Hệ thống đánh lửa trên Ô tô hiện đại

Trang 1

PHҪN I: CѪ SӢ LÝ LUҰN

CHѬѪNG 1: KHÁI QUÁT Vӄ Hӊ THӔNG ĈÁNH LӰA

1.1 /ӎCH SӰ PHÁT TRIӆN &ӪA Hӊ THӔNG ĈÁNH LӰA

Sӵ ra ÿӡi cӫa hӋ thӕng ÿánh lӱa gҳn liӅn vӟi sӵ ra ÿӡi cӫa ÿӝng cѫÿӕt trong

ÿánh dҩu bѭӟc khӣi ÿҫu cho nӅn công nghiӋp ô tô. Ban ÿҫu ÿӝng cѫ sӱ dөng hӋ thӕng

ÿánh lӱa ÿiӅu khiӇn bҵng má vít. HӋ thӕng này có nhѭӧc ÿiӇm thӡi ÿiӇm ÿánh lӱa

không chính xác cùng vӟi kӃt cҩu cѫ khí nên hay phҧi bҧo dѭӥng. Năm 1964 hӋ thӕng

ÿánh lӱa CDI(capacitor discharge ignition) ÿã ÿѭӧc nghiên cӭu và ӭng dөng trên xe

NSU sprider.

Bên cҥnh ÿó khi xã hӝi phát triӇn, các yêu cҫu ngày càng cao vӅ môi trѭӡng, sӵ

tiêu hao nhiên liӋu ÿã khiӃn cho hӋ thӕng ÿánh lӱa thѭӡng và hӋ thӕng ÿánh lӱa CDI

không còn ÿáp ӭng ÿѭӧc nhӳng yêu cҫu ÿһt ra. Chính ÿiӅu ÿó ÿã khiӃn cho các nhà

khoa hӑc tìm tòi phát minh ra hӋ thӕng ÿánh lӱa mӟi ÿáp ӭng tӕt hѫn tính kinh tӃ

nhiên liӋu và tính ô nhiӉm môi trѭӡng. ĈӃn năm 1978 các hãng xe BMW,Chrysler,

Fiat, Lancia, Leyland, Mercedes, Peigeot, Porsche, và Volvo, cho ra ÿӡi hӋ thӕng ÿánh

lӱa bán dүn TCI (Transistorized coil ignition) sӵ phát triӇn tiӃp theo cӫa ÿánh lӱa CDI.

Sӵ hӛ trӧ cӫa khoa hӑc kӻ thuұt, lӏch sӱ phát triӇn cho ra ÿӡi hӋ thӕng ÿánh lӱa

ÿiӋn tӱ SI (Semiconductor ignition) và hӋ thӕng ÿánh lӱa không có bӝ chia ÿiӋn BSI

(Breakerless semiconductor ignition). Trong ÿó hӋ thӕng ÿánh lӱa SI vүn sӱ dөng bӝ

chia ÿiӋn và mӝt bôbin còn BSI sӱ dөng vӟi nhiӅu bôbin hѫn và không có bӝ chia

ÿiӋn. Ӭng dөng ÿҫu tiên cӫa hӋ thӕng BSI trên xe CitroӁn Visa giӟi thiӋu ra công

chúng năm 1978.Vӟi ÿà phát triӇn ÿó năm 1979 hãng Bosch ÿã cho ra ÿӡi hӋ thӕng

ÿiӅu khiӇn ÿӝng cѫ “Motronic” vӟi sӵ tích hӧp ÿiӅu khiӇn nhiӅu hӋ thӕng nhѭ ÿiӅu

khiӇn thӡi ÿiӇm ÿánh lӱa, ÿiӅu khiӇn nhiên liӋu, ÿiӅu khiӇn tӕc ÿӝ không tҧi. Giúp quá

trình ÿiӅu khiӇn linh hoҥt hѫn, ÿӝ chính xác cao hѫn tăng tính kinh tӃ nhiên liӋu và

giҧm tính ô nhiӉm cӫa khí thҧi.

Trang 2

1.2 CÁC VҨN Ĉӄ CHUNG

1.2.1 CHӬC NĂNG &ӪA Hӊ THӔNG ĈÁNH LӰA

BiӃn ÿәi dòng ÿiӋn 1 chiӅu ÿiӋn áp thҩp (12V,24V) thành các xung ÿiӋn áp cao

(12.000V ÷ 45.000V) ÿӫ tҥo ra tia lӱa ÿiӋn Pҥnh (nhiӋt ÿӝ 10.0000C) vào ÿúng thӡi

ÿiӇm quy ÿӏnh (thӡi ÿiӇm ÿánh lӱa sӟm) và theo mӝt thӭ tӵ nhҩt ÿӏnh (thӭ tӵ nә).

1.2.2 YÊU CҪU

Mӝt hӋ thӕng ÿánh lӱa làm viӋc tӕt phҧi ÿҧm Eҧo các yêu cҫu sau:

- HӋ thӕng ÿánh lӱa phҧi sinh ra sӭc ÿiӋn ÿӝng ÿӫ lӟn ÿӇ phóng qua khe hӣ

bugi trong tҩt Fҧ các chӃ ÿӝ làm viӋc Fӫa ÿӝng cѫ.

- Tia lӱa trên bugi phҧi ÿӫ Qăng lѭӧng và thӡi gian phóng ÿӇ sӵ cháy bҳt ÿҫu.

- Góc ÿánh lӱa phҧi ÿúng trong Pӑi chӃ ÿӝ hoҥt ÿӝng Fӫa ÿӝng cѫ.

- Các phө kiӋn Fӫa hӋ thӕng ÿánh lӱa phҧi hoҥt ÿӝng tӕt trong ÿiӅu kiӋn nhiӋt

ÿӝ cao và ÿӝ rung xóc lӟn.

- Sӵ mài mòn ÿiӋn cӵc bugi phҧi nҵm trong khoҧng cho phép.

1.2.3 CÁC THÔNG SӔ CHӪ YӂU &ӪA Hӊ THӔNG ĈÁNH LӰA

a. HiӋu ÿiӋn thӃ thӭ cҩp cӵc ÿҥi U 2m

HiӋu ÿiӋn thӃ thӭ cҩp cӵc ÿҥi U2m

là hiӋu ÿiӋn thӃ cӵc ÿҥiÿo ÿѭӧc ӣ hai ÿҫu

cuӝn dây thӭ cҩp khi tách dây cao áp ra khӓi bugi. HiӋu ÿiӋn thӃ thӭ cҩp cӵc ÿҥi U2m

phҧi ÿӫ lӟnÿӇ có khҧ năng tҥo ÿѭӧc tia lӱa ÿiӋn giӳa hai ÿiӋn cӵc cӫa bugi, ÿһc biӋt là

lúc khӣi ÿӝng.

b. Hiêu ÿiӋn thӃÿánh lӱa Uÿl

HiӋu ÿiӋn thӃ thӭ cҩp mà ӣ ÿó quá trình ÿánh lӱa xҧy ra, ÿѭӧc gӑi là hiӋuÿiӋn

thӃÿánh lӱa Uÿl

. HiӋu ÿiӋn thӃÿánh lӱa là mӝt hàm phө thuӝc vào nhiӅu yӃu tӕ, tuân

theo ÿӏnh luұt Pashen.

Uÿl = K

T

P.d

(1.1)

Trong ÿó:

P : là áp suҩt buӗng ÿӕt tҥi thӡi ÿiӇm ÿánh lӱa.

d : khe hӣ bugi.

T : nhiӋt ÿӝ ӣÿiӋn cӵc trung tâm cӫa bugi tҥi thӡi ÿiӇm ÿánh lӱa.

K : hҵng sӕ phө thuӝc vào thành phҫn hӛn hӧp hòa khí.

c. HӋ sӕ dӵ trӳ Kdt

HӋ sӕ dӵ trӳ là tӹ sӕ giӳa hiӋuÿiӋn thӃ cӵc ÿҥi U2m và hiӋu ÿiӋn thӃÿánh lӱa

Uÿl

:

Trang 3

Kdt =

ÿl

m

U

U2

(1.2)

Ĉӕi vӟi hӋ thӕng ÿánh lӱa thѭӡng, do U2m

thҩp nên Kdt thѭӡng nhӓ hѫn 1,5.

Trên nhӳng ÿӝng cѫ xăng hiӋn ÿҥi vӟi hӋ thӕng ÿánh lӱa lұp trình, hӋ sӕ dӵ trӳÿánh

lӱa có giá trӏ khá cao ( = 1,5 ¸ 2,0 Kdt ), ÿáp ӭng ÿѭӧc viӋc tăng tӹ sӕ nén, tăng sӕ vòng

quay và tăng khe hӣ bugi.

d. 1ăng lѭӧng dӵ trӳ Wdt trong cuӝn sѫ cҩp

1ăng lѭӧng dӵ trӳ Wdt là năng lѭӧng tích lNJy dѭӟi dҥng tӯ trѭӡng trong cuӝn

dây sѫ cҩp cӫa bôbin. ĈӇÿҧm bҧo tia lӱa ÿiӋn có ÿӫ năng lѭӧng ÿӇÿӕt cháy hoàn toàn

hòa khí, hӋ thӕng ÿánh lӱa phҧi ÿҧm bҧo năng lѭӧng dӵ trӳ trên cuӝn sѫ cҩp cӫa bôbin

ӣ mӝt giá trӏ xác ÿӏnh:

Wdt = 50 150

2

2

1

= ¸

L ¥ I ng mJ (1.3)

Trong ÿó:

- Wdt : năng lѭӧng dӵ trӳ trên cuӝn sѫ cҩp.

- L1

: ÿӝ tӵ cҧm cӫa cuӝn sѫ cҩp cӫa bôbin.

-

ng I

: cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn sѫ cҩp tҥi thӡi ÿiӇm transistor công suҩt

ngҳt.

e. Tӕc ÿӝ biӃn thiên cӫa hiӋu ÿiӋn thӃ thӭ cҩp S

S =

dt

du2

=

t

u

D

D 2

= 300 ¸ 600 V/ ms (1.4)

Trong ÿó:

- S : là tӕc ÿӝ biӃn thiên cӫa hiӋu ÿiӋn thӃ thӭ cҩp.

- Du2

: ÿӝ biӃn thiên cӫa hiӋu ÿiӋn thӃ thӭ cҩp.

- Dt :thӡi gian biӃn thiên cӫa hiӋu ÿiӋn thӃ thӭ cҩp.

Tӕc ÿӝ biӃn thiên cӫa hiӋu ÿiӋn thӃ thӭ cҩp S càng lӟn thì tia lӱa ÿiӋn xuҩt hiӋn

ӣÿiӋn cӵc bugi càng mҥnh nhӡÿó dòng không bӏ rò qua muӝi than trên ÿiӋn cӵc bugi,

Qăng lѭӧng tiêu hao trên mҥch thӭ cҩp giҧm.

f. Tҫn sӕ và chu kǤÿánh lӱa

Ĉӕi vӟi ÿӝng cѫ xăng 4 kǤ, sӕ tia lӱa trong mӝt giây hay còn gӑi là tҫn sӕÿánh

lӱaÿѭӧc xác ÿӏnh bӣi công thӭc:

( )

120

Hz nZ f =

(1.5)

Ĉӕi vӟi ÿӝng cѫ 2 kǤ:

Trang 4

( )

60

Hz nZ f =

(1.6)

Trong ÿó:

- f : tҫn sӕÿánh lӱa.

- n : sӕ vòng quay trөc khuӹu ÿӝng cѫ (min-1).

- Z : sӕ xylanh ÿӝng cѫ.

Chu kǤÿánh lӱa T : là thӡi gian giӳa hai lҫn xuҩt hiӋn tia lӱa.

T = 1/ f = ÿ m

t + t

Trong ÿó:

- ÿ

t : thӡi gian vít ngұm hay transistor công suҩt bão hòa.

- m

t : thӡi gian vít hӣ hay transistor công suҩt ngҳt.

Tҫn sӕÿánh lӱa f tӹ lӋ thuұn vӟi vòng quay trөc khuӹu ÿӝng cѫ và sӕ xylanh.

Khi tăng sӕ vòng quay cӫa ÿӝng cѫ và sӕ xylanh, tҫn sӕÿánh lӱa f Wăng và do ÿó chu

kǤÿánh lӱa T giҧm xuӕng. Vì vұy, khi thiӃt kӃ cҫn chú ý ÿӃn 2 thӕng sӕ là chu kǤ và

tҫn sӕÿánh lӱa ÿӇÿҧm bҧo ӣ sӕ vòng quay cao nhҩt cӫa ÿӝng cѫ tia lӱa vүn mҥnh.

g. 1ăng lѭӧng tia lӱa

Thông thѭӡng, tia lӱa ÿiӋn bao gӗm hai thành phҫn là thành phҫnÿiӋn dung và

thành phҫnÿiӋn cҧm. Năng lѭӧng cӫa tia lӱa ÿѭӧc tính theo công thӭc:

WP = WC +WL

(1.7)

1ăng l˱ͫng ÿi͏n dung

2

.

2

2 ÿl

C

C U

W = (1.8)

Trong ÿó :

- W C

: năng lѭӧng cӫa thành phҫn tia lӱa có tính ÿiӋn dung.

- C2

ÿiӋn dung ký sinh cӫa mҥch thӭ cҩp cӫa bugi.

- Uÿl

: hiӋu ÿiӋn thӃÿánh lӱa.

1ăng l˱ͫng ÿi͏n c̫m

2

.

2

2 2 L i

WL = (1.9)

Trong ÿó :

- WL

:năng lѭӧng cӫa thành phҫn tia lӱa có tính ÿiӋn cҧm.

- L2

: ÿӝ tӵ cҧm cӫa mҥch thӭ cҩp.

- 2

i :cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn mҥch thӭ cҩp.

Trang 5

Tùy loҥi hӋ thӕng ÿánh lӱa mà năng lѭӧng tia lӱa có ÿӫ cҧ hai thành phҫn ÿiӋn

cҧm (thӡi gian phóng ÿiӋn dài) và ÿiӋn dung (thӡi gian phóng ÿiӋn ngҳn) hoһc chӍ có

mӝt thành phҫn.

1.2.4 VҨN Ĉӄ ĈÁNH LӰA SӞM

a.Quá trình cháy Fӫa hòa khí

Quá trình cháy Fӫa hòa khí tính tӯ khi tia lӱa xuҩt hiӋn ӣ bugi ÿѭӧc chia thành

hai giai ÿRҥn : giai ÿRҥn cháy trӉ và giai ÿRҥn lan truyӅn ngӑn lӱa.

Giai ÿR̩n cháy tr͍

Sӵ bӕc cháy cӫa hӛn hӧp không khí – nhiên

liӋu không phҧi xuҩt hiӋn ngay sau khi ÿánh lӱa .

Thoҥt ÿҫu, mӝt khu vӵc nhӓ (hҥt nhân) ӣ sát ngay

tia lӱa bҳt ÿҫu cháy, và quá trình bҳt cháy này lan

ra khu vӵc xung quanh. Quãng thӡi gian tӯ khi hӛn

hӧp không khí - nhiên liӋu ÿѭӧc ÿánh lӱa cho ÿӃn

khi nó bӕc cháy ÿѭӧc gӑi là giai ÿoҥn cháy trӉ

(khoҧng A ÿӃn B trong sѫÿӗ). Giai ÿoҥn cháy trӉ

ÿo gҫn nhѭ không thay ÿәi và nó không bӏ ҧnh

Kѭӣng bӣi ÿiӅu kiӋn làm viӋc cӫa ÿӝng cѫ.

Giai ÿR̩n lan truy͉n ng͕n l͵a

Sau khi hҥt nhân ngӑn lӱa hình thành, ngӑn

lӱa nhanh chóng lan truyӅn ra xung quanh. Tӕc ÿӝ

lan truyӅn này ÿѭӧc gӑi là tӕc ÿӝ lan truyӅn ngӑn

lӱa, và thӡi kǤ này ÿѭӧc gӑi là thӡi kǤ lan truyӅn

ngӑn lӱa ( B-C-D trong sѫÿӗ hình 1.2).

Khi có mӝt lѭӧng lӟn không khí ÿѭӧc nҥp

vào, hӛn hӧp không khí- nhiên liӋu trӣ nên có mұt

ÿӝ cao hѫn. Vì thӃ, khoҧng cách giӳa các hҥt

trong hӛn hӧp không khí – nhiên liӋu giҧm xuӕng,

nhӡ thӃ tӕc ÿӝ lan truyӅn ngӑn lӱa tăng lên.

Ngoài ra, luӗng hӛn hӧp không khí- nhiên

liӋu xoáy lӕc càng mҥnh thì tӕc ÿӝ lan truyӅn

ngӑn lӱa càng cao. Khi tӕc ÿӝ lan truyӅn ngӑn lӱa

cao, cҫn phҧi ÿӏnh thӡi ÿánh lӱa sӟm. Do ÿó cҫn

Hình 1.1: Giai ÿo̩n cháy tr͍

Hình 1.2: Giai ÿo̩n lan

truy͉n ng͕n l͵a.

Trang 6

phҧi ÿiӅu khiӇn thӡi ÿiӇm ÿánh lӱa theo ÿiӅu kiӋn làm viӋc cӫa ÿӝng cѫ.

b.Góc ÿánh lӱa sӟm opt

Góc ÿánh lӱa sӟm là góc quay cӫa trөc khuӹu ÿӝng cѫ tính tӯ thӡiÿiӇm xuҩt

hiӋn tia lӱaÿiӋn tҥi bugi cho ÿӃn khi piston lên tӟiÿiӇm chӃt trên.

Góc ÿánh lӱa sӟm ҧnh hѭӣng rҩt lӟnÿӃn công suҩt, tính kinh tӃ và ÿӝ ô nhiӉm

cӫa khí thҧi ÿӝng cѫ. Góc ÿánh lӱa sӟm tӕi ѭu phө thuӝc rҩt nhiӅu yӃu tӕ:

( , , , , , , ....) opt Eÿ Eÿ wt mt n No q = f p t p t t (1.10)

Trong ÿó:

- PEÿ : áp suҩt buӗng ÿӕt tҥi thӡi ÿiӇm ÿánh lӱa.

- Eÿ t : nhiӋt ÿӝ buӗng ÿӕt.

- P : áp suҩt trên ÿѭӡng ӕng nҥp.

- wt t : nhiӋt ÿӝ nѭӟc làm mát ÿӝng cѫ.

-

mt t

: nhiӋt ÿӝ môi trѭӡng.

- n : sӕ vòng quay cӫa ÿӝng cѫ.

- N0

: chӍ sӕ ӕc tan cӫa ÿӝng cѫ xăng.

Ӣ các xe ÿӡi cNJ, góc ÿánh lӱa sӟm chӍÿѭӧc ÿiӅu khiӇn theo hai thông sӕ: tӕc

ÿӝ (bӝ sӟm ly tâm) và tҧi (bӝ sӟm áp thҩp) cӫa ÿӝng cѫ. Tuy nhiên, hӋ thӕng ÿánh lӱa

ӣ mӝt sӕ xe( TOYOTA, HONDA…), có trang bӏ thêm van nhiӋt và sӱ dөng bӝ phұn

ÿánh lӱa sӟm theo hai chӃÿӝ nhiӋt ÿӝ. Trên các xe ÿӡi mӟi, góc ÿánh lӱa sӟm ÿѭӧc

ÿiӅu khiӇn bҵng ÿiӋn tӱ nên góc ÿánh lӱa sӟm ÿѭӧc hiӋu chӍnh theo các thông sӕ nêu

trên. Trên hình 1.3 trình bày bҧn ÿӗ góc ÿánh lӱa sӟm theo tӕc ÿӝ và tҧi ÿӝng cѫ trên

xe ÿӡi mӟi.

Hình 1.3:B̫n ÿ͛ góc ÿánh l͵a sͣm theo t͙c ÿ͡ và t̫i ÿ͡ng c˯ trên ô tô ÿͥi

mͣi

Trang 7

1.3 LÝ THUYӂT ĈÁNH LӰA

Trong ÿӝng cѫ xăng 4 kǤ, hòa khí sau khi ÿѭӧc ÿѭa vào trong xylanh và ÿѭӧc

hòa trӝn ÿӅu nhӡ sӵ xoáy lӕc cӫa dòng khí, sӁÿѭӧc piston nén lҥi. Ӣ mӝt thӡi ÿiӇm

thích hӧp cuӕi kǤ nén, hӋ thӕngÿánh lӱa sӁ cung cҩp mӝt tia lӱa ÿiӋn cao thӃÿӕt cháy

hòa khí và sinh công cho ÿӝng cѫ. ĈӇ tҥo ÿѭӧc tia lӱa giӳa hai ÿiӋn cӵc cӫa bugi, quá

trình ÿánh lӱa ÿѭӧc chia làm 3 giai ÿoҥn: quá trình tăng trѭӣng cӫa dòng sѫ cҩp hay

còn gӑi là quá trình tích lNJy Qăng lѭӧng, quá trình ngҳt dòng sѫ cҩp và quá trình xuҩt

hiӋn tia lӱa ӣÿiӋn cӵc bugi.

a. Quá trình tăng trѭӣng dòng sѫ cҩp.

Hình 1.4: S˯ÿ͛ nguyên lý h͏ th͙ng ÿánh l͵a.

Trong sѫÿӗ hӋ thӕng ÿánh lӱa trên:

- R1

: ÿiӋn trӣ cӫa cuӝn sѫ cҩp.

- 1 2 L , L : ÿӝ tӵ cҧm cӫa cuӝn sѫ cҩp và thӭ cҩp cӫa bôbin.

- T : transistor công suҩt ÿѭӧc ÿiӅu khiӇn nhӡ tín hiӋu tӯ

ECU

Hình 1.5: S˯ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng cͯa m̩ch s˯ c̭p cͯa h͏ th͙ng ÿánh l͵a

Trang 8

Khi transistor công suҩt dүn, trong mҥch sѫ cҩp sӁ có dòng ÿiӋn 1

i tӯ (+) ҳc quy

ĺ R Æ L ÆT Æ mát 1 1

. Dòng 1

i tăng tӯ tӯ do sӭc ÿiӋn ÿӝng tӵ cҧm sinh ra trên cuӝn sѫ

cҩp L1

chӕng lҥi sӵ tăng cӫa cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn. Ӣ giai ÿoҥn này, mҥch thӭ cҩp cӫa

hӋ thӕng ÿánh lӱa gҫn nhѭ không ҧnh hѭӣng ÿӃn quá trình tăng dòng ӣ mҥch sѫ cҩp.

HiӋu ÿiӋn thӃ và cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn xuҩt hiӋn ӣ mҥch thӭ cҩp không ÿánh kӇ nên ta

có thӇ coi mҥch thӭ cҩp hӣ. Vì vұy, ӣ giai ÿoҥn này ta có sѫÿӗ tѭѫng ÿѭѫng trình bày

trên hình 1.5. Trên sѫÿӗ, giá trӏÿiӋn trӣ cӫa ҳc quy ÿѭӧc bӓ qua, trong ÿó:

RS = R1

U = Ua - DUT

Ua

: hiӋu ÿiӋn thӃ cӫa ҳc quy.

DUT

:ÿӝ sөt áp trên transistor công suҩt ӣ trҥng thái dүn bão hòa .

Tӯ sѫÿӗ hình 1.5 ta có thӇ thiӃt lұp ÿѭӧc phѭѫng trình vi phân sau:

U

dt

di i RS + L =

1

1 1

. (1.11)

Giҧi phѭѫng trình vi phân (1.11) ta ÿѭӧc:

˜

˜

¯

ˆ

Á

Á

Ë

Ê

= -

S -

S

t

L

R

e

R

U

i t

1

1

( ) 1

Gӑi = L RS

/

1 1

t là hҵng sӕÿiӋn tӯ cӫa mҥch.

( ) ( / )(1 )

1

/

1

t t

i t U R e

-

= S - (1.12)

Lҩy ÿҥo hàm (1.12) theo thӡi gian t, ta ÿѭӧc tӕc ÿӝ tăng trѭӣng cӫa dòng sѫ cҩp

(hình 1.7). Nhѭ vұy, tӕc ÿӝ tăng dòng sѫ cҩp phө thuӝc chӫ yӃu vào ÿӝ tӵ cҧm L1

.

Hình 1.6 : Quá trình tăng tr˱ͧng dòng s˯ c̭p

Trang 9

Vӟi bôbin xe ÿӡi cNJ vӟi ÿӝ tӵ cҧm lӟn (ÿѭӡng 1), tӕc ÿӝ tăng dòng sѫ cҩp chұm

Kѫn so vӟi bôbin xe ÿӡi mӟi vӟi ÿӝ tӵ cҧm nhӓ (ÿѭӡng 2). Chính vì vұy, lӱa sӁ càng

yӃu khi tӕc ÿӝ càng cao. Trên xe ÿӡi mӟi, hiӋn Wѭӧng này ÿѭӧc khҳc phөc nhӡ sӱ dөng

bôbin có L1

nhӓ.

Ĉӗ thӏ cho thҩy ÿӝ tӵ cҧm L1

cӫa cuӝn sѫ cҩp càng lӟn thì tӕc ÿӝ tăng trѭӣng

dòng 1

i càng giҧm.

Gӑi t

ÿ

là thӡi gian transistor công suҩt dүn bão hòa thì cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn sѫ

cҩp ng I tҥi thӡi ÿiӇm ÿánh lӱa khi transistor công suҩt ngҳt là:

(1 )

1

/t ÿ

t

ng e

R

U

I

-

-

S

= (1.13)

Trong ÿó:

t .T .120 /(n.Z). ÿ ÿ ÿ = g = g

T : chu kǤÿánh lӱa (S).

n : sӕ vòng quay trөc khuӹu ÿӝng cѫ (min-1).

Z : sӕ xylanh cӫa ÿӝng cѫ.

ÿ

g : thӡi gian tích lNJy năng lѭӧng tѭѫng ÿӕi.

Trên các xe ÿӡi cNJ, thӡi gian tích lNJy năng lѭӧng tѭѫng ÿӕi = 2 / 3 ÿ

g , còn các

xe ÿӡi mӟi nhӡ cѫ cҩu hiӋu chӍnh thӡi gian tích lNJy năng lѭӧng (góc ngҩm ÿiӋn) nên

g ÿ < 2 / 3.

1

1

.

120

(1

t

g

nZ

ng

ÿ

e

R

U

I

-

S

fi = - ) (1.14)

Tӯ công thӭc (1.14), ta thҩy ng I phө thuӝc vào tӗng trӣ cӫa mҥch sѫ cҩp (R1),

ÿӝ tӵ cҧm cӫa cuӝn dây sѫ cҩp( L1

), sӕ vòng quay trөc khuӹu ÿӝng cѫ(nÿc), và sӕ

xylanh ( Z ). NӃu RS

, L1

, Z không ÿәi thì khi tăng sӕ vòng quay trөc khӫyu ÿӝng cѫ

(nÿc), cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn ng I sӁ giҧm.

Tҥi thӡi ÿiӇm ÿánh lӱa, năng lѭӧng ÿã ÿѭӧc tích lNJy trong cuӝn sѫ cҩp dѭӟi

dҥng tӯ trѭӡng:

/ 2

2

2

1

2

(1 )

2 2

.

1

t ÿ

ng t

dt e

R

I L L U W

-

S

= = ¥ -

(1 2 )

2

2

2

2

1 a a

dt e e

R

L U W

- -

S

= ¥ - + (1.15)

Trong ÿó:

- Wdt : năng lѭӧng tích lNJy trong cuӝn sѫ cҩp.

Trang 10

-

ÿ

ÿ

t

L

t R

a

1 1

S = =

t

Hàm W f (a) dt = (1.5) ÿҥt ÿѭӧc giá trӏ cӵc ÿҥi, tӭc nhұn ÿѭӧc năng lѭӧng tӯ hӋ

thӕng cҩp ÿiӋn nhiӅu nhҩt khi:

1,256

1

= =

Â

ñ

t

L

R

a (1.16)

Ĉӕi vӟi hӋ thӕng ÿánh lӱa thѭӡng và ÿӕi vӟi hӋ thӕng ÿánh lӱa bán dүn không

có mҥch hiӋu chӍnh thӡi gian tích lNJy năng lѭӧng ÿ

t ,ÿiӅu kiӋn (1.16) không thӇ thӵc

hiӋn ÿѭӧc vì ÿ

t là giá trӏ thay ÿәi phө thuӝc và tӕc ÿӝ cӫa ÿӝng cѫ (nÿc). Sau khi ÿҥt

ÿѭӧc giá trӏU / RS , dòng ÿiӋn qua cuӝn sѫ cҩp sӁ gây tiêu phí năng lѭӧng vô ích, tӓa

nhiӋt trên cuӝn sѫ cҩp. Trên các xe ÿӡi mӟi, nhѭӧc ÿiӇm trên ÿѭӧc loҥi trӯ nhӡ mҥch

hiӋu chӍnh thӡi gian tích lNJy năng lѭӧng ÿ

t (dwell control) hay còn gӑi là kiӇm soát

góc ngҩm ÿiӋn.

/ѭӧng nhiӋt tӓa ra trên cuӝn sѫ cҩp cӫa bôbin Wn

ÿѭӧc xác ÿӏnh bӣi công thӭc

sau:

Ú

=

d

t

Wn

i R dt

0

1

1

2

. .

R e e dt

R

U W

t t

t

n

(1 2 )

1 1

/ 2 /

1

0

2

2

- t - t

Â

= - + Ú

ñ

(1.17)

Công suҩt tӓa nhiӋt Pn

trên cuӝn dây sѫ cҩp cӫa bôbin:

i R dt

T

P

t

n 1

0

2

1

1

Ú

=

ñ

˙

˚

˘

Í

Î

È

= - - + -

- -

Â

(1 )

2

2 (1 )

1 1 1 / 1 2 /

2 1

2

t t t t ñ ñ ñ

t t

n

e

T

e

T T

t

R

R

U

P (1.18)

Khi công tҳc máy ӣ vӏ trí ON mà ÿӝng cѫ không hoҥt ÿӝng, công suҩt tӓa nhiӋt

trong bôbin là lӟn nhҩt:

2 1

2

max R

R

U

Pn

Â

ª

Thӵc tӃ khi thiӃt kӃ, Pnmax phҧi nhӓ hѫn 30W ÿӇ tránh tình trҥng nóng bôbin. Vì

nӃu Pn max ³ 30W , nhiӋt lѭӧng sinh trên cuӝn sѫ cҩp lӟn hѫn nhiӋt lѭӧng tiêu tán.

1 1

2 /

1

/

2 1 1

2

( 2 ( / 2)

t t

t t

t t

n R t e e

R

U

W

- -

Â

= + -

Trang 11

Trong thӡi gian tích lNJy năng lѭӧng, trên cuӝn thӭ cҩp cNJng suҩt hiӋn mӝt sӭc

ÿiӋn ÿӝng Wѭѫng ÿӕi nhӓ, chӍ xҩp xӍ 1.000 V.

dt

di

e KbbL

1

2 = 1

Trong ÿó:

- 2

e : sӭc ÿiӋn ÿӝng cuӝn thӭ cҩp.

- Kbb : hӋ sӕ biӃn áp cӫa bôbin.

Sӭc ÿiӋn ÿӝng này bҵng 0 khi dòng ÿiӋn sѫ cҩp ÿҥt giá trӏ U RS

/ .

b. Quá trình ngҳt dòng sѫ cҩp

Khi transistor công suҩt ngҳt, dòng sѫ cҩp và tӯ thông do nó sinh ra giҧm ÿӝt

ngӝt. Trên cuӝn thӭ cҩp cӫa bôbin sӁ sinh ra mӝt hiӋu ÿiӋn thӃ vào khoҧng tӯ

15KV ¸ 40KV . Giá trӏ cӫa hiӋu ÿiӋn thӃ thӭ cҩp phө thuӝc vào rҩt nhiӅu thông sӕ cӫa

mҥch sѫ cҩp và thӭ cҩp. ĈӇ tính toán hiӋu ÿiӋn thӃ thӭ cҩp cӵc ÿҥi, ta sӱ dөng sѫÿӗ

Wѭѫng ÿѭѫng ÿѭӧc trình bày trên hình 1.7.

Trong sѫÿӗ này:

- Rm

: ÿiӋn trӣ mҩt mát.

- Rr

: ÿiӋn trӣ dò qua ÿiӋn cӵc cӫa bugi.

Hình 1.7: S˯ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng cͯa h͏ th͙ng ÿánh l͵a

Bӓ qua hiӋu ÿiӋn thӃ ҳc quy vì hiӋu ÿiӋn thӃ cӫa ҳc quy rҩt nhӓ so vӟi sӭc ÿiӋn

ÿӝng tӵ cҧm trên cuӝn sѫ cҩp lúc transistor công suҩt ngҳt. Ta xét trѭӡng hӧp không

tҧi, tӭc là dây cao áp ÿѭӧc tách ra khӓi bugi. Tҥi thӡi ÿiӇm transistor công suҩt ngҳt,

Qăng lѭӧng tӯ trѭӡng tích lNJy trong cuӝn sѫ cҩp cӫa bôbinÿѭӧc chuyӇn thành năng

Oѭӧng ÿiӋn trѭӡng chӭa trên tөÿiӋn C1 và C2 và mӝt phҫn mҩt mát. ĈӇ xác ÿӏnh hiӋu

ÿiӋn thӃ thӭ cҩp cӵc ÿҥi U2m

ta lұp phѭѫng trình năng lѭӧng lúc transistor công suҩt

ngҳt:

A

I ng L C U m C U m = + +

2

.

2

.

2

.

2

2 2

2

1 1 1

2

(1.19)

Trong ÿó:

- C1

: ÿiӋn dung cӫa tөÿiӋn mҳc song song transistor công suҩt hoһc

IC ÿánh lӱa.

- C2

: ÿiӋn dung ký sinh trên mҥch thӭ cҩp.

Trang 12

- U1m U2m

, : hiӋu ÿiӋn thӃ trên mҥch sѫ cҩp và thӭ cҩp lúc transistor

công suҩt hoһc IC ngҳt.

- A :năng lѭӧng mҩt mát do dòng rò, dòng fucô trong lõi thép

cӫa bôbin.

- U2m Kbb U1m = . .

- 2 1 Kbb = W /W : hӋ sӕ biӃn áp cӫa bôbin.

1 2 W ,W : sӕ vòng dây cӫa cuӝn sѫ cҩp và thӭ cҩp.

2

2 2 2

2

2

1 1

2

.

.

. m

bb

m

ng C U

K

U

fi I L = C + +

1

2

2 2

2 1

2 C I .L

K

C

U ng

bb

m =˜

˜

¯

ˆ

Á

Á

Ë

Ê

¥ +

.h

.

2

2

1

1

2

C K C

L

U K I

bb

m bb ng

+

=

.h

.

.

2

2

1

2

1

2

C K C

L I

U K

bb

ng

m bb

+

=

h : HӋ sӕ tính ÿӃn sӵ mҩt mát trong mҥch dao ÿӝng,h = 0,7 ¸ 0,8.

Hình 1.8: Quy lu̵t bi͇n ÿ͝i cͯa dòng ÿi͏n s˯ c̭p 1

i và hi͏u ÿi͏n th͇ thͱ c̭p U2m

Quy luұt biӃn ÿәi dòng ÿiӋn sѫ cҩp 1

i và hiӋu ÿiӋn thӃ thӭ cҩp U2m

, ÿѭӧc biӇu

diӉn trên hình 1.8.

Trang 13

Khi transistor công suҩt ngҳt, cuӝn sѫ cҩp sӁ sinh ra mӝt sӭc ÿiӋn ÿӝng tӵ cҧm

khoҧng 100 ¸300 (V).

c. Quá trình phóng ÿiӋn ӣÿiӋn cӵc bugi

Khi ÿiӋn áp thӭ cҩp U2m ÿҥtÿӃn giá trӏ Udl tia lӱa ÿiӋn cao thӃ sӁ xuҩt hiӋn giӳa

hai ÿiӋn cӵc cӫa bugi. Bҵng thí nghiӋm ngѭӡi ta chӭng minh ÿѭӧc rҵng tia lӱa xuҩt

hiӋn ӣ bugi gӗm hai thành phҫn là thành phҫnÿiӋn dung và thành phҫnÿiӋn cҧm.

Thành phҫn ÿiӋn dung cӫa tia lӱa do năng lѭӧng tích lNJy trong mҥch thӭ cҩp

ÿѭӧc quy ѭӟc bӣi ÿiӋn dung ký sinh C2. Tia lӱa ÿѭӧc ÿһc trung bӣi sӵ sөt áp và tăng

dòng ÿӝt ngӝt . Dòng có thӇÿҥt vài chөc Ampere hình(1.9).

Mһc dù năng lѭӧng không lӟn lҳm ( . ) / 2

2 C2 Uÿl

nhѭng công suҩt phát ra bӣi

thành phҫn ÿiӋn dung cӫa tia lӱa nhӡ thӡi gian rҩt ngҳn (1µs) nên có thӇ ÿҥt hàng

chөc, có khi tӟi hàng trăm KV. Tia lӱa ÿiӋn dung có màu xanh sáng kèm theo tiӃng nә

lách tách ÿһc trѭng.

Dao ÿӝng vӟi tҫn sӕ cao (106

÷ 107

Hz) và dòng lӟn, tia lӱa ÿiӋn dung gây nhiӉu

vô tuyӃn và làm mòn ÿiӋn cӵc bugi. ĈӇ giҧi quyӃt vҩn ÿӅ vӯa nêu, trên mҥch thӭ cҩp (

nhѭ nҳp delco, mӓ quҽt, dây cao áp) thѭӡng ÿѭӧc mҳc thêm các ÿiӋn trӣ. Trong ô tô

ÿӡi mӟi, ngѭӡi ta dùng dây cao áp có lõi bҵng than ÿӇ tăng ÿiӋn trӣ.

(KV)

t

U2m

Uñl

Iñl

Iñc

a b

U2m

20

12

1

l2, A

300

t

Hình 1.9 : Quy lu̵t bi͇n ÿ͝i hi͏u ÿi͏n th͇ U2m

và c˱ͥng ÿ͡ dòng ÿi͏n thͱ c̭p

i

2

khi transistor công sṷt ng̷t

Do tia lӱa xuҩt hiӋn trѭӟc khi hiӋu ÿiӋn thӃ thӭ cҩp ÿҥt giá trӏ U2m nên năng

Oѭӧng tia lӱa ÿiӋn dung chӍ là mӝt phҫn nhӓ cӫa năng lѭӧng phóng qua bugi. Phҫn

Qăng lѭӧng còn lҥi sӁ hình thành tia lӱa ÿiӋn cҧm. Dòng qua bugi lúc này chӍ rѫi vào

Trang 14

khoҧng 20÷40mA. HiӋu ÿiӋn thӃ giӳa hai ÿiӋn cӵc bugi giҧm nhanh ÿӃn giá trӏ

400÷500 V .Thӡi gian kéo dài cӫa tia lӱa ÿiӋn cҧm gҩp 100 ÿӃn 1.000 lҫn thӡi gian tia

lӱa ÿiӋn dung và thӡi gian này phө thuӝc vào loҥi bugi, khe hӣ bugi và chӃÿӝ làm viӋc

cӫa ÿӝng cѫ. Thѭӡng thì thӡi gian tia lӱa ÿiӋn cҧm vào khoҧng 1 ÷ 1,5 ms. Tia lӱa

ÿiӋn cҧm có màu vàng tím, còn gӑi là ÿuôi lӱa. Trong thӡi gian xuҩt hiӋn tia lӱa, năng

Oѭӧng tia lӱa Wp ÿѭӧc tính bӣi công thӭc:

W U i t dt

tp

p l

( ) 2

0

Ú

= ñ

(1.21)

p

t : thӡi gian suҩt hiӋn tia lӱa trên ÿiӋn cӵc bugi.

Trên thӵc tӃ, ta có thӇ sӱ dөng công thӭc gҫn ÿúng:

P Ptb Ptb Ptb W ª 0,5.I .U .t

Trong ÿó:

Ptb UPtb I , và Ptb t : lҫn lѭӧt là cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn trung bình, hiӋu ÿiӋn thӃ

trung bình và thӡi gian xuҩt hiӋn tia lӱa trung bình giӳa hai ÿiӋn cӵc cӫa

bugi.

KӃt quҧ tính toán và thӵc nghiӋm cho thҩy rҵng, ӣ tӕc ÿӝ thҩp cӫa ÿӝng cѫ,

WP

có giá trӏ khoҧng 20÷50 mJ.

Trang 15

CHѬѪNG 2: Hӊ THӔNG ĈÁNH LӰA LҰP TRÌNH

2

2.1 NHӲNG VҨN Ĉӄ CHUNG

2.1.1 NGUYÊN LÝ CHUNG &ӪA Hӊ THӔNG ĈÁNH LӰA LҰP TRÌNH

Hình 2.1: S˯ÿ͛ c̭u trúc h͏ th͙ng

Khi ECUÿӝng cѫ nhұn ÿѭӧc tín hiӋu gӱi vӅ, trong ÿó quan trӑng nhҩt là các

xung G, xung NE và tín hiӋu cӫa cҧm biӃn ÿo gió, bӝ xӱ lý cӫa ECU sӁ tính toán và

chӑn ngay ra mӝt ÿiӇm trên bӅ mһt lұp trình, tӭc là chӑn ngay mӝt góc ÿánh lӱa sӟm

tӕi ѭu ӣ tӕc ÿӝ và mӭc tҧi ÿó (chѭѫng trình ÿánh lӱa sӟm ESA- Electronic Spark

Advance). Rӗi thông qua mӝt bóng ÿiӅu khiӇn trong ECU xuҩt xung IGT (ignition

timing) tӟi IC ÿánh lӱa. Khi IC ÿánh lӱa nhұn ÿѭӧc xung IGT ӣ ÿҫu vào mҥch

transisitor, mҥch này ÿiӅu khiӇn bóng Transistor ON ÿӇ nӕi mát cho cuӝn Vѫ cҩp W1

cӫa bôbin qua chân C cӫa IC ÿánh lӱa. Khi ÿó xuҩt hiӋn dòng sѫ cҩp trong bôbin tҥo

ra tӯ trѭӡng f , tӯ trѭӡng f tӗn tҥi trong bôbin cho tӟi khi bóng Transistor OFF, khi

ÿó tӯ trѭӡng f biӃn thiên cӵc nhanh và cҧm ӭng ra xung cao áp ӣ cuӝn dây thӭ cҩp

W2 cӫa bôbin. Xung cao áp này ÿѭӧc bӝ chia ÿiӋn ÿѭa ÿӃn bugi theo thӭ tӵ nә cӫa

ÿӝng cѫ (hoһc tӟi thҷng bugi), tҥo tia lӱa ÿiӋn ÿӕt cháy hòa khí.

1 . Tín hi͏u t͙c ÿ͡ÿ͡ng c˯.

2 . Tín hi͏u v͓ trí trí trͭc khͯy.

3 . Tín hi͏u l˱u l˱ͫng khí n̩p.

4 . Tín hi͏u c̫m bi͇n v͓ trí b˱ͣm ga.

5 . Tín hi͏u nhi͏t ÿ͡ n˱ͣc làm mát.

6 . Tín hi͏u ÿi͏n áp ̷c quy.

7 . Tín hi͏u kích n͝.