Đồ án Thiết kế chế tạo mô hình học cụ Hệ thống đánh lửa ECU cho phòng thực tập điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa Cơ khí Phạm Văn Thành CK43-ĐLOT Đề tài : THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỌC CỤ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ECU CHO PHÒNG THỰC TẬP ĐIỆN CHUYÊN NGÀNH BỘ MÔN KỸ THUẬT Ô TÔ ĐẠI HỌC NHA TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành : KỸ THUẬT Ô TÔ Hướng dẫn khoa học: Th.s: Mai Sơn Hải NHA TRANG - 06/2007 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên : Phạm Văn Thành. Lớp : CK43-DLOT Chuyên ngành : Kỹ thuật Ô tô. Mã ngành : 18.02.10 Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mô hình học cụ Hệ thống đánh lửa ECU cho phòng thực tập điện chuyên ngành Bộ môn Kỹ thuật ô tô Đại học Nha Trang. Số trang :84 Số chương : 4 Số tài liệu tham khảo : 6 NHẬN XÉT ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... Kết luận:..................................................................................................... Nha Trang, ngày ..... tháng .... năm 2007 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Th.s. Mai Sơn Hải PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Phạm Văn Thành. Lớp : CK43-DLOT Chuyên ngành : Kỹ thuật Ô tô. Mã ngành : 18.02.10 Tên đề tài : Thiết kế chế tạo mô hình học cụ Hệ thống đánh lửa ECU cho phòng thực tập điện chuyên ngành Bộ môn Kỹ thuật ô tô Đại học Nha Trang. Số trang : 84 Số chương :04 Số tài liệu tham khảo : 06 NHẬN XÉT ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... Điểm phản biện : ........................................................................................ Nha Trang, ngày ...... tháng ..... năm2007 CÁN BỘ PHẢN BIỆN Nha Trang, ngày ..... tháng ….năm 2007 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký và ghi rõ họ tên) ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã không ngừng thúc đẩy việc tìm tòi nghiên cứu. Việc áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật cao vào ngành công nghiệp nói chung và ngành công nghiệp ô tô nói riêng, đã đạt được những kết quả mỹ mãn, đặc biệt là lĩnh vực kỹ thuật điện tử đóng vai trò quan trọng trong công cuộc đổi mới của ngành công nghiệp này. Qua quá trình học tập ở trường với những kiến thức đã học và đặc biệt qua các đợt đi thực tập: thợ cơ khí, thực tập chuyên ngành và thực tập tổng hợp. Em cảm thấy mình sử dụng các kiến thức đã tích luỹ để có thể thiết kế chế tạo mô hình học cụ hệ thống đánh lửa ECU. Đây cũng là mong muốn của em đóng góp một phần nhỏ bé của mình vào sự nghiệp đào tạo của nhà trường. Có thể nói sự phát triển của ngành công nghiệp ôtô mà đặc biệt là lĩnh vực điện - điện tử trên ôtô là sự phát triển không ngừng, luôn luôn đổi mới để đáp ứng nhu cầu và thị hiếu của người sử dụng. Việc tìm hiểu nghiên cứu hệ thống đánh lửa điện tử trên ôtô trong học tập của sinh viên ngành cơ khí Kỹ thuật ôtô, cũng như của sinh viên học nghề sửa chữa ôtô là không thể thiếu được. Đồng thời để nâng cao kiến thức, nắm vững cả lý thuyết và thực hành thì việc tạo điều kiện cho sinh viên tiếp xúc với mô hình hệ thống đánh lửa là hết sức cần thiết. Để đáp ứng phần nào cho việc giảng dạy cũng như thực hành. Em được khoa Cơ khí trường đại học Nha Trang giao cho đề tài:” Thiết kế chế tạo mô hình học cụ Hệ thống đánh lửa ECU cho phòng thực tập điện chuyên ngành Bộ môn Kỹ thuật ô tô Đại học Nha Trang”. Mục đích vận dụng kiến thức đã học vào thực tế để hàon chỉnh và nâng cao chuyên môn của người thực hiện đồng thới góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị. Nội dung thực hiện đề tài: 1. Nội dung thực hành hệ thống đánh lửa ô tô. 2. Lựa chọn phương án thiết kế. 3. Thiết kế chế tạo. 4. Thử nghiệm. Trong quá trình hoàn thành đề tài này, mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của thầy Mai Sơn Hải cũng như các thầy trong khoa cơ khí và xưởng cơ khí cũng như các bạn trong khoa. Song do thời gian hoàn thành đề tài có hạn, việc tìm hiểu các phương án và thiết bị lắp đặt mô hình, cũng như khả năng trình độ và kinh nghiệm còn thiếu sót. Rất mong sự góp ý và phê bình của quí thầy cô, các bạn sinh viên và các bạn đọc để đề tài hoàn chỉnh hơn. Qua đây em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy Mai Sơn Hải và thầy Huỳnh Trọng Chương trong suốt quá trình hoàn thành đề tài này, cũng như quí thầy cô trong khoa Cơ Khí trường Đại Học Nha Trang đã truyền đạt cho em những kiến thức cần thiết trong suốt thòi gian học tập tại trường. Nha Trang, Tháng 06 năm 2007. Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Thành DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ đầy đủ Ký hiệu Hệ thống đánh lửa HTDL Electronic Control Unit ECU Battery B Ignition/swich IG/SW Group(crankshafr Angle Signal G Number Of Engine Revolution Signal Ne Ignititon Timing Signal IGT Earth. (Ground) E Tachomater EXT Coil C Điện trở R Diode Hình vẽ H Light Emitting Diode LED Tài liệu tham khảo TL TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. PGS. TS: ĐỖ VĂN DŨNG TRANG BỊ ĐIỆN VÀ ĐIỆN ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ HIỆN ĐẠI (TẬP I) ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM 2. TOYOTA CẨM NANG SỬA CHỮA TẬP I NXB – 08/2000 3. NGUYỄN OANH CƠ SỞ DẠY NGHỀ MÁY NỔ AN PHÚ KỸ THUẬT SỬA CHỮA Ô TÔ VÀ ĐỘNG CƠ NỔ HIỆN ĐẠI (TẬP I) NXB – TỔNG HỢP ĐỒNG NAI 4. LÝ DĨ HẰNG CẨM NANG ĐỘNG CƠ CHẠY XĂNG NXB - HẢI PHÒNG 03/2001 5. NGUYỄN TẤN LỘC GIÁO TRÌNH CẤU TẠO ĐỘNG CƠ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp.HCM 6. CƠ SƠ SẢN XUẤT TRANG THIẾT BỊ DẠY HỌC THỊNH ĐẠT 12/82 KP5 P. TĂNG NHƠN PHÚ A, 09 TP HCM NXB TP HCM – 01/2004. Trang -8- CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA I.1. CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA I.1.1. 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 buj, đặc biệt lúc khởi động. I.1.2. Hiệu điện thế đánh lửa Udl: Hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó quá trình đánh lửa được xảy ra được gọi là hiệu điện thế đánh lửa (Udl). Hiệu điện thế đánh lửa là một hàm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, theo định luật Pashen. T P KU dl δ. = 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 điện đánh lửa.  K: hằng số phụ vào thành phần của hỗn hợp hoà khí. Ở chế độ khởi động lạnh, hiệu thế đánh lửa Udl tăng khoảng 20 ÷ 30% do nhiệt độ hoà khí thấp và hoà khí không được hoà trộn tốt. Khi động cơ tăng tốc độ, Udl tăng nhưng sau đó Udl giảm từ từ do nhiệt độ cực bugi tăng và áp suất nén giảm do quá 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 công suất cực đại.Trong quá trình vận hành xe mới, sau 2.000 km đầu tiên, Udl tăng 20% do điện cực bằng bugi bị mài mòn. Trang -9- H. I -1. Sự phụ thuộc của hiệu điện thế đánh lửa và tốc độ và tải động cơ. 1. Toàn tải; 2. Nửa tải; 3. Khởi động và cầm chừng. Sau khi đó Udl tiếp tục tăng do khe hở bugi tăng. Vì vậy để giảm Udl phải hiệu chỉnh lại khe hở bugi sau mỗi 10.000 km. I.1.3. 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 Udl: dl m dl U U K 2= 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 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. I.1.4. 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 bobin. Để đảm bảo tia lửa điện có đủ năng lượng để đốt cháy hoàn toàn hoà khí. Hệ thống đánh lửa phải đảm bảo được năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp của bobin ở một giá trị xác định. mj IL ng 70÷50= 2 × =W¦ 2 1 dt Trong đó:  Wdl: Năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp. U KV 16 8 1000 2000 3000 n(v/p) 4 1 2 3 Trang -10-  L1: Độ tự cảm của cuộn sơ cấp của bobin.  Ing: Cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm công suất ngắt. I.1.5. Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S: [ ]msV t U dt du S /600÷300= Δ Δ == 22 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 thế thứ cấp. Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế cấp S càng lớn thì tia lửa điện xuất hiện tại điện cực bugi càng mạnh nhờ đó dòng không bị rò qua có muội than trên cực bugi, năng lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm. I.1.6. 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: [ ]HznZf 120 = Đối với động cơ 2 thì: [ ]HzZnf 60 = Trong đó:  f: tần số đánh lửa  n: số vòng quay trục khuỷu động cơ (min-1).  Z : số xylanh động cơ. Chu kỳ đánh lửa : là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa. md ttf T +== 1  td: thời gian công suất dẫn.  tm : thời gian công suất ngắt. Trang -11- Tần số đánh lửa f tỷ lệ thuận với 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. I.1.7. 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: θopt = f(Pbđ, tbđ,p, twt, tmt, n, No…) Trong đó:  Pbđ: Áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.  tbđ: Nhiệt độ đốt.  P: Áp suất trên đường ống nạp.  twt : Nhiệt độ làm mát động cơ.  tmt : Nhiệt độ môi trường.  n: Số vòng quay động cơ.  No : Chỉ số octan của xăng. Ở các đời xe cũ, góc đánh lửa sớm chỉ số 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 hai 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 thông số nêu trên. Trang -12- I.1.8. 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 Trong đó: 2 W 2 2 C dlUC 2 W 2 22 L iL =  WP: Năng lượng của tia lửa.  WC: Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện dung.  WL: Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm.  C2: Điện dung ký sinh của mạch thứ cấp của bugi (F).  Uđl : Hiệu điện thế đánh lửa.  L2: Độ tự cảm của mạch thứ cấp (H).  i2: Cường độ dòng điện mạch thú cấp (A). Tuỳ thuộc vào loại hệ thống đánh lửa mà tăng 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. I.2. LÝ THUYẾT VỀ ĐÁNH LỬA TRÊN ÔTÔ Trong động cơ xăng, hoà khí sau được đưa vào trong xylanh và được trộn đều nhờ sự xoáy lốc của dòng khi sẽ được piston nén lại.Ở một thớ điểm thích hợp cuối thì nén, HTĐL sẽ cung cấp một tia lửa cao thế sẽ đốt cháy hoà khí và sinh công cho động cơ. Để tạo được tia lửa điện giữa hai cực của bugi. Quá trình đánh lửa được chia ra làm ba giai đoạn là quá Trang -13- trình tăng trưởng của dòng sơ cấp, quá trình ngắt dòng sơ cấp và thời kỳ xuất hiện tia lửa điện ở cực bugi. I.2.1. Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp: - Sơ đồ hệ thống: H.I -2. Sơ đồ của hệ thống đánh lửa. Trong đó:  Rf : điện trở phụ.  R1 : điện trở của cuộn sơ cấp.  L1, L2: độ tự cảm của cuộn sơ cấp và thứ cấp của bôbin.  T: transistor công suất được điều khiển nhờ tín hiệu từ cảm biến hoặc vít lửa. Khi transistor công suất T dẫn, trong mạch sơ cấp sẽ có dòng điện i1 từ (+) accu đến R1 → L1 → T → mass. Dòng điện i lúc đầu tăng nhanh sau đó tăng chậm lại do sức điện động tự cảm sinh ra trên cuộn sơ cấp L1. Ở giai đoạn này, mạch thứ cấp của hệ thống đánh lửa gần như không ảnh hưởng đến quá trình tăng dòng ở mạch sơ cấp hiệu điện thế và cường độ dòng điện xuất hiện ở mạch thứ cấp không đáng kể nên ta có thể coi như mạch thứ cấp hở. Vì vậy ở giai đoạn này ta có sơ đồ tương đương được trình bày trên. Trên sơ đồ giá trị điện trở trong của acquy được bỏ qua. SW Rf Đến bộ chia L1 R L2 Bobin IC đánh lửa T Acquy Cảm biến Trang -14- Trong đó: RΣ = R1 + Rf U = Ua - ΔUt H. I – 3. Sơ đồ tương đương của mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa. Với:  Ua: là hiệu điện thế của acquy  ΔUt : là độ sụt áp trên transistor công suất ở trạng thái dẫn bão hoà hoặc độ sụt áp trên vít lửa. Qua quá trình tăng trưởng của dòng sơ cấp i1 ta thiết lập được phương trình vi phân sau: U dt di LR =+Σ 1 Giải phương trình vi phân ta được: ( ) ( )teUti LR 1Σ /- Σ 1 -1R = (1.1) Gọi = Σ 1111 ττ t e R L (1.2) Lấy đạo hàm (1.2) theo thời gian t, ta được tốc độ tăng trưởng của dòng sơ cấp. Đồ thị cho thấy độ tự cảm L1 của cuộn sơ cấp càng lớn thì tốc độ tăng trưởng của dòng sơ cấp i1càng giảm. Gọi td là thời gian transistor công suất dẫn thì cường độ dòng điện sơ cấp Ing tại thời điểm đánh lửa khi transistor công suất ngắt là: RΣ i1 U K L Trang -15- H. I - 4. Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp i1 ( )1/1 R tt ng de U I = Σ (1.3) Trong đó: td = γd . T = γd . 120/ (n.Z) (1.3a) Với:  T: l;à chu kỳ đánh lửa (s)  n: là số vòng quay trục khuỷu động cơ (min-1)  γd : thời gian tích luỹ năng lượng tương đối. Trên các xe đời cũ, tỷ lệ thời gian tích luỹ năng lượng γd = 2/3 còn ở các xe đời mới nhờ cơ cấu hiệu chỉnh thời gian tích luỹ năng lượng nên γd << 2/3: te U I tznng ).-1(R = 1 d .. 120 Σ γ (1.4) Từ biểu thức (1.4) ta thấy Ing phụ thuộc vào tổng trở của mạch sơ cấp ( R). Độ tự cảm của cuộn sơ cấp (L1), số vòng quay trục khuỷu động cơ (n), và số xylanh (z). Nếu RΣ, L1, Z là không đổi thì khi tăng số vòng quay trục khuỷu động cơ (n) cường độ dòng điện Ing sẽ giảm.Tại thời điểm đánh lửa, năng lượng đã được tích luỹ trong cuộn dây sơ cấp dưới dạng từ trường: I1(t) R U La Lb > La t Trang -16- 22 2 11 2 ng dt )-1(R . 22 .I =W 1t td e ULL Σ = )2-1( R . 2 =W 22 Σ 2 1 dt aa ee UL + Trong đó:  Wdt : năng lượng tích luỹ trong cuộn dây sơ cấp. dd tL R t t a 11 Σ== Hàm Wdt = f(a) đạt được giá trị cực đại, tức nhận được năng lượng điện từ hệ thống cung cấp điện nhiều nhất khi: 256,1= 1 Σ =dtL R a I.2.2. Quá trình ngắt dòng sơ cấp: Khi transistor công suất ngắt, dòng điện sơ cấp và từ thông do đó sinh ra giảm đột ngột. Trên cuộn thứ cấp của bobin sẽ sinh ra một hiệu điện thế vào khoảng từ 15 KV đến 35 KV. Giá trị của 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 cực đại ta sử dụng sơ đồ tương đương trên hình sau (H I - 5). H. I - 5. Sơ đồ tương đương của hệ thống đánh lửa. Rm: điện trở mất mát. Rr: điện trở rò qua điện cực bugi. Bỏ qua hiệu điện thế của acquy vì hiệu điện thế của acquy rất nhỏ so với hiệu điện thế trên cuộn sơ cấp lúc transistor công suất ngắt, ta xét R1 R2 R m i1 i2 Rr Bugi C2 L1 C1 L2 S Trang -17- trường hợp không có tải có nghĩa là dây cao áp được tách ra khỏi bugi. Tại thời điểm transistor công suất ngắt, năng lượng từ trường tích luỹ trong cuộn sơ cấp của bobin được chuyển thành năng lượng điện trường chứa trên tụ điện C1và C2 và một phần bị mất mát. Để xác định hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m ta lập phương trình cân bằng năng lượng lúc transistor công suất ngắt: A UCUCLI mmng ++= 222 . 222 2 211 2 Trong đó:  C1: là điện dung của tụ điện lúc mắc song song với vít lửa hoặc transistor công suất  C2: là điện dung ký sinh trên mạch thứ cấp.  U1m, U2m: là hiệu điện thế trên mạch sơ cấp và thứ cấp lúc transistor công suất ngắt.  A: là năng lượng mất mát do dòng rò, dòng fuco trong lõi thép của bobin…  U2m = Kbb. U1m  Kbb = W2 /W1: hệ số biến áp của bobin.  W1, W2: số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp. η η . C W2 . 2 2 1 tl 2 2 2 1 1 2 22 1 1 2 2 222 2 2 11 2 CK KU CKC L IKU C K C L IU UC K U CLI bb bbm bb ngbbm bb ngm m bb m ng + =⇒ + =⇒ + =⇒ +=⇒ η: hệ số tính đến sự mất mát trong mạch dao động, η = 0,7 ÷0,8. Trang -18- Quy luật biến đổi dòng điện i1 và hiệu điện thế thứ cấp U2m được biểu diễn trên hình (H. I -7) khi transistor công suất ngắt, cuộn sơ cấp sẽ sinh ra một sức điện động khoảng 200 ÷ 300V. I.2.3. Quá trình phóng điện cực ở bugi Khi điện áp thứ cấp U2 đạt đến giá trị Udl, tia lửa điện cao thế sẽ xuất hiện giữa hai điện cực của bugi. Bằng thí nghiệm người ta chứng minh được rằng tia lửa điện xuất hiện ở bugi gồm hai thành phần: 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 qui ước bởi điện dung ký sinh C2. Tia lửa điện dung được đặc trưng bởi sự sụt áp và tăng dòng đột ngột. Dòng điện có thể đạt vài chục Ampe (H.I – 8). Mặc dù năng lượng không lớn lắm (C2. U2dl)/2 nhưng công suất phát ra bởi thành phần điện dung của tia lửa nhờ thời gian rất ngắn (1s) nên có thể đạt hàng chục, hàng trăm kV. Tia lửa điện dung có màu xanh xám 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 bugi. Để giải quyết vấn đề vừa nêu, trên mạch thứ cấp ( như nắp delco, mỏ quẹt, dây cao áp) thường được mắc thêm các điện trở. Do tia lửa điện xuất hiện trước khi hiệu điện thế thứ cấp đạt giá trị U2m nên năng lượng của tia lửa điện dung chỉ là một phần nhỏ của năng lượng tích luỹ trong bugi. Phần năng lượng còn lại sẽ hình thành tia lửa điện cảm. Dòng điện qua bugi lúc này chỉ vào khoảng 20 ÷ 40 mA. Hiệu điện thế giữa hai cực bugi giảnm nhanh đến giá trị 400 ÷ 500V. Thời gian kéo dài của tia lửa điện cảm gấp 100 đến 1000 lần thời gian tia lửa điện dung và thời gian này phụ thuộc vào loại bobin, khe hở bugi và chế độ làm việc của động cơ. Thường thì thời gian tia lửa điện cảm vào khoảng 1÷ 1,5 ms. Tia lửa điện cảm có màu vàng tím, còn được gọi là đuôi lửa. Trang -19- Trong thời gian xuất hiện tia lửa điện, năng lượng tia lửa WP được tính bởi công thức: ( )dttiU pt dt 2 0 pW ∫= Với: – tp: thời gian xuất hiện tia lửa điện trên cực bugi. Trên thực tế, người ta sử dụng công thức gần đúng: WP ≈ 0,5 . Iptb . Uptb. tptb Trong đó: Iptb, Uptb, tptb: lần lượt là cường độ dòng điện trung bình, hiệu điện thế trung bình và thời gian xuất hiện tia lửa điện trung bình giữa hai điện cực bugi. Kết quả tính toán thực nghiệm cho thấy rằng ở tốc độ thấp của động cơ, WP có giá trị khoảng 20 ÷ 50 mJ. I.3. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ I.3.1. HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA BÁN DẪN ĐIỀU KHIỂN KIỂU TRỰC TIẾP. a. Hệ thống đáng lửa bán dẫn có vít điều khiển. - Sơ đồ cấu tạo: H. I - 6. Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có vít điều khiển. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có vít điều khiển hiện nay rất ít được sản xuất. Tuy nhiên, ở Việt nam vẫn còn nhiều loại xe cũ trước kia trang bị hệ thống này. K Ib Ic Ie E C T B Rb W1 W2 Rf SW Đến bộ chia điện Trang -20- Cuộn sơ cấp W1 của bobin được mắc nối tiếp với transistor Transistor T, còn tiếp điểm K được nối với cực gốc của transistor. Do có transistor T nên điều kiện của tiếp điểm rõ bởi vì dòng điện qua tiếp điểm chỉ là dòng điều khiển cho transistor nên thường không lớn hơn 1A. - Nguyên lý hoạt động: Khi công tắc máy SW đóng thì cực E của transistor T được cấp điện dương. Còn điện áp ở cực C và cực B của transistor có giá trị âm. Khi cam không đội, tiếp điểm K đóng, sẽ xuất hiện dòng điện qua cực gốc qua transistor theo mạch sau: (+) accu→ SW → Rf→ W1 → cực E → cực B → Rb → K → (-) accu. Rb là điện trở điện cực tính toán cho dòng Ib vừa đủ để transistor dẫn bão hòa. Khi transistor dẫn dòng qua cuộn sơ cấp đi theo mạch: (+)accu → SW → Rf → W1 → cự E → cực C → mass (- Accu). Dòng sơ cấp của bobin có thể tính bằng tổng dòng điện Ib + Ic của transistor T. dòng điện này tạo nên một năng lượng tích lũy trong từ trường trên cuộn dây sơ cấp của bobin khi tiếp điểm K mở, dòng Ib = 0, transistor T khóa lại sơ cấp I1 qua W1 cũng bị triệt tiêu thì năng lượng này chuyển hóa thành năng lượng đánh lửa và một phần thành sức điện động tự cảm trong cuộn W1 cuả bobin. Sức điện động tự cảm trong cuộn W1 ở hệ thống đánh lửa thườnh có giá trị khoảng 200 ÷ 400 V hoặc hơn nữa. do vậy không thể dùng bobin của hệ thống đánh lửa thường cho một sơ đồ đánh lửa bán dẫn vì transistor không chịu nổi điện áp cao như vậy đặt vào các cực E – C của nó khi transistor ở trạng thái khóa. Trong các hệ thống đánh lửa bán dẫn người ta thường sử dụng các bobin có điện áp lớn và có độ tự cảm L1 nhỏ hơn loại thường hoặc người ta có thể mắc thêm các mạch bảo vệ cho transistor . Trang -21- b. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không có vít điều khiển. Một số loại cảm biến đánh lửa Trong hệ thống đánh lửa không có vít điều khển, cảm biến đánh lửa sẽ thay thế vít điều khiển và làm nhiệm vụ tạo ra hoặc làm mất tín hiệu điện áp hoặc tín hiệu dòng điện vào đúng thời điểm đánh lửa để gửi về Igniter điều khiển các transistor. Công suất đóng hoặc mở. Thông thường, trong hệ thống đánh lửa người ta dùng cảm biến Hall, cảm biến điện từ, cảm biến quang, cảm biến từ trở trong đó ba loại cảm biến hay được dùng phổ biến nhất là: cảm biến Hall, cảm biến điện từ, cảm biến quang. Ngoài công dụng phát yín hiệu đánh lửa, các cảm biến nay còn có thể dùng để xác định số vòng quay động cơ, vị trí trục khuỷu, thời điểm phun của kim xăng. - Sử dụng loại cảm biến điện từ: + Loại nam châm đứng yên: Cảm biến được đặt trong delco bao gồm một số roto có răng cảm biến tương ứng với số xylanh động cơ, một cuộn dây cuốn quanh lõi sắt từ (hoặc một thanh nam châm). H. I - 7. Cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên. Điện áp ra dòng xoay chiều Tốc độ thấp Tốc độ cao M ật độ từ thông Khe hở không khí S ức đ iịên d òng Cuộn nhận tín hiệu Giá bắt 0 Nam châm vĩnh cửu 0 Us Ф Trang -22- Cuộn dây và lõi thép được đặt đối diện với răng cảm biến của roto và được cố định trên vỏ delco. Khi roto quay, các răng cảm biến sẽ tiến lại gần và lùi xa cuộn dây. Khe hở nhỏ nhất giữa răng cảm biến của roto và lõi thép từ vào khoảng (0,2 ÷ 0,5) mm. Khi roto ở vị trí như H.I -7, điện áp trên cuộn dây cảm biến bằng không. Khi răng cảm biến của roto, tiến lại gần cực của lõi thép, khe hở giữa roto và lõi thép giảm dần và từ tr