Đồ án Trang bị điện và điện tử động lực
MỤC LỤC
1.1. Công dụng, yêu cầu: .....................................................................................2
1.2. Phân loại:......................................................................................................2
1.3.4. Năng lượng dự trữ dt :......................................................................18
1.4. Ắc quy:........................................................................................................21
1.4.1. Công dụng của ắc quy:.......................................................................21
1.4.2. Phân loại:.............................................................................................21
1.4.3. Yêu cầu:...............................................................................................22
2.2.3. Tính năng lượng tia lửa: ....................................................................31
2.3.2. Đặc tính nhiệt của bugi: .....................................................................33
2.3.3. Tính chọn bugi:...................................................................................33
ĐÁNH LỬA.............................................................................................................35
3.1. IC đánh lửa:...............................................................................................36
3.3. Bugi đánh lửa:.............................................................................................39
3.4. Bộ điều khiển trung tâm (ECU): ...............................................................41
3.4.1. Tổng quan: ..........................................................................................41
3.5. Các cảm biến: ..............................................................................................42
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, có 2 loại động cơ đốt trong được sử dụng phổ biến nhất, là động cơ
xăng và động cơ Diesel. Đối với động cơ Diesel, nhiên liệu tự bốc cháy khi đạt đến
áp suất nhất định. Còn đối với động cơ xăng, nhiệm vụ đốt cháy hòa khí được thực
hiện bởi hệ thống đánh lửa, đây là một hệ thống vô cùng quan trọng trong động cơ
xăng.
Sau khi học xong môn “Trang bị điện và điện tử động cơ đốt trong”. Chúng
em được giao đồ án môn học “Trang bị điện và 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 tìm tòi, đọc kĩ các tài liệu liên quan để hiểu rõ
hơn hệ thống đánh lửa, biết được cách tính toán, thiết kế hệ thống đánh lửa, tích lũy
được các kiến thức cần thiết để có thể hoàn thành đồ án này một cách nhanh chóng
và chính xác. Bên cạnh đó, em còn nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy TS.
Nguyễn Việt Hải để em hoàn thành đồ án “Trang bị điện và điện tử động lực”
này.
Trong quá trình làm đồ án, do kiến thức còn nhiều hạn chế nên em không thể
tránh khỏi những sai sót. Vậy nên, em rất mong nhận được thêm sự góp ý của các
thầy để em có thêm kinh nghiệm cho việc học sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày tháng năm
Sinh viên thực hiện
Lê Thành Đạt
Trang 1
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
Phần 1:
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
1.1. Công dụng, yêu cầu:
❖ Công dụng:
Hệ thống đánh lửa (HTĐL) có nhiệm vụ biến đổi dòng điện một chiều thế hiệu
thấp (6, 12 hay 24 V) hoặc các xung điện xoay chiều thế hiệu thấp (trong HTĐL
Manheto hay Volang Manhetic) thành các xung điện cao thế (12000 ÷ 24000V) đủ
để tạo nên tia lửa điện (phóng điện qua khe hở buji) đốt cháy hỗn hợp làm việc
trong các xylanh của động cơ vào những thời điểm thích hợp và tương ứng với trình
tự xylanh và các chế độ làm việc của động cơ.
❖ Yêu cầu:
Hệ thống đánh lửa phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Phải đảm bảo thế hiệu đủ lớn để tạo ra tia lửa điện phóng điện qua khe hở
giữa các điện cực bugi.
- Tia lửa phải có năng lượng đủ lớn để đốt cháy hỗn hợp trong mọi điều kiện
làm việc của động cơ.
- Thời điểm đánh lửa phải tương ứng với góc đánh lửa sớm hợp lý nhất ở mọi
chế độ làm việc của động cơ.
- Độ tin cậy làm việc của hệ thống đánh lửa phải tương ứng với độ tin cậy làm
việc của động cơ.
- Kết cấu đơn giản, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ.
1.2. Phân loại:
• Theo đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc, hệ thống đánh lửa được chia
ra làm:
- Hệ thống đánh lửa thường hay hệ thống đánh lửa kiểu cơ khí: được sử dụng
trên các xe ô tô trước đây, còn gọi là hệ thống đánh lửa cổ điển.
Trang 2
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
- Hệ thống đánh lửa Manheto: là hệ thống đánh lửa cao áp độc lập, không cần
dùng acquy và máy phát, do đó, có độ tin cậy cao, được dùng trên xe cao tốc
và một số máy công trình trên vùng núi.
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm: là hệ thống đánh lửa bán dẫn kết
hợp với cơ khí, hệ thống đánh lửa loại này vẫn còn dùng trên một số xe ô tô
hiện nay.
- Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm: là hệ thống đánh lửa bán dẫn
hoàn toàn, có nhiều ưu điểm nên được dùng trên đa số các xe ô tô hiện nay.
• Theo cả biến đánh lửa, hệ thống đánh lửa bán dẫn được chia thành:
- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ.
- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến quang.
- Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến Hall.
• Theo năng lượng tích lũy trước khi đánh lửa, hệ thống đánh lửa bao gồm:
- Hệ thống đánh lửa điện cảm: năng lượng đánh lửa được tích lũy bên trong từ
trường cuộn dây biến áp đánh lửa.
- Hệ thống đánh lửa điện dung: năng lượng đánh lửa được tích lũy bên trong
điện trường của tụ điện.
• Theo phương pháp phân bố điện cao áp, hệ thống đánh lửa được chia ra:
- Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện.
- Hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện (đánh lửa trực tiếp).
Ngày nay trên các ô tô hiện đại sử dụng hệ thống đánh lửa theo chương trình.
1.2.1. Hệ thống đánh lửa thường:
• Cấu tạo:
Những thiết bị chủ yếu của hệ thống đánh lửa này là: biến áp đánh lửa được
cung cấp từ nguồn một chiều (ắc quy hoặc máy phát), bộ chia điện và các bugi đánh
lửa.
Trang 3
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
Hình 1.1 – Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa thường
Chú thích: 1- Cam 2- Cần tiếp điểm 3- Biến áp đánh lửa
4- Bộ chia điện
C1- Tụ điện
5- Buji
6- Má vít
R- Điện trở
W1, W2- Cuộn sơ cấp và thứ cấp BAĐL
W
Biến áp đánh lửa có 2 cuộn dây: cuộn sơ cấp
có khoảng 250 – 400 vòng,
1
W
cuộn thứ cấp
có khoảng 19000 – 26000 vòng.
2
Cam của bộ chia điện được dẫn động quay từ trục phân phối, làm nhiệm vụ đòn
mở tiếp điểm KK’, tức là nối ngắt mạch sơ cấp của biến áp đánh lửa.
i
- Khi KK’ đóng: trong mạch sơ cấp xuất hiện dòng điện sơ cấp . Dòng này
1
tạo nên một từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp
đánh lửa.
i
- Khi KK’ mở: mạch sơ cấp bị ngắt dòng và từ trường do nó tạo ra mất đi.
1
Do đó, trong cả hai cuộn dây xuất hiện suất điện động tự cảm, tỷ lệ với biến
W
thiên của từ thông. Bởi vì cuộn
có số vong dây lớn nên suất ddienj động
2
tự cảm sinh ra trong nó cũng lớn, khoảng 12000 – 24000V. điện áp cao này
truyền từ cuộn thứ cấp qua roto của bộ chia điện và các dây dẫn đến bugi
U
đánh lửa theo thứ tự nổ của động cơ. Khi thế hiệu thứ cấp đạt giá trị
sẽ
dl
xuất hiện tia lửa điện phóng qua khe hở bugi đốt cháy hỗn hợp.
1.2.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn:
➢ Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển:
Trang 4
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
Hình 1.2 – Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm
Chú thích: 1- Buji đánh lửa 2- Biến áp đánh lửa
T- Transistor K- Tiếp điểm
3- Tiếp điểm KK’
Rb, Rf – Các điện trở
W1, W2 – Cuộn sơ cấp và thứ cấp biến áp đánh lửa
• Nguyên lý làm việc:
Khi bật công tắc máy SW thì cực E của Transistor được cấp nguồn dương, cực
C của Transistor nối với nguồn âm.
- Khi tiếp điểm KK’ đóng: cực B của Transistor được nối với nguồn âm ->
UBE 0
i
b
-> xuất hiện dòng -> Transistor dẫn làm xuất hiện dòng sơ cấp đi
theo mach như sau:
Rb
(+) ắc quy -> Rf -> W1 -> cực E -> cực B ->
-> KK’ -> (-) ắc quy.
cực C -> (-) ắc quy.
I1 Ie Ib I
Dòng sơ cấp:
c . Dòng điện này Transistorạo Transistorừ
thông khép mạch qua lõi thép và 2 cuộn dây của biến áp đánh lửa.
- Khi tiếp điểm KK’ mở: dòng sơ cấp và từ thông do nó sinh ra bị biến mất
đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một suất điện động cao thế và xuất
hiện tia lửa tại bugi.
Tại thời điểm KK’ mở, cuộn sơ cấp cũng xuất hiện suất điện động
E 200 300
Kba
lớn
V -> làm hỏng Transistor -> phải dùng biến áp có
1
hoặc tụ bảo vệ.
➢ Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ:
Trang 5
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
a. Cảm biến điện từ:
Hình 1.3 – Cảm biến điện từ
2- Giá bắt và lõi sắt từ
Chú thích:
1- Nam châm vĩnh cửu
4- Cuộn dây tín hiệu
6- Răng cảm biến
3- Roto tín hiệu
5- Nguồn điện cấp cho cuộn dây
7- Trục quay cảm biến
δ- Khe hở không khí
ω- Tốc độ góc trục cảm biến
• Cấu tạo: Cảm biến điện từ đặt trong bộ chia điện, bao gồm:
- Roto tín hiệu: được dẫn động từ trục của bộ chia điện, trên roto có các răng,
số răng của roto bằng sô xy lanh của động cơ.
- Cuộn dây tín hiệu được quấn trên lõi thép, được gắn trên thanh nam châm
vĩnh cửu. cuộn dây và lõi thép được đặt đối diện với răng của roto và đặt cố
định bên trong bộ chia điện. khe hở không khí giữa răng của roto và lõi thép
là 0,2 – 0,5 mm.
• Nguyên lý làm việc của cảm biến Hall:
Từ thông của nam châm vĩnh cửu móc vòng qua roto và cuộn dây tín hiệu.
Khi roto quay, khe hở
điện động xoay chiều:
sẽ thay đổi, cảm ứng sang cuộn dây tín hiệu một sức
Trang 6
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
d
dt
e kwn
Trong đó:
K: hệ số phụ thuộc khe hở
và vật liệu chế tạo lõi thép.
w: số vòng dây tín hiệu.
n: tốc độ quay của roto.
d
: tốc độ biến thiên từ thông.
dt
d
dt
+ Khi răng của roto đến gần vị trí đối diện với lõi thép thì
cực
đại, do đó e cực đại.
+ Khi răng của roto ở xa và đối diện vị trí đối diện với lõi thép thì
d
dt
nhỏ nhất, do đó e
0.
+ Tín hiệu từ cuộn dây cảm biến được đưa vào mạch điện điều khiển
đánh lửa.
+ Khi n cao thì e lớn và ngược lại. Do đó, tín hiệu ở đầu ra của cuộn
dây cảm biến Transistor có độ nhạy cao.
b. Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ:
Hình 1.4– Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điện từ.
Trang 7
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
Chú thích:
T1, T2, T3 – Các transistor
C –Tụ điện D – Diode
1 – Ắc quy
4 – Đến buji
R1, R2, R3, R4, R5 – Các điện trở
W1 , W2 – Cuộn sơ cấp và thứ cấp
2 – Cuộn dây cảm biến
IG/SW – Công tắc
3 – Bobin
• Nguyên lý làm việc:
Khi bật công tắc máy sẽ xuất hiện các dòng điện sau:
I1
- Dòng : (+) ắc quy -> IG/SW ->
R
R2
->
-> (-) ắc quy -> tạo ra điện áp
1
U
T
U
T
đệm
trên cực B của . Tuy nhiên
chưa đủ lớn để làm cho mở.
R2
1
R2
1
I2
- Dòng : (+) ắc quy -> IG/SW ->
R4
R5
-> (-) ắc quy -> tạo ra điện áp
->
U
T
trên cực B của -> dẫn -> xuất hiện dòng điện sơ cấp đi từ:
3
T
đệm
R5
3
T
(+) ắc quy -> IG/SW -> Bobin -> -> (-) ắc quy.
3
Dòng điện này tạo từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến
áp đánh lửa.
T
- Khi trên cuộn dây cảm biến không có tín hiệu điện áp hoặc điện áp âm thì
1
T
T
3
ngắt -> ngắt -> dẫn.
2
- Khi trên cuộn dây cảm biến có tín hiệu điện áp dương, kết hợp với điện áp
U
T T
làm cho dẫn -> dẫn -> ngắt. Dòng điện qua cuộn sơ cấp
1 2
T
đệm
R2
3
và từ thông do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một
sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa.
➢ Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến quang:
a. Cảm biến quang:
Hình 1.5 – Cấu tạo cảm biến quang
Trang 8
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
2- Đĩa cảm biến
Chú thích:
1- Led phát quang
3- Transistor cảm quang
4- Led cảm quang
• Cấu tạo:
Cảm biến quang đặt trong bộ chia điện, gồm:
- Bộ phát quang (LED – Diot quang): biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu
quang, ngĩa là khi có dòng điện đi qua chúng sẽ phát ra ánh sáng.
- Bộ cảm quang gồm hai loại: LED – Diot quang và Transistor quang. Biến
đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện, nghĩa là khi có ánh sáng chiếu vào
chúng sẽ dẫn điện. độ dẫn điện của chúng phụ thuộc vào cường độ của dòng
ánh sáng.
- Đĩa cảm biến: được dẫn động từ trục của bộ chia điện. trên đĩa có các rãnh,
số rãnh trên đĩa bằng số xy lanh động cơ.
• Nguyên lý làm việc của cảm biến quang:
Khi đĩa cảm biến quay, dòng ánh sáng phát ra từ bộ phát quang bị ngắt quãng
liên tục làm cho phần tử cảm quang dẫn ngắt liên tục tao ra các xung vuông làm tín
hiệu điều khiển dánh lửa.
b. Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến quang:
Hình 1.6 – Sơ đồ hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến quang
Trang 9
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
Chú thích:
T1, T2, T3, T4, T5 – Các transistor
D1, D2, D3 – Các diode
IG/SW – Công tắc
3 – Đến buji
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, Rf – Các điện trở
1 - Ắc quy
2 – Bô bin
• Nguyên lý làm việc:
Khi bật công tắc máy sẽ suất hiện các dòng:
I1
R6
R
D
D
-> (-) ắc quy : phát
1
- Dòng
: (+) ắc quy -> IG/SW ->
->
->
1
1
sáng.
I2
R7
R8
-> (-) ắc quy : tạo ra điện áp
- Dòng
: (+) ắc quy -> IG/SW ->
->
U
T
trên cực B của -> dẫn : xuất hiện dòng sơ cấp đi từ:
5
T
đệm
R8
5
T
(+) ắc quy -> IG/SW -> Rf -> Bobin -> -> (-) ắc quy. Dòng điện này tạo
5
nên từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của biến áp đánh lửa.
D
- Khi roto quay, tại vị trí đĩa cảm quang ngăn dòng ánh sáng từ LED
sang
1
T
T
T
T
T
T
ngắt -> vẫn tiếp tục
5
Transistor
,
ngắt ->
ngắt ->
ngắt ->
1
1
2
3
4
dẫn.
D
T
,
1
- Tại vị trí đĩa cảm quang cho dòng ánh sáng từ LED
sang Transistor
1
T
T
T
T
T
dẫn -> ngắt. Dòng điện qua cuộn sơ cấp
5
dẫn ->
dẫn ->
dẫn ->
1
2
3
4
và từ thông do nó sinh ra bị mất đột ngột, cảm ứng sang cuộn thứ cấp một
sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa điện ở bugi.
➢ Hệ thống đánh lửa bán dẫn sử dụng cảm biến Hall:
a. Cảm biến Hall:
• Cấu tạo:
Cảm biến được đặt bên trong bộ chia điện, bao gồm:
- Nam châm vĩnh cửu và phần tử Hall đặt gần nhau và cố định bên trong bộ
chia điện, giữa chúng có các cánh chắn.
Trang 10
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
- Roto tín hiệu: được dẫn động từ trục của bộ chia điện, trên roto có các cánh
chắn bằng thép và các khoảng hở xen kẽ nhau. Số cánh chắn bằng số xy
lanh của động cơ.
• Nguyên lý làm việc:
Khi roto quay, các cánh chắn lần lượt vào giữa nam châm và phần tử Hall.
- Khi cánh chắn ra khỏi vị trí giữa nam châm và phần tử Hall thì từ trường sẽ
xuyên qua khe hở làm xuất hiện điện áp trên phần tử Hall -> Transistor
U 0
T
dẫn -> điện áp đầu ra của cảm biến
.
ra
- Khi cánh chắn xen giữa vị trí của nam châm và phần tử Hall thì từ trường sẽ
vòng qua tấm chắn, làm mất điện áp trên phần tử Hall -> Transistor ngắt,
U 12
V.
ra
U
Tín hiệu
đưa về mạch điều khiển đánh lửa.
ra
b. Hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến Hall:
Hình 1.7 – Sơ đồ hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến Hall
Chú thích:
IG/SW – Công tắc
C1, C2 – Các tụ điện
T1, T2, T3 – Các transistor
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, Rf – Các điện trở
D1, D2, D3, D4, D5 – Các diode
2 – Bobin
1 - Ắc quy
3 – Đến buji
Trang 11
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
• Nguyên lý làm việc:
Khi bật công tắt máy, sẽ xuất hiện dòng điện
I1
:
D
R
-> cung cấp điện cho cảm biến Hall.
1
(+) ắc quy -> IG/SW ->
- Khi roto quay, tại vị trí cánh chắn xen giữa nam châm và phần tử Hall thì
U 12
->
1
T
T
T
dẫn -> dẫn. Lúc
3
điện áp đầu ra của cảm biến
V ->
dẫn ->
ra
1
2
này dòng điện sơ cấp đi theo mạch sau:
T
(+) ắc quy -> IG/SW -> Rf -> Bobin -> -> (-) ắc quy.
3
Dòng điện này tạo nên từ thông khép mạch qua lõi thép và hai cuộn dây của
biến áp đánh lửa.
- Khi cánh chắn rời khỏi vị trí giữa nam châm và phần tử Hall thì điện áp đầu
U 0
T
T T
ngắt -> 3 ngắt. Dòng điện qua
2
ra của cảm biến
V ->
ngắt ->
ra
1
cuộn sơ cấp và từ thông dó nó sinh ra bị mất đi đột ngột, cảm ứng sang cuộn
thứ cấp một sức điện động cao thế và xuất hiện tia lửa ở điện cực bugi.
1.2.3. Hệ thống đánh lửa theo chương trình:
Gồm 2 loại:
- Hệ thống đánh lửa gián tiếp.
- Hệ thống đánh lửa trực tiếp.
➢ Hệ thống đánh lửa gián tiếp:
Trang 12
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
5
5V
3
W1
W2
IGF
IGT
4
G
NE
W2
2
1
6
Hình 1.8 – S ơ đồ hệ thống đánh lửa gián tiếp
Chú thích:
T1, T2 – Các transistor
W1, W2 – Cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp
NE – Cảm biến tốc độ động cơ
2 – Công tắc 3 – Tín hiệu phản hồi
G – Cảm biến vị trí trục khuỷu
1 - Ắc quy
4 – Kiểm soát góc ngậm điện 5 – Các cảm biến khác
6 – Đến buji
• Nguyên lý làm việc:
Góc đánh lửa được chỉnh theo một chương trình của ECU. Sau khi nhận
được tín hiệu từ các cảm biến, ECU sẽ tính toán và phát ra tín hiệu tối ưu
đến IC để điều khiển việc đánh lửa. Việc phân phối điện cao thế đến các
bugi theo thứ tự làm việc thông qua bộ chia điện.
• Ưu điểm:
Thời điểm đánh lửa chính xác, loại bó được các chi tiết dễ hư hỏng như: bộ
ly tâm, bộ chân không,…
• Nhược điểm:
- Vẫn còn tổn thất năng lượng trên bộ chia điện và dây cao áp.
- Gây nhiễu vô tuyến trên mạch thứ cấp.
Trang 13
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
- Khi động cơ có tốc độ cao và số xy lanh lớn, dễ xảy ra hiện tượng đánh lửa
đồng thời ở hai dây cao áp gần nhau.
- Phải thường xuyên theo dõi, bảo dưỡng bộ chia điện.
➢ Hệ thống đánh lửa trực tiếp:
a. Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đôi:
3
5
T1
G1
ECU
G2
2
T2
Ne
4
1
Hình 1.9 – Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đôi
Chú thích:
G1, G2 – Cảm biến vị trí trục khuỷu
Ne – Cảm biến tốc độ động cơ
2 – Công tắc
T1, T2 – Các transistor
3 – Buji
1 - Ắc quy
4 – Cuộn đánh lửa
5 – Các cảm biến khác
• Nguyên lý làm việc:
Bobin đôi được gắn vào bugi của hai xy lanh song hành.
Giả sử đối với động cơ 4 xy lanh. Đến thời điểm đánh lửa của máy số 1, piston
của máy 1 và 4 đều ở điểm chết trên, nhưng do máy số 4 đang ở ký thải nên vùng
môi chất chứa nhiều ion -> không thể đánh lửa, chỉ máy số 1 đánh lửa. Tương tự đối
với máy số 2 và máy số 3.
• Ưu điểm:
- Do không có bộ chia điện nên giảm được mất mát năng lượng.
Trang 14
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
- Bỏ được các chi tiết dễ hư hỏn như bộ chia điện, chổi than, nắp bộ chia điện.
-
Không có sự đánh lửa đồng thời giữa hai dây cao áp gần nhau.
• Nhược điểm:
Nhược điểm của hệ thống đánh lửa này là vẫn còn dây cao áp gây tổn thất.
b. Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn:
3
B+
T1
2
B+
E
1
T2
C
U
G
B+
Ne
T3
Hình 1.10 – Sơ đồ hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng bobin đơn
Chú thích:
G – Cảm biến vị trí trục khuỷu
T1, T2, T3 – Các transistor
2 – Biến áp đánh lửa
Ne – Cảm biến tốc độ động cơ
1- Tín hiệu cảm biến khác
3- Đến buji
• Nguyên lý làm việc:
Với hệ thống đánh lửa sử dụng bobin đơn, mỗi bobin dùng cho một buji: IC
đánh lửa, bobin và buji được tích hợp vào một kết cấu gọn nhẹ, không còn dây cao
áp. ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý và tính toán ra góc đánh lửa tối ưu cho
từng xylanh và phát ra tín hiệu đánh lửa đến IC ứng với từng xylanh để điều khiển
việc đánh lửa.
Trang 15
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
• Ưu điểm:
Ngoài các ưu điểm như loại dùng bobbin đôi, loại này còn có các ưu điểm sau:
- Kết cấu gọn nhẹ vì tích hợp luôn IC đánh lửa và bobin cho từng xylanh.
- Tổn thất năng lượng ít nhất vì không còn dây cao áp.
- Không còn gây nhiều sóng vô tuyến và không làm giảm tần số hoạt động
của bobin.
• Nhược điểm:
- Hệ thống này phức tạp và đắt tiền.
- Yêu cầu tay nghề cao đối với nhân viên sửa chữa, bảo dưỡng.
1.3. Các thông số cơ bản của hệ thống đánh lửa:
U
1.3.1. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại
:
2m
Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m là hiệu điện thế cực đại đo được ở hai đầu
cuộn dây thứ cấp khi tách dây cao áp ra khỏi buji. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m
phải đủ lớn để có khả năng tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của buji, đặc biệt
là lúc khởi động.
U
1.3.2. Hiệu điện thế đánh lửa
:
dl
Hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó quá trình đánh lửa xảy ra, được gọi là hiệu điện
thế đánh lửa Uđl. Hiệu điện thế đánh lửa là hàm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tuân
theo định luật Pason
P.
T
Uđl K.
(2.1)
Trong đó:
Uđl – Thế hiệu đánh lửa [V]
P – áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa [N/m2]
δ – khe hở buji [m]
T – nhiệt độ ở điện cực trung tâm của buji tại thời điểm đánh lửa [0C]
K – hằng số phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp hòa khí.
Trang 16
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
Ở chế độ khởi động lạnh, hiệu điện thế đánh lửa Uđl tăng khoảng 20 đến 30%
do nhiệt độ điện cực buji thấp.
Khi động cơ tăng tốc, thoạt tiên Uđl tăng, do áp suất nén tăng, nhưng sau đó Uđl
giảm từ từ do nhiệt độ điện cực buji 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 2000km đầu tiên, Uđl tăng 20% do điện
cực buji bị mài mòn. Sau đó Uđl tiếp tục tăng, do khe hở buji tăng. Vì vậy để giảm
Uđl phải hiệu chỉnh lại khe hở buji sau mỗi 10000km.
Hình 1.11 - Sự phụ thuộc của hiệu điện thế đánh lửa vào tốc độ và tải động cơ [2]
1 – Toàn tải; 2 – Nửa tải; 3 – Tải nhỏ; 4 – khởi động và cầm chừng
Kdt
1.3.3. Hệ số dự trữ
:
Hệ số dự trữ là tỷ số giữa hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m và hiệu điện thế
đánh lửa Uđl
Trang 17
Tính toán thiết kế hệ thống đánh lửa
U2m
Kđl
Uđl
(2.2)
Trong đó:
U2m – Hiệu điện thế thứ cấp cực đại [V]
Uđl – Hiệu điện thế đánh lửa [V]
Đối với hệ thống đánh lửa thường, do U2m thấp nên Kđl thường nhỏ hơn 1,5.
Trên những động cơ xăng hiện đại với hệ thống đánh lửa điện tử, hệ số dự trữ có giá
trị khá cao (Kđl = 1,5 ÷ 2), đáp ứng được việc tăng tỷ số nén, tăng số vòng quay và
tăng khe hở buji.
W
1.3.4. Năng lượng dự trữ
:
dt
Năng lượng dự trữ Wdt là năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường trong cuộn
dây sơ cấp của bobin. Để đảm bảo tia lửa điện đủ năng lượng để đốt cháy hoàn toàn
hòa khí, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo được năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp
của bobin một giá trị xác định.
L .In2g
1
Wdt
2
(2.3)
Trong đó:
Wdt : năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp [mJ]
Wdt = 50 – 150 [mJ]
L1 : độ tự cảm của cuộn sơ cấp của bobin [mH]
Ing:cường độ dòng điện sơ cấp thời điểm transistor công suất ngắt [A].
1.3.5. Tốc độ biến thiên của hiệu điện thê thứ cấp S:
Trang 18
Tải về để xem bản đầy đủ
52 trang
25581
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Trang bị điện và điện tử động lực", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_trang_bi_dien_va_dien_tu_dong_luc.docx
