IG/SW
Igniter ,
Hình 5.39: Hệ thống đánh lửa cảm biến quang (MOTOROLA)
Hình 5 39 trình bày một sơ đổ hệ thống đánh lửa bán dẫn được điều khiển bằng i thiệu đỏnh lửa gởi về igniter dộ điều khiển đỏnh lửa cảm biến quang của hóng ọororola. Cảm biến quang được đặt trong delco phỏt tin
Chương 5- Hệ thông đánh lửa
- Hoạt động của mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng ta
Tớn hiệu ở đầu ra của cẩm biến Haẽl cĩ dạng xung vuơng như trờn để thị hỡnh 5 43a Tin hiéu U, sau khi qua transistor T, (T) dng vai rò công NÓT). tại đầu
ra b n hiệu sẽ bị đảo pha (hình 5-43b): Tín hiệu điện dp Up, sé điều khiến sự phóng hoặc nạp của tụ C¿ của mạch tích phan A,. Tin hiệu sóng vuông Ui, te chan C cia transistor 7; sau khi qua mach tich phan, s€ biến thành xung răng cưa ở ngừ ra của ÁĂ. Xung điện ỏp tại điểm € cú dạng trờn đồ thị hỡnh 5 4ọ¿
Tín hiệu này được đưa tới đầu vào không đảo của bộ sơ sánh A; Đầu dic của bộ so sánh Á; (-) được đặt một điện áp không đổi U, Tại đây U, sẽ được so sánh với U, Khi UY, > U, ngõ ra của A; ở mức cao và ngược lai khi U, < OY ngõ
ra cla Az sé ở mức thấp
Ủ; —— T_——_—_
(a) yy
+† 1 ‡
i t ' t
thì Uy
J 4 i Ỷ {
I 1 1 m Ủ, + 1 À
0 >S——+/ a Lự ASS wee
` ` .
wo MR BAC IAS
: LỒN 1 TÌN Vụ |
A tet PE ‡ lì foe 5 11 + Us wm FD Ị 1L —~-4 ‡ Ị Excel
‡ 1 1 ‡ 1 1 1
tđ) t to ( bi Ìp cà
ity tit —
tot 1 te i 1 z
1! pro | : ot
"`... mm ị
ti 1 ti, f t/
taf | an tự
(e) ft Vy 1 vy. fo
`
Lư
Hình 5.43: Hệ thông đánh lửa làm việc khi số vòng quay động cd_11 = Hì
Khi Ứ„ ở mức thấp, transistor 72 sé ngất, transistor 7¿, Ty dẫn, dòng sở cap ip bat đầu tăng trưởng (hình 5-43e). Khi Up chuyển sang mức cao (thời điểm đánh lửa), ín hiệu sẽ được gổi qua Rạ; đến 7; làm T; dẫn, lúc này 7, 1z ngắt nên dòng sơ cấp í ngắt đột ngột tạo nên môi sức điện động cảm ứng trên cuộn thứ cấp W› ở bobine.
Mạch điều chính thời gian /¿ còn tác dụng hiệu chỉnh theo điện Ap accu Nếu điện ấp accu thấp (lúc khởi động ...), tụ C¡ sẽ được nạp và xả ở mức điện ấP
thấp (đường ngất quãng irồng Hình vẽ) Thời điểm U, cắt U, sớm hơn và, nhổ vay Ts ẽ¿ mổ sớm nhằm giỳp tang đồng qua cuộn sơ cấp của bobine
“`.
Z Price
curee vua
Trang bị điện và điện tử trên ôtô hiện đại — hệ thống điện động cơ - lóI
wow = +
~ + Accu† én bd
2 ee dién
YY | `
~~ Ị 2 Ò3 rÌ 6 “Than
4
Ty de
Bộ chuyển tin hiệu thành xưng 5 On áp /
vudng 6 Hạn chế biên độ xung điện áp sơ cấp.
Cụm biến đổi độ hổng xung 7. Cổng ra
Cụm hiệu chỉnh thời gian, §_ Hạn chế đồng sơ cấp
Cụm điều khiển ngắt dòng. 9. Bảo vệ mạch khi mắc lộn cực accu Hình 5.42: Sơ để khối hệ thống đánh lửa với mạch điều khiển
hiệu chỉnh thời gian tích ly năng lượng tạ
Tin hiệu tử cảm biến được đưa vào (1) Tín hiệu đưa vào nếu là xung nhọn thì (1) có nhiệm vụ biến xung nhọn thành xung vuông trước khi biến đổi độ hổng xung (2) tức giảm thời gian tích lũy năng lượng Cụm hiệu chỉnh thời gian tích
lũy năng lượng ta (3) sẽ nhận tín hiệu từ (2) và điện thế nguồn accu cung cấp để hiệu chỉnh thời gian sau đó gởi tín hiệu đến cổng ra (7). Cổng ra (7) là transistor công suất nhận tín hiệu xung từ (3), (4), (6), (8) dé déng md transistor
cho dòng sơ cấp tại thời điểm transistor ngất dat giá trị mong muốn. Ôn ấp (5) có nhiệm vụ ổn áp cho cụm (3) để cụm này làm việc chính xác Cụm điều khiển ngắt dòng (4) sẽ tự động ngất dòng qua bobine nếu như bật công tắc máy sau 2 + 7giây mà không khởi động, để tránh tình trang chay bobine, Cụm (9) có tác dụng bảo vệ mạch khi mắc ngược cực accu, đảm bảo cho các linh kiện điện tử trong Igniter không bị phá hủy. Cụm (6) có nhiệm vụ hạn chế biên độ xung điện ấp sơ cấp khi xung điện ấp tăng quá cao trong trường hợp sút dây cao áp chẳng hạn, để bảo vệ mach. B6 han ché dong (8) sé hạn chế để dòng điện sơ cấp ở một giá trị nhất định cũng với mục đích là để bảo vệ mach igniter
“A. So dé thực tế
Igniter với chức năng tự động điều khiển thời gian tích lũy năng lượng và hạn
chế dòng sơ cấp mạch điện trên hình 5.44 bao gồm 6 đầu dây: ba đầu đây nối với cảm biến Hail, một đầu dây dương sau công tắc máy IGSW, một đầu dây nổi với âm bobine và -một đầu dây nổi với mass
Chương 5- Hệ thông đánh lửa Trên hình 5.45 trình bày sự thay đổi hiệu điện thế và cường độ dòng trong mạch
ở tốc độ cao Ta thấy ở tốc độ mạ > "ị, fa gần như không đổi
Khi số vòng quay động cơ n > run (Mn, = 4000 v/ph), do thời gian quá ngắn tụ €;
nạp chưa đạt điện áp Ủ„;, bộ so sánh sẽ bị khóa và lúc này Ứ, sẽ trùng với tín hiéu U,, wie hé thống làm việc bình thường rà không hiệu chỉnh vì số vòng
quay động cơ đã đủ lớn (xem hình š 45)
Us _"
(ay >
1 + 1
A i L— 1 |
Us '
(b) i
t : H
} i " ,
Ue ( { I
C ‡ + 5 1 1
U ị
: Nth XT hk Nt
I\ t/t `1) tNI
(c) NI i! LN v
hi oth Lo) poy ot
whi fi PE |
t 1 t
(d) t t I
1 1 i `”
có tod có 1 Ê
LẠC 1 14 tof
ly : 1 ! I ‘ i
ra € L 4 / i A / ~ t
Hình 5.45: Hệ thống đánh lửa làm việc khi số vồng quay động cơ hạ > Hị
Cụm ngắt đồng Á; khi động cở không làm-việc hoạt động tương tự bộ tích phần
A) Khi U, ở mức thấp, tụ C¿ nạp chậm nhờ hằng số thời gian nạp lớn Hằng số thời gian được lựa chọn lớn hơn chu kỳ liên tiếp của các xung ở đầu cảm biển tương ứng với tốc độ quay nhỏ nhất của động cơ. Do đó, khi các xung từ điểm b vào cụm ngat Aa 6 đầu ra của nó (do tụ C¿ nạp chậm) chỉ có một điện áp không ảnh hưởng đến sự làm việc của T¿ Khi động cơ không làm việc mà công tắc
IGSW vẫn bật, nhờ nạp điện lâu, điện áp Ở ngõ ra của cụm As sé ling tif tl trong vòng 7š, lúc này 7; sẽ dẫn nên T¡ 7; luôn luôn ngất và dòng sở clip sé
không di qua cuộn sơ cấp của bobine được. Khi 7; dẫn, tủa lửa không xuất hiện trên bougie do 7; mở từ từ
Cụm hạn chế dòng 4; dũng để hạn chế dong sd cap i, khi dong ting quá cao, vì ˆ
các bobine loại mới nhằm mục đích tăng l¿„ Ở tốc độ cao nên có giá trị R,, Li
rất nhỏ. Dòng điện sd cap i di qua dién td cam bién dong Ro sẽ được so sánh
với điện ấp chuẩn U¿ ở đầu đảo của Aa(-) Khi điện áp rơi trên R;y (điện áp rơi U, ty lệ với dòng sở cap I: Ur = Rw b) lớn hơn điện áp so sánh Ư„ (xác định
dòng cần hạn chế), ngõ ra của tụ ở mức điện áp cao làm 7; mổ, khiển 7¿, Ts bi khúa lại, cường độ dũng j, giảm khiến độ sụt ỏp trờn ẹzằ giảm và ngừ r4 của Á+
Trung tị tiến tà diện tu trên Jtô hiện dựt = hệ thông điện dong ca
") dugny Supu (ny yay UDI 1Q] yun? Ugly H213 Hội 112016 lứa Puy yupp Sugys 3y OP OS :p'c tui
mE
ASL
/
SỒ ch
13634042
saaplzeuj
—
Trang bị điện và điện tử trên ôtô hiện đại ~ hệ thống điện động cơ 165
sẽ xuống mức thấp. Quá trình này lặp đi lặp lại giữ cho đồng sơ cấp không vượt quá giá trị dinh sin Ryy la điện trở hồi tiếp giúp tăng tốc độ đóng mở mạch Tụ Œ, có tác dụng chống nhiều cho tín hiệu ra của cẩm biến Hall, tụ điện C¿
chống nhiễu cho toàn mạch điện Diode /„ tụ điện C¿ và các điện trở #ụ, đụ.
ẹĂ; cú tỏc dụng bảo vệ transistor cụng suất 7„ khi mạch sơ cấp xuất hiện sức
điện động quá lớn. lúc này Л sẽ mở cho dòng qua làm transistor TNad dé dip tất xung điện áp
5.5.9 Hệ thống đánh lửa điện dung (CDI ~capacitor discharged ignition)
A. So dé va nguyén lý làm việc
Hệ thống đánh lửa điện dung hiện nay thường được sử dụng trên xe thể thao, xe đua, động cơ có piston tam giác và trên xe gắn máy Hệ thống đánh lửa điện
dụng có thể được chia làm hai loại: loại có vít điều khiển và loại không có vít điều khiển hoặc có thể phân loại theo cách tạo ra điện áp nạp tụ: xoay chiều, (CDI ~AC) và một chiều (CDI - DC)
Đôi với hệ thống đánh lửa điện dung, nãng lượng trong mạch sơ cấp của bobine được tích lũy dưới dạng điện trường chứa trong tụ C:
—Œ€U"
WwW, Sa
Trong đó:
C: điện dung của tụ điện (;
U: điện áp trên tụ điện (V).
Thông thường, người ta chọn tụ điện C có giá trị nằm trong khoảng từ 0,5 + 3uF, vì theo tính toán và thực nghiệm, nếu điện dung của tụ € lớn thì khi tốc độ
cao sẽ không đủ thời gian để tụ C được nạp đầy. Còn nếu điện dunê nhỏ thì sẽ ảnh hưởng đến năng lượng đánh lửa. Hiệu điện thể nạp trên tụ thường nhỏ hơn 420V, vì nếu lớn hơn sẽ gây hiện tượng rò điện ở mạch thứ cấp trong bobine Quá trình tích lũy năng lượng trong tụ điện được thực hiện ở dạng xung điện liên tục. Trong trường hợp năng lượng tích lũy ở dạng xung thì tụ điện được nạp bởi các xung điện một chiều trong thời gian trước lúc đánh lửa. Trong trường hợp còn lại, năng lượng tích lũy trong tụ nhờ những xung một chiéu biến thiên
nhờ nguồn điên một chiều trong suốt thời sian giữa hai lần đánh lửa
finh 5.46 trình bày một sơ đồ đơn giãn của hệ thống đánh lửa điện dung trên xe gắn máy
166
N
tự Mp, en hee tm
N D2 SCR
Da Rị
Noor
Vì Lot |
K Dg ZS] [lr
Hình 5.46: Sơ đồ hệ thấng đánh lửa CDI trên xe gắn máy (với D/SCR)
Khi SCR ngắt, tụ điện C; sẽ nạp nhờ nguôn điện N đã chỉnh lưu qua diode JD,
" Khi có tín hiệu đánh lửa từ cuộn dây điều khiển K, SCR dẫn. tụ dién C, sẽ xã theo chiều mũi tờn (2): (+) tự điện CĂ + SCR -ằ mass -ằ W, - (-) tu điện CĂ
Sự biến thiên dòng điện đột ngột trên cuộn sơ cấp W, sé cam ứng lên cuộn thứ cấp W¿, một sức điện động cao áp đưa tới các bougie đánh lửa. Tuy nhiên. sau khi tụ điện C; đã xã hết, do sức điện động tự cảm trong cuộn dây Mi, tụ C¡ sẽ được nạp theo chiều ngược lại. Nhờ điện áp ngược (điện áp trên tự), SCR sẽ được đóng lại. Khi C¡ xả ngược, D; có nhiệm vụ dập tất điện áp ngược bảo vệ cho SCR
i; Ue Ue i;
Ue
Hình 5.47: Hiệu điện thế trên tụ và cường độ dòng điện
qua cuộn sơ cấp bobine (Dạ SCR)
Trong trường hợp mắc ệ¿ song song SCR, dũng qua cuộn sơ cấp sẽ lệch pha với hiệu điện thế trên tụ. Hiệu điện thế và cường độ dòng điện có dạng dao động _ tắt dân nếu thời gian mở SCR lớn hơn thời gian phóng điện. Trong trường hợp ngược lại, dao động thường kết thúc vào khoảng ¡; +; (hình 5.49)
Trên một số mạch, để giảm thời gian nạp tụ, người ta mắc D; song song với cuộn đây sơ cấp (hình 5.48).
c— H Ho
SCR Bobine
Da
Hinh 5.48: Hé théng ddnh lita điện dung với diade D›
mắc song song cuộn sơ cấp i
Trung bị điện và điện tử trên ôtô hiện đại — hệ thông điện động cơ l§?
Mạch này cho phép chuyển đối gần như toàn bộ năng lượng chứa trong tụ sang mạch thử cấp nên ngày càng được sử dụng rộng rãi Đường biểu điển hiệu điện thể và cường độ đòng điện được trình bày trên hình 5 49
Hiệu điện thế thử cấp cực đại trong hệ thống đánh lửa CDI được ác định bởi công thức:
xe ic, `
_ Uny =Uyg i— 9 2 “VE
Uc, higu dién thé trên tụ lúc bắt đầu phóng ằ : điện dung tụ điện
C; _: điện dung ký sinh trên mach dao động
¡;_: hệ số phụ thuộc vào đạng dao động
Như vậy hiệu điện thế thứ cấp ít phụ thuộc vào C, ma phụ thuộc vào hiệu điện thể nạp được trên C¡ nhiều hơn
Me ii
v
li 2
= ằx
Hình 5.49: Hiệu điện thể trên tụ và cường độ dòng điện qua cuộn
sơ cấp của bobine (với D; mắc song song cuộn sơ câp)
U;(kV)
A CDI TI
207 ~ Cl
107
⁄ C t (HS)
10 20 30 40
Hình 5.50: Sơ sánh thời gian tăng trưởng của hiệu điện thế thứ cấp của hệ thông đánh lửa CDI, TT và hệ thống đánh lửa thường
Đồ thị hình 5.50 biểu diễn thời gian tăng trưởng của hiệu điện thể thứ cấp của
hệ thống đánh lửa bán dẫn loại điện dung (CDD, loại điện cảm (TT! và hệ thống đánh lửa thường. ở hệ thống đính lửa điện dung, thời gian hiệu điện thể
/
168 thứ c cấp đạt 20kV chỉ vào o khoảng 1, Một điểm khác biệt giữa hệ thông đánh lửa điện dung và hệ thống đánh lửa điện cảm nữa là thời gian tổn tại da Ita d bousie của loại điện dung rất ngắn, chỉ vào khoảng Ớ,/ + 0,4m, trong khi loại
điện cảm là từ / + 2m. Nếu so sánh giữa hai cách mic diode sẽ thấy cách mắc thứ hai làm tăng thời gian phóng điện ở bougie
-Sơ đồ-thực tế
a. Sơ đô hệ thống đánh lửa CDI-DC điều khiển vít có mạch chống rung
BOSCH
Sơ đỗ này được sử dụng trên xe Porche, Alfa-Romeo, Mazeraui (hình 5.51) Với mục đích tăng nãng lượng đánh lửa (CU?/2) hệ thống đánh lửa điện dung
trên ôtô người ta trang bị bộ đổi điện để tăng điện áp mạch sơ cấp từ j2
VDC lên 300 +400 VDC.
Nguyên lý làm việc của mạch đổi điện như sau:
Khi bật cụng tắc mỏy, qua cầu phõn thế #,, R;, điện thể trờn ẹ; được đưa đến cực Ở thông qua W¿ làm 7, bat dau md. Dong qua 7; tang din cầm ứng lên W› một sức điện động khiến 7; dẫn bão hòa làm tăng nhanh dòng qua W,. Khi dong qua W, dat gid trị bão hòa, tốc độ biến thiên dòng giảm cảm ứng lên W¿ một sức điện động có chiều ngược lại lầm đóng 7¡. Sau đó quá trình tiếp tục được lặp lại.
Sự thay đổi đồng qua W¿ sẽ cảm ứng lên W; một sức điện động dạng sóng vuông có biên độ xấp xỉ 400 V và nạp cho tụ C qua diade D-
Trên các hệ thống đánh lửa bằng vít, ở tốc độ cao thường xây ra hiện tượng rung vít làm giảm thời gian tích lũy năng lượng /¿ Trong sơ đổ này có mạch
điện tử có thể chống rung vít rất hiệu “
€
li ir
ến bộ
R[] chia điện
MY wig |B
r | a] a
Dion [Vit CC =
Rg
Hình 5.51: Sơ đô hệ thống đánh lửa CDI điều khiển bằng vít có mạch chống rung BOSCH
Khi vit déng, dong qua R; -+ R¿ làm Tz mG. Dong cc gdp 7; đi qua Rs va nap tu C) qua Rs phan cute nghich cue B-£ cha 7; lim no dong
Chương 3. Hệ thống đánh lùa
` Trưng ứ bị điện và điện tứ trờn otụ hiện đụi ~ hệ thụng điện động cơ flee en dy  g dien dựng 169 Khi vớt mở, 7¿ đúng, tụ C; phúng điện qua Ry va Rs va phõn cực thuận cực ệ- E của 7; làm 7; dẫn. Lúc đó, tụ C¿ sẽ phóng điện qua 7; và Ä;. 8 kích cho
$CRẹ mở và tụ C sẽ phúủs điện qua cuộn sơ cấp và ở cuộn thử cấp của bobine sẽ xuất hiện sức điện động cao thể.
Nếu xảy ra hiện tượng rung vít, tức lặp lại quá trình mở vít do sự rung của lò xo lá trên vít búa. 7; sẽ mở trong thời gian ngắn nhưng hiệu điện thế trên tụ
€; tại thời điểm này không kịp đạt giá trị có thể phóng điện qua R;, #„ đo đó SCR van đóng và tụ € không xả.
. Sơ đỗ hệ thông đánh lửa CDI không ví có bộ đảo điện sử dụng hai
transistor
Hình 5 52 trình bày một sơ đổ hệ thống đánh lửa điện dung có bộ đảo điện sử dung hai transistor
e Nguyén lý làm việc của hệ thông như sau
Khi bật công tắc máy, dòng điện sẽ cung cấp đến các cuộn dãy như sau: +
hi) > wy wy 2 Ry > Rp > mass.
Sie wy 2 Ry > Ry - mass
mm Ra 13 | +
3 c— Cc
AI + lễ AN SCR Woe | W;
= Wis š | Ds NZ
IG/SW 5 : ⁄
@
W23 SWs D
E z r Sf] ¡
Ry Ry Wid, Ds Rs
{IH L LK cuộn cẩm biển
Hình 5.52: Sơ đồ hệ thống đánh lửa CDI không vũ có bộ đảo điện sử dụng 2 transistor
Lúc đầu transistor 7; và 7; cũng chớm mở nhưng do sai số chế tạo nên sẽ
có một transistor mở trước (giả sử T; mở trước). Lúc đó dòng điện qua W, tănre-nhanhr-sim-tag-lên-euôn-l-mộc-sức-điện-động-có hiểu nhự hình
vẽ, đồng thời nó cũng cảm ứng lên cuộn W¿ một sức điện động có chiều
ngược lại (do cuộn đây W¿ và W„ quẩn ngược chiều nhau) làm transistor 7; đóng hoàn toàn. Khi transistor 7¡ dẫn bão hòa, tốc độ biển thiên của dòng điện đi qua nó sẽ giảm, làm sức điện động trên cuộn lŸ; đổi chiều, do đó sức điện động trên cuộn W⁄„ cũng có chiều ngược lại làm 7; dẫn nhanh khiển T¡ đóng nhanh. Quá trình cử tiếp diễn và sự biển thiên dòng
điện trong hai cuộn W¿ và 1; sẽ cảm ứng lên cuộn thứ cấp W; của bộ đảo điện một điện áp xoay chiều khoảng 300 V và được chỉnh lưu thành đồng
Chương 5: Hệ thông đánh lúa
một chiều cung cấp cho tụ. Quá trình đánh lửa của hệ thống hoạt động
tương tự như đã trình bầy trên sơ đồ hình 5 4É.
Ưu và nhược điểm của hệ thống đánh lửa điện dung :
Qua phân tích hoạt động và các đặc tính đặc trưng của hệ thống đánh lửa ˆ
điện dung, ta thấy hệ thống có các ưu điểm sau:
Đặc tính của hệ thống đánh lửa gần như không phụ thuộc vào Số vòng quay động cơ vì thời gian nạp điện rất ngắn do tụ điện đã được chọn sao cho ở số vòng quay cao nhất. tụ điện vẫn nạp đẩy giữa hai lần đánh lửa Hiệu điện thể thứ cấp, tăng trưởng nhanh nên tầng được độ nhạy đánh lửa, không phụ thuộc vào điện trở rò trên bousie
Tuy nhiên, do thời gian xuất hiện úa lửa ở bougie ngắn (0,3 + 0.4 m3) nên trong một điều kiện nhất định nào đó của hòa khí trong buồng đốt có thể ta lửa không đốt cháy được hòa khí, Vì vậy, đối với hệ thống đánh lửa CDI phải sử dụng bougie với khe hở điện cực lớn để tăng điện tích tiếp xúc của tia lửa nên bougie sẽ rất mau mòn