
u vo

G

ECU âäü
ng cå

IC âạnh lỉía

3

Khọa
âiãû
n

4
5
6

ÀÕ
c
quy

Hình 2-13 Sơ đồ đánh lửa điện tử sử dụng mỗi biến áp cho một bugi
Nguyên lí hoạt động: ECU động cơ nhận các tín hiệu từ các cảm biến của động
cơ sau đó xử lí đưa ra các tín hiệu vào các Transitor cơng suất để tạo ra các tín hiệu
IGT. Các tín hiệu IGT được gửi đến IC đánh lửa theo thứ tự nổ của động cơ.
Cuộn sơ cấp của các biến áp đánh lửa này rất nhỏ (< 1) và trên mạch sơ cấp
khơng sử dụng điện trở phụ vì các xung điều khiển đã được điều chỉnh sẵn trong ECU.
Vì vậy khơng được thử trực tiếp điện áp 12V với loại này.

25