· Web viewCuộc sống càng ngày càng hiện đại hơn, đầy dủ hơn nên yêu cầu...

Đồ án môn học: Trang bị điện và điện tử động lực

LỜI NÓI ĐẦUTrong động cơ xăng nhiên liệu được đốt cháy cưỡng bức nên hệ thống đánh

lửa là bộ phận không thể thiếu để duy trì hoạt động cũng như tính ổn định trong quá

trình làm việc.

Sau khi học xong môn Trang Bị Điện và Điện Tử Động Lực. Chúng em

được giao đồ án môn học ‘‘Trang bị điện tử động lực’’ nhằm củng cố kiến thức đã

học và hiểu hơn các Hệ thống đánh lửa thường sử dụng trong các động cơ hiện nay.

Trong quá trình làm đồ án, em đã được sự hướng dẫn tận tình của thầy Th. Phạm

Quốc Thái, và đặc biệt là sự hướng dẫn trực tiếp của thầy TS. Lê Văn Tụy để em

hoàn thành đồ án Trang Bị Điện và Điện Tử Động Lực này.

Cuộc sống càng ngày càng hiện đại hơn, đầy dủ hơn nên yêu cầu về HTĐL

ngày càng nhỏ gọn, tiết kiệm năng lượng, hiệu suất cao…đảm bảo đánh lửa đúng

với mọi trường hợp hoạt động của động cơ. Chính vì vậy sự phát triển của HTĐL

cũng rất nhanh để phù hợp với mọi yêu cầu của cuộc sống. Nên càng ngày càng có

nhiều HTĐL khác nhau, nhưng chúng vẫn dựa trên cơ sở chung để tạo ra được tia

lửa điện.

Trong quá trình làm đồ án do thời gian hạn hẹp và kiến thức còn nhiều hạn

chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót mong nhận được những lời đóng góp của

quý thầy cô và bạn bè.

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 2/12/2010

Sinh Viên

Tôn Thất Lâm

Sinh viên : Tôn Thất Lâm_Lớp: 06C4A Trang 1


1.Tổng quan

1.1. Công dụng

Hệ thống đánh lửa(HTDL) trên ôtô có nhiệm vụ biến dòng một chiều thấp

áp(12V, 24V) hoặc dòng điện xoay chiều thấp áp(trong HTĐL Manheto hay vô lăng

Manheto) thành xung điện cao áp (12 kV ÷ 24 kV) và tạo ra tia lửa điện phóng

qua khe hở bugi đốt cháy hỗn hợp cháy (khí – xăng) trong xylanh ở thời điểm thích

hợp và tương ứng với thứ tự làm việc của xilanh, chế độ làm việc của động cơ.

1.2. Yêu cầu

đó đòi hỏi hệ thống đánh lửa phải bảo đảm được các yêu cầu chính sau:

- Phải đảm bảo tạo ra điện áp đủ lớn (12kV ÷ 24kV) để tạo ra tia lửa điện

phóng qua khe hở giữa các điện cực bugi.

- Tia lửa phải có năng lượng và thời gian tồn tại đủ lớn để đốt cháy hỗn hợp

làm việc trong mọi điều kiện làm việc của động cơ.

- HTĐL phải có khả năng tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm để thời điểm

đánh lửa tương ứng với góc đánh lửa sớm hợp lý nhất ở mọi chế độ làm việc của

động cơ.

- Độ tin cậy của hệ thống đánh lửa phải tương ứng với độ tin cậy làm việc

của động cơ.

- Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải đảm bảo làm việc tốt trong môi trường

nhiệt độ cao và rung xóc lớn.

- Kết cấu đơn giản, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ…

1.3. Phân loại

1.3.1. Theo đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc

HTĐL chia ra làm các loại sau:

a. HTĐL kiểu cơ khí(loại thường):Được sử dụng trên hầu hết các loại ô tô trước

đây.



Hình 1.1.Sơ đồ hệ thống đánh lửa kiểu cơ khí

1- Trục cam; 2- Cần tiếp điểm; 3- Boobin đánh lửa;

4- Bộ chia điện; 5- Bugi

b. HTĐL Manhêtô

- Đặc điểm cấu tạo:Về cấu tạo, bất kỳ Manhêtô nào cũng có thể chia ra hai

phần chính là: hệ thống mạch từ và mạch điện.

-Hệ thống mạch từ: của Manhêtô thực chất là mạch từ của một máy phát và

một biến thế kết hợp lại:

Để phát ra điện, tạo ra được dòng sơ cấp, hệ thống từ của Manhêtô có: nam

châm vĩnh cửu, khung từ (lõi thép) trên có quấn cuộn dây sơ cấp W1;

Để nhận được điện áp cao, trên lõi thép của Manhêtô còn được quấn cuộn

dây thứ cấp W2 để kết hợp với W1 thành một biến thế cao áp.

Theo cấu tạo, hệ thống từ của Manhêtô có thể chia ra một số loại sau:

- Phần ứng (cuộn dây) quay (hình 1.2a); - Lõi đảo cực từ quay (hình 1.3b);

- Nam châm quay (hình 1.4c, d).



Mạch điện: của Manhêtô có nhiệm vụ biến SĐĐ cảm ứng xoay chiều thế

hiệu thấp, xuất hiện trong cuộn dây sơ cấp W1 thành các xung điện cao thế và phân

phối nó đến các bugi theo trình tự cần thiết.

+ Nguyên lý làm việc:

Nguyên lý tạo nên điện cao thế tương tự như ở HTĐL thường dùng ắc quy,

chỉ khác là dòng điện trong cuộn dây sơ cấp sinh ra là do SĐĐ cảm ứng xuất hiện

trong cuộn dây khi nam châm quay tương tự như ở máy phát xoay chiều kích thích

bằng nam châm vĩnh cửu (chứ không phải được cung cấp từ ắc quy hoặc máy phát).

Các quá trình vật lý (điện từ) xảy ra trong Manhêtô cũng tương tự như trong HTĐL

thường


Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.

Hình 1.3. Sơ đồ mạch điện của Manhêtô.1-Lõi thép; 2- Cuộn sơ cấp; 3- Cuộn thứ cấp; 4- Má cực;

5- Kim đánh lửa phụ; 6- Điện cực bộ chia điện; 7- Rôto; 8, 9- Bánh răng10- Bugi; 11- Rôto nam châm; 12- Cam; 13- Tiếp điểm tĩnh;

14- Tiếp điểm động; 15- Công tắc điện; 16- Cam.

Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.Hình 1.2 Hệ thống mạch từ của Manhêtô.
















































































- Manhêtô là hệ thống dánh lửa cao áp độc lập, có công suất không lớn mà

nguồn điện, biến thế cao áp và bộ chia điện được bố trí gọn trong một kết cấu.

-HTĐL Manhêtô có độ tin cậy cao và làm việc độc lập không phụ thuộc vào

ắc quy và máy phát. nên được dùng nhiều trên xe cao tốc và một số máy công trình

trên vùng núi…

c. HTĐL bán dẫn có tiếp điểm

+ Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau:

- Khi KK' đóng: cực gốc B của transitor được nối với cực âm của nguồn nên

UEB> 0 làm xuất hiện dòng IB và transitor 6 mở cho dòng I1 đi qua.

- Khi KK' mở: dòng IB bị ngắt nên transitor đóng và ngắt đột ngột dòng I1.

Do đó trong các cuộn dây của biến áp đánh lửa xuất hiện các suất điện động tự cảm.

Trong hệ thống đánh lửa thường E1 = 200...400V hoặc lớn hơn. Bởi vậy không thể

lấy biến áp đánh lửa tiêu chuẩn (dùng cho hệ thống đánh lửa thường) sang dùng cho

hệ thống đánh lửa bán dẫn, vì transitor không chịu được điện áp cao như vậy mà

phải dùng biến áp riêng có Kba lớn hơn để giảm E1 xuống nhỏ hơn 100V.

Nếu E1 đòi hỏi phải lớn hơn 100V để đảm bảo nhận được U2 cao, thì có thể

mắc nối tiếp các transitor hoặc áp dụng các biện pháp bảo vệ. Nếu vẫn dùng biến áp

đánh lửa tiêu chuẩn thì hệ thống đánh lửa bán dẫn sẽ không phát huy được ưu điểm

gì trừ vấn đề tăng tuổi thọ cho tiếp điểm.

d. HTĐL bán dẫn không có tiếp điểm


Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm.1-Bộ ắc quy; 2- Tiếp điểm (cặp má vít); 3- Biếp áp đánh lửa;

4- Điện trở phụ; 5- Khoá điện; 6- Transitor.






















































Trong hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm, thời điểm đánh lửa được

điều khiển bằng bộ cảm biến đặc biệt có liên hệ cơ khí với trục khuỷu động cơ.

Các bộ cảm biến có thể chia ra hai loại:

- Cảm biến thông số: Tín hiệu được tạo thành bằng cách thay đổi các thông

số của mạch điện như: điện trở, điện cảm, hỗ cảm, điện dung, ...

- Cảm biến phát điện: Tín hiệu là giá trị suất điện động do bộ cảm biến tạo

ra.

Một yêu cầu quan trọng đối với các bộ cảm biến không tiếp điểm là phải đảm

bảo độ tin cậy làm việc ở số vòng quay thấp của trục khuỷu.

Cấu tạo của hệ thống gồm:

- Bộ ắc quy 1; Bộ cảm biến (phát lệnh) 2 lắp trong bộ chia điện; Biến áp

đánh lửa 3; Bộ cắt nối bán dẫn I và hộp điện trở phụ II; Bộ chia điện (không thể

hiện trên hình vẽ); Transitor T3: đóng tích cực nhờ nửa kỳ điện áp dương của bộ

phát lệnh; Transitor T2 đóng tích cực nhờ Đ2 và R1 (mạch hồi tiếp); Transitor T1

đóng tích cực nhờ biến áp xung.

Để đảm bảo chất lượng đánh lửa khi khởi động (lúc độ dốc của tín hiệu không đủ

lớn) , trong sơ đồ có mạch liên hệ ngược (hồi tiếp) qua R3 và C2 từ cực góp K của

T1 đến cực gốc của T3.



Nguyên lý làm việc:

- Lúc đầu khi khoá điện Kđ đóng: bộ phát lệnh chưa quay, cực gốc B của T3

nối với cực (+) của nguồn qua R4 và cuộn dây của bộ PL, nên T3 đóng, điện trở của

T3 (RT3) lúc này rất lớn nên cực gốc B của T2 được nối với cực (-0 qua R5, làm T2

mở. Do T2 mở nên có dòng qua biến áp xung từ (+) đến Đ2 đến W2' đến W1' đếnEC

(T2) đếnRf1đến Rf2đến (-). Dòng qua biến áp xung tạo điện áp điều khiển tại cực gốc

B của T1 làm T1 mở và cho dòng đi qua cuộn sơ cấp W1 của biến áp đánh lửa.

- Khi bộ PL quay, ở nửa chu kỳ (-) của điện áp do nó phát ra thì cực gốc B

của T3 có điện áp (-) nên T3 mở. T3 mở thì RT3 giảm nhỏ nên cực gốc B của T2 coi

như được nối với cực (+) nên T2 đóng. T2 đóng làm T1 đóng theo, cắt đột ngột dòng

sơ cấp I1 tạo nên một suất điện độgn tự cảm E2 rất lớn truyền qua bộ chia điện đến

các bugi để tạo tia lửa điện.

- Khi khởi động hoặc khi số vòng quay thấp, xung tín hiệu còn yếu thì khi T1

mở nên tụ C2 được nạp, làm cho thế cực gốc B của T3 âm nên T3 mở. T3 mở làm T2

và T1 đóng nên cắt dòng I1 để tạo tia lửa điện ở bugi. Sau đó T1 và T2 lại mở, tụ lại

được nạp làm T3 mở còn T1 và T2 đóng. Quá trình cứ lặp lại theo một chu kỳ nhất

định, tạo nên hàng loạt tia lửa điện ở bugi hỗ trợ cho khởi động động cơ.

Ưu nhược điểm của hệ thống đánh lửa bán dẫn 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 dòng điện qua tiếp điểm điều khiển khi

ngắt mạch không quá 1A, do đó tiếp điểm làm việc được bảo đảm, còn dòng điện sơ

cấp I1 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 hoà,

không có sự ngắt quãng trong làm việc.

- Khả năng tăng tốc của ôtô tăng lên 10÷30% so với khi ôtô sử dụng hệ thống

đánh lửa thường.



- Nhiên liệu được đốt cháy hết ở cả số vòng quay thấp và số vòng quay cao,

do đó tiết kiệm nhiên liệu được 10%.

- Ít phải chăm sóc bảo dưỡng.

Nhược điểm:

- Giá thành còn 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).

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.

1.3.2. Theo cảm biến đánh lửa: (HTĐL bán dẫn không tiếp điểm)

a. HTĐL sử dụng cảm biến điện từ: Có hai loại:

- Loại nam châm đứng yên:

Hình 1.6. Cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên

Cảm biến được đặt trong delco bao gồm một rotor có số răng cảm biến tương

ứng với số xy lanh động cơ, một cuộn dây quấn quanh một lõi sắt từ cạnh một thanh

nam châm vĩnh cữu. Cuộn dây và lõi sắt được đặt đối diện với các răng cảm biến

rotor và được cố định trên vỏ delco. Khi rotor quay, các răng cảm biến sẽ lần lượt

tiến lại gần và lùi ra xa cuộn dây. Khi rotor ở vị trí như hình 2a, điện áp trên cuộn

dây cảm biến bằng 0. Khi răng cảm biến của rotor tiến lại gần cực từ của lõi thép,

khe hở giữa rotor và lõi thép giảm dần và từ trường mạnh dần lên. Sự biến thiên của

từ thông xuyên qua cuộn dây


http://img.oto-hui.com/uploads/2010/09-Jun-08-oto-hui4311.jpg


Khi răng cảm biến của rotor đối diện với lõi thép, độ biến thiên của từ trường

bằng 0 và sức điện động trong cuộn cảm biến nhanh chóng giảm về 0 (hình 2c).

Khi rotor đi xa ra lõi thép, từ thông qua lõi thép giảm dần và sức điện động xuất

hiện trong cuộn dây cảm biến có chiều ngược lại (hình 2d). Hiệu điện thế sinh ra ở

hai đầu dây cuộn cảm biến phụ thuộc vào tốc độ của động cơ.

Sự tạo từ trường của cuộn nam châm đứng yên

H.ình 1.7. Vị trí tương đối của rotor với cuộn nhận tín hiệu

Cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên có ưu điểm là rất bền, xung tín

hiệu có dạng nhọn nên ít ảnh hưởng đến sự sai lệch về thời điểm đánh lửa. Tuy

nhiên, xung điện áp ra ở chế độ khởi động nhỏ, vì vậy ở đầu vào của Igniter phải sử

dụng transistor có độ nhạy cao và phải chống nhiễu cho dây tín hiệu.

Cảm biến điện từ loại nam châm quay:

Hình 1.8. Cảm biến điện từ loại nam chân quay cho loại động cơ 8 xylanh

1-Rôto nam châm ; 2-Lõi thép từ; 3- Cuộn dây cảm biến

Nam châm được gắn trên rotor, còn cuộn dây cảm biến được quấn quanh một

lõi thép và cố định trên vỏ delco. Khi nam châm quay, từ trường xuyên qua cuộn

dây biến thiên tạo nên một sức điện động sinh ra trong cuộn dây. Do từ trường qua

cuộn dây đổi dấu nên sức điện động sinh ra trong cuộn dây lớn.





Hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến từ điện loại nam châm đứng yên

Hình 1.9. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng điện từ (HONDA)

Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến điện từ được sử dụng phổ biến

trên các loại xe ôtô vì nó có cấu tạo khá đơn giản, dễ chế tạo và ít hư hỏng.

Sơ đồ mạch điện loại này được trình bày trên hình 4

Khi cuộn dây cảm biến không có tín hiệu điện áp hoặc điện áp âm, transistor

T1 ngắt nên T2 ngắt, T3 dẫn cho dòng qua cuộn sơ cấp về mass.

Khi răng của rotor cảm biến tiến lại gần cuộn dây cảm biến, trên cuộn dây sẽ

xuất hiện một sức điện động xoay chiều, nửa bán kỳ dương cùng với điện áp rơi

trên điện trở R2 sẽ kích cho transistor T1 dẫn, T2 dẫn theo và T3 sẽ ngắt. Dòng qua

cuộn sơ cấp ở bobine bị ngắt đột ngột tạo nên một sức điện động cảm ứng lên cuộn

thứ cấp một điện áp cao và được đưa đến bộ chia điện.

b. HTĐL sử dụng 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

2

1

3

54

Hình 2.10. Cảm biến quang

1-LED; 2-Photo Transisto; 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 không có ánh sáng đi qua nó sẽ không 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 vuông để dùng làm tín hiệu đánh lửa .

Hình 2.16 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 D1 sang photo

Transistor T1 làm T1 bị ngắt, làm cho các Transistor T2, 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

ánh sáng đi qua T1 sẽ ở trạng thái dẫn, đồng thời T2, T3, T4 cũng dẫn theo, T5 lúc này

ở trạng thái đóng, làm cho dòng sơ cấp bị ngắt đột ngột. Do dòng sơ cấp bị ngắt đột


R1R2 R3

R4 R5

R6

R7

T1

T2 T3

T4

C1 C2

D1

D2D3

Acquy

Biãún aïp

IG/SW Rf

Hình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quangHình 2.11. Sơ đồ mạch điện HTĐL bán dẫn dùng cảm biến quang


ngột nên trên cuộn thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế có giá trị 2535Kv, 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 của các xilanh.

c. HTĐL sử dụng cảm biến Hall:

Cảm biến này làm việc theo nguyên lí hiệu ứng Hall như sau:

Nếu đặt một tấm bán dẫn vào trong từ trường B0 ( tác dụng theo phương Z), khi

cho dòng điện đi theo phương X thì theo phương Y vuông góc với nó sẽ xuất hiện

một sức điện động EHall(gọi là sức điện động Hall) có trị số phụ thuộc vào vật liệu,

chiều dày của tấm cảm biến. Theo tài liệu ta có :

EHall=KHall .I .B0

δ

Hằng số KHall phụ thuộc vào loại vật liệu. Các loại vật liệu bán dẫn như

Bisimut thường được sử dụng làm cảm biến loại này vì chúng có hệ số KHall lớn.

B0- Từ trường qua tấm bán dẫn.

I0- Dòng điện qua tấm bán dẫn.

δ - Mật độ các hạt điện tử trên tấm bán dẫn

Hình 2.12. Nguyên lý dòng điện trong cảm biến hall

*Cấu tạo:

Cảm biến kiểu Hall như hình 2.13 gồm có roto 4 có kết cấu chụp rỗng dạng

cánh chắn, bên trong lòng rôto có 1 nam châm vĩnh cửu 2. Cảm biến 1 được gắn

trên mâm 6 có 3 đầu dây dẫn đưa ra ngoài. Một đầu dây nối với dòng điện từ Acquy

qua khoá đánh lửa, một đầu lấy tín hiệu điện áp của hiệu ứng Hall để điều khiển các

Transistor, một đầu dây nối masse.


EH

B0

Yi X


*Hoạt động của cảm biến Hall:

Khi khe hở của cánh chắn nằm giữa cảm biến Hall và nam châm thì từ trường

sẽ xuyên qua khe hở làm xuất hiện một hiệu điện thế UH, hiệu điện thế này sẽ điều

khiển Transistor mở để cho dòng điện từ cuộn dây sơ cấp đi qua. Khi khe hở đi qua

giữa cảm biến và nam châm làm từ trường B sẽ mất đi khi đó thì hiệu điện thế U H

gần bằng 0, điện thế này làm cho Transistor đóng lại, việc đóng Transistor làm dòng

sơ cấp mất đi đột ngột và xuất hiện hiệu điện thế U2 trên cuộn dây thứ cấp tạo tia

lửa điện trên các bugi.

Bề rộng của tấm chắn dùng để xác định góc độ ngậm điện (Dwell Angel), số

cánh của tấm chắn bằng số xilanh động cơ. Hình 2.14 là sơ đồ mạch điện hệ thống

đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến Hall


IG/SW Rf

R1 R2 R3

R4

R6R7 R8

R5

T1

T2 T3

D1

D2 D3

D4

D5

C2

W1 W2

C1

Caím

biãún H

all

Acquy

Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.Hình 2.14. Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biếnHall.

435

T

2

6

1

Hình 2.13.Sơ đồ cấu tạo của cảm biến Hall

1- Cảm biến; 2- Nam châm; 3- Trục bộp chia điện; 4 -ôtodạng cánh chắn; 5- Khe hở cánh

chắn, 6 - Mâm gắn cảmbiến .


Khi bật công tắt máy, một nhánh dòng điện qua điện trở phụ R fW1 T3

đồng thời một nhánh sẽ qua diode D1, qua R1 vào cảm biến Hall, nhờ D1 và R1 nên

điện áp của cảm biến Hall luôn ổn định. Tụ điện C1 có tác dụng lọc nhiễu và đảm

bảo cho bộ điều khiển đánh lửa hoạt động chính xác. Diode D2, D3 có tác dụng bảo

vệ cảm biến Hall khi điện áp cung cấp quá cao (khi bộ điều chỉnh điện của máy phát

hỏng). Khi đầu dây của tín hiệu cảm biến Hall có điện áp ở mức cao (khe hở của

cánh chắn nằm giữa nam châm và cảm biến) làm T1 dẫn. Lúc này dòng sơ cấp qua

cuộn dây sơ cấp i1 của biến áp đánh lửa W1 qua T3 và về masse tăng dần. Khi tínhiệu

điện của cảm biến Hall ở mức thấp (cánh chắn ở giữa nam châm và cảm biến) làm

T1 ngắt, nên T2 và T3 ngắt theo. Dòng sơ cấp i1 lúc này bị mất đột ngột tạo nên một

sức điện động cảm ứng trên cuộn thứ cấp W2, sức điện động nàysinh ra một điện thế

cao áp và qua bộ chia điện đến khe hở của bugi để sinh ra tia lử điện.

Tụ C2 có tác dụng làm giảm sức điện động tự cảm trên cuộn dây sơ cấp W1

đặt vào mạch khi T2 và T3 ngắt. Trong trường hợp sức điện động tự cảm quá lớn, ví

dụ như rút dây dẫn cao áp ra quá xa chẳng hạn thì R5, R6, D4 thì T2, T3 mở trở lại để

giảm xung điện áp quá lớn có thể gây hư hỏng cho Transito.

Diode Zenner D5 có tác dụng bảo vệ T3 khỏi bị quá áp vì điện áp tự cảm trên

cuộn sơ cấp của biến áp đánh lửa.

1.3.3. Theo năng lượng tích lũy trước khi đánh lửa: HTĐL bao gồm:

- HTĐL điện cảm: Năng lượng đánh lửa được tích lũy bên trong từ trường

của cuộn dây biến áp đánh lửa.

- HTĐL điện dung: Năng lượng đánh lửa được tích lũy bên trong điện trường

của tụ điện đánh lửa.

1.3.4. Theo phương pháp phân bố điện cao áp: HTĐL chia ra:

- HTĐL có bộ chia điện.

- HTĐL không có bộ chia điện(đánh lửa trực tiếp).

2. Tính và vẽ đặc tính dòng điện qua cuộn sơ cấp.

2.1. Các thông số chủ yếu của hệ thống đánh lửa.

2.1.1. 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 bugi, đặc biệt lúc khởi động.

U2m được xác định bằng công thức:

U2 m=I 1ng .√ L1

C1

K ba2 +C2

. η

[V] (2.1-1)

Với : I1ng - dòng điện của cuộn sơ cấp tại thời điểm Transitor công suất ngắt

L1 - độ tự cảm của cuộn sơ cấp

C1 - điện dung của cuộn sơ cấp

C2 - điện dung của cuộn thứ cấp

Kba - hệ số biến áp

η - hiệu suất của bôbin.

2.1.2. Hiệu điện thế đánh lửa Uđl.

Hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó quá trình đánh lửa được xảy ra được

gọi là hiệu điện thế đánh lửa (Uđl). Hiệu điện thế đánh lửa là một hàm phụ thuộc vào

nhiều yếu tố, theo định luật Pashen.

Uđl=k . P . δ

T [V)] (2.1-2)

Với: P - áp suất buồng cháy tại thời điểm đánh lửa

δ - khe hở bugi

T - nhiệt độ điện cực trung tâm của bugi tại thời điểm đánh lửa

k - hệ số phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp hòa khí.

2.1.3. Hệ số dự trữ đánh lửa.

Là tỷ số giữa hiệu điện thế U2m và Uđl :

Kđl=U2 m

Uđl=(1,5÷2 )

(2.1-3)

2.1.4. Năng lượng dự trữ.

Năng lượng dữ trữ Wdt là năng lượng tích luỹ dưới dạng từ trường trong cuộn

dây sơ cấp của bôbin. 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 bôbin ở một giá trị xác định.

W dt=L1 . I 1ng

2=(50÷150 )[mJ ]

(2.1-4)

2.1.5. Tần số và chu kỳ đánh lửa.

Tần số đánh lửa: động cơ 4 kỳf =n . Z

120 [Hz] (2.1-5)

động cơ 2 kỳ f =n . Z

60 [Hz] (2.1-6)

Với : f - tần số đánh lửa

n - số vòng quay trục khuỷu

Z - số xilanh động cơ.

Chu kỳ đánh lửa:

T=1f=t d + tm

[s] (2.1-7)

Với : td - thời gian vít ngậm hay Transitor bão hòa

tm - thời gian vít hở hay Transitor công suất ngắt.

2.1.6. 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 chết trên. 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 rất nhiều yếu tố:

θopt = f(Pbđ, tbđ,p, twt, tmt, n, No…) (1-8)

2.1.7. 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 được tính theo công thức:

WP = WC + WL [J] (2.1-9)

Với : W C=

C2 .U đl2

2 [J] (2.1-10)



W L=L2 . I 2

2

2 [J] (2.1-11)

WC - năng lượng của điện dung

WL - năng lượng của điện cảm

I2 - dòng điện đánh lửa.

2.2. Sơ đồ dòng điện qua cuộn sơ cấp

Rf

L1

r1

L2r21

23

5

4

6 Hình 2.2.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa.

1-Ắc qui; 2- Công tắc; 3- Bô bin ; 4- Bugi; 5- IC đánh lửa; 6-Transistor công suất được điều khiển nhờ tín hiệu từ cảm biến hoặc vít lửa;

Rf : điện trở phụ; r1 , r2 : điện trở của cuộn sơ cấp và thứ cấp; L1 , L2 : độ tự

cảm của cuuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của Bobin.

U1 i1(t)

R1

L1

Hình 2.2.2. Sơ đồ tương đương của mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa



Khi Transistor công suất T dẫn, trong mạch sơ cấp sẽ có dòng điện i1 từ (+)

accu đến Rf đến L1 đến T đến mass. Dòng điện i1 tăng từ từ do sức điện động tự

cảm sinh ra trên cuộn sơ cấp L1 chống lại sự tăng của cường độ dòng điện.Ở giai

đoan này, mạch thứ cấp của hệ thống đánh lửa hầu 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 trình bày như trên hình 2.2. Trên sơ đồ , giá trị

điện trở trong của accu được bỏ qua trong đó:

R1 = r1 + Rf .

Ta có thể lập được phương trình vi phân sau:

i1 .R1 + L1

di1

dt = U1. ( 2.2.1).

Giải phương trình vi phân ( 2.1 ) ta được :

(t)=U 1

R1(1−e

−R1

L1t)

Gọi τ1=L1

R1 là hằng số điện từ của mạch.

i1(t)=U1

R1(1−e

−tτ1 ) (2.2.2).

Gọi td là thời gian Transistor dẫn bão hoà thì cường độ dòng điện sơ cấp Ing

tại thời điểm đánh lửa khi Transitor công suất ngắt là :

I ng=U1

R1(1−e

−td

τ1 )

(2.2.3) Trong đó:

U1 - hiệu điện thế ngoài cung cấp (Ắc quy), U1 = 12 [V]

R1 - điện trở của cuộn sơ cấp, R1 = (0,5 ÷ 1) [Ω], [1] chọn R1 = 0,6 [Ω] vì điện

trở trong cuộn sơ cấp càng nhỏ thì giá thành chế tạo càng cao.

L1 - độ tự cảm của cuộn sơ cấp, L1=(1 ÷ 5).10-3 [H], chọn L1 = 2.10-3 [H], vì L1

tăng cao quá sẽ làm giảm I1ng và gây tia lửa điện ở tiếp điểm.



chọn :

hiệ suất chọn = 0,8 [1]

C1, C2 tụ điện của mạch sơ cấp và thứ cấp

Chọn C1= 0,7.10-6 [F] [1]

C2=10-10 [F] [1]

τ1=L1

R1=0,62.10−3

0,6=3,33. 10−3[s]

t d=τđ .T=τđ . 2.60n .Z (2.2.4)

T : chu kỳ đánh lửa (s).

n = 5100 [vòng/phút] : số vòng quay trục khuỷu động cơ. (min−1 )

Z=6 : số xylanh của động cơ.

τ đ : thời gian tích luỹ năng lượng tương đối, chọn: τ đ = 0,6 [1]

Thế vào (2.4):

t d=0,6. 1205100.6

=0,00235 [s]

Thế tất cả vào (2.3):

⇒I ng=

120,6

(1−e )−0 , 002353 , 33 .10−3

=10 ,127 [A] (2.2.5)

2.3. Vẽ đặc tính dòng điện qua cuộn sơ cấp

2.3.1. Công thức tính

i1(t)=U1

R1(1−e

−tτ1 )



2.3.2. Lập bảng.

Chọn tỷ lệ xích, μt=10000[ mms

]

Giá trị thực Giá trị biểu diễn

it(A) t(s) it(mm) t(mm)0,000 0,000 0,000 0,0000,001 5,184 0,001 5,1840,002 9,024 0,002 9,0240,003 11,869 0,003 11,8690,004 13,976 0,004 13,9760,005 15,537 0,005 15,5370,006 16,694 0,006 16,6940,007 17,551 0,007 17,5510,008 18,186 0,008 18,1860,009 18,656 0,009 18,6560,010 19,004 0,010 19,0040,011 19,262 0,011 19,2620,012 19,454 0,012 19,4540,013 19,595 0,013 19,5950,014 19,700 0,014 19,7000,015 19,778 0,015 19,7780,016 19,835 0,016 19,8350,017 19,878 0,017 19,8780,018 19,910 0,018 19,9100,019 19,933 0,019 19,9330,020 19,950 0,020 19,9500,000 0,000 0,021 19,9630,001 5,184 0,022 19,973



2.3.3. Vẽ đồ thị

0,0050

5

0,0150,010 0,0250,02

10

15

20

25

Ing=

10,1

27

i [A]

t [s]td =0,00235

t=1000[mm/s]

Hình 2.3. Đồ thị đặc tính dòng sơ cấp

2.3.4 phân tích đồ thị

Khi tiếp điểm KK’ đóng dòng điện tăng từ i1=0 đến giá trị tới hạn xác định

bởi điện trở của mạch sơ cấp, dòng điện i1 không tăng tức thời mà tăng dần trong

khoảng thời gian nào đó , khoảng từ (0-10-2s),tăng nhanh trong khoảng (0-5.10-3).

Dòng sơ cấp i1(t) tăng theo quy luật đường tiệm cận và có giá trị tới hạn tiệm

cận U1/R1=20 [A].

Khi t=0, tiếp điểm vừa đóng thì i1=0.



Khi t= (đã đóng rất lâu), i1=

Ung

R1vµ

di1

dt=0

.

Tốc độ tăng dòng sơ cấp rất nhanh ở giai đoạn đầu (từ lúc đóng tiếp điểm

t=0) sau đó giảm dần.

Ing tăng khi td và τđ phụ thuộc vào biên dạng cam.

Giá trị i1 đạt cực đại thực tế phụ thuộc vào điện trở R1 và thời gian đóng tiếp

điểm.

2.3.5. Kết luận

Quá trình đánh lửa được chia làm 3 giai đoạn và giai đoạn tăng trưởng dòng

sơ cấp là giai đoạn I của quá trình đánh lửa.

Tốc độ đánh lửa nhanh ở đầu giai đoạn I và giảm dần về sau.

Trên thực tế trong quá trình làm việc tốc độ dòng sơ cấp sẽ không bao giờ trở

về 0 vì thời gian tiếp điểm đóng ngắt thì dòng điện i1 chưa kịp ổn định.

Giá trị i1max phụ thuộc vào R1 và td.

Dòng Ing phụ thuộc vào mạch sơ cấp R1 và L1

Ing sẽ giảm khi số vòng quay ne tăng và số xi lanh Z tăng.

3. Tính toán các thông số cơ bản của dòng điện thứ cấp HTDL

3.1. Tính Hiệu Điện Thế Của Biến Áp Thứ Cấp

Tại thời điểm đánh lửa, năng lượng đã được tích luỹ trong cuộn dây sơ cấp

dưới dạng từ trường :

Wdt =

L1. I ng2

2 =

L1

2. U 2

R12 (1−e−td /τ )2

. (3.1.1)

Trong đó :

Wdt : năng lương tích luỹ trong dong sơ cấp.

Khi tiếp điểm mở ra (chưa xuất hiện dòng cao thế )thì Wdt được tích lũy trong

C1,C2 và một phần biến thành nhiệt tiêu tán Q.

ƯW NL1=L1 I

21 ng

2 =C1 U

12

2 +C2 U

22

2 +Q

Mà:U 1

U 1=

W 1

W 2



suyra :U1=U2

W 1

W 2⇒ L1 I

21 ng=[C1(W 1

W 2 )2

+C2]U 22+Q (3.2.2)

Với Kba = W1/W2

chọn số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ câp:

W1 = 350 [vong] [1]

W2=19000[vòng] [1]

Kba = W1/W2=350/19000=0,018

Sau khi biến đổi ta nhận được:

U2=I 1ng √ L1

C1( W 1

W 2 )2

+C2

η '

(3.1.3)

U2=10 , 127 .√ 2. 10−3 . 0,77 .10−7 . 0 , 0182+1. 10−10 .=20623 ,86

[V] = 20,624 [kV]

Trong đó:

C1 - Điện dung của mạch sơ cấp (tụ điện);

C2 - Điện dung của mạch thứ cấp;

Q - Tổn thất dưới dạng nhiệt;

' - 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).

3.2. Tính Hiệu Điện Thế Đánh Lửa

Giai đoạn xuất hiện tia lửa điện cao thế ở bugi khi U2 tăng đến giá trị Uđl 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. Khi xuất hiện tia lửa điện thì U2 giảm

đột ngột trước khi kịp đạt giá trị cực đại.

Uđl=U2

Kđl (3.2.1)

Trong đó:

Kđl: Hệ số dự trữ Kđl= (1,5-2)

Chọn Kđl =1,5.



Vậy U đl=20,624

1,5=13749,1[V] =13,749 [kV]

3.3. Tính năng lượng tia lửa

Năng lượng Tia lửa điện gồm hai phần: phần điện dung và phần điện cảm.

3.3.1 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 C1 và C2 của HTĐL,

tia lửa điện dung có màu xanh lam và rất chói do nhiệt độ của nó cao tới 10000 OC.

Thời gian tồn tại tia lửa này rất ngắn (<10-6 S) và điện lượng dịch chuyển qua không

đáng kể. Nhưng do thế hiệu cao và điện trở kênh phóng điện nhỏ, nên dòng điện

phóng và công suất tức thời của nó khá lớn. Giá trị i2 đạt tới vài trăm, thậm chí vài

nghìn ampe.

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 U2 giảm đột ngột, chỉ còn khoảng 1500...2000

V. 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

W C=

C . Udl2

2=3 , 375. 10−10 .13749 , 12

2=

0,1 [j]=100 [mmj]

(3.3.1)

trong đó: C=C1(

W 1

W 2)2+C2=7 .10−7(350

19000)2+1 .10−10

.=3,375.10-10

3.3.2. Phần năng lượng điện cảm

Được tiếp tục phóng qua khe hở bugi dưới dạng tia lửa điện cảm hay còn gọi

là đuôi lửa. Do U2 đã giảm nhiều nên dòng phóng lúc này cũng rất nhỏ, chỉ khoảng

(80...100)mA. Tia lửa điện cảm có màu tím nhạt-vàng, kéo dài khoảng vài micro

giây đến vài mili giây, phụ thuộc vào giá trị năng lượng điện cảm tích luỹ trong

mạch sơ cấp:

W L=L1 I

1 ng2

2=2.10−3 . 10 , 1272

2=0 ,103

[j]= 103 [mmj].

4. Bugi đánh lửa



Bugi là bộ phận tạo tia lửa điện cao thế để đốt cháy hỗn hợp làm việc trong xi

lanh, khi nhận được các xung điện cao thế từ bộ chia điện truyền đến.

Bugi là chi tiết khá đơn giản song điều kiện làm việc lại đặc biệt khắc nghiệt.

Khi làm việc nó chịu tác dụng của ba loại tải trọng là:

- Tải trọng cơ khí: do các xung áp suất của khí cháy sinh ra trong xi lanh

(với giá trị có thể tới 5...6 MPa), do rung xóc của bản thân động cơ gây ra;

- Tải trọng nhiệt: sinh ra do sự thay đổi đột ngột nhiệt độ trong xi lanh: từ

40O...60O trong kỳ hút tới 500OC...700OC trong kỳ xả và 1800OC...2500OC trong kỳ

nổ;

- Tải trọng điện: do các xung điện cao thế truyền đến trong thời điểm đánh

lửa.

Vì vậy, về mặt kết cấu và vật liệu của bugi cũng có những yêu cầu đặc biệt.

a. Cấu tạo của bugi1

2

3

4

5

6

7

8

9

11

1917

8.4

M14

Ø5Ø11

7,4

18,8

15

85,8

1,1

Ø1,95

10

12

Hình 4.1. Cấu tạo bugi

1-đầu nối dây cao áp; 2-lõi thép; 3-gân ; 4-sứ cách điện ; 5-đệm làm kín;

6-vỏ thép;7-vành làm kín; 8-điện cực trung tâm ; 9-điện cực bên;



10-điện trở; 11-đai ốc ; 12- lõi chỗng nhiễu

Khe hở giữa các điện cực của bugi thường nằm trong giới hạn 0,6...0,7 mm

đối với HTĐL thường và 1,0...1,2 mm đối với HTĐL điện tử.

Khe hở điện cực lớn thì đánh lửa hỗn hợp nghèo tốt hơn nhưng Uđl lại tăng.

Khe hở nhỏ thì có thể bị muội lấp kín nên không tạo tia lửa được, chiều dài tia lửa

giảm nên đánh lửa hỗn hợp nghèo kém.

b. Vật liệu bugi

Vật liệu các điện cực phải đảm bảo chịu được tác động hoá học của khí cháy

và không được han rỉ trong điều kiện nhiệt độ cao, nên:

- Các điện cực giữa: thường được làm bằng crôm, hợp kim crôm - titan

13X25T hay đồng mạ crôm.

- Các điện cực bên: làm bằng hợp kim niken - mangan (95...97% Ni và

3...5% Mn).

- Sứ cách điện: được chế tạo từ vật liệu gốm có thành phần ôxýt nhôm cao

để đảm bảo độ bền điện cà cơ ở nhiệt độ cao, như: Uralít (95% Al2O3), tinh thể

Korunt (98% Al2O3) và Bo-Korunt (95% Al2O3+0,16%B2O3).

c. Đặc tính nhiệt của bugi

Để bugi làm việc bình thường thì nhiệt độ phần sứ dưới của bugi cần phải

nằm trong khoảng 500...600OC - đó là nhiệt độ tự tẩy muội.

Nếu nhiệt độ phần sứ dưới của bugi < 450OC thì nhiên liệu và dầu mỡ bôi

trơn lẫn trong nó sẽ không cháy hết hoàn toàn mà đọng lại ở các điện cực dưới dạng

muội than dẫn điện, làm giảm chất lượng cách điện của bugi, tức là xuất hiện điện

trở rò làm giảm U2 và chất lượng đánh lửa. Nếu muội nhiều --> dòng điện rò lớn sẽ

làm mất tia lửa hoặc tia lửa không liên tục, làm giảm công suất động cơ và tăng

suất tiêu hao nhiên liệu.

Ngược lại, nếu nhiệt độ phần sứ dưới của bugi > 700...800OC thì nhiên liệu

có thể tự bốc cháy do tiếp xúc với bugi trước khi có tia lửa điện.

Nhiệt độ của bugi phụ thuộc nhiệt lượng sinh ra trong buồng cháy, vào hình

dạng và kích thước của nó. Cùng làm việc trên một động cơ, những bugi có kết cấu



và kích thước khác nhau sẽ có nhiệt độ khác nhau. Như vậy có thể nói: các bugi có

kết cấu và kích thước khác nhau sẽ có đặc tính nhiệt khác nhau.

Đối với các động cơ có tỷ số nén, công suất và số vòng quay khác nhau, do

nhiệt lượng sinh ra trong buồng cháy của chúng khác nhau, nên để đảm bảo cho

nhiệt độ phần sứ dưới của bugi nằm trong giới hạn cần thiết, cần phải sử dụng các

bugi có đặc tính nhiệt thích hợp.

Đặc tính nhiệt của bugi phụ thuộc chủ yếu vào chiều dài phần sứ dưới, điều

kiện làm mát nó và được đánh giá thông qua một đại lượng gọi là trị số bén lửa.

Đây là trị số quy ước bằng khoảng thời gian (tính theo giây) làm việc của bugi trên

động cơ thử nghiệm đặc biệt ở chế độ xác định, cho đến khi xảy ra hiện tượng tự

bén lửa. Trị số bén lửa càng cao thì khả năng thoát nhiệt của bugi càng lớn.

Các bu gi có phần sứ dưới dài, nhận được nhiều nhiệt, đường truyền nhiệt

dài nên thoát nhiệt chậm, có trị số bén lửa từ 100...260 đơn vị được gọi là bugi

nóng, dùng thích hợp cho động cơ có tỷ số nén thấp, công suất và số vòng quay

nhỏ.

Các bu gi có phần sứ dưới ngắn, nhận ít nhiệt, đường truyền nhiệt ngắn nên

thoát nhiệt nhanh, có trị số bén lửa từ 280...500 đơn vị được gọi là bugi nguội, dùng

thích hợp cho động cơ có tỷ số nén cao, công suất và số vòng quay lớn.

d. Ký hiệu bugi

Ký hiệu bugi là một dãy chữ và số được ghi trên thân bugi theo quy định của

tiêu chuẩn ngành hay quốc gia.

Các bugi của Liên xô, ký hiệu được quy định như sau:

- Chữ cái thứ nhất chỉ đường kính phần ren vặn vào nắp máy:

M - Ren M18 x 1,5

A - Ren M14 x 1,25

T - Ren M10 x 1,0

- Chữ số tiếp theo chỉ chiều dài phần sứ dưới (mm);

- Cuối cùng là chữ cái chỉ vật liệu sứ cách điện: Y- Uralít; K- Korunt; Á- Bo-

Korunt.



Ví dụ: Ký hiệu A14Y là bugi đánh lửa có phần ren là M14 x 1,25, chiều dài

phần sứ dưới là 14 mm, sứ cách điện bằng Uralít.

Tài liệu tham khảo

[1]. Phạm Quốc Thái, Lê Văn Tụy: Bảng số liệu tham khả .

[2]. Phạm Quốc Thái: Bài giảng trang bị điện và điện tử trên ô tô.

[3]. Nguyễn Hoàng Việt: Trang bị điện điện tử trên ô tô.

[4]. Website: http://oto-hui.com.vn

[5]. Phan Tiến Bé: điện ô tô, tập 4


http://oto-hui.com.vn/


Mục Lục


· Web viewCuộc sống càng ngày càng hiện đại hơn, đầy dủ hơn nên yêu cầu...

Documents

Transcript of · Web viewCuộc sống càng ngày càng hiện đại hơn, đầy dủ hơn nên yêu cầu...