Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn

Chương 4

HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA

1. Khái quát

Ba yếu tố quan trọng của động cơ xăng là: hỗn hợp không khí-nhiên liệu (hòa khí) tốt, sức nén tốt, và đánh lửa tốt. Hệ thống đánh lửa tạo ra một tia lửa mạnh, vào thời điểm chính xác để đốt cháy hỗn hợp hòa khí.

1.1 Yêu cầu của hệ thống đánh lửa

– Tia lửa mạnh

Trong hệ thống đánh lửa, tia lửa được phát ra giữa những điện cực của những bugi để đốt cháy hỗn hợp trung khí. Hòa khí bị nén có điện trở lớn, nên cần phải tạo ra điện thế hàng chục ngàn vôn để bảo vệ phát ra tia lửa mạnh, hoàn toàn có thể đốt cháy hỗn hợp trung khí .

– Thời điểm đánh lửa chính xác

Hệ thống đánh lửa phải luôn luôn có thời gian đánh lửa đúng chuẩn vào cuối kỳ nén của những xy lanh và góc đánh lửa sớm tương thích với sự biến hóa vận tốc và tải trọng của động cơ .

– Có đủ độ bền

Hệ thống đánh lửa phải có đủ độ đáng tin cậy để chịu đựng được ảnh hưởng tác động của rung động và nhiệt của động cơ .Hệ thống đánh lửa sử dụng điện cao áp do bô bin tạo ra nhằm mục đích phát ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp trung khí đã được nén ép. Hỗn hợp trung khí được nén ép và đốt cháy trong xi lanh. Sự bốc cháy này tạo ra động lực của động cơ. Nhờ có hiện tượng kỳ lạ tự cảm và cảm ứng tương hỗ, cuộn dây tạo ra điện áp cao thiết yếu cho đánh lửa. Cuộn sơ cấp tạo ra điện thế hàng trăm vôn còn cuộn thứ cấp thì tạo ra điện thế hàng chục ngàn vôn .

1.2 Quá trình phát triển của hệ thống đánh lửa

1.2.1. Kiểu điều khiển bằng vít

Kiểu hệ thống đánh lửa này có cấu trúc cơ bản nhất. Trong kiểu hệ thống đánh lửa này, dòng sơ cấp và thời gian đánh lửa được tinh chỉnh và điều khiển bằng cơ. Dòng sơ cấp của bô bin được tinh chỉnh và điều khiển cho chạy ngắt quãng qua tiếp điểm của vít lửa. Bộ kiểm soát và điều chỉnh đánh lửa sớm li tâm tốc và chân không điều khiển và tinh chỉnh thời gian đánh lửa. Bộ chia điện sẽ phân phối điện cao áp từ cựôn thứ cấp đến những bugi .

Hình 1.Hệ thống đánh lửa bằng vít

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này tiếp điểm của vít lửa cần được kiểm soát và điều chỉnh liên tục hoặc thay thế sửa chữa. Một điện trở phụ được sử dụng để giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp, cải tổ đặc tính tăng trưởng dòng của cuộn sơ cấp, và giảm đến mức thấp nhất sự giảm áp của cuộn thứ cấp ở vận tốc cao .

1.2.2. Kiểu bán dẫn

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này transistor tinh chỉnh và điều khiển dòng sơ cấp, để nó chạy một cách gián đoạn theo đúng những tín hiệu điện được phát ra từ bộ phát tín hiệu. Góc đánh lửa sớm được điều khiển và tinh chỉnh bằng cơ như ­ trong kiểu hệ thống đánh lửa bằng vít hoặc hoàn toàn có thể dùng những cảm ứng vị trí như loại quang, Hall .

Hình 2.Hệ thống đánh lửa bán dẫn

1.2.3. Kiểu kiểu bán dẫn có ESA (Đánh lửa Sớm bằng điện tử)

Trong kiểu hệ thống đánh lửa này không sử dụng bộ đánh lửa sớm chân không và li tâm. Thay vào đó, tính năng ESA của Bộ điều khiển và tinh chỉnh điện tử ( ECU ) sẽ tinh chỉnh và điều khiển góc đánh lửa sớm .

Hình 3.Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA

1.2.4. Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)

Thay vì sử dụng bộ chia điện, hệ thống này sử dụng bô bin đơn hoặc đôi phân phối điện cao áp trực tiếp cho bugi. Thời điểm đánh lửa được tinh chỉnh và điều khiển bởi ESA của ECU động cơ. Trong những động cơ gần đây, hệ thống đánh lửa này chiếm ­ lợi thế .

Hình 4.Hệ thống đánh lửa DIS

1.3 Điều khiển góc đánh lửa sớm

Trong động cơ xăng, hỗn hợp trung khí được đánh lửa để đốt cháy ( nổ ), và áp lực đè nén sinh ra từ sự bốc cháy sẽ đẩy píttông xuống. Năng lượng nhiệt được biến thành động lực có hiệu suất cao cao nhất khi áp lực đè nén nổ cực lớn được phát sinh vào thời gian trục khuỷu ở vị trí 100 sau Điểm Chết Trên ( ATDC ). Động cơ không tạo ra áp lực đè nén nổ cực lớn vào thời gian đánh lửa ; nó phát ra áp suất cực lớn chậm một chút ít, sau khi đánh lửa. Vì vậy, phải đánh lửa sớm, sao cho áp suất cực lớn được tạo ra vào thời gian 100ATDC. Thời điểm đánh lửa để động cơ hoàn toàn có thể sản ra áp suất cực lớn phải liên tục đổi khác, tuỳ thuộc vào điều kiện kèm theo thao tác của động cơ. Vì thế, hệ thống đánh lửa phải có năng lực đổi khác góc đánh lửa sớm để động cơ tạo ra áp lực đè nén nổ một cách có hiệu suất cao nhất, tương thích với điều kiện kèm theo thao tác của động cơ .

Hình 5.Góc đánh lửa sớmHình 6.Quá trình cháy

1.3.1 Các giai đoạn cháy của hòa khí

– Giai đoạn cháy trễ

Sự bốc cháy ( nổ ) của hỗn hợp trung khí không phải Open ngay sau khi đánh lửa. Thoạt đầu, một khu vực nhỏ ( hạt nhân ) ở sát ngay tia lửa mở màn cháy, và quy trình bắt cháy này lan ra khu vực xung quanh. Quãng thời hạn từ khi hỗn hợp trung khí được đánh lửa cho đến khi nó bốc cháy được gọi là tiến trình cháy trễ ( khoảng chừng A đến B trong sơ đồ ). Giai đoạn cháy trễ đo gần như không biến hóa, và nó không bị ảnh hư ­ ởng của điều kiện kèm theo thao tác động cơ .

– Giai đoạn lan truyền ngọn lửa

Sau khi hạt nhân ngọn lửa hình thành, ngọn lửa nhanh gọn Viral ra xung quanh. Tốc độ Viral này được gọi là vận tốc Viral ngọn lửa, và thời kỳ này được gọi là thời kỳ Viral ngọn lửa ( B ~ C ~ D trong sơ đồ ) Khi có một lượng lớn trung khí được nạp vào, hỗn hợp trung khí trở nên có tỷ lệ cao hơn. Vì thế, khoảng cách giữa những hạt trong hỗn hợp trung khí giảm xuống, nhờ thế, vận tốc Viral ngọn lửa tăng lên. Ngoài ra, luồng hỗn hợp trung khí xoáy lốc càng mạnh thì vận tốc Viral ngọn lửa càng cao. Khi vận tốc Viral ngọn lửa cao, cần phải định thời đánh lửa sớm. Do đó cần phải tinh chỉnh và điều khiển thời gian đánh lửa theo điều kiện kèm theo thao tác của động cơ .

1.3.2 Điều khiển thời điểm đánh lửa

Hệ thống đánh lửa điều khiển và tinh chỉnh thời gian đánh lửa theo vận tốc và tải trọng của động cơ sao cho áp lực đè nén nổ cực lớn Open ở 100ATDC .Trước đây, những hệ thống đánh lửa sử dụng bộ đánh lửa sớm li tâm và bộ đánh lửa sớm chân không để điều khiển và tinh chỉnh đánh lửa sớm hoặc muộn. Tuy nhiên, thời nay hầu hết những động cơ đều sử dụng hệ thống ESA .

– Điều khiển theo tốc độ động cơ

Động cơ được coi là phát hiệu suất hiệu suất cao nhất khi áp suất cực lớn Open ở 100ATDC, khi đó thời gian đánh lửa tối ­ ưu là 100BTDC, với vận tốc 1000 v / ph .Giả sử vận tốc động cơ tăng lên đến 2000 v / ph, tiến trình cháy trễ vẫn gần như ­ không đổi với mọi vận tốc động cơ. Vì thế góc quay của trục khuỷu sẽ tăng lên so với khi động cơ chạy với vận tốc 1000 v / ph. Nếu vẫn sử dụng thời gian đánh lửa nh ­ ư trong mục cũ cho vận tốc 2000 v / ph thì thời gian mà động cơ sản ra áp lực đè nén nổ cực lớn sẽ bị trễ hơn 100ATDC .Vì vậy, để sản ra áp lực đè nén nổ cực lớn tại 100ATDC khi động cơ đang chạy 2000 v / ph thì thời gian đánh lửa phải sớm hơn để bù cho góc quay của trục khuỷu đã bị trễ. Quá trình định thời gian đánh lửa này được gọi là đánh lửa sớm .

Hình 7.Điều khiển góc đánh lửa sớm

– Điều khiển theo tải trọng của động cơ

Khi động cơ mang tải thấp thì áp lực đè nén nổ cực lớn được coi là Open 100ATDC, khi thời gian đánh lửa tối ­ ưu được đặt sớm 200BTDC .Khi tải trọng của động cơ tăng, tỷ lệ trung khí cũng tăng và quá trình Viral ngọn lửa giảm xuống. Vì thế, nếu cứ sử dụng thời gian đánh lửa như ­ cũ thì thời gian mà động cơ sản ra áp suất cực lớn sẽ bị sớm hơn 100ATDC .Để sản ra áp lực đè nén nổ cực lớn tại thời gian 100ATDC khi động cơ mang tải nặng thì thời gian đánh lửa phải muộn hơn để bù cho góc quay của trục khuỷu đã bị sớm. Ngược lại, khi tải trọng của động cơ thấp thì thời gian đánh lửa phải sớm hơn .

–Điều khiển kích nổ

Kích nổ trong động cơ do sự tự bốc cháy gây ra, khi hỗn hợp trung khí tự bắt lửa trong buồng đốt. Động cơ trở nên dễ bị kích nổ khi thời gian đánh lửa sớm. Hiện tượng tiếng gõ mạnh có ảnh hưởng tác động xấu đến hiệu suất của động cơ như ­ tăng tiêu tốn nguyên vật liệu, giảm hiệu suất phát. Các hệ thống đánh lửa gần đây có tinh chỉnh và điều khiển làm giảm góc đánh lửa sớm khi kích nổ, khi cảm ứng phát hiện có kích nổ thì tinh chỉnh và điều khiển cho thời gian đánh lửa muộn, còn khi không phát hiện ra kích nổ nữa thì điều khiển và tinh chỉnh cho thời gian đánh lửa sớm hơn. Bằng cách ngăn ngừa kích nổ như vậy, hệ thống này giúp tăng tiết kiệm chi phí nguyên vật liệu và tăng hiệu suất phát .

2. Cấu tạo hệ thống đánh lửa

2.1 Bô bin

Bô bin tạo ra điện áp cao đủ để phóng tia hồ quang giữa hai điện cực của bugi. Các cuộn sơ cấp và thứ cấp được quấn quanh lõi. Số vòng của cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp khoảng chừng 100 lần. Một đầu của cuộn sơ cấp được nối với IC đánh lửa, còn một đầu của cuộn thứ cấp được nối với bugi. Các đầu còn lại của những cuộn được nối với ắc quy .

Hoạt động của bô bin

– Dòng điện trong cuộn sơ cấp

Khi động cơ chạy, dòng điện từ ắc quy chạy qua IC đánh lửa, vào cuộn sơ cấp, tương thích với tín hiệu thời gian đánh lửa ( IGT ) do ECU động cơ phát ra. Kết quả là những đường sức từ trường được tạo ra chung quanh cuộn dây có lõi ở TT .

Hình 8.Hoạt động của bôbin

– Ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp

Khi động cơ liên tục chạy, IC đánh lửa nhanh gọn ngắt dòng điện vào cuộn sơ cấp, tương thích với tín hiệu IGT do ECU động cơ phát ra. Kết quả là từ thông của cuộn sơ cấp giảm bất ngờ đột ngột. Vì vậy, tạo ra một sức điện động theo chiều chống lại sự giảm từ thông hiện có, trải qua tự cảm của cuộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp. Hiệu ứng tự cảm tạo ra một thế điện động khoảng chừng 500 V trong cuộn sơ cấp, và hiệu ứng cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộn thứ cấp tạo ra một sức điện động khoảng chừng 30 kV. Sức điện động này làm cho bugi phát ra tia lửa. Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì điện thế thứ cấp càng lớn .

2.2 IC đánh lửa

IC đánh lửa thực thi một cách đúng mực sự ngắt dòng sơ cấp đi vào bô bin theo tín hiệu đánh lửa ( IGT ) do ECU động cơ phát ra. Khi tín hiệu IGT chuyển từ ngắt sang dẫn, IC đánh lửa khởi đầu cho dòng điện vào cuộn sơ cấp. Sau đó, IC đánh lửa truyền một tín hiệu chứng minh và khẳng định ( IGF ) cho ECU tương thích với cường độ của dòng sơ cấp. Tín hiệu khẳng định chắc chắn ( IGF ) được phát ra khi dòng sơ cấp đạt đến một trị số đã được ấn định IF1. Khi dòng sơ cấp vượt quá trị số qui định IF2 thì hệ thống sẽ xác lập rằng lượng dòng thiết yếu đã chạy qua và cho phát tín hiệu IGF để trở về điện thế bắt đầu. ( Dạng sóng của tín hiệu IGF biến hóa theo từng kiểu động cơ ). Nếu ECU không nhận được tín hiệu IGF, nó sẽ quyết định hành động rằng đã có sai sót trong hệ thống đánh lửa. Để ngăn ngừa sự quá nhiệt, ECU sẽ cho ngừng phun nguyên vật liệu và lư ­ u giữ sự sai sót này trong công dụng chẩn đoán. Tuy nhiên, ECU động cơ không hề phát hiện những sai sót trong mạch thứ cấp vì nó chỉ trấn áp mạch sơ cấp để nhận tín hiệu IGF .Trong 1 số ít kiểu động cơ, tín hiệu IGF được xác lập trải qua điện thế sơ cấp .

Hình 9.Hoạt động của IC đánh lửa

–Điều khiển dòng không đổi

Khi dòng sơ cấp đạt đến một trị số đã định, IC đánh lửa sẽ khống chế cường độ cực đại bằng cách kiểm soát và điều chỉnh dòng .

Hình 10.Các điều khiển của IC đánh lửa

–Điều khiển góc đóng tiếp điểm

Để kiểm soát và điều chỉnh quãng thời hạn ( góc đóng ) sống sót của dòng sơ cấp ; thời hạn này cần phải giảm xuống khi vận tốc của động cơ tăng lên ( trong một số ít kiểu động cơ gần đây, công dụng trấn áp này được triển khai trải qua tín hiệu IGT ). Khi tín hiệu IGT chuyển từ dẫn sang ngắt, IC đánh lửa sẽ ngắt dòng sơ cấp. Vào thời gian dòng sơ cấp bị ngắt, điện thế hàng trăm vôn được tạo ra trong cuôn sơ cấp và hàng chục ngàn vôn được tạo ra trong cuộn thứ cấp, làm cho bugi phóng tia lửa .

2.3 Bugi

Điện thế cao trong cuộn thứ cấp làm phát sinh ra tia lửa giữa điện cực trung tâm và điện cực nối mát của bugi để đốt cháy hỗn hợp hòa khí đã được nén trong xy lanh.

Hình 11.Bugi

2.3.1 Cơ cấu đánh lửa

Sự nổ của hỗn hợp trung khí do tia lửa từ bugi được gọi chung là sự bốc cháy. Tuy nhiên, sự bốc cháy không phải xảy ra tức khắc, mà diễn ra như ­ sau : Tia lửa xuyên qua hỗn hợp trung khí từ điện cực TT đến điện cực nối mát. Kết quả là phần hỗn hợp trung khí dọc theo tia lửa bị kích hoạt, phản ứng hoá học ( ôxy hoá ) xảy ra, và sản sinh ra nhiệt để hình thành nhân ngọn lửa. Nhân ngọn lửa này lại kích hoạt hỗn hợp trung khí bao quanh, và phần hỗn hợp này lại kích hoạt chung quanh nó. Cứ như ­ thế nhiệt của nhân ngọn lửa được lan rộng ra ra trong một quy trình Viral ngọn lửa để đốt cháy hỗn hợp trung khí. Nếu nhiệt độ của những điện cực quá thấp hoặc khe hở giữa những điện cực quá nhỏ, những điện cực sẽ hấp thụ nhiệt toả ra từ tia lửa. Kết quả là nhân ngọn lửa bị tắt và động cơ không nổ. Hiện tượng này được gọi là sự dập tắt điện cực. Nếu hiệu ứng dập tắt điện cực này lớn thì nhân ngọn lửa sẽ bị tắt .

Hình 12.Cơ cấu đánh lửa

2.3.2 Đặc tính đánh lửa

Các yếu tố sau đây có ảnh hưởng tác động đến hiệu suất cao đánh lửa của bugi :

– Hình dáng điện cực và đặc tính phóng điện

Các điện cực tròn khó phóng điện, trong khi đó các điện cực vuông hoặc nhọn lại dễ phóng điện. Qua quá trình sử dụng lâu dài, các điện cực bị làm tròn dần và trở nên khó đánh lửa. Vì vậy, cần phải thay thế bugi. Các bugi có điện cực mảnh và nhọn thì phóng điện dễ hơn. Tuy nhiên, những điện cực như ­thế sẽ chóng mòn và tuổi thọ của bugi sẽ ngắn hơn. Vì thế, một số bugi có các điện cực được hàn đắp platin hoặc iridium để chống mòn. Chúng được gọi là các bugi có cực platin hoặc iridium.

Hình 13.Đặc tính đánh lửa

Khoảng thời hạn thay thế sửa chữa bugi : Kiểu bugi thường thì : sau 10.000 đến 60.000 km Kiểu có điện cực platin hoặc iridium : sau 100.000 đến 240.000 km Khoảng thời hạn thay bugi hoàn toàn có thể biến hóa tuỳ theo kiểu xe, đặc tính động cơ, và nước sử dụng .

– Khe hở điện cực và điện áp yêu cầu

Khi bugi bị ăn mòn thì khe hở giữa các điện cực tăng lên, và động cơ có thể bỏ máy. Khi khe hở giữa cực trung tâm và cực nối mát tăng lên, sự phóng tia lửa giữa các điện cực trở nên khó khăn. Do đó, cần có một điện áp lớn hơn để phóng tia lửa. Vì vậy cần phải định kỳ điều chỉnh khe hở điện cực hoặc thay thế bugi.
– Nếu có thể cung cấp đủ điện áp cần thiết cho dù khe hở điện cực tăng lên thì bugi sẽ tạo ra tia lửa mạnh, mồi lửa tốt hơn. Vì thế, trên thị trường có những bugi có khe hở rộng đến 1,1 mm.

– Các bugi có điện cực platin hoặc iridium không cần kiểm soát và điều chỉnh khe hở vì chúng không bị mòn ( chỉ cần sửa chữa thay thế )

– Nhiệt độ tự làm sạch

Khi bugi đạt đến một nhiệt độ nhất định, nó đốt cháy hết những muội than đọng trên khu vực đánh lửa, giữ cho khu vực này luôn sạch. Nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ tự làm sạch. Tác dụng tự làm sạch của bugi xảy ra khi nhiệt độ của điện cực vượt quá 4500C. Nếu những điện cực chư ­ a đạt đến nhiệt độ tự làm sạch này thì muội than sẽ tích luỹ trong khu vực đánh lửa của bugi. Hiện tượng này hoàn toàn có thể làm cho bugi không đánh lửa được tốt .

Hình 14.Nhiệt độ tự làm sạch và tự bèn lửa

– Nhiệt độ tự bén lửa

Nếu bản thân bugi trở thành nguồn nhiệt và đốt cháy hỗn hợp trung khí mà không cần đánh lửa, thì hiện tượng kỳ lạ này được gọi là nhiệt độ tự bén lửa. Hiện tượng tự bén lửa xảy ra khi nhiệt độ của điện cực vượt quá 9500C. Nếu nó Open, hiệu suất của động cơ sẽ giảm sút vì thời gian đánh lửa không đúng, và những điện cực hoặc píttông hoàn toàn có thể bị chảy từng phần .

3. Hoạt động của các hệ thống đánh lửa

3.1 Nguyên lí hoạt động của kiểu bán dẫn

Hình 15.Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa

1. Bộ phát tín hiệu phát ra tín hiệu đánh lửa .2. Bộ đánh lửa ( IC đánh lửa ) nhận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy dòng sơ cấp .3. Cuôn đánh lửa, với dòng sơ cấp bị ngắt bất thần, sinh ra dòng cao áp .4. Bộ chia điện sẽ phân phối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến những bugi5. Bugi nhận dòng cao áp và đánh lửa để đốtcháy hỗn hợp trung khí Thời điểm đánh lửa sớm được điều khiển và tinh chỉnh bởi bộ đánh lửa sớm li tấm và bộ đánh lửa sớm chân không .

–Bộ đánh lửa sớm li tâm

Bộ đánh lửa sớm li tâm điều khiển và tinh chỉnh đánh lửa sớm theo vận tốc của động cơ. Thông thường, vị trí những quả văng của bộ đánh lửa sớm li tâm được xác lập bằng lò xo của nó. Khi vận tốc của trục bộ chia điện tăng lên cùng với vận tốc của động cơ, lực ly tâm vượt quá lực của lò xo, được cho phép những quả văng tách xa ra. Kết quả là vị trí của rotor tín hiệu di dời vượt quá một góc đã định và cho đánh lửa sớm .

Hình 16.Bộ đánh lửa sớm li tâm

–Bộ đánh lửa sớm chân không

Bộ đánh lửa sớm chân không tinh chỉnh và điều khiển đánh lửa sớm theo tải trọng của động cơ. Màng được link với tấm ngắt trải qua thanh đẩy. Buồng màng được nối thông với cửa trước của đường ống nạp. Khi bướm ga hé mở, áp suất chân không từ cửa trước sẽ hút màng để làm quay tấm ngắt. Kết quả là bộ phát tín hiệu di dời, và gây ra đánh lửa sớm .

Hình 17.Bộ đánh lửa sớm chân không

3.2 Nguyên lí hoạt động của kiểu bán dẫn có ESA

Hình 18.Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ESA

1. ECU động cơ nhận tín hiệu từ những cảm ứng khác nhau, thống kê giám sát thời gian đánh lửa tối ­ ưu, và gửi tín hiệu đánh lửa tới IC đánh lửa. ( ECU động cơ cũng có tính năng tinh chỉnh và điều khiển đánh lửa sớm ) .2. IC đánh lửa nhận tín hiệu đánh lửa và lập tức cho chạy dòng sơ cấp .3. Bô bin, với dòng sơ cấp bị ngắt bất ngờ đột ngột, sinh ra dòng cao áp4. Bộ chia điện sẽ phân phối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến những bugi .5. Bugi nhận dòng cao áp và đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp trung khí

3.3 Hệ thống đánh lửa trực tiếp

Hình 19.Hệ thống đánh lửa trực tiếp

Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp ( ĐLTT ), bộ chia điện không còn được sử dụng nữa. Thay vào đó, hệ thống ĐLTT cung ứng một bô bin cùng với một IC đánh lửa độc lập cho mỗi xy-lanh. Vì hệ thống này không cần sử dụng bộ chia điện hoặc dây cao áp nên nó hoàn toàn có thể giảm tổn thất nguồn năng lượng trong khu vực cao áp và tăng độ bền. Đồng thời nó cũng giảm đến mức tối thiểu nhiễu điện từ, chính do không sử dụng tiếp điểm trong khu vực cao áp. Chức năng tinh chỉnh và điều khiển thời gian đánh lửa được thực thi trải qua việc sử dụng ESA ( đánh lửa sớm bằng điện tử ). ECU của động cơ nhận được những tín hiệu từ những cảm ứng khác nhau, đo lường và thống kê thời gian đánh lửa, truyền tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa. Thời điểm đánh lửa được đo lường và thống kê liên tục theo điều kiện kèm theo của động cơ, dựa trên giá trị thời gian đánh lửa tối ö ­ u đã được l ­ öu giữ trong máy tính, dưới dạng một map ESA. So với tinh chỉnh và điều khiển đánh lửa cơ học của những hệ thống thường thì thì chiêu thức tinh chỉnh và điều khiển bằng ESA có độ đúng mực cao hơn và không cần phải đặt lại thời gian đánh lửa. Kết quả là hệ thống này giúp cải tổ tiết kiệm ngân sách và chi phí nguyên vật liệu và tăng hiệu suất phát ra .Hệ thống đánh lửa trực tiếp gồm có những bộ phận sau đây :

Hình 20.Các thành phần của hệ thống đánh lửa trực tiếp

1. Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE):Phát hiện góc quay trục khuỷu (tốc độ động cơ)

2. Cảm biến vị trí của trục cam (G):Nhận biết xy lanh, kỳ và theo dõi định thời của trục cam.

3. Cảm biến kích nổ (KNK):Phát hiện tiếng gõ của động cơ

4. Cảm biến vị trí bướm ga (VTA):Phát hiện góc mở của bướm ga

5. Cảm biến l­ưu lượng khí nạp (VG/PIM):Phát hiện lượng không khí nạp.

6. Cảm biến nhiệt độ nước (THW):Phát hiện nhiệt độ nước làm mát động cơ

7. Bô bin và IC đánh lửa:Đóng và ngắt dòng điện trong cuộn sơ cấp vào thời điểm tối ­ưu. Gửi các tín hiệu IGF đến ECU động cơ.

8. ECU động cơ:Phát ra các tín hiệu IGT dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, và gửi tín hiệu đến bô bin có IC đánh lửa.

9. Bugi:Phát ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp hòa khí.

Hình 21.Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa trực tiếp

Bô bin có IC đánh lửa:

Thiết bị này gồm có IC đánh lửa và bô bin kết hợp thành một cụm. Trước đây, dòng điện cao áp được dẫn đến xy lanh bằng dây cao áp. Nhö ­ ng nay, thì bô bin hoàn toàn có thể nối trực tiếp đến bugi của từng xy lanh trải qua việc sử dụng bô bin tích hợp với IC đánh lửa. Khoảng cách dẫn điện cao áp được rút ngắn nhờ có nối trực tiếp bô bin với bugi, làm giảm tổn thất điện áp và nhiễu điện từ. Nhờ thế độ đáng tin cậy của hệ thống đánh lửa được nâng cao .

Hình 22.Bô bin kết hợp với IC đánh lửa

Sau đây là một thí dụ về quản lý và vận hành dựa trên DIS của động cơ 1NZ – FE, dùng bô bin tích hợp với IC đánh lửa .1. ECU động cơ nhận tín hiệu từ những cảm ứng khác nhau và xác lập thời gian đánh lửa tối ­ ưu. ( ECU của động cơ cũng có ảnh hưởng tác động đến việc tinh chỉnh và điều khiển đánh lửa sớm )2. ECU động cơ gửi tín hiệu IGT đến bô bin có IC đánh lửa. Tín hiệu IGT được gửi đến IC đánh lửa theo thứ tự đánh lửa ( 1-3-4 – 2 ) .3. Cuộn đánh lửa, với dòng sơ cấp được ngắt bất thần, sẽ sinh ra dòng cao áp .4. Tín hiệu IGF được gửi đến ECU động cơ khi dòng sơ cấp vượt quá một trị số đã định .5. Dòng cao áp phát ra từ cuộn thứ cấp sẽ được dẫn đến bugi và gây đánh lửa .

Hình 23.Sơ đồ của hệ thống đánh lửa 1NZ-FE

4. Kiểm tra hệ thống đánh lửa

4.1. Kiểm tra thời điểm đánh lửa ban đầu

– Cho động cơ chạy để đung nóng lên và nối tắt những cực TE1 và E1 trên DLC1, hoặc TC và CG trên DLC3 .- Nối kẹp của đèn soi thời gian đánh lửa vào mạch nguồn của cuộn đánh lửa .- Kiểm tra thời gian đánh lửa với bướm ga đóng trọn vẹn- Thời điểm đánh lửa khởi đầu được thiết lập bằng cách nối tắt những cực TE1 và E1 trên DLC1, hoặc TC và CG trên DLC3 .- Có hai kiểu kẹp của đèn soi thời gian đánh lửa : kiểu dò theo Đóng / Ngắt dòng sơ cấp và kiểu theo điện áp thứ cấp .- Vì thời gian đánh lửa sẽ được đặt sớm khi bướm ga mở, nên bướm ga cần được kiểm tra xem đã đòng trọn vẹn chư ­ a .Thời điểm đánh lửa bắt đầu không chuẩn xác hoàn toàn có thể làm giảm hiệu suất động cơ, tăng tiêu tốn nguyên vật liệu hoặc kích nổ .

Hình 24.Kiểm tra thời điểm đánh lửaHình 25.Thử bugi

4.2. Kiểm tra bugi

Bugi sẽ không đánh lửa khi bị nứt, điện cực bị mòn, bẩn hoặc khe hở quá lớn. Khi khe hở quá nhỏ, tia lửa hoàn toàn có thể bị dập tắt. Trong trường hợp này, nguyên vật liệu không được đốt cháy, ngay cả khi có tia lửa .Nếu sử dụng bugi với vùng nhiệt không tương thích thì hoàn toàn có thể dẫn đến tích luỹ muội than hoặc chảy điện cực .

4.3. Thử bugi

– Tháo toàn bộ giắc nối của kim phun để không có phun nguyên vật liệu .- Tháo bô bin ( với bộ đánh lửa ) và bugi- Nối lại bugi vào bô bin .- Nối giắc nối với bugi, và nối mát cho bugi. Kiểm tra xem bugi có đánh lửa hay không khi khởi động động cơ. Việc kiểm tra này nhằm mục đích xác lập xem xy lanh nào không được đánh lửa .Khi kiểm tra bugi, không cho quay khởi động động cơ lâu quá 5-10 giây .