Xây dựng mô hình hệ thống đánh lửa TI kèm tài liệu hướng dẫn thực hành, kiểm tra sửa chữa

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………….
Hưng Yên, ngày ….. tháng …. năm

2012
Giảng viên hướng dẫn


Nguyễn Mạnh Cường

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CI (Conventional Ignition system): hệ thống đánh lửa bằng má vít (có tiếp điểm)
TI (Transistor Ignition system) : hệ thống đánh lửa bằng IC
SI (Semiconductor Ignition system) : hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện
DLI (Distributorless Ignition system) : hệ thống đánh lửa trực tiếp khơng có bộ chia
điện
ĐCT: điểm chết trên
Ignition Coil : bơbin
Distributor (Delco): bộ chia điện
Igniter: IC đánh lửa
High tension wire : dây cao áp
Spark Plug (buogie) : bugi
B (battery) : nguồn điện
V (volt) : vôn


LỜI NĨI ĐẦU

Với sự phát triển của ngành ơ tơ Việt Nam hiện nay cùng với chiến lược phát

triển của Nhà nước, chính sách nội địa hóa phụ tùng ơ tô trong việc sản xuất và lắp ráp
đã tạo điều kiện cho các nhà thiết kế nghiên cứu, chế tạo các cụm, các hệ thống trên ô tô
trong nước, trong đó có hệ thống đánh lửa. Như ta đã biết động cơ đốt trong đã có lịch
sử phát triển hơn 100 năm qua. Từ khi ra đời cho đến nay, các nhà thiết kế ln tìm cách
để cải tiến, tăng hiệu suất làm việc, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và giảm mức độ độc
hại trong khí xả động cơ.
Động cơ đốt trong là một “cỗ máy” có nhiều hệ thống phụ trợ như hệ thống
nhiên liệu, hệ thống làm mát, hệ thống phân phối khí, hệ thống tăng áp… Riêng đối với
động cơ xăng thì hệ thống đánh lửa là một trong những thành phần quan trọng nhất. Nó
có tác dụng biến dòng điện một chiều điện áp thấp (6-12V, 24V) thành các xung điện
cao áp (12.000V-40.000V) đủ để tạo nên tia lửa điện ở bugi để đốt cháy hịa khí vào
đúng thời điểm quy định theo một thứ tự nhất định.
Trong quá trình tìm hiểu và nhận đề tài làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã được
nhà trường phân cho đề tài: “Xây dựng mơ hình hệ thống đánh lửa TI kèm tài liệu
hướng dẫn thực hành, kiểm tra sửa chữa”. Với sự cố gắng của bản thân các thành
viên trong nhóm và dưới sự tận tình của thầy Nguyễn Mạnh Cường cùng với sự giúp
đỡ của các thầy cơ trong Khoa Cơ khí động lực, chúng em đã hoàn thành đề tài đáp ứng
được yêu cầu đưa ra. Song trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, với khả năng và kinh
nghiệm còn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy chúng em rất
mong góp ý thêm của các thầy cơ để đề tài chúng em được hồn thiện hơn. Và đó chính
là những kinh nghiệm nghề nghiệp cho chúng em sau khi ra trường.
Chúng em chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa, đặc biệt là thầy
Nguyễn Mạnh Cường đã tận tình chỉ bảo hướng dẫn chúng em để đề tài chúng em
được hoàn thành.
Chúng em xin trân trọng cảm ơn!
Nhóm sinh viên thực
hiện
Phạm Thế Tùng
Nguyễn Hồng Tuyến
Lê Văn Ước B

CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU
1.1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
1.1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Như ta đã biết chức năng của hệ thống đánh lửa là tạo ra tia lửa điện để đốt cháy
hỗn hợp hịa khí (nhiên liệu và khơng khí) trong buồng đốt của động cơ. Ngay từ ngày
đầu tiên ra đời hệ thống đánh lửa trên xe ô tô bằng sự đánh dấu của hệ thống đánh lửa
bằng tiếp điểm trước những năm 1970 của thế kỉ trước.
Trong trường hợp động cơ làm việc bình thường và xe khơng có hỏng hóc, hệ thống
đánh lửa cần một dòng điện cao áp 8.000 – 14.000 V để sinh ra tia lửa điện qua khoảng
cách giữa cực tâm và cực mát, nhằm kích hoạt sự cháy của hỗn hợp khơng khí nhiên
liệu được nén ở áp suất cao. Ở hệ thống đánh lửa bằng tiếp điểm hay người ta cịn có tên
gọi là là hệ thống đánh lửa bằng má vít, hệ thống đánh lửa CI (Conventionnal Ignition
system). Với hệ thống đánh lửa bằng tiếp điểm có thể tạo ra điện áp đánh lửa tối đa
khoảng 18.000 - 20.000 V ở tốc độ quay động cơ thấp và khi ở tốc độ động cơ cao nó
lại giảm. Khi cực tâm nóng lên nó cần một điện áp cao hơn mức mà cuộn đánh lửa có
thể cung cấp. Chính vì nguyên nhân này, những xe trang bị hệ thống đánh lửa bằng tiếp
điểm bugi thưởng có tuổi thọ ngắn, trung bình các xe đi 16.000 km là phải thay bugi
một lần.
Để tăng tuổi thọ của bugi lên, chúng ta đã thay dần hệ thống đánh lửa bằng tiếp
điểm sang hệ thống đánh lửa TI (Transistor Ignition system) hay còn được bằng các tên
khác như hệ thống đánh lửa bằng IC đánh lửa, hệ thống đánh lửa tích hợp… Hệ thống
đánh lửa TI đã cơ bản tăng tuổi thọ của bugi lên và điều khiển chính xác thời điểm đánh
lửa, không giống như hệ thống đánh lửa tiếp điểm điều khiển đánh lửa bằng việc đóng
ngắt tiếp điểm của má vít để xác định thời điểm đánh lửa. Ở hệ thống đánh lửa TI đã
điều khiển thời điểm đánh lửa bằng các xung On, Off tác động vào mạch tích hợp của
IC đánh lửa.
Tuy vậy, ở hệ thống đánh lửa TI khơng thể điều khiển chính xác góc đánh lửa sớm
như các hệ thống đánh lửa điện tử được điều khiển bằng các ECU hiện nay. Do sự điều

chỉnh góc đánh lửa sớm của hệ thống đánh lửa TI chỉ dừng ở mức dùng bộ đánh lửa
sớm li tâm và bộ đánh lửa sớm chân không, là các cụm chi tiết cơ khí nên khơng thể
chính xác tuyệt đối như các hệ thống đánh lửa điện tử hiện nay.
Ngoài ra, các trường đào tạo các ngành có liên quan đến lĩnh vực ơ tơ thì tài liệu học
tập và trang thiết bị cho sinh viên thực hành còn thiếu thốn, đặc biệt là các mơ hình
thực tập tiên tiến, hiện đại.


Do đó với đề tài xây dựng, thiết kế mơ hình đánh lửa điện tử sẽ tạo cơ hội cho các
bạn sinh viên có cái nhìn tổng qt hơn về các hệ thống đánh lửa được trang bị trên xe ô
tô hiện đại. Đồng thời cũng là cơ hội để các sinh viên thấy được các chi tiết thực trang
bị của một hệ thống đánh lửa. Ngoài ra cùng với các bài thực hành giúp các bạn thấy rõ
hơn ưu và nhược điểm của hệ thống đánh lửa điện tử và cũng có thể chẩn đốn, khắc
phục một số lỗi thường xảy ra đối với một hệ thống đánh lửa.
1.1.2. Ý nghĩa của đề tài
- Đề tài giúp cho sinh viên có cái nhìn tổng qt cũng như cụ thể hơn về hệ thống
đánh lửa điện tử của một số hãng nhằm củng cố và bổ trợ thêm kiến thức mới về
hệ thống này.
- Qua tổng hợp và phân tích nội dung cũng như đưa ra mơ hình của đề tài giúp cho
sinh viên có một kiến thức vững chắc để khơng cịn bỡ ngỡ khi gặp những trục
trặc về hệ thống này, nâng cao hiệu quả học tập. Tạo tiền đề là nguồn tài liệu
tham khảo cho các bạn học sinh, sinh viên các khóa có thêm tài liệu nghiên cứu
và tham khảo. Ngồi ra, tài liệu cịn có thể dùng cho các thợ sửa chữa, các gara,
kĩ thuật viên.
- Những nội dung và kiến thức thu được trong q trình hồn thành đề tài này giúp
chúng em, nhóm sinh viên lớp ĐLK6 (106081) có thể hiểu rõ hơn, sâu hơn về hệ
thống này. Nắm được cấu tạo, điều kiện làm việc, hư hỏng và phương pháp kiểm
tra, chẩn đoán, khắc phục hư hỏng xảy ra trong hệ thống.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
- Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống đánh lửa điện tử.

- Xây dựng mơ hình và một số bài thực hành trên mơ hình hệ thống đánh lửa điện
tử.
- Tìm hiểu, chẩn đốn, sửa chữa các hư hỏng thường gặp ở hệ thống đánh lửa điện
tử.
1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Hệ thống đánh lửa điện tử
1.3.2. Khách thể nghiên cứu
Do có rất nhiều hãng xe trang bị hệ thống đánh lửa điện tử, với phạm vi của đề tài
tốt nghiệp nên chọn hệ thống đánh lửa TI của hãng TOYOTA được trang bị trên dòng
động cơ 1RZ, 2RZ,…
1.4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
- Phân tích đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống điện tử.
- Nghiên cứu, lắp đặt hệ thống đánh lửa điện tử.
- Tổng hợp các tài liệu trong và ngoài nước để hoàn thiện đề tài.


1.5. PHƯƠNG ÁN NGHIÊN CỨU
1.5.1. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
 Nghiên cứu lý thuyết
- Đọc tài liệu, tìm hiểu, quan sát hệ thống trên xe.
- Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc để hiểu sâu hơn về hệ thống.
 Nghiên cứu thực nghiệm
- Xây dựng bài thực hành, kiểm tra, chẩn đoán.
1.5.2. Phương pháp nghiên cứu tài liệu
- Là phương pháp thu nhập thông tin trên cơ sở nghiên cứu các văn bản đã có
sẵn bằng tư duy logic.
- Mục đích là để rút ra những kết luận cần thiết.
Các bước thực hiện:
- Bước 1: Thu thập tài liệu về hệ thống đánh lửa điện tử.

- Bước 2 : Sắp xếp nội dung tài liệu một cách hệ thống và logic chặt chẽ
theo từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất
nhất định.
- Bước 3 : Đọc, nghiên cứu và phân tích tài liệu nói về hệ thống đánh
lửa điện tử. Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc một cách khoa
học.
- Bước 4 : Tổng hợp kết quả đã phân tích được
1.5.3. Phương pháp phân tích, thống kê và mô tả
- Là phương pháp tổng hợp các kết quả nghiên cứu thực tiễn và nghiên cứu
tài liệu đánh giá và đưa ra kết quả chính xác.
- Chủ yếu được sử dụng để đánh giá các mối quan hệ thông qua các thông
số thu được.
Bước thực hiện:
Từ thực tiễn nghiên cứu về hệ thống và nghiên cứu tài liệu lý thuyết đưa ra
phương án thiết kế, lắp đặt mô hình, đưa ra phương pháp kiểm tra chẩn đốn hệ thống
đánh lửa điện tử.


CHƯƠNG II : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ
2.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
2.1.1. Cơng dụng
− Biến dịng điện một chiều thấp áp 6-12(V) thành xung cao áp 12-24 (kV) và tạo
ra tia lửa trên hai cực của bugi để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu (xăng – khơng khí ) trong
xi lanh ở cuối kỳ nén.
− Phân chia tia lửa cao áp đến các xi lanh theo đúng thứ tự của động cơ.
2.1.2. Yêu cầu
Để đáp nhiệm vụ đánh lửa có những yêu cầu sau:
+Tạo ra điện áp đủ lớn (12kV-24kV) từ nguồn hạ áp một chiều.
+ Tia lửa phóng qua khe hở giữa hai cực (điện cực) của bugi trong điều kiện áp
suất lớn , nhiệt độ cao phải đủ mạnh để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu ở mọi chế độ.

+ Thời điểm phát tia lửa điện trên bugi trong từng xilanh phải đúng theo góc đánh
lửa và thứ tự đánh lửa quy định.
+ Biến áp đánh lửa phải có hệ số dự trữ lớn đảm bảo cho hệ thống làm việc ở mọi
chế độ của động cơ.
2.2. CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
2.2.1. Hiệu điện áp thứ cấp U2m
Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m là hiệu điện thế cực đại đo được ở hai đầu cuộn
dây thứ cấp khi tách dây cao áo khỏi bugi. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U 2m phải đủ lớn
để có khả năng tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực bugi, đặc biệt là lúc khởi động.
2.2.2. Hiệu điện thế đánh lửa Uđl
Hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó q trình đánh lửa xẩy ra được gọi là hiệu điện
thế đánh lửa ( Uđl ).Hiệu điện thế đánh lửa là một hàm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tuân
theo định luật pashen :
Uđl=K

P.δ
T

(2.1)


Trong đó :
P: Là áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
δ: Khe hở bugi.
T: Nhiệt độ ở điện cực trung tâm của bugi tại thời điểm đánh lửa.
K: Hằng số phụ thuộc vào thành phần của hộn hợp hịa khí. .
Ở chế độ khởi động lạnh, hiệu điện thế đánh lửa U đl tăng khoảng 20 ÷ 30% do
nhiệt độ điện cực bugi thấp.
Khi động cơ tăng tốc độ, thoạt nhiên Uđl tăng do áp suất nén tăng nhưng sau đó Uđl
giảm từ từ do nhiệt độ điện cực bugi tăng và áp suất nén giảm do q trình nạp xấu đi.

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 cơng suất cực đại (hình 2.1)
Trong q trình vận hành xe mới, sau 2000km đầu tiên , U đl tăng 20% do điện cực
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 10000 km.

Hình 2.1. Sự phụ thuộc của hiệu điện thế đánh lửa vào tốc độ tải của động cơ
2.2.3. Hệ số dự trữ Kdt
Hệ số dự trữ là tỷ số hiệu điện thế giữa hiệu điện thế thứ cấp cực đại U 2m và hiệu
điện thế đánh lửa Uđl.
U 2m

Kđl= U
(2.2)
đl
Đối với hệ thống đánh lửa thường, do U2m thấp nên Kđl thường nhỏ hơn 1,5. Trên
động cơ xăng hiện đại với hệ thống đánh lửa điện tử, hệ số dự trữ có giá trị khá cao
(Kđl= 1,5-2), đáp ứng được viện tăng tỷ số nén, tăng số vòng quay và tăng khe hở bugi.


2.2.4. Năng lượng dự trữ Wđl
Năng lượng dự trữ Wđl là năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường trong cuộn sơ
cấp của bôbin. Để đảm bảo tia lửa điện có đủ năng lượng để đốt cháy hồn hồn hịa
khí, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo được năng lượng dự trữ cuộn sơ cấp bôbin ở một
giá trị xác nh:
L1 ì I 2 ng
= 50 ữ 150
Wdt =
2
mJ

(2.3)

Trong ú :
-

Wdt : Năng lượng dự trữ trong cuộn sơ cấp.

-

L1 : Độ tự cảm của cuộn sơ cấp của bobin
I ng
: Cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm transistor công suất

-

ngắt.
2.2.5. Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S
∆u 2
du 2
S = dt = ∆ t = 300 ÷ 600

V/ms

(2.4)

Trong đó:

- S : Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
- ∆ u 2 : Độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.

- ∆t :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 ở
điện cực bugi càng mạnh nhờ đó dịng khơng bị rò qua muội than trên điện 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 hay còn gọi là tần số đánh
lửa được xác định bởi công thức:
f = nZ ( Hz ) ( 2.5)
120

Đối với động cơ 2 thì:
f = nZ ( Hz)( 2.6)
12060

Trong đó:
-

f : Tần số đánh lửa.

-

n : Số vòng quay trục khuỷu động cơ

- Z : số xylanh động cơ.

−1

(min )

(min-1).

Chu kỳ đánh lửa T : là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa.
T = 1/ f = tđ + tm

(2.7)

Trong đó:
- tđ: thời gian vít ngậm hay transistor cơng suất dẫn bão hịa
- tm: thời gian vít hở hay transistor công suất ngắt.
Tần số đánh lửa f tỷ lệ thuận với vòng quay trục khuỷu động cơ và số 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 là chu kỳ và tần
số đánh lửa để đảm bảo ở số vòng quay cao nhất của động cơ tia lửa vẫn mạnh.
2.2.7. Góc đánh lửa sớm θ
Góc đánh lửa sớm θ là góc quay của trục khuỷu động cơ tính từ thời điểm xuất
hiện tia lửa điện tại bugi cho tới khi piston lên tới điểm chết trên.
Góc đánh lửa sớm ảnh hưởng rất lớn đến cơng suất, tính kinh tế và độ ơ nhiễm
khí thải động cơ. Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố:
θopt =f(pbđ, tbđ, p,twt, n, N0…)
Trong đó:
pbđ: Áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa
tbđ: Nhiệt độ buồng đốt
p: Áp suất buồng trên đường ống nạp
twt: Nhiệt độ nước làm mát động cơ
tmt: Nhiệt độ môi trường
n: Số vòng quay của động cơ
N0: Chỉ số octan của xăng
Ở các đời xe cũ, góc đánh lửa sớm chỉ được điều khiển theo hai thông số: tốc độ
( bộ đánh lửa sớm ly tâm ) và tải ( bộ đánh lửa áp thấp ) của động cơ. Tuy nhiên hệ

thống đánh lửa ở một số xe ( Toyota, Honda… ) có trang bị thêm van nhiệt và sử dụng
bộ đánh lửa sớm theo hai chế độ nhiệt độ. Trên các xe đời mới được điều khiển tối ưu
theo chương trình phụ thuộc vào các yếu tố trên.
Hình 2.2 Trình bày bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ động cơ trên xe trên xe
đời mới và xe đời cũ:


Hình 2.2. Đồ thị góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ trên xe đời mới và đời cũ
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 điện
cảm. Năng lượng của tia lửa điện được tính bằng cơng thức:
WP = WC + WL
(2.8)
Trong đó:
• Năng lượng điện dung
WC =

2
C2 .U đl
2

(2.9)

-

W C : Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện dung.

-

C2 :Điện dung ký sinh của mạch thứ cấp của bugi.

U đl : Hiệu điện thế đánh lửa.

-

• Năng lượng điện cảm
WL =

2
L2 .i2
2

(2.10)

Trong đó :
-

WL : Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm.

-

L2

-

i2 : Cường độ dòng điện mạch thứ cấp.

L2

: Độ tự cảm của mạch thứ cấp.

2.3. PHÂN LOẠI
a. Dựa theo nguyên lý làm việc thì các hệ thống đánh lửa hiện nay gồm có :
− Hệ thống đánh lửa bằng tiếp điểm
− Hệ thống đánh lửa bán dẫn
− Hệ thống đánh lửa điện tử
− Hệ thống đánh lửa Manhêto ( Vô Lăng Ma – Nhê tích )
− Hệ thống đánh lửa điện dung
b. Dựa vào Cấu tạo gồm có :
− Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện
− Hệ thống đánh lửa khơng có bộ chia điện
− Hệ thống đánh lửa có bộ điều chỉnh đánh lửa sớm bằng chân không và bộ điều
chỉnh đánh lửa bằng li tâm
− Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm hoặc khơng có tiếp điểm
− Hệ thống đánh lửa điện tử có điều khiển bằng ECU
c. Dựa theo phương pháp tích lũy năng lượng:
- Hệ thống đánh lửa điện cảm (TI- Transistor Ignition System)
- Hệ thống đánh lửa điện dung (CDI- Capacitor Discharged Ignition System)
d. Dựa theo các phân bố điện cao áp:
- Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện – delco (Distributor Ignition System)
- Hệ thống đánh lửa trực tiếp hay khơng có delco ( Distributorless Ignition
System)
e. Phân loại theo kiểu ngắt mạch sơ cấp:
- Hệ thống đánh lửa sửa dụng vít lửa (Conventional Ignition System)
- Hệ thống đánh lửa sử dụng Transistor ( Transistor Ignition System)
- Hệ thống đánh lửa sử dụng Thyristor (CDI)


2.4 .CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA HIỆN NAY
2.4.1. Hệ thống đánh lửa má vít (tiếp điểm) : CI (Conventional Ignition system)

Hình 2.3. Hệ thống đánh lửa má vít
Hệ thống đánh lửa kiểu này có cấu tạo đơn giản nhất. Trong hệ thống đánh lửa
kiểu này dòng sơ cấp và thời điểm đánh lửa được điều khiển cơ học. Dòng sơ cấp của
cuộn đánh lửa được điều khiển cho chạy ngắt qua tiếp điểm của bộ ngắt dòng.
2.4.2. Hệ thống đánh lửa bằng TI (Trasistor Ignition system) dùng IC đánh lửa

Hình 2.4. Hệ thống đánh lửa TI
Với hệ thống đánh lửa TI dùng mạch On, Off của transistor để điểu khiển đóng
ngắt dịng sơ cấp.


2.4.3. Hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện SI

Hình 2.5. Hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện SI
Với hệ thống đánh lửa kiểu này sẽ không sử dụng bộ đánh lửa sớm chân không
và ly tâm.Thay vào đó chức năng ESA của bộ điều khiển điện tử (ECU) sẽ điều khiển
thời điểm đánh lửa.
2.4.4. Hệ thống đánh lửa khơng có bộ chia điện
BSI hoặc DLI (Distributorless Ignition system)

Hình 2.6. Hệ thống đánh lửa khơng có bộ chia điện
Thay vì sử dụng bộ chia điện hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng cuộn đánh lửa
đa bội để cung cấp điện cao áp cho bugi. Thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng ESA
của ECU động cơ.


CHƯƠNG 3
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TI
3.1. Nguyên lý tạo điện cao áp

- Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa:

Hình 3.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa
 Năng lượng dự trữ Wdt:
Năng lượng dự trữ Wdt là năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường trong cuộn sơ
cấp bôbin. Để đảm bảo tia lửa điện có đủ năng lượng đốt cháy hồn tồn hịa khí, hệ
thống đánh lửa phải đảm bảo được năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp của bô bin ở một
giá trị xác định:

 Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S:
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 dịng khơng bị rị qua muội than trên điện cực
bugi, năng lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm:


 Quy luật biến đổi của dòng điện sơ cấp i1 và điện áp thứ cấp U2m:

Hình 3.2. Quy luật biến đổi của dòng điện sơ cấp i1 và điện áp thứ cấp U2m
3.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa TI

Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa TI
Hệ thống đánh lửa TI gồm:


- Khố điện IG/SW
- Bơbin (Ignition Coil)
- Bộ chia điện kiểu cảm biến đánh lửa (Distributor,Delco) :
+ Cảm biến đánh lửa kiểu từ điện,kiểu Hall :
+ Bộ chia điện cao áp dạng con quay
+ Các bộ điều chỉnh thời điểm đánh lửa sớm kiểu chân không,kiểu ly tâm.

- IC đánh lửa (Igniter) : Nhận xung của cảm biến đánh lửa vỡ thực hiện thông mạch sơ
cấp của bôbin vỡ ngắt mạch sơ cấp của bôbin.
- Dây cao áp (High tension wire)
- Bugi (Spark Plug)
3.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa TI
Khi bật khóa điện, ác quy cấp (+) cho cuộn sơ cấp bôbin, chờ âm ở cực C. Đồng
thời ác quy cấp (+) vào mạch điều khiển. Trong khi quay bộ chia điện thì cánh phát phát
xung (của cảm biến đánh lửa loại từ điện) sẽ quay. Mỗi lần cánh phát xung lướt qua đầu
cuộn dây phát xung thì cuộn dây phát xung sẽ cảm ứng ra một xung dương âm. Số cặp
xung này bằng số cánh phát xung. Xung của cảm biến đánh lửa này được gửi về mạch
điện điều khiển và có quy ước dương âm.
Khi xung của cảm biến đánh lửa thấp hơn một ngưỡng quy định nào đó thì mạch
điều khiển của IC đánh lửa sẽ điều khiển cho transistor ON, thông âm cho bơbin và tạo
dịng sơ cấp, tạo ra từ trường φ. Khi phần xung dương của cảm biến bằng hoặc lớn hơn
một ngưỡng quy định thì mạch điều khiển transistor OFF, ngắt dịng sơ cấp, từ thơng
biến thiên cực lớn và xung điện cao áp được sinh ra ở cuộn thứ cấp của bôbin. Xung cao
áp này thông qua dây cao áp truyền đến nắp bộ chia điện, qua dây cao áp tới các bugi,
tạo tia lửa điện của bugi.


3.4. Các chi tiết trong hệ thống
3.4.1. Biến áp đánh lửa (bơbin)

Hình 3.4. Bơbin nằm trong bộ chia điện của hãng TOYOTA

• Cấu tạo
Bơbin tạo ra điện áp đủ để
phóng tia lửa điện qua khe hở giữa hai
điện cực của bugi.
Cuộn sơ cấp và thứ cấp cuốn

quanh lõi thép. 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 cịn một đầu được nối
với bugi.
Hình 3.5. Cấu tạo của bơbin

• Hoạt động của bơbin
Khi xung IGT được gửi tới IC đánh lửa,
dịng sơ cấp trong bơbin đi từ :
ắc quy → cuộn sơ cấp → IC →

→

mát. Kết quả là đường sức từ trường được
tạo ra chung quanh cuộn dây và lõi thép.


Hình 3.6. Hoạt động của bơbin
Khi xung IGT mất, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dịng điện chạy vào cuộn sơ cấp.
Kết quả là từ thông của cuộn sơ cấp bắt đầu giảm. Vì vậy , tạo ra một sức điện động
theo chiều ngược lại chống lại sự giảm của từ thông, thông qua hiện tượng tự cảm của
cuộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp.

Hiệu ứng tự cảm tạo ra 1 hiệu điện thế 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
30KV. Sức điện động này làm xuất hiện tia lửa ở bugi. Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt
dịng sơ cấp càng nhanh thì hiệu điện thế thứ cấp càng lớn.

3.4.2. Bộ chia điện
 Cơng dụng:
Đóng ngắt dịng điện sơ cấp để tạo xung cao áp. Đồng thời phân phối xung điện
cao áp tới các bugi theo đúng thời điểm (góc đánh lửa sớm) và thứ tự nổ.
 Cấu tạo:
Hình 3.7. Cấu tạo của bộ chia điện loại đánh lửa TI


Bộ chia điện gồm 3 bộ phận chính:
- Bộ phận tạo xung
- Bộ chia điện cao áp
- Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm
 Bộ phận tạo xung gồm:
Với hệ thống đánh lửa TI bộ phận tạo xung ở đây chính là một cảm biến đánh lửa.
Và ở đây cảm biến đánh lửa được dùng là loại từ điện nam châm đứng yên.

Hình 3.8. Cảm biến đánh lửa từ điện nam châm đứng yên
Cảm biến đánh lửa loại từ điện bao gồm:
• Rơ to phát tín hiệu
• Cuộn dây phát tín hiệu
Rơ to phát tín hiệu được chế tạo lắp chặt vào trục của rơ to phát tín hiệu. Số răng
của rơ to phát tín hiệu đúng bằng số xy lanh của động cơ. Cuộn dây phát tín hiệu được
quấn quanh một lõi sắt từ cạnh một nam châm vĩnh cửu. Trục rơ to phát tín hiệu được
lắp với trục bộ chia điện. Bộ chia điện được dẫn động từ trục cam thông qua ăn khớp
bánh răng của trục cam và trục bộ chia điện. Thông qua sự biến thiên từ trường trên
cuộn dây phát tín hiệu ứng với mỗi vị trí của răng rơ to phát tín hiệu sẽ làm On, Off
mạch điều khiển IC đánh lửa. Do đó sẽ thực hiện đóng ngắt dịng sơ cấp trên bơbin và
tạo dòng điện cao áp trên cuộn thứ cấp của bơbin đánh lửa. Từ đó dịng điện cao áp
thơng qua dây cao áp được truyền tới bugi, thực hiện đánh lửa, đốt cháy hịa khí. Q
trình này lặp đi lặp lại ứng với mỗi vị trí của mỗi răng trên rơ to phát tín hiệu.

 Bộ phận chia điện cao áp gồm:
• Con quay chia điện
• Nắp bộ chia điện
• Than tiếp điện và lò xo đàn hồi
Con quay chia điện được lắp cách điện với trục và cố định trên trục. Thỏi than tiếp
điện lắp cùng lò xo để đảm bảo tiếp xúc tốt giữa rôto (con quay) với dây cao áp trung
tâm. Nắp bộ chia điện được làm bằng vật liệu cách điện cao, trên nắp bộ chia điện bố trí


các cặp đấu dây cao áp và số cọc bằng số xilanh của động cơ. Một vấn đề được đặt ra là
tiếp điểm phải được mở sớm theo tốc độ động cơ (góc đánh lửa sớm).
Để làm tiếp điểm mở sớm đi thì thường dùng cách xoay cam bộ chia điện đi một góc
cùng chiều với chiều quay của bộ chia điện
Khi động cơ chạy ở chế độ cầm chừng, sự đánh lửa xảy ra ngay trước khi piston lên
đến điểm chết trên (ĐCT) ở cuối kì nén. Ở tốc độ cao, góc đánh lửa sớm hơn. Để diều
chỉnh góc đánh lửa sớm, hệ thống đánh lửa TI trang bị bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm
bằng chân khơng và bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm li tâm. Cơ cấu đánh lửa sớm bằng
chân khơng điều chỉnh góc đánh lửa sớm dựa vào tải của động cơ. Cơ cấu đánh lửa
bằng li tâm điều chỉnh góc đánh lửa sớm nhờ lực quán tính của quả văng li tâm làm
xoay trục bộ chia điện đi một góc khi số vịng quay của động cơ tăng.
 Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm:
Bộ điểu chỉnh góc đánh lửa sớm của hệ thống đánh lửa TI gồm:
+ Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm bằng chân khơng
+ Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm li tâm
 Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm chân khơng:

Hình 3.9. Bộ điều chỉnh đánh lửa sớm
chân không

1. Đến buồng hỗn hợp của các burato
2. Lò xo
3. Nắp
4. Màng
5. Vỏ
6. Đĩa cố định
7. Cần kéo
8. Đĩa di động
9. Vỏ bộ chia điện
10. Ổ bi

-

Hình 3.10. Nguyên lý hoạt động của bộ đánh lửa sớm kiểu chân không
Nguyên lý hoạt động:

Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm kiểu chân khơng hay cịn có thể gọi là bộ điều chỉnh
góc đánh lửa sớm theo tải của động cơ. Khi động cơ chưa làm việc, áp suất ở hai buồng
như nhau, lò xo đẩy màng và giữ cho mâm trên ở một vị trí cố định ứng với góc đánh
lửa sớm ban đầu. Khi động cơ bắt đầu làm việc, bướm ga cịn đóng kín hoặc hé mở nhỏ.
Độ chân khơng ở phía sau bướm ga lớn thắng được sức căng lò xo hút mang đi ra, kéo
theo cần và mâm trên quay ngược chiều với chiều quay của trục bộ chia điện, làm góc
đánh lửa sớm tăng lên.
Khi bướm ga mở lớn dần, độ chân khơng phía sau bướm ga giảm dần, áp suất ở hai
buồng khơng cịn chênh lệch nhiều, khơng thắng được sức căng của lị xo, lò xo đẩy
màng cần đi vào làm cho mâm chia điện quay theo chiều quay của trục bộ chia điện, làm
giảm góc đánh lửa sớm.


 Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm kiểu li tâm:

Hình 3.11. Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm kiểu li tâm
1.Vòng hãm, 2. Vòng đệm, 3. Trục cam bộ cắt điện, 4. Thanh vai với lỗ dọc,
5. Bạc của cam, 6. Lò xo, 7. Quả văng, 8. Chốt, 9. Trục, 10. Tấm đỡ, 11. Trục dẫn động
+) Cấu tạo:
Bộ điều chỉnh ly tâm gồm đĩa cố định với trục cam. Trên đĩa bố trí để lắp hai qỉa
văng (đối trọng). Hai quả văng có thể quay quanh hai chốt và được giữ chặt bởi hai lị
xo có độ cứng khác nhau. Mục đích là trong q trình làm việc dễ dàng hơn, tăng phạm
vi điều chỉnh.
+) Nguyên lý hoạt động :
Khi trục bộ chia điện quay nhanh(tốc độ động cơ lớn) lực li tâm lớn làm các quả
văng văng ra xa, thắng được sức căng của lò xo, quả văng bung ra làm quay trục bộ chia
điện theo chiều quay của nó và tiếp điểm mở sớm, góc đánh lửa sớm tăng lên.
Khi tốc độ trục khuỷu giảm ( tốc độ trục chia điện giảm), lực li tâm của quả văng
giảm, lò xo kéo quả văng đi vào làm trục bộ chia điện quay chậm kéo theo vấu cam
chậm mở tiếp điểm, góc đánh lửa sớm giảm.


3.4.3. Bugi
Bugi đóng vai trị rất quan trọng trong hoạt động của động cơ xăng. Đó là nơi
xuất hiện tia lửa ban đầu để đốt cháy hịa khí, vì vậy, nó ảnh hưởng trục tiếp đến cơng
suất của động cơ, lượng tiêu hao nhiên liệu cũng như độ ô nhiễm của khí thải. Do điện
cực bugi trong buồng đốt nên điều kiện làm việc của nó rất khắc nghiệt : nhiệt độ ở kỳ
cháy có thể lên đến 25000 C và áp suất đạt 50Kg/cm2 . Ngồi ra bugi cịn chịu sự thay
đổi đột ngột về áp suất lẫn nhiệt độ, các dao động cơ khí , sự ăn mịn hóa học và điện
thế cao áp. Chính vì vậy, các hư hỏng trên động cơ xăng thường liên quan đến bugi.
a. Một số kiểu bugi điển hình
A Bugi có điện trở
Bugi có thể sinh ra nhiễu điện từ, nhiễu này
có thể làm cho các thiết bị điện tử trục trặc.

Loại bugi này có một điện trở gốm để ngăn
chặn hiện tượng này.
B Bugi có đầu điện cực Platin
Loại bugi này sử dụng platin cho các điện
cực giữa và điện cực nối mát. Nó có độ bền
và khả năng đánh lửa tuyệt hảo.
C Bugi có đầu điện cực lirdium
Loại bugi này sử dụng hợp kim lirdium có
các điện cực giữa và điện cực nối mát, nó có
độ bền và khả năng đánh lửa tốt
A Bugi có nhiều điện cực
B Loại bugi có rãnh
C Bugi có điện cực lồi
1 . Điện trở
2 . Đầu platin của điện cực giữa.
3 . Đầu platin của điện cực nối mát.
4 . Đầu lridium của điện cực giữa.
Các điện cực trịn khó phóng điện,
trong khi đó các điện cực vng hoặc nhọn
lại dễ phóng điện. Q trình sử dụng lâu
dài, các điện cực bị làm trịn đầu dần và trở lên khó đánh lửa. Vì vậy, cần phải thay thế
bugi. Các bugi có điện cực mảnh và nhọn thì phóng điện dễ hơn. Tuy nhiên, những điện
cực như thế sẽ chóng mịn. Chúng được gọi là các bugi có cực platin hoặc iridium.
b. Bugi nóng và bugi lạnh
Nhiệt độ tối ưu ở điện cực trung tâm của bugi khi tia lửa bắt đầu xuất hiện
khoảng 400÷5000C, khi ở nhiệt độ này, các chất bám vào điện cực bugi như muội than
sẽ tự bốc cháy (nhiệt độ tự làm sạch). Nếu nhiệt độ quá thấp (nhỏ hơn 3500C) muội than
sẽ tích tụ trên bugi làm chập điện cực, dễ gây mất lửa khi khởi động cơ vào buổi sáng