Hệ Thống Đánh Lửa Trên Ôtô
1. Hệ Thống Đánh Lửa Trên Ôtô !
Phần 1: Chức năng và khái niệm cơ bản
Chức năng của hệ thống đánh lửa là tạo ra tia lửa đốt cháy hỗn hợp
nhiên liệu trong buồng đốt của động cơ. Nó phải tạo ra sự đánh lửa chính
xác trong hàng nghìn lần/phút trên mỗi xi lanh của động cơ. Nếu sự đánh
lửa bị ngưng trễ trong khoảng 1 giây, động cơ sẽ hoạt đống yếu đi và
thậm chí ngừng hoạt động.
Khi piston chuyển động đến điểm chết trên, hệ thống đánh lửa cung cấp
một điện thế rất cao cho bugi của từng xi lanh. Đầu của mỗi bugi có một
khe hở, nơi mà điện thế phải lọt qua để chạm vào nguồn mát, do đó tạo
ra ra tia lửa điện.
Điện thế cung cấp cho bugi vào khoảng giữa 20.000V50.000V, thậm chí
cao hơn. Nhiệm vụ của hệ thống đanh lửa là sản sinh ra dòng điện cao
áp từ nguồn chỉ 12V và đưa nó đến từng xi lanh theo thứ tự nổ của động
cơ tại thời điểm yêu cầu.
Hãy xem nó vận hành ra sao.
Hệ thống đánh lửa có 2 nhiệm vụ. Thứ nhất, tạo ra dòng điện cao áp đủ
lớn (>20.000V) để xuyên qua khe hở trên đỉnh bugi, do đó tạo tra tia lửa
đủ mạnh để đốt cháy hỗn hợp nhiện liệu trong buồng đốt. Thứ hai, nó
phải điều khiển thời điểm đánh lửa sao cho đúng lúc và chuyển đến đúng
xi lanh yêu cầu.
Hệ thống đánh lửa chia làm 2 phần, phần mạch sơ cấp và mạch thứ cấp.
Phần mạch sơ cấp hoạt động dựa trên nguồn điện của ắc quy (12
14.5V), có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu đến mobin đánh lửa. Mobin đánh
lửa là một thiết bị chuyển đổi từ dòng 12V trở thành dòng cao áp có thể
đến trên 20.000V. Sau khi nguồn sơ cấp đã được chuyển đổi, nó đi đến
mạch thứ cấp và cung cấp trực tiếp cho bugi cần thiết tại đúng thời điểm.
Khái niệm cơ bản
Tất cả các động cơ hoạt động do nguồn DC (một chiều), có nghĩa là
nguồn đi trực tiếp từ một hướng, từ cực dương ắc quy đến cực âm của ắc
quy. Trong trường hợp của xe ô tô, cực âm của ắc quy thông qua một dây
cáp loại lớn, nối trực tiếp với các bộ phận lốc máy và thân vỏ xe. Các bộ
phận kim loại được nối với nó được gọi là “nguồn mát”. Có nghĩa là; một
mạch điện, mà phải gửi 1 dòng ngược lại cực âm của ắc quy, có thể kết
nối tới bất kỳ bộ phận kim loại nào của máy hay thân vỏ xe.
Một ví dụ điển hình là sự hoạt động của mạch đèn pha. Mạch điện đèn
pha gồm 1 dây điện đi từ cực dương ắc quy đến công tắc đèn pha. Một
dây khác đi từ công tắc đèn pha đến một trong hai tiếp điểm của bóng
đèn pha. Cuối cùng là sợi dây thứ 3 đi từ tiếp điểm thứ 2 của bóng đèn
đến phần kim loại của thân xe. Khi ta bật công tắc đèn pha, có nghĩa là
ta nối dây điện từ ắc quy tới đèn pha và cho phép một dòng điện đi trực
tiếp đến các bóng đèn. Dòng điện sẽ đi qua dây tóc bóng đèn và đi ra từ
một dây khác ra thân vỏ xe. Từ đó dòng điện quay trở lại cực dương của
ắc quy để hoàn thành một mạch điện khép kín, dây tóc bóng đèn sẽ
nóng và đỏ lên nhanh chóng và phát sáng.
Bây giờ chúng ta hãy quay lại hệ thống đánh lửa; những nguyên lý cơ bản
của hệ thống đánh lửa.
Hệ thống này đã được sử dụng 75 năm qua và hầu như không thay đổi,
nó chỉ thay đổi phương thức đánh lửa và phân phối đánh lửa.
Hiện nay, có ba loại đánh lửa chính.
1.Đánh lửa cơ học; được dùng rất phổ biến cho đến năm 1975, nó vận
hành bằng cơ và điện, không bằng điện tử. Ta hãy tìm hiểu hệ thống đầu
tiên này, sau đó sẽ dễ dàng hiểu thêm về đánh lửa điều khiển điện tử và
điều khiển bằng computer, do vậy đừng bỏ qua phần này.
2. Đánh lửa điện tử (đánh lửa bán dẫn); được phát minh vào đầu thập kỷ
70, và nó trở nên thông dụng khi yêu cầu về kiểm soát và độ tin cậy trở
trên rất quan trọng đối với hệ thống kiểm soát khí xả.
3. Cuối cùng là hệ thống đánh lửa không cần bộ chia điện (đánh lửa lập
trình); nó được phát triển vào giữa thập kỷ 80. Hệ thống này được điều
khiển bằng máy tính và không có phụ tùng nào cần phải xoay chỉnh cả,
do vậy nó trở nên đáng tín cậy hơn. Hệ thống này không yêu cầu phải
bảo dưỡng định kỳ, ngoại trừ việc thay bugi sau mỗi 100.000km hoặc
150.000 kmxe chạy.
Phần 2: Các hệ thống đánh lửa cơ bản
Hệ thống đánh lửa cơ (được sử dụng từ khi có ô tô cho đến năm 1974)
Bộ chia điện là trung tâm hệ thống đánh lửa cơ khí và có 2 nhiệm vụ
chính. Đầu tiên, nó phải phóng ra dòng điện cho môbin để kích hoạt tại
thời điểm chính xác được yêu cầu (tùy thuộc vào tốc độ vòng tua của
động cơ và tải trọng tức thời của xe). Sau đó, bộ chia điện phải có nhiệm
vụ định hướng đúng đánh lửa bugi của từng xi lanh (do vậy nó gọi là bộ
chia điện).
Mạch điện cho hệ thống đánh lửa thì đơn giản và dễ nhận biết. Khi ta đưa
chìa khoá vào ổ điện và xoay chìa đến chức năng vận hành, tức là ta đã
gửi một dòng điện từ ắc quy thông qua 1 dây điện đến trực tiếp cực
dương của mobin . Bên trong môbin là các cuộn dây đồng quấn xung
quanh 1 chiếc lõi kim loại, dòng điện sẽ đi qua đó trước khi đến cực âm
của lõi. Từ đó, dây sẽ chuyền 1 dòng điện qua bộ chia điện và nối với
công tắc bật tắt, ta gọi là má vít. Khi má vít đóng, dòng điện đi trực tiếp
xuống nguồn mát. Khi dòng điện được chuyền từ công tắc điện, thông
qua các cuộn dây trong lõi, sau đó xuống nguồn mát, nó tạo ta một từ
trường lớn bên trong lõi môbin.
Má vít được thiết kế do một điểm tiếp xúc cố định mà được gắn chặt trên
một miếng kim loại bên trong thân chia điện, và một bánh răng xoay được
gắn ở cuối lò xo chịu lực. Điểm xoay chỉnh được là 4,6 hoặc 8 mấu cam
(tuỳ thuộc vào số thứ tự xi lanh trên động cơ). Cam chia điện quay cùng
lực với động cơ, tạo thành một chu trình khép kín hoàn thiện cho 2 thì của
động cơ. Khi nó quay, cam sẽ đẩy má vít đóng hoặc mở. Mỗi khi má vít
đóng, dòng điện bị ngắt khỏi môbin, do đó không tạo ra từ trường và đẩy
dòng điện cao áp đến tụ điện thứ cấp. Dòng điện đi đến đỉnh của môbin
thông qua bộ dây cao áp.
Bây giờ, chúng ta có điện thế cần thiết để đánh lửa bugi, nhưng chúng ta
vẫn phải đưa nó đến đúng xi lanh quy định. Dây môbin đi từ lõi đến trực
tiếp tâm điểm của nắp chia điện. Bên dưới nắp chia điện là một con quay
(rotor) được gắn trên đỉnh trục quay. Trên đỉnh con quay có một miếng
kim loại dùng để tiếp xúc với cực trung tâm của nắp chia điện. Nó nhận
dòng điện cao áp từ dây tụ điện và đưa chúng đến cuối con quay, nơi mà
con quay sẽ quay rất nhanh theo từng cực phóng lửa bên trong nắp chia
điện. Khi con quay di chuyển trên trục, nó sẽ gửi điện đến đúng dây điện
mà cung cấp điện cho bugi. Điện thế đi vào trong bugi tại đỉnh điểm, đi
qua lõi bugi cho đến khe bugi. Nó nhanh chóng lọt qua khe đánh lửa của
bugi, tạo ra một tia lửa điện phù hợp để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong
xi lanh.
Mô tả trên đây là phần rất cơ bản, nó chỉ hữu ích để ta có cái nhìn tổng
quát cho cả quá trình, nhưng chúng ta đã bỏ qua một số thứ đã tạo nên
tính chất của nó. Trong thời gian ngắn, chúng ta không bàn về tụ điện,
được nối với má vít, hay chúng ta cũng chưa bàn về hệ thống điều chỉnh
thời điểm đánh lửa. Chúng ta hãy đi vào chi tiết từng bộ phận của hệ
thống.
Công tắc điện
Có 2 mạch điện riêng biệt đi từ công tắc đến môbin. Mạch thứ nhất đi qua
một con trở, nhằm mục đích giảm khoảng 15% điện thế để bảo vệ má vít
khỏi bị ăn mòn quá nhanh. Mạch thứ hai sẽ gửi một điện thế nguyên vẹn
từ ắc quy đến môbin, dòng điện này chỉ được sử dụng khi khích hoạt trục
khuỷu. Khi máy đề tác động một dòng điện cố định để kích hoạt động cơ,
sẽ phải có một một dòng khác để cung cấp cho môbin. Khi chìa khoá
điện được vặn đến vị trí khởi động thì dòng điện nguyên vẹn của ắc quy
được sử dụng. Ngay sau khi động cở vận hành, tài xế sẽ nhả chìa khoá
về chế độ chạy xe và dòng điện lúc đó sẽ chuyển qua trở sơ cấp để đến
môbin.
Trên một số xe, cuộn trở sơ cấp được đặt trên vách ngăn cabin rất dễ
dàng thay thế khi hỏng. Trên hầu hết các xe do GM sản xuất, điện trở sơ
cấp là một dây trở rất đặc biệt, được bọc một lớp vỏ bảo vệ và rất khó
thay thế, tuy nhiên nó lại bền hơn.
Bộ chia điện
Khi bạn tháo nắp chia điện trên đỉnh bộ chia, bạn sẽ thấy má vít và tụ
điện. Tụ điện trông rất đơn giản, nó có thể chứa đựng một dòng điện nhỏ.
Khi má vít bắt đầu mở, dòng điện sẽ đi qua má vít và đi đến nguồn mát.
Nếu tụ điện không có ở đấy, nó sẽ cố gắng vượt qua khe của má vít khi
má vít mở. Nếu điều đó sảy ra, má vít sẽ nhanh chóng bị cháy và bạn có
thể nghe thấy tiếng lách cách trên radio của xe. Để tránh việc đó, tụ điện
sẽ hoạt động như một đường dẫn đến nguồn mát. Trên thực tế thì không
phải vậy, nhưng vào lúc tụ điện bão hoà, má vít sẽ nằm quá xa so với
dòng điện nhỏ đó để có thể vượt qua khe hở lớn của má vít. Khi mà sự
vượt dòng qua khe khi má vít mở bị hạn chế, chúng ta sẽ không nghe
thấy tiếng rè nhiễu trên radio.
Má vít cần phải điều chỉnh định kỳ để động cơ chạy hiệu quả hơn. Vì do
có một miếng nhựa ngăn giữa má vít và má cam, miếng nhựa đó sẽ bị
mòn mỗi khi má vít thay đổi góc mở. Có hai cách để đo má vít khi cần
điều chỉnh. Thứ nhât, đo khe hở má vít (góc cam điểm cao nhất). Thứ hai,
đo điện thế tại vị. Điện thế tại vị là dòng điện, tại độ quay của cam, má vít
đóng.
Trên một số xe, má vít được điều chỉnh khi động cơ ngừng hoạt động và
nắp chia điện được tháo ra. Một kỹ thuật viên sẽ nới lỏng má vít và xoay
nhẹ nhàng, sau đó siết chặt lại theo đúng hướng và sử dụng một dụng cụ
đo khoảng cách. Trên một số xe khác, đặc biệt trên xe GM, có một cửa
sổ nhỏ trên chia điện, kỹ thuật viên có thể đưa một dụng cụ qua cửa đó
và chỉnh má vít, đó là một máy đo điện, khi động cơ chạy. Đo dòng điện
tại vị thì chính xác hơn điều chỉnh má vít bằng thước đo.
Thông thường má vít có tuổi thọ 15.000km tính từ thời điểm được thay
thế. Nó được thay thế khi chúng ta hiệu chỉnh động cơ. Trong quá trình
chỉnh động cơ, má vít, tụ điện và bugi đều phải thay mới, góc đánh lửa
được cài đặt và chế hoà khí được bảo dưỡng. Trong một số trường hợp,
để cho máy chạy êm và hiệu quả, ta có thể chỉnh máy sau 7500km,
chỉnh má vít và đặt lại góc đánh lửa.
Môbin đánh lửa
Môbin đơn thuần chỉ là một bộ chuyển đổi điện. Nó bao gồm 2 cuộn điện,
sơ cấp và thứ cấp. Cuộn sơ cấp có khoảng 100150 vòng dây đồng. Và
nó phải được cách điện để tránh chập hoặc đoản mạch. Nếu bị như vậy
thì nó sẽ không thể tạo ra từ trường sơ cấp theo yêu cầu. Dây của cuộn
sơ cấp đi vào bên trong môbin qua cực dương, chạy xung quanh cuộn
dây, sau đó thoát ra cực âm.
Cuộn thứ cấp có khoảng 15.00030.000 vòng dây đồng và cũng được
cách điện đối với cuộn kia. Cuộn thứ cấp được đặt bên trong cuộn sơ
cấp. Cuộn thứ cấp sẽ gia tăng từ trường bên trong một lõi thép mềm. Để
chống lại nhiệt độ cao của dòng điện, môbin sẽ có dầu làm mát bên
trong.
Môbin đánh lửa là bộ phận chính của hệ thống đánh lửa. Khi dòng điện đi
qua môbin, từ trường sẽ được phát sinh. Khi dòng điện ngắt, từ trường bị
ngắt sẽ chuyển một điện thế lớn qua cực trung tâm. Điện thế đó sẽ cung
cấp cho bugi thông qua bộ chia điện.
Góc đánh lửa
Góc đánh lửa (thời điểm đánh lửa) được cài đặt bằng cách nới lỏng vít
hãm và quay thân chia điện. Khi tia lửa điện được phát ra vào đúng thời
điểm cần thiết khi má vít bắt đầu mở, cụm chia điện quay (má vít được
đặt ở trên) sẽ làm thay đổi tính chất giữa vị trí của má vít và vị trí của cam
chia điện, bánh răng cam trên trục chai điện sẽ ăn khớp vào hướng quay
của động cơ.
Khi ta cài đặt, cài đặt ban đầu rất quan trọng, để động cơ chạy êm, góc
đánh lửa cần phải thay đổi tuỳ thuộc vào tốc độ động cơ và tải trọng tức
thời của động cơ. Nếu chúng ta xoay mấu cam có má vít trên đó, có thế
chúng ta đã thay đổi vị trí cam chia điện đối với bánh răng dẫn động,
chúng ta có thể thay đổi góc đánh lửa cho phù hợp đối với động cơ.
Tại sao chúng ta cần phải chỉnh góc đánh lửa để xe chạy nhanh hơn ?
Khi bugi đánh lửa trong buồng đốt, nó sẽ đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu từ
đầu đánh lửa của bugi. Nhiên liệu xung quanh sẽ được đốt cháy do tia
lửa của bugi chứ không do chính bugi. Nhiên liệu sẽ bùng cháy và nhanh
chóng lan toả và tốc độ lan toả thì đều như nhau, không phụ thuộc vào
tốc độ đông cơ. Nó không đẩy ngay piston xuống mà phải chờ đến khi nó
lắp đầy buồng đốt và không còn chỗ nào để lan toả. Để gia tăng công
năng lên cực đại, bugi phải đánh lửa trước khi piston lên đến điểm chết
trên do vậy nhiên liệu đã cháy mới có thể đẩy piston đi xuống ngay sau
khi nó chạm điểm chết trên. Để động cơ chạy càng nhanh, thời điểm
đánh lửa càng sớm sẽ tạo ra nhiều công năng hơn.
Có hai cơ chế để thay đổi góc đánh lửa (thời điểm): chỉnh ly tâm và chỉnh
chân không.
Chỉnh ly tâm: là thay đổi tính chất của tốc độ vòng quay động cơ (RPM).
Nó sử dụng một cặp đối trọng được nối với trục quay của bộ chia điện.
Hai cục đối trọng gắn vào hai cạnh dưới của trục và có một thanh nối tới
phía trên của trục nơi đặt cam chia điện. Đối trọng gắn vào thân trục như
2 chiếc lo xo. Khi trục quay nhanh, đối trọng sẽ quay theo và tạo một lực
ly tâm như một lo xò áp lực. Trục càng quay nhanh, đối trọng sẽ văng ra
nhiều hơn. Khi đối trong văng ra, nó sẽ thay đổi góc giữa phần trên và
dưới của trục và tạo ra góc để điều chỉnh.
Chỉnh chân không hoạt động do sự thay đổi vị trí của má vít đối với thân
bộ chia điện. Một động cơ luôn tạo ra chân không khi vận hành khi bướm
ga đóng. Nói cách khác, chân bạn đã nhả hết pedal ga. Trong thể thức
này, có rất ít nhiên liệu và gió trong buồng đốt.
Chỉnh chân không sử dụng màng chắn chân không được nối bằng thanh
liên kết có thể làm chuyển động chiếc đĩa mà có má vít ở trên. Bằng cách
gửi chân không đến màng chắn chân không, thời điểm đánh lửa sẽ được
hiệu chỉnh. Trên các xe đời cũ, chân không được sử qua 1 van chân
không được đặt tại bướm ga. Với sự xếp đặt này, sẽ khôngcó chân không
tại không chân không khi bướm ga đóng. Khi bướm ga mở, chân không
sẽ được gửi tới khoang chân không và do vậy hiệu chỉnh thời điểm đánh
lửa.
Trên các xe được kiểm soát khí xả đầu tiên, cổ hút chân không được sử
dụng điều chỉnh không tải để cung cấp thời gian đốt cháy lâu hơn theo
khuynh hướng của các động cơ này. Khi bướm ga mở, chân không được
sản sinh, tạo ra thời điểm chậm đôi chút. Điều này cần thiết bởi vì khi
bướm ga mở, nhiên liệu sẽ nhiều thêm trong hỗn hợp trộn và tạo ra sự dư
thùa không cần thiết. Rất nhiều xe có hệ thống kiểm soát khí xả đầu tiên
này được trang bị các phụtùng điện tử để điềuchỉnh thời điểm đánh lửa
tuỳ theo điều kiện vận hành của xe.
Cả hệ thống điều chỉnh Ly tâm và Chân không đều hoạt động để tạo ra
hiệu quả tối đa cho động cơ. Nếu một trong hai hệ thống này hoạt động
kém hiệu quả, vận hành của động cơ cũng sẽ kém và chắc chắn sẽ tiêu
tốn nhiên liệu hơn. Một máy tính điều khiển có thể kiểm soát thời điểm
của động cơ, cơ chế điều chỉnh ly tâm và chân không sẽ không còn được
sử dụng nữa và sẽ bị loại bỏ.
Dây cao áp
TYpical V8 Firing Oder 1,8,4,3,6,5,7,2.
Dây cao áp này sẽ chuyển tải điện thế 20.000 – hơn 50.000V, điện thế
đủ mạnh để ném bay bạn ra qua cửa sổ nếu như bạn muốn. Nhiệm vụ
của cáp bugi là nhận điện cao áp cho bugi và không để lọt ra ngoài. Dây
cao áp phải chịu một nhiệt lượng cao của động cơ đang vận hành và sự
thay đổi đáng kể của thời tiết. Để hoàn thành nhiệm vụ của mình, dây
cao áp phải rất dầy, và độ dầy đó dùng để cách ly với dây bán dẫn nằm
tại trung tâm của ruột dây cáp. Đương nhiên, lớp vỏ dầy sẽ cách ly điện
với các bộ phận của động cơ và sức nóng của động cơ,do đó sẽ tránh bị
hao mòn, đứt gẫy nói cách khác là các hỏng hóc. Khi dây cao áp hỏng,
nó sẽ không chuyền tải đủ điện thế đến bugi và sẽ sẩy ra mất đánh lửa.
Đó là triệu chứng “động cơ bỏ máy”, để khắc phục ta phải thay dây cáp
bugi
Dây cao áp được bố trí quanh động cơ rất khéo léo. Người ta dùng các
kẹp nhựa để chia tách từng dây để chống chập. Tuy nhiên nó cũng chưa
hẳn là cần thiết khi dây cáp hoàn toàn mới. Nhưng nếu dây cũ, nó có thể
vì hở và hoạt động kém do; thời tiết ẩm, cố đề khởi động hoặc máy rung
rật.
Dây cao áp đi từ nắp bộ chia điện đến từng bugi theo thứ tự quy định. Nó
được gọi là “thứ tự đánh lửa” và nó là một phần thiết kế động cơ. Mỗi bugi
chỉ đánh lửa vào cuối của kỳ nén. Mỗi xi lanh có một kỳ nén tại thời điểm
khác nhau, vì vậy bố trí bugi đến từng xi lanh nhất định là điều rất quan
trọng.
Đối với một động cơ 8 xi lanh, thứ tự đánh lửa là: 1,8,4,3,6,5,7,2. Xi lanh
được đánh số từ phía trước tới phía sau, với xi lanh sô 1 đằng trước trái
của động cơ. Vì vậy xi lanh trên phía ben trái của động cơ là số 1,3,5,7
trong khi bên phải là 2,4,6,8. Một số động cơ, bên phải là 1,2,3,4 và bên
trái là 5,6,7,8. Sách hướng dẫn sửa chữa sẽ cho chúng ta biết chính xác
thứ tự đánh lửa của từng xi lanh và mô hình xi lanh của từng động cơ cụ
thể.
Điều chúng ta cần biết đến nữa là hướng quay của bộ chia điện, theo
chiều hay ngược chiều kim đồng hồ và cực trên nắp chia của xi lanh số 1
nằm ở đâu. Khi đã có thông tinnày, chúng ta có thể bắt đầu lần ra dây
cao áp của từng máy.
Nếu dây cao áp lắp sai, động cơ sẽ vẫn nhận được điện cao áp nhưng
thứ tự đánh lửa sẽ sai, dẫn đến động cơ không hoạt động được. Quan
trọng là phải lắp đúng dây cao áp trên từng xi lanh.
Bugi
Hệ thống đánh lửa là nguồn duy nhất cung cấp điện cho bugi. Hệ thống
sẽ cung cấp cho bugi một điện thế đủ để bugi phát tia lửa điện tại thời
điểm chính xác và đều đặn trong hàng nghìn vòng quay của động cơ đến
từng bugi trong vòng một phút.
Các bugi đời mới được thiết kế để sử dụng rất lâu trước khi phải thay thế.
Điều kỳ diệu này tạo ra muôn vàn hình thể và phạm vi nhiệt lượng sinh ra
được dùng cho từng loại động cơ riêng biệt.
Phạm vi nhiệt lượng của bugi thể hiện khi bugi không đủ nóng để đốt
cháy hêt các cặn bẩn bám vào đầu đốt , và nó không đủ nóng do vậy tạo
ra sự đánh lửa sớm của động cơ. Đánh lửa sớm gây ra do bugi không đủ
nóng, nó bắt đầu hâm nóng lên và đốt cháy nhiên liệu trước khi đánh tia
lửa điện. Hầu hết bugi đều có một điện trở để chống nhiễu cho sóng
radio. Khe hở bugi quá rộng, lượng điện thế không đủ lớn để vượt qua tạo
ra mất tia lửa điện. Khe hở quá hẹp, điện áp tập trung trên bugi sẽ lớn
dẫn đến đánh lửa liên tục và cũng tạo nên kém hiệu quả
Hệ thống đánh lửa điện tử
(Từ năm 1970 đến nay)
Phần này sẽ cho chúng ta thấy sự khác biệt giữa hệ thống má víttụ điện
sơm và hệ thống đánh lửa điện tử. Nếu bạn chưa quen với phương thức
hoạt động của hệ thống đánh lửa, thì tôi khuyến cáo bạn nên đọc phần
Hệ thống đánh lửa Cơ.
Trong hệ thống đánh lửa điện tử, má vít và tụ điện được thay thế bởi điện
tử. Với hệ thống này, sẽ có một vài phương pháp để để thay thế má vít và
tụ điện để tác động cho môbin đánh lửa. Một phương pháp sử dụng một
bánh răng kim loại, mỗi bánh răng là cho 1 xilanh. Nó được gọi là “phần
vỏ” và “phần chống”. Môbin từ trường sẽ cảm nhận khi bánh răng đi qua
và gửi một tín hiệu và hộp điều khiển để ra lệnh cho môbin đánh lửa.
Hệ thống khác sử dụng một “mắt điện tử” có khớp bánh răng để gửi tín
hiệu đến hệ thống điện tử, đó chính là thời điểm để chỉ thị môbin đánh ra
tia lửa. Hệ thống này vẫn cần phải có sự điều chỉnh thời điểm bằng cách
quay vỏ bộ chia điện.
Tính tiên tiến của hệ thống này, bên cạnh việc không cần bảo dưỡng, là
module điều khiển có thể điều phối điện thế sơ cấp cao hơn rất nhiều so
với đánh lửa cơ. Điện thế thậm chí có thể vọt lên trước khi đi đến môbin,
do vậy môbin có thể làm cho bugi nóng hơn, điện thế lên đến 50.000V so
với điện thế 20.000V thông thường của đánh lửa cơ. Những hệ thống này
chỉ có một dây ốa áp duy nhất từ công tắc điện nối đến môbin, do vậy
cuộn sơ cấp là không cần thiết nữa.
Trên một số model, module điều khiển được đặt ngay bên trong bộ chia
điện, nơi được dùng cho má vít. Một số thiết kế khác, module điều khiển
được đặt bên ngoài bộ chia điện và có dây nối ngoài đến môbin. Trên rất
nhiều xe GM, module điều khiển nằm bên trong bộ chia điện và môbin
đặt trên đỉnh bộ chia điện để làm thành một hệ thống liên kết. GM gọi nó
là HEI, đánh lửa cao áp.
Điện thế cao mà hệ thống cung cấp cho phép cho phép khe hở bugi lớn
hơn trên các bugi dài và to bản hơn. Bugi lớn hơn cũng cho phép đốt
cháy nhiên liệu tiết kiệm hơn mà vẫn đảm bảo cho xe chạy êm.
Hệ thống đánh lửa điện tử ban đầu vẫn có giới hạn và nguồn điện không
có tính toán, do vậy thời điểm đánh lửa vẫn phải hiệu chỉnh, phương
pháp chỉnh ly tâm và chân không vân phải được sử dụng trên bộ chia
điện
Trên các hệ thống gần đây, bên trong bộ chia điện đều trống rỗng và
việc phân phối điện được thực hiện do một bộ cảm biến, cảm nhận các
bước răng được khớp vào trục cơ hay trục cam. Thiết bị này gọi là cảm
biến vị trí trục cơ (Crankshaft Position Sensor) hoặc cảm biến vị trí trục
cam (Camshaft Position Sensor). Trong hệ thống này, nhiệm vụ của bộ
chia điện là phân phối đánh lửa cho từng xi lanh thông qua nắp chia điện
và con quay chia điện. Máy tính sẽ tính toán thời điểm đánh lửa cần thiết,
đảmbảo cho xe chạy êm
Đánh lửa không có bộ chia điện
(từ thập kỷ 80 đến nay)
Ngày nay, hệ thống đánh lửa cơ (có bộ chia điện) đã được cải tiến thành
hệ thống đánh lửa điện tử nguyên khối hoàn hảo và không có bộ chia
điện. Hệ thống này hoàn toàn được điều khiển bởi một máy tính đặt ngay
trong xe. Thay cho bộ chia điện, sẽ có nhiều môbin đánh lửa điện tử dành
cho một hoặc hai bugi. Một động cơ 6 xi lanh điển hình có 3 môbin, được
xếp gọn lại với nhau. Một dây điện bugi được nối từ cạnh môbin sẽ và đi
đến bigi đã được quy định. Môbin bắn tia lửa điện cho cả 2 bugi tại một
thời điểm. Một bugi đốt cháy nhiên liệu vào cuối kỳ nén để sinh công,
trong khi một bugi khác tại kỳ xả sẽ không phải làm gì. Trên một số xe,
mỗi xi lanh sẽ có một môbin nhất định được lắp trực tiếp trên đỉnh bugi.
Thiết kế này hoàn toàn loại bỏ dây cao áp bugi và hoạt động đáng tín cậy
hơn nhiều. Hầu hết các hệ thống trên đều sử dụng bugi có tuổi thọ trên
150.000km, do vậy giảm chi phí bảo dưỡng
ĐÁNH LỬA ĐIỆN TỬ
Hầu hết xe hơi hiện nay sử dụng hệ thống đánh lửa điện tử, có khả năng
sinh điện thế cực đại cao hơn và nâng tuổi thọ bugi gấp 10 lần so với
kiểu đánh lửa tiếp điểm của những năm 1970. Đối với những xe hoạt
động bình thường, không nên sử dụng bộ đánh lửa khác thiết kế chuẩn
của hãng.Hệ thống đánh lửa đã có những bước phát triển vượt bậc, từ
thiết bị đánh lửa tiếp điểm một cuộn dây (bôbin đánh lửa) tới công nghệ
đánh lửa điện tử trên giàn bugi chứa tới 4 hay 6 chiếc, sử dụng nhiều
cuộn dây, chưa kể tới các công nghệ điều chỉnh điện tử khác. Thậm chí,
một vài hệ thống đánh lửa mới còn sử dụng một cuộn dây độc lập cho
từng xilanh nhằm cung cấp điện thế đánh lửa cao hơn và loại bỏ được
mớ dây dẫn lằng nhằng
Cấu trúc động cơ và bugi đánh lửa chính giữa.
Trong trường hợp động cơ làm việc bình thường và xe không có hỏng
hóc, bộ đánh lửa cần có điện thế 8.00014.000 volt để sinh tia lửa điện
qua khoảng cách giữa cực tâm và cực mát, nhằm kích hoạt sự cháy của
hỗn hợp không khínhiên liệu được nén ở áp suất cao. Các hệ thống đánh
lửa tiếp điểm cũ, trước những năm 1970, có thể sinh điện thế tối đa
khoảng 18.00020.000 volt, ở vòng tua thấp và khi vòng tua tăng cao,
điện thế đánh lửa lại giảm. Khi cực tâm nóng lên, nó cần điện thế cao
hơn mức mà cuộn đánh lửa có thể cung cấp. Chính vì vậy, những chiếc
xe thời đó thường phải thay bugi sau 16.000 km đi được.Ngày nay, hệ
thống đánh lửa điện tử thông thường cung cấp điện thế tối đa ở 50.000
volt hoặc hơn, vì vậy, chúng có thể hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng
mòn điện cực bugi bằng cách cung cấp điện thế cao hơn nếu cần thiết.
Trong điều kiện vận hành bình thường, điện thế chỉ ở khoảng 8.000
14.000 volt và tăng lên đôi chút khi bugi mòn. Nhờ khả năng điều chỉnh
điện thế một cách linh động nên các bugi hiện đại có tuổi thọ ít nhất
160.000 km, cao hơn 10 lần so với sử dụng hệ thống đánh lửa tiếp điểm.
Trên thị trường, có một vài sản phẩm của các nhà sản xuất phụ kiện có
khả năng sinh điện thế cực đại cao hơn. Tuy nhiên, giá trị này thực sự
không cần thiết và nó chỉ có tác dụng nếu động cơ thường xuyên chạy ở
vòng tua cao hay động cơ có tỷ số nén lớn và trong những điều kiện mà
nó phải hoạt động hết công suất (như xe đua chẳng hạn). Với những xe
hoạt động bình thường, những loại bugi này có thể làm hỏng động cơ, hệ
thống điện…
Một số hãng còn thiết kế loại bugi đánh nhiều tia lửa. Nếu tia lửa đầu
tiên không đốt cháy được hỗn hợp không khí nhiên liệu, tia lửa thứ hai
có thể làm điều đó. Trên thực tế, hệ thống này chỉ có tác dụng tốt khi
động cơ ở chế độ vòng tua thấp, khi vòng tua máy cao, chỉ cần một tia
lửa điện là có thể đốt cháy hỗn hợp.
Ngoài ra, hiện có nhiều loại bugi khác nhau với các thiết kế phong phú.
Một vài chiếc thiết kế cực mát hình chữ V hay chữ U, một vài loại có tới 4
điện cực mát. Hình dạng của điện cực mát có thể sinh ra tia lửa điện phù
hợp để kích thích quá trình bắt cháy. Những loại bugi này có hiệu suất
cao và bền hơn số còn lại bởi được chế tạo từ các vật liệu chống mòn
như Platin (Pt).
Nếu bugi bị mòn, xe thường khó nổ máy và tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn
so với bình thường. Các tài liệu hướng dẫn sử dụng thường khuyên thay
bugi sau 80.000100.000 km để động cơ hoạt động ổn định. Tuy nhiên,
bạn nên cố gắng kéo dài tuổi thọ chiếc bugi lắp trên xe mới mua bởi nó
phù hợp nhất với thiết kế máy cũng như các thông số kỹ thuật khác.
Cuối cùng, một lưu ý tới những người sử dụng là dây dẫn điện thường bị
hở. Khi đó, dòng điện thoát ra ngoài thay vì tới bugi lại chạy ra ngoài nên
không đủ điện thế để bugi đánh lửa. Vì vậy, bạn nên thường xuyên kiểm
tra dây dẫn điện và thay thế kịp thời nếu phát hiện ra sự cố
Bạn đang đọc truyện trên: AzTruyen.Top