Nghiên cứu và sử dụng hệ thống đánh lửa trên xe Toyota (word và file cad)

dài để đốt cháy được hoà khí ở mọi chế độ hoạt động của động cơ. 1.6 Các hãng xe áp dụng. Hệ thống đánh lửa được sử dụng hầu hết trên các loại xe hơi hiện đại như các hãng : TOYOTA , HONDA , HUYNHDAI , MISSUBISHI , FORD, DEAWOOD ,BMW, MAZDA Chương 2 Một số vấn đề về lý thuyết của hệ thống đánh lửa 2.1. Lý thuyết cơ bản về đánh lửa trong ôtô. Trong động cơ xăng, hoà khí sau khi được đưa vào trong xi lanh và được trộn đều nhờ sự xoáy lốc của dòng khí sẽ đựơc píttông nén lại. ở một thời điểm thích hợp cuối kỳ nén, hệ thống đánh lửa sẽ cung cấp một tia lửa điện cao thế đốt cháy hoà khí và sinh công cho động cơ. Để tạo được tia lửa điện cực của bugi, quá trình đánh lửa được chia làm 3 giai đoạn là quá trình tăng trưởng của dòng sơ cấp, quá trình ngắt dòng sơ cấp vào thời kỳ xuất hiện tia lửa điện ở điện cực bu gi. 2.1.1. Qúa trình tăng trưởng dòng sơ cấp. Rf đến bộ chia chia điện SW L1 R1 acqui L2 Bô bin T IC đánh lửa Cảm biến Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống đánh lửa Rf : Điện trở phụ. R1 : Điện trở của cuộn sơ cấp. L2 , L2 : Độ tự cảm của cuộn sơ cấp và thứ cấp của bô bin. T : Tranzitor công suất được điều khiển nhờ tín hiệu từ cảm biến hoặc vít lửa. i1 (t) U/R Hình 2.3 Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp i1 Đồ thị cho thấy độ tự cảm L của cuộn sơ cấp càng lớn thì tốc độ tăng trưởng dòng sơ cấp i1 càng giảm. Bởi vậy ở tốc độ thấp và trung bình do thời gian tđ quá dài dòng điện sơ cấp sau khi đạt được giá trị xác định U/ Rsẽ tiêu phí năng lượng vô ích, toả nhiệt trên cuộn sơ cấp và điện trở phụ. Trên các xe đời mới nhược điểm trên được loại trừ nhờ mạch hiệu chỉnh thời gian tích luỹ năng lượng tđ ( dwell angle control ) . 2.1.2. Quá trình ngắt dòng sơ cấp. Khi Tranzitor công suất ngắt, dòng điện sơ cấp và từ thông do nó sinh ra giảm đột ngột. Trên cuộn thứ cấp của bô bin sẽ sinh ra một hiệu điện thế vào khoảng 15 kV đến 35 kV. Giá trị hiệu điện thế thứ cấp phụ thuộc vào rất nhiều thông số của mạch sơ cấp và thứ cấp. Để tính toán hiệu điện thế thứ cấp cực đại ta sử dụng sơ đồ tương đương được trình bày trên hình 2-3. R 2 R 1 i2 i1 S C 1 L 1 Hình 2.5 Trong sơ đồ này: L 2 R m C 2 Sơ đồ tương đương của hệ thống đánh lửa R r Boug ie Rm - là điện trở mất mát R - điện trở rò qua điện cực bu gi. C1 - Điện dung của tụ điện mắc song song với vít lửa hoặc Tranzitor công suất ngắt. C2 - Điện dung ký sinh dung mạch thứ cấp . Bỏ qua hiệu điện thế ăcqui vì hiệu điện thế ăcqui rất nhỏ so với hiệu điện thế xuất hiện trên cuộn sơ cấp lúc Tranzitor công suất ngắt, ta xét trường hợp không tải có nghĩa là dây cao áp được tách ra khỏi bugi. Bugi tại thời điểm Tranzitor công suất ngắt, năng lượng từ trường tích luỹ trong cuộn sơ cấp của bô bin được chuyển thành năng lượng điện trường chứa trên tụ điện C1 và C2 và một phần bị mất mát. Khi Tranzitor công suất ngắt cuộn sơ cấp sẽ sinh ra một sức điện động vào khoảng 200 đến 300 V. 2.1.3. Quá trình phóng điện ở điện cực bu gi. Khi điện áp thứ cấp U2 đạt đến giá trị Uđl, tia lửa điện cao thế sẽ xuất hiện giữa hai điện cực của bu gi. Bằng thí nghiệm, người ta chứng minh được rằng tia lửa xuất hiện ở điện cực bugi gồm hai thành phần là: thành phần điện dung và thành phần điện cảm. Thành phần điện dung của tia lửa do năng lượng tích luỹ trên mạch thứ cấp được quy ước bởi điện dung ký sinh C2. Tia lửa điện dung được đặc trưng bởi sự sụt áp và tăng dòng đột ngột. Dòng có thể đạt vài chục Ampe. Tia lửa điện dung có màu xanh sáng kèm theo tiếng nổ lách tách đặc trưng. Dao động với tần số cao (106 107 Hz) và dòng lớn, tia lửa điện dung gây nhiễu vô tuyến và mài mòn điện cực bu gi. Để giả quyết vấn đề vừa nêu, trên mạch thứ cấp (như nắp delco, mỏ quẹt, dây cao áp) thường được mắc thêm các điện trở. Phần năng lượng còn lại sẽ hình thành tia lửa điện cảm, dòng qua bugi lúc này chỉ vào khoảng 20 40 mA. Hiệu điện thế giữa hai cực bugi giảm nhanh đến giá trị 400 500 V. Thường thì thời gian tia lửa điện cảm vào khoảng 1 đến 1,5 ms. Tia lửa điện cảm có màu vàng tím, còn được gọi là đuôi lửa . 2.2 Các đặc tuyến của hệ thống đánh lửa.. 2.2.1. Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Đối với hệ thống đánh lửa thường, khi số vòng quay trục khuỷu tăng, thời gian ngậm điện tđ giảm làm Ing giảm, kết quả là hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m cũng giảm dần. ở tốc độ thấp, do sự đóng mở của vít lửa chậm nên phát sinh tia lửa trên mặt vít làm giảm tốc độ biến thiên của từ thông trong cuộn sơ cấp, làm U2m giảm (hình 2-4 ). Đây là mặt hạn chế trong việc tăng cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm đánh lửa Ing vì nếu Ing cao quá sẽ gây cháy rỗ mặt vít. ở tốc độ cao U2m cũng giảm do hiện tượng rung vít. Đối với hệ thống đánh lửa bán dẫn không có mạch hiệu chỉnh thời gian tích luỹ năng lượng mạch điên đã được cải thiện, nên cho phép tăng cường độ dòng diện sơ cấp Ing lên cao hơn, U2m cũng cao hơn. ở số vòng quay thấp do mạch sơ cấp được ngắt dẫn bởi Tranzitor công suất nên U2m không bị ảnh hưởng. Động cơ có số xi lanh càng lớn thì U2m càng giảm. U2m (kV) 2 30 20 10 0 1 1000 3000 5000 (v/ph) n 1. Hệ thống đánh lửa 2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không có mạch thường chỉnh hiệu thời gian tích luỹ năng Hình lượng2.8 Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc vào số vòng uay trục khuỷu của động cơ 2.2.2. Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc tụ điện C1. U2m (kV) 0 0.2 C1 (F 0.35 Hình 2.9 Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc tụ điện C1 Tụ điện C1 mắc song song với vít lửa hoặc Tranzitor công suất có tác dụng dập tắt suất điện động tự cảm sinh ra khi ngắt mạch sơ cấp, để bảo vệ mặt vít hoặc Tranzitor công suất. Tuy nhiên nó cũng ảnh hưỏng khá lớn đến hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m. Bằng thục nghiệm người ta thấy rằng giá trị của C1 bằng 0,2 đến 0,35 F là tốt nhất, vừa có khả năng bảo vệ vừa có khả năng đảm bảo U2m lớn (Hình 2-5). 2.2.3. Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc điện dung kí sinh C2. C2 =60 pF U2m (kV) U2m (kV) C2 =120 pF C2 =200 pF 0 C2 ( F C2min a) n (v/ph) b) Hình 2.10 Đặc tuyến đánh lửa phụ thuộc điện dung kí sinh C2 Điện dung kí sinh trên mạch thứ cấp C2 bao gồm điện dung kí sinh trong cuộn dây thứ cấp của bôbin trong đường đây cao áp, trong bộ chia điện, và trong bugi. Giá trị điện dung kí sinh C2 nhỏ nhất vào khoảng 40 đến 70 pF. Đối với hệ thống đánh lửa trên xe đời mới có trang bị hệ thống chống nhiễu vô tuyến thì C2 có thể lớn hơn 100 pF.