Tài liệu Nghiên cứu chế tạo mô hình đánh lửa điều khiển điện tử trên xe toyota

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Số: 12 /QĐ-ĐHNT Khánh Hòa, ngày 09 tháng 03 năm 2018 QUYẾT ĐỊNH Về việc giao đồ án tốt nghiệp cho sinh viên HIỆU TRƢỞNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Căn cứ Quyết định số 100/QĐ-ĐHNT ngày 07/02/2018 của Hiệu trưởng Trường Đại học Nha Trang về việc ban hành Quy định chức năng nhiệm vụ của các đơn vị ban hành; Căn cứ Quyết định số 17/2014/VBHN-BGD-ĐT ngày 15/04/2014 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành Quy chế đào tạo đại học và cao đẳng hệ chính quy theo hệ thống tín chỉ; Căn cứ Quyết định số 612/2009/QĐ-ĐHNT ngày 29/4/2009 của Hiệu trưởng trường Đại học Nha Trang ban hành Quy định đào tạo đại học và cao đẳng hệ chính quy theo hệ thống tín chỉ tại Trường Đại học Nha Trang; Căn cứ Quyết định 74/2012/QĐ-ĐHNT ngày 07/2/2012 về việc sửa đổi, bổ sung một số điều của Quy định đào tạo đại học và cao đẳng hệ chính quy theo hệ thống tín chỉ ban hành theo Quyết định số 612/2009/QĐ-ĐHNT ngày 29/4/2009 của Hiệu trưởng Trường Đại học Nha Trang; Căn cứ Quy định đào tạo đại học và cao đẳng hệ chính quy theo hệ thống tín chỉ của trường Đại học Nha Trang, ban hành kèm theo Quyết định số 197/QĐ-ĐHNT ngày 28 tháng 02 năm 2013 của Hiệu trưởng trường Đại học Nha Trang; Căn cứ Quyết định số 1204/QĐ-ĐHNT ngày 20/9/2012 của Hiệu trưởng trường Đại học Nha Trang ban hành Quy định quản lý, tổ chức đào tạo trình độ đại học và cao đẳng hệ chính quy theo hệ thống tín chỉ tại Trường Đại học Nha Trang; Xét đề nghị của Trưởng Phòng Đào tạo và Trưởng Khoa Kỹ thuật Giao thông; QUYẾT ĐỊNH: Điều 1. Giao cho sinh viên: Hoàng Văn Hà MSSV: 56136848 Lớp:56CNOT-2 và sinh viên: Nguyễn Văn Trung MSSV: 56130794 Lớp: 56 CNOT-2 Khoá: 56 Ngành/Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô Thực hiện đồ án tốt nghiệp: Nội dung thực hiện: 1. Kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa 2. Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống đánh lửa 3. Kết quả thử nghiệm 4. Kết luận Nơi thực hiện: Nha Trang Thời gian thực hiện: Từ ngày 12/03/2018 đến ngày 23/6/2018 Nộp báo cáo đồ án trước ngày: 14/07/2018 cho Bộ môn Kỹ thuật Ô tô. Điều 2. Giảng viên ThS. Huỳnh Trọng Chƣơng hướng dẫn sinh viên thực hiện đồ án tốt nghiệp theo Quy chế của Bộ Giáo dục & Đào tạo và Hướng dẫn thực hiện Quy chế của Trường. Trưởng Bộ môn Kỹ thuật Ô tô định kỳ báo cáo Trưởng khoa việc thực hiện công tác tốt nghiệp của sinh viên và giảng viên hướng dẫn được giao quản lý. Sinh viên Hoàng Văn Hà và Nguyễn Văn Trung có trách nhiệm chấp hành đúng Quy chế của Bộ Giáo dục & Đào tạo, Quy định của Trường và nơi thực tập trong quá trình làm công tác tốt nghiệp, hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định. Điều 3. Sinh viên có tên trong Điều 1, Giảng viên hướng dẫn và Trưởng bộ môn có tên trong Điều 2 chịu trách nhiệm thi hành Quyết định này./. TL.HIỆU TRƯỞNG Nơi nhận: - Như Điều 3; TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG - Lưu VP Khoa. i TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo mô hình đánh lửa điều khiển điện tử trên xe TOYOTA” Giảng viên hƣớng dẫn: ThS. Huỳnh Trọng Chƣơng Sinh viên đƣợc hƣớng dẫn: (1) Hoàng Văn Hà MSSV: 56136848 (2) Nguyễn Văn Trung Khóa: 56 Lần KT 1 2 3 MSSV: 56130794 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô Ngày Nội dung Nhận xét của GVHD Kiểm tra giữa tiến độ của Trƣởng Bộ môn Ngày kiểm tra: ………… Đánh giá công việc hoàn thành:……%: Được tiếp tục: Không tiếp tục: Ký tên …………….. 4 5 6 Nhận xét chung: ………………………………………………………………………………..… ……………………………………………………………………………..…… …………………………………………………………………………... Điểm hình thức:…./10 Đồng ý cho sinh viên: Điểm nội dung:…./10 Được bảo vệ: Điểm tổng kết:…./10 Không được bảo vệ: Khánh Hòa, ngày…….tháng…….năm……… Cán bộ hƣớng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) ii TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho cán bộ chấm phản biện) 1. Họ tên ngƣời chấm:……………………………………………………. 2. Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đồ án: (Sĩ số trong nhóm: 2) (1) Hoàng Văn Hà MSSV: 56136848 (2) Nguyễn Văn Trung MSSV: 56130794 Lớp: 56.CNOT-2 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô 3. Tên đề tài:“Nghiên cứu chế tạo mô hình đánh lửa điều khiển điện tử trên xe TOYOTA” 4. Nhận xét - Hình thức: ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ - Nội dung: ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ Điểm hình thức:…/10 Điểm nội dung:…/10 Điểm tổng kết:…/10 Đồng ý cho sinh viên: Được bảo vệ: Không được bảo vệ: Khánh Hòa, ngày…….tháng………năm……….. Cán bộ chấm phản biện (Ký và ghi rõ họ tên) iii TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG PHIẾU CHẤM CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ ĐỒ ÁN (Dùng cho thành viên Hội đồng bảo vệ đồ án) 1. Họ tên thành viên Hội đồng: ................................................................................................................................... Thư ký: Chủ tịch: Ủy viên: 2. Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo mô hình đánh lửa điều khiển điện tử trên xe TOYOTA” 3. Họ tên sinh viên thực hiện: (1) Hoàng Văn Hà (2) Nguyễn Văn Trung MSSV: 56136848 MSSV: 56130794 4. Ph n đánh giá và cho điểm của thành viên Hội đồng (theo thang điểm 10) a) Hình thức, bố cục bài báo cáo (sạch, đẹp, cân đối giữa các ph n,…) ……… b) Nội dung bản báo cáo (thể hiện mục tiêu, kết quả,…) ……… c) Trình bày (đ y đủ, ngắn gọn, lưu loát, không quá thời gian…) ……… d) Trả lời các câu hỏi của người chấm (đúng/sai) ……… đ) Trả lời các câu hỏi của thành viên hội đồng (đúng/sai) ……… e) Thái độ, cách ứng ử, mức độ tự tin ……… g) Nắm vững nội dung đề tài ………. h) Nắm vững những vấn đề liên quan đề tài ………. i) Tính sáng tạo khoa học của sinh viên ………. Tổng cộng …….... Điểm trung bình của các cột điểm trên:……./10 (làm tròn đến 1 số lẻ) Cán bộ chấm điểm (Ký và ghi rõ họ tên) iv MỤC LỤC QUYẾT ĐỊNH ...................................................................................................... i PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP ...... ii PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................... iii PHIẾU CHẤM CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ ĐỒ ÁN ...................................... iv MỤC LỤC ............................................................................................................ v DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................ viii LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................... 1 Chƣơng 1. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ......................................................................................................... 2 1.1. Tổng quan về hệ thống đánh lửa cho động cơ ........................................... 2 1.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu ..................................................................................... 2 a. Nhiệm vụ .......................................................................................................... 2 b. Yêu cầu ............................................................................................................. 2 1.1.2. Sự phát triển của hệ thống đánh lửa trên ô tô........................................ 2 1.1.2.1. Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện ....................................................... 2 a. Sử dụng vít lửa cắt dòng sơ cấp ..................................................................... 2 a.1. Mạch điện ...................................................................................................... 2 a.2. Các kiểu đánh lửa sớm trong hệ thống đánh lửa bằng vít.......................... 3 b. Sử dụng cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp............................ 4 b.1. Mạch điện ...................................................................................................... 4 b.2. Sử dụng cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp............................ 5 b.2.1. Cảm biến điện từ ........................................................................................ 6 b.2.2. Cảm biến quang.......................................................................................... 8 b.3. Cảm biến Hall ............................................................................................... 9 c. Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử có bộ chia điện ....................... 9 1.1.2.2. Hệ thống đánh lửa điện tử điều khiển trực tiếp ................................ 10 1.2. Chọn hệ thống đánh lửa chế tạo mô hình ................................................ 11 1.2.1. Lựa chọn hệ thống đánh lửa để chế tạo mô hình ................................. 11 a. Các mô hình hiện có trong phòng thí nghiệm Bộ môn .............................. 11 a.1. Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện ............................................................ 11 v a.1.1. Sử dụng vít lửa cắt dòng sơ cấp ................................................................ 11 a.1.2. Sử dụng các cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp................... 11 a.1.3. Điều khiển bằng ECU – Electronic Control Unit ..................................... 12 a.1.3.1. Động cơ trên xe FORD LASER ............................................................. 12 a.1.3.2. Động cơ trên xe TOYOTA ..................................................................... 12 b. Lựa chọn hệ thống đánh lửa để chế tạo mô hình ....................................... 13 1.2.2. Hệ thống đánh lửa điều khiển điện tử trên động cơ 2NZ – FE .......... 13 1.2.2.1. Mạch điện hệ thống đánh lửa.............................................................. 13 1.2.2.2. Nguyên lý hoạt động............................................................................. 24 Chƣơng 2. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG CƠ 2NZ-FE........................................................ 29 2.1. Các phƣơng án, phân tích và lựa chọn chế tạo ....................................... 29 2.1.1. Các phƣơng án ......................................................................................... 29 2.1.2. Phân tích và chọn phƣơng án................................................................. 29 2.2. Phân tích và lựa chọn thiết bị dựa trên sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa động cơ 2NZ-FE .......................................................................................... 30 2.2.1. Phân tích sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa trong động cơ 2NZ-FE ............................................................................................................................. 30 2.2.2. Lựa chọn thiết bị chế tạo mô hình ......................................................... 31 2.3. Đặc tính thiết bị .......................................................................................... 31 a. Cảm biến và đĩa cảm biến vị trí trục khuỷu ............................................... 31 b. Cảm biến và đĩa cảm biến vị trí trục cam................................................... 31 c. ECM ................................................................................................................ 32 d. Cuộn đánh lửa (bôbin).................................................................................. 32 e. Bugi ................................................................................................................. 32 f. Khóa điện ........................................................................................................ 33 2.4. Thiết kế, chế tạo mô hình .......................................................................... 33 2.4.1. Bố trí thiết bị ............................................................................................ 33 2.4.2. Chế tạo mô hình....................................................................................... 37 2.4.2.1. Chế tạo giá đỡ thiết bị mô hình ........................................................... 37 a. Chọn vật liệu .................................................................................................. 37 b. Gia công giá đỡ .............................................................................................. 37 vi 2.4.2.2. Mô hình đƣợc lắp đặt ........................................................................... 39 2.5. Đấu dây điện trên mô hình ........................................................................ 40 2.6. Các yêu cầu và hƣớng dẫn khi sử dụng mô hình .................................... 40 a. Yêu cầu trƣớc khi sử dụng mô hình ............................................................ 40 b. Hƣớng dẫn khởi động mô hình .................................................................... 40 2.7. Những bài thực hành trên mô hình .......................................................... 41 2.7.1. Bài thực hành về cấu tạo ........................................................................ 41 2.7.2. Bài thực hành tìm nguyên nhân hƣ hỏng (phƣơng pháp đánh Pan) . 43 Chƣơng 3. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM ........................................................... 45 Chƣơng 4. KẾT LUẬN ..................................................................................... 47 4.1. Kết luận ....................................................................................................... 47 4.2. Đề xuất ......................................................................................................... 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 48 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa sử dụng vít................................... 3 Hình 1.2: Cấu tạo bộ đánh lửa sớm bằng ly tâm .................................................. 3 Hình 1.3: Cấu tạo bộ đánh lửa sớm bằng chân không ......................................... 4 Hình 1.4: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điều khiển ...... 5 Hình 1.5: Cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên .......................................... 6 Hình 1.6: Vị trí tương đối của rotor với cuộn nhận tín hiệu ................................ 7 Hình 1.7: Sơ đồ cảm biến điện từ loại nam chân quay cho loại động cơ 8 xylanh ............................................................................................................................... 7 Hình 1.8: Nguyên lý làm việc cảm biến quang ..................................................... 8 Hình 1.9: Hiệu ứng Hall ....................................................................................... 9 Hình 1.10: Nguyên lý làm việc của cảm biến Hall ............................................... 9 Hình 1.11: Sơ đồ mạch điện trong hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử ... 9 Sơ đồ mạch điện trong hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử có bộ chia điện được thể hiện trên hình 1.11. ....................................................................... 10 Hình 1.12: Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện tử trực tiếp (DIS) .............................. 10 Hình 1.13a: Mô hình đánh lửa có bộ chia điện sử dụng vít lửa ......................... 11 Hình 1.13b: Mô hình đánh lửa có bộ chia điện sử dụng các cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp. .................................................................................. 11 Hình 1.13c: Mô hình đánh lửa có bộ chia điện điều khiển bằng điện tử trên xe Ford Laser. .......................................................................................................... 12 Hình 1.13d: Mô hình đánh lửa có bộ chia điện điều khiển bằng điện tử trên xe Toyota .................................................................................................................. 12 Hình 1.14: Sơ đồ mạch đánh lửa trên động cơ 2NZ-FE..................................... 13 Hình 1.15: Sơ đồ cấu tạo và mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu.................... 14 Hình 1.16: Sơ đồ cấu tạo và mạch điện của cảm biến vị trí trục cam................ 15 Hình 1.17: Sơ đồ cảm biến cánh bướm ga loại biến trở..................................... 16 Hình 1.18: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bướm ga. ....................................... 16 Hình 1.19: Sơ đồ cấu tạo cảm biến kích nổ. ....................................................... 17 Hình 1.20: Đồ thị biểu diễn tần số kích nổ. ........................................................ 17 Hình 1.21: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát ......................................... 18 Hình 1.22: Sơ đồ điện của IC đánh lửa bôbin đơn. ............................................ 19 viii Hình 1.23: Kết cấu bôbin có IC đánh lửa ........................................................... 22 Hình 1.24: Kết cấu bugi đầu dài dùng trên động cơ 2NZ-FE ............................ 23 Hình 1.25: Sơ đồ tín hiệu IGT tại thời điểm đánh lửa ban đầu. ......................... 24 Hình 1.26: Sơ đồ tín hiệu IGT thời điểm đánh lửa sau khi khởi động................ 25 Hình 1.27: Góc đánh lửa sớm thực tế. ................................................................ 25 Hình 1.28: Sơ đồ hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm của động cơ. ............................ 27 Hình 2.1: Sơ đồ mạch đánh lửa trên động cơ 2NZ-FE. ...................................... 30 Hình 2.2. Cảm biến và đĩa cảm biến vị trí trục khuỷu ........................................ 31 Hình 2.3. Cảm biến và đĩa cảm biến vị trí trục cam ........................................... 31 Hình 2.4: Hình ảnh ECU..................................................................................... 32 Hình 2.5: Cuộn đánh lửa trên mô hình ............................................................... 32 Hình 2.6: Bugi trên mô hình ............................................................................... 32 Hình 2.7: Khóa điện dùng trên mô hình. ............................................................ 33 Hình 2.8: Sơ đồ bố trí sơ bộ. ............................................................................... 33 Hình 2.9: Sơ đồ bố trí các thiết bị trên mô hình. ................................................ 34 Hình 2.10: Kích thước ECU. ............................................................................... 35 Hình 2.11: Kích thước cuộn đánh lửa lắp trên sa bàn. ...................................... 35 Hình 2.12: Kích thước các nút đánh ban lắp trên sa bàn. .................................. 36 Hình 2.13: Kích thước cảm biến và đĩa cảm biến trục cam lắp trên sa bàn. ..... 36 Hình 2.14: Kích thước cảm biến và đĩa cảm biến trục cam lắp trên sa bàn. ..... 37 Hình 2.15: Sơ đồ gia công các thiết bị trong lần 1. ............................................ 38 Hình 2.16: Sơ đồ gia công các chi tiết còn lại .................................................... 39 Hình 2.17: Giá đỡ sau khi lắp đặt các chi tiết xong ........................................... 39 Hình 2.18: Sơ đồ đấu dây điện trên mô hình ...................................................... 40 Hình 2.19: Các chân tín hiệu ECU ..................................................................... 41 Hình 2.20: Các chân tín hiệu của cuộn đánh lửa ............................................... 41 Hình 2.21: Các chân tín hiệu của cảm biến vị trí trục cam ................................ 42 Hình 2.22: Các chân tín hiệu của cảm biến vị trí trục khuỷu ............................. 42 Hình 2.23: Kiểm tra cảm biến bằng đồng hồ đo Volt ......................................... 42 Hình 2.24: Phương pháp kiểm tra thông mạch trên mô hình ............................. 43 Hình 3.25: Mô hình hệ thống đánh lửa điện tử trực tiếp động cơ 2NZ-FE của xe TOYOTA VIOS 2006. .......................................................................................... 45 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Giá trị nguồn điện áp cung cấp cho ECU .............................. 43 Bảng 3.1. kết quả thử nghiệm đánh lỗi các chân tín hiệu của mô hình 46 x LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học – kỹ thuật, ngành ô tô đang có những bước tiến vượt trội trong việc nghiên cứu chế tạo và sản xuất ô tô. Đưa ô tô trở thành một phương tiện giao thông đi lại quan trọng đối với sự phát triển của nền kinh tế - xã hội hiện nay. Lịch sử ra đời và sự phát triển của ô tô trải qua nhiều năm tháng với những thăng tr m để tiến tới sự hoàn thiện và tiện nghi trong việc nâng cao công suất động cơ, tăng tính kinh tế nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đảm bảo an toàn,...các hãng e đã áp dụng các tiến bộ khoa học vào những chiếc xe của mình như điều khiển điện tử, công nghệ nano,..Từ đó, cho ra đời những hệ thống hiện đại. Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chuyên ngành “Công nghệ kỹ thuật ô tô” tại trường Đại học Nha Trang, chúng em được Khoa tin tưởng và giao cho đề tài tốt nghiệp “Chế tạo mô hình đánh lửa điều khiển điện tử trên xe TOYOTA”. Đây là đề tài rất thiết thực giúp cho chúng em có cái nhìn cụ thể và sâu sắc hơn về hệ thống đánh lửa điện tử, từ đó có thể đưa ra giải pháp về các vấn đề hư hỏng thường gặp ở hệ thống đánh lửa này. Trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp, do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều nên không tránh khỏi được những thiếu sót. Chúng em kính mong quý Th y Cô chỉ bảo và đóng góp ý kiến thêm để đề tài của chúng em được đ y đủ và hoàn thiện hơn. Qua đây, cho chúng em kính gửi lời cảm ơn chân thành đến các quý Th y Cô giáo trong khoa Kỹ Thuật Giao Thông, đặc biệt là th y ThS. Huỳnh Trọng Chương đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài. Chúng em xin trân trọng cảm ơn! Sinh viên thực hiện Hoàng Văn Hà 1 Nguyễn Văn Trung Chƣơng 1. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 1.1. Tổng quan về hệ thống đánh lửa cho động cơ 1.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu a. Nhiệm vụ Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến dòng điện một chiều thấp áp (12V, 24V) thành các ung điện cao áp (15 kV – 40 kV). Các ung điện thế cao áp này được phân bố đến bugi của các ylanh đúng thời điểm để tạo tia lửa điện cao thế đốt cháy hòa khí và phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ. Ngoài ra, hệ thống đánh lửa còn dùng để hỗ trợ khởi động động cơ được dễ dàng hơn ở nhiệt độ thấp. b. Yêu cầu Để hệ thống đánh lửa hoạt động tốt c n phải bảo đảm các yếu tố sau: - Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động thứ cấp đủ lớn để phóng điện qua khe hở bugi trong tất cả chế độ làm việc của động cơ; - Tia lửa trên bugi phải có đủ năng lượng và thời gian phóng để sự cháy bắt đ u; - Thời điểm đánh lửa phải tương ứng với góc đánh lửa sớm phù hợp và chính xác theo từng chế độ hoạt động của động cơ; - Sự mài mòn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép; - Kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng và sửa chữa; - Hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt và tin cậy trong điều kiện nhiệt độ cao và độ rung xóc lớn. 1.1.2. Sự phát triển của hệ thống đánh lửa trên ô tô 1.1.2.1. Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện a. Sử dụng vít lửa cắt dòng sơ cấp a.1. Mạch điện Trên hình 1.1 thể hiện sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa sử dụng vít. 2 Kiểu hệ thống đánh lửa này có cấu tạo cơ bản nhất. Trong kiểu hệ thống đánh lửa này, dòng sơ cấp và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng cơ. Dòng sơ cấp của bôbin được điều khiển cho chạy ngắt quãng qua tiếp điểm của vít lửa. Bộ chia điện sẽ phân phối điện cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi. Hình 1.1: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa sử dụng vít Trong kiểu hệ thống đánh lửa này tiếp điểm của vít lửa c n được điều chỉnh thường xuyên hoặc thay thế. Một điện trở phụ được sử dụng để giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp, cải thiện đặc tính tăng trưởng dòng của cuộn sơ cấp và giảm đến mức thấp nhất sự giảm áp của cuộn thứ cấp ở tốc độ cao. a.2. Các kiểu đánh lửa sớm trong hệ thống đánh lửa bằng vít Hệ thống đánh lửa bằng vít sử dụng bộ điều chỉnh đánh lửa sớm ly tâm và chân không để điều khiển thời điểm đánh lửa. Bộ điều chỉnh góc đánh lửa kiểu ly tâm: Tên gọi đ y đủ là bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo số vòng quay kiểu ly tâm được thể hiện trên hình 1.2. Bộ điều chỉnh này làm việc tự động tùy thuộc vào tốc độ động cơ. Hình 1.2: Cấu tạo bộ đánh lửa sớm bằng ly tâm 3 Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm bằng ly tâm cấu tạo gồm hai quả văng liên kết bằng khớp bản lề với mâm. Khi tốc độ động cơ tăng, trục quay nhanh và các quả văng bị văng ra phía ngoài do lực ly tâm lớn. Khi đó, các chốt trượt trong các rãnh iên đòn dẫn quay và oay cam đi một góc theo chiều quay của trục cam. Cam oay đi một góc đưa tiếp điểm động mở sớm hơn, thực hiện dịch chuyển thời điểm đánh lửa sớm. Ngược lại, khi tốc độ động cơ giảm, trục quay chậm, lực ly tâm trên các quả văng nhỏ, các lò xo kéo quả văng vào tâm. Đòn và cam oay ngược chiều quay của cam thực hiện giảm góc đánh lửa sớm. Bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm bằng chân không Có nhiệm vụ điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo chế độ tải trọng của động cơ. Cấu tạo bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm bằng chân không được thể hiện trên hình 1.3. Nguyên lý làm việc của nó dựa trên độ chênh áp suất (độ chân không) để tạo lực làm xoay mâm tiếp điểm đi một góc đối với cam điều khiển đánh lửa. Hình 1.3: Cấu tạo bộ đánh lửa sớm bằng chân không Khi tải của động cơ nhỏ, bướm ga mở nhỏ, hỗn hợp khí hòa trộn không tốt và c n đánh lửa sớm. Độ chân không ở họng hút động cơ và ở buồng bên trái màng lớn, kéo màng và thanh kéo về phía bên phải, thực hiện đánh lửa sớm hơn khi tải trọng động cơ lớn (chế độ đã điều chỉnh). Khi bướm ga mở lớn, độ chân không tại họng hút động cơ giảm, màng bị lò o đẩy về phía bên trái, thanh kéo đưa mâm tiếp điểm trở về vị trí ban đ u. b. Sử dụng cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp b.1. Mạch điện 4 Trong kiểu hệ thống đánh lửa này transistor điều khiển dòng sơ cấp, để nó chạy một cách gián đoạn theo đúng các tín hiệu điện được phát ra từ bộ phát tín hiệu. Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp được thể hiện trên hình 1.4. Bộ phát tín hiệu này chính là một cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên được lắp ngay trong bộ chia điện. Cảm biến này sẽ điều khiển trạng thái của transistor công suất qua mạch khuếch đại trong IC đánh lửa (Igniter) để đóng ngắt dòng điện qua cuộn sơ cấp. Thông thường, trong hệ thống đánh lửa thì thường dùng cảm biến Hall, cảm biến điện từ, cảm biến quang, cảm biến từ trở. Trong đó, ba loại cảm biến đ u là phổ biến nhất. Hình 1.4: Sơ đồ mạch điện hệ thống đánh lửa sử dụng cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp 1. Accu; 2. Khóa điện; 3. Bôbin; 4. Transistor; 5. Bộ chia điện; 6. Cảm biến điện từ; 7. Bugi b.2. Sử dụng cảm biến điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp Cảm biến sử dụng trong điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp trên hệ thống đánh lửa của ô tô có 3 loại - Cảm biến điện từ; 5 - Cảm biến quang; - Cảm biến Hall. b.2.1. Cảm biến điện từ Có hai loại là cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên và cảm biến điện từ loại nam châm quay. - Cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên Sơ đồ cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên trong điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp của hệ thống đánh lửa có bộ chia điện được thể hiện ở hình dưới đây (hình 1.5). Hình 1.5: 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 xylanh 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 l n lượt tiến lại g n và lùi ra xa cuộn dây. 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. Khi rotor đi a ra lõi thép, từ thông qua lõi thép giảm d n và sức điện động xuất hiện trong cuộn dây cảm biến có chiều ngược lại. Hiệu điện thế sinh ra ở hai đ u dây cuộn cảm biến phụ thuộc vào tốc độ của động cơ. 6 Ở chế độ khởi động, sức điện động phát ra chỉ vào khoảng 0,5V. Ở tốc độ cao nó có thể lên đến vài chục volt. Hình 1.6 thể hiện vị trí tương đối của rotor với cuộn nhận tín hiệu ở những vị trí khác nhau. 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, ung điện áp ra ở chế độ khởi động nhỏ, vì vậy ở đ u vào của Igniter phải sử dụng transistor có độ nhạy cao và phải chống nhiễu cho dây tín hiệu. Hình 1.6: Vị trí tương đối của rotor với cuộn nhận tín hiệu - Cảm biến điện từ loại nam châm quay Sơ đồ cảm biến điện từ loại nam châm đứng yên trong điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp của hệ thống đánh lửa có bộ chia điện được thể hiện ở hình dưới đây (hình 1.7). Hình 1.7: Sơ đồ 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 7 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. b.2.2. Cảm biến quang Cảm biến quang bao gồm hai loại khác nhau chủ yếu ở ph n tử cảm quang: - Loại sử dụng một cặp LED – photo transistor; - Loại sử dụng một cặp LED – photo diode. Ph n tử phát quang (LED – Lighting Emision Diode) và ph n tử cảm quang (photo transistor hoặc photo diode) được đặt trong delco. Đĩa cảm biến được gắn vào trục của delco và có số rãnh tương ứng với số ylanh động cơ. Điểm đặc biệt của hai loại ph n tử cảm quang này là khi có dòng ánh sáng chiếu vào, nó sẽ trở nên dẫn điện và ngược lại, khi không có dòng ánh sáng nó sẽ không dẫn điện. Độ dẫn điện của chúng phụ thuộc vào cường độ dòng ánh sáng và hiệu điện thế giữa hai đ u của ph n tử cảm quang. Sơ đồ cảm biến quang điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp trong hệ thống đánh lửa có bộ chia điện được thể hiện trên hình 1.8. Hình 1.8: Nguyên lý làm việc cảm biến quang Khi đĩa cảm biến quay, dòng ánh sáng phát ra từ đèn LED sẽ bị ngắt quãng làm ph n tử cảm quang dẫn ngắt liên tục, tạo ra các ung vuông dùng làm tín hiệu điều khiển đánh lửa. 8 b.3. Cảm biến Hall Sơ đồ cảm biến Hall điều khiển transistor cắt dòng sơ cấp trong hệ thống đánh lửa có bộ chia điện được thể hiện trên hình 1.9. Hình 1.9: Hiệu ứng Hall Cảm biến Hall được đặt trong delco, gồm một rôto bằng thép có các cánh chắn và các cửa sổ cách đều nhau gắn trên trục của delco. Số cánh chắn sẽ tương ứng với số xylanh của động cơ. Khi rotor quay, các cánh chắn sẽ l n lượt xen vào khe hở giữa nam châm và IC Hall (hình 1.10). Hình 1.10: Nguyên lý làm việc của cảm biến Hall c. Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử có bộ chia điện Hình 1.11: Sơ đồ mạch điện trong hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử có bộ chia điện 9 Sơ đồ mạch điện trong hệ thống đánh lửa điều khiển bằng điện tử có bộ chia điện được thể hiện trên hình 1.11. Trong kiểu hệ thống đánh lửa này không sử dụng bộ đánh lửa sớm chân không và ly tâm. Thay vào đó, bộ điều khiển điện tử (ECU) có chức năng sẽ điều khiển góc đánh lửa sớm một cách lý tưởng nhất phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ. 1.1.2.2. Hệ thống đánh lửa điện tử điều khiển trực tiếp (Direct Ignition System – DIS) Sơ đồ hệ thống đánh lửa điều khiển điện tử trực tiếp (DIS) được thể hiện trên hình 1.12. Hình 1.12: Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện tử trực tiếp (DIS) Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp, bộ chia điện không còn được sử dụng nữa. Thay vào đó, hệ thống DIS cung cấp mỗi bôbin cho một bugi đánh lửa độc lập cho mỗi xylanh hoặc có thể dùng mỗi bôbin cho từng cặp bugi đánh lửa. Vì hệ thống này không c n sử dụng bộ chia điện hoặc dây cao áp nên nó có thể giảm tổn thất năng lượng trong khu vực cao áp và tăng độ bền. Đồng thời nó cũng giảm đến mức tối thiểu nhiễu điện từ, bởi vì không sử dụng tiếp điểm trong khu vực cao áp. Chức năng điều khiển thời điểm đánh lửa được thực hiện thông qua việc sử dụng ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử). ECU của động cơ nhận được các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, tính toán thời điểm đánh lửa, truyền tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa. Thời điểm đánh lửa được tính toán liên tục theo 10