Tài liệu tìm hiểu: Hệ thống đánh lửa điện tử

TÀI LIỆU TÌM HIỂU

Hệ thống đánh lửa điện tử

1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động

Ưu điểm của hệ thống đánh lửa

Dây cao áp ngắn, hoặc không có dây cao áp nên giảm sự mất mát năng lượng

giảm điện dung ký sinh và giảm nhiễu vô tuyến trên mạch thứ cấp

Không còn mỏ quẹt nên không có khe hở giữa mỏ quẹt và dây cao áp

Bỏ được các chi tiết cơ dễ hư hỏng và phải chế tạo bằng vật liệu cách điện tốt

như mỏ quẹt, chổi than, nắp delco.

Loại bỏ được những hư hỏng thường gặp do hiện tượng phóng điện trên mạch

cao áp và giảm chi phí bảo dưỡng.

Hệ thống đánh lửa trực tiếp được chia là 3 loại chính sau:

Loại 1: Sử dụng mỗi bobbin cho một bugi

Nhờ tần số hoạt động của mỗi bôbin nhỏ hơn trước nên các cuộn dây sơ cấp và

thứ cấp ít nóng hơn. Vì vậy, kích thước của bôbin rất nhỏ và được gắn dính với nắp

chụp bugi

Trong sơ đồ sau, ECU sau khi xử lý tín hiệu từ các cảm biến sẽ gửi tín hiệu

đến cực B của từng transistor công suất trong Ignitor theo thứ tự thì nổ và thời điểm

đánh lửa.

)

Cuộn sơ cấp của các bôbin loại này có điện trở rất nhỏ (<1

và trên mạch sơ

cấp không sử dụng điện trở phụ vì xung điều khiển đã được xén sẵn trong ECU

Hình . HTĐL trực tiếp sử dụng mỗi bôbin cho từng bugi

Loại 2: Sử dụng mỗi bobbin cho từng cặp bugi

Sơ đồ mạch đánh lửa loại này được trình bày ở hình sau:

1

Hình . HTĐL trực tiếp sử dụng mỗi bôbin cho từng cặp bugi

Các bôbin đôi phải được gắn vào bugi của hai xylanh song hành. Ví dụ, đối

với động cơ 4 xylanh có thứ tự thì nổ: 1-3-4-2. Ta sử dụng hai bôbin. Bôbin thứ

nhất có hai đầu của cuộn thứ cấp được nối trực tiếp với bugi số 1 và số 4; còn

bôbin thứ hai nối với bugi sô 2 và số 3.

Đối với động cơ 6 xylanh, để đảm bảo thứ tự thì nổ 1-5-3-6-2-4 hệ thống

đánh lửa trực tiếp sử dụng ba bôbin: một cho xylanh số 1 và 6; một chô xylanh số 2

và 5; một cho xylanh số 3 và 4.

Loại 3: Sử dụng một bobbin cho 4 bugi

Trong sơ đồ trên, bôbin có hai cuộn sơ cấp và một cuộn thứ cấp được nối váo

các bugi qua các diót cao áp. Do hai cuộn sơ cấp quấn ngược chiều nhau nên khi

ECU điều khiển mở lần lượt các transistor T1 và T2, điện áp trên cuộn thứ cấp sẽ

đổi dấu. Tuỳ theo dấu của xung cao áp, tia lửa điện sẽ suất hiện ở bugi tương ứng

qua các điốt cao áp theo chiều thụân. Ví dụ: nếu cuộn thứ cấp có xung dương tia

lửa xuất hiện ở bugi số 1 và 4.

Diot D5 vàĐ6 dùng để ngăn chặn ảnh hưởng giữa hai cuộn sơ lúc T1 hoặc

T2 đóng

Hình . HTĐL trực tiếp sử dụng một bôbin cho 4 bugi

2. Cấu tạo cụm bô bin hệ thống đánh lửa điện tử

2

Cụm bô bin bao gồm IC đánh lửa và bô bin kết hợp thành một cụm. Trước

đây, dòng điện cao áp được dẫn đến xy lanh bằng dây cao áp, thì bô bin có thể nối

điện tử đến bugi của từng xy lanh thông qua việc sử dụng bô bin kết hợp với IC

đánh lửa..

Hình 1: Cấu tạo cụm bô bin

1: IC đánh lửa; 2: Cuộn thứ cấp; 3: Cuộn sơ cấp; 4: Bugi; 5: lõi; 6: Vỏ bô bin;

7: Mũ bugi

Cụm bô bin và IC đánh lửa là một khối không tháo lắp, không sửa chữa nên

trên sơ đồ chỉ thể hiện giắc cắm điện đến bô bin đánh lửa. Mỗi giắc gồm 4 chân

tương ứng với 4 đầu dây dẫn đến bô bin đó là: Dây nguồn, dây tín hiệu IGF, dây tín

hiệu IGT và dây tiếp mát.

3. Sơ đồ mạch và nguyên lý hoạt động

Hình 8.23. Sơ đồ mạch hệ thống đánh lửa trực tiếp

1. Tín hiệu tốc độ động cơ (NE).

2. Tín hiệu vị trí cốt máy (G).

3

3. Tín hiệu tải

4. Từ hiều từ cảm biến vị trí cánh bướm ga

5. Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát (THW)

6. Tín hiệu điện áp ắc quy

7. Tín hiệu kích nổ

Ngoài ra còn có thể có các tín hiệu vào từ cảm biến nhiệt độ khi nạp, cảm biến

tốc độ xe, cảm biến oxy. Sau khi nhận được từ các cảm biến ECU sẽ xử lí và đưa ra

xung và gửi đến igniter để điều khiển đánh lửa.

Vai trò của các cảm biến

Cảm biến vị trí trục cam (tín hiệu G) Cảm biến này phát hiện góc phát hiện

góc quay chuẩn và thời điểm ccuar trục cam.

Cảm biến vị trí trục khuỷu (tín hiệu NE)

Cảm biến này phát hiện góc quay của trục khuỷu và tốc độ của động cơ.

Cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp (tín hiệu

VG hoặc PIM): cảm biến này phát hiện khối lượng khí nạp hoặc áp suất đường

ống nạp

Cảm biến vị trí bướm ga (tín hiệu IDL): Cảm biến này phát hiện điều kiện

chạy không tải

Cảm biến nhiệt độ nước (tín hiệu THW): cảm biến này phát hiện nhiệt độ

của nước làm mát

Cảm biến tiếng gõ: Cảm biến này phát hiện tình trạng tiếng gõ

Cảm biến oxy: Cảm biến này phát hiện nồng độ oxy trong khí xả

Vai trò của ECU động cơ nhận các tín hiệu từ các cảm biến , tính toán thời

điểm đánh lửa tối ưu theo các tình trạng của động cơ và truyền tín hiệu đánh lửa

(IGT) đến IC đánh lửa.

Vai trò của IC đánh lửa : IC đánh lửa nhận tín hiệu IGT do ECU động cơ

phát ra để ngăn dòng điện sơ cấp trong cuộn đánh lửa một cách gián đoạn. Nó gửi

một tín hiệu xác nhận đánh lửa (IGF) đến ECU động cơ

Trong các loại tín hiệu ngõ vào, tín hiệu tốc độ động cơ, vị trí píttông và tín

hiệu tải là các tín hiệu quan trọng. Để xác định tốc độ động cơ người ta có thể đặt

cảm biến trên một vành răng ở đầu cổt máy, bánh đà, đầu cổ cam hoặc trong đelco.

Có thể sử dụng cảm biến HALL, cảm biến điện từ, cảm biến quang. Số răng trên

các vành răng khác nhau tuỳ thuộc loại cảm biến và tuỳ thuộc loại động cơ. Trong

một số trường hợp chỉ sử dụng một vòng răng để dùng chung cho việc xác định

động cơ và vị trí cổt máy.

Để xác định tải động cơ, ECU dựa vào tín hiệu áp suất trên đường ống nạp hoặc tín

hiệu lượng khi nạp để xử lí và quy ra mức tải tương ứng để xác định góc đánh lửa

sớm.

Đối với hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh sớm bằng điện tử

góc đánh lửa sớm được tiết chế gần sát với đặc tính lý tưởng, với khoảng1000 đến

4000 điểm đánh lửa sớm được chọn lựa đưa vào bộ nhớ. Một chức năng khác của

ECU trong việc điều khiển đánh lửa là sự tiết chế góc ngậm điện. Góc ngâm điện

4

phụ thuộc vào 2 thông số là hiệu điện áp ăcquy và tốc độ động cơ. Khi khởi đông

hiệu điện áp ăcquy giảm vì vậy ECU sẽ điều khiển tăng thời gian ngậm điện nhằm

mục đích tăng dòng điện trong cuộn sơ cấp. Ở tốc độ thấp, do thời gian tích luỹ

năng lượng quá dài gây lãng phí nên ECU sẽ điều khiển xén bớt xung điện áp

nhằm tiết kiệm năng lượng và đỡ nóng bôbin

Góc đánh lửa sớm ban đầu (_bd) phụ thuộc vào delco hoặc cảm biến vị trí cốt

máy (tín hiệu G). Thông thường trên các loại xe góc đánh lửa sớm ban đầu được

hiệu chỉnh trong khoảng từ 5⁰-15⁰trước tử điểm thượng ở tốc độ cầm chừng. Đối

với hệ thống đánh lửa, với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử, khi

tiết chế góc đánh lửa sớm, ta chỉ chỉnh được góc đánh lửa sớm ban đầu.

Dựa vào tốc độ (tín hiệu NE) và tải động cơ (từ tín hiệu áp suất trên đường

ống nạp hoặc lưu lượng khí nạp), ECU sẽ đọc giá trị của góc đánh lửa sớm cơ bản (

_cb) được lưu trữ trong bộ nhớ.

Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh (_hc) là góc đánh lửa sớm được cộng thêm hoặc

giảm bớt khi ECU nhận được các tín hiệu khác như nhiệt độ động cơ, nhiệt độ khí

nạp, tín hiệu kích nổ, tín hiệu tốc độ xe… Vì vậy, góc đánh lửa sớm thực tế được

tính bằng góc đánh lửa sớm ban đầu cộng với góc đánh lửa sớm cơ bản và góc

đánh lửa sớm hiệu chỉnh để đạt được góc đánh lửa sớm lý tưởng theo từng chế độ

hoạt động của động cơ.

Hình . Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp

Mô tả sơ đồ mạch đánh lửa hình 6.16. ECU động cơ xác định thời điểm đánh

lửa dựa vào tín hiệu G, tín hiệu NE và các tín hiệu từ các cảm biến khác. Khi đã

xác định được thời điểm đánh lửa, ECU động cơ gửi tín hiệu IGT đến IC đánh lửa.

Trong khi tín hiệu IGT được chuyển đến để bật IC đánh lửa, dòng điện sơ cấp chạy

vào cuộn dây đánh lửa này. Trong khi tín hiệu IGT tắt đi, dòng điện sơ cấp đến

cuộn dây đánh lửa sẽ bị ngắt. Đồng thời, tín hiệu IGF được gửi đến ECU động cơ.

Hiện nay, mạch đánh lửa chủ yếu dùng loại DIS (hệ thống đánh lửa trực tiếp).

ECU động cơ phân phối dòng điện cao áp đến các xi lanh bằng cách gửi từng tín

hiệu IGT đến các IC đánh lửa theo trình tự đánh lửa. Điều này làm cho nó có thể

tạo ra việc điều chỉnh thời điểm đánh lửa có độ chính xác cao.

5

Tín hiệu IGT

ECU động cơ tính toán thời điểm đánh lửa tối ưu theo các tín hiệu từ các cảm

biến khác nhau và truyền tín hiệu IGT đến IC đánh lửa. Tín hiệu IGT được bật ON

ngay trước khi thời điểm đánh lửa được bộ vi xử lý trong ECU động cơ tính toán,

và sau đó tắt đi. Khi tín hiệu IGT bị ngắt, các bugi sẽ đánh lửa.

Hình . Tín hiệu IGF

IC đánh lửa gửi một tín hiệu IGF đến ECU động cơ bằng cách dùng lực điện

động ngược được tạo ra khi dòng sơ cấp đến cuộn đánh lửa bị ngắt hoặc bằng giá

trị dòng điện sơ cấp. Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu IGF nó xác định rằng

việc đánh lửa đã xảy ra. Tuy nhiên điều này không có nghĩa là thực sự đã có đánh

lửa. Nếu ECU động cơ không nhận được tín hiệu IGF, chức năng chẩn đoán sẽ vận

hành và một DTC được lưu trong ECU động cơ và chức năng an toàn sẽ hoạt động

và làm ngừng phun nhiên liệu.

4. Nguyên lý tạo điện cao áp trong cụm bô bin đánh lửa điện tử

- Giai đoạn gia tăng dòng sơ cấp:

Khi tín hiệu IGT do ECU động cơ đưa tới chân IGT của IC đánh lửa, IC đánh

lửa sẽ mở, làm xuất hiện dòng sơ cấp từ (+) ắc quy tới quận sơ cấp cụm bô bin rồi ra

(-).

Do có dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp sẽ tạo ra từ thông móc vòng sang cuộn

thứ cấp.

Hình: Sơ đồ nguyên lý (gia tăng dòng sơ cấp)

6

- Giai đoạn xuất hiện đánh lửa

Khi tín hiệu IGT mất đi, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dòng điện vào cuộn

sơ cấp. Do dòng điện sơ cấp bị ngắt đột ngột làm xuất hiện trong cuộn thứ cấp điện

áp đánh lửa từ 24 đến 30 KV tạo tia lửa điện phóng điện qua buzi.

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý (xuất hiện đánh lửa)

5. Đấu nối mạch

Hình . Sơ đồ đấu nối mạch hệ thống

* Chuẩn bị.

- Thiết bị: Các chi tiết hệ thống

7

- Chuẩn bị: Bộ giắc cắm đấu nối, ắc quy

* Trình tự thực hiện đấu nối.

B1: Đấu nối nguồn điện cho hệ thống

- Cấp nguồn từ ắc quy – cầu trì tổng – khóa điện – rơ le

- Cấp nguồn Rơ le bảo vệ : on khóa điện 1 rơ le – 2 nguồn mát rơ le – 3 nguồn

cầu trì – 5 cấp nguồn B+ cho ECU

- Cấp nguồn mát Cho trân E của ECU

B2: Đấu nối mạch điều khiển ECU với cụm bô bin với các tín hiệu IGT, IGF

B3: Đấu nguồn B+ và mát GND cho cụm bô bin từ nguồn cấp

B4: Đấu nối bô bin với bugi

B5: Vận hành kiểm tra hệ thống làm việc.

8